JPH05245380A - Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method - Google Patents

Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method

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JPH05245380A
JPH05245380A JP4082645A JP8264592A JPH05245380A JP H05245380 A JPH05245380 A JP H05245380A JP 4082645 A JP4082645 A JP 4082645A JP 8264592 A JP8264592 A JP 8264592A JP H05245380 A JPH05245380 A JP H05245380A
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JP
Japan
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exhaust gas
gas purifying
filter
catalyst
particulates
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Application number
JP4082645A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kadoya
聡 角屋
Yoshikazu Takahashi
嘉一 高橋
Kozo Ogasawara
弘三 小笠原
Kiyohide Yoshida
清英 吉田
Yukiaki Honma
亨暁 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Corp
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
Riken Corp
Nikki Kagaku KK
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Publication date
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Publication of JPH05245380A publication Critical patent/JPH05245380A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an exhaust gas purifying material capable of effectively burning off the particulates contained in an exhaust gas from a diesel engine and having a large change in concn., further capable of purifying an exhaust gas contg. SO2 and capable of efficiently removing NOX at the same time. CONSTITUTION:A catalyst having active species consisting of (a) one or >=2 kinds of alkali metal elements, (b) Cu element and V element and (c) one or >=2 kinds of rare-earth elements is deposited on a heat-resistant porous filter to form a porous ceramic layer. In this case, 1-15 pts.wt. of the ceramic layer and 1-20 pts.wt of the active species are used per 100 pts.wt. of the filter, and the molar ratio of V to Cu elements is controlled to 1-6 to obtain this exhaust gas purifying material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は排ガス浄化材及びこの排
ガス浄化材を使用した排ガス浄化方法に関し、更に詳し
くは、ディーゼルエンジン等の排ガス中の窒素酸化物
(以下NOx と呼ぶ)と微粒子状物質(以下パティキュレ
ートと呼ぶ)とを同時に除去することができ、排ガス中
にSO2 が比較的多く含まれていても良好な排ガス浄化特
性を維持することができる排ガス浄化材、及びその排ガ
ス浄化材を使用した排ガス浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying material and an exhaust gas purifying method using the exhaust gas purifying material, and more specifically, nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) and particulate matter in exhaust gas of diesel engines and the like. (hereinafter particulates referred to as) and can simultaneously be removed, the exhaust gas purification material that can be SO 2 to maintain a relatively large included also be good exhaust gas purifying characteristics in the exhaust gas, and the exhaust gas purification material The present invention relates to an exhaust gas purification method using.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
ディーゼルエンジン等から排出される排ガス中の微粒子
状物質(主として固体状炭素微粒子からなり、パティキ
ュレートと称される)や、NOX 等が環境衛生上有害なも
のとして問題化している。特に、パティキュレートは平
均粒径が0.1 〜1μmで大気中に浮遊しやすいため、呼
吸により人体内に取り込まれやすく、また最近の臨床試
験結果では、発ガン性物質をも含んでいることが確認さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years,
Particulate matter (mainly composed of solid carbon fine particles, called particulates), NO X, etc. in exhaust gas discharged from diesel engines and the like have become problems as environmentally harmful. In particular, since particulates have an average particle size of 0.1 to 1 μm and are easily suspended in the air, they are easily incorporated into the human body by respiration, and recent clinical test results confirmed that they also contain carcinogens. Has been done.

【0003】パティキュレートの除去方法としては、大
別して以下の2つの方法が検討されている。その一つ
は、耐熱性フィルタを用いて排ガスを濾過することによ
りパティキュレートを捕捉し、これによる圧力損失が上
昇したらバーナ、電気ヒータ等によって、捕捉したパテ
ィキュレートを燃焼させてフィルタを再生する方法であ
る。なお、用いられる耐熱フィルタとしては、ハニカム
型セラミックフィルタ、三次元網目構造を持つフォーム
型セラミックフィルタ、スチールウール、ワイヤメッシ
ュ等がある。
As a method of removing particulates, the following two methods are roughly studied. One of them is to capture particulates by filtering exhaust gas using a heat resistant filter, and if the pressure loss due to this is increased, burner the particulates with a burner, electric heater, etc. to regenerate the filter. Is. The heat-resistant filters used include honeycomb-type ceramic filters, foam-type ceramic filters having a three-dimensional mesh structure, steel wool, wire mesh and the like.

【0004】他の一つは、上述したようなフィルタによ
りパティキュレートを濾過するとともに、このフィルタ
に担持した酸化触媒の作用で、捕捉したパティキュレー
トを自己燃焼させる方法である。
The other one is a method of filtering particulates by the above-mentioned filter and causing the trapped particulates to self-combust by the action of the oxidation catalyst carried by the filter.

【0005】前者の場合、パティキュレートの除去効果
を高めれば高めるほど圧力損失の上昇が速く、そのため
フィルタの再生頻度も多くなる。したがって再生に高い
信頼性が要求され、しかも経済的にも不利になると考え
られる。
In the former case, the higher the effect of removing particulates, the faster the pressure loss rises, and the more frequently the filter is regenerated. Therefore, high reliability is required for regeneration, and it is considered to be economically disadvantageous.

【0006】これに対して後者の方法は、ディーゼルエ
ンジンの排気ガスの排出条件(ガス組成及び温度)にお
いて触媒活性を保持しうる触媒があれば、はるかに優れ
た方法と考えられる。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンは燃料として軽油を用いるため排ガス中にSO2 を多く
含み、そのため触媒の被毒の問題や二次公害等の問題が
生じる。
On the other hand, the latter method is considered to be a far superior method if there is a catalyst that can retain the catalytic activity under the exhaust gas emission conditions (gas composition and temperature) of the diesel engine. However, since the diesel engine uses light oil as a fuel, it contains a large amount of SO 2 in the exhaust gas, which causes problems such as poisoning of the catalyst and secondary pollution.

【0007】たとえば、これまでに提案されたディーゼ
ルエンジン等の排ガス中のパティキュレートの酸化触媒
としては、貴金属系、卑金属系のものに大別されるが、
貴金属系の触媒は、耐久性や、CO、未燃焼の炭化水素
(以下これをHCと呼ぶ)等の酸化特性が高い反面、排ガ
ス中に存在するSO2 をSO3 に転化しやすく、二次公害を
生む可能性が高い。またパティキュレート中の煤分の燃
焼特性を低下させる欠点もある。一方、卑金属系の触媒
は、パティキュレートの浄化触媒としては効果がある
が、耐久性の点で問題がある。すなわち、排ガス中のSO
2 によって、フィルタに担持した触媒の特性が容易に低
下してしまう。
[0007] For example, the oxidation catalysts for particulates in exhaust gas of diesel engines, etc., which have been proposed so far, are roughly classified into noble metal type and base metal type.
Precious metal-based catalysts have high durability and oxidation characteristics such as CO and unburned hydrocarbons (hereinafter referred to as HC), but on the other hand, they easily convert SO 2 present in exhaust gas to SO 3 , It is highly likely to cause pollution. There is also a drawback that the combustion characteristics of the soot in the particulates are deteriorated. On the other hand, a base metal catalyst is effective as a particulate purification catalyst, but has a problem in durability. That is, SO in exhaust gas
Due to 2 , the characteristics of the catalyst carried on the filter are easily deteriorated.

【0008】以上に述べたように、排ガス中のパティキ
ュレートをフィルタにより捕捉し、これを着火燃焼して
排ガス浄化フィルタを再生する有効な方法はまだ確立さ
れていない。
As described above, an effective method for trapping particulates in exhaust gas with a filter and igniting and burning this to regenerate an exhaust gas purification filter has not yet been established.

【0009】また、これまでに提案された排ガス浄化触
媒や浄化材のほとんどは、パティキュレートの着火温度
を低下させることに主眼がおかれ、排ガス中の酸素濃度
が一般に高いか、又は酸素濃度が大きく変化するような
ディーゼルエンジン等の排ガスに含まれるNOx の除去は
未解決のまま残されている。
Most of the exhaust gas purifying catalysts and purifying agents proposed so far are focused on lowering the ignition temperature of particulates, and the oxygen concentration in the exhaust gas is generally high or the oxygen concentration is high. The removal of NOx contained in exhaust gas from diesel engines, which undergoes drastic changes, remains unsolved.

【0010】従って本発明の目的は、ディーゼルエンジ
ン等が排出するような酸素濃度変化の大きい排ガス中に
含まれるパティキュレートを効率的に燃焼除去できると
ともに、SO2 を含む排ガスに対しても良好な浄化特性を
維持でき、同時に窒素酸化物をも効果的に除去できる排
ガス浄化材、及びそれを用いた排ガス浄化方法を提供す
ることである。
Therefore, an object of the present invention is to efficiently combust and remove particulates contained in exhaust gas having a large change in oxygen concentration such as that emitted from a diesel engine, and to be good for exhaust gas containing SO 2. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification material that can maintain purification characteristics and at the same time effectively remove nitrogen oxides, and an exhaust gas purification method using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、耐熱性のある多孔性フィルタ上
に、アルカリ金属と、銅元素と、バナジウム元素と、希
土類元素とからなる触媒を担持したセラミック層を形成
してなる浄化材で、その触媒中のバナジウム元素と銅元
素のモル比を特定の範囲に規定したものを用いれば、効
率良くパティキュレートとNOx とを同時に除去すること
ができ、かつその除去能力も長時間持続することを発見
し、本発明を完成した。
As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventor has found that an alkali metal, a copper element, a vanadium element, and a rare earth element are formed on a heat-resistant porous filter. If you use a purification material that forms a ceramic layer that supports a catalyst and that defines the molar ratio of vanadium element and copper element in the catalyst to a specific range, you can efficiently remove particulates and NOx at the same time. The present invention has been completed by discovering that the removal ability can be maintained for a long time.

【0012】すなわち本発明の排ガス浄化材は、耐熱多
孔性フィルタ上に、(a) アルカリ金属元素の1種又は2
種以上と、(b) Cu元素及びV元素と、(c) 希土類元素の
1種又は2種以上とからなる活性種を有する触媒を担持
したセラミック層が形成されてなるものであって、前記
フィルタ100 重量部当たり、前記セラミック層は1〜15
重量部であるとともに前記触媒活性種は1〜20重量部で
あり、前記触媒中のV元素とCu元素のモル比(V/Cu)
が1〜6であることを特徴とする。
That is, the exhaust gas purifying material of the present invention comprises: (a) one or two kinds of alkali metal elements on a heat-resistant porous filter.
A ceramic layer carrying a catalyst having an active species comprising at least one species, (b) Cu element and V element, and (c) one or more rare earth elements, The ceramic layer is 1 to 15 per 100 parts by weight of the filter
The catalyst active species is 1 to 20 parts by weight, and the molar ratio of V element to Cu element in the catalyst (V / Cu)
Is 1 to 6.

【0013】また本発明の排ガス浄化方法は、前記排ガ
ス浄化材を用い、フィルタに担持した前記触媒活性種に
よって排ガス中のパティキュレートを酸化すると同時
に、前記パティキュレートを還元剤として窒素酸化物を
還元することを特徴とする。
Further, the exhaust gas purifying method of the present invention uses the exhaust gas purifying material to oxidize particulates in the exhaust gas by the catalytically active species carried on the filter, and at the same time reduce nitrogen oxides using the particulates as a reducing agent. It is characterized by doing.

【0014】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いるフィルタは、高温の排ガスを濾過するものである
ため、その形成材料は、多孔性で耐熱性、特に耐熱衝撃
特性の高いものである必要がある。しかも必要なパティ
キュレート捕集性能を保有しつつ、圧力損失が許容範囲
内であることが必要である。そのようなフィルタを形成
する材料としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジル
コニア、シリカ−アルミナ、アルミナ−ジルコニア、ア
ルミナ−チタニア、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコ
ニア、チタニア−ジルコニア、ムライト、コージェライ
ト等のセラミックスが挙げられる。
The present invention will be described in detail below. Since the filter used in the present invention filters high-temperature exhaust gas, its forming material must be porous and have high heat resistance, particularly high thermal shock resistance. Moreover, it is necessary that the pressure loss be within an allowable range while maintaining the required particulate collection performance. Materials for forming such filters include ceramics such as alumina, silica, titania, zirconia, silica-alumina, alumina-zirconia, alumina-titania, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia, mullite, cordierite. Is mentioned.

【0015】フィルタのポロシティは40〜80%であるの
が良い。なお、フィルタの形状と大きさは、目的に応じ
て種々変更することができる。
The porosity of the filter may be 40-80%. The shape and size of the filter can be variously changed according to the purpose.

【0016】本発明では、上述した材料からなるフィル
タ上に、後述する触媒を担持するセラミック層を設け
る。このセラミック層を形成するものとしては、チタニ
ア、アルミナ、シリカ、チタニア−アルミナ、チタニア
−シリカ等の多孔性で表面積の大きいものを用いること
ができる。これらの中では、特にチタニアを用いるのが
よい。
In the present invention, a ceramic layer carrying a catalyst, which will be described later, is provided on the filter made of the above-mentioned material. As a material for forming this ceramic layer, porous materials having a large surface area such as titania, alumina, silica, titania-alumina and titania-silica can be used. Of these, titania is particularly preferable.

【0017】上記のフィルタに、上述したような表面積
の大きいセラミック層を介して担持する触媒としては、
(a) アルカリ金属元素の1種又は2種以上と、(b)Cu 及
びVと、(c) 希土類元素の1種又は2種以上とからなる
活性種を有するものを用いる。
As a catalyst to be carried on the above filter through the ceramic layer having a large surface area as described above,
Those having an active species consisting of (a) one or more alkali metal elements, (b) Cu and V, and (c) one or more rare earth elements are used.

【0018】(a) アルカリ金属元素としては、リチウ
ム、ナトリウム、カリウム、及びセシウム等が挙げられ
るが、その中では、特にセシウム、カリウムを用いるの
が好ましい。また、(c) 希土類元素としては、セリウ
ム、ランタン、ネオジウム、プラセオジム等が挙げられ
るが、その中では、特にセリウム、ランタンを用いるの
が好ましい。
Examples of the alkali metal element (a) include lithium, sodium, potassium and cesium. Among them, cesium and potassium are particularly preferable. Examples of the rare earth element (c) include cerium, lanthanum, neodymium and praseodymium. Among them, cerium and lanthanum are particularly preferable.

【0019】なお、本明細書においては、説明の簡単化
のために各触媒活性種の成分(a) 、(b) 及び(c) を金属
元素で表示しているが、通常の浄化材の使用温度条件で
は、これらの成分(触媒活性種)は酸化物の状態で存在
する。
In the present specification, the components (a), (b) and (c) of each catalytically active species are represented by metal elements for simplification of the description, but in the case of ordinary purification materials Under the use temperature conditions, these components (catalytically active species) exist in the state of oxides.

【0020】上述の成分からなる触媒を用いることによ
って、比較的低温で排ガス中のパティキュレートを着火
燃焼させることができるとともに、NOx の除去を効果的
に行うことができる。すなわち、フィルタ内の触媒表面
上で、排ガス中のパティキュレートが酸素と共存するこ
とによってパティキュレートの着火温度が下がり、パテ
ィキュレートが400 ℃近傍で燃焼(酸化)される。
By using the catalyst composed of the above components, the particulates in the exhaust gas can be ignited and burned at a relatively low temperature, and NOx can be effectively removed. That is, since the particulates in the exhaust gas coexist with oxygen on the surface of the catalyst in the filter, the ignition temperature of the particulates is lowered, and the particulates are burned (oxidized) near 400 ° C.

【0021】また、それと同時に、パティキュレートが
還元剤として作用してNOx を還元し、排ガスが効果的に
浄化される。このように、比較的低温でNOx の還元が効
率よく起こるのは、排ガス中のパティキュレートと上記
の各触媒活性種(a) 、(b) 及び(c) が同時に存在するこ
とによる相乗効果によるものと思われる。
At the same time, the particulates act as a reducing agent to reduce NOx, and the exhaust gas is effectively purified. As described above, the efficient reduction of NOx at a relatively low temperature is due to the synergistic effect of the simultaneous presence of the particulates in the exhaust gas and the above catalytically active species (a), (b) and (c). It seems to be.

【0022】NOx とパティキュレートとの同時除去は、
アルカリ金属元素と、遷移金属と、希土類元素とからな
る触媒、特に遷移金属としてCuを用いた場合、その浄化
能は使用初期においては優れたものとなるが、単に上記
の三種の元素(アルカリ金属元素、遷移金属元素として
Cu、希土類元素)の組合せとしただけでは、排ガス中に
含まれる硫黄及びその酸化物の存在によりしだいに触媒
の浄化特性が低下してしまう。特に排ガスは高温である
ので、SO2 等の硫黄酸化物により触媒の浄化特性の低下
が急激に起こる。そこで、本発明においては、(b) 遷移
金属元素として、CuとVを用いる。Vの添加により(す
なわちアルカリ金属、Cu及びV、希土類元素の組合せと
することにより)、触媒活性種の初期特性に関してはそ
れほど大きな向上は期待できないが、長期にわたる安定
したNOx とパティキュレートの同時除去特性が得られ
る。
Simultaneous removal of NOx and particulates is
Alkali metal elements, transition metals, and catalysts consisting of rare earth elements, especially when Cu is used as the transition metal, its purification ability is excellent at the initial stage of use, but the above three elements (alkali metal As element, transition metal element
If only a combination of Cu and rare earth elements) is used, the purification characteristics of the catalyst will gradually deteriorate due to the presence of sulfur and its oxides contained in the exhaust gas. In particular, since exhaust gas has a high temperature, sulfur oxides such as SO 2 cause a sharp deterioration in the purification characteristics of the catalyst. Therefore, in the present invention, Cu and V are used as the (b) transition metal element. Although the addition of V (that is, the combination of alkali metals, Cu and V, rare earth elements) is not expected to significantly improve the initial characteristics of the catalytically active species, it is possible to stably remove NOx and particulates for a long period of time. The characteristics are obtained.

【0023】また、本発明では、(b) 成分中のVとCuと
のモル比(V/Cuであり、金属分の比率である)を1〜
6とする。VとCuとのモル比を上記の範囲内に設定する
と、排ガス中に比較的高濃度でSO2 が存在しても排ガス
浄化特性は低下しない。このモル比(V/Cu)が1未満
であると、パティキュレートの着火温度を長期間にわた
って低く維持することができなくなる。また、同時除去
特性も徐々に低下する。一方、この比が6を超えると排
ガス浄化特性が大きく低下する。
Further, in the present invention, the molar ratio of V and Cu in the component (b) (V / Cu, which is the ratio of the metal content) is 1 to.
6 When the molar ratio of V and Cu is set within the above range, the exhaust gas purification characteristics do not deteriorate even if SO 2 exists in the exhaust gas at a relatively high concentration. If this molar ratio (V / Cu) is less than 1, the ignition temperature of the particulates cannot be kept low for a long period of time. Further, the simultaneous removal characteristic also gradually deteriorates. On the other hand, if this ratio exceeds 6, the exhaust gas purification characteristics will deteriorate significantly.

【0024】各触媒活性種(a) 、(b) 及び(c) の配合量
は、それぞれの金属分のモル比で、(a) :(b) :(c)
が、0.5 〜1:1.5 〜10:0.1 〜1となるのがよい。よ
り好ましくはこの比を0.5 〜1:1.5 〜8:0.2 〜1と
する。
The catalytic active species (a), (b) and (c) are blended in such amounts that the molar ratio of the respective metal components is (a) :( b) :( c).
However, it is preferable that the ratio is 0.5 to 1: 1.5 to 10: 0.1 to 1. More preferably, this ratio is 0.5 to 1: 1.5 to 8: 0.2 to 1.

【0025】触媒の担持量は、フィルタ100 重量部当た
り1〜20重量部(金属分(活性種)換算)とする。触媒
量が1重量部未満ではパティキュレートとNOx の同時除
去が難しくなる。一方、上限を超える量の触媒を担持し
ても排ガスの浄化能にそれほどの向上がみられないので
上限を20重量部とする。好ましい触媒の量は5〜15重量
部である。
The supported amount of the catalyst is 1 to 20 parts by weight (converted to metal (active species)) per 100 parts by weight of the filter. If the amount of catalyst is less than 1 part by weight, it becomes difficult to simultaneously remove particulates and NOx. On the other hand, even if the catalyst is loaded in an amount exceeding the upper limit, the purification performance of exhaust gas is not significantly improved, so the upper limit is set to 20 parts by weight. The preferred amount of catalyst is 5 to 15 parts by weight.

【0026】また、触媒の担体となるセラミック層の量
は、フィルタ100 重量部あたり1〜15重量部とする。セ
ラミック層の量が上記下限値未満であると、充分な量の
触媒を担持できなくなる。一方、セラミック層の量を上
記の上限値を超す量とすると、浄化材における圧力損失
が大きくなりすぎる。好ましいセラミック層の量は、2
〜10重量部である。
The amount of the ceramic layer serving as a catalyst carrier is 1 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the filter. If the amount of the ceramic layer is less than the above lower limit value, a sufficient amount of catalyst cannot be supported. On the other hand, if the amount of the ceramic layer exceeds the above upper limit value, the pressure loss in the purification material becomes too large. The preferred amount of ceramic layer is 2
~ 10 parts by weight.

【0027】上述した触媒活性種は、ウォッシュコート
法等によりセラミック担体層を介してフィルタ上に担持
することができる。ウォッシュコート法による排ガス浄
化材の調製では、触媒活性種となる金属の塩を出発原料
として活性種をあらかじめ上述のチタニア等のセラミッ
ク粉末に含浸しておき、次に、活性種となる金属の塩を
担持したセラミック粉末のスラリー中にフィルタを浸漬
した後に乾燥して焼成するか、あるいは、担体層を形成
するセラミック粉末のスラリーをフィルタにコートして
触媒の担持用のセラミック層を形成した後、この層に触
媒活性種の塩等の溶液を含浸させ、乾燥して焼成するこ
とにより行うことができる。上記の2通りの方法におい
て、焼成温度はともに700 ℃程度とするのがよい。
The above-mentioned catalytically active species can be supported on the filter through the ceramic carrier layer by a wash coating method or the like. In the preparation of an exhaust gas purifying material by the washcoat method, a metal salt that becomes a catalytically active species is used as a starting material to impregnate the above-mentioned ceramic powder such as titania with the active species in advance, and then a metal salt that becomes an active species After immersing the filter in a slurry of the supported ceramic powder and then dried and fired, or after forming a catalyst supporting ceramic layer by coating the filter with a ceramic powder slurry forming a carrier layer, This layer can be impregnated with a solution of a salt of a catalytically active species, dried and calcined. In both of the above two methods, the firing temperature is preferably about 700 ° C.

【0028】触媒活性種となる金属の塩又は化合物とし
ては、水に溶解するものであれば、炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、水酸化物等どのような種類のものでも用いること
ができる。Vの担持では、NH4 VO3 としゅう酸の溶液を
用いることができる。またアルカリのバナジン酸塩(た
とえば、バナジン酸カリウム、バナジン酸ナトリウム、
バナジン酸セシウム等)を用い、アルカリ金属とVとを
同時に担持することもできる。
As the metal salt or compound serving as the catalytically active species, any kind such as carbonate, nitrate, acetate, hydroxide and the like can be used as long as it is soluble in water. For loading V, a solution of NH 4 VO 3 and oxalic acid can be used. Also, alkali vanadate (for example, potassium vanadate, sodium vanadate,
It is also possible to simultaneously support the alkali metal and V by using cesium vanadate or the like).

【0029】なお、触媒活性種をあらかじめ多孔質のセ
ラミック粉末に均一に担持したものを用いて触媒担持層
を形成すれば、触媒の担体となるセラミックスの量が少
なくても比較的多くの触媒活性種をフィルタに担持する
ことができ、もってフィルタの圧力損失を小さくするこ
とができる。すなわち、大きな圧力損失をまねくことの
ない程度の少ないセラミックス量でも十分な量の触媒活
性種を担持することができる。
If a catalyst-supporting layer is formed by using a porous ceramic powder in which catalytically active species are uniformly supported in advance, a relatively large amount of catalytic activity can be obtained even if the amount of ceramics serving as a catalyst carrier is small. The seed can be supported on the filter, and thus the pressure loss of the filter can be reduced. That is, a sufficient amount of catalytically active species can be supported even with a small amount of ceramics that does not cause a large pressure loss.

【0030】[0030]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1、2 所定量のTiゾルに、所定濃度のCuCl2 、La(NO3 3
CsNO3 の水溶液、及びNH4 VO3 としゅう酸の混合水溶液
を加えて、コーティング液を調製した。
The present invention will be described in more detail by the following specific examples. Examples 1 and 2 A predetermined amount of Ti sol was added to a predetermined concentration of CuCl 2 , La (NO 3 ) 3 ,
A coating solution was prepared by adding an aqueous solution of CsNO 3 and a mixed aqueous solution of NH 4 VO 3 and oxalic acid.

【0031】コージェライト製セラミックフォーム(見
かけの体積20ml、密度0.65g/ml)を用い、これを上記の
コーティング液に浸漬した。
A cordierite ceramic foam (apparent volume 20 ml, density 0.65 g / ml) was used and immersed in the above coating solution.

【0032】このセラミックフォームを取り出して乾燥
後、700 ℃で3時間焼成し、触媒を有するセラミック層
(TiO2 層)を形成したフォーム型フィルタを得た。フ
ィルタに担持されたTiO2 の量は、フィルタに対して10
%(重量%、以下同じ)とした。また、Cu、La、Cs及び
Vの量(金属分の量)の合計は、フィルタに対して10%
とした。さらに、触媒中の各成分のモル比Cs:Cu:V:
Laは1:1:5:1とした。 (TiO2 :Cs/Cu/V/La=1:1:5:1、実施例
1)
This ceramic foam was taken out, dried, and then calcined at 700 ° C. for 3 hours to obtain a foam type filter having a ceramic layer (TiO 2 layer) having a catalyst formed thereon. The amount of TiO 2 supported on the filter is 10 for the filter.
% (% By weight, the same applies hereinafter). In addition, the total amount of Cu, La, Cs and V (the amount of metal content) is 10% with respect to the filter.
And Furthermore, the molar ratio of each component in the catalyst Cs: Cu: V:
La was 1: 1: 5: 1. (TiO 2 : Cs / Cu / V / La = 1: 1: 5: 1, Example 1)

【0033】触媒活性種中の各成分のモル比Cs:Cu:
V:Laを1:1:1:0.5 とした以外は、実施例1と同
様の方法で排ガス浄化材を作成した。 (TiO2 :Cs/Cu/V/La=1:1:1:0.5 、実施例
2)
Molar ratio of each component in the catalytically active species Cs: Cu:
An exhaust gas purification material was prepared in the same manner as in Example 1 except that V: La was set to 1: 1: 1: 0.5. (TiO 2 : Cs / Cu / V / La = 1: 1: 1: 0.5, Example 2)

【0034】実施例1及び実施例2の排ガス浄化材をそ
れぞれ流通式反応システムにセットし、500 ℃の温度条
件で、このシステムに、NOが800 ppm 、H2 Oが10%、
2が10%、SO2 が1000ppm 、残部窒素からなる第一の
模擬排ガスを流して、排ガス浄化材にこの第一の模擬排
ガスを所定時間(20〜100 時間)接触させた。
The exhaust gas purifying materials of Example 1 and Example 2 were set in a flow-type reaction system, respectively, and under this temperature condition of 500 ° C., NO 800 ppm, H 2 O 10%,
A first simulated exhaust gas consisting of 10% of O 2, 1000 ppm of SO 2 and the balance of nitrogen was flowed, and the exhaust gas purification material was contacted with the first simulated exhaust gas for a predetermined time (20 to 100 hours).

【0035】排ガス浄化材を所定時間だけ第一の模擬排
ガスに接触させた後、排ガス浄化材にディーゼル排ガス
パティキュレートを100 mgだけ捕捉させた。次に、この
排ガス浄化材に対して、NOが800 ppm 、H2 Oが10%、
2 が10%、SO2 が 100ppm、残部窒素からなる第二の
模擬排ガスを徐々に昇温しながら通し、排ガス浄化材中
に捕捉されたパティキュレートが着火する温度を求め
た。この着火温度の決定は、排ガス浄化材下流の排ガス
中の二酸化炭素の濃度変化(二酸化炭素の生成のチェッ
ク)によって行った。結果を図1に示す。
After the exhaust gas purifying material was brought into contact with the first simulated exhaust gas for a predetermined time, 100 mg of diesel exhaust gas particulate was trapped in the exhaust gas purifying material. Next, to this exhaust gas purification material, NO 800 ppm, H 2 O 10%,
The temperature at which the particulates trapped in the exhaust gas purifying material ignite was determined by gradually passing through the second simulated exhaust gas consisting of 10% O 2, 100 ppm SO 2 , and the balance nitrogen. The ignition temperature was determined by changing the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification material (checking the production of carbon dioxide). The results are shown in Figure 1.

【0036】比較例1、2 実施例1と同様のフィルタを用い、実施例1と同様の方
法でTiO2 をフィルタに対して10%コートし、さらに、
Cu、La、Cs及びVを担持し、排ガス浄化材を作製した。
Cu、La、Cs及びVの量(金属分の量)の合計は、フィル
タに対して10%とした。このとき、触媒中の各成分のモ
ル比Cs:Cu:V:Laは1:7:1:1とした(比較例
1)。
Comparative Examples 1 and 2 Using the same filter as in Example 1, 10% of TiO 2 was coated on the filter by the same method as in Example 1, and further,
An exhaust gas purifying material was produced by supporting Cu, La, Cs and V.
The total amount of Cu, La, Cs and V (the amount of metal content) was set to 10% with respect to the filter. At this time, the molar ratio Cs: Cu: V: La of each component in the catalyst was set to 1: 7: 1: 1 (Comparative Example 1).

【0037】実施例1と同様のフィルタを用い、実施例
1と同様の方法で銅を担持したTiO2 層を有する排ガス
浄化材を作製した。このとき、TiO2 層の量は、フィル
タの10重量%とし、また、銅の量もフィルタに対して10
重量%とした(比較例2)。
Using the same filter as in Example 1, an exhaust gas purifying material having a TiO 2 layer carrying copper was prepared in the same manner as in Example 1. At this time, the amount of the TiO 2 layer was 10% by weight of the filter, and the amount of copper was 10% with respect to the filter.
The weight percentage was set (Comparative Example 2).

【0038】得られた比較例1及び2の浄化材につい
て、実施例1と同様の方法により、捕捉されたパティキ
ュレートの着火温度を求めた。結果を図1に示す。
With respect to the obtained purifying materials of Comparative Examples 1 and 2, the ignition temperature of the trapped particulates was determined by the same method as in Example 1. The results are shown in Figure 1.

【0039】図1から明らかなように、実施例1及び2
の排ガス浄化材は、高濃度のSO2 を含むガスに長時間接
触した後でも低い温度でパティキュレートを着火させ
る。また、図1からわかるように、SO2 を含む(排)ガ
スに接触する時間が長くなるほどパティキュレートの着
火温度は低くなっている。
As is apparent from FIG. 1, Examples 1 and 2
The exhaust gas purifying agent ignites particulates at a low temperature even after being in contact with a gas containing a high concentration of SO 2 for a long time. Further, as can be seen from FIG. 1, the longer the time of contact with the (exhaust) gas containing SO 2 , the lower the ignition temperature of the particulates.

【0040】これに対して、比較例の排ガス浄化材で
は、初期の特性(SO2 を含む排ガスに初めて接触する時
点での特性)は比較的良好で400 ℃近傍でパティキュレ
ートを着火燃焼させるが、SO2 を含む排ガスに接触した
時間が長くなるほど、パティキュレートの着火温度が大
きく上昇する。
On the other hand, in the exhaust gas purifying material of the comparative example, the initial characteristics (the characteristics at the time of first contact with the exhaust gas containing SO 2 ) are relatively good, and the particulates are ignited and burned at around 400 ° C. , The longer the time of contact with the exhaust gas containing SO 2 , the higher the ignition temperature of the particulates.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の排ガス浄
化材を用いれば、排ガスがSO2 を比較的多く含む場合で
もその浄化特性を低下させず、400 ℃程度の低い温度で
パティキュレートを着火、燃焼させることができる。
As described above, when the exhaust gas purifying material of the present invention is used, even if the exhaust gas contains a relatively large amount of SO 2 , the purifying characteristics thereof are not deteriorated, and the particulate matter is maintained at a low temperature of about 400 ° C. Can be ignited and burned.

【0042】また、本発明の浄化材は、長期にわたって
良好なNOx とパティキュレートの同時除去を行うことが
できる。
Further, the purifying material of the present invention can simultaneously perform excellent NOx and particulate removal simultaneously.

【0043】本発明の浄化材は、ディーゼルエンジン等
の排ガスの浄化に好適である。
The purifying material of the present invention is suitable for purifying exhaust gas from diesel engines and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1、2、及び比較例1、2におけるパテ
ィキュレートの着火温度を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the ignition temperatures of particulates in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年4月6日[Submission date] April 6, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】[0030]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1、2 所定量のチタニアゾルに、所定濃度のCuCl、La
(NO、CsNOの水溶液、及びNHVO
としゅう酸の混合水溶液を加えて、コーティング液を調
製した。
The present invention will be described in more detail by the following specific examples. In Examples 1 and 2 given amount of titania sol, a predetermined concentration CuCl 2, La
(NO 3 ) 3 , aqueous solution of CsNO 3 , and NH 4 VO 3
A coating solution was prepared by adding a mixed aqueous solution of oxalic acid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 弘三 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内 (72)発明者 吉田 清英 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内 (72)発明者 本間 亨暁 新潟県新津市滝谷本町1番26号 日揮化学 株式会社新津事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kozo Ogasawara 4-14-1, Suehiro, Kumagaya-shi, Saitama Stock company Riken Kumagaya Works (72) Inventor Kiyohide Yoshida 4--14, Suehiro, Kumagaya, Saitama No. 1 Stock company Riken Kumagaya Works (72) Inventor Tomoaki Honma 1-26 Takitanihonmachi, Niitsu City, Niigata JGC Chemical Co., Ltd. Niitsu Works

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐熱多孔性フィルタ上に、(a) アルカリ
金属元素の1種又は2種以上と、(b) Cu元素及びV元素
と、(c) 希土類元素の1種又は2種以上とからなる活性
種を有する触媒を担持した多孔質のセラミック層が形成
されてなる排ガス浄化材であって、前記フィルタ100 重
量部当たり、前記セラミック層は1〜15重量部であると
ともに前記触媒活性種は1〜20重量部であり、前記触媒
中のV元素とCu元素のモル比(V/Cu)が1〜6である
ことを特徴とする排ガス浄化材。
1. A heat-resistant porous filter comprising (a) one or more kinds of alkali metal elements, (b) Cu elements and V elements, and (c) one or more kinds of rare earth elements. An exhaust gas purifying material in which a porous ceramic layer supporting a catalyst having an active species is formed, wherein the ceramic layer is 1 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the filter, and the catalytic active species is Is 1 to 20 parts by weight, and the molar ratio (V / Cu) of V element and Cu element in the catalyst is 1 to 6, which is an exhaust gas purifying material.
【請求項2】 請求項1に記載の排ガス浄化材におい
て、前記触媒中の(a)成分と(b) 成分と(c) 成分の配合
比がそれぞれの金属成分のモル比で0.5 〜1:1.5 〜1
0:0.1 〜1であることを特徴とする排ガス浄化材。
2. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the mixing ratio of the component (a), the component (b) and the component (c) in the catalyst is 0.5 to 1: in terms of the molar ratio of each metal component. 1.5 ~ 1
An exhaust gas purifying material, characterized in that it is 0: 0.1 to 1.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化材に
おいて、前記セラミック層がTiO2 からなることを特徴
とする排ガス浄化材。
3. The exhaust gas purifying material according to claim 1 or 2, wherein the ceramic layer is made of TiO 2 .
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の排ガ
ス浄化材を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前
記フィルタに担持した触媒によって排ガス中のパティキ
ュレートを酸化すると同時に、前記パティキュレートを
還元剤として窒素酸化物を還元することを特徴とする排
ガス浄化方法。
4. A method for purifying exhaust gas using the exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the catalyst carried on the filter oxidizes particulates in the exhaust gas, and at the same time An exhaust gas purification method characterized by reducing nitrogen oxides using particulates as a reducing agent.
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KR20170138418A (en) * 2015-04-21 2017-12-15 할도르 토프쉐 에이/에스 How to remove soot from a sulfur gas stream

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