JPH1110003A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

排ガス浄化用触媒

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JPH1110003A
JPH1110003A JP9184580A JP18458097A JPH1110003A JP H1110003 A JPH1110003 A JP H1110003A JP 9184580 A JP9184580 A JP 9184580A JP 18458097 A JP18458097 A JP 18458097A JP H1110003 A JPH1110003 A JP H1110003A
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JP
Japan
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catalyst
zeolite
exhaust gas
phosphate
copper
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JP9184580A
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English (en)
Inventor
Masanori Kamikubo
真紀 上久保
Hiroshi Akama
弘 赤間
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーン雰囲気下で従来の銅−ゼオライトを主
成分としたNOx浄化能を向上し、特に、低HC/NO
x条件下でも優れたNOx浄化能を実現できる排ガス浄
化用触媒を提供すること。 【解決手段】 排気系の上流側に、リン酸銅、リン酸ニ
ッケル及びリン酸亜鉛等のリン酸化合物を担持した耐火
性無機化合物を含むハニカム状モノリス触媒を配置し、
その下流側に、銅を担持したゼオライトを含むハニカム
状モノリス触媒を配置した排ガス浄化用触媒である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス浄化用触媒
に係り、更に詳細には、従来の方法では困難であった、
酸素過剰雰囲気(以下、「リーン雰囲気」と称す。)下
での窒素酸化物(以下、NOxと称す。)の浄化能を向
上することができ、特に低HC/NO域で優れたNOx
浄化能を実現できる排ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車などの内燃機関から排出さ
れる排ガス浄化用の触媒としては、活性アルミナや酸化
セリウムなどに白金(Pt)、パラジウム(Pd)及び
ロジウム(Rh)などの貴金属を担持させ、これをモノ
リス担体にコーティングした構造のものが使用されてい
る。この触媒は、ストイキにおける排ガス浄化能に優れ
るが、リーン雰囲気においてはNOx浄化性能が得られ
なかった。
【0003】これに対し、リーン雰囲気において、NO
x浄化性能の高い触媒や浄化方法が種々提案されてい
る。特開平3−131345号公報、特開平3−202
157号公報、特開平3−135437号公報、特開平
4−4045号公報で提案されているように、銅−ゼオ
ライト系の排ガス浄化用触媒が、リーン雰囲気における
排気ガス中のNOxを高効率で還元除去でき、一酸化炭
素(以下、「CO」と称す。)及び炭化水素種(以下、
「HC」と称す。)も浄化することができる。また、特
開平5−57194号公報では、同様に銅−ゼオライト
系触媒のシリカアルミノフォスフェートを用いた排気ガ
ス浄化用触媒が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た銅−ゼオライトや銅−アルミノフォスフェートを主成
分とした触媒では、NOx浄化能が排気ガス組成(HC
種やHC濃度)の影響を強く受ける。特に、HC濃度
(HC/NO比)が高くなければ十分なNOx浄化性が
発現しないという問題があった。このため、HC濃度が
低いときのNOx浄化効率(NOx転換効率)の向上が
大きな課題となっていた。
【0005】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、リーン雰囲気下で従来の銅−ゼオライトを主成分と
したNOx浄化能を向上することにあり、特に、低HC
/NOx条件下でも優れたNOx浄化能を実現すること
ができる排ガス浄化用触媒を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、銅を含むゼオライト粉
末を含有する触媒の上流側及び/又は上層に、特定のリ
ン酸化合物を担持した耐火性無機化合物を主成分とした
触媒を配設することにより、高効率でNOxを浄化で
き、しかも低HC/NOx域でも優れたNOx浄化能を
実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明の排ガス浄化用触媒は、酸素
過剰雰囲気で運転される内燃機関の排ガスを浄化する排
ガス浄化用触媒において、排気系の上流側に、リン酸
銅、リン酸ニッケル、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リ
ン酸マグネシウム、リン酸クロム、リン酸錫、リン酸コ
バルト及びリン酸鉄から成る群より選ばれた少なくとも
1種のリン酸化合物を担持した耐火性無機化合物を含む
ハニカム状モノリス触媒を配置し、その下流側に、銅を
担持したゼオライトを含むハニカム状モノリス触媒を配
置して成ることを特徴とする。
【0008】また、本発明の他の排ガス浄化用触媒は、
酸素過剰雰囲気で運転される内燃機関の排ガスを浄化す
る排ガス浄化用触媒において、銅を担持したゼオライト
を含むハニカム状モノリス触媒を配置し、このゼオライ
ト層の上層に、上記耐火性無機化合物を含む層を配設し
て成ることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明において、リン酸銅やリン酸ニッケル等
のリン酸化合物を担持した耐火性無機化合物を主成分と
する触媒は、銅−ゼオライト系触媒の機能を増強してい
るものと考えられる。
【0010】排ガス中には、種々の種類の炭化水素類が
存在し、反応性に乏しいものも少なくない。銅−ゼオラ
イト系触媒は比較的高活性であり、炭化水素の種類も他
の触媒系に比較して少ないとは言え、無視できない。上
記リン酸化合物を担持した無機耐火物系触媒は、排ガス
中の反応性に乏しい炭化水素類を部分酸化し、より反応
性に優れた種類へと改質・転化する作用があると考えら
れ、その結果、排ガス中の炭化水素の利用率が向上し、
低HC/NOx条件でも優れたNOx浄化性能が得られ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排ガス浄化用触媒
について詳細に説明する。上述の如く、本発明の排ガス
浄化用触媒は、リーン雰囲気に好適な排ガス浄化用触媒
であって、排気系の上流側に配置したリン酸化合物を担
持した耐火性無機化合物を含むハニカム状モノリス触媒
と、その下流側に配置した銅−ゼオライトを含むハニカ
ム状モノリス触媒とを備える。また、本触媒において
は、上記耐火性無機化合物の層を上記銅−ゼオライト触
媒層上に積層して一体構造の触媒とし、1個の触媒とす
ることも可能である。
【0012】ここで、リン酸化合物としては、リン酸
銅、リン酸ニッケル、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リ
ン酸マグネシウム、リン酸クロム、リン酸錫、リン酸コ
バルト又はリン酸鉄及びこれらの任意の混合物が用いら
れる。なお、無機耐火物に対する担持量は、0.1〜1
0.0重量%とするのが好ましい。10.0重量%を超
えて担持しても、無機耐火物基材上でシンタリングして
しまい、担持量に見合った効果が得られないことがあ
る。
【0013】また、無機化合物としては、できるだけ高
比表面積の担体とすることが好ましく、比表面積が12
0m2/g以上のものを用いることが望ましい。比表面
積が120m2/g未満の場合には、リン酸化合物の分
散性が低下して、自動車排ガスのような厳しい使用条件
下では十分な性能を発揮し難くなることがある。かかる
高比表面積を満足し易い無機耐火物担体としては、アル
ミナやシリカ及び各種ゼオライト類を例示することがで
きる。
【0014】次に、銅−ゼオライト系触媒に用いられる
ゼオライトとしては、ZSM5、モルデナイト、フェリ
ライト又はβ−ゼオライト及びこれらの組み合わせを挙
げることができ、これらはゼオライト骨格構造の耐熱性
に優れるので、好適に使用することができる。また、か
かるゼオライトのシリカ(SiO2)/アルミナ(Al2
3)比は、25〜60とすることが望ましい。シリカ
/アルミナ比が25未満では、ゼオライトの骨格構造が
不安定になって耐熱性が低下することがり、60を超え
ると、活性成分中の銅担持量が減少して活性が不十分に
なることがある。
【0015】また、上述の触媒成分を担持させるハニカ
ム状モノリス担体としては、通常、コージェライト質の
ものを用いることができるが、これに限定されるもので
はなく、金属材料から成る担体を用いることができ、更
には、触媒成分粉末自体をハニカム状に形成することも
可能である。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。なお、実施例中、特記しない限り、
「部」及び「%」はそれぞれ「重量部」及び「重量%」
を示す。
【0017】(実施例1)二リン酸亜鉛50部をアンモ
ニア水300部に加えた溶液に、活性アルミナ1000
部を徐々に加え、2時間攪拌した後、400℃で2時間
焼成し、粉末Aを得た。Na−ZSM5粉末1000部
(乾燥重量)と酢酸銅168部に純水2000部を加
え、次いで、5%アンモニア水を溶液のpHが9.0〜
10.0の範囲になるように徐々に滴下した後、24時
間攪拌した。このZSM5を濾過して取り出し、150
℃で12時間乾燥した後、空気中500℃で2時間焼成
し、粉末Bを得た。
【0018】このようにして得られた粉末A及びBをそ
れぞれ純水1000部とボールミルで混合・粉砕し、得
られたスラリーをモノリス担体基材に付着させ、150
℃で1時乾燥した後、400℃で1時間焼成して触媒A
及びBを得た。なお、付着量は200g/Lに設定し
た。
【0019】得られた触媒A(44cc)をモデルガス
上流側、触媒B(44cc)を下流側に配置し、下記の
表2に示す条件で性能(活性)評価を行った。表1に、
本実施例の触媒の配置・成分等を示す。なお、表2中、
「バランス」は、ガス組成の残分がN2であることを示
す。得られた結果を表3に示す。なお、活性評価には、
自動車の排気ガスを模したモデルガスを用いる自動評価
装置を使用した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】(実施例2)粉末Bと純水100部をボー
ルミルで混合・粉砕して得られたスラリーをモノリス担
体基材に付着させ(200g/Lに設定)、その上に、
粉末Aを純水1000部とボールミルで混合・粉砕して
得られたスラリーをモノリス担体基材に付着させ(10
0g/Lに設定)、150℃で1時間乾燥した後、40
0℃で1時間焼成し、触媒ABを得た。得られた触媒A
B(44cc)を配置し、実施例1と同様の性能評価を
行った。触媒構成を表1に、得られた結果を表3に示
す。
【0024】(実施例3)ピロリン酸マグネシウム50
部を1%硝酸水溶液300部に加えた溶液に、シリカ1
000部を徐々に加え、2時間攪拌し、150℃で12
時間乾燥した後、400℃で2時間焼成し、粉末Cを得
た。この粉末Cと純水1000部をボールミルで混合・
粉砕して得られたスラリーをモノリス担体基材に付着さ
せ、150℃で1時間乾燥した後、400℃で1時間焼
成し、触媒Cを得た。なお、付着量は200g/Lに設
定した。得られた触媒C(44cc)をモデルガス上流
側、触媒B(44cc)を下流側に配置し、実施例1と
同様の性能評価を行った。触媒構成を表1に、得られた
結果を表3に示す。
【0025】(実施例4)粉末Bと純水1000部をボ
ールミルで混合・粉砕して得られたスラリーをモノリス
担体基材に付着させ(200g/L設定)、その上に、
粉末Cと純水1000部をボールミルで混合・粉砕して
得られたスラリーをモノリス担体基材に付着させ(付着
量100g/L設定)、150℃で1時間乾燥した後、
400℃で1時間焼成し、触媒CBを得た。触媒CB
(44cc)を配置して上記同様に性能評価を行った。
触媒構成を表1に、得られた結果を表3に示す。
【0026】(実施例5)リン酸銅三水和物50部をア
ンモニア水300部に加えた溶液に、シリカ1000部
を徐々に加え、2時間攪拌した後、150℃で12時間
乾燥し、400℃で2時間焼成し、粉末Dを得た。この
粉末Dと純水1000部をボールミルで混合・粉砕して
得られたスラリーをモノリス担体基材に付着させ、15
0℃で1時間乾燥した後、400℃で1時間焼成し、触
媒Dを得た。なお、付着量は200g/Lに設定した。
得られた触媒D(44cc)をモデルガス上流側、触媒
B(44cc)を下流側に配置し、上記同様に性能評価
を行った。触媒構成を表1に、得られた結果を表3に示
す。
【0027】(比較例1)触媒B(44cc)を配置し
て上記同様に性能評価を行った。触媒構成を表1に、得
られた結果を表3に示す。
【0028】(比較例2)シリカアルミノフォスフェー
ト粉末1000部(乾燥重量)と酢酸銅166部に純水
2000部を加え、次いで、5%アンモニア水を溶液の
pHが9.0〜10.0の範囲になるように徐々に滴下
した後、24時間攪拌した。得られた銅担持シリカアル
ミノフォスフェートを濾過して取り出し、150℃で1
2時間乾燥した後、空気中500℃で2時間焼成し、粉
末1を得た。
【0029】この粉末1と純水1000部をボールミル
で混合・粉砕して得られたスラリーをモノリス担体基材
に付着させ(200g/L設定)、150℃で1時間乾
燥した後、400℃で1時間焼成して触媒1を得た。こ
の触媒1(44cc)を配置して上記同様に性能評価を
行った。触媒構成を表1に、得られた結果を表3に示
す。
【0030】(実施例6)二リン酸亜鉛150部をアン
モニア水300部に加えた溶液に、活性アルミナ100
0部を徐々に加え、2時間攪拌した後、150℃で12
時間乾燥し、400℃で2時間焼成し、粉末Eを得た。
この粉末Eと純水1000部をボールミルで混合・粉砕
して得られたスラリーをモノリス担体基材に付着させ、
150℃で1時間乾燥した後、400℃で1時間焼成
し、触媒Eを得た。なお、付着量は200g/Lに設定
した。得られた触媒E(44cc)をモデルガス上流
側、触媒B(44cc)を下流側に配置し、上記同様に
性能評価を行った。触媒構成を表1に、得られた結果を
表3に示す。
【0031】(比較例3)硫酸銅5水和物50部を水3
00部に加えた溶液に、シリカ1000部を徐々に加
え、2時間攪拌した後、150℃で12時間乾燥し、4
00℃で2時間焼成し、粉末Fを得た。この粉末Fと純
水1000部をボールミルで混合・粉砕して得られたス
ラリーをモノリス担体基材に付着させ、150℃で1時
間乾燥した後、400℃で1時間焼成し、触媒Fを得
た。なお、付着量は200g/Lに設定した。得られた
触媒F(44cc)をモデルガス上流側、触媒B(44
cc)を下流側に配置し、上記同様に性能評価を行っ
た。触媒構成を表1に、得られた結果を表3に示す。
【0032】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、銅を含むゼオライト粉末を含有する触媒の上流側及
び/又は上層に、特定のリン酸化合物を担持した耐火性
無機化合物を主成分とした触媒を配設することとしたた
め、リーン雰囲気下で従来の銅−ゼオライトを主成分と
したNOx浄化能を向上し、特に、低HC/NOx条件
下でも優れたNOx浄化能を実現できる排ガス浄化用触
媒を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 29/076 B01J 29/26 A 29/26 29/46 A 29/46 29/48 A 29/48 29/69 A 29/69 F01N 3/10 A F01N 3/10 3/28 301C 3/28 301 301G B01D 53/36 102H 102C

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素過剰雰囲気で運転される内燃機関の
    排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒において、 排気系の上流側に、リン酸銅、リン酸ニッケル、リン酸
    亜鉛、リン酸マンガン、リン酸マグネシウム、リン酸ク
    ロム、リン酸錫、リン酸コバルト及びリン酸鉄から成る
    群より選ばれた少なくとも1種のリン酸化合物を担持し
    た耐火性無機化合物を含むハニカム状モノリス触媒を配
    置し、 その下流側に、銅を担持したゼオライトを含むハニカム
    状モノリス触媒を配置して成ることを特徴とする排ガス
    浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 酸素過剰雰囲気で運転される内燃機関の
    排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒において、 銅を担持したゼオライトを含むハニカム状モノリス触媒
    を配置し、このゼオライト層の上層に、請求項1記載の
    耐火性無機化合物を含む層を配設して成ることを特徴と
    する排ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】 上記ゼオライトが、ZSM5、モルデナ
    イト、フェリライト、β−ゼオライトから成る群より選
    ばれた少なくとも1種のものであることを特徴とする請
    求項1又は2記載の排ガス浄化用触媒。
  4. 【請求項4】 上記ゼオライトのシリカ/アルミナ比が
    25〜60であることを特徴とする請求項1〜3のいず
    れか1つの項に記載の排ガス浄化用触媒。
  5. 【請求項5】 上記耐火性無機化合物が、比表面積12
    0m2/g以上のアルミナ、シリカ又はゼオライトであ
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に
    記載の排ガス浄化用触媒。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2095864A1 (de) * 2008-02-12 2009-09-02 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Verminderung von Dibenzo-Dioxin- und Dibenzo-Furan-Emissionen aus übergangsmetallhaltigen Katalysatoren
JP2015066527A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒

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EP2095864A1 (de) * 2008-02-12 2009-09-02 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Verminderung von Dibenzo-Dioxin- und Dibenzo-Furan-Emissionen aus übergangsmetallhaltigen Katalysatoren
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