JP2001000862A - リーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒 - Google Patents
リーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒Info
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Abstract
させたリーンバーンガソリンエンジン用窒素酸化物除去
触媒及びその製造方法を提供する。 【解決手段】ハニカム基体と該ハニカム基体表面に形成
された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴金属及
び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素酸化物
除去触媒において、水銀圧入法で測定した触媒の細孔径
1μm以上の細孔容積がハニカム単位体積当たり60m
l/L以上であることを特徴とするリーンバーンエンジ
ン用窒素酸化物除去触媒及びその製造方法。
Description
ンエンジンから排出される排ガスを浄化するための窒素
酸化物除去用触媒及びその製造方法に関する。
車用ガソリンエンジンをリーンバーン状態で駆動させる
システムの社会的要求がある。リーンバーンとは燃料消
費率を下げるため、希薄燃料状態、つまり、燃料量に対
して空気(酸素)量が過剰な状態である。リーンバーン
時の排ガス中には多量の未燃焼ガスが含まれ、従来の三
元触媒では窒素酸化物(以下、NOxという)を除去し
きれない。
される排ガス中のNOxを効果的に除去する触媒(以
下、リーンNOx触媒という)の開発が求められてい
る。
のNOxを短い接触時間で効率的に除去できる耐熱性に
優れた触媒として、水銀圧入法で測定した触媒の充填密
度が0.60g/cm3以上で、窒素吸着法で測定した
比表面積が120m2/g以上の活性アルミナと該活性
アルミナに担持された銀とからなる脱硝触媒を開示す
る。
平7―256101号公報はコージエライト担体よりも
熱膨張係数の大きい高比表面積材料及び触媒成分の担持
によるり耐熱性劣化の少ないハニカム構造触媒担体とし
てハニカム構造体の直径が0.5〜5μmの細孔の総細
孔容積が全細孔容積の70%以上であることを開示す
る。
制の強化に伴い、リーンNOx触媒は更に高いNOx浄化
性能と燃焼排ガスに含まれる微量被毒成分( SOx,
P, Pb )に長期間耐える耐被毒性が求められている。
上の高いNOx浄化性能を有し,かつ耐被毒性の優れたリ
ーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒並びにその製
造方法を提供する。
おりである。
に形成された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴
金属及び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素
酸化物除去触媒において,水銀圧入法で測定した触媒の
細孔径1μm以上の細孔容積がハニカム単位体積当たり
60ml/L以上であることを特徴とするリーンバーン
エンジン用窒素酸化物除去触媒。
に形成された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴
金属及び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素
酸化物除去触媒において,該多孔質担体の重量基準90
%粒径と10%粒径の差で定義される粒度分布幅が該多
孔質担体の平均粒径の2.3倍以下であることを特徴と
するリーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒。
に形成された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴
金属及び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素
酸化物除去触媒の製造方法において,該多孔質担体の重
量基準90%粒径と10%粒径の差で定義される粒度分布
幅が該多孔質担体の平均粒径の2.3倍以下である触媒
を加熱、焼成することにより前記触媒の水銀圧入法で測
定した細孔径1μm以上の領域における細孔容積がハニ
カム単位体積当たり60ml/L以上とすることを特徴
とするリーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒の製
造方法。を提供する。
窒素酸化物除去触媒(リーンNOx触媒)は排気ガスと
の反応面積を増すためハニカム状に形成されたハニカム
基体上に、多孔質担体が形成され、該多孔質担体の表面
上に触媒成分を担持する。
す。1はハニカム基体、2〜4は多孔質担体、5は空孔
である。1のハニカム基体が多数集まって排気ガス浄化
装置のハニカムを構成している。ハニカム基体1はコー
ジェライトやFe-Cr-Al合金などが用いられる。ハニ
カム基体1の断面部分の空孔形状は、三角形、四角形、
五角形又は六角形などの多角形状或るいは円形、楕円形
の少なくとも何れかであって、該空孔の内面には必要に
応じて多孔質担体が1〜3層形成されている。
ト,アルミナ,ゼオライトなどの無機物をスラリー状に
調整し、次いで該無機物のスラリー状物をハニカム基体
1に塗布、乾燥、焼成して多孔質担体層を形成し、該多
孔質担体層の表面上にスラリー状にした触媒成分を含浸
する方法、及びベーマイト,アルミナ,ゼオライトなど
の無機物と触媒成分を混合してスラリー状にし、次いで
該スラリー状物をハニカム基体1に塗布、乾燥、焼成す
る方法がある。
含浸している触媒成分又は多孔質担体に含まれる触媒の
作用で浄化される。リーンNOx触媒ではリーン(酸素
過剰状態)雰囲気で触媒成分に吸着したNOxやSOxが
ストイキ雰囲気で放出・還元される。
分にNOxやSOxを吸着させることが重要になる。
Ox濃度 ― 出口ガス中のNOx濃度)/(入口ガス中の
NOx濃度)}×100 空孔5を流導する排気ガスは多孔質担体内の空孔中も流
導して、ハニカム基体1の多孔質担体に担持されている
触媒成分と接触しNOxやSOxを効率よく吸着する必要
がある。そのために、排気ガスが容易に多孔質担体内部
に拡散可能な適度な大きさの空隙又は空孔が必要とな
る。
表面へとつながる開気孔と考えられる。そのため、細孔
径1μm以上の細孔容積が多い触媒ほど、排ガスを触媒
成分に導くことができる浄化性能を高めることができ
る。細孔径1μm以上の細孔容積がハニカム単位体積当
たり60ml/L以上であれば、排ガスを触媒成分に導
くことができ浄化性能を向上させることができるが、9
0ml/L以上であれば更に、好ましい効果が得られ
る。
の硫黄が含まれ、燃焼後の排気ガスに酸化硫黄SOxが
存在する。該SOxは触媒の貴金属に吸着し、NOxが吸
着する反応点を減少させるため、NOx浄化率が低下す
る。該SOxを含む排ガスを用いた試験は使用国によっ
て異なる硫黄濃度への対応と、自動車の長距離走行にお
ける触媒の劣化を想定したものである。触媒の 耐被毒
性が高い程、触媒の適用可能な地域が広くなり、長距離
走行に対応できる。
成する物質の粒度分布幅が粒径の2.3倍以下が望まし
い。
は,分級した原料粉末を用いても,多孔質担体物質をス
ラリー化する際の粉砕条件や触媒成分と混練時の混練条
件を調整しても構わない。
総粉末重量の90%に相当する粒径値と10%に相当す
る粒径値の差と定義する。
と水銀の容積変化から細孔分布を測定する方法である。
が高い時は小さい細孔に圧入されるので水銀圧力を細孔
直径に換算できる。水銀圧入法は細孔直径の測定範囲が
0.003〜100μmと広いのが特徴である。
使用しているγ―アルミナ,θ―アルミナ, シリカ, ジ
ルコニア,ゼオライトなどから1種類または複数を選び
使用できる。
トイキ条件での総合性能を勘案しハニカム容量当たり1
70〜210g/Lが望ましい。
媒として用いる場合の担持量は、ランタン(La ),セ
シウム(Ce ),バリウム(Ba) ,ストロンチウム(S
r),マグネシウム(Mg), ナトリウム(Na)等から選
ばれる複数物質の合計は多孔質担体100重量部に対し
て6〜70重量% 、更に白金(Pt), ロジウム(R
h), パラジウム(Pd), イリジウム(Ir),オスミウ
ム(Os), 銀(Ag)から選ばれる貴金属は1種または
複数物質の合計は多孔質担体100重量部に対して0.
05〜15重量%が好ましい。
法,ゾルゲル法,イオン交換法,蒸着法などの物理的調
製方法や化学反応を利用した調製方法などのいずれも適
用可能である。
9μmに調製したアルミナ粉末及びその前駆体からなる
アルミナスラリーをコージェライト製ハニカム(400
セル/inch2)にコーティングしハニカムの見掛け容積
1リットル当たり約190gのアルミナをコーティングし
た。該アルミナコートハニカムに、硝酸セシウム(Ce)
溶液を含浸し、200℃で乾燥後、600℃で1時間焼
成した。続いて硝酸ナトリウムと硝酸マグネシウムを混
合した水溶液を含浸し、同様に乾燥,焼成をした。更
に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液と硝酸ロジウム溶
液の混合溶液に含浸し、200℃で乾燥後、450℃で
1時間焼成した。最後に硝酸マグネシウム溶液を含浸
し、200℃で乾燥後、450℃で1時間焼成した。以
上により、アルミナ100重量%に対して、セリウム1
8重量%、ナトリウム12重量%とマグネシウム1.2
重量%を同時に担持し、白金16重量%、ロジウム0.1
5重量%及びマグネシウム1.5重量%を含有する実施
例触媒1を得た。
を調製したアルミナ粉末及びその前駆体からなるアルミ
ナスラリーを用い、実施例触媒2及び実施例触媒3を得
た。
あるが、粉砕条件を変更しアルミナスラリーの粒径と粒
度分布幅を調製した比較例触媒1及び2を得た。調製し
た触媒に使用したアルミナスラリーの平均粒径と粒度分
布幅及び水銀圧入法で測定した触媒の細孔径1μm以上
の気孔容積を表1示す。
を用いて作製した実施例触媒2と比較例触媒1の水銀圧
入法で測定した細孔直径と累積細孔容積を示す。実施例
触媒2では比較例触媒1より細孔直径1μm以上の累積
細孔容積が多いことがわかる。
〜2を評価装置にてハニカム入口ガス温度300℃でス
トイキモデル排ガスを3分間流通後、リーンモデル排ガ
スに切り替えてその排ガスからNOx浄化率を求めた。
これを初期性能とする。
2に示す組成のSO2含有ストイキモデル排ガス(以下
被毒ガス)を5時間流通させ、このSO2被毒後のハニ
カム触媒を用いて(1)と同様に評価を行いSO2 被
毒後のNOx浄化性能を求めた。これを被毒後性能とす
る。
て、ストイキモデル排ガスからリーンモデル排ガスに切
り替えて1分後の浄化性能をNOx浄化率とした。
初期及びSO2被毒後のNOx浄化率を示す。
施触媒1〜3は比較例1〜2より2〜9ポイント高い値
になり、本発明によりNOx浄化性能が向上し、かつ耐
被毒性も向上した。
粒度分布幅/平均粒径で整理した。粒度分布幅を平均粒
径の2.3倍以下に制御することで被毒後のNOx浄化
率を80%以上に高めることができた。
化率の関係である。水銀圧入法で測定した細孔分布にお
いてハニカム単位体積当たり1μm以上の細孔容積を6
0ml/Lとすることで被毒後のNOx浄化率を80%以上
に高めることができた。
度分布幅を制御し、触媒の細孔容積を増加させ、NOx
浄化性能を有し、かつ耐被毒性を向上させた触媒を作製
できる。
係を示す。
粒径とNOx浄化率の関係を示す。
率の関係を示す。
多孔質担体、 4…触媒多孔質担体、 5…空孔。
Claims (3)
- 【請求項1】ハニカム基体と該ハニカム基体表面に形成
された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴金属及
び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素酸化物
除去触媒において、水銀圧入法で測定した触媒の細孔径
1μm以上の細孔容積がハニカム単位体積当たり60m
l/L以上であることを特徴とするリーンバーンエンジ
ン用窒素酸化物除去触媒。 - 【請求項2】ハニカム基体と該ハニカム基体表面に形成
された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴金属及
び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素酸化物
除去触媒において、該多孔質担体の重量基準90%粒径
と10%粒径の差で定義される粒度分布幅が該多孔質担
体の平均粒径の2.3倍以下であることを特徴とするリ
ーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒。 - 【請求項3】ハニカム基体と該ハニカム基体表面に形成
された多孔質担体と該多孔質担体に担持された貴金属及
び触媒成分からなるリーンバーンエンジン用窒素酸化物
除去触媒の製造方法において、該多孔質担体の重量基準
90%粒径と10%粒径の差で定義される粒度分布幅が
該多孔質担体の平均粒径の2.3倍以下である触媒を加
熱、焼成することにより前記触媒の水銀圧入法で測定し
た細孔径1μm以上の領域における細孔容積がハニカム
単位体積当たり60ml/L以上とすることを特徴とす
るリーンバーンエンジン用窒素酸化物除去触媒の製造方
法。
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JP2012002459A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Miura Co Ltd | 燃焼装置及び触媒 |
WO2020138298A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | ユミコア日本触媒株式会社 | 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法 |
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-
1999
- 1999-06-21 JP JP17428499A patent/JP3793371B2/ja not_active Expired - Fee Related
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