JPH1176824A - NOx浄化触媒材料 - Google Patents

NOx浄化触媒材料

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JPH1176824A
JPH1176824A JP9259427A JP25942797A JPH1176824A JP H1176824 A JPH1176824 A JP H1176824A JP 9259427 A JP9259427 A JP 9259427A JP 25942797 A JP25942797 A JP 25942797A JP H1176824 A JPH1176824 A JP H1176824A
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JP
Japan
Prior art keywords
nox
rare earth
formula
barium
catalyst material
Prior art date
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JP9259427A
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English (en)
Inventor
Fumio Munakata
文男 宗像
Yoshio Akimune
淑雄 秋宗
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 350℃以下の温度領域及び酸化・還元雰囲
気下の双方でも高いNOx浄化能を発揮するNOx浄化
触媒材料を提供すること。 【解決手段】 次の一般式(1) A3Cu2y・・・(1) (式中のAは、希土類元素、バリウム、カルシウム及び
イットリウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の
元素を示し、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表
される層状ペロブスカイト構造を有するNOx浄化触媒
材料である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化雰囲気及び還
元雰囲気下の双方で窒素酸化物(以下、「NOx」とい
う。)を吸収浄化し得る触媒材料に係り、更に詳細に
は、特定の銅複合酸化物構造を有し、特に内燃機関から
排出される排気ガス浄化用触媒、天然ガス等の燃焼にお
ける排気用浄化触媒として利用でき、また、工場等にお
ける化学工程で発生する窒素酸化物の吸着及び脱硝工程
にも利用することができるNOx浄化触媒材料に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気ガスを浄化する触
媒としては、自動車用排ガス浄化触媒に代表されるよう
に、例えば、コージュライト等の耐熱性担体にγ−アル
ミナスラリーを塗布後焼成して、Pt、Pd、Rhなど
の貴金属を担持した排ガス浄化用三元触媒が典型的であ
る。
【0003】近年、地球規模での環境に対する意識の高
まりから、内燃機関の燃焼効率の改善や燃費向上、排気
ガスの浄化等に対して質・量ともに要求水準が上がって
きている。このような状況から、特に内燃機関の燃焼を
改善することが研究されており、現在、酸素過剰の混合
気で燃焼を行う希薄燃焼(リーン)領域での運転がさか
んに行われ、このリーン領域においてもNOxを十分に
浄化できる触媒が望まれている。
【0004】かかるリーン領域においても十分にNOx
を浄化する方法としては、(1)リーン雰囲気下、気相
中の炭化水素(HC)を利用してNOxを浄化するゼオ
ライト触媒を用いる方法(Machida、Murak
ami、Kijima;J.Mater.Chem.,
4(1994)1621)と、(2)バリウム酸化物、
ランタン酸化物及び白金を組み合わせ、リーン雰囲気下
でNOxを吸収し、三元領域で三元触媒によりNOxを
浄化する方法(特開平5−511556及び5−261
287号公報)が提案されている。
【0005】そして、Machidaらは、上記(1)
の文献において、La2-xBaxSrCu26が、NOの
吸収と同時に600℃以上の高温でこの吸収されたNO
を酸素と窒素に分解して放出することを報告している。
また、特開平5−511556号公報や特開平5−26
1287号公報では、酸素過剰雰囲気下の排気ガスの浄
化に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素か
ら成るNOx吸収剤と貴金属触媒を組み合わせて用いる
ことにより、酸素過剰雰囲気下でのNOx浄化性能が得
られることが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の排ガス浄化触媒においては、400℃以上の
温度領域では、NOxの吸着と同時に放出が開始してし
まい、NOx吸収量の減少を生じてしまうという課題が
あり、また、300℃以下の低温域におけるNOx浄化
も不十分であり、このため、使用環境において幅広い温
度領域及び雰囲気下でNOx浄化性能を発揮する排ガス
浄化触媒が望まれていた。
【0007】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、350℃以下の温度領域及び酸化・還元雰囲気下の
双方でも高いNOx浄化能を発揮するNOx浄化触媒材
料を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定の銅系層状ペロブ
スカイト複合酸化物が酸化雰囲気及び還元雰囲気下の双
方で窒素酸化物を吸収し、しかも350℃以下の温度領
域においても有効にNOx浄化可能な特性を有すること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】即ち、本発明のNOx浄化触媒材料は、次
の一般式(1) A3Cu2y・・・(1) (式中のAは、希土類元素、バリウム、カルシウム及び
イットリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の
元素を示し、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表
される層状ペロブスカイト構造を有することを特徴とす
る。
【0010】また、本発明のNOx浄化触媒材料の好適
形態は、次式(2) Ln2-xBaxCaCu2y・・・(2) (式中のLnは、希土類元素を示し、xは、0.5≦x
≦1.0、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表さ
れることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。上述の如く、本発明のNOx浄化触媒材料は、次
の一般式(1) A3Cu2y・・・(1) (式中のAは、希土類元素、バリウム、カルシウム及び
イットリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の
元素を示し、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表
され、層状ペロブスカイト構造を有するが、通常の銅系
層状ペロブスカイト酸化物NOx吸収触媒材料に比べ、
NOx吸収の最適温度を350℃以下に低減するもので
ある。
【0012】(1)式に示すように、Aは、希土類元
素、バリウム、カルシウム又はイットリウム及びこれら
の任意の組み合わせから選択されるが、希土類元素と、
バリウムと、カルシウムとの組み合わせが好ましく、こ
の場合、本発明のNOx浄化触媒材料は、次の(2)式 Ln2-xBaxCaCu2y・・・(2) (式中のLnは、希土類元素を示し、xは、0.5≦x
≦1.0、yは、5.5≦y≦6.5である。)のよう
に表される。
【0013】(1)及び(2)式において、yは5.5
〜6.5の値をとるが、yがこの範囲を逸脱すると、層
状ペロブスカイト構造をとり難く、好ましくない。ま
た、(2)式において、xは、0.5〜1.0の値をと
るが、xがこの範囲を逸脱すると、充分なNOx浄化性
能を示さなくなり、好ましくない。なお、希土類元素と
しては、La及びNd、Pr、Gdを好ましく選択でき
る。
【0014】上述のような本発明のNOx浄化触媒材料
は、そのままの粉末状で使用することができるが、粒状
やペレット状の各種形状に成形して使用することがで
き、また、アルミナ等の従来の公知の担体基材に担持し
て使用することも可能である。更に、耐火性材料から成
るモノリス担体やメタル担体等にコートして使用するこ
とも可能であり、特に自動車排ガス中のNOxを浄化す
るに当たっては、ハニカム状担体にコートすることによ
り、触媒と排ガスとの接触面積を大きくでき、圧力損失
も抑制できるため、極めて有効である。
【0015】なお、このハニカム状担体としては、一般
にセラミックス等のコージェライト質のものが多く用い
られるが、フェライト系ステンレス等の金属材料から成
るハニカム状担体を用いることも可能であり、更には触
媒材料粉末そのものをハニカム状に形成してもよい。
【0016】また、本発明のNOx浄化触媒材料は、上
述の如く、酸化雰囲気及び還元雰囲気の双方でNOxを
吸収浄化できるが、従来公知のPt、Pd及びRh等の
貴金属成分と組み合わせて使用することも可能であり、
例えば、Pt、Pd及びRhのうち少なくとも1種の貴
金属と組み合わせることにより、酸化雰囲気でのNOx
吸収浄化特性に加えて、還元雰囲気下でのNOx分解浄
化性能を向上させることもできる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例及び試験例に
よって更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。
【0018】(実施例1)ランタン、バリウム、ストロ
ンチウム及び銅の炭酸塩又は水酸化物を出発原料とし、
これらを組成比がLa:Ba:Ca:Cu=1:1:
1:2となるように加え、ボールミルで粉砕混合し、特
開平2−74505号公報の記載された方法と同様にし
てクエン酸と反応させて複合クエン酸塩粉末を製造した
後、大気中1050℃で10時間焼成することにより、
LaBaCaCu26-δ(δは0.5〜−0.5)で
示されるペロブスカイト粉末(NOx浄化触媒材料)を
得た。
【0019】(実施例2)ランタン、バリウム、ストロ
ンチウム及び銅の炭酸塩又は水酸化物を出発原料とし、
組成比がLa:Ba:Ca:Cu=1.5:0.5:
1:2となるように加えた以外は、実施例と同様の操作
を繰り返し、La1.5Ba0.5CaCu26-δ(δは、
0.5〜−0.5)で示されるペロブスカイト粉末を得
た。
【0020】(実施例3)ネオジム、バリウム、ストロ
ンチウム及び銅の炭酸塩又は水酸化物を出発原料とし、
組成比がNd:Ba:Sr:Cu=1.5:0.5:
1:2となるように加えた以外は、実施例1と同様の操
作を繰り返し、Nd1.5Ba0.5CaCu26-δ(δ
は、0.5〜−0.5)で示されるペロブスカイト粉末
を得た。
【0021】(比較例1)ランタン、バリウム、及びマ
ンガンの炭酸塩又は水酸化物を出発原料とし、組成比が
La:Ba:Mn=5:5:10となるように加え、大
気中850℃で10時間で焼成した以外は、実施例1と
同様の操作を繰り返し、La0.5Ba0.5MnO3-δ(δ
は、0〜0.3)で示されるペロブスカイト粉末を得
た。
【0022】(比較例2)ランタン、バリウム、及びコ
バルトの炭酸塩又は水酸化物を出発原料とし、組成比が
La:Ba:Co:Mn=5:5:5:5となるように
加え、大気中850℃で10時間で焼成した以外は、実
施例1と同様の操作を繰り返し、La0.5Ba0.5Co
0.5Mn0.53-δ(δは、0〜0.3)で示されるペロ
ブスカイト粉末を得た。
【0023】(比較例3)各成分の組成比を調整して実
施例1と同様の操作を繰り返し、La1.5Ba0. 5SrC
26-δ(δは、0〜0.5)で示されるペロブスカ
イト粉末を得た。
【0024】(試験例)実施例1〜3及び比較例1〜3
のペロブスカイト系触媒材料のNOx吸収特性を、各例
で得られたペロブスカイト酸化物焼成粉を熱分析装置内
に配置し、熱重量分析法によってNOの吸収浄化量を測
定することにより、評価した。この際の評価条件を以下
に詳述する。
【0025】(NOx吸収特性評価法)各ペロブスカイ
ト酸化物表面のNOx吸収量は熱量分析を用い、触媒反
応によるNOx吸収に伴う重増減からNOx吸収量を求
めることにより評価した。
【0026】(1)熱分析反応条件 1)反応条件(I) NO:N2=0.5:99.5の組成ガスを流量100
cc/minにて装置中に流通させてNOを吸収させ
た。 2)反応条件(II) N2ガスを流量100cc/minにて装置中に流通さ
せてNOを吸収させた。 3)上記各測定から得られたデータを基に酸化物の酸素
放出量を反応条件(II)により見積もり、反応条件
(I)の測定結果を正味のNO吸収量とし、この測定結
果からNOの最大吸収温度を求めた。 (2)測定温度 室温から800℃まで10℃/minの昇温速度で測定
した。
【0027】以上のようにして得られた熱重量分析結果
の一部(実施例1及び2)を図1及び図2に示す。な
お、参考のため、図1には、La2CaCu2Oxのデー
タを付記した。図1はNO中の結果を、図2はNO中の
データからN2中のデータを差し引いた結果を示す。ま
た、このようにしてNOの吸収量が最大となる温度を実
施例及び比較例についてまとめたものを表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】これらの結果から明らかなように、本発明
のNOx浄化触媒材料において、銅系層状ペロブスカイ
ト複合酸化物であって、希土類元素、バリウム、カルシ
ウム及び銅の各元素を含む一般式Ln2-xBaxSrCu
26-δ(Ln:希土類元素)で表される新規な銅系層
状ペロブスカイト複合酸化物を用いることにより、酸化
雰囲気下でも窒素酸化物を吸収し、350℃以下の温度
領域においても有効にNOx浄化を実現できることが分
かる。但し、かかる本発明の効果はNO2ガスを反応ガ
スとして用いた場合にも同様に得られるのは言うまでも
ない。
【0030】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、特定の銅系層状ペロブスカイト複合酸化物としたた
め、350℃以下の温度領域及び酸化・還元雰囲気下の
双方で高いNOx浄化能を発揮するNOx浄化触媒材料
を提供することができる。また、本発明のNOx浄化触
媒材料の好適形態は、希土類元素、バリウム、カルシウ
ム及び銅の各元素を含む一般式La2XBaXSrCu2
6-δ(Ln:希土類元素)で表される新規な銅系層状ペ
ロブスカイト複合酸化物であり、通常のNOx吸収触媒
に比べ、350℃以下の温度領域におけるNOxの吸収
を促進し、効果的にNOxを補収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】NOx浄化触媒材料のNO−N2雰囲気中にお
ける熱重量分析結果を示す線図である。
【図2】NOx浄化触媒材料のNO−N2雰囲気中にお
けるデータからN2中のデータを差し引いた正味の重量
変化を示す線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の一般式(1) A3Cu2y・・・(1) (式中のAは、希土類元素、バリウム、カルシウム及び
    イットリウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の
    元素を示し、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表
    される層状ペロブスカイト構造を有することを特徴とす
    るNOx浄化触媒材料。
  2. 【請求項2】 次式(2) Ln2-xBaxCaCu2y・・・(2) (式中のLnは、希土類元素を示し、xは、0.5≦x
    ≦1.0、yは、5.5≦y≦6.5である。)で表さ
    れることを特徴とする請求項1記載のNOx浄化触媒材
    料。
JP9259427A 1997-09-09 1997-09-09 NOx浄化触媒材料 Pending JPH1176824A (ja)

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