JP6296412B2 - 排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法 - Google Patents
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Description
直径30mm、長さ25mmLの六角セルコージェライトモノリス基材(セル密度:400cell/inch2)に対して、ウォッシュコート法を利用して、アルミナ粉末(平均粒子径22μm、WRグレース社製の商品名「M1386」)を、前記モノリス基材1Lあたりのコート量が200g/Lとなるようにしてコートし、触媒担体(A)を調製した。
直径30mm、長さ25mmLの六角セルコージェライトモノリス基材(セル密度:400cell/inch2)に対して、ウォッシュコート法を利用して、硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニルと硝酸ランタンと硝酸プラセオジムを用いて共沈法により調製したセリア−ジルコニア−ランタン−プラセオジア粉末(平均粒子径20μm、セリア60部-ジルコニア30部-ランタナ3部-プラセオジア7部の複合酸化物)を、前記モノリス基材1Lあたりのコート量が160g/Lとなるようにしてコートし、触媒担体(B)を調製した。
直径30mm、長さ25mmLの六角セルコージェライトモノリス基材(セル密度:400cell/inch2)に対して、ウォッシュコート法を利用して、硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニルと硝酸ランタンと硝酸プラセオジムを用いて共沈法により調製したセリア−ジルコニア−ランタン−プラセオジア粉末(平均粒子径20μm、セリア70部-ジルコニア20部-ランタナ3部-プラセオジア7部の複合酸化物)を、前記モノリス基材1Lあたりのコート量が160g/Lとなるようにしてコートし、触媒担体(C)を調製した。
直径30mm、長さ25mmLの六角セルコージェライトモノリス基材(セル密度:400cell/inch2)に対して、ウォッシュコート法を利用して、セリア粉末(硝酸セリウムを用いて沈殿法により調製したセリア粉末(平均粒子径20μm、セリア100部))を、前記モノリス基材1Lあたりのコート量が200g/Lとなるようにしてコートし、触媒担体(A)を調製した。
調製例2で得られた触媒担体(B)に対して、前記モノリス基材1Lあたりのロジウム(Rh)の担持量が1g/Lとなるようにして、硝酸ロジウム水溶液を吸着担持させた後、大気中、300℃の温度条件で3時間焼成して、Rhセリア複合酸化物からなるN2O分解触媒(P1)を調製した。
調製例3で得られた触媒担体(C)に対して、前記モノリス基材1Lあたりのロジウム(Rh)の担持量が1g/Lとなるようにして、硝酸ロジウム水溶液を吸着担持させた後、大気中、300℃の温度条件で3時間焼成して、Rhセリア複合酸化物からなるN2O分解触媒(P2)を調製した。
調製例4で得られた触媒担体(D)に対して、前記モノリス基材1Lあたりのロジウム(Rh)の担持量が1g/Lとなるようにして、硝酸ロジウム水溶液を吸着担持させた後、大気中、300℃の温度条件で3時間焼成して、RhセリアからなるN2O分解触媒(P3)を調製した。
調製例1で得られた触媒担体(A)にジニトロジアンミンPt水溶液及び硝酸パラジウム水溶液を、担体1LあたりのPt、Pdの担持量が2.6g/L、1.3g/Lとなるようにして、吸着担持させた後、大気中、300℃の温度条件で3時間焼成してPtPdアルミナからなるNOx還元触媒(Q1)を調製した。
(Agアルミナの調製)
調製例1で得られた触媒担体に、硝酸銀水溶液を担体1L当りのAgの担持量が0.4mol/Lとなるようにして吸着させた後、大気中、550℃の温度条件で5時間焼成して、Agアルミナを調製した。
(TiAgアルミナの調製) 先ず、クエン酸1.5molをイオン交換水450mLに溶解させ、得られた溶液を75℃に加熱した。次に、前記溶液にチタンイソプロポキシド0.3molを加え、溶解させた後、室温まで冷却し、チタンクエン酸錯体水溶液(0.64mol/L)を調製した。この水溶液を、上記のAgアルミナに触媒1L当りTi担持量が0.27mol/Lとなるようにして吸水含浸させて担持し、大気中、550℃の温度条件で5時間焼成してTiAgアルミナからなるNOx吸着材(R1)を調製した。
<性能評価試験1:活性酸素量試験>
調製例5〜7で得られたN2O分解触媒(P1〜P3)をそれぞれ用い、測定装置として全自動流通式触媒評価装置(分析計:堀場製作所社製、商品名:「MEXA−7100D」)を用いて、以下のようにして触媒の過渡活性酸素吸放出速度を測定した。すなわち、先ず、各触媒に対して、150℃の温度条件下において、表1に示すガスを使用して、COとO2を間欠的に10分間供給した後、150℃におけるCO2脱離量を測定し、N2O分解触媒P1〜P3の活性酸素量に関する情報を得た。なお、COを導入後5秒間で生成したCO2生成速度を過渡活性酸素吸放出速度として算出した。
調製例5〜7で得られたN2O分解触媒(P1〜P3)をそれぞれ用い、排ガス触媒自動評価装置((株)ベスト測器製、商品名:CATA−5000)により、以下のようにして過渡N2O分解活性試験を行った。すなわち、先ず、調製例5〜7で得られた各排ガス浄化用触媒を500℃の温度条件下において、15L/分の流量で、O2(1容量%)及びN2(99容量%)からなるガスを10分間流して前処理を行った。次に、前処理後のN2O分解触媒(P1〜P3)に対して、500℃〜50℃の温度条件下において、15L/分の流量で、H2(1容量%)及びN2(99容量%)からなるガスを2分間流して還元前処理を行った。次いで、上記還元前処理後のN2O分解触媒(P1〜P3)に対して、150℃〜50℃の温度条件下において、15L/分の流量でN2O(0.01容量%)及びN2(バランス)からなるガスを、40〜60分間流して、過渡時のN2O分解量を測定した。
調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例5で得られたN2O分解触媒(P1、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、以下のようにH2間欠添加を含む過渡変動条件下にて性能評価試験に供した。
<性能評価試験3:耐久試験>
先ず、内径5cm、長さ100cmの試験用ガス管を用意し、該試験用ガス管の上流側に調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)を、下流側に調製例5で得られたN2O分解触媒(P1、17cc、30mmφ×25mmL)を配置した。次に、試験用ガス管に空気を1L/分の流量で流通させ、750℃で5時間保持する耐久試験を行った。
次に、耐久試験後の実施例1の排ガス浄化用触媒を用い、以下のようにして過渡N2O分解活性試験を行った。すなわち、先ず、排ガス触媒自動評価装置((株)ベスト測器製、商品名:CATA−5000)を用意し、上流側に調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)を、下流側に調製例5で得られたN2O分解触媒(P1、17cc、30mmφ×25mmL)を配置した。次に、リーン雰囲気で吸着したNOxのリッチ雰囲気における脱離を模擬した表3に示すリーン1/リッチガスを60sec/20secで変動させながら150℃にて流すことによりNOx及びN2Oの生成分解挙動を調べた。
調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例6で得られたN2O分解触媒(P2、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、実施例1と同様にして、耐久試験及び過渡N2O分解活性試験を行った。各評価試験においては、調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1)を上流側に、調製例6で得られたN2O分解触媒(P2)を下流側に配置した。
調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例7で得られたN2O分解触媒(P3、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、実施例1と同様にして、耐久試験及び過渡N2O分解活性試験を行った。各評価試験においては、調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1)を上流側に、調製例7で得られたN2O分解触媒(P3)を下流側に配置した。
調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、実施例1と同様にして、耐久試験及び過渡N2O分解活性試験を行った。
調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例5で得られたN2O分解触媒(P1、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、実施例1と同様にして、耐久試験を行った。また、表3に示すリーン2ガスを150℃において定常的に流すこと以外は、実施例1と同様にして、過渡N2O分解活性試験を行った(H2添加を含む定常リーン条件下にて性能評価試験)。各評価試験においては、調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1)を上流側に、調製例5で得られたN2O分解触媒(P1)を下流側に配置した。
実施例1〜2、参考例1及び比較例2を用いて過渡N2O分解活性試験を実施した結果を、表4に示す。
調製例9で得られたNOx吸着材(R1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例7で得られたN2O分解触媒(P3、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、耐久試験(実施例1の性能評価試験3と同様にして実施)及びNOx浄化活性試験(性能評価試験5)を行った。なお、各耐久試験においては、調製例9で得られたNOx吸着材(R1)を上流側に、調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1)をNOx吸着材(R1)の下流側に、調製例7で得られたN2O分解触媒(P3)をNOx還元触媒(Q1)の下流側に配置した。
排ガス触媒自動評価装置((株)ベスト測器製、商品名:CATA−5000)を用意し、表5のモデルガスを用いてNOx浄化性能を調査した。
調製例9で得られたNOx吸着材(R1、17cc、30mmφ×25mmL)と調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1、17cc、30mmφ×25mmL)を準備し、参考例2と同様にして、耐久試験及びNOx浄化活性試験を行った。なお、各耐久試験においては、調製例9で得られたNOx吸着材(R1)を上流側に、調製例8で得られたNOx還元触媒(Q1)をNOx吸着材(R1)の下流側に配置した。
参考例2及び比較例3を用いてNOx浄化活性試験を実施した結果を、表6に示す。
Claims (7)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する排ガス浄化システムであって、
NOxを吸着可能なNOx吸着材と、該NOx吸着材の下流側に配置したNOx還元触媒と、該NOx還元触媒の下流側に配置したN2O分解触媒とを前記排気通路内に備え、
前記N2O分解触媒が、Rhである活性金属と、Ce酸化物中にZr、La及びPrからなる群から選択される少なくとも1種を含有する担体と、を含んでおり、150℃における活性酸素吸放出速度が5μmol/g/sec以上のものであることを特徴とする排ガス浄化システム。 - 前記N2O分解触媒による分解処理前の前記排ガス又は/及び前記N2O分解触媒による分解処理中の前記排ガスに、水素含有ガスを間欠的に供給する水素含有ガス供給手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化システム。
- 前記水素含有ガスの供給量が、H2の総容量がN2O総容量の2倍以上であり、且つH2濃度がN2O濃度の3倍以上となる条件を満たすことを特徴とする請求項2に記載の排ガス浄化システム。
- NOxを吸着可能なNOx吸着材と、該NOx吸着材の下流側に配置したNOx還元触媒と、該NOx還元触媒の下流側に配置したN2O分解触媒とを内燃機関の排気通路内に配設し、前記内燃機関から排出される排ガスを前記NOx吸着材、前記NOx還元触媒及び前記N2O分解触媒に接触させることにより該排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する排ガス浄化方法であって、
前記N2O分解触媒が、Rhである活性金属と、Ce酸化物中にZr、La及びPrからなる群から選択される少なくとも1種を含有する担体と、を含んでおり、150℃における活性酸素吸放出速度が5μmol/g/sec以上のものであることを特徴とする排ガス浄化方法。 - 前記N2O分解触媒による分解処理前の前記排ガス又は/及び前記N2O分解触媒による分解処理中の前記排ガスに、水素含有ガスを間欠的に供給することを特徴とする請求項4に記載の排ガス浄化方法。
- 前記水素含有ガスの供給量が、H2の総容量がN2O総容量の2倍以上であり、且つH2濃度がN2O濃度の3倍以上となる条件を満たすことを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化方法。
- 前記排ガスを、200℃以下の温度で前記N2O分解触媒に接触させることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化方法。
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