JP2008155071A - Exhaust gas purifying catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排ガス浄化用触媒、特にテルル(Te)元素と、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、及びイリジウム(Ir)よりなる群から選ばれる1種以上の添加元素とを活性成分として用いた触媒に関する。 The present invention is an exhaust gas purifying catalyst, particularly one or more selected from the group consisting of tellurium (Te) element and ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osnium (Os), and iridium (Ir). The present invention relates to a catalyst using the additive element as an active component.
近年、排ガス浄化は環境上の重要課題であり、大気汚染防止の観点から規制が強まりつつあり、早急な対応が望まれている。
内燃機関その他の燃焼機関から生じる燃焼ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を除去するべく、酸化触媒を用いた処理が行なわれている。
In recent years, exhaust gas purification is an important environmental issue, and regulations are becoming stronger from the viewpoint of preventing air pollution, and an immediate response is desired.
In order to remove carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in combustion gas generated from an internal combustion engine and other combustion engines, treatment using an oxidation catalyst is performed.
一般に、自動車等の排ガス用酸化触媒には、アルミナやコーディエライトなどの担体上に白金やパラジウム等の貴金属を被覆したものが用いられている。
例えば、特許文献1には、白金とタングステンを含む複合酸化物とを含有した自動車排ガス浄化用触媒が開示されている。
In general, exhaust gas oxidation catalysts for automobiles and the like are used in which a noble metal such as platinum or palladium is coated on a carrier such as alumina or cordierite.
For example, Patent Document 1 discloses an automobile exhaust gas purification catalyst containing platinum and a composite oxide containing tungsten.
しかしながら、白金等の貴金属は高価で資源的にも希少であるため、これら貴金属に代替し得る排ガス浄化用触媒の開発が重要な課題のひとつになっている。特許文献1等の従来の排ガス浄化用触媒は、こうした課題に応えるものではなかった。 However, since noble metals such as platinum are expensive and scarce in terms of resources, the development of an exhaust gas purifying catalyst that can replace these noble metals is one of the important issues. The conventional exhaust gas purifying catalyst such as Patent Document 1 does not meet such a problem.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、高価で資源的にも希少な白金等の貴金属を用いた触媒に代替し得る、安価で良好な触媒作用を示す実用的な排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a practical exhaust gas purifying catalyst that can be replaced with a catalyst using a noble metal such as platinum, which is expensive and resource-rare, and exhibits a good catalytic action at low cost. .
これまでに白金に代替する金属として種々の検討がなされてきたが、十分な活性を有するものは見つかっていない。また、従来から検討されてきたように、単一金属触媒や金属触媒を他の化合物で単に修飾するだけでは、目的を達することが困難であることが分かってきた。 Various studies have been made so far as metals that replace platinum, but no metal having sufficient activity has been found. Further, as has been studied conventionally, it has been found that it is difficult to achieve the object simply by modifying a single metal catalyst or a metal catalyst with another compound.
そこで、本発明者等は、上記状況に鑑み鋭意検討した結果、ルテニウム等のVIII族元素とテルルとを含有する合金又は化合物を用いることにより、触媒活性が高く、白金等の貴金属を用いた触媒に代替し得る実用性を有する排ガス浄化用触媒が得られることを見出した。また、この合金又は化合物を担体に被着させることにより、安価で、より一層触媒活性が高く、白金等の貴金属を用いた触媒に代替し得る実用性を有する排ガス浄化用触媒が得られることを見出した。 Therefore, as a result of intensive investigations in view of the above circumstances, the present inventors have achieved high catalytic activity by using an alloy or compound containing a Group VIII element such as ruthenium and tellurium, and a catalyst using a noble metal such as platinum. It has been found that an exhaust gas purifying catalyst having utility that can be substituted for the above is obtained. In addition, by depositing this alloy or compound on a carrier, it is possible to obtain an exhaust gas purification catalyst that is inexpensive, has a higher catalytic activity, and has a practical utility that can be substituted for a catalyst using a noble metal such as platinum. I found it.
本発明は、このような知見をもとに完成されたものであり、以下を要旨とする。
[1]テルル(Te)と、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、及びイリジウム(Ir)よりなる群から選ばれる1種以上の元素Mとを含み、元素Mに対するTeのモル比Xの値が、0.2<X<4であることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[2]Ruを含有することを特徴とする、[1]に記載の排ガス浄化用触媒。
[3]RuTe2を含有することを特徴とする、[1]又は[2]に記載の排ガス浄化用触媒。
[4]金属酸化物の担体上に活性成分を被着させてなることを特徴とする、[1]〜[3]の何れか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
The present invention has been completed based on such knowledge, and the gist thereof is as follows.
[1] including tellurium (Te) and one or more elements M selected from the group consisting of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osnium (Os), and iridium (Ir), A catalyst for exhaust gas purification, wherein the molar ratio X of Te to the element M is 0.2 <X <4.
[2] The exhaust gas-purifying catalyst according to [1], containing Ru.
[3] The exhaust gas purifying catalyst according to [1] or [2], characterized by containing RuTe 2 .
[4] The exhaust gas-purifying catalyst according to any one of [1] to [3], wherein an active ingredient is deposited on a metal oxide support.
なお、下記非特許文献1には、RuxTeyで表わされる組成(x及びyはそれぞれRu及びTeのモル数を表わす。)の合金が開示されているが、具体的なxとyの値は開示されていない。また、触媒への適用についても何ら示唆されていない。
[非特許文献1]Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors, and Associated Equipment, 448 (1-2), 2000, 323-326.
Non-Patent Document 1 below discloses an alloy having a composition represented by Ru x Te y (x and y represent the number of moles of Ru and Te, respectively). The value is not disclosed. There is no suggestion of application to a catalyst.
[Non-Patent Document 1] Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors, and Associated Equipment, 448 (1-2), 2000, 323-326.
本発明によれば、高価で資源的にも希少な白金等の貴金属を用いた触媒に代替し得る、安価で良好な触媒作用を示す実用的な排ガス浄化用触媒が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the practical exhaust gas purification catalyst which shows a cheap and favorable catalytic action which can substitute for the catalyst using noble metals, such as platinum which is expensive and rare also in resources, is provided.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
[排ガス浄化用触媒]
本発明の排ガス浄化用触媒は、テルル(Te)を含み、更にルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、及びイリジウム(Ir)よりなる群から選ばれる1種以上の元素Mを含有する。
そして、元素Mに対するテルルのモル比をXとした場合、即ち、元素Mとテルルとの組成をM1TeXと表わした場合に、Xの値が0.2<X<4を満たす。
本発明の排ガス浄化用触媒は、上述のTe及び元素Mからなる成分(これを以下「活性成分」という場合がある。)を有していればよい。即ち、活性成分のみからなるものであってもよく、活性成分を担体に被着させたものであってもよい。
[Exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention contains tellurium (Te) and is further selected from the group consisting of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osnium (Os), and iridium (Ir). Contains the above element M.
When the molar ratio of tellurium to element M is X, that is, when the composition of element M and tellurium is expressed as M 1 Te X , the value of X satisfies 0.2 <X <4.
The exhaust gas-purifying catalyst of the present invention only needs to have a component (hereinafter sometimes referred to as “active component”) composed of Te and element M. That is, it may be composed of only the active ingredient, or may be one obtained by adhering the active ingredient to the carrier.
なお、以下において、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、及びイリジウム(Ir)よりなる群から選ばれる1種以上の元素を「VIII族金属元素」と称し、「M」で表わす場合がある。 In the following, one or more elements selected from the group consisting of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osnium (Os), and iridium (Ir) are referred to as “Group VIII metal elements”. , “M”.
〔活性成分〕
本発明の排ガス浄化用触媒において、活性成分におけるテルル(Te)と、VIII族金属元素Mの存在比率は、活性成分を構成する元素の数の比をM1TeXと表わした場合に、Xの下限が通常X>0.2、好ましくはX>0.3、より好ましくはX>1であり、また、Xの上限が通常X<4、好ましくはX<3、より好ましくはX<2.5である。テルルに対するVIII族金属元素Mの存在比率を表わすこのXの値が、この下限を下回ると活性が低くなり易くなる場合があり、上限を超えても活性が出難くなる場合がある。
[Active ingredient]
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the tellurium in the active ingredient (Te), the abundance ratio of the Group VIII metal element M, the ratio of the number of elements constituting the active ingredients when expressed as M 1 Te X, X Is usually X> 0.2, preferably X> 0.3, more preferably X> 1, and the upper limit of X is usually X <4, preferably X <3, more preferably X <2. .5. If the value of X representing the abundance ratio of the group VIII metal element M to tellurium is less than this lower limit, the activity tends to be low, and even if it exceeds the upper limit, the activity may be difficult to be produced.
なお、VIII族金属元素Mは、何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。2種以上のVIII族金属元素Mを併用する場合には、それらの合計の元素数とテルルの元素数との比率が、上記条件を満たしていればよい。 In addition, any one of the Group VIII metal elements M may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio. When two or more Group VIII metal elements M are used in combination, the ratio between the total number of elements and the number of tellurium elements only needs to satisfy the above condition.
活性成分中のテルルの含有量は、活性成分全体に対して、通常5重量%以上、より好ましくは6重量%以上、更に好ましくは10重量%以上、また、通常96重量%以下、好ましくは95重量%以下、より好ましくは93重量%以下、更に好ましくは90重量%以下、特に好ましくは87重量%以下である。活性成分中のテルルの含有量がこの下限を下回ると活性が低くなり易くなる場合があり、上限を超えても活性が出難くなる場合がある。 The tellurium content in the active ingredient is usually 5% by weight or more, more preferably 6% by weight or more, still more preferably 10% by weight or more, and usually 96% by weight or less, preferably 95% by weight based on the entire active ingredient. % By weight or less, more preferably 93% by weight or less, still more preferably 90% by weight or less, and particularly preferably 87% by weight or less. If the tellurium content in the active ingredient is less than this lower limit, the activity tends to be low, and even if the upper limit is exceeded, the activity may be difficult to occur.
また、活性成分中のVIII族金属元素Mの含有量は、活性成分全体に対して、通常1重量%以上、好ましくは5重量%以上、より好ましくは7重量%以上、更に好ましくは10重量%以上、特に好ましくは13重量%以上、また、通常95重量%以下、好ましくは90%以下、より好ましくは88重量%以下、更に好ましくは85重量%以下である。活性成分中のVIII族金属元素の含有量がこの下限を下回ると活性が低くなり易くなる場合があり、上限を超えても活性が出難くなる場合がある。2種以上のVIII族金属元素Mを併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たしていればよい。 Further, the content of the group VIII metal element M in the active ingredient is usually 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 7% by weight or more, and further preferably 10% by weight with respect to the entire active ingredient. Above, particularly preferably 13% by weight or more, and usually 95% by weight or less, preferably 90% or less, more preferably 88% by weight or less, and further preferably 85% by weight or less. If the content of the group VIII metal element in the active ingredient is below this lower limit, the activity may be easily lowered, and even if the upper limit is exceeded, the activity may be difficult to be obtained. When two or more kinds of Group VIII metal elements M are used in combination, the total amount of the elements only needs to satisfy the above range.
活性成分を構成するこれらテルル及びVIII族金属元素Mは、互いに結合を有して存在していることが好ましい。このような活性成分の存在形態としては、熱的安定性等の観点から、いわゆる合金の形態が好ましい。 These tellurium and group VIII metal element M constituting the active ingredient are preferably present with a bond to each other. As the presence form of such an active component, a so-called alloy form is preferable from the viewpoint of thermal stability and the like.
活性成分が合金の形態を有する場合、その組成の具体例としては、RuTe2、RuTe、Ru2Te、OsTe2、RhTe、RhTe2、Rh3Te2、Rh3Te4、Rh3Te8、IrTe2、Ir3Te8、PdTe、Pd3Te2、PdTe2、Pd9Te4、Pd2.5Te、Pd3Te、Pd2Te、Pd20Te7、Pd8Te3、Pd7Te2、Pd7Te3、Pd4Te、Pd17Te4等が挙げられる。中でもRuTe2、RuTe、Ru2Teが好ましく、特にRuTe2が好ましい。なお、テルルと結合して合金を形成するVIII族金属元素Mは、1種であってもよいが、2種以上であってもよい。 When the active component has an alloy form, specific examples of the composition include RuTe 2 , RuTe, Ru 2 Te, OsTe 2 , RhTe, RhTe 2 , Rh 3 Te 2 , Rh 3 Te 4 , Rh 3 Te 8 , IrTe 2 , Ir 3 Te 8 , PdTe, Pd 3 Te 2 , PdTe 2 , Pd 9 Te 4 , Pd 2.5 Te, Pd 3 Te, Pd 2 Te, Pd 20 Te 7 , Pd 8 Te 3 , Pd 7 Te 2 , Pd 7 Te 3 , Pd 4 Te, Pd 17 Te 4 and the like can be mentioned. Of these, RuTe 2 , RuTe, and Ru 2 Te are preferable, and RuTe 2 is particularly preferable. The group VIII metal element M that forms an alloy by bonding with tellurium may be one type, or two or more types.
なお、本発明の排ガス浄化用触媒中における活性成分の存在形態は、X線回折(XRD)で確認することができる。即ち、例えば、後述の担体に被着された活性成分に対してX線(Cu−Kα線)を照射し、その回折スペクトルを観察することによって確認することができる。その測定装置及び測定条件としては、例えば以下のものが挙げられるが、何ら以下の測定装置及び測定条件に限定されるものではない。 The existence form of the active component in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be confirmed by X-ray diffraction (XRD). That is, for example, it can be confirmed by irradiating an active ingredient deposited on a carrier described later with X-rays (Cu-Kα rays) and observing the diffraction spectrum thereof. Examples of the measurement apparatus and measurement conditions include the following, but are not limited to the following measurement apparatuses and measurement conditions.
(粉末XRD分析)
測定装置
粉末X線解析装置/PANalytical PW1700
測定条件
X線出力(Cu−Kα):40kV、30mA
走査軸:θ/2θ
測定範囲(2θ):3.0°〜90.0°
測定モード:Continuous
読込幅:0.05°
走査速度:3.0°/min
DS、SS、RS:1°、1°、0.20mm
(Powder XRD analysis)
Measuring device X-ray powder analyzer / PANalytical PW1700
Measurement conditions X-ray output (Cu-Kα): 40 kV, 30 mA
Scanning axis: θ / 2θ
Measurement range (2θ): 3.0 ° to 90.0 °
Measurement mode: Continuous
Reading width: 0.05 °
Scanning speed: 3.0 ° / min
DS, SS, RS: 1 °, 1 °, 0.20mm
具体的には、RuTe2は、JCPDSのPDF#019−1108、PDF#044−1015、PDF#065−3334、PDF#088−1380の何れかに合致していればよい。JCPDSとは、Joint Committee for Powder Diffraction Studies(JCPDS)の略で、1941年に設立され1978年にInternational Center for Diffraction Data(ICDD)と名称を変更された組織で、50万以上のXRD回折データであるPowder Diffraction File(PDF)のデータベースを維持しているものである。 Specifically, RuTe 2 only needs to match one of JCPDS PDF # 09-1108, PDF # 044-1015, PDF # 065-3334, and PDF # 088-1380. JCPDS is an abbreviation for Joint Committee for Powder Diffraction Studies (JCPDS), an organization that was established in 1941 and renamed International Center for Diffraction Data (ICDD) in 1978. It maintains a database of a certain Powder Diffraction File (PDF).
〔担体〕
本発明の排ガス浄化用触媒は、上述の活性成分のみで構成される非被着触媒であってもよいが、活性成分を保持させるための担体に活性成分を被着して用いることも可能である。分散性及び接触効率の観点から、担体に活性成分を被着した被着触媒の方が好ましい。
[Carrier]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be a non-adhered catalyst composed only of the above-mentioned active component, but it is also possible to use the active component by adhering it to a carrier for holding the active component. is there. From the viewpoint of dispersibility and contact efficiency, an adsorbed catalyst in which an active component is adsorbed on a support is preferred.
本発明の排ガス浄化用触媒に用いる担体の種類に制限はないが、金属酸化物担体が好適である。金属酸化物担体としては種々のものが使用でき、制限はないが、例としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、粘土等が挙げられる。なお、担体は何れか一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Although there is no restriction | limiting in the kind of support | carrier used for the exhaust gas purification catalyst of this invention, A metal oxide support | carrier is suitable. Various metal oxide carriers can be used and are not limited. Examples thereof include silica, alumina, magnesia, titania, zirconia, zeolite, clay and the like. Any one of the carriers may be used alone, or two or more carriers may be used in any combination and ratio.
担体の比表面積については特に制限が無いが、通常5m2/g以上、好ましくは10m2/g以上、更に好ましくは50m2/g以上で、通常5000m2/g以下、好ましくは2000m2/g以下であることが望ましい。この比表面積が小さ過ぎると活性成分の被着有効面積が少なくなることにより、反応場が少なくなって触媒活性が十分に得られなくなる場合がある。また、比表面積が過度に大きいものは、担体の細孔径が小さい場合があり、その小さな細孔内に活性成分が被着しても触媒活性が十分に得られなくなる場合がある。なお、担体の比表面積は、BET法で測定される。 Although there is no particular limitation on the specific surface area of the support, usually 5 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more and usually 5000 m 2 / g or less, preferably 2000 m 2 / g The following is desirable. If the specific surface area is too small, the effective area for depositing the active component is reduced, and the reaction field may be reduced, resulting in insufficient catalytic activity. In addition, when the specific surface area is excessively large, the pore diameter of the support may be small, and even if the active component is deposited in the small pores, sufficient catalytic activity may not be obtained. The specific surface area of the carrier is measured by the BET method.
また、担体の形態についても特に制限はないが、最も一般的に用いられるのは、粉体状のもの、或いはハニカム等の成形品である。 The form of the carrier is not particularly limited, but the most commonly used is a powder or a molded article such as a honeycomb.
〔担体への活性成分の被着〕
本発明において、担体への活性成分の被着は、例えば、活性成分或いは活性成分の供給化合物を担体と混合して焼成する担持法、活性成分と担体とを単に混合する混合法、その他、含浸法、沈殿法、吸着法等の公知の手法によって行なうことができる。また、これら被着触媒のスラリーを公知のウォッシュコート法やゾル−ゲル法等によってハニカム等の成形品に支持させることも可能である。
[Adhesion of active ingredient to carrier]
In the present invention, the active ingredient may be applied to the carrier by, for example, a loading method in which the active ingredient or a supply compound of the active ingredient is mixed with the carrier and calcined, a mixing method in which the active ingredient and the carrier are simply mixed, and other impregnation It can be carried out by a known method such as a method, a precipitation method or an adsorption method. It is also possible to support the slurry of the deposited catalyst on a molded article such as a honeycomb by a known wash coat method or sol-gel method.
担体に被着された活性成分の形状としては、制限はないが、最も一般的なのは粒子状である。粒子状の活性成分は、その平均粒径の上限が通常100μm以下、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは300nm以下で、下限が通常0.5nm以上、好ましくは1.0nm以上、より好ましくは2.0nm以上であることが望ましい。活性成分の粒径がこの下限を下回ると不安定となって、失活し易くなる場合があり、上限を超えると高い活性を得難くなる場合がある。 The shape of the active ingredient attached to the carrier is not limited, but the most common is a particulate form. The upper limit of the average particle diameter of the particulate active ingredient is usually 100 μm or less, preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and the lower limit is usually 0.5 nm or more, preferably 1.0 nm or more. More preferably, the thickness is 2.0 nm or more. If the particle size of the active ingredient is below this lower limit, it may become unstable and may be easily deactivated, and if it exceeds the upper limit, it may be difficult to obtain high activity.
なお、担体に被着された活性成分の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)或いは透過型電子顕微鏡(TEM)により、粒子の長さを測定する方向を統一して、その方向での粒子長さを測定し、これを平均した値で示される。 The average particle diameter of the active ingredient deposited on the carrier is determined by unifying the direction in which the particle length is measured by a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM). The particle length is measured and indicated as an average value.
このような小さめの平均粒径の活性成分を担体に被着させるには、後述の如く、その製造方法を工夫すればよく、中でも、活性成分を担体に含浸担持した後の焼成温度を低めとし、焼成時間を短めにすることによって、結晶成長の状態を制御することが挙げられる。 In order to deposit the active ingredient having such a small average particle diameter on the carrier, the production method thereof may be devised as will be described later. In particular, the firing temperature after impregnating and supporting the active ingredient on the carrier is lowered. Controlling the crystal growth state by shortening the firing time can be mentioned.
活性成分の担体への被着比率としては、特に限定されるものではないが、活性成分/担体の重量比で、下限として通常10-5以上、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、更に好ましくは0.05以上で、上限として通常0.95以下、好ましくは0.4以下、更に好ましくは0.3以下であることが望ましい。活性成分の被着比率がこの下限を下回ると所望の活性が得られ難くなる場合があり、上限を超えると被着による活性の向上効果が出難くなる場合がある。 The deposition ratio of the active ingredient to the carrier is not particularly limited, but the lower limit of the active ingredient / carrier weight ratio is usually 10 −5 or more, preferably 0.001 or more, more preferably 0.8. It is 01 or more, more preferably 0.05 or more, and the upper limit is usually 0.95 or less, preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less. If the deposition ratio of the active ingredient is below this lower limit, it may be difficult to obtain desired activity, and if it exceeds the upper limit, it may be difficult to improve the activity due to deposition.
〔その他の触媒成分〕
本発明においては、本発明の効果を損なわない限り、上述のTe及び元素M以外の成分を含有していてもよい。その他の成分の例としては、遷移金属元素が挙げられる。
[Other catalyst components]
In this invention, unless the effect of this invention is impaired, components other than the above-mentioned Te and element M may be contained. Examples of other components include transition metal elements.
この遷移金属元素(以下「他の触媒成分」と称す場合がある)は、周期律表のIIIA〜VIIA族、VIII族、及びIB族の第4周期から第6周期に属する元素であり、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ランタン(La)、ユウロピウム(Eu)、金(Au)、セリウム(Ce)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Re)、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)が例示される。 This transition metal element (hereinafter sometimes referred to as “other catalyst component”) is an element belonging to the fourth to sixth periods of Groups IIIA to VIIA, VIII, and IB of the Periodic Table. (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), lanthanum (La), europium (Eu), gold (Au), cerium (Ce), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), praseodymium (Pr), neodymium (Nd) is exemplified.
なお、これらの他の触媒成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 In addition, these other catalyst components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
他の触媒成分を共触媒として併用する場合に、他の触媒成分の併用形態としては、次のようなものが挙げられる。
(1) 活性成分と共に他の触媒成分を担体に混合する。
(2) 活性成分と共に他の触媒成分を担体に担持させる。
(3) 担体に担持させた活性成分を、他の触媒成分と混合する。
(4) 活性成分を、他の担体に担持させた他の触媒成分と混合する。
(5) 担体に担持させた活性成分を、他の担体に担持させた他の触媒成分と混合する。
When other catalyst components are used in combination as a cocatalyst, examples of the combined form of the other catalyst components include the following.
(1) Other catalyst components are mixed with the active component together with the support.
(2) Other catalyst components are supported on the carrier together with the active components.
(3) The active component supported on the carrier is mixed with other catalyst components.
(4) The active component is mixed with another catalyst component supported on another carrier.
(5) The active component supported on the carrier is mixed with other catalyst components supported on the other carrier.
他の触媒成分を用いる場合、他の触媒成分の割合は、活性成分の重量に対する他の触媒成分の合計重量の比で、下限として通常0.001以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、また、上限として通常0.5以下、好ましくは0.4以下、より好ましくは0.3以下となるように使用することが好ましい。活性成分に対する他の触媒成分の割合が、この下限を下回ると所望の活性が得られ難くなる場合があり、上限を超えると活性の向上効果が出難くなる場合がある。 When other catalyst components are used, the ratio of the other catalyst components is a ratio of the total weight of the other catalyst components to the weight of the active component, and is usually 0.001 or more, preferably 0.01 or more, more preferably as a lower limit. It is preferable to use 0.05 or more, and the upper limit is usually 0.5 or less, preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less. If the ratio of the other catalyst component to the active component is below this lower limit, it may be difficult to obtain the desired activity, and if it exceeds the upper limit, it may be difficult to improve the activity.
この他の触媒成分は粉体状であることが好ましく、この場合の平均粒径は、上限として通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、更に好ましくは300nm以下で、下限として通常0.5nm以上であることが望ましい。この下限を下回ると不安定となって失活し易くなる場合があり、上限を超えると高い活性を得難くなる場合がある。 The other catalyst component is preferably in the form of powder, and the average particle size in this case is usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less as the upper limit, and usually 0.5 nm or more as the lower limit. It is desirable. Below this lower limit, it may become unstable and easily deactivated, and when it exceeds the upper limit, it may be difficult to obtain high activity.
なお、本発明の排ガス浄化用触媒においては、上記遷移金属元素以外の金属成分が、活性成分の重量を基準に数重量%以下の量で含まれていても、本発明の目的と効果において許容できる。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, even if a metal component other than the transition metal element is contained in an amount of several weight% or less based on the weight of the active component, it is acceptable for the purpose and effect of the present invention. it can.
このような他の触媒成分を併用することにより、とりわけ、他の触媒成分を活性成分と共に担体に担持して用いることにより、触媒活性を高めることができ、好ましい。他の触媒成分の併用、特に、他の触媒成分を活性成分と共に担体に担持させることによる、触媒活性向上効果の作用機構の詳細は必ずしも明らかではないが、他の触媒成分の遷移金属が活性成分の助触媒として機能するために活性が向上するものと推定される。 By using such other catalyst components in combination, the catalyst activity can be enhanced, especially by using the other catalyst components supported on the carrier together with the active components. Although the details of the action mechanism of the catalytic activity improvement effect by using other catalyst components in combination, particularly by supporting the other catalyst components together with the active components on the carrier, the transition metal of the other catalyst components is not necessarily clear. It is estimated that the activity is improved because it functions as a cocatalyst.
各元素供給化合物としては、加熱分解可能なものであれば制限はない。
例えば、テルル供給化合物であれば、テルルパウダー(Te)の他、TeCl2、TeBr2、TeCl4等のハロゲン化物、TeO2、TeO3等の酸化物、H2TeO3、H6TeO6等のオキソ酸等の無機塩等が例として挙げられる。
Each element supply compound is not limited as long as it can be thermally decomposed.
For example, in the case of tellurium supply compounds, besides tellurium powder (Te), halides such as TeCl 2 , TeBr 2 , TeCl 4 , oxides such as TeO 2 , TeO 3 , H 2 TeO 3 , H 6 TeO 6, etc. Examples thereof include inorganic salts such as oxoacids.
また、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、イリジウム(Ir)の供給化合物としては、これらのハロゲン化物、酸化物、無機塩、有機酸塩等の他、有機化合物と結合する化合物等が挙げられる。 Moreover, as a supply compound of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), in addition to these halides, oxides, inorganic salts, organic acid salts, etc., Examples include compounds that bind to organic compounds.
具体的には、RuCl3・xH2O、RuBr3等のハロゲン化物、Ru(SO4)2、Ru(NO)(NO3)3、K2RuO4・H2O等の無機塩、Ru2(OCH3CO)4等の有機酸塩、Ru(acac)3等の有機化合物と結合する化合物、RhCl3・xH2O,RhBr3等のハロゲン化物、KRh(SO4)2・12H2O、Rh(NO3)3・2H2O等の無機塩、Rh(OCH3CO)3等の有機酸塩、PdCl2、PdCl2・2H2O、PdF2、PdCl4、K2PdCl4、K2PdCl6等のハロゲン化物、Pd(NO3)2等の無機塩、Pd(OCH3CO)2等の有機酸塩、OsCl3、K2OsCl6等のハロゲン化物、OsO2等の酸化物、IrCl3、IrBr3等のハロゲン化物、IrO2等の酸化物、Ir(SO4)2等の無機塩等が挙げられる。 Specifically, a halide such as RuCl 3 .xH 2 O, RuBr 3 , an inorganic salt such as Ru (SO 4 ) 2 , Ru (NO) (NO 3 ) 3 , K 2 RuO 4 .H 2 O, Ru Organic acid salts such as 2 (OCH 3 CO) 4, compounds that bind to organic compounds such as Ru (acac) 3 , halides such as RhCl 3 · xH 2 O, RhBr 3 , KRh (SO 4 ) 2 · 12H 2 Inorganic salts such as O, Rh (NO 3 ) 3 .2H 2 O, organic acid salts such as Rh (OCH 3 CO) 3 , PdCl 2 , PdCl 2 .2H 2 O, PdF 2 , PdCl 4 , K 2 PdCl 4 , Halides such as K 2 PdCl 6 , inorganic salts such as Pd (NO 3 ) 2 , organic acid salts such as Pd (OCH 3 CO) 2 , halides such as OsCl 3 and K 2 OsCl 6 , OsO 2, etc. oxide, IrCl 3, IrBr 3, etc. halides, oxides such as IrO 2, Ir SO 4) inorganic salts such as 2, and the like.
これらの供給化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 These feed compounds may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
〔担体被着触媒の製造〕
本発明の排ガス浄化用触媒のうち、担体被着触媒は、活性成分を担体に被着することにより製造される。ここで、担体への活性成分の被着は、例えば、活性成分或いは活性成分の供給化合物を担体と混合して焼成する担持法のほか、活性成分と担体とを単に混合する混合法、その他含浸法、沈殿法、吸着法等の公知の手法によって行なうことができる。
[Production of supported catalyst]
Among the exhaust gas purifying catalysts of the present invention, the carrier-adhered catalyst is produced by adhering an active component to a carrier. Here, the active ingredient may be applied to the carrier by, for example, a loading method in which the active ingredient or a supply compound of the active ingredient is mixed with the carrier and calcined, a mixing method in which the active ingredient and the carrier are simply mixed, and other impregnations. It can be carried out by a known method such as a method, a precipitation method or an adsorption method.
例えば、活性成分を担体に担持した触媒は、触媒となる元素の供給化合物を所望のモル比で、水溶液等の溶媒に溶解或いは分散させ、この液を担体に含浸させるか、この液中に担体を浸漬させた後、濾過或いは溶媒を留去することにより担体上に供給化合物を被着させ、必要に応じて活性成分の前駆体を活性化する工程(例えば還元処理)を施して調製される。尚、活性成分の前駆体としては、非被着触媒の製造に用いられる化合物と同様の化合物を用いることができる。中でも、ルテニウム供給化合物としては、RuCl3・xH2O、Ru(acac)3、Ru(NO)(NO3)3が好ましく(前記式中、xは、結晶水のモル比を表わす。)、テルル供給化合物としては、H6TeO6が好ましい。 For example, a catalyst in which an active ingredient is supported on a carrier is prepared by dissolving or dispersing a supply compound of an element serving as a catalyst in a solvent such as an aqueous solution at a desired molar ratio, and impregnating the liquid into the carrier or in the liquid. Prepared by applying a step (for example, reduction treatment) for activating the precursor of the active ingredient, if necessary, by depositing the supply compound on the carrier by filtration or distilling off the solvent. . In addition, as a precursor of an active component, the same compound as the compound used for manufacture of a non-adhesion catalyst can be used. Among them, as the ruthenium supply compound, RuCl 3 · xH 2 O, Ru (acac) 3 , Ru (NO) (NO 3 ) 3 are preferable (in the above formula, x represents a molar ratio of crystal water). As the tellurium supplying compound, H 6 TeO 6 is preferable.
担体に活性成分を担持した担体被着触媒の合成法として、活性成分としてルテニウムとテルルを含む触媒の製造法としては、以下に例示する方法が挙げられる。 As a method for synthesizing a carrier-coated catalyst in which an active component is supported on a carrier, a method exemplified below can be given as a method for producing a catalyst containing ruthenium and tellurium as active components.
まず、ルテニウム供給化合物であるRuCl3又はRu(acac)3と、テルル供給化合物であるH6TeO6とを、所望とするモル比に応じた配合比で水に溶解又は分散させる。具体的には、Ruに対するTeのモル比が、通常0.2以上、好ましくは1以上、また、通常10以下、好ましくは4以下の範囲となるようにする。 First, RuCl 3 or Ru (acac) 3 which is a ruthenium supply compound and H 6 TeO 6 which is a tellurium supply compound are dissolved or dispersed in water at a mixing ratio according to a desired molar ratio. Specifically, the molar ratio of Te to Ru is usually 0.2 or more, preferably 1 or more, and usually 10 or less, preferably 4 or less.
得られた溶液又は分散液に、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、粘土等の担体を所定量混合し、所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)放置する。尚、この放置の際、超音波処理を行なってもよい。 A predetermined amount of a carrier such as silica, alumina, magnesia, titania, zirconia, zeolite, clay or the like is mixed with the obtained solution or dispersion, and the mixture is mixed for a predetermined time (usually 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and usually 50 Or less, preferably 30 hours or less). In this case, ultrasonic treatment may be performed.
次に、必要であれば所定の温度(通常60℃以上、好ましくは100℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは200℃以下)で所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)加熱或いは還流し、その後、濾過或いはエバポレーターにより沈殿物を取得する。 Next, if necessary, at a predetermined temperature (usually 60 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower) for a predetermined time (usually 10 minutes or longer, preferably 30 minutes or longer). In addition, it is usually heated or refluxed for 50 hours or less, preferably 30 hours or less, and then a precipitate is obtained by filtration or evaporator.
得られた沈殿物を室温で風乾後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)、所定の温度(通常100℃以上、好ましくは200℃以上、また、通常1000℃以下、好ましくは800℃以下)で乾燥処理する。 The resulting precipitate is air-dried at room temperature, and then in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon for a predetermined time (usually 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and usually 50 hours or less, preferably 30 hours or less) , And drying at a predetermined temperature (usually 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and usually 1000 ° C. or lower, preferably 800 ° C. or lower).
乾燥処理後、得られた固体を所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)、所定の温度(通常100℃以上、好ましくは200℃以上、更に好ましくは300℃以上、また、通常1000℃以下、好ましくは800℃以下)で、水素を含むガス流通下(窒素或いはAr等の不活性気体を含有していてもよい。但し、当該ガス中の水素濃度は、制限されるものではないが、体積比で通常1%以上、好ましくは10%以上、また、通常100%以下、好ましくは80%以下である。)で加熱することにより、Ru及びTeを含有する活性成分を担体に担持させることができる。 After the drying treatment, the obtained solid is subjected to a predetermined time (usually 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and usually 50 hours or less, preferably 30 hours or less), a predetermined temperature (usually 100 ° C. or more, preferably 200 However, it may contain an inert gas such as nitrogen or Ar at a temperature of not less than 300 ° C, more preferably not less than 300 ° C, and usually not more than 1000 ° C, preferably not more than 800 ° C. The hydrogen concentration in the gas is not limited, but is usually 1% or more, preferably 10% or more, and usually 100% or less, preferably 80% or less in volume ratio. Thus, an active ingredient containing Ru and Te can be supported on the carrier.
その後更に、低酸素濃度(例えば、通常5重量%以下、好ましくは2重量%以下程度の酸素濃度)の不活性ガス雰囲気中で、所定時間(通常数10分以上、好ましくは30分以上、また、通常10時間以下、好ましくは5時間以下)で、所定の温度(通常は、室温付近)で処理することにより、不動態膜を形成させる不動態化処理を行なうこともできる。 Thereafter, in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration (eg, oxygen concentration of usually 5% by weight or less, preferably 2% by weight or less) for a predetermined time (usually several tens of minutes, preferably 30 minutes or more, The passivation treatment for forming a passive film can also be performed by treatment at a predetermined temperature (usually around room temperature) usually for 10 hours or less, preferably 5 hours or less.
また、活性成分を、前記した公知の方法により予め調製し、これを担体と混合し、乳鉢等で混練することにより活性成分を担体に被着させることもできる。この混合は、乾式でも湿式でもよいが、好ましくは水等の媒体を用いて湿式混合し、その後100〜200℃程度の温度で乾燥することが好ましい。 Alternatively, the active ingredient may be prepared in advance by the above-described known method, mixed with a carrier, and kneaded in a mortar or the like to adhere the active ingredient to the carrier. This mixing may be dry or wet, but is preferably wet mixed using a medium such as water and then dried at a temperature of about 100 to 200 ° C.
本発明においては、上記した触媒の製造方法の中でも、金属酸化物系担体と、活性成分及び活性成分の供給化合物から選ばれるものとを混合した後に、焼成する担持法が好ましく、この焼成により得られる触媒の活性を向上させることができる。このように焼成を行なうことにより活性を向上させることができる理由については必ずしも明らかではないが、金属酸化物系担体に活性成分が被着しているので、焼成時に活性成分のシンタリングが抑えられるために、活性が向上することによるものと推定される。 In the present invention, among the above-described catalyst production methods, a support method in which a metal oxide carrier and an active ingredient and a compound selected from active compound supply compounds are mixed and then calcined is preferable. The activity of the resulting catalyst can be improved. The reason why the activity can be improved by firing in this manner is not necessarily clear, but since the active component is deposited on the metal oxide carrier, sintering of the active component during firing is suppressed. Therefore, it is estimated that the activity is improved.
活性成分と共に前述の他の触媒成分を担体に被着させる場合、活性成分の被着工程において同時に他の触媒成分を被着させてもよく、活性成分の被着工程の前、又は後に他の触媒成分を被着させてもよい。なお、ここで「活性成分の被着工程」とは、活性成分を被着させるための処理過程、即ち、活性成分供給化合物添加から活性成分を与える迄の過程全体を包含する。 When the above-mentioned other catalyst components are deposited on the carrier together with the active component, other catalyst components may be deposited simultaneously in the active component deposition step, and other components may be deposited before or after the active component deposition step. A catalyst component may be deposited. Here, the “active component deposition step” includes the treatment process for depositing the active component, that is, the entire process from the addition of the active component supply compound to the provision of the active component.
担体に他の触媒成分を被着するための遷移金属供給化合物としては、酸化物の他、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の無機酸塩、酢酸塩等の有機酸塩、ハロゲン化物、水素化物、カルボニル化合物、アミン化合物、オレフィン配位化合物、ホスフィン配位化合物又はホスファイト配位化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Transition metal supply compounds for depositing other catalyst components on the support include oxides, inorganic acid salts such as nitrates, sulfates and carbonates, organic acid salts such as acetates, halides and hydrides. , A carbonyl compound, an amine compound, an olefin coordination compound, a phosphine coordination compound or a phosphite coordination compound. These may be used alone or in combination of two or more.
活性成分と共に他の触媒成分を担体に被着させる具体的な方法としては、例えば、以下に説明する手法が挙げられる。 As a specific method for depositing other catalyst components together with the active component on the carrier, for example, the methods described below may be mentioned.
まず、先に記載した方法で合成した、Ru及びTeを含有する活性成分を担体に担持させた触媒に、塩化物等の遷移金属化合物を溶解した溶液を加えて所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)放置した後、溶媒をエバポレーターにより留去する。尚、この放置の際、超音波処理を行なってもよい。 First, a solution in which a transition metal compound such as chloride is dissolved is added to a catalyst in which an active ingredient containing Ru and Te is supported on a carrier synthesized by the method described above, and a predetermined time (usually 10 minutes or more) is added. And preferably 30 minutes or more, and usually 50 hours or less, preferably 30 hours or less), and then the solvent is distilled off by an evaporator. In this case, ultrasonic treatment may be performed.
次に、水素を含むガス流通下(窒素或いはAr等の不活性気体を含有していてもよい。但し、当該ガス中の水素濃度は、制限されるものではないが、体積比で通常1%以上、好ましくは10%以上、また、通常100%以下、好ましくは80%以下である。)、所定の温度(通常100℃以上、好ましくは150℃以上、また、通常800℃以下、好ましくは500℃以下)で所定の時間(通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常50時間以下、好ましくは30時間以下)加熱することにより、Ru及びTeを含有する活性成分と他の触媒成分が共に担体に担持された担体被着触媒が得られる。 Next, under a gas flow containing hydrogen (which may contain an inert gas such as nitrogen or Ar. However, the hydrogen concentration in the gas is not limited, but is usually 1% by volume). Or more, preferably 10% or more, and usually 100% or less, preferably 80% or less), a predetermined temperature (usually 100 ° C or more, preferably 150 ° C or more, and usually 800 ° C or less, preferably 500 Active component containing Ru and Te and other catalyst components by heating for a predetermined time (usually 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and usually 50 hours or less, preferably 30 hours or less) As a result, a supported catalyst having a catalyst supported on the carrier can be obtained.
その後、更に、低酸素濃度(例えば、通常5重量%以下、好ましくは2重量%以下程度の酸素濃度)の不活性ガス雰囲気中で、所定時間(通常数10分以上、好ましくは30分以上、また、通常10時間以下、好ましくは5時間以下)、所定の温度(通常は室温付近)で処理することにより不動態膜を形成させる不動態化処理を行なうこともできる。 Thereafter, in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration (eg, oxygen concentration of usually 5% by weight or less, preferably about 2% by weight or less) for a predetermined time (usually several tens of minutes, preferably 30 minutes or more, In addition, a passivation treatment can be performed in which a passive film is formed by treatment at a predetermined temperature (usually around room temperature) usually for 10 hours or less, preferably 5 hours or less.
なお、前述の如く、他の触媒成分は、そのまま活性成分を被着(担持)した担体と混合して用いてもよく、また、他の触媒成分を被着(担持)した担体に、活性成分を混合して用いてもよい。 As described above, the other catalyst component may be used as it is mixed with the carrier on which the active component is deposited (supported), or the active component may be added to the carrier on which the other catalyst component is deposited (supported). May be used in combination.
〔触媒の使用方法及び用途〕
以上説明した本発明の排ガス浄化用触媒は、通常、一体構造型の基材にコートして用いられる。かかる基材としては、公知の触媒担持用基材の中から適宜選択して使用することができるが、例えば、耐火性材料からなるモノリス担体やメタル担体等が挙げられる。また、基材の形状は、特に制限されるものではないが、通常はハニカム形が好ましく、ハニカム状の基材に上記触媒の粉末、あるいは上記触媒の水等の媒体のスラリーとして塗布して用いる。塗布する場合、密着性を高めるため、バインダーとして、アルミナ、ベーマイト、シリカ、これらのゾル、及びこれらの任意の混合物を用いることが好ましい。なお、このハニカム材料としては、一般にセラミックス等のコージェライト質のものが多く用いられるが、フェライト系ステンレスなどの金属材料からなるハニカム材料を用いることも可能である。更には、触媒粉末そのものをハニカム状に成形してもよい。ハニカム状にすることにより、触媒と排気ガスとの接触面積が大きくなり、圧力損失も抑制できるため有効である。
[Usage and use of catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention described above is usually used by coating an integral structure type substrate. Such a substrate can be appropriately selected from known catalyst-supporting substrates, and examples thereof include a monolith carrier and a metal carrier made of a refractory material. Further, the shape of the substrate is not particularly limited, but usually a honeycomb shape is preferable, and the catalyst is applied to the honeycomb-shaped substrate as a slurry of the catalyst powder or a medium such as the catalyst water. . In the case of coating, it is preferable to use alumina, boehmite, silica, a sol thereof, or an arbitrary mixture thereof as a binder in order to improve adhesion. In general, cordierite materials such as ceramics are often used as the honeycomb material, but a honeycomb material made of a metal material such as ferritic stainless steel can also be used. Furthermore, the catalyst powder itself may be formed into a honeycomb shape. The honeycomb shape is effective because the contact area between the catalyst and the exhaust gas is increased and the pressure loss can be suppressed.
本発明の排ガス浄化用触媒が適用され得る排ガスとは、広義には、自動車等の内燃機関から排出される排ガスをいうが、具体的には、CO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)、PM(固体状炭素微粒子、液体或いは固体状の高分子量炭化水素微粒子)等が含まれているものをいう。 Exhaust gas to which the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be applied broadly means exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, and specifically, CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon). , NO x (nitrogen oxide), PM (solid carbon fine particles, liquid or solid high molecular weight hydrocarbon fine particles) and the like.
本発明の排ガス浄化用触媒は、これら排ガス成分のうち、特にCO、HCの酸化、及びPMの燃焼に有効である。従って、狭義の排ガスとしては、CO、HC、NOx若しくはPM又はこれらの成分を含有するガスをいう。特に好ましくは、HCが含有されたガスである。 Of these exhaust gas components, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is particularly effective for oxidizing CO, HC, and burning PM. Accordingly, the exhaust gas in a narrow sense refers to CO, HC, NO x, PM, or a gas containing these components. Particularly preferred is a gas containing HC.
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、NOxの除去用触媒としても使用可能である。更に、化学製造工場等で排出されるトルエン、酢酸エチル等の揮発性有機化合物(VOC)に対しても適用できる。また、白金触媒が有効である燃料電池用のガスの前処理として用いられるCOシフト反応用の触媒にも適用可能である。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can also be used as a NO x removal catalyst. Furthermore, the present invention can be applied to volatile organic compounds (VOC) such as toluene and ethyl acetate discharged at a chemical manufacturing factory or the like. Further, the present invention can also be applied to a CO shift reaction catalyst used as a pretreatment of a fuel cell gas for which a platinum catalyst is effective.
排ガス浄化の反応条件は制限されないが、例えば、ディーゼル自動車などの排ガス浄化を行なう場合は、空間速度(SV)が50000〜100000h-1、酸素濃度が5〜10%、炭化水素濃度が1000ppm程度の条件で実施されるのが一般的である。また、ディーゼルエンジンの排ガスの温度は200〜600℃という広い範囲で変化する。それぞれの排ガスにおいて適用される温度範囲が広いため、広い温度領域での排ガス浄化能力が要求される。 Although the reaction conditions for exhaust gas purification are not limited, for example, when exhaust gas purification is performed on a diesel vehicle or the like, the space velocity (SV) is 50,000 to 100,000 h −1 , the oxygen concentration is 5 to 10%, and the hydrocarbon concentration is about 1000 ppm. It is common to carry out under conditions. Moreover, the temperature of the exhaust gas of a diesel engine changes in the wide range of 200-600 degreeC. Since the temperature range applied to each exhaust gas is wide, exhaust gas purification capability in a wide temperature range is required.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
[実施例1]
〔RuTe2/アルミナ触媒の合成〕
RuとTeの仕込みモル比が1:2となるように、RuCl30.47gとテルル酸(三ツ和化学製)1.04gとを水に溶解させた。得られた水溶液にアルミナペレット4.56gを浸漬させた後、蒸発乾固することにより、アルミナに担持されたRuTe2前駆体(以下「RuTe2前駆体/アルミナ」という。)を得た。ここで、RuTe2の担持量は、アルミナペレットの重量に対してRuの量が5重量%になるように調製した。このRuTe2前駆体/アルミナをアルゴンガス気流中、300℃で2時間保持して乾燥した後、水素ガスを3L/hrの流量で流通しながら、300℃から650℃まで3時間かけて昇温した。その後、650℃で2時間保持したのち、室温まで冷却することにより、アルミナにRuTe2が担持されてなる触媒(以下「RuTe2/アルミナ触媒」という。)を得た。得られたRuTe2/アルミナ触媒をX線回折(XRD)で分析したところ、RuTe2(JCPDS、PDF#079−0252、PDF#044−1015)とアルミナ(JCPDS、PDF#010−0425)とを含有していることが確認された。これを「実施例1の排ガス浄化用触媒」とする。
[Example 1]
[Synthesis of RuTe 2 / alumina catalyst]
0.47 g of RuCl 3 and 1.04 g of telluric acid (manufactured by Mitsuwa Chemical Co., Ltd.) were dissolved in water so that the charged molar ratio of Ru and Te was 1: 2. After immersing 4.56 g of alumina pellets in the obtained aqueous solution and evaporating to dryness, a RuTe 2 precursor supported on alumina (hereinafter referred to as “RuTe 2 precursor / alumina”) was obtained. Here, the supported amount of RuTe 2 was adjusted so that the amount of Ru was 5% by weight with respect to the weight of the alumina pellets. This RuTe 2 precursor / alumina was dried by holding at 300 ° C. for 2 hours in an argon gas stream, and then heated from 300 ° C. to 650 ° C. over 3 hours while flowing hydrogen gas at a flow rate of 3 L / hr. did. Then, after maintaining at 650 ° C. for 2 hours, the catalyst was cooled to room temperature to obtain a catalyst in which RuTe 2 was supported on alumina (hereinafter referred to as “RuTe 2 / alumina catalyst”). When the obtained RuTe 2 / alumina catalyst was analyzed by X-ray diffraction (XRD), RuTe 2 (JCPDS, PDF # 079-0252, PDF # 044-1015) and alumina (JCPDS, PDF # 010-0425) were analyzed. It was confirmed that it contained. This is referred to as “exhaust gas purifying catalyst of Example 1”.
〔評価〕
上記手順により調製された実施例1の排ガス浄化用触媒について、モデルガスによる触媒活性評価を行なった。評価温度は350℃、ガス流量は1.1L/min(SV=30000h-1相当)とした。表1にモデルガスの組成を示す。
[Evaluation]
About the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 prepared by the above procedure, catalytic activity evaluation with a model gas was performed. The evaluation temperature was 350 ° C., and the gas flow rate was 1.1 L / min (equivalent to SV = 30000 h −1 ). Table 1 shows the composition of the model gas.
実施例1の排ガス浄化用触媒について、上記評価条件でおこなった触媒活性試験の結果を表2に示す。ここでは、排ガス浄化用触媒の炭化水素浄化性能を表わす指標として、HCの完全酸化で生じる二酸化炭素(CO2)の量を基にした転化率(%)を用いた。 Table 2 shows the results of the catalytic activity test performed on the exhaust gas purification catalyst of Example 1 under the above evaluation conditions. Here, the conversion rate (%) based on the amount of carbon dioxide (CO 2 ) generated by complete oxidation of HC was used as an index representing the hydrocarbon purification performance of the exhaust gas purification catalyst.
本発明によれば、安価な排ガス浄化用触媒が提供されるため、ディーゼル車などの内燃機関その他の燃焼機関からの排ガス中に含まれるCO、HC等の浄化、及び、PM燃焼用の浄化用触媒に留まらず、窒素酸化物の除去、工場等で排出される揮発性有機物質の浄化やCOシフト触媒等への実用化が促進される。 According to the present invention, since an inexpensive exhaust gas purification catalyst is provided, CO, HC, etc. contained in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel car or other combustion engine, and purification for PM combustion are provided. In addition to the catalyst, removal of nitrogen oxides, purification of volatile organic substances discharged from factories, and practical application to CO shift catalysts are promoted.
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