JPH1066869A - 窒素酸化物分解触媒 - Google Patents

窒素酸化物分解触媒

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JPH1066869A
JPH1066869A JP9178786A JP17878697A JPH1066869A JP H1066869 A JPH1066869 A JP H1066869A JP 9178786 A JP9178786 A JP 9178786A JP 17878697 A JP17878697 A JP 17878697A JP H1066869 A JPH1066869 A JP H1066869A
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nitrogen oxide
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雅文 吉本
Tadao Nakatsuji
忠夫 仲辻
Kazuhiko Nagano
一彦 永野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排ガスに還元剤を添加することなく、排ガス中
の窒素酸化物を高効率にて直接に分解することができる
触媒を提供するにある。 【解決手段】本発明は、窒素酸化物を含有する排ガスと
接触して、窒素酸化物を分解除去する触媒において、
(a)アルカリ土類金属酸化物と、(b)Al
SiO、ZrO、Fe、TiO及びMoO
から選択される1種以上の金属酸化物と、(c)R
u、Rh、Pd、Ag、Pt及びAuから選択される1
種以上の金属又は金属酸化物とからなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス中に含まれ
る窒素酸化物を分解除去するための触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、排ガス中に含まれる窒素酸化物
は、窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる
方法や、窒素酸化物をアンモニア、水素、一酸化炭素
等の還元剤を用いて、窒素に変換する方法等によって除
去されている。しかしながら、前者の方法によれば、
廃水処理が必要であり、他方、後者の方法によれば、
アンモニア等の還元剤が必要であるので、処理コストが
高い問題のほか、これらの硫黄酸化物との反応による塩
類の生成による触媒活性の低下がある等の問題もある。
そこで、還元剤を添加することなく、窒素酸化物を直接
に分解することができる触媒も提案されているが、しか
し、従来知られているそのような触媒は、窒素酸化物の
分解活性が低いために実用に供し得ないという問題があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情に鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、還元剤を添加することなく、窒素酸化物を
高効率にて直接に分解することができる触媒を提供する
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒素酸化物を
含有する排ガスと接触して、窒素酸化物を分解除去する
触媒において、(a)アルカリ土類金属酸化物と、
(b)Al、SiO、ZrO、Fe
TiO及びMoOから選択される1種以上の金属酸
化物と、(c)Ru、Rh、Pd、Ag、Pt及びAu
から選択される1種以上の金属又は金属酸化物とからな
ることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明による窒素酸化物分解触媒
は、上記(a)、(b)及び(c)から選択される触媒
成分又は前駆体を用いて、従来より知られている方法に
よって調製することができる。例えば、 (1)(a)群のアルカリ土類金属酸化物(マグネシ
ア、カルシア、酸化ストロンチウム等)と(b)群から
選択される酸化物を予め混合し、押出成形、打錠成形、
球状成形等、任意の成形方法によって成形し、その後、
これを300℃〜800℃の温度条件で焼成し、これを
(c)群から選択される金属塩の水溶液に浸漬し、乾燥
した後、300℃〜800℃の温度条件で焼成し、更
に、必要に応じて、還元雰囲気中で焼成する。
【0006】(2)(a)群のアルカリ土類金属塩と
(b)群から選択される金属の塩を水等に溶解し、これ
にアンモニア、水酸化ナトリウム等のアルカリのような
沈殿剤を加えて沈澱を生成させ、これを乾燥し、300
℃〜800℃の温度条件で焼成した後、粉砕し、押出成
形、打錠成形、球状成形等の任意の成形方法によって成
形し、更に、必要に応じて、300℃〜800℃の温度
条件で焼成し、これを(c)群から選択される金属塩の
水溶液に浸漬し、乾燥した後、300℃〜800℃の温
度条件で焼成し、更に、必要に応じて、還元雰囲気中で
焼成する。
【0007】上記は、本発明による触媒の調製方法を例
示したものであり、これに限定されるものではない。
【0008】本発明において用いることができる(a)
群のアルカリ土類金属酸化物としては、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム又は酸化ストロンチウムを例示する
ことができ、(a)群の前駆体としては、水酸化マグネ
シウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水
酸化バリウム等の水酸化物、硝酸マグネシウム、硝酸カ
ルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム等の水溶
性塩等を例示することができる。尚、これらの沈殿剤と
しては、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウム等のアルカ
リが好ましい。(a)群のアルカリ土類金属酸化物は、
酸化ナトリウムのようなアルカリ金属酸化物を含有して
いてもよい。
【0009】また、本発明において用いることができる
(b)群の金属酸化物は、Al、SiO、Zr
、Fe、TiO及びMoOから選択され
る1種以上の金属酸化物である。これら(b)群の金属
酸化物の好ましい前駆体としては、例えば、水酸化物や
硝酸塩等のような水溶性塩を挙げることができる。更
に、(c)群の金属又は金属酸化物としては、前駆体を
用いることが好ましく、そのような前駆体としては、塩
化ルテニウム、硝酸ロジウム、塩化パラジウム、硝酸
銀、塩化白金酸、塩化金酸等の水溶性塩を例示すること
ができる。また、これらの成分以外に、チタニア、アル
ミナ、シリカ等の従来より知られている担体成分、粘土
等の成形助剤成分、ガラス繊維等の補強材を添加しても
よい。しかし、これらの成分の総量は、触媒成分中の5
0%以下とすることが好ましい。
【0010】本発明にかかる触媒は、(a)群、(b)
群及び(c)群とからなるが、これらの好ましい組成比
は、原子比で(a)群:(b)群:(c)群が90〜5
0:5〜50:0.01〜10であり、より好ましく
は、90〜75:10〜25:0.1〜5である。
【0011】本発明者らによれば、窒素酸化物、NOx
の接触分解の素反応は、 2NO+2e→2NO (1) 2NO →N+2O (2) 2O →O+2e (3) O →O↑ (4) からなり、(a)群は(1)と(2)の反応に、(b)
群は(3)の反応に、(c)群は(4)の反応にそれぞ
れ関与していると考えられる。これらのそれぞれの反応
速度への寄与は定かではないが、上記原子比において、
最も高い分解活性を示す結果を得た。
【0012】本発明による触媒が分解活性を示す温度
は、300℃〜800℃の範囲である。特に、好ましい
温度は、400〜600℃の範囲である。このような範
囲の温度において、本発明による触媒は、空間速度(S
V)が500〜50000hr−1の範囲において好適
に用いることができる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、(a)
群、(b)群及び(c)群より選ばれた触媒成分を含有
する触媒を用いることによって、排ガス温度が300℃
〜800℃の温度域において、排ガスに還元剤を添加す
ることなく、排ガス中の窒素酸化物を分解除去すること
ができる。
【0014】
【実施例】以下に、実施例と共に比較例を挙げて、本発
明を説明するが、本発明はこれらによって何ら限定され
るものではない。
【0015】実施例1 硝酸マグネシウムと硝酸アルミニウムをそれぞれ酸化物
換算で90gと9gとを秤量し、これらをイオン交換水
1L中に溶解させた。この水溶液に十分に攪拌しなが
ら、炭酸ナトリウムをpHが7.0となるまで加えて、
中和反応を終了した。中和に要した時間は1時間であっ
た。
【0016】30分間熟成した後、固形分を濾過し、水
洗し、100℃で18時間乾燥し、この後、500℃に
て3時間焼成した。得られた焼成物をスクリーンが0.
5mmφであるサンプルミルにて粉砕した。この粉砕物
50gを水200mL中に投入し、十分に攪拌し、かく
して、得られたスラリーに空隙率81%、ピッチ4mm
のセラミックファイバー製コルゲート状ハニカムを浸漬
し、MgO−Alをこのハニカムに担持させた。
その担持率は143%であった。
【0017】これを常温で通風乾燥後、100℃で18
時間乾燥した。得られた乾燥物を塩化金酸水溶液(Au
として33g/L)中に浸漬し、常温で通風乾燥後、1
00℃で18時間乾燥し、500℃で3時間焼成して、
触媒を得た。
【0018】実施例2 硝酸アルミニウムと硝酸チタニルをそれぞれ酸化物換算
で50gずつ秤量し、これらをイオン交換水1L中に溶
解させた。この水溶液に十分に攪拌しながら、アンモニ
アを吹き込み、pH7.0として、中和反応を終了し
た。中和に要した時間は1時間であった。
【0019】30分間熟成した後、固形分を濾過し、水
洗し、100℃で18時間乾燥し、この後、600℃に
て3時間焼成した。得られた焼成物をスクリーンが0.
5mmφであるサンプルミルにて粉砕した。この粉砕物
50gと、水酸化マグネシウムを650℃で1時間焼成
したマグネシア(比表面積53m/g)50gとを水
400mL中に投入し、遊星ミルにて30分間湿式粉砕
した。かくして、得られたスラリーに空隙率81%、ピ
ッチ4mmのセラミックファイバー製コルゲート状ハニ
カムを浸漬し、MgO−Al−TiOをこのハ
ニカムに担持させた。その担持率は156%であった。
以下、実施例1と同様にして、触媒を得た。
【0020】実施例3 実施例2において、MgOとAl−TiOをそ
れぞれ酸化物換算で75gと25g(実施例3−1)及
び25gと75g(実施例3−2)とした。
【0021】実施例4 実施例2において、塩化金酸水溶液濃度をAuとして1
65g/Lとした。
【0022】実施例5 実施例2において、塩化金酸水溶液に代えて、塩化白金
酸水溶液を用いた。ここに、Pt濃度を16g/L(実
施例5−1)、33g/L(実施例5−2)又は66g
/L(実施例5−3)とした。
【0023】実施例6 実施例2において、塩化金酸水溶液に代えて、塩化ルテ
ニウム水溶液(Ruとして33g/L)を用いた。
【0024】実施例7 実施例2において、塩化金酸水溶液に代えて、硝酸銀水
溶液(AgOとして71g/L)を用いた。
【0025】実施例8 シリカゾル(日産化学製スノーテックスO)とメタチタ
ン酸ゾル(メタチタン酸を硝酸にて解膠したもの)とを
酸化物換算でそれぞれ50gずつ秤量し、十分に混合し
た後、100℃で18時間乾燥し、700℃にて3時間
焼成した。この焼成物を実施例2と同様に粉砕した。こ
の粉砕物50gと塩基性炭酸カルシウムを650℃で1
時間焼成して得たカルシア(比表面積46m/g)5
0gを得いて、以下、実施例2と同様にして、触媒を得
た。
【0026】実施例9 実施例8において、塩化金酸水溶液に代えて、塩化パラ
ジウム水溶液を用いて、同様にして、触媒を得た。
【0027】実施例10 実施例8において、塩化金酸水溶液に代えて、硝酸ロジ
ウム水溶液を用いて、同様にして、触媒を得た。
【0028】実施例11 実施例1において、硝酸アルミニウムに代えて、硝酸鉄
を用いて、同様にして、触媒を得た。
【0029】実施例12 実施例1において、塩化金酸水溶液に代えて、ナトリウ
ムを含有する塩化金酸水溶液(Auとして33g/L、
Naとして3g/L)を用いて、同様にして、触媒を得
た。
【0030】実施例13 実施例4において得た触媒を窒素−水素(容量比1:
1)の還元性ガス中、400℃で1時間処理した。
【0031】参考例1 モービル石油製ZSM−5の50gを0.1規定濃度の
塩化第二銅水溶液に浸漬し、還流器付き三つ口フラスコ
中で90℃〜100℃で12時間攪拌した後、濾過し
た。得られたケーキを用いて同様の操作を繰り返して、
銅の置換量を4.8重量%とした。以下、実施例1と同
様にして触媒を得た。
【0032】(窒素酸化物の還元)実施例1〜13及び
参考例1にて得た触媒を用いて、以下の試験条件にて排
ガス中の窒素酸化物の還元試験を行なった。結果を表1
に示す。 (1)ガス組成 NO 200ppm O 2% HO 10% N バランス (2)SV 1000hr−1 (3)反応器温度 300℃、400℃、500℃
【0033】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/66 ZAB B01J 23/68 ZABA 23/68 ZAB 23/89 ZABA 23/89 ZAB B01D 53/36 102B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素酸化物を含有する排ガスと接触して、
    窒素酸化物を分解除去する触媒において、(a)アルカ
    リ土類金属酸化物と、(b)Al、SiO、Z
    rO、Fe、TiO及びMoOから選択さ
    れる1種以上の金属酸化物と、(c)Ru、Rh、P
    d、Ag、Pt及びAuから選択される1種以上の金属
    又は金属酸化物とからなることを特徴とする窒素酸化物
    分解触媒。
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