JP2015062874A - NOx SELECTIVE REDUCTION CATALYST, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND NOx PURIFICATION METHOD USING THE SAME - Google Patents

NOx SELECTIVE REDUCTION CATALYST, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND NOx PURIFICATION METHOD USING THE SAME Download PDF

Info

Publication number
JP2015062874A
JP2015062874A JP2013199111A JP2013199111A JP2015062874A JP 2015062874 A JP2015062874 A JP 2015062874A JP 2013199111 A JP2013199111 A JP 2013199111A JP 2013199111 A JP2013199111 A JP 2013199111A JP 2015062874 A JP2015062874 A JP 2015062874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zeolite
nox
catalyst
selective reduction
reduction catalyst
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.)
Granted
Application number
JP2013199111A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6171255B2 (en
Inventor
正興 岩崎
Masaoki Iwasaki
正興 岩崎
寿幸 田中
Toshiyuki Tanaka
寿幸 田中
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2013199111A priority Critical patent/JP6171255B2/en
Publication of JP2015062874A publication Critical patent/JP2015062874A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6171255B2 publication Critical patent/JP6171255B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an NOx selective reduction catalyst capable of exhibiting high NOx purification activity at high temperature conditions above 400°C.SOLUTION: There is provided an NOx selective reduction catalyst which is used in reducing a nitrogen oxide (NOx) with a reducing agent and comprises zeolite containing an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom and a silicon (Si) atom in the sketon structure, copper (Cu) carried inside and outside of fine pores of the zeolite and at least one added metal (N) selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), stannum (Sn) and titanium (Ti), where the content of the copper relative to the amount of the silicon atom contained in the zeolite is 0.1 to 0.8 at a Cu/Si molar ratio and the content of the added metal (N) relative to the amount of the copper is 0.05 to 3 at a M/Cu ratio.

Description

本発明は、NOx選択還元触媒及びその製造方法並びにそれを用いたNOx浄化方法に関し、より詳しくは、窒素酸化物(NOx)をアンモニア(NH)又はアンモニアを生成可能な還元剤等で還元する際に用いられるNOx選択還元触媒及びその製造方法並びにそれを用いたNOx浄化方法に関する。 The present invention relates to a NOx selective reduction catalyst, a method for producing the same, and a NOx purification method using the same, and more specifically, nitrogen oxide (NOx) is reduced with ammonia (NH 3 ) or a reducing agent capable of generating ammonia. The present invention relates to a NOx selective reduction catalyst used in the process, a method for producing the catalyst, and a NOx purification method using the catalyst.

従来から、ディーゼルエンジン、燃料消費率の低い希薄燃焼式(リーンバーン)エンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するために、アンモニア(NH)等の還元剤により排ガス中のNOxを選択的に還元して無害なN(窒素)とHO(水)に分解するNOx選択還元触媒(SCR触媒:Selective Catalytic Reduction catalysts)システムや、リーン雰囲気でNOxを触媒上の吸着材(BaやKなど)に吸蔵し短時間触媒を還元雰囲気に晒す(間欠的にリッチ雰囲気とする)ことで吸蔵されたNOxを放出して還元するNOx吸蔵還元触媒(吸蔵還元型NOx触媒、NSR触媒:NOx Storage Reduction catalysts)システムなどが開発され、希薄燃焼エンジン等からの排ガス中のNOx浄化に一部適用されているが、NOx浄化率や耐熱性、耐久性などにおいてまだ十分なものとはいえない。 Conventionally, ammonia (NH 3 ) or the like has been used to purify nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines and lean burn engines with low fuel consumption. NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst: Selective Catalytic Reduction catalysis) system, which selectively reduces NOx in exhaust gas with a reducing agent of the above, and decomposes it into harmless N 2 (nitrogen) and H 2 O (water), and a lean atmosphere NOx occlusion reduction catalyst that releases and reduces NOx occluded by adsorbing NOx in adsorbent (Ba, K, etc.) on the catalyst and exposing the catalyst to the reducing atmosphere for a short time (intermittently rich atmosphere) (Occlusion reduction type NOx catalyst, NSR catalyst: NOx Storage Reduction catalyst ) System, etc. are developed, have been applied partially to the NOx purification in the exhaust gas from a lean burn engine or the like, the NOx purification rate and the heat resistance can not be said that still sufficient in durability.

そこで、近年、自動車、特に窒素酸化物の浄化が難しいディーゼル車の排ガス処理において、SCR触媒として活性金属を担持したゼオライト触媒を含有するNOx選択還元触媒が提案されている。   Therefore, in recent years, a NOx selective reduction catalyst containing a zeolite catalyst carrying an active metal as an SCR catalyst has been proposed in exhaust gas treatment of automobiles, particularly diesel vehicles in which it is difficult to purify nitrogen oxides.

このようなSCR触媒は、NOxの還元反応(排気浄化反応)を促進するものであり、例えば次式に示すように、アンモニア(NH)などの還元剤の存在下でNOxを還元して窒素ガスに変換して排気中のNOxを浄化するものである。
2NO+2NH+1/2O→2N+3HO ・・・・(1)
NO+NO+2NH→2N+3H2O ・・・・(2)
このようなNOx選択還元触媒(SCR触媒)としては、例えば、特開2012−148272号公報(特許文献1)において、銅又は鉄等の金属を担持したゼオライトを含む窒素酸化物浄化用触媒であって、ゼオライトが骨格構造に少なくともケイ素原子、アルミニウム原子、及びリン原子を含み、該触媒に対する25℃、相対蒸気圧0.5における水の吸着量が0.05(kg−水/kg−触媒)以上、0.2(kg−水/kg−触媒)以下であることを特徴とする窒素酸化物浄化用触媒、及び更にアルミニウム、ケイ素、チタン、セリウム、ニオブ等の金属酸化物粒子や無機バインダーを含むことを特徴とする窒素酸化物浄化用触媒が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載のような従来の排ガス浄化用触媒は、400℃以上の高温でのNOx浄化性能の低下を抑制することが困難で、NOx浄化活性の点では必ずしも十分なものではなかった。
Such an SCR catalyst promotes a NOx reduction reaction (exhaust purification reaction). For example, as shown in the following formula, NOx is reduced in the presence of a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) to form nitrogen. It converts to gas and purifies NOx in the exhaust.
2NO + 2NH 3 + 1 / 2O 2 → 2N 2 + 3H 2 O (1)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (2)
As such a NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst), for example, in JP 2012-148272 A (Patent Document 1), a catalyst for purifying nitrogen oxides containing a zeolite supporting a metal such as copper or iron is used. The zeolite contains at least a silicon atom, an aluminum atom, and a phosphorus atom in the framework structure, and the amount of water adsorbed to the catalyst at 25 ° C. and a relative vapor pressure of 0.5 is 0.05 (kg-water / kg-catalyst). Above, 0.2 (kg-water / kg-catalyst) or less nitrogen oxide purification catalyst, and further metal oxide particles such as aluminum, silicon, titanium, cerium, niobium and inorganic binder A nitrogen oxide purifying catalyst characterized in that it is contained is disclosed. However, the conventional exhaust gas purification catalyst as described in Patent Document 1 is difficult to suppress a decrease in NOx purification performance at a high temperature of 400 ° C. or higher, and is not necessarily sufficient in terms of NOx purification activity. It was.

また、特表2010−524677号公報(特許文献2)において、ガス中の窒素酸化物を窒素に転化する方法であって、少なくとも一種の遷移金属を含むゼオライト触媒の存在下で、前記窒素酸化物を窒素系還元剤と接触させることを含んでなるものであり、前記ゼオライトが8個の四面体原子による最大環サイズを含む小細孔ゼオライトであり、かつ前記少なくとも一種の遷移金属が、Cr、Mn、Fe、Co、Ce、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir及びPtからなる群から選択されてなる方法が開示されている。しかしながら、特許文献2に記載のような従来の方法では、400℃以上の高温でのNOx浄化性能の低下を抑制することが困難で、NOx浄化活性の点では必ずしも十分なものではなかった。   Moreover, in Japanese translations of PCT publication No. 2010-524677 (patent document 2), it is the method of converting the nitrogen oxide in gas into nitrogen, Comprising: In the presence of the zeolite catalyst containing at least 1 type of transition metal, the said nitrogen oxide In contact with a nitrogen-based reducing agent, wherein the zeolite is a small pore zeolite having a maximum ring size of eight tetrahedral atoms, and the at least one transition metal is Cr, A method selected from the group consisting of Mn, Fe, Co, Ce, Ni, Cu, Zn, Ga, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Re, Ir, and Pt is disclosed. However, in the conventional method as described in Patent Document 2, it is difficult to suppress a decrease in NOx purification performance at a high temperature of 400 ° C. or higher, and it is not always sufficient in terms of NOx purification activity.

また、国際公開第2010/084930号公報(特許文献3)には、骨格構造に少なくともアルミニウム原子とリン原子とを含むゼオライトに金属を担持した窒素酸化物浄化用触媒であって、透過型電子顕微鏡で観察したとき、触媒中の担持したCu又はFe等の金属が、直径0.5nmから20nmの粒子として担持されていることを特徴とする窒素酸化物浄化用触媒が開示されている。しかしながら、特許文献3に記載のような従来の窒素酸化物浄化用触媒では、400℃以上の高温でのNOx浄化性能の低下を抑制することが困難で、NOx浄化活性の点では必ずしも十分なものではなかった。   Further, International Publication No. 2010/084930 (Patent Document 3) discloses a nitrogen oxide purification catalyst in which a metal is supported on a zeolite containing a skeleton structure containing at least aluminum atoms and phosphorus atoms, and a transmission electron microscope. A catalyst for purifying nitrogen oxides is disclosed in which a metal such as Cu or Fe supported in the catalyst is supported as particles having a diameter of 0.5 nm to 20 nm. However, the conventional nitrogen oxide purification catalyst as described in Patent Document 3 is difficult to suppress a decrease in NOx purification performance at a high temperature of 400 ° C. or higher, and is not necessarily sufficient in terms of NOx purification activity. It wasn't.

また、特表2011−510899号公報(特許文献4)において、CHA結晶構造を含みCuが装填されたCu−SAPO−34等の非沸石系分子篩、を含む触媒であって、前記触媒が、2〜2.5g/inの荷重にて400cpsiのセル密度を有するハニカム基板上に堆積され、80,000hr−1の空間速度で試験され、そこで、供給流が少なくとも80%のNOx転化率を提供する10%のO、5%のHO、500ppmのNO、および500ppmのNHの混合物を含む場合に、前記触媒が、200℃の排気流内における酸素の存在下において、アンモニアを用いて窒素酸化物を選択的に還元させるのに効率的である触媒、及び、前記Cu−SAPO−34を合成するための方法であって、中性の窒素含有の有機鋳型と、アルミナ源と、シリカ源と、リン源とをゲル混合物中で混合するステップと、前記ゲルを約200℃未満に少なくとも約12時間加熱して結晶性SAPO−34を生成するステップと、前記結晶性SAPO−34を濾過および洗浄するステップと、前記結晶性SAPO−34を焼成するステップと、前記結晶性SAPO−34を銅塩とイオン交換してCu−SAPO−34を得るステップと、を含む方法が開示されている。しかしながら、特許文献4に記載のような従来のアンモニア−SCR触媒では、400℃以上の高温でのNOx浄化性能の低下を抑制することが困難で、NOx浄化活性の点では必ずしも十分なものではなかった。 In addition, in Japanese Translation of PCT International Publication No. 2011-510899 (Patent Document 4), a catalyst containing a non-zeolitic molecular sieve such as Cu-SAPO-34 having a CHA crystal structure and loaded with Cu, wherein the catalyst is 2 Deposited on a honeycomb substrate with a cell density of 400 cpsi at a load of ˜2.5 g / in 3 and tested at a space velocity of 80,000 hr −1 , where the feed stream provides at least 80% NOx conversion The catalyst uses ammonia in the presence of oxygen in a 200 ° C. exhaust stream when the catalyst contains a mixture of 10% O 2 , 5% H 2 O, 500 ppm NO, and 500 ppm NH 3. A catalyst that is efficient for selectively reducing nitrogen oxides and a method for synthesizing the Cu-SAPO-34, comprising a neutral nitrogen-containing organic Mixing a template, an alumina source, a silica source, and a phosphorus source in a gel mixture; heating the gel to less than about 200 ° C. for at least about 12 hours to produce crystalline SAPO-34; Filtering and washing the crystalline SAPO-34; firing the crystalline SAPO-34; ion-exchanging the crystalline SAPO-34 with a copper salt to obtain Cu-SAPO-34; Is disclosed. However, with the conventional ammonia-SCR catalyst as described in Patent Document 4, it is difficult to suppress a decrease in NOx purification performance at a high temperature of 400 ° C. or higher, and it is not always sufficient in terms of NOx purification activity. It was.

また、特表2012−522636号公報(特許文献5)において、ディーゼルエンジンまたは希薄燃焼ガソリンエンジンの排気流の排出処理システムであって、アンモニア生成成分と、前記アンモニア生成成分の下流に配置されたSCR触媒であって銅菱沸石(CuCHA)又は銅SAPO(CuSAPO)等のCHA結晶構造を有する分子篩を含むSCR触媒と、を備える排出処理システムが開示されている。しかしながら、特許文献5に記載のような従来の排出処理システムでは、400℃以上の高温でのNOx浄化性能の低下を抑制することが困難で、NOx浄化活性の点では必ずしも十分なものではなかった。   Moreover, in Japanese translations of PCT publication No. 2012-522636 (patent document 5), it is an exhaust treatment system of the exhaust flow of a diesel engine or a lean combustion gasoline engine, Comprising: An ammonia production | generation component and SCR arrange | positioned downstream of the said ammonia production | generation component An SCR catalyst comprising a catalyst and a molecular sieve having a CHA crystal structure such as copper chabazite (CuCHA) or copper SAPO (CuSAPO) is disclosed. However, in the conventional exhaust treatment system as described in Patent Document 5, it is difficult to suppress a decrease in NOx purification performance at a high temperature of 400 ° C. or higher, and it is not always sufficient in terms of NOx purification activity. .

特開2012−148272号公報JP 2012-148272 A 特表2010−524677号公報Special table 2010-524777 国際公開第2010/084930号公報International Publication No. 2010/084930 特表2011−510899号公報Special table 2011-510899 gazette 特表2012−522636号公報Special table 2012-522636 gazette

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、400℃以上の高温度条件において高いNOx浄化活性を発揮することが可能なNOx選択還元触媒、その製造方法、及びそれを用いたNOx浄化方法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 of the prior art, and is a NOx selective reduction catalyst capable of exhibiting high NOx purification activity under a high temperature condition of 400 ° C. or higher, its production method, and It aims at providing the used NOx purification method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含む特定のゼオライトの細孔内及び細孔外に銅を担持すると共に、該ゼオライトの細孔外に特定の金属を所定量担持したNOx選択還元触媒とすることにより、得られるNOx選択還元触媒が400℃以上の高温度条件において高いNOx浄化活性を発揮することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the pore structure of a specific zeolite containing at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom, and a silicon (Si) atom in the skeleton structure and The NOx selective reduction catalyst obtained by supporting copper outside the pores and supporting a specific amount of a specific metal outside the pores of the zeolite is high in a high temperature condition of 400 ° C. or higher. The inventors have found that it is possible to exhibit NOx purification activity and have completed the present invention.

すなわち、本発明のNOx選択還元触媒は、窒素酸化物(NOx)を還元剤により還元する際に使用されるNOx選択還元触媒であって、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトと、該ゼオライトの細孔内及び細孔外に担持された銅(Cu)と、前記ゼオライトの細孔外に担持されたニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)とを含んでおり、前記銅の含有量が前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.1〜0.8の範囲にあり、かつ、前記添加金属の含有量が前記銅の量に対してM/Cuモル比で0.05〜3の範囲にあることを特徴とするものである。   That is, the NOx selective reduction catalyst of the present invention is a NOx selective reduction catalyst used when nitrogen oxide (NOx) is reduced by a reducing agent, and has at least an aluminum (Al) atom and phosphorus (P) in the skeleton structure. Zeolite containing atoms and silicon (Si) atoms, copper (Cu) supported inside and outside the pores of the zeolite, nickel (Ni) and cobalt (Co) supported outside the pores of the zeolite ), At least one additive metal (M) selected from the group consisting of tin (Sn) and titanium (Ti), and the content of the copper with respect to the amount of silicon atoms contained in the zeolite The Cu / Si molar ratio is in the range of 0.1 to 0.8, and the content of the additive metal is in the range of 0.05 to 3 in terms of the M / Cu molar ratio with respect to the amount of copper. Characterized by A.

上記本発明のNOx選択還元触媒においては、前記ゼオライトが、SAPO−34を含有するものであることが好ましい。   In the NOx selective reduction catalyst of the present invention, the zeolite preferably contains SAPO-34.

また、上記本発明のNOx選択還元触媒においては、前記添加金属の平均粒子径が、10nm以下であることが好ましい。   Moreover, in the NOx selective reduction catalyst of the present invention, it is preferable that an average particle diameter of the additive metal is 10 nm or less.

本発明のNOx選択還元触媒の製造方法は、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx選択還元触媒の製造方法であって、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトを得る工程と、該ゼオライトの細孔内及び細孔外に銅(Cu)を担持せしめてCu−ゼオライトを得る工程と、該Cu−ゼオライトのゼオライトの細孔外にニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)を担持せしめることにより前記本発明のNOx選択還元触媒を得る工程と、を含むことを特徴とする方法である。   The method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention is a method for producing a NOx selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas, and includes at least aluminum (Al) atoms and phosphorus (P) atoms in the skeleton structure. And a zeolite containing silicon (Si) atoms, a step of obtaining Cu-zeolite by supporting copper (Cu) inside and outside the pores of the zeolite, and pores of the Cu-zeolite zeolite The NOx selective reduction catalyst of the present invention is supported by at least one additive metal (M) selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti). And obtaining the method.

本発明のNOxの浄化方法は、アンモニア(NH)又はアンモニアを生成可能な還元剤の存在下において、上記本発明のNOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することを特徴とするNOx浄化方法である。 The NOx purification method of the present invention purifies nitrogen oxides (NOx) by bringing exhaust gas into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention in the presence of ammonia (NH 3 ) or a reducing agent capable of generating ammonia. This is a NOx purification method characterized by this.

上記本発明のNOx浄化方法においては、前記NOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめる前に排ガスをNOx吸蔵還元型触媒に接触させて該NOx吸蔵還元型触媒にて吸収したNOxをNHに還元し、その後該NHと前記排ガス中の未処理のNOxの混合物を前記NOx選択還元触媒に接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することが好ましい。 In the NOx purification method of the present invention, before contacting the exhaust gas with the NOx selective reduction catalyst, the exhaust gas is brought into contact with the NOx storage reduction catalyst, and the NOx absorbed by the NOx storage reduction catalyst is reduced to NH 3. Then, it is preferable to purify nitrogen oxides (NOx) by bringing the mixture of NH 3 and untreated NOx in the exhaust gas into contact with the NOx selective reduction catalyst.

なお、本発明によって上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。   Although the reason why the above object is achieved by the present invention is not necessarily clear, the present inventors infer as follows.

すなわち、本発明者らは、先ず、上記目的を達成するために、銅を担持したシリカアルミノリン酸ゼオライトに関して検討を重ねたところ、特許文献1〜5に記載のような従来技術のSAPO−34等のシリカアルミノリン酸ゼオライト担体にCuを担持したSCR触媒においては、低温ではNOx浄化性能を有するものの、400℃以上の高温域においては、SAPO−34等のシリカアルミノリン酸ゼオライト担体のミクロ細孔の外側に担持されているCuO種上でNHとOの反応(式(3)及び(4))が進行するため、細孔内に効率よくNHを供給できなくなるものと推察している。
NH+O→N+HO ・・・・(3)
NH+O→NO+HO ・・・・(4)
そして、その結果、細孔内のCu種で進行するNHとNOxの選択還元反応(式(1)及び(2))が妨げられ、特に、400℃以上の高温域で十分なNOx浄化活性が得られなくなるものと推察している。
2NO+2NH+1/2O→2N+3HO ・・・・(1)
NO+NO+2NH→2N+3H2O ・・・・(2)
そして、このような考察結果に基づいて、本発明者らは検討を重ね、本発明者らは、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含む特定のゼオライトの細孔内及び細孔外に銅を担持すると共に、該ゼオライトの細孔外に特定の金属を所定量担持したNOx選択還元触媒とすることにより、得られるNOx選択還元触媒が400℃以上の高温度条件において高いNOx浄化活性を発揮することが可能となることを見出した。すなわち、本発明においては、添加金属(M)が細孔外に存在するCuO種と相互作用することにより、細孔外に存在するCuO種上でのNOxとOとの反応が抑制され、その結果、NHとNOxの選択還元反応が進行する細孔内のCu種へNHを効率よく供給することができ、400℃以上の高温域において高いNOx浄化活性が得られるものと推察している。
That is, the present inventors first made studies on a silica-aluminophosphate zeolite supporting copper in order to achieve the above object. As a result, the conventional SAPO-34 described in Patent Documents 1 to 5 was used. The SCR catalyst in which Cu is supported on a silica aluminophosphate zeolite carrier such as NO. Has NOx purification performance at low temperatures, but in a high temperature region of 400 ° C. or higher, the microaluminum of a silica aluminophosphate zeolite carrier such as SAPO-34. since the reaction of NH 3 and O 2 on CuO species carried on the outside of the hole (formula (3) and (4)) proceeds, and presumed that can not be efficiently supplied to NH 3 in the pores ing.
NH 3 + O 2 → N 2 + H 2 O (3)
NH 3 + O 2 → NO + H 2 O (4)
As a result, the selective reduction reaction of NH 3 and NOx (formulas (1) and (2)) proceeding with Cu species in the pores is hindered, and in particular, sufficient NOx purification activity at a high temperature range of 400 ° C. or higher. Is presumed to be impossible to obtain.
2NO + 2NH 3 + 1 / 2O 2 → 2N 2 + 3H 2 O (1)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (2)
And based on such consideration results, the present inventors have repeatedly studied, and the present inventors have identified that the skeleton structure contains at least aluminum (Al) atoms, phosphorus (P) atoms, and silicon (Si) atoms. NOx selective reduction catalyst obtained by supporting copper inside and outside the pores of the zeolite with a specific amount of a specific metal outside the pores of the zeolite was obtained at 400 ° C. It has been found that high NOx purification activity can be exhibited under the above high temperature conditions. That is, in the present invention, the additive metal (M) interacts with the CuO species existing outside the pores, thereby suppressing the reaction between NOx and O 2 on the CuO species existing outside the pores. As a result, it is presumed that NH 3 can be efficiently supplied to the Cu species in the pores where the selective reduction reaction of NH 3 and NOx proceeds, and that high NOx purification activity is obtained at a high temperature range of 400 ° C. or higher. ing.

本発明によれば、400℃以上の高温度条件において高いNOx浄化活性を発揮することが可能なNOx選択還元触媒、その製造方法、及びそれを用いたNOx浄化方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the NOx selective reduction catalyst which can exhibit high NOx purification activity in high temperature conditions of 400 degreeC or more, its manufacturing method, and a NOx purification method using the same. .

実施例1〜2、実施例4〜7及び比較例1で作製した触媒のXRDスペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing XRD spectra of catalysts prepared in Examples 1-2, Examples 4-7, and Comparative Example 1. FIG. 実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の定常NH酸化率(%)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between Examples 1-7 and constant NH 3 oxidation rate of the catalyst obtained in Comparative Example 1-5 (%) and the additive metal (M) / Cu molar ratio. 実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の定常NO浄化率(%)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between Examples 1-7 and constant NO X purification rate of the catalyst obtained in Comparative Example 1-5 (%) and the additive metal (M) / Cu molar ratio. 実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の過渡NO浄化量(μmol/g)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the Examples 1 to 7 and the transient NO X purification of the catalyst obtained in Comparative Example 1~5 (μmol / g) and the additive metal (M) / Cu molar ratio.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

[NOx選択還元触媒]
本発明のNOx選択還元触媒は、窒素酸化物(NOx)を還元剤により還元する際に使用されるNOx選択還元触媒であって、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトと、該ゼオライトの細孔内及び細孔外に担持された銅(Cu)と、前記ゼオライトの細孔外に担持されたニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)とを含んでおり、前記銅の含有量が前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.1〜0.8の範囲にあり、かつ、前記添加金属の含有量が前記銅の量に対してM/Cuモル比で0.05〜3の範囲にあることを特徴とするものである。
[NOx selective reduction catalyst]
The NOx selective reduction catalyst of the present invention is a NOx selective reduction catalyst used when nitrogen oxide (NOx) is reduced by a reducing agent, and includes at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom, and a skeleton structure. Zeolite containing silicon (Si) atoms, copper (Cu) supported inside and outside the pores of the zeolite, nickel (Ni) and cobalt (Co) supported outside the pores of the zeolite, And at least one additive metal (M) selected from the group consisting of tin (Sn) and titanium (Ti), wherein the copper content is Cu / based on the amount of silicon atoms contained in the zeolite. The Si molar ratio is in the range of 0.1 to 0.8, and the content of the additive metal is in the range of 0.05 to 3 in terms of the M / Cu molar ratio with respect to the amount of copper. It is what.

(ゼオライト)
このような本発明のNOx選択還元触媒におけるゼオライトとしては、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含んでいる(以下、単に「ゼオライト」と称す場合がある。)。
(Zeolite)
The zeolite in the NOx selective reduction catalyst of the present invention includes at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom, and a silicon (Si) atom in the skeleton structure (hereinafter simply referred to as “zeolite”). There is.)

このような本発明のNOx選択還元触媒におけるゼオライトとしては、その骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含んでいるゼオライトであればどのようなものでよく、特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。このようなゼオライトの中でも、SAPO−5、SAPO−18、SAPO−20、SAPO−31、SAPO−34、SAPO−37、SAPO−40、SAPO−42、SAPO−43、SAPO−47、SAPO−56から選ばれる1種以上のシリカアルミノリン酸ゼオライト(シリコアルミノフォスフェート、シリコアルミノリン酸塩、等ともいう。以下、「SAPO」と称す場合がある。)であることが好ましい。このようなシリカアルミノリン酸ゼオライトの中でも、高温での熱的安定性、特に水熱安定性に優れ、NOx選択還元触媒に用いた場合、高い活性と選択性を示し、これを長く維持することができるという観点で、SAPO−34がより好ましい。   As the zeolite in the NOx selective reduction catalyst of the present invention, any zeolite can be used as long as it contains at least aluminum (Al) atom, phosphorus (P) atom and silicon (Si) atom in its skeleton structure. Well, it is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Among such zeolites, SAPO-5, SAPO-18, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-37, SAPO-40, SAPO-42, SAPO-43, SAPO-47, and SAPO-56. One or more types of silica aluminophosphate zeolite (also referred to as silicoaluminophosphate, silicoaluminophosphate, etc., hereinafter may be referred to as “SAPO”) are preferred. Among such silica aluminophosphate zeolites, it has excellent thermal stability at high temperatures, especially hydrothermal stability, and when used as a NOx selective reduction catalyst, exhibits high activity and selectivity, and maintains this for a long time. SAPO-34 is more preferable from the viewpoint that it can be produced.

このような本発明のゼオライトとしては、SAPO−34を含有するものであることが好ましい。   Such a zeolite of the present invention preferably contains SAPO-34.

本発明にかかるNOx選択還元触媒のゼオライトにおいては、ゼオライトに含まれるSiの含有量としては3〜30モル%であることが好ましく、5〜25モル%であることがより好ましく、8〜20モル%であることが特に好ましい。前記SiOの含有量が前記下限未満では、Cuのイオン交換サイトの量が不足するため十分な活性が得られない傾向にある。一方、前記SiOの含有量が前記上限を超えると、ゼオライトの耐熱性が不十分になり活性が低下する傾向にある。 In the NOx selective reduction catalyst zeolite according to the present invention, the Si content in the zeolite is preferably 3 to 30 mol%, more preferably 5 to 25 mol%, more preferably 8 to 20 mol%. % Is particularly preferred. If the content of SiO 2 is less than the lower limit, the amount of Cu ion exchange sites is insufficient, and sufficient activity tends not to be obtained. On the other hand, when the content of the SiO 2 exceeds the upper limit, the heat resistance of the zeolite becomes insufficient and the activity tends to decrease.

<構成原子>
本発明のNOx選択還元触媒においては、ゼオライトの骨格構造中のアルミニウム原子、リン原子及びケイ素原子の存在割合は、下記式(5)、(6)及び(7)を満たすことが好ましい。
0.3≦x≦0.6 ・・・(5)
(式中、xは骨格構造中のアルミニウム原子とリン原子とケイ素原子の合計に対するアルミニウム原子のモル比を示す)
0.3≦y≦0.6 ・・・(6)
(式中、yは骨格構造中のアルミニウム原子とリン原子とケイ素原子の合計に対するリン原子のモル比を示す)
0.03≦z≦0.30 ・・・(7)
(式中、zは骨格構造中のアルミニウム原子とリン原子とケイ素原子の合計に対するケイ素原子のモル比を示す)
更に、xは好ましくは0.35以上、より好ましくは0.40以上であり、好ましくは0.55以下である。
更に、yは好ましくは0.35以上、より好ましくは0.40以上であり、好ましくは0.55以下である。
<Constituent atoms>
In the NOx selective reduction catalyst of the present invention, the abundance ratio of aluminum atoms, phosphorus atoms and silicon atoms in the skeleton structure of the zeolite preferably satisfies the following formulas (5), (6) and (7).
0.3 ≦ x ≦ 0.6 (5)
(In the formula, x represents the molar ratio of aluminum atom to the total of aluminum atom, phosphorus atom and silicon atom in the skeleton structure)
0.3 ≦ y ≦ 0.6 (6)
(In the formula, y represents the molar ratio of phosphorus atom to the total of aluminum atom, phosphorus atom and silicon atom in the skeleton structure)
0.03 ≦ z ≦ 0.30 (7)
(In the formula, z represents the molar ratio of silicon atom to the sum of aluminum atom, phosphorus atom and silicon atom in the skeleton structure)
Furthermore, x is preferably 0.35 or more, more preferably 0.40 or more, and preferably 0.55 or less.
Furthermore, y is preferably 0.35 or more, more preferably 0.40 or more, and preferably 0.55 or less.

更に、zは好ましくは0.05以上、より好ましくは0.07以上、更に好ましくは0.08以上、特に好ましくは0.09以上であり、好ましくは0.25以下、より好ましくは0.20以下、更に好ましくは0.18以下である。   Furthermore, z is preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more, still more preferably 0.08 or more, particularly preferably 0.09 or more, preferably 0.25 or less, more preferably 0.20. Hereinafter, it is more preferably 0.18 or less.

また、本発明のNOx選択還元触媒においては、ゼオライトの骨格構造内に、アルミニウム原子、リン原子及びケイ素原子を含むものであり、更に、これら原子以外の他の原子が含まれていてもよい。このような他の原子としては、例えば、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、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)、パラジウム(Pd)、亜鉛(Zr)、硼素(B)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、砒素(As)などの原子の1種又は2種以上が挙げられ、好ましくはチタン(Ti)、亜鉛(Zr)、ゲルマニウム(Ge)及びスズ(Sn)の原子が挙げられる。これらの他の原子の含有量は、ゼオライトの骨格構造中に、アルミニウム原子とリン原子及びケイ素原子との合計に対するモル比で、0.3以下であることが好ましく、より好ましくは0.1以下である。   In addition, the NOx selective reduction catalyst of the present invention contains an aluminum atom, a phosphorus atom and a silicon atom in the framework structure of the zeolite, and may further contain other atoms other than these atoms. Examples of such other atoms include lithium (Li), magnesium (Mg), calcium (Ca), titanium (Ti), zirconium (Zr), vanadium (V), chromium (Cr), and manganese (Mn). , Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), palladium (Pd), zinc (Zr), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), tin (Sn), arsenic (As) 1 type or 2 types or more of atoms, such as these, Preferably the atom of titanium (Ti), zinc (Zr), germanium (Ge), and tin (Sn) is mentioned. The content of these other atoms is preferably 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, in a molar ratio with respect to the total of aluminum atoms, phosphorus atoms and silicon atoms in the framework structure of the zeolite. It is.

なお、上記のゼオライトの骨格構造中の原子の割合は、蛍光X線分析法(XRF:X―ray Fluorescence Analysis)により、ゼオライト骨格構造のケイ素、アルミニウム及びリン原子の含有量(質量%、mmol/g、など)を求める。また、試料を塩酸水溶液で加熱溶解させた後誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分光分析によりゼオライト骨格構造のケイ素、アルミニウム及びリン原子の含有量(重量%、など)を求めることができる。   The proportion of atoms in the framework structure of the zeolite is determined by the content (mass%, mmol / mmol) of the silicon, aluminum, and phosphorus atoms in the zeolite framework structure by X-ray Fluorescence Analysis (XRF). g, etc.). In addition, the content (wt%, etc.) of silicon, aluminum and phosphorus atoms in the zeolite skeleton structure can be determined by inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis after the sample is heated and dissolved in an aqueous hydrochloric acid solution. .

<ゼオライトの骨格構造>
ゼオライトは通常結晶性であり、メタン型のSiO四面体あるいはAlO四面体あるいはPO四面体(以下、これらを一般化してTOとし、含有する酸素以外の原子をT原子という。)が、各頂点の酸素原子を共有し連結した規則的な網目構造を持つ。T原子としてはAl、P、Si以外の原子も知られている。網目構造の基本単位のひとつに、8個のTO四面体が環状に連結したものがあり、これは8員環と呼ばれている。同様に、6員環、10員環などもゼオライト構造の基本単位となる。なお、本発明におけるゼオライトの構造は、X線回折法(XRD:X-ray diffraction)により決定する。
<Zeolite framework structure>
Zeolite is usually crystalline and has a methane type SiO 4 tetrahedron, AlO 4 tetrahedron or PO 4 tetrahedron (hereinafter these are generalized as TO 4 and atoms other than oxygen contained are referred to as T atoms). It has a regular network structure in which oxygen atoms at each vertex are shared and connected. As T atoms, atoms other than Al, P, and Si are also known. One of the basic units of the network structure is one in which eight TO 4 tetrahedra are connected in a ring, which is called an 8-membered ring. Similarly, a 6-membered ring, a 10-membered ring, etc. are basic units of the zeolite structure. In addition, the structure of the zeolite in the present invention is determined by an X-ray diffraction method (XRD: X-ray diffraction).

本発明NOx選択還元触媒におけるゼオライトとしては、骨格構造に少なくともアルミニウム原子、リン原子及びケイ素原子を含むシリカアルミノリン酸ゼオライト類であり、かつ6員環構造又は8員環構造を有するゼオライトであることが好ましい。   The zeolite in the NOx selective reduction catalyst of the present invention is a silica aluminophosphate zeolite containing at least an aluminum atom, a phosphorus atom and a silicon atom in the skeleton structure, and a zeolite having a 6-membered ring structure or an 8-membered ring structure. Is preferred.

<ゼオライトの粒子径>
このような本発明のNOx選択還元触媒におけるゼオライトの粒子径としては特に制限されないが、平均粒子径が0.01〜10μmであることが好ましく、0.1〜1μmの範囲にあることがより好ましい。このようなゼオライトの平均粒子径が前記下限未満では水熱安定性が不充分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると成型体触媒として用いる場合、充分な強度、耐摩耗性等が得られない傾向にある。
<Zeolite particle size>
The zeolite particle size in the NOx selective reduction catalyst of the present invention is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.01 to 10 μm, more preferably 0.1 to 1 μm. . If the average particle size of such zeolite is less than the lower limit, hydrothermal stability tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds the upper limit, sufficient strength, wear resistance, etc. are obtained when used as a molded catalyst. It tends to be impossible.

なお、本発明におけるゼオライト粒子の平均粒子径は、ゼオライト粒子を走査型電子顕微鏡写真(SEM)観察により求め、任意の10個以上のゼオライト粒子の一次粒子について粒子径を測定し、その粒子径の平均値を算出することにより測定したものである。なお、断面が円形でない場合には最小外接円の直径をいう。   The average particle size of the zeolite particles in the present invention is determined by observing the zeolite particles by scanning electron micrograph (SEM) observation, measuring the particle size of any 10 or more primary particles of the zeolite particles, It is measured by calculating an average value. When the cross section is not circular, it means the diameter of the minimum circumscribed circle.

(銅:Cu)
このような本発明のNOx選択還元触媒においては、前記ゼオライトの細孔内及び前記ゼオライトの細孔外に担持された銅(Cu)を含んでいる。
(Copper: Cu)
Such a NOx selective reduction catalyst of the present invention includes copper (Cu) supported in the pores of the zeolite and outside the pores of the zeolite.

このような本発明のNOx選択還元触媒における銅(Cu)の含有量としては、前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.1〜0.8の範囲にあることが必要であり、0.1〜0.6の範囲にあることが好ましく、0.2〜0.4の範囲にあることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、イオン交換したCuの量が少なく十分な活性が得られない傾向にある。他方、前記上限を超えると、ゼオライト骨格外のCuO種が必要以上に増えることになり、初期活性の向上は期待できず、更にゼオライトの耐熱性に悪影響を与える傾向にある。   The content of copper (Cu) in the NOx selective reduction catalyst of the present invention is in the range of 0.1 to 0.8 in terms of Cu / Si molar ratio with respect to the amount of silicon atoms contained in the zeolite. It is necessary, and it is preferable that it exists in the range of 0.1-0.6, and it is more preferable that it exists in the range of 0.2-0.4. If such content is less than the lower limit, the amount of ion-exchanged Cu is small and sufficient activity tends not to be obtained. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, the CuO species outside the zeolite framework will increase more than necessary, and improvement in initial activity cannot be expected, and the heat resistance of the zeolite tends to be adversely affected.

また、このような銅の平均粒子径が20nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがより好ましい。このような銅の平均粒子径が前記上限を超えると、NOxとNHの反応選択性が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter of such copper is 20 nm or less, and it is more preferable that it is 5 nm or less. When the average particle diameter of such copper exceeds the upper limit, the reaction selectivity between NOx and NH 3 tends to decrease.

なお、本発明において、銅(Cu)の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求め、任意の100個以上の粒子について各粒子の粒子径を測定し、その粒子径の平均値を算出することにより測定したものである。なお、粒子の断面が円形ではない場合にはその粒子の断面の最大の外接円の直径とする。   In addition, in this invention, the average particle diameter of copper (Cu) is calculated | required by transmission electron microscope (TEM) observation, the particle diameter of each particle | grain is measured about arbitrary 100 or more particle | grains, and the average value of the particle diameter It is measured by calculating. If the cross section of the particle is not circular, the diameter is the maximum circumscribed circle of the cross section of the particle.

このような本発明のNOx選択還元触媒においては、前記ゼオライトの細孔内に担持された銅(Cu)は、イオン状態の銅(銅イオン)であることが好ましい。なお、該銅イオンは、銅イオンの近傍に銅イオンに類似した状態の変化(銅化学種)があるものも含む。なお、前記ゼオライトの細孔内に担持された銅(Cu)の含有量としては、前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.05〜0.6の範囲にあることが好ましく、0.2〜0.4の範囲にあることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、含有するCuイオン量が不足し十分な活性が得られない傾向にある。他方、前記上限を超えると、ゼオライトの熱安定性が低下する傾向にある。   In such a NOx selective reduction catalyst of the present invention, the copper (Cu) supported in the pores of the zeolite is preferably ionic copper (copper ions). The copper ions include those having a state change (copper chemical species) similar to copper ions in the vicinity of the copper ions. The content of copper (Cu) supported in the pores of the zeolite is in the range of 0.05 to 0.6 in terms of Cu / Si molar ratio with respect to the amount of silicon atoms contained in the zeolite. It is preferable that it is in the range of 0.2 to 0.4. If such content is less than the lower limit, the amount of Cu ions to be contained tends to be insufficient and sufficient activity cannot be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the thermal stability of the zeolite tends to decrease.

また、前記ゼオライトの細孔外に担持された銅(Cu)は、銅の雰囲気環境の変化(例えば、酸化還元の雰囲気変化)により、金属銅類似状態から酸化銅(II)類似状態間の各銅化学種(例えば、金属銅、金属銅類似状態、銅(0)状態、銅(I)類似状態、銅(I)状態、酸化銅(I)類似状態、酸化銅(II)類似状態、酸化銅)に遷移する。   Further, the copper (Cu) supported outside the pores of the zeolite is changed between a metallic copper-like state and a copper (II) -like state due to a change in the copper atmosphere environment (for example, an oxidation-reduction atmosphere change). Copper species (eg, metallic copper, metallic copper-like state, copper (0) state, copper (I) -like state, copper (I) state, copper oxide (I) -like state, copper oxide (II) -like state, oxidation Transition to copper.

なお、前記ゼオライトの細孔外に担持された銅(Cu)の含有量としては、前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.6以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましい。このような含有量が前記上限を超えると、NOxとNHの反応選択性が低下する傾向にある。 The content of copper (Cu) supported outside the pores of the zeolite is preferably 0.6 or less in terms of a Cu / Si molar ratio with respect to the amount of silicon atoms contained in the zeolite, More preferably, it is 0.2 or less. When such content exceeds the upper limit, the reaction selectivity between NOx and NH 3 tends to decrease.

(添加金属:M)
このような本発明のNOx選択還元触媒においては、前記ゼオライトの細孔外に担持されたニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)を含んでいる。このような添加金属は、これらの1種であってもよく、2種以上の金属を組み合わせてゼオライトに担持してもよい。このようなCu−ゼオライトに更に担持させる添加金属は、ゼオライトに担持させて細孔外に担持されたCu種の触媒活性を抑制し得るものであり、好ましくは、ニッケル(Ni)及びチタン(Ti)である。
(Additional metal: M)
In such a NOx selective reduction catalyst of the present invention, at least selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti) supported outside the pores of the zeolite. A kind of additive metal (M) is included. Such an additive metal may be one of these, or a combination of two or more metals may be supported on the zeolite. The additive metal further supported on such a Cu-zeolite can suppress the catalytic activity of the Cu species supported on the zeolite and supported outside the pores, preferably nickel (Ni) and titanium (Ti ).

なお、本発明において「金属」とは、必ずしも元素状のゼロ価の状態にあるものに限定されず、「金属」という場合、触媒中に担持された存在状態、例えばイオン性ないしはその他の種(酸化物など)としての存在状態を含む。   In the present invention, the “metal” is not necessarily limited to the element in the elemental zero-valent state. When the term “metal” is used, the existence state supported in the catalyst, for example, ionic or other species ( Including the existence state as an oxide).

このような本発明のNOx選択還元触媒における添加金属(M)の含有量としては、前記銅(Cu)の量に対してM/Cuモル比で0.05〜3の範囲にあることが必要であり、0.1〜2の範囲にあることが好ましく、0.3〜1.5の範囲にあることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、骨格外にあるCuO種との相互作用が十分に行うことができない傾向にある。他方、前記上限を超えると、ゼオライトの細孔を塞ぐため活性が低下する傾向にある。   The content of the additive metal (M) in such a NOx selective reduction catalyst of the present invention needs to be in the range of 0.05 to 3 in terms of M / Cu molar ratio with respect to the amount of copper (Cu). It is preferably in the range of 0.1 to 2, more preferably in the range of 0.3 to 1.5. When such content is less than the lower limit, there is a tendency that the interaction with CuO seeds outside the skeleton cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the activity tends to decrease because the pores of the zeolite are blocked.

なお、前記添加金属(M)の担持量としては、本発明のNOx選択還元触媒における添加金属(M)の含有量のうち、前記ゼオライトの細孔外に30〜100%の範囲に担持していることが好ましく、60〜100%の範囲にあることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、細孔内のCuイオン種に影響を与えて活性が低下する傾向にある。   In addition, as the loading amount of the additive metal (M), the content of the additive metal (M) in the NOx selective reduction catalyst of the present invention is supported in the range of 30 to 100% outside the pores of the zeolite. It is preferable that it exists in the range of 60 to 100%. When the content is less than the lower limit, the activity tends to be reduced by affecting the Cu ion species in the pores.

また、このような添加金属(M)の平均粒子径が10nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがより好ましく、2nm以下であることが特に好ましい。このような添加金属(M)の平均粒子径が前記上限を超えると、骨格外にあるCuO種と十分な相互作用が得られず、NH3の酸化を十分に抑制できず、十分なNOx浄化活性が得られない傾向にある。   Moreover, it is preferable that the average particle diameter of such an additional metal (M) is 10 nm or less, it is more preferable that it is 5 nm or less, and it is especially preferable that it is 2 nm or less. When the average particle diameter of such an additive metal (M) exceeds the upper limit, sufficient interaction with CuO species outside the skeleton cannot be obtained, and the oxidation of NH3 cannot be sufficiently suppressed, and sufficient NOx purification activity is obtained. Tend not to be obtained.

なお、本発明において、添加金属(M)の粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求め、任意の100個以上の粒子について各粒子の粒子径を測定し、その粒子径の平均値を算出することにより測定したものである。なお、粒子の断面が円形ではない場合にはその粒子の断面の最大の外接円の直径とする。
(NOx選択還元触媒)
また、本発明のNOx選択還元触媒の形態としては特に制限されず、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態にすることができる。このような形態のNOx選択還元触媒を製造する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、触媒をペレット状に成型してペレット形状のNOx選択還元触媒を得る方法や、触媒を触媒基材にコートすることにより、触媒基材にコート(固定)した形態のNOx選択還元触媒を得る方法等を適宜採用してもよい。なお、このような触媒基材としては特に制限されず、得られるNOx選択還元触媒の用途等に応じて適宜選択されるが、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用される。また、このような触媒基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。更に、本発明のNOx選択還元触媒は、他の触媒と組み合わせて利用してもよい。このような他の触媒としては、特に制限されず、公知の触媒(例えば、酸化触媒、NOx還元触媒、NOx吸蔵還元型(NSR触媒)、等)を適宜用いてもよい。
In addition, in this invention, the average particle diameter of the particle | grains of an addition metal (M) is calculated | required by transmission electron microscope (TEM) observation, the particle diameter of each particle | grain is measured about arbitrary 100 or more particles, The particle diameter It is measured by calculating the average value of. If the cross section of the particle is not circular, the diameter is the maximum circumscribed circle of the cross section of the particle.
(NOx selective reduction catalyst)
Further, the form of the NOx selective reduction catalyst of the present invention is not particularly limited, and may be a form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. A method for producing such a form of the NOx selective reduction catalyst is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, the catalyst is molded into a pellet to obtain a pellet-shaped NOx selective reduction catalyst. A method, a method of obtaining a NOx selective reduction catalyst in a form in which the catalyst base material is coated (fixed) by coating the catalyst base material, and the like may be appropriately employed. Such a catalyst substrate is not particularly limited and is appropriately selected depending on the use of the obtained NOx selective reduction catalyst, and a monolith substrate, a pellet substrate, a plate substrate and the like are preferable. Adopted. The material of such a catalyst substrate is not particularly limited, but a substrate made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a substrate made of a metal such as stainless steel including chromium and aluminum is preferable. Adopted. Furthermore, the NOx selective reduction catalyst of the present invention may be used in combination with other catalysts. Such other catalyst is not particularly limited, and a known catalyst (for example, an oxidation catalyst, a NOx reduction catalyst, a NOx occlusion reduction type (NSR catalyst), etc.) may be used as appropriate.

また、このような本発明のNOx選択還元触媒を製造するための方法としては、後述の本発明のNOx選択還元触媒の製造方法を採用することが好ましい。すなわち、本発明のNOx選択還元触媒は、後述の本発明のNOx選択還元触媒の製造方法により好適に製造することができる。   Moreover, as a method for producing such a NOx selective reduction catalyst of the present invention, it is preferable to employ a method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention described later. That is, the NOx selective reduction catalyst of the present invention can be suitably produced by the method for producing the NOx selective reduction catalyst of the present invention described later.

[NOx選択還元触媒の製造方法]
本発明のNOx選択還元触媒の製造方法は、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx選択還元触媒の製造方法であって、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトを得る工程(ゼオライト調製工程)と、該ゼオライトの細孔内及び細孔外に銅(Cu)を担持せしめてCu−ゼオライトを得る工程(Cu担持工程)と、該Cu−ゼオライトのゼオライトの細孔外にニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)を担持せしめることにより上記本発明のNOx選択還元触媒を得る工程(添加金属担持工程)と、を含むことを特徴とする方法である。
[Method for producing NOx selective reduction catalyst]
The method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention is a method for producing a NOx selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas, and includes at least aluminum (Al) atoms and phosphorus (P) atoms in the skeleton structure. And a step of obtaining a zeolite containing silicon (Si) atoms (zeolite preparation step), a step of loading Cu (Cu) inside and outside the pores of the zeolite to obtain Cu-zeolite (Cu loading step), And carrying at least one additive metal (M) selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti) outside the pores of the zeolite of the Cu-zeolite. And a step of obtaining the NOx selective reduction catalyst of the present invention (added metal supporting step).

(ゼオライト調製工程)
このような本発明のNOx選択還元触媒の製造方法においては、先ず、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトを得る(ゼオライト調製工程)。
(Zeolite preparation process)
In such a method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention, first, a zeolite containing at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom and a silicon (Si) atom in a skeleton structure is obtained (zeolite preparation step).

このような本発明にかかるゼオライトを調製する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。本発明にかかるゼオライトはそれ自体既知の化合物であり、通常用いられる方法に準じて製造することができる。例えば、特開2003−183020号公報、国際公開WO2010/084930号パンフレット、特開2013−32268号公報、特開2011−125793号公報、特公平4−37007号公報、特公平5−21844号公報、特公平5−51533号公報、米国特許第4440871号明細書等に記載の方法に準じて製造することができる。   The method for preparing such a zeolite according to the present invention is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. The zeolite according to the present invention is a compound known per se and can be produced according to a commonly used method. For example, JP 2003-183020 A, WO 2010/084930 pamphlet, JP 2013-32268 A, JP 2011-125793 A, JP 4-37007 A, JP 5-21844 A, It can be produced according to the methods described in JP-B-5-51533, US Pat. No. 4,440,871 and the like.

このようなゼオライトを調製する方法としては特に制限されず、例えば、アルミニウム原子原料、リン原子原料、ケイ素原子原料、及び必要に応じてテンプレート剤(有機構造規定剤、有機結晶化剤、等ともいう)を混合した後、水熱合成することによりゼオライトを調製する。必要により、水熱合成後、ろ過・洗浄、乾燥、焼成などを行う。なお、テンプレート剤を混合した場合は、水熱合成後又は銅担持後に500〜700℃で焼成してテンプレート剤を除去することが好ましい。   A method for preparing such a zeolite is not particularly limited, and examples thereof include an aluminum atom raw material, a phosphorus atom raw material, a silicon atom raw material, and, if necessary, a template agent (also referred to as an organic structure directing agent, an organic crystallization agent, etc.). ) Is mixed, and then the zeolite is prepared by hydrothermal synthesis. If necessary, after hydrothermal synthesis, filtration, washing, drying, firing, etc. are performed. In addition, when a template agent is mixed, it is preferable to remove the template agent by baking at 500 to 700 ° C. after hydrothermal synthesis or after supporting copper.

<アルミニウム(Al)原子原料>
本発明におけるゼオライトのアルミニウム(Al)原子の原料は特に制限されず、通常、ベーマイト、擬ベーマイト、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド等のアルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、アルミン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。取り扱いが容易な点及び反応性が高い点でアルミニウム源としてはベーマイト又は擬ベーマイトが好ましい。
<Aluminum (Al) atomic raw material>
The raw material of the aluminum (Al) atom of the zeolite in the present invention is not particularly limited, and usually, aluminum alkoxide such as boehmite, pseudoboehmite, aluminum isopropoxide, aluminum triethoxide, aluminum hydroxide, alumina sol, sodium aluminate, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Boehmite or pseudoboehmite is preferable as the aluminum source in terms of easy handling and high reactivity.

<リン(P)原子原料>
本発明におけるゼオライトのリン(P)原子の原料は特に制限されず、通常リン酸であるが、リン酸アルミニウムを用いてもよい。リン原子原料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、リン原子の原料は粉末等として用いてもよく、リン酸水溶液などの該原料を含む溶液として用いてもよい。
<Phosphorus (P) atomic raw material>
The raw material of the phosphorus (P) atom of the zeolite in the present invention is not particularly limited and is usually phosphoric acid, but aluminum phosphate may be used. As the phosphorus atom raw material, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Further, the phosphorus atom raw material may be used as a powder or the like, or may be used as a solution containing the raw material such as an aqueous phosphoric acid solution.

<ケイ素(Si)原子原料>
本発明におけるケイ素(Si)原子の原料は特に制限されず、通常、シリカゾル、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、水ガラス、ケイ酸エチル、ケイ酸メチル等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。取り扱いが容易な点及び反応性が高い点でシリカゾルやヒュームドシリカが好ましい。
<Silicon (Si) atomic raw material>
The raw material for silicon (Si) atoms in the present invention is not particularly limited, and usually includes silica sol, colloidal silica, fumed silica, water glass, ethyl silicate, methyl silicate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Silica sol and fumed silica are preferable in terms of easy handling and high reactivity.

<テンプレート剤>
本発明のNOx選択還元触媒の製造方法のゼオライト調製工程においては、必要に応じてテンプレート剤(有機構造規定剤、有機結晶化剤、等ともいう)を用いることができる。このようなテンプレート剤としては特に制限されず、通常使用される種々のテンプレート剤が使用でき、例えばTEAH(テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド)のような四級アンモニウム塩や有機アミンを用いることができる。このようなテンプレート剤を用いることにより、得られるゼオライト中のSi含有量をコントロールすることが可能であり、NOx選択還元触媒として好ましいSi含有量、Si存在状態にすることができるので好ましい。
<Template agent>
In the zeolite preparation step of the method for producing the NOx selective reduction catalyst of the present invention, a template agent (also referred to as an organic structure directing agent, an organic crystallization agent, etc.) can be used as necessary. Such a template agent is not particularly limited, and various commonly used template agents can be used. For example, a quaternary ammonium salt such as TEAH (tetraethylammonium hydroxide) or an organic amine can be used. By using such a templating agent, it is possible to control the Si content in the obtained zeolite, and it is preferable because the Si content and the Si existing state preferable as a NOx selective reduction catalyst can be obtained.

<ゼオライトの調製>
ゼオライトを調製する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。ゼオライトの調製方法の具体的な例としては、先ず、アルミニウム原子原料、リン原子原料、ケイ素原子原料及びテンプレート剤(有機構造規定剤、有機結晶化剤、等ともいう)、並びに必要に応じてその他の添加剤や水を混合してゼオライト原料組成物(液体、スラリー又はペースト等)を準備する。なお、これら原料等は、粉末状のものでも原料を含む溶液であってもどのような形態でもよい。また、これら原料等の混合順序は特に制限されず、用いる材料や条件等により適宜選択すればよい。具体的には、先ず例えば、リン原子原料溶液にテンプレート剤混合し、この混合液にアルミニウム原子原料を添加して混合し、更にケイ素原子原料を添加して混合する。他の例としては、先ず水にリン原子原料及びアルミニウム原子原料を混合し、該混合物にケイ素原子原料及びテンプレート剤を混合する。次に、得られた前記ゼオライト原料組成物を所定の温度及び時間で水熱処理する(水熱合成)。次いで、得られた前記水熱処理物をろ過・洗浄、乾燥、焼成して本発明にかかるゼオライトを得る。
<Preparation of zeolite>
The method for preparing zeolite is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. Specific examples of the method for preparing zeolite include, first, an aluminum atom raw material, a phosphorus atom raw material, a silicon atom raw material, a template agent (also referred to as an organic structure directing agent, an organic crystallizing agent, etc.), and others as necessary. The zeolite raw material composition (liquid, slurry, paste, etc.) is prepared by mixing the additive and water. These raw materials and the like may be in any form, whether in powder form or a solution containing the raw materials. Further, the order of mixing these raw materials is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the materials used, conditions, and the like. Specifically, first, for example, a template agent is mixed with a phosphorus atom raw material solution, an aluminum atomic raw material is added to and mixed with this mixed solution, and a silicon atomic raw material is further added and mixed. As another example, first, a phosphorus atom raw material and an aluminum atomic raw material are mixed in water, and a silicon atom raw material and a template agent are mixed in the mixture. Next, the obtained zeolite raw material composition is hydrothermally treated at a predetermined temperature and time (hydrothermal synthesis). Next, the obtained hydrothermally treated product is filtered, washed, dried and calcined to obtain the zeolite according to the present invention.

ゼオライトの調製方法の他の具体的な例としては、先ず、前記ケイ素原子原料、前記アルミニウム原子原料、前記リン原子原料、前記テンプレート剤及び水を混合して水性ゲル(ゼオライト原料組成物)を準備し、次に、該水性ゲルを水熱合成し、その後生成物をろ過又はデカンテーション等により分離し、必要により水洗、乾燥、焼成等して本発明にかかるゼオライトを得る方法である。なお、原料等の混合順序は特に制限されず、用いる条件により適宜選択すればよいが、例えば、先ず水にリン原子原料及びアルミニウム原子原料を混合し、該混合物にケイ素原子原料及びテンプレート剤を混合する。また、これら水熱合成によって得られるゼオライトの組成は水性ゲルの組成と相関があり、目的とする組成のゼオライトを得るためには水性ゲルの組成をそれに合わせて適宜設定する。   As another specific example of the preparation method of zeolite, first, the silicon atom raw material, the aluminum atom raw material, the phosphorus atom raw material, the template agent and water are mixed to prepare an aqueous gel (zeolite raw material composition). Next, the aqueous gel is hydrothermally synthesized, and then the product is separated by filtration or decantation, and then washed with water, dried, calcined, etc. as necessary to obtain the zeolite according to the present invention. The order of mixing the raw materials and the like is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the conditions to be used. For example, first, a phosphorus atom raw material and an aluminum atomic raw material are mixed in water, and a silicon atom raw material and a template agent are mixed in the mixture. To do. In addition, the composition of the zeolite obtained by hydrothermal synthesis has a correlation with the composition of the aqueous gel, and the composition of the aqueous gel is appropriately set in accordance with the composition in order to obtain the target zeolite.

なお、このような発明にかかるゼオライトにおいては、ゼオライトに含まれるSiの含有量としては、得られる触媒中のゼオライトに含まれるゼオライト全モル量に対してSiOを3〜30モル%の範囲となる量とすることが好ましく、5〜25モル%の範囲となる量とすることがより好ましく、8〜20モル%の範囲となる量とすることが特に好ましい。前記SiOの含有量が前記下限未満では、Cuのイオン交換サイトの量が不足するため十分な活性が得られない傾向にある。一方、前記SiOの含有量が前記上限を超えると、ゼオライトの耐熱性が不十分になり活性が低下する傾向にある。 In addition, in the zeolite according to such an invention, the content of Si contained in the zeolite is in the range of 3 to 30 mol% of SiO 2 with respect to the total amount of zeolite contained in the zeolite in the obtained catalyst. The amount is preferably in the range of 5 to 25 mol%, more preferably in the range of 8 to 20 mol%. If the content of SiO 2 is less than the lower limit, the amount of Cu ion exchange sites is insufficient, and sufficient activity tends not to be obtained. On the other hand, when the content of the SiO 2 exceeds the upper limit, the heat resistance of the zeolite becomes insufficient and the activity tends to decrease.

また、このような発明にかかるゼオライトにおいては、シリカアルミノリン酸ゼオライトが好ましく、その中でも高温での熱的安定性、特に水熱安定性に優れ、NOx選択還元触媒に用いた場合、高い活性と選択性を示し、これを長く維持することができるという観点で、SAPO−34がより好ましい。   Further, in the zeolite according to such an invention, silica aluminophosphate zeolite is preferable, and among them, it is excellent in thermal stability at high temperature, particularly hydrothermal stability, and has high activity when used as a NOx selective reduction catalyst. SAPO-34 is more preferable from the viewpoint of showing selectivity and maintaining this for a long time.

また、本発明のゼオライト調製工程の水熱合成においては、水熱合成の方法及び条件は特に制限されず、公知の方法及び条件を適宜採用することができ、例えば、前記ゼオライト原料組成物を耐圧容器に入れ、自己発生圧力下、又は結晶化を阻害しない程度の気体加圧下で、撹拌又は静置状態で所定温度(例えば、100〜300℃、好ましくは150〜220℃)を所定時間(例えば、0.5時間〜30日、好ましくは5時間〜4日)保持することにより行う。   Further, in the hydrothermal synthesis of the zeolite preparation step of the present invention, the hydrothermal synthesis method and conditions are not particularly limited, and known methods and conditions can be appropriately employed. For example, the zeolite raw material composition is pressure resistant. Put in a container and apply a predetermined temperature (for example, 100 to 300 ° C., preferably 150 to 220 ° C.) for a predetermined time (for example, 100 to 300 ° C.) with stirring or standing under self-generated pressure or gas pressurization that does not inhibit crystallization. , 0.5 hours to 30 days, preferably 5 hours to 4 days).

また、本発明のゼオライト調製工程においては、前記水熱合成後に必要に応じて行う乾燥や焼成の際の条件は特に制限されず、公知の条件を適宜採用することができ、例えば、乾燥条件としては80〜120℃で1〜50時間程度加熱する条件を、焼成条件としては300〜700℃で1〜10時間程度加熱する条件を、それぞれ採用してもよい。   Further, in the zeolite preparation step of the present invention, the conditions for drying and firing performed as necessary after the hydrothermal synthesis are not particularly limited, and known conditions can be appropriately employed. For example, as drying conditions May employ a condition of heating at 80 to 120 ° C. for about 1 to 50 hours, and a firing condition of 300 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours.

(銅担持工程)
このような本発明のNOx選択還元触媒の製造方法においては、前記ゼオライト調製工程により得られた前記ゼオライトの細孔内及び前記ゼオライトの細孔外に銅(Cu)を担持せしめてCu−ゼオライトを得る(銅担持工程)。
(Copper loading process)
In such a method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention, copper (Cu) is supported in the zeolite pores obtained by the zeolite preparation step and outside the pores of the zeolite to form Cu-zeolite. To obtain (copper loading step).

このようなゼオライトへの銅の担持方法としては特に制限されず、ゼオライトに銅を担持せしめることが可能な方法であればよく、公知の方法を適宜採用することができる。例えば、一般的に用いられるイオン交換法、含浸担持法、沈殿担持法、固相イオン交換法、CVD法等が用いられる。なお、生産性の観点で、イオン交換法、含浸担持法を用いることが好ましい。   The method for supporting copper on the zeolite is not particularly limited as long as it is a method capable of supporting copper on the zeolite, and a known method can be appropriately employed. For example, generally used ion exchange method, impregnation support method, precipitation support method, solid phase ion exchange method, CVD method and the like are used. From the viewpoint of productivity, it is preferable to use an ion exchange method or an impregnation support method.

本発明において担持する銅の原料(Cu源)は特に制限されず、銅塩、銅錯体、銅単体、銅酸化物等を用いることができる。このようなCu源は、担持方法や条件等により適宜選択することができる。具体的には、銅の塩類が用いられ、例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等の無機酸塩、又は酢酸塩などの有機酸塩を用いることができる。Cu源は、分散媒に可溶であっても不溶であってもよい。   The copper raw material (Cu source) to be supported in the present invention is not particularly limited, and a copper salt, a copper complex, a copper simple substance, a copper oxide, or the like can be used. Such a Cu source can be appropriately selected depending on the carrying method and conditions. Specifically, copper salts are used. For example, inorganic acid salts such as nitrates, sulfates and hydrochlorides, or organic acid salts such as acetates can be used. The Cu source may be soluble or insoluble in the dispersion medium.

銅の担持方法の具体的な例としては、先ず、銅の塩等が溶解した水溶液(例えば、酢酸銅水溶液など)を準備する。次に、前記銅源含有水溶液に前記ゼオライトを混合し所定の温度及び時間で撹拌して銅を含浸せしめる。次いで、銅含浸ゼオライトをろ過・洗浄、乾燥、焼成して本発明にかかるCu−ゼオライト(銅担持ゼオライト)を得る。   As a specific example of the copper loading method, first, an aqueous solution in which a copper salt or the like is dissolved (for example, an aqueous copper acetate solution) is prepared. Next, the zeolite is mixed with the copper source-containing aqueous solution and stirred at a predetermined temperature and time for impregnation with copper. Next, the copper-impregnated zeolite is filtered, washed, dried and calcined to obtain Cu-zeolite (copper-supported zeolite) according to the present invention.

銅の担持方法の他の具体的な例としては、先ず、前記ゼオライト粉末の分散液を調製する。次に、銅化合物(例えば、硝酸第二銅など)の水溶液を調製し、前記ゼオライト粉末分散液と混合して、ゼオライト粉末と銅化合物との混合分散液を調製する。次いで、混合分散液を噴霧乾燥し、洗浄、乾燥、焼成して本発明にかかるCu−ゼオライト(銅担持ゼオライト)を得る。   As another specific example of the method for supporting copper, first, a dispersion of the zeolite powder is prepared. Next, an aqueous solution of a copper compound (for example, cupric nitrate) is prepared and mixed with the zeolite powder dispersion to prepare a mixed dispersion of the zeolite powder and the copper compound. Next, the mixed dispersion is spray-dried, washed, dried and fired to obtain Cu-zeolite (copper-supported zeolite) according to the present invention.

なお、このような乾燥や焼成の際の条件は特に制限されず、公知の条件を適宜採用することができ、例えば、乾燥条件としては80〜120℃で1〜50時間程度加熱する条件を、焼成条件としては300〜700℃で1〜10時間程度加熱する条件を、それぞれ採用してもよい。   In addition, the conditions in particular in the case of such drying and baking are not restrict | limited, Well-known conditions can be employ | adopted suitably, for example, as drying conditions, the conditions heated about 80 to 120 degreeC for about 1 to 50 hours, As the firing conditions, conditions of heating at 300 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours may be employed.

また、このような銅(Cu)のゼオライトへの担持量としては、得られる触媒中のゼオライトに含まれるケイ素(Si)原子の量に対してCu/Siモル比で0.1〜0.8の範囲となる量とすることが必要であり、0.1〜0.6の範囲となる量とすることが好ましく、0.2〜0.4の範囲となる量とすることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、イオン交換したCuの量が少なく十分な活性が得られない傾向にある。他方、前記上限を超えると、ゼオライト骨格外のCuO種が増えるのみとなり、初期活性の向上は期待できず、更にゼオライトの耐熱性に悪影響を与える傾向にある。   The amount of copper (Cu) supported on zeolite is 0.1 to 0.8 in terms of a Cu / Si molar ratio with respect to the amount of silicon (Si) atoms contained in the zeolite in the obtained catalyst. It is necessary to set it as the quantity which becomes the range of 0.1, it is preferable to set it as the quantity which becomes the range of 0.1-0.6, and it is more preferable to set it as the quantity which becomes the range of 0.2-0.4. If such content is less than the lower limit, the amount of ion-exchanged Cu is small and sufficient activity tends not to be obtained. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, only the CuO species outside the zeolite skeleton increases, and improvement in initial activity cannot be expected, and the heat resistance of the zeolite tends to be adversely affected.

本発明の銅担持工程においては、前記ゼオライトに銅を担持する際、テンプレート剤を除去したゼオライトを用いても、テンプレート剤を含有したゼオライトを用いてもよい。なお、テンプレート剤を含有したゼオライトを用いた場合、テンプレート剤含有ゼオライトに銅を担持した後にテンプレート剤を除去することが好ましい。   In the copper supporting step of the present invention, when supporting copper on the zeolite, the zeolite from which the template agent is removed may be used, or the zeolite containing the template agent may be used. When a zeolite containing a template agent is used, it is preferable to remove the template agent after copper is supported on the template agent-containing zeolite.

また、ゼオライトの細孔内及び前記ゼオライトの細孔外への銅(Cu)の担持は、前記工程の水熱合成等において、銅(Cu)を担持させることもできる。   In addition, copper (Cu) can be supported within the zeolite pores and outside the zeolite pores in the hydrothermal synthesis or the like of the above-described step.

(添加金属担持工程)
このような本発明のNOx選択還元触媒の製造方法においては、前記銅担持工程により得られたCu−ゼオライトのゼオライトの細孔外にニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)を担持せしめることにより上記本発明のNOx選択還元触媒を得る(添加金属担持工程)。
(Additional metal loading process)
In such a method for producing a NOx selective reduction catalyst of the present invention, nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium are formed outside the pores of the Cu-zeolite zeolite obtained by the copper supporting step. The NOx selective reduction catalyst of the present invention is obtained by supporting at least one additive metal (M) selected from the group consisting of (Ti) (addition metal supporting step).

<添加金属M>
本発明においてCu−ゼオライトのゼオライトの細孔外に担持される添加金属(M)は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の金属であることが必要であり、これらの1種であってもよく、2種以上の金属を組み合わせてゼオライトに担持してもよい。このようなCu−ゼオライトに更に担持させる添加金属は、ゼオライトに担持させて触媒活性を発揮し得るものであり、好ましくは、ニッケル(Ni)及びチタン(Ti)である。
<Additive metal M>
In the present invention, the additive metal (M) supported outside the pores of the zeolite of Cu-zeolite is at least selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti). It is necessary to be a kind of metal, and one kind of these may be used, or two or more kinds of metals may be combined and supported on the zeolite. Such an additional metal further supported on Cu-zeolite can be supported on zeolite and exhibit catalytic activity, and is preferably nickel (Ni) or titanium (Ti).

なお、本発明において「金属」とは、必ずしも元素状のゼロ価の状態にあるものに限定されず、「金属」という場合、触媒中に担持された存在状態、例えばイオン性ないしはその他の種としての存在状態を含む。   In the present invention, the “metal” is not necessarily limited to an element in a zero-valent state, and the term “metal” refers to a state of being supported in the catalyst, for example, ionic or other species. Including the existence state of

<担持量>
このような添加金属(M)の担持量としては、得られる触媒中の添加金属(M)の含有量がM/Cuモル比で0.05〜3の範囲となる量とすることが必要であり、0.1〜2の範囲となる量とすることが好ましく、0.3〜1.5の範囲となる量とすることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では、骨格外にあるCuO種との相互作用が十分に行うことができない傾向にある。他方、前記上限を超えると、ゼオライトの細孔を塞ぐため活性が低下する傾向にある。
<Supported amount>
The amount of the added metal (M) supported must be such that the content of the added metal (M) in the obtained catalyst is in the range of 0.05 to 3 in terms of M / Cu molar ratio. Yes, the amount is preferably in the range of 0.1 to 2, more preferably in the range of 0.3 to 1.5. When such content is less than the lower limit, there is a tendency that the interaction with CuO seeds outside the skeleton cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the activity tends to decrease because the pores of the zeolite are blocked.

<金属担持方法>
このような添加金属(M)の担持方法としては特に制限されず、ゼオライトに添加金属(M)を担持せしめることが可能な方法であればよく、公知の方法を適宜採用することができる。例えば、一般的に用いられるイオン交換法、含浸担持法、沈殿担持法、固相イオン交換法、CVD法等が用いられる。なお、生産性の観点で、イオン交換法、含浸担持法を用いることが好ましい。
<Metal loading method>
The method for supporting the added metal (M) is not particularly limited as long as it is a method capable of supporting the added metal (M) on the zeolite, and a known method can be appropriately employed. For example, generally used ion exchange method, impregnation support method, precipitation support method, solid phase ion exchange method, CVD method and the like are used. From the viewpoint of productivity, it is preferable to use an ion exchange method or an impregnation support method.

本発明において担持する添加金属(M)の原料(添加金属源)は特に制限されず、金属塩、金属錯体、金属単体、金属酸化物等を用いることができる。このような添加金属源は、担持方法や条件等により適宜選択することができる。具体的には、担持する添加金属の塩類が用いられ、例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等の無機酸塩、又は酢酸塩などの有機酸塩を用いることができる。添加金属源は、分散媒に可溶であっても不溶であってもよい。   The raw material (addition metal source) of the additional metal (M) carried in the present invention is not particularly limited, and a metal salt, a metal complex, a single metal, a metal oxide, or the like can be used. Such an additive metal source can be appropriately selected depending on the loading method, conditions, and the like. Specifically, salts of added metals to be supported are used. For example, inorganic acid salts such as nitrates, sulfates, and hydrochlorides, or organic acid salts such as acetates can be used. The additive metal source may be soluble or insoluble in the dispersion medium.

添加金属(M)の担持の具体的な例としては、先ず、添加金属の塩等が溶解した水溶液(例えば、酢酸コバルト溶液、酢酸ニッケル溶液、酢酸スズ溶液など)を準備する。次に、前記添加金属源含有水溶液に前記Cu−ゼオライトを混合し所定の温度及び時間で撹拌して添加金属(M)を含浸せしめる。次いで、添加金属(M)含浸Cu−ゼオライトをろ過・洗浄、乾燥、焼成して本発明にかかるNOx選択還元触媒を得る。   As a specific example of supporting the added metal (M), first, an aqueous solution (for example, a cobalt acetate solution, a nickel acetate solution, a tin acetate solution, etc.) in which a salt of the added metal is dissolved is prepared. Next, the Cu-zeolite is mixed with the aqueous solution containing the added metal source and stirred at a predetermined temperature and time to impregnate the added metal (M). Next, the additive metal (M) impregnated Cu-zeolite is filtered, washed, dried and calcined to obtain the NOx selective reduction catalyst according to the present invention.

添加金属(M)の担持の他の具体的な例としては、先ず、前記Cu−ゼオライト粉末の分散液を調製する。例えば、前記Cu−ゼオライト粉末をイオン交換水に懸濁させて分散液を得る。次に、添加金属化合物(例えば、硝酸第二銅など)の水溶液を調製し、前記Cu−ゼオライト粉末分散液と混合して、Cu−ゼオライト粉末と添加金属(M)化合物との混合分散液を調製する。次いで、混合分散液を噴霧乾燥し、洗浄、乾燥、焼成して本発明にかかるNOx選択還元触媒を得る。   As another specific example of supporting the additive metal (M), first, a dispersion of the Cu-zeolite powder is prepared. For example, the Cu-zeolite powder is suspended in ion exchange water to obtain a dispersion. Next, an aqueous solution of an additive metal compound (for example, cupric nitrate, etc.) is prepared, mixed with the Cu-zeolite powder dispersion, and a mixed dispersion of the Cu-zeolite powder and the additive metal (M) compound is prepared. Prepare. Next, the mixed dispersion is spray-dried, washed, dried, and calcined to obtain the NOx selective reduction catalyst according to the present invention.

なお、このような乾燥や焼成の際の条件は特に制限されず、公知の条件を適宜採用することができ、例えば、乾燥条件としては80〜120℃で1〜50時間程度加熱する条件を、焼成条件としては300〜700℃で1〜10時間程度加熱する条件を、それぞれ採用してもよい。   In addition, the conditions in particular in the case of such drying and baking are not restrict | limited, Well-known conditions can be employ | adopted suitably, for example, as drying conditions, the conditions heated about 80 to 120 degreeC for about 1 to 50 hours, As the firing conditions, conditions of heating at 300 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours may be employed.

なお、本発明の添加金属担持工程においては、前記Cu−ゼオライトに添加金属(M)を担持せしめる際、テンプレート剤を除去したCu−ゼオライトを用いても、テンプレート剤を含有したCu−ゼオライトを用いてもよい。なお、テンプレート剤を含有したCu−ゼオライトを用いた場合、テンプレート剤含有Cu−ゼオライトに添加金属(M)を担持せしめた後にテンプレート剤を除去することが好ましい。   In the additive metal supporting step of the present invention, when the additive metal (M) is supported on the Cu-zeolite, Cu-zeolite containing the template agent is used even if Cu-zeolite from which the template agent is removed is used. May be. In addition, when Cu-zeolite containing a template agent is used, it is preferable to remove the template agent after loading the additive metal (M) on the template agent-containing Cu-zeolite.

[NOx浄化方法]
本発明のNOx浄化方法は、アンモニア(NH)又はアンモニアを生成可能な還元剤の存在下において、上記本発明のNOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することを特徴とするNOx浄化方法である。
[NOx purification method]
The NOx purification method of the present invention purifies nitrogen oxides (NOx) by bringing exhaust gas into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention in the presence of ammonia (NH 3 ) or a reducing agent capable of generating ammonia. NOx purification method characterized by the above.

このように、本発明は内燃機関等からの排ガスを上記本発明のNOx選択還元触媒を用いて窒素酸化物(NOx)を浄化する方法である。ここにおいて、内燃機関としては特に制限されず、公知の内燃機関を適宜利用でき、例えば、自動車の内燃機関(ディーゼルエンジンや希薄燃焼式(リーンバーン)エンジン等)が挙げられる。また、本発明においては、酸素過剰雰囲気下において用いることが好ましい。この場合「酸素過剰雰囲気」とは、排ガスの空燃比(空気と燃料との混合比:A/F比)が14.7超となって、排ガス中に含まれる燃料に対して酸素が過剰に存在する状態をいう。   Thus, the present invention is a method of purifying nitrogen oxides (NOx) from exhaust gas from an internal combustion engine or the like using the NOx selective reduction catalyst of the present invention. Here, the internal combustion engine is not particularly limited, and a known internal combustion engine can be used as appropriate. For example, an internal combustion engine of an automobile (diesel engine, lean burn engine, etc.) can be used. Moreover, in this invention, it is preferable to use in oxygen excess atmosphere. In this case, “oxygen-excess atmosphere” means that the air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel: A / F ratio) of the exhaust gas exceeds 14.7, and oxygen is excessive with respect to the fuel contained in the exhaust gas. A state that exists.

なお、本発明が浄化の対象とする窒素酸化物(NOx)としては、一酸化窒素、二酸化窒素、亜酸化窒素等が挙げられる。本発明においてNOxを浄化するとは、NOxをNOx選択還元触媒上で反応させ、窒素と酸素等に転化することをいう。   The nitrogen oxide (NOx) to be purified by the present invention includes nitric oxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, and the like. Purifying NOx in the present invention means that NOx is reacted on a NOx selective reduction catalyst and converted into nitrogen, oxygen, or the like.

このような本発明のNOx浄化方法においては、アンモニア(NH)又はアンモニアを生成可能な還元剤の存在下において、上記本発明のNOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめる。このような還元剤としては、特に制限されず公知の還元剤を適宜採用することができる。例えば、尿素等が挙げられる。 In such a NOx purification method of the present invention, exhaust gas is brought into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention in the presence of ammonia (NH 3 ) or a reducing agent capable of generating ammonia. Such a reducing agent is not particularly limited, and a known reducing agent can be appropriately employed. For example, urea etc. are mentioned.

また、前記内燃機関等からの排ガスを上記本発明のNOx選択還元触媒に接触させるための具体的な方法は特に制限されるものではなく、公知の方法を適宜採用することができる。例えば、内燃機関等からの排ガスのガス流路に、上記本発明のNOx選択還元触媒を配置して排ガスを接触せしめる方法を採用してもよい。また、酸素過剰雰囲気下において排ガスを接触せしめるという観点からは、例えば、内燃機関等からの排ガスが酸素過剰雰囲気のものではない場合には、前記NOx選択還元触媒に接触する前の排ガスの空燃比(空気と燃料との混合比:A/F比)を14.7超(より好ましくは15〜50程度)に調整した後に、その酸素過剰雰囲気の排ガスを前記NOx選択還元触媒に接触させる方法を採用してもよい。なお、このような空燃比の調整は、公知の方法を適宜採用でき、例えば、排ガス中に空気を導入することにより行ってもよい。なお、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンからの排ガスであれば、基本的に、特に調整せずとも、前記酸素過剰雰囲気のガスが排出され得るため、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンからの排ガスを浄化する場合には、その排ガスを上記本発明のNOx選択還元触媒に接触させることで、上記本発明の排ガスの浄化方法を実施することが可能となる。また、排ガスを浄化する際に、例えば、内燃機関等から酸素過剰雰囲気のガスが排出された場合に、その排ガスが上記本発明のNOx選択還元触媒に接触するように、排ガスのガス流路を調整弁等で調整する等して、酸素過剰雰囲気の排ガスを上記本発明のNOx選択還元触媒に接触させてもよく、これにより上記本発明のNOx浄化方法を実施してもよい。   Further, a specific method for bringing the exhaust gas from the internal combustion engine or the like into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, a method of arranging the NOx selective reduction catalyst of the present invention in the gas flow path of exhaust gas from an internal combustion engine or the like and bringing the exhaust gas into contact may be adopted. From the viewpoint of contacting exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere, for example, when the exhaust gas from an internal combustion engine or the like is not in an oxygen-excess atmosphere, the air-fuel ratio of the exhaust gas before contacting the NOx selective reduction catalyst (Admixing ratio of air and fuel: A / F ratio) is adjusted to more than 14.7 (more preferably about 15 to 50), and then the exhaust gas in the oxygen excess atmosphere is brought into contact with the NOx selective reduction catalyst. It may be adopted. Such adjustment of the air-fuel ratio can be appropriately performed by a known method. For example, the air-fuel ratio may be adjusted by introducing air into the exhaust gas. If exhaust gas from a diesel engine or lean burn engine can be exhausted without any special adjustment, the exhaust gas from the diesel engine or lean burn engine can be purified. The exhaust gas purification method of the present invention can be carried out by bringing the exhaust gas into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention. Further, when purifying the exhaust gas, for example, when gas in an oxygen-excess atmosphere is discharged from an internal combustion engine or the like, the exhaust gas path is set so that the exhaust gas contacts the NOx selective reduction catalyst of the present invention. The exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere may be brought into contact with the NOx selective reduction catalyst of the present invention by adjusting with a regulating valve or the like, and thereby the NOx purification method of the present invention may be implemented.

なお、本発明のNOx浄化方法においては、前記NOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめる前に排ガスをNSR触媒(NOx Storage Reduction catalysts:吸蔵還元触媒))やLNT触媒(Lean NOx Trap Catalysts:希薄NOxトラップ触媒)などのNOx吸蔵還元型触媒に接触させて該NOx吸蔵還元型触媒にて吸収したNOxをNHに還元し、その後該NHと前記排ガス中の未処理のNOxの混合物を前記NOx選択還元触媒に接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することが好ましい。 In the NOx purification method of the present invention, before contacting the exhaust gas with the NOx selective reduction catalyst, the exhaust gas is treated with an NSR catalyst (NOx Storage Reduction catalyst) or an LNT catalyst (Lean NOx Trap Catalysts: lean NOx trap). catalyst) contacting the NOx occlusion reduction type catalyst, such as by reducing the NH 3 and NOx absorbed by the NOx storage reduction catalyst, the NOx selective subsequent mixture of untreated NOx with the NH 3 the flue gas It is preferable to purify nitrogen oxides (NOx) by contacting with the reduction catalyst.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(調製例1)
<シリカアルミノリン酸ゼオライトの調製>
所定量の水にリン酸と35質量%濃度のテトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TEAH)を混合し、次いで、擬ベーマイト(Al含有量75質量%、日産化学社製)を投入し、10分間撹拌した。これに、シリカゾル(SiO濃度20質量%、日産化学社製)を5分間で滴下・添加して、SAPO−34合成用スラリーを調製した。なお、Al:P:Si:TEAH:HOはモル比で1:0.77:0.18:2.5:50となるように調整した。
(Preparation Example 1)
<Preparation of silica aluminophosphate zeolite>
Phosphoric acid and 35% by mass tetraethylammonium hydroxide (TEAH) are mixed in a predetermined amount of water, and then pseudoboehmite (Al 2 O 3 content 75% by mass, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is added for 10 minutes. Stir. To this, silica sol (SiO 2 concentration 20 mass%, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) was added dropwise over 5 minutes to prepare a SAPO-34 synthesis slurry. Al: P: Si: TEAH: H 2 O was adjusted so as to be a molar ratio of 1: 0.77: 0.18: 2.5: 50.

次に、得られたSAPO−34合成用スラリー170mLを容量200mLのテフロン(登録商標)製のオートクレーブ(宝泉社製)に充填し、190℃に昇温して同温度で30時間水熱処理した(水熱合成)。   Next, 170 mL of the obtained SAPO-34 synthesis slurry was charged into a 200 mL Teflon (registered trademark) autoclave (manufactured by Hosen Co., Ltd.), heated to 190 ° C., and hydrothermally treated at the same temperature for 30 hours. (Hydrothermal synthesis).

その後、ろ過・洗浄を3回繰り返し、110℃で24時間乾燥後、大気中600℃で5時間焼成し、シリカアルミノリン酸ゼオライト(H−SAPO−34)を調製した。   Thereafter, filtration and washing were repeated three times, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then calcined in air at 600 ° C. for 5 hours to prepare silica aluminophosphate zeolite (H-SAPO-34).

(調製例2)
<Cu担持シリカアルミノリン酸ゼオライトの調製>
前記調製例1で得られたシリカアルミノリン酸ゼオライト(H−SAPO−34)を、酢酸銅水溶液(0.1mol/L)0.5Lに懸濁させ、60℃で5時間撹拌した。その後、ろ過・洗浄を3回繰り返し、110℃24時間乾燥後、大気中500℃で5時間焼成し、Cu担持シリカアルミノリン酸ゼオライト(Cu−SAPO−34)を調製した。
(Preparation Example 2)
<Preparation of Cu-supported silica aluminophosphate zeolite>
The silica aluminophosphate zeolite (H-SAPO-34) obtained in Preparation Example 1 was suspended in 0.5 L of an aqueous copper acetate solution (0.1 mol / L) and stirred at 60 ° C. for 5 hours. Thereafter, filtration and washing were repeated three times, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then calcined in air at 500 ° C. for 5 hours to prepare Cu-supported silica aluminophosphate zeolite (Cu-SAPO-34).

[Cu含有量とゼオライト組成の分析]
得られたCu担持シリカアルミノリン酸ゼオライト(Cu−SAPO−34)の組成分析を、蛍光X線分析法(XRF:X―ray Fluorescence Analysis)により行った。すなわち、先ず、得られたCu担持シリカアルミノリン酸ゼオライト(Cu−SAPO−34)を1000kgf/cmで圧粉成型し、破砕、整粒して直径0.5〜1.0mmのペレット化されたCu−ゼオライトを得た。次いで、得られたCu−ゼオライト1.0gを試料として走査型蛍光X線分析装置(リガク社製、製品名ZSX PrimusII)によりXRF分析を行った結果、Alが8.29mmol/g、Pが6.24mmol/g、Siが1.54mmol/g、Cuが0.46mmol/gであった。
[Analysis of Cu content and zeolite composition]
The composition analysis of the obtained Cu-supported silica aluminophosphate zeolite (Cu-SAPO-34) was performed by X-ray Fluorescence Analysis (XRF). That is, first, the obtained Cu-supported silica aluminophosphate zeolite (Cu-SAPO-34) was compacted at 1000 kgf / cm 2 , crushed and sized, and pelletized with a diameter of 0.5 to 1.0 mm. Cu-zeolite was obtained. Next, XRF analysis was performed using 1.0 g of the obtained Cu-zeolite as a sample by a scanning X-ray fluorescence analyzer (product name: ZSX Primus II, manufactured by Rigaku Corporation). As a result, Al was 8.29 mmol / g and P was 6 .24 mmol / g, Si was 1.54 mmol / g, and Cu was 0.46 mmol / g.

(実施例1)
調製例2で調製したCu担持シリカアルミノリン酸ゼオライト15gを酢酸コバルト溶液(0.1mol/L)0.5Lに懸濁させ、70℃で6時間撹拌した。その後、ろ過・洗浄し、110℃で24時間乾燥させた後、550℃で5時間焼成して、Co担持Cuゼオライト触媒を得た。
Example 1
15 g of the Cu-supported silica aluminophosphate zeolite prepared in Preparation Example 2 was suspended in 0.5 L of a cobalt acetate solution (0.1 mol / L) and stirred at 70 ° C. for 6 hours. Thereafter, it was filtered and washed, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then calcined at 550 ° C. for 5 hours to obtain a Co-supported Cu zeolite catalyst.

得られたCo担持Cuゼオライト触媒に対して、調製例2と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Co添加量は0.17mmol/gであり、Co/Cuモル比として0.37であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Co-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Preparation Example 2. As a result of XRF analysis, the amount of Co added was 0.17 mmol / g, and the Co / Cu molar ratio was 0.37. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2015062874
Figure 2015062874

(実施例2)
添加金属担持用溶液を酢酸ニッケル溶液(0.1mol/L)0.5Lに変更した以外は実施例1と同様にして、Ni担持Cuゼオライト触媒を得た。
(Example 2)
A Ni-supported Cu zeolite catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the additive metal-supporting solution was changed to 0.5 L of nickel acetate solution (0.1 mol / L).

得られたNi担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は0.22mmol/gであり、Ni/Cuモル比として0.48であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Ni-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 0.22 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 0.48. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例1)
調製例2で調製したCu担持シリカアルミノリン酸ゼオライトを、比較用Cuゼオライト触媒(比較例1)とした。
(Comparative Example 1)
The Cu-supported silica aluminophosphate zeolite prepared in Preparation Example 2 was used as a comparative Cu zeolite catalyst (Comparative Example 1).

(比較例2)
添加金属担持用溶液を酢酸マンガン溶液(0.1mol/L)0.5Lに変更した以外は実施例1と同様にして、比較用Mn担持Cuゼオライト触媒(比較例2)を得た。
(Comparative Example 2)
A comparative Mn-supported Cu zeolite catalyst (Comparative Example 2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the additive metal-supporting solution was changed to 0.5 L of manganese acetate solution (0.1 mol / L).

得られた比較用Mn担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Mn添加量は0.08mmol/gであり、Mn/Cuモル比として0.18であった。得られた結果を表1に示す。   For the obtained comparative Mn-supported Cu zeolite catalyst, fluorescent X-ray analysis was performed in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Mn added was 0.08 mmol / g, and the Mn / Cu molar ratio was 0.18. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例3)
添加金属担持用溶液を硝酸銀溶液(0.1mol/L)0.5Lに変更した以外は実施例1と同様にして、比較用Ag担持Cuゼオライト触媒(比較例3)を得た。
(Comparative Example 3)
A comparative Ag-supported Cu zeolite catalyst (Comparative Example 3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the additive metal-supporting solution was changed to 0.5 L of a silver nitrate solution (0.1 mol / L).

得られた比較用Ag担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ag添加量は0.28mmol/gであり、Ag/Cuモル比として0.62であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained comparative Ag-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the Ag addition amount was 0.28 mmol / g, and the Ag / Cu molar ratio was 0.62. The obtained results are shown in Table 1.

(実施例3)
調製例2で調製したCu担持シリカアルミノリン酸ゼオライト10gをイオン交換水0.2Lに懸濁させ、これにNi/Cuモル比が0.1となるように調整した酢酸ニッケル溶液0.1Lを加え、70℃で3時間撹拌した後、100℃にて溶液を蒸発させた。その後、110℃で24時間乾燥させた後、550℃で5時間焼成して、Ni担持Cuゼオライト触媒を得た。
(Example 3)
10 g of the Cu-supported silica aluminophosphate zeolite prepared in Preparation Example 2 was suspended in 0.2 L of ion-exchanged water, and 0.1 L of nickel acetate solution adjusted so that the Ni / Cu molar ratio was 0.1 was added thereto. In addition, after stirring at 70 ° C. for 3 hours, the solution was evaporated at 100 ° C. Then, after drying at 110 degreeC for 24 hours, it baked at 550 degreeC for 5 hours, and obtained Ni carrying | support Cu zeolite catalyst.

得られたNi担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は0.0414mmol/gであり、Ni/Cuモル比として0.09であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Ni-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 0.0414 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 0.09. The obtained results are shown in Table 1.

(実施例4)
添加金属担持用溶液をNi/Cuモル比が0.5となるように調整した酢酸ニッケル溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、Ni担持Cuゼオライト触媒を得た。
Example 4
A Ni-supported Cu zeolite catalyst was obtained in the same manner as in Example 3 except that the additive metal-supporting solution was changed to a nickel acetate solution adjusted to have a Ni / Cu molar ratio of 0.5.

得られたNi担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は0.2254mmol/gであり、Ni/Cuモル比として0.49であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Ni-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 0.2254 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 0.49. The obtained results are shown in Table 1.

(実施例5)
添加金属担持用溶液をNi/Cuモル比が1.0となるように調整した酢酸ニッケル溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、Ni担持Cuゼオライト触媒を得た。
(Example 5)
A Ni-supported Cu zeolite catalyst was obtained in the same manner as in Example 3 except that the additive metal-supporting solution was changed to a nickel acetate solution adjusted to have a Ni / Cu molar ratio of 1.0.

得られたNi担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は0.4416mmol/gであり、Ni/Cuモル比として0.96であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Ni-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 0.4416 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 0.96. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例4)
添加金属担持用溶液をNi/Cuモル比が5.0となるように調整した酢酸ニッケル溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、比較用Ni担持Cuゼオライト触媒(比較例4)を得た。
(Comparative Example 4)
A comparative Ni-supported Cu zeolite catalyst (Comparative Example 4) was prepared in the same manner as in Example 3 except that the additive metal-supporting solution was changed to a nickel acetate solution adjusted to have a Ni / Cu molar ratio of 5.0. Obtained.

得られた比較用Ni担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は2.3046mmol/gであり、Ni/Cuモル比として5.01であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained comparative Ni-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 2.3046 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 5.01. The obtained results are shown in Table 1.

(実施例6)
添加金属担持用溶液としてSn/Cuモル比が0.5となるように調整した酢酸スズ溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、Sn担持Cuゼオライト触媒を得た。
(Example 6)
An Sn-supported Cu zeolite catalyst was obtained in the same manner as in Example 3 except that the additive metal-supporting solution was changed to a tin acetate solution adjusted to have a Sn / Cu molar ratio of 0.5.

得られたSn担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Sn添加量は0.230mmol/gであり、Sn/Cuモル比として0.50であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Sn-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the Sn addition amount was 0.230 mmol / g, and the Sn / Cu molar ratio was 0.50. The obtained results are shown in Table 1.

(実施例7)
添加金属担持用溶液としてTi/Cuモル比が0.5となるように調整したシュウ酸チタニルアンモニウム溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、Ti担持Cuゼオライト触媒を得た。
(Example 7)
A Ti-supported Cu zeolite catalyst was obtained in the same manner as in Example 3, except that the additive metal-supporting solution was changed to a titanyl ammonium oxalate solution adjusted to have a Ti / Cu molar ratio of 0.5.

得られたTi担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ti添加量は0.2346mmol/gであり、Ti/Cuモル比として0.51であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained Ti-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ti added was 0.2346 mmol / g, and the Ti / Cu molar ratio was 0.51. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例5)
添加金属担持用溶液としてZn/Cuモル比が0.5となるように調整した酢酸亜鉛溶液に変更した以外は実施例3と同様にして、比較用Zn担持Cuゼオライト触媒(比較例5)を得た。
(Comparative Example 5)
A comparative Zn-supported Cu zeolite catalyst (Comparative Example 5) was prepared in the same manner as in Example 3, except that the additive metal-supporting solution was changed to a zinc acetate solution adjusted to have a Zn / Cu molar ratio of 0.5. Obtained.

得られた比較用Zn担持Cuゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Zn添加量は0.230mmol/gであり、Ni/Cuモル比として0.50であった。得られた結果を表1に示す。   The obtained comparative Zn-supported Cu zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Zn added was 0.230 mmol / g, and the Ni / Cu molar ratio was 0.50. The obtained results are shown in Table 1.

(比較例6)
Cu担持シリカアルミノリン酸ゼオライトの代わりに調製例1で調製したシリカアルミノリン酸ゼオライト(H−SAPO−34)を用いた以外は実施例1と同様にして、比較用Co担持ゼオライト触媒(比較例6)を得た。
(Comparative Example 6)
Comparative Co-supported zeolite catalyst (Comparative Example) in the same manner as in Example 1, except that the silica-aluminophosphate zeolite (H-SAPO-34) prepared in Preparation Example 1 was used instead of the Cu-supported silica aluminophosphate zeolite. 6) was obtained.

得られた比較用Co担持ゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Co添加量は0.54mmol/gであった。   The obtained Co-supported zeolite catalyst for comparison was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Co added was 0.54 mmol / g.

(比較例7)
Cu担持シリカアルミノリン酸ゼオライトの代わりに調製例1で調製したシリカアルミノリン酸ゼオライト(H−SAPO−34)を用いた以外は実施例2と同様にして、比較用Ni担持ゼオライト触媒(比較例7)を得た。
(Comparative Example 7)
Comparative Ni-supported zeolite catalyst (Comparative Example) in the same manner as in Example 2 except that the silica-aluminophosphate zeolite (H-SAPO-34) prepared in Preparation Example 1 was used instead of the Cu-supported silica aluminophosphate zeolite. 7) was obtained.

得られた比較用Ni担持ゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ni添加量は0.28mmol/gであった。   The obtained comparative Ni-supported zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ni added was 0.28 mmol / g.

(比較例8)
Cu担持シリカアルミノリン酸ゼオライトの代わりに調製例1で調製したシリカアルミノリン酸ゼオライト(H−SAPO−34)を用いた以外は比較例3と同様にして、比較用Ag担持ゼオライト触媒(比較例8)を得た。
(Comparative Example 8)
Comparative Ag-supported zeolite catalyst (Comparative Example) in the same manner as Comparative Example 3 except that the silica-aluminophosphate zeolite (H-SAPO-34) prepared in Preparation Example 1 was used instead of the Cu-supported silica aluminophosphate zeolite. 8) was obtained.

得られた比較用Ag担持ゼオライト触媒に対して、実施例1と同様にして蛍光X線分析を行った。XRF分析の結果、Ag添加量は0.27mmol/gであった。   The obtained comparative Ag-supported zeolite catalyst was subjected to fluorescent X-ray analysis in the same manner as in Example 1. As a result of XRF analysis, the amount of Ag added was 0.27 mmol / g.

[実施例1〜2、実施例4〜7及び比較例1で得られた触媒のXRD測定]
<X線回折(XRD)の測定>
実施例1〜2、実施例4〜7及び比較例1で得られたNOx選択還元触媒について、以下のようにして、XRD(X線回折法:X−ray diffraction)により、各触媒のX線回折パターンを測定した。
[XRD Measurement of Catalysts Obtained in Examples 1-2, Examples 4-7, and Comparative Example 1]
<Measurement of X-ray diffraction (XRD)>
About the NOx selective reduction catalyst obtained in Examples 1-2, Examples 4-7, and Comparative Example 1, as described below, XRD of each catalyst was performed by XRD (X-ray diffraction method). The diffraction pattern was measured.

すなわち、先ず、前記触媒をめのう乳鉢を用いて粉砕し粉末化した。次いで、得られた触媒約100mgを触媒試料として同一形状のサンプルホルダーを用いて試料量が一定となるようにし、X線回折装置((株)リガク社製、UltimaIV)に設置した。   That is, first, the catalyst was pulverized and powdered using an agate mortar. Next, about 100 mg of the obtained catalyst was used as a catalyst sample, using a sample holder having the same shape so that the sample amount was constant, and placed in an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, Ultimate IV).

<測定条件>
X線源:Cu−Kα線
出力設定:40kV×50mA
測定時光学条件:
発散スリット=1°
散乱スリット=1°
受光スリット=0.2mm
回折ピークの位置:2θ(回折角)
測定範囲:2θ=10〜70度
走査速度:10度/分
測定方法:連続
実施例1〜2、実施例4〜7及び比較例1で得られた触媒のXRD測定結果(XRDスペクトル)を図1に示す。
<Measurement conditions>
X-ray source: Cu-Kα ray output setting: 40 kV x 50 mA
Optical conditions during measurement:
Divergent slit = 1 °
Scattering slit = 1 °
Receiving slit = 0.2mm
Diffraction peak position: 2θ (diffraction angle)
Measurement range: 2θ = 10 to 70 degrees Scanning speed: 10 degrees / minute Measurement method: Continuous XRD measurement results (XRD spectra) of the catalysts obtained in Examples 1-2, Examples 4-7, and Comparative Example 1 are shown in FIG. It is shown in 1.

<XRD測定結果>
図1に示した結果から明らかなとおり、実施例1〜2、実施例4〜7で得られた本発明の触媒及び比較例1においては、いずれのスペクトルもゼオライトであるSAPO−34構造に由来する回折線のみが観測され、添加金属(M)及びCuが添加されてもゼオライト構造に変化が無いことが確認された。また、担持されたCu及び添加金属(M)並びにそれら酸化物に由来する回折が認められなかったことから、Cu及び添加金属(M)はゼオライトに高分散に担持されていることが確認された。
<Results of XRD measurement>
As is clear from the results shown in FIG. 1, in the catalysts of the present invention obtained in Examples 1 and 2 and Examples 4 to 7 and Comparative Example 1, both spectra are derived from the SAPO-34 structure which is zeolite. It was confirmed that there was no change in the zeolite structure even when the added metal (M) and Cu were added. Moreover, since no diffraction derived from the supported Cu and the additive metal (M) and their oxides was observed, it was confirmed that Cu and the additive metal (M) were supported on the zeolite in a highly dispersed state. .

[実施例1〜7及び比較例1〜8で得られたNOx選択還元触媒の特性の評価]
<触媒活性評価試験1:定常NH酸化活性評価>
実施例1〜7及び比較例1〜8で得られたNOx選択還元触媒について、以下のようにして、それぞれ定常時のNH酸化率の測定を行い、各触媒の定常時NH酸化活性を評価した。
[Evaluation of characteristics of NOx selective reduction catalysts obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8]
<Catalyst activity evaluation test 1: Evaluation of steady NH 3 oxidation activity>
With respect to the NOx selective reduction catalysts obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8, the NH 3 oxidation rate at the steady state was measured as follows, and the steady state NH 3 oxidation activity of each catalyst was measured. evaluated.

すなわち、先ず、前記触媒を1000kgf/cmで圧粉成型し、破砕、整粒して直径0.5〜1.0mmのペレット化した。次いで、得られた触媒1.0gを触媒試料として常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器社製、CATA−5000)に設置した。次に、NH(700ppm)、O(8容量%)、CO(10容量%)、HO(8容量%)及びN(残部)からなるモデルガスを10リットル/分のガス流量で供給し、触媒入りガス温度が500℃となるように調整した。その後、触媒入りガス温度を500℃に15分間保持しつつ、定常状態における触媒入りガス及び触媒出ガス中のNH濃度を測定し、それらの測定値からNH酸化率(%)を算出した。得られた結果を表1に示す。また、実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の定常NH酸化率(%)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフを図2に示す。 That is, first, the catalyst was compacted at 1000 kgf / cm 2 , crushed and sized to form pellets having a diameter of 0.5 to 1.0 mm. Next, 1.0 g of the obtained catalyst was set as a catalyst sample in an atmospheric pressure fixed bed flow type reactor (CATA-5000, manufactured by Best Sokki Co., Ltd.). Next, a model gas composed of NH 3 (700 ppm), O 2 (8% by volume), CO 2 (10% by volume), H 2 O (8% by volume) and N 2 (remainder) is added to a gas of 10 liters / minute. It was supplied at a flow rate and adjusted so that the temperature of the gas with catalyst was 500 ° C. Thereafter, the NH 3 concentration in the steady-state catalyst-containing gas and the catalyst-out gas was measured while maintaining the catalyst-containing gas temperature at 500 ° C. for 15 minutes, and the NH 3 oxidation rate (%) was calculated from these measured values. . The obtained results are shown in Table 1. Further, a graph showing the relationship between Examples 1-7 and constant NH 3 oxidation rate of the catalyst obtained in Comparative Example 1-5 (%) and the additive metal (M) / Cu molar ratio in FIG.

<触媒活性評価試験2:定常NOx還元活性評価>
実施例1〜7及び比較例1〜8で得られたNOx選択還元触媒について、以下のようにして、それぞれ定常時のNO浄化率の測定を行い、各触媒の定常時NO還元活性を評価した。
<Catalyst activity evaluation test 2: Steady NOx reduction activity evaluation>
For NOx selective reduction catalyst obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1-8, as follows, was measured of the NO X purification rate at the time of steady respectively, the steady-state NO X reduction activity of each catalyst evaluated.

すなわち、先ず、前記触媒を1000kgf/cmで圧粉成型し、破砕、整粒して直径0.5〜1.0mmのペレット化した。次いで、得られた触媒1.0gを触媒試料として常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器社製、CATA−5000)に設置した。次に、NO(600ppm)、NH(700ppm)、O(8容量%)、CO(10容量%)、HO(8容量%)及びN(残部)からなるモデルガスを10リットル/分のガス流量で供給し、触媒入りガス温度が500℃となるように調整した。その後、触媒入りガス温度を500℃に15分間保持しつつ、定常状態における触媒入りガス及び触媒出ガス中のNO濃度を測定し、それらの測定値からNO浄化率(%)を算出した。得られた結果を表1に示す。また、実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の定常NO浄化率(%)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフを図3に示す。 That is, first, the catalyst was compacted at 1000 kgf / cm 2 , crushed and sized to form pellets having a diameter of 0.5 to 1.0 mm. Next, 1.0 g of the obtained catalyst was set as a catalyst sample in an atmospheric pressure fixed bed flow type reactor (CATA-5000, manufactured by Best Sokki Co., Ltd.). Next, a model gas composed of NO (600 ppm), NH 3 (700 ppm), O 2 (8% by volume), CO 2 (10% by volume), H 2 O (8% by volume) and N 2 (remainder) is added 10 The gas was supplied at a gas flow rate of 1 liter / min and adjusted so that the gas temperature with catalyst was 500 ° C. Thereafter, while maintaining the temperature of the gas containing the catalyst at 500 ° C. for 15 minutes, the NO X concentration in the catalyst-containing gas and the catalyst output gas in the steady state was measured, and the NO X purification rate (%) was calculated from these measured values. . The obtained results are shown in Table 1. Further, a graph showing the relationship between Examples 1-7 and constant NO X purification rate of the catalyst obtained in Comparative Example 1-5 (%) and the additive metal (M) / Cu molar ratio in FIG.

<触媒活性評価試験3:過渡NOx還元活性評価>
実施例1〜7及び比較例1〜8で得られたNOx選択還元触媒について、以下のようにしてそれぞれ過渡時のNO量の測定を行い、各触媒の過渡NO還元活性を評価した。
<Catalyst activity evaluation test 3: Transient NOx reduction activity evaluation>
For NOx selective reduction catalyst obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1-8, was measured for each amount of NO X during the transient as follows, to evaluate the transient NO X reduction activity of each catalyst.

すなわち、先ず、前記触媒を1000kgf/cmで圧粉成型し、破砕、整粒して直径0.5〜1.0mmのペレット化した。次いで、得られた触媒1.0gを触媒試料として常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器社製、CATA−5000)に設置した。次に、NO(150ppm)、O(8容量%)、CO(10容量%)、HO(8容量%)及びN(残部)からなるモデルガスを10リットル/分のガス流量で供給し、触媒入りガス温度が500℃となるように調整した。その後、触媒入りガス温度を500℃に 分間保持した。そこに、更にNH(2000ppm)を6秒間添加し、前記モデルガス条件及び触媒入りガス温度を保持した。NH添加時の入りガス(モデルガス)のNO濃度とNH添加 秒後の出ガスのNO濃度から、この時浄化したNO量(μmol/g)を算出した。得られた結果を表1に示す。また、実施例1〜7及び比較例1〜5で得られた触媒の過渡NO浄化量(μmol/g)と添加金属(M)/Cuモル比との関係を示すグラフを図4に示す。 That is, first, the catalyst was compacted at 1000 kgf / cm 2 , crushed and sized to form pellets having a diameter of 0.5 to 1.0 mm. Next, 1.0 g of the obtained catalyst was set as a catalyst sample in an atmospheric pressure fixed bed flow type reactor (CATA-5000, manufactured by Best Sokki Co., Ltd.). Next, a model gas composed of NO (150 ppm), O 2 (8% by volume), CO 2 (10% by volume), H 2 O (8% by volume) and N 2 (remainder) is supplied at a gas flow rate of 10 liters / minute. And the gas temperature with catalyst was adjusted to 500 ° C. Thereafter, the gas temperature containing the catalyst was kept at 500 ° C. for a minute. Thereto, NH 3 (2000 ppm) was further added for 6 seconds to maintain the model gas conditions and the catalyst-containing gas temperature. From concentration of NO X output gas of the NO X concentration and the NH 3 addition seconds after the NH 3 addition time of the incoming gas (model gas) was calculated at this time clarified amount of NO X ([mu] mol / g). The obtained results are shown in Table 1. Further, a graph showing the relationship between the Examples 1 to 7 and the transient NO X purification of the catalyst obtained in Comparative Example 1~5 (μmol / g) and the additive metal (M) / Cu molar ratio in FIG. 4 .

<定常NH酸化活性>
図2及び表1に示した結果から明らかなとおり、実施例1〜7で得られた本発明の触媒及び比較例2〜5で得られた比較用触媒においては、比較例1の銅担持ゼオライト触媒(Cu−SAPO−34)に比べて、いずれもNH酸化活性が抑制されており、金属元素の添加によりゼオライト骨格外に存在するCuO種上で進行するNHの酸化反応を抑制することが確認された。
<Stationary NH 3 oxidation activity>
As is clear from the results shown in FIG. 2 and Table 1, in the catalyst of the present invention obtained in Examples 1 to 7 and the comparative catalyst obtained in Comparative Examples 2 to 5, the copper-supported zeolite of Comparative Example 1 Compared with the catalyst (Cu-SAPO-34), NH 3 oxidation activity is suppressed in all cases, and the addition of metal elements suppresses the oxidation reaction of NH 3 proceeding on CuO seeds existing outside the zeolite framework. Was confirmed.

<定常NOx還元活性及び過渡NOx還元活性>
図3、図4及び表1に示した結果から明らかなとおり、実施例1〜7で得られた本発明の触媒は、添加金属を含まない比較例1の銅担持ゼオライト触媒(Cu−SAPO−34)に比べて、いずれも高いNOx還元活性を示すことが確認された。これに対し、添加金属の添加量が本発明外の比較例4では、十分なNOx還元活性が得られていないことが確認された。また、添加金属を含むがCuを含まない比較例6〜8ではいずれもNOx還元活性が低いことが確認された。
<Stationary NOx reduction activity and transient NOx reduction activity>
As is apparent from the results shown in FIGS. 3 and 4 and Table 1, the catalysts of the present invention obtained in Examples 1 to 7 are the copper-supported zeolite catalyst (Cu-SAPO—) of Comparative Example 1 containing no additive metal. It was confirmed that all showed high NOx reduction activity compared with 34). On the other hand, it was confirmed that sufficient NOx reduction activity was not obtained in Comparative Example 4 in which the addition amount of the added metal was outside the present invention. In addition, it was confirmed that all of Comparative Examples 6 to 8 containing the added metal but not containing Cu had low NOx reduction activity.

以上説明したように、本発明によれば、400℃以上の高温度条件において高いNOx浄化活性を発揮することが可能なNOx選択還元触媒、その製造方法、及びそれを用いたNOx浄化方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, a NOx selective reduction catalyst capable of exhibiting high NOx purification activity under a high temperature condition of 400 ° C. or higher, a method for producing the NOx purification method, and a NOx purification method using the NOx selective reduction catalyst are provided. It becomes possible to do.

したがって、本発明のNOx選択還元触媒、その製造方法、及び、それを用いたNOx浄化方法は、400℃以上の高温度条件において優れたNOx浄化活性を発揮できるため、特に、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するために有用である。   Therefore, the NOx selective reduction catalyst of the present invention, the production method thereof, and the NOx purification method using the NOx purification catalyst can exhibit excellent NOx purification activity under a high temperature condition of 400 ° C. or higher. It is useful for purifying nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the exhaust gas.

Claims (6)

窒素酸化物(NOx)を還元剤により還元する際に使用されるNOx選択還元触媒であって、骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトと、該ゼオライトの細孔内及び細孔外に担持された銅(Cu)と、前記ゼオライトの細孔外に担持されたニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)とを含んでおり、
前記銅の含有量が前記ゼオライトに含まれるケイ素原子の量に対してCu/Siモル比で0.1〜0.8の範囲にあり、かつ、
前記添加金属の含有量が前記銅の量に対してM/Cuモル比で0.05〜3の範囲にある、
ことを特徴とするNOx選択還元触媒。
A NOx selective reduction catalyst used for reducing nitrogen oxide (NOx) with a reducing agent, wherein the skeleton has at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom, and a silicon (Si) atom; , Copper (Cu) supported inside and outside the pores of the zeolite, and nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti) supported outside the pores of the zeolite And at least one additive metal (M) selected from the group consisting of:
The copper content is in the range of 0.1 to 0.8 in terms of a Cu / Si molar ratio with respect to the amount of silicon atoms contained in the zeolite, and
The content of the additive metal is in the range of 0.05 to 3 in M / Cu molar ratio with respect to the amount of copper.
The NOx selective reduction catalyst characterized by the above-mentioned.
前記ゼオライトが、SAPO−34を含有するものであることを特徴とする請求項1に記載のNOx選択還元触媒。   The NOx selective reduction catalyst according to claim 1, wherein the zeolite contains SAPO-34. 前記添加金属の平均粒子径が、10nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のNOx選択還元触媒。   The NOx selective reduction catalyst according to claim 1 or 2, wherein an average particle diameter of the additive metal is 10 nm or less. 排ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx選択還元触媒の製造方法であって、
骨格構造に少なくともアルミニウム(Al)原子、リン(P)原子及びケイ素(Si)原子を含むゼオライトを得る工程と、
該ゼオライトの細孔内及び細孔外に銅(Cu)を担持せしめてCu−ゼオライトを得る工程と、
該Cu−ゼオライトのゼオライトの細孔外にニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の添加金属(M)を担持せしめることにより請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のNOx選択還元触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とするNOx選択還元触媒の製造方法。
A method for producing a NOx selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas,
Obtaining a zeolite containing at least an aluminum (Al) atom, a phosphorus (P) atom and a silicon (Si) atom in the skeleton structure;
A step of obtaining Cu-zeolite by supporting copper (Cu) inside and outside the pores of the zeolite;
By supporting at least one additive metal (M) selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn) and titanium (Ti) outside the pores of the zeolite of the Cu-zeolite. Obtaining the NOx selective reduction catalyst according to any one of claims 1 to 3,
A process for producing a NOx selective reduction catalyst, comprising:
アンモニア(NH)又はアンモニアを生成可能な還元剤の存在下において、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のNOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することを特徴とするNOx浄化方法。 In the presence of ammonia (NH 3 ) or a reducing agent capable of producing ammonia, the NOx selective reduction catalyst according to any one of claims 1 to 3 is brought into contact with exhaust gas to form nitrogen oxides (NOx). A NOx purification method characterized by purifying. 前記NOx選択還元触媒に排ガスを接触せしめる前に排ガスをNOx吸蔵還元型触媒に接触させて該NOx吸蔵還元型触媒にて吸収したNOxをNHに還元し、その後該NHと前記排ガス中の未処理のNOxの混合物を前記NOx選択還元触媒に接触せしめて窒素酸化物(NOx)を浄化することを特徴とする請求項5に記載のNOx浄化方法。
Before contacting the exhaust gas with the NOx selective reduction catalyst, the exhaust gas is brought into contact with the NOx occlusion reduction type catalyst to reduce NOx absorbed by the NOx occlusion reduction type catalyst to NH 3 , and then the NH 3 and the exhaust gas in the exhaust gas The NOx purification method according to claim 5, wherein nitrogen oxide (NOx) is purified by bringing a mixture of untreated NOx into contact with the NOx selective reduction catalyst.
JP2013199111A 2013-09-26 2013-09-26 NOx selective reduction catalyst, method for producing the same, and NOx purification method using the same Expired - Fee Related JP6171255B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013199111A JP6171255B2 (en) 2013-09-26 2013-09-26 NOx selective reduction catalyst, method for producing the same, and NOx purification method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013199111A JP6171255B2 (en) 2013-09-26 2013-09-26 NOx selective reduction catalyst, method for producing the same, and NOx purification method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015062874A true JP2015062874A (en) 2015-04-09
JP6171255B2 JP6171255B2 (en) 2017-08-02

Family

ID=52831253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013199111A Expired - Fee Related JP6171255B2 (en) 2013-09-26 2013-09-26 NOx selective reduction catalyst, method for producing the same, and NOx purification method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6171255B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016134196A1 (en) * 2015-02-20 2016-08-25 Johnson Matthey Public Limited Company Bi-metal molecular sieve catalysts
JP2020521708A (en) * 2017-05-31 2020-07-27 イエフペ エネルジ ヌヴェルIfp Energies Nouvelles Direct synthesis of copper containing AFX structure SAPO material and use of this material
CN113766973A (en) * 2019-05-15 2021-12-07 株式会社Acr Catalyst, catalyst product, and method for producing catalyst
CN114471696A (en) * 2020-10-28 2022-05-13 中国石油化工股份有限公司 HC-SCR denitration molded catalyst and preparation method thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0372010B2 (en) * 1982-07-26 1991-11-15 Yunion Kaabaido Chem Ando Purasuchitsukusu Co Inc
JPH07155614A (en) * 1993-12-07 1995-06-20 Toyota Motor Corp Production of exhaust gas purifying catalyst
JP2012522636A (en) * 2009-04-03 2012-09-27 ビーエーエスエフ コーポレーション Emission treatment system comprising an ammonia generation catalyst and an SCR catalyst
WO2013002059A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 三菱樹脂株式会社 Transition metal-containing zeolite
JP2013032268A (en) * 2011-06-27 2013-02-14 Mitsubishi Plastics Inc Transition metal-containing zeolite
US20130108544A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Tsinghua University Scr catalysts preparation methods
JP2013522011A (en) * 2010-03-11 2013-06-13 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Disordered molecular sieve support for selective catalytic reduction of NOx
JP2015044720A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 三菱樹脂株式会社 Metal-containing copper-sapo zeolite

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0372010B2 (en) * 1982-07-26 1991-11-15 Yunion Kaabaido Chem Ando Purasuchitsukusu Co Inc
JPH07155614A (en) * 1993-12-07 1995-06-20 Toyota Motor Corp Production of exhaust gas purifying catalyst
JP2012522636A (en) * 2009-04-03 2012-09-27 ビーエーエスエフ コーポレーション Emission treatment system comprising an ammonia generation catalyst and an SCR catalyst
JP2013522011A (en) * 2010-03-11 2013-06-13 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Disordered molecular sieve support for selective catalytic reduction of NOx
WO2013002059A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 三菱樹脂株式会社 Transition metal-containing zeolite
JP2013032268A (en) * 2011-06-27 2013-02-14 Mitsubishi Plastics Inc Transition metal-containing zeolite
US20130108544A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Tsinghua University Scr catalysts preparation methods
JP2015044720A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 三菱樹脂株式会社 Metal-containing copper-sapo zeolite

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016134196A1 (en) * 2015-02-20 2016-08-25 Johnson Matthey Public Limited Company Bi-metal molecular sieve catalysts
JP2018512993A (en) * 2015-02-20 2018-05-24 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company Bimetal molecular sieve catalyst
JP2021176632A (en) * 2015-02-20 2021-11-11 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company Bimetal Molecular Sieve Catalyst
JP7304383B2 (en) 2015-02-20 2023-07-06 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー bimetallic molecular sieve catalyst
JP2020521708A (en) * 2017-05-31 2020-07-27 イエフペ エネルジ ヌヴェルIfp Energies Nouvelles Direct synthesis of copper containing AFX structure SAPO material and use of this material
JP7198778B2 (en) 2017-05-31 2023-01-04 イエフペ エネルジ ヌヴェル Direct Synthesis of Copper-Containing AFX Structural SAPO Materials and Uses of These Materials
CN113766973A (en) * 2019-05-15 2021-12-07 株式会社Acr Catalyst, catalyst product, and method for producing catalyst
CN114471696A (en) * 2020-10-28 2022-05-13 中国石油化工股份有限公司 HC-SCR denitration molded catalyst and preparation method thereof
CN114471696B (en) * 2020-10-28 2023-09-01 中国石油化工股份有限公司 HC-SCR denitration forming catalyst and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP6171255B2 (en) 2017-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5584116B2 (en) Metal-doped zeolite and process for producing the same
EP2340103B1 (en) Transition metal-containing aluminosilicate zeolite
JP6176891B2 (en) Novel iron-containing aluminosilicate zeolite and methods for making and using the same
JP5750701B2 (en) Copper-containing levite molecular sieve for selective reduction of NOx
EP3388392B1 (en) Copper-containing zeolites having a low alkali metal content, method of making thereof, and their use as scr catalysts
CA2784860A1 (en) Ferrous zeolite, method for producing ferrous zeolites, and method for catalytically reducing nitrous oxides
JP6171255B2 (en) NOx selective reduction catalyst, method for producing the same, and NOx purification method using the same
US9468918B2 (en) Metal-supported crystalline silicoaluminophosphate NOx-reducing catalyst
CN113710360A (en) Rapid synthesis of zeolites containing structure of AFX and for selective NOXCatalysis of reduced at least one transition metalAgent for chemical treatment
JP2012024674A (en) Catalyst for purifying nitrogen oxide, and method of producing the same
JP5495763B2 (en) Method for producing metal-supported crystalline silica aluminophosphate catalyst and metal-supported crystalline silica aluminophosphate catalyst
JP2012051782A (en) Crystalline silica aluminophosphate and method for synthesis of the same
JPH08173761A (en) Method for removing nitrogen oxide
JP2015016396A (en) Exhaust purification system, exhaust purification method, selective reduction type nox catalyst using the same and production method of the catalyst
JP2018020295A (en) NOx selective reduction catalyst and NOx purification method using the same
WO2023036238A1 (en) Synthesis of cha zeolitic materials, cha zeolitic materials obtainable therefrom and scr catalysts comprising the same
WO2020230638A1 (en) System control method
CN109070066A (en) active SCR catalyst
JP2015205243A (en) NOx selective reduction catalyst and NOx purification method using the same
WO2023020579A1 (en) Metal oxide catalyst for selective catalytic reduction
JP6778278B2 (en) Molecular Sieve SZZ-104, its synthesis and use
JP5832560B2 (en) Method for producing metal-supported crystalline silica aluminophosphate catalyst modified with aluminum phosphate
JP2011177676A (en) Aluminium phosphate-modified metal-supported crystalline silica aluminophosphate catalyst and production method for the same
JP3395220B2 (en) Nitrogen oxide removal method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6171255

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees