JPS62136244A - 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 - Google Patents

排ガス浄化用触媒およびその製造方法

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JPS62136244A
JPS62136244A JP60276356A JP27635685A JPS62136244A JP S62136244 A JPS62136244 A JP S62136244A JP 60276356 A JP60276356 A JP 60276356A JP 27635685 A JP27635685 A JP 27635685A JP S62136244 A JPS62136244 A JP S62136244A
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JP
Japan
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catalyst
palladium
zirconium oxide
oxide
yttrium oxide
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JP60276356A
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Jun Yagi
順 八木
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この預明は、燃焼器や内燃機関から発生する排気ガス中
の有害な燃焼生成物である一酸化炭素(Coと記す)f
、二酸化炭素(CQ9と記す)に、また二酸化窒素(N
02と記す)を−酸化窒素(N。
と記す)に、酸素残存雰囲気中で変換すると共に不完全
燃焼成分である炭化水素(HCと記す)を002と水(
N20と記す)に同時に変換するための排ガス浄化用触
媒およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 燃焼機器、内燃機関から排出される排気ガス中には、燃
料の種類や機器の種類にもよるが、CQ。
HC,Now  (全窒素酸化物)、さらにハSOx 
(全硫黄酸化物)などが存在し、これらが多量に排出さ
れると、大気汚染や室内環境に悪影響を与え、人間のみ
ならず動植物などに、好ましくない影響を及ぼす。
これらに対する対策として、これまで種々の方法がとら
れてきた。触媒を用いる方法もそのうちの一つである。
酸化触媒を用いてCOやHCi Co2とN20に変換
したり、還元触媒や分解触媒を用いて、酸素の少ない雰
囲気でNo!f N2に変換する方法と触媒がこれまで
にも数多く提案され、また実用化されてきた。
ただ、燃焼排ガス中の成分、なかでも残存酸素量が制御
出来る特別の場合を除き、通常の燃焼機器の排ガス中の
残存酸素は、酸化性成分を酸化消費する以上に過剰に存
在しており、このような雰囲気ではCOやHCi Co
。とH2Oに変換することは可能でも、NOx t−N
2に変換することは、その反応相手となるCOやHCが
、先の酸素との反応に消費されるため不可能で、今のと
ころ、このように残存酸素の多い雰囲気でCOとHCと
HOxf同時に変換除去する方法も、そのための触媒も
実用化されていない。このため固定発生源、特に発電プ
ラントや化学プラントからの窒素酸化物の還元反応には
、アンモニア等の還元助剤全添加して、これと触媒存在
下で還元する選択接触反応の触媒とその方法が実用化し
ている。
発明が解決しようとする問題点 還元助剤として、還元性成分のCOやHCの濃度が十分
に濃いか、あるいは選択接触反応を行なわしめるだめの
アンモニア等の反応物質重系外から添加することの出来
る場合を除いて、通常の過剰酸素雰囲気より成る燃焼排
ガス中のNOx f N2まで還元することは、全く不
可能なことである。
このため、NOxのうち、その毒性がもっとも強いNo
2ケ、より毒性の低いNoにまで変換し、NOx中のN
O2成分比を小さくすることが検討されてきた。この場
合も過剰酸素雰囲気においては、不可能ではないが、変
換効率が低く、実用には無理であった。
すなわち、通常、燃焼器から発生する排ガス中において
は、N02とNOが共存するが、その共存比率は、燃焼
器の種類や燃焼条件によって変わり、一般的にNoの方
がN02より2〜20倍多い。このため酸素過剰雰囲気
での非選択接触反応においては、NOの酸化によるNo
2への変換の方が、N02の還元によるNoへの変換よ
り多く、オーバーオールではNOρ増加という結果を招
く。
本発明は、多くの触媒物質について、NO酸化能とNQ
2還元能の両面について試験全型ね、前のNOとNOρ
共存比率の範囲内で、オーバーオールとして、NO%還
元が進行し、NOとNO□比率がNO増の方向に変換す
る触媒を見出してきた。
しかしながら、これらの多くは、他の成分であるcoや
HCの酸化能をも低減するため、本発明の目的とするN
O2低減と同時にCOとHCの低減することにならない
問題点を解決するだめの手段 本発明者は、この問題全解決するために、COやHCの
酸化触媒として、もっとも有効な白金系(白金やパラジ
ウム)触媒を基にして、いくつかの金属酸化物の添加効
果を試験した結果、パラジウムに酸化ジルコニウムと酸
化イツトリウムを添加したものが、もっとも効果的であ
ることを見出した。その好ましい混合比率はパラジウム
金属重量1に対し、酸化ジルコニウム1で酸化イツトリ
ウムが60から、パラジウム金属重量1に対し、酸化ジ
ルコニウム50で酸化イツトリウム1の重量比率となる
ような混合範囲であり、さらに好ましくは、パラジウム
金属二酸化ジルコニウム:酸化イツトリウムの重量比率
が1:5:20〜1:2o:6の範囲にあることが望ま
しい。
さらに、これらパラジウムと酸化ジルコニウム。
酸化イツトリウムは、同時に担体に担持されることが望
ましく、この方法として、それぞれの前駆体の種類や、
担持する際の助剤について検討を重ねた結果、硝酸パラ
ジウムやジニトロジアンミンパラジウム硝酸液などのパ
ラジウムの前駆体と、硝酸ジルコニルや塩化ジルコニル
又は酢酸ジルコニルなどの酸化ジルコニウムの前駆体と
、硝酸イツトリウムや塩化イツトリウムなどの酸化イツ
トリウムの前駆体との混合溶液に、クエン酸やシュウ酸
、酪酸などの有機酸ケ添加したものを担持溶液とし、こ
れに担体を浸漬含浸して乾燥後、分解焼成シテ、パラジ
ウムとジルコニアとイツトリアを同時に担持したものが
、もっともNO2変換率が高くなることを見出した。
また、このときの有機酸の添加量としては、パラジウム
の量とは関係は少なく、主に、酸化ジルコニウムと酸化
イツトリウムの前駆体の量との間に関係がみられ、酸化
ジルコニウムと酸化イツトリウムそれぞれに換算したも
のの合計重量と有機酸の重量比が、1:0.5〜1:1
0の範囲にあり、さらに好ましくは1:0.5〜1:6
の範囲にあることが望ましい。また前駆体の種類の組合
せとしては、前に例示したジニトロジアンミンパラジウ
ム硝酸液と硝酸ジルコニルと硝酸イツトリウム、そして
有機酸としてクエン酸をイオン交換水で溶解せしめたも
のを用いた場合に、もっとも効果的であることも判った
作  用 本発明の触媒の組成が酸素過剰雰囲気におけるCOとH
CとN02の低減になぜもっとも効果的なのかについて
の明快なる説明は出来ないが、いわゆる白金系触媒とし
ての白金やロジウムあるいはパラジウム単味触媒は、当
然のこととしてC09HCの低減に効果は高いが、N0
2 低域にはほとんど効果がない。それ以上に白金、ロ
ジウムにあっては、NOのNO変換能が高く、NO2″
に逆に増加する。パラジウムのみが他の白金系触媒にく
らべてNoのNO2変換能が低いことは、パラジウムが
白金より酸化能が低いからだとする以上に、担持された
表面状態のちがいによるものと考えられる。これは本発
明の組成である酸化ジルコニウムと酸化イツトリウム全
添加することによって、NoのNO酸化能がさらに抑制
され、一方N02のNO変換が増進されているとみなせ
るが、この効果も、触媒調製をパラジウムと添加物であ
る酸化ジルコニウムさらに酸化イツトリウムのそれぞれ
の前駆体を一緒に調合して調製する方法により、顕著に
なっているところから、酸化ジルコニウムと酸化イツト
リウムという質的な面と、パラジウムとの同時担持にエ
リ化じた、効果的な表面形成により、新しい活性点の発
現、もしくはNOのNO2酸化活性点の減少によるもの
と考えられる0実施例 以下に実施例?示す。
(実施例1) 高純度シリカファイバの撚糸を織布とした、シリカクロ
スをあらかじめ準備したベーマイトアルミナゲル100
部とシリカゾル10部を、イオン交換水1000部で均
一に分散させた混合液中に十分に浸漬したのち、余分な
液?取り除き、通常の方法で乾燥し、大気雰囲気中、6
00℃〜800℃で焼成して、シリカ・アルミナ担体を
ウォシュコートした。このウォッシュコートは重量比で
基材のシリカクロス重量に対し、15〜45wt%とな
るように調製した。
一方、ジニトロジアンミンパラジウム硝酸液とオキシ硝
酸ジルコニウムと硝酸イツトリウム全いくつかの混合割
合で、イオン交換水に溶解したのち、クエン酸水溶液を
徐々に添加し、溶液が白濁化するのを攪拌によって十分
に分散させて、白色ゾル物質が沈澱しない状態にして、
前のウォッシュコート済みのクロス担体を浸漬し、10
0℃から160℃で1〜2時間乾燥したのち、400℃
〜700℃の電気炉に入れ、炉内雰囲気を新鮮空気で、
強制交換して、分解発生するガスを排気しおえてのちに
、さらに2〜6時間焼成して、パラジウムとジルコニア
とイツトリアの混合物を担持した。このとき添加したク
エン酸の量は、ジルコニアとイツトリアに換算した重量
の和に対し、1:1とした。この完成触媒を表1のA〜
1とした。
(実施例2) 実施例1と全く同じ方法で、シリカクロスにパラジウム
と酸化ジルコニウムと酸化イツトリウムを担持したがシ
リカクロス担体を浸漬するパラジウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化イツトリウム前駆体水溶液中に添加するクエン
酸の量を、酸化ジルコニウムと酸化イツトリウムの合計
重量に対し、重量比で1:o、5〜1:10の範囲とし
た。この完成触媒は表2のJ−Nとした。
(実施例3) 実施例1と同じ方法で、シリカクロスにパラジウム、酸
化ジルコニウム、酸化イツトリウムを担持したが、パラ
ジウムの前駆体として硝酸パラジウム、酸化ジルコニウ
ムの前駆体として硝酸ジルコニウム、酸化イツトリウム
として硝酸イツトリウムを、また、有機酸として酪酸を
用いた。
(実施例4) 酸化イツトリウムの前駆体として、塩化イツトリウムを
用いた他は、実施例3と全く同様にして調製した。
(実施例5) 実施例1と同じ方法で、シリカクロスにパラジウムと酸
化ジルコニウムと酸化イツトリウムを担持したが、パラ
ジウムの前駆体として塩化パラジウム、酸化ジルコニウ
ムの前駆体として塩化ジルコニル、また酸化≧ットリウ
ムの前駆体として塩化イツトリウムを用い、さらに有機
酸として、コハク酸を用いた。
(実施例6) コープイライト系ハニカム構造体を、あらかしめ準備し
たベーマイトアルミナゲル100部ケイオン交換水10
00部に均一に分散した液中に浸漬し、余分な液全取り
除いて、通常の方法で乾燥し、5o○℃〜8oo℃で焼
成して、アルミナ担体をウォッシュコートした。
このウォッシュコートは重量比で5〜15wt%となる
ように調製した。この担体に実施例1と同じ方法により
、パラジウムと酸化ジルコニウムと酸化イツトリウムを
担持して、触媒を調製した。
本発明の効果を確認するために、石油燃焼器の燃焼筒に
触媒A−Ni取りつけ、排ガスの全量が触媒を通過する
ようにした。N02の転化率は、触媒を取付けないとき
のNO3濃度に対する、触媒?取付けたときのNo2 
濃度を百分率で求めた。
一方、各サンプル触媒の活性を調べるために、モデルガ
スによる流通型反応試験器での反応活性を測定した。こ
のとき、反応ガスとしては、803〜699M、80〜
10099M、02〜10%テN2バランスのモデルガ
スを用い、触媒体積に対する空間速度2sx1o h 
 となるようにした。転化率の測定は、ガス温度が60
0℃のときに行った。
また従来例の触媒として、実施例1と同一のウォッシュ
コートしたクロス担体に、パラジウム0.3w t %
 担持したパラジウム触媒を用いて、転化率を比較した
これら実機排ガスと、モデルガスについての結果は表1
.2に示した。さらに石油燃焼器での測定には、定常時
のCOと消火時のHCについても濃度測定を行ない、サ
ンプル触媒取付けによるそれぞれの成分ガスに対する転
化率を、やはり触媒を取付けないときの濃度とから、百
分率で算出した0 これらの測定は、COは赤外線非分散型測定器を、HC
は水素炎検出器による全炭化水素測定器を、またNOは
化学発光型窒素酸化物測定器を用いて、濃度測定をした
。さらにNO2は、No測定と同時にNOx 測定を行
ない、このNOx  値からNO値を差し引いた値をN
O2唾とした。
ここで測定に用いた石油燃焼器に取りつけた触媒の表面
温度は、定常燃焼時で600℃〜700℃の範囲に分布
していた。
表1.2の結果から判るとおり、本発明による触媒は、
窒素酸化物中のNo2iNoへ変換する効果が極めて高
い。このNO2からNoへの変換は、モデルガスにより
、800℃以上での高温域か、もしくは反応ガス中の0
2濃度が1%以下と低い場合には、従来例の触媒でも容
易に起ることが判ったが、通常の石油燃焼器の排ガス中
には残存酸素は少なくとも5〜10チあり、また、触媒
の耐熱性からも、触媒の取付は位置としては、触媒表面
温度が800〜860℃以下であることが望ましく、こ
れらの観点からして、実用的に、本発明の触媒は、NO
2低減に極めて効果的であることが判った。同時にCO
とHCの浄化も、従来例の触媒とくらべて、浄化率で同
等か、悪くとも10%以内であり、特に本発明触媒を用
いることによって、それらの浄化の効果が低くなったと
いう程度まで至らないことも判った。
NOx としての窒素酸化物の排出総濃度は、結果とし
て、はとんど変化していないことも判ったが、N02が
NOに変換されたことによって、その分は明らかに、排
ガスの毒性は低下している。
尚、ここでは実施例1,2の結果についで説明したが、
実施例3,4,5.6の結果は、実施例1.2の結果に
くらべて、COとHC浄化率はほとんど変わることなく
、COで88〜g 1% 、 HCで60〜70%であ
ったが、No2変換率は、実機排ガス、モデルガス共に
、や\低く出た。すなわち実機排ガスでは55〜62%
、モデルガスでは68〜65%であった。ただこれらの
場合も従来例とくらべれば、いずれも高変換率を示して
いる0 本発明の効果は、本実施例で説明したもの以外に、担体
の材質や形状、すなわちシリカクロス以外の無機質繊維
の織布や、抄紙状セラミックの構造体、また通常の粒状
体であってもよく、また本実施例では担体の担持する場
合について述べたが、本発明の触媒組成そのものを、担
体や基材の一要素として、混合使用することも出来る。
また触媒材料である前駆体についても、ここで述べたも
のの他の塩や有機酸であっても、また互に異なる塩の組
合せであっても、本発明の効果全妨げるものではない。
発明の効果 以上のように本発明によれば、通常の酸素過剰雰囲気中
の燃焼排ガスにあって、CQとHC−iCo。
とN20 に変換すると共に、N02をNoに変換し、
NOx中のNO□成分比を大巾に低減する触媒およびそ
の製造方法を提供することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パラジウム金属と酸化ジルコニウムと酸化イット
    リウムを担体表面に担持した排ガス浄化用触媒。
  2. (2)パラジウム金属と酸化ジルコニウムと酸化イット
    リウムの混合比率が、重量比率で1:5:20〜1:2
    0:5の範囲とした特許請求の範囲第1項記載の排ガス
    浄化用触媒。
  3. (3)パラジウム金属と酸化ジルコニウムと酸化イット
    リウムを同時に担体表面に担持するとき、これらの前駆
    体から成る溶液中に、有機酸を添加することを特徴とす
    る排ガス浄化用触媒の製造方法。
  4. (4)パラジウム金属と酸化ジルコニウムと酸化イット
    リウムを同時に担体表面に担持するとき、これらの前駆
    体から成る溶液中に添加する有機酸の添加量を、酸化ジ
    ルコニウムと酸化イットリウムに換算した重量和に対し
    、重量比で1:0.5〜1:5の範囲とした特許請求の
    範囲第3項記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
JP60276356A 1985-12-09 1985-12-09 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 Pending JPS62136244A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10773209B2 (en) 2009-02-20 2020-09-15 Basf Corporation Aging-resistant catalyst article for internal combustion engines

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190236A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 高温耐熱性を有する触媒体の製法

Patent Citations (1)

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