JPH05168943A - 排ガス浄化触媒 - Google Patents

排ガス浄化触媒

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JPH05168943A
JPH05168943A JP3355535A JP35553591A JPH05168943A JP H05168943 A JPH05168943 A JP H05168943A JP 3355535 A JP3355535 A JP 3355535A JP 35553591 A JP35553591 A JP 35553591A JP H05168943 A JPH05168943 A JP H05168943A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車等の内燃機関から排出される排ガスから
窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化水素を同時に除去する
触媒であって、耐久性能の高い排ガス浄化触媒を提供す
る。 【構成】SiO/Alモル比が少なくとも15
であるゼオライトに、Pt及びK,Cs又はアルカリ土
類金属から選ばれる少なくとも1種以上の元素を含むこ
とを特徴とする、窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化水素
を含む酸素過剰の排ガスから、窒素酸化物,一酸化炭素
及び炭化水素を除去する排ガス浄化触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン等の内
燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物、一酸化炭
素及び炭化水素を除去する排ガス浄化用触媒に関し、特
に、酸素過剰の排ガスの窒素酸化物を浄化する触媒及び
その使用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から排出される排ガス中の有害
物質である窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化水素は、例
えばPt,Rh,Pd等を担体上に担持させた三元触媒
により除去されている。しかしながら、ディーゼルエン
ジン排ガスについては、排ガス中に酸素が多く含まれて
いるために、窒素酸化物を除去するのに有効な触媒がな
く、触媒による排ガス浄化は行われていない。
【0003】また、近年のガソリンエンジンにおいて
は、低燃費化及び排出炭酸ガスの低減の目的で希薄燃焼
させることが必要となってきている。しかし、希薄燃焼
ガソリンエンジンの排ガスは酸素過剰雰囲気であるた
め、上記のような従来の三元触媒は使用できず、有害成
分特に窒素酸化物を除去する方法は実用化されていな
い。
【0004】このような酸素過剰の排ガス中の特に窒素
酸化物を除去する方法として、アンモニア等の還元剤を
添加する方法、窒素酸化物をアルカリに吸収除去する方
法等が知られているが、移動発生源である自動車に用い
るには有効な方法ではなく、適用が限定される。
【0005】近年、遷移金属をイオン交換したゼオライ
ト触媒は、アンモニア等の特別な還元剤を添加しなくて
も酸素過剰な排ガス中の窒素酸化物を除去できることが
報告されている。例えば、特開昭63−283727号
公報や特開平1−130735号公報には、未燃焼の一
酸化炭素及び炭化水素等の還元剤が微量に含まれている
酸素過剰な排ガス中でも窒素酸化物を選択的に還元させ
ることが出来るゼオライト系触媒が提案されている。
【0006】また、特開平1−135541号公報や特
開平3−232533号公報には、貴金属をイオン交換
したゼオライト触媒が、特開平2−102740号公報
には、希土類元素を含むゼオライト型ケイ酸塩に貴金属
を担持した触媒がそれぞれ提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている貴金属含有ゼオライト系触媒は、高い窒素
酸化物浄化能を有するものの耐久性が充分でなく、内燃
機関、特に自動車の排気ガス浄化用の触媒としては、更
に高い耐久性能が要求されている。
【0008】本発明の目的は、以上のような従来技術の
問題点を解消することにあり、自動車等の内燃機関から
排出される排ガスから窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化
水素を同時に除去する触媒であって、耐久性能の高い排
ガス浄化触媒を提供するところにある。
【0009】また本発明の別の目的は、このような触媒
を用いた排ガスの浄化方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点について鋭意検討した結果、SiO/Al
ル比が少なくとも15以上のゼオライトにPt及びK,
Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種
以上の元素を含有させた触媒が、高い窒素酸化物浄化能
を有し、かつ高い耐久性能を有することが判明し、本発
明を完成するに至った。
【0011】すなわち本発明は、窒素酸化物,一酸化炭
素及び炭化水素を含む酸素過剰の排ガスから、窒素酸化
物,一酸化炭素及び炭化水素を除去するゼオライト触媒
であって、SiO/Alモル比が少なくとも1
5以上のゼオライトであり、かつPt及びK,Cs又は
アルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種以上の元
素を含有することを特徴とする排ガス浄化触媒、及び該
排ガス浄化触媒に、窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化水
素を含む燃焼排ガスを接触させることを特徴とする排ガ
ス中の窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化水素を除去する
方法を提供するものである。
【0012】以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明にかかる排ガス浄化触媒は、Pt及
びK,Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくと
も1種以上の元素を含有したSiO/Alモル
比が少なくとも15であるゼオライトである。
【0014】上記ゼオライトは一般的には xM2/nO・Al・ySiO・zHO (ただしnは陽イオンMの原子価、xは0.8〜1.2
の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である)
の組成を有するものであるが、本発明において用いられ
るゼオライトはこのうち、SiO/Alモル比
が15以上のものである。SiO/Alモル比
はその上限は特に限定されるものではないが、SiO
/Alモル比が15未満であるとゼオライト自体
の耐熱性、耐久性が低いため、触媒の十分な耐熱性、耐
久性が得られない。一般的にはSiO/Al
ル比が15〜2000程度のものが用いられる。
【0015】本発明の触媒を構成するゼオライトは天然
品、合成品の何れであってもよく、これらゼオライトの
製造方法は特に限定されるものではないが、代表的には
フェリエライト、Y、ZSM−5、ZSM−11、ZS
M−12、ZSM−20等のゼオライトが使用できる。
【0016】これらのゼオライトは、通常、陽イオンM
としてNa及び/又は有機化合物が含まれており、一般
に触媒として使用する場合、そのままあるいはアンモニ
ウム塩、鉱酸等で処理したり焼成処理してNH型ある
いはH型にイオン交換してから使用する。
【0017】本発明のゼオライト触媒は、Ptを含有す
る。ゼオライトにPtを含有させる方法としては、特に
限定されず、一般には、水溶性の塩を用いてイオン交換
や含浸担持法、蒸発乾固法等により含有させることがで
きる。Ptを含有させる際の水溶液中のPtイオンの濃
度は、目的とする触媒のPt含有率によって任意に設定
することができる。また、Ptイオンは可溶性の塩の形
で使用でき、可溶性の塩としては、硝酸塩、塩化物、ア
ンミン錯塩等が好適に使用できる。Ptの含有量として
は、0.1〜5重量%が好ましく、0.5〜4重量%が
更に好ましい。
【0018】本発明においては、上記ゼオライト触媒
は、更にK,Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる少
なくとも1種以上の元素を含有することを特徴とする。
K,Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも
1種以上の元素は、Ptを含有させた後含有させても良
いが、まずK,Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる
少なくとも1種以上の元素を含有させてから使用するこ
とが望ましい。K,Cs又はアルカリ土類金属を含有さ
せる方法としては特に限定されるものではなく、イオン
交換法等により含有させることができる。イオン交換は
水溶性の塩を用いて通常の方法で行えば良い。K,Cs
又はアルカリ土類金属としては、可溶性の塩を使用すれ
ばよく、可溶性の塩としては、硝酸塩、酢酸塩、シュウ
酸塩、塩化物等が好適に使用できる。K,Cs又はアル
カリ土類金属から選ばれる少なくとも1種以上の元素の
合計含有量は、ゼオライト中のアルミナに対する各酸化
物のモル比で表わして、0.1〜1.2が好ましく、
0.2〜1.0が更に好ましい。なお、アルカリ土類金
属としては、Mg,Ca,Sr,Baを使用することが
できる。
【0019】PtおよびK,Cs又はアルカリ土類金属
から選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有させた試
料は、一般に、固液分離、洗浄、乾燥して使用される。
また、必要に応じて焼成や還元処理してから用いること
もできる。
【0020】本発明の排ガス浄化触媒は、粘土鉱物等の
バインダーと混合し成形して使用することもできる。ま
た、予めゼオライトを成形し、その成形体にPtおよび
K,Cs又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも
1種以上の元素を含有させることもできる。ゼオライト
を成形する際に用いられるバインダーとしては、特に制
限はないが、カオリン、アタパルガイト、モンモリロナ
イト、ベントナイト、アロフェン、セピオライト等の粘
土鉱物やシリカ、アルミナ等が使用できる。あるいは、
バインダーを用いずに成形体を直接合成したバインダレ
スゼオライト成形体であっても良い。また、コージェラ
イト製あるいは金属製のハニカム状基材にゼオライトを
ウォッシュコートして用いることもできる。
【0021】酸素過剰排ガスの窒素酸化物,一酸化炭
素,炭化水素の除去は、本発明の排ガス浄化触媒と該排
ガスを接触させることにより行うことができる。本発明
が対象とする酸素過剰の排ガスとは、排ガス中に含まれ
る一酸化炭素,炭化水素及び水素を完全に酸化するのに
必要な酸素量よりも過剰な酸素が含まれている排ガスを
いい、このような排ガスとしては例えば、自動車等の内
燃機関から排出される排ガス、特に空燃費が大きい状態
(所謂リーン領域)での排ガス等が具体的に例示され
る。
【0022】触媒の使用条件は特に限定されないが、温
度は、100℃〜900℃、更には150℃〜800℃
が好ましい。また、空間速度は、1,000〜500,
000hr−1であれば良い。なお、空間速度とは、ガ
スの流量(cc/hr)を触媒の体積(cc)で除した
値である。
【0023】なお上記排ガス触媒は、一酸化炭素,炭化
水素及び水素を含み酸素過剰でない排ガスの場合に適用
されても、何等その性能が変化することはない。
【0024】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
【0025】実施例1 <触媒1の調製> 特開昭59−54,620号公報実施例5の方法に従っ
てZSM−5類似ゼオライトを合成した。無水ベースに
おける酸化物のモル比で表わして、次の化学組成を有し
ていた。
【0026】 1.1NaO,Al,40SiO 得られたNa型ZSM−5;200gを、濃度1.0m
ol/リットルの塩化セシウム水溶液1800mlに投
入し、80℃で20時間攪拌した。固液分離後、充分水
洗し、110℃で20時間乾燥し、Cs交換ZSM−5
を得た。次に、Cs交換ZSM−5;15gを、濃度
0.013mol/リットルのテトラアンミンジクロロ
白金塩の水溶液135mlに投入し、40℃で20時間
攪拌した。固液分離後、充分水洗し、110℃で20時
間乾燥し、触媒1を得た。化学分析の結果、CsO/
Alモル比は0.73、Pt含有量は1.9重量
%であった。
【0027】実施例2 <触媒2の調製> 実施例1で合成したNa型ZSM−5;200gを、濃
度1.0mol/リットルの塩化カリウム水溶液180
0mlに投入し、80℃で20時間攪拌した。固液分離
後、充分水洗し、110℃で20時間乾燥し、K交換Z
SM−5を得た。次に、K交換ZSM−5;15gを、
濃度0.013mol/リットルのテトラアンミンジク
ロロ白金塩の水溶液135mlに投入し、40℃で20
時間攪拌した。固液分離後、充分水洗し、110℃で2
0時間乾燥し、触媒2を得た。化学分析の結果、K
/Alモル比は0.71、Pt含有量は2.1重
量%であった。
【0028】実施例3 <触媒3の調製> 実施例1で合成したNa型ZSM−5;200gを、濃
度1.0mol/リットルの塩化カリウム水溶液900
mlと濃度1.0mol/リットルの塩化バリウム水溶
液900mlの混合液に投入し、80℃で20時間攪拌
した。固液分離後、充分水洗し、110℃で20時間乾
燥し、K,Ba交換ZSM−5を得た。次に、K,Ba
交換ZSM−5;15gを、濃度0.013mol/リ
ットルのテトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液135
mlに投入し、40℃で20時間攪拌した。固液分離
後、充分水洗し、110℃で20時間乾燥し、触媒3を
得た。化学分析の結果、KO/Alモル比は
0.31、BaO/Alモル比は0.38、P
t含有量は2.3重量%であった。
【0029】比較例1 <比較触媒1の調製> 実施例1で合成したNa型ZSM−5;15gを、濃度
0.013mol/リットルのテトラアンミンジクロロ
白金塩の水溶液135mlに投入し、40℃で20時間
攪拌した。固液分離後、充分水洗し、110℃で20時
間乾燥し、比較触媒1を得た。化学分析の結果、Na
O/Alモル比は0.75、Pt含有量は1.8
重量%であった。
【0030】比較例2 <比較触媒2の調製> 実施例1で合成したNa型ZSM−5;200gを、濃
度1.0mol/リットルの塩化アンモニウム水溶液1
800mlに投入し、80℃で20時間攪拌した。固液
分離後、充分水洗し、110℃で20時間乾燥し、アン
モニウム交換ZSM−5を得た。次に、アンモニウム交
換ZSM−5、15gを、濃度0.013mol/リッ
トルのテトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液135m
lに投入し、40℃で20時間攪拌した。固液分離後、
充分水洗し、110℃で20時間乾燥し、比較触媒2を
得た。化学分析の結果、Pt含有量は2.1重量%であ
った。
【0031】実施例4 <触媒4の調製> テトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液の濃度を0.0
22mol/リットルとしたこと以外は実施例1と同様
な操作を行い、触媒4を得た。化学分析の結果、Cs
O/Alモル比は0.48、Pt含有量は3.7
重量%であった。
【0032】実施例5 <触媒5の調製> テトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液の濃度を0.0
22mol/リットルとしたこと以外は実施例2と同様
な操作を行い、触媒5を得た。化学分析の結果、K
/Alモル比は0.53、Pt含有量は3.5重
量%であった。
【0033】実施例6 <触媒6の調製> 実施例1で合成したNa型ZSM−5;200gを、濃
度1.0mol/リットルの塩化バリウム水溶液180
0mlに投入し、80℃で20時間攪拌した。固液分離
後、ゼオライトスラリーを再度調製した上記組成の水溶
液に投入して同様な操作を行った。固液分離後、充分水
洗し、110℃で20時間乾燥し、Ba交換ZSM−5
を得た。次に、Ba交換ZSM−5;15gを、濃度
0.022mol/リットルのテトラアンミンジクロロ
白金塩の水溶液135mlに投入し、40℃で20時間
攪拌した。固液分離後、充分水洗し、110℃で20時
間乾燥し、触媒6を得た。化学分析の結果、BaO/
Alモル比は0.58、Pt含有量は3.0重量
%であった。
【0034】比較例3 <比較触媒3の調製> テトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液の濃度を0.0
22mol/リットルとしたこと以外は比較例1と同様
な操作を行い、比較触媒3を得た。化学分析の結果、N
O/Alモル比は0.54、Pt含有量は
3.3重量%であった。
【0035】比較例4 <比較触媒4の調製> テトラアンミンジクロロ白金塩の水溶液の濃度を0.0
22mol/リットルとしたこと以外は比較例2と同様
な操作を行い、比較触媒4を得た。化学分析の結果、P
t含有量は3.6重量%であった。
【0036】実施例7 <触媒の活性評価> 触媒1〜6および比較触媒1〜4を各々プレス成形後破
砕して12〜20メッシュに整粒し、その1gを常圧固
定床反応管に充填した。下記に示す組成のガス(以下、
反応ガスという)を4000ml/min.で流通しな
がら、500℃まで昇温し、0.5時間保持し前処理と
した。その後、250℃および300℃における触媒活
性を測定した。各温度で定常に達した後のNOx浄化率
を表1に示す。また、各触媒について、反応ガスを流し
ながら、800℃で5時間の耐久処理を施した後、同様
にして、NOx浄化率を測定した結果を表1に合わせて
示す。なお、NOx浄化率とは、次式により求めた値で
ある。
【0037】NOx浄化率(%)=(NOxin−NOx
out)/ NOxin×100 NOxin :固定床反応管入口NOx濃度 NOxout :固定床反応管出口NOx濃度 反応ガス組成 NO 1200ppm O 4.3% H 400ppm CO 1200ppm C 800ppm HO 10% CO 12% N バランス
【0038】
【表1】 なお、一酸化炭素,水素および炭化水素は、何れの触媒
においてもほとんど検出されなかった。
【0039】
【発明の効果】表1より、本発明の触媒は、従来提案さ
れている比較触媒と比べ、初期は同等で、耐久処理後の
窒素酸化物の浄化能、即ち、耐久性が高く、酸素過剰排
ガスの排ガス浄化能が高いことは明らかである。
【0040】従って、本発明の排ガス浄化触媒を使用す
ることにより、酸素過剰の排ガス中の窒素酸化物を高い
浄化率で浄化することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SiO/Alモル比が少なくとも
    15であるゼオライトに、Pt及びK,Cs又はアルカ
    リ土類金属から選ばれる少なくとも1種以上の元素を含
    むことを特徴とする、窒素酸化物,一酸化炭素及び炭化
    水素を含む酸素過剰の排ガスから、窒素酸化物,一酸化
    炭素及び炭化水素を除去する排ガス浄化触媒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100365368B1 (ko) * 2000-05-16 2002-12-18 한국기계연구원 저온 플라즈마에 의한 유해가스 처리방법
US6559086B1 (en) 1997-09-12 2003-05-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control catalyst

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US6559086B1 (en) 1997-09-12 2003-05-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control catalyst
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