JPH03131344A - 窒素酸化物の分解触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は窒素酸化物を含むガスから、それを分解により
除去する触媒に関する。さらに詳しくは窒素酸化物、特
に−酸化窒素を分解する触媒に関する。

［従来の技術とその課題］ 環境保全の観点から、大気汚染物質の除去は大きな社会
的課題である。とりわけ産業活動の拡大に伴う燃焼廃ガ
スの浄化は、現在の緊急課題である。固定発生源である
工場や、移動発生源である自動車から排出されるガス中
に含まれる窒素酸化物は、光化学スモッグの原因といわ
れ人体に有害なガスである。特に−酸化窒素（ＮＯ）は
除去が困難で検討課題になっている。これまでにもいく
つかの方法が提案されている。例えば接触還元法と呼ば
れる方法は、アンモニアや水素などの還元剤を用い触媒
上でＮＯをＮ２とＮ２０にして除去してやる方法である
。しかしながら還元剤を利用するため、その回収や漏れ
の対策が必要で、大規模な固定発生源には有効であるが
、自動車のような発生源には適さない。一方排気ガス中
に酸素を殆ど含まない、還元雰囲気のガソリンエンジン
からの廃ガス浄化には、従来から種々の触媒が開発され
一般に使用されている。しかし該触媒は酸素共存下では
実用に適さない。

ところでＮｏの接触分解、すなわちＮＯを直接Ｎ２と０
２に分解する方法は、排気ガスを触媒層に通ずるだけで
すみ極めて簡便なため利用範囲は広い。これについては
例えばＰｔ１ＣｕＯ１Ｃｏ系触媒がＮｏの分解活性に効
果があるが、いずれも生成する酸素により被毒を受ける
という問題があった。ディーゼルエンジンの廃ガスは酸
素を含むため、これらの触媒では対応できず、新規な触
媒の開発が要望されている。

前記の問題点の解決のためにいくつかの触媒が提案さて
いる。例えば特開昭８０−１２５２５０号公報には、銅
を含む特異なゼオライトが酸素を含む系でＮｏの分解に
有効であることが開示されている。該特許に開示のゼオ
ライトは５ｉＯ９／Ａノ。０３のモル比が高い程結晶性
がよいことが知られている。しかしながらＳ　ｉ　Ｏ２
／　Ａノ。０３のモル比が高くなると活性が低下すると
いう問題があり、そのために実際に利用できるＳｉＯ□
／　Ａ　ｆ　２０　Ｇのモル比には限界があると考えら
れている。

本発明の目的は、この点に関し結晶性のよい、すなわち
Ｓ　ｉ　Ｏ２／　Ａノ。０３のモル比の高いゼオライト
を用いて高活性な一酸化窒素の分解触媒を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記目的の達成のために鋭意検討を行った
結果、Ｓ　ｉ　Ｏ２／　Ａ　Ｉ！　２０　Ｇのモル比の
高いゼオライトでも銅を所定量以上担持させれば高活性
な触媒が得られることを見いだし、本発明を完成するに
至った。すなわち本発明によれば、ＳｉＯ２／Ａ！２０
３のモル比が１００〜３５０のゼオライトに銅を５．０
〜３０．０重量％担持することを特徴とする窒素酸化物
の分解触媒、およびＳｉＯ２／ ＡｚａＯａのモル比が１００〜３５０のゼオライトに銅
を７．０〜２０．０重量％担持することを特徴とする窒
素酸化物の分解触媒が提供される。

［作用コ 一般にゼオライトとは結晶性アルミノ珪酸塩であり、次
の組成を何する。

ｘＭ２７ｎＯ−Ａ１□０３・ｙＳＩＯ２・ＺＨ２０（式
中、ｎは陽イオンＭの原子価、Ｘは０．８〜２．０の範
囲の数、ｙは２．０以上の数、２は０以上の数を示す） ゼオライトの基本構造は５ｉ１ＡＪ！、ｏが規則正しく
三次元的に結合したもので、構造単位の違いにより種々
の結晶構造をとる。ゼオライトには多くの種類が知られ
ているが、Ｘ線解析によって特徴付けられ、その結晶構
造により名称が異なる。例えば天然品としてモルデナイ
ト、エリオナイト、シャバサイトがあり、合成品として
はＡ型、Ｘ型、Ｙ型、Ｚ　Ｓ　Ｍ　−５ナトが知られて
いる。本発明ではＺＳＭ−５が好ましく用いられる。

ゼオライトの合成は、適当なシリカ源、アルミナ源、ア
ルカリ源を混合し、１００〜２５０℃程度の水熱条件下
で結晶化させることにより容易に得られる。また前記の
混合物にテンプレートと呼ばれる有機物を添加して水熱
合成しても得られる。

本発明において、銅のゼオライト中への導入方法は特に
限定されない。ゼオライト中のカチオンと目的とする金
属カチオンを交換するイオン交換法や、ゼオライトを目
的とする金属を含む溶液中に浸漬する含浸法などが挙げ
られる。

好ましくはゼオライトを銅溶液に分散し、その中にアル
カリ性の溶液を添加してＩ）Ｈを調製することである。

本発明で用いる銅の原料化合物の種類は問わない。例え
ば硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、有機酸塩、金属複合塩など
である。

本発明に用いるゼオライトの５ｉＯｚ／Ａ　１．１２０
　Ｇのモル比は１００〜３５０、好ましくは１１０〜３
００である。該モル比が１００より小さいとゼオライト
の結晶性が悪くなり、一方該モル比が３５０を超えると
活性が低くなる。

本発明において、ゼオライトに担持する銅の担持量は５
．０〜３０．０重量％、好ましくは７．０〜２０．０重
量％である。

銅の担持量が５．０重量％より少ないと一酸化窒素の分
解活性点が少なく、十分な分解活性を示さない。３０重
量％を超えると活性に関与しない酸化銅が増加し、それ
が活性点を被覆したりするため活性が低下する。

本発明の触媒の使用温度は３００〜８００℃、好ましく
は４００〜７００℃である。また本触媒と処理ガスとの
接触時間は特に限定されない。

本発明の触媒の工業的使用方法は、触媒を適当な形状に
成形して反応装置に充填することが挙げられる。例えば
シリカ・アルミナ等のような無機酸化物や粘度をバイン
ダーとして球杖、柱吠、ハニカム状にすることが考えら
れる。またゼオライトを銅導入以前に成形しておき、そ
の扱銅を導入する方法もある。いずれにしても特に限定
されるものではない。

［実施例コ 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

実」１例」−（ゼオライトの合成） 水ガラス３号と、硫酸アルミニウムおよび硫酸、テトラ
プロピルアンモニウムブロマイドを含む溶液を所定の割
合で混合、ｐＨを約９．５に調整した。得られたゲルを
オートクレーブ中で１５０℃で５０時間水熱処理した。

その後ゲルを取り出し乾燥後５５０℃にて２０時間焼成
した。Ｓ　ｉ　０２／　Ａ　Ｉ！　２００モル比は元素
分析で求め、結晶化度はＸ線分析で決定した。また、窒
素吸着法でゼオライトの全表面積を求めた。結果を第１
表に示した。表から明らかなように、Ｓ　ｉ　Ｏ２／　
Ａ　７２０３のモル比が高いほど結晶性がよいことが分
かる。

実」１例」Ｌ ＳｉＯ３／Ａｔ２０Ｇのモル比が１２５のＺＳＭ−５ゼ
オライトを濃度の異なる硝酸銅を含む溶液に分散し、ア
ンモニウム溶液を少量ずツ滴下シてｐＨを７．５に調節
した。その後、ゼオライトを濾過しイオン交換水で十分
洗浄した。得られたゼオライトを減圧乾燥後、さらに１
００℃で３時間乾燥した。がくして触媒Ａ〜Ｆを得た。

得られた触媒を５００　’Ｃで焼成し、それにつき原子
吸光法で銅の担持量を求めた。

Ｌ１肚 触媒を打錠成形後、砕いて粒径を揃えたもので反応評価
を行った。すなわち、触媒１．０ｇを流通式の反応器に
入れ、Ｈｅを流しながら徐々に昇温して５００℃にした
。そこで−酸化窒素５０００ｐｐｍを含むＨｅを流し、
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。分析値は
反応後２．０時間経過したものである。

結果を第２表に示した。

第２表に示すように銅担持量が５．０重量％を超えるこ
とが望ましい。

実１桝」工 Ｓ　ｉ　Ｏ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比の異なるゼオライト
を硝酸銅溶液に分散し、水酸化ナトリウム溶液を少量ず
つ滴下してｐＨを７．５に調節した。その後、ゼオライ
トを濾過しイオン交換水で十分洗浄した。得られたゼオ
ライトを減圧乾燥後、さらに１００℃で３時間乾燥した
。かくして触媒Ｇ−Ｋを得た。

この触媒を前記の評価例と同一の方法で活性を測定した
。結果を第３表に示した。

１１− １２− 第３表に示すようにＳ　ｉ　Ｏ２／　Ａ　７□０３が１
２５の触媒は優れた活性を示す。

［発明の効果コ 本発明の触媒を使用することにより、−酸化窒素の濃度
が低いガスからも効率よく一酸化窒素を除去できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ＳｉＯ＿２／Ａｌ＿２Ｏ＿３のモル比が１００〜
   ３５０のゼオライトに銅を ５．０〜３０．０重量％担持することを特徴とする窒素
   酸化物の分解触媒。 （２）ＳｉＯ＿２／Ａｌ＿２Ｏ＿３のモル比が１００〜
   ３５０のゼオライトに銅を７．０〜２０．０重量％担持
   することを特徴とする窒素酸化物の分解触媒。