JPH04310238A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気ガスに含まれる窒素
酸化物を分解し、無害な窒素に変換する触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境保全が次第に世界的規模で課題にな
るにつれて、環境を破壊する酸性雨の原因物質と言われ
る窒素酸化物或は硫黄酸化物の除去方法に多くの関心が
集まっている。特に窒素酸化物の主な発生源はボイラー
やディーゼルエンジンの排気ガスであり、その主成分は
一酸化窒素である。この一酸化窒素の除去方法として、
例えばＴｉＯ２−Ｖ２Ｏ５触媒を用い、アンモニアによ
り一酸化窒素を還元する方法がある。しかしこの方法は
、高価で危険なアンモニアを使用するため、ボイラーな
どの固定排出源の排気ガスには適用出来るが、自動車な
どの移動排出源の排気ガスには適用出来ない。そこで外
部から還元剤を添加することなく、触媒によって一酸化
窒素を直接窒素と酸素に分解する方法が望ましく、その
分解方法として、例えばゼオライトのＨ＋イオン又はＮ
ａ＋イオンをＣｕ＋＋イオンでイオン交換して得られる
触媒（特開昭６０−１２５２５０号公報）、アルカリ土
類金属、希土類及び銅族金属で構成される複合酸化物を
、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカ等の無機バイ
ンダーと共にアルミナ、シリカ等からなる担体に担持せ
しめて得られる触媒（特開昭６４−３０６４８号公報）
、銀を助触媒金属とし、鉄、ニッケル、コバルトを主触
媒金属とする金属酸化物触媒（特開平１−２２４０４７
号公報）等が提案されている。

【０００３】しかし、ゼオライト触媒は触媒の基剤とし
て用いられるゼオライトが特定の結晶構造を有する合成
ゼオライトに限定されることから製造コストが高く、更
にＣｕ＋＋イオンと交換可能なゼオライト中の全陽イオ
ン量に対しＣｕ＋＋イオン交換率が一定とならないため
、Ｃｕ＋＋イオン交換率によりＮＯ分解活性が異なりこ
のため均一な性能を有するＮＯ分解触媒が得られないと
いう問題点がある。又、アルカリ土類金属、希土類及び
銅属金属で構成された複合酸化物を得るには、仮焼、粉
砕、成型後再度焼結、粉砕する工程によるため製造コス
トが高く、又無機バインダーと共に触媒担体に均一に担
持させるために複合酸化物を微粉砕する必要があり、手
間がかかるという問題点がある。又、銀を助触媒とする
金属酸化物触媒は、例えば主触媒金属酸化物に銀の塩を
含浸する方法或は両成分を含む溶液に沈澱剤を加えて共
沈せしめて得られる固形物を焼成する方法等により得ら
れることから、製造は簡単であるが高価な銀を用いるの
で分解出来るＮＯ量に対し銀のコストが高いという問題
点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解消し、安価で調整の容易な窒素酸化物の分解触媒を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は亜鉛を含む複合
酸化物であって、亜鉛以外の構成成分として鉄、マンガ
ン、クロム、チタン及びケイ素の中から選ばれた少なく
とも一種を含み、且つ亜鉛の含有量が亜鉛以外の前記の
全構成成分に対し、モル比で１０未満であることに特徴
がある。

【０００６】触媒の調整は、複合酸化物を構成する金属
の水溶性塩の水溶液に沈澱剤を加えて得られる固形物を
焼成する方法が用いられる。水溶性塩としては、水に溶
けるものであれば良く化合物の種類に関係なく用いるこ
とができ、例えば硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、有機
酸塩、錯塩などがある。又沈澱剤としては、沈澱を生成
させる能力のある物質であれば良く、例えばアンモニア
水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ムなどがある。沈澱剤の添加量は沈澱が完全に生成され
るのに必要な量であれば良い。得られた固形物は６０〜
１２０℃で乾燥され、その後空気中で３００〜７００℃
で焼成され、触媒となる。

【０００７】

【作用】本発明は、酸化亜鉛がＮＯを解離吸着する能力
をもつ一方、反応中に生成するＯ２の吸着能が低く、Ｏ
２が脱離しやすい性質をもっていることを見いだしたこ
とにある。即ち酸化亜鉛上ではＮＯ−がＯ２より生成し
易く、ＮＯが触媒表面に吸着し、ＮＯ−が生成されれば
ＮとＯの結合が弱くなり開裂しやすくなる。このため酸
化亜鉛がＮＯを分解するものと考えられる。酸化亜鉛は
単独では比表面積が小さく、又焼結を起こし易く触媒と
して使用することは出来ないが、鉄、マンガン、クロム
、チタン、ケイ素などと複合酸化物を形成せしめること
により大きな比表面積が得られ、又焼結を防ぐことがで
き、触媒として用いることが出来るようになる。亜鉛の
添加量を亜鉛以外の鉄、マンガン、クロム、チタン、ケ
イ素の内の少なくとも一つからなる全構成成分に対しモ
ル比で１０未満とするのは、１０を超えると酸化亜鉛単
独と同様に焼結を起こし触媒活性を示さなくなるからで
ある。

【０００８】

【実施例】実施例１ 亜鉛のモル比が鉄に対し１となるように、９０．０ｇの
硝酸亜鉛Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏと１２１．２ｇの
硝酸第二鉄Ｆｅ（ＮＯ３）２・９Ｈ２Ｏを温度４０℃の
純水１．５ｌに溶解し、この混合溶液中に濃度２ｍｌ／
ｌの炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）溶液３５０ｍｌを
１０ｍｌ／分の速度で滴下し、混合溶液を４０℃に保持
しながら１時間撹拌した後２４時間放置した。次いで沈
澱物を吸引濾過し、得られた固形物を純水で２回洗浄し
た後、１１０℃で２４時間乾燥し、空気中で５００℃に
２時間焼成した。又上記触媒製造方法において、Ｚｎの
モル比がＦｅに対して０．０１、０．０２、０．０５、
０．１、０．５、３及び１０となるように所定量のＺｎ
（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ及びＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２
Ｏを用いた以外は同様にして各種触媒を得た。このよう
にして得られた触媒１ｇを内径１０ｍｍのステンレス製
反応管に充填した後、触媒温度を７００℃に保持し、こ
れにＮＯガスが０．１容量％混合されたヘリウムガスを
毎分３０ｍｌの割合で通過せしめた。反応管出口ガス中
に含まれるＮ２濃度はガスクロマトグラフ法を用いて分
析し、ＮＯガスの窒素ガスへの分解率を次のようにして
求めた。 分解率＝｛反応管出口のＮ２の生成量（ｍｏｌ）×２／
反応管入口のＮＯ量（ｍｏｌ）｝×１００（％）他にＮ
２ガスへの分解率を確認するため、反応管出口ガス中の
ＮＯとＮＯ２は化学反応式のＮＯｘ計を用い、又ＮＯ２
とＮ２Ｏはガスクロマトグラフで測定した。上記で求め
た分解率とＺｎモル比との関係を図１に示す。

【０００９】実施例２ 実施例１と同様の触媒製造方法において、Ｆｅ（ＮＯ３
）３．９Ｈ２Ｏに代えてＭｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを
用いた以外は同様にして各種触媒を得て、これらの各種
触媒のＮＯ分解率を実施例１と同様にして求めた。その
結果を図１に示す。又、前記Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２
Ｏに代えてＣｒ（ＮＯ３）２、Ｔｉ（ＳＯ４）２・３Ｈ
２Ｏを用いても同様の結果が得られた。

【００１０】実施例３ 実施例１と同様の触媒製造方法において、Ｆｅ（ＮＯ３
）２・６Ｈ２Ｏに代えてオルトケイ酸テトラエチル〔Ｓ
ｉ（ＯＣ２Ｈ５）４〕を用い、沈澱剤として濃アンモニ
ア水を用い最終ｐＨが７〜８の範囲内になるように滴下
した以外は実施例１と同様にして各種触媒を得た。これ
ら各種触媒のＮＯ分解率を実施例１と同様にして求めた
。 その結果を図１に示す。図１より、Ｚｎのモル比が１０
未満である亜鉛を含む複合酸化物からなる触媒は、ＮＯ
ガスをＮ２ガスへ分解する作用を有することが判る。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、安価な化合物を用い簡
単な調整方法により、窒素酸化物を分解出来る触媒が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による触媒のＺｎモル比とＮＯ分解率と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　亜鉛を含む複合酸化物であって、亜鉛
   以外の構成成分として鉄、マンガン、クロム、チタン及
   びケイ素の中から選ばれた少なくとも一種を含み、且つ
   亜鉛の含有量が亜鉛以外の前記の全構成成分に対しモル
   比で１０未満である窒素酸化物の分解触媒。