JP2591703B2 - Catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides - Google Patents

Catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides

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JP2591703B2 JP4332758A JP33275892A JP2591703B2 JP 2591703 B2 JP2591703 B2 JP 2591703B2 JP 4332758 A JP4332758 A JP 4332758A JP 33275892 A JP33275892 A JP 33275892A JP 2591703 B2 JP2591703 B2 JP 2591703B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素を還元剤とし
て使用する窒素酸化物接触還元用触媒構造体に関し、詳
しくは、工場、自動車等から排出される排ガスの中に含
まれる有害な窒素酸化物を還元除去するのに好適である
高選択性と高活性とを有する窒素酸化物接触還元のため
の触媒構造体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent, and more particularly, to harmful nitrogen contained in exhaust gas discharged from factories, automobiles and the like. The present invention relates to a catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides having high selectivity and high activity suitable for reducing and removing oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、排ガス中に含まれる窒素酸化物
は、窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる方
法や、アンモニア、水素、一酸化炭素、炭化水素等の還
元剤を用いて、窒素に変換する方法等によつて除去され
ている。しかしながら、前者の方法によれば、生成する
アルカリ廃液を処理して、公害の発生を防止する方策が
必要である。他方、後者の方法によれば、還元剤として
アンモニアを用いるときは、これが排ガス中のイオウ酸
化物と反応して塩類を生成し、その結果、触媒の還元活
性が低下する問題がある。また、水素、一酸化炭素、炭
化水素等を還元剤として用いる場合でも、これらが低濃
度に存在する窒素酸化物よりも高濃度に存在する酸素と
反応するため、窒素酸化物を低減するためには多量の還
元剤を必要とするという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, nitrogen oxides contained in exhaust gas are obtained by oxidizing the nitrogen oxides and then absorbing them into an alkali, or by using a reducing agent such as ammonia, hydrogen, carbon monoxide, or a hydrocarbon. It has been removed by a method of converting to nitrogen. However, according to the former method, it is necessary to take measures for treating the generated alkaline waste liquid to prevent the occurrence of pollution. On the other hand, according to the latter method, when ammonia is used as the reducing agent, it reacts with the sulfur oxide in the exhaust gas to form salts, and as a result, there is a problem that the reduction activity of the catalyst is reduced. In addition, even when hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons, and the like are used as a reducing agent, since they react with oxygen present at a higher concentration than nitrogen oxide present at a lower concentration, it is necessary to reduce nitrogen oxides. Has the problem that a large amount of reducing agent is required.

【0003】そこで、最近においては、還元剤の不存在
下に窒素酸化物を触媒にて直接分解する方法も提案され
ているが、しかし、従来、知られているそのような触媒
は、窒素酸化物分解活性が低いために、実用に供し難い
という問題がある。また、炭化水素や含酸素化合物を還
元剤として用いる新たな窒素酸化物接触還元用触媒とし
て、H型ゼオライトや銅イオン交換ZSM−5等が提案
されている。特に、H型ZSM−5(SiO2 /Al2
3 モル比が30〜40)が最適であるとされている。
しかしながら、このようなH型ZSM−5でも、未だ十
分な還元活性と選択性とを有するものとはいい難く、特
に、ガス中に水分が含まれるとき、ゼオライト構造体中
のアルミニウムが脱アルミニウムして、性能が急激に低
下するので、一層高い還元活性を有し、更に、ガスが水
分を含有する場合にも、すぐれた耐久性を有する窒素酸
化物接触還元触媒が要望されている。
[0003] Recently, a method of directly decomposing nitrogen oxides with a catalyst in the absence of a reducing agent has also been proposed. However, such a known catalyst has been known to use nitrogen oxides. There is a problem that it is difficult to be put to practical use because of its low decomposition activity. Further, as a new catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxide using a hydrocarbon or an oxygen-containing compound as a reducing agent, H-type zeolite, copper ion exchange ZSM-5, and the like have been proposed. In particular, H-type ZSM-5 (SiO 2 / Al 2
It is said that an O 3 molar ratio of 30 to 40) is optimal.
However, it is still difficult to say that such H-type ZSM-5 still has sufficient reducing activity and selectivity. In particular, when moisture is contained in the gas, aluminum in the zeolite structure is dealuminated. Therefore, there is a demand for a catalyst for catalytically reducing nitrogen oxides having a higher reduction activity and an excellent durability even when the gas contains moisture, because the performance is rapidly lowered.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情に鑑みてなされたものであつて、その目的とす
るところは、炭化水素を還元剤として用いる場合に、酸
素の共存下においても、そして、特に、酸素及び水分の
共存下においても、窒素酸化物が炭化水素と選択的に反
応するため、多量の還元剤を用いることなく、排ガス中
の窒素酸化物を高活性に且つ高選択性にて還元すること
ができ、しかも、水分の存在下においても、耐久性にす
ぐれる窒素酸化物接触還元用触媒構造体を提供するにあ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to use a hydrocarbon as a reducing agent in the coexistence of oxygen. In particular, even in the coexistence of oxygen and moisture, since nitrogen oxides selectively react with hydrocarbons, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be highly and highly active without using a large amount of a reducing agent. An object of the present invention is to provide a catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides which can be reduced with selectivity and has excellent durability even in the presence of moisture.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による炭化水素を
還元剤として用いる窒素酸化物接触還元用触媒構造体
は、触媒構造体を構成する基材上に、触媒成分を有する
内部層と、この内部層の上に触媒成分を担持させてなる
表面層とを備えた二層構造を有する窒素酸化物接触還元
用触媒構造体であつて、内部層が酸化アルミニウム、二
酸化チタン、酸化ジルコニウム及びH型ゼオライトから
選ばれる少なくとも1種の担体に、白金、イリジウム、
ロジウム、パラジウム及びルテニウムよりなる群から選
ばれる少なくとも1種の白金族元素を担持させてなる
媒成分からなり、表面層が酸化アルミニウム、二酸化チ
タン、酸化ジルコニウム及びH型ゼオライトから選ばれ
る少なくとも1種の担体に、周期律表IIa、IIIa、III
b、IVa、IVb、Va、VIIa及びVIII族(コバルト及
びニッケルを除く。)の少なくとも1種の金属又はその
イオン又はその酸化物を担持させてなる触媒成からなる
ことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent, comprising an inner layer having a catalyst component on a base material constituting the catalyst structure; A catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides having a two-layer structure comprising a surface layer carrying a catalyst component on an inner layer, wherein the inner layer is formed of aluminum oxide,
From titanium oxide, zirconium oxide and H-type zeolite
Platinum, iridium, at least one selected carrier
Rhodium, palladium and ruthenium, at least one platinum group element selected from the group consisting of a catalyst component supported thereon , the surface layer is selected from aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide and H-type zeolite. The periodic table IIa, IIIa, III
b, IVa, IVb, Va, VIIa and VIII (cobalt and
Excluding nickel and nickel. ) Of is supported at least one metal or its ion or its oxide and said <br/> be composed of catalyst component comprising.

【0006】本発明において、活性成分とは、窒素酸化
物の接触還元に有効に触媒として作用する成分を意味
し、担体とは、このような活性成分を担持する成分を意
味し、触媒成分とは、活性成分が担体に担持されている
ときは、このような活性成分と担体とからなる。しか
し、触媒成分が担体を含まないときは、活性成分が即
ち、触媒成分を意味する。
In the present invention, the term "active component" means a component which effectively acts as a catalyst for the catalytic reduction of nitrogen oxides, and the term "carrier" means a component carrying such an active component. Consists of such an active ingredient and a carrier when the active ingredient is supported on a carrier. However, when the catalyst component does not include a carrier, the active component means the catalyst component.

【0007】本発明による炭化水素を還元剤として用い
る窒素酸化物を接触還元するための触媒構造体は、触媒
構造体を構成する基材上に、第1の触媒成分を有する内
部層と、この内部層の上に第2の触媒成分を担持させて
なる表面層と含む二層構造を有する。即ち、表面層と
は、窒素酸化物を含有する処理すべき排ガス、即ち、反
応ガスの触媒による接触還元処理において、反応ガスが
最初に直接に触媒と接触する層であつて、触媒構造体の
最表面側に位置する触媒層を意味し、内部層とは、この
表面層の内側にあつて、反応ガスが上記表面層を内側に
拡散移動してはじめて到達し得る触媒層を意味する。
A catalyst structure for catalytically reducing nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent according to the present invention comprises: an inner layer having a first catalyst component on a substrate constituting the catalyst structure; It has a two-layer structure including a surface layer in which the second catalyst component is supported on the inner layer. That is, the surface layer is an exhaust gas to be treated containing nitrogen oxides, that is, a layer in which the reaction gas first comes into direct contact with the catalyst in the catalytic reduction treatment of the reaction gas with the catalyst, and is a layer of the catalyst structure. The inner layer means a catalyst layer located on the outermost surface side, and the inner layer means a catalyst layer which can be reached only when the reaction gas diffuses and moves inside the surface layer.

【0008】本発明による触媒構造体において、上記基
材とは、ハニカム、球状物、ペレツト等の立体的な構造
体を意味し、その上に上述したように、内部層と表面層
との触媒層の多層構造を形成させる基材である。このよ
うな基材は、触媒反応に何ら関与しない不活性な構造体
であつてもよいが、また、内部層の担体を兼ねることも
できる。内部層の担体を兼ねる場合は、例えば、後述す
るように、好ましくは、従来より知られているγ−アル
ミナ等のような無機酸化物や、或いはゼオライト等のナ
トリウム及びアルミニウムを主成分とするケイ酸塩から
なるハニカム、球状物、ペレツト等の立体的な構造体を
形成する。しかし、本発明においては、上記基材は、そ
の上に二層構造の触媒層を支持し得る立体的な形状を有
する限りは、その他の形状であつてもよい。
In the catalyst structure according to the present invention, the above-mentioned substrate means a three-dimensional structure such as a honeycomb, a sphere, a pellet, and the like. A substrate on which a multilayer structure of layers is formed. Such a base material may be an inert structure that does not participate in any catalytic reaction, but may also serve as a carrier for the inner layer. When it also serves as the carrier of the inner layer, for example, as described later, preferably, a conventionally known inorganic oxide such as γ-alumina or a silica mainly containing sodium and aluminum such as zeolite is preferably used. Form three-dimensional structures such as honeycombs, spheres, and pellets made of acid salts. However, in the present invention, the base material may have any other shape as long as it has a three-dimensional shape capable of supporting a two-layer catalyst layer thereon.

【0009】一般に、内部層は、第1の活性成分を担体
に含浸させ、沈着させ、又はイオン交換させる方法や、
これらの方法の組合わせ等によつて、活性成分を担体
担持させることによつて形成させることができる。従っ
て、本発明によれば、第1の活性成分を担体に担持さ
せ、これを上述したような不活性な基材上に担持させ
て、内部層を形成してもよく、また、基材自体を担体か
ら形成し、この担体に第1の活性成分を担持させて、内
部層を形成してもよい。
[0009] Generally, the inner layer is formed by impregnating, depositing or ion-exchanging the first active ingredient with the carrier,
Yotsute to the combination or the like of these methods, the active ingredient may be by connexion formed to be supported on a carrier. Follow
Thus, according to the present invention, the first active ingredient is supported on a carrier.
This may be supported on an inert substrate as described above to form an inner layer.Also, the substrate itself may be formed from a carrier, and the first active ingredient may be supported on the carrier. Thus, an internal layer may be formed.

【0010】表面層は、このように内部層を形成した
後、その上に、例えば、第2の触媒成分を含むスラリー
等をウオッシュ・コート法等によつてコーテイングし
て、第2の触媒成分を担持させることによつて、上記内
部層の上に形成させることができる。本発明による窒素
酸化物接触還元用触媒構造体は、基本的に上記のような
二層構造を有する。先ず、表面層について説明する。
After forming the inner layer in this manner, the surface layer is coated with, for example, a slurry containing the second catalyst component by a wash coat method or the like to form the second catalyst component. Can be formed on the inner layer. The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to the present invention is basically as described above.
It has a two-layer structure. First, the surface layer will be described.

【0011】本発明による触媒構造体において、表面層
を構成する活性成分のための担体としては、酸化アルミ
ニウム(アルミナ)、二酸化チタン(チタニア)、酸化
ジルコニウム(ジルコニア)及びH型ゼオライトから選
ばれる少なくとも1種が用いられる。表面層は、このよ
うな担体に、周期律表IIa、IIIa、IIIb、IVa、IVb、
Va、VIIa及びVIII族(コバルト及びニッケルを除
く。)から選ばれる少なくとも1種の金属又はそのイオ
ン又はその酸化物からなる活性成分を担持させてなる触
媒成分からなるものである。
In the catalyst structure according to the present invention, the support for the active component constituting the surface layer is at least one selected from aluminum oxide (alumina), titanium dioxide (titania), zirconium oxide (zirconia) and H-type zeolite. One type is used. The surface layer is formed on such a carrier by using the periodic table IIa, IIIa, IIIb, IVa, IVb,
Va, VIIa and VIII (excluding cobalt and nickel)
Good. ) It is made of at least one metal or its ion or catalyst component composed by supporting an active ingredient consisting of the oxides selected from.

【0012】上記した金属を例示すれば、例えば、周期
表第IIa族の金属としては、Mg、Ca、Sr及びB
a等、第IIIa族の金属としてはY、ランタニド族金属、
第IIIb族の金属としてはGa、第IVa族の金属としては
Ti及びZr、第IVb族の金属としてはGe及びSn、
第Va族の金属としてはV及びNb、第VIIa族の金属
としてはMn、第VIII族の金属としては、Feを挙げる
ことができる。本発明においては、これらの活性成分
は、金属イオン又は金属酸化物の形で前記担体に担持さ
れていてもよい。
As an example of the above-mentioned metals, for example, metals of Group IIa of the periodic table include Mg, Ca, Sr and B
a and the like , as a metal of Group IIIa, Y, a lanthanide group metal,
Group IIIb metal is Ga, group IVa metal is Ti and Zr, group IVb metal is Ge and Sn,
Group V metal includes V and Nb, Group VIIa metal includes Mn, and Group VIII metal includes Fe . In the present invention, these active ingredients may be supported on the carrier in the form of metal ions or metal oxides.

【0013】上記金属又は金属イオン又は金属酸化物を
担体である酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジル
コニウム又はH型ゼオライトに担持させるには、例え
ば、これら担体の有するイオン交換基をこれらの金属イ
オンと置換させるイオン交換による方法、焼成によつて
金属酸化物を生成する前駆体(例えば、硝酸塩、硫酸
塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物等)を含浸法や沈着法等
によつて担体に担持させた後、焼成して、上記前駆体を
金属酸化物に変換して担持させる方法、ゼオライトの製
造時に上記活性成分としての金属をゼオライト構造中に
取り込んだメタロシリケートを調製し、その後、そのメ
タロシリケート中の例えばアルカリ金属イオンを水素イ
オンやアンモニウムイオンと交換することによつて、上
記金属又はそのイオンを活性成分として含むH型ゼオラ
イトとする方法等を採用することができる。
In order to support the above-mentioned metal, metal ion or metal oxide on a support such as aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide or H-type zeolite, for example, the ion-exchange group of the support is replaced with these metal ions. Precursors (eg, nitrates, sulfates, carbonates, hydroxides, chlorides, etc.) that form metal oxides by calcination are supported on a carrier by an impregnation method, a deposition method, or the like. After firing, a method of converting the precursor into a metal oxide and supporting it, preparing a metallosilicate in which the metal as the active ingredient is incorporated into the zeolite structure during the production of zeolite, and then preparing the metallosilicate By exchanging, for example, an alkali metal ion in a silicate for a hydrogen ion or an ammonium ion, the metal or its ion Can be adopted a method in which a H-type zeolite containing as an active ingredient.

【0014】本発明による触媒構造体において、表面層
を構成する活性成分のための担体として用いる酸化アル
ミニウム(アルミナ)には、市販のγ−アルミナを用い
ることができるが、しかし、アルカリ又はアルカリ含有
率の極めて低い高純度γ−アルミナを用いることが好ま
しい。二酸化チタン(チタニア)は、硫酸法による二酸
化チタンの製造工程から得られるメタチタン酸を焼成し
て得られる硫酸イオンを含有するものが好ましい。酸化
ジルコニウム(ジルコニア)は、市販の水酸化ジルコニ
ウムに硫酸を含有させ、これを焼成して得られる硫酸イ
オンを含有する酸化ジルコニウムが好ましい。
In the catalyst structure according to the present invention, commercially available γ-alumina can be used as the aluminum oxide (alumina) used as a carrier for the active component constituting the surface layer. It is preferable to use high purity γ-alumina having a very low rate. Titanium dioxide (titania) preferably contains sulfate ions obtained by calcining metatitanic acid obtained from a process for producing titanium dioxide by a sulfuric acid method. Zirconium oxide (zirconia) is preferably zirconium oxide containing sulfate ions obtained by adding sulfuric acid to commercially available zirconium hydroxide and baking this.

【0015】また、H型ゼオライトは、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属−ZSM−5、モルデナイト、US
Y等のゼオライトをアンモニアにてイオン交換させ、焼
成して得られるものや、或いはこれらのゼオライトを酸
性条件下で水素イオン交換させることによつて得られる
ものが好ましく用いられる。表面層において、活性成分
の担持率は、通常、0.1〜50重量%である。ここに、
担持率とは、(活性成分の重量/担体の重量)×100
(重量%)をいう。表面層において、活性成分の担持率
が0.1重量%よりも少ないときは、十分な触媒活性を得
ることができず、他方、担持率が50重量%を越えて
も、それに見合う触媒活性の増大を得ることができな
い。しかし、必要に応じて、担持率50重量%を越え
て、担体に活性成分を担持させてもよい。
The H-type zeolite is an alkali metal or alkaline earth metal-ZSM-5, mordenite, US
Those obtained by ion-exchanging a zeolite such as Y with ammonia and calcining, or those obtained by subjecting these zeolites to hydrogen ion exchange under acidic conditions are preferably used. In the surface layer, the loading of the active ingredient is usually 0.1 to 50% by weight. here,
The loading rate is (weight of active ingredient / weight of carrier) × 100.
(% By weight). When the loading rate of the active ingredient in the surface layer is less than 0.1% by weight, sufficient catalytic activity cannot be obtained. On the other hand, even when the loading rate exceeds 50% by weight, the catalyst activity corresponding to the loading rate exceeds 50% by weight. No increase can be obtained. However, if necessary, the carrier may be loaded with the active ingredient in an amount exceeding 50% by weight.

【0016】次に、本発明による触媒構造体における内
部層について説明する。本発明による第1の窒素酸化物
還元用触媒において、内部層は、酸化アルミニウム、二
酸化チタン、酸化ジルコニウム及びH型ゼオライトから
選ばれる少なくとも1種の担体に、白金、イリジウム、
ロジウム、パラジウム及びルテニウムよりなる群から選
ばれる少なくとも1種の白金族元素を担持させてなる
媒成分からなる。
Next, the inner layer in the catalyst structure according to the present invention will be described. In the first catalyst for reducing nitrogen oxides according to the present invention, the inner layer comprises aluminum oxide,
From titanium oxide, zirconium oxide and H-type zeolite
Platinum, iridium, at least one selected carrier
It comprises a catalyst component supporting at least one platinum group element selected from the group consisting of rhodium, palladium and ruthenium .

【0017】上記内部層のための担体は、前述した表面
層のための担体と同じである。一般に、触媒の活性成分
を担体に担持させる方法は、従来より種々知られてお
り、本発明において、活性成分である白金族元素を担体
に担持させる方法は何ら限定されるものではなく、例え
ば、従来より知られている適宜の方法、例えば、前述し
た含浸法、沈着法、イオン交換法、又はこれらの組み合
わせ等によることができるが、なかでも、前記γ−アル
ミナ等の担体に、イオン交換法によつて、前記白金族元
素を高分散させて、担持させるのが好ましい。
The carrier for the inner layer is a surface as described above.
Same as the carrier for the layer. In general, various methods for supporting an active component of a catalyst on a carrier have been conventionally known, and in the present invention, a method for supporting a platinum group element, which is an active component, on a carrier is not limited at all. For example, Conventionally known appropriate methods, for example, the above-mentioned impregnation method, deposition method, ion exchange method, or a combination thereof can be used, among others, the carrier such as the γ-alumina, ion exchange method Therefore, it is preferable that the platinum group element is highly dispersed and supported.

【0018】本発明による窒素酸化物接触還元用触媒構
造体の内部層において、活性成分である白金族元素の担
体への担持率は、通常、0.1〜10重量%である。本発
明による第1の触媒構造体の内部層において、活性成分
の担持率が0.1重量%よりも少ないときは、十分な触媒
活性を得ることができず、他方、担持率が10重量%を
越えても、それに見合う触媒活性の増大を得ることがで
きない。しかし、必要に応じて、担持率10重量%を越
えて、担体に活性成分を担持させてもよい。
In the inner layer of the catalytic structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to the present invention, the loading of the platinum group element, which is the active ingredient, on the carrier is usually 0.1 to 10% by weight. When the loading of the active ingredient in the inner layer of the first catalyst structure according to the present invention is less than 0.1% by weight, sufficient catalytic activity cannot be obtained, while the loading is 10% by weight. However, the increase in the catalytic activity cannot be obtained. However, if necessary, the carrier may be loaded with the active ingredient at a loading of more than 10% by weight.

【0019】本発明による第2の窒素酸化物接触還元用
触媒構造体によれば、内部層は、酸化アルミニウム、二
酸化チタン、酸化ジルコニウム及びH型ゼオライトから
選ばれる少なくとも1種の担体に、 (a) 前記少なくとも1種の白金族元素と、 (b) 酸化セリウム(CeO2 )、酸化ランタン(La2
3 )、酸化ネオジム(Nd2 3 )、酸化ゲルマニウ
ム(GeO2 )及び酸化ガリウム(Ga2 3 )よりな
る群から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物担持
させてなる触媒成分からなる
According to the second catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides of the present invention, the inner layer is made of aluminum oxide,
From titanium oxide, zirconium oxide and H-type zeolite
At least one selected carrier includes: (a) the at least one platinum group element ; (b) cerium oxide (CeO 2 ), lanthanum oxide (La 2
O 3), neodymium oxide (Nd 2 O 3), carrying at least one metal oxide selected from the group consisting of germanium oxide (GeO 2) and gallium oxide (Ga 2 O 3)
It is not composed of a catalyst component comprising.

【0020】このような活性成分を担体に担持させるに
も、前述したと同様に、従来より知られている方法のい
ずれによることもできるが、しかし、なかでも、先ず、
上記酸化セリウム等の金属酸化物を含浸法や沈着法によ
つて担体に担持させた後、イオン交換法によつて、更
に、前記白金族元素を高分散させて、担体に担持させる
のが好ましい。
The above-mentioned active ingredient can be supported on a carrier by any of the methods known in the art, as described above.
After the metal oxide such as cerium oxide is supported on the carrier by an impregnation method or a deposition method, it is preferable that the platinum group element is further highly dispersed by an ion exchange method and supported on the carrier. .

【0021】本発明によるこのような第2の触媒構造体
の内部層において、白金族元素に対する前記酸化セリウ
ム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ゲルマニウム又
は酸化ガリウムのような金属酸化物の比率は、その金属
酸化物100重量部に対して、白金族元素0.1〜100
重量部の範囲であり、好ましくは、5〜50重量部の範
囲である。このような比率にて白金族元素と共に金属酸
化物を有する内部層においては、いずれかの活性成分が
炭化水素の吸着活性化のサイトとして、又は窒素酸化物
の活性化サイトとして、機能して、反応が選択的に進行
するので、炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物の
接触還元反応において、高い活性と選択性とを有するも
のとみられる。
In the inner layer of such a second catalyst structure according to the invention, the ratio of said metal oxide such as cerium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, germanium oxide or gallium oxide to the platinum group element is For 100 parts by weight of metal oxide, platinum group element 0.1 to 100
It is in the range of parts by weight, preferably in the range of 5 to 50 parts by weight. In the internal layer having the metal oxide together with the platinum group element at such a ratio, any active component functions as a site for activating adsorption of hydrocarbons or as an activation site for nitrogen oxides, Since the reaction proceeds selectively, it is considered that the catalyst has high activity and selectivity in the catalytic reduction reaction of nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent.

【0022】更に、本発明による第2の触媒構造体によ
れば、かかる内部層において、上記活性成分を前述した
ような担体に担持させる場合、その担持率は、通常、5
〜50重量%である。活性成分の担持率が5重量%より
も少ないときは、十分な触媒活性を得ることができず、
他方、担持率が50重量%を越えても、それに見合う触
媒活性の増大を得ることができない。
Furthermore, according to the second catalyst structure of the present invention, when the above-mentioned active component is supported on the above-mentioned carrier in the inner layer, the loading ratio is usually 5%.
5050% by weight. When the loading of the active ingredient is less than 5% by weight, sufficient catalytic activity cannot be obtained,
On the other hand, if the loading exceeds 50% by weight, a corresponding increase in catalytic activity cannot be obtained.

【0023】本発明による第3の触媒構造体は、内部層
酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム
及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種の担体
に、 (a) 前記少なくとも1種の白金族元素と、 (b) 金担持させてなる触媒成分からなる。このよう
な第3の触媒構造体における内部層は、好ましくは、前
記したような担体に、イオン交換法によつて、前記白金
族元素を高分散させて、担持させた後、更に、金をイオ
ン交換法によつて担持させるか、又はコロイド状の水酸
化金等を高分散させて、担持させることによつて得るこ
とができる。本発明によれば、このようにして形成され
た内部層をこの後、更に、水素等によつて還元処理する
ことが好ましい。
In a third catalyst structure according to the present invention, the inner layer is made of aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide.
And at least one carrier selected from H and zeolite H
In a (a) at least one platinum group element, consisting of a catalyst component comprising by supporting and (b) gold. The inner layer of the third catalyst structure is preferably formed such that the platinum group element is highly dispersed and supported on the above-described carrier by an ion exchange method, and then gold is further added thereto. It can be obtained by supporting by an ion exchange method, or by supporting colloidal gold hydroxide or the like with high dispersion. According to the invention, it is preferred that the inner layer thus formed is subsequently further reduced with hydrogen or the like.

【0024】本発明によるかかる第3の触媒構造体の内
部層において、白金族元素に対する金の比率は、白金族
元素100重量部に対して、金が0.0001〜0.1重量
部の範囲であり、好ましくは、0.001〜0.01重量部
の範囲である。このような比率にて白金族元素と金とを
有する内部層によれば、白金族元素が炭化水素及び窒素
酸化物の吸着活性化のサイトとして、また、金が炭化水
素の吸着活性化を調調節するサイトとして、それぞれ機
能して、反応が選択的に進行するので、炭化水素を還元
剤として用いる窒素酸化物の接触還元反応において、広
い温度範囲において、高い活性と選択性とを有するもの
とみられる。
In the inner layer of the third catalyst structure according to the present invention, the ratio of gold to the platinum group element is in the range of 0.0001 to 0.1 part by weight of gold with respect to 100 parts by weight of the platinum group element. And preferably in the range of 0.001 to 0.01 parts by weight. According to the inner layer having the platinum group element and gold in such a ratio, the platinum group element regulates the adsorption and activation of hydrocarbons and nitrogen oxides, and the gold regulates the adsorption and activation of hydrocarbons. Since each site functions as a regulating site and the reaction proceeds selectively, the catalytic reduction reaction of nitrogen oxides using hydrocarbons as a reducing agent is considered to have high activity and selectivity over a wide temperature range. Can be

【0025】第3の触媒構造体において、かかる活性成
分を前述したような担体に担持させて、内部層を構成す
る場合、その担持率は、通常、0.1〜10重量%であ
る。活性成分の担持率が0.1重量%よりも少ないとき
は、十分な触媒活性を得ることができず、他方、担持率
が10重量%を越えても、それに見合う触媒活性の増大
を得ることができない。
In the third catalyst structure, when such an active component is supported on the above-described carrier to form an inner layer, the loading is usually 0.1 to 10% by weight. When the loading of the active ingredient is less than 0.1% by weight, sufficient catalytic activity cannot be obtained. On the other hand, even when the loading exceeds 10% by weight, a corresponding increase in catalyst activity is obtained. Can not.

【0026】本発明によるこのような第3の触媒構造体
の内部層においては、白金錯体イオンや前記その他の白
金族元素のイオンがアルミナ等の前記担体の有するイオ
ン交換基(例えば、アルミナの場合であれば水素イオン
であり、ゼオライトであれば、多くの場合アルカリ金属
イオン)とイオン交換し、このようにして、白金等の前
記白金族元素が高分散して担持させ、更に、そのような
担体に金を高分散させて、担持させることによつて、触
媒層における白金族元素の酸化作用を適度に調整するこ
とができ、かくして、内部層が高い活性と選択性とを有
するものとみられる。
In the inner layer of such a third catalyst structure according to the present invention, the platinum complex ions and the ions of the other platinum group elements are ion-exchange groups (for example, alumina If it is a hydrogen ion, if it is a zeolite, it is ion-exchanged with an alkali metal ion in many cases), and thus the platinum group element such as platinum is highly dispersed and supported, and furthermore, By highly dispersing and supporting gold on the carrier, the oxidizing action of the platinum group element in the catalyst layer can be appropriately adjusted, and thus the internal layer is considered to have high activity and selectivity. .

【0027】更に、本発明による第4の触媒構造体は、
その内部層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジ
ルコニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも
1種の担体に、 (a) 前記白金族元素と、 (b) 金、 (c) 酸化セリウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化
ゲルマニウム及び酸化ガリウムよりなる群から選ばれる
少なくとも1種の金属酸化物担持させてなる触媒成
からなる
Further, the fourth catalyst structure according to the present invention comprises:
The inner layers are aluminum oxide, titanium dioxide,
At least one selected from ruconium and H-type zeolite
One type of carrier includes (a) the platinum group element , (b) gold , and (c) at least one type of metal oxide selected from the group consisting of cerium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, germanium oxide, and gallium oxide. It consists catalyst component comprising by supporting the object.

【0028】このような第4の触媒構造体における内部
層は、好ましくは、前記金属酸化物を含浸法や沈着法に
よつて前記したような担体に担持させた後、イオン交換
法によつて、前記白金族元素を高分散させて担持させ、
更に、この後、金をイオン交換法によつて担持させる
か、又はコロイド状の水酸化金等を高分散させて、担持
させることによつて得ることができる。本発明によれ
ば、更に、この後、このようにして得られた内部層を水
素等によつて還元処理することが好ましい。
The inner layer of the fourth catalyst structure is preferably formed by supporting the metal oxide on a carrier as described above by an impregnation method or a deposition method, and then by an ion exchange method. The platinum group element is highly dispersed and supported,
Further, thereafter, gold can be supported by ion exchange, or colloidal gold hydroxide or the like can be highly dispersed and supported. According to the present invention, it is preferable that the inner layer thus obtained is thereafter subjected to a reduction treatment with hydrogen or the like.

【0029】このような第4の触媒構造体の内部層にお
いて、白金族元素に対する金の比率は、前述したと同じ
である。また、第4の触媒構造体の内部層において、白
金族元素に対する前記酸化セリウム、酸化ランタン、酸
化ネオジム、酸化ゲルマニウム又は酸化ガリウムのよう
な金属酸化物の比率は、白金族元素100重量部に対し
て、前記金属酸化物100〜100000重量部の範囲
であり、好ましくは、1000〜10000重量部の範
囲である。このような比率にて金と共に白金族元素と金
属酸化物とを有する内部層によれば、白金族元素及び金
属酸化物が炭化水素及び/又は窒素酸化物の吸着活性化
のサイトとして、また、金が炭化水素の吸着活性化を調
節するサイトとして、それぞれ機能して、反応が選択的
に進行するので、炭化水素を還元剤として用いる窒素酸
化物の接触還元反応において、広い温度範囲において、
高い活性と選択性とを有するものとみられる。
In such an inner layer of the fourth catalyst structure, the ratio of gold to the platinum group element is the same as described above. In the inner layer of the fourth catalyst structure, the ratio of the metal oxide such as cerium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, germanium oxide or gallium oxide to the platinum group element is 100 parts by weight of the platinum group element. Thus, the content of the metal oxide is in the range of 100 to 100,000 parts by weight, preferably in the range of 1,000 to 10,000 parts by weight. According to the inner layer having a platinum group element and a metal oxide together with gold at such a ratio, the platinum group element and the metal oxide serve as sites for activating adsorption of hydrocarbons and / or nitrogen oxides, and Since gold functions as sites for controlling the adsorption activation of hydrocarbons, and the reaction proceeds selectively, in a catalytic reduction reaction of nitrogen oxides using hydrocarbons as a reducing agent, in a wide temperature range,
It appears to have high activity and selectivity.

【0030】更に、本発明によれば、かかる活性成分を
前述したような担体に担持させる場合、その担持率は、
通常、0.1〜10重量%である。本発明において、活性
成分の担持率が0.1重量%よりも少ないときは、十分な
触媒活性を得ることができず、他方、担持率が10重量
%を越えても、それに見合う触媒活性の増大を得ること
ができない。しかし、必要に応じて、担持率10重量%
を越えて、担体に触媒活性成分を担持させてもよい。
Further, according to the present invention, when such an active ingredient is supported on a carrier as described above, the supporting rate is as follows:
Usually, it is 0.1 to 10% by weight. In the present invention, when the loading of the active ingredient is less than 0.1% by weight, sufficient catalytic activity cannot be obtained. On the other hand, even when the loading exceeds 10% by weight, the catalytic activity corresponding to the loading exceeds 10% by weight. No increase can be obtained. However, if necessary, the loading rate is 10% by weight.
In addition, the catalytically active component may be supported on a carrier.

【0031】本発明による第4の触媒構造体の内部層に
おいては、予め調製した金属酸化物のイオン交換基(多
くの場合、水酸基)と白金錯体イオン、イリジウムイオ
ン、ロジウムイオン、パラジウムイオン及びルテニウム
イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種のイオン
とがイオン交換し、かくして、これらの酸化物上に白金
族元素が高分散され、これら白金族元素と前記金属酸化
物との相乗作用と共に、金属酸化物上に更に金を高分散
して、担持させることによつて、内部層における白金族
元素の酸化作用を適度に調整することができ、このよう
にして、高い活性と選択性とを有するものとみられる。
In the inner layer of the fourth catalyst structure according to the present invention, the ion exchange groups (often hydroxyl groups) of the metal oxide prepared in advance and the platinum complex ions, iridium ions, rhodium ions, palladium ions and ruthenium Ion exchange with at least one ion selected from the group consisting of ions, whereby the platinum group elements are highly dispersed on these oxides, and the metal oxides and the platinum group elements are synergized with the metal oxides. By further dispersing and supporting gold on the oxide, the oxidizing action of the platinum group element in the inner layer can be appropriately adjusted, thus having high activity and selectivity. It seems to be something.

【0032】本発明による多層構造を有する窒素酸化物
接触還元用触媒構造体において、有効な窒素酸化物接触
還元活性を得るには、表面層の厚みは、5μm以上であ
ることが好ましく、厚みの増大と共に活性も向上する。
特に、本発明によれば、表面層の厚みは、20〜100
μmの範囲である。他方、内部層の厚みは、5μm以上
であり、好ましくは、10〜50μmの範囲である。内
部層の厚みが50μmを越えても、特に支障はないが、
50μmを越える層は、担体の内部の深すぎる位置にあ
つて、反応ガスと接触し難く、触媒として有効に機能し
ない。
In the nitrogen oxide catalytic reduction catalyst structure having a multilayer structure according to the present invention, in order to obtain effective nitrogen oxide catalytic reduction activity, the thickness of the surface layer is preferably 5 μm or more. The activity increases with the increase.
In particular, according to the invention, the thickness of the surface layer is between 20 and 100
It is in the range of μm. On the other hand, the thickness of the inner layer is 5 μm or more, and preferably in the range of 10 to 50 μm. Even if the thickness of the inner layer exceeds 50 μm, there is no particular problem,
The layer having a thickness of more than 50 μm is too deep inside the carrier and hardly comes into contact with the reaction gas, and does not function effectively as a catalyst.

【0033】本発明による窒素酸化物接触還元用触媒構
造体は、上述してきたような二層構造を有し、高い活性
と選択性を有する。その理由は、未だ詳細には明らかで
はないが、反応ガスが先ず触媒に接触する表面層が還元
剤としての炭化水素類を完全酸化することなく、主とし
て、吸着活性化し、他方、この表面層の内側にある内部
層が主として窒素酸化物を吸着活性化するので、表面層
と内部層との界面において、窒素酸化物との反応性が著
しく高められた結果、活性化された上記炭化水素類又は
そのような炭化水素類から生成された含酸素化合物と、
上記活性化された窒素酸化物が反応するので、高活性高
選択性にて、窒素酸化物が還元されるとみられる。
The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to the present invention has a two-layer structure as described above, and has high activity and selectivity. The reason is not clear in detail yet, but the surface layer where the reaction gas first comes into contact with the catalyst mainly activates adsorption without completely oxidizing hydrocarbons as a reducing agent, while the surface layer of this surface layer Since the inner layer on the inner side mainly activates the adsorption of nitrogen oxides, the reactivity between the surface layer and the inner layer is significantly increased, and as a result, the activated hydrocarbons or Oxygenated compounds produced from such hydrocarbons,
Since the activated nitrogen oxide reacts, it is considered that the nitrogen oxide is reduced with high activity and high selectivity.

【0034】本発明による触媒構造体は、前述したよう
に、ハニカム状、ペレツト状、球状等、種々の形状を有
することができる。このような構造体の成形乃至製造の
際に、成形助剤、成形体補強体、無機繊維、有機バイン
ダー等が適宜用いられてもよい。本発明による触媒構造
体を用いる窒素酸化物の接触還元において、炭化水素か
らなる還元剤としては、例えば、気体状のものとして、
メタン、エタン、プロパン、プロピレン、ブチレン等の
炭化水素ガス、液体状のものとして、ペンタン、ヘキサ
ン、オクタン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の単一成分系の炭化水素、ガソリン、灯油、軽油、
重油等の鉱油系炭化水素等を用いることができる。特
に、本発明によれば、上記したなかでも、アセチレン、
メチルアセチレン、1−ブチン等の低級アルキン、エチ
レン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、2−ブ
テン等の低級アルケン、ブタジエン、イソプレン等の低
級ジエン、プロパン、ブタン等の低級アルカン等が還元
剤として好ましく用いられる。これら炭化水素は、単独
で用いてもよく、又は必要に応じて二種以上併用しても
よい。
As described above, the catalyst structure according to the present invention can have various shapes such as a honeycomb shape, a pellet shape, and a spherical shape. When molding or manufacturing such a structure, a molding aid, a molded body reinforcing body, an inorganic fiber, an organic binder, or the like may be appropriately used. In the catalytic reduction of nitrogen oxides using the catalyst structure according to the present invention, as the reducing agent comprising a hydrocarbon, for example, as a gaseous one,
Hydrocarbon gas such as methane, ethane, propane, propylene, butylene, etc., as liquids, single component hydrocarbons such as pentane, hexane, octane, heptane, benzene, toluene, xylene, gasoline, kerosene, light oil,
Mineral oil-based hydrocarbons such as heavy oil can be used. In particular, according to the present invention, among the above, acetylene,
Methylacetylene, lower alkynes such as 1-butyne, ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene, lower alkenes such as 2-butene, butadiene, lower dienes such as isoprene, propane, lower alkanes such as butane and the like are preferable as the reducing agent. Used. These hydrocarbons may be used alone or in combination of two or more as needed.

【0035】上記還元剤としての炭化水素は、用いる具
体的な炭化水素によつて異なるが、通常、窒素酸化物に
対するモル比にて、0.1〜2程度の範囲にて用いられ
る。炭化水素の使用量が窒素酸化物に対するモル比に
て、0.1よりも小さいときは、窒素酸化物に対して十分
な還元活性を得ることができず、他方、モル比が2を越
えるときは、未反応の炭化水素の排出量が多くなるため
に、窒素酸化物の接触還元処理の後に、これを回収する
ための後処理が必要となる。
The hydrocarbon as the reducing agent varies depending on the specific hydrocarbon to be used, but is usually used in a molar ratio to nitrogen oxide within a range of about 0.1 to 2. If the amount of hydrocarbon used is less than 0.1 in terms of molar ratio to nitrogen oxides, sufficient reducing activity cannot be obtained for nitrogen oxides. On the other hand, if the molar ratio exceeds 2, Since a large amount of unreacted hydrocarbons is emitted, a post-treatment for recovering the nitrogen oxides after the catalytic reduction treatment of the nitrogen oxides is required.

【0036】尚、排ガス中に存在する燃料等の未燃焼物
乃至不完全燃焼生成物、即ち、炭化水素類やパティキュ
レート類等も還元剤として有効であり、これらも本発明
における炭化水素に含まれる。このことから、見方を変
えれば、本発明による触媒構造体は、排ガス中の炭化水
素類やパティキュレート類等の減少或いは除去触媒とし
ても有用であるということができる。
Unburned or incomplete combustion products such as fuel present in the exhaust gas, that is, hydrocarbons and particulates are also effective as reducing agents, and these are also included in the hydrocarbons of the present invention. It is. From this point of view, it can be said that the catalyst structure according to the present invention is also useful as a catalyst for reducing or removing hydrocarbons and particulates in exhaust gas.

【0037】上記還元剤が窒素酸化物に対して選択的還
元反応を示す温度は、アルキン<アルケン<芳香族系炭
化水素<アルカンの順に高くなる。また、同系の炭化水
素においては、炭素数が大きくなるに従つて、その温度
は低くなる。本発明による触媒構造体が窒素酸化物に対
して還元活性を示す最適な温度は、使用する還元剤や触
媒成分により異なるが、通常、100〜800℃であ
る。この温度領域においては、空間速度(SV)500
〜100000程度で排ガスを流通させることが好まし
い。本発明において特に好適な温度領域は200〜50
0℃である。
The temperature at which the reducing agent shows a selective reduction reaction with respect to nitrogen oxides increases in the order of alkyne <alkene <aromatic hydrocarbon <alkane. In addition, in hydrocarbons of the same system, the temperature decreases as the number of carbon atoms increases. The optimum temperature at which the catalyst structure according to the present invention exhibits a reducing activity on nitrogen oxides varies depending on the reducing agent and the catalyst component used, but is usually 100 to 800 ° C. In this temperature range, the space velocity (SV) 500
It is preferable to distribute exhaust gas at about 100,000. A particularly preferable temperature range in the present invention is 200 to 50.
0 ° C.

【0038】[0038]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。 (1)触媒構造体の調製 実施例1 塩化テトラアンミン白金(II)(Pt(NH3 )4Cl2
・ H2 O)1.08gをイオン交換水50mlに溶解させ
て、〔Pt(NH3 )42+イオンの水溶液を調製した。
これを予め120℃にて24時間乾燥させた径3mmのγ
−アルミナのペレツト(住友化学製NK−324)10
0ml(60g)を含む水200mlに十分な攪拌下に加え
て、上記〔Pt(NH3 )42+イオンとアルミナにおけ
る水素イオンとを交換させた。この間、pHの低下に伴つ
て、0.2重量%のアンモニア水を加え、pHを5.5に保持
した。このようにして、所定量の塩化テトラアンミン白
金(II)水溶液を上記γ−アルミナのペレツトを含む水
に加えた後、70℃にて2時間攪拌した。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited by these examples. (1) Preparation of catalyst structure Example 1 Tetraammineplatinum (II) chloride (Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 )
· A H 2 O) 1.08 g was dissolved in deionized water 50 ml, to prepare an aqueous solution of [Pt (NH 3) 4] 2+ ions.
This was previously dried at 120 ° C. for 24 hours.
-Pellet of alumina (NK-324 manufactured by Sumitomo Chemical) 10
The mixture was added to 200 ml of water containing 0 ml (60 g) with sufficient stirring to exchange the [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ ion with the hydrogen ion in alumina. During this period, as the pH dropped, 0.2% by weight of aqueous ammonia was added to maintain the pH at 5.5. In this manner, a predetermined amount of the aqueous solution of tetraammineplatinum (II) chloride was added to the water containing the γ-alumina pellet, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 2 hours.

【0039】次いで、このようにして、〔Pt(NH
3 )42+イオンとイオン交換させたγ−アルミナのペレ
ツトを濾過し、pH5.5の硝酸水溶液にて水洗し、120
℃で18時間乾燥させた後、500℃で4時間焼成し
て、白金1重量%を担持させたγ−アルミナを得た。こ
のようにしてγ−アルミナに担持させた白金層の厚みを
電子線プローブマイクロアナライザーによるシリカの線
分析から求めた結果、約20μmであつた。
[Pt (NH)
3 ) 4 ] The pellet of γ-alumina ion-exchanged with 2+ ions was filtered, washed with a nitric acid aqueous solution of pH 5.5, and washed with water.
After drying at 18 ° C. for 18 hours, baking was performed at 500 ° C. for 4 hours to obtain γ-alumina supporting 1% by weight of platinum. The thickness of the platinum layer thus supported on the γ-alumina was determined by line analysis of silica using an electron probe microanalyzer, and as a result, it was about 20 μm.

【0040】別に、硝酸ランタン(La(NO3 3
6H2 O)7.8gをイオン交換水5リットルに溶解さ
せ、pH6.0の水溶液を調製した。温度70℃でこの硝酸
ランタン水溶液にナトリウム型ZSM−5(日本モービ
ル社製、SiO2 /Al2 3モル比34)500gを
投入し、担持率0.5重量%にてZSM−5にランタンイ
オン(La3+)をイオン交換にて担持させた。このラン
タンイオンを担持させたZSM−5をサンプルミルにて
粉砕し、粒度を100メッシュ下、150メッシュ上に
調整した粉体を得た。
Separately, lanthanum nitrate (La (NO 3 ) 3.
7.8 g of 6H 2 O) was dissolved in 5 liters of ion-exchanged water to prepare an aqueous solution having a pH of 6.0. At a temperature of 70 ° C., 500 g of sodium-type ZSM-5 (manufactured by Nippon Mobil Co., SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio: 34) was charged into the aqueous solution of lanthanum nitrate, and lanthanum was added to ZSM-5 at a loading of 0.5% by weight. Ions (La 3+ ) were carried by ion exchange. The ZSM-5 supporting the lanthanum ion was pulverized by a sample mill to obtain a powder whose particle size was adjusted to 100 mesh and 150 mesh.

【0041】前記白金を担持させたγ−アルミナのペレ
ツトを転動造粒機に仕込み、更に、上記粉体とバインダ
ーとして用いるシリカゲル(日産化学製スノーテックス
N)の10倍希釈水を仕込んで、γ−アルミナペレツト
の表面に上記ランタンイオンを担持させたZSM−5を
コーテイングした。この際に、コーテイング層厚みを電
子線プローブマイクロアナライザーによるシリカの線分
析にて調べて、平均5μmになるように調節し、かくし
て、ランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコーテ
イングとして有する白金担持γ−アルミナを触媒構造体
A−1として得た。
The pellet of γ-alumina loaded with platinum was charged into a tumbling granulator, and further, the above powder and 10 times dilution water of silica gel (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries Ltd.) used as a binder were charged. The surface of the γ-alumina pellet was coated with ZSM-5 carrying the lanthanum ion. At this time, the thickness of the coating layer was examined by a line analysis of silica using an electron probe microanalyzer, and adjusted so as to have an average of 5 μm. Thus, a platinum support having lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 as a coating on the surface was used. γ-alumina was obtained as catalyst structure A-1.

【0042】実施例2 実施例1と同様にして、コーテイング層厚みが約20μ
mのランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコーテ
イングとして有する白金担持γ−アルミナを触媒構造体
A−2として得た。
Example 2 In the same manner as in Example 1, the thickness of the coating layer was about 20 μm.
Thus, platinum-supported γ-alumina having m of lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 as a coating on the surface was obtained as catalyst structure A-2.

【0043】実施例3 実施例1と同様にして、コーテイング層厚みが約50μ
mのランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコーテ
イングとして有する白金担持γ−アルミナを触媒構造体
A−3として得た。
Example 3 In the same manner as in Example 1, the thickness of the coating layer was about 50 μm.
Thus, platinum-supported γ-alumina having m of lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 as a coating on the surface was obtained as catalyst structure A-3.

【0044】実施例4 実施例1と同様にして、コーテイング層厚みが約100
μmのランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコー
テイングとして有する白金担持γ−アルミナを触媒構造
体A−4として得た。
Example 4 In the same manner as in Example 1, the thickness of the coating layer was about 100
Platinum-supported γ-alumina having μm lanthanum ion exchange H-type ZSM-5 as a coating on the surface was obtained as a catalyst structure A-4.

【0045】実施例5 実施例1と同様にして、コーテイング層厚みが約200
μmのランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコー
テイングとして有する白金担持γ−アルミナを触媒構造
体A−5として得た。
Example 5 In the same manner as in Example 1, the thickness of the coating layer was about 200
A platinum-supported γ-alumina having μm lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 as a coating on the surface was obtained as a catalyst structure A-5.

【0046】実施例6 実施例1と同様にして、担持率1重量%にて白金を担持
させたγ−アルミナを調製した。硝酸セリウム(Ce
(NO3)3 ・ 6H2 O)1425gをイオン交換水5リ
ットルに溶解させた。これにγ−アルミナ(水澤化学工
業(株)製GB)500gを投入し、十分に攪拌した
後、γ−アルミナを濾過し、乾燥させ、500℃で3時
間焼成して、酸化セリウムを担持率10重量%にて担持
させたγ−アルミナを得た。このγ−アルミナをサンプ
ルミルにて粉砕し、100メッシュ下、150メッシュ
上に粒度を調節した粉体を得た。以下、実施例1と同様
にして、コーテイング層厚みが平均で約50μmの酸化
セリウム担持γ−アルミナを表面にコーテイングした白
金担持γ−アルミナからなる触媒構造体A−6を得た。
Example 6 In the same manner as in Example 1, γ-alumina loaded with platinum at a loading of 1% by weight was prepared. Cerium nitrate (Ce
(NO 3) the 3 · 6H 2 O) 1425g was dissolved in deionized water for 5 liters. 500 g of γ-alumina (GB manufactured by Mizusawa Chemical Industry Co., Ltd.) was added thereto, and after sufficiently stirring, the γ-alumina was filtered, dried, calcined at 500 ° C. for 3 hours, and the cerium oxide carrying ratio was measured. Γ-alumina supported at 10% by weight was obtained. This γ-alumina was pulverized with a sample mill to obtain a powder whose particle size was adjusted below 100 mesh and above 150 mesh. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a catalyst structure A-6 made of platinum-supported γ-alumina coated on the surface with cerium oxide-supported γ-alumina having an average coating layer thickness of about 50 μm was obtained.

【0047】実施例7 実施例1と同様にして、白金を担持率1重量%にて担持
させたγ−アルミナを調製した。一方、ナトリウムモル
デナイト(日本化学社製NM−100P)500gを硝
酸ジルコニル水溶液(ZrO2 として100g/l濃
度)に浸漬し、攪拌しながら、70℃に1時間保持し、
ナトリウムイオンをジルコニウムイオン(Zr4+)とイ
オン交換させた。濾過、水洗した得たゼオライトケーキ
を乾燥させた後、650℃で4時間焼成した。
Example 7 In the same manner as in Example 1, γ-alumina loaded with platinum at a loading of 1% by weight was prepared. On the other hand, 500 g of sodium mordenite (NM-100P manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd.) was immersed in an aqueous solution of zirconyl nitrate (concentration of 100 g / l as ZrO 2 ), and kept at 70 ° C. for 1 hour with stirring.
Sodium ions were exchanged with zirconium ions (Zr 4+ ). The zeolite cake obtained by filtration and washing was dried, and then calcined at 650 ° C. for 4 hours.

【0048】このゼオライト(ジルコニウムモルデナイ
ト)のジルコニウム含量は3.3重量%であり、また、比
表面積は39m2/gであつた。このジルコニウムモルデ
ナイトをサンプルミルにて粉砕し、粒度を100メッシ
ュ下、150メッシュ上に調節した粉体を得た。以下、
実施例1と同様にして、コーテイング層厚みが平均で約
50μmのジルコニウムイオン交換モルデナイトを表面
にコーテイングした白金担持γ−アルミナからなる触媒
構造体A−7を得た。
The zeolite (zirconium mordenite) had a zirconium content of 3.3% by weight and a specific surface area of 39 m 2 / g. This zirconium mordenite was pulverized by a sample mill to obtain a powder whose particle size was adjusted to 100 meshes and 150 meshes. Less than,
In the same manner as in Example 1, a catalyst structure A-7 made of platinum-supported γ-alumina coated on the surface with zirconium ion-exchange mordenite having a coating layer thickness of about 50 μm on average was obtained.

【0049】実施例8 硝酸セリウム(Ce(NO3)3 ・ 6H2 O)28.5gを
イオン交換水100mlに溶解させた。これに予め120
℃にて24時間乾燥させた径3mmのγ−アルミナのペレ
ツト(住友化学製N4−324)100ml(60g)を
投入し、30分間放置して、上記硝酸セリウム溶液をγ
−アルミナの細孔内に十分に含浸させた。次いで、γ−
アルミナのペレツトを上記水溶液から取出し、ペレツト
の表面に付着した過剰の上記水溶液を除去した後、γ−
アルミナのペレツトを6重量%のアンモニア水300ml
に投入し、1時間放置して、γ−アルミナの細孔内で硝
酸セリウムを中和加水分解させた。
Example 8 28.5 g of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O) was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. 120
100 ml (60 g) of a 3 mm diameter γ-alumina pellet (Sumitomo Chemical's N4-324) dried at 24 ° C. for 24 hours and left for 30 minutes to remove the cerium nitrate solution from γ
-Fully impregnated into the pores of the alumina. Then, γ-
After removing the alumina pellet from the aqueous solution and removing the excess aqueous solution attached to the surface of the pellet, γ-
Alumina pellets in 300 ml of 6% by weight ammonia water
And left for 1 hour to neutralize and hydrolyze cerium nitrate in the pores of γ-alumina.

【0050】次いで、このようにして得られたセリウム
イオン(Ce3+)を担持させたγ−アルミナをイオン交
換水で十分に洗浄した後、500℃で3時間焼成して、
酸化セリウムを担持率10重量%にて担持させたγ−ア
ルミナのペレツトを得た。この酸化セリウムを担持させ
たγ−アルミナのペレツトをイオン交換水250ml中に
投入した。このときのpHは7.1であつた。これに1/1
0Nの硝酸を加えて、pHを5.5とした。
Next, the thus obtained γ-alumina supporting cerium ion (Ce 3+ ) was sufficiently washed with ion-exchanged water, and calcined at 500 ° C. for 3 hours.
A pellet of γ-alumina carrying cerium oxide at a loading of 10% by weight was obtained. The pellet of γ-alumina supporting cerium oxide was put into 250 ml of ion-exchanged water. At this time, the pH was 7.1. This is 1/1
The pH was adjusted to 5.5 by adding 0 N nitric acid.

【0051】別に、塩化テトラアンミン白金(II)(P
t(NH3 )4Cl2 ・ H2 O)1.08gをイオン交換水
50mlに溶解させて、〔Pt(NH3 )42+イオン交換
水溶液を調製し、これを上記酸化セリウムを担持させた
γ−アルミナのペレツトを含む水溶液に十分な攪拌下に
加えて、〔Pt(NH3 )42+とアルミナ又は酸化セリ
ウムにおける水素イオンとを交換させた。この間、pHの
低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加え、pHを5.
5に維持した。このようにして、所定量の塩化テトラア
ンミン白金(II)水溶液を加えた後、70℃にて2時間
攪拌した。
Separately, tetraammineplatinum (II) chloride (P
1.08 g of t (NH 3 ) 4 Cl 2 .H 2 O) was dissolved in 50 ml of ion-exchanged water to prepare an aqueous solution of [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ ion-exchange, which was loaded with the cerium oxide. [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ was exchanged with hydrogen ions in alumina or cerium oxide by adding to the aqueous solution containing the pellet of γ-alumina under sufficient stirring. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to the mixture to adjust the pH to 5.
Maintained at 5. After adding a predetermined amount of aqueous solution of tetraammineplatinum (II) chloride in this way, the mixture was stirred at 70 ° C. for 2 hours.

【0052】次いで、このようにしてイオン交換させた
酸化セリウム担持γ−アルミナペレツトを濾過し、pH5.
5の硝酸水溶液にて水洗し、120℃で18時間乾燥さ
せた後、500℃で4時間焼成し、更に、窒素/水素
(容量比4/1)混合気流中、400℃で1時間還元処
理した。このようにして得られた触媒は、γ−アルミナ
に酸化セリウム10重量%及び白金1重量%が担持され
てなるものであつた。一方、Nax 〔(AlO 2x
(SiO2 y 〕・ZH2 Oで表わされるナトリウム型
ZSM−5(日本モービル社製、Y/X=35)500
gを0.025モル/lの硫酸チタン水溶液5リットル中
に浸漬し、十分に攪拌した。
Next, the cerium oxide-supported γ-alumina pellet thus ion-exchanged was filtered to obtain a pH 5.
5 was dried at 120 ° C. for 18 hours, calcined at 500 ° C. for 4 hours, and further reduced at 400 ° C. for 1 hour in a mixed gas stream of nitrogen / hydrogen (volume ratio: 4/1). did. The catalyst thus obtained was obtained by supporting 10% by weight of cerium oxide and 1% by weight of platinum on γ-alumina. On the other hand, Na x [(AlO 2 ) x
(SiO 2 ) y ] · Sodium type ZSM-5 represented by ZH 2 O (manufactured by Nippon Mobile Co., Ltd., Y / X = 35) 500
g was immersed in 5 liters of a 0.025 mol / l aqueous solution of titanium sulfate and thoroughly stirred.

【0053】これをオートクレーブ中にて攪拌しなが
ら、100℃/時の昇温速度で昇温し、125℃に1時
間保持し、硫酸チタン水溶液を加水分解して、ナトリウ
ムイオンをチタンイオン(Ti4+)でイオン交換した
後、濾別、水洗して、ゼオライトのケーキを得た。この
ケーキを乾燥させた後、650℃で4時間焼成して、ゼ
オライトを得た。このゼオライト中のチタン含量は、T
iO2 として2.4重量%であつた。これをサンプルミル
にて粉砕し、粒度を100メッシュ下、150メッシュ
上に調節した粉体を得た。以下、実施例1と同様にし
て、コーテイング層厚みが平均で約50μmのチタンイ
オンZSM−5を表面にコーテイングした白金及び酸化
セリウム担持γ−アルミナからなる触媒構造体A−8を
得た。
While stirring this in an autoclave, the temperature was raised at a rate of 100 ° C./hour, kept at 125 ° C. for 1 hour, and the titanium sulfate aqueous solution was hydrolyzed to convert sodium ions into titanium ions (Ti). After ion exchange with 4+ ), the mixture was filtered and washed with water to obtain a zeolite cake. After drying this cake, it was calcined at 650 ° C. for 4 hours to obtain zeolite. The titanium content in this zeolite is T
It was 2.4% by weight as iO 2 . This was pulverized with a sample mill to obtain a powder whose particle size was adjusted to 100 mesh and 150 mesh. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a catalyst structure A-8 comprising platinum and cerium oxide-supported γ-alumina coated with titanium ions ZSM-5 on the surface and having a coating layer thickness of about 50 μm on average was obtained.

【0054】実施例9 硝酸ネオジム(Nd(NO3)3 ・ 6H2 O)234.5g
をイオン交換水5リットルに溶解させた。以下、実施例
8と同様にして、担持率30重量%にて酸化ネオジムを
担持させたγ−アルミナのペレツトを得た。これをイオ
ン交換水250ml中に投入した。このときのpHは7.5で
あつた。これに1/10Nの硝酸を加えて、pHを5.5と
した。以下、実施例4と同様にして、γ−アルミナに酸
化ネオジム30重量%と白金2重量%を担持させた触媒
を得た。
Example 9 Neodymium nitrate (Nd (NO 3 ) 3 .6H 2 O) 234.5 g
Was dissolved in 5 liters of ion-exchanged water. Thereafter, in the same manner as in Example 8, a pellet of γ-alumina carrying neodymium oxide at a carrying ratio of 30% by weight was obtained. This was put into 250 ml of ion-exchanged water. The pH at this time was 7.5. 1 / 10N nitric acid was added thereto to adjust the pH to 5.5. Hereinafter, in the same manner as in Example 4, a catalyst in which 30% by weight of neodymium oxide and 2% by weight of platinum were supported on γ-alumina was obtained.

【0055】別に、四塩化ゲルマニウム(GeCl4
500gをエタノール1050mlに溶解させた。これに
メタチタン酸(TiO2 ・H2 O)を500℃で焼成し
て得た比表面積115m2/g、硫酸含有率2.7%の酸化
チタン600gを投入し、更に、徐々にイオン交換水を
加え、四塩化ゲルマニウムを加水分解させた。この後、
固形分を濾過し、乾燥させ、300℃で3時間焼成し
て、酸化ゲルマニウムを担持率20重量%にて担持させ
た酸化チタンを得た。以下、実施例8と同様にして、コ
ーテイング層厚みが平均で約50μmの酸化ゲルマニウ
ム担持酸化チタンを表面にコーテイングした白金及び酸
化ネオジム担持γ−アルミナからなる触媒構造体A−9
を得た。
Separately, germanium tetrachloride (GeCl 4 )
500 g was dissolved in 1050 ml of ethanol. 600 g of titanium oxide having a specific surface area of 115 m 2 / g and a sulfuric acid content of 2.7%, obtained by calcining metatitanic acid (TiO 2 · H 2 O) at 500 ° C., were added thereto, and then gradually ion-exchanged water was added. Was added to hydrolyze germanium tetrachloride. After this,
The solid content was filtered, dried and calcined at 300 ° C. for 3 hours to obtain titanium oxide supporting germanium oxide at a supporting ratio of 20% by weight. Hereinafter, in the same manner as in Example 8, a catalyst structure A-9 composed of platinum and neodymium oxide-supported γ-alumina coated with germanium oxide-supported titanium oxide having an average coating layer thickness of about 50 μm on the surface was used.
I got

【0056】実施例10 硝酸ガリウム(Ga(NO3)3 ・ nH2 O、Gaとして
18.9重量%)59.6gをイオン交換水100mlに溶解
させた。これに予め120℃にて24時間乾燥させた径
3mmのγ−アルミナのペレツト(住友化学製NK−32
4)100ml(60g)を投入し、30分間放置して、
上記硝酸ガリウム水溶液をγ−アルミナの細孔内に十分
に含浸させた。次いで、γ−アルミナのペレツトを上記
水溶液から取出し、ペレツトの表面に付着した過剰の上
記水溶液を除去した後、γ−アルミナのペレツトを6重
量%のアンモニア水200mlに投入し、1時間放置し
て、γ−アルミナの細孔内で硝酸ガリウムを中和加水分
解させた。
Example 10 59.6 g of gallium nitrate (Ga (NO 3 ) 3 .nH 2 O, 18.9% by weight as Ga) was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. A pellet of γ-alumina having a diameter of 3 mm previously dried at 120 ° C. for 24 hours (NK-32 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
4) Add 100ml (60g), leave for 30 minutes,
The gallium nitrate aqueous solution was sufficiently impregnated in the pores of γ-alumina. Next, the pellet of γ-alumina is taken out from the aqueous solution, and the excess aqueous solution attached to the surface of the pellet is removed. Then, the pellet of γ-alumina is poured into 200 ml of 6% by weight ammonia water, and left for 1 hour. Gallium nitrate was neutralized and hydrolyzed in the pores of γ-alumina.

【0057】次いで、このようにして得られたガリウム
イオン(Ga4+)を担持させたγ−アルミナをイオン交
換水で十分に洗浄した後、500℃で3時間焼成して、
酸化ガリウムを担持率10重量%にて担持させたγ−ア
ルミナのペレツトを得た。この酸化ガリウムを担持させ
たγ−アルミナのペレツトをイオン交換水250ml中に
投入した。このときのpHは7.1であつた。これに1/1
0Nの硝酸を加えて、pHを5.5とした。
Next, the gamma-alumina thus loaded with gallium ions (Ga 4+ ) was sufficiently washed with ion-exchanged water, and calcined at 500 ° C. for 3 hours.
A pellet of γ-alumina supporting gallium oxide at a supporting rate of 10% by weight was obtained. The pellet of gamma-alumina supporting gallium oxide was put into 250 ml of ion-exchanged water. At this time, the pH was 7.1. This is 1/1
The pH was adjusted to 5.5 by adding 0 N nitric acid.

【0058】別に、塩化テトラアンミン白金(II)
(〔Pt(NH3)4 〕Cl2 ・ H2 O)1.08gをイオ
ン交換水50mlに溶解させて、〔Pt(NH3)4 2+
オン交換水溶液を調製し、これを上記酸化ガリウムを担
持させたγ−アルミナのペレツトを含む水溶液に十分な
攪拌下に加えて、〔Pt(NH3)4 2+とアルミナ又は
酸化ガリウムにおける水素イオンとを交換させた。この
間、pHの低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加
え、pHを5.5に維持した。このようにして、所定量の塩
化テトラアンミン白金(II)水溶液を上記酸化ガリウム
を担持させたγ−アルミナのペレツトを含む水溶液に加
えた後、70℃にて2時間攪拌した。
Separately, tetraammineplatinum chloride (II)
1.08 g of [[Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 .H 2 O) was dissolved in 50 ml of ion-exchanged water to prepare an aqueous solution of [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ ion-exchange, which was then oxidized. [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ was exchanged with an aqueous solution containing a pellet of γ-alumina supporting gallium under sufficient stirring to exchange hydrogen ions in alumina or gallium oxide. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to keep the pH at 5.5 as the pH dropped. In this way, a predetermined amount of the aqueous solution of tetraammineplatinum (II) chloride was added to the aqueous solution containing the gallium oxide-supported γ-alumina pellet, followed by stirring at 70 ° C. for 2 hours.

【0059】次いで、このようにしてイオン交換させた
酸化ガリウム担持γ−アルミナペレツトを濾過し、pH5.
5の硝酸水溶液にて水洗し、120℃で18時間乾燥さ
せた後、500℃で4時間焼成し、更に、窒素/水素
(容量比4/1)混合気流中、400℃で1時間還元処
理した。このようにして得られた触媒は、γ−アルミナ
に酸化ガリウム10重量%と白金1重量%が担持されて
なるものであつた。
Next, the gallium oxide-supported γ-alumina pellet thus ion-exchanged was filtered to obtain a pH 5.
5 was dried at 120 ° C. for 18 hours, calcined at 500 ° C. for 4 hours, and further reduced at 400 ° C. for 1 hour in a mixed gas stream of nitrogen / hydrogen (volume ratio: 4/1). did. The catalyst obtained in this manner was one in which 10% by weight of gallium oxide and 1% by weight of platinum were supported on γ-alumina.

【0060】別に、硝酸ガリウム(Ga(NO3)3 ・ n
2 O、Gaとして18.9重量%)118gをイオン交
換水1リットルに溶解させた。H型モルデナイト(日本
化学製HM−23)700gを含む温度70℃、pH2.5
に調節したスラリー中に上記硝酸ガリウムの水溶液を十
分な攪拌下に加えて、イオン交換させた。この間、pHの
低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加え、pHを2.
5に維持した。このようにして、所定量の硝酸ガリウム
水溶液を加えた後、2時間攪拌した。
Separately, gallium nitrate (Ga (NO 3 ) 3 .n
118 g of H 2 O and Ga (18.9% by weight) was dissolved in 1 liter of ion-exchanged water. 70 ° C., pH 2.5 containing 700 g of H-type mordenite (HM-23 manufactured by Nippon Chemical)
The aqueous solution of gallium nitrate was added to the slurry adjusted to the above under sufficient stirring to effect ion exchange. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to the mixture to adjust the pH to 2.
Maintained at 5. After adding a predetermined amount of gallium nitrate aqueous solution in this way, the mixture was stirred for 2 hours.

【0061】次いで、このようにしてイオン交換させた
ガリウムイオン交換モルデナイトを濾過し、イオン交換
水にて洗浄し、120℃で18時間乾燥させた後、70
0℃にて5時間焼成した。このようにして、ガリウムイ
オン5重量%を担持させたモルデナイトを得た。以下、
実施例8と同様にして、コーテイング層厚みが平均で約
50μmのガリウムイオン交換H型モルデナイトを表面
にコーテイングした白金及び酸化ガリウム担持γ−アル
ミナからなる触媒構造体A−10を得た。
Next, the gallium ion-exchanged mordenite thus ion-exchanged is filtered, washed with ion-exchanged water, dried at 120 ° C. for 18 hours, and then dried.
It was baked at 0 ° C. for 5 hours. In this way, mordenite supporting 5% by weight of gallium ions was obtained. Less than,
In the same manner as in Example 8, a catalyst structure A-10 comprising platinum and gallium oxide-supported γ-alumina coated with gallium ion-exchanged H-type mordenite having a coating layer thickness of about 50 μm on average was obtained.

【0062】実施例11 実施例1と同様にして、白金1重量%を担持させたγ−
アルミナを調製した。別に、塩化金酸水溶液(金として
0.126g/l)47.6mlをイオン交換水100mlに加
え、これに上記した白金を担持させたγ−アルミナを十
分な攪拌下に加え、γ−アルミナに塩化金酸水溶液を含
浸させて、塩化金イオンをγ−アルミナにイオン交換に
よつて担持させた。次いで、このγ−アルミナを濾過
し、イオン交換水にて水洗し、120℃で18時間乾燥
させた後、500℃で4時間焼成し、更に、この後、窒
素/水素(容量比4/1)混合気流中、400℃で1時
間還元処理した。
Example 11 In the same manner as in Example 1, γ-
Alumina was prepared. Separately, chloroauric acid aqueous solution (as gold
0.126 g / l) 47.6 ml was added to ion-exchanged water 100 ml, and the above-mentioned platinum-supported γ-alumina was added thereto with sufficient stirring, and γ-alumina was impregnated with a chloroauric acid aqueous solution. Gold chloride ions were supported on γ-alumina by ion exchange. Next, the γ-alumina was filtered, washed with ion-exchanged water, dried at 120 ° C. for 18 hours, calcined at 500 ° C. for 4 hours, and then nitrogen / hydrogen (volume ratio 4/1). ) Reduction treatment was performed at 400 ° C for 1 hour in a mixed gas stream.

【0063】このようにして、γ−アルミナに白金1重
量%と金0.01重量%を担持させた触媒を得た。市販の
水酸化ジルコニウム(第一希元素(株)製)500gに
五塩化ニオブ(NbCl5 )のエタノール溶液(Nbと
して15g/l)200mlを徐々に加えた後、混合物を
十分に混練した。得られた混練物を風乾し、100℃で
18時間乾燥させた後、500℃にて3時間焼成して、
酸化ニオブ(Nb2 5 )をNbとして10重量%担持
させた酸化ジルコニウムを得た。以下、実施例8と同様
にして、コーテイング層厚みが平均で約50μmの酸化
ニオブ担持ジルコニアを表面にコーテイングした白金及
び金担持γ−アルミナからなる触媒構造体A−11を得
た。
In this way, a catalyst in which 1% by weight of platinum and 0.01% by weight of gold were supported on γ-alumina was obtained. 200 ml of an ethanol solution of niobium pentachloride (NbCl 5 ) (15 g / l as Nb) was gradually added to 500 g of commercially available zirconium hydroxide (manufactured by Daiichi Rare Element Co., Ltd.), and the mixture was sufficiently kneaded. The obtained kneaded material was air-dried, dried at 100 ° C. for 18 hours, and calcined at 500 ° C. for 3 hours.
Zirconium oxide carrying 10% by weight of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) as Nb was obtained. Thereafter, in the same manner as in Example 8, a catalyst structure A-11 composed of platinum and gold-supported γ-alumina having a coating layer thickness of about 50 μm on average coated with niobium oxide-supported zirconia on the surface was obtained.

【0064】実施例12 塩化ルテニウム(RuCl3 )2.46gを0.1N塩酸に
溶解させて、ルテニウムイオン(Ru3+)水溶液を調製
し、これを実施例1と同じγ−アルミナのペレツトを含
む水に十分な攪拌下に加えて、ルテニウムイオンとアル
ミナにおける水素イオンとを交換させた。この間、pHの
低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加え、pHを3.
0に維持した。このようにして、所定量の塩化ルテニウ
ムの塩酸水溶液を加えた後、70℃にて2時間攪拌し
た。
Example 12 A solution of ruthenium ion (Ru 3+ ) was prepared by dissolving 2.46 g of ruthenium chloride (RuCl 3 ) in 0.1 N hydrochloric acid, and the same γ-alumina pellet as in Example 1 was prepared. The ruthenium ions were exchanged with the hydrogen ions in the alumina by adding to the contained water with sufficient stirring. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added as the pH decreased, and the pH was adjusted to 3.
It was kept at zero. After adding a predetermined amount of an aqueous solution of ruthenium chloride in hydrochloric acid, the mixture was stirred at 70 ° C. for 2 hours.

【0065】この後、実施例1と同様にして、γ−アル
ミナにルテニウム2重量%を担持させた触媒を得た。別
に、γ−アルミナ粉末(住友化学社製A−11)50g
をイオン交換水100ml中に投入し、これに更に五塩化
ニオブの塩酸水溶液(NbCl5 として4.1g)50ml
を加え、加熱沸騰させて、加水分解させた。固形分をイ
オン交換水にて洗浄した後、500℃で4時間焼成し
て、Nb2 5 /Al2 3 重量比2/98の金属酸化
物混合物粉末を得た。
Thereafter, in the same manner as in Example 1, a catalyst in which 2% by weight of ruthenium was supported on γ-alumina was obtained. Separately, 50 g of γ-alumina powder (A-11 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
Was poured into 100 ml of ion-exchanged water, and 50 ml of an aqueous solution of niobium pentachloride in hydrochloric acid (4.1 g as NbCl 5 ) was further added thereto.
Was added and heated to boiling for hydrolysis. The solid content was washed with ion-exchanged water and calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain a metal oxide mixture powder having a Nb 2 O 5 / Al 2 O 3 weight ratio of 2/98.

【0066】この金属酸化物粉末50gをイオン交換水
250ml中に投入し、これに10重量%アンモニア水を
加えて、pHを6.0とした。これに十分な攪拌下に、硝酸
ニッケル(Ni(NO3 2 ・6H2 O)1.24gをイ
オン交換水50mlに溶解させてなるニッケルイオン(N
2+)水溶液を加え、ニッケルイオン交換を行なつた。
この間、2重量%アンモニア水を加えて、pHを所定値に
維持した。このようにして、所定量のニッケルイオン水
溶液を加えた後、更に、2時間攪拌を続けた。
50 g of this metal oxide powder was put into 250 ml of ion-exchanged water, and 10% by weight aqueous ammonia was added thereto to adjust the pH to 6.0. Under sufficient stirring, nickel ion (N) obtained by dissolving 1.24 g of nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) in 50 ml of ion-exchanged water.
i 2+ ) aqueous solution was added and nickel ion exchange was performed.
During this time, 2% by weight of aqueous ammonia was added to maintain the pH at a predetermined value. After adding a predetermined amount of the nickel ion aqueous solution in this way, stirring was further continued for 2 hours.

【0067】この後、実施例1と同様にして、ニッケル
イオンを担持率5重量%にて担持させたNb2 5 −A
2 3 触媒粉末を得た。以下、実施例8と同様にし
て、コーテイング層厚みが平均で約50μmのニッケル
イオン担持Nb2 5 −Al2 3 を表面にコーテイン
グしたルテニウム担持γ−アルミナからなる触媒構造体
A−12を得た。
[0067] Thereafter, in the same manner as in Example 1, Nb 2 O 5 -A obtained by supporting nickel ions by loading of 5 wt%
1 2 O 3 catalyst powder was obtained. Hereinafter, in the same manner as in Example 8, a catalyst structure A-12 made of ruthenium-supported γ-alumina coated on the surface with nickel ion-supported Nb 2 O 5 —Al 2 O 3 having a coating layer thickness of about 50 μm on average was prepared. Obtained.

【0068】実施例13 実施例8と同様にして、酸化ランタンを担持させたγ−
アルミナのペレツト98gを得た。塩化ロジウム(Rh
Cl3 ・ nH2 O、Rhとして37.24重量%)5.37
gをイオン交換水50mlに溶解させて、ロジウムイオン
(Rh3+)のイオン交換水溶液を調製し、これを上記酸
化ランタンを担持させたγ−アルミナのペレツトを含む
水溶液中に十分な攪拌下に加えて、ロジウムイオンとア
ルミナ又は酸化ランタンにおける水素イオンとをイオン
交換させた。この間、pHの低下に伴つて、2重量%のア
ンモニア水を加え、pHを5.5に維持した。このようにし
て、所定の塩化ロジウム水溶液を加えた後、70℃にて
2時間攪拌した。
Example 13 In the same manner as in Example 8, γ-
98 g of an alumina pellet was obtained. Rhodium chloride (Rh
Cl 3 .nH 2 O, 37.24% by weight as Rh) 5.37
g was dissolved in 50 ml of ion-exchanged water to prepare an ion-exchanged aqueous solution of rhodium ion (Rh 3+ ), and this was added to an aqueous solution containing a γ-alumina pellet carrying lanthanum oxide under sufficient stirring. In addition, rhodium ions were exchanged with hydrogen ions in alumina or lanthanum oxide. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to keep the pH at 5.5 as the pH dropped. After adding the predetermined aqueous solution of rhodium chloride in this way, the mixture was stirred at 70 ° C. for 2 hours.

【0069】この後、実施例8と同様にして、γ−アル
ミナに酸化ランタン30重量%及びロジウム2重量%を
担持させた。以下、実施例8と同様にして、γ−アルミ
ナに酸化ランタン30重量%、ロジウム2重量%及び金
0.005重量%が担持させた触媒を得た。以下、実施例
1と同様にして、コーテイング層厚みが平均で約50μ
mのランタンイオン交換H型ZSM−5を表面にコーテ
イングしたロジウム及び金担持γ−アルミナからなる触
媒構造体A−13を得た。
Thereafter, as in Example 8, γ-alumina supported 30% by weight of lanthanum oxide and 2% by weight of rhodium. Thereafter, in the same manner as in Example 8, γ-alumina contained 30% by weight of lanthanum oxide, 2% by weight of rhodium and gold.
A catalyst supported by 0.005% by weight was obtained. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the coating layer thickness was about 50 μm on average.
Thus, a catalyst structure A-13 composed of rhodium and gold-supported γ-alumina coated on the surface with lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 of m was obtained.

【0070】実施例14 硝酸ガリウム(Ga(NO3)3 ・ nH2 O、Gaとして
18.9重量%)11.81gをイオン交換水100mlに溶
解させた。H型モルデナイト(日本化学製HM−23)
の径3mmのペレツト100ml(70g)を含む温度70
℃、pH2.5に調節したスラリー中に上記硝酸ガリウムの
水溶液を十分な攪拌下に加えて、イオン交換させた。こ
の間、pHの低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加
え、pHを2.5に維持した。このようにして、所定の硝酸
ガリウム水溶液を加えた後、2時間攪拌した。
Example 14 1.81 g of gallium nitrate (Ga (NO 3 ) 3 .nH 2 O, 18.9% by weight as Ga) was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. H-type mordenite (HM-23 manufactured by Nippon Chemical)
Containing 100 ml (70 g) of a 3 mm diameter pellet
The aqueous solution of gallium nitrate was added to the slurry adjusted to pH 2.5 and pH 2.5 under sufficient stirring to effect ion exchange. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to keep the pH at 2.5 as the pH dropped. After adding a predetermined gallium nitrate aqueous solution in this way, the mixture was stirred for 2 hours.

【0071】次いで、このようにしてイオン交換させた
ガリウムイオン交換モルデナイトを濾過し、イオン交換
水にて洗浄し、120℃で18時間乾燥させた後、70
0℃にて5時間焼成した。このようにして、ガリウムイ
オン5重量%を担持させたモルデナイトのペレツトを得
た。別に、塩化イリジウム(IrCl4 、塩化イリジウ
ムとして98.9重量%)5.32gを80℃のイオン交換
水100ml中に投入し、溶解させた。これに上記のモル
デナイトのペレツトを投入し、30分間放置して、モル
デナイトの細孔内に十分に含浸させ、次いで、ペレツト
を上記溶液から取出し、ペレツトの表面に付着した過剰
の水溶液を除去した後、10重量%のヒドラジン水溶液
にて還元処理し、120℃で18時間乾燥させた。これ
を500℃にて3時間焼成して、イリジウム2重量%を
担持させたガリウムイオン交換モルデナイトを得た。
Next, the gallium ion-exchanged mordenite thus ion-exchanged is filtered, washed with ion-exchanged water and dried at 120 ° C. for 18 hours.
It was baked at 0 ° C. for 5 hours. Thus, a mordenite pellet supporting 5% by weight of gallium ions was obtained. Separately, 5.32 g of iridium chloride (IrCl 4 , 98.9% by weight as iridium chloride) was put into 100 ml of ion-exchanged water at 80 ° C. and dissolved. The mordenite pellets were put into this, and left for 30 minutes to sufficiently impregnate the pores of the mordenites. Then, the pellets were taken out of the solution, and the excess aqueous solution attached to the surface of the pellets was removed. The mixture was reduced with a 10% by weight aqueous solution of hydrazine, and dried at 120 ° C. for 18 hours. This was calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain gallium ion-exchanged mordenite supporting 2% by weight of iridium.

【0072】以下、実施例1と同様にして、コーテイン
グ層厚みが平均で約50μmのランタンイオン交換H型
ZSM−5を表面にコーテイングしたイリジウム担持ガ
リウムイオン交換モルデナイトからなる触媒構造体A−
14を得た。
In the same manner as in Example 1, a catalyst structure A- made of iridium-supported gallium ion-exchanged mordenite coated on the surface with a lanthanum ion-exchanged H-type ZSM-5 having a coating layer thickness of about 50 μm on average.
14 was obtained.

【0073】実施例15 実施例1と同様にして、白金1重量%を担持させたγ−
アルミナのペレツトを調製した。別に、市販のカルシウ
ムモルデナイト(日本化学社製Ca−M−100P)を
サンプルミルにて粉砕し、100メッシュ下、150メ
ッシュ上に粒度を調整した粉体を得た。以下、実施例1
と同様にして、上記γ−アルミナのペレツトの表面にC
a−モルデナイトをコーテイングして、コーテイング層
厚みが平均で約50μmのCa−モルデナイトを表面に
コーテイングした白金担持γ−アルミナからなる触媒構
造体A−15を得た。
Example 15 In the same manner as in Example 1, γ-
A pellet of alumina was prepared. Separately, commercially available calcium mordenite (Ca-M-100P, manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd.) was pulverized with a sample mill to obtain a powder whose particle size was adjusted below 100 mesh and above 150 mesh. Hereinafter, Example 1
In the same manner as described above, C
The a-mordenite was coated to obtain a catalyst structure A-15 made of platinum-supported γ-alumina coated on the surface with Ca-mordenite having a coating layer thickness of about 50 μm on average.

【0074】比較例1 日本モービル社製のナトリウム型ZSM−5(SiO2
/Al2 3 モル比=34)を水素置換して、H型ZS
M−5とし、これをシリカゾル(日産化学製スノーテツ
クスN)をバインダーとして用いて、直径2.4mmの球状
体に成形した。これを120℃で18時間乾燥させた
後、500℃で4時間焼成して、触媒構造体B−1を得
た。
Comparative Example 1 A sodium type ZSM-5 (SiO 2 manufactured by Nippon Mobile Co., Ltd.)
/ Al 2 O 3 molar ratio = 34) by hydrogen substitution to form H-type ZS
M-5 was formed into a spherical body having a diameter of 2.4 mm using silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) as a binder. This was dried at 120 ° C. for 18 hours, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain a catalyst structure B-1.

【0075】比較例2 塩化白金酸(H2 PtCl6 ・ 6H2 O)1.59gをイ
オン交換水100mlに溶解させた。これに実施例1と同
じγ−アルミナ100mlを投入し、1時間放置した後、
γ−アルミナから過剰の溶液を除去した。次いで、γ−
アルミナを120℃で18時間乾燥させた後、500℃
で4時間焼成し、更に、窒素/水素(4/1)混合気流
中、400℃で1時間還元処理した。かくして、γ−ア
ルミナに白金1重量%を担持させてなる触媒構造体B−
2を得た。
[0075] Comparative Example 2 chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O) 1.59g was dissolved in deionized water 100 ml. 100 ml of the same γ-alumina as in Example 1 was added thereto, and left for 1 hour.
Excess solution was removed from γ-alumina. Then, γ-
After drying the alumina at 120 ° C. for 18 hours, 500 ° C.
For 4 hours, and further reduced at 400 ° C. for 1 hour in a mixed gas stream of nitrogen / hydrogen (4/1). Thus, the catalyst structure B- in which 1% by weight of platinum is supported on γ-alumina
2 was obtained.

【0076】比較例3 硝酸セリウム(Ce(NO3)3 ・ 6H2 O)28.5gを
イオン交換水100mlに溶解させた。これに予め120
℃にて24時間乾燥させた径3mmのγ−アルミナのペレ
ツト(住友化学製NK−324)100ml(60g)を
投入し、30分間放置して、上記硝酸セリウム溶液をγ
−アルミナの細孔内に十分に含浸させた。次いで、γ−
アルミナのペレツトを上記溶液から取出し、ペレツトの
表面に付着した過剰の上記溶液を除去した後、γ−アル
ミナのペレツトを6重量%のアンモニア水200mlに投
入し、1時間放置して、γ−アルミナの細孔内で硝酸セ
リウムを中和加水分解させた。
Comparative Example 3 28.5 g of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O) was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. 120
100 ml (60 g) of 3 mm diameter γ-alumina pellets (NK-324, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) dried at 24 ° C. for 24 hours and left for 30 minutes to remove the cerium nitrate solution from γ
-Fully impregnated into the pores of the alumina. Then, γ-
After removing the alumina pellet from the above solution and removing the excess solution adhering to the surface of the pellet, the pellet of γ-alumina was poured into 200 ml of 6% by weight aqueous ammonia, and left for 1 hour. Cerium nitrate was neutralized and hydrolyzed in the pores.

【0077】次いで、このようにして得られたセリウム
イオンを担持させたγ−アルミナをイオン交換水で十分
に洗浄した後、500℃で3時間焼成して、酸化セリウ
ムを担持率10重量%にて担持させたγ−アルミナのペ
レツトを得た。この酸化セリウムを担持させたγ−アル
ミナのペレツトをイオン交換水250ml中に投入した。
このときのpHは7.1であつた。これに1/10Nの硝酸
を加えて、pHを5.5とした。
Then, the thus obtained γ-alumina carrying cerium ions is sufficiently washed with ion-exchanged water and calcined at 500 ° C. for 3 hours to reduce the cerium oxide loading to 10% by weight. Thus, a pellet of γ-alumina supported was obtained. The pellet of γ-alumina supporting cerium oxide was put into 250 ml of ion-exchanged water.
At this time, the pH was 7.1. 1 / 10N nitric acid was added thereto to adjust the pH to 5.5.

【0078】別に、塩化テトラアンミン白金(II)(P
t(NH3 )4Cl2 ・ H2 O)1.08gをイオン交換水
50mlに溶解させて、〔Pt(NH3 )42+イオン交換
水溶液を調製し、これを上記酸化セリウムを担持させた
γ−アルミナのペレツトを含む水溶液に十分な攪拌下に
加えて、〔Pt(NH3 )42+とアルミナ又は酸化セリ
ウムにおける水素イオンとを交換させた。この間、pHの
低下に伴つて、2重量%のアンモニア水を加え、pHを5.
5に維持した。このようにして、所定量の塩化テトラア
ンミン白金(II)水溶液を加えた後、70℃にて2時間
攪拌した。
Separately, tetraammineplatinum (II) chloride (P
1.08 g of t (NH 3 ) 4 Cl 2 .H 2 O) was dissolved in 50 ml of ion-exchanged water to prepare an aqueous solution of [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ ion-exchange, which was loaded with the cerium oxide. [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ was exchanged with hydrogen ions in alumina or cerium oxide by adding to the aqueous solution containing the pellet of γ-alumina under sufficient stirring. During this period, 2% by weight of aqueous ammonia was added to the mixture to adjust the pH to 5.
Maintained at 5. After adding a predetermined amount of aqueous solution of tetraammineplatinum (II) chloride in this way, the mixture was stirred at 70 ° C. for 2 hours.

【0079】次いで、このようにしてイオン交換させた
酸化セリウム担持γ−アルミナペレツトを濾過し、pH5.
5の硝酸水溶液にて水洗し、120℃で18時間乾燥さ
せた後、500℃で4時間焼成し、更に、窒素/水素
(容量比4/1)気流中、400℃で1時間還元処理し
て、γ−アルミナに酸化セリウム10重量%と白金1重
量%が担持された触媒構造体B−3を得た。
Next, the cerium oxide-supported γ-alumina pellet thus ion-exchanged was filtered to obtain a pH 5.
5 was dried at 120 ° C. for 18 hours, calcined at 500 ° C. for 4 hours, and further reduced in a stream of nitrogen / hydrogen (volume ratio: 4/1) at 400 ° C. for 1 hour. Thus, a catalyst structure B-3 in which 10% by weight of cerium oxide and 1% by weight of platinum were supported on γ-alumina was obtained.

【0080】(2)評価試験 上記した本発明による触媒構造体(A−1〜18)及び
比較例の触媒構造体(B−1〜3)を用いて、下記の試
験条件にて、窒素酸化物含有ガスの窒素酸化物接触還元
を行ない、窒素酸化物の除去率をケミカルルミネツセン
ス法にて求めた。 (試験条件) (1)ガス組成 NO 500 ppm O2 10容量% 還元剤 500 ppm 水 6容量% 窒素 残部 (2)空間速度 10000又は20000Hr-1 (3)反応温度 200℃、250℃、300℃、
350℃、400℃又は450℃ 結果を表1及び表2に示す。
(2) Evaluation Test Using the above-described catalyst structures (A-1 to 18) of the present invention and the catalyst structures (B-1 to 3) of Comparative Examples under the following test conditions, nitrogen oxidation was carried out. Nitrogen oxide catalytic reduction of the substance-containing gas was performed, and the removal rate of nitrogen oxide was determined by a chemical luminescence method. (Test conditions) (1) Gas composition NO 500 ppm O 2 10% by volume Reducing agent 500 ppm Water 6% by volume Nitrogen balance (2) Space velocity 10,000 or 20000 Hr -1 (3) Reaction temperature 200 ° C., 250 ° C., 300 ° C. ,
350 ° C., 400 ° C. or 450 ° C. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】[0082]

【表2】 [Table 2]

【0083】表1及び表2に示す結果から明らかなよう
に、本発明による触媒構造体は、いずれも窒素酸化物の
窒素の除去率が高いのに対して、比較例による触媒構造
体は、総じて、除去率が低い。比較例1による触媒構造
体は、H型ZSM−5からなる従来より知られている代
表的な窒素酸化物接触還元用触媒構造体であつて、概し
て、窒素酸化物の窒素の除去率が低い。
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, the catalyst structures according to the present invention all have high removal rates of nitrogen of nitrogen oxides, whereas the catalyst structures according to Comparative Examples have a high removal rate. Overall, the removal rate is low. The catalyst structure according to Comparative Example 1 is a conventionally known representative catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxide composed of H-type ZSM-5, and generally has a low nitrogen oxide removal rate. .

【0084】比較例2は、γ−アルミナに白金を担持さ
せてなる単層構造の触媒構造体である。これに対して、
実施例1は、γ−アルミナに白金を担持させて、これを
内部層とし、その上に、ランタンイオンを担持させたZ
SM−5のコーテイング層を表面層として形成した2層
構造を有する触媒構造体であつて、窒素酸化物の窒素の
除去率が向上している。
Comparative Example 2 is a catalyst structure having a single layer structure in which platinum is supported on γ-alumina. On the contrary,
In Example 1, Z was prepared by supporting platinum on γ-alumina, using this as an internal layer, and supporting lanthanum ions thereon.
This is a catalyst structure having a two-layer structure in which an SM-5 coating layer is formed as a surface layer, and has an improved nitrogen oxide removal rate.

【0085】比較例3は、γ−アルミナに酸化セリウム
と白金とを担持させてなる単層構造の触媒構造体であ
る。これに対して、実施例8は、γ−アルミナに酸化セ
リウムと白金とを担持させて、これを内部層とし、その
上にチタンイオン置換ZSM−5からなるコーテイング
層を表面層として有する2層構造の触媒構造体であつ
て、窒素酸化物の窒素の除去率が向上している。
Comparative Example 3 is a catalyst structure having a single layer structure in which cerium oxide and platinum are supported on γ-alumina. On the other hand, in Example 8, γ-alumina supported cerium oxide and platinum, and this was used as an inner layer, on which a two-layer having a coating layer made of titanium ion-substituted ZSM-5 as a surface layer was used. The catalyst structure has a structure in which the nitrogen oxide removal rate of nitrogen oxides is improved.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上のように、本発明による窒素酸化物
接触還元用触媒構造体は、所定の触媒成分を有する表面
層と、所定の触媒成分を有し、上記表面層の内側に位置
する内部層との多層構造を有し、炭化水素を還元剤とし
て用いる窒素酸化物の接触還元において、従来の触媒構
造体に比べて、高活性高選択性を有し、更に、酸素及び
水分の共存下においても、排ガス中の窒素酸化物を広い
温度範囲において効率よく接触還元することができ、更
に、耐久性にすぐれる。
As described above, the catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to the present invention has a surface layer having a predetermined catalyst component, and has a predetermined catalyst component and is located inside the surface layer. It has a multi-layer structure with an inner layer, and has higher activity and higher selectivity than conventional catalyst structures in the catalytic reduction of nitrogen oxides using hydrocarbons as a reducing agent. Even under the above conditions, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be efficiently catalytically reduced in a wide temperature range, and the durability is excellent.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/56 ZABA (72)発明者 仲辻 忠夫 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 清水 宏益 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 安川 律 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 吉成 知博 埼玉県浦和市元町3−32−25−201 (72)発明者 菅沼 藤夫 埼玉県北葛飾郡庄和町新宿新田228−16 (72)発明者 宮本 勝美 埼玉県北葛飾郡鷲宮町鷲宮1−11−17 (72)発明者 伊藤 建彦 茨城県つくば市東一丁目一番地 工業技 術院 化学技術研究所内 (72)発明者 浜田 秀昭 茨城県つくば市東一丁目一番地 工業技 術院 化学技術研究所内 審査官 新居田 知生 (56)参考文献 特開 平5−168939(JP,A) 特開 平5−228370(JP,A) 特開 平5−68888(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location B01J 23/56 ZABA (72) Inventor Tadao Nakatsuji 5-1-1 Ebishima-cho, Sakai-shi, Osaka Sakai Chemical (72) Inventor Hiromasa Shimizu 5-1-1 Ebisushimacho, Sakai City, Osaka Sakai Chemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Ritsu Yasukawa 5-1, Ebisshimacho, Sakai City, Osaka Address Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Tomohiro Yoshinari 3-32-25-201, Motomachi, Urawa City, Saitama Prefecture (72) Inventor Fujio Suganuma 228-16 Shinjuku Shinjuku, Showa-cho, Kita-Katsushika-gun, Saitama Prefecture 72) Inventor Katsumi Miyamoto 1-11-17 Washinomiya, Washinomiya-cho, Kita-Katsushika-gun, Saitama (72) Inventor Tetsuhiko Ito Ichiban-Chome Ichiban-Chome, Tsukuba, Ibaraki Pref. Hideaki 1st place, Higashi 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki Pref. Examiner, Institute of Chemical Technology, Tomoo Niida (56) References JP-A-5-168939 (JP, A) JP-A-5-228370 (JP, A) JP Hei 5-68888 (JP, A)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】触媒構造体を構成する基材上に、触媒成分
を有する内部層と、この内部層の上に触媒成分を担持さ
せてなる表面層とを備えた二層構造を有する窒素酸化物
接触還元用触媒構造体であつて、 内部層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム及
びルテニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の
白金族元素を担持させてなる触媒成分からなり、 表面層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、周期律表IIa、IIIa、IIIb、IVa、IVb、V
a、VIIa及びVIII族(コバルト及びニッケルを除
く。)の少なくとも1種の金属又はそのイオン又はその
酸化物を担持させてなる触媒成分からなることを特徴と
する炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物接触還元
用触媒構造体。
1. A nitrogen oxide having a two-layer structure comprising an inner layer having a catalyst component on a base material constituting a catalyst structure, and a surface layer carrying a catalyst component on the inner layer. Catalyst structure for catalytic reduction of oxides , the inner layer of which is aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide
At least one selected from the group consisting of lithium and H-type zeolite
, A catalyst component comprising at least one platinum group element selected from the group consisting of platinum, iridium, rhodium, palladium and ruthenium , wherein the surface layer is aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide and H type. At least one carrier selected from zeolites is provided with periodic table IIa, IIIa, IIIb, IVa, IVb, V
a, VIIa and VIII (excluding cobalt and nickel)
Good. At least one metal or its ion or nitrogen oxide catalytic reduction catalyst structure for the use of hydrocarbons, comprising the catalytic component composed by supporting as a reducing agent and the oxides of).
【請求項2】内部層が白金族元素を担体に担持させてな
る触媒成分からなり、担持率が0.1〜10重量%の範囲
であることを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物接触
還元用触媒構造体。
2. The nitrogen oxide according to claim 1, wherein the inner layer comprises a catalyst component in which a platinum group element is supported on a carrier, and the supporting rate is in the range of 0.1 to 10% by weight. Catalyst structure for catalytic reduction.
【請求項3】触媒構造体を構成する基材上に、触媒成分
を有する内部層と、この内部層の上に触媒成分を担持さ
せてなる表面層とを備えた二層構造を有する窒素酸化物
接触還元用触媒構造体であつて、 内部層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、 (a) 白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム及びルテ
ニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族
元素と、 (b) 酸化セリウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化
ゲルマニウム及び酸化ガリウムよりなる群から選ばれる
少なくとも1種の金属酸化物担持させてなる触媒成
からなり、 表面層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、周期律表IIa、IIIa、IIIb、IVa、IVb、V
a、VIIa及びVIII族(コバルト及びニッケルを除
く。)の少なくとも1種の金属又はそのイオン又はその
酸化物を担持させてなる触媒成分からなることを特徴と
する炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物接触還元
用触媒構造体。
3. A nitrogen oxide having a two-layer structure comprising an inner layer having a catalyst component on a base material constituting a catalyst structure, and a surface layer carrying a catalyst component on the inner layer. Catalyst structure for catalytic reduction of oxides , the inner layer of which is aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide
At least one selected from the group consisting of lithium and H-type zeolite
The carrier consists of (a) platinum, iridium, rhodium, and at least one platinum group element selected from the group consisting of palladium and ruthenium, (b) cerium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, germanium oxide and gallium oxide consists of at least one metal oxide and a catalyst component comprising by supporting a member selected from the group, the surface layer is aluminum oxide, titanium dioxide, at least one carrier selected from zirconium oxide and H-type zeolites, the periodic table IIa, IIIa, IIIb, IVa, IVb, V
a, VIIa and VIII (excluding cobalt and nickel)
Good. At least one metal or its ion or nitrogen oxide catalytic reduction catalyst structure for the use of hydrocarbons, comprising the catalytic component composed by supporting as a reducing agent and the oxides of).
【請求項4】内部層が金属酸化物100重量部に対し
て、白金族元素0.1〜100重量部を有することを特徴
とする請求項3記載の窒素酸化物接触還元用触媒構造
体。
4. The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 3, wherein the inner layer contains 0.1 to 100 parts by weight of a platinum group element with respect to 100 parts by weight of the metal oxide.
【請求項5】内部層が白金族元素と金属酸化物とを担体
に担持させてなる触媒成分からなり、担持率が5〜50
重量%の範囲であることを特徴とする請求項4記載の窒
素酸化物接触還元用触媒構造体。
5. The internal layer consists of a catalyst component comprising by supporting a platinum group element and a metal oxide on a carrier, supporting ratio is 5 to 50
The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 4, wherein the amount is in the range of% by weight.
【請求項6】触媒構造体を構成する基材上に、触媒成分
を有する内部層と、この内部層の上に触媒成分を担持さ
せてなる表面層とを備えた二層構造を有する窒素酸化物
接触還元用触媒構造体であつて、 内部層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、 (a) 白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム及びルテ
ニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族
元素と、 (b) 金担持させてなる触媒成分からなり、 表面層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、周期律表IIa、IIIa、IIIb、IVa、IVb、V
a、VIIa及びVIII族(コバルト及びニッケルを除
く。)の少なくとも1種の金属又はそのイオン又はその
酸化物を担持させてなる触媒成分からなることを特徴と
する炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物接触還元
用触媒構造体。
6. A nitrogen oxide having a two-layer structure comprising an inner layer having a catalyst component on a base material constituting a catalyst structure, and a surface layer carrying a catalyst component on the inner layer. Catalyst structure for catalytic reduction of oxides , the inner layer of which is aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide
At least one selected from the group consisting of lithium and H-type zeolite
A carrier, (a) platinum, iridium, rhodium, and at least one platinum group element selected from the group consisting of palladium and ruthenium, consists catalyst component composed by supporting and (b) a gold surface layer is oxidized At least one carrier selected from aluminum, titanium dioxide, zirconium oxide and H-type zeolite is provided with a periodic table IIa, IIIa, IIIb, IVa, IVb, V
a, VIIa and VIII (excluding cobalt and nickel)
Good. At least one metal or its ion or nitrogen oxide catalytic reduction catalyst structure for the use of hydrocarbons, comprising the catalytic component composed by supporting as a reducing agent and the oxides of).
【請求項7】内部層が白金族元素100重量部に対し
て、金0.0001〜0.1重量部を有することを特徴とす
る請求項6記載の窒素酸化物接触還元用触媒構造体。
7. The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 6, wherein the inner layer contains 0.0001 to 0.1 parts by weight of gold with respect to 100 parts by weight of the platinum group element.
【請求項8】内部層が白金族元素と金とを担体に担持さ
せてなる触媒成分からなり、担持率が0.1〜10重量%
の範囲であることを特徴とする請求項7記載の窒素酸化
物接触還元用触媒構造体。
8. inner layer and a platinum group element and gold supported on a carrier made from the catalyst component comprising, supported rate is 0.1 to 10 wt%
The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxide according to claim 7, wherein
【請求項9】触媒構造体を構成する基材上に、触媒成分
を有する内部層と、この内部層の上に触媒成分を担持さ
せてなる表面層とを備えた二層構造を有する窒素酸化物
接触還元用触媒構造体であつて、 内部層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、 (a) 白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム及びルテ
ニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族
元素と、 (b) 金と、 (c) 酸化セリウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化
ゲルマニウム及び酸化ガリウムよりなる群から選ばれる
少なくとも1種の金属酸化物担持させてなる触媒成
からなり、 表面層が酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム及びH型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種
の担体に、周期律表IIa、IIIa、IIIb、IVa、IVb、V
a、VIIa及びVIII族(コバルト及びニッケルを除
く。)の少なくとも1種の金属又はそのイオン又はその
酸化物を担持させてなる触媒成分からなることを特徴と
する炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物接触還元
用触媒構造体。
9. A nitrogen oxide having a two-layer structure comprising an inner layer having a catalyst component on a base material constituting a catalyst structure, and a surface layer carrying a catalyst component on the inner layer. Catalyst structure for catalytic reduction of oxides , the inner layer of which is aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium oxide
At least one selected from the group consisting of lithium and H-type zeolite
A carrier, (a) platinum, iridium, rhodium, and at least one platinum group element selected from the group consisting of palladium and ruthenium, and (b) gold, (c) cerium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide by supporting at least one metal oxide selected from germanium and the group consisting of gallium oxide consists catalyst component comprising, a surface layer is aluminum oxide, titanium dioxide, at least one selected from zirconium oxide and H-type zeolite On the carrier, the periodic table IIa, IIIa, IIIb, IVa, IVb, V
a, VIIa and VIII (excluding cobalt and nickel)
Good. At least one metal or its ion or nitrogen oxide catalytic reduction catalyst structure for the use of hydrocarbons, comprising the catalytic component composed by supporting as a reducing agent and the oxides of).
【請求項10】内部層が白金族元素100重量部に対し
て、金0.0001〜0.1重量部を有すると共に、白金族
元素100重量部に対して、金属酸化物100〜100
000重量部を有することを特徴とする請求項9記載の
窒素酸化物接触還元用触媒構造体。
10. The internal layer contains 0.0001 to 0.1 parts by weight of gold based on 100 parts by weight of a platinum group element, and 100 to 100 parts by weight of a platinum group element.
The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 9, which has 000 parts by weight.
【請求項11】内部層が担体に白金族元素と金と金属酸
化物とを担持させてなる触媒成分からなり、担持率が0.
1〜10重量%の範囲であることを特徴とする請求項1
0記載の窒素酸化物接触還元用触媒構造体。
11. An inner layer comprising a catalyst component in which a platinum group element, gold and a metal oxide are supported on a carrier, and the loading rate is 0.1%.
2. The composition according to claim 1, wherein the content is in the range of 1 to 10% by weight.
0. The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to 0.
【請求項12】周期律表第IIa族の金属がMg、Ca、
Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種、第IIIa族の
金属がY及びランタニド族金属から選ばれる少なくとも
1種、第IIIb族の金属がGa、第IVa族の金属がTi及
びZrから選ばれる少なくとも1種、第IVb族の金属が
Ge及びSnから選ばれる少なくとも1種、第Va族の
金属がV及びNbから選ばれる少なくとも1種、第VII
a族の金属がMn、及び第VIII族の金属がFeであるこ
とを特徴とする請求項1、3、6又は9に記載の窒素酸
化物接触還元用触媒構造体。
12. The metal of Group IIa of the periodic table is Mg, Ca,
At least one element selected from Sr and Ba, at least one element selected from the group IIIa metal selected from Y and lanthanide group metals, at least one selected from the group IIIb metal selected from Ga and the group IVa metal selected from Ti and Zr. The group IVb metal is at least one selected from Ge and Sn; the group Va metal is at least one selected from V and Nb;
The catalyst structure for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the metal of group a is Mn and the metal of group VIII is Fe .
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