JPH06226105A - Catalyst for exhaust gas purification - Google Patents

Catalyst for exhaust gas purification

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Publication number
JPH06226105A
JPH06226105A JP5013470A JP1347093A JPH06226105A JP H06226105 A JPH06226105 A JP H06226105A JP 5013470 A JP5013470 A JP 5013470A JP 1347093 A JP1347093 A JP 1347093A JP H06226105 A JPH06226105 A JP H06226105A
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JP
Japan
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catalyst
weight
exhaust gas
zeolite
zsm
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Pending
Application number
JP5013470A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Hayasaka
俊明 早坂
Yasuhide Kano
保英 狩野
Hiroshi Akama
弘 赤間
Goji Masuda
剛司 増田
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.)
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co Ltd, Nissan Motor Co Ltd filed Critical Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly durable catalyst which has high activity in a wide temperature range and is capable of purifying NOx in an engine exhaust gas, especially in a lean-burn zone without any functional deterioration, if used at high temperature for a long time by improving a Cu-zeolite catalyst. CONSTITUTION:The catalyst for exhaust gas purification consists of copper and phosphorus and at least, one type of metal component selected from a group of calcium, magnesium, lithium and strontium added to an inorganic substance composed mainly of a crystalline aminosilicate.

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、自動車エンジン等の内
燃機関の排気ガス浄化用触媒に関し、特に、内燃機関の
空燃比が希薄燃焼(リーン)領域にあっても有効に作用
し、NOxを効率よく低温域から浄化するとともに高温
で長時間使用しても劣化が少なく耐久性に優れた触媒に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst for an internal combustion engine such as an automobile engine, and in particular, it works effectively even when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is in a lean burn region, and NOx The present invention relates to a catalyst that efficiently purifies from a low temperature range, has little deterioration even when used at a high temperature for a long time, and has excellent durability.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、内燃機関からの排気ガスを浄化す
る触媒として、一般に活性アルミナにバラジウム(P
d)、白金(Pt)及びロジウム(Rh)等の貴金属成
分を担持したものが用いられている。このものは、炭化
水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(N
Ox)を一度に除去できることから、3元触媒と呼ばれ
ている。しかし、これは、内燃機関を理論空燃比(スト
イキ)近傍の条件で運転した場合にのみ有効であり、酸
素の含有率が多く、燃費のより良好なリーン条件で内燃
機関を運転した場合には、十分なNOx除去性能が得ら
れない。このようなリーン条件において、NOxを除去
するには、金属イオン交換担持ゼオライトからなる触媒
が有効であることが知られている{岩本、小討論会「窒
素酸化物低減のための触媒技術」予稿集、p71(19
90);W.Held, A. Konig, T. Richter and L. Pupp
e, SAE Paper900496(1990)}。特に、Cu
をイオン交換法でゼオライトに担持したCu−ゼオライ
ト系触媒は高いガス空間速度(GHSV)、比較的幅広
い温度範囲において優れた性能を示す。しかし、本触媒
は、600℃あるいはそれ以上の高温に曝されると、N
Ox除去性能が経時的に低下し、長時間の使用には耐え
られない。また、高い活性を維持する温度範囲も十分と
は言えず、このため未だ実用化には至っていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, activated alumina is generally used for palladium (P).
d), those carrying precious metal components such as platinum (Pt) and rhodium (Rh) are used. It contains hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (N
It is called a three-way catalyst because it can remove Ox) at once. However, this is effective only when the internal combustion engine is operated under conditions near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric ratio), and when the internal combustion engine is operated under lean conditions with high oxygen content and better fuel economy. However, sufficient NOx removal performance cannot be obtained. It is known that a catalyst composed of a metal ion-exchanged zeolite is effective for removing NOx under such lean conditions. {Iwamoto, Small Discussion "Catalyst Technology for Nitrogen Oxide Reduction" Preliminary Report Shu, p71 (19
90); Held, A. Konig, T. Richter and L. Pupp
e, SAE Paper 900946 (1990)}. Especially Cu
The Cu-zeolite-based catalyst in which zeolite is supported by the ion exchange method exhibits high gas space velocity (GHSV) and excellent performance in a relatively wide temperature range. However, when the catalyst is exposed to high temperatures of 600 ° C or higher,
Ox removal performance deteriorates with time and cannot be used for a long time. Further, it cannot be said that the temperature range for maintaining high activity is sufficient, so that it has not yet been put to practical use.

【0003】上記の触媒が高温に曝された際の活性劣化
の主原因は、ゼオライト中のイオン交換サイトにあるC
u(活性成分)が、熱によってサイトから抜けて移動
し、シンタリングを起こすためであると考えられてい
る。
The main cause of activity deterioration when the above catalyst is exposed to high temperature is C at the ion exchange site in zeolite.
It is considered that this is because u (active ingredient) moves out of the site due to heat and causes sintering.

【0004】このため、次のように、種々の添加物によ
ってCuを安定化する方法が精力的に研究され、提案さ
れている。しかしながら、いずれも十分に満足な結果を
得ているとは言い難い。
Therefore, the following methods have been vigorously studied and proposed for stabilizing Cu by various additives. However, it is hard to say that all of them have obtained sufficiently satisfactory results.

【0005】特開平3−131345号公報によれば、
ゼオライトにCu,Sr及びBa(バリウム)からなる
群から選ばれた一種以上のアルカリ土類金属とを担持す
ることにより、耐久性の高い触媒が得られるとしてい
る。該公開特許公報には、触媒を空燃比(A/F)=1
8のモデルガス中に800℃、5時間保持した後の、そ
のモデルガス中での400℃における該触媒のNOx浄
化率が示されている。例えば、H型ZSM−5にCuを
1.6 重量%、Baを0.4 重量%担持した触媒と、H型Z
SM−5にCuを3.5 重量%担持した触媒の、800
℃、5時間後の400℃でのNOx浄化率は、それぞれ
45%、25%となり、Baを含んだ触媒は、主活性成
分と考えられるCuの含有量が明らかに少ないにもかか
わらず、極めて高いNOx浄化率を示していることか
ら、Baの添加効果が極めて著しいことが伺える。さら
に、H型ZSM−5にCuを3.4 重量%、Caを1.0 重
量%担持した触媒の該性能は54%にも達している。
According to Japanese Patent Laid-Open No. 3-131345,
It is said that a highly durable catalyst can be obtained by supporting zeolite with one or more alkaline earth metals selected from the group consisting of Cu, Sr and Ba (barium). In the patent publication, the catalyst has an air-fuel ratio (A / F) = 1.
8 shows the NOx purification rate of the catalyst at 400 ° C. in the model gas after holding at 800 ° C. in the model gas for 5 hours. For example, H type ZSM-5 with Cu
1.6% by weight, catalyst supporting 0.4% by weight of Ba and H type Z
A catalyst of 3.5% by weight of Cu supported on SM-5, 800
The NOx purification rates at 400 ° C after 5 hours at 45 ° C were 45% and 25%, respectively, and the catalyst containing Ba has a very low Cu content, which is considered to be the main active component, but is extremely low. Since it shows a high NOx purification rate, it can be seen that the effect of adding Ba is extremely remarkable. Further, the performance of the catalyst in which H type ZSM-5 carries 3.4 wt% of Cu and 1.0 wt% of Ca has reached 54%.

【0006】特開平3−202157号公報によれば、
ゼオライトにCuとアルカリ土類金属の一種以上と希土
類金属の一種以上とを担持することにより、耐久性の高
い触媒が得られるとしている。該公開特許公報の触媒活
性評価条件は前記公開特許公報(特開平3−13134
5号公報)に記載されている条件と同一である。ここで
は、H型ZSM−5にCuを3重量%、Baを2重量
%、Laを1重量%担持した触媒の、800℃、5時間
後の400℃でのNOx浄化率は50%にも達してい
る。一方、比較例として示されているのは、H型ZSM
−5にCuを3重量%担持した触媒と、H型ZSM−5
にCuを3重量%、Baを2重量%担持した触媒であ
る。これら触媒の該性能は、それぞれ35%、30%と
なっており、前記公開特許公報において著しい効果を示
したBaの添加は、本公開特許公報では逆効果とされて
いる。すなわち、本公開特許公報と前記公開特許公報と
はBaの効果が逆転している。
According to Japanese Patent Laid-Open No. 3-202157,
It is said that a highly durable catalyst can be obtained by supporting Cu and one or more alkaline earth metals and one or more rare earth metals on zeolite. The catalyst activity evaluation conditions of the publication are described in the publication (JP-A-3-13134).
The conditions are the same as those described in Japanese Patent No. 5). Here, the NOx purification rate of the catalyst in which 3 wt% of Cu, 2 wt% of Ba and 1 wt% of La were carried on the H-type ZSM-5 at 800 ° C. and 400 ° C. after 5 hours was 50%. Has reached On the other hand, a H-type ZSM is shown as a comparative example.
A catalyst in which 3 wt% of Cu is supported on -5, and H-type ZSM-5
Is a catalyst in which 3 wt% of Cu and 2 wt% of Ba are supported. The performances of these catalysts are 35% and 30%, respectively, and the addition of Ba, which showed a remarkable effect in the above-mentioned published patent publication, is regarded as an adverse effect in this published patent publication. That is, the effect of Ba is reversed between this publication and the publication.

【0007】また、本公開特許公報に示されているCu
担持H型ZSM−5触媒の活性成分であるCuの担持量
(3重量%)は、前記公開特許公報の該触媒のそれ(3.
5 重量%) よりも少ないにもかかわらず、触媒性能が高
い。さらには、本公開特許公報になる方法は、前記公開
特許公報の方法を改良したものであると解釈されるが、
実際に最も高い性能を示す触媒は、前記公開特許公報中
のCuとCaを複合担持したH型ZSM−5触媒となっ
ている。したがって、アルカリ土類金属と希土類金属と
を複合担持する効果は明らかとは言えない。
In addition, the Cu disclosed in this publication is disclosed.
The supported amount (3% by weight) of Cu, which is the active component of the supported H-type ZSM-5 catalyst, is the same as that of the catalyst (3.
(5% by weight), but the catalytic performance is high. Furthermore, although the method of becoming the present patent publication is interpreted as an improvement of the method of the aforementioned patent publication,
In fact, the catalyst showing the highest performance is the H-type ZSM-5 catalyst in which Cu and Ca are combined and supported in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication. Therefore, the effect of carrying a composite of an alkaline earth metal and a rare earth metal cannot be said to be clear.

【0008】また、特開平3−135437号公報によ
れば、ゼオライトにCuと、Fe(鉄)、Co(コバル
ト)、Ni(ニッケル)、V(バナジウム)、Mn(マ
ンガン)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、
Cr(クロム)、Ti(チタン)およびNb(ネオビウ
ム)からなる群から選ばれた一種以上の原子価可変金属
を担持することにより、耐久性の高い触媒が得られると
している。本公開特許公報の触媒活性評価条件は上記2
つの公開特許公報(特開平3−131345号、特開平
3−202157号公報)のそれとは、触媒の耐久試験
時の加熱処理条件を除いて殆ど同一である。本公開特許
公報の加熱処理条件は、700℃、5時間であり、上記
2つの公開特許公報のそれ(800℃、5時間)より緩
和された条件を採用している。本公開特許公報において
は、比較例であるCu担持H型ZSM−5触媒の、耐久
試験後のNOx浄化率は12%となっているが、この性
能は上記2つの公開特許公報に示されている該触媒の性
能(800℃、5時間後で25%及び35%)に比較し
て著しく低く評価されており、比較例の触媒性能が曖昧
である。したがって、本公開特許公報中の実施例になる
触媒の性能評価結果も明確とは言えず、原子価可変金属
の添加効果は不明である。
According to Japanese Patent Laid-Open No. 3-135437, Cu is added to zeolite and Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), V (vanadium), Mn (manganese), W (tungsten). , Mo (molybdenum),
It is said that a highly durable catalyst can be obtained by supporting one or more valence variable metals selected from the group consisting of Cr (chromium), Ti (titanium) and Nb (neobium). The catalyst activity evaluation conditions in this patent publication are as described in 2 above.
It is almost the same as that of the two published patent publications (JP-A-3-131345 and JP-A-3-202157), except for the heat treatment conditions during the durability test of the catalyst. The heat treatment conditions in this publication are 700 ° C. and 5 hours, and the conditions relaxed from those in the above two publications (800 ° C., 5 hours) are adopted. In this publication, the NOx purification rate of the Cu-supported H-type ZSM-5 catalyst, which is a comparative example, after the durability test is 12%, but this performance is shown in the above-mentioned two publications. The catalyst performance of the comparative example is ambiguous, because the catalyst performance is significantly lower than the existing catalyst performance (25% and 35% after 5 hours at 800 ° C). Therefore, the performance evaluation results of the catalysts according to the examples in this patent publication are not clear, and the effect of adding the variable valence metal is unknown.

【0009】以上から、Cu−ゼオライト系触媒にアル
カリ土類金属、希土類金属、あるいは原子価可変金属を
添加担持する上記公開特許公報の方法によっては、真に
触媒の耐久性向上が図れるか否かは明らかとは言えず、
より一層効果的な触媒改良方法が望まれていた。
From the above, whether or not the durability of the catalyst can be truly improved by the method of the above-mentioned publication in which the alkaline earth metal, the rare earth metal, or the variable valence metal is added and supported on the Cu-zeolite catalyst. Is not clear,
A more effective catalyst improvement method has been desired.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、Cu−ゼオライト系触媒を改良し、広い温度範囲で
高い活性を持ち、かつ高温で長時間使用しても劣化の少
ない、耐久性に優れた触媒を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve a Cu-zeolite type catalyst, to have high activity in a wide temperature range and to have less deterioration even if it is used at high temperature for a long time and has durability. It is to provide an excellent catalyst.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の排気ガス浄化用触媒は、結晶性アルミノケイ酸塩を
主成分とする無機物に、銅(Cu)及びリン(P)を含
有させ、さらにカルシウム(Ca)、マグネシウム(M
g)、リチウム(Li)およびストロンチウム(Sr)
からなる群から選ばれた1種以上の金属成分を含有させ
てなることを特徴とする。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention, which has achieved the above object, comprises an inorganic substance containing crystalline aluminosilicate as a main component and containing copper (Cu) and phosphorus (P), Furthermore, calcium (Ca), magnesium (M
g), lithium (Li) and strontium (Sr)
It is characterized by containing at least one metal component selected from the group consisting of

【0012】[0012]

【作用】次に作用を説明する。Cu−ゼオライト系触媒
は、リーン領域においても効率よくNOxを除去するこ
とができるが、600℃あるいはそれ以上の温度域に曝
されると、活性成分であるCuがシリンタリングを起こ
し、触媒が短時間で劣化してしまう。この、Cuのシン
タリングには、2つの因子が考えられる。1つはCu自
身のシンタリングし易さであり、もう1つはゼオライト
担体のCuを保持する力である。前者に関しては、Cu
そのものの安定化が必要となる。後者は、ゼオライトの
脱アルミニウム現象に関連があり、これによりCuを保
持するサイト(イオン交換サイト)が崩壊するので、ア
ルミニウム原子をゼオライト骨格中に安定に保持するこ
とが必要である。
[Operation] Next, the operation will be described. The Cu-zeolite catalyst can efficiently remove NOx even in the lean region, but when exposed to a temperature range of 600 ° C. or higher, Cu, which is an active component, causes sillinterring and the catalyst is short. It deteriorates with time. There are two possible factors for this Cu sintering. One is the ease of sintering of Cu itself, and the other is the force for holding Cu of the zeolite carrier. Regarding the former, Cu
It is necessary to stabilize itself. The latter is related to the dealumination phenomenon of zeolite, and the site that retains Cu (ion exchange site) is collapsed by this, so it is necessary to stably retain the aluminum atom in the zeolite skeleton.

【0013】本発明の触媒は、Pと、Ca、Mg、Li
およびSrからなる群から選ばれた1種以上の金属成分
とを組み合わせることによって、上記Cuの安定化及び
ゼオライトのイオン交換サイトの安定化を効率よく実現
しているものと考えられる。Pと該金属は、それぞれ単
独でも上記効果を持つが、単独では十分でなく、それら
の共存が相互の作用を著しく促進させるのである。ま
た、この共存化によるCuの安定化は、副次的に高い触
媒活性を示す温度範囲を広げる効果を有する。
The catalyst of the present invention comprises P, Ca, Mg and Li.
It is considered that the stabilization of Cu and the stabilization of the ion exchange site of the zeolite are efficiently realized by combining with one or more metal components selected from the group consisting of and Sr. P and the metal have the above-mentioned effects by themselves, but they are not sufficient by themselves, and their coexistence significantly promotes the mutual action. Further, the stabilization of Cu due to this coexistence has the effect of broadening the temperature range in which secondary high catalytic activity is exhibited.

【0014】上記の詳細な機構は明らかではないが、概
略次のように考えられる。P成分は、ゼオライトの脱ア
ルミニウムを抑える効果と共にCuイオンの安定化効果
を有するが、それにはCuイオンの近傍に適度な距離に
適度な数のPが必要となる。Ca,Mg,Li,Sr成
分は、CuとPの適切な配置をとり易くする効果を有
し、かつそれによって自身の持つゼオライトの脱アルミ
ニウム抑制効果が一層発揮される。
Although the detailed mechanism described above is not clear, it can be considered as follows. The P component has an effect of suppressing dealumination of zeolite and a stabilizing effect of Cu ions, but this requires an appropriate number of P in an appropriate distance in the vicinity of Cu ions. The Ca, Mg, Li, and Sr components have the effect of facilitating the proper arrangement of Cu and P, and further exert the effect of suppressing the dealumination of the zeolite itself.

【0015】本発明において用いられる結晶性アルミノ
ケイ酸塩とは、ゼオライトであって、ペンタシル型のも
のが有効である。例えば、モルデナイト、フェリエライ
ト、ZSM−5、ZSM−11等が該当する。この中で
も、SiO2 /Al2 3 のモル比が10〜100、最
大空洞(細孔)半径は0.5 nm以上であることが好まし
い。SiO2 /Al2 3 のモル比が10未満のゼオラ
イトは脱アルミニウム現象が起こり易く、熱安定性が十
分ではないために触媒耐久性が低くなり、一方、この比
が100を超えるとゼオライトへの活性金属成分の担持
量が少なくなって触媒活性が不十分となる。さらに、ゼ
オライトの最大空洞(細孔)半径が0.5nmより小さい
と、炭素質のコーキング等に起因する細孔閉塞による触
媒劣化も無視できなくなる。また、ゼオライトは、水熱
処理、再合成等によって結晶性を良くしたり、安定化す
ると、より耐久性の高い触媒が得られるので望ましい。
The crystalline aluminosilicate used in the present invention is a zeolite, and a pentasil type is effective. For example, mordenite, ferrierite, ZSM-5, ZSM-11, etc. are applicable. Among these, it is preferable that the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 is 10 to 100 and the maximum cavity (pore) radius is 0.5 nm or more. Zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of less than 10 is liable to undergo dealumination and has insufficient thermal stability, resulting in poor catalyst durability. As a result, the amount of the active metal component supported becomes less and the catalytic activity becomes insufficient. Further, if the maximum cavity (pore) radius of zeolite is smaller than 0.5 nm, catalyst deterioration due to pore blockage due to carbonaceous coking cannot be ignored. In addition, zeolite is desirable because it is possible to obtain a catalyst having higher durability by improving the crystallinity or stabilizing it by hydrothermal treatment, resynthesis or the like.

【0016】本発明においては、Pの含有量は、吸着し
た水を除いた状態の該結晶性アルミノケイ酸塩に対し
て、0.1 〜4重量%、同じくCa、Mg、LiおよびS
rからなる群から選ばれた1種以上の金属の含有量は、
0.01〜5重量%とする。これらの含有量はそれぞれ0.1
および0.01重量%以上で効果が現れるが、十分な効果を
示すには、P及びCa、Mg等双方共について、0.2 重
量%以上が好ましい。しかし、これらの含有量がそれぞ
れ上限を超えると、Cuの安定化が過度に進むことによ
るCuの不活性化に加えて、Cuが被覆されることによ
る活性の低下が起こる。
In the present invention, the content of P is 0.1 to 4% by weight based on the crystalline aluminosilicate excluding the adsorbed water, and also Ca, Mg, Li and S.
The content of one or more metals selected from the group consisting of r is
0.01 to 5% by weight. Each of these contents is 0.1
And 0.01% by weight or more, the effect appears. However, in order to show a sufficient effect, 0.2% by weight or more is preferable for both P and Ca, Mg and the like. However, if the content of each of these exceeds the upper limit, in addition to Cu inactivation due to excessive stabilization of Cu, a decrease in activity due to Cu coating occurs.

【0017】Pの原料としては、無機リン酸(オルトリ
ン酸等)、無機リン酸塩、酸化物(五酸化二リン等)、
有機リン酸、有機リン酸塩、塩化物(五塩化リン等)、
縮合リン酸、縮合リン酸塩(メタリン酸ナトリウム
等)、リン酸アンモニウム塩(リン酸第1アンモニウム
等)等各種のものが使用できる。また、Ca、Mg、L
i、Srの原料は、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物な
ど各種のものが用いられる。これらをゼオライトに含有
させるには、水溶液にしてイオン交換法、含浸法、混練
法で添加したり、あるいは物理的に該塩を混合すること
も有効である。さらには、気相蒸着法なども用いること
ができる。
As the raw material of P, inorganic phosphoric acid (orthophosphoric acid, etc.), inorganic phosphate, oxide (diphosphorus pentoxide, etc.),
Organic phosphoric acid, organic phosphate, chloride (phosphorus pentachloride, etc.),
Various compounds such as condensed phosphoric acid, condensed phosphates (sodium metaphosphate, etc.), ammonium phosphate salts (primary ammonium phosphate, etc.) can be used. Also, Ca, Mg, L
Various materials such as nitrates, acetates, carbonates and chlorides are used as the raw materials of i and Sr. In order to incorporate these into zeolite, it is also effective to make them into an aqueous solution and add them by an ion exchange method, an impregnation method, a kneading method, or physically mix the salt. Furthermore, a vapor deposition method or the like can also be used.

【0018】ゼオライトへのCuの担持量は、2重量%
以上が好ましいが、8重量%を超えるとイオン交換サイ
トに保持されずに余りでる酸化銅(CuO)が過剰とな
ってゼオライトの細孔閉塞を引き起こすなどの悪影響が
生じる。Cuの原料は、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、アン
ミン錯化合物等各種のものが用いられ、イオン交換法、
含浸法等の一般的な方法の他、気相蒸着法も有効であ
る。
The loading amount of Cu on the zeolite is 2% by weight.
The above is preferable, but if it exceeds 8% by weight, copper oxide (CuO), which is not retained at the ion exchange sites and is excessive, becomes excessive, which causes adverse effects such as pore clogging of the zeolite. As the raw material of Cu, various materials such as acetate, nitrate, chloride, ammine complex compound are used.
Besides a general method such as an impregnation method, a vapor deposition method is also effective.

【0019】ゼオライトへのCu、P、及びCa、M
g、Li、Srの担持順序は、特に規定されず、一度に
添加してもよい。
Cu, P, and Ca, M to zeolite
The order of supporting g, Li, and Sr is not particularly limited, and they may be added all at once.

【0020】本発明の触媒の形状は任意であるが、通常
はハニカム形状で使用するのが好ましく、ハニカム状の
各種基材に触媒を塗布して用いられる。このハニカム材
料としては、一般にコージエライト質のものが多く用い
られているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、触媒そのものをハニカム形状に成形しても良いし、
金属材料からなるハニカムを用いることも可能である。
The catalyst of the present invention may have any shape, but it is usually preferable to use it in the shape of a honeycomb, and the catalyst is applied to various honeycomb-shaped base materials. As this honeycomb material, a cordierite material is generally used, but the present invention is not limited to this, and the catalyst itself may be formed into a honeycomb shape.
It is also possible to use a honeycomb made of a metal material.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例および試験例
により説明する。 実施例1 SiO2 /Al2 3 モル比が約30のNa型ZSM−
5ゼオライトを、ゼオライト(吸着水を除いた状態を基
準として)に対してPとして0.5 重量%の担持量となる
量のオルトリン酸(H3 PO4)を含有する水溶液に含浸
させ、良く混合した後、150℃で8時間以上乾燥させ
た。得られた乾燥粉を、0.1 M酢酸銅水溶液中で12時
間攪拌し、イオン交換法によってCuを担持した後、乾
燥器中120℃で8時間以上乾燥した。得られた乾燥粉
末に、酢酸カルシウムの水溶液を用いて、1.0 重量%の
Ca(Caとして、吸着水を除いた状態のゼオライトを
基準として)を含浸法により担持し、150℃で8時間
以上乾燥した後、電気炉により大気中500℃で2時間
焼成してCu、P及びCaを含有するZSM−5触媒粉
を得た。この触媒中のCu担持量は(Cuとして)3.6
重量%であった。この触媒を次のように表記する。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to Examples, Comparative Examples and Test Examples. Example 1 Na-type ZSM-having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 30
5 Zeolite was impregnated with an aqueous solution containing orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) in an amount to achieve a loading amount of 0.5% by weight as P with respect to the zeolite (based on the state where adsorbed water was removed), and mixed well Then, it was dried at 150 ° C. for 8 hours or more. The obtained dry powder was stirred in a 0.1 M copper acetate aqueous solution for 12 hours, supported with Cu by an ion exchange method, and then dried in a dryer at 120 ° C. for 8 hours or more. The obtained dry powder was loaded with 1.0% by weight of Ca (based on zeolite excluding adsorbed water as Ca) by an impregnation method using an aqueous solution of calcium acetate, and dried at 150 ° C for 8 hours or more. After that, it was calcined in the air at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace to obtain a ZSM-5 catalyst powder containing Cu, P and Ca. The amount of supported Cu in this catalyst is 3.6 (as Cu).
% By weight. This catalyst is described as follows.

【化1】 Cu(3.6)−P(0.5)−Ca(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0022】この触媒粉末2250gを、シリカゾル
(固形分20%)1250g及び、水1500gと共に
ボールミルポットに入れ、4時間粉砕してスラリーを得
た。このスラリーを、1平方インチ断面当たり約300
個の流路を持つコージエライト製のハニカム担体(容量
0.7 L)に塗布し、熱風乾燥器中、120℃で1時間乾
燥した後、400℃で1時間焼成し、実施例1の触媒1
を得た。この時の触媒粉末の塗布量は170g/Lであ
った。
2250 g of this catalyst powder was placed in a ball mill pot together with 1250 g of silica sol (solid content 20%) and 1500 g of water and pulverized for 4 hours to obtain a slurry. Approximately 300 of this slurry per square inch cross section
Cordierite honeycomb carrier with individual channels (capacity
0.7 L), dried in a hot air drier at 120 ° C. for 1 hour, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour to prepare catalyst 1 of Example 1.
Got The coating amount of the catalyst powder at this time was 170 g / L.

【0023】実施例2 実施例1と同じNa型ZSM−5ゼオライトを0.1 N硝
酸カルシウム水溶液中で8時間攪拌し、イオン交換法に
よりCaを0.27重量%担持した後、乾燥器中150℃で
24時間乾燥した。ついで、実施例1と同じ方法だが、
P原料をピロリン酸ナトリウム(Na4 2 7 )に替
えて、Pとして0.5 重量%担持した後、Cuを同様に担
持し、つぎの触媒粉末を得た。以下同様にして、ハニカ
ム触媒2を得た。
Example 2 The same Na-type ZSM-5 zeolite as in Example 1 was stirred for 8 hours in a 0.1 N calcium nitrate aqueous solution, and 0.27% by weight of Ca was carried by an ion exchange method, and then 24 hours at 150 ° C. in a dryer. Dried for hours. Then, the same method as in Example 1,
After replacing the P raw material with sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 ), 0.5% by weight of P was carried, and then Cu was similarly carried to obtain the following catalyst powder. In the same manner, a honeycomb catalyst 2 was obtained.

【化2】 Cu(3.3) −P(0.5)−Ca(0.27) /ZSM−5Embedded image Cu (3.3) -P (0.5) -Ca (0.27) / ZSM-5

【0024】実施例3 Pの添加量を0.5 重量%から0.1 重量%に替えた以外は
実施例1と全く同様にしてハニカム触媒3を得た。
Example 3 A honeycomb catalyst 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of P added was changed from 0.5% by weight to 0.1% by weight.

【化3】 Cu(3.1) −P(0.1)−Ca(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.1) -P (0.1) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0025】実施例4 Pの添加量を0.5 重量%から0.9 重量%に替えた以外は
実施例1と全く同様にしてハニカム触媒4を得た。
Example 4 A honeycomb catalyst 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of P added was changed from 0.5% by weight to 0.9% by weight.

【化4】 Cu(3.8) −P(0.9)−Ca(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.8) -P (0.9) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0026】実施例5 Pの添加量を0.5 重量%から2.0 重量%に替えた以外は
実施例1と全く同様にしてハニカム触媒5を得た。
Example 5 A honeycomb catalyst 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of P added was changed from 0.5% by weight to 2.0% by weight.

【化5】 Cu(3.8) −P(2.0)−Ca(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.8) -P (2.0) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0027】実施例6 Pの添加量を0.5 重量%から4.0 重量%に替えた以外は
実施例1と全く同様にしてハニカム触媒6を得た。
Example 6 A honeycomb catalyst 6 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the amount of P added was changed from 0.5% by weight to 4.0% by weight.

【化6】 Cu(3.8) −P(4.0)−Ca(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.8) -P (4.0) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0028】Caの添加量を1.0 重量%から0.1 重量%
に替えた以外は実施例1と全く同様にしてハニカム触媒
7を得た。
The amount of Ca added is 1.0% by weight to 0.1% by weight.
Honeycomb catalyst 7 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that

【化7】 Cu(3.6) −P(0.5)−Ca(0.1)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Ca (0.1) / ZSM-5

【0029】実施例8 Caの添加量を1.0 重量%から4.0 重量%に替えた以外
は実施例1と全く同様にしてハニカム触媒8を得た。
Example 8 A honeycomb catalyst 8 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the amount of Ca added was changed from 1.0% by weight to 4.0% by weight.

【化8】 Cu(3.6) −P(0.5)−Ca(4.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Ca (4.0) / ZSM-5

【0030】実施例9 CaをMgに替え、したがって、酢酸カルシウムの代わ
りに酢酸マグネシウムを用いた以外は実施例1と全く同
様にしてハニカム触媒9を得た。
Example 9 A honeycomb catalyst 9 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that Ca was replaced with Mg and magnesium acetate was used instead of calcium acetate.

【化9】 Cu(3.6) −P(0.5)−Mg(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Mg (1.0) / ZSM-5

【0031】実施例10 CaをLiに替え、したがって、酢酸カルシウムの代わ
りに硝酸リチウムを用いた以外は実施例1と全く同様に
してハニカム触媒10を得た。
Example 10 A honeycomb catalyst 10 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that Ca was replaced by Li and lithium nitrate was used instead of calcium acetate.

【化10】 Cu(3.6) −P(0.5)−Li(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Li (1.0) / ZSM-5

【0032】実施例11 CaをSrに替え、したがって、酢酸カルシウムの代わ
りに硝酸ストロンチウムを用いた以外は実施例1と全く
同様にしてハニカム触媒11を得た。
Example 11 A honeycomb catalyst 11 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that Ca was changed to Sr and therefore strontium nitrate was used instead of calcium acetate.

【化11】 Cu(3.6) −P(0.5)−Sr(1.0)/ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) -Sr (1.0) / ZSM-5

【0033】実施例12 SiO2 /Al2 3 モル比が約30のNa型ZSM−
5ゼオライトを、SiO2 /Al2 3 モル比が約34
のNa型モルデナイトに替えた以外は実施例1と全く同
様にしてハニカム触媒12を得た。
Example 12 Na-type ZSM-having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 30
5 zeolite with a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 34
A honeycomb catalyst 12 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the Na-type mordenite was replaced with.

【化12】 Cu(3.2) −P(0.5)−Ca(1.0)/モルデナイトEmbedded image Cu (3.2) -P (0.5) -Ca (1.0) / mordenite

【0034】比較例1 実施例1のNa型ZSM−5を、0.1 M酢酸銅水溶液中
で12時間攪拌し、イオン交換法によってCuを担持し
た後、乾燥器中120℃で8時間以上乾燥した。得られ
た乾燥粉末を、実施例1と同様にしてスラリー化し、ハ
ニカム触媒13を得た。
Comparative Example 1 The Na-type ZSM-5 of Example 1 was stirred in a 0.1 M copper acetate aqueous solution for 12 hours, supported with Cu by an ion exchange method, and then dried in a dryer at 120 ° C. for 8 hours or more. . The obtained dry powder was slurried in the same manner as in Example 1 to obtain a honeycomb catalyst 13.

【化13】Cu(3.2) /ZSM−5[Image Omitted] Cu (3.2) / ZSM-5

【0035】比較例2 実施例1において、Caを添加しない他は全く同様にし
てハニカム触媒14を得た。
Comparative Example 2 A honeycomb catalyst 14 was obtained in the same manner as in Example 1, except that Ca was not added.

【化14】Cu(3.6) −P(0.5) /ZSM−5Embedded image Cu (3.6) -P (0.5) / ZSM-5

【0036】比較例3 比較例1で得られた触媒粉末に、実施例1と同じ方法で
Caを添加し、同様にしてハニカム触媒15を得た。
Comparative Example 3 To the catalyst powder obtained in Comparative Example 1, Ca was added in the same manner as in Example 1 to obtain a honeycomb catalyst 15.

【化15】Cu(3.2) −Ca(1.0) /ZSM−5Embedded image Cu (3.2) -Ca (1.0) / ZSM-5

【0037】試験例 エンジン排気ガスを用いた急速耐久試験及び排気模擬ガ
スを用いた活性評価により、上記実施例及び比較例の触
媒の耐久性能を表1に示す。
Test Example Table 1 shows the durability performance of the catalysts of the above Examples and Comparative Examples by a rapid durability test using an engine exhaust gas and an activity evaluation using an exhaust gas simulation.

【0038】活性評価条件 評価装置:常圧固定床流通式反応装置 触媒容量:0.1 L(0.7 Lサイズの触媒から切り出した
もの) ガス空間速度:約20000h-1 排気模擬ガス組成: 全炭化水素=3000ppm (Cl換算) NO=350ppm CO=1000ppm O2 =4.5 % CO2 =12% H2 O=8.5 % N2 =残部
Activity evaluation conditions Evaluation device: atmospheric pressure fixed bed flow type reaction device Catalyst capacity: 0.1 L (cut out from a 0.7 L size catalyst) Gas space velocity: Approximately 20000 h -1 Exhaust gas simulation gas composition: Total hydrocarbons = 3000 ppm (Cl terms) NO = 350ppm CO = 1000ppm O 2 = 4.5% CO 2 = 12% H 2 O = 8.5% N 2 = remainder

【0039】急速耐久処理条件 触媒入口排気ガス温度:610℃ エンジン:プレジデント(日産自動車(株)製)用V型
8気筒−4400ccエンジン 平均空燃比(A/F):約18 燃料:無鉛レギュラーガソリン 処理時間:50h
Rapid Endurance Treatment Conditions Catalyst Inlet Exhaust Gas Temperature: 610 ° C. Engine: V8 8-cylinder engine for President (manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.) Average air-fuel ratio (A / F): Approx. 18 Fuel: Unleaded regular gasoline Processing time: 50h

【0040】表1に触媒入口温度400℃での実施例及
び比較例の触媒のNO除去性能を示す。本発明の触媒
は、急速耐久処理後も高いNOx除去活性を維持してお
り、耐久性に優れている。触媒中のCa含有量を1.0 重
量%で一定量として、Pの含有量を変えた場合のNO除
去率をみると、Pが0.1 重量%以上含有されると効果が
現れ、0.3 〜3.0 重量%の範囲で大きな効果が得られる
が、4.0 重量%を超えるとむしろ逆効果となることが分
かる。また、触媒中のP含有量を0.5 重量%で一定量と
して、Caの含有量を変えた場合のNO除去率をみる
と、Caが0.01重量%以上で効果が現れ、0.2 〜3.0 重
量%で明確な効果が得られるが、5.0 重量%以上の含有
量ではむしろ逆効果となる。
Table 1 shows the NO removal performance of the catalysts of Examples and Comparative Examples at the catalyst inlet temperature of 400 ° C. The catalyst of the present invention maintains high NOx removal activity even after the rapid durability treatment, and is excellent in durability. With the Ca content in the catalyst fixed at 1.0% by weight, the NO removal rate when the P content was varied was observed, and when P content was 0.1% by weight or more, the effect appeared, and 0.3 to 3.0% by weight. It can be seen that a large effect is obtained in the range of, but when it exceeds 4.0% by weight, the opposite effect is obtained. Further, when the P content in the catalyst was kept constant at 0.5% by weight and the NO removal rate was changed when the Ca content was changed, the effect appeared when the Ca content was 0.01% by weight or more, and when the Ca content was 0.2 to 3.0% by weight. A clear effect can be obtained, but a content of 5.0% by weight or more has the opposite effect.

【0041】Pの含有量が0.3 〜3.0 重量%、Caの含
有量が0.2 〜3.0 重量%の範囲で、P成分とCa成分が
共存すると、触媒耐久性の向上効果が大きい。
When the P content and Ca content coexist in the P content range of 0.3 to 3.0% by weight and the Ca content range of 0.2 to 3.0% by weight, the catalyst durability is greatly improved.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の触媒は、リーン領域でエンジン
排気ガス中のNOx を効率良く浄化でき、かつ長時間使
用しても劣化が少なく、耐久性に優れるので、環境汚染
が極めて少なく、燃費の良い自動車を提供することがで
きる。
EFFECTS OF THE INVENTION The catalyst of the present invention can efficiently purify NOx in engine exhaust gas in the lean region, has little deterioration even when used for a long period of time, and has excellent durability. Can provide a good car.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤間 弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 増田 剛司 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroshi Akama 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Goji Masuda 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結晶性アミノケイ酸塩を主成分とする無
機物に、銅(Cu)及びリン(P)を含有し、かつカル
シウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、リチウム(L
i)およびストロンチウム(Sr)からなる群から選ば
れた1種以上の金属成分を含有させてなることを特徴と
する排気ガス浄化用触媒。
1. An inorganic substance containing crystalline aminosilicate as a main component, containing copper (Cu) and phosphorus (P), and calcium (Ca), magnesium (Mg), lithium (L).
An exhaust gas purifying catalyst, characterized by containing at least one metal component selected from the group consisting of i) and strontium (Sr).
【請求項2】 Pの含有量を、吸着した水を除いた状態
の該結晶性アミノケイ酸塩に対して、0.1 〜4重量%と
したことを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化用触
媒。
2. The exhaust gas purifying according to claim 1, wherein the content of P is 0.1 to 4% by weight with respect to the crystalline aminosilicate in a state where adsorbed water is removed. catalyst.
【請求項3】 Ca,Mg,LiおよびSrからなる群
から選ばれた1種以上の金属成分の含有量を吸着した水
を除いた状態の該結晶性アルミノケイ酸塩に対して、0.
01〜5重量%としたことを特徴とする請求項1または2
記載の排気ガス浄化用触媒。
3. The crystalline aluminosilicate in a state in which water adsorbing the content of one or more metal components selected from the group consisting of Ca, Mg, Li and Sr is excluded,
The amount is 01 to 5% by weight.
Exhaust gas purification catalyst described.
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