JPH0557196A - 排気ガス浄化用触媒の製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒の製造方法

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JPH0557196A
JPH0557196A JP3218812A JP21881291A JPH0557196A JP H0557196 A JPH0557196 A JP H0557196A JP 3218812 A JP3218812 A JP 3218812A JP 21881291 A JP21881291 A JP 21881291A JP H0557196 A JPH0557196 A JP H0557196A
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JP
Japan
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catalyst
copper
exhaust gas
powder
activity
Prior art date
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JP3218812A
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Inventor
Koichi Yamashita
公一 山下
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久処理後のNOx浄化活性は良好である
が、初期浄化活性が十分でない銅担持アルミナ触媒の初
期浄化活性を改良することを目的とする。 【構成】 銅担持アルミナ触媒粉末とゼオライト粉末と
を重量比で1:20〜1:0.05の割合で混合し、該混合粉
末を焼成する排気ガス浄化用触媒の製造方法。

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
硝酸製造工場などから排出される排気ガス中の窒素酸化
物(NOx)を浄化する排気ガス浄化用触媒の製造方法
に関し、更に詳しくは、酸素過剰雰囲気の排気ガスから
NOxを除去する銅担持アルミナ触媒(Cu/Al2O3
の初期浄化活性を高めた排気ガス浄化用触媒の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中の有
害物質である窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(C
O)及び炭化水素(HC)は、例えば白金、ロジウム、
パラジウム等を担体上に担持させた三元触媒により除去
することが知られている。しかしながら、ディーゼルエ
ンジン排気ガスについては、排気ガス中に酸素が多く含
まれているために、上記三元触媒は窒素酸化物の浄化用
には有効ではなかった。
【0003】また近年のガソリンエンジンにおいては、
低燃費化や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。しかしながら、この希薄
燃焼ガソリンエンジンの排気ガスは、酸素過剰雰囲気で
あるため、上記した従来の三元触媒は有効ではなかっ
た。
【0004】かかる状況下に自動車の排気ガス浄化用触
媒として、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の
酸化と、窒素酸化物(NOx)の還元を同時に行なう触
媒が種々提案されている。このような触媒として、例え
ばNOxの接触分解用触媒としてゼオライトに銅をイオ
ン交換した銅担持ゼオライト触媒(例えば特開昭60−12
5250号公報参照)や銅担持アルミナ触媒(例えば「触
媒」第33巻第2号第59〜60頁(1991)参照)が知られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らは前記した銅担持アルミナ(Cu/Al2O3 )触媒
は、例えば 600〜 800℃程度の高温で処理した耐久処理
後においては、例えば銅交換ゼオライト(Cu−ZSM-
5)触媒などに比較してNOx浄化活性に優れるが、初
期活性はCu−ZSM-5触媒に比し重量当りの活性が約1
/3程度であるという問題があることを確認した。
【0006】従って、本発明は前記したCu/Al2O3
媒の初期活性を向上させた排気ガス浄化用触媒の製造方
法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、前記課
題は、銅担持アルミナ触媒粉末とゼオライト粉末とを重
量比で1:20〜1:0.05の割合で混合し、該混合粉末を
焼成することからなる排気ガス浄化用触媒の製造方法よ
って解決される。
【0008】以下、本発明に係る排気ガス浄化用触媒の
製造方法について具体的に説明する。本発明に従えば、
先ず、Cu/Al2O3 触媒粉末を製造する。これは、従来
法と同じようにして、例えばアルミナ (Al2O3 )にCu
イオンを含浸担持させることにより行なうことができ、
また、共沈法により調製してもよい。アルミナに対する
Cuの担持量には特に限定はないが、Cu/Al比(原
子比)が 0.2〜0.0125であるのが望ましい。
【0009】一方、ゼオライトは、天然品、合成品のい
ずれでもよく、例えばZSM-5、Y型、モルデナイト、フ
ェリエナイト等を使用することができる。これらのゼオ
ライトはプロトン型にイオン交換して使用する。
【0010】前記Cu/Al2O3 触媒とゼオライトは粉末
形状で重量比1:20〜1:0.05、好ましくは1:2〜
1:0.2 の割合で混合する。混合に際し、ゼオライトの
割合が少なすぎると本発明の効果が得られにくく、逆に
多すぎると活性が低下する傾向にある。
【0011】本発明に従って、Cu/Al2O3 触媒とゼオ
ライトとを混合するにあたっては、例えば自動乳鉢など
の一般的な混合装置を用いて行なうことができる。な
お、混合を良好にするためには両者は予め 0.5〜2μm
程度の平均粒子径の粉末とするのが好ましい。
【0012】本発明触媒は混合後、粒状に成形してペレ
ット触媒として使用することができ、またセラミック担
体基材やメタル担体基材にスラリー(混合粉末を例えば
水又はシリカゾル水溶液などに分散させる)を付着させ
てモノリス触媒として使用することもできる。
【0013】本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、前記
触媒と、NOx、CO及びHCを含む排気ガス、特に酸
素過剰排気ガス(即ち、自動車等の内燃機関から排出さ
れる空燃比の大きい状態(いわゆるリーン領域)での排
気ガス)を通常の方法で接触させることにより排気ガス
を浄化することができる。本発明に係る浄化方法におい
て、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 300,000〜10,000/時間の範
囲が活性を維持するために望ましい。
【0014】
【作用】従来のCu/Al2O3 触媒ではアルミナの表面上
に担持された酸化銅(CuO)は、(1) 炭化水素(H
C)とNOの還元反応及び(2) HCの完全酸化反応を行
なうが、(2) の反応速度の方が(1) の反応速度よりも速
い (HCの有効利用がなされていない) ため、触媒のN
O浄化活性が十分でなかった。そこで、本発明ではCu
/Al2O3 触媒にゼオライト粉末を加えることにより、C
uOの酸化能を低下させて (なぜ低下するのかは、詳細
は不明であるが、ゼオライトがCuOになんらかの影響
を及ぼしていると推定される) 、NOの還元に必要なH
Cを有効に利用するようにしたので、触媒のNO浄化初
期活性及び耐久処理後の活性の両方を向上させることが
できる。
【0015】
【実施例】以下、実施例に従って本発明を更に具体的に
説明するが、本発明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 硝酸銅23.7gを水 200mlに溶解し、この水溶液にアルミ
ナ(Al2O3) 350gを浸漬し、良く攪拌しながら湯浴上で
蒸発乾固した。蒸発乾固物を温度 100℃で一昼夜乾燥
し、その後 500℃で3時間焼成して銅担持アルミナ触媒
(Cu/Al2O3 )を得た。この銅担持アルミナ触媒を化
学分析したところ、Cu/Al比(原子比)は 0.095で
あった。一方、Si/Al比(原子比)が20のアンモニ
ウム型ゼオライトZSM-5を 500℃で3時間焼成してH−
ZSM-5を得た。上記銅担持アルミナ触媒20gとH−ZSM-
530gとをそれぞれ平均粒子径約2μmに粉砕し、自動
乳鉢を用いて良く混合した後、 500℃で3時間焼成して
実施例触媒1を得た。
【0017】実施例2 実施例1で得た銅担持アルミナ触媒20gとH−ZSM-5 2
gとを実施例1と同様にして良く混合した後、 500℃で
3時間焼成して実施例触媒2を得た。
【0018】実施例3 硝酸銅 4.7gを水 200mlに溶解し、この水溶液にアルミ
ナ(Al2O3) 350gを浸漬し、良く攪拌しながら湯浴上で
蒸発乾固した。この蒸発乾固物を温度 100℃で一昼夜乾
燥し、その後 500℃で3時間焼成して銅担持アルミナ触
媒(Cu/Al2O 3 )を得た。この銅担持アルミナ触媒を
化学分析したところ、Cu/Al比(原子比)は 0.019
であった。一方、Si/Al比(原子比)が25のアンモ
ニウム型モルデナイトを 500℃で3時間焼成してH−モ
ルデナイトを得た。上記銅担持アルミナ触媒20gとH−
モルデナイト10gとを実施例1と同様にして良く混合し
た後、 500℃で3時間焼成して実施例触媒3を得た。
【0019】比較例1 実施例1で使用した銅担持アルミナ触媒を比較例触媒1
とした。
【0020】比較例2 Si/Al比(原子比)が20のアンモニア型ZSM-5 20g
を、その中に含まれているアルミニウムのモル数と同じ
モル数になるように秤量した濃度0.1mol/リットルの酢
酸銅 (II) 水和物の水溶液に投入し、直ちに 2.5重量%
アンモニア水を加えて水溶液のpHを10.5とし、室温で16
時間攪拌した。固液分離後、得られた固形分を十分水洗
し、温度 110℃で10時間乾燥して比較例触媒2を得た。
この触媒のCu含有量を化学分析で調べたところ、ゼオ
ライト中に含まれるアルミニウムモル数に対して1.04倍
量の銅が含まれていた。
【0021】比較例3 実施例1で用いた銅担持アルミナ触媒(Cu/Al2O3
20gとH−ZSM-5粉末0.5 gとを実施例1と同様にして
良く混合した後、 500℃で3時間焼成して、比較例触媒
3を得た。
【0022】比較例4 銅担持アルミナ触媒(Cu/Al2O3 )2gと実施例3の
H−モルデナイト50gとを実施例1と同様にして良く混
合した後、 500℃で3時間焼成して、比較例触媒4を得
た。
【0023】触媒の活性評価 上記実施例及び比較例で得た触媒をそれぞれ圧縮後、粉
砕して10〜30メッシュに成形した。これを常圧固定床流
通式反応装置(反応部:内径7mm石英管) に装填して、
各触媒のNO浄化率を測定した。反応には表1に示す組
成のA/F=18相当のモデルガスを用い、触媒重量 0.7
g、反応ガス流量は7リットル/分とし、反応温度 400
℃、空間速度280,000/時間で評価を行なった。評価に
先立ち、触媒の耐久処理 (10%水分添加空気中、 700
℃、5時間)を行なった。なお、NOの浄化率 (C3H6
COも同様) は次式で定義される。
【0024】NO浄化率 (%) =〔 (NOIN−N
OUT ) /NOIN〕× 100 NOIN :触媒層入口NO濃度 NOOUT :触媒層出口NO濃度 結果を表2に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表2の結果から明らかなように、本発明に
係る実施例触媒は、比較例触媒に比べて、初期及び耐久
処理後のNO浄化性能がいずれも優れていた。
【0028】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化用触媒は、従来の
銅担持アルミナ触媒(Cu/Al2O3 )よりもその活性が
高い。また、 500℃以上での耐久処理後では、銅担持ゼ
オライト触媒(Cu−ZSM-5)以上の浄化性能を示す。
本発明に係る排気ガス浄化用触媒が従来の銅担持アルミ
ナ触媒と比べてその浄化性能が向上した理由は、必ずし
も定かではないが、Al2O3 上の酸化銅がゼオライトの結
晶粒子表面と相互作用することにより酸化銅の酸化活性
が抑制され、そのため、NO浄化に有効に利用されるハ
イドロカーボンの割合が高まり、浄化活性が向上したも
のと考えられる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅担持アルミナ触媒粉末とゼオライト粉
    末とを重量比で1:20〜1:0.05の割合で混合し、該混
    合粉末を焼成することを特徴とする排気ガス浄化用触媒
    の製造方法。
JP3218812A 1991-08-29 1991-08-29 排気ガス浄化用触媒の製造方法 Pending JPH0557196A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0769572A (ja) * 1993-09-02 1995-03-14 Takeshi Matsuoka 水面浮動式搬送路
JP2007237018A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Tottori Univ 新規窒素酸化物還元触媒および窒素酸化物還元除去方法
RU2608616C2 (ru) * 2011-10-24 2017-01-23 Хальдор Топсеэ А/С Каталитическая композиция и способ применения в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота

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