JPH10244155A - Catalyst for catalytic reduction of nox - Google Patents

Catalyst for catalytic reduction of nox

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JPH10244155A
JPH10244155A JP9047993A JP4799397A JPH10244155A JP H10244155 A JPH10244155 A JP H10244155A JP 9047993 A JP9047993 A JP 9047993A JP 4799397 A JP4799397 A JP 4799397A JP H10244155 A JPH10244155 A JP H10244155A
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JP
Japan
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silver
catalyst
catalytic reduction
water
zirconium
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Application number
JP9047993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadao Nakatsuji
忠夫 仲辻
Ritsu Yasukawa
律 安川
Keiichi Tabata
啓一 田畑
Kazuyuki Ueda
計幸 植田
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Sakai Chemical Industry Co Ltd
Japan Petroleum Energy Center JPEC
Original Assignee
Petroleum Energy Center PEC
Sakai Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain efficient catalytic reduction of NOx in exhaust gas by using a catalyst for catalytic reduction of NOx using hydrocarbon and/or an oxygen-contg. org. compd. as a reducing agent obtd. by carrying Ag-Zr multiple oxide on a solid acid carrier. SOLUTION: An aq. soln. contg. a water-soluble compd. of Zr and a water-soluble compd. of Ag is prepd. and impregnated into a solid acid carrier which is a single metal oxide such as Al2 O3 , TiO2 , TiO2 /SO4 <-2> , ZrO2 or ZrO2 /SO4 <-2> or a multiple oxide such as SiO2 -Al2 O3 , TiO2 -Al2 O3 or TiO2 -ZrO2 , e.g. alumina. After drying, the carrier is fired by heating at 600-900 deg.C in an oxidizing atmosphere contg. steam to form Ag-Zr multiple oxide on the alumina and the objective catalyst for catalytic reduction of NOx using hydrocarbon and/or an oxygen-contg. org. compd. as a reducing agent is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素や含酸素有機
化合物を還元剤として用いる窒素酸化物接触還元用触媒
に関し、詳しくは、工場、自動車等から排出される排ガ
ス中に含まれる有害な窒素酸化物を還元除去するのに好
適である窒素酸化物接触還元用触媒に関する。更に、本
発明は、そのような窒素酸化物接触還元用触媒の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound as a reducing agent, and more particularly, to harmful substances contained in exhaust gas discharged from factories, automobiles and the like. The present invention relates to a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides, which is suitable for reducing and removing nitrogen oxides. Further, the present invention relates to a method for producing such a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、排ガス中に含まれる窒素酸化物
は、窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる方
法や、アンモニア、水素、一酸化炭素、炭化水素等の還
元剤を用いて、窒素に変換する方法等によって除去され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, nitrogen oxides contained in exhaust gas are obtained by oxidizing the nitrogen oxides and then absorbing them into an alkali, or by using a reducing agent such as ammonia, hydrogen, carbon monoxide, or a hydrocarbon. It has been removed by a method of converting to nitrogen.

【0003】しかしながら、前者の方法によれば、生成
するアルカリ廃液を処理して、公害の発生を防止する方
策が必要である。他方、後者の方法によれば、還元剤と
してアンモニアを用いるときは、これが排ガス中の硫黄
酸化物と反応して塩類を生成し、その結果、触媒の還元
活性が低下する問題がある。また、水素、一酸化炭素、
炭化水素等を還元剤として用いる場合でも、これらが低
濃度に存在する窒素酸化物よりも高濃度に存在する酸素
と反応するため、窒素酸化物を低減するためには多量の
還元剤を必要とするという問題がある。
However, according to the former method, it is necessary to take measures for treating the generated alkaline waste liquid to prevent the occurrence of pollution. On the other hand, according to the latter method, when ammonia is used as the reducing agent, it reacts with the sulfur oxide in the exhaust gas to form salts, and as a result, the reduction activity of the catalyst is reduced. Also, hydrogen, carbon monoxide,
Even when hydrocarbons or the like are used as reducing agents, a large amount of reducing agents is required to reduce nitrogen oxides because these react with oxygen present at a higher concentration than nitrogen oxides present at a lower concentration. There is a problem of doing.

【0004】このため、最近では、還元剤の不存在下に
窒素酸化物を触媒にて直接分解する方法も提案されてい
るが、しかし、従来、知られているそのような触媒は、
窒素酸化物分解活性が低いために、実用に供し難いとい
う問題がある。
[0004] For this reason, recently, a method of directly decomposing nitrogen oxides with a catalyst in the absence of a reducing agent has been proposed. However, such a conventionally known catalyst has been proposed.
There is a problem that it is difficult to be put to practical use due to low nitrogen oxide decomposition activity.

【0005】また、炭化水素や含酸素化合物を還元剤と
して用いる新たな窒素酸化物接触還元用触媒として、種
々のゼオライト等が提案されており、特に、Cu−ZS
M−5やH型(酸型)ZSM−5(SiO2 /Al2
3 モル比=30〜40)が最適であるとされている。し
かしながら、このようなCu−ZSM−5やH型ZSM
−5でも、未だ十分な還元活性を有するものとはいい難
く、特に、ガス中に水分が含まれるとき、ゼオライト構
造体中のアルミニウムが脱アルミニウムして、性能が急
激に低下するので、一層高い還元活性を有し、更に、ガ
スが水分を含有する場合にも、すぐれた耐久性を有する
窒素酸化物接触還元用触媒が要望されている。
As a new catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon or an oxygen-containing compound as a reducing agent, various zeolites have been proposed.
M-5 or H-type (acid type) ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O
3 mol ratio = 30 to 40) is considered to be optimal. However, such Cu-ZSM-5 and H-type ZSM
Even in the case of -5, it is still difficult to say that it has a sufficient reducing activity. In particular, when moisture is contained in the gas, the aluminum in the zeolite structure is dealuminated and the performance is rapidly lowered, so that it is even higher. There is a need for a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides that has reducing activity and has excellent durability even when the gas contains moisture.

【0006】そこで、特開平5−317647号公報に
記載されているように、銀又は銀酸化物を無機酸化物に
担持させてなる触媒も提案されているが、そのような触
媒は、酸化活性が高く、窒素酸化物に対する選択反応性
が低いために、窒素酸化物の除去率が低い。更に、硫黄
酸化物の共存下での触媒活性の劣化が著しいという問題
もある。更に、従来の窒素酸化物接触還元用触媒は、耐
熱性が十分ではなく、用途によっては、一層の耐熱性が
強く要望されている。
Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-317647, a catalyst comprising silver or silver oxide supported on an inorganic oxide has been proposed. And the selectivity to nitrogen oxides is low, so that the nitrogen oxide removal rate is low. Further, there is a problem that the catalyst activity is significantly deteriorated in the presence of sulfur oxide. Further, the conventional catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides does not have sufficient heat resistance, and depending on the application, further heat resistance is strongly demanded.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情に鑑みてなされたものであつて、その目的とす
るところは、炭化水素や含酸素有機化合物を還元剤とし
て用いる場合に、酸素の共存下においても、そして、特
に、酸素、硫黄酸化物及び水分の共存下においても、窒
素酸化物が還元剤と選択的に反応するため、多量の還元
剤を用いることなく、排ガス中の窒素酸化物を効率よく
還元することができ、しかも、水分の存在下において
も、また、高温での使用においても、耐久性にすぐれる
窒素酸化物接触還元用触媒を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to use hydrocarbons and oxygen-containing organic compounds as reducing agents. Even in the coexistence of oxygen, and in particular, in the coexistence of oxygen, sulfur oxides and moisture, the nitrogen oxides selectively react with the reducing agent. An object of the present invention is to provide a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides which can efficiently reduce nitrogen oxides and has excellent durability even in the presence of moisture and at high temperatures.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による炭化水素及
び/又は含酸素有機化合物を還元剤として用いる窒素酸
化物接触還元用触媒は、固体酸担体に銀ジルコニウム複
合酸化物を担持させてなることを特徴とする。
A catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon and / or an oxygen-containing organic compound as a reducing agent according to the present invention comprises a solid acid carrier carrying a silver-zirconium composite oxide. It is characterized by.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明における固体酸担体とは、
触媒が使用される温度領域において固体酸性を示す担体
をいう。固体酸性の確認は、アンモニアを用いた昇温脱
離法や、アンモニア又はピリジンを用いる in situ F
TIR(フーリエ変換赤外線吸収スペクトル)法により
なされる。本発明において好適に用いることができるこ
のような固体酸担体としては、次に示す酸化物系固体酸
担体やゼオライト系固体酸担体等を挙げることができ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The solid acid carrier in the present invention is
It refers to a carrier that exhibits solid acidity in the temperature range where the catalyst is used. The solid acidity can be confirmed by a thermal desorption method using ammonia or an in situ F using ammonia or pyridine.
This is performed by a TIR (Fourier transform infrared absorption spectrum) method. Examples of such solid acid carriers that can be suitably used in the present invention include oxide solid acid carriers and zeolite solid acid carriers described below.

【0010】酸化物系固体酸担体としては、Al
2 3 、TiO2 、TiO2 /SO4 2- 、ZrO2 、Z
rO2 /SO4 2- 等の単一金属酸化物や、SiO2 /A
2 3 、TiO2 /Al2 3 、TiO2 /ZrO2
等の複合酸化物等を挙げることができる。これらのなか
では、耐熱性の点から、Al2 3 、ZrO2 、SiO
2 /Al2 3 が好ましく、特に、Al2 3 又はZr
2 が好ましい。
The oxide-based solid acid carrier includes Al
2 O 3 , TiO 2 , TiO 2 / SO 4 2− , ZrO 2 , Z
a single metal oxide such as rO 2 / SO 4 2- or SiO 2 / A
l 2 O 3 , TiO 2 / Al 2 O 3 , TiO 2 / ZrO 2
And the like. Among these, from the viewpoint of heat resistance, Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2
2 / Al 2 O 3 is preferred, and in particular, Al 2 O 3 or Zr
O 2 is preferred.

【0011】ゼオライト系固体酸担体は、Na−モルデ
ナイト、Na−ZSM−5、Na−USY(USY:ウ
ルトラステイブル又は超安定Y型ゼオライト)、ゼオラ
イト中のアルミニウムの一部又は全部を他の金属元素、
特に、鉄、ガリウム、亜鉛、ランタン、銅、モリブデ
ン、クロム、ゲルマニウム、チタン、ホウ素等にて置換
したメタロシリケート等、耐熱性にすぐれるゼオライト
を硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩の水溶液又は硫
酸等の酸で処理して、ゼオライト中のアルカリ金属の一
部又は全部をアンモニウムイオン又は水素イオンにてイ
オン交換することによって得ることができる。アンモニ
ウムイオンでイオン交換する方法による場合は、最後に
焼成処理を必要とする。
The zeolite-based solid acid carrier includes Na-mordenite, Na-ZSM-5, Na-USY (USY: ultrastable or ultra-stable Y-type zeolite), and a part or all of aluminum in zeolite as another metal element. ,
In particular, zeolites having excellent heat resistance, such as metallosilicates substituted with iron, gallium, zinc, lanthanum, copper, molybdenum, chromium, germanium, titanium, and boron, are treated with an aqueous solution of an ammonium salt such as ammonium sulfate or an acid such as sulfuric acid. It can be obtained by performing a treatment to ion-exchange part or all of the alkali metal in the zeolite with ammonium ions or hydrogen ions. In the case of the method of ion exchange with ammonium ions, a calcination treatment is required at last.

【0012】固体酸担体の他の例としては、ゼオライト
類似の多孔構造又は層状構造を有する一種の結晶性リン
酸アルミニウム(ALPO)や、その近縁物質である結
晶性ケイ酸リン酸アルミニウム(SAPO)、ALPO
のリン又はリン−アルミニウムの一部をチタン、鉄、マ
グネシウム、亜鉛、マンガン、コバルト等の金属で置換
した結晶性リン酸金属アルミニウム(MAPO)等を挙
げることができる。
Other examples of the solid acid carrier include a kind of crystalline aluminum phosphate (ALPO) having a porous structure or a layered structure similar to zeolite, and a crystalline aluminum phosphate (SAPO) which is a related substance thereof. ), ALPO
Crystalline aluminum phosphate (MAPO) in which a part of phosphorus or phosphorus-aluminum is replaced by a metal such as titanium, iron, magnesium, zinc, manganese, and cobalt.

【0013】本発明においては、上述した種々の固体酸
担体のなかでは、得られる触媒が水の共存下において
も、また、高温の環境下においても、高い耐久性を有す
ると共に、銀ジルコニウム複合酸化物の担持効果にすぐ
れるアルミナ又はジルコニアが特に好ましく用いられ
る。特に、アルミナのなかでも、特開平7−17134
7号公報に記載されているように、アルカリ金属及びア
ルカリ土類金属の含有量が0.5重量%以下であり、径6
0オングストローム以下の細孔から形成される細孔容積
が0.06cm3 /g以上、径80オングストローム以下の
細孔から形成される細孔容積が0.1cm3 /g以上である
アルミナが特に好ましく用いられる。このような細孔容
積を有する多孔質のアルミナは、還元剤の適度な酸化を
促進し、これに担持されている銀ジルコニウム複合酸化
物と協同して、窒素酸化物を効果的に接触還元すること
ができる。
In the present invention, among the various solid acid carriers described above, the resulting catalyst has high durability even in the coexistence of water and in a high-temperature environment, and has a silver-zirconium composite oxide. Alumina or zirconia, which has an excellent effect of supporting a substance, is particularly preferably used. Particularly, among aluminas, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in JP-A No. 7, the content of alkali metal and alkaline earth metal is 0.5% by weight or less,
Alumina having a pore volume of 0.06 cm 3 / g or more formed from pores of 0 Å or less and a pore volume of 0.1 cm 3 / g or more formed of pores having a diameter of 80 Å or less is particularly preferable. Used. Porous alumina having such a pore volume promotes appropriate oxidation of the reducing agent and cooperates with the silver-zirconium composite oxide supported thereon to effectively catalytically reduce nitrogen oxides. be able to.

【0014】本発明による触媒は、例えば、次に示す
(1)から(4)のいずれかの方法に従って調製するこ
とができる。 (1)ジルコニウムの水溶性化合物と銀の水溶性化合物
とを含む水溶液を調製し、この水溶液を固体酸担体、例
えば、アルミナ、好ましくは、水和アルミナに含浸さ
せ、乾燥させた後、水蒸気を含む酸化性雰囲気下に60
0〜900℃、好ましくは、700〜800℃の範囲の
温度で加熱焼成して、銀ジルコニウム複合酸化物をアル
ミナ上に生成させる。
The catalyst according to the present invention can be prepared, for example, according to any of the following methods (1) to (4). (1) An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium and a water-soluble compound of silver is prepared, and the aqueous solution is impregnated with a solid acid carrier, for example, alumina, preferably hydrated alumina, dried, and then dried. 60 under oxidizing atmosphere
Heating and sintering at a temperature in the range of 0 to 900C, preferably 700 to 800C, produces a silver-zirconium composite oxide on alumina.

【0015】上記方法において、(水和)アルミナに代
えて、(水和)ジルコニアを用いることによって、固体
酸担体であるジルコニア上に銀ジルコニウム複合酸化物
をアルミナ上に生成させることができる。
In the above method, by using (hydrated) zirconia instead of (hydrated) alumina, a silver-zirconium composite oxide can be formed on alumina, on zirconia which is a solid acid carrier.

【0016】(2)ジルコニウムの水溶性化合物と銀の
水溶性化合物とを含む水溶液を調製し、この水溶液を固
体酸担体、好ましくは、その粉末の存在下に中和して固
体酸と共に共沈物を生成させ、得られた生成物を乾燥さ
せた後、水蒸気を含む酸化性雰囲気下に600〜900
℃、好ましくは、700〜800℃の範囲の温度で加熱
焼成して、固体酸上に銀ジルコニウム複合酸化物を生成
させる。この方法において、固体酸担体としては、アル
ミナ又はジルコニアが好ましく用いられる。
(2) An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium and a water-soluble compound of silver is prepared, and this aqueous solution is neutralized in the presence of a solid acid carrier, preferably a powder thereof, and coprecipitated with a solid acid. After the product is produced and the obtained product is dried, the product is placed in an oxidizing atmosphere containing water vapor at 600 to 900
C., preferably at a temperature in the range of 700 to 800.degree. C. to form a silver-zirconium composite oxide on the solid acid. In this method, alumina or zirconia is preferably used as the solid acid carrier.

【0017】(3)ジルコニウムの水溶性化合物と銀の
水溶性化合物と水溶性のアルミニウム化合物とを含む水
溶液を中和して、共沈物を生成させ、乾燥させた後、酸
化性雰囲気中、300〜500℃の範囲の温度で加熱焼
成して、アルミナを生成させると共に、このアルミナ上
に銀ジルコニウム複合酸化物の前駆体を担持させ、次い
で、水蒸気を含む酸化性雰囲気下に600〜900℃、
好ましくは、700〜800℃の範囲の温度で加熱焼成
して、銀ジルコニウム複合酸化物を生成させる。
(3) An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium, a water-soluble compound of silver, and a water-soluble aluminum compound is neutralized to form a coprecipitate, which is dried. Alumina is produced by heating and baking at a temperature in the range of 300 to 500 ° C., and a precursor of the silver-zirconium composite oxide is supported on the alumina, and then heated to 600 to 900 ° C. in an oxidizing atmosphere containing water vapor. ,
Preferably, it is heated and calcined at a temperature in the range of 700 to 800 ° C. to generate a silver-zirconium composite oxide.

【0018】本発明によれば、このような方法におい
て、ジルコニウムの水溶性化合物としては、例えば、硝
酸ジルコニルが好ましく用いられ、また、銀の水溶性化
合物としては、硝酸銀が好ましく用いられる。また、水
溶性のアルミニウム化合物としては、硝酸アルミニウム
が好ましく用いられる。酸化性雰囲気は、通常、空気で
よい。
According to the present invention, in such a method, as the water-soluble compound of zirconium, for example, zirconyl nitrate is preferably used, and as the water-soluble compound of silver, silver nitrate is preferably used. Aluminum nitrate is preferably used as the water-soluble aluminum compound. The oxidizing atmosphere may usually be air.

【0019】本発明による触媒において、銀ジルコニウ
ム複合酸化物の担持量は、固体酸担体と銀ジルコニウム
複合酸化物との合計重量において、銀重量換算にて、0.
01〜10重量%の範囲であることが好ましい。銀ジル
コニウム複合酸化物の担持量が銀重量換算にて10重量
%を越えるときは、得られる触媒の酸化力が高すぎて、
反応の選択性に劣り、銀ジルコニウム複合酸化物の担持
量が銀重量換算にて0.01重量%よりも少ないときは、
触媒活性が十分でない。特に、本発明においては、銀ジ
ルコニウム複合酸化物の担持量は、銀重量換算にて、0.
1〜5重量%の範囲であることが好ましい。銀ジルコニ
ウム複合酸化物の担持量がこの範囲にあるときは、窒素
酸化物の接触還元反応のSV(空間速度)依存性が極め
て小さいというすぐれた特性を得ることができる。
In the catalyst according to the present invention, the supported amount of the silver-zirconium composite oxide is 0.3% in terms of silver weight, based on the total weight of the solid acid carrier and the silver-zirconium composite oxide.
It is preferably in the range of 01 to 10% by weight. When the supported amount of the silver-zirconium composite oxide exceeds 10% by weight in terms of silver weight, the oxidizing power of the obtained catalyst is too high,
When the selectivity of the reaction is poor and the supported amount of the silver-zirconium composite oxide is less than 0.01% by weight in terms of silver weight,
Insufficient catalytic activity. In particular, in the present invention, the supported amount of the silver-zirconium composite oxide is 0.
It is preferably in the range of 1 to 5% by weight. When the loading amount of the silver-zirconium composite oxide is within this range, excellent characteristics that the SV (space velocity) dependence of the catalytic reduction reaction of nitrogen oxide is extremely small can be obtained.

【0020】更に、本発明においては、銀ジルコニウム
複合酸化物において、銀/ジルコニウム原子比は、1〜
3の範囲にあることが好ましく、このような銀ジルコニ
ウム複合酸化物を固体酸担体に担持させてなる触媒は、
窒素酸化物接触還元活性が特に高い。
Further, in the present invention, in the silver-zirconium composite oxide, the silver / zirconium atomic ratio is from 1 to 1.
3, and a catalyst in which such a silver-zirconium composite oxide is supported on a solid acid carrier,
Nitrogen oxide catalytic reduction activity is particularly high.

【0021】本発明に従って、銀ジルコニウム複合酸化
物が上述したような担持量にて固体酸担体に担持されて
いる触媒は、酸化銀や銀が担持された固体酸触媒に比べ
て、適度な酸化力を有し、その理由は、完全には明らか
ではないが、炭化水素の部分酸化或いはクラッキングが
促進されるので、炭化水素を還元剤として用いる窒素酸
化物の接触還元反応において、極めて高い活性と選択性
とを有するものとみられる。含酸素有機化合物を還元剤
として用いた場合も、同様に、極めて高い活性と選択性
とを有する。しかも、本発明による触媒は、耐熱性にす
ぐれ、更に、耐硫黄酸化物性にもすぐれるので、例え
ば、ディーゼルエンジンからの排ガスのための脱硝触媒
や、デイーゼル車、リーンバーンガソリン車用の触媒と
して、好適に用いることができる。
According to the present invention, the catalyst in which the silver-zirconium composite oxide is supported on the solid acid carrier in the above-described supported amount is more suitable in oxidation than the solid acid catalyst on which silver oxide or silver is supported. Although the reason is not completely clear, the partial oxidation or cracking of hydrocarbons is promoted, so that it has extremely high activity in the catalytic reduction reaction of nitrogen oxides using hydrocarbons as a reducing agent. It seems to have selectivity. Similarly, when an oxygen-containing organic compound is used as a reducing agent, it has extremely high activity and selectivity. In addition, the catalyst according to the present invention is excellent in heat resistance and also in sulfur oxide resistance, and thus, for example, as a denitration catalyst for exhaust gas from diesel engines and a catalyst for diesel vehicles and lean burn gasoline vehicles. Can be suitably used.

【0022】本発明による触媒は、通常、粉末乃至粒状
物として得ることができるので、従来、知られている成
形方法によって、それ自体にて、ハニカムのような構造
体のほか、球状物、環状物等の種々の形状に成形するこ
とができる。この成形の際に、成形助剤、無機繊維等の
補強材、有機バインダー等を適宜配合してもよい。ま
た、本発明による触媒は、アルミナ等の固体酸自体を予
めハニカム等の構造体に成形し、このような構造体に銀
ジルコニウム複合酸化物を担持させることによっても得
ることができる。
The catalyst according to the present invention can be usually obtained as a powder or a granular material. Therefore, by a conventionally known molding method, in addition to a structure such as a honeycomb, a spherical material or a cyclic material can be obtained. It can be formed into various shapes such as objects. During this molding, a molding aid, a reinforcing material such as an inorganic fiber, an organic binder and the like may be appropriately compounded. Further, the catalyst according to the present invention can also be obtained by forming a solid acid itself such as alumina into a structure such as a honeycomb in advance and supporting a silver-zirconium composite oxide on such a structure.

【0023】更に、本発明によれば、予め不活性な基材
を所要形状に成形し、これに上述したような固体酸担体
に銀ジルコニウム複合酸化物を担持させてなる粉末状の
触媒をウオッシュ・コート法等の適宜の方法によって、
被覆担持させることによって、触媒構造体として、有利
に用いることができる。上記不活性な基材としては、例
えば、コージェライトのような鉱物物質を用い、これを
ハニカムや球状物や環状物等のような構造体とし、これ
らに触媒を担持させて、触媒構造体とすることが有利で
ある。
Further, according to the present invention, a powdery catalyst obtained by previously forming an inert substrate into a required shape and carrying a silver-zirconium composite oxide on a solid acid carrier as described above is washed.・ By an appropriate method such as a coating method,
By being coated and supported, it can be advantageously used as a catalyst structure. As the inert substrate, for example, a mineral substance such as cordierite is used, and this is used as a structure such as a honeycomb, a sphere, a ring, or the like, and a catalyst is supported on these. It is advantageous to do so.

【0024】本発明によれば、このように、不活性な基
材からなるハニカムや球状物や環状物等のような構造体
にウオッシュ・コート法等によってその表面に触媒層を
形成して、触媒を担持させる場合、触媒層がその表面か
ら30μm以上にわたる厚み(以下、簡単のために、触
媒層厚みという。)を有するように構造体の表面に担持
させることが好ましい。このように構造体に担持されて
いる触媒層をその表面から30μm以上の厚みにわたる
ものとすることによって、窒素酸化物に対する反応性、
即ち、窒素酸化物の選択還元性の高い触媒構造体を得る
ことができる。しかし、本発明によれば、触媒層厚み
は、通常、300μm以下であればよい。触媒層厚みを
300μmを越える厚みとしても、それに見合うような
選択還元性の改善を得ることができず、触媒製造の費用
面からも好ましくないからである。
According to the present invention, a catalyst layer is formed on the surface of a structure such as a honeycomb, a sphere or a ring made of an inert substrate by a wash coat method or the like, as described above. When a catalyst is supported, it is preferable that the catalyst layer is supported on the surface of the structure such that the catalyst layer has a thickness of 30 μm or more from the surface thereof (hereinafter, referred to as a catalyst layer thickness for simplicity). By making the catalyst layer supported on the structure over a thickness of 30 μm or more from the surface in this way, the reactivity to nitrogen oxides,
That is, it is possible to obtain a catalyst structure having high selectivity for reducing nitrogen oxides. However, according to the present invention, the thickness of the catalyst layer may be usually 300 μm or less. This is because even if the thickness of the catalyst layer exceeds 300 μm, it is not possible to obtain a selective reduction property corresponding to the thickness, which is not preferable from the viewpoint of the cost of producing the catalyst.

【0025】銀ジルコニウム複合酸化物を固体酸担体に
担持させて触媒自体からなるハニカムや球状物等の触媒
構造体は、例えば、次のようにして得ることができる。
即ち、水溶性のジルコニウム化合物と水溶性の銀化合物
とを含む水溶液とアルミナとを適宜の有機バインダーと
共に混練した後、ハニカム構造体に成形し、乾燥した
後、これを水蒸気の存在下に酸化性雰囲気に600℃〜
900℃、好ましくは、700〜800℃の範囲のの温
度で加熱焼成すれば、銀ジルコニウム複合酸化物担持さ
せてなるアルミナからなる触媒構造体を得ることができ
る。
A catalyst structure such as a honeycomb or a sphere made of a catalyst by supporting a silver-zirconium composite oxide on a solid acid carrier can be obtained, for example, as follows.
That is, an aqueous solution containing a water-soluble zirconium compound and a water-soluble silver compound and alumina are kneaded with an appropriate organic binder, then formed into a honeycomb structure, dried, and then oxidized in the presence of steam. Atmosphere 600 ℃ ~
By heating and calcining at a temperature in the range of 900 ° C., preferably in the range of 700 to 800 ° C., it is possible to obtain a catalyst structure made of alumina loaded with a silver-zirconium composite oxide.

【0026】また、前述したように、予め銀ジルコニウ
ム複合酸化物をアルミナに担持させてなる粉末状触媒を
調製し、これを適宜の有機バインダーを用いて、ハニカ
ム構造体に成形してもよい。
Further, as described above, a powdery catalyst in which a silver-zirconium composite oxide is supported on alumina in advance may be prepared, and this may be formed into a honeycomb structure using an appropriate organic binder.

【0027】このようなハニカム触媒構造体によれば、
銀ジルコニウム複合酸化物をアルミナに担持させてなる
触媒層厚みは、ハニカム構造体のセルの壁の厚さ方向に
実質的に均一である。従って、ハニカム構造体のセル壁
が60μm以上であれば、触媒はセル壁の表面から30
μm以上の厚みにわたって担持されている。セル壁は、
その両側の表面において、排ガスと接触されるからであ
る。
According to such a honeycomb catalyst structure,
The thickness of the catalyst layer formed by supporting the silver-zirconium composite oxide on alumina is substantially uniform in the thickness direction of the cell walls of the honeycomb structure. Therefore, if the cell wall of the honeycomb structure is 60 μm or more, the catalyst is 30 minutes from the surface of the cell wall.
It is carried over a thickness of at least μm. The cell wall is
This is because the surfaces on both sides are brought into contact with the exhaust gas.

【0028】本発明による触媒を用いる窒素酸化物の接
触還元において、炭化水素からなる還元剤としては、例
えば、気体状のものとして、メタン、エタン、プロパ
ン、プロピレン、ブチレン等の炭化水素ガス、液体状の
ものとして、ペンタン、ヘキサン、オクタン、ヘプタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単一成分系の炭
化水素、ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水
素等を用いることができる。特に、本発明によれば、上
記したなかでも、エチレン、プロピレン、イソブチレ
ン、1−ブテン、2−ブテン等の低級アルケン、プロパ
ン、ブタン等の低級アルカン、軽油等が還元剤として好
ましく用いられる。これら炭化水素は、単独で用いても
よく、又は必要に応じて二種以上併用してもよい。
In the catalytic reduction of nitrogen oxides using the catalyst according to the present invention, examples of the reducing agent comprising a hydrocarbon include gaseous ones such as hydrocarbon gas such as methane, ethane, propane, propylene and butylene; Examples of the shape include single-component hydrocarbons such as pentane, hexane, octane, heptane, benzene, toluene, and xylene, and mineral oil-based hydrocarbons such as gasoline, kerosene, light oil, and heavy oil. In particular, according to the present invention, among the above, lower alkenes such as ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene and 2-butene, lower alkanes such as propane and butane, and light oil are preferably used as the reducing agent. These hydrocarbons may be used alone or in combination of two or more as needed.

【0029】また、含酸素有機化合物からなる還元剤と
しては、例えば、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒ
ド、アクロレイン等のアルデヒド類、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、オクタノール等のアルコール
類、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジ
プロピルエーテル等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エ
チル、油脂類等のエステル類、例えば、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類
を挙げることができる。これら含酸素有機化合物のてか
では、特に、アルデヒド類が好ましい。また、これら含
酸素有機化合物も、単独で用いてもよく、又は必要に応
じて二種以上併用してもよい。
Examples of the reducing agent comprising an oxygen-containing organic compound include aldehydes such as acetaldehyde, formaldehyde and acrolein, and alcohols such as methanol, ethanol, propanol and octanol, for example, dimethyl ether, diethyl ether and dipropyl ether. And esters such as methyl acetate, ethyl acetate and fats and oils, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. Among these oxygen-containing organic compounds, aldehydes are particularly preferred. Further, these oxygen-containing organic compounds may be used alone or in combination of two or more as necessary.

【0030】更に、本発明においては、上記炭化水素と
含酸素有機化合物との混合物を還元剤として用いてもよ
い。
Further, in the present invention, a mixture of the hydrocarbon and the oxygen-containing organic compound may be used as a reducing agent.

【0031】本発明においては、上記還元剤は、用いる
具体的な炭化水素や含酸素有機化合物によっても異なる
が、通常、窒素酸化物に対するモル比にて、0.1〜3程
度の範囲にて用いられる。還元剤の使用量が窒素酸化物
に対するモル比にて、0.1未満であるときは、窒素酸化
物に対して十分な還元活性を得ることができず、他方、
モル比が3を越えるときは、未反応の還元剤の排出量が
多くなるために、窒素酸化物の接触還元処理の後に、こ
れを回収するための後処理が必要となる。
In the present invention, the reducing agent varies depending on the specific hydrocarbon or oxygen-containing organic compound used, but is usually in the range of about 0.1 to 3 in molar ratio to nitrogen oxide. Used. When the amount of the reducing agent used is less than 0.1 in terms of the molar ratio to the nitrogen oxide, sufficient reducing activity for the nitrogen oxide cannot be obtained.
When the molar ratio exceeds 3, the discharge amount of the unreacted reducing agent increases, so that after the catalytic reduction treatment of the nitrogen oxide, a post-treatment for recovering the nitrogen oxide is required.

【0032】尚、排ガス中に存在する燃料等の未燃焼物
乃至不完全燃焼生成物、即ち、炭化水素類やパティキュ
レート類等も還元剤として有効であり、これらも本発明
における炭化水素に含まれる。このことから、見方を変
えれば、本発明による触媒は、排ガス中の炭化水素類や
パティキュレート類等の減少或いは除去触媒としても有
用であるということができる。
Unburned or incomplete combustion products such as fuel present in the exhaust gas, that is, hydrocarbons and particulates are also effective as reducing agents, and these are also included in the hydrocarbons of the present invention. It is. From this point of view, it can be said that the catalyst according to the present invention is useful as a catalyst for reducing or removing hydrocarbons and particulates in exhaust gas.

【0033】上記還元剤のうち、炭化水素が窒素酸化物
に対して選択的還元反応を示す温度は、アルキン<アル
ケン<芳香族系炭化水素<アルカンの順に高くなる。ま
た、同系の炭化水素においては、炭素数が大きくなるに
従って、その温度は低くなる。
Among the above reducing agents, the temperature at which hydrocarbons undergo a selective reduction reaction with respect to nitrogen oxides increases in the order of alkyne <alkene <aromatic hydrocarbon <alkane. In the case of hydrocarbons of the same type, the temperature decreases as the number of carbon atoms increases.

【0034】本発明による触媒が窒素酸化物に対して還
元活性を示す最適な温度は、使用する還元剤や触媒種に
より異なるが、通常、100〜800℃である。この温
度領域においては、空間速度(SV)500〜1000
00程度で排ガスを流通させることが好ましい。本発明
において特に好適な温度領域は200〜500℃であ
る。
The optimum temperature at which the catalyst according to the present invention exhibits a reducing activity on nitrogen oxides is usually from 100 to 800 ° C., though it depends on the reducing agent and the type of catalyst used. In this temperature range, space velocity (SV) 500 to 1000
It is preferable that the exhaust gas is circulated at about 00. In the present invention, a particularly preferable temperature range is 200 to 500 ° C.

【0035】[0035]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited by these examples.

【0036】(1)触媒の調製(1) Preparation of catalyst

【0037】実施例1 γ−アルミナ(住友化学工業(株)製KC503)1k
gとポリエチレンオキシド(住友精化(株)製PEO−
10)1kgとを適量の水と共に十分に混練した後、オ
ーガスクリュー式押出成形機にてセル数200/平方イ
ンチのハニカム構造体に押出成形した。このハニカム構
造体を常温にて通風乾燥した後、100℃で一夜加熱乾
燥し、更に、500℃で3時間焼成して、アルミナから
なるハニカム構造体(ハニカム壁厚さ205μm)を得
た。
Example 1 1k of γ-alumina (KC503 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
g and polyethylene oxide (PEO- manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.)
10) After sufficiently kneading 1 kg with an appropriate amount of water, the mixture was extruded by an auger screw extruder into a honeycomb structure having 200 / square inch cells. The honeycomb structure was air-dried at room temperature, dried by heating at 100 ° C. overnight, and further fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a honeycomb structure made of alumina (having a honeycomb wall thickness of 205 μm).

【0038】次いで、硝酸銀(AgNO3 )5.08gと
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3 2 ・2H2 O)4.0
0gをイオン交換水100mLに溶解させて、硝酸銀と
硝酸ジルコニルの混合水溶液を調製した。これに上記ア
ルミナからなるハニカム構造体を10分間浸漬した後、
引き上げ、ハニカム構造体に付着している余剰の水溶液
を除去し、100℃にて8時間乾燥させた。
Next, silver nitrate (AgNOThree) 5.08g and
Zirconyl nitrate (ZrO (NOThree) Two・ 2HTwoO) 4.0
0 g is dissolved in 100 mL of ion-exchanged water.
A mixed aqueous solution of zirconyl nitrate was prepared. To this,
After immersing the honeycomb structure made of Lumina for 10 minutes,
Pulling up, excess aqueous solution adhering to the honeycomb structure
Was removed and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0039】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分10重量%を含有する空気雰囲気中、800℃
の温度で3時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量
%で銀ジルコニウム複合酸化物(Ag/Zr原子比=
2)を担持させたγ−アルミナからなるハニカム触媒構
造体を得た。この触媒をA−1という。
Next, the thus-treated honeycomb structure was placed at 800 ° C. in an air atmosphere containing 10% by weight of water.
At 3 ° C. for 3 hours, and a silver-zirconium composite oxide (Ag / Zr atomic ratio =
A honeycomb catalyst structure made of γ-alumina supporting 2) was obtained. This catalyst is called A-1.

【0040】このようにして得られた銀ジルコニウム複
合酸化物をγ−アルミナに担持させた触媒のX線回折図
を図1に示し、γ−アルミナのみのX線回折図を図2に
示す。図1において、○は銀ジルコニウム複合酸化物に
よるピーク、×はγ−アルミナによるピークを示す。図
1にみられるように、本発明による触媒のX線回折図
は、銀や酸化銀とは明瞭に相違しており、銀ジルコニウ
ム複合酸化物の生成を示している。
FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of a catalyst in which the silver-zirconium composite oxide thus obtained is supported on γ-alumina, and FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of γ-alumina alone. In FIG. 1, ○ indicates a peak due to silver-zirconium composite oxide, and X indicates a peak due to γ-alumina. As can be seen in FIG. 1, the X-ray diffraction pattern of the catalyst according to the invention is clearly different from silver and silver oxide, indicating the formation of a silver-zirconium composite oxide.

【0041】実施例2 硝酸銀4.23gと硝酸ジルコニル4.00gをイオン交換
水100mLに溶解させて、硝酸銀と硝酸ジルコニルの
混合水溶液を調製した。これに実施例1と同じアルミナ
からなるハニカム構造体(ハニカム壁厚さ205μm)
を10分間浸漬した後、引き上げ、ハニカム構造体に付
着している余剰の水溶液を除去し、100℃にて8時間
乾燥させた。
Example 2 4.23 g of silver nitrate and 4.00 g of zirconyl nitrate were dissolved in 100 mL of ion-exchanged water to prepare a mixed aqueous solution of silver nitrate and zirconyl nitrate. A honeycomb structure made of the same alumina as in Example 1 (honeycomb wall thickness: 205 μm)
Was immersed for 10 minutes, then pulled up to remove the excess aqueous solution attached to the honeycomb structure, and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0042】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分10重量%を含有する空気雰囲気中、600℃
の温度で3時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量
%で銀ジルコニウム複合酸化物(Ag/Zr原子比=
2)を担持させたγ−アルミナからなるハニカム触媒構
造体を得た。この触媒をA−2という。
Next, the honeycomb structure thus treated was placed in an air atmosphere containing 10% by weight of water at 600 ° C.
At 3 ° C. for 3 hours, and a silver-zirconium composite oxide (Ag / Zr atomic ratio =
A honeycomb catalyst structure made of γ-alumina supporting 2) was obtained. This catalyst is referred to as A-2.

【0043】実施例3 実施例1と同じγ−アルミナ1kgとポリエチレンオキ
シド(住友精化(株)製PEO−10)1kgとを適量
の水と共に十分に混練した後、オーガスクリュー式押出
成形機にてセル数200/平方インチのハニカム構造体
に押出成形した。このハニカム構造体を常温にて通風乾
燥した後、100℃で一夜加熱乾燥し、更に、500℃
で3時間焼成して、アルミナからなるハニカム構造体
(ハニカム壁厚さ205μm)を得た。
Example 3 1 kg of γ-alumina and 1 kg of polyethylene oxide (PEO-10, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) as in Example 1 were thoroughly kneaded with an appropriate amount of water, and the mixture was subjected to an auger screw extruder. And extruded into a honeycomb structure having 200 cells / square inch. After drying this honeycomb structure at a room temperature with ventilation, it was dried by heating at 100 ° C. overnight, and further dried at 500 ° C.
For 3 hours to obtain a honeycomb structure made of alumina (having a honeycomb wall thickness of 205 μm).

【0044】次いで、硝酸銀(AgNO3 )5.08gと
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3 2 ・2H2 O)4.0
0gをイオン交換水100mLに溶解させて、硝酸銀と
硝酸ジルコニルの混合水溶液を調製した。これに上記ア
ルミナからなるハニカム構造体を10分間浸漬した後、
引き上げ、ハニカム構造体に付着している余剰の水溶液
を除去し、100℃にて8時間乾燥させた。
Next, silver nitrate (AgNOThree) 5.08g and
Zirconyl nitrate (ZrO (NOThree) Two・ 2HTwoO) 4.0
0 g is dissolved in 100 mL of ion-exchanged water.
A mixed aqueous solution of zirconyl nitrate was prepared. To this,
After immersing the honeycomb structure made of Lumina for 10 minutes,
Pulling up, excess aqueous solution adhering to the honeycomb structure
Was removed and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0045】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分10重量%を含有する空気雰囲気中、600℃
の温度で3時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量
%で銀ジルコニウム複合酸化物(Ag/Zr原子比=
2)を担持させたγ−アルミナからなるハニカム触媒構
造体を得た。この触媒をA−3という。
Next, the honeycomb structure thus treated was placed in an air atmosphere containing 10% by weight of water at 600 ° C.
At 3 ° C. for 3 hours, and a silver-zirconium composite oxide (Ag / Zr atomic ratio =
A honeycomb catalyst structure made of γ-alumina supporting 2) was obtained. This catalyst is referred to as A-3.

【0046】実施例4 実施例1と同じγ−アルミナ1kgとポリエチレンオキ
シド(住友精化(株)製PEO−10)1kgとを適量
の水と共に十分に混練した後、オーガスクリュー式押出
成形機にてセル数200/平方インチのハニカム構造体
に押出成形した。このハニカム構造体を常温にて通風乾
燥した後、100℃で一夜加熱乾燥し、更に、500℃
で3時間焼成して、アルミナからなるハニカム構造体
(ハニカム壁厚さ205μm)を得た。
Example 4 1 kg of γ-alumina and 1 kg of polyethylene oxide (PEO-10 manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) as in Example 1 were thoroughly kneaded with an appropriate amount of water, and then mixed with an auger screw extruder. And extruded into a honeycomb structure having 200 cells / square inch. After drying this honeycomb structure at a room temperature with ventilation, it was dried by heating at 100 ° C. overnight, and further dried at 500 ° C.
For 3 hours to obtain a honeycomb structure made of alumina (having a honeycomb wall thickness of 205 μm).

【0047】次いで、硝酸銀(AgNO3 )5.08gと
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3 2 ・2H2 O)4.0
0gをイオン交換水100mLに溶解させて、硝酸銀と
硝酸ジルコニルの混合水溶液を調製した。これに上記ア
ルミナからなるハニカム構造体を10分間浸漬した後、
引き上げ、ハニカム構造体に付着している余剰の水溶液
を除去し、100℃にて8時間乾燥させた。
Next, silver nitrate (AgNOThree) 5.08g and
Zirconyl nitrate (ZrO (NOThree) Two・ 2HTwoO) 4.0
0 g is dissolved in 100 mL of ion-exchanged water.
A mixed aqueous solution of zirconyl nitrate was prepared. To this,
After immersing the honeycomb structure made of Lumina for 10 minutes,
Pulling up, excess aqueous solution adhering to the honeycomb structure
Was removed and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0048】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分10重量%を含有する空気雰囲気中、900℃
の温度で3時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量
%で銀ジルコニウム複合酸化物(Ag/Zr原子比=
2)を担持させたγ−アルミナからなるハニカム触媒構
造体を得た。この触媒をA−4という。
Next, the thus-treated honeycomb structure was heated at 900 ° C. in an air atmosphere containing 10% by weight of water.
At 3 ° C. for 3 hours, and a silver-zirconium composite oxide (Ag / Zr atomic ratio =
A honeycomb catalyst structure made of γ-alumina supporting 2) was obtained. This catalyst is referred to as A-4.

【0049】比較例1 実施例1と同じγ−アルミナ1kgとポリエチレンオキ
シド(住友精化(株)製PEO−10)1kgとを適量
の水と共に十分に混練した後、オーガスクリュー式押出
成形機にてセル数200/平方インチのハニカム構造体
に押出成形した。このハニカム構造体を常温にて通風乾
燥した後、100℃で一夜加熱乾燥し、更に、500℃
で3時間焼成して、アルミナからなるハニカム構造体
(ハニカム壁厚さ205μm)を得た。
Comparative Example 1 1 kg of γ-alumina and 1 kg of polyethylene oxide (PEO-10 manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) as in Example 1 were thoroughly kneaded with an appropriate amount of water, and then the mixture was subjected to an auger screw extruder. And extruded into a honeycomb structure having 200 cells / square inch. After drying this honeycomb structure at a room temperature with ventilation, it was dried by heating at 100 ° C. overnight, and further dried at 500 ° C.
For 3 hours to obtain a honeycomb structure made of alumina (having a honeycomb wall thickness of 205 μm).

【0050】次いで、硝酸銀(AgNO3 )5.08gと
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3 2 ・2H2 O)4.0
0gをイオン交換水100mLに溶解させて、硝酸銀と
硝酸ジルコニルの混合水溶液を調製した。これに上記ア
ルミナからなるハニカム構造体を10分間浸漬した後、
引き上げ、ハニカム構造体に付着している余剰の水溶液
を除去し、100℃にて8時間乾燥させた。
Next, silver nitrate (AgNOThree) 5.08g and
Zirconyl nitrate (ZrO (NOThree) Two・ 2HTwoO) 4.0
0 g is dissolved in 100 mL of ion-exchanged water.
A mixed aqueous solution of zirconyl nitrate was prepared. To this,
After immersing the honeycomb structure made of Lumina for 10 minutes,
Pulling up, excess aqueous solution adhering to the honeycomb structure
Was removed and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0051】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分を含まない空気雰囲気中、400℃の温度で3
時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量%で銀とジ
ルコニウム(Ag/Zr原子比=2)を担持させたγ−
アルミナからなるハニカム触媒構造体(触媒層厚み10
2μm)を得た。この触媒をB−1という。比較例2
Next, the thus-treated honeycomb structure was placed in an air atmosphere containing no water at a temperature of 400 ° C. for 3 hours.
Baked for 2 hours, and carried silver and zirconium (Ag / Zr atomic ratio = 2) at a supported amount of 2% by weight in terms of silver.
Honeycomb catalyst structure composed of alumina (catalyst layer thickness 10
2 μm). This catalyst is called B-1. Comparative Example 2

【0052】実施例1と同じγ−アルミナ1kgとポリ
エチレンオキシド(住友精化(株)製PEO−10)1
kgとを適量の水と共に十分に混練した後、オーガスク
リュー式押出成形機にてセル数200/平方インチのハ
ニカム構造体に押出成形した。このハニカム構造体を常
温にて通風乾燥した後、100℃で一夜加熱乾燥し、更
に、500℃で3時間焼成して、アルミナからなるハニ
カム構造体(ハニカム壁厚さ205μm)を得た。
1 kg of γ-alumina and polyethylene oxide (PEO-10, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) as in Example 1
After adequately kneading with a suitable amount of water, the mixture was extruded into a honeycomb structure having 200 / square inch cells using an auger screw extruder. The honeycomb structure was air-dried at room temperature, dried by heating at 100 ° C. overnight, and further fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a honeycomb structure made of alumina (having a honeycomb wall thickness of 205 μm).

【0053】次いで、硝酸銀(AgNO3 )7.62gと
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3 2 ・2H2 O)4.0
0gをイオン交換水100mLに溶解させて、硝酸銀と
硝酸ジルコニルの混合水溶液を調製した。これに上記ア
ルミナからなるハニカム構造体を10分間浸漬した後、
引き上げ、ハニカム構造体に付着している余剰の水溶液
を除去し、100℃にて8時間乾燥させた。
Next, silver nitrate (AgNOThree7.62g
Zirconyl nitrate (ZrO (NOThree) Two・ 2HTwoO) 4.0
0 g is dissolved in 100 mL of ion-exchanged water.
A mixed aqueous solution of zirconyl nitrate was prepared. To this,
After immersing the honeycomb structure made of Lumina for 10 minutes,
Pulling up, excess aqueous solution adhering to the honeycomb structure
Was removed and dried at 100 ° C. for 8 hours.

【0054】次いで、このように処理したハニカム構造
体を水分を含まない空気雰囲気中、800℃の温度で3
時間加熱焼成して、銀換算にて担持量2重量%で銀とジ
ルコニウム(Ag/Zr原子比=3)を担持させたγ−
アルミナからなるハニカム触媒構造体(触媒層厚み10
2μm)を得た。この触媒をB−2という。
Next, the thus treated honeycomb structure was placed in an air atmosphere containing no water at a temperature of 800 ° C. for 3 hours.
Baked for 2 hours by weight in terms of silver to carry silver and zirconium (Ag / Zr atomic ratio = 3).
Honeycomb catalyst structure composed of alumina (catalyst layer thickness 10
2 μm). This catalyst is called B-2.

【0055】(2)評価試験 以上の本発明による触媒(A−1〜4)と比較例の触媒
(B−1〜2)を用いて、下記の試験条件にて、窒素酸
化物含有ガスの窒素酸化物接触還元を行ない、窒素酸化
物の除去率をケミカル・ルミネッセンス法にて求めた。
(2) Evaluation Test Using the catalysts (A-1 to 4) according to the present invention and the catalysts (B-1 to 2) of the comparative examples, the nitrogen oxide-containing gas was tested under the following test conditions. Nitrogen oxide catalytic reduction was performed, and the removal rate of nitrogen oxide was determined by a chemical luminescence method.

【0056】 (試験条件) (1)ガス組成 NO 500ppm O2 10容量% 還元剤 500ppm 水 6容量% 窒素 残部 (但し、還元剤として軽油を用いた場合、軽油はC換算でC12とした。) (2)空間速度 25000(hr-1) (3)反応温度 250℃、300℃、350℃、400℃、450℃又 は500℃ 結果を表1に示す。(Test Conditions) (1) Gas Composition NO 500 ppm O 2 10% by volume Reducing agent 500 ppm Water 6% by volume Nitrogen balance (However, when light oil was used as the reducing agent, the light oil was C12 in terms of C). (2) Space velocity 25000 (hr -1 ) (3) Reaction temperature 250 ° C, 300 ° C, 350 ° C, 400 ° C, 450 ° C or 500 ° C The results are shown in Table 1.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】 からなる窒素酸化物含有ガスの窒素酸化物接触還元を温
度700℃、空間速度25000(hr-1)で500時
間行なった後、上記(2)及び(3)の条件下で窒素酸
化物含有ガスの窒素酸化物接触還元を行なって、触媒の
耐熱性及び耐硫黄酸化物性を評価した。結果を表2に示
す。
[0058] Is carried out at a temperature of 700 ° C. and a space velocity of 25,000 (hr −1 ) for 500 hours, and then under the conditions of the above (2) and (3), Was subjected to catalytic reduction with nitrogen oxides to evaluate the heat resistance and sulfur oxide resistance of the catalyst. Table 2 shows the results.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】表1及び表2に示す結果から明らかなよう
に、本発明による触媒は、いずれも窒素酸化物の除去率
が高いのに対して、比較例による触媒は、総じて、除去
率が低く、また、本発明による触媒は、耐熱性にすぐれ
ると共に、耐硫黄酸化物性にもすぐれる。
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, the catalysts of the present invention all have a high removal rate of nitrogen oxides, whereas the catalysts of the comparative examples generally have a low removal rate. Also, the catalyst according to the present invention has excellent heat resistance and sulfur oxide resistance.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上のように、本発明による窒素酸化物
接触還元用触媒は、炭化水素及び/又は含酸素有機化合
物を還元剤として用いて、酸素及び水分の共存下におい
ても、排ガス中の窒素酸化物を効率よく接触還元するこ
とができ、更に、水分の存在下においても、また、高温
での使用においても、耐久性にすぐれ、耐硫黄酸化物性
にもすぐれる。
As described above, the catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to the present invention uses a hydrocarbon and / or an oxygen-containing organic compound as a reducing agent to reduce the amount of exhaust gas contained in exhaust gas even in the presence of oxygen and moisture. Nitrogen oxides can be efficiently catalytically reduced, and have excellent durability and sulfur oxide resistance even in the presence of moisture and at high temperatures.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】は、実施例1において調製した銀ジルコニウム
複合酸化物を担持させたγ−アルミナ触媒のX線回折図
である。
FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of a γ-alumina catalyst supporting a silver-zirconium composite oxide prepared in Example 1.

【図2】は、γ−アルミナのX線回折図である。FIG. 2 is an X-ray diffraction diagram of γ-alumina.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 啓一 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工業 株式会社中央研究所内 (72)発明者 植田 計幸 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工業 株式会社中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Keiichi Tabata 5-1-1 Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Sakai Chemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Kazuyuki Ueda 5-1-1 Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Sakai Chemical Industry Central Research Laboratory

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体酸担体に銀ジルコニウム複合酸化物を
担持させてなることを特徴とする炭化水素及び/又は含
酸素有機化合物を還元剤として用いる窒素酸化物接触還
元用触媒。
1. A catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon and / or an oxygen-containing organic compound as a reducing agent, characterized in that a silver-zirconium composite oxide is supported on a solid acid carrier.
【請求項2】銀ジルコニウム複合酸化物の担持量が銀換
算にて0.01〜10重量%である請求項1に記載の窒素
酸化物接触還元用触媒。
2. The catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxide according to claim 1, wherein the supported amount of the silver-zirconium composite oxide is 0.01 to 10% by weight in terms of silver.
【請求項3】銀ジルコニウム複合酸化物における銀/ジ
ルコニウム原子比が1〜3の範囲にある請求項1又は2
に記載の窒素酸化物接触還元用触媒。
3. The silver / zirconium composite oxide having an atomic ratio of silver / zirconium in the range of 1-3.
The catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to 1.
【請求項4】固体酸担体がアルミナ又はジルコニアであ
る請求項1又は2に記載の窒素酸化物接触還元用触媒。
4. The catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the solid acid carrier is alumina or zirconia.
【請求項5】固体酸担体がハニカム、球状物又は環状物
からなる構造体である請求項1から4のいずれかに記載
の窒素酸化物接触還元用触媒。
5. The catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the solid acid carrier is a structure comprising a honeycomb, a spherical substance or a cyclic substance.
【請求項6】ジルコニウムの水溶性化合物と銀の水溶性
化合物とを含む水溶液を調製し、この水溶液を固体酸担
体に含浸させ、乾燥させた後、水蒸気を含む酸化性雰囲
気下に600〜900℃の範囲の温度で加熱焼成して、
銀ジルコニウム複合酸化物を固体酸担体上に生成させる
ことを特徴とする窒素酸化物接触還元用触媒の製造方
法。
6. An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium and a water-soluble compound of silver is prepared, the aqueous solution is impregnated into a solid acid carrier, dried, and then placed in an oxidizing atmosphere containing water vapor at 600-900. Baking at a temperature in the range of ℃
A method for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides, comprising forming a silver-zirconium composite oxide on a solid acid carrier.
【請求項7】ジルコニウムの水溶性化合物と銀の水溶性
化合物とを含む水溶液を調製し、この水溶液を固体酸担
体の存在下に中和して固体酸と共に共沈物を生成させ、
得られた生成物を乾燥させた後、水蒸気を含む酸化性雰
囲気下に600〜900℃の範囲の温度で加熱焼成し
て、銀ジルコニウム複合酸化物を固体酸担体上に生成さ
せることを特徴とする窒素酸化物接触還元用触媒の製造
方法。
7. An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium and a water-soluble compound of silver is prepared, and this aqueous solution is neutralized in the presence of a solid acid carrier to form a coprecipitate with a solid acid.
After drying the obtained product, it is heated and calcined at a temperature in the range of 600 to 900 ° C. in an oxidizing atmosphere containing water vapor to produce a silver-zirconium composite oxide on a solid acid carrier. For producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides.
【請求項8】ジルコニウムの水溶性化合物が硝酸ジルコ
ニルであり、銀の水溶性化合物が硝酸銀である請求項6
又は7に記載の窒素酸化物接触還元用触媒の製造方法。
8. The water-soluble compound of zirconium is zirconyl nitrate and the water-soluble compound of silver is silver nitrate.
Or a method for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to 7.
【請求項9】固体酸担体がアルミナ又はジルコニアであ
る請求項6又は7に記載の窒素酸化物接触還元用触媒の
製造方法。
9. The process for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 6, wherein the solid acid carrier is alumina or zirconia.
【請求項10】ジルコニウムの水溶性化合物と銀の水溶
性化合物と水溶性のアルミニウム化合物とを含む水溶液
を中和して、共沈物を生成させ、乾燥させた後、300
〜500℃の範囲の温度で加熱焼成して、アルミナを生
成させると共に、このアルミナに銀ジルコニウム複合酸
化物の前駆体を担持させ、次いで、この生成物を水蒸気
を含む酸化性雰囲気下に600〜900℃の範囲の温度
で加熱焼成して、銀ジルコニウム複合酸化物をアルミナ
上で生成させることを特徴とする窒素酸化物接触還元用
触媒の製造方法。
10. An aqueous solution containing a water-soluble compound of zirconium, a water-soluble compound of silver, and a water-soluble aluminum compound is neutralized to form a coprecipitate, which is dried.
Baked at a temperature in the range of 500 to 500 ° C. to produce alumina, and to support a precursor of the silver-zirconium composite oxide on the alumina. A method for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides, comprising heating and calcining at a temperature in the range of 900 ° C. to produce a silver-zirconium composite oxide on alumina.
【請求項11】ジルコニウムの水溶性化合物が硝酸ジル
コニルであり、銀の水溶性化合物が硝酸銀であり、水溶
性のアルミニウム化合物が硝酸アルミニウムである請求
項10に記載の窒素酸化物接触還元用触媒の製造方法。
11. The catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 10, wherein the water-soluble compound of zirconium is zirconyl nitrate, the water-soluble compound of silver is silver nitrate, and the water-soluble aluminum compound is aluminum nitrate. Production method.
【請求項12】銀ジルコニウム複合酸化物の担持量が銀
換算にて0.01〜10重量%である請求項6から12の
いずれかに記載の窒素酸化物接触還元用触媒の製造方
法。
12. The process for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 6, wherein the supported amount of the silver-zirconium composite oxide is 0.01 to 10% by weight in terms of silver.
【請求項13】銀ジルコニウム複合酸化物における銀/
ジルコニウム原子比が1〜3の範囲にある請求項6から
12のいずれかに記載の窒素酸化物接触還元用触媒の製
造方法。
13. A method for preparing silver / zirconium composite oxide, comprising:
The method for producing a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxide according to any one of claims 6 to 12, wherein the zirconium atomic ratio is in the range of 1 to 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399729B2 (en) 2003-12-22 2008-07-15 General Electric Company Catalyst system for the reduction of NOx
CN111841532A (en) * 2019-04-28 2020-10-30 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of ethanol-SCR catalyst

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