JP7320568B2 - 排ガス浄化触媒 - Google Patents
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Description
前記Cu-CHA型ゼオライトは、シリカアルミナ比(SAR)が20.0以下であり、かつ、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含んでいる、
排ガス浄化触媒。
《態様2》前記Cu-CHA型ゼオライトにおけるCu量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.10mol/mol-Al以上0.40mol/mol-Al以下である、態様1に記載の排ガス浄化触媒。
《態様3》前記アルカリ金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.005mol/mol-Al以上であり、かつ、
前記アルカリ土類金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.01mol/mol-Al以上である、
態様1又は2に記載の排ガス浄化触媒。
《態様4》前記アルカリ金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.10mol/mol-Al以下である、態様1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様5》前記アルカリ土類金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.20mol/mol-Al以下である、態様1~4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様6》前記Cu-CHA型ゼオライトのブレンステッド酸量が、0.200mmol/g以下であり、かつ
前記Cu-CHA型ゼオライトのブレンステッド酸量が、下記のようにして測定されるNH3量の積算値(mmol)を、前記Cu-CHA型ゼオライトの質量(g)で割り付けた値として定義される:
(i)前記Cu-CHA型ゼオライトに対して、100℃にてNH3を飽和吸着させ、そして
(ii)NH3を飽和吸着させた前記Cu-CHA型ゼオライトを、N2ガス流通下に35℃/分の速度で600℃まで昇温させて、排出されるN2ガス中に含まれるNH3量を、350℃以上600℃までの温度で積算する、
態様1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様7》前記アルカリ金属が、ナトリウム及びカリウムから選択される、1種又は2種である、態様1~6のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様8》前記アルカリ土類金属が、バリウム及びカルシウムから選択される、1種又は2種である、態様1~7のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様9》SCR触媒である、態様1~8のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
《態様10》基材、及び前記基材上の触媒層を含む、排ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒層が、態様1~9のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒を含む、
排ガス浄化触媒装置。
《態様11》SARが20.0以下のCu-CHA型ゼオライト、並びにアルカリ金属源及びアルカリ土類金属源を混合して混合物を得ること、並びに
得られた混合物を焼成すること
を含む、態様1~9のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
《態様12》前記アルカリ金属源が、アルカリ金属の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩、及び酢酸塩から選択される1種又は2種以上である、態様11に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
《態様13》前記アルカリ土類金属源が、アルカリ土類金属の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩、及び酢酸塩から選択される1種又は2種以上である、態様11又は12に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
本発明の排ガス浄化触媒は、
Cu-CHA型ゼオライトを含む排ガス浄化触媒であって、
Cu-CHA型ゼオライトは、シリカアルミナ比(SAR)が20.0以下であり、かつ、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含んでいる、
排ガス浄化触媒である。
2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O (1)
2NO2+2NO+2NH3→3N2+3H2O (2)
2NO2+2NH3→NH4NO3+N2+H2O (3)
NH4NO3→N2O+2H2O (4)
本発明の排ガス浄化触媒は、Cu-CHA型ゼオライトを含む。「Cu-CHA型ゼオライト」とは、構造コード「CHA」で示されるチャバサイト型のゼオライトを、Cuでイオン交換したものである。
(i)Cu-CHA型ゼオライトに対して、100℃にてNH3を飽和吸着させ、そして
(ii)NH3を飽和吸着させたCu-CHA型ゼオライトを、N2ガス流通下に35℃/分の速度で600℃まで昇温させて、排出されるN2ガス中に含まれるNH3量を、350℃以上600℃までの温度で積算する。
本発明の排ガス浄化触媒は、例えば、
SARが20.0以下のCu-CHA型ゼオライト、並びにアルカリ金属源及びアルカリ土類金属源を混合して混合物を得ること、並びに
得られた混合物を焼成すること
を含む、方法によって製造されてよい。
本発明の別の観点によると、排ガス浄化触媒装置が提供される。
基材、及び基材上の触媒層を含む、排ガス浄化触媒装置であって、
触媒層が、上記に説明した本発明の排ガス浄化触媒を含む、
排ガス浄化触媒装置である。
基材の構成材料は、例えば、コージェライト、金属等であってよい。基材は、ストレートフロー型であっても、ウォールフロー型であってもよい。
本発明の排ガス浄化触媒装置は、任意の方法で製造されてよい。
(1)排ガス浄化触媒装置の製造
シリカアルミナ比(SAR)26.0、Al原子当たりのCu量0.08mol/mol-AlのCu-CHA型ゼオライト、シリコーン系バインダー、及び水を混合して、固形分濃度30質量%の触媒層塗工用スラリーを得た。
得られた排ガス浄化触媒装置に、水蒸気10質量%を含む空気を流通させながら、触媒層温度650℃にて50時間の水熱耐久を行った。
水熱耐久後の排ガス浄化触媒装置に、下記組成のモデルガスを、空間速度80,000h-1にて供給して、流通させながら、入りガス温度300℃におけるN2O排出量及びNOx浄化率、並びに入りガス温度600℃におけるNOx浄化率を評価した。これらの量の評価は、組成が安定した後の排出ガスの組成に基づいて、以下の基準により行った。
N2O排出量:組成が安定した後の排出ガス中のN2O濃度(ppm)
NOx浄化率(%):{1-(排出ガス中のNOx濃度(ppm)/供給ガス中のNOx濃度(ppm)}×100
Cu-CHA型ゼオライトとして、SAR及びCu量が、それぞれ、表2に記載の値のCu-CHA型ゼオライトを用いた他は、比較例1と同様にして、排ガス浄化触媒装置を製造し、水熱耐久を行ったうえで、N2O排出量及びNOx浄化率の評価を行った。
(1)排ガス浄化触媒装置の製造
比較例3で用いたのと同じ、SAR7.5、Al原子当たりのCu量0.22mol/mol-AlのCu-CHA型ゼオライト、並びにアルカリ金属源及びアルカリ土類金属源を、乳鉢中で30分間、乾式混合した。得られた混合物を、空気中、500℃にて3時間焼成して、アルカリ金属(AM)及びアルカリ土類金属(AEM)を含む、Cu-CHA型ゼオライト(AM-AEM含有Cu-CHA)を得た。
アルカリ金属の種類及び量、並びにアルカリ土類金属の量を、それぞれ、表3に記載のとおりとなるように変更した他は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒装置を製造し、水熱耐久を行ったうえで、N2O排出量及びNOx浄化率の評価を行った。表3において、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の量は、それぞれ、ゼオライト中のAl原子1モルに対する金属原子量として示す。
K:硝酸カリウム
Na:硝酸ナトリウム
Ba:酢酸バリウム
比較例3及び50、並びに実施例2及び3で得られたCu-CHA型ゼオライトについては、以下の方法によって、ブレンステッド酸量(B酸量)を測定した。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の種類及び量を、それぞれ、表4に記載のとおりとなるように変更した他は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒装置を製造し、水熱耐久を行ったうえで、入りガス温度300℃におけるN2O排出量及びNOx浄化率の評価を行った。表4において、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の量は、それぞれ、ゼオライト中のAl原子1モルに対する金属原子量として示す。
比較例2で用いたのと同じ、SAR15.0、Al原子当たりのCu量0.30mol/mol-AlのCu-CHA型ゼオライト、並びにアルカリ金属源及びアルカリ土類金属源を、乳鉢中で30分間、乾式混合した。得られた混合物を、空気中、500℃にて3時間焼成して、アルカリ金属源及びアルカリ土類金属を含むCu-CHA型ゼオライト(AM-AEM含有Cu-CHA)を得た。
Claims (7)
- Cu-CHA型ゼオライトを含む排ガス浄化触媒であって、
前記Cu-CHA型ゼオライトは、シリカアルミナ比(SAR)が8以下であり、かつ、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含み、
前記Cu-CHA型ゼオライトにおけるCu量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.20mol/mol-Al以上0.40mol/mol-Al以下であり、
前記アルカリ金属が、ナトリウム及びカリウムから選択され、
前記アルカリ土類金属が、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムから選択される1種又は2種以上であり、
前記アルカリ金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.01mol/mol-Al以上0.05mol/mol-Al以下であり、かつ、
前記アルカリ土類金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.03mol/mol-Al以上0.25mol/mol-Al以下である、
排ガス浄化触媒。 - 前記Cu-CHA型ゼオライトのブレンステッド酸量が、0.200mmol/g以下であり、かつ
前記Cu-CHA型ゼオライトのブレンステッド酸量が、下記のようにして測定されるNH3量の積算値(mmol)を、前記Cu-CHA型ゼオライトの質量(g)で割り付けた値として定義される:
(i)前記Cu-CHA型ゼオライトに対して、100℃にてNH3を飽和吸着させ、そして
(ii)NH3を飽和吸着させた前記Cu-CHA型ゼオライトを、N2ガス流通下に35℃/分の速度で600℃まで昇温させて、排出されるN2ガス中に含まれるNH3量を、350℃以上600℃までの温度で積算する、
請求項1に記載の排ガス浄化触媒。 - SCR触媒である、請求項1又は2に記載の排ガス浄化触媒。
- 基材、及び前記基材上の触媒層を含む、排ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒層が、請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒を含む、
排ガス浄化触媒装置。 - SARが8以下のCu-CHA型ゼオライト、並びにアルカリ金属源及びアルカリ土類金属源を混合して混合物を得ること、並びに
得られた混合物を焼成すること
を含む、排ガス浄化触媒の製造方法であって、
前記Cu-CHA型ゼオライトにおけるCu量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.20mol/mol-Al以上0.40mol/mol-Al以下であり、
前記アルカリ金属が、ナトリウム及びカリウムから選択され、
前記アルカリ土類金属が、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムから選択される1種又は2種以上であり、
前記アルカリ金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.01mol/mol-Al以上0.05mol/mol-Al以下であり、かつ、
前記アルカリ土類金属の量が、前記Cu-CHA型ゼオライト中のAl原子1モルに対して、0.03mol/mol-Al以上0.25mol/mol-Al以下である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。 - 前記アルカリ金属源が、アルカリ金属の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩、及び酢酸塩から選択される1種又は2種以上である、請求項5に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
- 前記アルカリ土類金属源が、アルカリ土類金属の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩、及び酢酸塩から選択される1種又は2種以上である、請求項5又は6に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
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