JP2892396B2 - 窒素酸化物の分解触媒 - Google Patents
窒素酸化物の分解触媒Info
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- JP2892396B2 JP2892396B2 JP1238109A JP23810989A JP2892396B2 JP 2892396 B2 JP2892396 B2 JP 2892396B2 JP 1238109 A JP1238109 A JP 1238109A JP 23810989 A JP23810989 A JP 23810989A JP 2892396 B2 JP2892396 B2 JP 2892396B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は窒素酸化物を含むガスから、窒素酸化物を分
解によって除去する触媒に関し、さらに詳しくは窒素酸
化物のうち、特に一酸化窒素を分解する触媒に関する。
解によって除去する触媒に関し、さらに詳しくは窒素酸
化物のうち、特に一酸化窒素を分解する触媒に関する。
［従来の技術とその課題］ 大気汚染物質の除去は大きな社会的問題であり、とり
わけ産業活動の拡大に伴う燃焼廃ガスの浄化は現在の緊
急課題である。燃焼廃ガスは工場、自動車から大量に排
出され、特にその中に含まれる窒素酸化物は光化学スモ
ッグの原因とされ人体に有害である。廃ガスの主成分で
ある一酸化窒素は、それ自体有害であると共に分解し難
いものである。
わけ産業活動の拡大に伴う燃焼廃ガスの浄化は現在の緊
急課題である。燃焼廃ガスは工場、自動車から大量に排
出され、特にその中に含まれる窒素酸化物は光化学スモ
ッグの原因とされ人体に有害である。廃ガスの主成分で
ある一酸化窒素は、それ自体有害であると共に分解し難
いものである。
これまでにも窒素酸化物の除去に関しては多くの方法
が報告されている。例えば接触還元法とよばれる方法
は、アンモニアや水素などの還元剤を用いて触媒上でNO
をN2とH2Oにして除去する方法である。しかしながら還
元剤を利用するため、その回収や漏れの対策が必要で、
大工場等の規模が大きな固定発生源については有効であ
るが、自動車や民生用デイーゼルエンジンのような小規
模発生源には適さない。一方排気ガス中に酸素を殆ど含
まない、還元性の排気ガスを排出するガソリンエンジン
の廃ガスの浄化には、これまでに貴金属系の三元触媒が
開発されている。しかしながら該触媒は、酸素共存下で
活性を示さないことが知られている。
が報告されている。例えば接触還元法とよばれる方法
は、アンモニアや水素などの還元剤を用いて触媒上でNO
をN2とH2Oにして除去する方法である。しかしながら還
元剤を利用するため、その回収や漏れの対策が必要で、
大工場等の規模が大きな固定発生源については有効であ
るが、自動車や民生用デイーゼルエンジンのような小規
模発生源には適さない。一方排気ガス中に酸素を殆ど含
まない、還元性の排気ガスを排出するガソリンエンジン
の廃ガスの浄化には、これまでに貴金属系の三元触媒が
開発されている。しかしながら該触媒は、酸素共存下で
活性を示さないことが知られている。
ところでNOの接触分解、すなわちNOを直接N2とO2に分
解する方法は、排気ガスを触媒層に通ずるだけですみ極
めて簡便なため利用範囲は広い。これまでPt、CuO、Co
系触媒がNOの分解活性を有することが見いだされたが、
いずれも生成する酸素によって被毒を受け活性の低下を
来す欠点を有している。通常デイーゼルエンジンの廃ガ
スは酸素を含むため、かかる触媒では対応できず実用触
媒とはなり得なかった。
解する方法は、排気ガスを触媒層に通ずるだけですみ極
めて簡便なため利用範囲は広い。これまでPt、CuO、Co
系触媒がNOの分解活性を有することが見いだされたが、
いずれも生成する酸素によって被毒を受け活性の低下を
来す欠点を有している。通常デイーゼルエンジンの廃ガ
スは酸素を含むため、かかる触媒では対応できず実用触
媒とはなり得なかった。
本発明の目的は、酸素や硫黄化合物、水素、炭化水素
などを含む廃ガス中の一酸化窒素を効率よく分解する触
媒の提供にある。特にデイーゼルエンジンの廃ガスの浄
化を目的とする。
などを含む廃ガス中の一酸化窒素を効率よく分解する触
媒の提供にある。特にデイーゼルエンジンの廃ガスの浄
化を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記目的達成のために鋭意検討を行った
結果、特異な結晶構造を有する珪酸塩化合物に銅を担持
した触媒が優れた一酸化窒素分解活性を示すことを見い
だし、本発明を完成するに至った。すなわち本発明によ
れば、結晶性非アルミノ珪酸塩化合物に銅を担持するこ
とを特徴とする窒素酸化物の分解触媒が提供される。
結果、特異な結晶構造を有する珪酸塩化合物に銅を担持
した触媒が優れた一酸化窒素分解活性を示すことを見い
だし、本発明を完成するに至った。すなわち本発明によ
れば、結晶性非アルミノ珪酸塩化合物に銅を担持するこ
とを特徴とする窒素酸化物の分解触媒が提供される。
［作用］ 本発明でいう結晶性非アルミノ珪酸塩化合物とは実質
的にアルミニウムを含まない結晶性珪酸塩化合物のこと
であり、メタロシリケートと呼ばれることもある。詳し
くは″ゼオライトの科学と応用″（富永博夫編、講談
社、1987年）96ページに記載がある。その結晶構造は第
１表に示される粉末Ｘ線分析の格子面間隔により特徴付
けられる。本発明で用いる結晶性非アルミノ珪酸塩化合
物は、SiおよびＯと他の元素が三次元的に結合したもの
であり、他の元素（Ｘという）としてはBe、Ｂ、Ga、C
r、Fe、Ti、Ｐ、Cu、Zn、Zrなどの群から選択された少
なくとも一つであるが、特にこれに限定されるものでは
ない。またＸの含有割合はSi/X比で１〜300であり、好
ましくは１〜100である。この値が300以上になると触媒
としての活性が極めて低くなる。
的にアルミニウムを含まない結晶性珪酸塩化合物のこと
であり、メタロシリケートと呼ばれることもある。詳し
くは″ゼオライトの科学と応用″（富永博夫編、講談
社、1987年）96ページに記載がある。その結晶構造は第
１表に示される粉末Ｘ線分析の格子面間隔により特徴付
けられる。本発明で用いる結晶性非アルミノ珪酸塩化合
物は、SiおよびＯと他の元素が三次元的に結合したもの
であり、他の元素（Ｘという）としてはBe、Ｂ、Ga、C
r、Fe、Ti、Ｐ、Cu、Zn、Zrなどの群から選択された少
なくとも一つであるが、特にこれに限定されるものでは
ない。またＸの含有割合はSi/X比で１〜300であり、好
ましくは１〜100である。この値が300以上になると触媒
としての活性が極めて低くなる。
本発明で用いる結晶性非アルミノ珪酸塩化合物にはア
ルミニウムが実質的に含まれないが、該化合物を合成す
る際に不純物として混入することがあるが、その混入限
度はSiを１とすればアルミニウムは1/500以下が好まし
い。
ルミニウムが実質的に含まれないが、該化合物を合成す
る際に不純物として混入することがあるが、その混入限
度はSiを１とすればアルミニウムは1/500以下が好まし
い。
本発明で用いる結晶性非アルミノ珪酸塩化合物の合成
法については、従来公知の方法が利用される。すなわち
適当なシリカ源、アルカリ源および目的とする元素の化
合物を混合し、テンプレートと呼称する有機物を添加し
てオートクレーブ中で100〜250℃の水熱条件下で結晶化
させる。その後得られたゲルを取り出し、さらに有機物
を焼成除去することで得ることができる。
法については、従来公知の方法が利用される。すなわち
適当なシリカ源、アルカリ源および目的とする元素の化
合物を混合し、テンプレートと呼称する有機物を添加し
てオートクレーブ中で100〜250℃の水熱条件下で結晶化
させる。その後得られたゲルを取り出し、さらに有機物
を焼成除去することで得ることができる。
本発明において銅の結晶性非アルミノ珪酸塩化合物へ
の導入方法は特に限定されない。該化合物中のカチオン
と目的とする金属カチオンとを交換するイオン交換法
や、目的とする金属を含む溶液中に該化合物を浸す含浸
法などが挙げられる。好ましくは該化合物を銅溶液中に
分散し、その中にアルカリ性溶液を添加してpHを調整す
ることである。本発明で使用する銅の原料化合物はその
種類は問わない。例えば硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、有機
酸塩、金属複合塩などである。
の導入方法は特に限定されない。該化合物中のカチオン
と目的とする金属カチオンとを交換するイオン交換法
や、目的とする金属を含む溶液中に該化合物を浸す含浸
法などが挙げられる。好ましくは該化合物を銅溶液中に
分散し、その中にアルカリ性溶液を添加してpHを調整す
ることである。本発明で使用する銅の原料化合物はその
種類は問わない。例えば硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、有機
酸塩、金属複合塩などである。
本発明において銅の担持量は1.0〜30.0重量％、好ま
しくは3.0〜20.0重量％である。
しくは3.0〜20.0重量％である。
本発明の触媒の使用温度は300〜800℃、好ましくは40
0〜700℃である。また本触媒と処理ガスの接触時間は特
に限定されない。
0〜700℃である。また本触媒と処理ガスの接触時間は特
に限定されない。
本発明の触媒の工業的な使用方法は、触媒を適当な形
状にして反応装置に充填することが挙げられる。例えば
シリカ・アルミナ等の無機酸化物や粘度をバインダーと
して、球状、柱状、ハニカム状にすることが考えられ
る。また結晶性非アルミノ珪酸塩化合物を銅導入以前に
成形しておき、その後銅を導入する方法もある。いずれ
にしても特に限定されるものではない。
状にして反応装置に充填することが挙げられる。例えば
シリカ・アルミナ等の無機酸化物や粘度をバインダーと
して、球状、柱状、ハニカム状にすることが考えられ
る。また結晶性非アルミノ珪酸塩化合物を銅導入以前に
成形しておき、その後銅を導入する方法もある。いずれ
にしても特に限定されるものではない。
［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１（結晶性非アルミノ珪酸塩化合物の合成） 水ガラス３号と、所定の元素（Ｘ）の塩化物または硫
酸塩または硝酸塩、テトラプロピルアンモニウムブロマ
イドを含む溶液を所定の割合で混合し、pHを約9.5に調
整した。得られたゲルをオートクレーブ中で50℃にて50
時間水熱処理を行った。その後ゲルを取り出し、乾燥後
550℃にて20時間焼成した。Si/X比は元素分析で求め
た。
酸塩または硝酸塩、テトラプロピルアンモニウムブロマ
イドを含む溶液を所定の割合で混合し、pHを約9.5に調
整した。得られたゲルをオートクレーブ中で50℃にて50
時間水熱処理を行った。その後ゲルを取り出し、乾燥後
550℃にて20時間焼成した。Si/X比は元素分析で求め
た。
実施例２（触媒の調製） 実施例１で得た結晶性非アルミノ珪酸塩化合物を硝酸
銅溶液中に分散し、アンモニア水を滴下してpHを7.5に
調整した。その後。該化合物を濾過しイオン交換水で十
分洗浄した。得られた触媒を減圧乾燥後、さらに100℃
で３時間乾燥した。かくして触媒Ａ〜Ｃを得た。また、
触媒を200℃で十分乾燥し、原子吸光法により銅の担持
量を求めた。
銅溶液中に分散し、アンモニア水を滴下してpHを7.5に
調整した。その後。該化合物を濾過しイオン交換水で十
分洗浄した。得られた触媒を減圧乾燥後、さらに100℃
で３時間乾燥した。かくして触媒Ａ〜Ｃを得た。また、
触媒を200℃で十分乾燥し、原子吸光法により銅の担持
量を求めた。
評価例 触媒を打錠成形後、砕いて粒径を揃えたもので反応評
価を行った。すなわち、触媒1.0を流通式反応器に入れ
て、Heを流しながら徐々に昇温して500℃にした。そこ
で一酸化窒素5000ppmを含むHeを流し、生成物をガスク
ロマトグラフイーで分析した。なお分析値は、反応後２
時間を経過したもので、生成した窒素から分解率を求め
た。
価を行った。すなわち、触媒1.0を流通式反応器に入れ
て、Heを流しながら徐々に昇温して500℃にした。そこ
で一酸化窒素5000ppmを含むHeを流し、生成物をガスク
ロマトグラフイーで分析した。なお分析値は、反応後２
時間を経過したもので、生成した窒素から分解率を求め
た。
比較例 元素Ｘを添加しない以外は実施例１と全く同様な操作
で結晶性非アルミノ珪酸塩化合物を調製した。さらに実
施例２と全く同様にして比較触媒Ｄを調製し、評価し
た。以上の結果を第２表に示した。実施触媒は比較触媒
に比べてNOの分解活性が著しく高いことが分かる。
で結晶性非アルミノ珪酸塩化合物を調製した。さらに実
施例２と全く同様にして比較触媒Ｄを調製し、評価し
た。以上の結果を第２表に示した。実施触媒は比較触媒
に比べてNOの分解活性が著しく高いことが分かる。
第１表格子面間隔（ｄ） 相対強度 11.1 強 10.0 強 7.4 弱 7.1 弱 6.3 弱 6.04 弱 5.56 弱 5.01 弱 4.60 弱 4.25 弱 3.85 強 3.71 強 3.04 弱 2.99 弱 2.94 弱 第２表 実施例 比較例 触媒 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 元素Ｘ Fe Ga Ｂ − Si/X 20 25 20 − 分解率（％） 45.5 46.3 22.0 1.4 いずれの触媒も銅担持量は7.0％ ［発明の効果］ 本発明の触媒を使用することで、一酸化窒素の濃度が
低いガスからも効率よく一酸化窒素を除去できる。
低いガスからも効率よく一酸化窒素を除去できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 章 神奈川県横浜市神奈川区三ツ沢東町３― 27 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 29/04,29/86 B01J 29/87,29/88 B01D 53/86
Claims (1)
- 【請求項１】結晶性非アルミノ珪酸塩化合物に銅を担持
することを特徴とする、窒素酸化物の分解触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1238109A JP2892396B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 窒素酸化物の分解触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1238109A JP2892396B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 窒素酸化物の分解触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101836A JPH03101836A (ja) | 1991-04-26 |
| JP2892396B2 true JP2892396B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=17025312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1238109A Expired - Fee Related JP2892396B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 窒素酸化物の分解触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892396B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127628A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-05-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒素酸化物の直接接触分解触媒 |
| US5238890A (en) * | 1990-10-31 | 1993-08-24 | Idemitsu Kosan Company Limited | Exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying method using the catalyst |
| JPH04371231A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-24 | N E Chemcat Corp | 排気ガス浄化用触媒 |
| US5318934A (en) * | 1991-12-27 | 1994-06-07 | Mazda Motor Corporation | Catalyst for exhaust gas cleaning |
-
1989
- 1989-09-13 JP JP1238109A patent/JP2892396B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03101836A (ja) | 1991-04-26 |
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Legal Events
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