JP2001087658A - 排ガス浄化用触媒の製造方法及びその装置 - Google Patents

排ガス浄化用触媒の製造方法及びその装置

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JP2001087658A
JP2001087658A JP27169399A JP27169399A JP2001087658A JP 2001087658 A JP2001087658 A JP 2001087658A JP 27169399 A JP27169399 A JP 27169399A JP 27169399 A JP27169399 A JP 27169399A JP 2001087658 A JP2001087658 A JP 2001087658A
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porous
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Yoshihiko Ito
由彦 伊藤
Matsue Ueda
松栄 上田
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒活性の向上した排ガス浄化用触媒を製造
する方法及びその装置を提供すること。 【解決手段】 円筒状のパイプ11内に設置された、処
理ガスが自由に通過できるような電極13,14間に、
触媒金属の化合物を担持させた多孔質担体12を配置
し、300℃程度に加熱した処理ガス16を、60,0
00/hrの割合で流しながら、両電極13,14間
に、高圧電源15からパルス電圧を印加してパルス放電
を発生させ、プラズマ状態を生ぜしめることにより、該
多孔質担体12に、パルス放電により発生したプラズマ
を接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の排ガス浄
化用触媒の製造方法及びその装置、特に、排ガスの浄化
活性の高い排ガス浄化用触媒の製造方法及びその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、排ガス中に含まれている窒素酸化
物(以下、「NOX 」という)を除去するための排ガス
浄化用触媒を製造する方法としては、活性アルミナ、酸
化チタン、酸化珪素等の酸化物担体に白金、バナジウム
等の触媒金属の化合物を担持させ、大気中又は還元雰囲
気中で加熱処理することにより触媒金属を担持した酸化
物担体からなる触媒を製造する方法が知られている。ま
た、担体として活性炭を用い、触媒金属の化合物を担持
し、大気中で加熱処理をする場合には、担体自身が燃え
てしまい目的とする金属酸化物を担持した活性炭が得ら
れないために、プラズマ処理をする方法も知られている
(特開平11−028357号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
大気中または還元雰囲気中で加熱処理する方法において
は、常圧では触媒表面の温度が上昇し、担体の表面積の
低下や、貴金属の凝集などが起こり、触媒活性が低下す
るという問題がある。また、上記のプラズマ処理をする
方法においては、活性炭素が燃えてしまわないように活
性炭の表面の温度を上昇させないために、減圧下でプラ
ズマ処理を行う必要があり、処理装置が複雑となり実用
的ではないという問題がある。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、大気または還元
性ガス等の処理ガス中で加熱処理をする場合にも、担体
の表面積の低下や貴金属の凝集などが起こり触媒活性が
低下するということがなく、また、複雑な処理装置を必
要とすることもなく、触媒活性の向上した排ガス浄化用
触媒を製造する方法及びその装置を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミ
ナ、酸化珪素等の多孔質担体に白金、パラジウム等の触
媒金属の化合物を担持させ、その多孔質担体を処理ガス
中で加熱処理して多孔質担体に担持していた触媒金属の
化合物を触媒金属に転化する際に、放電、特にパルス放
電により発生したプラズマと接触させることにより、高
活性な触媒を調製しうることを見いだし、本発明を完成
したものである。
【0006】即ち、本発明に係る排ガス浄化用触媒の製
造方法は、「触媒金属の化合物を担持した多孔質担体
を、処理ガス中で加熱処理して触媒金属を担持した多孔
質担体からなる触媒を製造する際に、触媒金属の化合物
を担持した多孔質担体を放電により発生したプラズマに
接触させることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方
法。」(請求項1)を要旨(発明を特定する事項)とす
る。
【0007】また、本発明に係る排ガス浄化用触媒の製
造装置は、「処理ガスの流入口と流出口とを有する密閉
容器、該密閉容器内に配置された触媒金属の化合物を担
持した多孔質担体、該多孔性酸化物質担体を挟んで、又
は、該多孔性酸化物質担体より処理ガス上流側に設置さ
れた一対の電極、該一対の電極に高電圧を印加する高圧
電源を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造
装置。」(請求項8)を要旨(発明を特定する事項)と
する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、多孔質担体に担持され
た触媒金属の化合物の触媒金属への転化を、放電、特に
パルス放電により発生したプラズマに接触させることに
より行うことを特徴とするものである。ここで、放電と
しては、コロナ放電、充填層バリア放電等が他に挙げら
れる。触媒金属の化合物が担持された多孔質担体をパル
ス放電により発生したプラズマに接触させることによ
り、触媒金属の化合物が担持された多孔質担体は、プラ
ズマ中のイオン、電子、ラジカル等にさらされることに
なり、触媒金属化合物のメタル化、触媒表面の清浄化が
起こるだけでなく、触媒表面は、ステップ、空孔等の高
活性な結晶面が残る(単なる加熱処理では、安定な面が
成長するため活性は低下する)。また、プラズマの発生
がパルスで行われることにより、触媒表面温度が上昇し
にくく、触媒の熱による劣化が起こりにくい。これらの
ことから、触媒の活性が一段と向上することになる。
【0009】本発明において使用される多孔質担体とし
ては、排ガス浄化用触媒の担体として公知の担体ならば
特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、アルミ
ナ、チタニア、ジルコニア、シリカ・アルミナ、チタニ
ア・ジルコニア、チタン酸バリウム、ゼオライト等の多
孔性酸化物もしくはそれらの混合物等からなる担体や、
それらの多孔性酸化物もしくはそれらの混合物等をコー
ディライト等のセラミックス材をハニカム構造等に成型
した基材にコーティングした担体等が挙げられる。
【0010】本発明において使用される触媒金属として
は、排ガス浄化用触媒の触媒金属として公知の触媒金属
ならば特に限定されるものではなく、例えば、白金(P
t),パラジウム(Pd),ロジウム(Rh),イリジ
ウム(Ir),ルテニウム(Ru)等の貴金属が挙げら
れる。
【0011】本発明における「放電によるプラズマの発
生」は、1〜100KV、1Hz〜1MHzの高電圧を
印加して放電を発生せしめることにより行われる。例え
ば、「パルス放電によるプラズマの発生」は、1〜10
0KV、1Hz〜1MHzのパルス高電圧を印加してパ
ルス放電を発生せしめることにより行われる。図1〜図
4は、触媒金属の化合物を担持させた多孔質担体に、パ
ルス放電により発生したプラズマを接触させる際に使用
する装置のプラズマ発生部分と触媒部分とを示す概略図
である。触媒金属の化合物を担持させた多孔質担体をパ
ルス放電により発生したプラズマに接触させる手段とし
ては、特に限定されるものではなく、例えば、図1に示
すように、内径寸法が、5〜500mm程度の円筒状の
パイプ11内に、導電性の材料で円板状に成形されたメ
ッシュ状のものであって、処理ガスが自由に通過できる
ような電極13,14を設け、その電極13,14間
に、触媒金属の化合物を担持させた多孔質担体12を配
置し、円筒状のパイプ11外に高圧電源15を設け、そ
の高圧電源15と両電極13,14とを接続する。円筒
状のパイプ11の一端から、例えば、100〜500℃
程度に加熱した処理ガス16を、例えば、SV=10,
000〜100,000/hrの割合で流しながら、両
電極13,14間に、高圧電源15からパルス電圧を印
加してパルス放電を発生させ、プラズマ状態を生ぜしめ
ることにより、該多孔質担体12に、パルス放電により
発生したプラズマを接触させることができる。
【0012】また、図2に示すように、内径寸法が、5
〜500mm程度の円筒状のパイプ21に、触媒金属の
化合物を担持させた多孔質担体22を配置し、該多孔質
担体22より処理ガス上流側で、該円筒状のパイプ21
の外周に円筒状の電極23設け、該円筒状のパイプ21
の中心部分に棒状の電極24を設ける。円筒状のパイプ
21外に高圧電源25を設け、その高圧電源25と両電
極23,24とを接続する。円筒状のパイプ21の一端
から、例えば、100〜500℃程度に加熱した処理ガ
ス26を、例えば、SV=10,000〜100,00
0/hrの割合で流しながら、両電極23,24間に、
高圧電源25からパルス電圧を印加してパルス放電を発
生させ、プラズマ流を生ぜしめ、そのプラズマ流を該多
孔質担体22に流し、通過せしめることにより、該多孔
質担体22とプラズマ流とを接触させることもできる。
【0013】また、図3に示すように、内径寸法が、5
〜500mm程度の円筒状のパイプ31に、触媒金属の
化合物を担持させた多孔質担体32を配置し、該多孔質
担体32より処理ガス上流側に、導電性の材料で円板状
に成形されたメッシュ状のものであって、処理ガスが自
由に通過できるような一対の電極33,34を設け、そ
の電極33,34間にアルミナなどの誘電体37を配置
する。円筒状のパイプ31外に高圧電源35を設け、そ
の高圧電源35と両電極33,34とを接続する。円筒
状のパイプ31の一端から、例えば、100〜500℃
程度に加熱した処理ガス36を、例えば、SV=10,
000〜100,000/hrの割合で流しながら、両
電極33,34間に、高圧電源35からパルス電圧を印
加してパルス放電を発生させ、プラズマ流を生ぜしめ、
そのプラズマ流を該多孔質担体32部分に流し、通過せ
しめることにより、該多孔質担体32とプラズマ流とを
接触させることもできる。
【0014】また、図4に示すように、内径寸法が、5
〜500mm程度の円筒状のパイプ41に、触媒金属の
化合物を担持させた多孔質担体42を配置し、該多孔質
担体42が配置されている位置で、該円筒状のパイプ4
1の外周に円筒状の電極43設け、該多孔質担体42の
中心部分(該円筒状のパイプ41の中心部分)に棒状の
電極44を設ける。円筒状のパイプ41外に高圧電源4
5を設け、その高圧電源45と両電極43,44とを接
続する。該円筒状のパイプ41の一端から、例えば、1
00〜500℃程度に加熱した処理ガス46を、例え
ば、SV=10,000〜100,000/hrの割合
で流しながら、両電極43,44間に、高圧電源45か
らパルス電圧を印加してパルス放電を発生させ、プラズ
マ流を生ぜしめ、そのプラズマ流を該多孔質担体42に
流し、通過せしめることにより、該多孔質担体42とプ
ラズマ流とを接触させることもできる。
【0015】プラズマを発生させるために流す処理ガス
としては、空気等の酸素含有ガス、窒素、アルゴン等の
不活性ガス、水素等の還元ガスを含有する還元性のガス
等を使用することができる。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例
によって限定されるものではない。 [実施例1]チタン酸バリウム担体100gあたり、白
金(Pt)0.5gの担持量が得られるように調製した
テトラアンミン白金水溶液にチタン酸バリウム粉末を浸
漬し、100℃で12時間乾燥し、テトラアンミン白金
担持チタン酸バリウム粉末を得た。その後、図1に示す
装置のプラズマ発生部分にテトラアンミン白金担持チタ
ン酸バリウム粉末をセットし、300℃に加熱した空気
をSV=60,000/hrの割合で流しつつ、大気圧
下、15KV、25KHzのパルス高電圧を印加してパ
ルス放電を発生せしめ、1時間のプラズマ処理を行って
白金担持チタン酸バリウム触媒を得た。
【0017】[比較例1]実施例1と同様の処理を行っ
てテトラアンミン白金担持チタン酸バリウム粉末を得、
次いで、図1に示す装置のプラズマ発生部分にテトラア
ンミン白金担持チタン酸バリウム粉末をセットし、50
0℃に加熱した空気をSV=60,000/hrの割合
で流しつつ、1時間の加熱処理を行って、白金担持チタ
ン酸バリウム触媒を得た。
【0018】[比較例2]空気の代わりに5容量%のH
2 含有のN2 ガスを使用すること以外は、比較例1と同
様の処理を行って白金担持チタン酸バリウム触媒を得
た。
【0019】[比較例3]空気の加熱温度を300℃と
すること以外は、比較例1と同様の処理を行って白金担
持チタン酸バリウム触媒を得た。
【0020】上記の実施例及び比較例で得られた白金担
持チタン酸バリウム触媒について、以下に示すような活
性評価試験を行い、その結果を図5,図6に示した。 〈活性評価試験〉図1に示すような、内径寸法が、約2
0mmの円筒状のパイプに、上記の実施例及び比較例で
得られた触媒を配置し、円筒状のパイプの一端から、N
O:230ppm,C36 :1000ppm,CO:
150ppm,H2 O:5%,O 2 :10%,N2 :バ
ランスの組成を有し、20℃/分にて昇温した、100
〜500℃の処理ガスガスをSV=60,000/hr
の割合で流しながら、上記の実施例及び比較例における
と同様のプラズマ処理又は加熱処理を行って、NO X
化率,HC浄化率を測定した。
【0021】図5,図6から、本発明の触媒(実施例)
は、NOX 浄化率の点で、比較例の触媒に比べてかなり
優れた効果を奏することが明らかであり、また、本発明
の触媒(実施例)は、比較例の触媒に比べてかなり低い
温度でも、HC浄化効果が十分に奏せれることが明らか
である。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、触媒金
属の化合物を担持させた多孔質担体をパルス放電により
発生したプラズマに接触させて、多孔質担体に担持して
いた触媒金属の化合物を触媒金属に転化することによ
り、従来の同種触媒に比して、触媒の活性を一段と高め
ることができるという優れた効果を奏するものである。
特に、自動車の排気ガス浄化(NOX 浄化、HC浄化)
の活性を高める点では、顕著に優れた効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置のプラズマ発生部分と触媒部分と
を示す概略図である。
【図2】本発明の他の装置のプラズマ発生部分と触媒部
分とを示す概略図である。
【図3】本発明の更に別の装置のプラズマ発生部分と触
媒部分とを示す概略図である。
【図4】本発明の更に別の装置のプラズマ発生部分と触
媒部分とを示す概略図である。
【図5】本発明の実施例及び比較例のNOX 浄化特性を
示すグラフである。
【図6】本発明の実施例及び比較例のHC浄化特性を示
すグラフである。
【符号の説明】
11,21,31,41 円筒状のパイプ 12,22,32,42 触媒金属の化合物を担持させ
た多孔質担体 13,23,33,43 電極 14,24,34,44 電極 15,25,35,45 高圧電源 16,26,36,46 処理ガス 37 誘電体
フロントページの続き Fターム(参考) 4D048 AA06 AA18 BA03Y BA06Y BA07X BA08Y BA11Y BA15X BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA42X BD02 BD10 4G069 AA03 BA01A BA02A BA03A BA04A BA05A BA07A BB04A BB04B BB06A BB06B BC13A BC13B BC50A BC50B BC70A BC71A BC72A BC74A BC75A BC75B CA03 CA13 CA15 DA06 EB11 FA08 FB58

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒金属の化合物を担持した多孔質担体
    を、処理ガス中で加熱処理して触媒金属を担持した多孔
    質担体からなる触媒を製造する際に、触媒金属の化合物
    を担持した多孔質担体を放電により発生したプラズマに
    接触させることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記放電が、パルス放電である請求項1
    に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記処理ガスが、空気又は還元性ガスで
    ある請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記触媒金属が、白金(Pt),パラジ
    ウム(Pd),ロジウム(Rh),イリジウム(I
    r),ルテニウム(Ru)等の貴金属の少なくとも一種
    である請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触
    媒の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記多孔質担体が、シリカ、アルミナ、
    チタニア、ジルコニア、シリカ・アルミナ、チタニア・
    ジルコニア、チタン酸バリウム、ゼオライト等の多孔性
    酸化物の少なくとも一種である請求項1〜4に記載の排
    ガス浄化用触媒の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記放電は、1〜100KV、1Hz〜
    1MHzの高電圧を印加することにより発生したもので
    ある請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記放電が、パルス放電であり、前記高
    電圧が、パルス高電圧である請求項6に記載の排ガス浄
    化用触媒の製造方法。
  8. 【請求項8】 処理ガスの流入口と流出口とを有する密
    閉容器、該密閉容器内に配置された触媒金属の化合物を
    担持した多孔質担体、該多孔性酸化物質担体を挟んで、
    又は、該多孔性酸化物質担体より処理ガス上流側に設置
    された一対の電極、該一対の電極に高電圧を印加する高
    圧電源を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製
    造装置。
  9. 【請求項9】 前記高電圧が、パルス高電圧である請求
    項8に記載の排ガス浄化用触媒の製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009207979A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Univ Of Tsukuba 触媒製造方法および触媒
WO2018051890A1 (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 国立大学法人京都大学 排ガス浄化用高耐熱性複合酸化物触媒及びその製造方法
CN108097042A (zh) * 2017-12-29 2018-06-01 中国船舶重工集团公司第七八研究所 一种离子场催化净化装置及方法

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