JPH07284663A - 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 - Google Patents
窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法Info
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- JPH07284663A JPH07284663A JP6076838A JP7683894A JPH07284663A JP H07284663 A JPH07284663 A JP H07284663A JP 6076838 A JP6076838 A JP 6076838A JP 7683894 A JP7683894 A JP 7683894A JP H07284663 A JPH07284663 A JP H07284663A
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高温の高酸素濃度雰囲気下で高い窒素酸化物
（ＮＯX ）分解作用を有し、各種内燃機関の排気ガス
等、有害物質の浄化に有用である。 【構成】ＮＯX 等の窒素酸化物除去用酸化物触媒材料と
して、Ｚｎに対するＧａのモル比が２．００を越え、
２．１０未満の範囲でＺｎとＧａを主金属元素として含
有するか、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎおよ
びＧａを主たる金属元素として含有し、かつ主結晶相が
スピネル型構造の複合酸化物を用い、高濃度の酸素が存
在し、かつ炭化水素等の還元性ガスが存在する高温の酸
化雰囲気中で、窒素酸化物（ＮＯX ）を含む排気ガスと
接触させて窒素酸化物（ＮＯX ）を還元分解し除去す
る。
（ＮＯX ）分解作用を有し、各種内燃機関の排気ガス
等、有害物質の浄化に有用である。 【構成】ＮＯX 等の窒素酸化物除去用酸化物触媒材料と
して、Ｚｎに対するＧａのモル比が２．００を越え、
２．１０未満の範囲でＺｎとＧａを主金属元素として含
有するか、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎおよ
びＧａを主たる金属元素として含有し、かつ主結晶相が
スピネル型構造の複合酸化物を用い、高濃度の酸素が存
在し、かつ炭化水素等の還元性ガスが存在する高温の酸
化雰囲気中で、窒素酸化物（ＮＯX ）を含む排気ガスと
接触させて窒素酸化物（ＮＯX ）を還元分解し除去す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素酸化物を還元除去
することができる新規な酸化物触媒材料並びにこれを用
いて排気ガス中の窒素酸化物を除去する方法に関するも
のである。
することができる新規な酸化物触媒材料並びにこれを用
いて排気ガス中の窒素酸化物を除去する方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来技術】近年、各種汚染物質による大気の汚れが大
きな社会問題となり、その中でも大気汚染の移動発生源
となっている自動車の排気ガス中のＮＯX 、ＣＯX 等の
有害物質を分解、除去する方法の開発が急務となってい
る。
きな社会問題となり、その中でも大気汚染の移動発生源
となっている自動車の排気ガス中のＮＯX 、ＣＯX 等の
有害物質を分解、除去する方法の開発が急務となってい
る。
【０００３】従来より自動車の排気ガス中のＮＯX 、Ｃ
ＯX 等の有害物質を分解、除去する方法として、一酸化
炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＣX Ｈy ）の酸化と、窒
素酸化物（ＮＯX ）の還元を同時に行う三元触媒を用い
る方法が採用されてきた。
ＯX 等の有害物質を分解、除去する方法として、一酸化
炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＣX Ｈy ）の酸化と、窒
素酸化物（ＮＯX ）の還元を同時に行う三元触媒を用い
る方法が採用されてきた。
【０００４】そのような方法に用いられる三元触媒とし
ては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム
（Ｒｈ）等の貴金属を、γ−アルミナを被覆したコージ
ェライト等の耐火物に担持したものが用いられていた。
ては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム
（Ｒｈ）等の貴金属を、γ−アルミナを被覆したコージ
ェライト等の耐火物に担持したものが用いられていた。
【０００５】しかしながら、前記三元触媒は、およそ
０．５％程度の低酸素濃度においてのみ排気ガスの浄化
を効率よく行うことができるものの、排気ガスの酸素濃
度が１％を越えるような高濃度域では有効に働かなくな
るという欠点がある。
０．５％程度の低酸素濃度においてのみ排気ガスの浄化
を効率よく行うことができるものの、排気ガスの酸素濃
度が１％を越えるような高濃度域では有効に働かなくな
るという欠点がある。
【０００６】そこで、通常は排気ガス中の酸素濃度を測
定し、一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（Ｃ
X Ｈy ）、窒素酸化物（ＮＯX ）を高い浄化率で処理し
得る理論等量値に近い範囲の空燃比となるように制御す
ることが行われているが、前記一酸化炭素（ＣＯ）およ
び炭化水素（ＣX Ｈy ）と、窒素酸化物（ＮＯX ）の発
生メカニズムが相反する特性を有するため、限られた状
態での燃焼を維持しなければならず、それより高い酸素
濃度中での排気ガス浄化はほとんどできていないのが現
状である。
定し、一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（Ｃ
X Ｈy ）、窒素酸化物（ＮＯX ）を高い浄化率で処理し
得る理論等量値に近い範囲の空燃比となるように制御す
ることが行われているが、前記一酸化炭素（ＣＯ）およ
び炭化水素（ＣX Ｈy ）と、窒素酸化物（ＮＯX ）の発
生メカニズムが相反する特性を有するため、限られた状
態での燃焼を維持しなければならず、それより高い酸素
濃度中での排気ガス浄化はほとんどできていないのが現
状である。
【０００７】更に、昨今、省エネルギー、省資源も叫ば
れていることから、ガソリンエンジンにおいては、低燃
費化を図るために希薄燃焼方式の研究開発が行われてい
るが、この場合、排気ガス中の酸素濃度は数％と更に高
くなり、触媒の貴金属が酸素被毒により排気ガスの浄化
ができなくなるという欠点がある。
れていることから、ガソリンエンジンにおいては、低燃
費化を図るために希薄燃焼方式の研究開発が行われてい
るが、この場合、排気ガス中の酸素濃度は数％と更に高
くなり、触媒の貴金属が酸素被毒により排気ガスの浄化
ができなくなるという欠点がある。
【０００８】またディーゼルエンジンにおいても、現在
の燃焼方式では排気ガス中の酸素濃度が高いため、排気
ガスの浄化が全くなされていないのが現状である。
の燃焼方式では排気ガス中の酸素濃度が高いため、排気
ガスの浄化が全くなされていないのが現状である。
【０００９】一方、約１０００℃以上の高温で発生し、
燃焼温度が高くなるほどその濃度が増す窒素酸化物（Ｎ
ＯX ）を効果的に浄化する方法としては、前記以外にア
ンモニアを用いた選択的接触還元法があるが、工場等の
固定式の燃焼装置における酸素濃度の高い排気ガス中の
窒素酸化物（ＮＯX ）の浄化に対しては有効ではあるも
のの、本方法を自動車等の移動式燃焼装置に適用するこ
とは安全性の面で問題を生じる恐れがある。
燃焼温度が高くなるほどその濃度が増す窒素酸化物（Ｎ
ＯX ）を効果的に浄化する方法としては、前記以外にア
ンモニアを用いた選択的接触還元法があるが、工場等の
固定式の燃焼装置における酸素濃度の高い排気ガス中の
窒素酸化物（ＮＯX ）の浄化に対しては有効ではあるも
のの、本方法を自動車等の移動式燃焼装置に適用するこ
とは安全性の面で問題を生じる恐れがある。
【００１０】そこで、前記諸問題を解消するものとし
て、金属を担持した疎水性ゼオライトを触媒として炭化
水素と接触させながら窒素酸化物（ＮＯX ）を除去する
方法が、特開平４−３４９９３８号公報等に提案されて
いる。
て、金属を担持した疎水性ゼオライトを触媒として炭化
水素と接触させながら窒素酸化物（ＮＯX ）を除去する
方法が、特開平４−３４９９３８号公報等に提案されて
いる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記金
属を担持した疎水性ゼオライトを触媒とするものは耐熱
性が悪く、例えば６００℃の温度で数時間保持する程度
で触媒活性が劣化し始め、８００℃の温度条件下ではゼ
オライトの骨格構造の崩壊という構造破壊を起こし、触
媒活性をほとんど示さなくなる恐れがあることから、内
燃機関でも比較的排気ガスの温度が低いディーゼルエン
ジンにおいてさえ、その用途が限定されるという課題が
あり、耐熱性に優れた触媒材料が望まれていた。
属を担持した疎水性ゼオライトを触媒とするものは耐熱
性が悪く、例えば６００℃の温度で数時間保持する程度
で触媒活性が劣化し始め、８００℃の温度条件下ではゼ
オライトの骨格構造の崩壊という構造破壊を起こし、触
媒活性をほとんど示さなくなる恐れがあることから、内
燃機関でも比較的排気ガスの温度が低いディーゼルエン
ジンにおいてさえ、その用途が限定されるという課題が
あり、耐熱性に優れた触媒材料が望まれていた。
【００１２】
【発明の目的】本発明はアンモニア等の毒性の強い還元
剤を必要とせず、高温の排気ガスに曝されても構造破壊
を起こしたりせず、かつ酸素濃度の高い排気ガスであっ
ても、有効に該排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）を浄
化することができる有用な触媒材料並びにそれを用いた
窒素酸化物除去方法を提供するものである。
剤を必要とせず、高温の排気ガスに曝されても構造破壊
を起こしたりせず、かつ酸素濃度の高い排気ガスであっ
ても、有効に該排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）を浄
化することができる有用な触媒材料並びにそれを用いた
窒素酸化物除去方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みなされたもので、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇ
ａ）を主たる金属元素として含有するか、あるいはニッ
ケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれ
か一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主たる金属
元素として含有し、スピネル型構造を主とする結晶相か
ら成る複合酸化物が、高温の高酸素濃度雰囲気中でも高
い触媒活性を示すことを見出したものである。
みなされたもので、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇ
ａ）を主たる金属元素として含有するか、あるいはニッ
ケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれ
か一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主たる金属
元素として含有し、スピネル型構造を主とする結晶相か
ら成る複合酸化物が、高温の高酸素濃度雰囲気中でも高
い触媒活性を示すことを見出したものである。
【００１４】即ち、本発明の窒素酸化物除去用酸化物触
媒材料は、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主た
る金属元素として含有する複合酸化物で、亜鉛（Ｚｎ）
に対するガリウム（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、
２．１０未満で、主たる結晶相がスピネル型構造を有す
るか、またはニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅
（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇ
ａ）を主たる金属元素として含有し、ＭＧａ2 Ｏ4 （Ｍ
はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表される
スピネル型構造の複合酸化物から成ることを特徴とする
ものである。
媒材料は、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主た
る金属元素として含有する複合酸化物で、亜鉛（Ｚｎ）
に対するガリウム（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、
２．１０未満で、主たる結晶相がスピネル型構造を有す
るか、またはニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅
（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇ
ａ）を主たる金属元素として含有し、ＭＧａ2 Ｏ4 （Ｍ
はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表される
スピネル型構造の複合酸化物から成ることを特徴とする
ものである。
【００１５】更に、本発明の窒素酸化物除去方法は、過
剰の酸素と還元性を有する炭素含有ガスが存在する酸化
雰囲気中で、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主
たる金属元素として含有し、亜鉛（Ｚｎ）に対するガリ
ウム（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、２．１０未満
で、主たる結晶相がスピネル型構造の複合酸化物、ある
いはニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）
のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主
たる金属元素として含有し、ＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、
Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル
型構造の複合酸化物と窒素酸化物を含む排気ガスを接触
させることを特徴とするものである。
剰の酸素と還元性を有する炭素含有ガスが存在する酸化
雰囲気中で、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主
たる金属元素として含有し、亜鉛（Ｚｎ）に対するガリ
ウム（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、２．１０未満
で、主たる結晶相がスピネル型構造の複合酸化物、ある
いはニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）
のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主
たる金属元素として含有し、ＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、
Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル
型構造の複合酸化物と窒素酸化物を含む排気ガスを接触
させることを特徴とするものである。
【００１６】前記亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）
を主たる金属元素として含有する複合酸化物は、亜鉛
（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモル比が２．００
以下になると、触媒活性が実用的なレベル以下に低下し
てしまい、また、２．１０以上になるとスピネル型結晶
構造以外の結晶やガラスが生成して前記同様に触媒活性
が劣化することから、前記モル比は２．００を越え、
２．１０未満、とりわけＮＯ還元活性の点からは２．０
３〜２．０７であることが望ましい。
を主たる金属元素として含有する複合酸化物は、亜鉛
（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモル比が２．００
以下になると、触媒活性が実用的なレベル以下に低下し
てしまい、また、２．１０以上になるとスピネル型結晶
構造以外の結晶やガラスが生成して前記同様に触媒活性
が劣化することから、前記モル比は２．００を越え、
２．１０未満、とりわけＮＯ還元活性の点からは２．０
３〜２．０７であることが望ましい。
【００１７】また、前記複合酸化物はＺｎＧａx Ｏy で
表されるスピネル型構造であり、式中のｘ及びｙは、
２．００＜ｘ＜２．１０、４．００＜ｙ＜４．１５を満
足することが望ましい。
表されるスピネル型構造であり、式中のｘ及びｙは、
２．００＜ｘ＜２．１０、４．００＜ｙ＜４．１５を満
足することが望ましい。
【００１８】更に、前記ニッケル（Ｎｉ）、コバルト
（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）と
ガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合
酸化物は、一般式としてＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル型
構造で、ＭとＧａの比率は原則的には１対２の原子比で
構成される。
（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）と
ガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合
酸化物は、一般式としてＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル型
構造で、ＭとＧａの比率は原則的には１対２の原子比で
構成される。
【００１９】
【作用】本発明の窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並び
に窒素酸化物除去方法によれば、亜鉛（Ｚｎ）およびガ
リウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸
化物は、亜鉛（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモル
比が２．００を越え、２．１０未満であり、主たる結晶
相がスピネル型構造を有することから、該結晶相が定比
のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4 に、やゝ過剰の
Ｇａ金属が固溶して金属元素の周囲に微妙な電子状態の
差が生じる結果、窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用
が、前記定比のスピネル型構造であるＺｎＧａ2 Ｏ4 よ
りも高い特性を示すものと考えられる。
に窒素酸化物除去方法によれば、亜鉛（Ｚｎ）およびガ
リウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸
化物は、亜鉛（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモル
比が２．００を越え、２．１０未満であり、主たる結晶
相がスピネル型構造を有することから、該結晶相が定比
のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4 に、やゝ過剰の
Ｇａ金属が固溶して金属元素の周囲に微妙な電子状態の
差が生じる結果、窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用
が、前記定比のスピネル型構造であるＺｎＧａ2 Ｏ4 よ
りも高い特性を示すものと考えられる。
【００２０】また、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリ
ウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸化
物は、前記定比のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4
にＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属が固溶して前記同
様に金属元素の周囲に微妙な電子状態の差が生じる結
果、窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用が、前記同様
の高い特性を示すものと考えられる。
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリ
ウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸化
物は、前記定比のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4
にＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属が固溶して前記同
様に金属元素の周囲に微妙な電子状態の差が生じる結
果、窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用が、前記同様
の高い特性を示すものと考えられる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の窒素酸化物除去用酸化物触媒
材料並びに窒素酸化物除去方法について、実施例に基づ
き詳細に述べる。
材料並びに窒素酸化物除去方法について、実施例に基づ
き詳細に述べる。
【００２２】本発明で適用する複合酸化物は、亜鉛（Ｚ
ｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含
有し、かつ亜鉛（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモ
ル比が２．００を越え、２．１０未満で、主たる結晶相
がスピネル型構造を有するものであり、このスピネル型
構造の複合酸化物は、一般式としてＺｎＧａ2 Ｏ4 で表
されるものである。
ｎ）およびガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含
有し、かつ亜鉛（Ｚｎ）に対するガリウム（Ｇａ）のモ
ル比が２．００を越え、２．１０未満で、主たる結晶相
がスピネル型構造を有するものであり、このスピネル型
構造の複合酸化物は、一般式としてＺｎＧａ2 Ｏ4 で表
されるものである。
【００２３】また、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリ
ウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸化
物は、一般式としてＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｃ
ｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル型構造を
有するものである。
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリ
ウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する複合酸化
物は、一般式としてＭＧａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｃ
ｕのいずれか一種とＺｎ）で表されるスピネル型構造を
有するものである。
【００２４】また、前記複合酸化物はいずれも、排気ガ
スと接触させることにより排気ガス中に含まれる窒素酸
化物（ＮＯX ）を還元し有効に除去することができる
が、排気ガス中の酸素濃度が５％以上の高濃度であって
も、優れたＮＯX 還元性能を有するものである。
スと接触させることにより排気ガス中に含まれる窒素酸
化物（ＮＯX ）を還元し有効に除去することができる
が、排気ガス中の酸素濃度が５％以上の高濃度であって
も、優れたＮＯX 還元性能を有するものである。
【００２５】更に、前記排気ガス雰囲気中にＣ2 Ｈ4 、
Ｃ3 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ8 等の炭化水素、ＣＨ3 ＯＨ、Ｃ2 Ｈ
5 ＯＨ等のアルコール、ＣＯ等の還元性を有する炭素ガ
ス等を含有させて前記複合酸化物の触媒材料と接触させ
ると、ＮＯX 還元性が高くなる。
Ｃ3 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ8 等の炭化水素、ＣＨ3 ＯＨ、Ｃ2 Ｈ
5 ＯＨ等のアルコール、ＣＯ等の還元性を有する炭素ガ
ス等を含有させて前記複合酸化物の触媒材料と接触させ
ると、ＮＯX 還元性が高くなる。
【００２６】次に、本発明の窒素酸化物除去用酸化物触
媒材料の製造方法について詳細に述べる。
媒材料の製造方法について詳細に述べる。
【００２７】窒素酸化物除去用酸化物触媒材料は、Ｚｎ
及びＧａを含有する原料粉末、またはＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ
のいずれか一種とＺｎ及びＧａを含有する原料粉末を所
定量秤量し、十分に攪拌混合した後、該混合物を酸化雰
囲気中、６００〜１６００℃の温度で５〜３０時間熱処
理することにより、Ｚｎ及びＧａ、またはＮｉ、Ｃｏ、
Ｃｕのいずれか一種とＺｎ及びＧａを主たる金属元素と
して含有した主結晶相がスピネル型結晶から成る複合酸
化物粉末として得ることができる。
及びＧａを含有する原料粉末、またはＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ
のいずれか一種とＺｎ及びＧａを含有する原料粉末を所
定量秤量し、十分に攪拌混合した後、該混合物を酸化雰
囲気中、６００〜１６００℃の温度で５〜３０時間熱処
理することにより、Ｚｎ及びＧａ、またはＮｉ、Ｃｏ、
Ｃｕのいずれか一種とＺｎ及びＧａを主たる金属元素と
して含有した主結晶相がスピネル型結晶から成る複合酸
化物粉末として得ることができる。
【００２８】前記原料粉末としては、例えば、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＧａの酸化物や、熱処理により酸化
物を生成するそれらの炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を用い
ることができる。
ｏ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＧａの酸化物や、熱処理により酸化
物を生成するそれらの炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を用い
ることができる。
【００２９】一方、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種と
Ｚｎ及びＧａを含有した複合酸化物を製造する場合に
は、前記定比のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4 に
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属が固溶して前記同様
に金属元素の周囲に微妙な電子状態の差が生じる結果、
窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用が、前記同様の高
い特性を示すと考えられることから、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ
のいずれかの金属とＺｎに対するＧａの金属元素比が１
対２となるように配合することが望ましい。
Ｚｎ及びＧａを含有した複合酸化物を製造する場合に
は、前記定比のスピネル型構造を示すＺｎＧａ2 Ｏ4 に
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属が固溶して前記同様
に金属元素の周囲に微妙な電子状態の差が生じる結果、
窒素酸化物（ＮＯX ）の還元分解作用が、前記同様の高
い特性を示すと考えられることから、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ
のいずれかの金属とＺｎに対するＧａの金属元素比が１
対２となるように配合することが望ましい。
【００３０】また前記複合酸化物は、前記以外に酸化物
や他の金属塩による固相反応法、金属アルコキシド等の
ゾル−ゲル法等によっても合成できるものであり、何等
これらの製造方法に限定されるものではない。
や他の金属塩による固相反応法、金属アルコキシド等の
ゾル−ゲル法等によっても合成できるものであり、何等
これらの製造方法に限定されるものではない。
【００３１】前記製造方法において、いずれも、熱処理
温度が６００℃より低いと結晶化が不充分となり、逆に
１６００℃を越えると緻密化してしまうため、該熱処理
は６００〜１６００℃の温度で、酸化雰囲気中、５〜３
０時間行い、特に熱処理時間は長く必要とするが、低い
温度で熱処理することが粉末の比表面積を高め、触媒作
用をより効果的にならしめる上で望ましい。
温度が６００℃より低いと結晶化が不充分となり、逆に
１６００℃を越えると緻密化してしまうため、該熱処理
は６００〜１６００℃の温度で、酸化雰囲気中、５〜３
０時間行い、特に熱処理時間は長く必要とするが、低い
温度で熱処理することが粉末の比表面積を高め、触媒作
用をより効果的にならしめる上で望ましい。
【００３２】本発明を評価するに際し、出発原料として
Ｚｎ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｇａ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ
2 Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ3 ）2
・６Ｈ2 ＯおよびＣｕ（ＮＯ3 ）2 ・３Ｈ2 Ｏの各試薬
を用い、亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主たる金属
元素として含有した複合酸化物を調製する場合には、Ｚ
ｎに対するＧａの金属元素比を表１に示すモル比となる
ように秤量する。
Ｚｎ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｇａ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ
2 Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ3 ）2
・６Ｈ2 ＯおよびＣｕ（ＮＯ3 ）2 ・３Ｈ2 Ｏの各試薬
を用い、亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主たる金属
元素として含有した複合酸化物を調製する場合には、Ｚ
ｎに対するＧａの金属元素比を表１に示すモル比となる
ように秤量する。
【００３３】一方、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種と
Ｚｎ及びＧａを含有した複合酸化物を調製する場合に
は、Ｚｎに対するＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属元
素比を表１に示すモル比となるように、かつＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎに対するＧａの金属元素
比が１対２となるように秤量する。
Ｚｎ及びＧａを含有した複合酸化物を調製する場合に
は、Ｚｎに対するＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかの金属元
素比を表１に示すモル比となるように、かつＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎに対するＧａの金属元素
比が１対２となるように秤量する。
【００３４】次いで、これら試薬を蒸留水中に溶解さ
せ、撹拌しながらアンモニア水で中和し、生じた沈澱物
を濾過、洗浄し、凍結乾燥させた。
せ、撹拌しながらアンモニア水で中和し、生じた沈澱物
を濾過、洗浄し、凍結乾燥させた。
【００３５】乾燥した粉末を７００℃の温度で３０時
間、大気中で熱処理して評価用の複合酸化物粉末を調製
した。
間、大気中で熱処理して評価用の複合酸化物粉末を調製
した。
【００３６】尚、ＣｕとＧａを金属元素比で１対２とし
て前記同様にして調製した複合酸化物粉末を比較例とし
た。
て前記同様にして調製した複合酸化物粉末を比較例とし
た。
【００３７】
【表１】
【００３８】かくして得られた評価用の複合酸化物粉末
を用いてＸ線回折測定（ＸＲＤ）により結晶相を同定
し、本発明に係る複合酸化物粉末はいずれも主結晶相が
スピネル結晶からなる単一相であることを確認した。
を用いてＸ線回折測定（ＸＲＤ）により結晶相を同定
し、本発明に係る複合酸化物粉末はいずれも主結晶相が
スピネル結晶からなる単一相であることを確認した。
【００３９】本発明の窒素酸化物除去用酸化物触媒材料
の代表的なＸ線回折測定結果を図１及び図２に、また本
発明の請求範囲外の測定結果を図３にそれぞれＸ線回折
記録図として示す。
の代表的なＸ線回折測定結果を図１及び図２に、また本
発明の請求範囲外の測定結果を図３にそれぞれＸ線回折
記録図として示す。
【００４０】次に、前記評価用複合酸化物の粉末を金型
プレスにより成型後、冷間静水圧成形法により更に圧縮
成形し、その成形物を解砕して４０メッシュパス、８０
メッシュオンに整粒するとともに、整粒した評価試料の
表面積（ＢＥＴ比表面積×測定試料重量）を測定した。
プレスにより成型後、冷間静水圧成形法により更に圧縮
成形し、その成形物を解砕して４０メッシュパス、８０
メッシュオンに整粒するとともに、整粒した評価試料の
表面積（ＢＥＴ比表面積×測定試料重量）を測定した。
【００４１】次いで、ＮＯが１０００ｐｐｍ、Ｏ2 が５
％、Ｃ2 Ｈ4 が１０００ｐｐｍ、残部がＨｅから成る評
価用ガスを、空間速度（ＳＶ）が４００００／ｈの条件
で前記評価試料を充填した触媒層に流し、３００〜６０
０℃の温度範囲でＮＯの還元により生成したＮ2 をガス
クロマトグラフで測定し、該Ｎ2 の生成量から３５０
℃、４００℃及び４５０℃の各温度におけるＮＯ転換率
をＮＯ還元活性として評価した。
％、Ｃ2 Ｈ4 が１０００ｐｐｍ、残部がＨｅから成る評
価用ガスを、空間速度（ＳＶ）が４００００／ｈの条件
で前記評価試料を充填した触媒層に流し、３００〜６０
０℃の温度範囲でＮＯの還元により生成したＮ2 をガス
クロマトグラフで測定し、該Ｎ2 の生成量から３５０
℃、４００℃及び４５０℃の各温度におけるＮＯ転換率
をＮＯ還元活性として評価した。
【００４２】
【表２】
【００４３】前記表の結果より明らかなように、試料番
号１及び７はいずれもＮＯ還元活性が低いのに対して、
本発明の試料番号２乃至６はいずれも高いＮＯ還元活性
を有しており、また試料番号１７はＮＯ還元活性が低
く、特に高温でのＮＯ還元活性の低下が著しいのに対し
て、本発明の試料番号８乃至１６はいずれも高いＮＯ還
元活性を示し、かつＮＯ還元活性の温度域を制御できる
ことが分かる。
号１及び７はいずれもＮＯ還元活性が低いのに対して、
本発明の試料番号２乃至６はいずれも高いＮＯ還元活性
を有しており、また試料番号１７はＮＯ還元活性が低
く、特に高温でのＮＯ還元活性の低下が著しいのに対し
て、本発明の試料番号８乃至１６はいずれも高いＮＯ還
元活性を示し、かつＮＯ還元活性の温度域を制御できる
ことが分かる。
【００４４】尚、前記評価用の複合酸化物粉末を大気
中、８００℃の温度で５時間保持した後、Ｘ線回折法に
より結晶相を同定したところ、本発明の複合酸化物はい
ずれもスピネル結晶からなる単一相のみであることが確
認でき、ゼオライトの如く骨格構造の崩壊という構造破
壊は起こしてはおらず、十分な耐熱性を有していること
が確認できた。
中、８００℃の温度で５時間保持した後、Ｘ線回折法に
より結晶相を同定したところ、本発明の複合酸化物はい
ずれもスピネル結晶からなる単一相のみであることが確
認でき、ゼオライトの如く骨格構造の崩壊という構造破
壊は起こしてはおらず、十分な耐熱性を有していること
が確認できた。
【００４５】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明の窒素酸化
物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法によ
れば、高温の高酸素濃度雰囲気下でも高い窒素酸化物
（ＮＯX）の還元分解作用を有し、ＮＯ還元活性の温度
域を制御できることから、省エネルギー、省資源を目標
として開発される今後のディーゼルエンジンやリーンバ
ーンエンジン等の各種内燃機関の排気ガスをはじめ、窒
素酸化物（ＮＯX ）を含有する各種有害物質の浄化に極
めて有用なものである。
物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法によ
れば、高温の高酸素濃度雰囲気下でも高い窒素酸化物
（ＮＯX）の還元分解作用を有し、ＮＯ還元活性の温度
域を制御できることから、省エネルギー、省資源を目標
として開発される今後のディーゼルエンジンやリーンバ
ーンエンジン等の各種内燃機関の排気ガスをはじめ、窒
素酸化物（ＮＯX ）を含有する各種有害物質の浄化に極
めて有用なものである。
【図１】本発明の亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主
たる金属元素として含有する窒素酸化物除去用酸化物触
媒材料の代表的なＸ線回折測定結果を示すＸ線回折記録
図である。
たる金属元素として含有する窒素酸化物除去用酸化物触
媒材料の代表的なＸ線回折測定結果を示すＸ線回折記録
図である。
【図２】本発明のニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）および
ガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する窒素
酸化物除去用酸化物触媒材料の代表的なＸ線回折測定結
果を示すＸ線回折記録図である。
ｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）および
ガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有する窒素
酸化物除去用酸化物触媒材料の代表的なＸ線回折測定結
果を示すＸ線回折記録図である。
【図３】本発明の請求範囲外のＸ線回折測定結果を示す
Ｘ線回折記録図である。
Ｘ線回折記録図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/80 ＺＡＢ Ａ 23/835 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２ Ｈ Ｂ０１Ｊ 23/82 ＺＡＢ Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇａ）を主たる
金属元素として含有し、亜鉛（Ｚｎ）に対するガリウム
（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、２．１０未満であ
るスピネル型構造の複合酸化物であることを特徴とする
窒素酸化物除去用酸化物触媒材料。 - 【請求項２】ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅
（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）とガリウム（Ｇ
ａ）を主たる金属元素として含有し、ＭＧａ2 Ｏ4 （Ｍ
はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺｎ）で表される
スピネル型構造の複合酸化物から成ることを特徴とする
窒素酸化物除去用酸化物触媒材料。 - 【請求項３】過剰の酸素と還元性を有する炭素含有ガス
が存在する酸化雰囲気中で、亜鉛（Ｚｎ）とガリウム
（Ｇａ）を主たる金属元素として含有し、亜鉛（Ｚｎ）
に対するガリウム（Ｇａ）のモル比が２．００を越え、
２．１０未満であるスピネル型構造の複合酸化物と窒素
酸化物を含む排気ガスを接触させることを特徴とする窒
素酸化物除去方法。 - 【請求項４】過剰の酸素と還元性を有する炭素含有ガス
が存在する酸化雰囲気中で、ニッケル（Ｎｉ）、コバル
ト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）のいずれか一種と亜鉛（Ｚｎ）
とガリウム（Ｇａ）を主たる金属元素として含有し、Ｍ
Ｇａ2 Ｏ4 （ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれか一種とＺ
ｎ）で表されるスピネル型構造の複合酸化物と窒素酸化
物を含む排気ガスを接触させることを特徴とする窒素酸
化物除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07683894A JP3199562B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07683894A JP3199562B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284663A true JPH07284663A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3199562B2 JP3199562B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=13616822
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07683894A Expired - Fee Related JP3199562B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3199562B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2013022359A1 (en) | 2011-08-08 | 2013-02-14 | Uniwersytet Jagielloński | Catalyst for direct decomposition of nitric oxide and method of manufacturing the catalyst |
| CN103394355A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-11-20 | 烟台大学 | 一种改性铜钴复合氧化物催化剂的制备方法及其应用 |
| WO2014196883A1 (en) | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Uniwersytet Jagielloński | A monolithic catalyst for simultaneous removal of nox and carbon particles, especially from off-gases of carbon power plants as well as the manner of production of the monolithic catalyst for simultaneous removal of nox and carbon particles, especially from off-gases of carbon power plants |
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- 1994-04-15 JP JP07683894A patent/JP3199562B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2013022359A1 (en) | 2011-08-08 | 2013-02-14 | Uniwersytet Jagielloński | Catalyst for direct decomposition of nitric oxide and method of manufacturing the catalyst |
| WO2014196883A1 (en) | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Uniwersytet Jagielloński | A monolithic catalyst for simultaneous removal of nox and carbon particles, especially from off-gases of carbon power plants as well as the manner of production of the monolithic catalyst for simultaneous removal of nox and carbon particles, especially from off-gases of carbon power plants |
| CN103394355A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-11-20 | 烟台大学 | 一种改性铜钴复合氧化物催化剂的制备方法及其应用 |
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|---|---|
| JP3199562B2 (ja) | 2001-08-20 |
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