JPH08290057A - 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents

排ガス浄化用触媒及びその製造方法

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JPH08290057A
JPH08290057A JP7095366A JP9536695A JPH08290057A JP H08290057 A JPH08290057 A JP H08290057A JP 7095366 A JP7095366 A JP 7095366A JP 9536695 A JP9536695 A JP 9536695A JP H08290057 A JPH08290057 A JP H08290057A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
ceo
nox
slurry
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Application number
JP7095366A
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English (en)
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Mitsuru Hosoya
満 細谷
Hiroshi Hirabayashi
浩 平林
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水の存在下においても、軽油等の還元剤を供
給することにより、安定してかつ高い効率で排ガスに含
まれるNOxを低減する。特にN2Oを生成することな
く広い温度範囲で排ガス中のNOxを低減する。 【構成】 CeO2のみにより構成された排ガス浄化用
触媒、又はセラミックス又はメタルからなるモノリス担
体11の表面にCeO2のみからなる酸化物の層12が
形成された排ガス浄化用触媒10である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンの排
ガスに含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を低
減する排ガス浄化用触媒及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】この種のNOxを低減するモノリス触媒
として、銅イオン交換ゼオライト触媒が知られている。
この銅イオン交換ゼオライト触媒上で酸素と炭化水素が
存在すると、主として300〜500℃の温度範囲でN
Oxの選択還元が高効率で触媒的に進行し、ディーゼル
エンジン、希薄燃焼方式ガソリンエンジン等の排ガス浄
化が可能になる。この銅イオン交換ゼオライト触媒はN
a型のZSM−5ゼオライトのNaイオンをCuイオン
とイオン交換した物質である。従来、銅イオン交換ゼオ
ライト触媒はコージェライト等のセラミックスで作られ
たモノリス担体の表面にCu−ZSM−5ゼオライトを
コーティングさせて構成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の銅
イオン交換ゼオライト触媒は高いNOxの選択還元機能
がある反面、分子構造上、水が存在すると水分を吸着
し、NOxの選択還元機能が低下する不具合があった。
一方、Pt−Al23触媒は高熱の雰囲気下でも、或い
は水、SO2が存在しても高い活性を有する特長がある
反面、N2Oを生成する問題点と、活性を示す温度範囲
が低温でかつ比較的狭い不具合があった。このPt−A
23触媒はセラミックスモノリス担体の表面に形成さ
れたAl23層にPtが数重量%担持された排ガス浄化
用触媒である。
【0004】本発明の目的は、水の存在下においても、
軽油等の還元剤を供給することにより、安定してかつ高
い効率で排ガスに含まれるNOxを低減し得る排ガス浄
化用触媒及びその製造方法を提供することにある。本発
明の別の目的は、N2Oを生成することなく広い温度範
囲で排ガス中のNOxを低減する排ガス浄化用触媒及び
その製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(a) 排ガス浄化用触媒 本発明の第1の排ガス浄化用触媒は、CeO2のみによ
り構成された顆粒状触媒、ペレット触媒又はモノリス触
媒である。この触媒の比表面積は1〜500cm2/g
が好ましく、100〜200cm2/gがより好まし
い。本発明の第2の排ガス浄化用触媒は、図1に示すよ
うにセラミックス又はメタルからなるモノリス担体11
の表面にCeO2のみからなる酸化物の層12が形成さ
れたモノリス触媒である。
【0006】(b) 排ガス浄化用触媒の製造方法 本発明の第1の排ガス浄化用触媒の製造方法は、CeO
2粉末をバインダ及び水とともに混練し、この混練物を
所定の形状に成形した後、この成形体を乾燥し焼成す
る。この第1の製造方法の成形法としては、顆粒状触媒
の場合造粒法が、ペレット触媒の場合圧縮成形法が、ま
たモノリス触媒の場合押出し成形法、圧縮成形法等がそ
れぞれ挙げられる。
【0007】本発明の第2の排ガス浄化用触媒の製造方
法は、CeO2粉末とバインダと水とを混合してスラリ
ーを調製し、セラミックス又はメタルからなるモノリス
担体を上記スラリーに浸漬した後、このスラリーに浸漬
したモノリス担体を乾燥し焼成する工程とを含む方法で
ある。この第2の製造方法では、少なくともCeO2
末を含む酸化物粉末を用いてウオッシュコート用のスラ
リーを作り、このスラリーを公知のセラミックス又はメ
タルからなるモノリス担体の表面にコーティングして焼
成する。セラミックモノリス担体にはコージェライト、
アルミナ等から作られたハニカム状の担体が、メタルモ
ノリス担体にはFe−Cr−Al系合金から作られた担
体が例示される。メタル担体は波形の金属箔と平らな金
属箔とを交互に積層した後、筒状に成形される。スラリ
ーは少なくともCeO2粉末を含む酸化物粉末とシリカ
ゾル、アルミナゾル、ポリビニルアルコール(PVA)
のようなバインダと水とを混合して調製される。モノリ
ス担体をこのスラリーに十分に浸漬した後、このスラリ
ーに浸漬したモノリス担体を大気圧下、乾燥し、500
〜800℃で1〜10時間焼成する。第1及び第2の製
造方法ともバインダとしてはカオリン、タルク、硝酸ア
ルミニウム及びシリカゾル等からなる群から選ばれた1
種又は2種以上のバインダを挙げることができる。また
第1の製造方法の成形助剤としてはポリビニルアルコー
ル(PVA)、プロピレングリコール、メチルセルロー
ス(MC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、
ポリエチレングリコール(PEG)等からなる群より選
ばれた1種又は2種以上の成形助剤を挙げることができ
る。更に成形性と成形体の強度を高めるために、混練物
の固形分を100重量%とするとき、混練物はCeO2
粉末を70〜90重量%、バインダを10〜30重量%
含有することが好ましい。
【0008】混練は各成分が均一に混合するように混練
機により行われる。混練物の成形は、押出し成形機、圧
縮成形機等を用いて成形体が排ガスの流れる方向に正方
形、三角形、六角形等の規則正しい通孔が多数あいたハ
ニカム状になるように行われる。また混練物の成形は顆
粒状、ペレット状になるように行うこともできる。成形
体は大気圧下、乾燥した後、大気圧下、500〜800
℃で1〜5時間焼成される。
【0009】
【作用】第1及び第2の触媒では、CeO2がNOと炭
化水素及び酸素の存在下でNOxをCeO2表面で窒素
と酸素に解離させる。ここで窒素はN2の形で排出さ
れ、酸素はCeO2の結晶格子に吸蔵された後、炭化水
素により除去される。これによりNOxは高効率に低減
する。またCeO2は高温の排ガスに対しても、水の存
在下においても触媒としての変化が少なく、またNOの
解離による酸素がCeO2に吸蔵されやすいため従来の
白金アルミナ触媒よりもN2Oを生成することが少な
い。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。 <実施例1>CeO2粉末とシリカゾルと水とを均一に
混合し、この混練物を造粒機により造粒した。造粒物を
乾燥し、大気圧下、500℃で3時間焼成して粒径1〜
3mmのペレット状の触媒を作製した。このペレット状
触媒の比表面積は約200cm2/gであった。
【0011】<比較例1>実施例1のCeO2粉末の代
わりにPt−Al23粉末を用いた以外は、実施例1と
同様にしてPt−Al23のペレット状の触媒を得た。
【0012】<評価試験>実施例1及び比較例1のペレ
ット触媒について、図2に示す触媒評価装置により評価
した。触媒評価装置は5つのガスボンベ11a,11
b,11c,11d及び11eを有し、これらのボンベ
は導管12a,12b,12c,12d及び12eを介
して触媒反応管14の入口部14aに接続される。これ
らのガスボンベ11a〜11eには、それぞれHe,N
O,C36,O2及びSO2の高圧ガスが貯えられる。導
管12a,12b,12c,12d及び12eの途中に
は開閉弁15a,15b,15c,15d及び15e、
並びにマスフロー制御弁16a,16b,16c,16
d及び16eが配設される。触媒反応管14の周囲には
加熱温度を調整可能な電気炉17が設けられる。触媒反
応管14の中央には実施例1又は比較例1のペレット状
のサンプル18が装着される。触媒反応管14の出口部
14bは導管19を介してガスクロマトグラフ20に接
続される。
【0013】上記5つの開閉弁を開き、マスフロー制御
弁16a,16b,16c,16d,及び16eを所定
の開度だけ開くことにより、触媒反応管14にディーゼ
ルエンジンの排ガスにシミュレートした次の組成の模擬
ガスを導入し、そこでNOx還元を行い、NOxの除去
率及びN2Oへの転化率を調べた。 ・NO :1000ppm ・C36:1360ppm ・O2 :10% ・SO2 :20ppm C36(プロピレン)は還元剤として用いた。電気炉1
7の加熱温度を150℃、200℃、225℃、250
℃、275℃、300℃、350℃及び400℃の各温
度にコントロールして、この各温度におけるNOxの除
去率を20000hr-1の空間速度(SV)で測定し
た。その結果を図3に示す。NOxの除去率はサンプル
18を通過する前のNOx濃度をC1、通過後のNOx
濃度をC2とするとき、次式により求めた。 NOx除去率={(C1−C2)/C1}×100(%) … (1) 図3から明らかなように、比較例1のサンプルのNOx
除去率が225℃で約60%であったのに対して、実施
例1のサンプルのNOx除去率は350℃で約40%の
値を示した。特に、比較例1のサンプルは低温側で高い
NOx除去率を示すのに対して、実施例1のサンプルは
高温側で高いNOx除去率を示した。
【0014】また、上記と同一の試験ガス(NOを10
00ppm含む)を用いて実施例1及び比較例1のサン
プルがNOをN2Oに転化する率を調べた。その結果を
図4に示す。図4から明らかなように比較例1のサンプ
ルが最大で約40%もNOをN2Oに転化するのに対し
て実施例1のサンプルはN2Oの生成を10%以下に抑
えることができた。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、C
eO2のみの酸化物により形成されたモノリス担体もし
くはペレット担体、又は上記酸化物層がコーティングさ
れたセラミック担体もしくはメタル担体はCeO2の触
媒の作用のため、酸素がCeO2の方に比較的速やかに
移動してその活性を長く持続する。この結果、NOと炭
化水素及び酸素の存在下でNOxを高効率に低減でき
る。また上記CeO2は高温の排ガスに対しても、水の
存在下においても触媒の変化が少なく高い効率で排ガス
に含まれるNOxを低減する優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第2の排ガス浄化触媒の構成図。
【図2】実施例1及び比較例1の触媒サンプルを評価す
るための触媒評価装置の構成図。
【図3】実施例1及び比較例1の触媒サンプルのNOx
除去率を示す図。
【図4】実施例1及び比較例1の触媒サンプルのN2
への転化率を示す図。
【符号の説明】
10 モノリス触媒(触媒) 11 モノリス担体 12 CeO2層(酸化物層)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CeO2のみにより構成された排ガス浄
    化用触媒。
  2. 【請求項2】 セラミックス又はメタルからなるモノリ
    ス担体(11)の表面にCeO2のみからなる酸化物の層(1
    2)が形成された排ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】 CeO2粉末とバインダと水とを混練す
    る工程と、前記混練物を所定の形状に成形する工程と、
    前記成形物を乾燥し焼成する工程とを含む排ガス浄化用
    触媒の製造方法。
  4. 【請求項4】 CeO2粉末とバインダと水とを混合し
    てスラリーを調製する工程と、セラミックス又はメタル
    からなるモノリス担体を前記スラリーに浸漬する工程
    と、前記スラリーに浸漬したモノリス担体を乾燥し焼成
    する工程とを含む排ガス浄化用触媒の製造方法。
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