JPH04244237A - 排気ガス浄化用触媒の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の内燃機関や
硝酸製造工場などの化学工場から排出される排気ガス中
の窒素酸化物を浄化する触媒の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関や硝酸製造工場など
から排出される排気ガス中には、窒素酸化物　（ＮＯｘ
）等が含まれているため、近年、排気ガス中の窒素酸化
物の浄化について種々の検討がなされている。従来、窒
素酸化物の浄化には還元性ガスの存在下に貴金属や金属
の還元性触媒を用いるのが主体であったが、近年、窒素
酸化物を酸化性ガスの存在下で浄化する触媒について盛
んに研究がすすめられている。

【０００３】そのような触媒の一例として、担体に対し
て銅とゼオライトとから成る触媒を担持して成る触媒が
知られている（特開平１−１５１７０６号公報参照）。 この触媒はゼオライトにＣｕをイオン交換担持させて（
例えば酢酸銅、硝酸銅などの銅塩の水溶液中にゼオライ
トを浸漬させてゼオライト中のＮａなどの元素をＣｕと
イオン交換させて）調製している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
のＣｕ担持ゼオライト触媒は、専ら、イオン交換法によ
って調製されているが、この方法には、ロット間の、ば
らつき（即ちＣｕ担持量の変動）が問題であった。従っ
て、本発明はこのような従来のＣｕ担持ゼオライト触媒
の問題点を解決して、触媒活性を実質的に低下させるこ
となく、Ｃｕの担持量のばらつきの問題を解決し、しか
もＣｕの担持量を自由に制御できる排気ガス浄化用触媒
の製造方法を開発することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、銅塩と
ゼオライトとを均一に物理混合し、この混合物を不活性
ガスの流通下に焼成して銅をゼオライトに担持せしめる
ことからなる排気ガス浄化用触媒の製造方法が提供され
る。

【０００６】本発明において使用されるゼオライトはＳ
ｉＯ２及び　Ａｌ２Ｏ３の四面体網状構造から構成され
、個々の四面体構造はその隅を介して酸素の架橋により
互いに結合しており、通路及び空洞が貫通した網状構造
を作っている。格子の負の電荷を有する交換点（強酸点
）には交換可能な陽イオンが導入されている。ＳｉＯ２
／Ａｌ２Ｏ３　のモル比は１０〜　２００が望ましい。 １０より少ないと　６００℃以上の高温において熱安定
性が悪くなる。また　２００を超えると　Ａｌ２Ｏ３の
量が減ってイオン交換点の減少すなわち触媒活性が低下
することになる。熱劣化はアルミニウム周辺の構造変化
が主因と推定されるので特に高温での耐久性を確保した
い場合にはＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比を２０以上と
したゼオライトを用いる。このうちＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ
３　のモル比が２０〜　２００であるＺＳＭ−５，Ｙあ
るいはモルデナイト構造が望ましい。

【０００７】本発明において使用される銅塩としては、
例えば酢酸銅、臭化銅、硝酸銅、硫酸銅、塩化銅などを
あげることができる。本発明に従えば、前記ゼオライト
及び銅塩を、所望の銅担持量に依存した量比（例えば好
ましくはゼオライト　１００重量部に対し銅塩を　Ｃｕ
Ｏとして２〜５重量部、更に好ましくは３〜　３．５重
量部）で固体状態で先ず乾式混合する。この乾式混合は
、ゼオライト（一般に粒径０．１５〜　４．０μｍ）と
例えば１μｍ　程度に乾式粉砕した銅塩とを物理的に混
合する。この混合は固形粉体を均一に混合することので
きる任意の混合手段、例えば乾式ミリングによって実施
することができる。

【０００８】前記した如くして均一に物理混合されたゼ
オライトと銅塩とは、次に本発明に従って、不活性ガス
（例えばアルゴン、窒素、ヘリウム）の流通下に、例え
ば好ましくは約　５００〜　８００℃、更に好ましくは
約　７００℃の温度で焼成する。かかる焼成によりＣｕ
がゼオライト表面に固相反応して所望のＣｕ担持ゼオラ
イト触媒を得ることができる。この触媒はそのままで粒
状、ペレット状、ハニカム状などの任意の形状に成形し
て使用することができ、又はコージェライト、アルミナ
、シリカ・アルミナ、スポジュメンなどの任意の多孔質
担体に担持して使用することもできる。

【０００９】本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、炭化
水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を含有する酸化性排気
ガスと接触して排気ガスを浄化するものである。ここで
「酸化性排気ガス」とは、排気ガス中に含まれる一酸化
炭素、水素及び炭化水素等の還元性物質を完全に酸化し
て水と炭酸ガスに変換するに必要な酸素量よりも過剰な
量の酸素が含まれている排気ガスをいい、例えば、自動
車等の内燃機関から排出される排気ガスの場合には、空
燃費（Ａ／Ｆ）が大きい状態（燃料のリーン領域）で排
出される排気ガスである。

【００１０】本発明によって製造される前記排気ガス浄
化用触媒は、排気ガス中の炭化水素と酸素との反応より
も炭化水素と窒素酸化物との反応を優先的に促進させて
窒素酸化物を浄化する。従って、排気ガス中の炭化水素
と窒素酸化物とを浄化することができる。浄化される排
気ガス中に存在する炭化水素としては、通常の排気ガス
中に残存する炭化水素で十分である。

【００１１】本発明に係る触媒は、通常、反応器内に前
記Ｃｕ担持ゼオライト触媒を配置し、その反応器内に排
気ガスを導入してＣｕ担持ゼオライト触媒と排気ガスと
を接触させて窒素酸化物を還元浄化し、その後浄化され
た排気ガスを反応器より排出させることにより実施する
。

【００１２】本発明において、浄化時の触媒層の反応温
度としては、耐久性及び触媒の活性の点から、例えば　
２００〜　８００℃の範囲の温度が望ましい。この触媒
層の温度が　８００℃を超えると触媒の耐久性が低下す
るおそれがあるため好ましくない。また、２００℃未満
であると浄化が不十分となり好ましくない。また本発明
に係る浄化用触媒は、排気ガスを触媒層に導入する空間
速度（ＳＶ）には特に制限はないが、例えば、　１，０
００〜　５００，０００／時間の範囲が活性を維持する
ために望ましい。

【００１３】本発明に係るＣｕ担持ゼオライト触媒は例
えば　４００℃以下の低温においても高い浄化率を示し
、しかも例えば　６００℃で５時間加熱する耐久試験後
においても従来のイオン交換法によりＣｕ担持させたゼ
オライト触媒に比べて優れた（特に低温において）浄化
率を示すと共に不活性ガスに代えて空気中で焼成したＣ
ｕ担持ゼオライト触媒に比べて耐久試験後の浄化率が極
めて高い。

【００１４】

【作用】本発明によれば、銅塩とゼオライトとを固体状
態で均一に物理混合して不活性ガスの流通下に焼成する
ことによって従来のイオン交換法によるＣｕ担持ゼオラ
イト触媒に比べて低温での浄化率に優れ、また耐久試験
後の浄化率にも優れた触媒が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のＣｕ物理混合法担持による触
媒の希薄焼成域での排気ガス浄化性能を説明するが、本
発明の範囲を以下の実施例に限定するものでないことは
いうまでもない。

【００１６】実施例１並びに比較例１及び２触媒の調製 市販のゼオライトＺＳＭ−５に酢酸銅を通常のイオン交
換法により担持した触媒を比較例１の触媒とし、同じゼ
オライトＺＳＭ−５に酢酸銅を物理混合し、空気中で焼
成したものを比較例２の触媒とする。この時の両触媒の
Ｃｕ担持量は　ＣｕＯ換算で　３．２重量％であった。

【００１７】本発明の触媒を以下のように調製した。前
記比較例１及び２の触媒と同じゼオライトＺＳＭ−５の
４．７５ｇに、乾式ミリングで粉砕した酢酸銅　０．４
０２ｇを物理混合した後ペレット化した。このペレット
触媒を不活性ガス（Ｎ２）の流通下に　７００℃で３時
間焼成した。この時のＣｕ担持量（混合量）は　ＣｕＯ
換算で　３．２重量％であった。

【００１８】浄化性能評価 上で得た実施例１の触媒と比較例１及び２の触媒の触媒
性能を比較した。触媒性能は、それぞれ、フレッシュお
よび自動車の排気ガスを模擬したモデルガス中において
　６００℃で５時間耐久試験した後の触媒について、自
動車の排気ガスを模擬した以下の組成並びに条件のガス
に接触させて得られた浄化性能をそれぞれ初期浄化率及
び耐久試験後浄化率として比較した。

【００１９】ガス組成　（体積％）　：ＨＣ；０．０８
％、ＣＯ；０．１１％、Ｏ２　；４．３０％、ＮＯ；０
．１０％、Ｈ２　；０．０３％、　ＣＯ２；１１．９％
、　Ｈ２Ｏ；　２．３％、Ｎ２　；８１．２％（耐久試
験の　Ｈ２Ｏは１０．０重量％）ＳＶ（触媒層へのガス
を導入する空間速度）：４２００００／ｈｒ、触媒層の
温度；３５０℃、　４００℃及び　５００℃上記浄化性
能試験結果を表１（初期浄化率）及び表２（耐久試験後
浄化率）に示す。

【００２０】表１及び２に示すように、本発明に従った
実施例１の触媒は比較例１及び２の触媒に比べて低温側
での窒素酸化物の浄化能があり、また酢酸銅を物理混合
して空気中で焼成した場合には（比較例２）耐久性に乏
しい。更に、本発明に従った実施例１の触媒では炭化水
素及び一酸化炭素の浄化性能においても優れていた。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明に従えば、使用する原料銅塩及び
ゼオライトの重量を所望に従って調節することによって
Ｃｕ担持量のロット間の差という問題は完全に解消でき
、従来のイオン交換法でのＣｕ担持時間と比べても非常
に少ない時間でＣｕを担持することが可能になり、また
触媒の耐久性能も向上する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　銅塩とゼオライトとを均一に物理混合
   し、この混合物を不活性ガスの流通下に焼成して銅をゼ
   オライトに担持せしめることを特徴とする排気ガス浄化
   用触媒の製造方法。