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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Abgasreinigungskatalysator zum Verringern
von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden, insbesondere
Stickoxiden, in von Brennkraftmaschinen, wie Benzinmotoren, Dieselmotoren,
Kesseln und Industrieanlagen, ausgestoßenem Abgas, und sie betrifft
einen Prozess zum Reinigen von Abgas.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kohlenwasserstoffe
(nachfolgend als HC bezeichnet), Kohlenmonoxid (nachfolgend als
CO bezeichnet) und Stickoxide (nachfolgend als NOx bezeichnet, wie
sie in Abgas enthalten sind, das von Brennkraftmaschinen wie Autos,
Kesseln und Industrieanlagen ausgestoßen wird, bilden den Hauptgrund
der Luftverschmutzung. Insbesondere wird, da NOx den Grund für sauren
Regen bildet, die Entwicklung einer Technik zum Entfernen von NOx
aus Abgas als wichtige Aufgabe angesehen.
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Herkömmlicherweise
ist für
Abgas von Benzinmotoren, wie solchen von Autos, ein Verfahren bekannt, bei
dem Abgas durch einen sogenannten Dreiwegekatalysator unter Verwendung
von Platin oder anderen Elementen behandelt wird, um NOx gemeinsam
mit HC und CO zu entfernen. Dieses Verfahren ist extrem effektiv, wenn
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
(nachfolgend als A/F bezeichnet) in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
(A/F = 14,6) eingestellt ist.
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In
den letzten Jahren haben Motoren mit Magerverbrennung als Maßnahme zum
Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und zum Verringern von
CO2 Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Jedoch
zeigen derartige Motoren ein größeres A/F
als es dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
entspricht, und sie bilden eine Atmosphäre, bei der eine Überschussmenge
an Sauerstoff im Abgas existiert (nachfolgend als "oxidierende Atmosphäre" bezeichnet). Da
eine derartige Überschussmenge
von Sauerstoff im Vergleich zur Menge existiert, die zum vollständigen Verbrennen
unverbrannter Bestandteile wie HC und CO im Abgas erforderlich ist,
ist es schwierig, NOx durch Reduktion unter Verwendung eines normalen
Dreiwegekatalysators zu entfernen.
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Darüber hinaus
ist für
Dieselmotoren, deren Abgas eine oxidierende Atmosphäre bildet,
ein Verfahren bekannt, bei dem ein Reduktionsmittel, wie Ammoniak,
Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, dazu verwendet wird, NOx aus Abgas
von einem Dieselmotor, der eine stationäre Energieerzeugungsquelle,
wie einen Kessel bildet, zu entfernen.
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Bei
diesem Verfahren werden jedoch eine zusätzliche Vorrichtung zum Hinzuführen des
Reduktionsmittels sowie eine spezielle Vorrichtung zum Rückgewinnen
und Behandeln von Reduktionsmittel, das nicht reagiert hat, benötigt; dies
macht die gesamte Anlage komplizierter und voluminöser, und
das sich ergebende Problem besteht darin, dass dieses Verfahren
bei Motoren nicht anwendbar ist, die eine bewegliche Energieerzeugungsquelle
bilden, wie Autos.
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Um
die genannten Probleme zu lösen,
wurden verschiedene Katalysatoren zum Entfernen von NOx in einer
oxidierenden Atmosphäre
vorgeschlagen.
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Jedoch
wurde durch keines der herkömmlichen
Verfahren auf erfolgreiche Weise ein Katalysator zum Entfernen von
NOx geschaffen, der NOx in Abgas selbst in oxidierender Atmosphäre wirkungsvoll
zersetzen und entfernen könnte,
der hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer bei hohen Temperaturen hervorragend ist, und
der katalytische Aktivitäten
in einem großen
Temperaturbereich zeigen kann.
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Als
einige dieser Katalysatoren zum Entfernen von NOx wurden beispielsweise
Aluminosilikat mit ausgetauschten übergangsmetallionen, wie Kupferionen
(siehe die
japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 125250/1985 (
JP
60125250 ),
japanische
Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 100919/1988 (
JP 63100919 )
und die Beschreibung des
US-Patents
Nr. 4,297,328 ) oder Metallo-Aluminosilikate (siehe die
japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichungen
Nr. 127628/1991 (
JP
3127628 ) und Nr.
229620/1991 (
JP 3229620 ) und Silikoaluminophosphat
(siehe die
japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 112488/1989 (
JP
2-293049 ) vorgeschlagen.
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Jedoch
benötigen
diese sogenannten Innenaustausch-Zeolithkatalysatoren hohe Temperaturen
zum Entfernen von NOx und demgemäß zeigen
sie bei niedrigen Temperaturen geringere Effekte, und sie sind hinsichtlich
der Wärmebeständigkeit
dahingehend ungenügend,
dass ihre Fähigkeit,
NOx zu versetzen, extrem verringert ist, wenn sie Abgas hoher Temperatur
ausgesetzt werden; demgemäß wurden
diese Katalysatoren nicht erfolgreich der praktischen Verwendung
zugeführt.
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Darüber hinaus
wurden als Katalysator zum Entfernen von NOx zur Verwendung in oxidierender
Atmosphäre
ein Katalysator offenbart, bei dem Iridium auf einem feuerbeständigen,
organischen Oxid wie Aluminiumoxid abgeschieden ist (siehe die Veröffentlichungen
Nr.
54173/1981 (
JP 49133288 ) und Nr.
13328/1982 (
JP 50011968 ) zu geprüften japanischen
Patenten). Jedoch sind bei den in diesen Patentveröffentlichungen beschriebenen
Ausführungsformen
nur Beispiele angegeben, bei denen die verwendete Sauerstoffkonzentration
im Abgas nicht mehr als 3 Volumen-% beträgt, und der Fähigkeit
einer Reinigung von NOx und der Wärmebeständigkeit in Bezug auf Abgas
von Dieselmotoren und Magerverbrennungsmotoren, das Sauerstoff in einer
Menge nicht unter der oben genannten Menge enthält, ist keine Berücksichtigung
geschenkt.
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Ferner
wurden Katalysatoren mit auf einem Träger wie Zeolith und kristallinem
Silikat abgeschiedenem Iridium vorgeschlagen (siehe die
japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichungen
Nr. 296870/1994 (
JP 6296870 ),
Nr.
80315/1995 (
JP 7080315 ) und Nr.
88378/1994 (
JP 7088378 )). Jedoch wurden hinsichtlich
Bedingungen für
Lebensdauertests für
diese Katalysatoren derartige Tests lediglich in reduzierender Abgasatmosphäre ausgeführt, und
der Lebensdauer und der Wärmebeständigkeit
in oxidierender Atmosphäre,
wie bei Abgas von Dieselmotoren, Magerverbrennungsmotoren und Benzinmotoren
vom Typ mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
wurde keine Berücksichtigung
geschenkt.
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Darüber hinaus
wurden Katalysatoren mit auf einem Träger aus einem Material wie
einem Metallcarbid und einem Metallnitrid abgeschiedenem Iridium
vorgeschlagen (siehe die
japanischen
Patentoffenlegungsveröffentlichungen
Nr. 31173/1994 (
JP 6031173 ),
Nr.
31884/1995 (
JP 7031884 ), Nr.
246337/1995 (
JP 7246337 ), Nr.
33845/1996 (
JP 8033845 ) und Nr.
71422/1996 (
JP 8071422 )).
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Jedoch
geben die Beispiele in den oben genannten Patentveröffentlichungen
lediglich maximale Raten für
die Entfernung von NOx an, und hinsichtlich Temperaturbereichen,
in denen sich diese Raten maximaler Entfernung von NOx zei gen, ist
nichts deutlich angegeben, mit Ausnahme eines Falls, gemäß dem Light-off-Charakteristiken
angegeben sind. Eine Light-off-Charakteristik gibt die Abgasreinigungscharakteristik bei
verschiedenen Abgastemperaturen an.
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Aus
dem Beispiel mit Light-off-Charakteristik kann geschlossen werden,
dass im Temperaturbereich über
350°C die
Aktivität
zum Entfernen von NOx auftritt, während die Aktivität zum Reinigen
von NOx im Temperaturbereich nicht über 350°C extrem verringert ist.
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Außerdem besteht
ein anderer Nachteil dieser herkömmlichen
Katalysatoren darin, dass nach Benutzung für lange Zeit die Temperatur,
bei der die NOx-Reinigungsaktivität ansteigt,
stark zur Seite hoher Temperaturen hin verschoben ist. Ferner sind
die Kosten erhöht,
da Metallcarbide und Metallnitride teuer sind. Demgemäß zeigen
die in den oben genannten Patentveröffentlichungen beschriebenen
Katalysatoren lediglich eingeschränkte Temperaturbereiche bei
der Aktivität
zum Entfernen von NOx, und sie sind auch teuer.
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Demgemäß existieren
derzeit keine herkömmlichen
Verfahren, die erfolgreich einen Katalysator zum Entfernen von NOx
lieferten, der NOx in Abgas selbst dann wirkungsvoll entfernen kann,
wenn eine oxidierende Atmosphäre
vorliegt, der hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer bei hohen Temperaturen hervorragend ist, und
der in einem großen
Temperaturbereich bei geringen Kosten katalytische Aktivität zeigen
kann.
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Darüber hinaus
besteht, hinsichtlich Automotoren, die Tendenz, die Temperatur von
Abgas auf einen niedrigen Wert einzustellen, um eine effizientere
Verbrennung und einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen;
daher besteht zunehmender Bedarf an einem Verfahren zum Verringern
von HC, CO und NOx aus Abgas bei noch niedrigeren Abgastemperaturen.
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Ferner
offenbart die internationale Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr.
WO 93/08383 einen
Katalysator, der NOx in oxidierender Atmosphäre oxidiert und adsorbiert,
während
er in reduzierender Atmosphäre NOx
abgibt, sowie ein Abgasreinigungsverfahren unter Verwendung eines
derartigen Katalysators.
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Bei
diesem Verfahren werden jedoch im Abgas enthaltene Schwefeloxide
gleichzeitig mit NOx irreversibel adsorbiert, und der sich ergebende
Nachteil be steht darin, dass die Fähigkeit zur Reinigung von NOx
auf Grund der Adsorption im Verlauf der Zeit schlechter wird.
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Demgemäß gelingt
es derzeit den oben genannten herkömmlichen Verfahren nicht, auf
erfolgreiche Weise einen Abgasreinigungskatalysator zu schaffen,
der NOx selbst in oxidierender Atmosphäre effizient zersetzen könnte und
es aus Abgas entfernen könnte,
der hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
bei hohen Temperaturen hervorragend ist, der eine Beeinträchtigung
des Funktionsvermögens
auf Grund einer Vergiftung durch Schwefeloxide usw. vermeiden kann,
und der katalytische Aktivität
zum Verringern von HC, CO und NOx in Abgas innerhalb eines weiten
Temperaturbereichs, insbesondere in einem Bereich niedriger Temperaturen, zeigen
kann, und ein Abgasreinigungsverfahren unter Verwendung eines derartigen
Katalysators zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Abgasreinigungskatalysator
mit hervorragender Oxidierungsaktivität für HC und CO. der NOx effizient
nicht nur in reduzierender Atmosphäre sondern auch in oxidierender
Atmosphäre
verringert, hohe Wärmebeständigkeit
und hohe Lebensdauer aufweist, und der seine Aktivität auch in
einem größeren Bereich
zeigt, sowie ein Reinigungsverfahren für Abgas zu schaffen.
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Darüber hinaus
wurde ein Katalysator vorgeschlagen, bei dem ein Iridiumsmischoxid
gemeinsam mit Edelmetallen wie Platin, Rhodium und Palladium abgeschieden
ist (siehe die
japanische
Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 277369/1993 (
JP
5277369 )). Obwohl durch dieses Verfahren die Wärmebeständigkeit
eines Katalysators verbessert werden kann, ist seine Fähigkeit
zum Entfernen von NOx im Bereich hoher Temperaturen im Vergleich
zu anderen Temperaturbereichen niedrig.
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Wie
oben beschrieben, besteht aktuell kein Erfolg bei der Entwicklung
irgendeines Katalysators, der NOx selbst in oxidierender Atmosphäre effizient
zersetzen und aus Abgas entfernen würde, der hervorragende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer bei hohen Temperaturen zeigen würde, und der katalytische Aktivität bei geringen
Kosten in einem weiten Temperaturbereich zeigen würde.
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Darüber hinaus
ist bei jeder der Ausführungsformen
gemäß den oben
angegebenen Patentveröffentlichungen
zwar die maximale Rate beim Entfernen von NOx, wie sie unter Verwendung
des entsprechenden Katalysators erzielt wurde, aufgelis tet, jedoch
ist die Abgastemperatur nicht angegeben, bei der die maximale Rate
zum Entfernen von NOx erzielt wurde. Ferner, hinsichtlich des Katalysators,
dessen Light-off-Charakteristik angegeben ist.
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JP-A-7080315 offenbart
einen Abgasreinigungskatalysator, bei dem Iridium als aktives Material
von einem oder mehreren Arten speziell angegebener Träger getragen
wird. Als geeignete Träger
sind die superstarken Feststoffsäuren
SO
4/ZrO
2, SO
4/ZrO
2·TiO
2 und SO
4/ZrO
2·Al
2O
3 aufgelistet.
Durch Kontakt mit diesem Katalysator kann NOx in Abgas entfernt
werden.
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JP-A-7136463 offenbart
einen Abgasreinigungskatalysator, der Iridium auf der Abgaseinströmungsseite
und einen Oxidierungskatalysator auf der Abgasausströmungsseite
enthält,
der eine oder mehrere Arten eines aktiven Metalls enthält, das
aus der aus Pt, Pd und Rh bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Dieser Katalysator wird dazu verwendet, Abgas zu reinigen, das NOx,
CO und Kohlenwasserstoffe enthält.
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Die
Erfindung wurde dazu konzipiert, die oben genannten herkömmlichen
Probleme zu lösen,
und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasreinigungskatalysator
zu schaffen, der NOx effizient nicht nur in reduzierender sondern
auch oxidierender Atmosphäre
entfernt, Aktivität
zum Entfernen von NOx in einem weiten Temperaturbereich zeigt, hinsichtlich
der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer hervorragend ist, und der den Temperaturbereich,
in dem sich die Funktion der NOx-Reinigung zeigt, gegenüber einer
Verschiebung zur Hochtemperaturseite herabdrücken kann, und auch einen Prozess
zum Reinigen von Abgas zu schaffen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfinder und andere Personen in Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung, die gewissenhafte Forschungsanstrengungen unternommen
haben, um die oben genannte Probleme zu lösen, haben herausgefunden,
dass ein Iridium und Schwefel enthaltender Katalysator wirkungsvoll
ist, um die oben genannten Probleme zu lösen, und sie haben demgemäß die Erfindung
fertiggestellt.
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Genauer
gesagt, ist ein Katalysator zum Entfernen von NOx, der ein Abgasreinigungskatalysator
gemäß der Erfindung
ist, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Zusammensetzung gemäß dem Anspruch
1 oder 6 aufweist. Er enthält
Iridium und Schwefel, um die oben genannten Probleme zu lösen. Das
Iridium wird auf einem schwefelhaltigen Träger abgeschieden, wobei der
Schwefel als Sulfat bereitgestellt ist.
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Dieser
Katalysator zum Entfernen von NOx ermöglicht es, NOx selbst in oxidierender
Atmosphäre
zu entfernen, da er Iridium als Katalysatoraktivierungsmaterial
enthält,
und er ermöglicht
es ferner, die Katalysatoraktivität des Iridiums durch den in
ihm enthaltenen Schwefel zu verbessern; so ist es möglich, dass
sich die Aktivität
zum Entfernen von NOx in oxidierender Atmosphäre in einem weiten Temperaturbereich
zeigt, und es ist auch möglich,
hohe Wärmebeständigkeit
und eine hohe Lebensdauer zu erzielen.
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In
der vorliegenden Beschreibung werden auch Materialien wie Schwefel,
die für
sich alleine keine Aktivität
zum Entfernen von NOx zeigen, die jedoch die Katalysatoraktivität von Iridium
mit der entsprechenden Aktivität
verbessern, als aktive Katalysatormaterialien bezeichnet.
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Spezielle
Modi, gemäß denen
der Abgasreinigungskatalysator normalerweise verwendet wird, werden wie
folgt angegeben: (1) der Katalysator selbst ist mit vorbestimmter
Form ausgebildet, beispielsweise Kugelform oder Säulenform.
(2) Der Katalysatorbestandteil ist auf einen als dreidimensionalen
Strukturkörper
bezeichneten Träger
aufgetragen und auf ihm abgeschieden. Betreffend den dreidimensionalen
Strukturkörper werden
beispielsweise ein monolithischer Wabenträger, ein geschäumter Träger und
ein gewellter Träger
aufgelistet, und betreffend das Material desselben werden vorzugsweise
solche verwendet, die aus Keramik oder Metall bestehen.
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In
der folgenden Beschreibung sind Verfahren zum Herstellen des Abgasreinigungskatalysators
erörtert.
- (1) Für
den Fall, dass die Katalysatorzusammensetzung selbst als Katalysator
dient, werden beispielhaft die folgenden Verfahren aufgelistet:
(a)
Nachdem die Katalysatorzusammensetzung ausreichend gemischt wurde,
wird sie säulenförmig, kugelförmig usw.
ausgebildet und als Katalysator verwendet.
(b) Nachdem der
Träger
mit dem auf ihm abgeschiedenen Katalysator auf eine vorbestimmte
Form, beispielsweise Kugelform oder Säulenform, gebracht wurde, wird
er mit der Katalysatorzusammensetzung beschichtet.
- (2) Für
den Fall, dass ein monolithischer Strukturkörper oder ein inaktiver anorganischer
Träger
(nachfolgend als monolithischer Strukturkörper usw. bezeichnet wird)
verwendet wird, werden die folgenden Beispiele aufgelistet:
(a)
Die Katalysatorzusammensetzung wird in einem Los in eine Kugelmühle oder
eine andere Maschine gegeben und nass gemahlen, um eine Aufschlämmung herzustellen,
und der monolithische Strukturkörper usw.
wird darin eingetaucht und dann getrocknet und gebrannt.
(b)
Der Träger
mit dem darauf abgeschiedenen Katalysator wird durch eine Kugelmühle oder
eine andere Maschine nass gemahlen, um eine Aufschlämmung herzustellen,
und der monolithische Strukturkörper usw.
wird darin eingetaucht und dann getrocknet und gebrannt. Als Nächstes wird
der monolithische Strukturkörper
usw., der mit dem Träger
mit dem darauf abgeschiedenen Katalysator beschichtet ist, in eine
Iridium enthaltende wässrige
Lösung
getaucht und dann getrocknet und gebrannt, und der sich ergebende monolithische
Strukturkörper
usw. wird ferner in eine Schwefel enthaltende Lösung getaucht und getrocknet
und gebrannt.
(c) Iridium wird vorab auf dem Träger abgeschieden,
und dieser wird unter Verwendung einer Kugelmühle oder einer anderen Maschine
zu einer Aufschlämmung
ausgebildet, und der monolithische Strukturkörper usw. wird darin eingetaucht,
um einen monolithischen Strukturkörper usw. zu erhalten, der
mit dem Träger beschichtet
ist, auf dem Iridium abgeschieden ist. Dann wird er in eine Schwefel
enthaltende Lösung
eingetaucht und getrocknet und gebrannt.
(d) Der Träger wird
mit einer Schwefel enthaltenden Lösung imprägniert und gebrannt, und das
sich ergebende Pulver wird unter Verwendung einer Kugelmühle oder
einer anderen Maschine als Aufschlämmung ausgebildet, und der
monolithische Strukturkörper
usw. wird in diese Aufschlämmung
eingetaucht, so dass ein monolithischer Strukturkörper usw.
erhalten wird, der mit dem Träger
beschichtet ist, auf dem Schwefel abgeschieden ist. Dann wird er
in eine Iridium enthaltende wässrige
Lösung
eingetaucht und getrocknet und gebrannt.
(e) Nach einem vorab
erfolgten Abscheiden von Iridium und Schwefel auf dem Träger wird
dieser unter Verwendung einer Kugelmühle oder einer anderen Maschine
als wässrige
Verbindungsdurchgangslöcher
ausgebildet, und der monolithische Strukturkörper usw. wird in diese wässrige Aufschlämmung eingetaucht
und getrocknet und gebrannt.
(f) Nach dem Abscheiden von Iridium
auf einem Schwefel enthaltenden Träger wird dieser unter Verwendung
einer Kugelmühle
oder einer anderen Maschine zu einer wässrigen Aufschlämmung ausgebildet,
und der monolithische Struktur körper
usw. wird in diese wässrige
Aufschlämmung
eingetaucht und getrocknet und gebrannt.
(g) Nachdem vorab
erfolgten Abscheiden von Iridium auf dem Träger wird dieser mit einer Schwefel
enthaltenden Verbindung gemischt und unter Verwendung einer Kugelmühle oder
einer anderen Maschine als wässrige
Aufschlämmung
ausgebildet, und dann wird der monolithische Strukturkörper usw.
in diese wässrige
Aufschlämmung
eingetaucht und getrocknet und gebrannt. Unter den oben genannten
Verfahren werden die Verfahren (2) (a) bis (g) vorzugsweise angewandt.
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Darüber hinaus
wird, wenn der monolithische Strukturkörper usw. mit dem Katalysatorbestandteil
beschichtet wird, die Beschichtungsmenge des Katalysatorbestandteils
vorzugsweise im Bereich von 50 bis 400 g pro Liter des monolithischen
Strukturkörpers
usw. eingestellt. Wenn die Menge kleiner als 50 g ist, ist die Katalysatoraktivität verringert,
und wenn sie 400 g überschreitet,
ist es nicht möglich,
eine der Beladungsmenge entsprechende Katalysatoraktivität zu erzielen.
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Als
Nächstes
erörtert
die folgende Beschreibung einen Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung.
Die Erfinder und mit der Erfindung beschäftigtes Personal haben weitere
Forschungen ausgeführt,
um das oben genannte Ziel zu erreichen, das darin besteht, erstens
einen Abgasreinigungskatalysator mit hervorragender Oxidierungsaktivität für HC und
CO, wobei er NOx nicht nur in reduzierender sondern auch in oxidierender
Atmosphäre
effizient verringert, der über
hohe Wärmebeständigkeit
und hohe Lebensdauer verfügt
und der seine Aktivität
auch in einem weiteren Bereich zeigt, und zweitens ein Reinigungsverfahren
für Abgas
zu schaffen. Im Ergebnis haben der Erfinder und das betreffende
Personal herausgefunden, dass ein Katalysator, auf dem eine feuerbeständige, organische
Verbindung abgeschieden ist, die mindestens ein Element enthält, das
aus der aus Platin, Palladium und Rhodium bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
und mit einem Sulfat eines Erdalkalimetalls, bei dem es sich um
eine Schwefel enthaltende Verbindung handelt, auf dem Iridium abgeschieden
ist, wirkungsvoll genutzt werden kann, um das oben genannte Ziel
zu erreichen, und sie haben die Erfindung fertiggestellt.
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Anders
gesagt, ist der oben genannte Abgasreinigungskatalysator dadurch
gekennzeichnet, dass er über
eine feuerbeständige,
organische Verbindung mit mindestens aus der aus Platin, Palladium
und Rhodium bestehenden Gruppe aus gewählten Element, die auf ihm
abgeschieden ist, und ein Sulfat eines Erdalkalimetalls, auf dem
Iridium abgeschieden ist, verfügt.
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Die
oben genannte Zusammensetzung ermöglicht es, eine Funktion zum
Reinigen von Abgas durch Verringern von HC und CO durch Oxidation
und zum Verringern von NOx in Abgas in einer reduzierenden Atmosphäre, und
selbst in einer oxidierenden Atmosphäre, innerhalb eines vergleichsweise
niedrigen Temperaturbereichs auf Grund des Verhaltens mindestens
eines Elements, das aus der aus Platin, Palladium und Rhodium bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist, bereitzustellen; ferner liefert diese Zusammensetzung auch
eine Funktion zum Verringern von NOx in Abgas bei gleichzeitigem
Vorliegen von HC innerhalb eines vergleichsweise hohen Temperaturbereichs
in oxidierender Atmosphäre,
während
eine Verringerung der Katalysatoraktivität, die sich aus im Abgas enthaltenen
Schwefeloxiden usw. ergibt, auf Grund des Verhaltens von auf dem Sulfat
eines Erdalkalimetalls abgeschiedenen Iridiums unterdrückt ist.
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Der
Abgasreinigungskatalysator kann so ausgebildet sein, dass, von den
Katalysatorbestandteilen desselben, die feuerbeständige, organische
Verbindung mit mindestens einem Element, das aus der aus Platin,
Palladium und Rhodium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, die darauf abgeschieden
ist, als untere Schicht platziert ist und auf dieser Schicht das
Metallsulfat mit darauf abgeschiedenem Iridium auf solche Weise
ausgebildet ist, dass sie der Abgasströmung zugewandt ist. Außerdem kann
jede beliebige Anzahl von Schichten verwendet werden, solange es
nicht weniger als zwei sind, und die Anzahl wird vorzugsweise abhängig davon
geändert,
wie der Katalysator hergestellt wird.
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Bei
dieser Anordnung sind, da die jeweiligen Katalysatorbestandteile
in der oberen und der unteren Schicht platziert sind, diese Katalysatorbestandteile
voneinander getrennt; so wird es möglich, zu verhindern, dass
die Abgasreinigungsfunktion zum Verringern von NOx in Anwesenheit
von HC, über
die das Metallsulfat mit darauf abgeschiedenem Iridium verfügt, das
die obere Schicht bildet, und die HC-Oxidationsreaktion, über die
die feuerbeständige,
organische Verbindung mit dem darauf abgeschiedenen oben genannten
Element, die die untere Schicht bildet, verfügt, miteinander in Konflikt
geraten.
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Aus
diesem Grund verhindert die oben genannte Anordnung, dass die beiden
Reinigungsfunktionen durch den Konflikt verringert werden, was es
ermöglicht, einen
Abgasreinigungskatalysator zu schaffen, der die jeweiligen Reinigungsfunktionen
in maximalem Ausmaß zeigt.
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Der
Abgasreinigungskatalysator kann so aufgebaut sein, dass, betreffend
die Katalysatorzusammensetzung desselben, das Metallsulfat, auf
dem Iridium abgeschieden ist, an der Vorderseite platziert wird
und die feuerbeständige,
organische Verbindung mit mindestens einem aus der aus Platin, Palladium
und Rhodium bestehenden Gruppe ausgewählten Element (nachfolgend
als Platin oder ähnliches
Element bezeichnet), das auf ihr abgeschieden ist, an der Rückseite,
in Bezug auf das Abgas, platziert ist.
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Ferner
kann, betreffend den Aufbau des Abgasreinigungskatalysators, derselbe
in mehrere Teile unterteilt sein, und in Bezug auf die Abgasströmung sind
diejenigen Teile, die das Metallsulfat mit darauf abgeschiedenem
Iridium enthalten, als Teile in vorderen Stufen platziert, während diejenigen,
die die feuerbeständige,
organische Verbindung, auf der Platin oder ein ähnliches Element abgeschieden
ist, als Teile in den hinteren Stufen platziert sind.
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Bei
den oben genannten Aufbauten ist es möglich, da das Erdalkalimetallsulfat
und die feuerbeständige,
organische Verbindung voneinander getrennt sind, möglich, zu
verhindern, dass beide Reinigungsfunktionen, wie sie durch Platin
oder ein ähnliches
Element bereitgestellt werden, auf Grund des oben genannten Konflikts
verringert werden, was es ermöglicht,
einen Abgasreinigungskatalysator zu schaffen, der die jeweiligen
Reinigungsfunktionen in maximalem Ausmaß zeigt.
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Betreffend
die Teile in den vorderen Stufen kann beispielsweise ein beliebiger
der folgenden Katalysatoren verwendet werden: nur das Erdalkalimetallsulfat,
auf dem Iridium abgeschieden ist, oder ein Katalysator, dem andere
Bestandteile zugesetzt sind, wie ein Aktivierungsunterstützungsmittel
und ein Formgebungsunterstützungsmittel,
und der zu einer speziellen Form geformt ist, oder ein Katalysator,
der dadurch hergestellt wird, dass eine das Erdalkalimetallsubstrat
enthaltende Verbindung, auf der Iridium abgeschieden ist, auf einem
Träger
wie einem dreidimensionalen Strukturkörper abgeschieden wird.
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Betreffend
die Teile in den hinteren Stufen kann beispielsweise ein beliebiger
der folgenden Katalysatoren verwendet werden: nur die feuerbeständige, organische
Verbindung mit mindestens einem auf ihr abgeschiedenen Element,
das aus der aus Platin, Palladium und Rhodium bestehenden Gruppe
ausgewählt
ist, oder ein Katalysator, dem andere Zusatzstoffe zugesetzt sind,
wie ein Aktivierungsunterstützungsmittel
und ein Formgebungsunterstützungsmittel,
und der zu einer speziellen Form geformt ist, oder ein Katalysator,
der dadurch hergestellt wird, dass eine die feuerbeständige, organische
Verbindung enthaltende Verbindung auf einem Träger wie einem dreidimensionalen
Strukturkörper
abgeschieden wird.
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Darüber hinaus
wird Iridium auf einem Sulfat eines Erdalkalimetalls abgeschieden.
Die Verwendung eines Sulfats eines Erdalkalimetalls verbessert die
Reinigungsfunktion von Iridium zum Verringern von NOx weiter, und
sie ermöglicht
es, dass sich die Katalysatoraktivität in einem größeren Temperaturbereich
des Abgases zeigt.
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Es
ist bevorzugter, auf dem Erdalkalimetallsulfat mit darauf abgeschiedenem
Iridium ferner eine Verbindung mindestens eines Elements abzuscheiden,
das aus der aus Zinn, Gallium, Germanium und Silicium bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist; so wird es möglich,
eine höhere
Reinigungsaktivität
betreffend NOx zu erzielen.
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Wenn
ein Katalysator zum Verringern von HC, CO und NOx in Abgas von einer
Brennkraftmaschine verwendet wird, ermöglicht es die Anwendung des
oben genannten Abgasreinigungskatalysators, die Abgastemperatur
am Katalysatoreinlass am Katalysatorbett unter Verwendung des oben
genannten Abgasreinigungskatalysators in einem größeren Temperaturbereich
einzustellen, einschließlich
eines niedrigeren Temperaturbereichs, wie im Bereich von 200 bis
700°C.
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Die
folgende Beschreibung erörtert
eine Ausführungsform
des oben genannten Abgasreinigungskatalysators.
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Der
Abgasreinigungskatalysator enthält
eine feuerbeständige,
organische Verbindung, auf der Platin, Palladium oder Rhodium abgeschieden
ist, und ein Erdalkalimetallsulfat, auf dem Iridium abgeschieden
ist, als Katalysatoraktivierungsmaterialien zum Entfernen von NOx.
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Betreffend
die feuerbeständige,
organische Verbindung kann ein feuerbeständiges, organisches Oxid verwendet
werden, wie es normalerweise als Träger ver wendet wird, auf dem
ein Katalysator abgeschieden ist, wie beispielsweise α-Aluminiumoxid oder
aktives Aluminiumoxid der Formeln γ, δ, η oder θ, oder Titanoxid. Ferner können, um
die Wärmestabilität dieser
feuerbeständigen,
organischen Oxide zu verbessern, Seltenerdelemente wie Lanthan,
Cer und Yttrium sowie Erdalkalimetalle, wie Magnesium, Kalzium,
Barium, und Oxide dieser Elemente der feuerbeständigen, organischen Verbindung
zugesetzt werden.
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Der
Gehalt an Platin oder einem ähnlichen
Element wird vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gewichts-% in
Bezug auf den Träger
mit dem darauf abgeschiedenen Katalysator eingestellt. Wenn der
Gehalt weniger als 0,1 Gewichts-%
beträgt,
ist die Entfernungseffizienz für
HC, CO und NOx verringert, und selbst wenn die Beladungsmenge 20
Gewichts überschreitet,
ist es nicht möglich,
eine der Menge entsprechende Aktivität zu erzielen. Betreffend die
Quelle von Platin, Palladium oder Rhodium wird vorzugsweise beispielsweise ein
wasserlösliches
Salz der Chlorplatinsäure,
Rhodiumnitrat, Palladiumnitrat usw. verwendet, wobei jedoch keine
Einschränkung
hierauf besteht.
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Für das Verfahren
zum Abscheiden von Platin, Palladium oder Rhodium auf der feuerbeständigen,
organischen Verbindung besteht keine spezielle Beschränkung, und
es werden normale Abscheidungsverfahren verwendet. Beispielsweise
wird (1) der Träger
mit einer wässrigen
Lösung
eines Platinsalzes oder eines Salzes eines ähnlichen Elements imprägniert und
dann getrocknet und gebrannt, oder (2) die wässrige Lösung des Salzes von Platin
oder eines ähnlichen
Elements wird mit der feuerbeständigen,
organischen Verbindung gemischt, und dann wird dies unter Verwendung
eines Reduktionsmittels sie Hydrazin reduziert, um das Abscheiden
von Platin oder des ähnlichen
Elements auf der feuerbeständigen,
organischen Verbindung zu ermöglichen.
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Betreffend
die Sulfate von Erdalkalimetallen, auf denen Iridium abgeschieden
wird, können
solche wie Magnesiumsulfat, Calciumsulfat, Strontiumsulfat und Bariumsulfat
verwendet werden. Unter diesen wird am bevorzugtesten Bariumsulfat
verwendet.
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Der
Iridiumgehalt wird vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gewichts-%
in Bezug auf das Metallsulfat, auf dem Iridium abgeschieden wird,
eingestellt. Wenn die Menge kleiner als 0,1 Gewichts-% ist, ist
die Entfernungseffizienz für
NOx verringert, und selbst wenn die Abscheidungsmenge 20 Gewichts-% überschreitet,
ist es nicht möglich,
eine der Abscheidungsmenge entsprechende Ka talysatoraktivität zu erzielen.
Für die Iridiumquelle
besteht keine spezielle Einschränkung;
beispielsweise wird vorzugsweise ein wasserlösliches Iridiumsalz, wie Iridiumchlorid
oder Trichlorhexaminiridium, verwendet.
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Für das Verfahren
zum Abscheiden von Iridium auf den Erdalkalimetallsulfaten besteht
keine spezielle Einschränkung,
und es werden normale Abscheidungsverfahren verwendet. Beispielsweise
wird (1) die wässrige
Lösung
des Iridiumsalzes mit dem Erdalkalimetallsulfat imprägniert und
dann getrocknet und gebrannt, oder (2) die wässrige Lösung des Iridiumsalzes wird
mit dem Erdalkalimetallsulfat gemischt, und dann erfolgt eine Reduktion
unter Verwendung eines Reduktionsmittels wie Hydrazin, um die Abscheidung
des reduzierten Iridiums auf dem Metallsulfat zu ermöglichen.
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Beim
oben genannten Abgasreinigungskatalysator ist es bevorzugter, auf
dem Metallsulfat ferner eine Verbindung mindestens eines Elements
abzuscheiden, das aus der Zinn, Gallium, Germanium und Silicium bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist. Für
diese Verbindung besteht keine spezielle Einschränkung; beispielsweise werden
vorzugsweise Oxide der oben genannten Elemente verwendet. Ferner
können,
nach dem Zusetzen der oben genannten Elemente als Chloride usw.
die Elemente durch Brennen zu Oxiden ausgebildet werden.
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Die
Zusatzmenge des Elements zum Erdalkalimetallsulfat wird vorzugsweise
im Bereich eingestellt, der das 0,01- bis 10-fache hinsichtlich
des Gewichtsverhältnisses
zu Iridium beträgt.
Wenn das Verhältnis
kleiner als 0,01-fache ist, tritt kein Effekt des Zusatzstoffs auf,
und wenn die Abscheidung das 10-fache überschreitet,
ist es nicht möglich,
eine der Abscheidungsmengen entsprechende Katalysatoraktivität zu erzielen.
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Für das Verfahren
zum Abscheiden des Elements auf dem Erdalkalimetallsulfat besteht
keine spezielle Einschränkung,
und es werden normale Abscheidungsverfahren verwendet; beispielsweise
kann (1) das Element mit dem Erdalkalimetallsulfat, auf dem Iridium
abgeschieden wurde, gemischt werden, (2) das Element und Iridium
können
gleichzeitig auf dem Erdalkalimetallsulfat abgeschieden werden,
(3) Iridium kann auf einem Gemisch aus einem Oxid des Elements und
dem Erdalkalimetallsulfat abgeschieden werden, oder (4) eine Lösung einer
löslichen
Verbindung des Elements kann in das Erdalkalimetallsulfat eindringen,
auf dem Iridium abgeschieden wurde, und dann wird dies getrocknet
und gebrannt. Hierbei sind spezielle Anwendungsarten für den oben
genannten Katalysator die bereits beschriebenen.
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Darüber hinaus
werden dann, wenn der monolithische Strukturkörper usw. mit den Katalysatorbestandteilen
beschichtet wird, die Beschichtungsmengen der Katalysatorbestandteilen,
d.h. die Beschichtungsmenge der feuerbeständigen, organischen Verbindung,
auf der Platin oder ein ähnliches
Element abgeschieden ist, und diejenigen des Erdalkalimetallsulfats,
auf dem Iridium abgeschieden ist, vorzugsweise im Bereich von 10
bis 400 g pro einem Liter des monolithischen Strukturkörpers eingestellt.
Wenn die Menge kleiner als 10 g ist, ist die Katalysatoraktivität verringert,
und selbst wenn die Menge 400 g überschreitet,
ist es nicht möglich,
eine der Abscheidungsmenge entsprechende Aktivität zu erzielen.
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Als
Nächstes
erörtert
die folgende Beschreibung einen anderen Abgasreinigungskatalysator
gemäß der Erfindung.
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Die
Erfinder und mit der Erfindung beschäftigtes Personal haben weitere
Forschung ausgeführt,
um das oben genannte Ziel zu erreichen, das darin besteht, einen
Abgasreinigungskatalysator sowie ein Abgasreinigungsverfahren zu
schaffen, durch die NOx aus Abgas effizient nicht nur in reduzierender
sondern auch oxidierender Atmosphäre entfernt wird, wobei sich
die Aktivität
zum Entfernen von NOx in einem weiteren Temperaturbereich bei hervorragender
Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer zeigt, wobei eine Verschiebung des Temperaturbereichs,
in dem sich die NOx-Reinigungsfunktion zeigt, zur Hochtemperaturseite
unterdrückt
werden kann. Im Ergebnis haben der Erfinder und das betreffende
Personal herausgefunden, dass ein Katalysator, der Iridium, ein
Seltenerdelement und ein Sulfat eines Erdalkalimetalls enthält, wirkungsvoll
verwendbar ist, um das oben genannte Ziel zu erreichen, und sie
haben die Erfindung fertiggestellt. Anders gesagt, ist der oben
genannte Abgasreinigungskatalysator dadurch gekennzeichnet, dass
er Iridium, ein Seltenerdelement und ein Sulfat eines Erdalkalimetalls
enthält.
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Die
oben angegebene Zusammensetzung ermöglicht es, dass eine Funktion
zum effizienten Reinigen betreffend NOx selbst bei Anwesenheit von
HC in oxidierender Atmosphäre
unter Ausnutzung der Wechselwirkung zwischen Iridium und Schwefel
ausgeübt
wird. Ferner ermöglicht
das gemeinsame Vorliegen des Seltenerdelements ein hohes Funktionsvermögen selbst
bei Langzeitgebrauch unter praktischen Betriebsbedingungen, und
es wird eine Verschiebung des Temperaturbereichs, in dem sich die
NOx-Reinigungsfunktion zeigt, zur Seite hoher Temperaturen unterdrückt. So
wird es möglich,
den Katalysator für
lange Zeit zu verwenden, ohne dass sich die Reaktionsbedingungen ändern.
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Darüber hinaus
benötigt
der oben genannte Abgasreinigungskatalysator im Vergleich zu herkömmlichen
Katalysatoren, die ein Metallcarbid oder ein Metallnitrid, auf dem
Iridium abgeschieden ist, verwenden, nur die Verwendung eines billigen
Metallsulfats usw., was die Abscheidung von Schwefel ermöglicht,
anstatt dass ein teures Metallcarbid oder Metallnitrid verwendet
würde.
Daher ist es möglich,
die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen
Katalysatoren zu senken.
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Im
oben genannten Abgasreinigungskatalysator ist Schwefel als Sulfat
eines Erdalkalimetalls enthalten. Bei dieser Zusammensetzung ist
die Funktion von Iridium zum Reinigen von NOx gesteigert, so dass
sich die Aktivität
in einem größeren Temperaturbereich
zeigt.
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Darüber hinaus
ist beim oben genannten Abgasreinigungskatalysator das Seltenerdelement
vorzugsweise als Oxid in ihm enthalten, das mindestens ein Element
enthält,
das aus dem aus Cer (Ce), Lanthan (La), Yttrium (Y), Neodym (Nd)
und Praseodym (Pr) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
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Ferner
ist beim oben genannten Abgasreinigungskatalysator das Seltenerdelement
in ihm bevorzugter als Mischoxid enthalten, das mindestens ein aus
der aus Cer, Lanthan, Yttrium, Neodym und Praseodym bestehenden
Gruppe ausgewähltes
Element und mindestens ein aus der Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel,
Kupfer und Zink bestehenden Gruppe ausgewähltes Element enthält. Bei
dieser Zusammensetzung unterdrückt
der oben genannte Katalysator ferner eine Verschiebung des Temperaturbereichs,
in dem sich die NOx-Reinigungsfunktion zeigt, zur Seite hoher Temperaturen
im Verlauf der Zeit. Ferner ist es bevorzugt, dass der oben genannte
Abgasreinigungskatalysator eine Verbindung mindestens eines Elements
enthält,
das aus der aus Zinn, Gallium, Germanium und Silicium bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist. Diese Zusammensetzung ermöglicht
es, die NOx-Reinigungsfunktion weiter zu verbessern. Außerdem ist
es bevorzugter, dass der oben genannte Abgasreinigungskatalysator
die oben genannte feuerbeständige,
organische Verbindung enthält.
So wird es möglich,
eine Festigkeit weiter zu verbessern.
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Die
folgende Beschreibung erörtert
eine Ausführungsform
des oben genannten Katalysators.
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Der
Abgasreinigungskatalysator enthält
Iridium, Seltenerdelemente und ein Sulfat eines Erdalkalimetalls.
Hier bezeichnen, in der vorliegenden Beschreibung "Seltenerdelemente" Scandium (Sc), Yttrium
und Lanthanide.
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Darüber hinaus
kann der Abgasreinigungskatalysator, zusätzlich zu Iridium, Seltenerdelementen
und Schwefel, ferner eine feuerbeständige, organische Verbindung
enthalten, falls dies erforderlich ist. Betreffend die feuerbeständige, organische
Verbindung können
die oben genannten feuerbeständigen,
organischen Oxide verwendet werden. Die feuerbeständige, organische
Verbindung kann in einem Mischzustand mit dem Seltenerdelement vorliegen,
beispielsweise als Mischoxid, usw. mit dem Seltenerdelement.
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Betreffend
den oben genannten Schwefel werden beispielsweise Schwefelsäure, Sulfate,
Sulfite, Sulfide usw. verwendet, und es ist bevorzugt, dass der
Schwefel in einer Verbindung enthalten ist, die über ein Sulfat verfügt. Betreffend
die eine Sulfat enthaltende Verbindung werden spezieller Aluminiumoxid
mit einem auf ihm abgeschiedenen Sulfat, Metallsulfate und ein Gemisch
(einschließlich
eines Sintergemischkörpers) aus
einem Metallsulfat und einem Katalysatorträger oder einer zugehörigen beladenen
Form verwendet.
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Unter
den Sulfaten von Erdalkalimetallen wird vorzugsweise Bariumsulfat
verwendet.
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Darüber hinaus
wird betreffend das den Katalysator tragende Basismaterial, das
als Träger
für das
Metallsulfat verwendet wird, eine beliebige feuerbeständige, organische
Verbindung verwendet, und es können die
oben genannten feuerbeständigen,
anorganischen Oxide verwendet werden, die üblicherweise als Träger verwendet
werden, auf denen ein Katalysator abgeschieden wird.
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Betreffend
das Abscheiden des Erdalkalimetallsulfats werden beispielsweise
Verfahren zum Abscheiden desselben auf dem den Katalysator tragenden
Basismaterial die Folgenden aufgelistet: (1) das den Katalysator
tragende Basismaterial wird in eine wässrige Lösung eines in einem organischen
Lösungsmittel und/oder
in wasserlöslichen
Sulfats getaucht und getrocknet und gebrannt.
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Hierbei
ist es bei einem Erdalkalimetallsulfat (beispielsweise Bariumsulfat
usw.), das in Wasser unlöslich
ist, dasselbe vorzugsweise in einer Mischform mit der feuerbeständigen,
organischen Verbindung verwendet, oder es wird vorzugsweise alleine
in Kombination mit anderen Bestandteilen verwendet (d.h. ohne Verwendung
der feuerbeständigen,
organischen Verbindung).
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Der
Gehalt an Iridium wird vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gewichts-%
in Bezug auf den Träger
mit Iridium als Katalysatorbestandteil eingestellt, bevorzugter
im Bereich von 0,5 bis 10 Gewichts-%. Wenn der Gehalt kleiner als
0,1 Gewichts-% ist, ist die Effizienz zum Entfernen von NOx verringert,
und wenn die Filmmenge 20 Gewichts-% überschreitet, ist es nicht
möglich,
eine derselbe entsprechende Katalysatoraktivität zu erzielen. Betreffend die
Iridiumquelle werden vorzugsweise wasserlösliche Iridiumsalze, wie Iridiumchlorid
und Trichlorhexaminiridium, verwendet, wobei jedoch keine spezielle
Einschränkung
hierauf besteht.
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Die
Rate der Abscheidung wird zwischen Schwefel und Iridium vorzugsweise,
dem Gewichtsverhältnis nach,
im Bereich von 1:5 bis 50:1 eingestellt. Wenn die Abscheidungsrate
von Schwefel größer als
die Rate 50:1 ist, ist die anfängliche
Aktivität
verringert, während
dann, wenn sie kleiner als die Rate 1:5 ist, der Aktivitätstemperaturbereich
eingeengt ist.
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Für den Zustand
des Vorliegens von Iridium im Abgasreinigungskatalysator besteht
keine spezielle Einschränkung,
solange es gemeinsam mit Schwefel vorhanden ist; jedoch ist es bevorzugter,
dass Iridium auf einer Schwefel enthaltenden Verbindung abgeschieden
ist. Als Schwefel enthaltende Verbindung wird vorzugsweise eine
solche mit einem Sulfat verwendet.
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Darüber hinaus
kann Iridium auf dem den Katalysator tragenden Basismaterial gemeinsam
mit der Schwefel enthaltenden Verbindung abgeschieden werden. Für das Verfahren
zum Abscheiden von Iridium auf der Schwefel enthaltenden Verbindung
besteht keine spezielle Einschränkung,
und es werden die oben genannten Abscheidungsverfahren verwendet.
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Zusätzlich werden,
betreffend die Verfahren zum Abscheiden von Iridium auf dem den
Katalysator tragenden Basismaterial gemeinsam mit der Schwefel enthaltenden
Verbindung die folgenden Verfahren beispielhaft aufgelistet: es wird
ein unlösliches
oder gering lösliches
Sulfat verwendet, und das den Katalysator tragende Basismaterial
wird in die Lösung
der Schwefel enthaltenden Verbindung getaucht und dann getrocknet
und gebrannt. Das unlösliche
oder gering lösliche
Sulfat wird mit dem den Katalysator tragenden Basismaterial, auf
dem Iridium abgeschieden ist, gemischt und aufgetragen.
-
Das
oben genannte Seltenerdelement ist vorzugsweise als Oxid enthalten
(nachfolgend als Seltenerdoxid bezeichnet), das mindestens ein Element
enthält,
das aus der aus Cer, Lanthan, Yttrium, Neodym und Praseodym bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist und es ist vorzugsweise als diese Elemente enthaltendes Mischoxid
enthalten. Das oben genannte Seltenerdelement ist am bevorzugtesten
als Mischoxid enthalten, das mindestens zwei Elemente enthält, die
aus der aus Cer, Lanthan, Yttrium, Neodym und Praseodym bestehenden
Gruppe ausgewählt
sind.
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Darüber hinaus
ist das oben genannte Seltenerdelement am bevorzugtesten als Mischoxid
enthalten, das mindestens ein Element enthält, das aus der aus Cer, Lanthan,
Yttrium, Neodym und Praseodym bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
sowie mindestens ein Element, das aus der aus Titan, Mangan, Eisen,
Kobalt, Nickel, Kupfer und Zinn bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Bei diesem Mischoxid wird das Gewichtsverhältnis zwischen dem mindestens
einen Element, das aus der aus Cer, Lanthan, Yttrium, Neodym und
Praseodym bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und dem mindestens
einen Element, das aus der aus Titan, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel,
Kupfer und Zinn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, vorzugsweise im Bereich
von 1:20 bis 100:1 eingestellt.
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Als
Verfahren zum Erzielen dieser Mischoxide werden beispielhaft die
Folgenden aufgelistet:
h) Oxide der jeweiligen Elemente, oder
Vorläufer
dieser Oxide, wie Nitrate, Acetate, Chloride, Sulfate, Oxalate usw.
der jeweiligen Elemente, werden gemischt und dann gebrannt.
i)
Ein Oxid eines speziellen Elements wird mit einer Lösung löslicher
Salze anderer Elemente, beispielsweise Nitrate, Acetate, Chloride,
Sulfate, Oxalate usw. anderer Elemente, imprägniert, und dies wird getrocknet
und gebrannt.
j) Nach dem Herstellen von Mischlösungen,
die Vorläufer
der jeweiligen Bestandteile enthalten, wie Oxide, Nitrate, Acetate,
Chloride, Sulfate und Oxalate, wird ein Prozess zum Erzeugen eines
Kopräzipitats
oder eines Sol- und
Gelgemischs ausgeführt,
und das sich ergebende Kopräzipitat
oder Sol- und Gelgemisch wird wiedergewonnen und dann getrocknet
und gebrannt.
-
Unter
diesem Verfahren werden i) und h) vorzugsweise verwendet.
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Die
Zusatzmenge der Seltenerdelemente, umgewandelt in Oxide, wird vorzugsweise
im Bereich von 0,1 g bis 500 g in Bezug auf 1 g Iridium eingestellt.
Wenn die Zusatzmenge der Seltenerdelemente nicht mehr als 0,1 g
beträgt,
ist es nicht möglich,
einen ausreichenden Effekt zu erzielen, und selbst wenn die Zusatzmenge
der Seltenerdelemente nicht kleiner als 500 g ist, ist es nicht
möglich,
einen der Zusatzmenge entsprechenden Effekt zu erzielen.
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Obwohl
für den
Zustand des Vorliegens der Seltenerdelemente im Abgasreinigungskatalysator
keine spezielle Einschränkung
besteht, ist es bevorzugt, dass sie gemeinsam mit Iridium auf der
Schwefel enthaltenden Verbindung abgeschieden werden.
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Für das Verfahren
zum Abscheiden der Seltenerdelement auf der schwefelhaltigen Verbindung
gemeinsam mit Iridium besteht keine spezielle Einschränkung; es
wird ein normales Abscheidungsverfahren verwendet. Als Beispiele
werden die folgenden Verfahren aufgelistet: (1) die schwefelhaltige
Verbindung, auf der Iridium abgeschieden ist, wird mit den Seltenerdoxiden
gemischt. (2) Die Seltenerdoxide werden gemeinsam mit Iridium gleichzeitig
auf der schwefelhaltigen Verbindung abgeschieden. (3) Iridium wird
auf einem Gemisch abgeschieden, das durch Mischen der Seltenerdoxide
und der schwefelhaltigen Verbindung hergestellt wurde. (4) Eine
Lösung
einer löslichen
Verbindung der Seltenerdelemente kann in die schwefelhaltige Verbindung
eindringen, auf der Iridium abgeschieden ist, und dies wird getrocknet
und gebrannt.
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Es
ist bevorzugt, dass der Abgasreinigungskatalysator ferner, als aktiven
Katalysatorbestandteil zum Entfernen von NOx, eine Verbindung mindestens
eines Elements enthält,
das aus der aus Zinn, Gallium, Germanium und Silicium bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist, zusätzlich
zu Iridium, Schwefel und den Seltenerdelementen. Für diese
Verbindung besteht keine spezielle Einschränkung, und es wird vorzugsweise
ein Oxid irgendeines der oben genannten Elemente verwendet. Ferner
ist es möglich,
die oben genannte Verbindung dadurch als Oxid auszubilden, dass
nicht nur das Oxid irgendeines der oben genannten Elemente zugesetzt wird,
sondern auch dadurch, dass irgendeines der oben genann te Elemente
in Form eines Chlorids usw. zugesetzt wird und dieses dann gebrannt
wird.
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Darüber hinaus
wird die Zusatzmenge der Verbindung mindestens eines Elements, das
aus der aus Zinn, Gallium, Germanium und Silicium bestehenden Gruppe
ausgewählt
ist, vorzugsweise im Bereich von 0,1 g bis 500 g pro 1 g Iridium
eingestellt. Wenn die Menge kleiner als 0,1 g ist, ist es nicht
möglich,
einen ausreichenden Effekt zu erzielen, und selbst dann, wenn die
Menge 500 g überschreitet,
ist es nicht möglich,
einen der Zusatzmenge entsprechenden Effekt zu erzielen. Hierbei
sind spezielle Modi zum Auftragen des oben genannten Katalysators
dieselben, wie sie bereits beschrieben wurden.
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Betreffend
das Abgasreinigungsverfahren gemäß der Erfindung
ist es bevorzugt, die Gasraumgeschwindigkeit von Abgas, das durch
den Abgasreinigungskatalysator strömen soll, im Bereich von 5000
bis 200000 Std.-1 einstellen, während ein
beliebiger der oben genannten Abgasreinigungskatalysatoren verwendet wird.
Eine Geschwindigkeit unter 5000 Std.-1 benötigt eine
große
Katalysatorkapazität,
was das Kostenproblem verstärkt,
und eine Geschwindigkeit über
200000 Std.-1 verringert die Reinigungseffizienz.
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Die
Abgastemperatur beim oben genannten Reinigungsverfahren wird vorzugsweise
im Bereich von 200°C
bis 700°C,
bevorzugter im Bereich von 250°C
bis 600°C
eingestellt. Wenn die Temperatur kleiner als 200°C ist, ist die Reinigungsfähigkeit
für NOx
extrem verringert, und wenn sie 700°C überschreitet, ist auch die Reinigungseffizienz
verringert.
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Beim
oben genannten Verfahren ist der Abgasreinigungskatalysator selbst
dann wirksam, wenn die Temperatur des Abgases noch niedrig ist,
so dass er Aktivität
in einem größeren Temperaturbereich
zeigen kann, insbesondere bei einem Prozess zum Entfernen von NOx
in einer oxidierenden Atmosphäre.
Außerdem wird
der Abgasreinigungskatalysator, da er hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer hervorragend ist, vorzugsweise zum Reinigen
von Abgas aus Brennkraftmaschinen verwendet, wie Dieselmotoren und
Magerverbrennungsmotoren, bei denen das Abgas eine oxidierende Atmosphäre bildet,
wobei ein großer Bereich
der Temperaturvariation vorliegt.
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Betreffend
das Abgas wird jedes beliebige Abgas von für Automotoren verwendeten Benzinmotoren oder
von Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren, Kesseln und Industrieanlagen
verwendet, und für
die Zusammensetzung besteht keine spezielle Einschränkung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas (in
oxidierender Atmosphäre)
betreffend den fertiggestellten Katalysator (1), wie er im Beispiel
1 eines Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung beschrieben
ist.
-
2 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas betreffend
den fertiggestellten Katalysator (5), wie er im Beispiel 5 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
3 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas hinsichtlich
eines Vergleichskatalysators (A) eines Vergleichsbeispiels 1 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
4 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas hinsichtlich
eines herkömmlichen
Katalysators (D) eines Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
5 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas betreffend
den fertiggestellten Katalysator (10), wie er im Beispiel 10 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
6 ist
ein Diagram, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas betreffend
den fertiggestellten Katalysator (14), wie er im Beispiel 14 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
7 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas hin sichtlich
eines Vergleichskatalysators (B) eines Vergleichsbeispiels 2 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
8 ist
ein Diagramm, das die Light-off-Charakteristik von NOx zur Anfangszeit
bzw. nach einem Lebensdauertest in Bezug auf ein Probenabgas betreffend
den fertiggestellten Katalysator (17), wie er im Beispiel 17 eines
Abgasreinigungskatalysators gemäß der Erfindung
beschrieben ist.
-
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
-
Nun
wird der Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung auf Grundlage
seines Herstellverfahrens durch Beispiele erörtert.
-
(BEISPIEL 1) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Als
Erstes wurden zu 100 g porösen,
aktiven Aluminiumoxids in Pulverform mit einer BET(Brunauer-Emmett-Teller)-Oberfläche von
100 m2/g eine wässrige Lösung von Iridiumchlorid, die
5 g Iridium enthielt, zugesetzt, und dann gemischt, und das sich
ergebende Gemisch wurde für
zwei Stunden bei 120°C
getrocknet und darauffolgend für
zwei Stunden bei 500°C
gebrannt, so dass ein Katalysatorpulver erhalten wurde, das aus
aktivem Aluminiumoxid bestand, an dessen poröser Oberfläche feine Iridiumteilchen dispergiert
waren.
-
Danach
wurde das Katalysatorpulver durch eine Kugelmühle nass gemahlen, wodurch
eine wässrige Aufschlämmung erhalten
wurde. Darauffolgend wurde ein kommerziell erhältlicher Wabenträger aus
Cordierit (hergestellt von NGK INSULATORS LTD., Durchmesser 33 mm⌀, Länge L von
76 mm und Volumen von 65 ml, mit 400 gasdurchlässigen Zellen pro Quadratzoll
des Querschnitts) in die wässrige
Aufschlämmung
getaucht, und dann wurde überschüssige wässrige Aufschlämmung durch
Abblasen unter Verwendung von Druckluft vom Wabenträger entfernt.
-
Dann
wurde der Wabenträger
mit der wässrige
Aufschlämmung
auf den Innenflächen
jeder Zelle, für zwei
Stunden bei 120°C
getrocknet und anschließend
für zwei
Stunden bei 500°C
gebrannt. Ferner wurde der Wabenträger in eine wässrige Lösung von
Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter getaucht, und dann wurde davon überschüssige Schwefelsäure durch
Abblasen unter Verwendung von Druckluft entfernt, und es erfolgte
ein Trocknen für
zwei Stunden bei 120°C;
so wurde der fertiggestellte Katalysator (1) erhalten. Der fertiggestellte Katalysator
(1) war mit 100 g aktivem Aluminiumoxid, 5 g Iridium und 5 g Schwefel
pro 1 Liter des Wabenträgers
beschichtet; d.h., die Beladung betrug 5 Gewichts-% Iridium und
5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf aktives Aluminiumoxid, das als
Träger
diente.
-
(BEISPIEL 2) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (2) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 0,3 mol/Liter einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure an Stelle
einer wässrigen
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter verwendet wurde. Der fertiggestellte Katalysator
(2) war mit 100 g aktivem Aluminiumoxid, 5 g Iridium und 1 g Schwefel
pro 1 Liter des Wabenträgers
beschichtet; d.h., die Beladung betrug 5 Gewichts-% Iridium und
1 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf aktives Aluminiumoxid, das als
Träger
diente.
-
(BEISPIEL 3) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (3) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Iridiumchlorid, die 1 g Iridium enthielt, und eine wässrige Lösung von
Schwefelsäure
von 6 mol/Liter anstelle der wässrigen
Lösung
von Iridiumchlorid, die 5 g Iridium enthielt, bzw. der wässrigen
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter beim Beispiel 1 verwendet wurden. Der fertiggestellte
Katalysator (3) war mit 100 g aktivem Aluminiumoxid, 1 g Iridium und
20 g Schwefel pro 1 Liter des Wabenträgers beschichtet; d.h., die
Beladung betrug 20 Gewichts-% Iridium und 5 Gewichts-% Schwefel
in Bezug auf aktives Aluminiumoxid, das als Träger diente.
-
(BEISPIEL 4) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (4) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung,
die 27,2 g Kaliumsulfat [K2SO4] enthielt,
anstelle einer wässrige
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter verwendet wurde. Der fertiggestellte Katalysator
(4) war mit 100 g aktivem Aluminiumoxid, 5 g Iridium und 5 g Schwefel
pro 1 Liter des Wabenträgers
beschichtet; d.h., die Beladung betrug 5 Gewichts-% Iridium und
5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf aktives Aluminiumoxid, das als
Träger
diente.
-
(BEISPIEL 5) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (5) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 100 g Bariumsulfat [BaSO4]
anstelle von 100 g aktivem Aluminiumoxid verwendet wurden und der
Prozess des Eintauchens in die wässrige
Lösung
von Schwefelsäure
weggelassen wurde. Der fertiggestellte Katalysator (5) war mit 100
g Bariumsulfat, 5 g Iridium pro 1 Liter des Wabenträgers beschichtet;
d.h., die Beladung betrug 5 Gewichts-% Iridium und 7,3 Gewichts-%
Schwefel in Bezug auf Bariumsulfat, das als Träger diente.
-
(BEISPIEL 6) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (6) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass nach dem Erhalten der wässrigen Aufschlämmung 36,4 g
Bariumsulfat [BaSO4] zugesetzt wurden und
der Prozess des Eintauchens in die wässrige Lösung von Schwefelsäure aus
dem Beispiel 1 weggelassen wurde. Es wurde ein fertiggestellter
Katalysator (6) erhalten, der eine Beladung von 5 Gewichts-% Iridium
und 5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende aktive
Aluminiumoxid aufwies, und der auch mit 3,7 Gewichts-% Iridium und
3,7 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das Gesamtgewicht des aktiven
Aluminiumoxids und des Bariumsulfats beladen war.
-
(BEISPIEL 7) (nicht entsprechend der Erfindung)
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Ein
fertiggestellter Katalysator (7) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 5 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass nach dem Herstellen der wässrigen Aufschlämmung beim
Beispiel 5 ferner 5 g Zinnoxid ((SNO2) zugesetzt
wurden. Das fertiggestellte Erzeugnis (7) war ferner 5 Gewichts-%
Zinnoxid in Bezug auf das als Träger
dienende Bariumsulfat beladen.
-
(BEISPIEL 8) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (8) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 7 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 5 g Galliumoxid (Ga2O3) anstelle von Zinnoxid beim Beispiel 7
zugesetzt wurden. Das fertiggestellte Erzeugnis (8) war ferner mit
5 Gewichts-% Galliumoxid in Bezug auf das als Träger dienende Bariumsulfat beladen.
-
(BEISPIEL 9) (nicht entsprechend der Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (9) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 7 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 5 g Germaniumoxid (GeO2)
anstelle von Zinnoxid beim Beispiel 7 zugesetzt wurden. Das fertiggestellte
Produkt (8) war ferner mit 5 Gewichts-% Germaniumoxid in Bezug auf
das als Träger
dienende Bariumsulfat beladen.
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(BEISPIEL 10) (nicht entsprechend der
Erfindung)
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Ein
fertiggestellter Katalysator (10) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass der wässrigen
Lösung
von Iridiumchlorid beim Beispiel 1 ferner eine wässrige Lösung von Bariumchlorid zugesetzt
wurde, die 6,4 g Bariumchlorid [BaSO4] enthielt.
Ein fertiggestellter Katalysator (10) war mit 10 g an aktivem Aluminiumoxid,
5 g Iridium, 3,6 g Barium und 5 g Schwefel pro 1 Liter des Wabenträgers beladen;
d.h., er war mit 5 Gewichts-% Iridium, 3,6 Gewichts-% Barium und
5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende aktive Aluminiumoxid
beladen.
-
(BEISPIEL 11) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (11) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim oben genannten Beispiel (10) ausgeführt wurden,
jedoch mit der Ausnahme, dass eine wässrige Lösung von Schwefelsäure von
0,3 mol/Liter anstelle der wässrigen
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter beim Beispiel 10 verwendet wurden. Ein fertiggestellter
Katalysator (11) war mit 5 Gewichts-% Iridium, 3,6 Gewichts-%, Barium
und 1 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende
aktive Aluminiumoxid beladen.
-
(BEISPIEL 12) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (12) wurde durch Ausführen derselben
Prozesse wie beim oben genannten Beispiel (10) erhalten, jedoch
mit der Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Iridiumchlorid, die 1 g Iridium enthielt, eine wässrige Lösung von
Bariumchlorid, die 1,3 g Bariumchlorid enthielt, und eine wässrige Lösung von
Schwefelsäure
von 6 mol/Liter anstelle der wässrigen
Lösung
von Iridiumchlorid, die 5 g Iridium enthielt, der wässrigen
Lösung
von Bariumchlorid, die 6,4 g Bariumchlorid enthielt, bzw. der wässrigen
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter beim Beispiel 10 verwendet wurden. Ein fertiggestellter
Katalysator (12) war mit 1 Gewichts-% Iridium, 0,7 Gewichts-% Barium und 20 Gewichts
Schwefel in Bezug auf das als Träger
dienende aktive Aluminiumoxid beladen.
-
(BEISPIEL 13) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (13) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung,
die 27,2 g Kaliumsulfat [K2SO4]
enthielt, anstelle einer wässrigen
Lösung
von Schwefelsäure
von 1,5 mol/Liter beim Beispiel 10 verwendet wurde. Ein fertiggestellter
Katalysator (13) war mit 5 Gewichts-% Iridium, 3,6 Gewichts-% Barium
und 5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende
aktive Aluminiumoxid beladen.
-
(BEISPIEL 14) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (14) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 10 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 100 g Bariumsulfat [BaSO4]
anstelle von 100 g an aktivem Aluminiumoxid verwendet wurden und
der Prozess des Eintauchens in die wässrige Lösung von Schwefelsäure aus
dem Beispiel 10 weggelassen wurde. Ein fertiggestellter Katalysator
(14) war mit 5 Gewichts-% Iridium beladen, und er enthielt 13,7
Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende Bariumsulfat.
-
(BEISPIEL 15) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (15) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 10 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass nach dem Erhalten der wässrigen Aufschlämmung 36,4
g Bariumsulfat [BaSO4] zugesetzt wurden
und der Prozess des Eintauchens in die wässrige Lösung von Schwefelsäure aus
dem Beispiel 10 weggelassen wurde. Ein fertiggestellter Katalysator
(15) war mit 3,7 Gewichts-% Iridium beladen, und er enthielt 3,7
Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das aktive Aluminiumoxid und das
Bariumsulfat, die als Träger
dienten.
-
(BEISPIEL 16) (nicht entsprechend der
Erfindung)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (16) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 10 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Calciumchlorid, die 3,8 g Calciumchlorid [caCl2·2H2O] enthielt, anstelle des Bariumchlorids
beim Beispiel 10 zugesetzt wurde. Ein fertiggestellter Katalysator
(16) war mit 5 Gewichts-% Iridium und 1 Gewichts-% Calcium beladen,
und er enthielt 5 Gewichts-% Schwefel in Bezug auf das als Träger dienende
aktive Aluminiumoxid.
-
(BEISPIEL 17)
-
Zirconiumoxid
(spezifische Oberfläche
50 m2/g) wurde mit einer wässrigen
Lösung
von Cernitrat imprägniert,
das dadurch hergestellt worden war, dass Cernitrat in solcher Weise
im Wasser gelöst
wurde, dass die Menge an Cer pro 1 mol Zirconium 1/4 mol entsprach.
Darauffolgend wurde das Zirconiumoxid, das mit der wässrigen
Lösung
von Cernitrat imprägniert
worden war, getrocknet, und dann in Luft für zwei Stunden bei 500°C gebrannt;
so wurde ein Mischoxid von Cer-Zirconium (Pulver a) erhalten.
-
Als
Nächstes
wurde ein fertiggestellter Katalysator (17) dadurch erhalten, dass
dieselben Prozesse wie beim Beispiel 5 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass nach dem Herstellen der wässrigen Aufschlämmung 20
g des Mischoxids von Cer-Zirconium zugesetzt wurden. Ein fertiggestellter
Katalysator (17) war mit 100 g Bariumsulfat, 5 g Iridium und 20
g des Mischoxids von Cer-Zirconium (Zirconium/Cer = Molverhältnis von
4:1) in Bezug auf 1 Liter des Wabenträgers beladen.
-
(BEISPIEL 18)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (18) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 17 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass nach dem Herstellen des Pulvers a ferner eine Lösung von
Lanthannitrat in solcher Weise zugesetzt wurde, dass Lanthan 1/8
mol in Bezug auf Zirconium entsprach.
-
(BEISPIEL 19)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (19) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 18 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Yttriumnitrat anstelle der Lösung von
Lanthannitrat verwendet wurde.
-
(BEISPIEL 20)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (20) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 18 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Praseodymnitrat anstelle der Lösung von Lanthannitrat verwendet
wurde.
-
(BEISPIEL 21)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (21) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 18 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Neodymnitrat anstelle der Lösung
von Lanthannitrat verwendet wurde.
-
(BEISPIEL 22)
-
Ein
wässriges
Lösungsgemisch
wurde dadurch hergestellt, dass Zirconiumnitrat und Cernitrat so
gemischt wurden, dass das Molverhältnis von Zirconium und Cer
auf 4:1 eingestellt war. Diese wässrige
Mischlösung
wurde durch Ammoniak neutralisiert, um ein Kopräzipitat zu erzeugen. Das sich
ergebende Kopräzipitat wurde
getrocknet und dann an Luft für
zwei Stunden bei 500°C
gebrannt; so wurde ein Mischoxid von Cer-Zirconium (Pulver b) erhalten.
-
Darauffolgend
wurde ein fertiggestellter Katalysator (22) dadurch erhalten, dass
dieselben Prozesse wie beim Beispiel 17 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 20 g des Pulvers b anstelle des Pulvers a verwendet
wurden.
-
(BEISPIEL 23)
-
50
g Ceroxid (spezifische Oberfläche
50 m2/g) wurden mit einer wässrigen
Lösung
von Eisennitrat so imprägniert,
dass das Molverhältnis
von Cer und Eisen auf 30:1 eingestellt war, und dies wurde getrocknet
und bei 500°C
an Luft für
zwei Stunden gebrannt; so wurde ein Mischoxid von Cer-Eisen (Pulver
c) erhalten. Anschließend
wurde ein fertiggestellter Katalysator (23) dadurch erhalten, dass
dieselben Prozesse wie beim Beispiel 17 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass 20 g des Pulvers c anstelle des Pulvers a verwendet
wurden.
-
(BEISPIEL 24)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (24) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 23 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Kobaltnitrat anstelle der Lösung von
Eisennitrat zugesetzt wurde.
-
(BEISPIEL 25)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (25) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 23 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Nickelnitrat anstelle der Lösung von
Eisennitrat zugesetzt wurde.
-
(BEISPIEL 26)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (26) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 23 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Kupfernitrat anstelle der Lösung von
Eisennitrat zugesetzt wurde.
-
(BEISPIEL 27)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (27) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 23 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Zinknitrat anstelle der Lösung von
Eisennitrat zugesetzt wurde.
-
(BEISPIEL 28)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (28) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 23 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine Lösung
von Mangannitrat anstelle der Lösung
von Eisennitrat zugesetzt wurde.
-
(BEISPIEL
29) Ein fertiggestellter Katalysator (29) wurde dadurch erhalten,
dass dieselben Prozesse wie beim Beispiel 17 ausgeführt wurden,
jedoch mit der Ausnahme, dass nach dem Herstellen der wässrigen Aufschlämmung 5
g Zinnoxid zugesetzt wurden.
-
(BEISPIEL 30)
-
Zu
100 g porösen,
aktiven Aluminiumoxids in Pulverform mit einer BET-Oberfläche von
100 m2/g, das als feuerbeständige, organische
Verbindung diente, wurde eine wässrige
Lösung
von Chlorplatinsäure
zugesetzt, die 5 g Platin enthält,
woraufhin gemischt wurde, und das sich ergebende Gemisch wurde für zwei Stunden
bei 120°C
getrocknet und anschließend
für zwei
Stunden bei 500°C gebrannt,
wodurch aktives Aluminiumoxid erhalten wurde, auf dem Platin abgeschieden
war (Pulver d).
-
Indessen
wurden 100 g kerniges Bariumsulfat, das als Metallsulfat diente,
einer wässrige
Lösung
von Iridiumchlorid zugesetzt, die 5 g Iridium enthielt, woraufhin
gemischt wurde, und das sich ergebende Gemisch wurde für zwei Stunden
bei 120°C
getrocknet und anschließend
für zwei
Stunden bei 500°C
gebrannt, wodurch Bariumsulfat erhalten wurde, auf dem Iridium abgeschieden
war (Pulver e).
-
Als
Nächstes
wurden das oben genannte Pulver d, das Pulver e und 50 g poröses Ceroxid
(Pulver f) in Pulverform mit einer BET-Oberfläche von 50 m2/g
in einer Kugelmühle
nass gemahlen, wodurch eine wässrige
Aufschlämmung
erhalten wurde.
-
Anschließend wurde,
auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1, ein Wabenträger aus
Cordierit mit der wässrigem
Aufschlämmung
beschichtet und gebrannt; so wurde ein fertiggestellter Katalysator
(30) erhalten. Der fertiggestellte Katalysator (30) war mit 100
g an aktivem Aluminiumoxid, 5 g Platin, 100 g Bariumsulfat und 5
g Iridium pro 1 Liter des Wabenträgers beladen.
-
(BEISPIEL 31)
-
Es
wurde eine erste wässrige
Aufschlämmung,
die durch Nassmahlen des Pulvers d und des Pulvers f beim Beispiel
30 erhalten worden war, auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 30
auf den Wabenträger
aufgetragen, und dies wurde getrocknet und gebrannt. Dann wurde
eine zweite wässrige
Aufschlämmung,
die durch Nassmahlen des Pulvers e beim Beispiel 30 erhalten worden
war, auf den sich ergebenden Wabenträger aufgetragen, der mit dem
Pulver d und dem Pulver f beschichtet war, und dies wurde getrocknet
und gebrannt; so wurde ein fertiggestelltes Erzeugnis (31) erhalten.
-
Dieser
fertiggestellte Katalysator (31) wies eine Mehrschichtstruktur der
Katalysatorbestandteile auf, bei der eine erste Katalysatorschicht
mit einer Bestandteilsstruktur von Pulvern d und f in der internen
Schicht mit dem Wabenträger
als unterer Schicht in Kontakt stehen konnte, während eine zweite Katalysatorschicht mit
einer Bestandteilsstruktur des Pulvers e als oberer Schicht dem
Wabenträger
zugewandt war, wobei die erste Katalysatorschicht dazwischen eingebettet
war.
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (31) war mit 100 g an aktivem Aluminiumoxid,
5 g Platin, 100 g Bariumsulfat und 5 g Iridium pro 1 Liter des als
Basismaterial dienenden Wabenträgers
beladen.
-
(BEISPIEL 32)
-
Als
Erstes wurden 100 g des porösen,
aktiven Aluminiumoxids in Pulverform mit einer BET-Oberfläche von
100 m2/g, das als Basismaterial diente,
zu einer wässrigen
Lösung
von Chlorplatinsäure,
die 10 g Platin enthielt, zugesetzt und damit gemischt, und dies
wurde bei 120°C
für zwei
Stunden getrocknet und dann bei 500°C für zwei Stunden gebrannt; so
wurde aktives Aluminiumoxid erhalten, auf dem Platin abgeschieden
war (Pulver d').
-
Indessen
wurde zu 100 g des oben genannten Bariumsulfats eine wässrige Lösung von
Iridiumchlorid, die 10 g Iridium enthielt, zugesetzt und damit gemischt,
und diese wurde bei 120°C
für zwei
Stunden getrocknet und bei 500°C
für zwei
Stunden gebrannt; so wurde Bariumsulfat erhalten, auf dem Iridium
abgeschieden war (Pulver e').
-
Als
Nächstes
wurde eine dritte Aufschlämmung,
die durch Nassmahlen des beim Beispiel 30 beschriebenen Pulvers
f und des oben genannten Pulvers d' erhalten wurde, auf dieselbe Weise
wie beim Beispiel 30 aufgetragen, jedoch mit der Ausnahme, dass
ein Wabenträger
aus Cordierit mit einer Länge
von 38 mm verwendet wurde, und dies wurde getrocknet und gebrannt;
so wurde ein Katalysator (32-1)(Einzelkörper) erhalten. Dieser Katalysator
(32-1) war mit 100 g an aktivem Aluminiumoxid und 10 g Platin pro
1 Liter des Wabenträgers
beladen.
-
Ferner
wurde eine vierte Aufschlämmung,
die durch Nassmahlen des oben genannten Pulvers e' erhalten wurde,
auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 30 aufgetragen, jedoch mit
der Ausnahme, dass ein Wabenträger
aus Cordierit mit einer Länge
von 38 mm verwendet wurde, und dies wurde getrocknet und gebrannt; so
wurde ein Katalysator (32-2)(Einzelkörper) erhalten. Dieser Katalysator
(32-2) war mit 100
g Bariumsulfat und 10 g Iridium pro 1 Liter des Wabenträgers beladen.
-
Ein
aus dem Katalysator (32-1) und dem Katalysator (32-2) bestehender
fertiggestellter Katalysator (32) wurde dadurch erhalten, dass der
Katalysator (32-2)
an der stromaufwärtigen
Seite einer Abgasströmung platziert
wurde und der Katalysator (32-1) an der stromabwärtigen Seite desselben platziert
wurde. Der fertiggestellte Katalysator (32) war mit 50 g an aktivem
Aluminiumoxid, 5 g Platin, 50 g Bariumsulfat und 5 g Iridium pro
1 Liter des gesamten Wabenträgers
beladen.
-
(BEISPIEL 33)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (33) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 32 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Palladiumnitrat, 10 g Palladium enthielt, anstelle der wässrigen
Lösung
von Chlorplatinsäure,
die 10 g Platin enthielt, beim Beispiel 32 verwendet wurde.
-
(BEISPIEL 34)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (34) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 32 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Rhodiumnitrat, 10 g Palladium enthielt, anstelle der wässrigen
Lösung
von Chlorplatinsäure,
die 10 g Platin enthielt, beim Beispiel 32 verwendet wurde.
-
(BEISPIEL 35)
-
Ein
fertiggestellter Katalysator (35) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 32 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass eine wässrige
Lösung
von Rhodiumnitrat, 2 g Rhodium enthielt, anstelle der wässrigen
Lösung
von Chlorplatinsäure,
die 10 g Platin enthielt, beim Beispiel 32 verwendet wurde.
-
Als
Nächstes
erfolgen, in Bezug auf die oben genannten fertiggestellten Katalysatoren
(1) bis (35), Erläuterungen
zu Vergleichskatalysatoren (A) bis (C), wie sie bei Vergleichsbeispielen
1 bis 3 angegeben sind, sowie zu einem her kömmlichen Katalysator (D), der
als Stand der Technik angegeben ist, wobei die Beschreibung auf
den jeweiligen Herstellverfahren beruht.
-
(VERGLEICHSBEISPIEL 1)
-
Ein
Vergleichskatalysator (A) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass der Prozess des Eintauchens in Schwefelsäure aus
dem Beispiel 1 weggelassen wurde. Der Vergleichskatalysator (A)
war mit 5 g Iridium in Bezug auf 100 g des als Basismaterial dienenden
aktiven Aluminiumoxids beladen.
-
(VERGLEICHSBEISPIEL 2)
-
Ein
Vergleichskatalysator (B) wurde dadurch erhalten, dass dieselben
Prozesse wie beim Beispiel 10 ausgeführt wurden, jedoch mit der
Ausnahme, dass der Prozess des Eintauchens in Schwefelsäure aus
dem Beispiel 1 weggelassen wurde. Der Vergleichskatalysator (A)
war mit 5 g Iridium in Bezug auf 100 g des als Basismaterial dienenden
aktiven Aluminiumoxids beladen.
-
(VERGLEICHSBEISPIEL 3)
-
Ein
Vergleichskatalysator (C) wurde dadurch erhalten, dass nur die erste
Aufschlämmung
beim Beispiel 31 aufgetragen wurde. Der Vergleichskatalysator (C)
war mit 5 g Platin in Bezug auf 100 g des als Basismaterial dienenden
aktiven Aluminiumoxids beladen.
-
(STAND DER TECHNIK)
-
Als
Nächstes
erfolgt eine Erläuterung
zu einem Kupfer-Zeolith-Katalysator, der insbesondere entsprechend
dem Verfahren, wie es in der
japanischen
Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 125250/1985 (
JP 60125250 )
offenbart ist, als Abgasreinigungskatalysator Stand der Technik
hergestellt wurde, der in einer oxidierenden Atmosphäre verwendet
wurde.
-
Als
Erstes wurde ein Gemisch, das dadurch hergestellt worden war, dass
100 g Zeolith vom Typ ZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 40) mit 400
Gramm reinen Wassers gemischt wurden, für zwei Stunden bei 98°C gerührt, und
dann wurden 600 ml einer wäss rigen
Lösung,
die 0,2 mol/Liter eines Kupferaminkomplexes enthielt, langsam bei
80°C in
die Mischung getropft.
-
Danach
wurde der den Kupferaminkomplex enthaltende Zeolith durch Filtern
der Mischung erhalten, und dies wurde ausreichend gespült und dann
für 24
Stunden bei 120°C
getrocknet, so dass ein Zeolithkatalysator in Pulverform erhalten
wurde. Der Zeolithkatalysator in Pulverform wurde durch eine Kugelmühle nass gemahlen,
und es wurde eine wässrige
Aufschlämmung
erhalten. Dann wurde, auf dieselbe Weise, wie es bei der Ausführungsform
1 beschrieben ist, ein herkömmlicher
Katalysator (D) unter Verwendung der wässrigen Aufschlämmung erhalten.
Der herkömmliche
Katalysator (D) war mit 100 g Zeolith des Typs ZSM-5 und 5,6 g Kupfer
pro 1 Liter des Wabenträgers
beladen.
-
Als
Nächstes
wurde für
die fertiggestellten Katalysatoren (1) bis (35), die Vergleichskatalysatoren
(A) bis (C) und den herkömmlichen
Katalysator (D), die gemäß den Beispielen
1 bis 35, den Vergleichsbeispielen (A) bis (C) und dem Stand der
Technik hergestellt worden waren, die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Katalysatoraktivität in Bezug
auf die Fähigkeiten
zum Entfernen von NOx in einer oxidierenden Atmosphäre eines Abgases
unter Verwendung eines Modellgases (entsprechend A/F = 21) mit der
folgenden Reaktionsgaszusammensetzung X, die ein Abgas von einem
Magerverbrennungsmotor, das eine oxidierende Atmosphäre bildet,
bewertet.
-
(BEWERTUNG DER ANFÄNGLICHEN LEISTUNGSFÄHIGKEIT)
-
Die
jeweiligen fertiggestellten Katalysatoren wurden in Reaktionsrohre
aus rostfreiem Stahl mit jeweils einem Durchmesser von 34,5 mm ⌀ und einer
Länge von
300 mm gegeben, wodurch jeweilige Katalysatorbetten gebildet wurden,
und dann wurde die folgende Reaktionsgaszusammensetzung X unter
der Bedingung einer Raumgeschwindigkeit von 500000 Std
-1 in
die jeweiligen Katalysatorbetten eingeleitet, während die Einlasstemperatur
der Katalysatorbetten fortlaufend von 150°C bis 500°C erhöht wurde; dabei wurde die NOx-Reinigungsrate
(die Entfernungsrate) gemessen, und es wurde die Light-off-Charakteristik
jedes der Katalysatoren bewertet. (REAKTIONSGASZUSAMMENSETZUNG
X)
Stickstoffmonoxid
(NO) | 300
ppm |
Propylen
(C2H4) | 3000
ppm (in Methan gewandelt) |
Kohlenmonoxid
(CO) | 0,18
Volumen-% |
Wasserstoff
(H2) | 600
ppm |
Sauerstoff
(O2) | 7
Volumen-% |
Dampf
(H2O) | 10
Volumen-% |
Kohlendioxid
(CO2) | 10
Volumen-% |
Stickstoff
(N2) | restlicher
Anteil |
-
Bei
diesem Bewertungsverfahren wurde, um den NOx-Reinigungsprozess in
oxidierender Atmosphäre
zu bewerten, die Reaktionsgaszusammensetzung X, die ein Abgas eines
Benzinmotors entsprechend einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
21 bildet, als Beispiel von Abgaszusammensetzungen verwendet; jedoch soll
die anwendbare Abgaszusammensetzung nicht hierauf eingeschränkt sein.
-
Als
Erstes zeigt die Tabelle 1 die maximale NOx-Reinigungsrate und die
entsprechende Einlasstemperatur des Katalysatorbetts, wobei es sich
um die Ergebnisse der Bewertung des anfänglichen Leistungsvermögens (frisch)
für die
jeweiligen fertiggestellten Katalysatoren (1) bis (9), die Vergleichskatalysatoren
(A) bis (C) und den herkömmlichen
Katalysator (D) handelt. Tabelle 1
| Katalysatoren | Maximale
NOx-Reinigungsrate (%)/ Katalysatoreinlasstemperatur (°C) |
Frisch | Gealtert |
Beispiel
1* | (1) | 72/375 | 78/380 |
Beispiel
2* | (2) | 66/380 | 72/390 |
Beispiel
3* | (3) | 60/385 | 70/400 |
Beispiel
4* | (4) | 64/390 | 70/400 |
Beispiel
5* | (5) | 68/380 | 74/375 |
Beispiel
6* | (6) | 66/375 | 70/375 |
Beispiel
7* | (7) | 66/375 | 79/385 |
Beispiel
8* | (8) | 73/377 | 78/390 |
Beispiel
9* | (9) | 72/380 | 77/388 |
Vergl.beisp.
1 | A | 54/400 | 58/415 |
Vergl.beisp.
2 | B | 50/400 | 44/415 |
Vergl.beisp.
3 | C | 60/252 | 38/280 |
Stand
d.Technik | D | 78/395 | 58/415 |
-
- * nicht gemäß der Erfindung
-
(BEWERTUNG DES LEISTUNGSVERMÖGENS NACH
EINEM LEBENSDAUERTEST)
-
Um
Lebensdauertests an den jeweiligen Katalysatoren auszuführen, wurden
diese auf solche Weise in Multikonverter gefüllt, dass Füllungskatalysatorbetten gebildet
waren. Abgas von einem herkömmlichen
Magerbenzinmotor, das auf ein Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F)
von 21 eingestellt worden war, konnte für 20 Stunden unter Bedingungen
einer Raumgeschwindigkeit (S.V.) von 160000 Std-1 und
einer Katalysatorbetttemperatur von 700°C durch die jeweiligen Füllkatalysatorbetten
strömen.
So wurden die jeweiligen Füllkatalysatorbetten hinsichtlich
ihrer Leistungsfähigkeit
unter Verwendung des Verfahrens bewertet, wie es bei der oben genannten
Bewertung zum anfänglichen
Leistungsvermögen
beschrieben ist. Die Ergebnisse der jeweiligen Tests sind in der
Tabelle 1 angegeben.
-
Unter
diesen Ergebnissen zeigen die 1 bis 4 die
Light-off-Charakteristiken
nach dem Anfangszeitpunkt (frisch) und dem Lebensdauertest (gealtert)
in Bezug auf die fertiggestellten Katalysatoren (1) und (5), den
Vergleichskatalysator (A) und den herkömmlichen Katalysator (D). In
den jeweiligen Figuren sind die Ergebnisse zum Anfangszeitpunkt
(frisch) durch durchgezogene Linien angegeben, und die Ergebnisse nach
den Lebensdauertests sind durch gestrichelte Linien angegeben.
-
Zunächst ermöglichen
es, wie es durch die Ergebnisse in der Tabelle 1 deutlich gezeigt
ist, die Katalysator (1) bis (9), NOx in oxidierender Atmosphäre innerhalb
eines größeren Temperaturbereichs,
der bei einer niedrigeren Temperatur (in der Nähe von 300°C) beginnt, als mit dem Vergleichskatalysator
(A) und dem herkömmlichen
Katalysator (B) zu entfernen. Ferner wurde geklärt, dass selbst nach dem Lebensdauertest
(gealtert) kaum eine Verringerung der Katalysatoraktivität zu erkennen
war, dass sie über
ausreichende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer verfügten.
-
Darüber hinaus
verfügen,
wie es durch Vergleiche zwischen den 1 und 2 sowie
der 3 deutlich erkennbar ist, die Abgasreinigungskatalysatoren,
die sowohl Iridium als auch Schwefel enthalten, über verbesserte Aktivität bei hohen
Temperaturen, und sie können
zu einer Reinigung betreffend NOx in einem größeren Temperaturbereich als der Katalysator (A)
des Vergleichsbeispiels 1, auf dem nur Iridium abgeschieden ist,
führen.
-
Ferner
zeigte, wie es durch die 4 deutlich gezeigt ist, der
herkömmliche
Katalysator (D), der ein Kupferionenaustausch-Zeolithkatalysator
ist, wie er als Katalysator zum Entfernen von NOx in oxidierender
Atmosphäre
bekannt ist, eine drastische Verringerung der Aktivität nach dem
Lebensdauertest. Wie es in den 1 und 2 dargestellt
ist, zeigten andererseits die vorliegenden Abgasreinigungskatalysatoren
selbst nach dem Lebensdauertest kaum irgendeine Verringerung der
Aktivität.
Daher verfügen
die Abgasreinigungskatalysatoren über eine ausreichendere Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer als der herkömmliche
Katalysator (D).
-
Als
Nächstes
wurden die oben genannten fertiggestellten Katalysatoren (10) bis
(16) entsprechend dem oben genannten Bewertungsverfahren getestet,
und die Bewertungsergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
| Katalysatoren | Maximale
NOx-Reinigungsrate (%)/ Katalysatoreinlasstemperatur (°C) |
Frisch | Gealtert |
Beispiel
10* | (10) | 68/380 | 72/395 |
Beispiel
11* | (11) | 62/390 | 66/400 |
Beispiel
12* | (12) | 56/385 | 62/405 |
Beispiel
13* | (13) | 60/400 | 68/410 |
Beispiel
14* | (14) | 64/385 | 74/395 |
Beispiel
15* | (15) | 62/380 | 66/390 |
Beispiel
16* | (16) | 66/395 | 66/410 |
Vergl.beisp.
1 | A | 54/400 | 58/415 |
Vergl.beisp.
2 | B | 50/400 | 44/415 |
Vergl.beisp.
3 | C | 60/252 | 38/280 |
Stand
d.Technik | D | 78/395 | 58/415 |
-
- * nicht gemäß der Erfindung
-
Ferner
zeigen die 5 und 6 die Light-off-Charakteristik
zum Anfangszeitpunkt (frisch) und nach dem Lebensdauertest (gealtert)
in Bezug auf die oben genannten fertiggestellten Katalysatoren (10)
und (14) und den Vergleichskatalysator (B).
-
Zunächst wurde
geklärt,
wie es durch die Ergebnisse der 2 deutlich
gezeigt ist, dass die fertiggestellten Katalysatoren (10) bis (16)
der jeweiligen Beispiele NOx in oxidierender Atmosphäre wirkungsvoller
als der Vergleichskatalysator (B) des Vergleichsbeispiels 2 entfernen
können,
und dass sie über
ausreichende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer verfügen,
da sie selbst nach dem Lebensdauertest (gealtert) keinerlei Verringerung
der Katalysatoraktivität
zeigten.
-
Beim
herkömmlichen
Katalysator (D) gemäß dem Stand
der Technik ist zwar die NOx-Entfernungsrate zum Anfangszeitpunkt
hoch, jedoch ist sie nach dem Lebensdauertest abrupt auf ungefähr 5/7 derjenigen
vor demselben im Vergleich zu den fertiggestellten Katalysatoren
(10) bis (16) verringert. Dies zeigt, dass die jeweiligen Katalysatoren
(10) bis (16) hinsichtlich der Lebensdauer hervorragend sind, wobei
sie lediglich eine kleine Verschiebung der Temperatur zeigen, bei
der sich die maximale NOx-Entfernungsrate nach dem Lebensdauertest
zeigt, wenn ein Vergleich mit dem herkömmlichen Katalysator (D) erfolgt.
-
Wie
oben beschrieben, sind die Abgasreinigungskatalysatoren hinsichtlich
des optimalen Temperaturbereichs, in dem sich die Katalysatoraktivität ohne Variation
wirkungsvoll zeigt, hervorragend. Demgemäß sind die Abgasreinigungskatalysatoren
hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer sowie hinsichtlich der Stabilität bei der
Abgasreinigung hervorragend.
-
Darüber hinaus
zeigen, wie es durch Vergleiche zwischen den 5 und 6 sowie
der 7 deutlich erkennbar ist, die Abgasreinigungskatalysatoren,
die ein Mischoxid von sowohl Iridium als auch Schwefel enthalten,
verbesserte Aktivität
bei hohen Temperaturen, und sie können eine Reinigung von NOx
in einem größeren Temperaturbereich
als der Katalysator (B) des Vergleichsbeispiels 1 zeigen, auf dem
nur ein monolithische von Iridium abgeschieden ist.
-
Ferner
zeigte, wie es in der 4 deutlich dargestellt ist,
der herkömmliche
Katalysator (D), der ein Kupferionenaustausch-Zeolithkatalysator
ist, der als Katalysator zum Entfernen von NOx in oxidierender Atmosphäre bekannt
ist, eine drastische Verringerung der Aktivität nach dem Lebensdauertest.
-
Wie
es in den 5 und 6 dargestellt
ist, zeigten die vorliegenden Abgasreinigungskatalysatoren andererseits
selbst nach dem Lebensdauertest kaum eine Verringerung der Aktivität. Daher
verfügen
diese Abgasreinigungskatalysatoren über eine ausreichendere Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer als der herkömmliche
Katalysator (D).
-
Als
Nächstes
wurden die oben genannten fertiggestellten Katalysatoren (17) bis
(29) entsprechend dem oben genannten Bewertungsverfahren getestet,
und die Bewertungsergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
| Katalysatoren | Maximale
Nox-Reinigungsrate (%)/ Katalysatoreinlasstemperatur (°C) |
Frisch | Gealtert |
Beispiel
17 | (17) | 65/380 | 67/396 |
Beispiel
18 | (18) | 63/390 | 61/399 |
Beispiel
19 | (19) | 66/375 | 68/391 |
Beispiel
20 | (20) | 64/380 | 64/397 |
Beispiel
21 | (21) | 66/390 | 67/404 |
Beispiel
22 | (22) | 66/383 | 67/397 |
Beispiel
23 | (23) | 65/370 | 68/389 |
Beispiel
24 | (24) | 66/366 | 62/400 |
Beispiel
25 | (25) | 68/370 | 69/401 |
Beispiel
26 | (26) | 70/390 | 71/402 |
Beispiel
27 | (27) | 69/380 | 72/390 |
Beispiel
28 | (28) | 68/380 | 72/392 |
Beispiel
29 | (29) | 70/380 | 71/395 |
Vergl.beisp.
1 | A | 54/400 | 58/415 |
Vergl.beisp.
2 | B | 50/400 | 44/415 |
Vergl.beisp.
3 | C | 60/252 | 38/280 |
Stand
d.Technik | D | 78/395 | 58/415 |
-
Die 8 zeigt
die Light-off-Charakteristiken zum Anfangszeitpunkt (frisch) und
nach dem Lebensdauertest (gealtert) in Bezug auf den oben genannten
fertiggestellten Katalysator (17).
-
Als
Erstes wurde geklärt,
wie es durch die Ergebnisse der Tabelle 3 deutlich dargestellt ist,
dass die fertiggestellten Katalysatoren (17) bis (29) der jeweiligen
Beispiele gemäß der Erfindung,
die Iridium, ein Seltenerdelement und Schwefel enthalten, selbst
nach dem Lebensdauertest kaum irgendeine Verringerung der NOx-Reinigungsaktivität zeigten,
und dass sie im Vergleich mit dem Vergleichskatalysator (A) des
Vergleichsbeispiels 1, der nur Iridium enthält, über eine hervorragende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer verfügten.
-
Darüber hinaus
wurde es bestätigt,
wie es durch die Ergebnisse der Tabelle 3 deutlich gezeigt ist,
dass die fertiggestellten Katalysatoren (17) bis (29) kaum irgendeine
Verringerung der NOx-Reinigungsaktivitäten nach dem Lebensdauertest
zeigten, wobei sie anschließend über ausreichende
Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer verfügten.
-
Ferner
kann, wie es durch Vergleiche zwischen der 8 und der 4 deutlich
erkennbar ist, der fertiggestellte Katalysator (17), der Iridium,
ein Seltenerdelement und Schwefel enthält, NOx in oxidierender Atmosphäre innerhalb
eines größeren Temperaturbereichs,
ausgehend von einer niedrigeren Temperatur, als der herkömmliche
Katalysator (D) gemäß dem Stand
der Technik entfernen.
-
Anders
gesagt, verfügt,
im Vergleich mit dem herkömmlichen
Katalysator (D) gemäß dem Stand
der Technik, der lediglich über
eine NOx-Reinigungsrate (Wandlung) von ungefähr 5% bei 300°C verfügt, der
fertiggestellte Katalysator (17) über eine NOx-Reinigungsrate
von nicht unter 15% bei 300°C,
wobei er ebenfalls eine hervorragende NOx-Entfernungsrate bei niedrigen
Temperaturen erzielt. Außerdem
verfügt
der fertiggestellte Katalysator (17) über verbesserte Aktivität bei hohen
Temperaturen, wodurch eine NOx-Reinigung in einem größeren Temperaturbereich
erzielt wird.
-
Wie
es aus der 4 deutlich erkennbar ist, zeigt
der herkömmliche
Katalysator (D) gemäß dem Stand
der Technik eine drastische Verringerung der Aktivität nach dem
Lebensdauertest, und er zeigt eine drastische Verschiebung zur Hochtemperaturseite,
d.h. zu 350°C
hin, also ansteigende Temperatur für die NOx-Reinigungsaktivität.
-
Demgegenüber zeigte,
wie es in der 8 dargestellt ist, der fertiggestellte
Katalysator (17) selbst nach dem Lebensdauertest kaum irgendeine
Verringerung der Aktivität,
und er zeigte auch einen Anstieg der Temperatur der NOx-Reinigungsaktivität bei ungefähr nicht
unter 250°C,
was ein Herabdrücken
der Verschiebung zur Hochtemperaturseite beim Temperaturanstieg
betreffend die NOx-Reinigungsaktivität beweist. Daher verfügt der Abgasreinigungskatalysator über eine
ausreichendere Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer im Vergleich zum herkömmlichen Katalysator (D).
-
Als
Nächstes
wurden die oben genannten fertiggestellten Katalysatoren (30) bis
(35) gemäß dem oben genannten
Bewertungsverfahren getestet, und die Bewertungsergebnisse sind
in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
| Katalysatoren | Maximale
NOx-Reinigungsrate (%)/ Katalysatoreinlasstemperatur (°C) |
Frisch | Gealtert |
Beispiel
5* | (5) | 68/380 | 74/375 |
Beispiel
30 | (30) | 71/380 | 70/385 |
Beispiel
31 | (31) | 73/375 | 71/390 |
Beispiel
32 | (32) | 72/370 | 69/380 |
Beispiel
33 | (33) | 73/375 | 70/391 |
Beispiel
34 | (34) | 74/375 | 68/392 |
Beispiel
35 | (35) | 72/380 | 70/380 |
Vergl.beisp.
1 | A | 54/400 | 58/415 |
Vergl.beisp.
2 | B | 50/400 | 44/415 |
Vergl.beisp.
3 | C | 60/252 | 38/280 |
Stand
d.Technik | D | 78/395 | 58/415 |
-
- * nicht gemäß der Erfindung
-
Als
Erstes wurde bestätigt,
wie es durch die Ergebnisse der Tabelle 4 deutlich dargestellt ist,
dass die fertiggestellten Katalysatoren (30) bis (35) NOx in Abgas
in oxidierender Atmosphäre
nicht nur zum Anfangszeitpunkt entfernen oder verringern, sondern
auch nach dem Lebensdauertest, wenn ein Vergleich mit den Vergleichskatalysatoren
(A) bis (C) und dem herkömmlichen
Katalysator (D) erfolgt.
-
Demgemäß verfügen die
fertiggestellten Katalysatoren (30) bis (35) auch über Beständigkeit
gegen Vergiftung durch Schwefeloxide usw. im Abgas, und sie zeigen
eine hervorragende Lebensdauer.
-
Als
Nächstes
wurde, betreffend jeden der fertiggestellten Katalysatoren (5),
(30) bis (35) sowie (A) bis (D), die gemäß den Beispielen 5 sowie 30
bis 35, den Vergleichsbeispielen (A) bis (C) und gemäß dem Stand der
Technik hergestellt worden waren, das Funktionsvermögen hinsichtlich
der Katalysatoraktivität
wie folgt bewertet.
-
(FUNKTIONSBEWERTUNG BETREFFEND DIE GLEICHZEITIGE
ENTFERNUNG VON NOX, HC UND CO)
-
Ein
Modellabgas mit der folgenden Reaktionsgaszusammensetzung Y wurde
unter der Bedingung einer Raumgeschwindigkeit von 5000 Std
-1 eingeleitet, während die Einlasstemperatur
der Katalysatorbetten fortlaufend von 150°C auf 500°C erhöht wurde; dabei wurden die
jeweiligen Reinigungsraten für
NOx, HC und CO gemessen, und es wurde das Funktionsvermögen jedes
der Katalysatoren bei jeweiligen Temperaturen bewertet. Die Reaktionsgaszusammensetzung
Y, die einem Abgas von einem Benzinmotor mit einem Stöchiometrieverhältnis entspricht,
das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 14,6 entspricht, wurde als Beispiel für Abgaszusammensetzungen verwendet;
jedoch soll für
die anwendbare Abgaszusammensetzung keine Einschränkung hierauf
bestehen. (REARTIONSGASZUSAMMENSETZUNG
Y)
Stickstoffmonoxid
(NO) | 300
ppm |
Propylen
(C2H4) | 3000
ppm (in Methan gewandelt) |
Kohlenmonoxid
(CO) | 0,12
Volumen-% |
Wasserstoff
(H2) | 0,4
Volumen-% |
Sauerstoff
(O2) | 1,24
Volumen-% |
Dampf
(H2O) | 10
Volumen-% |
Kohlendioxid
(CO2) | 13
Volumen-% |
Stickstoff
(N2) | restlicher
Anteil |
-
Darüber hinaus
sind die Ergebnisse für
die Fälle
der Katalysatoreinlasstemperaturen 250°C und 400°C in der Tabelle 5 jeweils als
Ergebnis angegeben, die die Bewertung der jeweiligen Katalysatoren
zum Anfangszeitpunkt (frisch) betreffen. Tabelle 5
| Katalysatoren | Reinigungsrate
(%) im frischen Zustand bei 250°C/400°C (Kat.einlasstemperatur) |
HC | CO | NOx |
Beispiel
5* | (5) | 0/60 | 5/79 | 0/65 |
Beispiel
30 | (30) | 96/96 | 99/99 | 89/91 |
Beispiel
31 | (31) | 96/96 | '99/99 | 90/91 |
Beispiel
32 | (32) | 98/98 | 99/99 | 90/92 |
Beispiel
33 | (33) | 98/98 | 99/99 | 85/88 |
Beispiel
34 | (34) | 98/98 | 99/99 | 90/91 |
Beispiel
35 | (35) | ''98/98 | 99/99 | 92/96 |
Vergl.beisp.
1 | A | 0/55 | 8/70 | 0/33 |
Vergl.beisp.
2 | B | 0/65 | 7/72 | 0/45 |
Vergl.beisp.
3 | C | 98/98 | 99/99 | 88/90 |
Stand
d.Technik | D | 0/28 | 0/41 | 0/18 |
-
- * nicht gemäß der Erfindung
-
Wie
es durch die Ergebnisse der Tabelle 5 deutlich gezeigt ist, wurde
es bestätigt,
dass im Vergleich mit dem fertiggestellten Katalysator (5), den
Vergleichskatalysatoren (A) und (B) sowie dem Katalysator (D) gemäß dem Stand
der Technik die fertiggestellten Katalysatoren (30) bis (35) von
denen jeder ein Element wie Platin enthält, HC, CO und NOx innerhalb
eines größeren Temperaturbereichs
ausgehend von einer niedrigeren Abgastemperatur (in der Nähe von 200°C) entfernen
oder verringern können,
was für
das Abgas (Reaktionsgaszusammensetzung Y) gilt, das sich daraus
ergibt, dass Luft und Kraftstoff beim stöchiometrischen Verhältnis verbrannt
werden, was für
die Reinigung von HC und CO schwieriger als im Vergleich mit einem
Abgas (Reaktionsgaszusammensetzung X) mit oxidierender Atmosphäre ist.
-
Als
Nächstes
wurde hinsichtlich der fertiggestellten Katalysatoren (5) und (30)
bis (35), der Vergleichskatalysatoren (A) bis (C) und des herkömmlichen
Katalysators (D), die gemäß den Beispielen
(5) und (30) bis (35), den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und gemäß dem Stand
der Technik hergestellt worden waren, eine Funktionsbewertung für jeden
Katalysator entsprechend dem oben genannten Bewertungsverfahren
ausgeführt. Die
Ergebnisse sind jeweils in der Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6
| Katalysatoren | Reinigungsrate(%)
im frischen Zustand bei 250°C/400°C (Kat.einlasstemperatur) |
HC | CO | NOx |
Beispiel
5* | (5) | 0/60 | 0/70 | 0/58 |
Beispiel
30 | (30) | 85/91 | 88/95 | 82/87 |
Beispiel
31 | (31) | 85/91 | 88/95 | 83/87 |
Beispiel
32 | (32) | 86/92 | 87/95 | 84/88 |
Beispiel
33 | (33) | 85/93 | 86/96 | 80/85 |
Beispiel
34 | (34) | 85/91 | 88/96 | 84/87 |
Beispiel
35 | (35) | 84/91 | 87/94 | 86/89 |
Vergl.beisp.
1 | A | 0/50 | 0/68 | 0/30 |
Vergl.beisp.
2 | B | 0/55 | 0/75 | 0/35 |
Vergl.beisp.
3 | C | 84/90 | 97/95 | 82/88 |
Stand
d.Technik | D | 0/15 | 0/20 | 0/5 |
| | | | |
-
- * nicht gemäß der Erfindung
-
Wie
es durch die Ergebnisse in der Tabelle 6 deutlich dargestellt ist,
wurde bestätigt,
dass im Vergleich mit den Vergleichskatalysatoren (A) und (B) sowie
dem herkömmlichen
Katalysator (D) die fertiggestellten Katalysatoren (30) bis (35)
gemäß der Erfindung
kaum irgendeine Verringerung der Katalysatoraktivität auf Grund einer
Vergiftung durch Schwefeloxide im Abgas (Reaktionsgaszusammensetzung
Y) zeigten, und zwar selbst nach dem Lebensdauertest (gealtert),
der für
20 Stunden bei 700°C
der Katalysatoreinlasstemperatur ausge führt wurde, und demgemäß verfügen sie über ausreichende
Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer, die größer als
diejenigen der Vergleichskatalysatoren (A) bis (C) und des herkömmlichen
Katalysators (D) sind.
-
Auf
diese Weise ermöglichen
es, im Vergleich mit herkömmlichen
Katalysatoren, die dadurch hergestellt werden, dass Iridium auf
Metallcarbiden oder Metallnitriden abgeschieden wird, die Abgasreinigungskatalysatoren
gemäß der Erfindung,
die eine NOx-Entfernungsaktivität ähnlich derjenigen
der herkömmlichen Katalysatoren
zeigen, unter Verwendung von Verbindungen mit billigen Sulfaten
anstelle teurer Metallcarbide oder Metallnitride, die Kosten effektiver
als bei herkömmlichen
Katalysatoren zu senken.
-
Indessen
ist ein Basismaterial wie SO
4/ZrO
2, das als Träger für einen denitrierenden Katalysator
dient, wie in der
japanischen
Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 80315/1995 (
JP 7080315 )
offenbart, ein Material, das als hyperstarke Festkörpersäure bezeichnet
wird. Diese hyperstarke Festkörpersäure wird
dadurch erhalten, dass ein Hydrid von Zirconium oder anderen Elementen
mit Schwefelsäure
imprägniert
wird, das Hydrid gefiltert und getrocknet wird, und es dann vorab
gebrannt wird; daher benötigt
ein denitrierender Katalysator unter Verwendung dieser hyperstarken
Festkörpersäure als
Träger
zeitaufwändige
Prozesse, wie einen Vorab-Brennvorgang, bei der Herstellung.
-
Jedoch
benötigt
der Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung nicht notwendigerweise
eine hyperstarke Festkörpersäure für den zugehörigen Trägerzustand
eines Sulfats, und es werden die oben genannten Effekte der Erfindung
dadurch erzielt, dass lediglich ein Metallsulfat, auf dem Iridium
abgeschieden ist, auf einem Metalloxid wie Aluminiumoxid abgeschieden
wird, weswegen es, im Vergleich mit der oben genannten Patentveröffentlichung,
ermöglicht
ist, die zeitaufwändigen
Prozesse bei der Herstellung wegzulassen.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Da
der Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung über eine
Iridium und Schwefel enthaltende Zusammensetzung verfügt, zeigt
er Aktivität
zum Entfernen von NOx in oxidierender Atmosphäre in einem größeren Temperaturbereich,
und er verfügt
auch über
hervorragende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer; daher wird er wirkungsvoll für eine Brennkraftmaschine,
wie einen Dieselmotor und einen Magerverbrennungsmotor, verwendet,
deren Abgas eine oxidierende Atmosphäre bildet und einen großen Temperaturschwankungsbereich
zeigt.
-
Ein
Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung
verfügt über eine
Zusammensetzung, die eine feuerbeständige, organische Verbindung,
auf der mindestens ein Element abgeschieden ist, das aus der aus Platin,
Palladium und Rhodium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und ein Erdalkalimetallsulfat,
auf dem Iridium abgeschieden ist, enthält.
-
Die
oben genannte Zusammensetzung zeigt eine hervorragende Abgasreinigungsfähigkeit
hinsichtlich eines großen
Bereichs von Abgaszusammensetzungen von einer reduzierenden bis
zu einer oxidierenden Atmosphäre,
und insbesondere zeigt sie Aktivität zum Entfernen von NOx in
oxidierender Atmosphäre
in einem größeren Temperaturbereich,
und sie ist hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und der Lebensdauer hervorragend. Aus diesem Grund wir die oben
genannte Zusammensetzung wirkungsvoll für eine Brennkraftmaschine, wie
einen Dieselmotor und einen Magerverbrennungsmotor, verwendet, deren
Abgas eine oxidierende Atmosphäre
bildet und einen großen
Temperaturschwankungsbereich zeigt.
-
Noch
ein anderer Abgasreinigungskatalysator gemäß der Erfindung enthält Iridium,
Seltenerdelement und ein Sulfat eines Erdalkalimetalls. Bei dieser
Zusammensetzung entfernt der Abgasreinigungskatalysator NOx wirkungsvoll
nicht nur in reduzierender sondern auch in oxidierender Atmosphäre, er zeigt
NOx-Entfernungsaktivität in einem
großen
Temperaturbereich, er ist hinsichtlich der Wärmebeständigkeit und der Lebensdauer
hervorragend, und er kann eine Verschiebung des Temperaturbereichs,
in dem sich die NOx-Reinigungsfunktion zeigt, zur Hochtemperaturseite
unterdrücken.
Demgemäß wird der
oben genannte Katalysator wirkungsvoll für eine Brennkraftmaschine,
wie einen Dieselmotor, einen Magerverbrennungsmotor und einen Motor
vom Typ mit direkter Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder, deren
Abgas eine oxidierende Atmosphäre bildet
und einen großen
Temperaturschwankungsbereich zeigt, verwendet.
-
Darüber hinaus
ist ein anderer Abgasreinigungsprozess gemäß der Erfindung ein Prozess
zum Einstellen der Temperatur von Abgas am Einlass des Abgasreinigungskatalysators
im Bereich von 200°C
bis 700°C.
-
Bei
diesem Prozess wird der Abgasreinigungskatalysator, insbesondere
beim Entfernen von NOx in oxidierender Atmosphäre ab einem Zeitpunkt wirksam,
zu dem die Temperatur des Abgases noch niedriger ist; daher kann
er seine Aktivität
in einem größeren Temperaturbereich
zeigen, und er verfügt
auch über
hervorragende Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer.
-
Demgemäß wird der
oben genannte Prozess wirkungsvoll dazu verwendet, Abgas von einer
Brennkraftmaschine, wie einem Dieselmotor, einem Magerverbrennungsmotor
und einem Benzinmotor vom Typ mit Kraftstoffdirekteinspritzung in
den Zylinder, das über
eine niedrige Abgastemperatur verfügt, verwendet, wodurch die
Verbrennungseffizienz und die Kraftstoffkosten verbessert werden,
wobei dieses Abgas eine oxidierende Atmosphäre bildet und einen großen Temperaturschwankungsbereich
zeigt.