JP2017007911A - Manufacturing method of zeolite mixed particle, honeycomb catalyst therewith and exhaust gas purifying equipment - Google Patents

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豊浩 碓氷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of zeolite mixed particles which can give high NOx clarification performance when used for SCR system.SOLUTION: A manufacturing method of zeolite mixed particles includes: a synthesis step synthesizing zeolite particles A having CHA structure which mean particle size is 0.5-3 μm by using a raw material composition containing Si source, Al source, alkali source and structure provision agent; a miniaturization step getting zeolite particles B having CHA structure which mean particle size is lower than 0.5 μm by miniaturizing the zeolite particles A; and a blending step blending the zeolite particles A and the zeolite particles B.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ゼオライト混合粒子の製造方法、該ゼオライト混合粒子を使用したハニカム触媒及び排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to a method for producing zeolite mixed particles, a honeycomb catalyst using the zeolite mixed particles, and an exhaust gas purification device.

従来から、自動車の排ガスを浄化するシステムの1つとして、アンモニアを用いて、NOxを窒素と水に還元するSCR(Selective Catalytic Reduction)システムが知られており、銅(Cu)が担持されたチャバサイト(Chabazite:CHA)構造を有するゼオライトは、SCR触媒作用を有するゼオライトとして注目されている。   Conventionally, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system that uses ammonia to reduce NOx to nitrogen and water has been known as one of systems for purifying exhaust gas from automobiles. Zeolite having a site (Chabazite: CHA) structure has attracted attention as a zeolite having an SCR catalytic action.

特許文献1は、このCuが担持されたCHA構造を有するゼオライト(以下、CHA型ゼオライトと言うことがある)を用いたSCRシステムを開示し、排ガスが通過する多数の長手方向に延びる貫通孔を並設したハニカムユニットをSCR触媒担体として用いている。   Patent Document 1 discloses an SCR system using a zeolite having a CHA structure on which Cu is supported (hereinafter sometimes referred to as CHA-type zeolite), and has a plurality of longitudinally extending through holes through which exhaust gas passes. A side-by-side honeycomb unit is used as the SCR catalyst carrier.

特許文献2は、SCR触媒担体として使用した際の耐熱性、耐久性を上げることを目的として、そのSiO/Al組成比が15未満であり、かつ、平均粒子径が1.0〜8.0μmのCHA型ゼオライトを開示している。 Patent Document 2 discloses that the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio is less than 15 and the average particle size is 1.0 for the purpose of improving heat resistance and durability when used as an SCR catalyst carrier. ˜8.0 μm CHA-type zeolite is disclosed.

一方、ゼオライト構造体の充填率を向上させるために、特許文献3には、平均粒子径が小さな微粒ゼオライト粒子と、該微粒ゼオライト粒子よりも平均粒子径が3倍以上の粗粒ゼオライト粒子とを混合して用いる技術が開示され、ゼオライト粒子の型として、ZSM−5(MFI)、ベータ(BEA)、Y型ホージャサイト(Faujasite:FAU)、モルデナイト(Mordenite:MOR)、フェリエライト(Ferrierite:FER)が用いられている。   On the other hand, in order to improve the packing rate of the zeolite structure, Patent Document 3 describes fine zeolite particles having a small average particle diameter and coarse zeolite particles having an average particle diameter three times or more than the fine zeolite particles. A technique to be used in combination is disclosed. ZSM-5 (MFI), beta (BEA), Y type faujasite (FAU), mordenite (MOR), ferrierite (FERRite): FERERITE: FER ) Is used.

特開2007−296521号公報JP 2007-296521 A 特開2012−211066号公報JP 2012-211066 A 特開2011−201722号公報JP 2011-201722 A

SCR触媒担体において、NOx浄化性能を高めるためにCHA型ゼオライトを高結晶化し、かつ、CHA型ゼオライトを高充填することが望まれている。しかし、CHA型ゼオライトの結晶性を高めようとすると平均粒子径を大きくせざるを得ず、CHA型ゼオライトを、ハニカム触媒中に高密度で充填することができず、NOx浄化性能に課題を有していた。このため、平均粒子径の小さいゼオライトを合成することが考えられるが、特許文献2に記載されたCHA型ゼオライトは依然として粒子径が大きく、上記課題を解決することができない。また、特許文献2に記載の技術を採用してゼオライトの平均粒子径を小さくしようとすると、合成時間を短縮する必要があり、得られたCHA型ゼオライトは結晶性が低くなってしまい、SCRシステムにおける触媒性能が低下してしまうという問題があった。   In the SCR catalyst carrier, it is desired that the CHA-type zeolite is highly crystallized and the CHA-type zeolite is highly filled in order to improve the NOx purification performance. However, when trying to increase the crystallinity of the CHA-type zeolite, the average particle size must be increased, and the CHA-type zeolite cannot be packed in the honeycomb catalyst at a high density, which has a problem in NOx purification performance. Was. For this reason, it is conceivable to synthesize zeolite with a small average particle diameter. However, the CHA-type zeolite described in Patent Document 2 still has a large particle diameter and cannot solve the above problems. In addition, if the technique described in Patent Document 2 is employed to reduce the average particle size of the zeolite, it is necessary to shorten the synthesis time, and the obtained CHA-type zeolite has low crystallinity, resulting in an SCR system. There has been a problem that the catalyst performance in the case is reduced.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高い結晶性を有し、SCRシステムに用いた場合に十分な触媒密度を得ることができる、CHA型ゼオライト混合粒子の製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、前記製造方法により得られたゼオライト混合粒子を用い、NOx浄化性能に優れたハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for producing CHA-type zeolite mixed particles having high crystallinity and capable of obtaining a sufficient catalyst density when used in an SCR system. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide a honeycomb catalyst and an exhaust gas purification device that are excellent in NOx purification performance using the zeolite mixed particles obtained by the production method.

本発明者らは鋭意検討を行った結果、特定範囲の平均粒子径を有するCHA構造を有するゼオライト粒子Aと、特定範囲の前記ゼオライト粒子Aよりも平均粒子径の小さいCHA構造を有するゼオライト粒子Bとを混合して得られるCHA構造を有するゼオライト混合粒子が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have determined that zeolite particles A having a CHA structure having an average particle diameter in a specific range and zeolite particles B having a CHA structure having a smaller average particle diameter than the zeolite particles A in a specific range. The present inventors have found that zeolite mixed particles having a CHA structure obtained by mixing and can solve the above problems, and have completed the present invention.

すなわち、本発明のゼオライト混合粒子の製造方法は、Si源、Al源、アルカリ源及び構造規定剤を含む原料組成物を用いて、平均粒子径が0.5〜3μmのCHA構造を有するゼオライト粒子Aを合成する合成工程と、上記ゼオライト粒子Aを微細化して、平均粒子径が0.5μm未満のCHA構造を有するゼオライト粒子Bを得る微細化工程と、上記ゼオライト粒子Aと上記ゼオライト粒子Bを混合する混合工程とを含む。   That is, the method for producing zeolite mixed particles of the present invention uses a raw material composition containing a Si source, an Al source, an alkali source, and a structure directing agent, and has a CHA structure with an average particle size of 0.5 to 3 μm. A synthesis step of synthesizing A, a refinement step of obtaining zeolite particles B having a CHA structure having an average particle size of less than 0.5 μm by refining the zeolite particles A, and the zeolite particles A and the zeolite particles B. Mixing step.

本発明の製造方法で得られたゼオライト混合粒子は、平均粒子径が0.5〜3μmのCHA型ゼオライト粒子Aと平均粒子径が0.5μm未満の小粒子径のCHA型ゼオライト粒子Bとが混合されているため、ハニカム触媒に用いた際にゼオライト粒子A同士の隙間をゼオライト粒子Bが埋めて、ハニカム触媒中に高密度で充填することができる。よって、触媒のNOx浄化性能を高めることができる。さらに高密度で充填できるため小さな容積でも高いNOx浄化性能を示すことにより、SCRシステム全体の小型化にも寄与し得る。また、このように製造することで、製造工程が簡略化できると共に、各ゼオライト粒子のSiO/Al組成比(SAR)を同じ値に調整することができ、NOx浄化性能の個体バラつきを抑えることができる。 The zeolite mixed particles obtained by the production method of the present invention are composed of CHA-type zeolite particles A having an average particle size of 0.5 to 3 μm and CHA-type zeolite particles B having an average particle size of less than 0.5 μm and a small particle size. Since they are mixed, when used in the honeycomb catalyst, the gap between the zeolite particles A is filled with the zeolite particles B so that the honeycomb catalyst can be filled with high density. Therefore, the NOx purification performance of the catalyst can be enhanced. Furthermore, since it can be filled at a high density, it can contribute to the miniaturization of the entire SCR system by exhibiting a high NOx purification performance even in a small volume. Moreover, by manufacturing in this way, the manufacturing process can be simplified, the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of each zeolite particle can be adjusted to the same value, and the individual variation in NOx purification performance varies. Can be suppressed.

本発明のゼオライト混合粒子の製造方法は、上記混合工程を行う前に、上記微細化工程により微細化されたCHA構造を有するゼオライト粒子BをSi源及びアルカリ源を含む溶液と混合し、水和処理する再結晶工程をさらに含むことが好ましい。再結晶工程を行うことで、微細化工程で損なわれたゼオライト粒子Bの結晶構造を修復することができ、NOx浄化性能を向上させることができる。   In the method for producing zeolite mixed particles of the present invention, before performing the mixing step, the zeolite particles B having a CHA structure refined by the refinement step are mixed with a solution containing a Si source and an alkali source, and hydrated. It is preferable to further include the recrystallization process to process. By performing the recrystallization process, the crystal structure of the zeolite particles B damaged in the refinement process can be restored, and the NOx purification performance can be improved.

本発明のゼオライトの混合粒子の製造方法は、上記ゼオライト粒子Aが、粉末X線解析法によるX線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和が50000以上であり、上記ゼオライト粒子Bが、上記積分強度の和が前記ゼオライト粒子Aの70%以上であることが好ましい。全ての粒子がX線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和(以下、積分強度の和Xともいう)が高く、すなわち高い結晶性を有することから、NOx浄化性能をさらに向上させることができる。 In the method for producing the mixed particles of zeolite of the present invention, the above-mentioned zeolite particles A have a sum of integrated intensities of the (211) plane, (104) plane and (220) plane of the X-ray diffraction spectrum by the powder X-ray analysis method being 50,000. Thus, the zeolite particles B preferably have a sum of the integrated strengths of 70% or more of the zeolite particles A. (211) plane of all the particles X-ray diffraction spectrum, the (104) plane and (220) plane of the sum of integrated intensity (hereinafter, also referred to as a sum X 0 of integrated intensity) to have a high, i.e. higher crystallinity Therefore, the NOx purification performance can be further improved.

本発明のゼオライトの混合粒子の製造方法では、上記ゼオライト粒子Aと上記ゼオライト粒子Bの混合比(質量比)が8:2〜4:6であることが好ましい。ゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bを上記範囲で混合することにより、SCRハニカム触媒として用いたときに、触媒密度を十分に高くすることができ、かつ、排ガスと該触媒との接触効率も十分に高め、これによりNOx浄化性能を向上することができる。   In the method for producing mixed particles of zeolite of the present invention, the mixing ratio (mass ratio) of the zeolite particles A and the zeolite particles B is preferably 8: 2 to 4: 6. By mixing the zeolite particles A and the zeolite particles B in the above range, when used as an SCR honeycomb catalyst, the catalyst density can be sufficiently increased, and the contact efficiency between the exhaust gas and the catalyst can be sufficiently increased. As a result, the NOx purification performance can be improved.

本発明のゼオライト混合粒子の製造方法は、上記ゼオライト粒子A及び上記ゼオライト粒子BのSiO/Al組成比(SAR)が共に15未満であることが好ましい。ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子BのSiO/Al組成比(SAR)が共に15未満であれば、アルミナ量が増え、それに比例して触媒として機能するCuのような金属の担持量を多くできるため、NOx浄化性能をさらに高めることができる。 In the method for producing zeolite mixed particles of the present invention, it is preferable that both the zeolite particles A and the zeolite particles B have a SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of less than 15. If the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of zeolite particles A and zeolite particles B is both less than 15, the amount of alumina increases, and the supported amount of a metal such as Cu that functions as a catalyst in proportion thereto increases. Since it can be increased, the NOx purification performance can be further enhanced.

本発明のゼオライト混合粒子の製造方法は、上記ゼオライト粒子A及び上記ゼオライト粒子Bが共にCuを担持し、Cu/Al(モル比)が0.2〜0.5であることが好ましい。Cuの担持量が前記範囲であれば、少量のゼオライトで、すなわち触媒の容積を小さくしても、高いNOx浄化性能が得られる。   In the method for producing zeolite mixed particles of the present invention, it is preferable that both the zeolite particles A and the zeolite particles B carry Cu, and the Cu / Al (molar ratio) is 0.2 to 0.5. When the supported amount of Cu is within the above range, high NOx purification performance can be obtained with a small amount of zeolite, that is, even if the volume of the catalyst is reduced.

本発明のハニカム触媒は、複数の長手方向に延びる貫通孔が隔壁を隔てて並設されたハニカムユニットを備え、上記ハニカムユニットは、ゼオライト混合粒子と無機バインダとを含み、上記ゼオライト混合粒子が上記本発明のゼオライト混合粒子の製造方法で得られたゼオライト混合粒子である。本発明のハニカム触媒が本発明のゼオライトの混合粒子の製造方法で得られたゼオライト混合粒子を用いて構成されることから、NOx浄化性能の高いハニカムユニットからなるハニカム触媒を得ることができる。   A honeycomb catalyst of the present invention includes a honeycomb unit in which a plurality of longitudinally extending through holes are arranged in parallel with a partition wall therebetween, and the honeycomb unit includes zeolite mixed particles and an inorganic binder, and the zeolite mixed particles are the above It is a zeolite mixed particle obtained by the method for producing a zeolite mixed particle of the present invention. Since the honeycomb catalyst of the present invention is configured using the zeolite mixed particles obtained by the method for producing mixed particles of zeolite of the present invention, a honeycomb catalyst composed of a honeycomb unit having high NOx purification performance can be obtained.

また、本発明の排ガス浄化装置は、上記ハニカム触媒の外周部に保持シール材を配置し、金属容器にキャニングしてなる。本発明の排ガス浄化装置は本発明のハニカム触媒を備えていることから、NOxの浄化性能に優れる。   In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, a holding sealing material is disposed on the outer periphery of the honeycomb catalyst and canned in a metal container. Since the exhaust gas purification apparatus of the present invention includes the honeycomb catalyst of the present invention, it is excellent in NOx purification performance.

本発明によれば、高い結晶性を有し、SCR触媒として用いた場合に、触媒中に高密度で充填可能なゼオライト混合粒子の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、該ゼオライト混合粒子を用い、NOx浄化性能に優れたハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when it uses as a SCR catalyst with high crystallinity, the manufacturing method of the zeolite mixed particle which can be filled with a high density in a catalyst can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a honeycomb catalyst and an exhaust gas purification device that are excellent in NOx purification performance using the zeolite mixed particles.

本発明のハニカム触媒の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the honeycomb catalyst of this invention. 本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the exhaust gas purification apparatus of this invention. 本発明のハニカム触媒の別の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically another example of the honeycomb catalyst of this invention. 図3に示すハニカム触媒を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示す斜視図である。Fig. 4 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb unit constituting the honeycomb catalyst shown in Fig. 3. 実施例1のゼオライト粒子AのXRDパターンを示すチャートである。3 is a chart showing an XRD pattern of zeolite particles A of Example 1. FIG. 実施例1の微細化工程で得られたゼオライト粒子のXRDパターンを示すチャートである。2 is a chart showing an XRD pattern of zeolite particles obtained in the refinement process of Example 1. FIG. 実施例1の再結晶工程で得られたゼオライト粒子BのXRDパターンを示すチャートである。3 is a chart showing an XRD pattern of zeolite particles B obtained in the recrystallization process of Example 1. FIG.

(発明の詳細な説明)
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention.

本発明のゼオライト混合粒子の製造方法は、Si源、Al源、アルカリ源及び構造規定剤を含む原料組成物を用いて、平均粒子径が0.5〜3μmのCHA構造を有するゼオライト粒子Aを合成する合成工程と、上記ゼオライト粒子Aを微細化して、平均粒子径が0.5μm未満のCHA構造を有するゼオライト粒子Bを得る微細化工程と、上記ゼオライト粒子Aと前記ゼオライト粒子Bを混合する混合工程とを含むものである。   The method for producing zeolite mixed particles according to the present invention comprises using a raw material composition containing a Si source, an Al source, an alkali source, and a structure directing agent to produce zeolite particles A having a CHA structure having an average particle size of 0.5 to 3 μm. A synthesizing step for synthesizing, a micronizing step for refining the zeolite particles A to obtain a zeolite particle B having a CHA structure with an average particle diameter of less than 0.5 μm, and mixing the zeolite particles A and the zeolite particles B And a mixing step.

なお、本発明における各ゼオライト粒子は、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association:IZA)において、CHAという構造コードで命名され、分類されており、天然に産出するチャバサイト(chabazite)と同等の結晶構造を有するゼオライトである。   Each zeolite particle in the present invention is named and classified by the structure code CHA in the International Zeolite Association (IZA), and has a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabazite. Zeolite.

<ゼオライト粒子A>
本発明のゼオライト粒子AはCHA構造を有し、その平均粒子径は0.5〜3μmである。平均粒子径が0.5μm以上であると、結晶性の高いCHA構造のゼオライト粒子を得ることができ、3μm以下であると、容易に触媒層の密度を上げることができる。平均粒子径が3μmより大きいと、触媒層の密度を上げるために多量のゼオライトの微粒子が必要となり、その分、後述する微細化工程が必要となってしまう。ゼオライト粒子Aの平均粒子径は、より触媒層の密度を上げるという観点から、好ましくは0.5〜2.5μmであり、より好ましくは0.5〜2.0μmである。
<Zeolite particles A>
The zeolite particles A of the present invention have a CHA structure, and the average particle size is 0.5 to 3 μm. If the average particle size is 0.5 μm or more, highly crystalline CHA-structured zeolite particles can be obtained, and if it is 3 μm or less, the density of the catalyst layer can be easily increased. If the average particle diameter is larger than 3 μm, a large amount of zeolite fine particles are required to increase the density of the catalyst layer, and accordingly, a refinement step described later is required. From the viewpoint of increasing the density of the catalyst layer, the average particle size of the zeolite particles A is preferably 0.5 to 2.5 μm, more preferably 0.5 to 2.0 μm.

ゼオライトの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテク社製、S−4800)を用いて、20000倍でSEM写真を撮影し、SEM画像における10個の粒子の全対角線の長さを測定し、その平均値から求める。なお、測定条件は、加速電圧:1kV、エミッション:10μA、WD:2.2mm以下とする。一般にCHA型ゼオライトの粒子は立方体であり、SEM写真で二次元に撮像した時には正方形となる。そのため粒子の対角線は2本である。   The average particle size of the zeolite was measured using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by Hitachi High-Tech, S-4800) at a magnification of 20000, and the total diagonal length of 10 particles in the SEM image was calculated. Measure and obtain from the average value. Measurement conditions are as follows: acceleration voltage: 1 kV, emission: 10 μA, WD: 2.2 mm or less. In general, the CHA-type zeolite particles are cubic, and become a square when two-dimensionally imaged by an SEM photograph. Therefore, there are two diagonal lines of particles.

ゼオライト粒子Aの結晶構造の解析は、X線回折(XRD)装置を用いて行うことができる。CHA型ゼオライトは、粉末X線解析法によるX線回折スペクトルで、2θ=20.7°付近、25.1°付近、26.1°付近にそれぞれ、CHA型ゼオライト結晶の(211)面、(104)面及び(220)面に相当するピークが現れる。   Analysis of the crystal structure of the zeolite particles A can be performed using an X-ray diffraction (XRD) apparatus. The CHA-type zeolite is an X-ray diffraction spectrum by a powder X-ray analysis method, and the (211) plane of the CHA-type zeolite crystals at 2θ = 20.7 °, 25.1 °, and 26.1 °, respectively ( The peaks corresponding to the (104) plane and the (220) plane appear.

XRD測定は、X線回折装置(リガク社製 UltimaIV)を用いて行う。なお、測定条件は、次の通りとする。
線源:CuKα(λ=0.154nm)、測定法:FT法、回折角:2θ=5〜48°、ステップ幅:0.02°、積算時間:1秒、発散スリット、散乱スリット:2/3°、発散縦制限スリット:10mm、加速電圧:40kV、加速電流:40mA。
XRD測定前後でサンプル重量が0.1%以上の変化がないようにする。得られたXRDデータは、粉末X線回折パターン総合解析ソフトJADE6.0を用いてピークサーチを行い、さらに各ピークの半値幅と積分強度を算出する。なお、ピークサーチの条件は次の通りとする。
フィルタータイプ:放物線フィルター、Kα2ピークの消去:あり、ピーク位置定義:ピークトップ、閾値σ:3、ピーク強度%カットオフ:0.1、BG決定の範囲:1、BG平均化のポイント数:7。
得られたデータから、ゼオライトの(211)面(2θ=20.7°付近)、(104)面(2θ=25.1°付近)、(220)面(2θ=26.1°付近)の積分強度の和Xを求めることができる。なお、ゼオライトの(211)面、(104)面、(220)面のピークの積分強度を用いるのは、サンプルの吸水の影響が小さいためである。
XRD measurement is performed using an X-ray diffractometer (Uriga IV manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows.
Radiation source: CuKα (λ = 0.154 nm), measurement method: FT method, diffraction angle: 2θ = 5-48 °, step width: 0.02 °, integration time: 1 second, divergence slit, scattering slit: 2 / 3 °, divergence length limiting slit: 10 mm, acceleration voltage: 40 kV, acceleration current: 40 mA.
The sample weight should not be changed by 0.1% or more before and after the XRD measurement. The obtained XRD data is subjected to peak search using the powder X-ray diffraction pattern comprehensive analysis software JADE 6.0, and the half width and integrated intensity of each peak are calculated. The peak search conditions are as follows.
Filter type: parabolic filter, Kα2 peak elimination: yes, peak position definition: peak top, threshold σ: 3, peak intensity% cutoff: 0.1, BG determination range: 1, BG averaging points: 7 .
From the obtained data, the (211) plane (near 2θ = 20.7 °), (104) plane (near 2θ = 25.1 °), (220) plane (near 2θ = 26.1 °) of the zeolite. it can be the sum X 0 of the integrated intensity. The reason why the integrated intensity of the peaks of the (211) plane, (104) plane, and (220) plane of zeolite is used is that the influence of water absorption of the sample is small.

本発明において、ゼオライト粒子Aの積分強度の和Xは、50000以上であることが好ましい。積分強度の和Xが50000以上であると、結晶性が高いため、NOx浄化性能を高めることができる。積分強度の和Xは、NOx浄化性能をより向上させるという観点から、52000〜70000がより好ましく、55000〜65000がさらに好ましい。 In the present invention, the sum X 0 of the integrated intensities of the zeolite particles A is preferably 50000 or more. When the sum X 0 of the integrated intensity is more than 50000, has high crystallinity, it is possible to improve the NOx purification performance. Sum X 0 of the integrated intensity, from the viewpoint of further improving the NOx purification performance, and more preferably from 52,000 to 70,000, more preferably 55,000 to 65,000.

本発明のゼオライト粒子Aは、SiO/Al組成比(SAR)が15未満であることが好ましい。SiO/Al組成比とは、ゼオライト中のAlに対するSiOのモル比(SAR)を意味している。その組成比SiO/Alが15未満であることにより、ゼオライトの酸点を充分な数とすることができ、その酸点を利用して金属イオンとイオン交換することができ、Cuのような金属の担持量を多くできるので、NOxの浄化性能に優れている。
より好ましいSiO/Al組成比は、10〜14.9である。
なお、ゼオライト粒子Aのモル比(SiO/Al)は、蛍光X線分析(XRF)を用いて測定することができる。
The zeolite particles A of the present invention preferably have a SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of less than 15. The composition ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 means the molar ratio (SAR) of SiO 2 to Al 2 O 3 in the zeolite. When the composition ratio SiO 2 / Al 2 O 3 is less than 15, the acid sites of the zeolite can be made a sufficient number, and the acid sites can be used for ion exchange with metal ions. Since the amount of the metal supported can be increased, the NOx purification performance is excellent.
A more preferable SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio is 10 to 14.9.
In addition, the molar ratio (SiO 2 / Al 2 O 3 ) of the zeolite particles A can be measured using fluorescent X-ray analysis (XRF).

<合成工程>
本発明のゼオライト粒子Aの合成工程においては、まず、Si源、Al源、アルカリ源、水及び構造規定剤からなる原料組成物を準備する。
<Synthesis process>
In the synthesis process of zeolite particles A of the present invention, first, a raw material composition comprising a Si source, an Al source, an alkali source, water and a structure directing agent is prepared.

Si源とは、ゼオライトのシリコン成分の原料となる化合物、塩及び組成物をいう。
Si源としては、例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲル等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。これらの中では、コロイダルシリカが望ましい。
The Si source refers to a compound, a salt, and a composition that are raw materials for the silicon component of zeolite.
As the Si source, for example, colloidal silica, amorphous silica, sodium silicate, tetraethylorthosilicate, aluminosilicate gel, and the like can be used, and two or more of these may be used in combination. Of these, colloidal silica is desirable.

Al源としては、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミノ−シリケートゲル、乾燥水酸化アルミニウムゲル等が挙げられる。これらの中では、乾燥水酸化アルミニウムゲルが好ましい。   Examples of the Al source include aluminum sulfate, sodium aluminate, aluminum hydroxide, aluminum chloride, alumino-silicate gel, and dry aluminum hydroxide gel. Of these, dry aluminum hydroxide gel is preferred.

なお、本発明の合成工程において、Si源及びAl源は、製造されるゼオライト粒子Aのモル比(SiO/Al)とほぼ同じモル比のSi源、Al源を用いることが望ましく、原料組成物中のモル比(SiO/Al)を、15未満とすることが望ましく、10〜15とすることがより望ましい。 In the synthesis process of the present invention, the Si source and the Al source are desirably Si sources and Al sources having a molar ratio substantially the same as the molar ratio of the zeolite particles A to be produced (SiO 2 / Al 2 O 3 ). The molar ratio (SiO 2 / Al 2 O 3 ) in the raw material composition is preferably less than 15 and more preferably 10-15.

本発明の合成工程において、アルカリ源としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、アルミン酸塩及び珪酸塩中のアルカリ成分、アルミノシリケートゲル中のアルカリ成分等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。これらの中では、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムが望ましい。ゼオライトの単相を得るためには特に水酸化カリウムと水酸化ナトリウムを併用することが好ましい。   In the synthesis step of the present invention, examples of the alkali source include sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, lithium hydroxide, aluminate and alkali components in silicate, and aluminosilicate gel. An alkali component or the like can be used, and two or more of these may be used in combination. Of these, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and lithium hydroxide are desirable. In order to obtain a single phase of zeolite, it is particularly preferable to use potassium hydroxide and sodium hydroxide in combination.

本発明の合成工程において、水の量は、特に限定されるものではないが、Si源のSi及びAl源のAlの合計モル数に対する水のモル数の比(HOモル数/Si及びAlの合計モル数)が12〜30であることが望ましく、Si源のSi及びAl源のAlの合計モル数に対する水のモル数の比(HOモル数/Si及びAlの合計モル数)が15〜25であることがより望ましい。 In the synthesis step of the present invention, the amount of water is not particularly limited, but the ratio of the number of moles of water to the total number of moles of Si of the Si source and Al of the Al source (H 2 O moles / Si and The total number of moles of Al is preferably 12-30, and the ratio of the number of moles of water to the total number of moles of Si of the Si source and Al of the Al source (number of moles of H 2 O / total number of moles of Si and Al) ) Is more preferably 15-25.

構造規定剤(以下、SDAとも記載する)とは、ゼオライトの細孔径や結晶構造を規定する有機分子を示す。構造規定剤の種類等によって、得られるゼオライトの構造等を制御することができる。
本発明の合成工程において、構造規定剤としては、N,N,N−トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩;及びN,N,N−トリメチルベンジルアンモニウムイオン、N−アルキル−3−キヌクリジノールイオン、又はN,N,N−トリアルキルエキソアミノノルボルナンをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。これらの中では、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(以下、TMAAOHとも記載する)、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びN,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが望ましく、TMAAOHを用いることがより望ましい。
A structure directing agent (hereinafter also referred to as SDA) refers to an organic molecule that defines the pore diameter and crystal structure of zeolite. The structure of the obtained zeolite can be controlled by the type of the structure-directing agent.
In the synthesis process of the present invention, as the structure directing agent, hydroxides, halides, carbonates, methyl carbonate salts, sulfates and nitrates having N, N, N-trialkyladamantanammonium as a cation; and N, N , N-trimethylbenzylammonium ion, N-alkyl-3-quinuclidinol ion, or a hydroxide, halide, carbonate, methyl carbonate salt having N, N, N-trialkylexoaminonorbornane as a cation, At least one selected from the group consisting of sulfates and nitrates can be used. Among these, N, N, N-trimethyladamantanammonium hydroxide (hereinafter also referred to as TMAAOH), N, N, N-trimethyladamantanammonium halide, N, N, N-trimethyladamantanammonium carbonate, It is desirable to use at least one selected from the group consisting of N, N, N-trimethyladamantanammonium methyl carbonate salt and N, N, N-trimethyladamantanammonium sulfate, and it is more desirable to use TMAAOH.

本発明の合成工程においては、原料組成物に、さらにゼオライトの種結晶を加えてもよい。種結晶を用いることにより、ゼオライトの結晶化速度が速くなり、ゼオライト製造における時間が短縮でき、収率が向上する。   In the synthesis step of the present invention, zeolite seed crystals may be further added to the raw material composition. By using the seed crystal, the crystallization speed of the zeolite is increased, the time for producing the zeolite can be shortened, and the yield is improved.

ゼオライトの種結晶としては、CHA型ゼオライトを用いることが望ましい。   As a zeolite seed crystal, it is desirable to use CHA-type zeolite.

ゼオライトの種結晶の添加量は、少ない方が望ましいが、反応速度や不純物の抑制効果等を考慮すると、原料組成物に含まれるシリカ成分に対して、0.1〜20質量%であることが望ましく、0.5〜15質量%であることがより望ましい。0.1質量%未満であると、ゼオライトの結晶化速度を向上する寄与が小さく、20質量%を超えると、合成して得られるゼオライトに不純物が入りやすくなる。   The amount of zeolite seed crystals added is preferably small, but considering the reaction rate, the effect of suppressing impurities, etc., it should be 0.1 to 20% by mass with respect to the silica component contained in the raw material composition. Desirably, it is more desirable that it is 0.5-15 mass%. If it is less than 0.1% by mass, the contribution to improving the crystallization rate of the zeolite is small, and if it exceeds 20% by mass, impurities are likely to enter the zeolite obtained by synthesis.

本発明の合成工程において、準備した原料組成物を反応させることにより、ゼオライトを合成する。具体的には、原料組成物を水熱合成することによりゼオライトを合成することが望ましい。   In the synthesis step of the present invention, zeolite is synthesized by reacting the prepared raw material composition. Specifically, it is desirable to synthesize zeolite by hydrothermal synthesis of the raw material composition.

水熱合成に用いられる反応容器は、既知の水熱合成に用いられるものであれば特に限定されず、オートクレーブなどの耐熱耐圧容器であればよい。反応容器に原料組成物を投入して密閉して加熱することにより、ゼオライトを結晶化させることができる。   The reaction vessel used for hydrothermal synthesis is not particularly limited as long as it is used for known hydrothermal synthesis, and may be a heat and pressure resistant vessel such as an autoclave. The zeolite can be crystallized by putting the raw material composition into the reaction vessel, sealing and heating.

ゼオライトを合成する際、原料混合物は静置した状態でもよいが、攪拌混合した状態であることが望ましい。   When synthesizing the zeolite, the raw material mixture may be in a stationary state, but is preferably in a state of being stirred and mixed.

本発明の合成工程における加熱温度は、100〜200℃であることが望ましく、120〜180℃であることがより望ましい。加熱温度が100℃未満であると、結晶化速度が遅くなり、収率が低下しやすくなる。一方、加熱温度が200℃を超えると、不純物が発生しやすくなる。   The heating temperature in the synthesis step of the present invention is preferably 100 to 200 ° C, and more preferably 120 to 180 ° C. When the heating temperature is less than 100 ° C., the crystallization rate becomes slow, and the yield tends to decrease. On the other hand, when the heating temperature exceeds 200 ° C., impurities are likely to be generated.

合成工程における加熱時間は、10〜200時間であることが望ましい。加熱時間が10時間未満であると、未反応の原料が残存し、収率が低下しやすくなる。一方、加熱時間が200時間を超えても、収率や結晶性の向上がほとんど見られない。   The heating time in the synthesis step is desirably 10 to 200 hours. If the heating time is less than 10 hours, unreacted raw materials remain and the yield tends to decrease. On the other hand, even when the heating time exceeds 200 hours, the yield and crystallinity are hardly improved.

合成工程における圧力は特に限定されず、密閉容器中に入れた原料組成物を上記温度範囲に加熱したときに生じる圧力で充分であるが、必要に応じて、窒素ガスなどの不活性ガスを加えて昇圧してもよい。   The pressure in the synthesis process is not particularly limited, and the pressure generated when the raw material composition placed in a closed container is heated to the above temperature range is sufficient, but if necessary, an inert gas such as nitrogen gas is added. May be boosted.

合成工程により得られたゼオライトは、充分に放冷し、固液分離し、充分量の水で洗浄することが望ましい。   It is desirable that the zeolite obtained by the synthesis step be sufficiently cooled, separated into solid and liquid, and washed with a sufficient amount of water.

合成工程により得られたゼオライトは、細孔内にSDAを含有しているため、必要に応じてこれを除去してもよい。例えば、酸性溶液又はSDA分解成分を含む薬液を用いた液相処理、レジンなどを用いた交換処理、熱分解処理などにより、SDAを除去することができる。   Since the zeolite obtained by the synthesis process contains SDA in the pores, it may be removed as necessary. For example, SDA can be removed by a liquid phase treatment using an acidic solution or a chemical solution containing an SDA decomposition component, an exchange treatment using a resin, a thermal decomposition treatment, or the like.

以上の合成工程により得られるCHA型ゼオライト粒子Aの平均粒子径は、0.5〜3μmとなる。   The average particle diameter of the CHA-type zeolite particles A obtained by the above synthesis process is 0.5 to 3 μm.

なお、ゼオライト粒子Aの積分強度の和Xは、上述した、原料配合比、合成温度及び合成時間などにより調整できる。 Incidentally, the sum X 0 of the integrated intensities of the zeolite particles A is described above, the raw material mixing ratio can be adjusted by such synthesis temperature and synthesis time.

<Cuイオン交換>
本発明においては、CHA型ゼオライト粒子Aに対し、Cuイオン交換を行うことが好ましい。
Cuイオン交換方法としては、酢酸銅水溶液、硝酸銅水溶液、硫酸銅水溶液及び塩化銅水溶液から選ばれる一種の水溶液にCHA型ゼオライトを浸漬することで、行うことができる。これらのうち、酢酸銅水溶液を用いることが好ましい。一度で多量のCuを担持することができるためである。例えば、銅濃度が0.1〜2.5質量%の酢酸銅(II)水溶液を溶液温度が室温〜50℃、大気圧にてイオン交換を行うことで、CHA型ゼオライト粒子AにCuを担持できる。
<Cu ion exchange>
In the present invention, it is preferable to perform Cu ion exchange on the CHA-type zeolite particles A.
The Cu ion exchange method can be carried out by immersing CHA-type zeolite in a kind of aqueous solution selected from an aqueous copper acetate solution, an aqueous copper nitrate solution, an aqueous copper sulfate solution, and an aqueous copper chloride solution. Of these, it is preferable to use an aqueous copper acetate solution. This is because a large amount of Cu can be supported at one time. For example, an aqueous solution of copper (II) acetate having a copper concentration of 0.1 to 2.5% by mass is subjected to ion exchange at a solution temperature of room temperature to 50 ° C. and atmospheric pressure, thereby supporting Cu on the CHA-type zeolite particles A. it can.

Cuイオン交換を行った場合、得られたCuを担持するゼオライトのCu/Al(モル比)が0.2〜0.5であるのが好ましく、0.25〜0.48であるのがより好ましい。
Cu/Al(モル比)が0.2以上であることにより、少量のゼオライトで高いNOx浄化性能を得ることができる。また該モル比が0.5以下であることにより、高温でのアンモニア酸化によりNOx浄化性能が低下することを防止できる。Cuの担持量はICP発光分光分析(ICP−AES)により測定することができる。Al量は前述した蛍光X線分析装置を用いて測定し、Cu/Alモル比を算出することができる。
When Cu ion exchange is performed, the Cu / Al (molar ratio) of the obtained zeolite carrying Cu is preferably 0.2 to 0.5, more preferably 0.25 to 0.48. preferable.
When the Cu / Al (molar ratio) is 0.2 or more, high NOx purification performance can be obtained with a small amount of zeolite. Further, when the molar ratio is 0.5 or less, it is possible to prevent NOx purification performance from being deteriorated due to ammonia oxidation at a high temperature. The amount of Cu supported can be measured by ICP emission spectroscopic analysis (ICP-AES). The amount of Al can be measured using the X-ray fluorescence analyzer described above, and the Cu / Al molar ratio can be calculated.

ICP−AESとしては、ICP発光分光分析装置(島津製作所製:ICPE−9000)を用いて測定することができる。なお、測定条件は、次の通りとする。
試料の前処理として、400℃、4時間乾燥したCuイオン交換後のゼオライト0.1gを白金皿にとり、5mlの硝酸と20mlのフッ化水素酸と5mlの硫酸を加えて、硫酸白煙発生まで加熱する。これを50mlの水溶液となるように調整し、測定試料とする。
測定試料を装置に入れ、Cu元素を指定して、測定を行う。
ICP-AES can be measured using an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPE-9000). The measurement conditions are as follows.
As a pretreatment of the sample, 0.1 g of zeolite after Cu ion exchange dried at 400 ° C. for 4 hours is placed in a platinum dish, 5 ml of nitric acid, 20 ml of hydrofluoric acid, and 5 ml of sulfuric acid are added until sulfuric acid white smoke is generated. Heat. This is adjusted to be a 50 ml aqueous solution and used as a measurement sample.
A measurement sample is put into the apparatus, and Cu element is designated to perform measurement.

以上の条件を採用することにより、粉末X線解析法によるX線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和が50000以上であり、かつ平均粒子径が0.5〜3μmであるCHA構造を有するゼオライト粒子Aを、その結晶構造を極端に損なわせることなく、得ることができる。   By adopting the above conditions, the sum of the integrated intensities of the (211) plane, (104) plane and (220) plane of the X-ray diffraction spectrum by the powder X-ray analysis method is 50000 or more, and the average particle diameter is Zeolite particles A having a CHA structure of 0.5 to 3 μm can be obtained without extremely impairing the crystal structure.

<ゼオライト粒子B>
本発明のゼオライト粒子BはCHA構造を有し、その平均粒子径は0.5μm未満である。平均粒子径が0.5μm未満であると、ゼオライト粒子Aとの混合粒子とした際に、密度を高くすることができる。ゼオライト粒子Bの平均粒子径は、より高密度にし、NOx浄化性能を向上させるという観点から、好ましくは0.05〜0.49μmであり、より好ましくは0.1〜0.49μmである。
<Zeolite particles B>
The zeolite particles B of the present invention have a CHA structure, and the average particle size is less than 0.5 μm. When the average particle diameter is less than 0.5 μm, the density can be increased when mixed particles with zeolite particles A are used. The average particle diameter of the zeolite particles B is preferably 0.05 to 0.49 μm, more preferably 0.1 to 0.49 μm from the viewpoint of increasing the density and improving the NOx purification performance.

また、本発明のゼオライト粒子Bの積分強度の和Xは、ゼオライト粒子Aの積分強度の和Xの70%以上であることが好ましい。積分強度の和Xがゼオライト粒子Aの70%以上であると、ゼオライト粒子Bも高い結晶性を有するので、混合粒子として、NOx浄化性能を向上できる。ゼオライト粒子Bの積分強度の和Xは、よりNOx浄化性能を向上させるという観点から、ゼオライト粒子Aの積分強度の和Xの75〜98%が好ましく、80〜95%がより好ましい。100%に近いほど好ましいが、後述する微細化工程、再結晶工程を経たゼオライト粒子Bを100%まで結晶構造を修復することは困難である。 Further, the sum X 0 of the integrated intensity of the zeolite particles B of the present invention is preferably 70% or more of the sum X 0 of the integrated intensity of the zeolite particles A. When the sum X 0 of the integrated intensity is at least 70% of the zeolite particles A, since it has also high crystalline zeolite particles B, as a mixed particles, thereby improving the NOx purification performance. From the viewpoint of further improving the NOx purification performance, the sum X 0 of the integrated intensity of the zeolite particles B is preferably 75 to 98%, more preferably 80 to 95% of the sum X 0 of the integrated intensity of the zeolite particles A. The closer to 100%, the better. However, it is difficult to restore the crystal structure of zeolite particles B that have undergone the refining process and the recrystallization process described later to 100%.

本発明のゼオライト粒子Bは、SiO/Al組成比(SAR)が15未満であることが好ましい。SiO/Al組成比とは、ゼオライト中のAlに対するSiOのモル比(SAR)を意味している。その組成比SiO/Alが15未満であることにより、ゼオライトの酸点を充分な数とすることができ、その酸点を利用して金属イオンとイオン交換することができ、Cuのような金属の担持量を多くできるので、NOxの浄化性能に優れている。
より好ましいSiO/Al組成比は、10〜14.9である。
The zeolite particles B of the present invention preferably have a SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of less than 15. The composition ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 means the molar ratio (SAR) of SiO 2 to Al 2 O 3 in the zeolite. When the composition ratio SiO 2 / Al 2 O 3 is less than 15, the acid sites of the zeolite can be made a sufficient number, and the acid sites can be used for ion exchange with metal ions. Since the amount of the metal supported can be increased, the NOx purification performance is excellent.
A more preferable SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio is 10 to 14.9.

本発明のゼオライト粒子Bは、ゼオライト粒子Aを微細化処理する方法により得られる。すなわち上記した合成工程で得られたCHA型ゼオライト粒子Aを、微細化工程及び再結晶工程を経て製造することができる。   The zeolite particles B of the present invention can be obtained by a method of refining the zeolite particles A. That is, the CHA-type zeolite particles A obtained in the synthesis process described above can be manufactured through a refinement process and a recrystallization process.

<微細化工程>
本発明の微細化工程では、上記合成工程で得られたCHA型ゼオライト粒子Aに対して、その平均粒子径を0.5μm未満、好ましくは0.05〜0.49μm、より好ましくは0.1〜0.49μmとなるように粉砕する。
<Refining process>
In the refinement process of the present invention, the average particle diameter of the CHA-type zeolite particles A obtained in the synthesis process is less than 0.5 μm, preferably 0.05 to 0.49 μm, more preferably 0.1. Grind to ˜0.49 μm.

本発明の微細化工程で採用される微細化手段としては、CHA型ゼオライト粒子Aを所望の平均粒子径まで粉砕できる装置を適宜用いればよく、特に制限されないが、乾式で行ってもよく湿式で行ってもよく、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル等が挙げられる。本発明では湿式ビーズミルを用いる湿式粉砕を採用するのが好ましい。湿式ビーズミルを用いることにより、粉砕による結晶性の低下を抑えつつ所望の平均粒子径のCHA型ゼオライトを容易に得ることができる。なお、湿式ビーズミルは被粉砕物の粗粉末とメディアとしてのビーズとを、液体からなる分散媒とともに粉砕室に装入し、該粉砕室内で回転可能な回転翼を高速回転させることによりビーズを撹拌し、ビーズにより生じる摩擦力やせん断力等を被粉砕物に加えることにより、被粉砕物を粉砕するものである。   As a refining means employed in the refining step of the present invention, an apparatus capable of pulverizing CHA-type zeolite particles A to a desired average particle diameter may be appropriately used, and is not particularly limited. And may be a ball mill, a bead mill, a jet mill or the like. In the present invention, wet grinding using a wet bead mill is preferably employed. By using a wet bead mill, a CHA-type zeolite having a desired average particle diameter can be easily obtained while suppressing a decrease in crystallinity due to pulverization. In the wet bead mill, the coarse powder of the material to be crushed and the beads as a medium are placed in a pulverization chamber together with a liquid dispersion medium, and the beads are agitated by rotating a rotating blade rotating in the pulverization chamber at a high speed. Then, the object to be pulverized is pulverized by applying frictional force or shearing force generated by the beads to the object to be pulverized.

本発明の微細化工程が湿式ビーズミルを用いて行われる場合、使用されるビーズは、ジルコニア及びアルミナからなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましく、中でもジルコニアを用いることが好ましい。   When the micronization process of the present invention is performed using a wet bead mill, the beads used are preferably at least one selected from the group consisting of zirconia and alumina, and zirconia is particularly preferable.

本発明の微細化工程において、ビーズの粒径は、30〜1000μmであることが好ましく、より好ましくは50〜500μmである。   In the miniaturization step of the present invention, the particle size of the beads is preferably 30 to 1000 μm, more preferably 50 to 500 μm.

ビーズは、CHA型ゼオライトの体積に対して0.5〜5倍用いることが好ましく、好ましくは2〜4倍である。ビーズの使用量がこの範囲であると、短時間で狙いの平均粒子径まで微細化することが可能となる。   It is preferable to use the beads 0.5 to 5 times, preferably 2 to 4 times the volume of the CHA-type zeolite. When the amount of beads used is within this range, it is possible to reduce the size to a target average particle size in a short time.

本発明の微細化工程において、湿式ビーズミルの運転条件として、湿式ビーズミルの回転数は、1000〜4200rpmであることが好ましく、1500〜3500rpmであることがより好ましい。また、粉砕時間は、5〜60分であることが好ましく、10〜45分であることがより好ましい。回転数及び粉砕時間がこの範囲であると、粒子径を十分に制御することができる。例えば、粒子径は、粉砕時間を適宜調整することによって所望の値に制御することができる。   In the micronization step of the present invention, as the operation condition of the wet bead mill, the rotational speed of the wet bead mill is preferably 1000 to 4200 rpm, and more preferably 1500 to 3500 rpm. The pulverization time is preferably 5 to 60 minutes, and more preferably 10 to 45 minutes. When the rotation speed and the pulverization time are within this range, the particle diameter can be sufficiently controlled. For example, the particle diameter can be controlled to a desired value by appropriately adjusting the grinding time.

分散媒としては、水が挙げられ、湿式ビーズミルに導入する分散媒の量は、CHA型ゼオライトの量に対して体積換算で2〜10倍である。   Examples of the dispersion medium include water, and the amount of the dispersion medium introduced into the wet bead mill is 2 to 10 times in terms of volume with respect to the amount of the CHA-type zeolite.

<再結晶工程>
本発明において、微細化工程で損なわれたゼオライト粒子の結晶構造を修復するために、ゼオライト粒子をSi源及びアルカリ源を含む溶液と混合し、水和処理する再結晶工程を行うことが好ましい。
<Recrystallization process>
In the present invention, in order to repair the crystal structure of the zeolite particles damaged in the refinement process, it is preferable to perform a recrystallization process in which the zeolite particles are mixed with a solution containing an Si source and an alkali source and hydrated.

本発明の再結晶工程に用いるSi源及びアルカリ源を含む溶液(以下、再結晶用溶液と言う)は、水を溶媒として、Si源を0.03〜0.5mol/L、アルカリ源を0.04〜0.7mol/L含む溶液を使用することができる。Si源、アルカリ源としては、上記合成工程で列挙したものを用いることができる。
また、再結晶用溶液には、Al源を含んでもよく、Al源としては上記合成工程で列挙したものを用いることができる。
さらにまた、上記合成工程におけるSi源、Al源、アルカリ源及び構造規定剤を含む原料組成物と同じ組成を有する溶液を使用してもよい。
これとは別に再結晶用溶液は、上記合成工程終了後にCHA型ゼオライトと取り出した後の反応液の残液をそのまま使用することもでき、その残液を1〜5倍に濃縮、1/3〜1倍に希釈して使用することもできる。
A solution containing an Si source and an alkali source (hereinafter referred to as a recrystallization solution) used in the recrystallization step of the present invention uses 0.03 to 0.5 mol / L of an Si source and 0 to an alkali source using water as a solvent. A solution containing 0.04 to 0.7 mol / L can be used. As the Si source and the alkali source, those listed in the above synthesis step can be used.
The recrystallization solution may contain an Al source. As the Al source, those listed in the above synthesis step can be used.
Furthermore, you may use the solution which has the same composition as the raw material composition containing the Si source in the said synthetic | combination process, Al source, an alkali source, and a structure-directing agent.
Separately from this, the recrystallization solution can be used as it is after the completion of the synthesis step, the CHA-type zeolite and the residual liquid of the reaction liquid taken out, and the residual liquid is concentrated 1 to 5 times, 1/3 It can also be used by diluting to 1-fold.

本発明の微細化工程で得られたCHA型ゼオライト粒子と、再結晶用溶液との混合割合は、CHA型ゼオライト粒子の質量を1としたとき、再結晶用溶液は例えば1〜12であり、好ましくは1〜8である(以下、固液比と言う)。CHA型ゼオライト粒子と再結晶用溶液の固液比を1〜12とすることで、比較的短時間で、結晶構造を修復することができる。   The mixing ratio of the CHA-type zeolite particles obtained in the refining step of the present invention and the recrystallization solution is, for example, 1 to 12, when the mass of the CHA-type zeolite particles is 1, Preferably it is 1-8 (henceforth a solid-liquid ratio). By setting the solid-liquid ratio of the CHA-type zeolite particles and the recrystallization solution to 1 to 12, the crystal structure can be restored in a relatively short time.

本発明の再結晶工程における水和処理は、例えば、合成工程における原料組成物の水熱合成と同じ条件を採用することができる。   For the hydration treatment in the recrystallization step of the present invention, for example, the same conditions as in the hydrothermal synthesis of the raw material composition in the synthesis step can be adopted.

以上のような再結晶工程により、微細化工程で損なわれたCHA型ゼオライト粒子の結晶構造が修復され、その結晶性を十分に高めることができる。   By the recrystallization process as described above, the crystal structure of the CHA-type zeolite particles damaged in the refinement process is restored, and the crystallinity can be sufficiently enhanced.

なお、再結晶工程後に得られるCHA型ゼオライト粒子Bの平均粒子径は、微細化工程後で得られたCHA型ゼオライトの平均粒子径とほぼ同じである。   Note that the average particle size of the CHA-type zeolite particles B obtained after the recrystallization step is substantially the same as the average particle size of the CHA-type zeolite obtained after the refining step.

上記の方法により、粉末X線解析法によるX線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和がゼオライト粒子Aの70%以上であり、かつ平均粒子径が0.5μm未満であるCHA構造を有するゼオライト粒子Bを得ることができる。   By the above method, the sum of the integrated intensities of the (211) plane, (104) plane and (220) plane of the X-ray diffraction spectrum by the powder X-ray analysis method is 70% or more of the zeolite particles A, and the average particle diameter Zeolite particles B having a CHA structure having a diameter of less than 0.5 μm can be obtained.

本発明において、ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子BのSiO/Al組成比(SAR)は共に15未満であることが好ましい。ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子BのSiO/Al組成比(SAR)が共に15未満であれば、アルミナ量が増え、それに比例して触媒として機能するCuのような金属の担持量を多くできるため、NOx浄化性能をさらに高めることができる。 In the present invention, the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of the zeolite particles A and B is preferably less than 15. If the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of zeolite particles A and zeolite particles B is both less than 15, the amount of alumina increases, and the supported amount of a metal such as Cu that functions as a catalyst in proportion thereto increases. Since it can be increased, the NOx purification performance can be further enhanced.

<Cuイオン交換工程>
本発明においては、CHA型ゼオライト粒子Bに対し、Cuイオン交換を行うことが好ましい。
Cuイオン交換方法としては、前述したCHA型ゼオライト粒子Aに対して、Cuイオン交換を行う方法と同様にして行うことができる。
なお、本発明のCuイオン交換工程は、CHA型ゼオライト粒子A、CHA型ゼオライト粒子Bそれぞれで行ってもよく、後述する混合工程を行ってから、同時にCuイオン交換を行ってもよい。混合後にCuイオン交換工程を行う場合であっても、同様の方法で行うことができる。混合工程を行ってから、同時にCuイオン交換を行うことで、混合粒子でのCuイオンの担持バラつきが抑えられる。
<Cu ion exchange process>
In the present invention, it is preferable to perform Cu ion exchange on the CHA-type zeolite particles B.
As a Cu ion exchange method, it can carry out similarly to the method of performing Cu ion exchange with respect to the CHA-type zeolite particle A mentioned above.
In addition, the Cu ion exchange process of the present invention may be performed for each of the CHA-type zeolite particles A and CHA-type zeolite particles B, and after performing the mixing process described later, Cu ion exchange may be performed simultaneously. Even when the Cu ion exchange step is performed after mixing, the same method can be used. By performing the Cu ion exchange at the same time after performing the mixing step, the dispersion of Cu ions supported on the mixed particles can be suppressed.

<混合工程>
本発明の混合工程では、合成工程、微細化工程、再結晶工程で得られたゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bを、質量比として、8:2〜4:6で混合する。ゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bの混合比が前記範囲であると、SCRハニカム触媒として用いたときに、触媒密度を十分に高くすることができる。これにより、排ガスと触媒との接触効率を十分に高めることができ、NOx浄化性能を改善することができる。ゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bの混合比は、7:3〜5:5であることがより好ましい。
<Mixing process>
In the mixing step of the present invention, the zeolite particles A and the zeolite particles B obtained in the synthesis step, the refinement step, and the recrystallization step are mixed at a mass ratio of 8: 2 to 4: 6. When the mixing ratio of the zeolite particles A and the zeolite particles B is within the above range, the catalyst density can be sufficiently increased when used as an SCR honeycomb catalyst. Thereby, the contact efficiency between the exhaust gas and the catalyst can be sufficiently increased, and the NOx purification performance can be improved. The mixing ratio of the zeolite particles A and the zeolite particles B is more preferably 7: 3 to 5: 5.

本発明の混合工程で採用される混合手段としては、ゼオライトの結晶構造を損なわないように混合すれば、特に制限されないが、ヘンシェル混合機、スーパー混合機、V型混合機、万能混合機等が挙げられる。本発明ではヘンシェル混合機を採用するのが好ましい。   The mixing means employed in the mixing step of the present invention is not particularly limited as long as it is mixed so as not to impair the crystal structure of the zeolite, but a Henschel mixer, a super mixer, a V-type mixer, a universal mixer, etc. Can be mentioned. In the present invention, it is preferable to employ a Henschel mixer.

<ハニカム触媒>
次に、本発明のハニカム触媒について説明する。
本発明のハニカム触媒は、複数の長手方向に延びる貫通孔が隔壁を隔てて並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒である。
<Honeycomb catalyst>
Next, the honeycomb catalyst of the present invention will be described.
The honeycomb catalyst of the present invention is a honeycomb catalyst including a honeycomb unit in which a plurality of through holes extending in the longitudinal direction are arranged in parallel with a partition wall therebetween.

図1に、本発明のハニカム触媒の一例を示す。図1に示すハニカム触媒10は、複数の長手方向に延びる貫通孔11aが隔壁11bを隔てて並設された単一のハニカムユニット11を備えており、ハニカムユニット11の外周面には外周コート層12が形成されている。また、ハニカムユニット11は、本発明のゼオライト混合粒子の製造方法で得られたゼオライト混合粒子と無機バインダとを含んでいる。   FIG. 1 shows an example of the honeycomb catalyst of the present invention. A honeycomb catalyst 10 shown in FIG. 1 includes a single honeycomb unit 11 in which a plurality of longitudinally extending through-holes 11a are arranged in parallel with a partition wall 11b therebetween, and an outer peripheral coating layer is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb unit 11. 12 is formed. The honeycomb unit 11 includes zeolite mixed particles obtained by the method for producing zeolite mixed particles of the present invention and an inorganic binder.

本発明のハニカム触媒では、ハニカムユニットの隔壁の最大ピーク気孔径(以下、ハニカムユニットの最大ピーク気孔径と記載する場合がある)は、0.03〜0.15μmであることが望ましく、0.05〜0.10μmであることがより望ましい。ハニカムユニットの最大ピーク気孔径が0.03μm未満であると、排ガスを隔壁中に十分に拡散できず、NOx浄化性能が低下することがあり、0.15μmを超えると、気孔の数が少なくなるため、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなることがある。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the maximum peak pore diameter of the partition walls of the honeycomb unit (hereinafter sometimes referred to as the maximum peak pore diameter of the honeycomb unit) is preferably 0.03 to 0.15 μm. It is more desirable that it is 05-0.10 micrometer. If the maximum peak pore size of the honeycomb unit is less than 0.03 μm, the exhaust gas cannot be sufficiently diffused into the partition walls, and the NOx purification performance may be deteriorated. If it exceeds 0.15 μm, the number of pores is reduced. Therefore, the zeolite may not be effectively used for NOx purification.

なお、ハニカムユニットの気孔径は、水銀圧入法を用いて測定することができる。この時の水銀の接触角を130°、表面張力を485mN/mとして、気孔径が0.01〜100μmの範囲で測定する。この範囲での最大ピークとなる時の気孔径の値を最大ピーク気孔径という。   The pore diameter of the honeycomb unit can be measured using a mercury intrusion method. The mercury contact angle is 130 °, the surface tension is 485 mN / m, and the pore diameter is in the range of 0.01 to 100 μm. The value of the pore diameter at the maximum peak in this range is called the maximum peak pore diameter.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの気孔率は、50〜55%であることが望ましい。ハニカムユニットの気孔率が50%未満であると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライト混合粒子がNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの気孔率が55%を超えると、触媒層の密度が低すぎ、NOx浄化性能が低下するとともに、ハニカムユニットの強度が不十分となる。触媒層の密度は、ハニカム触媒の気孔率として測定することができる。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the porosity of the honeycomb unit is desirably 50 to 55%. When the porosity of the honeycomb unit is less than 50%, the exhaust gas hardly enters the partition walls of the honeycomb unit, and the zeolite mixed particles are not effectively used for NOx purification. On the other hand, when the porosity of the honeycomb unit exceeds 55%, the density of the catalyst layer is too low, the NOx purification performance is lowered, and the strength of the honeycomb unit becomes insufficient. The density of the catalyst layer can be measured as the porosity of the honeycomb catalyst.

なお、ハニカムユニットの気孔率は、重量法により測定することができる。
重量法での気孔率の測定方法は下記の通りである。
ハニカムユニットを7セル×7セル×10mmの大きさに切断して測定試料とし、この試料をイオン交換水及びアセトンを用いて超音波洗浄した後、オーブンにて100℃で乾燥する。次いで、測定顕微鏡(Nikon製、Measuring Microscope MM−40、倍率100倍)を用いて、試料の断面形状の寸法を計測し、幾何学的な計算から体積を求める。なお、幾何学的な計算から体積を求めることができない場合は、断面写真の画像処理により断面積を求め、断面積×高さ10mmにて体積を計算する。
その後、計算上求められた体積及びピクノメーターで測定した試料の真密度から、試料が完全な緻密体であったと仮定した場合の重量を計算する。
なお、ピクノメーターでの測定手順は、以下の通りとする。ハニカムユニットを粉砕し、23.6ccの粉末を調製し、得られた粉末を200℃で8時間乾燥させる。その後、Auto Pycnometer 1320(Micromeritics社製)を用いて、JIS−R−1620(1995)に準拠し真密度を測定する。なお、この時の排気時間は40分とする。
次に、試料の実際の重量を電子天秤(島津製作所製 HR202i)にて測定し、気孔率を以下の計算式にて計算する。
気孔率(%)=100−(実際の重量/緻密体としての重量)×100
The porosity of the honeycomb unit can be measured by a gravimetric method.
The method for measuring the porosity by the gravimetric method is as follows.
The honeycomb unit is cut into a size of 7 cells × 7 cells × 10 mm to obtain a measurement sample. This sample is ultrasonically cleaned with ion-exchanged water and acetone, and then dried at 100 ° C. in an oven. Next, using a measurement microscope (Nikon, Measuring Microscope MM-40, magnification 100 times), the dimensions of the cross-sectional shape of the sample are measured, and the volume is obtained from geometric calculation. In addition, when a volume cannot be calculated | required from geometric calculation, a cross-sectional area is calculated | required by the image processing of a cross-sectional photograph, and a volume is calculated by cross-sectional area x height 10mm.
Thereafter, the weight when the sample is assumed to be a complete dense body is calculated from the calculated volume and the true density of the sample measured with a pycnometer.
The measurement procedure with a pycnometer is as follows. The honeycomb unit is pulverized to prepare 23.6 cc of powder, and the obtained powder is dried at 200 ° C. for 8 hours. Then, true density is measured based on JIS-R-1620 (1995) using Auto Pycnometer 1320 (made by Micromeritics). The exhaust time at this time is 40 minutes.
Next, the actual weight of the sample is measured with an electronic balance (HR202i manufactured by Shimadzu Corporation), and the porosity is calculated by the following calculation formula.
Porosity (%) = 100− (actual weight / weight as dense body) × 100

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれるゼオライトは、上記した本発明のゼオライト混合粒子である。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the zeolite contained in the honeycomb unit is the above-described zeolite mixed particles of the present invention.

本発明のハニカムユニット中のゼオライト混合粒子の含有量は、40〜90体積%であることが望ましく、50〜80体積%であることがより望ましい。ゼオライト混合粒子の含有量が40体積%未満であると、NOxの浄化性能が低下する。一方、ゼオライト混合粒子の含有量が90体積%を超えると、その他に含有する材料の量が少なすぎて、強度が低下しやすくなる。   The content of the zeolite mixed particles in the honeycomb unit of the present invention is preferably 40 to 90% by volume, and more preferably 50 to 80% by volume. When the content of the zeolite mixed particles is less than 40% by volume, the NOx purification performance is lowered. On the other hand, if the content of the zeolite mixed particles exceeds 90% by volume, the amount of other materials contained is too small, and the strength tends to decrease.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、本発明の効果を損なわない範囲内で、CHA型ゼオライト以外のゼオライト及びシリコアルミノリン酸塩(SAPO)を含んでいてもよい。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit may contain zeolite other than CHA-type zeolite and silicoaluminophosphate (SAPO) within a range not impairing the effects of the present invention.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、本発明のゼオライト混合粒子をハニカムユニットの見掛けの体積当たり100〜320g/L含有することが望ましく、120〜300g/L含有することがより望ましい。100g/L未満であると、NOx浄化性能が低くなり、320g/Lを超えると、ハニカムユニットの強度が低下することがある。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit preferably contains 100 to 320 g / L, more preferably 120 to 300 g / L of the zeolite mixed particles of the present invention per apparent volume of the honeycomb unit. If it is less than 100 g / L, the NOx purification performance is lowered, and if it exceeds 320 g / L, the strength of the honeycomb unit may be lowered.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、ハニカム触媒としての強度を保つという観点から、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、ベーマイト等に含まれる固形分が好適なものとして挙げられ、二種以上併用してもよい。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the inorganic binder contained in the honeycomb unit is not particularly limited, but is contained in alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulgite, boehmite, etc. from the viewpoint of maintaining strength as a honeycomb catalyst. The solid content is suitable, and two or more kinds may be used in combination.

ハニカムユニット中の無機バインダの含有量は、3〜20体積%であることが望ましく、5〜15体積%であることがより望ましい。無機バインダの含有量が3体積%未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。
一方、無機バインダの含有量が20体積%を超えると、ハニカムユニット中のゼオライト混合粒子の含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。
The content of the inorganic binder in the honeycomb unit is desirably 3 to 20% by volume, and more desirably 5 to 15% by volume. When the content of the inorganic binder is less than 3% by volume, the strength of the honeycomb unit is lowered.
On the other hand, when the content of the inorganic binder exceeds 20% by volume, the content of the zeolite mixed particles in the honeycomb unit is lowered, and the NOx purification performance is lowered.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、ハニカムユニットの気孔径を調整するために、無機粒子をさらに含んでいてもよい。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit may further contain inorganic particles in order to adjust the pore diameter of the honeycomb unit.

ハニカムユニットに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、セリア、マグネシア等の粒子が挙げられる。これらは二種以上併用してもよい。無機粒子は、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選択される一種以上の粒子であることが望ましく、アルミナ、チタニア及びジルコニアのいずれか一種の粒子であることがより望ましい。   The inorganic particles contained in the honeycomb unit are not particularly limited, and examples thereof include particles such as alumina, titania, zirconia, silica, ceria, and magnesia. Two or more of these may be used in combination. The inorganic particles are preferably one or more particles selected from the group consisting of alumina, titania and zirconia, and more preferably any one of alumina, titania and zirconia.

無機粒子の平均粒子径は、0.01〜1.0μmであることが望ましく、0.03〜0.5μmであることがより望ましい。無機粒子の平均粒子径が0.01〜1.0μmであると、ハニカムユニットの気孔径を調整することが可能となる。
なお、無機粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布(体積基準)における積算値50%での粒径(Dv50)である。
The average particle size of the inorganic particles is desirably 0.01 to 1.0 μm, and more desirably 0.03 to 0.5 μm. When the average particle size of the inorganic particles is 0.01 to 1.0 μm, the pore size of the honeycomb unit can be adjusted.
The average particle size of the inorganic particles is the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution (volume basis) obtained by the laser diffraction / scattering method.

ハニカムユニット中の無機粒子の含有量は、10〜40体積%であることが望ましく、15〜35体積%であることがより望ましい。無機粒子の含有量が10体積%未満であると、無機粒子の添加によるハニカムユニットの線膨張係数の絶対値を下げる効果が小さく、熱応力によってハニカムユニットが破損しやすくなる。一方、無機粒子の含有量が40体積%を超えると、本発明のゼオライト混合粒子の含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。   The content of inorganic particles in the honeycomb unit is preferably 10 to 40% by volume, and more preferably 15 to 35% by volume. When the content of the inorganic particles is less than 10% by volume, the effect of lowering the absolute value of the linear expansion coefficient of the honeycomb unit due to the addition of the inorganic particles is small, and the honeycomb unit is easily damaged by thermal stress. On the other hand, when the content of the inorganic particles exceeds 40% by volume, the content of the zeolite mixed particles of the present invention is lowered, and the NOx purification performance is lowered.

本発明のゼオライト混合粒子及び無機粒子の体積比(ゼオライト混合粒子:無機粒子)は、望ましくは50:50〜90:10であり、より望ましくは60:40〜80:20である。本発明のゼオライト混合粒子及び無機粒子の体積比が上記の範囲にあると、NOxの浄化性能を保ちつつ、ハニカムユニットの気孔径の調整することが可能となる。   The volume ratio of the zeolite mixed particles and inorganic particles (zeolite mixed particles: inorganic particles) of the present invention is desirably 50:50 to 90:10, and more desirably 60:40 to 80:20. When the volume ratio of the zeolite mixed particles and the inorganic particles of the present invention is in the above range, the pore diameter of the honeycomb unit can be adjusted while maintaining the NOx purification performance.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、強度を向上させるために、無機繊維及び鱗片状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含んでいてもよい。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit may further include one or more selected from the group consisting of inorganic fibers and scale-like substances in order to improve strength.

ハニカムユニットに含まれる無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム及びホウ酸アルミニウムからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれる鱗片状物質は、ガラス、白雲母、アルミナ及びシリカからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。いずれも耐熱性が高く、SCRシステムにおける触媒担体として使用した時でも、溶損などがなく、補強材としての効果を持続することができるためである。   The inorganic fiber contained in the honeycomb unit is desirably composed of one or more selected from the group consisting of alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, and aluminum borate. The scaly substance contained in the honeycomb unit is preferably made of one or more selected from the group consisting of glass, muscovite, alumina, and silica. This is because all of them have high heat resistance, and even when used as a catalyst carrier in an SCR system, there is no melting damage and the effect as a reinforcing material can be maintained.

ハニカムユニット中の無機繊維及び/又は鱗片状物質の含有量は、3〜30体積%であることが望ましく、5〜20体積%であることがより望ましい。上記含有量が3体積%未満であると、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなる。一方、上記含有量が30体積%を超えると、ハニカムユニット中のゼオライト混合粒子の含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。   The content of inorganic fibers and / or scaly substances in the honeycomb unit is preferably 3 to 30% by volume, and more preferably 5 to 20% by volume. When the content is less than 3% by volume, the effect of improving the strength of the honeycomb unit is reduced. On the other hand, when the content exceeds 30% by volume, the content of the zeolite mixed particles in the honeycomb unit is lowered, and the NOx purification performance is lowered.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率は、50〜75%であることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が50%未満であると、ゼオライト混合粒子がNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が75%を超えると、ハニカムユニットの強度が不十分となる。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is preferably 50 to 75%. When the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is less than 50%, the zeolite mixed particles are not effectively used for NOx purification. On the other hand, when the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit exceeds 75%, the strength of the honeycomb unit becomes insufficient.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度は、31〜155個/cmであることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が31個/cm未満であると、ゼオライト混合粒子と排ガスが接触しにくくなって、NOxの浄化性能が低下する。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が155個/cmを超えると、ハニカム触媒の圧力損失が増大する。 In the honeycomb catalyst of the present invention, it is desirable that the density of through-holes in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is 31 to 155 holes / cm 2 . If the density of the through-holes in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is less than 31 / cm 2 , the zeolite mixed particles and the exhaust gas are less likely to come into contact with each other, and the NOx purification performance decreases. On the other hand, when the density of the through holes in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit exceeds 155 holes / cm 2 , the pressure loss of the honeycomb catalyst increases.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの隔壁の厚さは、0.1〜0.4mmであることが望ましく、0.1〜0.3mmであることがより望ましい。ハニカムユニットの隔壁の厚さが0.1mm未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。一方、ハニカムユニットの隔壁の厚さが0.4mmを超えると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライト混合粒子がNOxの浄化に有効に利用されなくなる。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the thickness of the partition walls of the honeycomb unit is desirably 0.1 to 0.4 mm, and more desirably 0.1 to 0.3 mm. When the thickness of the partition walls of the honeycomb unit is less than 0.1 mm, the strength of the honeycomb unit decreases. On the other hand, when the thickness of the partition walls of the honeycomb unit exceeds 0.4 mm, the exhaust gas hardly enters the partition walls of the honeycomb unit, and the zeolite mixed particles are not effectively used for NOx purification.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、0.1〜2.0mmであることが望ましい。外周コート層の厚さが0.1mm未満であると、ハニカム触媒の強度を向上させる効果が不十分になる。一方、外周コート層の厚さが2.0mmを超えると、ハニカム触媒の単位体積当たりのゼオライト混合粒子の含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。   In the honeycomb catalyst of the present invention, when the outer peripheral coat layer is formed on the honeycomb unit, the thickness of the outer peripheral coat layer is preferably 0.1 to 2.0 mm. When the thickness of the outer peripheral coat layer is less than 0.1 mm, the effect of improving the strength of the honeycomb catalyst becomes insufficient. On the other hand, when the thickness of the outer peripheral coat layer exceeds 2.0 mm, the content of the zeolite mixed particles per unit volume of the honeycomb catalyst is lowered, and the NOx purification performance is lowered.

本発明のハニカム触媒の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。   The shape of the honeycomb catalyst of the present invention is not limited to a cylindrical shape, and examples thereof include a prismatic shape, an elliptical cylindrical shape, a long cylindrical shape, and a rounded chamfered prismatic shape (for example, a rounded chamfered triangular prism shape).

本発明のハニカム触媒において、貫通孔の形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。   In the honeycomb catalyst of the present invention, the shape of the through hole is not limited to a quadrangular prism shape, and examples thereof include a triangular prism shape and a hexagonal prism shape.

次に、図1に示すハニカム触媒10の製造方法の一例について説明する。
まず、ゼオライト混合粒子と無機バインダとを含み、必要に応じて、無機繊維及び鱗片状物質からなる群より選択される一種以上や無機粒子をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形し、複数の長手方向に延びる貫通孔が隔壁を隔てて並設されている円柱状のハニカム成形体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb catalyst 10 shown in FIG. 1 will be described.
First, it includes zeolite mixed particles and an inorganic binder, and if necessary, is extruded using a raw material paste further containing one or more selected from the group consisting of inorganic fibers and scaly substances and inorganic particles, a plurality of longitudinal A cylindrical honeycomb formed body in which through-holes extending in the direction are arranged in parallel with a partition wall therebetween is produced.

なお、原料ペーストには、有機バインダ、分散媒、成形助剤等を、必要に応じて適宜添加してもよい。   In addition, you may add an organic binder, a dispersion medium, a shaping | molding adjuvant, etc. to a raw material paste suitably as needed.

有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、有機バインダの添加量は、ゼオライト混合粒子、無機粒子、無機バインダ、無機繊維、鱗片状物質の総質量に対して、1〜10%であることが望ましい。   Although it does not specifically limit as an organic binder, Methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyethyleneglycol, a phenol resin, an epoxy resin etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. In addition, as for the addition amount of an organic binder, it is desirable that it is 1-10% with respect to the total mass of a zeolite mixed particle, an inorganic particle, an inorganic binder, an inorganic fiber, and a scaly substance.

分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a dispersion medium, Alcohol, such as water, organic solvents, such as benzene, methanol, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a shaping | molding adjuvant, Ethylene glycol, dextrin, a fatty acid, fatty acid soap, a polyalcohol etc. are mentioned, You may use together 2 or more types.

さらに、原料ペーストには、必要に応じて造孔材を添加してもよい。
造孔材としては、特に限定されないが、ポリスチレン粒子、アクリル粒子、澱粉等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これらの中では、ポリスチレン粒子が望ましい。
Furthermore, a pore former may be added to the raw material paste as necessary.
Although it does not specifically limit as a pore making material, A polystyrene particle, an acrylic particle, starch, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Of these, polystyrene particles are desirable.

ゼオライト混合粒子及び造孔材の粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。   By controlling the particle diameter of the zeolite mixed particles and the pore former, the pore diameter distribution of the partition walls can be controlled within a predetermined range.

また、造孔材を添加しない場合であっても、ゼオライト混合粒子及び無機粒子の粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。   Even when no pore former is added, the pore size distribution of the partition walls can be controlled within a predetermined range by controlling the particle sizes of the zeolite mixed particles and the inorganic particles.

原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。   When preparing the raw material paste, it is desirable to mix and knead, and it may be mixed using a mixer, an attritor or the like, or may be kneaded using a kneader or the like.

次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。   Next, the honeycomb formed body is dried by using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a honeycomb dried body.

さらに、ハニカム乾燥体を脱脂してハニカム脱脂体を作製する。脱脂条件は、ハニカム乾燥体に含まれる有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、200〜500℃で2〜6時間であることが望ましい。   Further, the honeycomb dried body is degreased to produce a honeycomb degreased body. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the type and amount of organic matter contained in the dried honeycomb body, but it is desirable that the degreasing conditions be 200 to 500 ° C. for 2 to 6 hours.

次に、ハニカム脱脂体を焼成することにより、円柱状のハニカムユニット11を作製する。焼成温度は、600〜1000℃であることが望ましく、600〜800℃であることがより望ましい。焼成温度が600℃未満であると、焼結が進行せず、ハニカムユニット11の強度が低くなる。一方、焼成温度が1000℃を超えると、焼結が進行しすぎて、ゼオライト混合粒子の反応サイトが減少する。   Next, the honeycomb degreased body is fired to produce a columnar honeycomb unit 11. The firing temperature is desirably 600 to 1000 ° C, and more desirably 600 to 800 ° C. When the firing temperature is less than 600 ° C., the sintering does not proceed and the strength of the honeycomb unit 11 is lowered. On the other hand, if the firing temperature exceeds 1000 ° C., the sintering proceeds too much and the reaction sites of the zeolite mixed particles decrease.

次に、円柱状のハニカムユニット11の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。   Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the columnar honeycomb unit 11.

外周コート層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a paste for outer periphery coating layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.

外周コート層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。   Although the inorganic binder contained in the outer periphery coating layer paste is not particularly limited, it is added as silica sol, alumina sol or the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, it is desirable to add as silica sol.

外周コート層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。   The inorganic particles contained in the outer coat layer paste are not particularly limited, but oxide particles such as zeolite, eucryptite, alumina and silica, carbide particles such as silicon carbide, and nitride particles such as silicon nitride and boron nitride. Etc., and two or more of them may be used in combination. Among them, eucryptite particles having a thermal expansion coefficient close to that of the honeycomb unit are desirable.

外周コート層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。   Although it does not specifically limit as an inorganic fiber contained in the paste for outer periphery coating layers, A silica alumina fiber, a mullite fiber, an alumina fiber, a silica fiber, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, alumina fibers are preferable.

外周コート層用ペーストは、有機バインダをさらに含んでいてもよい。
外周コート層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
The outer periphery coating layer paste may further contain an organic binder.
Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for outer periphery coating layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

外周コート層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。   The outer periphery coating layer paste may further include balloons, pore formers, and the like, which are fine hollow spheres of oxide ceramics.

外周コート層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。   The balloon contained in the outer peripheral coat layer paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina balloons, glass micro balloons, shirasu balloons, fly ash balloons, mullite balloons and the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, an alumina balloon is preferable.

外周コート層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。   The pore former contained in the outer periphery coat layer paste is not particularly limited, and examples thereof include spherical acrylic particles and graphite, and two or more kinds may be used in combination.

次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット11を乾燥固化し、円柱状のハニカム触媒10を作製する。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、500℃で1時間であることが望ましい。   Next, the honeycomb unit 11 to which the outer peripheral coat layer paste is applied is dried and solidified to produce a columnar honeycomb catalyst 10. At this time, when the outer peripheral coat layer paste contains an organic binder, it is desirable to degrease. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the kind and amount of the organic substance, but it is desirable that the degreasing conditions be 500 ° C. for 1 hour.

本発明のハニカム触媒の具体的な利用例として、排ガス浄化装置が挙げられる。
図2に、排ガス浄化装置の一例を示す。図2に示す排ガス浄化装置100は、ハニカム触媒10の外周部に保持シール材20を配置した状態で、金属容器(シェル)30にキャニングすることにより作製することができる。また、排ガス浄化装置100には、排ガス(図2中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示す)が流れる方向に対して、ハニカム触媒10の上流側の配管(図示せず)内に、アンモニア又は分解してアンモニアを発生させる化合物を噴射する噴射ノズル等の噴射手段(図示せず)が設けられている。これにより、配管を流れる排ガス中にアンモニアが添加されるため、ハニカムユニット11に含まれるゼオライト混合粒子により、排ガス中に含まれるNOxが還元される。
As a specific application example of the honeycomb catalyst of the present invention, there is an exhaust gas purification device.
FIG. 2 shows an example of the exhaust gas purifying apparatus. The exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 2 can be manufactured by canning the metal container (shell) 30 in a state where the holding sealing material 20 is disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb catalyst 10. Further, in the exhaust gas purifying apparatus 100, in the pipe (not shown) on the upstream side of the honeycomb catalyst 10 with respect to the flow direction of the exhaust gas (in FIG. 2, the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow). Further, an injection means (not shown) such as an injection nozzle that injects ammonia or a compound that decomposes to generate ammonia is provided. As a result, ammonia is added to the exhaust gas flowing through the pipe, so that the NOx contained in the exhaust gas is reduced by the zeolite mixed particles contained in the honeycomb unit 11.

分解してアンモニアを発生させる化合物としては、配管内で加水分解されて、アンモニアを発生させることが可能であれば、特に限定されないが、貯蔵安定性に優れるため、尿素水が望ましい。   The compound that decomposes to generate ammonia is not particularly limited as long as it can be hydrolyzed in the pipe to generate ammonia, but urea water is preferable because of excellent storage stability.

図3に、本発明のハニカム触媒の別の一例を示す。図3に示すハニカム触媒10´は、複数の長手方向に延びる貫通孔11aが隔壁11bを隔てて並設されているハニカムユニット11´(図4参照)が接着層13を介して複数個接着されている以外は、ハニカム触媒10と同一の構成である。   FIG. 3 shows another example of the honeycomb catalyst of the present invention. In the honeycomb catalyst 10 ′ shown in FIG. 3, a plurality of honeycomb units 11 ′ (see FIG. 4) in which a plurality of longitudinally extending through holes 11 a are arranged with a partition wall 11 b therebetween are bonded via an adhesive layer 13. Except for this, the configuration is the same as that of the honeycomb catalyst 10.

ハニカムユニット11´の長手方向に垂直な断面の断面積は、10〜200cmであることが望ましい。上記断面積が10cm未満であると、ハニカム触媒10´の圧力損失が増大する。一方、上記断面積が200cmを超えると、ハニカムユニット11´同士を接着することが困難である。 The cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit 11 ′ is desirably 10 to 200 cm 2 . When the cross-sectional area is less than 10 cm 2 , the pressure loss of the honeycomb catalyst 10 ′ increases. On the other hand, when the cross-sectional area exceeds 200 cm 2 , it is difficult to bond the honeycomb units 11 ′.

ハニカムユニット11´は、長手方向に垂直な断面の断面積以外は、ハニカムユニット11と同一の構成である。   The honeycomb unit 11 ′ has the same configuration as the honeycomb unit 11 except for the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction.

接着層13の厚さは、0.1〜3.0mmであることが望ましい。接着層13の厚さが0.1mm未満であると、ハニカムユニット11´の接着強度が不十分になる。一方、接着層13の厚さが3.0mmを超えると、ハニカム触媒10´の圧力損失が増大したり、接着層内でのクラックが発生したりする。   The thickness of the adhesive layer 13 is desirably 0.1 to 3.0 mm. When the thickness of the adhesive layer 13 is less than 0.1 mm, the adhesive strength of the honeycomb unit 11 ′ becomes insufficient. On the other hand, when the thickness of the adhesive layer 13 exceeds 3.0 mm, the pressure loss of the honeycomb catalyst 10 ′ increases or cracks occur in the adhesive layer.

次に、図3に示すハニカム触媒10´の製造方法の一例について説明する。
まず、ハニカム触媒10を構成するハニカムユニット11と同様にして、扇柱状のハニカムユニット11´を作製する。次に、ハニカムユニット11´の円弧側を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット11´を接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット11´の集合体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb catalyst 10 ′ shown in FIG. 3 will be described.
First, in the same manner as the honeycomb unit 11 constituting the honeycomb catalyst 10, a fan-shaped honeycomb unit 11 ′ is manufactured. Next, an adhesive layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding the arc side of the honeycomb unit 11 ′, the honeycomb unit 11 ′ is adhered, and dried and solidified to produce an aggregate of the honeycomb units 11 ′.

接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a paste for contact bonding layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.

接着層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。   The inorganic binder contained in the adhesive layer paste is not particularly limited, but is added as silica sol, alumina sol or the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, it is desirable to add as silica sol.

接着層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。   The inorganic particles contained in the adhesive layer paste are not particularly limited, but oxide particles such as zeolite, eucryptite, alumina and silica, carbide particles such as silicon carbide, nitride particles such as silicon nitride and boron nitride, etc. And two or more of them may be used in combination. Among them, eucryptite particles having a thermal expansion coefficient close to that of the honeycomb unit are desirable.

接着層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。   Although it does not specifically limit as an inorganic fiber contained in the paste for contact bonding layers, A silica alumina fiber, a mullite fiber, an alumina fiber, a silica fiber etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, alumina fibers are preferable.

また、接着層用ペーストは、有機バインダを含んでいてもよい。
接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
The adhesive layer paste may contain an organic binder.
Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for contact bonding layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

接着層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。   The adhesive layer paste may further include balloons, pore formers, and the like, which are fine hollow spheres of oxide ceramics.

接着層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。   Although it does not specifically limit as a balloon contained in the paste for contact bonding layers, An alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon, a mullite balloon etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, an alumina balloon is preferable.

接着層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。   The pore former contained in the adhesive layer paste is not particularly limited, and examples thereof include spherical acrylic particles and graphite, and two or more kinds may be used in combination.

次に、真円度を上げるために必要に応じて、ハニカムユニット11´の集合体に切削加工及び研磨を施し、円柱状のハニカムユニット11´の集合体を作製する。   Next, in order to increase the roundness, the aggregate of the honeycomb units 11 ′ is cut and polished as necessary to produce the aggregate of the cylindrical honeycomb units 11 ′.

次に、円柱状のハニカムユニット11´の集合体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。   Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the aggregate of the cylindrical honeycomb units 11 ′.

外周コート層用ペーストは、接着層用ペーストと同一であってもよいし、異なっていてもよい。   The outer periphery coating layer paste may be the same as or different from the adhesive layer paste.

次に、外周コート層用ペーストが塗布された円柱状のハニカムユニット11´の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム触媒10´を作製する。このとき、接着層用ペースト及び/又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、500℃で1時間であることが望ましい。   Next, a columnar honeycomb catalyst 10 ′ is manufactured by drying and solidifying the aggregate of columnar honeycomb units 11 ′ to which the outer periphery coating layer paste has been applied. At this time, when the adhesive for the adhesive layer and / or the paste for the outer peripheral coat layer contains an organic binder, it is desirable to degrease. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the kind and amount of the organic substance, but it is desirable that the degreasing conditions be 500 ° C. for 1 hour.

ハニカム触媒10´は、4個のハニカムユニット11´が接着層13を介して接着されることにより構成されているが、ハニカム触媒を構成するハニカムユニットの個数は特に限定されない。例えば、16個の四角柱状のハニカムユニットが接着層を介して接着されることにより円柱状のハニカム触媒が構成されていてもよい。   The honeycomb catalyst 10 ′ is configured by bonding four honeycomb units 11 ′ via the adhesive layer 13, but the number of honeycomb units constituting the honeycomb catalyst is not particularly limited. For example, a columnar honeycomb catalyst may be configured by adhering 16 square columnar honeycomb units via an adhesive layer.

なお、ハニカム触媒10,10´は、外周コート層12が形成されていなくてもよい。   The honeycomb catalyst 10 or 10 ′ may not have the outer peripheral coat layer 12 formed thereon.

上述のとおり、本発明のハニカム触媒においては、ゼオライトとして本発明のゼオライト混合粒子を用いてハニカムユニットを形成することによって、NOxの浄化性能を向上させることができる。   As described above, in the honeycomb catalyst of the present invention, NOx purification performance can be improved by forming a honeycomb unit using the zeolite mixed particles of the present invention as zeolite.

以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。   Examples in which the present invention is disclosed more specifically are shown below. In addition, this invention is not limited only to this Example.

<結晶構造の解析>
以下の各実施例において、ゼオライトの結晶構造の解析は以下のように行った。
X線回折装置(リガク社製、Ultima IV)を用い、ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子Bについて、XRD測定を行い、X線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和(X)を算出した。
測定条件は、線源:CuKα(λ=0.154nm)、測定法:FT法、回折角:2θ=5〜48°、ステップ幅:0.02°、積算時間:1秒、発散スリット、散乱スリット:2/3°、発散縦制限スリット:10mm、加速電圧:40kV、加速電流:40mAとした。
得られたXRDデータの解析は、粉末X線回折パターン総合解析ソフトJADE6.0を用いて行った。なお、解析条件は、フィルタータイプ:放物線フィルター、Kα2ピークの消去:あり、ピーク位置定義:ピークトップ、閾値σ:3、ピーク強度%カットオフ:0.1、BG決定の範囲:1、BG平均化のポイント数:7とした。
<Analysis of crystal structure>
In each of the following examples, the crystal structure of zeolite was analyzed as follows.
Using an X-ray diffractometer (Rigaku Corp., Ultimate IV), XRD measurement was performed on zeolite particles A and zeolite particles B, and integration of (211), (104) and (220) planes of the X-ray diffraction spectrum was performed. The sum of the intensities (X 0 ) was calculated.
Measurement conditions are: radiation source: CuKα (λ = 0.154 nm), measurement method: FT method, diffraction angle: 2θ = 5-48 °, step width: 0.02 °, integration time: 1 second, diverging slit, scattering Slit: 2/3 °, divergence length limiting slit: 10 mm, acceleration voltage: 40 kV, acceleration current: 40 mA.
Analysis of the obtained XRD data was performed using powder X-ray diffraction pattern comprehensive analysis software JADE 6.0. The analysis conditions are: filter type: parabolic filter, elimination of Kα2 peak: yes, peak position definition: peak top, threshold σ: 3, peak intensity% cutoff: 0.1, BG determination range: 1, BG average The number of conversion points was set to 7.

<平均粒子径の測定>
以下の各実施例において、ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子Bの平均粒子径の測定は以下のように行った。
走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテク社製、S−4800)を用いて、CHA型ゼオライトのSEM写真を撮影し、それらの粒子径を測定した。測定条件は、加速電圧:1kV、エミッション:10μA、WD:2.2mm以下とした。測定倍率は、20000倍とした。10個の粒子の2つの対角線から粒子径を測定し、その平均値を求めた。
<Measurement of average particle diameter>
In each of the following examples, the average particle size of zeolite particles A and zeolite particles B was measured as follows.
Using a scanning electron microscope (SEM, Hitachi High-Tech, S-4800), SEM photographs of CHA-type zeolite were taken and their particle sizes were measured. The measurement conditions were acceleration voltage: 1 kV, emission: 10 μA, WD: 2.2 mm or less. The measurement magnification was 20000 times. The particle diameter was measured from two diagonal lines of 10 particles, and the average value was obtained.

<ゼオライトのモル比(SiO/Al)の測定>
以下の各実施例において、ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子Bのモル比(SAR:SiO/Al)の測定は以下のように行った。
蛍光X線分析装置(XRF、リガク社製 ZSX Primus2)を用いて、CHA型ゼオライトのモル比(SAR:SiO/Al)を測定した。測定条件は、X線管:Rh、定格最大出力:4kW、検出元素範囲:F〜U、定量法:SQX法、分析領域:10mmφとした。
<Measurement of molar ratio of zeolite (SiO 2 / Al 2 O 3 )>
In each of the following examples, the measurement of the molar ratio of zeolite particles A and zeolite particles B (SAR: SiO 2 / Al 2 O 3 ) was performed as follows.
The molar ratio (SAR: SiO 2 / Al 2 O 3 ) of CHA-type zeolite was measured using an X-ray fluorescence analyzer (XRF, ZSX Primus 2 manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions were: X-ray tube: Rh, rated maximum output: 4 kW, detection element range: F to U, quantitative method: SQX method, analysis region: 10 mmφ.

<Cu担持量の測定>
以下の各実施例において、ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子BのCu担持量の測定は以下のように行った。
ICP発光分光分析装置(島津製作所製:ICPE−9000)を用いてCHA型ゼオライトに担持されたCu量を測定した。
試料の前処理として、400℃、4時間乾燥したCuイオン交換後のゼオライト0.1gを白金皿にとり、5mlの硝酸と20mlのフッ化水素酸と5mlの硫酸を加えて、硫酸白煙発生まで加熱する。これを50mlの水溶液となるように調整し、測定試料とする。
測定試料を装置に入れ、Cu元素を指定して、測定をした。Cu担持量の測定値から、Cu/Alモル比を算出した。
<Measurement of Cu loading>
In each of the following examples, the measurement of the amount of Cu supported on zeolite particles A and zeolite particles B was performed as follows.
The amount of Cu supported on the CHA-type zeolite was measured using an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPE-9000).
As a pretreatment of the sample, 0.1 g of zeolite after Cu ion exchange dried at 400 ° C. for 4 hours is placed in a platinum dish, 5 ml of nitric acid, 20 ml of hydrofluoric acid, and 5 ml of sulfuric acid are added until sulfuric acid white smoke is generated. Heat. This is adjusted to be a 50 ml aqueous solution and used as a measurement sample.
The measurement sample was put in the apparatus, and Cu element was designated and measured. The Cu / Al molar ratio was calculated from the measured value of the Cu loading.

(実施例1)
<ゼオライト粒子Aの作製>
Si源としてコロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス)、Al源として乾燥水酸化アルミニウムゲル(富田製薬社製)、アルカリ源として水酸化ナトリウム(トクヤマ社製)と水酸化カリウム(東亜合成社製)、構造規定剤(SDA)としてN,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(TMAAOH)25%水溶液(Sachem社製)、種結晶としてSSZ−13、及び脱イオン水を混合し、原料組成物を準備した。原料組成物のモル比は、SiO:15mol、Al:1mol、NaOH:1.6mol、KOH:0.53mol、TMAAOH:1.62mol、HO:300molの割合とした。また原料組成物中のSiO、Alに5.0質量%の種結晶を加えた。原料組成物を500Lオートクレーブに装填し、加熱温度160℃、加熱時間24時間で水熱合成を行い、CHA構造を有するゼオライト粒子Aを合成した。
得られたゼオライト粒子Aの平均粒子径は0.74μmであり、積分強度の和(X)は54357であり、SARは12.2であった。
Example 1
<Preparation of zeolite particles A>
Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Snowtex) as the Si source, dry aluminum hydroxide gel (manufactured by Tomita Pharmaceutical) as the Al source, sodium hydroxide (manufactured by Tokuyama) and potassium hydroxide (Toagosei Co., Ltd.) as the alkali source Manufactured), N, N, N-trimethyladamantanammonium hydroxide (TMAAOH) 25% aqueous solution (manufactured by Sachem) as a structure directing agent (SDA), SSZ-13 as a seed crystal, and deionized water A composition was prepared. The molar ratios of the raw material compositions were SiO 2 : 15 mol, Al 2 O 3 : 1 mol, NaOH: 1.6 mol, KOH: 0.53 mol, TMAAOH: 1.62 mol, and H 2 O: 300 mol. Further, 5.0% by mass of seed crystals was added to SiO 2 and Al 2 O 3 in the raw material composition. The raw material composition was loaded into a 500 L autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at a heating temperature of 160 ° C. and a heating time of 24 hours to synthesize zeolite particles A having a CHA structure.
The average particle diameter of the obtained zeolite particles A was 0.74 μm, the sum of integrated intensities (X 0 ) was 54357, and the SAR was 12.2.

<ゼオライト粒子Bの作製>
粉砕用ビーズとしてジルコニア(ビーズ粒径:300μm)を13kg用い、湿式ビーズミル(アシザワファインテック製ラボスターミニ)により、ゼオライト粒子Aを、回転速度9m/sで60分間粉砕して微細化処理した。その後、評価のために、550℃、10時間、空気雰囲気で加熱して、平均粒子径と積分強度の和(X)を求めた。
その結果、CHA型ゼオライトの平均粒子径は0.47μmであり、積分強度の和(X)は44728であった。
<Preparation of zeolite particles B>
Using 13 kg of zirconia (bead particle size: 300 μm) as pulverization beads, the zeolite particles A were pulverized for 60 minutes at a rotational speed of 9 m / s by a wet bead mill (Ashizawa Finetech Labstar Mini) and refined. Then, for evaluation, 550 ° C., 10 hours, and heated in an air atmosphere, was calculated sum of the average particle diameter of the integrated intensity of the (X 0).
As a result, the average particle size of the CHA-type zeolite was 0.47 μm, and the sum of integrated intensities (X 0 ) was 44728.

続いて、ゼオライト粒子Aを作製した後のゼオライト粒子Aを除いた溶液を濃縮せずに再結晶用溶液として用い(濃縮率:1)、ゼオライトの質量に対して2倍量の固液比となるように添加し、オートクレーブにて200℃、4時間、撹拌しながら再結晶を行った。
再結晶工程後に得られたゼオライト粒子Bの平均粒子径、積分強度の和(X)及びSARを求めた。その結果、平均粒子径は0.47μmであり、積分強度の和(X)は50171であり、SARは12.2であった。
Subsequently, after the zeolite particles A were produced, the solution excluding the zeolite particles A was used as a recrystallization solution without concentrating (concentration ratio: 1), and the solid-liquid ratio of twice the mass of the zeolite was obtained. Then, recrystallization was performed with stirring in an autoclave at 200 ° C. for 4 hours.
The average particle diameter, the sum of integrated intensities (X 0 ) and SAR of the zeolite particles B obtained after the recrystallization step were determined. As a result, the average particle size was 0.47 μm, the sum of integrated intensities (X 0 ) was 50171, and the SAR was 12.2.

<ゼオライト混合粒子の調製>
ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子Bを、質量比で、6:4の割合でヘンシェル混合機を用いて均一に混合し、ゼオライト混合粒子を調製した。
<Preparation of zeolite mixed particles>
Zeolite particles A and zeolite particles B were uniformly mixed at a mass ratio of 6: 4 using a Henschel mixer to prepare zeolite mixed particles.

得られたゼオライト混合粒子に対し、1回目のイオン交換は銅濃度が2.34質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、2回目のイオン交換は銅濃度が0.59質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、溶液温度50℃、大気圧にて1時間、イオン交換を行った。   For the obtained zeolite mixed particles, the first ion exchange uses a copper (II) acetate aqueous solution having a copper concentration of 2.34% by mass, and the second ion exchange has a copper concentration of 0.59% by mass of copper acetate. (II) Ion exchange was performed using an aqueous solution at a solution temperature of 50 ° C. and atmospheric pressure for 1 hour.

図5に、実施例1のゼオライト粒子AのXRDパターンを、図6に、ゼオライト粒子Aを微細化処理したゼオライト粒子のXRDパターンを、図7に実施例1のゼオライト粒子BのXRDパターンを示す。
図5から、ゼオライト粒子AはCHA型ゼオライトであり、図6から、微細化処理によってゼオライト粒子Aの結晶構造が損なわれ、図7から、ゼオライト粒子Bは、微細化処理によって損なわれた結晶構造が再結晶工程により修復されたことが分かった。
FIG. 5 shows the XRD pattern of the zeolite particles A of Example 1, FIG. 6 shows the XRD pattern of the zeolite particles refined from the zeolite particles A, and FIG. 7 shows the XRD pattern of the zeolite particles B of Example 1. .
From FIG. 5, the zeolite particles A are CHA-type zeolite, and from FIG. 6, the crystal structure of the zeolite particles A is impaired by the refinement process, and from FIG. 7, the zeolite particles B are the crystal structure that is impaired by the refinement process. Was recovered by the recrystallization process.

(実施例2)
<ゼオライト粒子Aの作製>
ゼオライト粒子Aとして、実施例1と同様のものを用いた。
(Example 2)
<Preparation of zeolite particles A>
As the zeolite particles A, the same particles as in Example 1 were used.

<ゼオライト粒子Bの作製>
粉砕用ビーズとしてジルコニア(ビーズ粒径:300μm)を13kg用い、湿式ビーズミル(アシザワファインテック製ラボスターミニ)により、ゼオライト粒子Aを、回転速度12m/sで60分間粉砕して微細化処理した。その後、評価のために、550℃、10時間、空気雰囲気で加熱して、平均粒子径と積分強度の和(X)を求めた。
その結果、CHA型ゼオライトの平均粒子径は0.12μmであり、積分強度の和(X)は33991であった。
<Preparation of zeolite particles B>
Using 13 kg of zirconia (bead particle size: 300 μm) as pulverizing beads, the zeolite particles A were pulverized for 60 minutes at a rotational speed of 12 m / s by a wet bead mill (Labstar Mini, manufactured by Ashizawa Finetech) and refined. Then, for evaluation, 550 ° C., 10 hours, and heated in an air atmosphere, was calculated sum of the average particle diameter of the integrated intensity of the (X 0).
As a result, the average particle size of the CHA-type zeolite was 0.12 μm, and the sum of integrated intensities (X 0 ) was 33991.

続いて、ゼオライト粒子Aを作製した後のゼオライト粒子Aを除いた溶液を3倍に濃縮したもの(濃縮率:3)を再結晶用溶液として用い、ゼオライトの質量に対して8倍量の固液比となるように添加し、オートクレーブにて200℃、24時間、撹拌しながら再結晶を行った。
再結晶工程後に得られたゼオライト粒子Bの平均粒子径、積分強度の和(X)及びSARを求めた。その結果、平均粒子径は0.12μmであり、積分強度の和(X)は53813であり、SARは12.2であった。
Subsequently, a solution obtained by removing the zeolite particles A after the zeolite particles A were concentrated 3 times (concentration rate: 3) was used as a recrystallization solution, and the solid solution was 8 times the amount of the zeolite mass. It added so that it might become a liquid ratio, and it recrystallized, stirring with an autoclave at 200 degreeC for 24 hours.
The average particle diameter, the sum of integrated intensities (X 0 ) and SAR of the zeolite particles B obtained after the recrystallization step were determined. As a result, the average particle size was 0.12 μm, the sum of integrated intensities (X 0 ) was 53813, and the SAR was 12.2.

<ゼオライト混合粒子の調製>
ゼオライト粒子A及びゼオライト粒子Bを、質量比で、6:4の割合でヘンシェル混合機を用いて均一に混合し、ゼオライト混合粒子を調製した。
<Preparation of zeolite mixed particles>
Zeolite particles A and zeolite particles B were uniformly mixed at a mass ratio of 6: 4 using a Henschel mixer to prepare zeolite mixed particles.

得られたゼオライト混合粒子に対し、1回目のイオン交換は銅濃度が2.34質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、2回目のイオン交換は銅濃度が0.59質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、溶液温度50℃、大気圧にて1時間、イオン交換を行った。   For the obtained zeolite mixed particles, the first ion exchange uses a copper (II) acetate aqueous solution having a copper concentration of 2.34% by mass, and the second ion exchange has a copper concentration of 0.59% by mass of copper acetate. (II) Ion exchange was performed using an aqueous solution at a solution temperature of 50 ° C. and atmospheric pressure for 1 hour.

(実施例3)
実施例1に対して、ゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bの混合割合を7:3(質量比)とした以外は、実施例1と同様にゼオライト混合粒子を調製した。
(Example 3)
Zeolite mixed particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of zeolite particles A and zeolite particles B was 7: 3 (mass ratio).

(実施例4)
実施例2に対して、ゼオライト粒子Aとゼオライト粒子Bの混合割合を7:3(質量比)とした以外は、実施例2と同様にゼオライト混合粒子を調製した。
Example 4
Zeolite mixed particles were prepared in the same manner as in Example 2, except that the mixing ratio of zeolite particles A and zeolite particles B was 7: 3 (mass ratio).

(比較例1)
ゼオライト粒子として、実施例1で作製したゼオライト粒子Aのみを用いた。
ゼオライト粒子Aに対し、1回目のイオン交換は銅濃度が2.34質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、2回目のイオン交換は銅濃度が0.59質量%の酢酸銅(II)水溶液を用い、溶液温度50℃、大気圧にて1時間、イオン交換を行った。
(Comparative Example 1)
As the zeolite particles, only the zeolite particles A prepared in Example 1 were used.
For the zeolite particles A, the first ion exchange uses an aqueous solution of copper (II) acetate having a copper concentration of 2.34% by mass, and the second ion exchange comprises copper (II) acetate having a copper concentration of 0.59% by mass. Ion exchange was performed using an aqueous solution at a solution temperature of 50 ° C. and atmospheric pressure for 1 hour.

(比較例2)
Si源としてコロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス)、Al源として乾燥水酸化アルミニウムゲル(富田製薬社製)、アルカリ源として水酸化ナトリウム(トクヤマ社製)と水酸化カリウム(東亜合成社製)、構造規定剤(SDA)としてN,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(TMAAOH)25%水溶液(Sachem社製)、種結晶としてSSZ−13、及び脱イオン水を混合し、原料組成物を準備した。原料組成物のモル比は、SiO:36mol、Al:1mol、KOH:3.6mol、TMAAOH:2.9mol、HO:468molの割合とした。また、原料組成物中のSiO、Alに5.0質量%の種結晶を加えた。原料組成物を500Lオートクレーブに装填し、加熱温度160℃、加熱時間24時間で水熱合成を行い、CHA構造を有するゼオライト粒子を合成した。
得られたゼオライト粒子の平均粒子径は0.13μmであり、積分強度の和(X)は49653であり、SARは32であった。
(Comparative Example 2)
Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Snowtex) as the Si source, dry aluminum hydroxide gel (manufactured by Tomita Pharmaceutical) as the Al source, sodium hydroxide (manufactured by Tokuyama) and potassium hydroxide (Toagosei Co., Ltd.) as the alkali source Manufactured), N, N, N-trimethyladamantanammonium hydroxide (TMAAOH) 25% aqueous solution (manufactured by Sachem) as a structure directing agent (SDA), SSZ-13 as a seed crystal, and deionized water A composition was prepared. The molar ratios of the raw material compositions were SiO 2 : 36 mol, Al 2 O 3 : 1 mol, KOH: 3.6 mol, TMAAOH: 2.9 mol, and H 2 O: 468 mol. Further, SiO 2, Al 2 O 3 raw material composition was added 5.0 wt% of a seed crystal. The raw material composition was loaded into a 500 L autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at a heating temperature of 160 ° C. and a heating time of 24 hours to synthesize zeolite particles having a CHA structure.
The average particle size of the obtained zeolite particles was 0.13 μm, the sum of integrated intensities (X 0 ) was 49653, and the SAR was 32.

Figure 2017007911
Figure 2017007911

(ハニカム触媒の作製)
実施例1〜4及び比較例1、2で得られたCu担持後のCHA型ゼオライト粒子を40質量%、無機バインダとして擬ベーマイトを8質量%、平均繊維長が100μmのガラス繊維を7質量%、メチルセルロースを6.5質量%、界面活性剤を3.5質量%及びイオン交換水を35質量%混合混練して、原料ペーストを作成した。
(Preparation of honeycomb catalyst)
40% by mass of the CHA-type zeolite particles obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 after supporting Cu, 8% by mass of pseudoboehmite as an inorganic binder, and 7% by mass of glass fibers having an average fiber length of 100 μm. Then, 6.5% by mass of methylcellulose, 3.5% by mass of surfactant and 35% by mass of ion-exchanged water were mixed and kneaded to prepare a raw material paste.

次に、押出成形機を用いて、原料ペーストを押出成形して、ハニカム成形体を作製した。そして減圧マイクロ波乾燥機を用いて、ハニカム成形体を出力4.5kW、減圧6.7kPaで7分間乾燥させた後、酸素濃度1%、700℃で5時間脱脂焼成して、ハニカム触媒(ハニカムユニット)を作製した。ハニカムユニットは、一辺が35mm、長さが150mmの正四角柱状であり、貫通孔の密度が124個/cm、隔壁の厚さが0.20mmであった。 Next, the raw material paste was extruded using an extrusion molding machine to produce a honeycomb formed body. Then, using a vacuum microwave dryer, the honeycomb formed body was dried at an output of 4.5 kW and a reduced pressure of 6.7 kPa for 7 minutes, and then degreased and fired at an oxygen concentration of 1% and 700 ° C. for 5 hours. Unit). The honeycomb unit had a regular quadrangular prism shape with a side of 35 mm and a length of 150 mm, a through hole density of 124 holes / cm 2 , and a partition wall thickness of 0.20 mm.

<NOxの浄化率の測定>
ハニカムユニットからダイヤモンドカッターを用いて、直径25.4mm、長さ38.1mmの円柱状試験片を切り出した。この試験片に、200℃の模擬ガスを空間速度(SV)を100000hr−1で流しながら、触媒評価装置(堀場製作所製、SIGU−2000/MEXA−6000FT)を用いて、試験片から流出するNOx流出量を測定し、下記の式(1)で表されるNOxの浄化率(%)を算出した。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素350ppm、アンモニア350ppm、酸素10%、二酸化炭素5%、水5%、窒素(balance)とした。
浄化率(%)=(NOxの流入量−NOxの流出量)/(NOxの流入量)×100・・・(1)
同様に、525℃の模擬ガスをSV:100000hr−1で流しながら、NOxの浄化率[%]を算出した。この時の模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素315ppm、二酸化窒素35ppm、アンモニア385ppm、酸素10%、二酸化炭素5%、水5%、窒素(balance)とした。各実施例、比較例で得られたゼオライト混合粒子を使用したハニカム触媒のNOxの浄化率を表2に示す。
<Measurement of NOx purification rate>
A cylindrical test piece having a diameter of 25.4 mm and a length of 38.1 mm was cut out from the honeycomb unit using a diamond cutter. NOx flowing out from the test piece using a catalyst evaluation device (SIGU-2000 / MEXA-6000FT, manufactured by Horiba, Ltd.) while flowing a simulated gas at 200 ° C. at a space velocity (SV) of 100000 hr −1. The outflow amount was measured, and the NOx purification rate (%) represented by the following formula (1) was calculated. The constituent components of the simulated gas were 350 ppm nitrogen monoxide, 350 ppm ammonia, 10% oxygen, 5% carbon dioxide, 5% water, and nitrogen.
Purification rate (%) = (NOx inflow amount−NOx outflow amount) / (NOx inflow amount) × 100 (1)
Similarly, the NOx purification rate [%] was calculated while flowing a simulated gas at 525 ° C. at SV: 100000 hr −1 . The constituent components of the simulated gas at this time were 315 ppm nitric oxide, 35 ppm nitrogen dioxide, 385 ppm ammonia, 10% oxygen, 5% carbon dioxide, 5% water, and nitrogen. Table 2 shows the NOx purification rate of the honeycomb catalyst using the zeolite mixed particles obtained in each Example and Comparative Example.

<ハニカムユニットの気孔率の測定>
ハニカムユニットを7セル×7セル×10mmの大きさに切断して測定試料とし、この試料をイオン交換水及びアセトンを用いて超音波洗浄した後、オーブンにて100℃で乾燥する。次いで、測定顕微鏡(Nikon製、Measuring Microscope MM−40、倍率100倍)を用いて、試料の断面形状の寸法を計測し、幾何学的な計算から体積を求めた。
その後、計算上求められた体積及びピクノメーターで測定した試料の真密度から、試料が完全な緻密体であったと仮定した場合の重量を計算した。
なお、ピクノメーターでの測定手順は、以下の通りとする。ハニカムユニットを粉砕し、23.6ccの粉末を調製し、得られた粉末を200℃で8時間乾燥させる。その後、Auto Pycnometer 1320(Micromeritics社製)を用いて、JIS−R−1620(1995)に準拠し真密度を測定する。なお、この時の排気時間は40分とする。
次に、試料の実際の重量を電子天秤(島津製作所製 HR202i)にて測定し、気孔率を以下の計算式にて計算する。
気孔率(%)=100−(実際の重量/緻密体としての重量)×100
その結果を表2に示す。
<Measurement of porosity of honeycomb unit>
The honeycomb unit is cut into a size of 7 cells × 7 cells × 10 mm to obtain a measurement sample. This sample is ultrasonically cleaned with ion-exchanged water and acetone, and then dried at 100 ° C. in an oven. Subsequently, using a measurement microscope (manufactured by Nikon, Measuring Microscope MM-40, 100 times magnification), the dimensions of the cross-sectional shape of the sample were measured, and the volume was obtained from geometric calculation.
Thereafter, the weight when the sample was assumed to be a complete dense body was calculated from the volume obtained by calculation and the true density of the sample measured with a pycnometer.
The measurement procedure with a pycnometer is as follows. The honeycomb unit is pulverized to prepare 23.6 cc of powder, and the obtained powder is dried at 200 ° C. for 8 hours. Then, true density is measured based on JIS-R-1620 (1995) using Auto Pycnometer 1320 (made by Micromeritics). The exhaust time at this time is 40 minutes.
Next, the actual weight of the sample is measured with an electronic balance (HR202i manufactured by Shimadzu Corporation), and the porosity is calculated by the following calculation formula.
Porosity (%) = 100− (actual weight / weight as dense body) × 100
The results are shown in Table 2.

Figure 2017007911
Figure 2017007911

実施例1〜4で得られたハニカム触媒は、本発明のゼオライト混合粒子の製造方法で得られたゼオライト混合粒子を用いているので、触媒密度を十分に高くすることができ、高流速、低NO比率の条件でも、NOx浄化性能を低温から高くできることが分かった。また、実施例1〜4で得られたハニカム触媒は強度に優れることも分かった。これに対し、比較例1〜2で得られたハニカム触媒では、NOx浄化性能及び強度の結果は共に、実施例1〜4に比べ劣るものであった。 Since the honeycomb catalyst obtained in Examples 1 to 4 uses the zeolite mixed particles obtained by the method for producing zeolite mixed particles of the present invention, the catalyst density can be sufficiently increased, and the high flow rate, low It was found that the NOx purification performance can be increased from low temperature even under the condition of NO 2 ratio. It was also found that the honeycomb catalysts obtained in Examples 1 to 4 were excellent in strength. On the other hand, in the honeycomb catalysts obtained in Comparative Examples 1 and 2, the results of NOx purification performance and strength were both inferior to those of Examples 1 to 4.

10、10´ ハニカム触媒
11、11´ ハニカムユニット
11a 貫通孔
11b 隔壁
12 外周コート層
13 接着層
20 保持シール材
30 金属容器
100 排ガス浄化装置
G 排ガス
10, 10 'Honeycomb catalyst 11, 11' Honeycomb unit 11a Through-hole 11b Partition 12 Outer peripheral coat layer 13 Adhesive layer 20 Holding sealing material 30 Metal container 100 Exhaust gas purification device G Exhaust gas

Claims (8)

Si源、Al源、アルカリ源及び構造規定剤を含む原料組成物を用いて、平均粒子径が0.5〜3μmのCHA構造を有するゼオライト粒子Aを合成する合成工程と、
前記ゼオライト粒子Aを微細化して、平均粒子径が0.5μm未満のCHA構造を有するゼオライト粒子Bを得る微細化工程と、
前記ゼオライト粒子Aと前記ゼオライト粒子Bを混合する混合工程と、
を含む、ゼオライト混合粒子の製造方法。
A synthesis step of synthesizing zeolite particles A having a CHA structure with an average particle size of 0.5 to 3 μm, using a raw material composition containing a Si source, an Al source, an alkali source and a structure-directing agent;
Refining the zeolite particles A to obtain zeolite particles B having a CHA structure with an average particle size of less than 0.5 μm;
A mixing step of mixing the zeolite particles A and the zeolite particles B;
A method for producing zeolite mixed particles.
前記混合工程を行う前に、前記微細化工程により微細化されたCHA構造を有するゼオライト粒子BをSi源及びアルカリ源を含む溶液と混合し、水和処理する再結晶工程、
をさらに含む、請求項1に記載のゼオライト混合粒子の製造方法。
Before performing the mixing step, the zeolite particles B having a CHA structure refined by the refinement step are mixed with a solution containing a Si source and an alkali source, and a crystallization process is performed.
The method for producing zeolite mixed particles according to claim 1, further comprising:
前記ゼオライト粒子Aが、粉末X線解析法によるX線回折スペクトルの(211)面、(104)面及び(220)面の積分強度の和が50000以上であり、
前記ゼオライト粒子Bが、前記積分強度の和が前記ゼオライト粒子Aの70%以上である、請求項1または2に記載のゼオライト混合粒子の製造方法。
The zeolite particle A has a sum of integral intensities of (211) plane, (104) plane and (220) plane of X-ray diffraction spectrum by powder X-ray analysis method is 50000 or more,
The method for producing zeolite mixed particles according to claim 1 or 2, wherein the zeolite particles B have a sum of the integrated intensities of 70% or more of the zeolite particles A.
前記ゼオライト粒子Aと前記ゼオライト粒子Bの混合比(質量比)が8:2〜4:6である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゼオライト混合粒子の製造方法。   The method for producing zeolite mixed particles according to any one of claims 1 to 3, wherein a mixing ratio (mass ratio) of the zeolite particles A and the zeolite particles B is 8: 2 to 4: 6. 前記ゼオライト粒子A及び前記ゼオライト粒子BのSiO/Al組成比(SAR)が共に15未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のゼオライト混合粒子の製造方法。 The SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio of the zeolite particles A and the zeolite particles B (SAR) are both less than 15, the manufacturing method of the zeolite mixture particles according to any one of claims 1 to 4. 前記ゼオライト粒子A及び前記ゼオライト粒子Bが共にCuを担持し、Cu/Al(モル比)が0.2〜0.5である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のゼオライト混合粒子の製造方法。   The zeolite mixed particles according to any one of claims 1 to 5, wherein both the zeolite particles A and the zeolite particles B carry Cu, and the Cu / Al (molar ratio) is 0.2 to 0.5. Manufacturing method. 複数の長手方向に延びる貫通孔が隔壁を隔てて並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、
前記ハニカムユニットは、ゼオライト混合粒子と無機バインダとを含み、
前記ゼオライト混合粒子が請求項1〜6のいずれか1項に記載のゼオライト混合粒子の製造方法で得られたゼオライト混合粒子である、ハニカム触媒。
A honeycomb catalyst provided with a honeycomb unit in which a plurality of through holes extending in the longitudinal direction are arranged side by side across a partition wall,
The honeycomb unit includes zeolite mixed particles and an inorganic binder,
A honeycomb catalyst, wherein the zeolite mixed particles are zeolite mixed particles obtained by the method for producing zeolite mixed particles according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載のハニカム触媒の外周部に保持シール材を配置し、金属容器にキャニングしてなる、排ガス浄化装置。   An exhaust gas purifying apparatus, wherein a holding sealing material is disposed on the outer periphery of the honeycomb catalyst according to claim 7 and canned in a metal container.
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