JPS5950376B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼用の排ガス浄化用触媒に関するもので、
特に酸素不足雰囲気において、可燃性有害ガス（未燃焼
炭化水素ガスや一酸化炭素ガスなど）排出量を減少させ
るために、通常の（完全酸化）燃焼用触媒に、完全酸化
触媒としては活性は低いが、特定の反応を抑制する物質
を添加することにより、燃焼排ガス中の複数の可燃性有
害ガス成分を、バランスよく低減させ、全体として有害
成分の減少をもたらす新規な燃焼用触媒を得んとするも
のである。

従来、可燃性有害ガス（ＣＯやＨＣなど）の除去にあっ
ては、それらを酸化燃焼することによりＣＯ２とＨ２Ｏ
などの無害ガス化することが最も確実ノでしかも安易な
方法であり、なかでも触媒による接触燃焼は、他の方法
に較べて、その転換効率のうえからも、また装置構造の
点からも最も優れた方法として、これまでに多くの燃焼
用触媒が開発されてきた。

しかしながら、これまで゛に発明され１てきた幾多の燃
焼用触媒は、当然のことながら、酸化反応に十分な酸素
雰囲気中での使用を目的としており、このために燃焼排
ガス中に接触燃焼に十分な酸素を含有しているか、もし
くは接触燃焼のために二次空気を助燃成分として排ガス
中に導入し、接触雰囲気を酸素過剰の状態にする必要が
あった。

この点は特に炭化水素の燃焼においては二ｉＨ１もし酸
素不足雰囲気中で接触燃焼をした、炭化水素の反応熱に
より触媒床は高温となり、この熱により高級炭化水素の
分解反応が進み、それらを酸化して無害なＣＯ２とＨ２
Ｏに変換するに十分な酸素が存在しないために、不完全
燃焼を起こす結果、有害なＣＯやカーボンを多量に生成
することになり、触媒装置を排気系に設ける初期の目的
に反する結果を生ずる。

とりわけ、排気ガス中に未燃焼ωを含有している場合に
は排ガス中のＣＯ濃度より、接触装置通過後のＣＯ濃度
の方が高くなることすらあり、いわゆる公害防止用装置
としては無意味以上に、有害装置といえる。

図面に典型的な完全酸化触媒である白金触媒の酸素不足
雰囲気でのＣＯとＨＣ混合ガス酸化反応におけるＣＯと
ＨＣの浄化率を酸素充足率（全反応ガスを完全酸化する
のに必要な理論酸素量を１．０としたときの供給酸素量
の割合）に対してとったグラフを従来例として挙げた。

ここにおいて、一定のガス温度で酸素充足率が１．０に
近ずくにつれてＨＣの浄化率は単調に上昇するが、一方
、ＨＣの不完全燃焼割合に応じてＣＯ生成が増加するこ
とから、ＣＯの浄化率は著しく減少し、極端な場合には
、ママイナス浄化（生成）すら生じることがわかる。

本発明は、反応ガスが酸素不足雰囲気にあっても不完全
燃焼によるＣＯ生成を抑制し、反応ガス中の可燃性有害
成分を常に無害成分に変換させる新規な燃焼触媒を提供
するものである。

以下本発明を実施例をもって詳細に説明する。

実施例 １ 金属重量比で泊金２に対し銀１となるよう調合した塩化
白金酸と硝酸銀をイオン交換水に溶解させて得られる白
金、銀溶液にアルミナ粒を十分に浸漬したのち、とり出
し１２０℃で数時間乾燥したのち、水素気流中にて３５
０℃、３時間水素還元して、白金、銀担持アルミナ粒触
媒を調製した。

担。持した金属量は担体重量に対し重量比で１ｗｔ％で
あった。

実施例 ２ 金属重量比で泊金８に対しロジウム４、銀１となるよう
に調合した塩化白金酸と塩化ロジウムそ１して過塩素酸
銀をイオン交換水に溶解させて得た白金、ロジウム、銀
溶液に、表面をアルミナでコーティングしたシリカクロ
スを十分に浸漬したのち、１２０℃で２時間乾燥したも
のを水素気流中３５０℃、２時間水素還元して、白金、
ロジウム、銀担。

時シリカクロス触媒を調製した。

最終的に担持した金属量は担体重量に対し重量比で１ｗ
ｔ％であった。

実施例 ３ 金属重量比でパラジウム３に対し銀２となるよ・うに調
合した塩化パラジウムと硝酸銀をイオン交換水で溶解さ
せて得たパラジウム、銀溶液に、ハニカム状成形担体を
十分に浸漬したのち１２０℃で５時間乾燥したものを、
水素気流中４００℃、３時間水素還元して、パラジウム
、銀担持ハニカム状・触媒を調製した。

最終的に担持された金属量は担体重量に対し０．９５ｗ
ｔ％であった。

実施例 ４ 金属重量比で泊金１に対し、パラジウム２、銀１となる
ように調合した塩化白金酸、塩化パラジウム、過塩素酸
銀をイオン交換水で溶解させた、白金、パラジウム、銀
混合溶液に、表面をアルミナでコーティングしたシリカ
クロスを十分に浸漬し、１２０℃で２時間乾燥したのち
に、水素気流中３５０℃で２時間水素還元をして、白金
、パラジウム、銀担時シリカクロス触媒を調製した。

最終的に担持された金属量は担体重量に対し１ｗｔ％で
あった。

以上の本発明からなる実施例の触媒特性を比較するもの
として、完全酸化触媒として公知な白金担持アルミナ粒
触媒を次の方法で調製した。

従来例 塩化白金酸をイオン交換水で溶解させた白金溶液に、ア
ルミナ粒を十分に浸漬したのち、１２０℃、２時間乾燥
し、水素気流中で４００℃、３時間水素還元をして白金
担持アルミナ粒触媒を調製した。

最終的に担持された金属量は担体重量に対し１ｗｔ％で
あった。

本発明による効果をみるために、上記４実施例触媒と１
従来例触媒について以下の条件で反応させたときのＣＯ
並びにＨＣの転化率（浄化率）について調べた。

ａ）反応ガフ、 ： ＣＯ： ２ｖｏ１％、ＨＣ（ガソ
リン湿りガスとして） ： ３ｖｏ１％（ＣＨ４換算）
、０２：２〜９Ｖ０１％（酸素充足率変動）、残すＮ２
ガスでバランス、 ｂ）測定空間速度：８×１０４ｈ−１ Ｃ）浄化率側定時反応ガス流入温度：２５０℃ｄ）反応
装置：流通式反応装置 以上の測定条件で本実施例並びに従来例の触媒について
反応させた結果は図面と次表に示すとおりであった。

図面には典型的な本発明の効果を従来例と比較して示す
ために、実施例１と従来例の結果を並記した。

ここでＨＣの浄化率は実施例１も従来例も大差なく、酸
素充足率の減少に伴い、ＨＣの浄化率も単調に減少して
おり、特に本発明による効果はないが、ＣＯの浄化率の
酸素充足率に対する振舞いは極端なちがいを示している
。

すなわち、従来例においては、ＨＣの浄化進行を裏腹に
不完全燃焼によるＣＯ生成が進行し、触媒層に流入する
ＣＯの酸化とＨＣ不完全燃焼による生成ＣＯとのバラン
スで触媒層を流出する全体としてのＣＯ濃度は、酸素充
足率に対して凹型の浄化率曲線を示し、極端な場合には
、生成ＣＯ量が流入ＣＯ量を上まわることから、マイナ
スの浄化率、すなわち触媒層出口のＣＯ濃度が入口濃度
を上まわるという結果を呈する。

この凹型曲線はＨＣの分解温度と相関をもっており、Ｈ
Ｃ浄化（酸化もしくは分解）が７０％以上では反応熱に
よる触媒床温度は７００℃以上にもなり、ＨＣの分解反
応は著しく促進される結果、ω生成が増大するが、酸素
充足率が０．５以下ではＨＣ燃焼が少なく （浄化率も
小さい）、発熱量も少ないために、ＨＣ分解は遅く、Ｃ
Ｏ生成も少ないために流入ＣＯの浄化が全体のＣＯ量を
左右していることを示している。

これに較べて本発明による実施例１ではＣＯ浄化率は酸
素充足率に対して単調に減少しており、先の従来例のよ
うな凹型曲線を示していない。

このことはとりもなおさず低酸素充足率においてもＣＯ
生成がほとんどないか、全くないかを意味しており、供
給された酸素は完全酸化反応にのみ消費されており、い
わゆる燃焼用触媒としての働きを最大限発揮していると
いえる。

また上表には実施例１〜４と従来例の特に酸素充足率が
１．０．０．９．０．８でのＣＯとＨＣ浄化率を数値で
まとめた。

ここで酸素充足率を０．８以上についてのみ比較をした
のは、酸素充足率が０．５以下では、いわゆる完全酸化
を利用した燃焼用触媒また触媒式浄化装置としての意味
に乏しく、通常は二次空気等の導入により、反応ガス中
の酸素量を増す方策が構しられるのが普通だからである
。

上表において、実施例のいずれもがＣｏ、ＨＣともに８
０％以上の浄化率を示しており、従来例の数％とは比較
にならない高浄化特性を有していることが判る。

本発明の主眼は、上にものべたとうり、燃焼排ガス中の
残存酸素が排ガス中の可燃性有害ガスを完全酸化（燃焼
）するにわずか不足しており、通常の触媒では系外部よ
り二次空気などの方法により助燃剤を供給しなてはなら
ないところを、このような付加装置を使用せずに接触装
置のみで処理出来る酸素不足雰囲気使用の燃焼触媒をえ
ることにある。

このために排気ガス中の酸素濃度としては少なくとも酸
素充足率で０．６以上は必要となるが、このような条件
での燃焼機関の排ガスは意外と多く、また燃焼機関以外
の高炭化水素系のブロワ−排ガスなどの浄化にも適して
いる。

さらに特に２サイクルガソリン機関は、このような情況
に最も適した排ガス組成をもっているものの一つに挙げ
られよう。

この種の機関はその軽量さと価格安、さらには機関の加
速性が大きいことから、多方面で使用されているが、そ
の排気ガス成分の特徴は、ＣＯ，ＨＣの濃度が高く、ま
た０２濃度もかなり高いために、４サイクル機関等で普
通に考えられている２次空気導入も、必ずしも必要では
なく、機関の運転条件を変化させことにより、かなりの
酸素充足を満たすことが可能である。

しかしながら、全運転条件下で必要な酸素充足率を確保
することは不可能で、それ以上に実際には、ＨＣ燃焼に
よる反応熱が非常に高く、これに起因するＨＣ分解とそ
れに続くＣＯ生成が多く、ＨＣ浄化は可能でもＣＯ浄化
が困難である。

本発明の触媒を２サイクル機関の排気ガス浄化に用いた
ところ、ＣＯ，ＨＣともに６０％以上の浄化を得ること
が出来た。

このようにＡｇを添加することにより酸素不足雰囲気下
における燃焼反応の副次的生成物であるＣＯ生成を抑制
し、全体として可燃性有害成分の低減をさせる本発明の
効果をそこなうものではなく、またＡｇの添加量は本実
施例にあるように重量比で１：１．５〜１：１２の範囲
にあることが本発明の効果を発揮するうえで好ましかっ
た。

さらに担持すべき担体もしくは支持体は、本実施例での
べた以外に、いかなる材質または形状であっても本発明
の効果をそこなうものではない。

以上のとおり本発明による触媒を用いることにより、従
来より困難と考えられていた酸素不足雰囲気下での可燃
性有害成分の接触燃焼に、２次空気の導入や機関の特別
な運転制約なしに行なうことが可能となったものであり
、その利用価値は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は酸素充足率に対するＣ０−ＨＣ浄化率特性図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排ガス中の一酸化炭素や炭化水素類の可燃性有害ガ
   ス成分を化学量論酸素量以下の雰囲気において低減させ
   るための白金、ロジウム、パラジウムの少なくとも一つ
   と銀を組合せたことを特徴とする排ガス浄化用触媒。 ２ 銀と白金、ロジウム、パラジウムの少なくとも一つ
   との組合せが重量比で１：１，５〜１：１２の範囲にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の排ガ
   ス浄化用触媒。