JP2536104B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst

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JP2536104B2
JP2536104B2 JP63292662A JP29266288A JP2536104B2 JP 2536104 B2 JP2536104 B2 JP 2536104B2 JP 63292662 A JP63292662 A JP 63292662A JP 29266288 A JP29266288 A JP 29266288A JP 2536104 B2 JP2536104 B2 JP 2536104B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の排ガス浄化用触媒、特に詳しくは空
燃比がリーン側となる酸素過剰雰囲気においてもNOxを
高率に浄化できる触媒に関するものである。
The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas of automobiles, and more particularly to a catalyst capable of purifying NOx at a high rate even in an oxygen excess atmosphere where the air-fuel ratio is lean. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車の排ガス浄化用触媒として、一酸化炭素(CO)
及び炭化水素(HC)の酸化と、窒素酸化物(NOx)の還
元を同時に行う触媒が汎用されている。このような触媒
は基本的にはコージエライト等の耐火性担体にγ−アル
ミナスラリーを塗布、焼成した後、Pd,Pt,Rh等の金属又
はその混合物を担持させたものである。又、その触媒活
性を高めるための提案が数多くなされており、例えば特
開昭61−11147号公報には、希土類酸化物で安定された
γ−アルミナ粒子上に貴金属等を分散させるタイプの触
媒において、実質的に希土類酸化物を含まぬ粒子上にRh
を分散させた触媒が開示されている。
Carbon monoxide (CO) as a catalyst for automobile exhaust gas purification
Also, a catalyst that simultaneously oxidizes hydrocarbon (HC) and reduces nitrogen oxide (NOx) is widely used. Such a catalyst is basically one in which a γ-alumina slurry is applied to a refractory carrier such as cordierite and baked, and then a metal such as Pd, Pt, Rh or a mixture thereof is supported. Further, many proposals have been made to enhance the catalytic activity thereof, for example, JP-A-61-11147 discloses a catalyst of a type in which a noble metal or the like is dispersed on γ-alumina particles stabilized with a rare earth oxide. , Rh on particles that are substantially free of rare earth oxides
Dispersed catalysts are disclosed.

ところで今まで使用され又は提案されている触媒は、
エンジンの設定空燃比によって浄化特性が大きく左右さ
れ、希薄混合気つまり空燃比が大きいリーン側では燃焼
後も酸素(O2)の量が多くなり、酸化作用が活発に、還
元作用が不活発になる。この逆に、空燃比の小さいリッ
チ側では酸化作用が不活発に、還元作用が活発になる。
この酸化と還元のバランスがとれる理論空燃比(A/F=1
4.6)付近で触媒は最も有効に働く。
By the way, the catalysts used or proposed so far are:
The purification characteristics are greatly affected by the set air-fuel ratio of the engine, and on the lean side where the air-fuel ratio is lean, that is, the lean side has a large amount of oxygen (O 2 ) even after combustion, the oxidation effect becomes active and the reduction effect becomes inactive. Become. On the contrary, on the rich side where the air-fuel ratio is small, the oxidizing action becomes inactive and the reducing action becomes active.
The stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 1
The catalyst works most effectively around 4.6).

従って触媒を用いる排ガス浄化装置を取付けた自動車
では、排気系の酸素濃度を検出して、混合気を理論空燃
比付近に保つようフィードバック制御が行なわれてい
る。
Therefore, in an automobile equipped with an exhaust gas purifying apparatus that uses a catalyst, feedback control is performed to detect the oxygen concentration in the exhaust system and maintain the air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、自動車においては低燃比化も要請されており、
そのためには通常走行時なるべく酸素過剰の混合気を燃
焼させればよいことが知られている。しかしそうすると
空燃比がリーン側の酸素過剰雰囲気となって、排ガス中
の有害成分のうちHC,COは酸化除去できても、NOxは触媒
床に吸着したO2によって活性金属との接触が妨げられる
ために、還元除去することが困難となる。このためリー
ンバーンエンジンの排気系に用いる排ガス浄化用触媒と
しては、Cuなどの遷移金属をゼオライトにイオン交換担
持した遷移金属/ゼオライト触媒が提案されている。
On the other hand, low fuel ratio is also required for automobiles,
For that purpose, it is known that the air-fuel mixture with excess oxygen should be burned as much as possible during normal traveling. However Then the air-fuel ratio becomes an oxygen-excess atmosphere leaner, HC of the harmful components in the exhaust gas, CO can be be removed oxide, NOx is prevented contact between the active metal by O 2 adsorbed on the catalyst bed Therefore, it becomes difficult to reduce and remove it. Therefore, as a catalyst for purifying exhaust gas used in the exhaust system of a lean burn engine, a transition metal / zeolite catalyst in which a transition metal such as Cu is carried on a zeolite by ion exchange has been proposed.

ゼオライトは周知のように一般式: xM2/n・Al2O3・ySiO2 で表わされる結晶性アルミノケイ酸で、M(n価の金
属),x,yの違いによって、結晶構造中のトンネル構造
(細孔径)がことなり、多くの種類のものが市販されて
いる。又、Si4+の一部をAl3+で置換しているため正電荷
が不足し、その不足を補うためNa+,K+等の陽イオンを結
晶内に保持する性質があるため、高い陽イオン交換能を
持っている。
Zeolite is a crystalline aluminosilicate represented by the general formula: xM 2 / n · Al 2 O 3 · ySiO 2 and is a tunnel in the crystal structure due to the difference in M (n-valent metal), x, and y. Many different types are commercially available with different structures (pore sizes). Also, since a part of Si 4+ is replaced with Al 3+ , the positive charge is insufficient, and in order to compensate for the lack, it has the property of holding cations such as Na + and K + in the crystal, which is high. Has cation exchange capacity.

特開昭60−125250号公報には、所定の粉末X線回折に
おける格子面間隔(d値)を持ち、そのSiO2/Al2O3モル
比が20〜100の結晶性アルミノケイ酸塩に銅イオンを含
有させた窒素酸化物接触分解触媒及びその使用方法が開
示されている。
JP-A-60-125250 discloses a crystalline aluminosilicate having a predetermined lattice spacing (d value) in powder X-ray diffraction and a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 20 to 100. Disclosed are nitrogen oxide catalytic cracking catalysts containing ions and methods of using the same.

又、本出願人は、遷移金属でイオン交換されたゼオラ
イトが耐火性担体上に担持されていることを特徴とする
排ガス浄化用触媒を提案した。
Further, the present applicant has proposed an exhaust gas purifying catalyst characterized in that zeolite ion-exchanged with a transition metal is supported on a refractory carrier.

上記の遷移金属としては、Cu,Co,Cr,Ni,Fe,Mg,Mnが好
ましく、特にCuが好ましい。
As the above transition metal, Cu, Co, Cr, Ni, Fe, Mg, and Mn are preferable, and Cu is particularly preferable.

ゼオライトは別名分子篩いと言われているように分子
の大きさと並ぶ数Å単位の細孔を有している。そのため
HCが細孔に選択的に取り込まれる。細孔中にはイオン交
換により導入された遷移金属の活性サイトが存在するた
め、そこにHCが吸着しNOxと反応を起こす。このため、
リーン側においてもNOxを効率よく除去することができ
る。
Zeolite, which is also called a molecular sieve, has pores of a few Å units that are aligned with the size of the molecule. for that reason
HC is selectively incorporated into the pores. Since the active site of the transition metal introduced by ion exchange exists in the pores, HC is adsorbed there and reacts with NOx. For this reason,
Even on the lean side, NOx can be efficiently removed.

しかしながら、ゼオライトには構造の異なる種々のも
のがあり、又、同一種類のゼオライト上にも種々の配位
点が存在する。それ故、ゼオライトにイオン交換担持さ
せる遷移金属として最も好ましいCuを選んだ場合におい
ても、ゼオライトの種類やその配位点によって、得られ
る排ガス浄化用触媒の性能が異なる。然して、従来のゼ
オライト系排ガス浄化用触媒は活性点の性質について充
分考慮することなくゼオライトに遷移金属をイオン交換
担持させたものであったので、触媒の性能を充分に引き
出したものではなかった。
However, there are various zeolites having different structures, and various coordination points exist on the same type of zeolite. Therefore, even when Cu, which is the most preferable transition metal to be loaded on the zeolite for ion exchange, is selected, the performance of the obtained exhaust gas-purifying catalyst varies depending on the type of the zeolite and its coordination point. However, the conventional zeolite-based exhaust gas-purifying catalyst is one in which the transition metal is ion-exchanged and supported on the zeolite without sufficiently considering the properties of the active sites, so that the performance of the catalyst has not been sufficiently brought out.

このため本出願人は、銅でイオン交換されたゼオライ
トが耐火性担体上に担持されている排ガス浄化用触媒に
おいて、イオン交換点がゼオライトのスーパーケージ表
面に存在し、銅イオンに対する酸素原子の配座が4配位
正方型であることを特徴とする排ガス浄化用触媒を提案
した。
For this reason, the applicant of the present invention has found that in an exhaust gas purifying catalyst in which a copper ion-exchanged zeolite is supported on a refractory carrier, the ion-exchange point is present on the surface of the super cage of the zeolite, and the distribution of oxygen atoms to copper ions is We have proposed an exhaust gas purifying catalyst characterized in that the seat is a tetracoordinate tetragonal type.

なお、ゼオライトのスーパーケージとはゼオライトの
細孔を意味する。
The super cage of zeolite means pores of zeolite.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

前記の排ガス浄化用触媒はリーン側でもNOx浄化能の
高いものであるが、例えば大型の車両においてはNOxの
排出量が多いためリーンバーンを行うには更に浄化率を
高める必要がある。又、リーン側で使用するゼオライト
触媒(リーンNOx触媒)の用途を拡大するためにも活性
の向上が望まれていた。
Although the exhaust gas purifying catalyst has a high NOx purifying ability even on the lean side, for example, in a large vehicle, since the NOx emission amount is large, it is necessary to further increase the purifying rate in order to perform lean burn. Further, in order to expand the applications of the zeolite catalyst (lean NOx catalyst) used on the lean side, improvement in activity has been desired.

本発明は上記従来技術における課題を解決するための
ものであり、その目的とするところは従来のリーンNOx
触媒よりも更にNOx浄化能の高い排ガス浄化用触媒を提
供することにある。
The present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and its object is to eliminate the conventional lean NOx.
An object of the present invention is to provide a catalyst for purifying exhaust gas, which has a higher NOx purification capacity than the catalyst.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

すなわち本発明の排ガス浄化用触媒は、銅でイオン交
換されたゼオライトが耐火性担体上に担持され、且つ前
記ゼオライトのうちスーパーケージ入口径の大きなもの
が排ガスの流れ方向の上流側に配置され、スーパーケー
ジ入口径の小さなものが排ガスの流れ方向の下流側に配
置されたことを特徴とする。
That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a zeolite ion-exchanged with copper is supported on a refractory carrier, and one of the zeolites having a large super cage inlet diameter is arranged on the upstream side in the flow direction of exhaust gas, It is characterized in that a super cage with a small inlet diameter is arranged on the downstream side in the exhaust gas flow direction.

スーパーケージ入口径とは、細孔の入口の直径を意味
する。炭化水素などの分子はゼオライトのスーパーケー
ジ入口からゼオライトの細孔内部に入るので、スーパー
ケージ入口径によって細孔内部に入れる分子が限定され
る(すなわち、スーパーケージ入口径未満の大きさの分
子のみが細孔内部に入れる)。本発明の排ガス浄化用触
媒の活性点は大部分がゼオライトのスーパーケージ(細
孔)内にあるため、スーパーケージ内に入れない分子は
銅(触媒金属)と反応し難い。
The super cage inlet diameter means the diameter of the inlet of the pores. Since molecules such as hydrocarbons enter the inside of the pores of the zeolite through the super cage inlet of the zeolite, the super cage inlet diameter limits the molecules that can be put inside the pores (that is, only the molecules smaller than the super cage inlet diameter are included. Inside the pores). Since most of the active sites of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention are in the super cage (pores) of zeolite, it is difficult for molecules that cannot be placed in the super cage to react with copper (catalyst metal).

ゼオライトには下記第1表に示すように各種のものが
ある。ゼオライトの種類により1種類の酸素環員数を持
つものと2種類の酸素環員数を持つものとがある。又、
スーパーケージ入口径は一つの代表値で示されるもの
(この場合、スーパーケージはほぼ円形と見なすことが
できる)と、二つの代表値で示されるもの(この場合、
スーパーケージはほぼ楕円形と見なすことができる)と
がある。
There are various types of zeolite as shown in Table 1 below. Some zeolites have one type of oxygen ring member and some have two types of oxygen ring member. or,
The super cage inlet diameter is represented by one representative value (in this case, the super cage can be regarded as almost circular) and two representative values (in this case,
Super cage can be regarded as almost oval).

炭化水素などの分子は基本的には線形で自由に運動し
ており、種々の形態を取り得る。それ故、本発明の排ガ
ス浄化用触媒において使用するゼオライトのスーパーケ
ージ入口径が2種類ある場合やスーパーケージ入口径が
二つの代表値で示される場合には、最も大きな数値によ
ってゼオライトのスーパーケージ入口径の大小を判断す
る(炭化水素などの分子は、変形して最も広い所を通り
得ると考えられるため)。
Molecules such as hydrocarbons are basically linear and move freely, and can take various forms. Therefore, when there are two kinds of zeolite super cage inlet diameters used in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention or when the super cage inlet diameters are represented by two representative values, the zeolite super cage inlet diameter is determined by the largest value. Determine the size of the caliber (because molecules such as hydrocarbons can deform and pass through the widest part).

スーパーケージ構造は一次元,二次元,三次元,又は
これらの連結と多岐にわたっている。本発明の排ガス浄
化用触媒において、基本的には何れのスーパーケージ構
造のゼオライトでも使用可能であるが、但し、例えば、
スーパーケージ構造が一次元のゼオライトは排ガスの流
れが節約されたり、細孔の閉塞が起こり易い等の問題が
生じる場合があるので、適するゼオライトを適宜選択す
る。
The super cage structure can be one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional, or a combination of these. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, basically any super cage structure zeolite can be used, provided that, for example,
Zeolites having a one-dimensional super cage structure may cause problems such as saving the flow of exhaust gas and easily causing pore clogging. Therefore, suitable zeolites are appropriately selected.

本発明の触媒に使用し得るゼオライトとしては例えば
ZSM−5、フェリエライト及びモルデナイトが挙げられ
る。ZSM−5とフェリエライトが特に好ましい。ZSM−5
については例えばジー.ティー.ココテイロ(G.T.Koko
tailo),エス.エル.ロートン(S.L.Lawton)及びデ
ィー.エッチ.オルソン(D.H.Olson)“ストラクチャ
ー オブ シンセティック ゼオライト ZSM−5(Str
uctureof Synthetic zeolite ZSM−5)",ネイチャー
(Nature)第272巻,1978年3月30日,第437頁に記載さ
れている。又、フェリエライトについては例えばアー
ル.グラムリッチ−マイヤー(R.Gramlich−Meier),
ダブリュー.エム.マイヤー(W.M.Meier)及びビー.
ケー.スミス(B.K.Smith),“オン フォールツ イ
ン ザ フレームワーク ストラクチャー オブ ゼオ
ライト フェリエライト(On faults in the framework
structure of zeolite ferrierit)",ツアイトシュリ
フト フュール クリスタログラフィー(Zeitschrift
frkristallographie)169,201〜210(1984)並びにシ
ー.エル.キビイ(C.L.KiBBy),エー.ジェー.ペロ
ッタ(A.J.Perrotta)及びエフ.イー.マッソス(F.E.
Massoth),“コンポジション アンドキャタリティッ
ク プロパティーズ オブ シンセティック フェリエ
ライト(Composition and Catalytic Properties of Sy
nthetic Ferrierite)”ジャーナル オブ キャタリシ
ス(Journal of catalysis)35,256〜272(1974)に記
載されている。
Examples of zeolites that can be used in the catalyst of the present invention include
ZSM-5, ferrierite and mordenite are mentioned. ZSM-5 and ferrierite are particularly preferred. ZSM-5
For example, Gee. tea. Coco Teiro (GTKoko
tailo), S. El. SL Lawton and Dee. Etch. DHOlson “Structure of Synthetic Zeolite ZSM-5 (Str
uctureof Synthetic zeolite ZSM-5) ", Nature, Volume 272, March 30, 1978, p. 437. Further, regarding ferrierite, for example, R. Gramlich-Meier (R. Gramlich). -Meier),
Wu. M. W Meer and B.
K. BKSmith, “On faults in the framework
structure of zeolite ferrierit) ", Zeitschrift
frkristallographie) 169, 201~210 (1984) and Sea. El. Kibi (CLKiBBy), A. J. Perrotta (AJPerrotta) and F. E. Massos (FE
Massoth), “Composition and Catalytic Properties of Sy
nthetic Ferrierite ”” Journal of catalysis 35 , 256-272 (1974).

Cuイオンの交換点としては上記ゼオライトのスーパー
ケージ表面に存在し、銅イオンに対する酸素原子の配座
が4配位正方型であるものが有効である。エー.ブイ.
クッチエロブ(A.V.Kucherov)らは“Cu2+−カオチン
ロケイション アンド リアクティビィティ イン モ
ルデナイト アンド ZSM−5(Cu2+−cation location
and reactivity in mordenite and ZSM−5):イー.
エス.アール−スタディ(e.s.r.−study)",ゼオライ
ツ(Zeolites),(1985年9月)においてCu2+,Cu0
ESRによる解析を行い、独立したCu2+イオンには第3図
に示す4配位正方型(平面)と第4図に示す5配位正錐
型(ピラミッド)とがあることを明らかにしている。そ
してCO及びO2との反応性については、4配位のCu2+が選
択的に反応することを明らかにしている。
As a Cu ion exchange point, it is effective that the Cu atom exists on the surface of the super cage of the zeolite and the conformation of oxygen atom with respect to the copper ion is a tetracoordinate tetragonal type. A. buoy.
AV Kucherov et al. “Cu 2 + -kaochin”
Location and Reactivity in Mordenite and ZSM-5 (Cu 2+ -cation location
and reactivity in mordenite and ZSM-5): E.
S. Earl - Study (esr-study) ", Zeoraitsu (Zeolites), 5 (9 May 1985) Cu 2+, of Cu 0
Analysis by ESR revealed that the independent Cu 2+ ions have four-coordinate tetragonal type (planar) shown in Fig. 3 and five-coordinate regular pyramid type (pyramid) shown in Fig. 4. There is. Regarding the reactivity with CO and O 2 , it has been clarified that tetracoordinate Cu 2+ reacts selectively.

反応性の高い4配位正方型Cu2+はスーパーケージの内
側表面に存在する。一方、反応性の低い5配位正錐型Cu
2+はスーパーケージ以外のケージに内包される。
Highly reactive tetracoordinate tetragonal Cu 2+ is present on the inner surface of the supercages. On the other hand, pentacoordinate regular pyramidal Cu with low reactivity
2+ is contained in a cage other than the super cage.

本発明の触媒を構成する各々のゼオライト触媒はイオ
ン交換によって得ることができる。この際、アニオンを
立体的に大きくする;解離(アニオンの酸強度)をあま
り大きくしない;迅速にイオン交換する等の手法により
4配位正方型Cu2+を選択的に得る。
Each zeolite catalyst constituting the catalyst of the present invention can be obtained by ion exchange. At this time, tetra-coordinated tetragonal Cu 2+ is selectively obtained by a technique such as sterically increasing the anion; not increasing dissociation (acid strength of the anion) so much; and performing rapid ion exchange.

本発明の触媒に使用する耐火性担体は例えばコージエ
ライト等のセラミックス担体、金属担体等が挙げられ
る。耐火性担体へのゼオライトの塗布量、耐火性担体の
大きさや形状等の性状は触媒に要求される特性に応じて
選択する。
Examples of the refractory carrier used in the catalyst of the present invention include ceramic carriers such as cordierite and metal carriers. The amount of zeolite applied to the refractory carrier and the properties such as size and shape of the refractory carrier are selected according to the properties required for the catalyst.

耐火性担体を1つ用いる場合には、一方にスーパーケ
ージ径の大きなゼオライト触媒を担持し、他方のスーパ
ーケージ径の小さなゼオライト触媒を担持する。スーパ
ーケージ径の異なるゼオライト触媒の比率は要求特性な
どに応じて選択する。
When one refractory carrier is used, one side carries a zeolite catalyst with a large super cage diameter and the other side carries a zeolite catalyst with a small super cage diameter. The ratio of zeolite catalysts with different super cage diameters is selected according to the required characteristics.

耐火性担体を2つ以上用いる場合には、各々にスーパ
ーケージ径の異なるゼオライト触媒を担持し、スーパー
ケージ径の大きさの順に配置する。各々の耐火性担体の
大きさや形状等は適宜選択する。
When two or more refractory carriers are used, zeolite catalysts having different super cage diameters are loaded on each, and they are arranged in the order of the super cage diameter. The size and shape of each refractory carrier are appropriately selected.

本発明の触媒は他の種類の排ガス浄化用触媒と組み合
わせて使用しても勿論よい。
The catalyst of the present invention may of course be used in combination with other types of exhaust gas-purifying catalysts.

〔作 用〕[Work]

詳細な機構は不明であるが、モデルガスを使用した実
験において、NOxの還元活性は共存するHC成分により差
があり(例えばC3H6>C3H8)、又、少量の酸素で活性が
向上することなどから、NOx−HC−O2反応によるものと
思われ、例えば下記A及びBの反応が考えられる。
Although the detailed mechanism is unknown, in the experiment using model gas, NOx reduction activity varies depending on the coexisting HC components (eg C 3 H 6 > C 3 H 8 ), and it is active with a small amount of oxygen. There the like can be improved, likely due to NOx-HC-O 2 reaction, for example, the following reactions a and B can be considered.

ゼオライトはスーパーケージ径によって吸着しやすい
HCが異なる。本発明の排ガス浄化用触媒においては、分
子量の大きなHCは上流側のゼオライトに捕捉されてNOx
と反応してこれを浄化し、分子量の小さなHCは下流側の
ゼオライトに捕捉されてNOxと反応してこれを浄化する
ので全体としてNOxの浄化率が向上する。
Zeolite easily adsorbs due to the diameter of the super cage
HC is different. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, HC having a large molecular weight is trapped by the zeolite on the upstream side and NOx
HC reacts with and purifies it, and HC having a small molecular weight is captured by zeolite on the downstream side and reacts with NOx to purify it, so that the purification rate of NOx is improved as a whole.

〔実施例〕〔Example〕

以下の実施例及び比較例において本発明を更に詳細に
説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail in the following examples and comparative examples. The present invention is not limited to the examples below.

コージェライト製モノリス担体(直径107mm,長さ79m
m)に、ウォッシュコート法によりZSM−5を一端から全
体の長さの4/7に厚さ約50μで塗布し、同様にしてフェ
リエライトを他端から残りの長さ(3/7)に同様の厚さ
で塗布した。次いでこれを銅塩溶液(0.01M酢酸銅溶
液)に浸漬し、溶液を撹拌した後取り出し、十分水洗い
して乾燥させ、空気を通して500〜700℃で焼成した。銅
の担持量は約5g/であった。
Cordierite monolith carrier (diameter 107 mm, length 79 m
m) is coated with ZSM-5 from one end to 4/7 of the entire length with a thickness of about 50μ by the wash coat method, and ferrierite is applied to the remaining length (3/7) from the other end in the same manner. The same thickness was applied. Then, this was immersed in a copper salt solution (0.01 M copper acetate solution), the solution was stirred, taken out, thoroughly washed with water, dried, and calcinated at 500 to 700 ° C. by passing air. The amount of copper supported was about 5 g /.

第1図は本発明触媒の斜視図であり、図中、1はモノ
リス担体、2はCu−ZSM−5(銅でイオン交換されたZSM
−5)、3はCu−F(銅でイオン交換されたフェリエラ
イト)である。
FIG. 1 is a perspective view of the catalyst of the present invention, in which 1 is a monolith support, 2 is Cu-ZSM-5 (ZSM ion-exchanged with copper).
-5), 3 is Cu-F (ferrierite ion-exchanged with copper).

なお、モノリス担体の上流側から下流側に順に、銅で
イオン交換されたモルデナイトとフェリエライト、又は
モルデナイトとZSM−5とフェリエライトとを担持して
も本発明触媒を得ることができる。
The catalyst of the present invention can be obtained by sequentially loading mordenite and ferrierite ion-exchanged with copper, or mordenite, ZSM-5 and ferrierite on the monolith carrier from the upstream side to the downstream side.

比較例1 ZSM−5をモノリス担体全体に担持すること以外は実
施例と同様にして触媒を得た。ZSM−5の厚さ及び銅の
担持量も同様である。
Comparative Example 1 A catalyst was obtained in the same manner as in Example except that ZSM-5 was supported on the entire monolith carrier. The same applies to the thickness of ZSM-5 and the amount of copper supported.

比較例2 フェリエライトをモノリス担体全体に担持すること以
外は実施例と同様にして触媒を得た。フェリエライトの
厚さ及び銅の担持量も同様である。
Comparative Example 2 A catalyst was obtained in the same manner as in Example except that ferrierite was supported on the entire monolith carrier. The same applies to the thickness of ferrierite and the amount of copper supported.

第5図はZSM−5中のCu2+イオン交換点(100面)を示
す説明図である。図中、○印はスーパーケージ4中の4
配位正方型(平面)のCu2+イオン交換点を示し、△印は
5配位正錐型(ピラミッド)のCu2+イオン交換点を示
す。第6図はフェリエライト中のCu2+交換点(001面)
を示す説明図である。図中、○印はスーパーケージ4中
の4配位正方型のCu2+イオン交換点を示し、□印はそれ
以外の4配位のCu2+イオン交換点を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing Cu 2+ ion exchange points (100 planes) in ZSM-5. In the figure, ○ indicates 4 in Super Cage 4.
The coordination tetragonal (planar) Cu 2+ ion exchange points are shown, and the triangles indicate the pentacoordinate regular pyramid (pyramid) Cu 2+ ion exchange points. Fig. 6 shows Cu 2+ exchange points in ferrierite (face 001)
FIG. In the figure, ◯ indicates the tetracoordinate tetragonal Cu 2+ ion exchange point in the super cage 4, and □ indicates the other tetracoordinate Cu 2+ ion exchange points.

〔性能評化試験〕[Performance evaluation test]

本発明及び比較例の排ガス浄化用触媒について下記条
件で性能評価試験を行った。なお、空燃比(A/F)は21
である。
Performance evaluation tests were conducted on the exhaust gas purifying catalysts of the present invention and comparative examples under the following conditions. The air-fuel ratio (A / F) is 21.
Is.

試験条件 エンジン:4A−ELU,LCS;2000rpm×3Kgmを基本にした。Test conditions Engine: 4A-ELU, LCS; 2000 rpm x 3 Kgm as the basis.

触媒:マニホールドタイプ7R,300セル/インチ 分析:MEXA−2400(堀場製作所製),加熱NOx計(柳本製
作所製,サンプルラインを120℃に加熱してNOx吸着を排
除) 結果を第2図に示す。分析に使用したMEXA−2400と加
熱NOx計との出力差はなかった。第2図より、本発明の
触媒は比較例1及び2の触媒に比べてNOx浄化率が優れ
ているのが判る。
Catalyst: Manifold type 7R, 300 cells / inch Analysis: MEXA-2400 (manufactured by Horiba), heated NOx meter (manufactured by Yanagimoto, heating the sample line to 120 ° C to eliminate NOx adsorption) The results are shown in Fig. 2. . There was no difference in output between the MEXA-2400 used for analysis and the heating NOx meter. From FIG. 2, it can be seen that the catalyst of the present invention is superior in NOx purification rate to the catalysts of Comparative Examples 1 and 2.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述の如く、本発明の排ガス浄化用触媒は、銅でイオ
ン交換されたゼオライトが耐火性担体上に担持され、且
つ前記ゼオライトのうちスーパーケージ入口径の大きな
ものが排ガスの流れ方向の上流側に配置され、スーパー
ケージ入口径の小さなものが排ガスの流れ方向の下流側
に配置されたものであるため、分子量の大きなHCは上流
側で浄化され、分子量の小さなHCは下流側で浄化される
ことにより全体としてNOx浄化能が高まる。又、触媒内
の温度は下流側の方が高く、例えば高温活性の高い銅で
イオン交換されたフェリエライトを下流側に配置すれ
ば、全体としてのNOx浄化能を更に高める効果がある。
As described above, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is a zeolite ion-exchanged with copper is supported on a refractory carrier, and the zeolite having a large super cage inlet diameter is located upstream of the exhaust gas flow direction. Since the one with a small super cage inlet diameter is placed on the downstream side in the exhaust gas flow direction, HC with a large molecular weight should be purified on the upstream side, and HC with a small molecular weight should be purified on the downstream side. As a result, the NOx purification capacity is increased as a whole. Further, the temperature inside the catalyst is higher on the downstream side. For example, if ferrierite ion-exchanged with high-temperature-active copper is disposed on the downstream side, the NOx purification capacity as a whole is further enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の排ガス浄化用触媒の一実施例の斜視
図、 第2図は本発明の触媒及び比較例の触媒を使用した場合
の、入ガス温度とNOx浄化率との関係を示す図、 第3図はCu2+イオンの4配位正方型の配座を示す図、 第4図はCu2+イオンの5配位正錐型の配座を示す図、 第5図はZSM−5中のCu2+イオン交換点を示す説明図、 第6図はフェリエライト中のCu2+イオン交換点を示す説
明図である。 図中、 1……モノリス担体、2……Cu−ZSM−5 3……Cu−F、4……スーパーケージ
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the incoming gas temperature and the NOx purification rate when the catalyst of the present invention and the catalyst of the comparative example are used. Fig. 3 is a diagram showing the tetracoordinate tetragonal conformation of Cu 2+ ions, Fig. 4 is a diagram showing the pentacoordinate tetragonal conformation of Cu 2+ ions, and Fig. 5 is ZSM. explanatory view showing a Cu 2+ ion exchange points in -5, 6 is an explanatory diagram showing a Cu 2+ ion exchange point in the ferrierite. In the figure, 1 ... Monolith carrier, 2 ... Cu-ZSM-5 3 ... Cu-F, 4 ... Super cage

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】銅でイオン交換されたゼオライトが耐火性
担体上に担持され、且つ前記ゼオライトのうちスーパー
ケージ入口径の大きなものが排ガスの流れ方向の上流側
に配置され、スーパーケージ入口径の小さなものが排ガ
スの流れ方向の下流側に配置されたことを特徴とする排
ガス浄化用触媒。
1. A zeolite ion-exchanged with copper is supported on a refractory carrier, and one of the zeolites having a large super cage inlet diameter is arranged on the upstream side in the exhaust gas flow direction, An exhaust gas purifying catalyst characterized in that a small one is arranged on the downstream side in the exhaust gas flow direction.
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JPS63256898A (en) * 1987-04-14 1988-10-24 株式会社東芝 Iodine monitor

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