JPH11244665A - 酸化媒体中の窒素酸化物を減少する方法および少なくとも1つのゼオライトeu―1および/またはnu―86および/またはnu―87を含む該方法のための触媒 - Google Patents
酸化媒体中の窒素酸化物を減少する方法および少なくとも1つのゼオライトeu―1および/またはnu―86および/またはnu―87を含む該方法のための触媒Info
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Abstract
(N2O) の望ましくない生成を阻止して窒素酸化物を
窒素分子に変換する良好な選択性を有する触媒を提供す
る。該触媒の存在の下で、酸化媒体中の窒素酸化物を減
少する方法を提供する。特に、圧縮点火式エンジンまた
は希薄調節制御点火式エンジンであり希薄混合気で機能
する自動車エンジンまたは定置エンジンの排出ガス中に
存在する窒素酸化物を除去する。さらに暖房センター、
廃棄物焼却所またはガスタービンの排煙の窒素酸化物を
除去する。 【解決手段】 酸化媒体中の窒素酸化物を減少する方法
は、ゼオライトNU−86、NU−87およびEU−1
からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから少
なくとも部分的に構成された少なくとも1つの耐火性無
機酸化物を含む触媒の存在の下で、還元剤によって、窒
素酸化物を窒素分子に還元する。
Description
活性、および一酸化二窒素(N2O) の望ましくない生
成を阻止して窒素酸化物を窒素分子に変換する良好な選
択性を特徴とする触媒の存在の下で酸化剤に関して超化
学量論的の媒体中の窒素酸化物(NOおよびNO2 をN
Oxと呼ぶ)を除去する方法に関する。
できる触媒、およびその製造法に関する。
に、圧縮点火式エンジンまたは希薄調節制御点火式エン
ジンであり希薄混合気で機能する自動車エンジンまたは
定置エンジンの排出ガス中に存在する窒素酸化物を除去
できる。
物焼却所またはガスタービンの排煙の窒素酸化物の除去
に使用できる。
数ppmの窒素酸化物含量、還元剤(CO、H2 、炭化
水素)の同様の含量を特徴とするが、特に、酸素の高濃
度(0.5〜約20容量%)を特徴とする。
よびオゾンの生成におけるその役割は、上記化合物の拒
否を限定する厳格な規格の制定を必要とする。このよう
な規格を満足するため、一般に、自動車エンジンまたは
定置エンジン、タービンまたは暖房センターおよび焼却
所の排出ガス中に存在する上記酸化物の少なくとも一部
を除去する必要がある。
る窒素酸化物の除去は考え得るが、上記反応のために必
要な高温は、放出ガスの温度と同等ではない。放出ガス
の還元反応は、放出ガス中に少量存在する還元剤(C
O、H2 、未燃焼の炭化水素)によって実現されるが、
さらに、補完の還元剤によって実現され、このため、触
媒の上流にインジェクタが必要である。上記還元剤は、
炭化水素、アルコール、エーテルまたは他の酸化化合物
である。
NO2 )の還元は、下式に基づいて行なわれ、窒素分子
(N2 )または一酸化二窒素(N2O) を生成する。
って、温室効果ガスである一酸化二窒素(N2O) の生
成は、最大限に避けるべきである。
徴づけるパラメータを以下に示す。
(N2O生成量)〕/NOx初期量 ここで、酸化性媒体中の窒素酸化物の除去における活性
触媒の調製作業の大半は、各種の構造(モルデナイト、
フォージャサイト、ZSM−5)を有し、原子比Si/
Alが一般に3〜100のゼオライトにおいて置換され
た遷移金属(一般に銅)の使用に依拠する(米国特許U
S−A−5,149,512)。
いて窒素酸化物の変換に役立つ。従って、上記条件は、
希薄調節ガソリンエンジンおよび濃厚チャージおよび高
回転数で機能する際の大型ディーゼルエンジンの放出ガ
スの汚染防止のためのその使用を制限する。事実、軽デ
ィーゼル車の場合、放出ガスの温度は、一般に、150
〜300℃の範囲にあり、ほとんど500℃を越えず、
従って、車の通常の使用条件において窒素酸化物除去の
ための上記触媒の効果が制限される。
イトにおいて置換された銅からなる触媒の熱的安定性
は、アルカリ土類元素および希土類元素の添加によって
改善できる(ランタン:ピー・バデ(P.Budi)ら、カタ
リシス・レター(Catalysis Letters)41(199
6)47−63、およびセリウム:ワイ・ツァング(Y.
Zhang)ら、ジャーナル・カタリシス(J.Catalysis)1
94(1996)131−154)。
く、銅触媒について測定した割合と同等の割合で窒素酸
化物の大半を除去できる(ヨーロッパ特許EP−A−
0,709,129)。上記触媒相は、特に低温(20
0〜300℃)において活性であるという利点を有し、
従って、エンジン出口温度が150〜300℃であるデ
ィーゼル車の放出ガスの汚染防止に極めて有用である。
ナ、シリカ、ジルコン、酸化チタンまたはゼオライト)
に含浸できる。ゼオライトZSM−5に担持した白金触
媒は、イオン交換によって調製できる(ヨーロッパ特許
EP−A−0,709,129)。
カリ土類金属または希土類金属を添加する目的は、触媒
の熱的安定性を改善し、その寿命を増大することにあ
る。過剰の酸素を含む放出ガス中の汚染物(NOx)を
除去するために、多孔質担体に白金およびランタンを設
けた触媒が提案されている(日本特許出願JP−A−0
5/168,862)。
において、窒素酸化物NOおよびNO2 の変換に顕著に
役立つ。しかしながら、上記触媒の大半は、NOxの還
元を部分的に実現するに過ぎないというハンデキャップ
を有する。すなわち、主たる生成物は、窒素分子
(N2 )ではなく、一酸化二窒素(N2O )であるとい
う問題があった。
して、特に改善された窒素分子収率を有する触媒の存在
下で、酸化剤に関して超化学量論的な媒体中のすなわち
超化学量論的な酸化性の強いガス混合物媒体中の窒素酸
化物を高温(300〜600℃)におけると同様に、低
温(150〜300℃)において除去する方法を提供し
ようとするにある。
酸化二窒素への窒素酸化物の還元の選択性に基づきかつ
N2 への窒素酸化物の還元の選択性の増大によって達成
される。
化炭素、水素、炭化水素、エーテル、酸化された他の有
機化合物および車の燃料を使用することによって窒素酸
化物の還元を実現できる。このような燃料は、場合によ
っては酸素含有化合物を添加したガソリン、軽油、液化
石油ガス(GPL)または圧縮天然ガス(GNC)であ
る。
−87およびEU−1から選択した少なくとも1つのゼ
オライトを含む触媒が、酸素に関して超化学量論的な放
出ガス中の窒素酸化物の還元反応における窒素収率を著
しく改善するということを発見した。
A−0,463,768(ゼオライトNU−86)、E
P−A−0,378,916(ゼオライトNU−87)
およびEP−A−042,226(ゼオライトEU−
1)に記載されている。
1つの遷移金属(好ましくは、銅)および/または少な
くとも1つの貴金属(好ましくは、白金)を加える。
類に属する少なくとも1つの元素を上記担体に加えるこ
とができる。上記触媒は、酸化剤(特に、酸素)に関し
て超化学量論的ガス中に存在する窒素酸化物を、媒体中
に存在するおよび/または触媒上流で導入された還元剤
の還元によって除去できる。反応は、150〜600℃
の温度において、好ましくは、ゼオライトに白金属の貴
金属を加えた場合にはより低温においてまたは、好まし
くは、遷移金属をゼオライトに加えた場合にはより高温
において、窒素分子の高い収率でかつ望ましくない生成
物である一酸化二窒素の僅かな選択性で実現される。
である。さらに、触媒の活性相は、セラミックまたは金
属からなるモノリシック担体上に被覆するか、直接に調
製できる。
触媒の存在下で実施される。
らなるグループから選択した少なくとも1つのゼオライ
トから少なくとも部分的に構成された少なくとも1つの
耐火性無機酸化物;場合によっては、遷移金属のVIB、
VIIB、VIIIおよびIB族に属する少なくとも1つの元
素(A); ・場合によっては、白金、ロジウム、ルテニウム、イリ
ジウムおよびパラジウムを含む貴金属のVIII族の少なく
とも1つの元素(B);場合によっては、アルカリ土類
のIIA族および/または希土類の IIIB族に属する少な
くとも1つの元素(C)。
で4時間カ焼した製品に対する重量%で表現して、NU
−86、NU−87およびEU−1からなるグループか
ら選択した少なくとも1つのゼオライトから少なくとも
部分的に構成された少なくとも1つの耐火性無機酸化物
55%〜100%、酸化物で表現して、遷移金属のVI
B、 VIIB、VIIIおよびIB族に属する少なくとも1つ
の元素(A)0〜20%、白金、ロジウム、ルテニウ
ム、イリジウムおよびパラジウムを含む貴金属のVIII族
の少なくとも1つの元素(B)0〜5%、酸化物で表現
して、アルカリ土類のIIA族および/または希土類の I
IIB族に属する少なくとも1つの元素(C)0〜20
%、であれば好ましい。
酸化物還元法において使用される触媒に関する。この触
媒は、ゼオライトNU−86、NU−87およびEU−
1からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから
少なくとも部分的に構成された少なくとも1つの耐火性
無機酸化物と、遷移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよびI
B族の元素から構成されたグループから選択した少なく
とも1つの元素と、貴金属のVIII族の元素を含む。
は、ゼオライトNU−86、NU−87およびEU−1
からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから少
なくとも部分的に構成された少なくとも1つの耐火性無
機酸化物と、少なくとも1つの元素(A)と、場合によ
る少なくとも1つの元素(C)とを含み、触媒の重量組
成は、550℃で4時間カ焼した製品に対する重量%で
表現して下記の通りである。
らなるグループから選択した少なくとも1つのゼオライ
トから少なくとも部分的に構成された少なくとも1つの
耐火性無機酸化物80〜99%、酸化物で表現して、遷
移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよびIB族に属する少な
くとも1つの元素(A)1〜10%、酸化物で表現し
て、アルカリ土類のIIA族および/または希土類の III
B族に属する少なくとも1つの元素(C)0〜10%。
場合、触媒は、触媒全重量に対して0.1〜10重量%
の元素(C)を含む。
は、ゼオライトNU−86、NU−87およびEU−1
からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから少
なくとも部分的に構成された少なくとも1つの耐火性無
機酸化物と、少なくとも1つの元素(B)と、場合によ
る少なくとも1つの元素(C)とを含み、触媒の重量組
成は、550℃で4時間カ焼した製品に対する重量%で
表現して下記の通りである。
らなるグループから選択した少なくとも1つのゼオライ
トから少なくとも部分的に構成された少なくとも1つの
耐火性無機酸化物87〜99.9%、白金、ロジウム、
ルテニウム、イリジウムおよびパラジウムを含む貴金属
のVIII族の少なくとも1つの元素(B)0.1〜3%、
酸化物で表現して、アルカリ土類のIIA族および/また
は希土類の IIIB族に属する少なくとも1つの元素
(C)0〜10%。
場合、触媒は、触媒全重量に対して0.1〜10重量%
の元素(C)を含む。
物、すなわち、ゼオライトNU−86、NU−86、E
U−1からなるグループから選択した少なくとも1つの
化合物であり、さらに、アルミナ、シリカ、シリカ・ア
ルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、混合酸化物ま
たは少なくとも2つの上記酸化物の固溶体または少なく
とも2つの上記化合物の混合物から選択した少なくとも
1つの化合物を含むことができる。しかしながら、本出
願人は、耐火性無機酸化物として、ゼオライトNU−8
6、NU−86およびEU−1または少なくとも2つの
上記ゼオライトの混合物を優先する。耐火性無機酸化物
の重量に対するゼオライトNU−86および/またはN
U−86および/またはEU−1の重量は、一般に、5
0〜100%であり、80〜100%であれば好まし
い。
に属する好ましい元素(A)は、銅、ニッケル、コバル
ト、鉄、マンガン、クロム、モリブデンまたは少なくと
も2つの上記元素の混合物である。元素(A)が、銅で
あれば好ましい。
白金であれば好ましい。
っては、アルカリ土類のIIA族および/または希土類の
IIIB族に属する少なくとも1つの元素(C)を加える
ことができる。カルシウム、バリウム、ストロンチウ
ム、ランタン、セリウムまたは少なくとも2つの上記元
素の混合物を選択するのが好ましい。元素(C)がラン
タンであれば特に好ましい。
立つ触媒は、球体、押出体またはペレットの形を取るこ
とができる。
担体からの調製工程を以下に示す。
からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから少
なくとも部分的に構成した担体に少なくとも1つの元素
(A)の少なくとも1つの前駆体および/または少なく
とも1つの貴金属(B)の少なくとも1つの前駆体を含
浸する少なくとも1つの工程と、 b) 場合によっては、1つまたは複数の含浸工程の前
または後に、周期表のIIA族および IIIB族に属する少
なくとも1つの元素の少なくとも1つの前駆体の含浸に
よってアルカリ土類のIIA族、希土類の IIIB族に属す
る元素(C)を添加する工程と、 c) 場合によっては、各含浸工程後に酸化性、中性ま
たは還元性媒体中で200〜700℃の範囲の温度にお
いて熱処理を行なう工程。
含む場合、これら元素は、公知の、いわゆる、乾式また
は過剰式の先行技術に基づき、金属の前駆体または上記
元素の酸化物の水溶液または有機溶液を含浸することに
よって、耐火性無機酸化物に添加する。
NU−87、EU−1からなるグループから選択した少
なくとも1つのゼオライトから少なくとも部分的に構成
された少なくとも1つの耐火性無機酸化物および少なく
とも1つの元素(A)および/または少なくとも1つの
元素(B)を含む場合、調製工程は、下記の通りであ
る。
からなるグループの少なくとも1つのゼオライトから少
なくとも部分的に構成した担体に少なくとも1つの遷移
元素(A)の少なくとも1つの前駆体および/または少
なくとも1つの貴金属(B)の少なくとも1つの前駆体
を含浸する1つまたは複数の工程と、 b) 場合によっては、1つまたは複数の含浸工程の前
または後に、周期表のIIA族および IIIB族に属する少
なくとも1つの元素の少なくとも1つの前駆体の含浸に
よってアルカリ土類のIIA族、希土類の IIIB族に属す
る元素(C)を添加する工程と、 c) 場合によっては、各含浸工程後に酸化性、中性ま
たは還元性媒体中で200〜700℃の範囲の温度にお
いて熱処理を行なう工程。
液としての硝酸塩、酢酸塩およびギ酸塩および有機媒体
として使用できるアセチルアセトネートから選択する。
使用されている前駆体であり、特に、下記の形で存在す
る限り、塩化物、塩化物の相同酸、塩化錯体、硝酸塩、
アミノ酸錯体、アセチルアセトネートである。非限定的
例として、ヘキサクロロ白金酸、塩化白金テトラアムミ
ン、ジニトロソジアミノ白金、ヘキサクロロイリジウム
酸、三塩化ルテニウム、二塩化ルテニウムペンタアムミ
ンを挙げることができる。
の前駆体は、ピグメント(例えば、酸化物、炭酸塩また
は硫酸塩)の形で導入できる。しかしながら、上記元素
の前駆体を耐火性酸化物に含浸するのが好ましい。この
場合は、水溶性塩(好ましくは、硝酸塩、酢酸塩および
ギ酸塩)を使用する。従って、ピグメントの形で導入で
きる希土類の IIIB族に属する元素(C)の前駆体は、
炭酸塩、蓚酸塩または硫酸塩である。しかしながら、少
なくとも1つの前駆体(例えば、硝酸塩)の水溶液を含
浸するのが特に好ましい。
調製は、任意の調製工程で実現できる。成形工程は、す
べての改質の前にまたはすべての含浸、カ焼工程の後に
耐火性無機酸化物において直接に実施するのが好まし
い。
量および放出ガスの大きい空間速度を生ずることになる
チャージロスを制限するため、高気孔率(70%以上)
を有する剛な担体(モノリス)を使用するのが好まし
い。実際、上記チャージロスは、内燃エンジン(ガソリ
ンエンジンまたはディーゼルエンジン)の効率低下を招
く。さらに、放出ラインが、振動および大きい機械的、
熱的衝撃を受けるので、球体、ペレットまたは押出体か
らなる触媒は、摩砕または破断による損傷を受ける恐れ
がある。
イト、シリカ、アルミノシリケートまたは複数の上記化
合物の組合せを主成分とするセラミック、炭化ケイ素お
よび/または窒化ケイ素、チタン酸アルミニウム、金
属。
場合によっては相互に連通するジグザグなチャンネルを
有する蜂巣構造を構成するため波形ストリップの圧延に
よってまたは同じく波形金属ストリップの積層によって
作製できる。さらに、交絡させた、織ったまたは編んだ
金属ファイバまたは金属ヤーンから金属担体を作製する
こともできる。
体の場合、表面に耐火性アルミナ微小層を形成するた
め、高温(例えば、700〜1100℃)で処理するの
が好ましい。ベース金属よりも気孔率および単位表面積
の大きいこの微小表皮層は、活性相の接触を促進すると
ともに、担体の腐食を防止する。
たは一部を含むサスペンジョンを上記モノリシック担体
上にコーチングすることによって調製する。先行の工程
において未導入の元素は、その前駆体塩の溶液の形で、
1つまたは複数の工程で、コーチングされた担体に含浸
する。
工程は、担体に耐火性無機酸化物を被覆し、ついで、場
合によっては、触媒相を構成する各元素の前躯体を順次
に含浸することである。
相の安定化および調製を目的として、次ぎの相との交互
作用が最適な状態において特殊な熱処理を行なう。
は金属からなるモノリシック担体に、耐火性無機酸化物
をコーチングする。コーチング技術は、担体上に上記無
機酸化物を固定できる無機または有機化合物を含む上記
無機酸化物の水性サスペンジョンを調製することからな
る。一般に、上記化合物は、結合剤と呼ばれ、アルミニ
ウムゲル(ベーマイト)またはシリカゾルであり、有機
酸または無機酸(沈殿剤)を含むサスペンジョンに添加
する。上記酸化物の沈積操作は、モノリスをサスペンジ
ョン内に浸漬してサスペンジョンをモノリス内に流動さ
せることによってまたはモノリス上に上記サスペンジョ
ンを噴霧することによって行なう。過剰のサスペンジョ
ンを除去した後、乾燥し、ついで、一般に300〜90
0℃(好ましくは、400〜600℃)の温度で全体を
カ焼して担体上に酸化物被膜を固定する。
(または活性相)の量は、一般に、上記担体1リットル
当り20〜300g(有利には、50〜200g)であ
る。
〜11、13〜15および17〜19は、範囲を限定す
ることなく本発明を説明するものである。上記実施例で
は、モノリシック担体上の直接的な調製についてのみ説
明する。しかしながら、調製前に形成した球体、押出体
またはペレットの形の担体上に調製でき、さらに、ドラ
ジェ加工、押出加工またはペレット加工によって形成で
きる。
先行技術に基づく触媒調製を示した。触媒活性の確認の
ため、実験室のマイクロユニットにおいて合成ガスの混
合物を使用してすべての触媒をテストした(実施例2
1)。
体(または基板)に被覆された活性相(または触媒相)
の指示は、以下に記載の触媒を構成する要素の合計、す
なわち、少なくとも1つの耐火性無機酸化物、場合によ
る遷移金属(A)の酸化物、場合による貴金属(B)お
よび希土類(C)に対応する。セラミックまたは金属か
らなるモノリシック基板の重量は、上記触媒相の各コン
ポーネントの含量の表示において考慮してない。
金属の量は、一般に、担体1リットル当りのグラム数で
表す。触媒相(活性相)を構成する各種要素の含量を表
1に示した。
6の調製 粉体の形のシリカゲル250gを蒸留水2500cm3
中に分散させた。ついで、ゼオライトNU−86を導入
した。
なるよう上記サスペンジョンを粉砕した。
度が62/cm2 の蜂巣構造のを有する0.904リッ
トルのセラミックモノリスに上記サスペンジョンをコー
チングした。上記操作の実施のため、担体を媒体中に数
秒浸漬し、揺動し、ブローして、チャンネルを閉塞する
過剰の生成物を除去した。材料被膜を被覆した担体を乾
燥し、ついで、550℃でカ焼して担体にコーチング
(または“ウォッシュ・コート”)を固定した。
処理を実施した。
7を含む触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトNU−87で置き換
えて、実施例1の触媒を調製した。
を含む触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトEU−1で置換えて
実施例1の触媒を調製した。
を含む触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトZSM−5で置換え
て実施例1の触媒を調製した。
U−86置換による触媒の調製 実施例1に基づきゼオライトNU−86を被覆したモノ
リスを調製した。
モノリスに、置換によって酢酸銅溶液を含浸した。モノ
リスに被覆されたゼオライトの置換含浸は、室温におい
て、閉ループのモノリス内を(0.01M)酢酸銅溶液
5リットルを24時間循環させて行なった。ついで、銅
を置換して得られた触媒を、モノリス内を蒸留水5リッ
トルを循環させて洗浄し、ついで、110℃において8
時間乾燥した。
処理を実施した。
ある。
U−87置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトNU−87で置換え
て、実施例5の触媒を調製した。
U−1置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトEU−1で置換えて
実施例5の触媒を調製した。
M−5置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトZSM−5で置換え
て実施例5の触媒を調製した。
U−86置換による触媒の調製 実施例1に基づきゼオライトNU−86を被覆したモノ
リスを調製した。
モノリスに、置換によって二塩化白金(II)テトラアム
ミン(Pt(NH3 )4 Cl2 、H2 O)のpH10の
アンモニア性溶液を含浸した。モノリスに被覆されたゼ
オライトの置換含浸は、上記の方法で行なった。すなわ
ち、二塩化白金(II)テトラアムミン(Pt(NH3)
4 Cl2 、H2 O)2.5gをpH10のアンモニア性
溶液5リットルに導入した。得られた溶液を、室温にお
いて、閉ループのモノリス内を24時間循環させた。つ
いで、白金を置換して得られた触媒を、モノリス内を蒸
留水5リットルを循環させて洗浄し、ついで、110℃
において8時間乾燥した。
処理を実施した。
である。
NU−87置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトNU−87で置換え
て、実施例9の触媒を調製した。
EU−1置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトEU−1で置換えて
実施例9の触媒を調製した。
SM−5置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトZSM−5で置換え
て実施例9の触媒を調製した。
ライトNU−86置換による触媒の調製 実施例1に基づきゼオライトNU−86を被覆したモノ
リスを調製した。
モノリスに、置換によって硝酸ランタン溶液を含浸し
た。モノリスに被覆されたゼオライトの置換含浸は、上
記の方法で行なった。すなわち、室温において、(0.
01M)硝酸ランタン5リットルを閉ループのモノリス
内を24時間循環させた。ついで、ランタンを置換して
得られた触媒を、モノリス内を蒸留水5リットルを循環
させて洗浄し、ついで、110℃において8時間乾燥し
た。ついで、空気中で550℃において4時間、カ焼し
た。
量%である。
ランタンを置換したモノリスに、置換によって酢酸銅溶
液を含浸した。モノリスに被覆されたゼオライトの置換
含浸は、上記の方法で行なった。すなわち、室温におい
て、(0.01M)酢酸銅溶液5リットルを閉ループの
モノリス内を24時間循環させた。ついで、銅を置換し
て得られた触媒を、モノリス内を蒸留水5リットルを循
環させて洗浄し、ついで、110℃において8時間乾燥
した。
処理を行なった。
ある。
ライトNU−87置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトNU−87で置換え
て、実施例13の触媒を調製した。
ライトEU−1置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトEU−1で置換えて
実施例13の触媒を調製した。
イトZSM−5置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトZSM−5で置換え
て実施例13の触媒を調製した。
ライトNU−86置換による触媒の調製 実施例1に基づきゼオライトNU−86を被覆したモノ
リスを調製した。
モノリスに、置換によって硝酸ランタン溶液を含浸し
た。モノリスに被覆されたゼオライトの置換含浸は、上
記の方法で行なった。すなわち、室温において、(0.
01M)硝酸ランタン溶液5リットルを閉ループのモノ
リス内を24時間循環させた。ついで、ランタンを置換
して得られた触媒を、モノリス内を蒸留水5リットルを
循環させて洗浄し、ついで、110℃において8時間乾
燥した。ついで、空気中で550℃において4時間、カ
焼した。
量%である。
ランタンを置換したモノリスに、置換によって二塩化白
金(II)テトラアムミン(Pt(NH3 )4 Cl2 ・H
2 O)のpH10のアンモニア性溶液を含浸した。モノ
リスに被覆されたゼオライトの置換含浸は、上記の方法
で行なった。すなわち、二塩化白金(II)テトラアムミ
ン(Pt(NH3 )4 Cl2 ・H2 O)2.5gをpH
10のアンモニア性溶液5リットルに導入した。室温に
おいて、得られた溶液を閉ループのモノリス内を24時
間循環させた。ついで、白金を置換して得られた触媒
を、モノリス内を蒸留水5リットルを循環させて洗浄
し、ついで、110℃において8時間乾燥した。
処理を行なった。
ライトNU−87置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトNU−87で置換え
て、実施例17の触媒を調製した。
ライトEU−1置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトEU−1で置換えて
実施例17の触媒を調製した。
イトZSM−5置換による触媒の調製 ゼオライトNU−86をゼオライトZSM−5で置換え
て実施例17の触媒を調製した。
被覆された活性相(耐火性無機酸化物、遷移金属グルー
プに属する元素(A)、貴金属グループに属する元素
(B)、アルカリ土類および/または希土類に属する元
素(C))の重量および重量組成を表1に示した。
ユニットにおいて、ディーゼルエンジンの放出ガス内に
存在する主要化合物グループを含む合成ガス混合物を使
用してテストした。操作条件を以下に示す。
した触媒は、ゼオライトNU−86、ゼオライトNU−
87、ゼオライトEU−1、ゼオライトZSM−5から
なる触媒であり、炭化水素としてプロパンを使用してテ
ストした。
8、実施例13、14、15、および18に基づき調製
した触媒は、Cu/ゼオライトNU−86、Cu/ゼオ
ライトNU−87、Cu/ゼオライトEU−1、Cu/
ゼオライトZSM−5、Cu−La/ゼオライトNU−
86、Cu−La/ゼオライトNU−87、Cu−La
/ゼオライトEU−1およびCu−La/ゼオライトZ
SM−5からなる触媒であり、炭化水素としてプロパン
を使用してテストした。
例12、実施例17、18、および19、並びに比較例
20に基づき調製した触媒は、Pt/ゼオライトNU−
86、Pt/ゼオライトNU−87、Pt/ゼオライト
EU−1、Pt/ゼオライトZSM−5、Pt−La/
ゼオライトNU−86、Pt−La/ゼオライトNU−
87、Pt−La/ゼオライトEU−1およびPt−L
a/ゼオライトZSM−5からなる触媒であり、炭化水
素としてn−デカンを使用してテストした。
O)および一酸化二窒素(N2 O)に関して赤外検知分
析器によって、炭化水素(HC)に関して火炎イオン化
によってかつ窒素酸化物(NOおよびNO2 )に関して
化学ルミネッセンスによって、主成分の分析を連続的に
行なった。
推移、一酸化二窒素の選択性および窒素収率と反応温度
の推移との関係を求めることができる。
算式を以下に示す。
量−NOx排出量)/NOx導入量 N2O 選択度:S=100×(2×N2O 生成量)/N
Ox消失量 N2 収率 :R=C×(100−S)/100 触媒テストの実施前に、セラミック担体上に調製された
触媒に対して、下記条件に基づき熱処理を行なった。酸
素18%と水10%と残の窒素とからなる流れの中に6
00℃に8時間保持した。上記熱処理を行なった触媒
を、マイクロユニットにおいて上記操作条件で、ディー
ゼルエンジンの放出ガス内に存在する主要化合物グルー
プを含む合成ガス混合物を使用してテストした。
率最大)に対応するテスト条件について計算した3つの
パラメータ、すなわち“NOx変換率”、“N2O 選択
度”、N2 収率”および温度の数値を、以下の表2にま
とめた。
を達成するための窒素収率および最低温度は、常に、本
発明の触媒に有利であることが判る。
べての窒素酸化物の還元反応に関してより優れている。
すなわち、N2O 選択度は最小であり、窒素収率は最大
である。
Claims (36)
- 【請求項1】 ゼオライトNU−86、NU−87およ
びEU−1からなるグループの少なくとも1つのゼオラ
イトから少なくとも部分的に構成された少なくとも1つ
の耐火性無機酸化物を含む触媒の存在の下で、還元剤に
よって、超化学量論的な酸化性の強いガス混合物媒体中
で、窒素酸化物を窒素分子に還元することを特徴とす
る、酸化媒体中の窒素酸化物を減少する方法。 - 【請求項2】 触媒が、さらに、遷移金属のVIB、 VII
B、VIIIおよびIB族に属する少なくとも1つの元素
(A)を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 触媒が、さらに、貴金属のVIII族の少な
くとも1つの元素(B)を含むことを特徴とする請求項
1〜2のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項4】 触媒が、さらに、アルカリ土類のIIA族
および/または希土類の IIIB族に属する少なくとも1
つの元素(C)を含むことを特徴とする請求項1〜3の
うちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 触媒の組成が、550℃で4時間カ焼し
た製品に対する重量%で表現して、 NU−86、NU−87、EU−1からなるグループの
少なくとも1つのゼオライトから少なくとも部分的に構
成された少なくとも1つの耐火性無機酸化物55%〜1
00%、 酸化物で表現して、遷移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよ
びIB族に属する少なくとも1つの元素(A)0〜20
%、 貴金属のVIII族の少なくとも1つの元素(B)0〜5
%、 酸化物で表現して、アルカリ土類のIIA族および/また
は希土類の IIIB族に属する少なくとも1つの元素
(C)0〜20%であることを特徴とする請求項1〜4
のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 触媒の活性相を構成する耐火性無機酸化
物全体の重量に対するゼオライトNU−86またはNU
−87またはEU−1の重量が、50〜100%、好ま
しくは、80〜100%であることを特徴とする請求項
1〜6のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 触媒に含まれる耐火性無機酸化物は、ゼ
オライトNU−86、NU−86またはEU−1、アル
ミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、酸化ジ
ルコニウム、混合酸化物または少なくとも2つの上記酸
化物の固溶体または少なくとも2つの上記化合物の混合
物から選択することを特徴とする請求項1〜6のうちの
いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 触媒に含まれる元素(A)は、銅、ニッ
ケル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、モリブデンま
たは少なくとも2つの上記元素の混合物から選択するこ
とを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項9】 元素(B)は、白金、ロジウム、ルテニ
ウム、イリジウム、パラジウムまたは少なくとも2つの
上記元素の混合物から選択することを特徴とする請求項
1〜8のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 元素(C)は、カルシウム、バリウ
ム、ストロンチウム、ランタン、セリウムまたは少なく
とも2つの上記元素の混合物から選択することを特徴と
する請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 触媒が、球体、押出体またはペレット
の形であることを特徴とする請求項1〜10のうちのい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 触媒は、モノリシック基板に支持する
ことを特徴とする請求項1〜11のうちのいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項13】 定置のエンジン、ディーゼルエンジン
車、希薄混合物を使用するガソリン車および天然ガス
(GNC)または液化ガス(GPL)または液体燃料で
機能するタービンから放出される窒素酸化物を除去する
ことを特徴とする請求項1〜12のうちのいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項14】 窒素酸化物の還元を実現するために使
用する還元性化合物は、一酸化炭素、水素、炭水化物、
アルコール、エーテルまたは酸化された他の有機製品お
よび、同じくエンジンまたはタービンで消費された燃料
から選択することを特徴とする請求項1〜13のうちの
いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項15】 酸化剤に関して超化学量論的な媒体中
における還元剤による窒素分子への窒素酸化物の還元
は、150℃〜600℃の温度において行なうことを特
徴とする請求項1〜14のうちのいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項16】 ゼオライトNU−86、NU−87お
よびEU−1からなるグループの少なくとも1つのゼオ
ライトの少なくとも一部と、遷移金属のVIB、 VIIB、
VIIIおよびIB族に属する少なくとも1つの元素および
/または貴金属のVIII族の少なくとも1つの元素とから
なる少なくとも1つの耐火性無機酸化物を含む触媒。 - 【請求項17】 さらに、アルカリ土類のIIA族、希土
類の IIIB族から選択した少なくとも1つの元素を含む
ことを特徴とする請求項16の触媒。 - 【請求項18】 活性相の組成が、550℃で4時間カ
焼した製品に対する重量%で表現して、 NU−86、NU−87、EU−1からなるグループの
少なくとも1つのゼオライトから少なくとも部分的に構
成された少なくとも1つの耐火性無機酸化物80%〜9
9%、 酸化物で表現して、遷移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよ
びIB族に属する少なくとも1つの元素1〜10%であ
ることを特徴とする請求項16〜17のうちのいずれか
1項に記載の触媒。 - 【請求項19】 活性相の組成が、550℃で4時間カ
焼した製品に対する重量%で表現して、 NU−86、NU−87、EU−1からなるグループの
少なくとも1つのゼオライトから少なくとも部分的に構
成された少なくとも1つの耐火性無機酸化物87%〜9
9.9%、 貴金属のVIII族に属する少なくとも1つの元素0.1〜
3%であることを特徴とする請求項16〜17のうちの
いずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項20】 さらに、酸化物で表現してアルカリ土
類のIIA族または希土類の IIIB族に属する少なくとも
1つの元素0.1〜10%を含むことを特徴とする請求
項18〜19のうちのいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項21】 耐火性無機酸化物が、さらに、アルミ
ナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、酸化ジル
コニウム、混合酸化物または少なくとも2つの上記酸化
物の固溶体または少なくとも2つの上記化合物の混合物
から選択された化合物を含むことを特徴とする請求項1
8〜20のうちのいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項22】 遷移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよび
IB族に属する少なくとも1つの元素が、銅、ニッケ
ル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、モリブデンまた
は少なくとも2つの上記元素の混合物から選択されてい
ることを特徴とする請求項16〜21のうちのいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項23】 遷移金属のグループに属する元素が銅
であることを特徴とする請求項22の触媒。 - 【請求項24】 貴金属のVIII族に属する元素が、白
金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウムま
たは少なくとも2つの上記元素の混合物から選択されて
いることを特徴とする請求項16〜23のうちのいずれ
か1項に記載の触媒。 - 【請求項25】 貴金属のVIII族に属する元素が、白金
であることを特徴とする請求項24の触媒。 - 【請求項26】 アルカリ土類のIIA族または希土類の
IIIB族に属する少なくとも1つの元素が、カルシウ
ム、バリウム、ストロンチウム、ランタン、セリウムま
たは少なくとも2つの上記元素の混合物から選択されて
いることを特徴とする請求項16〜25のうちのいずれ
か1項に記載の触媒。 - 【請求項27】 希土類の IIIB族に属する元素が、ラ
ンタンであることを特徴とする請求項26の触媒。 - 【請求項28】 触媒の活性相を構成する耐火性無機酸
化物全体の重量に対するゼオライトNU−86またはN
U−87またはEU−1の重量が、50〜100%、好
ましくは、80〜100%であることを特徴とする請求
項16〜27のうちのいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項29】 触媒相が、球体、押出体またはペレッ
トの形であることを特徴とする請求項16〜28のうち
のいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項30】 触媒相が、モノリシック基板に支持さ
れていることを特徴とする請求項16〜29のうちのい
ずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項31】 モノリシック基板が、セラミックまた
は金属からなることを特徴とする請求項30の触媒。 - 【請求項32】 請求項16〜31のうちのいずれか1
項に記載の触媒の製造法において、担体からの触媒相の
製造が、下記の単一工程: a) ゼオライトNU−86、NU−87、EU−1か
らなるグループの少なくとも1つのゼオライトから構成
した担体に遷移金属のVIB、 VIIB、VIIIおよびIB族
または貴金属のVIII族の少なくとも1つの元素の少なく
とも1つの前駆体を含浸する少なくとも1つの工程と、 b) 場合によっては、1つまたは複数の含浸工程の前
または後に、周期表のIIA族および IIIB族に属する少
なくとも1つの元素の少なくとも1つの前駆体の含浸に
よってアルカリ土類のIIA族、希土類の IIIB族に属す
る元素を添加する工程と、 c) 場合によっては、各含浸工程後に酸化性、中性ま
たは還元性媒体中で200〜700℃の範囲の温度にお
いて熱処理を行なう工程とを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項33】 請求項16〜31のうちのいずれか1
項に記載の触媒の製造法において、請求項32の各含浸
工程および熱処理工程のうち1つまたは複数の工程の前
または後に、モノリシック基板に少なくとも1つの耐火
性無機酸化物をコーチングすることを特徴とする方法。 - 【請求項34】 酸化性化合物(特に、酸素)に関して
超化学量論的な放出ガス中の窒素酸化物の還元除去にお
ける請求項16〜31のうちのいずれか1項に記載の触
媒の使用。 - 【請求項35】 定置のエンジン、ディーゼルエンジン
車、希薄混合物を使用するガソリン車および天然ガス
(GNC)または液化ガス(GPL)または液体燃料で
機能するタービンから放出される窒素酸化物を除去にお
ける請求項16〜31のうちのいずれか1項に記載の使
用。 - 【請求項36】 窒素酸化物の還元を実現するために使
用する還元性化合物は、一酸化炭素、水素、炭水化物、
アルコール、エーテルまたは酸化された他の有機製品お
よび、同じくエンジンまたはタービンで消費された燃料
から選択することを特徴とする請求項35の使用。
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