JPH0824657A - 高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造方法 - Google Patents

高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造方法

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JPH0824657A
JPH0824657A JP6190101A JP19010194A JPH0824657A JP H0824657 A JPH0824657 A JP H0824657A JP 6190101 A JP6190101 A JP 6190101A JP 19010194 A JP19010194 A JP 19010194A JP H0824657 A JPH0824657 A JP H0824657A
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稔貴 田辺
Akihiko Koiwai
明彦 小岩井
Jiro Mizuno
二郎 水野
Koji Yokota
幸治 横田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造方法を
目的とする。 【構成】 アンモニウム型ゼオライトのアンモニウムイ
オンをアルカリ金属陽イオンでイオン交換するイオン交
換工程と、前記イオン交換したアルカリ金属陽イオンを
触媒金属でさらにイオン交換して該触媒金属をゼオライ
トに担持させる触媒金属担持工程とを含んで構成される
ことを特徴とする高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造
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か
ら排出される排ガス中の窒素酸化物(NOX)、一酸化
炭素(CO)および炭化水素(HC)を同時に浄化でき
る排ガス浄化用触媒の製造方法に関し、さらに詳しく
は、酸素過剰雰囲気下、高温での使用に際してもとくに
窒素酸化物の浄化性能が低下することのない高耐熱性窒
素酸化物浄化用触媒の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、酸素過剰雰囲気下でも排ガス中の
窒素酸化物を浄化できる触媒として、遷移金属をイオン
交換したゼオライト触媒が開発されている。例えば、特
開昭63−283727号公報や特開平1−13073
5号公報には、未燃焼の一酸化炭素および炭化水素等の
還元剤が微量に含まれている酸素過剰な排ガス中でも窒
素酸化物を選択的に還元させることができるゼオライト
系触媒が提案されている。これらのゼオライト系触媒に
よれば、アンモニア等の還元剤を用いることなく酸素過
剰な排ガス中の窒素酸化物を浄化することができる。
【0003】さらに、特開平4−219141号公報で
は、ゼオライトに銀を含む触媒が提案されており、この
触媒によれば、酸素過剰雰囲気下、広い温度域において
窒素酸化物を浄化できることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では排ガス中に水蒸気が含まれる場合、触媒が7
00℃程度の高温域にさらされると、窒素酸化物の浄化
性能が低下することが知られている。本発明者らは、こ
の浄化性能の低下原因について詳細に研究した。その結
果、この原因の一つはゼオライト系NOX 触媒の熱劣化
によるものであり、この熱劣化は、製造の過程でゼオラ
イト中に残存しているブレンステッド酸点によるもので
あることが推定された。
【0005】すなわち、水蒸気が含まれる高温雰囲気中
では、水分子と、ゼオライト格子を形成するアルミニウ
ム(Al)サイトが加水分解反応を起こし、ゼオライト
格子からアルミニウムが抜け出す脱アルミニウム現象が
起こる。この脱アルミニウム現象により触媒金属の担持
状態が変化して熱劣化に到るものと推定される。この脱
アルミニウム現象はブレンステッド酸点に起因し、促進
されるものであると推定される。
【0006】このブレンステッド酸点は、通常のアンモ
ニウム型ゼオライトを触媒活性金属でイオン交換する
際、イオン交換されなかったアンモニウムイオンが残存
し、後の焼成工程においてこの残存するアンモニウムイ
オンからアンモニアが離脱して生成されるものであると
推定された。
【0007】そこで、本発明者らは、上記触媒劣化原因
であるブレンステッド酸点を減少させるゼオライト系触
媒の製造方法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。
【0008】本発明は、水を含む排ガスに対しても熱劣
化を抑制できる、高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造
方法の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(第1発明)本第1発明の高耐熱性窒素酸化物浄化用触
媒の製造方法は、アンモニウム型ゼオライトのアンモニ
ウムイオンをアルカリ金属陽イオンでイオン交換するイ
オン交換工程と、前記イオン交換したアルカリ金属陽イ
オンを触媒金属でさらにイオン交換して該触媒金属をゼ
オライトに担持させる触媒金属担持工程と、を含んで構
成されることを特徴とする。
【0010】(第2発明)本第2発明の高耐熱性窒素酸
化物浄化用触媒の製造方法は、アンモニウム型ゼオライ
トのアンモニウムイオンを触媒金属でイオン交換して該
触媒金属を前記アンモニウム型ゼオライトに担持させる
触媒金属担持工程と、前記触媒金属担持工程を経た後ア
ンモニウム型ゼオライトに残存するアンモニウムイオン
をアルカリ金属陽イオンでイオン交換するイオン交換工
程と、を含んで構成されることを特徴とする。
【0011】(第3発明)本第3発明の高耐熱性窒素酸
化物浄化用触媒の製造方法は、本第1発明または第2発
明において、アルカリ金属陽イオンはカリウムイオン、
ルビジウムイオン、およびセシウムイオンから選ばれる
少なくとも1種であることを特徴とする。
【0012】(第4発明)本第4発明の高耐熱性窒素酸
化物浄化用触媒の製造方法は、本第1発明〜第3発明の
いずれか1発明において、触媒金属は一価の陽イオンで
あることを特徴とする。
【0013】(第5発明)本第5発明の高耐熱性窒素酸
化物浄化用触媒の製造方法は、本第4発明において、一
価の陽イオンは銀イオンであることを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の作用は明確には明らかではないが、お
よそ次のようであると推定される。
【0015】(第1発明の作用)まず、アンモニウム型
ゼオライトのアンモニウムイオンをアルカリ金属陽イオ
ンでイオン交換するとブレンステッド酸点の発生原因で
あるアンモニウムイオンがアルカリ金属陽イオンに置換
される。このとき、イオン交換されるアルカリ金属イオ
ンが一価のイオンであるために、アンモニウムイオンの
ほとんどが一価のアルカリ金属陽イオンに置換される。
次に、このイオン交換したアルカリ金属陽イオンを触媒
金属でさらにイオン交換して該触媒金属をゼオライトに
担持させる。このとき、従来の方法によれば、イオン交
換されなかったイオンとしてアンモニウムイオンが残る
が、本発明においては一価のアルカリ金属イオンが残
る。
【0016】この一価のアルカリ金属イオンは、続く焼
成工程においても加水分解反応を起こすことがないため
に、ブレンステッド酸点の発生を抑制することができ
る。
【0017】(第2発明の作用)触媒金属担持工程を経
てなおアンモニウム型ゼオライトに残存する、ブテンス
テッド酸点の発生原因であるアンモニウムイオンは、続
くイオン交換工程によりアルカリ金属陽イオンに置換さ
れる。このため、ブレンステッド酸点の発生を抑制する
ことができる。
【0018】(第3発明の作用)水溶液中、アルカリ金
属陽イオンは水分子によって水和されており、見かけ
上、金属イオンそのものよりも大きなイオンとして存在
している。この水和された状態でのイオン半径(水和
圏)は原子番号の大きなイオンほど小さい。この水和圏
の小さな、原子番号の大きいイオンほどイオン交換され
やすいために、アルカリ金属陽イオンのうちでも原子番
号の大きい、カリウム、ルビジウム、セシウムの少なく
とも1種からなるアルカリ金属陽イオンを用いるのが効
果的である。
【0019】(第4発明の作用)触媒金属が二価以上の
陽イオンの場合、水との加水分解反応によって高温でブ
レンステッド酸点を生じやすくなるので、触媒金属は一
価の陽イオンが好ましい。
【0020】(第5発明の作用)銀イオンは触媒活性に
優れ、かつ、安定であるために、一価の陽イオンは銀イ
オンが最も好ましい。
【0021】
【発明の効果】
(本第1発明、第2発明、第3発明、第4発明、第5発
明の効果)以上述べたように、本発明によればゼオライ
ト系触媒の熱劣化の原因と考えられるブレンステッド酸
点の発生を抑制することができるので、水を含む排ガス
に対しても熱劣化による性能低下を抑制した高耐熱性窒
素酸化物浄化用触媒を製造することができる。
【0022】
【実施例】
(実施例の触媒の調製)酢酸カリウム3.98gを30
0mlの蒸留水に溶解し、アンモニウム型のゼオライト
の一種であるNH4 −ZSM−5を10g加え、室温に
おいて24時間攪拌した。この溶液を濾過した後、再
び、酢酸カリウム3.98gを蒸留水300mlに溶解
した水溶液を加えて、室温において24時間攪拌した。
この溶液を再び濾過し、得られた固形物を蒸留水で洗浄
した後、100℃において乾燥させ、NH4 −ZSM−
5のアンモニウムイオンをカリウムイオンでイオン交換
したK−ZSM−5を調製した。
【0023】5.23gの硝酸銀を300mlの蒸留水
に溶解させた水溶液に、調製した前記K−ZSM−5、
7.42gを加え、室温において24時間攪拌した。こ
の溶液を濾過した後、再び硝酸銀5.10gを蒸留水に
溶解した水溶液を加え、室温において再び24時間攪拌
した。この溶液を再び濾過し、得られた固形物を蒸留水
で洗浄した後、100℃において乾燥させ、500℃で
流量1リットル/分の空気流下で1時間焼成し、Ag−
ZSM−5からなる本実施例に係る触媒を調製した。
【0024】(比較例の触媒の調製)アンモニウム型の
ゼオライトの一種であるNH4 −ZSM−5、5.10
gに、硝酸銀4.408gを蒸留水300mlに溶解し
た水溶液を加え、室温において24時間攪拌した。この
溶液を濾過し、得られた固形物を蒸留水で洗浄した後、
100℃において乾燥させ、500℃において流量1リ
ットル/分の空気流下で1時間焼成し、比較例の触媒を
調製した。
【0025】(評価試験)前記本実施例の触媒と比較例
の触媒中のブレンステッド酸点の定量を、アンモニア吸
収量を赤外吸収スペクトルによって定量する方法により
実施した。結果を表1に示す。表1は、各触媒のイオン
交換サイトに占める陽イオンの割合を%で示す。この結
果より、本実施例に係る触媒は比較例の触媒に比べてブ
レンステッド酸点の量が減少していることがわかる。
【0026】
【表1】
【0027】前記本実施例の触媒と比較例の触媒を所定
量アルミナ製のるつぼに入れ、水分を10%含む流量1
リットル/分の空気流通下、700℃で5時間熱処理す
ることにより耐久処理を行った。
【0028】前記耐久処理前および耐久処理後の本実施
例に係る触媒および比較例の触媒それぞれをプレス後粉
砕して、粒径を300〜700μmに整粒した。整粒し
た前記各触媒を直径10mmの石英管につめ、常圧固定
床流通式反応装置を用いて前記それぞれの触媒の窒素酸
化物(NO)、一酸化炭素(CO)、および炭化水素
(HC)浄化率を測定した。反応には、表2に示す組成
のA/F(空燃比)=18相当の排気モデルガスを用
い、触媒重量は0.5g、反応ガス流量は3.3リット
ル/分とし、温度を700℃から100℃まで5秒/℃
の速度で降下させながら反応評価試験を行った。
【0029】
【表2】
【0030】結果を図1、図2にそれぞれ示す。図1
は、本実施例に係る触媒の耐久処理前および耐久処理後
のNO浄化率を示し、図2は、比較例の触媒の耐久処理
前および耐久処理後のNO浄化率を示す。横軸は入りガ
ス温度、縦軸はNO浄化率をそれぞれ示す。同図に示す
結果より、本実施例に係る触媒は比較例の触媒に比べて
NO浄化率の低下がほとんどなく、熱処理による耐久処
理後の触媒活性低下が著しく抑制されていることがわか
る。
【0031】また、一酸化炭素、炭化水素に対しては、
耐久処理後も従来の触媒と同程度の浄化率を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る触媒のNO浄化率を示す図であ
る。
【図2】比較例の触媒のNO浄化率を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 幸治 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

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニウム型ゼオライトのアンモニウ
    ムイオンをアルカリ金属陽イオンでイオン交換するイオ
    ン交換工程と、 前記イオン交換したアルカリ金属陽イオンを触媒金属で
    さらにイオン交換して該触媒金属をゼオライトに担持さ
    せる触媒金属担持工程と、 を含んで構成されることを特徴とする高耐熱性窒素酸化
    物浄化用触媒の製造方法。
  2. 【請求項2】 アンモニウム型ゼオライトのアンモニウ
    ムイオンを触媒金属でイオン交換して該触媒金属を前記
    アンモニウム型ゼオライトに担持させる触媒金属担持工
    程と、 前記触媒金属担持工程を経た後アンモニウム型ゼオライ
    トに残存するアンモニウムイオンをアルカリ金属陽イオ
    ンでイオン交換するイオン交換工程と、 を含んで構成されることを特徴とする高耐熱性窒素酸化
    物浄化用触媒の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、アル
    カリ金属陽イオンはカリウムイオン、ルビジウムイオ
    ン、およびセシウムイオンから選ばれる少なくとも1種
    であることを特徴とする高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか一項にお
    いて、触媒金属は一価の陽イオンであることを特徴とす
    る高耐熱性窒素酸化物浄化用触媒の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4において、一価の陽イオンは銀
    イオンであることを特徴とする高耐熱性窒素酸化物浄化
    用触媒の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000153159A (ja) * 1998-11-17 2000-06-06 Tosoh Corp 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化方法
JP2013095653A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Tosoh Corp 銅及びアルカリ金属を有するゼオライト
US11889973B2 (en) 2016-08-25 2024-02-06 Lg Electronics Inc. Vacuum cleaner

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JP2013095653A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Tosoh Corp 銅及びアルカリ金属を有するゼオライト
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