JP5755160B2 - アンモニア分解触媒及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種の排ガス中のアンモニアを酸化分解する触媒に関する。詳しくは、アンモニアの燃焼温度を低温化すると共に、前記アンモニアの燃焼温度とアンモニア燃焼の際に生じるＮＯｘの生成温度との間の温度範囲を広くすることのできるアンモニア分解触媒に関する。

化学工場、半導体製造工場等の製造工場から排出される排ガスについては、それらで使用される各種原料に起因する有害成分が含まれており、その浄化処理が必要となる。この有害成分の一つとしてアンモニアがあり、例えば、ＧａＮ系化合物半導体の製造工程からの排ガスにはアンモニアが１０体積％以上含まれることがある。アンモニアは、刺激性のあるガスであり、特定悪臭物質として定められていることから、アンモニアを含む排ガスは無害化のための浄化処理が必要である。

アンモニア含有ガスの処理方法としては、アルミナ等の無機酸化物に白金等の貴金属を担持した分解触媒を用いた酸化処理が一般的である。この分解触媒によるアンモニアの酸化反応は、下記式に従う。

・４ＮＨ_３＋３Ｏ_２→２Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・式（１）

アンモニアの酸化は、上記式の反応が主反応であるが、実際に従来のアンモニア分解触媒を適用した場合、下記のような副反応が生じ、ＮＯ、ＮＯ_２等のＮＯｘが生じうることが近年報告されている。

・４ＮＨ_３＋５Ｏ_２→４ＮＯ＋６Ｈ_２Ｏ・・・式（２）
・４ＮＨ_３＋７Ｏ_２→４ＮＯ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・式（３．１）
２ＮＯ ＋ Ｏ_２→２ＮＯ_２・・・式（３．２）
・４ＮＨ_３＋２Ｏ_２→２Ｎ_２Ｏ＋３Ｈ_２Ｏ・・・式（４）

ＮＯｘは、アンモニアとは相違するが、これらの発生も環境保護の観点から好ましいものではない。そのため、アンモニアを分解することができ、かつ、ＮＯｘ発生も抑制可能なアンモニア分解触媒の開発が求められるところである。

この要求に応えるための触媒として、従来のアンモニア分解触媒に脱硝効果を有する触媒成分を混合したアンモニア分解触媒が提案されている（特許文献１）。この触媒は、チタン酸化物を担体として、これに従来と同様、白金等の貴金属を担持させると共に、バナジウム酸化物等の脱硝触媒を混合するものである。この脱硝触媒を含むアンモニア分解触媒は、副反応で生じるＮＯｘをバナジウム酸化物の作用によりアンモニアを還元剤としてＮ_２に分解することで、ＮＯｘの発生を抑制するものである。

特許第３２１９６１３号明細書

本発明者等は、上記脱硝触媒を含むアンモニア分解触媒についての有効性の評価において、アンモニアの分解率等の性能については評価すべきものであることを確認している。しかし、この従来のアンモニア分解触媒には、実機への運用上、改良すべき点があることを確認した。

この改良点について、図１を用いつつ説明する。図１は、上記のアンモニア分解触媒を用いて、アンモニア含有ガスを反応温度を変化させつつ酸化処理したときの排ガス中のアンモニア濃度とＮＯｘ濃度の推移を模式的に示すものである。図１のように、アンモニアの酸化分解は、触媒を活性温度（アンモニア分解温度：Ｔ_NH3）まで上昇させることにより反応が進行し、アンモニア濃度は激減する。一方、ＮＯｘの生成反応は、アンモニアの分解を起点とするものであるから、アンモニア分解温度付近で生じる（ＮＯｘ生成温度：Ｔ_ＮＯｘ）。そして、上記したように、アンモニア分解により生成するＮＯｘは脱硝触媒の作用によりＮ_２に還元される。ここで、触媒の温度がアンモニア分解温度付近で一定であれば、アンモニアの分解とそこから生成するＮＯｘの還元とのバランスがとれており、ＮＯｘは発生しないことになる。但し、触媒温度が上昇するとこのバランスが崩れ、還元されないＮＯｘの増加によりＮＯｘ濃度が上昇することとなる。従って、アンモニア分解触媒を用いた排ガス処理においては、触媒温度をアンモニア分解温度付近の一定温度に維持する必要があり、それが可能であれば特に問題はない。

しかしながら、触媒温度を完全に一定に維持するのは実際には極めて困難である。アンモニアの酸化反応は発熱反応であり、排ガス中のアンモニア濃度が上昇すると、触媒温度も上昇することとなるからである。そして、排ガス中のアンモニア濃度は変動する場合が多く、変動した際の触媒温度変化は触媒に温度制御装置を用いても瞬時に補整することはできない。また、触媒を一定体積で装置に装填した場合、触媒側面部は中央部に対して放熱等の影響により温度が下がりやすく、触媒全体の温度を一定に維持することは困難である。

従って、触媒温度の変動を考慮しつつＮＯｘ発生を抑制するためには、アンモニア分解温度とＮＯｘ発生温度との間にある程度の幅があることが好ましい（図１参照。以下、アンモニア分解温度とＮＯｘ発生温度との間の温度範囲を「ウインドウ」と称する）。このようなウインドウがあることで、触媒温度に多少の変動が生じても、ＮＯｘの発生を懸念する必要はなくなる。

そこで、本発明は、アンモニア分解触媒について、アンモニアを効果的に分解すると共に、ＮＯｘ発生を抑制することができ、且つ、ウインドウ幅の広いものを提供する。

上記課題を解決する本発明は、支持体と前記支持体上に形成される触媒層とからなるアンモニア分解触媒において、前記触媒層は２層構造を有し、前記支持体上に形成され、第１の無機酸化物からなる第１の担体に平均粒径５〜９０ｎｍの白金粒子が担持された第１の触媒層と、前記第１の触媒層上に形成され、第２の無機酸化物からなる第２の担体にバナジウム酸化物が担持された第２の触媒層と、からなるアンモニア分解触媒である。

上記した、アンモニア分解触媒におけるウインドウ幅を広くするための方策としては、アンモニア分解の活性温度を低温化することがまず挙げられるが、それと共に、ＮＯｘの還元反応を効率化することも有効である。本発明は、これらの方策のために、アンモニア分解の触媒成分である白金粒子の粒径を最適化することを第１の特徴とし、更に、触媒全体の構成について、アンモニア分解を担う白金触媒を含む層（第１の触媒層）と、脱硝触媒を含む層（第２の触媒層）の２層構造とすることを第２の特徴とする。以下、上記特徴を踏まえ、本発明について詳細に説明する。

白金粒子の平均粒径を５〜９０ｎｍと厳密に規定するのは、主に、アンモニアの分解温度の低温化を図り、ウインドウの幅を広くするためである。本発明者等によると、白金粒子の粒径が５ｎｍ未満と小さすぎる場合、アンモニア分解時に生成するＮＯ、Ｈ_２Ｏ等の副生成物の脱離が遅くなりアンモニアの分解温度が高温となる。そして、アンモニアの分解温度が高くなることとで、上記化２の式（２）、（３．１）、（３．２）の反応が進行しやすくなり、ウインドウの幅も狭くなる。そして、白金粒子径を大きくすることで、アンモニアの分解温度は低温側にシフトするが、粒子径が９０ｎｍを超え大きくなり過ぎると、アンモニア分解だけでなく式（２）、（３．１）、（３．２）の反応（特に式（２））までも活発化させる傾向があり、ウインドウの幅が狭くなる。そこで、アンモニアの分解温度を低温としつつ、ＮＯｘの生成反応を抑制できる白金粒子径の最適な範囲として５〜９０ｎｍとした。白金粒子径は、５〜５０ｎｍが好ましく、１０〜５０ｎｍがより好ましい。

上記の白金粒子は、第１の無機酸化物からなる第１の担体に担持された状態で第１の触媒層を形成する。第１の無機酸化物は、従来の触媒の担体である、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の無機酸化物が適用できる。好ましいのは、チタニアを主とする無機酸化物でありチタニア単独、又は、チタニアにアルミナ、ジルコニア、シリカを混合してなる無機酸化物が好ましい。尚、第１の無機酸化物の担持量は、支持体の体積（Ｌ）当たり、４０〜２００ｇ／Ｌとするのが好ましい。また、白金粒子の担持量は、支持体の体積（Ｌ）当たり１〜４ｇ/Ｌとするのが好ましい。

本発明は、上記第１の触媒層の上に第２の触媒層を形成する２層構造を有する点を第２の特徴とする。この様な構成を採用するのは、脱硝触媒であるバナジウム酸化物によるＮＯｘ分解を効率的に行うためである。

即ち、上記した従来の脱硝触媒は、白金粒子（アンモニア分解）とバナジウム酸化物（ＮＯｘ分解）を単一の触媒層に混在させている。本発明者等によれば、かかる構成においては、（１）白金粒子と脱硝成分を単一層に混在させると、脱硝成分が白金粒子の近傍に多量存在することとなり、この状態がアンモニア分解の妨げになり、アンモニアの低温分解を抑制する、（２）ＮＯｘの分解反応（ＮＯｘからＮ_２への還元反応）のための反応場が少ないため、ＮＯｘの抑制効果が薄い、といった理由から、脱硝触媒の効果を十分発揮することができないと考えた。本発明では、触媒の構成として、白金触媒を含む第１の触媒層と、脱硝触媒を含む第２の触媒層の２層構造とすることで、上記（１）、（２）の問題を解消し、アンモニアを低温で分解しつつ、ＮＯｘの分解反応を促進する。

第２の触媒層は、第２の無機酸化物からなる第２の担体にバナジウム酸化物を担持してなる。第２の無機酸化物担体は、第１の触媒層と同様、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の無機酸化物が適用できる。好ましいのは、チタニアを主とする無機酸化物でありチタニア単独、又は、チタニアにアルミナ、ジルコニア、シリカを混合してなる無機酸化物が好ましい。また、第２の無機酸化物の担持量は、４０〜２００ｇ／Ｌとするのが好ましい。尚、第１の無機酸化物と第２の無機酸化物とは、同じ組成としても良いし異なる組成としても良い。

脱硝触媒であるバナジウム酸化物の担持量は、バナジウム換算で支持体の体積（Ｌ）当たりとして１〜５ｇ／Ｌとするのが好ましい。１ｇ／Ｌ未満では脱硝効果が低く、５ｇ／Ｌを超えてもそれ以上脱硝効果が上がらないからである。尚、バナジウム酸化物は、５酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）が基本となり、結晶化が進んだ５酸化バナジウムが好ましく、結晶子径が３０ｎｍ以上と大きい方がより好ましい。このバナジウム酸化物の結晶子径は１００ｎｍを上限とするのが好ましい。

そして、アンモニア分解からＮＯｘ発生までのウインドウをより広くとるために、本発明に係る２層構造の触媒は、第１の触媒層にもバナジウム酸化物が含まれていることが好ましい。第２の触媒層のみにバナジウム酸化物が存在する場合、白金の担持量や触媒温度等により、白金の酸化能力が高すぎてアンモニアの分解、即ち、ＮＯｘの発生が過剰に生じるおそれがある。そして、ＮＯｘ量が過剰となると、第２の触媒層によるＮＯｘの分解がこれに追いつかずＮＯｘ抑制が不十分となる可能性がある。そこで、第１の触媒層にバナジウム酸化物を存在させることで、白金によるアンモニア分解能の適度な抑制を図ると共に、各触媒層中にアンモニアを適量保持させてこれを還元剤とすることができ、ＮＯｘをより効率に分解してウインドウの幅を最も広くすることができる。

但し、第１の触媒層がバナジウム酸化物を含む場合でも、多量のバナジウム酸化物の混合は好ましくない。例えば、第２の触媒層の担持量と同一量とするようなものは好ましくない。上記の通り、アンモニアの分解能を低下させることとなるからである。そこで、第１の触媒層中のバナジウム酸化物の混合量は、第２の触媒層中のバナジウム酸化物の５〜１５％とするのが好ましい。

以上説明した第１、第２の触媒層は、適宜の支持体上に形成される。支持体としては、従来のアンモニア分解触媒と同様のものが適用でき、好ましくは、メタルハニカム、セラミックハニカム、ペレット等が使用できる。

次に、本発明に係るアンモニア分解触媒の製造方法について説明する。本発明に係るアンモニア分解触媒は、基材上に第１の触媒層と第２の触媒層を順次形成するものである。即ち、支持体上に第１の無機酸化物からなる第１の担体を形成した後、第１の担体に白金粒子を担持して第１の触媒層を形成した後、第１の触媒層上に第２の無機酸化物からなる第２の担体を形成し酸化バナジウムを担持する。

第１の触媒層の形成において、第１の担体は、第１の無機酸化物を塗布及び焼成することで形成される。第１の無機酸化物の塗布は、第１の無機酸化物のスラリーを支持体へ塗布或いは第１の無機酸化物のスラリーへ支持体を浸漬して行われる。塗布後は適宜に乾燥し焼成することで担体とする。この焼成は、４００〜７００℃で行うのが好ましい。尚、この第１の無機酸化物の塗布・焼成は必要量を付着させるため、複数回繰り返しても良い。

次に、白金粒子の担持を行うが、これは白金粒子の前駆体となる白金塩溶液を第１の担体に含浸させ、還元処理することで白金粒子が形成される。白金塩としては、塩化白金酸溶液、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液、硝酸白金溶液、ヘキサアンミン白金水酸塩溶液等が適用できる。上記により担持された白金イオンは、還元処理により原子状の白金粒子とする。還元処理は、還元性雰囲気（例えば、１００％窒素雰囲気、１００％Ａｒ雰囲気、１容積％以上の水素ガスもしくはアンモニアガスを含むガス等）で３００〜５００℃にて熱処理するのが好ましい。

そして、本発明に係るアンモニア分解触媒では、白金粒子径が所定範囲に規定されるものである。よって、上記還元処理により形成された白金粒子にはその粒径調整工程が必要となる。白金粒子の粒径調整としては、熱処理が挙げられ、その加熱温度により調整される。この加熱温度は５５０〜７００℃とする。また、加熱時間は、１〜２時間とするのが好ましい。粒径調整工程は、当然に白金粒子担持後、つまり、第１の触媒層形成後に行うが、アンモニア分解触媒が完成するまで（後述の第２の触媒層の形成が完了するまで）に少なくとも１回行えばよい。従って、第２の触媒層形成後に行っても良い。但し、好ましくは還元処理後であって第２の触媒層を形成する前にこの熱処理を行った方が良い。

第１触媒層の形成後、第２触媒層を形成する。上記の通り、本発明に係るアンモニア分解触媒は、第１の触媒層に酸化バナジウムを含む場合があり、また、第２の触媒層のみに酸化バナジウムを担持する場合もある。これらを製造するために第２の触媒層の形成については、以下の３通りの工程を選択することができる。

まず、第１の触媒層上に、第２の無機酸化物と酸化バナジウムを塗布し、焼成して第２の触媒層を形成する工程を含むものである。この方法は、第２の触媒層のみに酸化バナジウムを担持する場合に好適である。第２の無機酸化物と酸化バナジウムの塗布は、第２の無機酸化物とバナジウム酸化物との混合スラリーを塗布・浸漬して行うことができる。そして、塗布後は適宜に乾燥し焼成することで担体とする。この焼成は、４００〜７００℃で行うのが好ましい。尚、酸化熱処理はその好適な温度範囲が、第１の触媒層の白金粒子の粒径調整処理の温度範囲を広く重複する。そこで、酸化熱処理を白金粒子の粒径調整処理と兼ねて行っても良い。

また、第１の触媒層上に、第２の無機酸化物とバナジウム化合物とを塗布した後、酸化熱処理して第２の触媒層を形成する工程を含む方法も適用される。この方法は具体的には、第２の無機酸化物とバナジウム化合物との混合スラリーを塗布・浸漬するものであるが、バナジウム化合物は、スラリー中でイオン化しているため、第１の触媒層に浸透することができる。そのため、第１の触媒層にも酸化バナジウムを含有させた触媒製造に好適である。ここで、バナジウム化合物としては、バナジン酸アンモニウム、シュウ酸バナジウム等が適用できる。

そして、この第２の触媒層の形成工程では、バナジウム化合物（バナジウムイオン）をバナジウム酸化物にする酸化熱処理が必要である。酸化熱処理の熱処理温度は、５５０〜７００℃とするのが好ましい。熱処理温度は、バナジウム酸化物の形態に影響を与える。熱処理温度を高温とすることで酸化物の結晶化が進み、特性上好適な脱硝触媒を形成することができる。但し、熱処理温度が高すぎると、白金粒子の大きさが９０ｎｍを超えてしまうため好ましくない。この点を考慮して熱処理温度は、５５０〜７００℃とするのが好ましい。

更に、第１の触媒層上に、第２の無機酸化物を塗布及び焼成して第２の担体を形成した後、更にバナジウム化合物を塗布及び酸化熱処理して第２の触媒層を形成する工程によっても第２の触媒層を形成できる。第１、第２の担体は、共に多孔質の無機酸化物からなるため、第２の担体にバナジウム化合物の溶液を含浸させると双方の担体にバナジウムを担持させることができる。よって、この方法も、第１及び第２の触媒層に酸化バナジウムを含有させた触媒製造に好適であり、第１の触媒層に適量のバナジウムを混合することができる。

第２の担体の形成工程は、上記と同様、第２の無機酸化物のスラリーを塗布、焼成するものである。焼成温度等の条件も同様である。また、形成した第２の担体にバナジウム化合物を塗布するときは、バナジウム化合物の溶液を塗布、浸漬するのが好ましい。バナジウム化合物は、上記と同様のものが使用できる。更に、この方法についても、バナジウム化合物からバナジウム酸化物を形成するための酸化熱処理が必要である。酸化熱処理の熱処理温度は、５５０〜７００℃とするのが好ましい。

上記の３つの第２の触媒層の形成方法により本発明に係るアンモニア分解触媒を製造することができる。

以上説明したように本発明に係るアンモニア分解触媒は、アンモニアを効果的に分解すると共に、ＮＯｘ発生を抑制することができる触媒である。本発明は、特に、アンモニア分解温度とＮＯｘ発生温度との温度差のウインドウ幅が広いことに利点があり、これにより、触媒温度に多少の変動が生じても、ＮＯｘの発生を抑制できる。

アンモニア浄化触媒によるアンモニア分解時のガス濃度（アンモニア濃度、ＮＯｘ濃度）の変化を説明する図。 実施例、比較例、参考例の触媒の構成を示す模式図。

以下、本発明における最良の実施形態について説明する。
〔予備試験（白金粒子の最適化）〕
ここでは、白金粒子径による触媒特性の変化を確認し、アンモニア分解にために好適な白金粒子径を画定すべく、脱硝触媒（第２の触媒層）のない単層構造のアンモニア分解触媒を製造し、そのアンモニア分解特性を評価した。触媒の製造は、支持体として、予めウイスカー処理のなされたステンレス製のメタルハニカム（寸法：φ５６×Ｌ５０ｍｍ、体積：０．１２３Ｌ、セル密度：２６０ＣＰＳＩ）を用いた。この支持体に無機酸化物として、チタニアとバインダーとしてアルミナゾルを用いた混合スラリー（チタニア：アルミナ比＝９０:１０）を吹付塗布・乾燥し、５００℃で３０分焼成した。この混合スラリーの塗布・焼成は２回行い、無機酸化物の担持量を１００ｇ／Ｌとした。そして、白金塩溶液として、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を含侵させた。この白金の担持量は２ｇ／Ｌとした。白金塩担持後、還元処理を行い、更に、５００〜８００℃の複数の温度で熱処理（熱処理時間１時間）して白金粒子径を調整した。

以上の工程で製造した単層のアンモニア分解触媒について、アンモニア分解試験を行い、触媒特性を評価した。アンモニア分解試験は、触媒温度を昇温しつつアンモニア含有ガスを触媒に流通し、その排ガス中のアンモニア濃度、ＮＯｘ濃度（ＮＯとＮＯ_２との合計濃度）を測定し、アンモニア分解温度（Ｔ（ＮＨ_３））、ＮＯｘ発生温度（Ｔ（ＮＯｘ））を測定した。試験条件は以下の通りである。Ｔ（ＮＨ_３）及びＴ（ＮＯｘ）の値は、排ガス中の各ガス濃度が１５ｐｐｍ、３０ｐｐｍになった段階の温度を求め、それぞれガス濃度におけるウインドウ（ΔＴ）を算出した。この試験結果を表１に示す。

・試験ガス：アンモニア１５００ｐｐｍ（水分０．３６％、空気バランス）
・ＳＶ：６００００ｈ^−１

白金触媒は、基本的にアンモニアの分解を主たる作用とするが、表１からわかるように、ＮＯｘの分解作用も有する。そして、表１から、白金粒子の粒径調整によりアンモニア分解温度の低下と共に、ウインドウも変化する。この点、アンモニア分解温度とウインドウの幅との関係から、白金粒子は平均粒径を適切な範囲に調整されたものが好ましく、そのための熱処理として、５５０〜７００℃の温度が好適であることがわかる。そして、最適な熱処理温度は６００℃近傍にあることがわかる。

〔各種触媒の製造及び評価〕
次に、上記の予備試験にて確認された白金粒子径の好適範囲（５〜９０ｎｍ）の中で、特性上最も好ましいもの（粒径調整処理温度６００℃）を基本とし、第１、第２触媒層の構成を変更しつつ複数のアンモニア分解触媒を製造した。製造した触媒は以下の通りである。

表２の触媒において、第２の触媒層を形成する工程は、第２の無機酸化物を塗布・焼成して第２の担体を形成した後にバナジウム化合物溶液を含浸させる方法（実施例１、２、比較例１、２）と、第２の無機酸化物とバナジウム酸化物（５酸化バナジウム）粉末との混合スラリーを塗布する方法（実施例３）の２方法を適用した。尚、第２の無機酸化物の塗布回数は３回とした。いずれもバナジウム担持量は２．９ｇ／Ｌにしている。製造した各触媒の構成の模式図を図２に示す。

以上の各実施例、比較例の触媒について予備試験と同様にアンモニアの分解試験を行った。試験条件は同様としている。その結果を表３に示す。

表３から、以下の点が確認できる。まず、第２の触媒層の有無による特性の相違として、実施例１と参考例とを対比する。参考例は、予備試験の結果、白金粒子径が最適化されたものであり、それ自体の性能は良好であるが、これに第２の触媒層を設けたことによりウインドウ幅が更に広くなり、より特性が向上することがわかる。つまり、第２の触媒層を設定する意義は十分にあるといえる。この点、比較例１は白金粒子径を調整しないものである。比較例１は、第２の触媒層についても熱処理を加えていないが、これを考慮してもその特性は不十分である。つまり、本発明に係るアンモニア触媒は、まず白金粒子径の調整を重視し、これに第２の触媒層を設けることが好ましいといえる。

次に、白金粒子の粒径調整の熱処理のタイミングについてみると、実施例１は、白金粒子還元後に熱処理を行ったものであり、実施例２は、還元後の白金粒子はそのままに第２の触媒層を形成し、第２の触媒層への酸化熱処理（６００℃）によりバナジウム酸化物形成と共に白金粒子径を調整したものである。両者の特性をみると、いずれも良好なものといえるが、あえて優劣をつけるならば実施例１の方が良好といえる。よって、白金粒子径の調整は、還元処理後であって第２の触媒層形成前に行うのが最も好ましいといえる。

また、第２の触媒層の構成に関し、実施例１と比較例２との対比から、比較例２は第２の触媒層のバナジウム（化合物）の酸化処理が十分になされていないものである。その特性の対比からわかるように、第２の触媒層のバナジウムに対しては、熱処理を行いバナジウムの結晶子径を大きくすることが好ましいといえる。

更に、バナジウム酸化物の担持位置について、実施例１と実施例３とを対比すると、実施例３は、第２の触媒層のみにバナジウム酸化物を担持するものであるが、実施例１に比べると特性は劣る（もっとも、参考例と同等以上の特性であり、実施例３も単独では評価されるべき特性を有する）。実施例１のように、バナジウム酸化物を第１触媒層にも担持させることによる特性向上については、上述のとおりであり、この意義が確認できた。

そして、比較例３は、単層の触媒層に白金及びバナジウム酸化物を担持したものである。この比較例３は、白金粒子について粒径調整のような特段の配慮もなく、上述した従来技術に相当するものである。この触媒は、今回製造した触媒のなかで最も特性が劣る。また、この比較例３について白金粒子径を最適化して改良を試みた比較例４も、さほどの特性改善は見られなかった。これらの試験結果をみるとわかるように、バナジウム酸化物は脱硝触媒としてＮＯｘの分解作用が期待できるが、適切な担持位置の設定が必要であることがわかる。

本発明によれば、アンモニアを効果的に分解すると共に、ＮＯｘ発生を抑制することができる。本発明は、特に、アンモニア分解温度とＮＯｘ発生温度との温度差のウインドウ幅を従来技術よりも拡大することができ、アンモニア分解処理における装置制御を容易にし、装置コストの削減にも寄与できる。

Claims (9)

1. 支持体と前記支持体上に形成される触媒層とからなるアンモニア分解触媒において、
   前記触媒層は２層構造を有し、
   前記支持体上に形成され、第１の無機酸化物からなる第１の担体に平均粒径５〜９０ｎｍの白金粒子が担持された第１の触媒層と、
   前記第１の触媒層上に形成され、第２の無機酸化物からなる第２の担体にバナジウム酸化物が担持された第２の触媒層と、からなるアンモニア分解触媒。
2. 第１の無機酸化物は、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカの少なくともいずれかよりなる請求項１記載のアンモニア分解触媒。
3. 第２の無機酸化物は、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカの少なくともいずれかよりなる請求項１又は請求項２記載のアンモニア分解触媒。
4. 第１の触媒層は、バナジウム酸化物を含む請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアンモニア分解触媒。
5. 請求項１〜請求項３記載のアンモニア分解触媒の製造方法であって、
   支持体上に、第１の無機酸化物を塗布及び焼成して第１の担体を形成した後、白金粒子を担持させて第１の触媒層を形成する工程と、
   前記第１の触媒層上に、第２の無機酸化物と酸化バナジウムを塗布及び焼成して第２の触媒層を形成する工程と、を含み、
   更に、前記第１の触媒層の形成工程後、前記白金粒子を５５０〜７００℃で加熱する粒径調整工程を含む、アンモニア分解触媒の製造方法。
6. 請求項４記載のアンモニア分解触媒の製造方法であって、
   支持体上に第１の無機酸化物を塗布及び焼成して第１の担体を形成した後、白金粒子を担持させて第１の触媒層を形成する工程と、
   前記第１の触媒層上に、第２の無機酸化物とバナジウム化合物とを塗布した後、酸化熱処理して第２の触媒層を形成する工程と、を含み、
   更に、前記第１の触媒層の形成工程後、前記白金粒子を５５０〜７００℃で加熱する粒径調整工程を含む、アンモニア分解触媒の製造方法。
7. 請求項４記載のアンモニア分解触媒の製造方法であって、
   支持体上に第１の無機酸化物を塗布及び焼成して第１の担体を形成した後、白金粒子を担持させて第１の触媒層を形成する工程と、
   前記第１の触媒層上に、第２の無機酸化物を塗布及び焼成して第２の担体を形成した後、更にバナジウム化合物を塗布及び酸化熱処理して第２の触媒層を形成する工程と、を含み、
   更に、前記第１の触媒層の形成工程後、前記白金粒子を５５０〜７００℃で加熱する粒径調整工程を含む、アンモニア分解触媒の製造方法。
8. バナジウム化合物塗布後の酸化熱処理の熱処理温度を５５０〜７００℃とする請求項６又は請求項７記載のアンモニア分解触媒の製造方法。
9. 白金粒子の粒径調整工程を、第２の触媒層を形成する工程の前に行う請求項５〜請求項８のいずれかに記載のアンモニア分解触媒の製造方法。
   

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