JP2000310114A - Automobile exhaust emission control device, exhaust emission purifying catalyst and hc adsorbent - Google Patents

Automobile exhaust emission control device, exhaust emission purifying catalyst and hc adsorbent

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JP2000310114A
JP2000310114A JP11121845A JP12184599A JP2000310114A JP 2000310114 A JP2000310114 A JP 2000310114A JP 11121845 A JP11121845 A JP 11121845A JP 12184599 A JP12184599 A JP 12184599A JP 2000310114 A JP2000310114 A JP 2000310114A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
nox
aromatic hydrocarbon
zeolite
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JP11121845A
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Japanese (ja)
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Takahiro Kurokawa
貴弘 黒川
Hirosuke Sumita
弘祐 住田
Tomoji Ichikawa
智士 市川
Hiroshi Murakami
浩 村上
Yasuto Watanabe
康人 渡辺
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently reduce and decompose NOx by providing a first catalyst for adsorbing aromatic hydrocarbon in exhaust emission, and a second catalyst for reducing NOx in exhaust gas by reacting the aromatic hydrocarbon adsorbed by the first catalyst with the NOx. SOLUTION: An exhaust emission purifying catalyst provided in the exhaust passage of a diesel engine comprises a first catalyst (HC adsorbent) 5 having Zr suitable for adsorption of aromatic hydrocarbon, which is supported by zeolite 4 as a base material (support material), and a second catalyst 6 having Pt suitable for reductive purification of NOx in oxygen excess atmosphere, which is similarly supported by the zeolite 4. In the first catalyst 5, a metal element for adsorbing the aromatic hydrocarbon is preferably bonded to the acid point of the zeolite. The metal element suitable for adsorption of the aromatic hydrocarbon is chemically bonded to the acid point, whereby the acid point intensity of this part is enhanced.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のディーゼ
ルエンジン等の燃焼排気ガスを浄化するために用いられ
る排気ガス浄化装置、排気ガス浄化用触媒及びHC吸着
材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus, an exhaust gas purifying catalyst and an HC adsorbent used for purifying a combustion exhaust gas of a diesel engine of an automobile or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】特許第2616799号公報には自動車
排気ガス浄化装置の一例が記載されている。それは、リ
ーンバーンエンジンの排気通路に、パラフィンをオレフ
ィンに変換する触媒Iと、NOx(窒素酸化物)を分解
する触媒IIとを、同位置になるように、又は触媒Iが触
媒IIよりも通路上流側になるように配設したものであ
る。この公報には、排気ガス中のHC(炭化水素)が触
媒IIの活性点に吸着され部分酸化を起こしてCOになり
該COによってNOxが分解すること、HCの部分酸化
には該HCの吸着性が関与すること、パラフィンよりも
オレフィンの方が吸着性が高いこと、従って、HCの吸
着性を高めるために上記触媒Iを設けること、触媒Iと
してはゼオライトが好ましいこと、触媒IIとしては遷移
金属をイオン交換によって担持したゼオライトが好まし
いことが記載されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent No. 2,616,799 discloses an example of an automobile exhaust gas purifying apparatus. That is, in the exhaust passage of the lean burn engine, the catalyst I for converting paraffin to olefin and the catalyst II for decomposing NOx (nitrogen oxide) are placed at the same position, or the catalyst I It is arranged to be on the upstream side. This publication discloses that HC (hydrocarbon) in the exhaust gas is adsorbed at the active site of the catalyst II and causes partial oxidation to become CO to decompose NOx. The partial oxidation of HC adsorbs HC. Olefins have higher adsorptivity than paraffin, and therefore, the catalyst I is provided to enhance the adsorption of HC, zeolite is preferable as catalyst I, and transition is used as catalyst II. It is described that a zeolite supporting a metal by ion exchange is preferable.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えばディー
ゼルエンジンの排気ガスには、パラフィンやオレフィン
が含まれているだけでなく、それらよりも芳香族炭化水
素(アロマ)の方がさらに多量に含まれているが、この
芳香族炭化水素はNOx浄化のための還元剤としては充
分に働かない。従って、このような芳香族炭化水素を含
む排気ガスに関しては、パラフィンをオレフィンに変換
する触媒を設けただけではNOx浄化性能の向上にも限
界がある。上記芳香族炭化水素がNOx浄化に有効に寄
与しない理由の一つは、それが化学的に比較的安定なた
めであるが、他の理由はそれがゼオライト等に吸着され
難いことにある。
However, for example, the exhaust gas of a diesel engine not only contains paraffins and olefins, but also contains aromatic hydrocarbons (aromatics) in a larger amount than those. However, this aromatic hydrocarbon does not work sufficiently as a reducing agent for NOx purification. Therefore, with respect to such exhaust gas containing aromatic hydrocarbons, there is a limit in improving NOx purification performance only by providing a catalyst for converting paraffin into olefin. One of the reasons that the aromatic hydrocarbon does not effectively contribute to NOx purification is that it is relatively stable chemically, but the other reason is that it is difficult to adsorb to zeolite or the like.

【0004】すなわち、オレフィン等の他のHCは、ゼ
オライトの酸点や細孔に化学的又は物理的に吸着され易
く、NOx還元触媒が活性を呈する温度250℃程度ま
ではその吸着状態が保たれるため、この吸着されたHC
を利用してNOxを還元浄化することができる。しか
し、芳香族炭化水素の場合は、そのような吸着を生じ難
く、吸着を生じても100℃ぐらいになると脱離してし
まう。このため、芳香族炭化水素はNOx浄化にほとん
ど寄与しないものである。
That is, other HCs such as olefins are easily or chemically adsorbed to the acid sites or pores of the zeolite, and the adsorption state is maintained until the temperature at which the NOx reduction catalyst exhibits an activity of about 250 ° C. The adsorbed HC
Can be used to reduce and purify NOx. However, in the case of aromatic hydrocarbons, such adsorption is unlikely to occur, and even if adsorption occurs, it is desorbed at about 100 ° C. Therefore, aromatic hydrocarbons hardly contribute to NOx purification.

【0005】また、それだけでなく、酸素濃度が高い雰
囲気では、芳香族炭化水素が脱離時にNOx還元触媒に
よって部分酸化されてCOを生ずるという問題がある。
すなわち、このCOはNOx浄化のための還元剤となり
得るものであるが、芳香族炭化水素の脱離温度が低いた
めに、COが生成されてもそれがNOx浄化に利用され
ずに排出される、という問題である。
In addition, in an atmosphere having a high oxygen concentration, there is a problem that aromatic hydrocarbons are partially oxidized by a NOx reduction catalyst during desorption to generate CO.
That is, this CO can serve as a reducing agent for NOx purification, but because of the low desorption temperature of aromatic hydrocarbons, even if CO is produced, it is discharged without being used for NOx purification. That is the problem.

【0006】以上から明らかなように、本発明の課題
は、排気ガス中の芳香族炭化水素をNOx浄化に有効に
利用することにあり、そのために、芳香族炭化水素を比
較的高い温度まで吸着保持することができるHC吸着材
を開発すること、そして、これをNOx還元触媒と組み
合わせて、NOxを効率良く還元分解することができる
触媒を開発することにある。
As is apparent from the above, an object of the present invention is to effectively utilize aromatic hydrocarbons in exhaust gas for NOx purification. Therefore, aromatic hydrocarbons are adsorbed to a relatively high temperature. An object of the present invention is to develop an HC adsorbent capable of holding the catalyst, and to develop a catalyst capable of efficiently reducing and decomposing NOx by combining the HC adsorbent with a NOx reduction catalyst.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題に対して、ゼオライトに特定の金属元素を結合させ
ると、排気ガス中の芳香族炭化水素をよく吸着すること
ができることを見出し、以下に述べる発明を完成したも
のである。
In order to solve such problems, the present inventor has found that when a specific metal element is bonded to zeolite, aromatic hydrocarbons in exhaust gas can be adsorbed well. The invention described below has been completed.

【0008】この出願の発明は、自動車のエンジンから
排出される排気ガスを浄化する自動車排気ガス浄化装置
であって、上記エンジンの排気通路に配置され、上記排
気ガス中の芳香族炭化水素を吸着する第1触媒と、上記
第1触媒の近傍に設けられ該第1触媒に吸着された芳香
族炭化水素と当該排気ガス中のNOxとを反応させるこ
とによって該NOxを還元する第2触媒とを備えている
ことを特徴とする。
[0008] The invention of this application is an automobile exhaust gas purification apparatus for purifying exhaust gas discharged from an engine of an automobile, which is disposed in an exhaust passage of the engine and adsorbs aromatic hydrocarbons in the exhaust gas. And a second catalyst provided in the vicinity of the first catalyst and reducing the NOx by reacting an aromatic hydrocarbon adsorbed by the first catalyst with NOx in the exhaust gas. It is characterized by having.

【0009】この発明によれば、芳香族炭化水素が第1
触媒に吸着されるため、この吸着された芳香族炭化水素
を還元剤として利用して第2触媒上でNOxを還元浄化
することができる。この場合のNOx還元機構は次のよ
うに考えられる。すなわち、第1触媒に吸着された芳香
族炭化水素は触媒温度(排気ガス温度)が高くなると、
そこから脱離するが、この脱離した活性の高い芳香族炭
化水素が第1触媒近傍の第2触媒上で部分的に酸化分解
され、得られる部分酸化炭化水素やCOが還元剤となっ
て該第2触媒上でNOxと反応し、該NOxが還元され
る。また、このようにCOがNOxの還元浄化に利用さ
れるから、COの大気への排出量が減少する。
According to the present invention, the aromatic hydrocarbon is the first
Since the catalyst is adsorbed, NOx can be reduced and purified on the second catalyst by using the adsorbed aromatic hydrocarbon as a reducing agent. The NOx reduction mechanism in this case is considered as follows. That is, when the catalyst temperature (exhaust gas temperature) of the aromatic hydrocarbon adsorbed on the first catalyst increases,
The highly active aromatic hydrocarbon thus desorbed is partially oxidatively decomposed on the second catalyst near the first catalyst, and the resulting partially oxidized hydrocarbon or CO serves as a reducing agent. It reacts with NOx on the second catalyst, and the NOx is reduced. In addition, since CO is used for NOx reduction purification in this manner, the amount of CO emitted to the atmosphere is reduced.

【0010】以上の説明から明らかなように、第1触媒
と第2触媒とは互いに近接して設けられていることが好
ましい。すなわち、第1触媒を構成する吸着種と第2触
媒を構成する触媒種とは同一母材上に配置されているこ
とが好ましい。
As is apparent from the above description, it is preferable that the first catalyst and the second catalyst are provided close to each other. That is, it is preferable that the adsorption species constituting the first catalyst and the catalyst species constituting the second catalyst are arranged on the same base material.

【0011】この出願の発明は、芳香族炭化水素とNO
xとを含有する燃焼排気ガスを接触させてNOxを還元
浄化する排気ガス浄化用触媒であって、上記排気ガス中
の芳香族炭化水素を吸着する第1触媒と、上記第1触媒
の近傍に配置され、該第1触媒に吸着された芳香族炭化
水素と当該排気ガス中のNOxとを反応させることによ
って該NOxを還元する第2触媒とを備えていることを
特徴とする。
[0011] The invention of this application relates to an aromatic hydrocarbon and NO
an exhaust gas purifying catalyst for reducing and purifying NOx by contacting a combustion exhaust gas containing x and a first catalyst for adsorbing aromatic hydrocarbons in the exhaust gas, and a catalyst in the vicinity of the first catalyst. A second catalyst that is disposed and reduces the NOx by reacting the aromatic hydrocarbon adsorbed on the first catalyst with NOx in the exhaust gas.

【0012】この場合も上記発明と同様に排気ガス中の
芳香族炭化水素を利用してNOxを還元浄化することが
できる。
Also in this case, NOx can be reduced and purified by utilizing aromatic hydrocarbons in the exhaust gas in the same manner as in the above invention.

【0013】上記第1触媒としては、芳香族炭化水素を
吸着するための金属元素をゼオライトの酸点に結合させ
てなるものが好ましい。すなわち、ゼオライトの酸点は
HCを吸着する場所となり得るものであるが、その酸点
強度が低いために芳香族炭化水素を充分に吸着保持する
ことができない。そこで、その酸点に芳香族炭化水素を
吸着することに適した金属元素を化学的に結合させてそ
の部分の酸点強度を高めるものである。
As the first catalyst, a catalyst obtained by binding a metal element for adsorbing an aromatic hydrocarbon to an acid site of zeolite is preferable. That is, the acid point of zeolite can be a place where HC is adsorbed, but the acid point strength is low, so that aromatic hydrocarbon cannot be adsorbed and held sufficiently. Therefore, a metal element suitable for adsorbing an aromatic hydrocarbon is chemically bonded to the acid site to increase the acid site strength at that portion.

【0014】上記ゼオライトとしては、MFI、FA
U、Y型ゼオライト、βゼオライト等を採用することが
できる。
As the above-mentioned zeolite, MFI, FA
U and Y type zeolites, β zeolites and the like can be employed.

【0015】上記ゼオライトの酸点に結合させる金属元
素としてはZr、Ti又はHfが好ましく、特にZrが
好ましい。すなわち、酸点に結合されたZr(IV)は、
極性をもつ強ルイス酸となるため、π電子受容性が強い
と考えられ、そのため、共役π電子を有する芳香族炭化
水素をよく吸着すると推定される。
As the metal element to be bonded to the acid site of the zeolite, Zr, Ti or Hf is preferable, and Zr is particularly preferable. That is, Zr (IV) bonded to the acid site is
It becomes a strong Lewis acid having polarity, and is considered to have a strong π-electron accepting property. Therefore, it is estimated that aromatic hydrocarbons having conjugated π-electrons are well adsorbed.

【0016】上記第2触媒としては、触媒金属をゼオラ
イトに担持させてなるものが好ましい。これは、酸素濃
度過剰雰囲気でも、例えば排気ガス中の酸素濃度が4%
以上である場合でもNOxを効率良く浄化することに適
しているからである。また、そのような触媒金属として
は貴金属が好ましく、これを上記ゼオライトにイオン交
換によって担持させることが好ましい。また、そのよう
な貴金属としてはPt、Pd、Rh等があり、なかでも
Ptが好ましい。NOx浄化性能の向上に有利になるか
らである。
The second catalyst is preferably a catalyst in which a catalytic metal is supported on zeolite. This is because the oxygen concentration in the exhaust gas is 4% even in an atmosphere having an excessive oxygen concentration.
This is because even in the above case, it is suitable for purifying NOx efficiently. Further, as such a catalyst metal, a noble metal is preferable, and it is preferable that the noble metal is supported on the zeolite by ion exchange. Further, such noble metals include Pt, Pd, Rh and the like, and among them, Pt is preferable. This is because it is advantageous for improving NOx purification performance.

【0017】上記第1触媒を構成するZrと上記第2触
媒を構成する貴金属とは、同一のゼオライト上に担持さ
れていることが好ましい。これにより、吸着種であるZ
rと触媒活性種である貴金属とが互いに近接した配置関
係になり、このZrに吸着されて脱離する芳香族炭化水
素が当該貴金属上でNOxと反応し易くなるからであ
る。
It is preferable that Zr constituting the first catalyst and the noble metal constituting the second catalyst are supported on the same zeolite. As a result, the adsorbed species Z
This is because r and the noble metal, which is a catalytically active species, have an arrangement relationship close to each other, and the aromatic hydrocarbon adsorbed and desorbed by Zr easily reacts with NOx on the noble metal.

【0018】上記排気ガス浄化用触媒は、ディーゼルエ
ンジンの排気ガスの浄化に用いることが好ましい。この
ディーゼルエンジンの排気ガスは酸素濃度が高く、しか
も芳香族炭化水素が多量に含まれているからである。
The above exhaust gas purifying catalyst is preferably used for purifying exhaust gas of a diesel engine. This is because the exhaust gas of this diesel engine has a high oxygen concentration and contains a large amount of aromatic hydrocarbons.

【0019】この出願の発明は、燃焼排気ガス中の炭化
水素を吸着するHC吸着材であって、ゼオライトにZr
が担持されてなることを特徴とする。このようなHC吸
着材であれば、芳香族炭化水素を比較的高い温度まで吸
着保持することができ、該芳香族炭化水素を利用したN
Oxの還元浄化に有利になる。このHC吸着材は酸素過
剰雰囲気で芳香族炭化水素を吸着することができ、従っ
て、酸素濃度4%以上の燃焼排気ガス中の炭化水素の吸
着に用いることが好適である。
The invention of this application relates to an HC adsorbent for adsorbing hydrocarbons in combustion exhaust gas, wherein Zeolite has Zr
Is carried. With such an HC adsorbent, aromatic hydrocarbons can be adsorbed and held at a relatively high temperature.
This is advantageous for reduction purification of Ox. The HC adsorbent is capable of adsorbing aromatic hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere, and is therefore preferably used for adsorbing hydrocarbons in combustion exhaust gas having an oxygen concentration of 4% or more.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、燃焼排
気ガス中の芳香族炭化水素を吸着する第1触媒と、該第
1触媒の近傍に設けられ該第1触媒に吸着された芳香族
炭化水素と当該排気ガス中のNOxとを反応させること
によって該NOxを還元する第2触媒とを備えているか
ら、排気ガス中の芳香族炭化水素をNOxの還元浄化に
有効に利用することができ、未浄化NOxの排出防止及
びCOの排出防止に有利になる。
As described above, according to the present invention, the first catalyst for adsorbing the aromatic hydrocarbons in the combustion exhaust gas, and the first catalyst provided near the first catalyst and adsorbed on the first catalyst are provided. Since the second catalyst for reducing the NOx by reacting the aromatic hydrocarbon with the NOx in the exhaust gas is provided, the aromatic hydrocarbon in the exhaust gas is effectively used for NOx reduction purification. This is advantageous for preventing the emission of unpurified NOx and CO.

【0021】特にゼオライトの酸点にZrを結合させて
なるものは上記芳香族炭化水素を比較的高い温度まで吸
着保持することができ、上記NOxの浄化に有利にな
る。
In particular, those in which Zr is bonded to the acid site of zeolite can adsorb and hold the aromatic hydrocarbon up to a relatively high temperature, which is advantageous for the purification of NOx.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】<排気ガス浄化用触媒の構成>図1におい
て、符号1はディーゼルエンジンであり、このディーゼ
ルエンジン1の排気通路に排気ガス浄化用触媒3が設け
られている。この排気ガス浄化用触媒3は、図2に示す
ように、母材(サポート材)としてのゼオライト4に芳
香族炭化水素の吸着に適したZrを担持させてなる第1
触媒(HC吸着材)5と、同じゼオライト4に酸素過剰
雰囲気(酸素濃度4%以上の排気ガス中)でのNOxの
還元浄化に適したPtを担持させてなる第2触媒6とを
備えている。この排気ガス浄化用触媒3は、担体にバイ
ンダによって担持されて上記排気通路2に配置されてい
る。
<Structure of Exhaust Gas Purifying Catalyst> In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a diesel engine, and an exhaust gas purifying catalyst 3 is provided in an exhaust passage of the diesel engine 1. As shown in FIG. 2, the exhaust gas purifying catalyst 3 has a zeolite 4 as a base material (support material) in which Zr suitable for adsorbing aromatic hydrocarbons is supported.
A catalyst (HC adsorbent) 5 and a second catalyst 6 in which the same zeolite 4 carries Pt suitable for reduction and purification of NOx in an oxygen-excess atmosphere (in an exhaust gas having an oxygen concentration of 4% or more). I have. The exhaust gas purifying catalyst 3 is supported on a carrier by a binder and disposed in the exhaust passage 2.

【0024】<実施例1>ケイバン比30のMFIの4
gを5.0mMの四塩化ジルコニウム水溶液400cc
と混合し、40℃で4時間攪拌した。この溶液を濾過し
固形分を洗浄・乾燥し、これに400℃で1時間の焼成
を施した(MFIへのZrの担持)。得られた粉末をP
t量が0.5wt%となるようにテトラアンミン白金溶
液及び水40ccと混合し、90℃で8時間攪拌した
(MFIのPtによるイオン交換処理)。この溶液を濾
過し固形分を洗浄・乾燥し、これに500℃で2時間の
焼成を施した。
<Example 1> 4 of MFI having a Cayban ratio of 30
g of a 5.0 mM zirconium tetrachloride aqueous solution (400 cc)
And stirred at 40 ° C. for 4 hours. This solution was filtered, and the solid content was washed and dried, and calcined at 400 ° C. for 1 hour (support of Zr on MFI). The obtained powder is P
The mixture was mixed with a tetraammine platinum solution and 40 cc of water so that the t amount was 0.5 wt%, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 8 hours (ion exchange treatment of MFI with Pt). This solution was filtered, and the solid content was washed and dried, and calcined at 500 ° C. for 2 hours.

【0025】以上によって得られた粉末をバインダ(水
和アルミナ)及び水と混合してスラリーを形成し、これ
をコージェライト製のハニカム担体(容量25mL、セ
ル密度400セル/平方インチ(62.0セル/c
2 )、セルの隔壁厚さ6ミル(15.2×10-3
m))にウォッシュコートし、150℃で1時間の乾燥
及び540℃で2時間の焼成を施した。
The powder obtained as described above is mixed with a binder (alumina hydrate) and water to form a slurry, which is then coated with a cordierite honeycomb support (capacity 25 mL, cell density 400 cells / square inch (62.0 Cell / c
m 2 ), and the cell partition thickness is 6 mil (15.2 × 10 −3 c).
m)), and was dried at 150 ° C. for 1 hour and baked at 540 ° C. for 2 hours.

【0026】なお、得られた触媒の不純物量は1%以下
である。この点は後述する他の触媒も同じである。
The amount of impurities in the obtained catalyst is 1% or less. This applies to other catalysts described later.

【0027】<実施例2>上記MFIへのZrの担持工
程において、MFIと四塩化ジルコニウム水溶液との混
合溶液の攪拌時間を8時間とする他は実施例1と同じ条
件・方法によって排気ガス浄化用触媒を調製した。
Example 2 Exhaust gas purification was carried out under the same conditions and method as in Example 1 except that the stirring time of the mixed solution of MFI and the aqueous solution of zirconium tetrachloride was 8 hours in the step of loading Zr on the MFI. A catalyst was prepared.

【0028】<比較例>上記Zrの担持を行なわずにM
FIにPtを直接イオン交換担持する他は上記実施例1
と同じ条件・方法によってZrを担持していない排気ガ
ス浄化用触媒を調製した。
<Comparative Example> M
Example 1 except that Pt was directly ion-exchanged on FI.
An exhaust gas purifying catalyst not carrying Zr was prepared under the same conditions and method as in Example 1.

【0029】<触媒の評価>上記各触媒について、固定
床常圧流通式の模擬排気ガス流通装置に組み込み、次の
模擬排気ガスを流し触媒入口のガス温度を150℃から
400℃まで25℃/分の速度で昇温させたときの30
0℃でのNOx浄化率と400℃でのNOx浄化率を求
めた。
<Evaluation of Catalysts> Each of the above catalysts was incorporated into a simulated exhaust gas flow system of a fixed bed normal pressure flow type. 30 when the temperature is raised at the speed of minutes
The NOx purification rate at 0 ° C and the NOx purification rate at 400 ° C were determined.

【0030】−模擬排気ガス− 1,3,5-トリメチルベンゼン;170ppmC,NO;8
00ppm,CO;200ppm,CO2;2%,O2
10%,残りN2 SV=85000/h −結果− 結果は表1に示されている。同表によれば、実施例1及
び実施例2の各触媒の場合、NOx浄化率が300℃及
び400℃のいずれにおいても比較触媒の2倍程度にな
っており、ZrをMFIに担持させれば、芳香族炭化水
素を含有する排気ガスのNOx浄化性能の向上に顕著な
効果があることがわかる。これは次のように考えられ
る。すなわち、実施例触媒の場合、図2に示すように、
芳香族炭化水素(同図では代表としてベンゼンを表して
いる。)が第1触媒のZrに吸着され、これが比較的高
温になってから脱離して第2触媒のPt上でNOxと反
応すると考えられる。これに対し、比較例触媒の場合
は、図3に示すように、芳香族炭化水素が仮にMFIの
酸点(Hの部分)に吸着されてもPtが触媒活性を示す
温度になる前に脱離してしまい、該Pt上でNOxと遭
遇しても反応しないためと考えられる。
Simulated exhaust gas 1,3,5-trimethylbenzene; 170 ppm C, NO; 8
00 ppm, CO; 200 ppm, CO 2 ; 2%, O 2 ;
10%, the remainder N 2 SV = 85000 / h - Results - The results are shown in Table 1. According to the table, in the case of each of the catalysts of Example 1 and Example 2, the NOx purification rate was about twice that of the comparative catalyst at both 300 ° C. and 400 ° C., and Zr was supported on the MFI. For example, it can be seen that there is a remarkable effect in improving the NOx purification performance of the exhaust gas containing the aromatic hydrocarbon. This is considered as follows. That is, in the case of the example catalyst, as shown in FIG.
It is considered that aromatic hydrocarbons (benzene is represented as a representative in the figure) are adsorbed on Zr of the first catalyst, which is desorbed after relatively high temperature and reacts with NOx on Pt of the second catalyst. Can be On the other hand, in the case of the comparative example catalyst, as shown in FIG. It is considered that they do not react even if NOx is encountered on the Pt.

【0031】また、実施例2の方が実施例1よりもNO
x浄化率が高くなっている。これは、実施例2では攪拌
時間が長くなったためにZrが広く分散してMFIの酸
点に結合したこと、つまり、Zrの高分散担持によるも
のと考えられる。
Further, the second embodiment has a lower NO than the first embodiment.
x Purification rate is high. This is considered to be due to the fact that, in Example 2, Zr was widely dispersed and bonded to the acid sites of MFI due to a longer stirring time, that is, Zr was highly dispersed and supported.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】なお、上記実施例1,2ではZr溶液とし
て四塩化ジルコニウム水溶液を用いたが、この化合物の
塩素が触媒毒になる懸念を避けるために、これに代え
て、ケイバン比30のMFIの4gをジルコニウムn−
プロボキシドのプロパノール溶液(5.0mM)400
ccに混合するようにしてもよい。
In Examples 1 and 2 above, an aqueous solution of zirconium tetrachloride was used as the Zr solution. However, in order to avoid the possibility that chlorine in this compound becomes a catalyst poison, an MFI having a Cibaban ratio of 30 was used instead. 4 g of zirconium n-
Proboxoxide solution in propanol (5.0 mM) 400
You may make it mix with cc.

【0034】<第1触媒(HC吸着材)の芳香族炭化水
素吸着性について> −吸着率の測定− Zr溶液としてジルコニウムn−プロボキシドのプロパ
ノール溶液を用い、上記実施例1で説明したMFIへの
Zrの担持工程に従って調製したZr担持MFI(Pt
の担持なし。)粉末、すなわち、第1触媒(HC吸着
材)と、Zrを担持していないMFI粉末(従来例)と
について、芳香族炭化水素の吸着テストを行なった。テ
スト方法は、上記NOx浄化率の測定と同様に、供試材
を固定床常圧流通式の模擬排気ガス流通装置に組み込ん
で先と同じ模擬排気ガスを流し、ガス温度150℃、2
00℃、250℃、300℃、400℃の各温度におい
て5分間保持したときの吸着率を測定する、というもの
である。
<Regarding Aromatic Hydrocarbon Adsorption of the First Catalyst (HC Adsorbent)> Measurement of Adsorption Rate A zirconium n-propoxide propanol solution was used as the Zr solution, and the MFI described in Example 1 was used. Zr-supported MFI (Pt) prepared according to the Zr-supporting process
No support. ) An aromatic hydrocarbon adsorption test was performed on the powder, that is, the first catalyst (HC adsorbent) and the MFI powder not supporting Zr (conventional example). The test method is the same as the measurement of the NOx purification rate described above, in which the test material is incorporated into a simulated exhaust gas circulation device of a fixed bed normal pressure flow type, and the same simulated exhaust gas is flown as before.
That is, the adsorption rate is measured when the temperature is held for 5 minutes at each of 00 ° C, 250 ° C, 300 ° C, and 400 ° C.

【0035】結果は表2に示されている。同表によれ
ば、いずれのガス温度においても第1触媒は従来例より
も吸着率が高く、高温になるほど第1触媒と従来例との
吸着率の差が大きくなっている点が特徴的である。これ
は、第1触媒は、芳香族炭化水素を比較的高い温度まで
吸着保持することを意味し、第2触媒によるNOxの還
元浄化が比較的高い温度(例えば200℃ないしは25
0℃程度)から始まることから、当該第1触媒を用いれ
ば、NOx浄化に有利になることがわかる。
The results are shown in Table 2. According to the table, at any gas temperature, the adsorption rate of the first catalyst is higher than that of the conventional example, and the difference between the adsorption rates of the first catalyst and the conventional example increases as the temperature increases. is there. This means that the first catalyst adsorbs and holds aromatic hydrocarbons to a relatively high temperature, and the second catalyst reduces and purifies NOx by a relatively high temperature (for example, 200 ° C. to 25 ° C.).
(About 0 ° C.), it can be seen that the use of the first catalyst is advantageous for NOx purification.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】−発熱量の測定− 上記NOxの選択還元は芳香族炭化水素の触媒上での酸
化に依存する現象であるから、芳香族炭化水素を接触さ
せた触媒を昇温させ、そのときの発熱量に基いて該触媒
に対する芳香族炭化水素の吸着性を評価した。
-Measurement of calorific value- Since the above-mentioned selective reduction of NOx depends on the oxidation of the aromatic hydrocarbon on the catalyst, the temperature of the catalyst in contact with the aromatic hydrocarbon is increased. The adsorptivity of aromatic hydrocarbons to the catalyst was evaluated based on the calorific value.

【0038】すなわち、試験方法は、供試触媒5mgに
1,3,5-トリメチルベンゼン2μLを混合してなる試料に
対して、酸素濃度20%の気流中で試料温度を10℃/
分の速度で500℃まで昇温させ、昇温中の発熱量を微
分温度変化として測定する、というTG/DTA法であ
る。供試触媒は、上記実施例1のMFIにPtとZrと
を担持させてなるPt/Zr/MFI、及び上記比較例
のMFIにPtを担持させてなるPt/MFIである。
That is, the test method is as follows.
For a sample obtained by mixing 2 μL of 1,3,5-trimethylbenzene, a sample temperature of 10 ° C. /
This is a TG / DTA method in which the temperature is raised to 500 ° C. at a rate of minute and the calorific value during the temperature rise is measured as a differential temperature change. The test catalysts are Pt / Zr / MFI in which Pt and Zr are supported on the MFI of Example 1 and Pt / MFI in which Pt is supported on MFI of the Comparative Example.

【0039】結果は図4に示されている。同図によれ
ば、実施例のPt/Zr/MFIの場合、250℃付近
でピークが現れ且つそのピークが大きいのに対し、比較
例触媒のPt/MFIの場合、200℃に達する前に小
さなピークが現れているのみである。同図においては、
発熱反応は縦軸の+方向(上方向)に現れるため、+方
向のピーク面積が大きいほど発熱量が多いということが
できる。
The results are shown in FIG. According to the figure, in the case of Pt / Zr / MFI of the example, a peak appears around 250 ° C. and the peak is large, whereas in the case of Pt / MFI of the comparative example catalyst, the peak is small before reaching 200 ° C. Only peaks appear. In the figure,
Since the exothermic reaction appears in the + direction (upward direction) of the vertical axis, it can be said that the larger the peak area in the + direction, the larger the amount of heat generation.

【0040】トリメチルベンゼンは、昇温により蒸発す
るが、触媒の酸点との相互作用(吸着)が強いほど蒸発
せずに残留する量が多くなり、その後に酸点から脱離し
て活性化したトリメチルベンゼンがPt上で酸化される
ことによって大きく発熱すると考えられる。従って、実
施例触媒において上述の如く発熱量が多いということ
は、Zrによって酸点強度が高まり、トリメチルベンゼ
ンを吸着し易くなった、とみることができる。このこと
は表2の吸着率データとも符合する。
Trimethylbenzene evaporates as the temperature rises. However, the stronger the interaction (adsorption) with the acid sites of the catalyst, the larger the amount of trimethylbenzene remaining without evaporating. Thereafter, the trimethylbenzene was desorbed from the acid sites and activated. It is considered that trimethylbenzene generates a large amount of heat when oxidized on Pt. Therefore, the fact that the example catalyst generates a large amount of heat as described above means that Zr increases the acid point strength and facilitates adsorption of trimethylbenzene. This is consistent with the adsorption rate data in Table 2.

【0041】また、ブランクテストとして1,3,5-トリメ
チルベンゼンのみ(触媒なし)についても当該分析を行
なった。結果は図5に示されている。同図によれば、ピ
ークは現れておらず、図4において実施例触媒にピーク
が現れたのは当該トリメチルベンゼンが単独で燃焼した
結果ではないこと、すなわち、このトリメチルベンゼン
がZrに吸着され脱離してPt上で燃焼した結果である
ことがわかる。
As a blank test, the analysis was performed for only 1,3,5-trimethylbenzene (without catalyst). The results are shown in FIG. According to the figure, no peak appeared, and the reason why the peak appeared in the example catalyst in FIG. 4 was not the result of the combustion of the trimethylbenzene alone, that is, this trimethylbenzene was adsorbed by Zr and desorbed. It turns out that it is the result of having burned away on Pt.

【0042】なお、上記実施形態の排気ガス浄化用触媒
は、その使用に際して、芳香族炭化水素分解触媒と組合
せ、この芳香族炭化水素分解触媒を当該排気ガス浄化用
触媒の上流側(排気流れの上流側)に配置するようにし
てもよい。そのような分解触媒としては、ゼオライトに
Fe、Co及びMnのうちの少なくとも一種を担持させ
たもの、特にイオン交換法によって担持させたものが好
適であり、また、そのような分解触媒にはNOx還元の
ための貴金属を担持させることができ、特にPtをイオ
ン交換法によって担持させることが好ましい。
When the exhaust gas purifying catalyst of the above embodiment is used, it is combined with an aromatic hydrocarbon decomposing catalyst, and this aromatic hydrocarbon decomposing catalyst is placed upstream of the exhaust gas purifying catalyst (exhaust gas flow). (Upstream side). As such a decomposition catalyst, a catalyst in which at least one of Fe, Co, and Mn is supported on zeolite, particularly a catalyst in which the catalyst is supported by an ion exchange method, is suitable. A noble metal for reduction can be supported, and Pt is particularly preferably supported by an ion exchange method.

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

【図1】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
排気ガス浄化装置を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】同排気ガス浄化装置の触媒構成及び作用を示す
模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a catalyst configuration and operation of the exhaust gas purification device.

【図3】従来の触媒構成及び作用を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional catalyst configuration and operation.

【図4】実施例触媒及び比較例触媒の各々に1,3,5-トリ
メチルベンゼンを混合した試料のTG/DTA図。
FIG. 4 is a TG / DTA diagram of a sample in which 1,3,5-trimethylbenzene is mixed into each of the catalyst of the example and the catalyst of the comparative example.

【図5】1,3,5-トリメチルベンゼン単独のTG/DTA
図。
FIG. 5: TG / DTA of 1,3,5-trimethylbenzene alone
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 2 排気通路 3 排気ガス浄化用触媒 4 ゼオライト 5 第1触媒(HC吸着材) 6 第2触媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Exhaust passage 3 Exhaust gas purification catalyst 4 Zeolite 5 First catalyst (HC adsorbent) 6 Second catalyst

フロントページの続き (72)発明者 市川 智士 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 村上 浩 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 渡辺 康人 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 Fターム(参考) 3G091 AA02 AA18 AB05 AB10 BA14 BA15 BA19 BA39 FB10 GA06 GA16 GB01X GB01Y GB05W GB06W GB07W GB09X GB09Y GB10X GB17X HA08 HA18 HA20 Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Ichikawa 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Murakami 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72 ) Inventor Yasuhito Watanabe 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture F-term (reference) 3G091 AA02 AA18 AB05 AB10 BA14 BA15 BA19 BA39 FB10 GA06 GA16 GB01X GB01Y GB05W GB06W GB07W GB09X GB09Y GB10X GB17X HA08 HA18

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自動車のエンジンから排出される排気ガ
スを浄化する自動車排気ガス浄化装置であって、 上記エンジンの排気通路に配置され、 上記排気ガス中の芳香族炭化水素を吸着する第1触媒
と、 上記第1触媒の近傍に設けられ該第1触媒に吸着された
芳香族炭化水素と当該排気ガス中のNOxとを反応させ
ることによって該NOxを還元する第2触媒とを備えて
いる自動車排気ガス浄化装置。
1. An automobile exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas discharged from an engine of an automobile, wherein the first catalyst is disposed in an exhaust passage of the engine and adsorbs aromatic hydrocarbons in the exhaust gas. And a second catalyst provided in the vicinity of the first catalyst and reducing the NOx by reacting the aromatic hydrocarbon adsorbed by the first catalyst with NOx in the exhaust gas. Exhaust gas purification device.
【請求項2】 芳香族炭化水素とNOxとを含有する燃
焼排気ガスを接触させてNOxを還元浄化する排気ガス
浄化用触媒であって、 上記排気ガス中の芳香族炭化水素を吸着する第1触媒
と、 上記第1触媒の近傍に配置され、該第1触媒に吸着され
た芳香族炭化水素と当該排気ガス中のNOxとを反応さ
せることによって該NOxを還元する第2触媒とを備え
ている排気ガス浄化用触媒。
2. An exhaust gas purifying catalyst for reducing and purifying NOx by contacting a combustion exhaust gas containing an aromatic hydrocarbon and NOx, wherein the first catalyst adsorbs the aromatic hydrocarbon in the exhaust gas. A catalyst, and a second catalyst disposed in the vicinity of the first catalyst and reducing the NOx by reacting the aromatic hydrocarbon adsorbed by the first catalyst with NOx in the exhaust gas. Exhaust gas purification catalyst.
【請求項3】 請求項2に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 上記第1触媒は、芳香族炭化水素を吸着するための金属
元素をゼオライトの酸点に結合させてなるものである排
気ガス浄化用触媒。
3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2, wherein the first catalyst has a metal element for adsorbing an aromatic hydrocarbon bonded to an acid site of zeolite. Exhaust gas purification catalyst.
【請求項4】 請求項3に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 上記第1触媒の金属元素はZrである排気ガス浄化用触
媒。
4. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 3, wherein the metal element of the first catalyst is Zr.
【請求項5】 請求項2に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 上記第2触媒は、触媒金属をゼオライトに担持させてな
るものである排気ガス浄化用触媒。
5. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2, wherein the second catalyst has a catalytic metal supported on zeolite.
【請求項6】 請求項5に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 上記触媒金属は貴金属であり、上記ゼオライトにイオン
交換によって担持されている排気ガス浄化用触媒。
6. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, wherein the catalytic metal is a noble metal, and is supported on the zeolite by ion exchange.
【請求項7】 請求項5又は請求項6に記載されている
排気ガス浄化用触媒において、 上記貴金属がPtである排気ガス浄化用触媒。
7. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, wherein the noble metal is Pt.
【請求項8】 請求項4又は請求項6に記載されている
排気ガス浄化用触媒において、 上記第1触媒を構成するZrと上記第2触媒を構成する
貴金属とが、同一のゼオライト上に担持されている排気
ガス浄化用触媒。
8. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 4, wherein the Zr constituting the first catalyst and the noble metal constituting the second catalyst are supported on the same zeolite. Exhaust gas purification catalyst.
【請求項9】 請求項2乃至請求項8のいずれか一に記
載されている排気ガス浄化用触媒において、 ディーゼルエンジンの排気ガスの浄化に用いられる排気
ガス浄化用触媒。
9. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2, wherein the exhaust gas purifying catalyst is used for purifying exhaust gas of a diesel engine.
【請求項10】 ゼオライトにZrが担持されてなり、
燃焼排気ガス中の炭化水素を吸着するHC吸着材。
10. Zrite supported on zeolite,
HC adsorbent that adsorbs hydrocarbons in combustion exhaust gas.
【請求項11】 請求項9に記載されているHC吸着材
において、 酸素濃度4%以上の燃焼排気ガス中の炭化水素の吸着に
用いられるHC吸着材。
11. The HC adsorbent according to claim 9, which is used for adsorbing hydrocarbons in a combustion exhaust gas having an oxygen concentration of 4% or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019172284A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-12 三井金属鉱業株式会社 Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019172284A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-12 三井金属鉱業株式会社 Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system

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