JP2001120952A - 窒素酸化物の吸着および脱着方法 - Google Patents

窒素酸化物の吸着および脱着方法

Info

Publication number
JP2001120952A
JP2001120952A JP2000236296A JP2000236296A JP2001120952A JP 2001120952 A JP2001120952 A JP 2001120952A JP 2000236296 A JP2000236296 A JP 2000236296A JP 2000236296 A JP2000236296 A JP 2000236296A JP 2001120952 A JP2001120952 A JP 2001120952A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
elements
nitrogen oxides
substance
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000236296A
Other languages
English (en)
Inventor
Thierry Becue
ベキュ チエリー
Gil Mabilon
マビロン ジル
Philippe Villeret
ヴィルレ フィリップ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of JP2001120952A publication Critical patent/JP2001120952A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/16Clays or other mineral silicates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8631Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0207Compounds of Sc, Y or Lanthanides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0211Compounds of Ti, Zr, Hf
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0214Compounds of V, Nb, Ta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0218Compounds of Cr, Mo, W
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0222Compounds of Mn, Re
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0225Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0233Compounds of Cu, Ag, Au
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/024Compounds of Zn, Cd, Hg
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0248Compounds of B, Al, Ga, In, Tl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0251Compounds of Si, Ge, Sn, Pb
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0274Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04 characterised by the type of anion
    • B01J20/0292Phosphates of compounds other than those provided for in B01J20/048
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/048Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing phosphorus, e.g. phosphates, apatites, hydroxyapatites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204Inorganic carriers, supports or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234Inorganic material layers
    • B01J20/3236Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/049Pillared clays

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、酸化剤について化学量論超過であ
る媒質中で作用する特に自動車の内燃エンジンの排気ガ
ス中に存在する窒素酸化物NOおよびNOの吸着およ
び脱着についての物質を提供する。 【解決手段】 該物質は、吸着温度に比して、温度の上
昇により窒素酸化物の脱着が可能である。該物質の構造
は、燐酸塩の四面体からなり、かつ第IVB族、第VB族、
第VIB族、第VIIB族および第IVA族に属する少なくとも1
つの元素(A)と、場合によってはアルカリ元素IA、ア
ルカリ土類元素IIA、希土類元素IIIBまたは遷移金属元
素の族に属する少なくとも1つの元素(B)と、場合に
よっては白金族(第VIII族)の貴金属の群に属する少な
くとも1つの金属(C)とを含む。これらの物質は、ガ
ス中に含まれる硫黄酸化物および炭素酸化物に対し非感
受性である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化性化合物、よ
り詳しくは酸素について化学量論超過であってもよいガ
ス混合物中に存在する窒素酸化物(一般にNOと呼ば
れる、NOおよびNO)の吸着による除去を促進させ
る物質に関する。前記物質は、これらガス中において遭
遇される硫黄含有物質によっては被毒されない。本発明
は、自動車、特別にはディーゼル燃料を用いて機能する
車両のエンジンからの排気ガス中に存在する窒素酸化物
(NO)の除去に適用される。
【0002】先行技術 窒素酸化物の強力な毒性、酸性雨の形成におけるその役
割および対流圏のオゾンは、これら化合物の廃棄を制限
する厳しい規制を設けるに至った。これらの規制の要求
に応えるために、一般に自動車エンジンまたは定置エン
ジンおよびタービンの排気ガス中に存在するこれら酸化
物の少なくとも一部を除去することが必要である。
【0003】熱分解による、あるいは好ましくは接触分
解による窒素酸化物の除去が考えられるが、この反応に
より要求される高温は、排気ガスの高温とは両立しない
ものである。窒素酸化物の窒素への唯一の接触還元は、
少量ではあるが排気ガス(CO、H、未燃焼炭化水素
すなわちその燃焼がエンジン内において不完全であった
炭化水素)中に存在する還元剤を使用することにより実
現可能であり、さらには触媒の上流に還元性化合物の補
足物を注入することにより実現可能である。これら還元
剤は、炭化水素、アルコール、エーテルまたは他の酸素
含有化合物である。さらにこれらは、エンジンまたはタ
ービンに供給する液体燃料またはガス燃料(加圧下での
天然ガス「CNG」あるいは液化石油ガス「LPG」)
であってよい。
【0004】ヨーロッパ特許出願EP−0540280
A1には、内燃エンジンの排気ガス中における窒素酸
化物の放出を軽減するための装置が記載されている。こ
の装置には、窒素酸化物の吸着および脱着用の物質が含
まれる。この方法によれば、窒素酸化物は、エンジンが
燃焼性に乏しい、すなわち炭化水素に乏しい運転の間
に、硝酸塩形態で蓄積される。しかしながら、この原理
に応じて作用するトラップの貯蔵容量は、一般にトラッ
プを被毒する硝酸塩よりも安定な硫酸塩を形成する、排
気ガス中に含まれる硫黄含有物質の吸着により低下す
る。
【0005】さらにNOのトラッピングに続いて、窒
素酸化物の脱着工程を行った後に、その還元を行うこと
が必要である。排気ガス中に含まれる一酸化炭素COお
よび炭化水素HCの接触酸化による処理用の装置が公知
である。これは、例えば脱NO触媒と呼ばれる、窒素
酸化物の還元触媒を用いるものである。該触媒は、例え
ばアルミナ担体、酸化チタン担体または酸化ジルコニウ
ム担体上に担持される白金またはパラジウムのような、
酸化物担体上の貴金属を含み、温度200〜350℃の
範囲でNOの還元を行うのに活性である。あるいは例
えば水熱的に安定なゼオライト(例えばCu−ZSM
5)を含む灰チタン石(perovskites)による処理、あ
るいは温度範囲350〜600℃での処理用の装置が公
知である。排気収集装置内に配置される触媒と窒素酸化
物の吸収剤とを含む圧縮イグニション・エンジンの排気
ガス処理装置が、例えばヨーロッパ特許EP−0540
280 A1およびEP−0718478 A1に記載
されている。
【0006】従って、窒素酸化物のトラップとして働く
物質は、NO還元触媒が作用するのに必要な温度まで
の定温で、窒素酸化物を吸着することができなければな
らない。該トラップは、ついで、NOの還元反応を開
始するのに充分な温度で脱NO触媒と接触することに
なる窒素酸化物を脱着させる。
【0007】窒素酸化物を収容するのに充分なサイズの
孔路を生成する結晶学構造を有する酸化物が記載されて
いる(日本特許公開JP09075715A)。この日
本特許公開公報において使用されている固体は、Alお
よびSnの混合物あるいはZnおよびSnの混合物を含
みかつホランダイト(hollandite)の結晶学構造を有する
酸化物である。
【0008】フランス特許FR−2733924には、
式YBaCu7−xの物質も報告されており、こ
の物質は、該物質を構成する混合酸化物中へ窒素酸化物
を取り込むことができる。この特許には、窒素酸化物を
供給された後に該物質は、ガス中の酸素含有量が低下し
た場合、酸素に富む斜方晶系構造から酸素に乏しい正方
晶系構造に変化することにより転移することが記載さ
れ、またこの相転移により、窒素酸化物の脱着が引き起
こされる。従って、この方法によれば、排気ガス中の酸
素含有量を変化させることにより、窒素酸化物の吸着お
よび脱着に影響を及ぼすことが可能である。最近、この
物質YBaCu7−x上における酸素の存在下で
のNOの吸着により、実際には、硝酸バリウム(Ba
(NO)種の形成が生じることが証明されている
(K-Y.Lee,K.Watanabe,M.Misono,Applied Catalysis B
13,241(1997年))。この同じ研究により、この物質が、
二酸化炭素の存在下に炭酸バリウムの生成により窒素酸
化物の吸着特性を大幅に失うことも証明されている。硫
酸バリウム種が、硝酸塩種よりも安定であるので、YB
Cu7−x型の化合物も、二酸化硫黄の存在下
に窒素酸化物の吸着部位上に硫酸塩種を形成することに
より、被毒されることが懸念される。
【0009】刊行物[A. Clearfield and J. Stynes,
J. Inorg. Nucl. Chem., 26(1964)117]および[G.Albe
rti and E. torracca, J. Inorg. Nucl. Chem., 30(196
8)317]には、燐酸塩の四面体から構成される構造を有
しかつ酸化数+4の元素を含む物質が記載されている。
【0010】発明の概要 本発明は、例えば酸化剤の化学量論超過媒質中で作用す
る自動車の内燃エンジンの排気ガス中に特に存在する窒
素酸化物NOおよびNOの吸着および脱着のための物
質に関する。前記物質は、温度の上昇によりNOを脱
着することが可能である。該物質は、層状(ラメラ)構
造を有し、かつ燐酸塩の四面体と、元素周期表の第IVB
族、第VB族、第VIB族、第VIIB族および第IVA族の元素か
ら選ばれる少なくとも1つの元素(A)とを含む。
【0011】発明の意義 本発明による吸着・脱着物質は、低温で窒素酸化物をト
ラップすることができ、かつ脱NO触媒が該窒素酸化
物を還元しうる温度で該窒素酸化物を脱着することがで
きる。これら物質は、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物
および炭素酸化物には感受性がない。このことにより、
前記物質の被毒が回避される。該物質は、広範囲の温度
で窒素酸化物の吸着を行う一方、熱再生の制御容易な非
常に狭い温度範囲において脱着を行う。脱着の際、予め
吸着された窒素酸化物は、高濃度のNOで一気に放出
される。このことは、脱着された窒素酸化物の還元反応
の反応速度論に対して有益である。実際、炭化水素によ
るNOの還元の反応速度論は、窒素酸化物種に対して
ポジティブである。前記物質は、窒素酸化物および硫黄
酸化物を各々硝酸塩形態および硫酸塩形態に変えて非常
に安定化させる塩基性酸化物相を有しない。本発明の対
象たる物質の構造内にNOと共に組み込まれることも
あるSOは、NOの温度範囲に類似する温度範囲内
で脱着される。安定した硫酸塩の形成の回避により、吸
着剤物質のより少ない被毒と、再生の頻度と、あまり高
くない再生温度と、それ故にNOトラップの延長され
る寿命期間とが確保される。
【0012】発明の説明 本発明は、燐酸塩の四面体から構成される構造を有しか
つ元素周期表の第IVB族、第VB族、第VIB族、第VIIB族お
よび第IVA族の元素から選ばれる少なくとも1つの元素
(A)を含む、窒素酸化物の吸着および脱着についての
物質に関する。好ましくは、この元素(A)は、酸化数
+4を有する。燐酸塩は、層状(ラメラ)構造を有す
る。NOは、この層状(ラメラ)構造内へ低温で組み
込まれて、ついで該構造からより高温で排出されるもの
である。
【0013】本発明による吸着相は、層状(ラメラ)構
造を有しかつ燐酸塩の四面体で構成され、下記: ・元素周期表の第IVB族、第VB族、第VIB族、第VIIB族お
よび第IVA族の元素からなる群から選ばれる少なくとも
1つの元素(A)と、 ・場合によっては元素周期表のアルカリ元素IA、アルカ
リ土類元素IIA、希土類元素IIIBおよび遷移金属元素か
らなる群から選ばれる少なくとも1つの元素(B)と、 ・場合によっては白金族(第VIII族)の貴金属の群から
選ばれる少なくとも1つの金属(C)とを含む。
【0014】好ましくは、本発明による物質は、少なく
とも1つの元素(B)を含み、好ましくは少なくとも1
つの元素(C)を含む。
【0015】第IVB族、第VB族、第VIB族、第VIIB族およ
び第IVA族に属する元素(A)は、好ましくは酸化数+
4を有しかつ単層を構成する燐酸塩骨格内に配置された
八面体部位内に組み入れられている。元素(A)は、好
ましくはジルコニウム、チタン、ゲルマニウムまたはス
ズ、あるいはこれら元素の少なくとも2つの混合物から
選ばれる。好ましくはジルコニウムまたはチタンが選ば
れる。
【0016】元素(B)は、アルカリ元素IA、アルカリ
土類元素IIA、希土類元素IIIBまたは遷移金属の群に属
する。該元素(B)は、層状(ラメラ)物質の単層間の
空間内に位置し、かつ燐酸塩骨格により生成された負の
電荷の少なくとも一部を補償する。好ましくは例えばカ
リウムまたはセシウムのようなアルカリ金属が選ばれ
る。
【0017】金属(C)は、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウムからなる
群に属する。好ましくは白金が選ばれる。第VIII族の貴
金属から選ばれる少なくとも1つの元素(C)を含む本
発明のこの実施により、NOをNOに酸化することが
可能になる。ところで、本発明の方法において使用され
る物質の構造は、一酸化窒素(NO)の分子挿入におい
てよりも二酸化窒素(NO)の分子挿入において、よ
り効果的である。従って、元素(C)の存在により、排
気ガス中に含まれる窒素酸化物の分子の吸着容量に関し
て有益な効果を奏することが可能になる。
【0018】本発明による吸着相は、1000℃で4時
間焼成されたこの活性相の全体重量に対して、重量%で
表示される重量組成を、次のように有する:すなわち ・POで表示されて、燐酸塩20〜80%、好ましく
は30〜70%、より好ましくは30〜60%と、 ・元素周期表の第IVB族、第VB族、第VIB族、第VIIB族お
よび第IVA族に属する少なくとも1つの元素(A)の5
〜40%、好ましくは10〜30%と、 ・場合によっては元素周期表のアルカリ元素、アルカリ
土類元素、希土類元素または遷移金属の群に属する少な
くとも1つの元素(B)の1〜55%、好ましくは10
〜55%と、 ・場合によっては白金族の貴金属の群に属する少なくと
も1つの金属(C)の0.05〜5%とである。
【0019】吸着相は、粉体、ビーズ、ペレットおよび
押出し物形態であってよい。さらに該吸着相は、セラミ
ック製または金属製モノリス担体上に担持されてもよい
し、あるいは該担体上で直接調製されてもよい。有利に
は、物質の比表面積を増大させて、それによりNO
着の容量を増加させるために、該物質は、成形(押出し
物、コーティング等)される前にシリカまたはアルミナ
のような大きな比表面積の多孔質担体(SiO、Al
、TiO、ZrO、SiC、MgO等)上に
担持されてもよい。
【0020】本発明の物質の調製方法は、次の工程: (a) 強酸の存在下での元素(A)の塩の水溶液と濃
縮燐酸との混合工程か、あるいは濃縮燐酸の存在下での
元素(A)のフッ化錯体の緩慢な分解工程、次いで該錯
体を結晶化させるための還流下での加熱工程と、 (b) 層状(ラメラ)である酸性化合物を得るための
洗浄および乾燥工程と、 (c) 場合によっては、工程(b)の化合物を、元素
(B)塩の溶液中に溶解にすることにより、合成物質の
プロトンの少なくとも一部を、少なくとも1つの元素
(B)のカチオンで交換し、次いでカチオン状態の元素
(B)を、化合物の層状(ラメラ)構造内に導入するよ
うにする、元素(B)の導入工程と、 (d) カチオン状態にある元素(B)の乾燥工程およ
び少なくとも400℃での該元素(B)の焼成工程と、 (e) 場合によっては、次の工程のうちの1つを用い
る少なくとも1つの金属(C)の添加工程と、: ・少なくとも1つの元素の前駆体塩溶液による工程
(d)の化合物の含浸工程と、これに続く焼成工程、あ
るいは ・元素(B)のカチオンによる交換に先立った、工程
(b)の化合物のプロトンと少なくとも1つの元素
(C)のカチオンとの交換による工程と、これに続いて
該化合物の表面に貴金属の集合体を形成してプロトンを
再生するための焼成工程、該化合物は、少なくとも1つ
の元素(B)のカチオンによりプロトンの新規カチオン
交換に付される、 ・工程(b)または工程(d)の化合物と、少なくとも
1つの元素(C)が担持される担体で構成される粉体と
の密な機械的混合工程、 (f) 場合によっては、次の工程のうちの1つの工程
を用いる層状(ラメラ)構造内での柱の生成工程と、 ・第13族および第14族(IIIAおよびIVA族)に属する
元素の金属錯体の1つもしくは複数、または遷移金属
を、酸媒質中での長い加熱により単層間へ直接挿入する
工程、あるいは極性有機分子(アルキル・アミン、アル
コールおよびアミノ酸)の挿入工程、この分子は次いで
単数または複数の金属錯体により交換される、 ・熱安定性酸化物相を生成するための、挿入された金属
種の焼成工程、生成された柱は、導入された単数または
複数金属の酸化物の結合体(クラスター)であるか、あ
るいは導入された金属の酸化物の固溶体で構成される集
合体である、 (g) 場合によっては、一般に耐火性無機酸化物であ
る、大きな比表面積の担体上に化合物を担持するか、あ
るいは該担体上で直接化合物を合成する工程とを含む。
【0021】本発明による方法において使用される物質
の調製方法は、好ましくは工程(f)を含みかつ好まし
くは工程(g)を含む。
【0022】工程(f)は、物質の比表面積を増大させ
るように行われる。従って、該比表面積は、30〜50
0m/g、好ましくは100〜500m/g、より
好ましくは150〜300m/gである。好ましくは
工程(f)は、工程(b)の後に、また工程(c)の前
に行われる。柱の酸化物の重量は、吸着剤物質の全体乾
燥重量の80%までであってよい。
【0023】工程(g)の耐火性無機酸化物は、一般に
次の化合物、すなわちアルミナ(アルファ、べータ、デ
ルタ、ガンマ、キー、あるいはシータ・アルミナ)、シ
リカ、シリカ・アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、酸
化ジルコニウム、および粉砕された炭化物(カーバイ
ド)、例えばシリカ炭化物の単独または混合物からなる
群から選ばれる。前述の酸化物のうちの少なくとも2つ
の酸化物を含む混合酸化物または固溶体が添加されてよ
い。
【0024】しかしながら、車両に関する使用におい
て、ガスの大きな流量、特に排気ガスの高い空間速度を
生み出すものである圧力低下を制限するために、(70
%を越える)大きく開口された多孔性を有する硬質性
(モノリス)担体を使用することが多くの場合好まし
い。実際、これら圧力低下は、エンジンの充分な稼働を
害し、内燃エンジン(ガソリンまたはディーゼル)の効
率の低下に関係する。さらに排気管路は、振動、並びに
大きな機械衝撃および熱衝撃に付されるので、ビーズ
状、ペレット状または押出し物状触媒は、摩滅による
か、あるいは破断による破損(損傷)を受ける危険性が
ある。
【0025】2つの技術が、セラミック製または金属製
モノリス担体(すなわち基体)に関する本発明の触媒を
調製するために使用される。
【0026】第1技術には、上述された操作手順(単一
工程(a)、(b)、(d)場合によっては(c)、
(e)、(f)および(g))により調製される吸着相
の、当業者に公知のコーティング技術によるモノリス担
体上への直接担持が含まれる。吸着相はまた、モノリス
に担持された相について行われる工程(c)と焼成工程
(d)との終了後にコーティングされてもよい。
【0027】第2技術には、まずモノリス担体上への無
機酸化物の担持と、その後の500〜1100℃でのモ
ノリスの焼成とが含まれる。これにより、この酸化物の
比表面積を、20〜150m/gであるようにする。
次いで、第2技術には、上述の単一工程(b)、
(c)、(d)、(e)または(f)の後に得られる吸
着相を用いる、無機酸化物で覆われたモノリス基体(サ
ブストレート)のコーティングが含まれる。工程(d)
および工程(e)は、耐火性酸化物で覆われたモノリス
基体上に工程(c)で得られたゲルをコーティングした
後に、モノリスについて直接行われてもよい。好ましく
は工程(f)は、コーティング工程の前に行われる。
【0028】使用されることもあるモノリス担体は、 ・セラミック製であり、その主な元素は、アルミナ、酸
化ジルコニウム、コーディエライト、ムライト、シリ
カ、アルミノ・ケイ酸塩またはこれらの化合物のいくつ
かの組み合わせであってよいか、 ・ケイ素の炭化物および/またはケイ素の窒化物である
か、 ・チタン酸アルミニウムであるか、 ・場合によってはニッケル、コバルト、セリウムまたは
イットリウムによりドーピング(活性化)された鉄、ク
ロムおよびアルミニウムの合金から一般に得られる金属
であり、最も一般的なものは、FECRALLOY(登
録商標)またはKANTHAL(登録商標)として知ら
れている。
【0029】セラミック製担体は、ハニカム型構造を有
しかつ発泡体または繊維(ファイバー)形態で存在す
る。
【0030】金属担体は、波形状帯(ストリップ)を巻
き付けることにより、あるいは波形状金属シートを積み
重ねることにより作成されてよい。これは、互いに通じ
るまたは通じない真っ直ぐな孔路またはジグザグ状孔路
を有するハニカム状構造を構成する。さらに該金属担体
は、絡ませられた、織られた、または編組(ブレード)
された金属繊維(ファイバー)または金属糸から作成さ
れてよい。
【0031】組成中にアルミニウムを含む金属製担体に
おいて、耐火性アルミナのミクロ層を表面において拡大
させるために、該担体を高温(例えば700〜1100
℃)で前処理することが推奨される。
【0032】この表面ミクロ層は、起源金属の多孔性お
よび比表面積よりも優れた多孔性および比表面積を有し
て、活性相の接触を促進させ、腐食に対して担体の残部
を保護する。
【0033】セラミック製または金属製担体(すなわち
基体)上に担持されるまたは担体上で直接調製される吸
着相の量は、一般に前記担体の1リットル当たり20〜
300g、有利には1リットル当たり50〜200gで
ある。
【0034】従って、本発明による物質により、ガス、
特に排気ガス中に存在する窒素酸化物を吸着しかつ脱着
することが可能になる。
【0035】これらの物質は、一般に温度50〜400
℃、好ましくは100〜350℃、より好ましくは15
0〜250℃でNOを吸着することが可能であり、前
記窒素酸化物は、温度一般に300〜500℃、好まし
くは350〜450℃で脱着されうることを特徴とす
る。従って、本発明による脱着は、一般に振幅80℃を
伴って各々温度の狭い範囲において行われてよい。とこ
ろが、軽質ディーゼル自動車において、排気ガス温度
は、一般に150〜300℃であり、稀に500℃を超
える。従って、本発明による方法において使用される物
質は、定置エンジンまたは特にディーゼル自動車エンジ
ンまたはスパーク・イグニション(不充分な燃焼)の排
気ガス中だけでなく、ガス燃料または液体燃料を用いて
稼動するガス・タービンにより生じたガス中にも存在す
る窒素酸化物の吸着に適している。これらのガスは、数
十から数千ppmの窒素酸化物含有量によっても特徴付
けられかつ還元化合物(CO、Hおよび炭化水素)お
よび硫黄をかなりの含有量で、並びに酸素(約1〜約2
0容量%)および水蒸気を高濃度で含むものである。本
発明による物質は、一般に排気ガスのVVH(毎時ガス
1容積当たり物質容積)500〜150000h−1
例えば5000〜100000h−1で使用されてよ
い。
【0036】さらに本発明は、特に酸化剤について化学
量論量超過である媒質中での窒素酸化物の除去方法にお
ける窒素酸化物の吸着および脱着に関する物質の使用に
関する。従って、本発明による物質は、次の工程:すな
わち ・場合によっては酸化用物質の存在下での窒素酸化物の
少なくとも一部の酸化工程と、 ・本発明において定義された吸着物質に関する前記窒素
酸化物の少なくとも一部の吸着工程と、 ・窒素酸化物の脱着工程と、 ・窒素酸化物の少なくとも1つの還元触媒の存在下に還
元剤による、窒素酸化物の少なくとも一部の分子状窒素
への選択的還元工程とを含む方法において使用されてよ
い。
【0037】従って、窒素酸化物の除去方法は、窒素酸
化物の還元工程の際に、酸化剤について化学量論量超過
である媒質中での還元剤による窒素酸化物の分子状窒素
への還元において活性かつ選択的な触媒の使用を含む。
窒素酸化物の窒素あるいは窒素の最低酸化数の酸化物
(亜酸化窒素)への還元触媒は、一般に少なくとも1つ
の耐火性無機酸化物を含みかつ例えばゼオライトMF
I、NU−86、NU−87およびEU−1から選ばれ
るゼオライトのうちの少なくとも1つと、一般に遷移金
属の第VIB族、第VIIB族、第VIII族および第IB族の元素
から選ばれる少なくとも1つの元素とを含む。これらの
触媒は、場合によっては第VIII族の貴金属から選ばれる
少なくとも1つの元素、例えば白金、ロジウム、ルテニ
ウム、イリジウムおよびパラジウムと、場合によっては
アルカリ土類の第IIA族および希土類の第IIIB族の元素
から選ばれる少なくとも1つの元素とを含んでよい。例
えば窒素酸化物の還元触媒は、次の組み合わせ:すなわ
ちCu−ZSM5、Fe−ZSM5、Ce−ZSM5お
よびPt−ZSM5を含む。
【0038】耐火性無機酸化物は、Al、SiO
、ZrOおよびTiO型の担体から選ばれ、好ま
しくはアルミナである。
【0039】還元剤は、CO、Hおよび炭化水素から
選ばれ、気化燃料中に存在するか、あるいは新品物質形
態で添加される。
【0040】本発明による窒素酸化物の吸着物質が、元
素周期表の第8族、第9族および第10族の貴金属から
選ばれる少なくとも1つの元素(C)を含む場合、窒素
酸化物の除去方法は、最初の酸化工程を含む。窒素酸化
物の窒素あるいは窒素の最低酸化数の酸化物への還元
は、本発明による吸着物質上で直接行われてよい。本発
明により、同時に窒素酸化物を酸化し、窒素酸化物をト
ラップし、前記窒素酸化物を脱着し、ついで該窒素酸化
物を還元することが可能になる。
【0041】
【発明の実施の形態】次の実施例1および実施例5〜実
施例12は、本発明を説明するが、何らその範囲を限定
しない。
【0042】実施例2〜実施例4には、先行技術による
NOのトラップにおいて使用される物質が記載されて
いる。
【0043】比較例として、これらの触媒すべてが、合
成ガス混合物を用いてマイクロ装置において実験室で試
験される。
【0044】すべての実施例において、担体(または基
体)上に担持される吸着相の指定は、強熱減量後に上述
のように記載された物質を構成する成分、すなわち燐酸
塩の四面体、少なくとも1つの元素(A)、場合によっ
ては少なくとも1つの元素(B)、場合によっては少な
くとも1つの貴金属(C)または柱の酸化物の合計に一
致する。
【0045】吸着相を構成する種々の成分の重量含有量
は、表1に百分率で記載される。酸化物相の酸素は、燐
酸塩に関することを除いて、物質収支においては考慮し
なかった。
【0046】[実施例1:(本発明)]ZrOCl
8HO 0.15モルを、1リットルのHCl(3モ
ル/リットル)中に溶解した。次いでこれに1リットル
のHCl(1.7モル/リットル)+HPO(1.
7モル/リットル)を添加した。得られた溶液を撹拌
し、還流で12時間加熱し、ついで濾過した。次いで回
収した物質を、2リットルのHPO(2.5モル/
リットル)中の溶液状に戻し、還流で12時間加熱し
た。
【0047】遠心分離後、過剰燐酸を取り除くために、
回収した物質を蒸留水で洗浄し、ついで該物質を空気で
乾燥させておいた。
【0048】得られた固体のプロトン交換をセシウムの
カチオンにより2工程で行った。まずナトリウムカチオ
ンにより、これらプロトンの部分交換を行った。このた
めに、得られた固体を、濃度0.5Mの燐酸二水素ナト
リウム(NaHPO・2HO)の溶液中に導入
し、ついでこれを濾過した。次いで物質を、蒸留水で洗
浄し、ついで乾燥させた。
【0049】ついで、該化合物は、セシウムによる交換
を受けた。この交換を、得られた粉体を濃度0.4Mの
酢酸セシウム溶液中に導入して行った。懸濁液を、室温
で12時間撹拌し、ついでこれを濾過し、濯ぎ、空気で
乾燥させた。
【0050】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
脱水した。使用前に、該物質は、空気下に600℃で焼
成される。
【0051】[実施例2:(比較例)]日本特許公開公
報JP9075714に記載されている技術に従って式
1. Zn0.9Sn6.216を有するNO
収用物質を調製した。この物質は、(X線回折により証
明される)ホランダイト(hollandite)構造を有してい
た。
【0052】[実施例3:(比較例)]ヨーロッパ特許
EP0664147に記載されている技術に従って式Y
BaCu7−xを有するNO吸収用物質を調製
した。この物質は、(X線回折により証明される)灰チ
タン石(perovskite)型構造を有していた。
【0053】[実施例4:(比較例)]硝酸塩の生成に
よってNOをトラップするために、ヨーロッパ特許出
願EP0666103 A1に記載されている式PtB
aLa−CeO−Al −TiOの物質を使用
した。
【0054】[実施例5:(本発明)]セシウムによる
交換工程を、濃度0.4Mの酢酸カリウム溶液を用いる
カリウムによる交換に代えることを除いて、実施例1と
同じ手法で触媒を調製した。
【0055】[実施例6:(本発明)]室温でのセシウ
ムによる交換工程を、濃度0.2Mの酢酸バリウム溶液
を用いるバリウムによる交換に代えることを除いて、実
施例1と同じ手法で触媒を調製した。
【0056】[実施例7:(本発明)]ZrOCl
8HO 0.15モルを、HO 150ml中に溶
解させた。
【0057】NaHPO 415gを、塩酸溶液
300ml(3M)中に溶解させた。ジルコニウム塩を
一滴ずつオルト燐酸ナトリウムの熱溶液中に導入した。
こうして得られたゲルを、撹拌し、還流で25時間加熱
した。次いでゲルを、濾過し、NaHPOの0.2
M溶液で洗浄した。ついで該ゲルは、過剰燐酸塩を取り
除くために最後の濯ぎを受けた。次いで該ゲルを、空気
で乾燥させた。
【0058】ついで、該化合物は、セシウムによる交換
をうけた。この交換を、得られた粉体を濃度0.4Mの
酢酸セシウム溶液中に導入して行った。懸濁液を、室温
で12時間撹拌し、ついで濾過し、濯ぎ、空気で乾燥さ
せた。
【0059】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
脱水した。使用前に、該物質は、空気下に600℃で焼
成される。
【0060】[実施例8:(本発明)]室温でのセシウ
ムによる交換工程を、濃度0.2Mの酢酸バリウム溶液
を用いるバリウムによる交換に代えることを除いて、実
施例7と同じ手法で触媒を調製した。
【0061】[実施例9:(本発明)]ZrOCl
8HO 0.15モルを、1リットルのHCl(3モ
ル/リットル)中に溶解した。次いでこれに1リットル
のHCl(1.7モル/リットル)+HPO(1.
7モル/リットル)を添加した。得られた溶液を撹拌
し、還流で12時間加熱し、ついでこれを濾過した。次
いで回収した物質を、蒸留水で洗浄した。ついで、該化
合物は、セシウムによる交換をうけた。この交換を、得
られた粉体を濃度0.4Mの酢酸セシウム溶液中に導入
して行った。懸濁液を、室温で12時間撹拌し、ついで
これを濾過し、濯ぎ、空気で乾燥させた。
【0062】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
加熱させて脱水した。使用前に、該物質は、空気下に6
00℃で焼成される。
【0063】[実施例10:(本発明)]ZrOCl
・8HO 0.15モルを、1リットルのHCl(3
モル/リットル)中に溶解した。次いでこれに1リット
ルのHCl(1.7モル/リットル)+HPO
(1.7モル/リットル)を添加した。得られた溶液
を撹拌し、還流で12時間加熱し、ついでこれを濾過し
た。物質全体を、2リットルのH PO(4.5モル
/リットル)中の溶液状に戻し、これを、還流で5日間
加熱した。過剰燐酸を遠心分離により取り除いた。得ら
れた物質を蒸留水で洗浄し、ついで該物質を空気で乾燥
させた。
【0064】得られた物質のロットに物質1グラム当た
り100mlの割合で、n−プロピルアミン溶液(0.
1M)を一滴ずつ添加した。得られた懸濁液を、4時間
混合し、ついで濾過し、洗浄した。
【0065】該物質を、水中の溶液状に戻した。これ
に、pH4の塩基性塩化アルミニウム溶液を添加した。
混合物を、還流で24時間加熱した。
【0066】次いで濾過され、洗浄され、乾燥された物
質を、空気下に450℃で5時間焼成した。
【0067】次いで、化合物は、セシウムによる交換を
うけた。この交換を、得られた粉体を濃度0.4Mの酢
酸セシウム溶液中に導入して行った。懸濁液を、室温で
12時間撹拌し、ついでこれを濾過し、濯ぎ、空気で乾
燥させた。
【0068】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
脱水した。使用前に、該物質は、空気下に600℃で焼
成される。
【0069】[実施例11:(本発明)]ZrOC
.8HO 0.15モルを、1リットルのHCl
(3モル/リットル)中に溶解した。次いでこれに1リ
ットルのHCl(1.7モル/リットル)+HPO
(1.7モル/リットル)を添加した。得られた溶液を
撹拌し、還流で12時間加熱し、ついでこれを濾過し
た。物質全体を、2リットルのH PO(4.5モル
/リットル)中の溶液状に戻し、これを、還流で5日間
加熱した。過剰燐酸を遠心分離により取り除いた。得ら
れた物質を蒸留水で洗浄し、ついで該物質を空気で乾燥
させた。
【0070】得られた物質を、NH(CHSi
(OCを10重量%含む水溶液3リットル中
に導入し、得られた溶液を、還流で72時間加熱し、つ
いで懸濁液を濾過し、洗浄し、乾燥させた。得られた粉
体を、180℃で12時間脱水し、ついで空気下に45
0℃で5時間焼成した。
【0071】ついで、化合物は、セシウムによる交換を
うけた。この交換を、得られた粉体を濃度0.4Mの酢
酸セシウム溶液中に導入して行った。懸濁液を、室温で
12時間撹拌し、ついでこれを濾過し、濯ぎ、空気で乾
燥させた。
【0072】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
脱水した。使用前に、該物質は、空気下に600℃で焼
成される。
【0073】[実施例12:(本発明)]50グラムの
TiCl溶液と、1リットルのHCl(2モル/リッ
トル)および1リットルのHPO(2モル/リット
ル)とを混合させた。全体を還流で12時間加熱し、つ
いでこれを濾過した。次いで回収した物質を、HPO
溶液で洗浄した。
【0074】次いでHPO溶液(3モル/リット
ル)中で還流下に物質を12時間加熱した。次いで物質
を濾過し、ついでこれを、濃度0.5Mの燐酸二水素ナ
トリウム(NaHPO・2HO)溶液中に導入し
た。これを濾過した。次いで該物質を蒸留水で洗浄し、
ついで乾燥させた。
【0075】従って、化合物は、セシウムによる交換を
受けることができた。この交換を、得られた粉体を濃度
0.4Mの酢酸セシウム溶液中に導入して行った。懸濁
液を、室温で12時間撹拌し、ついでこれを濾過し、濯
ぎ、空気で乾燥させた。
【0076】交換した乾燥物質を、180℃で12時間
脱水した。使用前に、該物質は、空気下に600℃で焼
成される。
【0077】
【表1】
【0078】[実施例13: 吸着・脱着試験の結果]
試験すべき物質を、炉の中央部に配置したマイクロ反応
器に導入した。該物質は、O 10%およびH
2%を含む窒素からなるガス混合物中で前処理を600
℃で5時間受けた。同じガス混合物中で、これら物質を
温度200℃に導いた。この温度で、窒素酸化物を含む
下記ガス混合物は、該物質を20分間通過した。
【0079】 毎時空間速度(VVH): 5000h−1 ガス混合物の組成: NO : 800ppm O : 10% HO : 2% N : 100%までの補足物 20分間の吸着後、窒素酸化物の供給を中断した。該物
質は、NOを脱着するための加熱を受けた: 毎時空間速度(VVH): 5000h−1 ガス混合物の組成: O : 10% HO : 2% N : 100%までの補足物 脱着温度範囲 : 200〜600℃ 温度勾配 : 10℃/分 次の表2に、吸着された窒素酸化物の量を示す値と、こ
れら酸化物の脱着温度とをまとめた。組成中に白金を既
に含む実施例4の物質を除けば、「白金含有」の欄に示
された結果は、混合物の全体重量に対して1重量%のP
t/SiO相が混合されている当該物質の結果であっ
た。これらの条件下では、このPt/SiO相は、窒
素酸化物の吸着物質の役割を果たさないことが証明され
た。
【0080】
【表2】
【0081】本出願人により特許請求されている燐酸塩
は、特に該燐酸塩がアルカリ元素を含む場合に、窒素酸
化物の吸着において有効である。吸着容量は、柱の酸化
物を、特許請求された物質の層状構造内に導入すること
により、比表面積を拡大させることにより有利に改善で
きた。酸化相の存在も有利であり、これにより、特許請
求された物質内にトラップされるNO量を増加させる
ことが可能になった。
【0082】[実施例14: 高い毎時空間速度および
複合ガス混合物への外挿]試験すべき物質を、炉の中央
部に配置したマイクロ反応器に導入した。該物質は、O
18.5%、CO 5%、HO 4%およびC
の形でC500ppmを含む窒素からなるガス
混合物中で前処理を600℃で5時間受けた。同じガス
混合物中で、これら物質を温度200℃に導いた。この
温度で、窒素酸化物を含む下記ガス混合物は、該物質を
20分間通過した。
【0083】 毎時空間速度(VVH): 50000h−1 ガス混合物の組成: NO : 800ppm O : 18.5% HO : 4% CO : 5% C : 500ppmC N : 100%までの補足物 20分間の吸着後、窒素酸化物の供給を中断した。該物
質は、NOを脱着するための加熱を受けた: 毎時空間速度(VVH): 50000h−1 混合物の組成: O : 18.5% HO : 4% CO : 5% C : 500ppmC N : 100%までの補足物 脱着温度範囲 : 200〜600℃ 温度勾配 : 10℃/分 次の表3に、実施例1の物質について、吸着された窒素
酸化物の量を示す値と、これら酸化物の脱着温度とをま
とめた。これらの値および温度は、同じ物質に関して上
述の条件下で得られた結果に匹敵した。
【0084】本出願人により特許請求されている燐酸塩
は、VVHが5000または50000h−1であれ
ば、窒素酸化物の吸着において匹敵しうる効果を示すこ
とが証明された。さらに混合物が、排気ガス中に通常含
まれる他のガス分子(COおよびC)の添加に
よって、より複合的になされ、また該分子が、物質の単
層間における空間内に吸着されることが可能であるサイ
ズを有する場合、吸着容量は、約30%だけ低下するこ
とが認められた。
【0085】そのような結果は、本出願人により特許請
求されている物質が、排気ガス中に含まれる窒素酸化物
のトラップに使用可能であり、かつ高い毎時空間速度
(VVH)と、NO以外のガス分子とを有することを
示唆するものである。
【0086】物質内にトラップされた窒素酸化物の脱着
温度は、VVHの上昇によっても、物質上で吸着された
他の分子の存在によっても有意には変更されなかった。
【0087】
【表3】
【0088】[実施例15: 硫黄含有分子による被毒
の評価]試験すべき物質を、炉の中央部に配置したマイ
クロ反応器に導入した。該物質は、O 10%および
O 2%を含む窒素からなるガス混合物中で前処理
を600℃で5時間受けた。同じガス混合物中で、これ
ら物質を温度200℃に導いた。この温度で、窒素酸化
物と二酸化硫黄とを含む下記ガス混合物は、該物質を2
0分間通過した。
【0089】 毎時空間速度(VVH): 5000h−1 ガス混合物の組成: NO : 800ppm SO : 50ppm O : 10% HO : 2% N : 100%までの補足物 20分間の吸着後、窒素酸化物および硫黄酸化物の供給
を中断した。該物質は、NOを脱着するための加熱を
受けた: 毎時空間速度(VVH): 5000h−1 ガス混合物の組成: O : 10% HO : 2% N : 100%までの補足物 脱着温度範囲 : 200〜600℃ 温度勾配 : 10℃/分 ついで、該物質は、2回目の吸着および脱着のシリーズ
を受けた。
【0090】次の表4に、実施例1および実施例4の物
質について、二酸化硫黄の存在下または非存在下に、吸
着された窒素酸化物の量を示す値と、これら酸化物の脱
着温度とをまとめた。
【0091】
【表4】
【0092】実施例1および実施例11の物質の窒素酸
化物の吸着容量は、先行技術による実施例4の物質に関
する33%に対して、硫黄酸化物の存在下に20%しか
低下した。
【0093】トラップされた窒素酸化物の脱着温度は、
硫黄を用いない実験の際に得られた温度にほぼ等しかっ
た。
【0094】しかしながら、実施例1および実施例11
の物質は、600℃での熱脱着後に当初の吸着容量の全
体を回復し(2回目の吸着の際の容量は、1回目の吸着
の容量に等しかった)。このことは、実施例4の化合物
についての場合にはなかった。従って、硝酸塩の生成
(実施例4)によるNOのトラップにおいて作用する
物質が、非常に熱安定性である硫酸塩種により被毒され
るのに対し、本出願人により特許請求されたNOでの
トラップは、硫黄酸化物と接触された後に容易に再生さ
れうる大きな利点を有していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 301 B01J 20/10 B 20/34 F // B01J 20/06 B01D 53/34 129A 20/10 53/36 102D 20/34 (72)発明者 ジル マビロン フランス国 カリエール シュール セー ヌ リュ ドゥ レガリテ 30 (72)発明者 フィリップ ヴィルレ フランス国 リイル マルメゾン アヴニ ュー ポール ドゥメール 74−2

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 層状(ラメラ)構造を有し、かつ燐酸塩
    の正四面体と、元素周期表の第IVB族、第VB族、第VIB
    族、第VIIB族および第IVA族の元素から選ばれる少なく
    とも1つの元素(A)とを含む物質の存在下での、特に
    自動車用内燃エンジンからの排気ガス中での窒素酸化物
    の吸着および脱着方法。
  2. 【請求項2】 前記層状(ラメラ)構造物質の元素
    (A)が、酸化数+4を有する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記元素(A)が、ジルコニウム、チタ
    ン、ゲルマニウムおよびスズから選ばれることを特徴と
    する、請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 さらに前記物質が、アルカリ元素、アル
    カリ土類元素、希土類元素、遷移金属元素、並びに元素
    周期表の第IIIAおよびIVA族の元素からなる群から選ば
    れる少なくとも1つの元素(B)を含むことを特徴とす
    る、請求項1〜3のうちのいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記元素(B)が、セシウムであること
    を特徴とする、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 さらに前記物質が、元素周期表の第VIII
    族の貴金属から選ばれる少なくとも1つの金属(C)を
    含むことを特徴とする、請求項1〜5のうちのいずれか
    1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記元素(C)が、白金であることを特
    徴とする、請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記物質の重量組成が、重量割合で、 ・POで表示される燐酸塩20〜80%と、 ・少なくとも1つの元素(A)5〜40%と、 ・場合によっては少なくとも1つの元素(B)1〜55
    %と、 ・場合によっては少なくとも1つの金属(C)0.05
    〜5%と を含む、請求項1〜7のうちのいずれか1項記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 前記物質が、層状(ラメラ)構造内に柱
    を含むことを特徴とする、請求項1〜8のうちのいずれ
    か1項記載の方法。
  10. 【請求項10】 単層間の空間内に形成される前記柱
    が、第IIIA族および第IVA族の元素、並びに遷移金属か
    らなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の少なくと
    も1つの酸化物、あるいは少なくとも1つの酸化物の少
    なくとも1つの固溶体を含むことを特徴とする、請求項
    9記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記物質が、比表面積30〜500m
    /gを有することを特徴とする、請求項9または10
    記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記物質が、少なくとも1つの多孔質
    担体を含むことを特徴とする、請求項1〜11のうちの
    いずれか1項記載の方法。
  13. 【請求項13】 多孔質担体が、次の化合物:Si
    、Al、TiO、ZrO、SiC、Mg
    Oおよびアルミノ・シリケートから選ばれることを特徴
    とする、請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記物質が、少なくとも1つの硬質担
    体を含むことを特徴とする、請求項1〜13のうちのい
    ずれか1項記載の方法。
  15. 【請求項15】 窒素酸化物の吸着が、温度50〜40
    0℃で行われることを特徴とする、請求項1〜14のう
    ちのいずれか1項記載の方法。
  16. 【請求項16】 窒素酸化物の脱着が、温度300〜5
    00℃で行われることを特徴とする、請求項15記載の
    方法。
  17. 【請求項17】 窒素酸化物の、分子状窒素および/ま
    たは窒素の最低酸化数の酸化物への選択的還元工程を含
    む、請求項15または16記載の方法。
  18. 【請求項18】 窒素酸化物の還元が、少なくとも1つ
    の耐火性無機酸化物と、場合によっては少なくとも1つ
    のゼオライトと、遷移金属の第VIB族、第VIIB族、第VII
    I族および第IB族の元素から選ばれる少なくとも1つの
    元素と、場合によっては第VIII族の貴金属から選ばれる
    少なくとも1つの元素と、場合によってはアルカリ土類
    の第IIA族および希土類の第IIIB族の元素から選ばれる
    少なくとも1つの元素とを含む触媒の存在下に行われ
    る、請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】 エンジンが、ディーゼル型エンジンで
    あることを特徴とする、請求項1記載の方法。
JP2000236296A 1999-08-04 2000-08-04 窒素酸化物の吸着および脱着方法 Pending JP2001120952A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9910174 1999-08-04
FR9910174A FR2797200B1 (fr) 1999-08-04 1999-08-04 Materiau pour l'adsorption et la desorption des oxydes d'azote

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001120952A true JP2001120952A (ja) 2001-05-08

Family

ID=9548916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000236296A Pending JP2001120952A (ja) 1999-08-04 2000-08-04 窒素酸化物の吸着および脱着方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6471923B1 (ja)
EP (1) EP1074290B1 (ja)
JP (1) JP2001120952A (ja)
DE (1) DE60035744T2 (ja)
ES (1) ES2290002T3 (ja)
FR (1) FR2797200B1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4438114B2 (ja) * 1999-01-14 2010-03-24 株式会社日立製作所 内燃機関の排ガス浄化方法,排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置
JP3451318B2 (ja) * 2000-09-12 2003-09-29 独立行政法人物質・材料研究機構 窒素酸化物吸着材の処理方法
US20050092688A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Rabellino Lawrence A. System and process for treating contaminated fluid system
CA2553891A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-25 Battelle Memorial Institute Sulfur oxide adsorbents and emissions control
US7153345B2 (en) * 2004-02-04 2006-12-26 Battelle Memorial Institute Sulfur oxide adsorbents and emissions control
GB0620883D0 (en) * 2006-10-20 2006-11-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine
US7935248B2 (en) * 2007-10-30 2011-05-03 The University Of New Brunswick Adsorbents for denitrogenation desulfurization of hydrocarbon oils and methods of producing
US8987161B2 (en) 2010-08-13 2015-03-24 Ut-Battelle, Llc Zeolite-based SCR catalysts and their use in diesel engine emission treatment
US20170082001A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Hyundai Motor Company Diesel engine exhaust gas treatment system with enhanced nitrogen oxide purification performance

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180551A (en) * 1971-04-08 1979-12-25 Texas A&M University System Modified zirconium phosphates
JPS61202710A (ja) * 1985-03-06 1986-09-08 Hitachi Ltd 圧延ドラフト・スケジユ−ルの決定方法
IT1191613B (it) * 1985-05-15 1988-03-23 Eniricerche Spa Fosfato di zirconio e suo metodo di preparazione
US5200378A (en) * 1988-01-11 1993-04-06 The Texas A&M University System Pillaring of layered compounds
US5234884A (en) * 1989-11-30 1993-08-10 Takeda Chemical Industries, Ltd. Adsorbent composition and method of producing same
JP3210748B2 (ja) * 1992-12-28 2001-09-17 京セラ株式会社 リン酸系組成物及びその製法、ならびにそれを用いたNOx還元分解用触媒
JPH08281116A (ja) * 1995-04-10 1996-10-29 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
JPH10174867A (ja) * 1996-10-14 1998-06-30 N E Chemcat Corp 排気ガス浄化用触媒および排気ガスの浄化方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2797200B1 (fr) 2002-05-24
US6471923B1 (en) 2002-10-29
EP1074290B1 (fr) 2007-08-01
DE60035744D1 (de) 2007-09-13
DE60035744T2 (de) 2007-12-06
ES2290002T3 (es) 2008-02-16
FR2797200A1 (fr) 2001-02-09
EP1074290A1 (fr) 2001-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102268414B1 (ko) 암모니아 발생 및 scr 촉매에 의한 배출물 처리 시스템
JP3942636B2 (ja) ディーゼルエンジン排気ガス中の炭化水素を吸着して酸化させるゼオライト類
JP4497560B2 (ja) フォーウエイディーゼル排気ガス触媒および使用方法
EP0593898B1 (en) Exhaust gas conversion method and apparatus using thermally stable zeolites
US5741468A (en) Exhaust gas cleaner and method for cleaning exhaust gas
US5714130A (en) Exhaust gas cleaner and method for cleaning exhaust gas
WO1994011623A2 (en) Method and apparatus for treating an engine exhaust gas stream
KR20030041133A (ko) SOx 내성 NOx 촉매 및 그의 제조 및 이용 방법
KR20030091975A (ko) 기류로부터 NOx 및 SOx를 제거하기 위한 촉매 및 방법
US5587137A (en) Exhaust gas conversion method using thermally stable zeolites
WO2003018178A1 (en) Close coupled catalyst with a sox trap and methods of making and using the same
US6616904B1 (en) Method of removing nitrogen oxides using an ilmenite material
JP2001120952A (ja) 窒素酸化物の吸着および脱着方法
EP0677142A1 (en) Method and apparatus for treating an engine exhaust gas stream
JP2001198440A (ja) 窒素酸化物の除去方法
JPH11276907A (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
JPH11123306A (ja) 排気ガス浄化フィルター及びこれを用いた排気ガス浄化装置
EP1020405B1 (en) Alumina-based oxide material useful as NOx absorbent
JP2005500152A (ja) ラメラ構造を用いて窒素酸化物を除去するための物質
JP2002301364A (ja) 孔路型構造を有する窒素酸化物の除去用物質
JP2849585B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法
JP4019460B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP2001347139A (ja) 排ガス浄化触媒を有する内燃機関
JP2000117058A (ja) 酸化剤での化学量論超過媒質中における窒素酸化物排出量の低下方法
JPH08164338A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化用触媒

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100309