JP2999039B2 - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒

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JP2999039B2 JP3319195A JP31919591A JP2999039B2 JP 2999039 B2 JP2999039 B2 JP 2999039B2 JP 3319195 A JP3319195 A JP 3319195A JP 31919591 A JP31919591 A JP 31919591A JP 2999039 B2 JP2999039 B2 JP 2999039B2
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耕三 飯田
野島  繁
暁 芹沢
敬古 小林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素酸化物(以下、N
Oxと略記する)、一酸化炭素(以下、COと略記す
る)、炭化水素(以下、HCと略記する)を含有する排
ガスを浄化する触媒に関し、特に排ガス中の酸素濃度が
化学量論比以上のいわゆるリーンバーン域の排ガスを浄
化する触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】NOx、CO、HCを含有する排ガス中
でも自動車から排出される排ガスの浄化には、従来コー
ジェライト等の耐火性担体にγ−アルミナスラリを塗
布、焼成した後、Pt、Rh、Pdなどの金属を担持さ
せたいわゆる三元触媒が用いられている。この三元触媒
は排ガスが理論空燃比(A/F=14.6)付近のとき
の狭い範囲でしかNOx、HC、COの浄化を行うこと
ができない。
【0003】これに対して、近年自動車では燃費の向上
が省エネルギや環境問題の面から重要視されている。燃
費向上のためには空燃比(A/F)を大きくしてエンジ
ンでの燃焼をさせればよいことが知られている。しか
し、こうすると排ガス中の酸素濃度が上昇するため、従
来の三元触媒ではHC、COは除去できるが、NOxを
浄化することはできない。
【0004】そのため酸素濃度の高いいわゆるリーンバ
ーン域での排ガス浄化のために、Cuなどの遷移金属を
xM2/n O・Al2 3 ・ySiO2 (M:n価の金
属)の一般式で表わされるゼオライトに担持した触媒が
提案されており(例えば、特開昭60−125250号
公報、特開平1−130735号公報)、また、(1±
0.4)R2 O・〔aM2 3 ・bAl2 3 〕・yS
iO2 (R:アルカリ金属イオン及び/又は水素イオ
ン、M:VIII族元素、希土類元素、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモンからなる群から選ばれ
た1種以上の元素のイオン、a+b=1.0,a≧0,
b>0,y>12)の化学組成を有する結晶性シリケー
トにCuを含有させた触媒が提案されている(特開平1
−303194号)。
【0005】しかし、上記の触媒は初期活性はすぐれて
いるものの耐久性に乏しい欠点があり、実用に供するに
は不十分であるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は従来の触
媒の劣化について検討した結果、触媒担体となるゼオラ
イト及び結晶性シリケート中のイオン交換サイトを形成
している結晶格子中のアルミニウムや鉄が排ガス雰囲気
の高温下、特にスチームの共存において結晶格子から脱
メタル現象が生じることが触媒の劣化を早めていること
をつきとめた。
【0007】本発明は上記従来触媒の欠点を克服するべ
く検討した結果、耐熱、耐スチーム性に富んだ排気ガス
浄化用触媒を提案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は触媒担体と
してアルカリ土類金属を含有させた結晶性シリケートを
用い、それにCuなどの金属を担持した触媒が高温下、
スチームの共存下においても結晶格子からの脱メタル現
象が抑制されることを見出し本発明に至った。
【0009】すなわち、本発明は脱水された状態におい
て、(1.0±0.4)R2 O・〔aM2 3 ・bAl
2 3 〕・cMeO・ySiO2 (上記式中、R:アル
カリ金属及び/又は水素イオン、M:VIII族元素、希土
類元素、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、アンチ
モンからなる群から選ばれた1種以上の元素、Me:ア
ルカリ土類元素、a+b=1.0,a>0,b>0,y
/c>12,y>12)の化学組成を有する結晶性シリ
ケートに周期律表のIb族、VIII族及びZn,Mn,C
rのうち少なくとも1種以上を含有させてなることを特
徴とする排気ガス浄化触媒である。
【0010】上記アルカリ土類金属含有結晶性シリケー
トはシリカの給源、アルカリ土類金属の給源、アルカリ
金属の給源、遷移金属の給源及びアルミニウムの給源、
水及びテトラプロピルアンモニウムブロマイドなどの第
4級アルキルアンモニウム塩あるいはアルコールアミ
ン、アルキルアミンなどを含有する反応混合物をつく
り、この混合物を結晶性シリケートが生成するに至る時
間及び温度で保持することによって得られる。
【0011】シリカの給源としては、水ガラス、シリカ
ゾル、シリカゲルなどがアルカリ土類金属の給源として
はCa,Mg,Sr,Baの酢酸塩、硝酸塩、塩化物な
どが用いられる。また、アルカリ金属は水ガラス中のナ
トリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが、
アルミニウムの給源としてはアルミン酸ナトリウム、硝
酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどが用いられる。
遷移金属の給源としてはFe,Ni,Co,Rh,R
u,PdなどのVIII族元素、La,Ceなどの希土類元
素、Ti,V,Cr,Nb,Sbなどの硫酸塩、硝酸
塩、塩化物などの形態で出発原料として用いられる。
【0012】本発明触媒は上記アルカリ土類金属含有結
晶性シリケートに、Cu,Co,Ni,Zn,Fe,C
r,Mnの塩化物あるいは硝酸塩水溶液を含浸またはイ
オン交換処理を行うことによって調製される。
【0013】本発明触媒はアルカリ土類金属を結晶性シ
リケートの合成時にその反応混合物に共存させて調製す
るところに特徴があり、このことによってアルカリ土類
金属がシリケート結晶の格子内にとり込まれ安定化さ
れ、触媒耐久性の向上につながっているものと推定され
る。
【0014】
【実施例】
(アルカリ土類金属含有結晶性シリケートAの合成)水
ガラス1号(SiO2 :30wt%)5616gを水5
429gに溶解し、この溶液をAとする。水4175g
に硫酸アルミニウム17水塩453.6g、塩化第2鉄
6水塩94.6g、塩化カルシウム6水塩153.3
g、塩化ナトリウム262g、濃塩酸2020gを溶解
し、この溶液をBとする。溶液Aと溶液Bを徐々に混合
し、十分攪拌しながら沈殿を生成させpH=8.0のス
ラリを得る。このスラリをオートクレーブ中に仕込み、
さらに500gのテトラプロピルアンモニウムブロマイ
ドを加えて160℃、72時間保持し、結晶化させた後
ろ過、洗浄、乾燥し500℃、3時間空気中で焼成し結
晶性シリケートAを得た。
【0015】(アルカリ土類金属含有結晶性シリケート
B,C,Dの合成)次に、シリケートAの合成における
塩化カルシウム6水塩の代わりに、各々、塩化マグネシ
ウム6水塩142.3g、塩化ストロンチウム6水塩1
86.6g、塩化バリウム2水塩170.9gを用いる
以外は上述と同様に操作して、各々結晶性シリケート
B、結晶性シリケートC、結晶性シリケートDを得た。
【0016】比較対象例として、結晶性シリケートAの
合成の際に、塩化カルシウムを添加せずに結晶性シリケ
ート合成を行い、結晶性シリケートEを得た。
【0017】(触媒の調製)結晶性シリケートA,B,
C,D及びEの各粉末にバインダを加えて、コージェラ
イトモノリス(1平方インチ当り400セルの目を有す
る)にコートした。その後、4M NH4 Cl水溶液に
80℃、24時間浸漬し、NH4 イオン交換を実施し
た。イオン交換後、洗浄して乾燥後、500℃、3時間
焼成して、コートした結晶性シリケートをプロトン型に
変換した。
【0018】その後、CuClの塩酸水溶液、CoCl
2 水溶液、NiCl2 水溶液、ZnCl2 水溶液、Fe
Cl3 水溶液、CrCl3 水溶液、MnCl2 水溶液に
上記モノリス触媒を浸漬した後、基材の壁に付着した液
をふきとり、200℃で乾燥させた。つづいて、500
℃のN2 雰囲気で12時間パージ処理を行い、表Aに示
した触媒C−1〜C−28及びR−1〜R−7を得た。
各金属の結晶性シリケートへの担持量は0.8mmol
/gとした。
【0019】またシリケートEをコートしたモノリス基
材を上記と同様にしてプロトン型に変換した後、各々C
a,Mg,Sr,Baの塩化物水溶液でイオン交換処理
を行った。水洗、乾燥の後CuClの塩酸水溶液に浸漬
し上記と同様にして触媒R−8〜R−11を得た。
【0020】上記方法で調製したモノリス型触媒につい
て、未処理(処理前)及び700℃、10%H2 O、残
2 ガス、SV30000Hr-1にて24時間処理した
後の触媒性能を下記の条件で測定した。 (性能測定条件) NO : 400ppm CO : 1000ppm C2 4 : 1000ppm C3 6 : 340ppm O2 : 8% CO2 : 10% H2 O : 10% N2 : 残 SV : 30000Hr-1 350℃、450℃での脱硝率を表Bに示した。
【表1】
【表2】
【表3】
【0021】
【発明の効果】実施例の触媒C−1〜C−28は比較例
触媒R−1〜R−11に比べて明らかに700℃、10
%H2 Oで処理後の脱硝性能がすぐれていることが判
り、従って、本発明触媒は耐久的に優れた触媒であり、
排ガス処理触媒として有用であることが判る。
フロントページの続き (72)発明者 小林 敬古 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社 本社内 (56)参考文献 特開 平5−31369(JP,A) 特開 平5−15783(JP,A) 特開 平4−16239(JP,A) 特開 平3−196842(JP,A) 特開 平3−26343(JP,A) 特開 昭60−125250(JP,A) 特開 平1−130735(JP,A) 特開 平3−165816(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/38 - 53/96 CA(STN) REGISTRY(STN) JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素を含
    有する排ガスを浄化する触媒において、脱水された状態
    で(1.0±0.4)R2 O・〔aM2 3 ・bAl2
    3 〕・cMeO・ySiO2 (上記式中、R:アルカ
    リ金属及び/又は水素イオン、M:VIII族元素、希土類
    元素、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、アンチモ
    ンからなる群から選ばれた1種以上の元素、Me:アル
    カリ土類元素、a+b=1.0,a>0,b>0,y/
    c>12,y>12)の化学組成を有する結晶性シリケ
    ートに周期律表のIb族、VIII族及びZn,Mn,Cr
    のうち少なくとも一種以上を含有させてなることを特徴
    とする排気ガス浄化触媒。
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