JP3300062B2 - Method for producing metal-containing silicate - Google Patents

Method for producing metal-containing silicate

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JP3300062B2 JP28578792A JP28578792A JP3300062B2 JP 3300062 B2 JP3300062 B2 JP 3300062B2 JP 28578792 A JP28578792 A JP 28578792A JP 28578792 A JP28578792 A JP 28578792A JP 3300062 B2 JP3300062 B2 JP 3300062B2
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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、触媒に適用される金属
含有シリケートの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a metal-containing silicate applied to a catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化用触媒として、
CO(一酸化炭素)及びHC(炭化水素)の酸化と、N
Ox(窒素酸化物)の還元とを同時に行う三元触媒が知
られている。三元触媒は、γ−アルミナにPt(白
金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)を担持さ
せてなるものが知られており、エンジンの空燃比(A/
F)が理論空燃比である14.7付近である場合に高い
浄化効率が得られる。
2. Description of the Related Art As a catalyst for purifying exhaust gas of an engine,
Oxidation of CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) and N
Three-way catalysts that simultaneously reduce Ox (nitrogen oxide) are known. As a three-way catalyst, a catalyst in which Pt (platinum), Pd (palladium), and Rh (rhodium) are supported on γ-alumina is known, and the air-fuel ratio (A /
When F) is around 14.7, which is the stoichiometric air-fuel ratio, high purification efficiency is obtained.

【0003】上記エンジンの排気ガスの中でもNOx
は、人体及び生態系に悪影響を及ぼす懸念が大きいため
大気中へ排出されることは極力防止されなければならな
い。その排出防止対策にはいくつかの方法があるが、移
動式エンジンの場合エンジン排気系に設置した触媒によ
って浄化することが現実的である。
[0003] Among the exhaust gases of the above engines, NOx
Due to the great potential for adverse effects on human bodies and ecosystems, their release into the atmosphere must be minimized. There are several methods for preventing the emission, but in the case of a mobile engine, it is practical to purify the exhaust gas with a catalyst installed in the engine exhaust system.

【0004】一方、自動車の分野ではエンジンに関して
の燃料規制に対応するため、希薄燃焼エンジン、いわゆ
るリーンバーンエンジンが実用化されている。しかし、
上記希薄燃焼エンジンの場合には空燃比が高いことによ
り排気ガスは酸素高濃度雰囲気となっているため、上記
したような三元触媒ではCO及びHCは酸化浄化するこ
とができても、NOxの還元浄化はできない。
On the other hand, in the field of automobiles, lean burn engines, so-called lean burn engines, have been put to practical use in order to comply with fuel regulations for engines. But,
In the case of the lean burn engine, since the exhaust gas is in an oxygen-rich atmosphere due to a high air-fuel ratio, CO and HC can be oxidized and purified by the above three-way catalyst, but NOx Reduction purification cannot be performed.

【0005】そこで、排気ガスの酸素高濃度雰囲気下に
おいても、NOxを直接、或いは還元剤(例えば、C
O,HC等)の存在によってN2 とO2 とに接触分解さ
せることができる触媒として、遷移金属を例えばイオン
交換によって担持させたゼオライトよりなる触媒が有望
視されている。
[0005] Therefore, even in an atmosphere in which the exhaust gas has a high oxygen concentration, NOx can be directly or directly reduced by a reducing agent (for example, C
As a catalyst that can be catalytically decomposed into N 2 and O 2 by the presence of O, HC, etc., a catalyst made of zeolite carrying a transition metal by, for example, ion exchange is considered to be promising.

【0006】活性種として遷移金属中のCuを始め貴金
属等を担持する活性種担持母材にはゼオライトはもとよ
り、かかる触媒においてはゼオライトにおけるアルミニ
ウムに代えて又はアルミニウムと共に他の金属が含有さ
れてなる金属含有シリケートを担持母材として用いるこ
とも可能である。
[0006] The active species supporting base material for supporting noble metals, such as Cu in transition metals, as an active species, contains not only zeolite but also other metals instead of or in addition to aluminum in zeolite in such a catalyst. It is also possible to use a metal-containing silicate as a supporting base material.

【0007】排気ガス浄化用触媒に適用される上記金属
含有シリケートは、そのほとんどが合成品であり、その
合成方法は、例えば、特開昭64−15142号公報に
記載されているように、水ガラス等のシリカ源と所要の
金属塩とを必須の組成成分として有するゲルを前駆体と
して合成されている。すなわち、この前駆体としてのゲ
ルは、容器中に仕込まれてオートクレーブに装てんさ
れ、水熱反応によって微細孔を有する結晶性の金属含有
シリケートとなる。
[0007] Most of the metal-containing silicates applied to the exhaust gas purifying catalyst are synthetic products, and the synthesizing method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-15142. It is synthesized using, as a precursor, a gel having a silica source such as glass and a required metal salt as essential components. That is, the gel as the precursor is charged into a container and charged in an autoclave, and becomes a crystalline metal-containing silicate having fine pores by a hydrothermal reaction.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、金属活性
種が担持されることによって、優れたNOx浄化特性を
発現することが可能となるような適性を有する金属含有
シリケートを得るために、その製造方法について鋭意研
究を進めた。その結果、上記金属含有シリケートは、そ
の結晶構造及び含有金属種等に基づく固有の構造によっ
て活性種担持後の触媒性能が特徴づけられることはいう
までもないが、同様の構造となされた金属含有シリケー
トに、活性種として同一の金属が同一のプロセスで担持
されて触媒が構成される場合であっても、最終的に得ら
れる触媒の性能、特に当該触媒の加熱後の性能に著しい
差異が認められるという問題点のあることに着目した。
そして水熱合成法によって金属含有シリケートを得る工
程について種々の実験を行い、上記水熱合成に供せられ
る上記前駆体としてのゲルの態様によって、合成の進捗
する段階で結晶化する挙動に差異が生じていることを見
出した。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventor has sought to obtain a metal-containing silicate having an aptitude such that excellent NOx purification characteristics can be exhibited by supporting a metal active species. We worked diligently on the manufacturing method. As a result, it is needless to say that the above-mentioned metal-containing silicate is characterized by a catalyst structure after the active species is supported by a unique structure based on the crystal structure and the contained metal species, but the metal-containing silicate having the same structure is used. Even when the same metal is supported on the silicate by the same process as the active species to form the catalyst, there is a remarkable difference in the performance of the finally obtained catalyst, especially the performance of the catalyst after heating. We noticed that there is a problem that
Then, various experiments were conducted on the step of obtaining the metal-containing silicate by the hydrothermal synthesis method, and depending on the form of the gel as the precursor to be subjected to the hydrothermal synthesis, the difference in the behavior of crystallization at the stage of the progress of the synthesis was different. Found that it is happening.

【0009】すなわち、水熱合成が行われるオートクレ
ーブの容器中に仕込まれるゲルはゲル合成中に受ける大
気下での激しい撹拌によって多量の空気(O2 )を巻き
込みゲル中に分散して保持している。したがって、上記
ゲルが結晶化する段階で水熱反応の行われる雰囲気から
受ける作用は、上記ゲル中に分散保持されている空気の
巻き込み量によって差異を生じている。そして、この差
異によってもたらされる金属含有シリケートの適性の差
が、上記したような最終的な触媒の性能に影響を及ぼし
ているとの知見を得た。
That is, the gel charged in the autoclave vessel in which the hydrothermal synthesis is carried out contains a large amount of air (O 2 ) by vigorous stirring under the atmosphere received during the gel synthesis, and is dispersed and held in the gel. I have. Therefore, the effect received from the atmosphere in which the hydrothermal reaction takes place at the stage of crystallization of the gel differs depending on the amount of air entrained and retained in the gel. Then, it was found that the difference in suitability of the metal-containing silicate caused by this difference affects the performance of the final catalyst as described above.

【0010】上記に鑑みて、本発明は、活性種が担持さ
れることによって触媒に構成されるに際し、並びに当該
触媒が加熱された後においても、優れた触媒性能が安定
して得られるような、活性種担持母材としての金属含有
シリケートを得ることを目的としている。
[0010] In view of the above, the present invention provides a catalyst which is capable of stably obtaining excellent catalytic performance when the catalyst is constituted by carrying an active species and even after the catalyst is heated. It is another object of the present invention to obtain a metal-containing silicate as an active species supporting base material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明者
は、上記ゲル中に巻き込まれている空気を可能な限り排
除した場合に、活性種を担持させることによって排気ガ
ス浄化特性の優れた触媒が構成可能となる適性を有する
金属含有シリケートが得られることを確認し、本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems and Action Thereof The present inventor has proposed a catalyst having excellent exhaust gas purification characteristics by carrying active species when the air entrained in the gel is removed as much as possible. It has been confirmed that a metal-containing silicate having the suitability to be able to be constituted can be obtained, and the present invention has been completed.

【0012】したがって、上記したような目的を達成す
るため、請求項1の発明の講じた解決手段は、結晶性金
属含有シリケートの製造方法を対象とし、上記金属含有
シリケートの原料を混合撹拌して水和ゲルを得る工程
と、上記水和ゲルの脱気を行う工程と、上記脱気後の水
和ゲルを水熱反応によって結晶化させる工程とを包含す
る構成とするものである。
[0012] Therefore, in order to achieve the above object, a solution taken by the first aspect of the present invention is directed to a method for producing a crystalline metal-containing silicate. The method includes a step of obtaining a hydrated gel, a step of degassing the hydrated gel, and a step of crystallizing the dehydrated gel by a hydrothermal reaction.

【0013】また、請求項2の発明は、活性種担持母材
として一層良好な適性を有する金属含有シリケートが得
られるように、上記ゲルにおける脱気度を策定するもの
であって、具体的には、請求項1の構成において、上記
水和ゲルの脱気工程は、当該水和ゲルが真空度200〜
10mmHgの雰囲気に保たれることによって行われる
構成とするものである。
[0013] The invention of claim 2 is to determine the degree of degassing of the gel so that a metal-containing silicate having better suitability as an active species-supporting matrix can be obtained. In the constitution of claim 1, the dehydration step of the hydrated gel is such that the hydrated gel has a degree of vacuum of 200 to
This is a configuration performed by maintaining an atmosphere of 10 mmHg.

【0014】請求項1及び2の発明の構成により、金属
含有シリケートの前駆体としてのゲルに対する脱気が上
記範囲において行われる場合に、所要の適性を有する金
属含有シリケートが得られるのは次のような作用に基づ
くものと考えられる。
According to the first and second aspects of the present invention, when the gel as the precursor of the metal-containing silicate is degassed in the above range, the metal-containing silicate having the required suitability can be obtained as follows. It is thought to be based on such an effect.

【0015】すなわち、上記ゲル体は、複数のゲル生成
組成液が混合され、激しく撹拌した状態でゲル化反応が
行われることによって得られている。このゲル化反応は
上記撹拌等の便益上、大気中で行われるので、ゲル中に
は大量の空気(O2 )が巻き込まれ、分散して保持され
ることが避けられない。そのため、上記ゲルを結晶化さ
せる水熱合成においてオートクレーブ内の雰囲気を窒素
に置換しようとしても、当該ゲル中には大量のO2 が抱
持されて完全なO2 −N2 置換ができないため、上記窒
素置換は無意味なものとなっている。
That is, the gel body is obtained by mixing a plurality of gel-forming composition liquids and performing a gelling reaction with vigorous stirring. Since this gelling reaction is performed in the air for the benefit of the above stirring and the like, it is inevitable that a large amount of air (O 2 ) is entrained in the gel and is dispersed and held. Therefore, even if an attempt is made to replace the atmosphere in the autoclave with nitrogen in the hydrothermal synthesis for crystallizing the gel, a large amount of O 2 is held in the gel and complete O 2 -N 2 substitution cannot be performed. The nitrogen substitution is meaningless.

【0016】このようなゲル中の多量の残存O2 は、ゲ
ルが結晶化して金属含有シリケートとなるときの結晶成
長を阻害する要因となっている。つまり、ゲル中のケイ
素分及びアルミニウム分が所要のO2 とそれぞれ反応し
て金属含有シリケート(ゼオライト)の結晶構造を形成
するに至る以外に、ゲルに多量に抱持されているO2
適正酸素量を上まわる過剰のO2 となって上記結晶構造
に貢献しないSiO2,Al2 3 等を生成するような
挙動を示す。これにより、水熱合成によって得られる金
属含有シリケートは、適正な配列を有する均質な結晶の
成長が阻害され、触媒に適用される際の適性が低下する
ようになるのである。
Such a large amount of residual O 2 in the gel is a factor that hinders crystal growth when the gel is crystallized to become a metal-containing silicate. In other words, in addition to leading to each silicon in gel fraction and aluminum content and the required O 2 react to form a crystal structure of the metal-containing silicate (zeolite), O 2 is proper that a large amount embracing gel It behaves like O 2 exceeding the amount of oxygen and producing SiO 2 , Al 2 O 3, etc. which do not contribute to the crystal structure. As a result, in the metal-containing silicate obtained by hydrothermal synthesis, the growth of homogeneous crystals having a proper arrangement is inhibited, and the suitability when applied to a catalyst is reduced.

【0017】ところが、請求項1及び2の発明の構成に
より、金属含有シリケートの前駆体としてのゲルが脱気
されて水熱合成に供せられるので、上記したような結晶
成長を阻害する要因は排除される。そのため、金属含有
シリケートの結晶成長が理想的に進み、触媒に構成され
た際に、特に当該触媒が加熱された後においても、優れ
たNOx浄化特性が発現されるような特性が、水熱反応
によって得られる金属含有シリケートに付与されるので
ある。
However, according to the first and second aspects of the present invention, the gel as a precursor of the metal-containing silicate is degassed and subjected to hydrothermal synthesis. Be eliminated. Therefore, when the crystal growth of the metal-containing silicate proceeds ideally, and when the catalyst is formed, particularly, even after the catalyst is heated, the characteristic that the excellent NOx purification characteristics are exhibited is improved by the hydrothermal reaction. It is applied to the metal-containing silicate obtained by the above.

【0018】本発明に係る金属含有シリケートの製造方
法において、ゲルの脱気度が、例えば真空度500mm
Hg程度の雰囲気で行われる程度の低い脱気度である場
合には、活性種の担持による触媒構成後、特に当該触媒
の加熱後において効果的にNOxを除去することが可能
となるような適性を有する金属含有シリケートは合成さ
れない。また、ゲルの脱気が、例えば5mmHgの雰囲
気で行われる場合には、ゲル中の水の蒸発が著しくな
り、しかも突沸を起しやすくなるので、ゲルにおける安
定した脱気状態が得られない。
In the method for producing a metal-containing silicate according to the present invention, the degree of deaeration of the gel is, for example, 500 mm.
If the degree of degassing is low enough to be performed in an atmosphere of about Hg, after forming the catalyst by supporting the active species, particularly, it is possible to remove NOx effectively after heating the catalyst. Are not synthesized. In addition, when the gel is degassed in an atmosphere of, for example, 5 mmHg, water in the gel evaporates remarkably, and bumping easily occurs, so that a stable degassing state of the gel cannot be obtained.

【0019】したがって、ゲルの脱気は、真空度300
〜10mmHgの範囲、好ましくは真空度200〜10
mmHgの範囲の雰囲気において行われることが望まし
い。
Therefore, the gel was degassed at a vacuum of 300
In the range of 10 to 10 mmHg, preferably in a vacuum of 200 to 10
It is desirable to carry out in an atmosphere in the range of mmHg.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0021】−金属含有シリケートの前駆体ゲルの合成
− 表1に示すような各混合成分となされた第1液、第2
液、第3液をそれぞれ調製した。尚、表1においてTP
ABはテトラ−N−プロピレンアンモニウムブロミドの
略であり、当該TPABは金属含有シリケートの水熱合
成時のテンプレートとなるものである。
-Synthesis of precursor gel of metal-containing silicate- First liquid and second liquid as each mixed component as shown in Table 1.
A liquid and a third liquid were prepared. In Table 1, TP
AB is an abbreviation for tetra-N-propylene ammonium bromide, and the TPAB serves as a template for hydrothermal synthesis of metal-containing silicate.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】上記表1中の注1で示される第1液の金属
塩の混合量(g)と、注2で示される第2液の水ガラス
の混合量(g)とは各々を適量に選択することによって
上記第1〜3液が水和してゲルに合成され、さらに下記
に詳述するように水熱反応により結晶化されて得られる
金属含有シリケートにおける、例えばケイバン比に代表
されるようなSiと他の含有金属種との各酸化物の比を
策定することができるものである。
The mixing amount (g) of the metal salt of the first liquid indicated by Note 1 in Table 1 and the mixing amount (g) of the water glass of the second liquid indicated by Note 2 are each adjusted to an appropriate amount. By selection, the first to third liquids are hydrated and synthesized into a gel, which is further crystallization by a hydrothermal reaction as described in detail below. The ratio of each oxide of Si and other contained metal species can be determined.

【0024】注3で示される第2液のTPABの混合量
(g)は、上記水和ゲルが同じく下記水熱合成により金
属含有シリケートに結晶化される際の、例えばZSM−
5,モルデナイト型等の結晶構造との関連で策定するこ
とができるものである。
The mixing amount (g) of the TPAB of the second liquid shown in Note 3 is the amount of the hydrated gel when the hydrated gel is crystallized into a metal-containing silicate by the following hydrothermal synthesis.
5, which can be determined in relation to a crystal structure such as a mordenite type.

【0025】先ず、上記第3液を氷冷し激しく撹拌しな
がら、当該第3液中に上記第1液及び第2液を約6分か
けて滴下した。その際、混合中の溶液のpHが9〜11
に保持できるようにNaOH水溶液又は硫酸水溶液を適
宜加えた。第3液へ第1液及び第2液を滴下し終ってか
ら約2分撹拌を続け、金属含有シリケートの前駆体とし
ての水和ゲルを得た。
First, the first liquid and the second liquid were dropped into the third liquid over about 6 minutes while cooling the third liquid with ice and stirring vigorously. At this time, the pH of the solution being mixed is 9-11.
NaOH aqueous solution or sulfuric acid aqueous solution was appropriately added so as to be able to be maintained at a pH of 0.1 to 1 μm. After the first and second liquids were added dropwise to the third liquid, stirring was continued for about 2 minutes to obtain a hydrated gel as a precursor of the metal-containing silicate.

【0026】尚、上記水和ゲルの組成に関する限りは、
従来の製造方法において採用されているゲルの組成とほ
ぼ同じである。
As far as the composition of the above hydrated gel is concerned,
It is almost the same as the composition of the gel used in the conventional production method.

【0027】この水和ゲルの合成において、第1液中の
金属塩として硫酸アルミニウムを用いるとゼオライトZ
SM−5を合成するための出発組成となる。上記金属塩
としてアルミニウム以外の他の金属硫酸塩単独又は硫酸
アルミニウムと他の金属硫酸塩とを用いることにより、
ペンタシル型の金属含有シリケートも合成することもで
きる。他の含有金属種には、B,Ga,Mn,Fe,N
i,Co,V,W,Sn,Pb,Zn等の卑金属及びP
t,Pd,Rh,Ir等の貴金属等を用いることができ
る。また、これら含有金属種の使用量によってシリカと
金属酸化物との比(ゼオライトで言うところのケイバン
比)は15〜2000の間で自由に設定可能である。特
にSiO2 /金属酸化物比が15〜200となるように
設定した金属含有シリケートは、活性種担持後のNOx
浄化特性が良好となる。
In the synthesis of this hydrated gel, if aluminum sulfate is used as the metal salt in the first liquid, zeolite Z
This is the starting composition for synthesizing SM-5. By using metal sulfate other than aluminum alone or aluminum sulfate and other metal sulfate as the metal salt,
Pentasil-type metal-containing silicates can also be synthesized. Other metal species include B, Ga, Mn, Fe, N
Base metals such as i, Co, V, W, Sn, Pb, Zn, and P
Noble metals such as t, Pd, Rh, and Ir can be used. Further, the ratio of silica to metal oxide (Caban ratio in the case of zeolite) can be freely set between 15 and 2,000 depending on the amount of these contained metal species. In particular, the metal-containing silicate set so that the SiO 2 / metal oxide ratio is 15 to 200 can be used for NOx after supporting the active species.
The purification characteristics are improved.

【0028】この実施例ではテンプレートにTPABを
用いたが、TPAB以外の組成分を用いることによっ
て、得られる金属含有シリケートの結晶構造を種々のも
のとすることができる。
In this example, TPAB was used as a template. However, by using a composition other than TPAB, the obtained metal-containing silicate can have various crystal structures.

【0029】−ゲルの脱気− 上記合成によって得られたゲルを耐圧容器に移し、真空
ポンプで吸引して当該耐圧容器中のゲルの脱気を行っ
た。
-Degassing of Gel-The gel obtained by the above synthesis was transferred to a pressure-resistant container, and the gel in the pressure-resistant container was degassed by suction with a vacuum pump.

【0030】この際、上記したように脱気度が低い(耐
圧容器内の圧力が高い)ときは脱気による所期の効果が
得られず、また、脱気度が高過ぎる(耐圧容器内の圧力
が低過ぎる)ときはゲルの水分の蒸発が著しくなり、い
ずれの場合も好ましくないのでこの段階における脱気は
200〜10mmHgの真空度の範囲内で行われること
が効率的である。
At this time, when the degree of deaeration is low (the pressure in the pressure vessel is high) as described above, the intended effect of deaeration cannot be obtained, and the degree of deaeration is too high (in the pressure vessel). When the pressure is too low), the evaporation of the water in the gel becomes remarkable, and in any case, it is not preferable. Therefore, it is efficient that the deaeration at this stage is performed within a vacuum range of 200 to 10 mmHg.

【0031】したがって、この実施例での脱気は、耐圧
容器内が20mmHgの雰囲気に保たれる真空度とな
し、この真空度で1時間脱気した。この脱気時間は30
分から2時間程度までの範囲が適当で、脱気度が高けれ
ば(耐圧容器内の圧力が低ければ)それに見合って脱気
時間の短縮が可能であった。
Therefore, the deaeration in this embodiment was performed at a degree of vacuum in which the inside of the pressure vessel was maintained at an atmosphere of 20 mmHg, and degassing was performed at this degree of vacuum for one hour. This deaeration time is 30
The range from minutes to about 2 hours was appropriate. If the degree of deaeration was high (if the pressure in the pressure vessel was low), the deaeration time could be shortened accordingly.

【0032】また、脱気中はゲルが突沸しないように適
宜撹拌し、また、耐圧容器内の気圧の低下に伴ってゲル
の温度が低下するので、20℃を保持することができる
ように耐圧容器を保温した。
During degassing, the gel is appropriately stirred so as not to be bumped, and the temperature of the gel is lowered with a decrease in the pressure in the pressure vessel. The container was kept warm.

【0033】尚、この実施例では、ゲルの脱気はゲル合
成後に脱気用の耐圧容器に移して行ったが、実施例の変
形例としてオートクレーブに装てんされる容器中に仕込
まれたゲルに対して脱気操作を行うような手段によって
もよい。いずれにしても、このゲルの脱気は水熱合成に
前置して行われるものであればよい。
In this embodiment, the gel was deaerated by transferring the gel to a pressure-resistant container for deaeration after the synthesis of the gel. However, as a modification of the embodiment, the gel charged in the container loaded in the autoclave was used. Alternatively, a means for performing a deaeration operation may be used. In any case, the degassing of the gel may be performed before the hydrothermal synthesis.

【0034】−水熱合成− 上記脱気されたゲルをオートクレーブに装てん可能な容
器中に適宜量仕込み、オートクレーブ内に装てんし、容
器の外壁面とオートクレーブの内壁面との間に水を張り
込み、上記ゲル体がオートクレーブに付属する撹拌装置
によって撹拌されることが可能な状態でオートクレーブ
を密封した。
-Hydrothermal synthesis- The degassed gel is charged in an appropriate amount in a container capable of being loaded in an autoclave, loaded in the autoclave, and water is poured between the outer wall surface of the container and the inner wall surface of the autoclave, The autoclave was sealed in a state where the gel body could be stirred by a stirring device attached to the autoclave.

【0035】次いで、オートクレーブ内雰囲気を窒素で
置換し、窒素分圧が3kgf/cm2 となるようにし
た。ゲルを撹拌しながらオートクレーブを加熱し、内部
の温度を160分間で160℃まで上昇させ、引き続き
800分間で200℃まで上昇させて水熱合成を行っ
た。
Next, the atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen, so that the partial pressure of nitrogen became 3 kgf / cm 2 . The autoclave was heated while stirring the gel, and the internal temperature was raised to 160 ° C. in 160 minutes, and then to 200 ° C. in 800 minutes to perform hydrothermal synthesis.

【0036】室温まで冷却後、結晶生成物を取り出して
純水で洗浄した。洗浄後乾燥し、600℃にて3時間焼
成し、本発明方法に係る金属含有シリケート(ゼオライ
ト)を製造した。
After cooling to room temperature, the crystal product was taken out and washed with pure water. After washing, drying and firing at 600 ° C. for 3 hours, a metal-containing silicate (zeolite) according to the method of the present invention was produced.

【0037】−金属含有シリケートの特性の評価− 脱気の有無による評価 上記のようにして製造された金属含有シリケートを15
0g秤量し、これに酢酸銅69g及び水3リットルを加
え50℃に保って8時間撹拌することによってCuイオ
ン交換した。室温まで冷却した後、瀘過及び洗浄を行
い、イオン交換率が100%程度のCuイオン交換ゼオ
ライト触媒を調製した。この触媒を実施例触媒と称す
る。
-Evaluation of properties of metal-containing silicate- Evaluation of presence or absence of degassing The metal-containing silicate produced as described above
0 g was weighed, and 69 g of copper acetate and 3 liters of water were added thereto, followed by stirring at 8 ° C. for 8 hours at 50 ° C. to exchange Cu ions. After cooling to room temperature, filtration and washing were performed to prepare a Cu ion exchanged zeolite catalyst having an ion exchange rate of about 100%. This catalyst is referred to as an example catalyst.

【0038】尚、イオン交換種は上記Cuの他、Co,
Ni,Pt,Pd,Rh,Ir等が適宜触媒活性種とし
て担持可能なことはいうまでもない。
The ion-exchange species are Co, Co,
It goes without saying that Ni, Pt, Pd, Rh, Ir and the like can be appropriately supported as catalytically active species.

【0039】一方、上記前駆体ゲルと同様な組成のゲル
を従来方法(ゲルの脱気を行わず、仕込み量を上記実施
例と同量としたもの)によって水熱合成して得られるゼ
オライトに上記実施例触媒の調製時と同様の手段によっ
てCuイオン交換を行って触媒を調製した。この触媒を
従来例触媒と称する。
On the other hand, a gel having the same composition as the above-mentioned precursor gel is converted into zeolite obtained by hydrothermal synthesis according to a conventional method (without degassing the gel and using the same amount as in the above example). The catalyst was prepared by performing Cu ion exchange by the same means as in the preparation of the catalyst of the above example. This catalyst is referred to as a conventional catalyst.

【0040】上記実施例触媒及び従来例触媒を、O2
10%,H2 O:10%,He:残部の雰囲気下で60
0℃×8時間それぞれ加熱した。加熱を経た後の実施例
触媒及び従来例触媒について、モデルガス評価装置によ
ってNOx浄化特性を評価し、その結果を図1に示し
た。尚、モデルガスの組成はNOx:2000ppm,
CO:0.18%,HC:6000ppmC,CO2
8.4%,O2 :8.0%,N2 :残部とし、また、S
V=90000h-1とした。
The catalyst of the above example and the catalyst of the prior art were replaced with O 2 :
10%, H 2 O: 10%, He: 60 in the remaining atmosphere
Each was heated at 0 ° C. × 8 hours. The NOx purification characteristics of the example catalyst after heating and the conventional example catalyst were evaluated by a model gas evaluation device, and the results are shown in FIG. The composition of the model gas was NOx: 2000 ppm,
CO: 0.18%, HC: 6000 ppm C, CO 2 :
8.4%, O 2 : 8.0%, N 2 : balance, S
V was set to 90000h -1 .

【0041】図1に示される結果によれば、本発明方法
により製造された金属含有シリケートは、活性種が担持
されることによって触媒に構成された場合には、加熱を
経た後も優れたNOx浄化特性を有する触媒となること
が明らかである。
According to the results shown in FIG. 1, when the metal-containing silicate produced by the method of the present invention is formed into a catalyst by carrying an active species, it exhibits excellent NOx even after heating. It is clear that the resulting catalyst has purification properties.

【0042】脱気度の高低による評価 次に、表2に示すような種々の脱気度となるように脱気
して当該ゲルを水熱合成に供した。
Evaluation by Degree of Deaeration Next, the gel was degassed so as to have various deaeration degrees as shown in Table 2, and the gel was subjected to hydrothermal synthesis.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】すなわち、表2に示されるような脱気度と
なるように脱気されたゲルについて水熱合成を行うこと
によって得られる各金属含有シリケートに、それぞれ活
性種を担持(Cuイオン交換)せしめてNOx浄化用触
媒を構成し、さらに加熱(例えば、O2 :10%,H2
O:10%,He:残部の雰囲気で600℃×8時間)
した。しかる後、SV=90000h-1のモデルガス
(例えば、NOx:2000ppm,CO:0.18
%,HC:6000ppmC,CO2 :8.4%,
2 :8.0%,N2 :残部の組成)によって最高NO
x浄化率を評価した。その評価結果は、上記表2に併せ
示すとおりであった。
That is, each metal-containing silicate obtained by performing hydrothermal synthesis on a gel degassed to have a degassing degree as shown in Table 2 carries active species (Cu ion exchange). At the very least, a NOx purification catalyst is constituted, and further heated (for example, O 2 : 10%, H 2
O: 10%, He: 600 ° C. × 8 hours in the remaining atmosphere)
did. Thereafter, a model gas of SV = 90000h -1 (for example, NOx: 2000 ppm, CO: 0.18
%, HC: 6000 ppm C, CO 2 : 8.4%,
O 2 : 8.0%, N 2 : balance of composition)
x The purification rate was evaluated. The evaluation results were as shown in Table 2 above.

【0045】この評価結果から、金属含有シリケートの
前駆体としてのゲルが一定範囲内の真空度にて脱気され
て水熱合成に供せられることによって得られる金属含有
シリケートは、活性種が担持されることによって触媒に
構成されたときには、比較的低い温度域において優れた
NOx浄化特性を発現することが可能となる適性を有す
ることが確認されたのである。
From the results of this evaluation, the metal-containing silicate obtained by degassing the gel as a precursor of the metal-containing silicate at a certain degree of vacuum and subjecting the gel to hydrothermal synthesis has the active species supported thereon. As a result, when the catalyst is constituted, it has been confirmed that the catalyst has an appropriate property of exhibiting excellent NOx purification characteristics in a relatively low temperature range.

【0046】脱気時間の長短による評価 脱気されたゲルが水熱合成に供されることによって得ら
れた金属含有シリケートが触媒に適用されるときの適性
が、ゲルの脱気時に同じ真空度となされておれば脱気時
間の長短によってどのように影響されるかについて評価
した。
Evaluation based on length of degassing time The suitability of the metal-containing silicate obtained by subjecting the degassed gel to hydrothermal synthesis to be applied to the catalyst is the same as the degree of vacuum when degassing the gel. Then, it was evaluated how it was affected by the length of the degassing time.

【0047】すなわち、ゲルの脱気の雰囲気を真空度2
0mmHgに保持し、この真空度のもとでの脱気時間を
表3に示すようにそれぞれ設定し、これらの条件により
脱気された各ゲルを用いて各金属含有シリケートを水熱
合成した。
That is, the atmosphere for degassing the gel was set to a vacuum degree of 2.
The degassing time under this degree of vacuum was maintained at 0 mmHg as shown in Table 3, and each metal-containing silicate was hydrothermally synthesized using each gel degassed under these conditions.

【0048】各金属含有シリケートは、上記脱気度の高
低による評価の場合と同様にして各触媒に構成し、当該
各触媒のNOx浄化特性を測定した。その測定結果を表
3に示した。
Each metal-containing silicate was formed in each catalyst in the same manner as in the case of the evaluation based on the degree of degassing, and the NOx purification characteristics of each catalyst were measured. Table 3 shows the measurement results.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】表3に示される結果に基づいてNOx浄化
特性と脱気時間との関係を評価すると、脱気時間が長く
なるほど低温活性が良くなるが、或る程度のところで飽
和してしまう傾向があるので、作業効率の面からみれば
ゲルの脱気時間は30分ないし2時間の範囲内とするこ
とが有利であると判断される。
When the relationship between the NOx purification characteristics and the deaeration time is evaluated based on the results shown in Table 3, the longer the deaeration time, the better the low-temperature activity, but there is a tendency that the activity is saturated at a certain level. Therefore, from the viewpoint of working efficiency, it is determined that it is advantageous to set the gel degassing time in the range of 30 minutes to 2 hours.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る金属含有シリケートの製造方法によれば、金属含有
シリケートの前駆体としてのゲルは、その合成時に撹拌
によりゲル中に混入した空気を脱気してから水熱合成に
供せられるため、空気(O2 )によって上記水熱合成に
おける結晶成長が阻害されることがなくなり、結晶成長
が理想的に行われるので、NOx浄化用触媒の活性種担
持母材として良好な適性を有する金属含有シリケートが
得られる。
As described above, according to the method for producing a metal-containing silicate according to the first aspect of the present invention, the gel as the precursor of the metal-containing silicate is mixed with the air mixed into the gel by stirring during the synthesis. Is degassed before being subjected to hydrothermal synthesis, so that the crystal growth in the hydrothermal synthesis is not hindered by air (O 2 ), and crystal growth is ideally performed. A metal-containing silicate having good suitability as an active species-supporting base material can be obtained.

【0052】また、請求項2の発明によれば、上記ゲル
の脱気は真空度200〜10mmHgの雰囲気下におい
て行われるので、水熱合成により得られる金属含有シリ
ケートにおける触媒に適用されるための良好な適性が確
実に得られる。
According to the second aspect of the present invention, the degassing of the gel is performed in an atmosphere having a degree of vacuum of 200 to 10 mmHg, so that the gel is used as a catalyst in a metal-containing silicate obtained by hydrothermal synthesis. Good suitability is ensured.

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

【図1】本発明に係る実施例における触媒のNOx浄化
特性を示すグラフ図である。
FIG. 1 is a graph showing the NOx purification characteristics of a catalyst in an example according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京極 誠 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−37111(JP,A) 特開 平1−172206(JP,A) 特開 昭64−5905(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 39/00 - 39/54 B01J 29/00 B01D 53/86,53/94 B01J 20/00 JICSTファイル(JOIS) WPI/L(QUESTEL)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Makoto Kyogoku 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Inside Mazda Co., Ltd. (56) References JP-A-3-37111 (JP, A) JP-A-1 -172206 (JP, A) JP-A-64-5905 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 39/00-39/54 B01J 29/00 B01D 53/86 , 53/94 B01J 20/00 JICST file (JOIS) WPI / L (QUESTEL)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 結晶性金属含有シリケートの製造方法で
あって、 上記金属含有シリケートの原料を混合撹拌して水和ゲル
を得る工程と、 上記水和ゲルの脱気を行う工程と、 上記脱気後の水和ゲルを水熱反応によって結晶化させる
工程とを包含することを特徴とする金属含有シリケート
の製造方法。
1. A process for producing a crystalline metal-containing silicate, comprising the steps of: mixing and stirring the raw materials of the metal-containing silicate to obtain a hydrated gel; degassing the hydrated gel; Crystallizing the air-hydrated hydrated gel by a hydrothermal reaction.
【請求項2】 上記水和ゲルの脱気工程は、当該水和ゲ
ルが真空度200〜10mmHgの雰囲気に保たれるこ
とによって行われる請求項1に記載の金属含有シリケー
トの製造方法。
2. The method for producing a metal-containing silicate according to claim 1, wherein the dehydration step of the hydrated gel is performed by maintaining the hydrated gel in an atmosphere having a degree of vacuum of 200 to 10 mmHg.
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