JPH0554383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、石油類、ガス類などを燃料とする燃
焼機器、内燃機関などから発生する排気ガスの浄
化をする排気ガス浄化用触媒体に関する。 従来例の構成とその問題点 燃焼機器、内燃機関などから出る排気ガス中に
は、燃料の種類や、機器の種類にもよるが、一酸
化炭素（CO）、炭化水素類（HC）、窒素酸化物
（NO，NO₂）、硫黄酸化物（SO₂）などが存在し、
これが多量であると、大気汚染、室内環境汚染な
どに影響を与え、人間あるいは動植物などに好ま
しくない影響を及ぼす。 これらの対策には、種々の方法がとられ、触媒
を用いる方法もその１つである。COやHCを酸化
触媒を用いて炭酸ガス（CO₂）や水（H₂Ｏ）に
変換する触媒、酸素の少ない雰囲気でNO，NO₂
をCOと還元触媒を用いて反応させ、窒素（N₂）
とCO₂に変換する触媒などが実用化されている。 NO，NO₂の還元は、上記の反応では酸素が過
剰に存在する雰囲気では、COと酸素との反応が
先行して使えない。固定発生源からのNO，NO₂
の還元反応としては、アンモニアを添加して、こ
れを触媒存在下で還元する触媒が提案され、実用
化している。窒素酸化物のうち、NO₂とNOでは
毒性がひどく異なる。すなわち、前者は後者に比
し５〜10倍の毒性をもつ。したがつて、各国の環
境基準などではNO₂の値が規制されている。作
業環境濃度もNO₂は多く5PPMで規制されてい
る。したがつてNOの場合は20〜50PPM程度で同
程度の毒性をもつと考えられる。NOとNO₂の発
生比率も機器など発生源によつて異なるが、NO
の方が一般的には高い。現在までの状況では、こ
れを規制したり、削減はできていなかつた。 発明の目的 本発明は、酸素が過剰に存在する雰囲気で排気
ガス中のNO₂をNOへ還元する触媒体を提供する
ものである。 発明の構成 そのための構成として本発明は、シリカ、アル
ミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニアの少く
とも１つからなる担体にFeO，Fe₂O₃，Fe₃O₄な
どの鉄酸化物を担持して二酸化窒素を一酸化窒素
に還元するものである。 実施例の説明 本発明の触媒体は、粒状、ハニカム状、クロス
状、マツト状などのセラミツク質からなる触媒体
のための担体に、FeO，Fe₂O₃，Fe₃O₄などの鉄
酸化物の単味もしくは混晶を主成分とした触媒物
質を担持した触媒体、もしくは触媒物質を担体に
拡散させるために、触媒物質と担体を同時に混合
させてなる担体からなる触媒体を提供するもので
ある。使用対象反応は、排気ガス中の窒素酸化物
であるNO₂をNOに還元し、かつ雰囲気は通常、
排気ガス中に含まれるCO，HCの酸化を行うのに
十分以上の酸素を含む酸化雰囲気である。 通常、本発明の触媒体は、上述した使用対象反
応下でCOやHCを酸化する活性を有する。触媒体
の存在下における排気ガスの温度は、少くとも触
媒体と接触する状態で200℃以上である。NO₂は
NOへ70％以上の転化率を示す。同時にCOやHC
の酸化活性を増すために、金属酸化物、貴金属が
添加されるとよい。鉄の酸化物は通常、硝酸塩、
酢酸塩などまたは有機化合物が選択され、これを
出発原料として加熱あるいは化学的処理を行つて
酸化物となる。酸化物はFeO，Fe₂O₃，Fe₃O₄な
ど酸化物となり、単味もしくは混晶で使用され
る。使用されている状況下で混晶構造が相互に別
の酸化物となり得る。ガンマアルミナに塩化白金
酸を担持して乾燥し、空気中で焼成もしくは還元
雰囲気で焼成した通常のハニカム担体付白金触媒
体、またはこれに類する排ガス浄化用触媒体でも
NO₂をNOに還元しうる。転化率は50％以下であ
り、CO，HCの酸化活性を有する。また還元雰囲
気ではNO₂，NOをN₂とCO₂へ転化しうる。 本発明の触媒体は前述の使用対象反応において
NO₂のNOへの転化率は70％以上を示す。 以下具体的な実施例をあげて本発明を詳述す
る。 実施例 １ 市販のベーマイトのアルミナゾル100部に三二
酸化鉄45部を加え、さらにイオン交換水100部を
加えてよく混合し、押し出し成型機を用いて、直
径2.5mm、長さ５〜10mmの棒状ペレツトを作製し、
120℃の空気中で２時間の乾燥を行つたのち、650
〜750℃で２時間の仮焼を行つた。 実施例 ２ 実施例１で出来上つたサンプルに、最終的に、
0.1wt％になるように白金を担持した。白金を塩
化白金酸を出発原料としてイオン交換水に溶か
し、サンプルを浸漬させて引き上げ、110℃で２
時間の空気中乾燥を行つたあと、500℃の窒素気
流中で３時間焼成して行つた。 実施例 ３ シリカ、アルミナ、マグネシアからなるコーデ
イライト系ハニカム構造体を基材として、この表
面に、イオン交換水100部に、硝酸鉄40部を加え、
よく混合してから常温で浸漬、120℃で２時間乾
燥したのち、800℃の大気中で焼成した。硝酸鉄
は二酸化鉄として担持されている。 実施例 ４ 実施例３の触媒体を用いて、塩化白金酸および
塩化パラジウムの溶液を作製、浸漬、乾燥して
600℃の窒素気流中で２時間焼成し、白金パラジ
ウムを担持した。担持比率は１対１で、合計の担
持量を2.4ｇ／m²とした。 実施例 ５ シリカ純度99.9％のシリカクロスを基材とし、
市販のベーマイトのアルミナゾル100部、三二酸
化鉄の粉末20部を混合して、100部のイオン交換
水で混合し、基材を浸漬、120℃で２時間の乾燥
を行つたあと、２時間、600℃の大気中で加熱し
た。 実施例 ６ 実施例５のサンプルに白金１ｇ／m²を担持し
た。 実施例 ７ 実施例５のサンプル作製で、三二酸化鉄の代り
に硝酸鉄35部、硝酸銅15部、硝酸コバルト15部と
して同様の条件で作製した。 実施例 ８ 実施例７のサンプルに、さらに白金、ロジウム
を４対１の比率で、１ｇ／m²担持した。 本発明の効果を確認するために、石油燃焼器を
用意し、この燃焼筒の中に触媒体を取付けた。触
媒体は152〜154mmの直径とし、排気ガスは全量触
媒体を通過させるようにした。転化率は触媒体の
ない時に対する浄化率で求めた。また流通型反応
試験器を用いて活性を調べた。ガスの流量は50
／mmとし、温度は400℃とした。触媒体は200℃
以上で活性を示した。また従来例として、粒状の
白金触媒を用いて比較した。それらの結果を次の
表に示す。石油機器は排気ガス中の濃度を化学発
光式窒素酸化物測定器で測定し、全窒素酸化物か
らNOの値を引いたものをNO₂の値としている。
当然、N₂Ｏなど他の窒素酸化物が含まれている
が、値は無視できると考え、この値を用いてい
る。

【表】 この結果から判る通り、窒素酸化物中のNO₂
をNOへ転化する転化率は極めて高い。NO₂から
NOへの転化は、800℃程度の温度で、空間速度
の低い場合、転化できるが、本発明の場合、比較
的低温で、高い空間速度下で、高い転化率を示
す。NO₂が人間や動植物に有害であることから
考えて、極めて効果があり、石油ストーブ、ガス
ストーブ、フアンヒータなどの室内排気型の燃焼
機器や、大気汚染に寄与する固定発生源、例え
ば、ボイラー、加熱炉などの排気ガス、あるいは
自動車などの内燃機関の排気ガス浄化に有用であ
る。排出するNO_Xの総量はほとんど変化してい
ないが、NO₂がNOに転化した分は明らかに毒性
が低下する。 なお、実施例をあげて詳述したが、基材と担
体、もしくは担体に担持することにより得る触媒
体および担体や基材の一部要素として混合して用
いることができる。COやHCの酸化活性も高いこ
とが望ましく、酸化雰囲気で使用する触媒体であ
るので、酸化活性を高める触媒材料を触媒体に添
加することができる。 担体に混入、あるいは担体に担持する触媒原料
は、鉄の酸化物、鉄の塩、鉄の化合物であり、触
媒材料として酸化物、例えばFeO，Fe₂O₃、Fe₃
O₄として存在する。鉄の酸化物は必須要素であ
り、コバルト，マンガン、クロム，ニツケル，銅
の酸化物、白金、パラジウム，ロジウム、ルテニ
ウム，オスミウムなどの貴金属を添加することが
できる。担体は、シリカ，アルミナ，マグネシ
ア，チタニア，ジルコニアなどのセラミツクスが
選ばれる。混合して用いた時、担体は基材や触媒
材料と一体化している。 発明の効果 以上のような本発明の排ガス浄化用触媒体によ
れば、酸素が過剰な雰囲気で二酸化窒素を酸化窒
素に効率よく転化できるものであり、燃焼機器、
内燃機関などから発生する排気ガスの浄化に使用
してその産業性は大なるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリカ、アルミナ、マグネシアの少なくとも
   １つを含む担体にFeO，Fe₂O₃，Fe₃O₄の鉄酸化
   物の少なくとも１つを担持してなり、一酸化炭
   素、炭化水素類の少なくとも一方と酸素とが共存
   する雰囲気中で二酸化窒素を一酸化窒素に還元す
   る排ガス浄化用触媒体。 ２ シリカ、アルミナ、マグネシアの少なくとも
   １つを含む担体にFeO，Fe₂O₃，Fe₃O₄の鉄酸化
   物の少なくとも１つと、白金、パラジウム、ロジ
   ウム、酸化銅、酸化コバルトの少なくとも一つと
   を担持してなり、一酸化炭素、炭化水素類の少な
   くとも一方と酸素とが共存する雰囲気中で二酸化
   窒素を一酸化窒素に還元する排ガス浄化用触媒
   体。