JPH1176817A

JPH1176817A - 排ガス浄化用触媒

Info

Publication number: JPH1176817A
Application number: JP9244222A
Authority: JP
Inventors: Junji Ito; 淳二伊藤; Katsuo Suga; 克雄菅
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車などの内燃機関から排出される排ガス
のリーン雰囲気下における窒素酸化物の浄化性能に優れ
た浄化性能を提供することを目的とする。【解決手段】前記課題を達成するため、本発明は窒素
酸化物と共存する未燃焼成分に対する理論反応量より多
い酸素とを含む燃焼排ガスから、窒素酸化物を除去する
排ガス浄化触媒において、該触媒が、インジウムとガリ
ウム、及びコバルトをゼオライトに担持してなり、ゼオ
ライトへのインジウムの担持量、ガリウムの担持量、及
びコバルトの担持量は、それぞれ１〜３０重量％、０．
５〜２０重量％、及び０．５〜３０重量％の範囲内であ
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】本発明は排ガス浄化触媒に関
し、特に化学量論比雰囲気（以下、「ストイキ雰囲気」
と称す）通過後の酸素過剰雰囲気（以下、「リーン雰囲
気と称す」）下における窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称
す）の浄化性能に優れる排ガス浄化触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車などの内燃機関から排出さ
れる排ガスの浄化用触媒としては、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われている。こ
の触媒は主としてストイキ雰囲気における排ガス浄化能
を向上させることを重点とするため、リーン雰囲気にお
けるＮＯｘ除去用として使用しても充分な性能が得られ
なかった。

【０００３】近年、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性
能を向上させる触媒が数多く報告されている。一例を挙
げると、アルカリ金属及び／またはアルカリ土類金属を
担持したゼオライト触媒、並びにコバルトを担持したゼ
オライト触媒や、銅イオン交換ゼオライトがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように酸素過剰
雰囲気下でのこの種の浄化触媒については、既に多くの
提案がなされているが、ＮＯｘ除去率が未だ充分ではな
い。したがってＮＯｘ除去率を向上することが大きな課
題となっていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべくなされた鋭意検討の結果により完成されたもの
であって、上記の目的は、以下に示す本発明によって達
成される。すなわち、本発明は窒素酸化物と共存する未
燃焼成分に対する理論的反応量より多い酸素とを含む燃
焼排ガスから、窒素酸化物を除去する排ガス浄化触媒に
おいて、該触媒が、インジウムとガリウム、及びコバル
トをゼオライトに担持してなり、ゼオライトへのインジ
ウムの担持量、ガリウムの担持量、及びコバルトの担持
量はそれぞれ１〜３０重量％、０．５重量％、及び０．
５〜３０重量％の範囲であることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明における排ガス浄化用触媒は、インジウムとガリウ
ム、及びコバルトの三者の各々をゼオライトに担持して
なる。ゼオライトは、多孔質結晶性アルミノケイ酸塩で
その基本構造はＳｉ，Ａｌ，Ｏが規則正しく三次元的に
結合したものであり、種々の結晶構造をとるものが本発
明において担体として使用できる。例えばβ−ゼオライ
ト，Ａ型ゼオライト，ＺＳＭ−５ゼオライト，Ｌ型ゼオ
ライト，Ｘ型ゼオライト，及びＹ型ゼオライト等が用い
られる。

【０００７】ゼオライトへのインジウムの担持量，ガリ
ウムの担持量，コバルトの担持量はそれぞれ１〜３０重
量％，０．５〜２０重量％，０．５〜３０重量％の範囲
であり、好ましくはそれぞれの担持量は５〜２０重量
％，１〜１０重量％，１〜１０重量％である。

【０００８】インジウム，ガリウム，コバルトの担持量
がそれぞれの１重量％未満，０．５重量％未満，０．５
重量％未満であると、前記３成分の複合化が充分進行し
ないのでＮＯｘ浄化能は極めて低く好ましくない。また
それぞれの担持量が３０重量％，２０重量％，３０重量
％を超えると前記３成分の複合化は、充分進行するがＨ
Ｃの消費量が多くなり、ＮＯｘを浄化する還元剤がなく
なってしまうのでＮＯｘ転化率は低下してしまい好まし
くない。従って前記範囲を必須の範囲とする。

【０００９】インジウムとガリウム，及びコバルトの担
持方法は特に限定されず、金属の塩（例えば硝酸塩）を
水溶液に溶解した溶液に担体を浸して担持する含浸法、
イオン交換法、担体成分と金属成分の混合溶液に沈殿剤
を加え、同時に両者の沈殿物を作り、これを焼成する共
沈法、有機金属塩を用いるゾルゲル法などいずれでもか
まわない。上記のように、本発明におけるインジウム、
ガリウム、及びコバルトの活性成分は、それぞれ元素名
として表記されているが、その実使用時における態様
は、金属及び／または酸化物である。

【００１０】本発明における触媒担体の形状は、球状、
柱状、ハニカム状等特に制限されないが、通常はハニカ
ム形状で使用することが好ましく、ハニカム状の各種基
材に触媒粉末をコートして用いられる。

【００１１】このハニカム材料としては、一般にコージ
ェライト質のものが多く用いられるが、金属材料からな
るハニカムを用いることも可能であり、更には触媒粉末
そのものをハニカム形状に成形しても良い。触媒の形状
をハニカム状とすることにより、触媒と排気ガスの接触
面積が大きくなり、圧力損失も抑えられるため自動車用
として用いる場合に極めて有効である。

【００１２】以下本発明の作用効果を説明する。インジ
ウム担持ゼオライトのみ、またはコバルト担持ゼオライ
トのみでは、ＮＯｘ浄化能は低い。また、ガリウム担持
ゼオライトはＮＯｘ浄化能をもたない。本発明において
インジウムとコバルトとガリウムの３者をゼオライトと
に担持することにより、インジウム担持ゼオライトとコ
バルト担持ゼオライト及びガリウム担持ゼオライトを足
し合わせた以上のＮＯｘ転化率が得られた。また、この
３元素の内２元素を用いても、一方のＮＯｘ浄化能が得
られるか足し合わせのＮＯｘ浄化能しか得られない。３
元素を同時に用いることにより、ＮＯｘ活性を飛躍的に
向上できる。これは、インジウムとコバルトとガリウム
の３元素が複合化して新たな活性点が生成したものと考
えられる。

【００１３】以下本発明を、実施例及び比較例をもって
説明する。実施例において特に断らない限り重量部を示
す。

【００１４】

【実施例】

実施例１市販のゼオライトＨ−ＺＳＭ５粉末（１０００ｇ）に塩
化インジウム（１５４ｇ）と硝酸コバルト（１２０ｇ）
及び硝酸ガリウム（５７ｇ）を水１３００ｍｌに溶解し
た水溶液を用いて含浸担持させた。その後乾燥し、約４
００℃の温度で焼成して触媒組成物を得た。この時のゼ
オライトに対する各成分の担持量はインジウムが６重量
％、ガリウムが２重量％、コバルトが２重量％である。
この触媒組成物（４００ｇ）をシリカゾル（４０ｇ）と
混合してスラリーとし、コージェライト製ハニカム
（０．３Ｌ、４００セル）にコート後、乾燥、焼成し、
触媒Ａを得た。このように調製した触媒Ａのコート量
は、２２０ｇ／Ｌである。

【００１５】実施例２実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを２重量％、コバ
ルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様にし
て触媒Ｂを得た。

【００１６】実施例３実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを２重量％、コバ
ルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｃを得た。

【００１７】実施例４実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを４重量％、コバ
ルトを２重量％に変えること以外は実施例１と同様にし
て触媒Ｄを得た。

【００１８】実施例５実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを４重量％、コバ
ルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様にし
て触媒Ｅを得た。

【００１９】実施例６実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを４重量％、コバ
ルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｆを得た。

【００２０】実施例７実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを１０重量％、コ
バルトを２重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｇを得た。

【００２１】実施例８実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを１０重量％、コ
バルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｈを得た。

【００２２】実施例９実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを１０重量％、コ
バルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒Ｉを得た。

【００２３】実施例１０実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを２重量％、コ
バルトを２重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｊを得た。

【００２４】実施例１１実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを２重量％、コバ
ルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様にし
て触媒Ｋを得た。

【００２５】実施例１２実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを２重量％、コ
バルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒Ｌを得た。

【００２６】実施例１３実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを４重量％、コ
バルトを２重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｍを得た。

【００２７】実施例１４実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを４重量％、コ
バルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様に
して触媒Ｎを得た。

【００２８】実施例１５実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを４重量％、コ
バルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒Ｏを得た。

【００２９】実施例１６実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを１０重量％、
コバルトを２重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒Ｐを得た。

【００３０】実施例１７実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを１０重量％、
コバルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒Ｑを得た。

【００３１】実施例１８実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを１５重量％、ガリウムを１０重量％、
コバルトを１０重量％に変えること以外は実施例１と同
様にして触媒Ｒを得た。

【００３２】比較例１実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを０．５重量％、ガリウムを１０重量
％、コバルトを４重量％に変えること以外は実施例１と
同様にして触媒イを得た。

【００３３】比較例２実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを０．３重量％、
コバルトを４重量％に変えること以外は実施例１と同様
にして触媒ロを得た。

【００３４】比較例３実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを１０重量％、コ
バルトを０．３重量％に変えること以外は実施例１と同
様にして触媒ハを得た。

【００３５】比較例４実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウム，コバルトは担持
しないこと以外は実施例１と同様にして触媒ニを得た。

【００３６】比較例５実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを２重量％、インジウム，コバルトは担
持しないこと以外は実施例１と同様にして触媒ホを得
た。

【００３７】比較例６実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、コバルトを２重量％、インジウム，コバルトは担持
しないこと以外は実施例１と同様にして触媒ヘを得た。

【００３８】比較例７実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、ガリウムを２重量％、コバ
ルトは担持しないこと以外は実施例１と同様にして触媒
トを得た。

【００３９】比較例８実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、インジウムを６重量％、コバルトを４重量％、ガリ
ウムは担持しないこと以外は実施例１と同様にして触媒
チを得た。

【００４０】比較例９実施例１のゼオライトに対する各成分の担持量におい
て、ガリウムを２重量％、コバルトを４重量％、インジ
ウムは担持しないこと以外は実施例１と同様にして触媒
リを得た。

【００４１】

【試験例】前記実施例及び比較例で得られた触媒につい
て、以下の条件で触媒活性評価を行った。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て、プ
ロピレン及びプロパンと、窒素酸化物を反応させて、化
学発光式窒素酸化物分析計を備えた自動評価装置を用い
た。また、ここで用いたＬ値は、酸化性ガス（ＮＯ，Ｏ
₂）と還元性ガス（ＣＯ，Ｃ₃Ｈ₆，Ｃ₃Ｈ₈）との量
論比率を表し、下式で定義される。

【数１】

【００４２】活性試験条件触媒０．３Ｌハニカムコート触媒総ガス流量５０Ｌ／分触媒入口ガス温度３５０〜４５０℃ 入口ガス組成平均空燃比21.0相当のモデルガス組成（Ｌ＝10.3）ＨＣ２５００ｐｐｍＣ（Ｃ₃Ｈ₆＋Ｃ₃Ｈ₈）ＮＯ５００ｐｐｍＯ₂ ４．００％ＣＯ₂ １０．０％Ｈ₂Ｏ１０．０％Ｎ₂ バランスＡ／Ｆ振幅なし

【００４３】触媒活性評価値を以下の式により決定し
た。

【数２】得られた触媒活性評価結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】上記の触媒Ａ〜Ｒはインジウムとコバルト
及びガリウムをそれぞれ１〜３０重量％、０．５〜２０
重量％、０．５〜３０重量％の範囲内で担持した場合で
あるが、この範囲外である比較触媒イ〜ハよりもＮＯｘ
転化率が高い。また単成分を担持した比較触媒ニ〜ヘよ
りも、２成分を担持した比較触媒ト〜リよりもＮＯｘ転
化率が高い。逆に言えば、本発明の効果は、所定量のイ
ンジウムとコバルトとガリウムが複合化してゼオライト
に担持されていることにより発揮されるものであり、上
記成分が１つでも欠けた場合、比較例の結果から明らか
なように所期の目的は達成されない。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように、インジウムとガ
リウム、及びコバルトをゼオライトに担持し、ゼオライ
トへのインジウムの担持量、ガリウムの担持量、コバル
トの担持量がそれぞれ１〜３０重量％、０．５〜２０重
量％、０．５〜３０重量％の範囲内である本発明の触媒
は、顕著にＮＯｘ転化率を高めるという効果が奏され
る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 53/36 １０４Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒素酸化物と共存する未燃焼成分に対す
る理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから、窒
素酸化物を除去する排ガス浄化触媒において、該触媒
が、インジウムとガリウム及びコバルトをゼオライトに
担持してなり、ゼオライトへのインジウムの担持量、ガ
リウムの担持量、及びコバルトの担持量は、それぞれ１
〜３０重量％、０．５〜２０重量％、及び０．５〜３０
重量％の範囲内であることを特徴とする排ガス浄化触
媒。
【請求項２】ゼオライトへのインジウムの担持量、ガ
リウムの担持量、及びコバルトの担持量が、それぞれ５
〜２０重量％、１〜１０重量％、及び１〜１０重量％で
ある、請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項３】請求項１又は２に記載の触媒を触媒担体
にコート層として備えたことを特徴とする排ガス浄化触
媒。
【請求項４】請求項３に記載の触媒担体が、ハニカム
状モノリス担体基材であることを特徴とする排ガス浄化
触媒。