JPH0810574A - Nitrogen oxides purifying method - Google Patents

Nitrogen oxides purifying method

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JPH0810574A
JPH0810574A JP6173212A JP17321294A JPH0810574A JP H0810574 A JPH0810574 A JP H0810574A JP 6173212 A JP6173212 A JP 6173212A JP 17321294 A JP17321294 A JP 17321294A JP H0810574 A JPH0810574 A JP H0810574A
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nitrogen oxides
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oxygen
purifying
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幸治 横田
Masayuki Fukui
雅幸 福井
Toshiyuki Tanaka
寿幸 田中
Masahiro Taki
昌弘 瀧
Yujiro Oshima
雄次郎 大島
Shinichi Matsumoto
伸一 松本
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Abstract

PURPOSE:To purify NOX in an exhaust gas in a low temp. range at a high removing rate under an oxygen excess atmosphere by the action of hydrogen coexisting in the exhaust gas. CONSTITUTION:This nitrogen oxides purifying method is a nitrogen oxides reduction method for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas in which the oxygen concn. is equal to or above the stoichiometric ratio required for oxidizing a component to be oxidized in the exhaust gas, and the exhaust gas containing excess oxygen coexisting with hydrogen is brought into contact with a nitrogen oxides reducing catalyst constituted so as to contain a noble metal element and molybdenum carried on a porous carrier.

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、ボイラ、ディーゼルエ
ンジン等から排出される排ガス中の酸素濃度が、該排ガ
ス中に含まれる被酸化成分を酸化するのに必要な化学量
論比以上である酸素過剰の排ガス中(酸素過剰雰囲気)
に含まれる窒素酸化物(NOX )を浄化できる窒素酸化
物浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has an oxygen concentration in exhaust gas discharged from a boiler, a diesel engine, etc., which is higher than a stoichiometric ratio required to oxidize components to be oxidized contained in the exhaust gas. Exhaust gas with excess oxygen (excess oxygen atmosphere)
The present invention relates to a nitrogen oxide purification method capable of purifying nitrogen oxides (NO x ) contained in.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、ボイ
ラ、ディーゼルエンジン等から排出される排ガス中の窒
素酸化物が問題とされ、その解決策が種々検討されてい
る。しかし、該排ガス中の窒素酸化物は、排ガスが酸素
過剰であるために、該酸素過剰雰囲気下で窒素(N2
にまで還元浄化することは、通常極めて困難である。こ
うした中、過剰に存在する酸素(O2 )と反応せず、窒
素酸化物と選択的に反応する触媒の研究・開発が活発に
行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, nitrogen oxides in exhaust gas discharged from boilers, diesel engines, etc. have become a problem, and various solutions have been studied. However, the nitrogen oxides in the exhaust gas contain nitrogen (N 2 ) in the oxygen excess atmosphere because the exhaust gas contains excess oxygen.
It is usually extremely difficult to reduce and purify the material. Under such circumstances, research and development of a catalyst that does not react with excess oxygen (O 2 ) but selectively reacts with nitrogen oxides has been actively conducted.

【0003】特開昭63−100919号公報(A)で
は、アルミナ等の金属酸化物からなる担体と、該担体に
担持させた銅等の触媒金属からなる触媒に、還元剤とし
て炭化水素(HC)を用い、該触媒に前記炭化水素を含
んだ排ガスを接触させて、酸素過剰雰囲気において窒素
酸化物を還元・浄化する技術が開示されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 63-100919 (A), a carrier composed of a metal oxide such as alumina and a catalyst composed of a catalytic metal such as copper supported on the carrier is used as a hydrocarbon (HC) as a reducing agent. ) Is used to bring the exhaust gas containing the hydrocarbon into contact with the catalyst to reduce and purify nitrogen oxides in an oxygen excess atmosphere.

【0004】また、工場等大規模なプラントから発生す
る酸素を過剰に含んだ窒素酸化物の浄化に対しては、バ
ナジウム/チタニアからなる触媒に、還元剤としてアン
モニア(NH3 )を用い、該触媒に前記アンモニアを含
んだ排ガスを接触させて、窒素酸化物を還元する技術が
通常用いられている(B)。
Further, for the purification of nitrogen oxides containing excess oxygen generated from a large-scale plant such as a factory, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent in a catalyst composed of vanadium / titania. A technique for reducing nitrogen oxides by contacting the catalyst with the exhaust gas containing ammonia is usually used (B).

【0005】また、本発明者らは先に、窒素酸化物、酸
素ガスを含む排ガスに、固体電解質または水蒸気の電気
分解により生成した水素を導入し、アルミナ、シリカ、
ゼオライト等の担体に白金を担持した触媒により窒素酸
化物を還元浄化する技術を開示した(特開平5−168
856号公報(C))。
Further, the present inventors have previously introduced hydrogen produced by electrolysis of a solid electrolyte or water vapor into exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen gas to obtain alumina, silica,
A technique for reducing and purifying nitrogen oxides by a catalyst in which platinum is supported on a carrier such as zeolite has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-168).
856 (C).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(A)の方法では、還元剤として炭化水素を使用してい
るために窒素酸化物還元・浄化の際の化学反応速度が遅
く、このため大容量の触媒が必要とされ、例えば自動車
等の移動体から発生する窒素酸化物の浄化に対してこれ
を搭載して使用するには適していない。
However, in the method (A), since the hydrocarbon is used as the reducing agent, the chemical reaction rate at the time of nitrogen oxide reduction / purification is slow, and therefore, the large capacity is required. The above catalyst is required, and it is not suitable for mounting and using it for purification of nitrogen oxides generated from a moving body such as an automobile.

【0007】また、前記(B)の方法では、還元物質は
有害なアンモニアであって、小規模な施設ではアンモニ
アの入手・保管が困難である。
In the method (B), the reducing substance is harmful ammonia, and it is difficult to obtain and store the ammonia in a small-scale facility.

【0008】また、前記(C)の方法では、還元剤とし
て水素を用い、触媒としては、前記アルミナ、シリカ、
ゼオライト等の担体に白金を担持した触媒が提示されて
いる。しかし、この触媒では窒素酸化物を効率良く浄化
できる温度範囲が60〜130℃と狭いとういう問題点
があった。
In the method (C), hydrogen is used as the reducing agent, and the catalyst is the alumina, silica,
A catalyst in which platinum is supported on a carrier such as zeolite has been proposed. However, this catalyst has a problem that the temperature range in which nitrogen oxides can be efficiently purified is as narrow as 60 to 130 ° C.

【0009】本発明者らは、還元剤として水素を利用す
る際の好適な触媒について鋭意研究し、各種の系統的実
験を行った結果、本発明を成すに至ったものである。
The inventors of the present invention have earnestly studied a suitable catalyst for utilizing hydrogen as a reducing agent, and as a result of various systematic experiments, the present invention has been accomplished.

【0010】本発明は、水素を還元剤として作用させる
ことにより、90〜250℃という広い温度範囲で高い
浄化活性を示す窒素酸化物浄化方法の提供を目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a method for purifying nitrogen oxides which exhibits high purifying activity in a wide temperature range of 90 to 250 ° C. by causing hydrogen to act as a reducing agent.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1発明)上記目的を達成するため、本第1発明の窒
素酸化物浄化方法は、排ガス中の酸素濃度が該排ガス中
の被酸化成分を酸化するのに必要な化学量論比以上であ
る酸素過剰の排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する
窒素酸化物浄化方法であって、前記酸素過剰の排ガス中
に水素が共存する排ガスを、多孔質担体と、該多孔質担
体に担持した貴金属元素およびモリブデンと、を含んで
構成される窒素酸化物浄化触媒と接触させて該排ガス中
の窒素酸化物を浄化することを特徴とする。
(First invention) In order to achieve the above object, the nitrogen oxide purification method of the first invention is such that the oxygen concentration in the exhaust gas is at least a stoichiometric ratio necessary to oxidize the oxidizable component in the exhaust gas. A nitrogen oxide purification method for purifying nitrogen oxides contained in certain oxygen-excess exhaust gas, wherein exhaust gas in which hydrogen coexists in the oxygen-excess exhaust gas is supported on a porous carrier and the porous carrier. It is characterized in that the nitrogen oxide in the exhaust gas is purified by bringing it into contact with a nitrogen oxide purification catalyst containing a noble metal element and molybdenum.

【0012】(第2発明)本第2発明の窒素酸化物浄化
方法は、本第1発明において、窒素酸化物浄化触媒は、
モリブデンの担持量が貴金属元素の担持量1に対しモル
比で0.1以上であることを特徴とする。
(Second invention) The method for purifying nitrogen oxides according to the second invention is the method for purifying nitrogen oxides according to the first invention.
It is characterized in that the amount of molybdenum supported is 0.1 or more in a molar ratio with respect to the amount 1 of carried noble metal element.

【0013】(第3発明)本第3発明の窒素酸化物浄化
方法は、本第1発明または本第2発明において、窒素酸
化物浄化用触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属か
らなる群から選ばれる少なくとも1種の金属をさらに含
んで構成されることを特徴とする。
(Third invention) The method for purifying nitrogen oxides according to the third invention is the method according to the first invention or the second invention, wherein the catalyst for purifying nitrogen oxides is selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. It is characterized by further containing at least one metal selected.

【0014】(第4発明)本第4発明の窒素酸化物浄化
方法は、本第1発明〜本第3発明のいずれか一発明にお
いて、酸素過剰の排ガス中に共存する水素は、該排ガス
中の窒素酸化物に対してモル比で1.2以上であること
を特徴とする。
(Fourth Invention) The method for purifying nitrogen oxides according to the fourth invention is the method according to any one of the first invention to the third invention, wherein hydrogen coexisting in the oxygen-excess exhaust gas is present in the exhaust gas. It is characterized in that it is 1.2 or more in molar ratio with respect to the nitrogen oxide.

【0015】(第5発明)本第5発明の窒素酸化物浄化
方法は、本第1発明〜本第4発明のいずれか一発明にお
いて、水素が共存する酸素過剰の排ガスを前記窒素酸化
物浄化触媒に接触させるときの該窒素酸化物浄化触媒お
よび/または前記酸素過剰の排ガスの温度(以下、単に
窒素酸化物浄化触媒の使用温度とも称する)は90〜2
50℃であることを特徴とする。
(Fifth Invention) A fifth aspect of the present invention is the method for purifying nitrogen oxides according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the exhaust gas in excess of oxygen in which hydrogen coexists is used to purify the nitrogen oxides. The temperature of the nitrogen oxide-purifying catalyst and / or the exhaust gas in excess of oxygen (hereinafter, simply referred to as the operating temperature of the nitrogen oxide-purifying catalyst) when contacting the catalyst is 90 to 2
It is characterized by being 50 ° C.

【0016】[0016]

【作用】[Action]

(本第1発明の作用)本第1発明の窒素酸化物浄化方法
により、排ガス中の窒素酸化物が還元浄化できる作用は
明らかではないが、次に記述する如くであると推定され
る。触媒上での水素による窒素酸化物選択還元除去反応
は、触媒金属である貴金属元素上での水素、窒素酸化物
の吸着・活性化を重要なステップとして進行すると推定
される。とくに酸素の活性化が抑制される150℃未満
の温度域では、効率よく窒素酸化物の還元が行われる。
一方、150℃以上である酸素の活性化速度が速い温度
域では、水素(H2 )の水(H2 O)への酸化、NOの
NO2 への酸化をひきおこすため、窒素酸化物(N
X )還元反応は起こりにくくなる。ここにおいて、貴
金属元素、モリブデンの相互作用により貴金属元素上で
の酸素の活性化が抑制されるために窒素酸化物の水素に
よる還元浄化が可能になるものと推定される。
(Operation of the First Aspect of the Invention) The effect of reducing and purifying nitrogen oxides in exhaust gas by the method for purifying nitrogen oxides of the first aspect of the present invention is not clear, but it is presumed to be as described below. It is presumed that the selective reduction and removal reaction of nitrogen oxides by hydrogen on the catalyst proceeds by the adsorption and activation of hydrogen and nitrogen oxides on the precious metal element, which is the catalyst metal, as an important step. Particularly, in the temperature range of less than 150 ° C. where the activation of oxygen is suppressed, the nitrogen oxides are efficiently reduced.
On the other hand, in the temperature range where the activation rate of oxygen is high, which is 150 ° C. or higher, hydrogen (H 2 ) is oxidized to water (H 2 O) and NO is oxidized to NO 2 , so that nitrogen oxide (N 2
O X) reduction reaction is less likely to occur. Here, it is presumed that since the activation of oxygen on the noble metal element is suppressed by the interaction of the noble metal element and molybdenum, reduction purification of nitrogen oxide with hydrogen is possible.

【0017】(第2発明の作用)本第2発明において、
モリブデンの担持量が貴金属元素に対しモル比で0.1
以上のときは、触媒表面に貴金属元素−モリブデンの相
互作用サイトがとくに多量に存在するためさらに優れた
窒素酸化物浄化活性を示す。モリブデンの担持量が貴金
属元素に対しモル比で0.1未満のときは、貴金属元
素、モリブデン間の相互作用が弱く、このため90℃以
上の高温域における浄化活性が低下するので好ましくな
い。モリブデンの担持量は、貴金属元素に対してモル比
で50以上でも効果はあるが、効果の増大はほとんどな
い。
(Operation of Second Invention) In the second invention,
The amount of molybdenum supported is 0.1 with respect to the precious metal element.
In the above case, a particularly large amount of noble metal element-molybdenum interaction sites are present on the catalyst surface, so that the nitrogen oxide purifying activity is further excellent. When the supported amount of molybdenum is less than 0.1 in terms of molar ratio with respect to the noble metal element, the interaction between the noble metal element and molybdenum is weak, and the purification activity in the high temperature range of 90 ° C. or higher is reduced, which is not preferable. The amount of molybdenum supported is effective even if the molar ratio to the noble metal element is 50 or more, but the effect is hardly increased.

【0018】(第3発明の作用)本第3発明において、
窒素酸化物浄化用触媒にアルカリ金属、アルカリ土類金
属からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属がさら
に含まれる場合には、該アルカリ金属および/またはア
ルカリ土類金属と、貴金属元素、モリブデンとの相互作
用により貴金属元素上での酸素の活性化がさらに抑制さ
れる。このため、とくに酸素の活性速度が速い温度域に
おいて、窒素酸化物の水素による浄化率がさらに高めら
れるものと推定される。
(Operation of Third Invention) In the third invention,
When the catalyst for purifying nitrogen oxides further contains at least one metal selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, the alkali metal and / or alkaline earth metal, a noble metal element, and molybdenum The activation of oxygen on the noble metal element is further suppressed by the interaction of. Therefore, it is presumed that the purification rate of nitrogen oxides by hydrogen can be further increased particularly in the temperature range where the oxygen activation rate is high.

【0019】(第4発明の作用)本第4発明において、
還元剤である水素の量が窒素酸化物に対してモル比で
1.2以上の場合には、該水素による窒素酸化物浄化活
性がとくに効果的に行われる。
(Operation of Fourth Invention) In the fourth invention,
When the amount of hydrogen as a reducing agent is 1.2 or more in molar ratio with respect to nitrogen oxides, the nitrogen oxide purification activity by the hydrogen is particularly effectively performed.

【0020】(第5発明の作用)本第5発明において、
窒素酸化物浄化用触媒の使用温度が90℃未満のとき
は、反応により生じた水が凝集し、触媒上に触媒上に蓄
積されるため窒素酸化物の浄化効率が低下する。また、
250℃を越えると水素が酸素と直接反応し、窒素酸化
物を還元できなくなるので好ましくない。
(Operation of Fifth Invention) In the fifth invention,
When the operating temperature of the catalyst for purifying nitrogen oxides is lower than 90 ° C., water generated by the reaction is aggregated and accumulated on the catalyst, so that the efficiency of purifying nitrogen oxides decreases. Also,
When the temperature exceeds 250 ° C, hydrogen directly reacts with oxygen and nitrogen oxides cannot be reduced, which is not preferable.

【0021】窒素酸化物浄化触媒の使用温度が90〜2
50℃の場合には、水素は十分に実用的な速度で窒素酸
化物と反応し、かつ、共存する酸素は反応に関与しない
という状態が実現する。従ってこの状態では、水素を還
元剤として窒素酸化物の浄化反応が効率よく進行する。
また、この温度範囲では、窒素酸化物が窒素以外の亜酸
化窒素、アンモニア、二酸化窒素になるという好ましく
ない副反応がほとんど進行しないのでとくに好ましい。
The operating temperature of the nitrogen oxide purifying catalyst is 90 to 2
In the case of 50 ° C., a state is realized in which hydrogen reacts with nitrogen oxide at a sufficiently practical rate, and coexisting oxygen does not participate in the reaction. Therefore, in this state, the purification reaction of nitrogen oxides proceeds efficiently using hydrogen as a reducing agent.
Further, in this temperature range, the undesirable side reaction that nitrogen oxides become nitrous oxide other than nitrogen, ammonia, and nitrogen dioxide hardly progress, which is particularly preferable.

【0022】[0022]

【発明の効果】【The invention's effect】

(第1発明〜第5発明の効果)本第1発明〜第5発明に
よれば、水素を還元剤として作用させることにより、広
い温度範囲で高い浄化活性をもつ窒素酸化物浄化方法を
提供することができる。
(Effects of the first invention to the fifth invention) According to the first invention to the fifth invention, a nitrogen oxide purification method having high purification activity in a wide temperature range is provided by causing hydrogen to act as a reducing agent. be able to.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、
本発明の技術思想は本実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.
The technical idea of the present invention is not limited to this embodiment.

【0024】(発明の具体例)本第1発明において、化
学量論比以上の酸素濃度を有する酸素過剰の排ガスと
は、少なくとも、一酸化炭素および不飽和炭化水素がそ
れぞれ約100ppmより少なく、かつ、窒素酸化物の
ほかに酸素が0.1%以上含まれている排ガスをいう。
ここで、排ガス中に、水蒸気、炭酸ガス等がさらに含ま
れていてもよい。
(Specific Example of the Invention) In the first aspect of the present invention, the exhaust gas in excess of oxygen having an oxygen concentration equal to or higher than the stoichiometric ratio means that carbon monoxide and unsaturated hydrocarbon are each less than about 100 ppm, and Exhaust gas containing 0.1% or more of oxygen in addition to nitrogen oxides.
Here, the exhaust gas may further contain water vapor, carbon dioxide gas, and the like.

【0025】本第1発明の窒素酸化物浄化方法により、
排ガス中の窒素酸化物を浄化するに際し、該排ガス中に
一酸化炭素(CO)、不飽和炭化水素成分(HC)が含
まれる場合には、酸素過剰の排ガスを前記窒素酸化物浄
化触媒に接触させる前に、予め前記それぞれの成分の量
を約100ppm以下に抑えておくことが好ましい。そ
の理由は、前記成分が排ガス中100ppmを越えてに
含まれる場合には、該成分が前記窒素酸化物の浄化能力
を低下させるからである。
According to the nitrogen oxide purification method of the first invention,
When purifying nitrogen oxides in exhaust gas, when the exhaust gas contains carbon monoxide (CO) and unsaturated hydrocarbon components (HC), the exhaust gas in excess of oxygen is brought into contact with the nitrogen oxide purification catalyst. It is preferable to suppress the amount of each of the above components to about 100 ppm or less in advance, before carrying out. The reason is that when the component is contained in the exhaust gas in an amount exceeding 100 ppm, the component reduces the purification ability of the nitrogen oxides.

【0026】排ガス中の一酸化炭素、不飽和炭化水素成
分を予め抑えるには、前記窒素酸化物浄化触媒の排ガス
流路前段に通常の酸化触媒、例えば、アルミナからなる
担体にパラジウムを担持した触媒を設け、該触媒によ
り、前記成分を酸化する等の方法により行うことができ
る。
In order to suppress carbon monoxide and unsaturated hydrocarbon components in the exhaust gas in advance, an ordinary oxidation catalyst, for example, a catalyst in which palladium is supported on a carrier made of alumina is provided in the preceding stage of the exhaust gas passage of the nitrogen oxide purification catalyst. And the catalyst is used to oxidize the above-mentioned components.

【0027】排ガス中に共存する水素は、燃料を水蒸気
改質または一酸化炭素の水性ガスシフト反応等の方法に
より改質して生成されたもの、または、たとえば水の電
気分解から得られる水素を利用する水素供給手段を新た
に設けてこれから供給するものなどいずれかの方法で共
存させ得るものであればよい。
As hydrogen coexisting in the exhaust gas, hydrogen produced by reforming fuel by steam reforming or water gas shift reaction of carbon monoxide, or hydrogen obtained from electrolysis of water is used. Any hydrogen supply means may be provided so long as it can coexist by any method.

【0028】また、水素の供給方法としては、例えば、
窒素酸化物還元触媒あるいは排ガス流路に水素を連続的
に供給する方法、間欠的に供給する方法、あるいは、エ
ンジンの運転時間・運転条件や排ガスの状態に合わせ
て、水素濃度を変化させて供給する方法等が例示され、
これらの方法を用いることができる。
As a method of supplying hydrogen, for example,
Supplying hydrogen continuously to the nitrogen oxide reduction catalyst or the exhaust gas flow path, intermittently supplying it, or by changing the hydrogen concentration according to the operating time and operating conditions of the engine and the state of the exhaust gas. The method to do is illustrated,
These methods can be used.

【0029】また、窒素酸化物浄化触媒を構成する多孔
質担体の種類はとくに限定しないが、担体として用いら
れる金属酸化物のうちとくに珪素を含んだ多孔質担体、
酸化珪素(シリカ;SiO2 )、ゼオライト等を用いる
のが好適である。
The type of the porous carrier constituting the nitrogen oxide purification catalyst is not particularly limited, but a porous carrier containing silicon among metal oxides used as the carrier,
It is preferable to use silicon oxide (silica; SiO 2 ), zeolite or the like.

【0030】また、前記多孔質担体に担持する貴金属元
素としては、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジ
ウム(Pd)などを単独で、または組み合わせて用いる
ことができる。前記貴金属元素のうち、窒素酸化物の浄
化に対しては、白金が優れており、白金を用いるのが好
ましい。
As the noble metal element supported on the porous carrier, platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) and the like can be used alone or in combination. Of the above-mentioned noble metal elements, platinum is excellent in purifying nitrogen oxides, and platinum is preferably used.

【0031】また、前記多孔質担体に担持する貴金属元
素の担持量はとくに限定しないが、実用上、担体に対し
0.1〜20重量%の範囲が好適である。
The amount of the noble metal element supported on the porous carrier is not particularly limited, but in practical use, it is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight based on the carrier.

【0032】本第3発明において、担持されるアルカリ
金属としては、ナトリウム(Na)、リチウム(L
i)、カリウム(K)、セシウム(Cs)、およびルビ
ジウム(Rb)などを用いることができ、また、アルカ
リ土類金属としては、バリウム(Ba)、カルシウム
(Ca)、ストロンチウム(Sr)、およびマグネシウ
ム(Mg)などを用いることができる。
In the third aspect of the present invention, the alkali metal carried is sodium (Na), lithium (L
i), potassium (K), cesium (Cs), rubidium (Rb) and the like can be used, and as the alkaline earth metal, barium (Ba), calcium (Ca), strontium (Sr), and Magnesium (Mg) or the like can be used.

【0033】前記アルカリ金属、アルカリ土類金属の量
は、貴金属元素の担持量1に対し、モル比で0.001
〜15が好ましい。該金属の担持量がこの範囲のとき、
前記貴金属元素−モリブデンの相互作用がとくに効果的
に行われる。アルカリ金属の担持量が15を越えると、
該アルカリ金属により担体の構造が破壊され、比表面積
が低下すると推定されるため好ましくない。
The amount of the alkali metal or alkaline earth metal is 0.001 in a molar ratio with respect to the amount 1 of the noble metal element supported.
-15 are preferable. When the supported amount of the metal is in this range,
The precious metal element-molybdenum interaction is particularly effective. When the amount of alkali metal carried exceeds 15,
It is presumed that the structure of the carrier is destroyed by the alkali metal and the specific surface area decreases, which is not preferable.

【0034】本第5発明において、窒素酸化物浄化用触
媒の使用温度は、好ましくは、100〜200℃、さら
に好ましくは、120〜180℃がよい。その理由は、
使用温度範囲が前記範囲では、窒素酸化物の浄化率がと
くに上昇するためである。
In the fifth aspect of the invention, the operating temperature of the nitrogen oxide purifying catalyst is preferably 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 180 ° C. The reason is,
This is because the purification rate of nitrogen oxides is particularly increased in the operating temperature range described above.

【0035】(本実施例の触媒の調製)表1に示すアル
カリ金属またはアルカリ土類金属担持量が得られるよう
に調製した所定濃度のアルカリ金属またはアルカリ土類
金属(酢酸ナトリウム、硝酸リチウム、硝酸カリウム、
硝酸カルシウム、酢酸マグネシウム)水溶液を酸化珪素
(SiO2 )粉末に含浸させ、蒸発乾固させた後、50
0℃で5時間焼成し、表1中No.2〜No.9に示す
ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、カリウム
(K)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)担
持量を有する触媒を得た。次に前記触媒に、表1に示す
モリブデン(Mo)担持量が得られるように調製した所
定濃度のモリブデン酸アンモニウム水溶液を含浸させ、
蒸発乾固させた後、700℃で3時間焼成し、表1中N
o.2〜No.9に示すモリブデン担持量を有する触媒
を得た。また、表1中No.1に示すモリブデン担持量
が得られるように調製した所定濃度のモリブデン酸アン
モニウム水溶液を酸化珪素粉末に含浸させ、蒸発乾固さ
せた後、700℃で3時間焼成し、表1中No.1に示
すモリブデン担持量を有する触媒を得た。
(Preparation of Catalyst of this Example) Alkali metal or alkaline earth metal (sodium acetate, lithium nitrate, potassium nitrate) having a predetermined concentration prepared so as to obtain the supported amount of alkali metal or alkaline earth metal shown in Table 1. ,
An aqueous solution of calcium nitrate and magnesium acetate was impregnated in the silicon oxide (SiO 2 ) powder, and evaporated to dryness, then 50
It was baked at 0 ° C. for 5 hours, and No. 2 to No. A catalyst having the amounts of sodium (Na), lithium (Li), potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg) shown in 9 was obtained. Next, the catalyst was impregnated with an ammonium molybdate aqueous solution having a predetermined concentration prepared so as to obtain the molybdenum (Mo) loading amount shown in Table 1,
After evaporating to dryness, baking was performed at 700 ° C. for 3 hours.
o. 2 to No. A catalyst having a molybdenum loading shown in 9 was obtained. Further, in Table 1, No. The silicon oxide powder was impregnated with an aqueous solution of ammonium molybdate having a predetermined concentration prepared so as to obtain the amount of molybdenum supported as shown in Table 1, evaporated to dryness, and then baked at 700 ° C. for 3 hours. A catalyst having a molybdenum loading of 1 was obtained.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】次に、前記No.1〜No.9に示すモリ
ブデン担持量を有する触媒に、1.7重量%の白金が得
られるように調製した所定濃度のジニトロジアミノ白金
水溶液を含浸させ、蒸発乾固させた後、500℃で5時
間焼成し、本実施例の触媒No.1〜No.9を調製し
た。
Next, the No. 1 to No. A catalyst having a molybdenum loading shown in 9 was impregnated with a dinitrodiaminoplatinum aqueous solution having a predetermined concentration prepared so that 1.7% by weight of platinum was obtained, evaporated to dryness, and then calcined at 500 ° C. for 5 hours. , The catalyst No. of this example. 1 to No. 9 was prepared.

【0038】(比較例の触媒の調製)担体をアルミナ
(Al2 3 )に変え、該アルミナ担体にアルカリ金
属、アルカリ土類金属、モリブデンを担持させなかった
こと以外は前記本実施例の触媒No.2と同様の操作に
より、比較例の触媒No.10を得た。
(Preparation of Catalyst of Comparative Example) The catalyst of the present Example except that the carrier was changed to alumina (Al 2 O 3 ) and the alkali metal, alkaline earth metal and molybdenum were not supported on the alumina carrier. No. By the same operation as that of the catalyst No. 2 of the comparative example. Got 10.

【0039】(性能評価試験)表1に示すNo.1〜N
o.10の触媒を圧粉成形により直径が300〜700
μmのペレット状に成形し、このペレット状の触媒0.
5gを石英製の反応管に詰めた。この反応管に表2に示
すガス成分を有する希薄燃焼排気のモデルガスを流通さ
せて、触媒活性(NO転化率)評価を排ガス分析計によ
り行った。このとき、水素濃度は、0.2%一定とし
た。
(Performance Evaluation Test) No. 1 shown in Table 1 1 to N
o. Diameter of 300 to 700 by compacting 10 catalysts
The pellet-shaped catalyst was molded into a pellet of 0.1 μm.
5 g was packed in a quartz reaction tube. A model gas of lean-burn exhaust having the gas components shown in Table 2 was circulated in the reaction tube, and catalytic activity (NO conversion rate) was evaluated by an exhaust gas analyzer. At this time, the hydrogen concentration was kept constant at 0.2%.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】次に、上記本実施例の触媒No.2(ペレ
ット状、0.5g)を用いて、モデルガス中の水素量を
0〜0.2%(H2 /NO比:0〜10)に変化させた
ときの触媒活性(NO転化率)の変化を排ガス分析計に
より測定した。
Next, the catalyst No. of the above-mentioned embodiment was used. 2 (pellets, 0.5 g), the catalyst activity (NO conversion rate) when the amount of hydrogen in the model gas was changed to 0 to 0.2% (H 2 / NO ratio: 0 to 10) Was measured by an exhaust gas analyzer.

【0042】(性能評価試験結果)図1〜図4に、本実
施例および比較例の触媒のNO浄化率を示す。横軸は入
りガス温度、縦軸はNOX (NO)浄化率をそれぞれ示
す。図1は、担持するNaの量を変化させた場合のNO
X 浄化率を示す。この結果より、担持するNaの量はゼ
ロでもよく、さらに、Na担持量が増加するにつれて、
NOX 浄化率は徐々に低下している。しかし、Naの担
持量が白金に対し、モル比で0〜5.6の範囲では良好
なNOX 浄化率を示していることがわかる(図1、図
2)。同図には、比較例の触媒No.8のNOX 浄化特
性も示す。本実施例の触媒は、比較例の触媒に比べて高
いNOX 浄化率を有している。
(Results of Performance Evaluation Test) FIGS. 1 to 4 show the NO purification rates of the catalysts of the present example and comparative example. The abscissa shows the incoming gas temperature, and the ordinate shows the NO x (NO) purification rate. FIG. 1 shows NO when the amount of Na carried is changed.
X Indicates the purification rate. From this result, the amount of Na supported may be zero, and as the amount of Na supported increases,
The NO x purification rate is gradually decreasing. However, it can be seen that when the supported amount of Na is in the range of 0 to 5.6 in terms of molar ratio with respect to platinum, a good NO x purification rate is exhibited (FIGS. 1 and 2). In the figure, the catalyst No. of the comparative example. The NO x purification characteristics of No. 8 are also shown. The catalyst of this example has a higher NO x purification rate than the catalyst of the comparative example.

【0043】図2は、担持するアルカリ金属を変えた場
合のNOX (NO)浄化率を示す。縦軸、横軸は図1と
同様である。この結果より、アルカリ金属の種類を変え
た場合でも、良好なNOX 浄化率を示すことがわかる。
FIG. 2 shows the NO x (NO) purification rate when the supported alkali metal is changed. The vertical axis and the horizontal axis are the same as in FIG. From this result, it is understood that a good NO x purification rate is exhibited even when the type of alkali metal is changed.

【0044】図3は、触媒担体を変えた場合のNOX
化率を示す。この結果より、触媒担体が変わった場合に
もNOX 浄化率は高い値に保たれていることがわかる。
FIG. 3 shows the NO x purification rate when the catalyst carrier is changed. From this result, it is understood that the NO x purification rate is maintained at a high value even when the catalyst carrier is changed.

【0045】図4は、アルカリ土類金属を担持した場合
のNOx (NO)浄化率を示す。この結果より、アルカ
リ土類金属を担持した場合にも良好なNOx 浄化率を示
すことがわかる。
FIG. 4 shows the NO x (NO) purification rate when an alkaline earth metal was supported. From this result, it can be seen that a good NO x purification rate is exhibited even when the alkaline earth metal is supported.

【0046】図5は、モデルガス中の水素量を変化させ
たときのNO浄化率の変化の測定結果を示す。用いた触
媒は、本実施例の触媒No.2である。横軸は水素量を
NOとの比で示し、縦軸は、NOX (NO)浄化率をそ
れぞれ示す。この結果より、H2 /NO比が1.2以上
のとき良好なNO浄化率を示すことがわかる。
FIG. 5 shows the measurement results of changes in the NO purification rate when the amount of hydrogen in the model gas was changed. The catalyst used was the catalyst No. 1 of this example. It is 2. The horizontal axis represents the amount of hydrogen as a ratio to NO, and the vertical axis represents the NO x (NO) purification rate. From this result, it is understood that when the H 2 / NO ratio is 1.2 or more, a good NO purification rate is exhibited.

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

【図1】本発明の実施例に係る触媒において、Naの担
持量を変化させたときのNOx浄化率と、比較例の触媒
のNOx 浄化率を示す図である。
In the catalyst according to an embodiment of the invention, FIG diagrams showing the the NO x purification rate when varying the loading of Na, the the NO x purification rate of the catalyst of Comparative Example.

【図2】本発明の実施例に係る触媒において、担持させ
るアルカリ金属の種類を変えたときのNOx 浄化率を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the NO x purification rate when the type of alkali metal to be carried is changed in the catalyst according to the example of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係る触媒において、担体の種
類を変えたときのNOx 浄化率を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the NO x purification rate when the type of carrier is changed in the catalyst according to the example of the present invention.

【図4】本発明の実施例に係る触媒において、アルカリ
土類金属を担持したときのNOx 浄化率を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a NO x purification rate when an alkaline earth metal is supported in the catalyst according to the example of the present invention.

【図5】本発明の実施例に係る触媒において、モデルガ
ス中の水素量を変化させたときのNOx 浄化率の変化を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the NO x purification rate when the amount of hydrogen in the model gas is changed in the catalyst according to the example of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 寿幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 瀧 昌弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大島 雄次郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 松本 伸一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiyuki Tanaka, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, Nagatoji 1 1st side street, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor, Masahiro Taki Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 41 Chuo-dori, 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Yujiro Oshima, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Pref. Shoji, 1-chome Yokota Central Research Institute (72) Inventor Shinichi Matsumoto Aichi 1 Toyota-cho, Toyota City Toyota Motor Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガス中の酸素濃度が該排ガス中の被酸
化成分を酸化するのに必要な化学量論比以上である酸素
過剰の排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する窒素酸
化物浄化方法であって、 前記酸素過剰の排ガス中に水素が共存する排ガスを、多
孔質担体と、 該多孔質担体に担持した貴金属元素およびモリブデン
と、を含んで構成される窒素酸化物浄化触媒と接触させ
て該排ガス中の窒素酸化物を浄化することを特徴とする
窒素酸化物浄化方法。
1. Nitrogen oxide purification for purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas in excess of oxygen in which the oxygen concentration in the exhaust gas is equal to or higher than the stoichiometric ratio required to oxidize components to be oxidized in the exhaust gas. In the method, the exhaust gas in which hydrogen coexists in the oxygen-excess exhaust gas is contacted with a nitrogen oxide purification catalyst composed of a porous carrier and a noble metal element and molybdenum supported on the porous carrier. A method for purifying nitrogen oxides, characterized by purifying nitrogen oxides in the exhaust gas.
【請求項2】 請求項1において、窒素酸化物浄化触媒
は、モリブデンの担持量が貴金属元素の担持量1に対し
モル比で0.1以上であることを特徴とする窒素酸化物
浄化方法。
2. The method for purifying nitrogen oxides according to claim 1, wherein the nitrogen oxide purifying catalyst has a molybdenum loading of 0.1 or more in a molar ratio with respect to a loading of 1 of the noble metal element.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、窒素
酸化物浄化用触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属
からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属をさらに
含んで構成されることを特徴とする窒素酸化物浄化方
法。
3. The nitrogen oxide purifying catalyst according to claim 1, further comprising at least one metal selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. A method for purifying nitrogen oxides.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか一項にお
いて、酸素過剰の排ガス中に共存する水素は、該排ガス
中の窒素酸化物に対してモル比で1.2以上であること
を特徴とする窒素酸化物浄化方法。
4. The hydrogen coexisting in the exhaust gas in excess of oxygen according to any one of claims 1 to 3, having a molar ratio of 1.2 or more with respect to nitrogen oxides in the exhaust gas. A method for purifying nitrogen oxides, which comprises:
【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか一項にお
いて、前記水素が共存する酸素過剰の排ガスを前記窒素
酸化物浄化触媒に接触させるときの該窒素酸化物浄化触
媒および/または前記酸素過剰の排ガスの温度は90〜
250℃であることを特徴とする窒素酸化物浄化方法。
5. The nitrogen oxide purifying catalyst according to claim 1, and / or the nitrogen oxide purifying catalyst, when the oxygen-excess exhaust gas in which hydrogen coexists is brought into contact with the nitrogen oxide purifying catalyst. The temperature of exhaust gas with excess oxygen is 90-
A method for purifying nitrogen oxides, characterized in that the temperature is 250 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1108863A2 (en) 1999-12-15 2001-06-20 Nissan Motor Co., Ltd. Catalyst system for purifying exhaust gas
JP2003033654A (en) * 2001-07-26 2003-02-04 Petroleum Energy Center Catalyst for catalytically reducing and removing nitrogen oxides

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