JPH0899038A - 窒素酸化物浄化触媒の製造方法 - Google Patents
窒素酸化物浄化触媒の製造方法Info
- Publication number
- JPH0899038A JPH0899038A JP6259207A JP25920794A JPH0899038A JP H0899038 A JPH0899038 A JP H0899038A JP 6259207 A JP6259207 A JP 6259207A JP 25920794 A JP25920794 A JP 25920794A JP H0899038 A JPH0899038 A JP H0899038A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅をアルミナ担体の深部まで担持させて、触
媒活性点を増加させ、触媒のＮＯｘ浄化性能を大きく向
上させる。 【構成】 アルミナ担体に銅を担持してなる窒素酸化物
浄化触媒を、アルミナ担体を、銅塩を塩基性溶媒に溶解
した溶液に含浸させた後、乾燥、焼成することにより製
造する。
媒活性点を増加させ、触媒のＮＯｘ浄化性能を大きく向
上させる。 【構成】 アルミナ担体に銅を担持してなる窒素酸化物
浄化触媒を、アルミナ担体を、銅塩を塩基性溶媒に溶解
した溶液に含浸させた後、乾燥、焼成することにより製
造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車排ガス中の窒素
酸化物を還元、浄化する触媒の製造方法に関し、詳しく
は、酸素過剰雰囲気の排ガスから炭化水素の存在下に窒
素酸化物を効率よく除去する触媒の製造方法に関する。
酸化物を還元、浄化する触媒の製造方法に関し、詳しく
は、酸素過剰雰囲気の排ガスから炭化水素の存在下に窒
素酸化物を効率よく除去する触媒の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中の有
害物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および炭化水素（ＨＣ）を浄化する触媒としては、
例えばアルミナ担体に白金、ロジウム、パラジウム等を
担持させた三元触媒が知られている。ところが、三元触
媒は理論空燃費付近では高い浄化率を示すものの、希薄
燃焼（リーンバーン）ガソリンエンジンのように排気ガ
スが酸素過剰雰囲気になっている場合には、特にＮＯｘ
の浄化に対し十分な効果を発揮しない。そこで酸素過剰
雰囲気でもＮＯｘ浄化に有効な触媒として、アルミナに
銅、白金、銀等を担持させた触媒が提案されており（例
えば特開平５−１５４３８０号公報、特開平４−２９８
２３６号公報等）、なかでも特に銅を担持したアルミナ
触媒が着目されている。この銅担持アルミナ（Ｃｕ／Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）触媒は、通常、含浸法にて作製され、銅の塩
を水に溶解し、これにアルミナを浸漬した後、乾燥、焼
成して得られる。
害物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および炭化水素（ＨＣ）を浄化する触媒としては、
例えばアルミナ担体に白金、ロジウム、パラジウム等を
担持させた三元触媒が知られている。ところが、三元触
媒は理論空燃費付近では高い浄化率を示すものの、希薄
燃焼（リーンバーン）ガソリンエンジンのように排気ガ
スが酸素過剰雰囲気になっている場合には、特にＮＯｘ
の浄化に対し十分な効果を発揮しない。そこで酸素過剰
雰囲気でもＮＯｘ浄化に有効な触媒として、アルミナに
銅、白金、銀等を担持させた触媒が提案されており（例
えば特開平５−１５４３８０号公報、特開平４−２９８
２３６号公報等）、なかでも特に銅を担持したアルミナ
触媒が着目されている。この銅担持アルミナ（Ｃｕ／Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）触媒は、通常、含浸法にて作製され、銅の塩
を水に溶解し、これにアルミナを浸漬した後、乾燥、焼
成して得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の担持
法によって調製された銅担持アルミナ触媒を調べたとこ
ろ、銅が担体の表層付近にのみ担持され、担体の内部ま
で十分浸透していないことが判明した。この状態では、
触媒活性点である銅が担体の表層に集中するため、担体
細孔内部に拡散した排気ガスの一部は、触媒活性点に吸
着、除去されることなく、触媒から離脱してしまい、十
分なＮＯｘ浄化率を得ることは難しい。
法によって調製された銅担持アルミナ触媒を調べたとこ
ろ、銅が担体の表層付近にのみ担持され、担体の内部ま
で十分浸透していないことが判明した。この状態では、
触媒活性点である銅が担体の表層に集中するため、担体
細孔内部に拡散した排気ガスの一部は、触媒活性点に吸
着、除去されることなく、触媒から離脱してしまい、十
分なＮＯｘ浄化率を得ることは難しい。
【０００４】しかして、本発明は、触媒活性点である銅
をアルミナ担体のより深い位置にまで担持させ、銅担持
アルミナ触媒のＮＯｘ浄化率を向上させることを目的と
するものである。
をアルミナ担体のより深い位置にまで担持させ、銅担持
アルミナ触媒のＮＯｘ浄化率を向上させることを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記実情に鑑
みなされたものであり、アルミナ担体に銅を担持してな
る窒素酸化物浄化触媒を製造するにあたり、アルミナ担
体を、銅塩を塩基性溶媒に溶解した溶液に含浸させた
後、乾燥、焼成することを特徴とする（請求項１）。上
記塩基性溶媒としては、例えば、アンモニア水、水酸化
ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好適
に使用される（請求項２）。
みなされたものであり、アルミナ担体に銅を担持してな
る窒素酸化物浄化触媒を製造するにあたり、アルミナ担
体を、銅塩を塩基性溶媒に溶解した溶液に含浸させた
後、乾燥、焼成することを特徴とする（請求項１）。上
記塩基性溶媒としては、例えば、アンモニア水、水酸化
ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好適
に使用される（請求項２）。
【０００６】本発明において、担体となるアルミナはペ
レット状、ハニカム状、粉末状等のいずれでもよく、使
用形態に応じて適当な形状とすればよい。このアルミナ
担体を、銅の溶液に含浸して銅を担持させるが、本発明
では、この時、含浸溶液として銅塩を塩基性溶媒に溶解
した溶液を使用する。銅塩としては、例えば、銅の硝酸
塩、塩化物塩等が使用できる。銅塩の添加量は、アルミ
ナ担体へ担持させる銅の量によって変化し、銅の担持量
が所望の量となるように、適宜調製すればよい。銅の担
持量は、特に制限されないが、銅が金属として０．１〜
５．０重量％、好ましくは０．１〜２．０重量％となる
ようにするのがよい。
レット状、ハニカム状、粉末状等のいずれでもよく、使
用形態に応じて適当な形状とすればよい。このアルミナ
担体を、銅の溶液に含浸して銅を担持させるが、本発明
では、この時、含浸溶液として銅塩を塩基性溶媒に溶解
した溶液を使用する。銅塩としては、例えば、銅の硝酸
塩、塩化物塩等が使用できる。銅塩の添加量は、アルミ
ナ担体へ担持させる銅の量によって変化し、銅の担持量
が所望の量となるように、適宜調製すればよい。銅の担
持量は、特に制限されないが、銅が金属として０．１〜
５．０重量％、好ましくは０．１〜２．０重量％となる
ようにするのがよい。
【０００７】塩基性溶媒としては、好ましくは、アンモ
ニア水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶
液等が使用される。これら塩基性溶媒の濃度は、通常、
アンモニア水が０．２％以上、水酸化ナトリウム水溶液
と水酸化カリウム水溶液は０．１％以上であれば本発明
の効果が得られる。塩基性溶媒の濃度は銅の担持深さに
はほとんど影響せず、上記濃度以上であれば担体の深部
まで銅を担持させることができる。また、溶媒の濃度が
増すと銅の担持量が増加する傾向にある。上限は、通
常、各塩基性溶媒の飽和濃度とし、アンモニア水が３
４．２％（２０℃）、水酸化ナトリウム水溶液が５３．
３％（２５℃）、水酸化カリウム水溶液が５４．２％
（２５℃）である。
ニア水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶
液等が使用される。これら塩基性溶媒の濃度は、通常、
アンモニア水が０．２％以上、水酸化ナトリウム水溶液
と水酸化カリウム水溶液は０．１％以上であれば本発明
の効果が得られる。塩基性溶媒の濃度は銅の担持深さに
はほとんど影響せず、上記濃度以上であれば担体の深部
まで銅を担持させることができる。また、溶媒の濃度が
増すと銅の担持量が増加する傾向にある。上限は、通
常、各塩基性溶媒の飽和濃度とし、アンモニア水が３
４．２％（２０℃）、水酸化ナトリウム水溶液が５３．
３％（２５℃）、水酸化カリウム水溶液が５４．２％
（２５℃）である。
【０００８】なお、含浸溶液には、銅塩に加えてアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の塩を添加してもよく、
担持金属の粒を小さくする効果がある。この場合、銅塩
とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩は、適当な
量比、例えば１：０．１（重量比）で混合し、これを塩
基性溶媒に溶解して含浸溶液とすればよい。
リ金属またはアルカリ土類金属の塩を添加してもよく、
担持金属の粒を小さくする効果がある。この場合、銅塩
とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩は、適当な
量比、例えば１：０．１（重量比）で混合し、これを塩
基性溶媒に溶解して含浸溶液とすればよい。
【０００９】含浸溶液に含浸させたアルミナ担体は、空
気流下で乾燥、焼成して窒素酸化物浄化触媒とする。乾
燥は、常温、常圧または高温、減圧下などいずれの条件
で行なってもよく、特に制限されないが、常温、常圧で
ゆっくり乾燥させると担持深さがより深くなる傾向にあ
る。ただし、反応排気ガスが担体内を拡散する最大深さ
は、担体の形状、嵩密度等により変化するので、必ずし
も担体の最深部まで担持されている必要はなく、使用す
る担体の形態等に応じて乾燥条件を決定すればよい。焼
成温度は銅塩が分解する温度以上であればよく、通常、
７００〜８００℃とするのがよい。
気流下で乾燥、焼成して窒素酸化物浄化触媒とする。乾
燥は、常温、常圧または高温、減圧下などいずれの条件
で行なってもよく、特に制限されないが、常温、常圧で
ゆっくり乾燥させると担持深さがより深くなる傾向にあ
る。ただし、反応排気ガスが担体内を拡散する最大深さ
は、担体の形状、嵩密度等により変化するので、必ずし
も担体の最深部まで担持されている必要はなく、使用す
る担体の形態等に応じて乾燥条件を決定すればよい。焼
成温度は銅塩が分解する温度以上であればよく、通常、
７００〜８００℃とするのがよい。
【００１０】このようにして得られた触媒を、ＮＯｘ、
ＨＣおよびＣＯを含む酸素過剰雰囲気の排気ガスと、通
常の方法で接触させることにより、高いＮＯｘ浄化率を
実現することができる。排気ガスを触媒層に導入する空
間速度（ＧＨＳＶ）は、特に限定されないが、例えば１
００００〜３０００００ｈ-1の範囲とすることが活性を
維持する上で好ましい。
ＨＣおよびＣＯを含む酸素過剰雰囲気の排気ガスと、通
常の方法で接触させることにより、高いＮＯｘ浄化率を
実現することができる。排気ガスを触媒層に導入する空
間速度（ＧＨＳＶ）は、特に限定されないが、例えば１
００００〜３０００００ｈ-1の範囲とすることが活性を
維持する上で好ましい。
【００１１】
【作用】銅塩の水溶液に含浸させる従来の方法による触
媒は、担体と含浸溶液との間の塩基性の差が大きいた
め、担体塩基点上に吸着する銅イオンは、担体の表層に
捕捉される。本発明では、含浸溶液の調製に塩基性溶媒
を用いたので、担体と含浸溶液の間の塩基性の差が小さ
くなり、銅イオンが表層に捕捉されずに担体の深い位置
まで入り込んで担持されるものと思われる。これによ
り、触媒活性点が増加し、反応排気ガスが活性点に吸着
する確率が増加して、ＮＯｘ浄化率を向上させることが
可能になる。
媒は、担体と含浸溶液との間の塩基性の差が大きいた
め、担体塩基点上に吸着する銅イオンは、担体の表層に
捕捉される。本発明では、含浸溶液の調製に塩基性溶媒
を用いたので、担体と含浸溶液の間の塩基性の差が小さ
くなり、銅イオンが表層に捕捉されずに担体の深い位置
まで入り込んで担持されるものと思われる。これによ
り、触媒活性点が増加し、反応排気ガスが活性点に吸着
する確率が増加して、ＮＯｘ浄化率を向上させることが
可能になる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例により、何ら限定されるもの
ではない。実施例１ 硝酸銅０．９６ｇを４０ｍｌの２５％アンモニア水に溶
解して含浸溶液を調製した。この溶液に半径２ｍｍのア
ルミナペレット（Ａｌ2 Ｏ3 ）１６ｇを浸漬し、溶液を
濾過した後、空気流下、常温、常圧で一昼夜乾燥した。
次いで、空気流下、７００℃で２時間焼成して本発明の
ＮＯｘ浄化触媒とした。
が、本発明は以下の実施例により、何ら限定されるもの
ではない。実施例１ 硝酸銅０．９６ｇを４０ｍｌの２５％アンモニア水に溶
解して含浸溶液を調製した。この溶液に半径２ｍｍのア
ルミナペレット（Ａｌ2 Ｏ3 ）１６ｇを浸漬し、溶液を
濾過した後、空気流下、常温、常圧で一昼夜乾燥した。
次いで、空気流下、７００℃で２時間焼成して本発明の
ＮＯｘ浄化触媒とした。
【００１３】比較例１ 硝酸銅０．９６ｇを４０ｍｌの水に溶解して含浸溶液を
調製した。この溶液に半径２ｍｍのアルミナペレット
（Ａｌ2 Ｏ3 ）１６ｇを浸漬し、溶液を濾過した後、空
気流下、常温、常圧で一昼夜乾燥した。次いで、空気流
下、７００℃で２時間焼成して比較用の触媒とした。
調製した。この溶液に半径２ｍｍのアルミナペレット
（Ａｌ2 Ｏ3 ）１６ｇを浸漬し、溶液を濾過した後、空
気流下、常温、常圧で一昼夜乾燥した。次いで、空気流
下、７００℃で２時間焼成して比較用の触媒とした。
【００１４】触媒の化学分析 上記実施例１および比較例１で得られた触媒に担持され
た銅の定量をするため、原子吸光法による分析を行なっ
たところ、銅の担持量はいずれも０．７重量％であっ
た。次いで、ＥＰＭＡによるライン分析にて銅の担持深
さを測定した。ここで、担持深さは、図１に示すよう
に、銅が担持されている部分（図に斜線で示す）の表層
からの深さとした。その結果、上記実施例１の触媒は２
ｍｍ、比較例１の触媒は０．１５ｍｍという値が得ら
れ、比較例１の触媒は表層のみに銅が担持しているのに
対し、実施例１の触媒はアルミナペレット全体に銅が担
持されていることがわかった。
た銅の定量をするため、原子吸光法による分析を行なっ
たところ、銅の担持量はいずれも０．７重量％であっ
た。次いで、ＥＰＭＡによるライン分析にて銅の担持深
さを測定した。ここで、担持深さは、図１に示すよう
に、銅が担持されている部分（図に斜線で示す）の表層
からの深さとした。その結果、上記実施例１の触媒は２
ｍｍ、比較例１の触媒は０．１５ｍｍという値が得ら
れ、比較例１の触媒は表層のみに銅が担持しているのに
対し、実施例１の触媒はアルミナペレット全体に銅が担
持されていることがわかった。
【００１５】触媒の活性評価 上記実施例１および比較例１の触媒をそれぞれ常圧固定
床式反応装置（反応部：内径１６ｍｍステンレス管）に
充填してＮＯ浄化率を測定した。測定には下記表に示す
組成のＡ／Ｆ＝２１相当のモデルガスを用い、空間速度
（ＧＨＳＶ）は１２０００ｈ-1に設定した。結果を図２
に示す。なお、ＮＯ浄化率は次式により定義されるもの
とする。
床式反応装置（反応部：内径１６ｍｍステンレス管）に
充填してＮＯ浄化率を測定した。測定には下記表に示す
組成のＡ／Ｆ＝２１相当のモデルガスを用い、空間速度
（ＧＨＳＶ）は１２０００ｈ-1に設定した。結果を図２
に示す。なお、ＮＯ浄化率は次式により定義されるもの
とする。
【００１６】 ────────────────────────────── ガス ＮＯ Ｃ3 Ｈ6 ＣＯ Ｏ2 Ｈｅ ────────────────────────────── 濃度（％） ０．１ ０．１ ０．１ １０．０ Balance ──────────────────────────────
【００１７】図２に明らかなように、比較例１の触媒に
比し、実施例１の触媒はＮＯの最大浄化率が約８％向上
していることがわかる。さらに、上記実施例１におい
て、アンモニア水に代えて水酸化ナトリウム水溶液（１
０％）、水酸化カリウム水溶液（３０％）を用い、それ
ぞれについて実施例１同様の方法で触媒を調製したとこ
ろ、いずれも担持深さは２ｍｍであり、実施例１同様の
結果が得られた。このように、本発明方法を採用するこ
とにより銅を担体の中心まで担持させることができ触媒
性能が著しく改善されることがわかる。
比し、実施例１の触媒はＮＯの最大浄化率が約８％向上
していることがわかる。さらに、上記実施例１におい
て、アンモニア水に代えて水酸化ナトリウム水溶液（１
０％）、水酸化カリウム水溶液（３０％）を用い、それ
ぞれについて実施例１同様の方法で触媒を調製したとこ
ろ、いずれも担持深さは２ｍｍであり、実施例１同様の
結果が得られた。このように、本発明方法を採用するこ
とにより銅を担体の中心まで担持させることができ触媒
性能が著しく改善されることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】このように、本発明方法によれば、銅を
アルミナ担体の深部まで担持させることができ、触媒活
性点を増加させて、銅担持アルミナ触媒のＮＯｘ浄化性
能を大きく向上させることができる。
アルミナ担体の深部まで担持させることができ、触媒活
性点を増加させて、銅担持アルミナ触媒のＮＯｘ浄化性
能を大きく向上させることができる。
【図１】本発明実施例における担持深さの定義を示す図
である。
である。
【図２】本発明実施例における触媒活性の評価結果を示
す図である。
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４ Ａ (72)発明者 角谷 篤宏 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミナ担体に銅を担持してなる窒素酸
化物浄化触媒を製造する方法であって、アルミナ担体
を、銅塩を塩基性溶媒に溶解した溶液に含浸させた後、
乾燥、焼成することを特徴とする窒素酸化物浄化触媒の
製造方法。 - 【請求項２】 上記塩基性溶媒が、アンモニア水、水酸
化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液であ
る請求項１記載の窒素酸化物浄化触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259207A JPH0899038A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 窒素酸化物浄化触媒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259207A JPH0899038A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 窒素酸化物浄化触媒の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0899038A true JPH0899038A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17330885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6259207A Withdrawn JPH0899038A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 窒素酸化物浄化触媒の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0899038A (ja) |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP6259207A patent/JPH0899038A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |