JP5388052B2 - 排ガス処理触媒 - Google Patents
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Description
一般式ABO3で表される複合酸化物を含む排ガス処理触媒であって、
前記Aサイトがランタン(La)およびバリウム(Ba)からなり、
前記Bサイトが鉄(Fe)およびニオブ(Nb)ならびにパラジウム(Pd)からなり、
{La x Ba (1-x) }{Fe y Nb (1-y) } (1-z) Pd z O 3 を満たし、
且つ、xが0.30を越え0.95以下の範囲であり、yが0.07以上0.94以下の範囲であり、zが0.01以上0.10以下の範囲である
ことを特徴とする。
第1の発明に係る排ガス処理触媒であって、
xが0.60を越え0.80未満の範囲であり、yが0.63以上0.88以下の範囲であり、zが0.02以上0.04以下の範囲である
ことを特徴とする。
第1または第2の発明に係る排ガス処理触媒であって、
Pt,Rh,Ir,Ruのうちの少なくとも一種の貴金属をさらに含む
ことを特徴とする。
第3の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記貴金属が、前記複合酸化物に対して0.1wt%以上含まれている
ことを特徴とする。
第一番目の実施形態に係る排ガス処理触媒およびこれを使用する排ガス浄化装置について、図1を参照して説明する。
図1は、排ガス処理触媒を使用する排ガス浄化装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。
ただし、A成分をランタン(La)とし、A´成分をバリウム(Ba)とし、B成分を鉄(Fe)とし、B´成分をニオブ(Nb)とし、PM1(貴金属)をパラジウム(Pd)とする。
ただし、A成分をランタン(La)とし、A´成分をバリウム(Ba)とし、B成分を鉄(Fe)とし、B´成分をニオブ(Nb)とし、PM1(貴金属)をパラジウム(Pd)とし、PM2(貴金属)を、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、またはルテニウム(Ru)のうちの少なくとも一種とする。
ここで、上述した排ガス処理触媒12の調製方法としては、以下の2種(液相法および固相法)を挙げるが、特にこれに限定するものではない。
この方法では、出発原料として、La、Ba、Fe、およびPdを含む金属塩溶液と、上述したNb成分を含む有機酸水溶液(酢酸、シュウ酸、アミノ酸、二酸化ニオブの過酸化水素水溶液やシュウ酸水素ニオブ出発源とした水溶液など)水溶液とが用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に任意の濃度の水溶液に調製される。
上述した二酸化ニオブの過酸化水素水溶液を、例えば以下のように調製する。
塩化ニオブ(NbCl5)5gを希アンモニア水(50mL水+4mLアンモニア水(28%))に溶かし、室温で30分攪拌し、析出した白色の沈殿物をろ取し水洗する。水洗後、ただちに、水洗したろ取物を、過酸化水素水(35%水溶液25mL+水25mL)とアンモニア水(28%、6mL)の混合溶液に加え攪拌して無色の溶液を得る。この無色の溶液をアセトン100mLに加え(添加し)、得られた白色沈殿物をろ取する。ろ取した白色沈殿物を3.5%過酸化水素水に溶かして二酸化ニオブの3.5%過酸化水素水溶液を得た。
(1)最初に、上述した各金属塩溶液と有機酸水溶液などの有機化合物を所定の元素比となるようにそれぞれ秤量する。
(2)続いて、秤量された各金属塩水溶液を反応器内に添加し混合する。この液を混合液と以下称する。
(3)続いて、混合液を攪拌しながら上述した有機酸水溶液を徐々に加え、全量が溶解するまで攪拌する。
(4)続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
(5)続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を250℃として乾燥し、粉末にする。
(6)続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、600〜1200℃にて5時間焼成し、排ガス処理触媒(上述した一般式(1)で表される触媒)が得られる。
(7)上記(6)にて得られた排ガス処理触媒に貴金属を担持させる。例えば、貴金属が溶解した有機酸水溶液に上記(6)にて得られた排ガス処理触媒を含浸して、当該貴金属を担持した排ガス処理触媒(上述した一般式(2)で表される触媒)が得られる。
この方法では、出発原料である、La、Ba、Fe、Nb、Pdを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒(H2O、エタノール、メタノール等)が用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に内部の雰囲気が120℃の乾燥器に入れられ十分に乾燥される。
(I)最初に、各種出発原料(120℃にて乾燥済み)と分散剤および溶媒を秤量する(分散剤量は粉体重量の5wt%、溶媒は原料粉末と同量)。
(II)続いて、秤量された各出発原料、分散剤、溶媒および粉砕用ボールを容器に入れる。
(III)続いて、ボールミルにて粉砕、攪拌、および混合を行う。
(IV)続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
(V)続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を120℃として乾燥し、粉末にする。
(VI)続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、800〜1200℃にて5時間焼成し、排ガス処理触媒(上述した一般式(1)で表される触媒)が得られる。
(VII)上記(VI)にて得られた排ガス処理触媒に貴金属を担持させる。例えば、貴金属が溶解した有機酸水溶液に上記(VI)にて得られた排ガス処理触媒を含浸して、当該貴金属を担持した排ガス処理触媒(上述した一般式(2)で表される触媒)が得られる。
第二番目の実施形態に係る排ガス処理触媒およびこれを使用する排ガス浄化装置について、図2を参照して説明する。
図2は、排ガス処理触媒を使用する排ガス浄化装置の第二番目の実施形態の概略構成図である。
本実施形態に係る排ガス浄化装置において、上述した排ガス浄化装置10が具備する機器と同一機器には同一符号を付記しその説明を省略する。
本確認試験は、排ガス処理触媒におけるBaの含有量とその脱硝率との関係を確認するために行った試験である。
ここで、排ガス処理触媒におけるBaの含有量とその脱硝率の関係について、図3を参照して具体的に説明する。
図3は、排ガス処理触媒におけるバリウムの含有量と脱硝率の関係を示すグラフであり、図3(a)に排ガスの温度が250℃の場合を示し、図3(b)に排ガスの温度が300℃の場合を示す。図3にて、横軸にBa量(mol)を示し、縦軸に脱硝率を示す。
図3において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
本確認試験は、排ガス処理触媒におけるNbの含有量とその脱硝率との関係を確認するために行った試験である。
ここで、排ガス処理触媒におけるNbの含有量と脱硝率の関係について、図4を参照して具体的に説明する。
図4は、排ガス処理触媒におけるニオブの含有量と脱硝率の関係を示すグラフであり、図4(a)に排ガスの温度が250℃の場合を示し、図4(b)に排ガスの温度が300℃の場合を示す。
図4において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
本確認試験は、貴金属を添加した排ガス処理触媒による脱硝率と排ガスの温度との関係を確認するために行った試験である。
ここで、貴金属を添加した排ガス処理触媒による脱硝率と排ガスの温度との関係について、図5を参照して具体的に説明する。
図5は、排ガス処理触媒による脱硝率と排ガスの温度との関係を示すグラフである。図5にて、四角印が貴金属を添加した排ガス処理触媒(0.4wt%Pt+0.04wt%Rh/La0.7Ba0.3Fe0.776Nb0.194Pd0.03O3)の場合を示し、丸印が貴金属を添加しない排ガス処理触媒(La0.7Ba0.3Fe0.776Nb0.194Pd0.03O3)の場合を示す。
図5において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
本確認試験は、排ガス処理触媒に添加した貴金属の量とその脱硝率との関係を確認するために行った試験である。
ここで、排ガス処理触媒に添加した貴金属の量とその脱硝率との関係について、図6を参照して具体的に説明する。
図6は、排ガスの温度が200℃の場合における、排ガス処理触媒に添加した貴金属の量とその脱硝率との関係を示すグラフである。
図6において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
11 DPF
12 排ガス処理触媒
31 酸化触媒
20,21,40,41 排ガス
Claims (4)
- 一般式ABO3で表される複合酸化物を含む排ガス処理触媒であって、
前記Aサイトがランタン(La)およびバリウム(Ba)からなり、
前記Bサイトが鉄(Fe)およびニオブ(Nb)ならびにパラジウム(Pd)からなり、
{La x Ba (1-x) }{Fe y Nb (1-y) } (1-z) Pd z O 3 を満たし、
且つ、xが0.30を越え0.95以下の範囲であり、yが0.07以上0.94以下の範囲であり、zが0.01以上0.10以下の範囲である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。 - 請求項1に記載された排ガス処理触媒であって、
xが0.60を越え0.80未満の範囲であり、yが0.63以上0.88以下の範囲であり、zが0.02以上0.04以下の範囲である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。 - 請求項1または請求項2に記載された排ガス処理触媒であって、
Pt,Rh,Ir,Ruのうちの少なくとも一種の貴金属をさらに含む
ことを特徴とする排ガス処理触媒。 - 請求項3に記載された排ガス処理触媒であって、
前記貴金属が、前記複合酸化物に対して0.1wt%以上含まれている
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
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