JP6345372B1 - 排気ガス浄化用組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明の排気ガス浄化用組成物は、SiO/Alモル比が25超600以下であるBEA型ゼオライトであって且つリンを含有するゼオライトを含む。また排気ガス浄化用組成物はリンに加えてジルコニウムを含有することも好ましい。更にゼオライトのSiO/Alモル比が30以上150以下であることも好ましい。本発明によれば、ガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガス浄化用として優れたHC吸着性能を有する排気ガス浄化用組成物が提供される。

Description

本発明はゼオライトを含む排気ガス浄化用組成物に関する。
自動車やバイク(鞍乗型車両ともいう)等のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)等の有害成分が含まれている。特にHCの触媒による浄化は、排気ガス温度の影響が強く一般に300℃以上の高温が必要とされている。従って、内燃機関の始動直後、排気ガス温度の低いときにはHCは触媒によって浄化されにくい。しかも、内燃機関始動直後には大量のHCが排出されやすく、この排気ガス温度の低いときのエミッション全体に占めるHCの割合が大きい。このため、内燃機関の始動直後の内燃機関からのHCの除去が従来課題となっている。
特許文献1では、モルデナイト等のプロトン型ゼオライトをHC吸着材として用いることが記載されている。また特許文献2には、排気ガス浄化用の選択的接触還元触媒としてCu2+置換CHA型ゼオライトを用いることが記載されている。更に、特許文献3には、リンを担持するゼオライトを炭化水素類の接触分解反応用触媒として用いることが記載されている。
US4985210A 特開2015−196115号公報 特開2012−239924号公報
しかしながら、特許文献1に記載されるようなプロトン型ゼオライトは、水熱耐久性に欠けるためにガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガス浄化用として用いた場合に十分なHC吸着性能を得ることは難しかった。また特許文献2のようにCHA型ゼオライトを使用する場合、HC分子種の中でも特にエミッションの大きなトルエンを吸着できないため、優れたHC浄化性能が得られない。
一方、特許文献3に記載の技術はリン含有ゼオライトを550℃程度のヘキサン等の分解に使用するものに過ぎない。同文献には、例えば900℃〜1000℃という高温耐久が必要な排気ガス浄化用途にリン含有ゼオライトを用いることは何ら記載も示唆もされておらず、まして、その用途においてゼオライトに求められる具体的な構成は何ら記載も示唆もされていない。
本発明の課題は、前述した従来技術が有する種々の欠点を解消し得る排気ガス浄化用組成物を提供することにある。
本発明は、SiO/Alモル比が25超600以下であり、リンを含有するBEA型ゼオライトを含む、排気ガス浄化用組成物を提供するものである。
図1(a)及び(b)はそれぞれ、実施例1の排気ガス浄化用組成物の熱耐久試験前後での31P−NMRチャートである。
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。
本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、ゼオライトを含有する。ゼオライトとは、四面体構造をもつTO4単位(Tは中心原子)がO原子を共有して三次元的に連結し、開かれた規則的なミクロ細孔を形成している結晶性物質を指す。具体的には国際ゼオライト学会(International Zeolite Association;以下これを「IZA」ということがある。)の構造委員会データ集に記載のあるケイ酸塩、ゲルマニウム塩、ヒ酸塩等が含まれる。
ここで、ケイ酸塩には、例えばアルミノケイ酸塩、ガロケイ酸塩、フェリケイ酸塩、チタノケイ酸塩、ボロケイ酸塩等が、ゲルマニウム塩には、例えばアルミノゲルマニウム塩等が、ヒ酸塩には、例えばアルミノヒ酸塩等が含まれる。これらには例えば骨格中のSi又はAlを、Ti、Ga、Mg、Mn、Fe、Co、Znなど2価や3価のカチオンで置換したものが含まれる。本実施形態では、ゼオライトとして、結晶性アルミノケイ酸塩を用いることが好ましい。
排気ガス浄化用組成物はゼオライトとして、BEA型ゼオライトを含む。BEA型ゼオライトは、一般に細孔径が0.65nm程度であり、これを用いることで排気ガス中のHC分子種として多く含まれるトルエンの吸着能に優れたものとすることができる。ここで、細孔径とは、IZAが定める結晶学的なチャネル直径(Crystallographic free diameter of the channels)を示す。細孔径とは、細孔(チャネル)の形状が真円形の場合はその平均直径をさすが、細孔の形状が楕円形等の一方向に長い形状である場合は、短径を意味する。
本実施形態で用いるBEA型ゼオライトは、特定のSiO/Alモル比を有していれば、合成品であってもよく天然品であってもよく、合成品である場合のBEA型ゼオライトの製法についても特に限定されない。
本発明者はゼオライトを排気ガス浄化用組成物として用いたときに厳しい熱環境下においても高いHC吸着性能を有させる方法について鋭意検討した。その結果、BEA型ゼオライトにおいてSiO/Alモル比を特定範囲とし、且つリンを含有させることで、水熱耐久後のHC吸着性能を従来よりも大幅に向上させることができることを知見した。
具体的には、排気ガス浄化用組成物に含まれるリン含有BEA型ゼオライトはSiO/Alモル比が25超であることで、高熱が加わったとしてもリンがゼオライトのBEA型構造維持に有効に作用して耐熱性向上効果が十分に発揮され、SiO/Alモル比が25以下であるBEA型ゼオライトがリンを含有する場合に比べて、極めて高いHC吸着性能を有することができる。BEA型ゼオライトのSiO/Alモル比は600以下であることで、高いHC吸着活性を発揮できる。これらの効果をより高める点から、BEA型ゼオライトのSiO/Alモル比は28以上400以下であることがより好ましく、30以上200以下であることが特に好ましく、30以上150以下であることが特に好ましく、30以上100以下であることが最も好ましい。BEA型ゼオライトのSiO/Alモル比は後述する実施例に記載の方法で測定できる。
上述したようにBEA型ゼオライトはリンを含有する。リンは、BEA型ゼオライトに担持されていることが好ましい。リンがBEA型ゼオライトに担持されているとは、BEA型ゼオライトの外表面又は細孔内表面に物理的又は化学的に吸着又は保持されていることをいう。ここでいう化学的吸着にはイオン結合も含まれる。
排気ガス浄化用組成物におけるリン量はBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で0.5倍当量以上であることが、リンを含有することによる、厳しい熱環境下においてもゼオライトのBEA型構造維持につながり高いHC吸着性能が得られるという効果を得やすい点から好ましい。また、リンの量は、BEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で10倍当量以下であることが、リンによるゼオライトの細孔閉塞を防止できる点で好ましい。これらの観点から、より好ましくは排気ガス浄化用組成物におけるリン量はBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で0.5倍当量以上5倍当量以下であり、更に好ましくは1倍当量以上3倍当量以下である。モル比(P/Al)は後述する実施例に記載の方法で測定できる。
排気ガス浄化用組成物中のBEA型ゼオライトはリンに加えて、ジルコニウムを含有することで、高温に晒された際のゼオライトのBEA型構造維持に特に有効となり、ガソリンエンジン等の排気ガス浄化に用いた場合のHC吸着性能を更に一層高めることができる。排気ガス浄化用組成物におけるジルコニウムの含有量は、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.25倍当量以上であることが、ジルコニウムを含有することによる、HC吸着性能向上効果を得やすい点から好ましい。また、ジルコニウムの量は、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で5倍当量以下であることが好ましい。これらの観点から、より好ましくは、ジルコニウム量はゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.25倍当量以上4倍当量以下であり、更に好ましくは0.25倍当量以上2倍当量以下であり、特に好ましくは0.25倍当量以上1倍当量以下であり、0.5倍当量以上1倍当量以下が顕著に好ましい。モル比(Zr/Al)は後述する実施例に記載の方法で測定できる。
ジルコニウムはゼオライトに担持されていることが好ましい。ジルコニウムがゼオライトに担持されているとは、ゼオライトの外表面又は細孔内表面に物理的又は化学的に吸着又は保持されていることをいう。ここでいう化学的吸着にはイオン結合も含まれる。
本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、980℃で25時間熱処理した後で85質量% H3PO4水溶液を基準物質とする31P−NMR測定に供したときに、−35ppm〜−20ppm、より好ましくは−34ppm〜−21ppmの範囲にピークが観察されていてもよい。このピークは、リン含有BEA型ゼオライトのAl−O−P結合に由来している。また本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、ジルコニウムを含有している場合に、980℃で25時間熱処理した後で前記の31P−NMR測定に供したときに、更に、−50ppm〜−35ppm、より好ましくは−49ppm〜−36ppmの範囲にもピークが観察されていてもよい。このピークはリン含有BEA型ゼオライトのZr−O−P結合に由来している。しかしながら、これらのピークは、前記熱処理前の排気ガス浄化用組成物におけるPやZrの状態を規定するものではない。
熱処理は後述する実施例に記載の<熱耐久試験条件>にて行われる水熱耐久試験である。同試験の条件が示す通り、本明細書中でいう耐熱性とは耐湿熱性を含む。また31P−NMR測定は後述する実施例に記載の方法にて行われる。
ゼオライトは、PやZrに加えてその他の元素を含有していてもよい。そのような元素としては希土類元素、希土類元素以外の遷移金属元素、アルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素、その他金属元素、半導体元素等を特に限定なく用いることができる。
排気ガス浄化用組成物は、(a1)980℃で25時間熱処理した後の比表面積をAとし、(a2)この熱処理を行う前の状態の比表面積をBとしたときに、
A/B×100(%)で表される比表面積の維持率が35%以上であることが好ましい。この維持率は、排気ガス浄化用組成物の熱耐久性を示すものである。維持率が35%以上である排気ガス浄化用組成物は、熱耐久性が高いことでHC吸着性能を維持することができるため好ましい。これらの観点から、比表面積の維持率は40%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。熱処理は後述する実施例に記載の方法にて行うことができる。また比表面積の測定は後述する実施例に記載の方法にて行うことができる。維持率が上記範囲である排気ガス浄化用組成物は、後述する好適な製造方法にて製造することができる。
排気ガス浄化用組成物は、前記熱処理を行う前の比表面積Bが200m/g以上、好ましくは300m/g以上、特に500m/g以上であることが、良好なHC吸着性能をより一層得やすい点で好ましい。また、前記熱処理を行なった後の比表面積Aが150m/g以上、特に300m/g以上であることが、良好なHC吸着性能をより一層得やすい点で好ましい。比表面積は後述した実施例に記載の方法にて測定することができる。
本実施形態の排気ガス浄化用組成物の好適な製造方法を以下説明する。
本実施形態の排気ガス浄化用組成物の好適な製造方法は、リンを液媒に分散又は溶解させた分散液又は溶解液を調製する第1工程と、上記分散液又は溶解液とBEA型ゼオライトとを接触処理させる第2工程と、得られた処理物を焼成する第3工程と、を有する。
排気ガス浄化用組成物がリンに加えてジルコニウムやその他の元素を含有する場合は、第1工程において液媒中にリンに加えてジルコニウムやその他の元素を分散又は溶解させることが好ましい。
(第1工程)
液媒中に分散又は溶解させるリンとしては、リン酸又はその塩が挙げられる。リン酸としては、オルトリン酸(HPO)、ピロリン酸(H)、トリリン酸(H10)、ポリリン酸、メタリン酸(HPO)、ウルトラリン酸等が挙げられる。また、リン酸塩として、オルトリン酸塩、ピロリン酸塩、トリリン酸塩、ポリリン酸塩、メタリン酸塩、ウルトラリン酸塩等が挙げられる。これらの塩としては、アルカリ金属塩、他の金属塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
液媒としては、水が好ましく挙げられる。
第1工程においてジルコニウムを用いる場合は、水溶性のジルコニウム塩を液媒に分散又は溶解させることが好ましい。水溶性ジルコニウム塩としては、例えば塩化ジルコニウム(ZrCl)、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・nHO)、硫酸ジルコニウム(Zr(SO・nHO)、オキシ硫酸ジルコニウム(ZrOSO・nHO)、硝酸ジルコニウム(Zr(NO・nHO)、オキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・nHO)、二酢酸ジルコニウム(Zr(CHCOO))、四酢酸ジルコニウム(Zr(CHCOO))、オキシ酢酸ジルコニウム(ZrO(CHCOO))、炭酸ジルコニウムアンモニウム((NHZrO(CO)、ジルコニウムアルコキシドが好ましく挙げられる。
分散液又は溶解液中のリンの量としては、例えばオルトリン酸イオンであれば、オルトリン酸イオンのモル数として、0.005mol/L以上3mol/L以下が好ましく、0.01mol/L以上2mol/L以下がより好ましい。更に、分散液又は溶解液中にジルコニウムを含有させる場合、ジルコニウムの分散液又は溶解液中の量としては、ジルコニウムイオンのモル数として、0.005mol/L以上1.5mol/L以下が好ましく、0.01mol/L以上1mol/L以下がより好ましい。
(第2工程)
第2工程において、分散液又は溶解液と接触させるBEA型ゼオライトとしては、SiO/Alモル比が上記リン含有BEA型ゼオライトの好ましい範囲内であるものを用いることが好ましい。更に、比表面積が、上記リン含有BEA型ゼオライトの熱処理前の比表面積の好ましい下限値以上であるものを用いることがより好ましい。分散液又は溶解液と接触させるゼオライトとしては、プロトン型やナトリウム型、アンモニウム型が挙げられ、プロトン型が好ましい。
接触処理は、BEA型ゼオライトに分散液又は溶解液をスプレーさせることにより行ってもよいし、またBEA型ゼオライトを分散液又は溶解液に浸漬することにより行ってもよい。浸漬時には、BEA型ゼオライトを分散液又は溶解液中で攪拌してもしなくてもよい。分散液又は溶解液とBEA型ゼオライトとを接触させる際には、分散液又は溶解液100質量部に対し、BEA型ゼオライトの割合は1質量部以上40質量部以下が好ましく、2質量部以上30質量部以下がより好ましい。
BEA型ゼオライトと分散液又は溶解液との接触処理は、室温で行ってもよく加温条件下で行ってもよい。また接触処理の好ましい温度としては5℃以上200℃以下であり、より好ましくは10℃以上100℃以下である。
(第3工程)
第3工程では、第2工程の接触処理で得られた処理物を焼成する。焼成は、通常、第2工程で得られたスラリーをろ過して得られた固体を乾燥させてなる乾燥物に対して行うことが好ましい。乾燥は水分がなくなる程度行えば十分であり、例えば100℃以上で数〜十数時間程度行えばよい。
焼成は、例えば、大気圧雰囲気下で行うことが、工程、コストの観点から好ましい。また焼成温度は、400℃以上とすることが、リンをBEA型ゼオライトに安定的に含有させる点や不要な原料を除去させる点から好ましい。更に、焼成温度は1100℃以下、特に1000℃以下とすることが、ゼオライト構造を維持できる点から好ましい。これらの点から、焼成温度は、より好ましくは500℃以上700℃以下である。また焼成温度が上記範囲であることを条件として、焼成時間は1時間以上5時間以下とすることが好ましく、2時間以上4時間以下とすることがより好ましい。
以上のようにして得られた、特定のSiO/Alモル比を有し且つリンを含有するBEA型ゼオライトを含む排気ガス浄化用組成物は、900℃以上1100℃以下(特に1000℃以下)程度の高温に曝されてもゼオライトのBEA構造が維持され、安定したHC吸着能を示す。このような排気ガス浄化用組成物は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど化石燃料を動力源とする内燃機関の排気ガス浄化用触媒として、安定した高い排気ガス浄化性能を発揮することができる。特に本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、その高い耐熱性から、自動車やバイク等のガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化するために用いられることが好ましい。本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、排気ガス中の特に炭化水素(HC)の除去に有効に用いられる。
従って、本発明は、本発明の排気ガス浄化用組成物を用いた排気ガス浄化方法をも提供するものであり、より好ましくは、内燃機関の排気通路に排出される排気ガスに含有される炭化水素を除去する、排気ガス浄化方法を提供するものである。
本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、粉末状、ペースト状、顆粒状等のいずれの形態であってもよい。例えば、本実施形態の排気ガス浄化用組成物は、触媒支持体上に形成されている触媒層として用いることができる。この触媒支持体は、例えば、セラミックス又は金属材料からなる。また、触媒支持体の形状は、特に限定されるものではないが、一般的にはハニカム形状、板、ペレット、DPF、GPF等の形状であり、好ましくはハニカム、DPF又はGPFである。また、このような触媒支持体の材質としては、例えば、アルミナ(Al)、ムライト(3Al−2SiO)、コージェライト(2MgO−2Al−5SiO)、チタン酸アルミニウム(AlTiO)、炭化ケイ素(SiC)等のセラミックスや、ステンレス等の金属材料を挙げることができる。
また、本実施形態の排気ガス浄化用組成物を上述したように触媒支持体上に形成させた触媒層として用い、当該触媒層上に従来公知の触媒材料からなる触媒層を積層させてもよいし、逆に、触媒支持体上に従来公知の触媒材料からなる触媒層を積層させた後に、その上に本実施形態の排気ガス浄化用組成物を含む触媒層を形成させてもよい。更には、本実施形態の排気ガス浄化用組成物と従来公知の触媒材料とを混合した触媒層を触媒支持体上に形成させてもよい。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「%」は「質量%」を意味する。以下の各実施例及び比較例では原料ゼオライトとして結晶性アルミノケイ酸塩を用いた。
〔実施例1〕
リン酸(HPO)1.05g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)2.45gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、プロトン型BEA型ゼオライト(SiO/Alモル比35、比表面積660m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例2〕
リン酸の量を0.525gに変更した以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例3〕
リン酸の量を2.10gに変更した以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例4〕
リン酸の量を4.20gに変更した以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例5〕
リン酸(HPO)0.38g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)0.88gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、プロトン型BEA型ゼオライト(SiO/Alモル比100、比表面積605m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例6〕
リン酸(HPO)0.08g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)0.18gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、プロトン型BEA型ゼオライト(SiO/Alモル比500、比表面積555m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例7〕
オキシ硝酸ジルコニウムを用いなかった以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例1〕
リン酸(HPO)1.44g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)3.37gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、プロトン型BEA型ゼオライト(SiO/Alモル比25、比表面積600m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例2〕
リン酸及びオキシ硝酸ジルコニウムを用いなかった以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例3〕
BEA型ゼオライトとして、プロトン型BEA型ゼオライト(SiO/Alモル比500、比表面積555m/g)を用いた以外は、比較例2と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例4〕
リン酸を用いなかった以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例5〕
リン酸(HPO)1.25g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)2.93gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、CHA型ゼオライト(SSZ13、細孔径0.4nm、SiO/Alモル比29、比表面積650m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔比較例6〕
リン酸(HPO)3.77g及びオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)4.41gを純水50g中に懸濁させた。得られた懸濁液に、CHA型ゼオライト(SAPO34、細孔径0.4nm、SiO/Alモル比0.4、比表面積630m/g)10gを投入し、室温(20℃)で4時間撹拌した。得られたスラリーをろ過し、120℃で12時間乾燥した後、大気圧雰囲気下、600℃で3時間焼成して、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
実施例1〜7、比較例1〜6で得られた排気ガス浄化用組成物(リン含有又は非含有のゼオライト)について以下の評価に供した。これらの結果を以下表1に示す。
〔SiO/Alモル比〕
組成分析装置として、リガク社製の蛍光X線装置(型番:ZSX PrimusII)を用いて排気ガス浄化用組成物中のSi量及びAl量を測定した。測定試料の調製は以下のようにした。得られたSi量及びAl量からSiO/Alモル比を算出した。
(測定試料の調製方法)
排気ガス浄化用組成物を直径30mmの塩化ビニル管に詰め、圧縮成型して測定試料を調製した。
〔リン及びジルコニウムの含有量〕
組成分析装置として、リガク社製の蛍光X線装置(型番:ZSX PrimusII)を用いて排気ガス浄化用組成物中のP量、Zr量及びAl量を測定した。測定試料の調製は以下のようにした。得られた測定値からモル比(P/Al)を算出し、ゼオライト中のAlに対するP含量とした。また得られた測定値からモル比(Zr/Al)を算出し、ゼオライト中のAlに対するZr含量とした。
(測定試料の調製方法)
排気ガス浄化用組成物を直径30mmの塩化ビニル管に詰め、圧縮成型して測定試料を調製した。
〔比表面積の維持率〕
排気ガス浄化用組成物について、下記条件で熱耐久試験を行なう前の比表面積Bm/gと、試験後の比表面積Am/gを測定した。次いで、A/B×100(%)として比表面積の維持率を求めた。比表面積はカンタクローム社製比表面積・細孔分布測定装置(型番:QUADRASORB SI)を用い、BET3点法で求めた。測定用のガスとしてはヘリウムを用いた。
<熱耐久試験条件>
980℃×25時間、10体積%HO雰囲気にて、下記サイクルを実施した。
サイクル:下記組成のモデルガス3L/min 80sec、Air 3L/min 20secを交互に流した。
モデルガス組成:C 70mL/min、O 70mL/min、N Balanceとした。
10体積%HOは水入りタンクより気化させ、水蒸気としてモデルガス又は空気に混入させた。温度により飽和水蒸気圧を調整し、上記体積%の水蒸気量とした。
なお、上記実施例1において熱耐久試験を行う前と後での排気ガス浄化用組成物を31P−NMR測定に供した。その結果を図1に示す。
31P−NMR測定条件)
測定対象の排気ガス浄化用組成物を直径6mmの酸化ジルコニウム製試料管にセットし、日本電子社製(ECA400)で下記条件にて測定した。
基準物質としては、85% H3PO4水溶液を用い、これを0ppmとした。試料回転速度:7kHz、パルス:90度、繰り返し時間:30秒、積算回数:64回
〔トルエン吸着性能〕
実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化用組成物200mgを、上記条件の熱耐久試験に供した後に、流通反応装置に充填し、下記に示す組成の評価用ガス50℃にて、流量30L/分、30分間流通しトルエンを吸着させた。昇温脱離法によりトルエンを脱離させ、質量分析計によりトルエン脱離量を測定した。実施例1のトルエン吸着量を100%とした任意単位の量を、表1に示す。なお、トルエン昇温脱離はMicromeritics社製の全自動化学吸着分析装置 AutoChem II 2920を用い、脱離量の測定はMicromeritics社製のAutoChem Cirrus 2を用いて行った。
トルエン吸着性能の評価用ガスの組成:トルエン0.1体積%とし、その他をHeとした。
表1に示すように、特定のSiO/Alモル比を有し、リンを含有するBEA型ゼオライトによれば、高い炭化水素吸着性能が得られることが判る。
これに対し、リンを含有するがSiO/Alモル比が25以下であるBEA型ゼオライト(比較例1)や、SiO/Alモル比が25超600以下であるがリンを非含有であるBEA型ゼオライト(比較例2乃至4)は各実施例に比べて大幅に炭化水素吸着性能に劣ることが判る。またリンを含有しSiO/Alモル比が25超である比較例5を含め、BEA型でないゼオライト(比較例5、6)も、炭化水素吸着性能が得られないことが判る。
以上の通り、本発明の組成物は、特定のSiO/Alモル比を有し、リンを含有するBEA型ゼオライトを用いることで、相乗的なHC吸着性能向上効果を奏し、排気ガス浄化用に有用であることが明らかである。
〔実施例8〕
オキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)の量を0.61gに変更した以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
〔実施例9〕
オキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO・2HO)の量を1.22gに変更した以外は実施例1と同様にして、粉末状の排気ガス浄化用組成物を得た。
実施例8,9で得られた排気ガス浄化用組成物について実施例1〜7と同様にしてSiO/Alモル比、リン及びジルコニウムの含有量、比表面積の維持率、トルエン吸着性能の評価に供した。これらの結果を以下表2に示す。
表2に示すように、特定のSiO/Alモル比を有し、リンを含有するBEA型ゼオライトによれば、高い炭化水素吸着性能が得られることが判る。
本発明によれば、ガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガス浄化用として優れたHC吸着性能を有する排気ガス浄化用組成物が提供される。

Claims (8)

  1. SiO/Alモル比が25超600以下であり且つリン及びジルコニウムを含有するBEA型ゼオライトを含む排気ガス浄化用組成物であって、前記ゼオライトに含まれるリン量がBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で0.5倍当量以上であり、前記ゼオライトに含まれるジルコニウムの量が、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.25倍当量以上である、排気ガス浄化用組成物。
  2. ゼオライトのSiO/Alモル比が30以上150以下である、請求項1に記載の排気ガス浄化用組成物。
  3. SiO/Alモル比が25超600以下であり且つリン及びジルコニウムを含有するBEA型ゼオライトを含む組成物であって、前記ゼオライトに含まれるリンの量がBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で0.5倍当量以上であり、前記ゼオライトに含まれるジルコニウムの量が、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.25倍当量以上である組成物の、排気ガス浄化処理への使用。
  4. SiO/Alモル比が25超600以下であり且つリン及びジルコニウムを含有するBEA型ゼオライトを含む組成物であって、前記ゼオライトに含まれるリンの量がBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で0.5倍当量以上であり、前記ゼオライトに含まれるジルコニウムの量が、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.25倍当量以上である組成物を用いて排気ガスを浄化する、排気ガス浄化方法。
  5. 内燃機関の排気通路に排出される排気ガスに含有される炭化水素を除去する、請求項に記載の排気ガス浄化方法。
  6. 前記ゼオライトに含まれるジルコニウムの含有量が、ゼオライト中のAlに対するモル比(Zr/Al)で0.5倍当量以上4倍当量以下である、請求項1又はに記載の排気ガス浄化用組成物。
  7. SiO/Alモル比が30以上150以下であり且つ前記ゼオライトに含まれるリンの含有量がBEA型ゼオライト中のAlに対するモル比(P/Al)で1倍当量以上3倍当量以下である、請求項1、又はに記載の排気ガス浄化用組成物。
  8. 前記ゼオライトに含まれるジルコニウムが該ゼオライトに担持されている、請求項1、又はに記載の排気ガス浄化用組成物。
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