JPWO2012132678A1 - アンモニア酸化触媒、およびそれを用いた排気ガス浄化装置並びに排気ガス浄化方法 - Google Patents
アンモニア酸化触媒、およびそれを用いた排気ガス浄化装置並びに排気ガス浄化方法Info
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Abstract
Description
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ・・・(1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O ・・・(2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O ・・・(3)
NH2−CO−NH2→NH3+HNCO (尿素熱分解)
HNCO+H2O→NH3+CO2 (イソシアン酸加水分解)
NH2−CO−NH2+H2O→2NH3+CO2 (尿素加水分解)
2NH3+3/2O2→N2+3H2O ・・・(4)
2NH3+5/2O2→2NO+3H2O ・・・(5)
2NH3+7/2O2→2NO2+3H2O ・・・(6)
2NH3+2O2→N2O+3H2O ・・・(7)
特に、スリップNH3浄化触媒は排気ガス浄化装置の最後尾で使用される関係で排気ガスの温度が配管内を通る間に低下し、スリップNH3浄化触媒の触媒床温度が低くなってしまうので、より低温で高いNH3浄化性能を発揮する触媒が切望されていた。
また、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、複合酸化物(A)が、さらに、ジルコニア、又はアルミナを含み、その含有量が、30重量%以下であることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、複合酸化物(B)の組成が、アルミナ:70〜99.9重量%及びシリカ:0.1〜30重量%であることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、複合酸化物(C)の組成が、シリカ:0.1〜5重量%、酸化タングステン:3〜30重量%、セリア:5〜40重量%、及びジルコニア:50〜90重量%であることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、触媒層(下層)がさらに複合酸化物(C)、又はゼオライト(D)を含むことを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第1の発明において、触媒層(上層)がさらにゼオライト(D)を含むことを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第1の発明において、担持される貴金属元素が白金であることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第9の発明によれば、第6又は7の発明において、ゼオライト(D)が少なくとも鉄を含み、その含有量がFe2O3換算で0.1〜5重量%であることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第10の発明によれば、第1の発明において、複合酸化物(A)又は複合酸化物(B)を含む無機母材に担持される貴金属元素の含有量が、一体構造型担体の単位体積あたり0.01〜1.0g/Lであることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第12の発明によれば、第1の発明において、触媒層(上層)の複合酸化物(C)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり10〜150g/Lであることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第13の発明によれば、第6の発明において、触媒層(下層)の複合酸化物(C)、又はゼオライト(D)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり0〜120g/Lであることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
また、本発明の第14の発明によれば、第7の発明において、触媒層(上層)のゼオライト(D)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり0〜150g/Lであることを特徴とするアンモニア酸化触媒が提供される。
さらに、本発明の第16の発明によれば、第15の発明において、選択還元型触媒(SCR)が、少なくとも鉄元素を含むゼオライト(D)と、実質的にシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を含む触媒層を一体構造型担体の表面に被覆してなることを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
本発明のアンモニア酸化触媒(以下、本触媒ともいう)は、希薄燃焼機関から排出される排気ガスに、窒素酸化物の還元剤として尿素またはアンモニアを添加し選択還元型触媒(SCR)により窒素酸化物を選択的に還元する際に、余剰のアンモニアを酸化除去するためのアンモニア酸化触媒(AMOX)において、一体構造型担体の表面に、少なくともチタニア及びシリカを主成分とする複合酸化物(A)、アルミナ、又はアルミナ及びシリカからなる複合酸化物(B)のいずれかを含む無機母材に貴金属元素を担持した触媒を含む触媒層(下層)と、少なくともシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を含む触媒層(上層)を有する、少なくとも二層の触媒層を被覆してなり、複合酸化物(C)の組成が、シリカ:20重量%以下、酸化タングステン:1〜50重量%、セリア:1〜60重量%、及びジルコニア:30〜90重量%であることを特徴とする。
本発明のアンモニア酸化触媒において、下層触媒層は、少なくともチタニア及びシリカを主成分とする複合酸化物(A)、アルミナ、又はアルミナ及びシリカからなる複合酸化物(B)のいずれかを含む無機母材に貴金属元素を担持した触媒を含んでおり、アンモニア酸化機能を有する。
本発明において、貴金属成分とは、白金、パラジウム、又はロジウムから選ばれる一種以上の元素である。このうち白金は酸化活性が高く、優れたNH3酸化性能を発揮するので、主要な貴金属成分として、下層触媒層に含有することが望ましい。ここで、主要な貴金属成分とは、本発明の触媒に使用される貴金属の総量に対して50重量%以上含有させる成分をいい、貴金属の全てが白金であっても良い。
この場合、貴金属の使用量は、本発明の下層触媒層成分を一体構造型担体上に被覆した場合、一体構造型担体の単位体積あたり、0.01〜1.0g/Lである事が好ましく、0.02〜0.5g/Lである事がより好ましい。0.01g/L未満では貴金属の活性を充分に利用できず、1.0g/Lを超えてもそれ以上の効果の向上が期待できない。
そのため、本発明では、チタニア及びシリカを主成分とし、必要に応じ、ジルコニア、アルミナを加えた複合酸化物(A)、アルミナ、又はアルミナ及びシリカからなる複合酸化物(B)を含む無機母材に貴金属が担持されることが好ましい。これにより貴金属を高分散に担持することができ、また耐熱性が高いので貴金属成分が焼結し難くなり、使用時における貴金属の高分散を長期間維持しうる。
複合酸化物(A)は、比表面積値が高く、耐熱性にも優れたチタニア及びシリカを主成分として含む無機母材であり、白金などの貴金属成分を高分散に担持することができる。
複合酸化物(A)の組成は、チタニア:60〜99重量%及びシリカ:1〜40重量%であることが好ましい。複合酸化物(A)は、さらに、ジルコニア、アルミナの少なくとも一種以上を含み、複合酸化物(A)に占めるジルコニア、アルミナの少なくとも一つの割合が0〜30重量%であることがより好ましい。
すなわち、本発明では複合酸化物(A)としてチタニアとシリカを必須とし、30重量%以下のジルコニア、アルミナの少なくとも一つを含む複合酸化物、例えばチタニア−シリカ、チタニア−シリカ−ジルコニア、チタニア−シリカ−アルミナ、又はチタニア−シリカ−ジルコニア−アルミナなどの無機酸化物が使用できる。
このような無機酸化物(無機母材)は、貴金属成分の分散性の点からいえば、比表面積(BET法による、以下同様)が30m2/g以上であることが好ましく、更に100m2/g以上であるものがより好ましい。比表面積値が30m2/g以上であれば貴金属を高分散状態で安定に担持させることができる。
アルミナは、α−アルミナを除きBET比表面積が高く、耐熱性にも優れているので白金などの貴金属成分を高分散に担持させる母材として非常に有用である。
さらに、アルミナは、末端が水酸基(−OH基)となったものの他、O−が露出したもの、H2Oが配位してO+が形成されたもの、Alの配位不飽和によりAl+が形成されたものなどが多数存在する。これらがそれぞれ特異的に高い電荷(+−)を帯びているため、触媒の活性点として機能し易い。その内、正(+)の電荷を帯びた表面の活性点は一般に「酸点」と呼ばれ、水酸基(−OH基)の水素にNH3が吸着する。
アルミナの種類は、BET比表面積の低いα−アルミナを除く、γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、又はベーマイトのいずれかが好ましい。
本発明では、上記のようにアルミナ単独でも良いが、アルミナはNH3を吸着するものの自体の酸性は弱い。一方、シリカ単独ではNH3を物理吸着しかできない。しかし、アルミナにシリカを加えた複合酸化物(B)は、NH3を強く吸着すると共に酸点の数も多いので、貴金属によるNH3の酸化活性を促進することができる。
そのため、本発明では、BET比表面積が高く、耐熱性にも優れているアルミナ及びシリカからなる複合酸化物(B)に白金などの貴金属成分を担持して用いることが好ましい。複合酸化物(B)の組成は、特に制限されないが、アルミナ:70〜99.9重量%、シリカ:0.1〜30重量%であることが好ましく、アルミナ:75〜99重量%、シリカ:1〜25重量%であることがより好ましい。
また、本発明の一体型触媒担体に被覆される下層には、上記無機母材である複合酸化物(A)、アルミナ、複合酸化物(B)とは別に、NOxの浄化機能を有する材料を有してもよい。NOxの浄化機能を有する材料としては、後述する複合酸化物(C)、遷移金属として鉄などをイオン交換したゼオライト(D)の他、チタニア、ジルコニア、酸化タングステン等の遷移金属酸化物、セリア、ランタン、プラセオジム、サマリウム、ガドリニウム、ネオジム等の希土類酸化物、酸化ガリウム、酸化スズ等の碑金属酸化物、またはこれらの複合酸化物等があげられる。
本発明において、複合酸化物(C)は、少なくともシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)であるが、下層において、この複合酸化物(C)は任意成分である。ここで、酸化タングステンとは、タングステンの酸化物のほか、タングステン元素単体で存在するものも含むものとする。
複合酸化物(C)の被覆量は、一体構造型担体の単位体積あたり0〜120g/Lであり、より好ましくは0〜100g/Lとする。
下層に複合酸化物(C)が存在することで、NH3とNOxの反応が促進され、SCR機能が増大する。また、酸化タングステンやジルコニアが含まれていることで、NH3吸着容量が多くなるので、下層触媒層で貴金属と接触できなかったNH3のスリップを抑制する。逆に120g/Lよりも多いと、下層を構成するPt担持複合酸化物(A)に比べ相対量が増大するため、Ptへのガス拡散が悪化することがある。
本発明において、ゼオライト(D)は、例えば三次元の細孔構造を有するβ型、MFI型のゼオライトをはじめ、A、X、Y、MOR、CHA、SAPOなどのゼオライトが挙げられるが、下層において、このゼオライト(D)は、任意成分である。ゼオライト(D)の中でも好ましいのは、β型ゼオライト、又はMFI型のゼオライトである。
下層におけるゼオライト(D)の含有量は、0〜120g/Lであり、好ましくは0〜100g/Lである。ゼオライト(D)が存在することで、NH3とNOxの反応が促進され、またNH3吸着容量が大きくなるので貴金属と接触するNH3が増え、NH3酸化が促進されるが、120g/Lを超えると、下層を構成するPt担持複合酸化物(A)に比べ相対量が増大するため、Ptへのガス拡散が悪化することがある。
また、この下層にはアンモニア酸化機能を有する材料のほかに後述するNOxを浄化する機能を有する材料を含んでも良い。
上層触媒層は、少なくともシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を必須成分とし、貴金属成分を含まずに構成される。複合酸化物(C)中の酸化タングステンとは、タングステンの酸化物のほか、タングステン元素単体で存在するものも含むものとする。
本触媒において、複合酸化物(C)は、シリカ:20重量%以下、酸化タングステン:1〜50重量%、セリア:1〜60重量%、及びジルコニア:30〜90重量%から構成され、より好ましくは、シリカ:0.1〜5重量%、酸化タングステン:3〜30重量%、セリア:5〜40重量%、及びシルコニア:50〜90重量%の組成となるようにする。
シリカは、各種金属酸化物と比較してBET比表面積の高いことで知られており、シリカとその他元素で構成される複合酸化物系でのBET比表面積を増加させることで、活性点数を増大させることができる。さらに、シリカは、直径2〜10nmのメソポーラスな孔を多数有する多孔質構造をとり、その孔にNH3の酸化反応やNOx−NH3反応などで生じたH2Oを取り込むことで、NH3の酸化反応やNOx−NH3反応などの反応平衡を生成物側にシフトさせることにより、それらの反応を促進する。
またセリアは、NOx吸着機能材料として知られており、本材料系においてもNOx吸着を促進することでNH3とNOxのSCR反応を促進でき、ジルコニアは、その他成分を熱的に安定な状態で高分散させる為の分散保持材料として機能する。
一方、タングステンの酸化物は、酸性が強く、アルカリ成分である尿素やアンモニアの吸着力が大きいので、タングステンの酸化物を使用することで脱硝性能が高くなる。
この複合酸化物(C)は、上記の組成、構造になれば、製法によって特に限定されない。例えば、珪素、タングステン、セリウム、ジルコニウムを含む硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物等の形態を有する出発原料を一度に水溶液中に溶解させた後、混合し、pH調整等により沈殿物として沈降させるか蒸発乾固させるかして得られた固形物を焼成してもよいし、単一もしくは複数の金属塩に上記処理を行うことにより酸化物を形成させた後、残りの金属塩を一度にまたは逐次に担持してもよい。
一度にすべての元素を加えて製造するか、最初に核となる粉末を単数もしくは数種類の元素から製造した後、残りの元素を一度にまたは逐次に担持させることにより、各々の元素を最適な組成で含有する複合酸化物(C)を調製することができる。
上層触媒層は、複合酸化物(C)の他に、任意成分として、ゼオライト(D)を含むことができる。
本発明においてゼオライト(D)は、例えば三次元の細孔構造を有するβ型、MFI型のゼオライトをはじめ、A、X、Y、MOR、CHA、SAPOなどのゼオライトが挙げられる。中でも好ましいのは、β型ゼオライト、又はMFI型のゼオライトである。
Mm/x[AlmSi(64−m)O128]・pH2O
(式中、Mはカチオン種であり、xは前記Mの価数であり、mは0を越え64未満の数であり、pは0以上の数である)
このβ型ゼオライトは、比較的大きな径を有する一方向に整列した直線的細孔とこれに交わる曲線的細孔とからなる比較的複雑な3次元細孔構造を有し、イオン交換時のカチオンの拡散、およびNH3等のガス分子の拡散が容易である。また、このような構造はモルデナイト、ホージャサイト等が一方向に整列した直線的な空孔のみを有するのに対して、特異な構造であり、このような複雑な空孔構造であるがゆえに、βゼオライトは、熱による構造破壊が生じ難く安定性が高く、自動車用触媒にとって有効な材料である。
本触媒のゼオライト(D)には、鉄元素を含むゼオライトが主成分として含有されることが好ましい。通常、ゼオライトには固体酸点として、カチオンがカウンターイオンとして存在する。カチオンとしては、アンモニウムイオンやプロトンが一般的であるが、本触媒に使用されるβ型ゼオライトにはカチオン種として鉄元素が添加され、以下、本発明では「Fe−β」ということがある。
鉄元素でイオン交換されたβ型ゼオライトによって本発明の作用が向上する理由は定かではないが、ゼオライト表面においてNOをNO2に酸化してNH3との反応活性を高め、ゼオライトの骨格構造が安定化され、耐熱性の向上に寄与していると考えられる。
ゼオライトに対するFeの添加量は、Fe2O3換算で0.1〜5重量%が好ましく、0.5〜4.5重量%がより好ましい。鉄元素の量がFe2O3換算で5重量%を超えると、活性な固体酸点の数が確保できなくなり活性が下がる。鉄元素の量がFe2O3換算で0.1重量%未満では、充分なNOx浄化性能が得られず排気ガスの浄化性能が低下するので好ましくない。なお、イオン交換種として添加される鉄元素は、その全てがイオン交換されても良いが、その一部が酸化鉄の状態で存在していても良い。
ゼオライトへの鉄元素の担持方法については特に制限はない。このような鉄元素を添加したゼオライトは、主要なゼオライトメーカーから様々なグレードのものが購入でき、また、特開2005−502451号公報などに記載された要領で製造できる。一般的な担持方法としては、イオン交換法の他、鉄元素を含む硝酸塩、酢酸塩、塩化物等の水溶液に、ゼオライトを加えて含浸法で担持してもよいし、アルカリ等でpH調整することにより得られた沈殿物を乾燥・焼成してもよいし、上記鉄元素を含む硝酸塩、酢酸塩、塩化物等の水溶液にゼオライトを浸漬した後、蒸発乾固させてもよい。焼成温度は、300〜800℃が好ましく、400〜600℃がより好ましい。加熱手段については、電気炉やガス炉等の公知の加熱手段によって行う事ができる。
また、ゼオライト種としては上記のゼオライトに加え、他にA、X、Y、MOR、CHA、SAPO等様々なタイプのゼオライトの一種以上と組み合わせて使用してもよい。
本触媒を他のタイプのゼオライトと併用する場合には、全ゼオライト中、前記各種β型ゼオライト若しくはMFI型ゼオライトのトータルの比率が50〜100%であることが好ましい。
また、ゼオライトは、前記鉄元素の他に、他の遷移金属、希土類金属、また貴金属などを含んでいてもよい。具体的には、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、銅などの遷移金属、セリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジウムなどの希土類金属、などを挙げることができる。
また、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム等の貴金属やニオブ、タングステン、タンタル、セリア、セリウム・ジルコニウム複合酸化物、酸化ランタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、バナジアや、スズ、ガリウムなどアルカリ元素、アルカリ土類元素など一般に触媒材料として使用可能な材料を、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜添加することができる。
ゼオライト(D)の含有量は、0〜150g/Lであり、より好ましくは0〜120g/Lである。ゼオライトが存在することで、NH3とNOxの反応が促進され、またNH3吸着容量が大きくなるのでPtなどの貴金属と接触するNH3が増え、NH3酸化が促進されるが、150g/Lを超えると、圧損上昇によるエンジンへの負荷が高くなり好ましくない。
本発明における一体構造型担体は、その種類によって特に制限されない。ハニカム構造型担体をはじめ、細い繊維状物を編んだシート状構造体、比較的太い繊維状物からなるフェルト様の不燃性構造体が使用できる。中でもハニカム構造型担体が好ましく、このようなハニカム構造型担体の表面に触媒成分を被覆したものを、以下、ハニカム構造型触媒ということがある。
また、このようなハニカム構造体はその全体形状も任意であり、円柱型、四角柱型、六角柱型など、適用する排気系の構造に応じて適宜選択できる。さらに開口部の孔数についても処理すべき排気ガスの種類、ガス流量、圧力損失あるいは除去効率などを考慮して適正な孔数が決められるが、通常、ディーゼル自動車の排気ガス浄化用では、1平方インチ当たり10〜1500個程度、特に100〜900個であることが好ましい。1平方インチ当たりのセル密度が10個以上であれば、排気ガスと触媒の接触面積を確保でき、充分な排気ガスの浄化機能が得られ、1平方インチ当たりのセル密度が1500個以下であれば、著しい排気ガスの圧力損失が生じないので内燃機関の性能を損なう事がない。
また、下層については、本発明の触媒成分を、セラミックス等の浸透性の構造担体に被覆して使用する場合、下層の成分が構造担体に浸透し、下層の全て、またはその一部が構造担体と一体化していてもよい。また、構造担体を下層の成分で構成し、その上に上層の成分を被覆しても良い。なお、下層と構造担体の間に、触媒層の密着性の向上などを目的としてボトム層を設ける場合もあるが、この場合、ボトム層と下層の関係は、前記構造担体と下層の関係に同じである。
また、このようなハニカム構造型担体は、セルの壁の厚みを2〜12mil(ミリインチ)とすることが好ましく、4〜8milがより好ましい。また、ハニカム構造型担体の材質としては、ステンレス等の金属、コーディエライト等のセラミックスがある。
なお、本発明では、細い繊維状物を編んだシート状構造体、比較的太い繊維状物からなるフェルト様の不燃性構造体も使用できるが、これらハニカム構造担体とは異なる一体構造型担体は、背圧が高まる恐れはあるものの、触媒成分の担持量が大きく、また排気ガスとの接触面積が大きいので、他の構造型担体よりも処理能力が高くなる場合がある。
なお、被覆量の上限は、生産コストが上昇したり、ハニカムの孔が目詰まりを起こしたりして、排気ガスの背圧が著しく上昇しない程度であれば特に限定されないが、前記フロースルー型ハニカム担体において、凡そ230g/L以下が望ましく、170g/L程度に留める事がより望ましい。使用する担体のセル密度にもよるが、現実的なセル密度のハニカム構造体を使用する場合には、230g/Lを超える量の触媒を担持すると背圧が上昇し、燃焼機関の性能を阻害する場合がある。
本発明の触媒を調製するには、まず、下層触媒材料、上層触媒材料、一体構造型担体を用意する。触媒材料は必要に応じてバインダーや界面活性剤などの添加剤を、水または水に水溶性有機溶媒を加えた溶媒と混合してスラリー状混合物にしてから、一体構造型担体へ塗工した後、乾燥、焼成する事により製造される。なお、水または水に水溶性有機溶媒を加えた溶媒については以下「水系媒体」という。
すなわち、触媒材料と水系媒体とを所定の比率で混合してスラリー状混合物を得る。本発明においては、水系媒体は、スラリー中で各触媒成分が均一に分散できる量を用いれば良い。
まず、貴金属成分の原料として硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩等の化合物、具体的には塩化白金(IV)酸、亜硝酸ジアンミン白金(II)、水酸化白金酸アミン溶液、塩化白金酸、硝酸白金、ジニトロジアンミンパラジウム、硝酸パラジウム、塩化パラジウム、塩化ロジウム(III)、硝酸ロジウム(III)として用意する。これらから貴金属成分原料を選択して水、有機溶媒に溶解する。
上記のようにして一体構造型担体へ下層触媒材料を塗工した後に乾燥、焼成し、次に、この層の上に上層触媒材料を塗工し、乾燥、焼成して本発明のアンモニア酸化触媒を調製する。上層触媒材料は、実質的にシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を含み、これとは別に、上層触媒原料としてゼオライトを必要により配合することができる。
このほか、ウォッシュコート法により下層触媒材料、上層触媒材料を2回続けて塗工した後に、一度で乾燥、焼成したり、あるいは、ウォッシュコート法により下層触媒材料を塗工した後に乾燥し、その上に二層目以降の材料を被覆した後乾燥し、一度に焼成してもよい。
上層が薄すぎて5μm未満であると、先のガス拡散性が低下することがあり、トータルの層が厚すぎて430μmを超えると、通常使われるハニカム型一体構造型担体に本発明の触媒組成物を被覆した場合に、圧損上昇によるエンジンへの負荷が懸念される。特に好ましい厚さは、上層:40〜250μm、下層:1〜180μmである。
本発明では、排気ガス流路に、一酸化窒素、炭化水素の酸化機能を有する酸化触媒(DOC)と、パティキュレートマターを捕集し燃焼除去するフィルター(DPF)と、尿素水溶液もしくはアンモニア水溶液を供給する噴霧手段と、選択還元触媒(SCR)と、前記のアンモニア酸化触媒(AMOX)をこの順序で配置することで排気ガス浄化触媒装置が構成される。
酸化触媒としては、公知の白金、またはパラジウムのうち少なくとも一種が担持された活性アルミナを主成分とする触媒を用いることができる。なおその酸化触媒の担体としては、活性アルミナがLaを含むものを使用することもできる。さらにセリウムでイオン交換したβ型ゼオライトを含有する触媒を用いても良い。
また、この貴金属成分には金属換算で30〜100w%の白金を含む事が好ましく、50〜100w%の白金を含む事がより好ましい。ディーゼル自動車の燃料に使用される軽油には硫黄成分を含むものが少なくなく、このような硫黄成分を含む排気ガスにより、触媒成分中の貴金属が被毒してしまうことがあるが、パラジウムは硫黄被毒し易い傾向が知られており、これに対し白金は硫黄被毒し難い傾向が知られている。そのため、本発明に使用されるDOCには貴金属成分として白金を主成分として使用する事が好ましい。
これらDOC、DPFの後段には、尿素水溶液もしくはアンモニア水溶液を供給する噴霧手段とSCR触媒が配置される。本発明が適用される燃焼機関は、ディーゼルエンジンの場合、排気量1L程度の小型自動車から、排気量50Lを超えるような重機用(ヘビーデューティー)ディーゼルエンジンまであり、また、それらディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のNOxは、その稼動状態、また燃焼制御の方法等により大きく異なる。そして、これらディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のNOxを浄化するために使用されるSCR触媒も、1L程度から50Lを超えるディーゼルエンジン排気量の多様性にあわせて選定できる。
また、排気ガス中のNOxを浄化する手段として、SCRとは別にNOx吸蔵触媒を使用する場合があり、LNT(Lean NOx Trap)といわれる。LNTに吸蔵されたNOxは、排気ガス中の還元成分であるHCやCOを還元剤としてNOxを浄化するが、SCRはこのようなLNTと組み合わせても良い。
また、還元剤が尿素である場合は、SCR触媒には、前記の脱硝成分であるゼオライト(D)、複合酸化物(C)に加え、尿素成分の加水分解成分として複合酸化物(E)を含有することが望ましい。複合酸化物(E)は、実質的にチタニア、シリカ、及びジルコニアからなる複合酸化物であることが好ましい。また、その組成が、チタニア:70〜95重量%、シリカ:1〜10重量%、及びジルコニア:5〜20重量%であることがより好ましい。
そして、ゼオライト(D)の被覆量が、触媒層の全体に対して、10〜80重量%であること、複合酸化物(C)の被覆量が、触媒層の全体に対して、10〜80重量%であること、複合酸化物(E)の被覆量が、触媒層の全体に対して、1〜30重量%であることが好ましい。
そして、下層がゼオライト(D)50〜90重量%、複合酸化物(C)10〜40重量%、及び複合酸化物(E)1〜30重量%を含むこと、一方、上層がゼオライト(D)10〜40重量%、複合酸化物(C)50〜90重量%、及び複合酸化物(E)1〜30重量%を含むことがより好ましい。このように、下層でゼオライト(D)の比率を高め、上層では複合酸化物(B)の比率を高めることで、排気ガス中のNOxの浄化性能を向上させることができる。
特に、下層の被覆量が全体の20〜50重量%であり、上層の被覆量が全体の50〜80重量%であることが好ましい。このように下層の被覆量に対して、上層の被覆量を多くすることで、十分に高い脱硝性能をあげることができる。下層の被覆量が全体の30〜45重量%であり、上層の被覆量が全体の55〜70重量%であることがより好ましい。
本発明では、SCR触媒の後段に、NH3浄化機能を有する本触媒が配置される。本触媒は、NH3浄化性能に優れることから、排気ガス流れに対し、SCR触媒からスリップしてくるNH3を効率的に酸化することができる。
なお、本発明のアンモニア酸化触媒(AMOX)を用いた浄化装置や浄化方法は、上述の組合せ、すなわちDOC+DPF+噴霧装置+SCR+AMOXの態様に限定されるものではない。アンモニアが流入する条件であれば本発明のアンモニア酸化触媒(AMOX)を利用できる。
例えば、特許文献6特開2008−279334に記載のSROCとしての実施形態も、本発明のアンモニア酸化触媒(AMOX)を用いた浄化装置や浄化方法の1つである。
AMOX(1)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層;)=
複合酸化物(A)の1種であるチタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)とチタニア粉末B(85重量%TiO2/10重量%SiO2/5重量%Al2O3)を重量比で19:9の割合で予め混合させてチタニア混合粉末Cを得て、貴金属担持用の母材とした。次に、このチタニア混合粉末Cに、貴金属成分原料としての塩化白金水溶液を含浸担持させてPt担持チタニア混合粉末C(Pt換算0.356重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量0.1g/Lに相当)を得た。
得られたPt担持チタニア混合粉末C(281g)とバインダー(20g)と水をボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーAを得た。
続いて、このスラリーAに一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)を浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が30.1g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Aを得た。
=上層(SCR機能層)=
複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)750gと、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)250gと、バインダー40gを水とともにボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、SCR機能層用スラリーBを得た。
続いて、このスラリーBに前記の下層塗布済み触媒Aを浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が104g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、表1に示すAMOX(1)を得た。
その後、得られたNH3酸化触媒を用いて、以下の触媒性能評価を実施した。
触媒の性能評価に先立ち意図的に触媒性能を劣化させるために、650℃で100時間熱処理を実施した。処理には雰囲気炉を用いて、10vol%の水を含む加湿空気を流通させながら処理を行った。
<触媒性能評価>(NOx・NH3−スリップ評価)
次項記載の測定条件のもと、触媒入口出口のNH3、NO、NO2、N2Oのガス濃度を計測し、NH3転化率、NOx排出濃度、N2O排出濃度の3つの指標でAMOX(1)の触媒性能を評価した。その結果を図1〜3に示した。
なお、ガス計測は所定温度に到達し所定濃度ガス流通開始後20分経過した後に、各種ガス成分の濃度が安定した状態で測定した。
なおNH3転化率、NOx排出濃度は次の算出式に基づき計算した。
(NH3転化率)[%] ={(入口NH3濃度)−(出口NH3濃度)}/(入口NH3濃度)
×100
(NOx排出濃度)[ppm] =(出口NO濃度)+(出口NO2濃度)
・評価装置;モデルガス試験装置(菱明技研製)
・定量分析装置;FTIR(サーモエレクトロン製NEXUS−670、2mガスセル)
・触媒サイズ;φ25.4mm×24mm、300セル/5ミル、12.2mL/個
・空間速度;100,000/h
・全ガス流量;20.3L/min
・モデルガス組成(表2参照)
AMOX(2)の製造
Pt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し、最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.03g/Lとして、ボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を280.3gとして、下層の単位体積あたりの触媒担持量が30.03g/Lとなるように変更する以外は実施例1に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(2)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(3)の製造
上層用スラリーを得る為にボールミルに投入する複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)を500g、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)を500gとした以外は実施例1に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(3)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(4)の製造
上層用スラリーを得る為にボールミルに投入する複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)を250g、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)を750gとした以外は実施例1に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(4)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(5)の製造
上層用スラリーを得る為にボールミルに投入する複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)を850g、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)を150gとした以外は実施例1に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(5)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(6)の製造
上層用スラリーを得る為にボールミルに投入する複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)を950g、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)を50gとした以外は実施例1に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(6)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(7)の製造
Pt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し、最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.05g/Lとして、ボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を280.5gとして、下層の単位体積あたりの触媒担持量が30.05g/Lとなるように変更する以外は実施例5に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(7)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(8)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層;)=
複合酸化物(A)の一種であるチタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)に塩化白金水溶液を含浸担持させてPt担持チタニア粉末(Pt換算0.332重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量0.1g/Lに相当)を得た。得られたPt担持チタニア粉末と水をボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーCを得た。
続いて、このスラリーCに一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)を浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が30.1g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Bを得た。
=上層(SCR機能層)=
複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)1000gとバインダー120gを水とともにボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、SCR機能層用スラリーDを得た。
続いて、このスラリーDに前記の下層塗布済み触媒Bを浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が112g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、表1に示すAMOX(8)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(9)の製造
複合酸化物(A)の一種であるチタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)の代わりに、チタニア粉末D(97重量%TiO2/3重量%SiO2)を用いた以外は実施例8に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(9)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(10)の製造
チタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)の代わりに、複合酸化物(B)粉末(98.5重量%Al2O3/1.5重量%SiO2)を用いた以外は実施例8に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(10)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(11)の製造
実施例8の下層スラリーCをウォッシュコート法で塗布後、実施例1の上層スラリーBをウォッシュコート法で塗布することにより、表1に示すAMOX(11)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(12)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層;)=
複合酸化物(A)の1種であるチタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)に貴金属成分原料としての塩化白金水溶液を含浸担持させてPt担持チタニア混合粉末C(Pt換算0.398重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量0.1g/Lに相当)を得た。
得られたPt担持チタニア粉末A(251g)とFeイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)50gとバインダー(30g)と水をボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーEを得た。
続いて、このスラリーEに一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)を浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が33.1g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Cを得た。
この下層塗布済み触媒Cを使って上層は実施例1と同様にしてウォッシュコート法で塗布し、表1に示すAMOX(12)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(13)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層;)=
複合酸化物(A)の1種であるチタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)に貴金属成分原料としての塩化白金水溶液を含浸担持させてPt担持チタニア混合粉末C(Pt換算0.498重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量0.1g/Lに相当)を得た。
得られたPt担持チタニア粉末A(201g)と複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)100gとバインダー(30g)と水をボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーFを得た。
続いて、このスラリーFに一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)を浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が33.1g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Dを得た。
この下層塗布済み触媒Dを使って上層は実施例1と同様にしてウォッシュコート法で塗布し、表1に示すAMOX(13)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(14)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層;)=
チタニア粉末D(97重量%TiO2/3重量%SiO2)に塩化白金水溶液を含浸担持させてPt担持チタニア粉末(Pt換算1.316重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量0.4g/Lに相当)を得た。得られたPt担持チタニア粉末304g、複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)300gとバインダー30gを水とともにボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーGを得た。
続いて、このスラリーGに一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)を浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が63.4g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Eを得た。
=上層(SCR機能層)=
複合酸化物(C)(1重量%SiO2/10重量%WO3/23重量%CeO2/66重量%ZrO2)900g、Feイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)300gとバインダー40gを水とともにボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、SCR機能層用スラリーHを得た。
続いて、このスラリーHに前記の下層塗布済み触媒Eを浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が124g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、表1に示すAMOX(14)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(15)の製造
下層のPt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.03g/Lとしてボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を250.3gに変更し、下層用スラリーに加えるFeイオン交換ゼオライト(Feイオン交換量;2.2重量%Fe2O3換算、BEA型、SAR=26)を20gとして、下層の単位体積あたりの触媒担持量が30.03g/Lとなるように変更とする以外は実施例12に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(15)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
AMOX(16)の製造
チタニア粉末A(87重量%TiO2/10重量%ZrO2/3重量%SiO2)の代わりに、アルミナ粉末(100重量%Al2O3)を用いた以外は実施例11に記載の方法と同様にして、表1に示すAMOX(16)を得た。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
上記のアンモニア酸化触媒AMOX(1)に代えて、下記の方法で調製したアンモニア酸化触媒AMOX(17)を用い、実施例1と同様にモデルガス試験装置に設置し、触媒性能を評価した。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
NH3酸化触媒AMOX(17)の製造
=下層(NH3酸化機能を有する触媒層)=
貴金属成分原料としての塩化白金水溶液を、母材としてのチタニア粉末E(90重量%TiO2/10重量%SiO2、BET値:100m2/g)に含浸担持させPt担持チタニア粉末(Pt換算2.22重量%、最終的な触媒の担体体積あたりのPt担持量1.0g/Lに相当)を得た。
得られたPt担持チタニア粉末450gと、鉄元素でイオン交換したβ型ゼオライト{Feイオン交換量;1.76重量%(Fe2O3換算)、SAR=28}100gと、鉄元素でイオン交換したMFI型ゼオライト{Feイオン交換量;1.35重量%(Fe2O3換算)、SAR=23}200gと、バインダー100gを水と一緒にボールミルに投入し、所定の粒径となるまでミリングして、NH3酸化触媒層用スラリーIを得た。
続いて、このスラリーIを一体型構造担体、すなわちハニカムフロースルー型コージェライト担体(300セル/5ミル、φ25.4mm×24mm長さ)に浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が85g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して下層塗布済み触媒Fを得た。このようにして得た下層塗布済み触媒Fには単位体積あたりPtが1.0g/L担持されることとなる。
=上層(SCR層)=
鉄元素でイオン交換したβ型ゼオライト{Feイオン交換量;1.76重量%(Fe2O3換算)、SAR=28}400gと、鉄元素でイオン交換したMFI型ゼオライト{Feイオン交換量;1.35重量%(Fe2O3換算)、SAR=23}600gと、酸化セリウム(BET値:150m2/g)20gと、バインダー100gを水とともにボールミルに投入し所定の粒径となるまでミリングして、SCR機能層塗布用スラリーJを得た。
続いて、このスラリーJに下層塗布済み触媒Fを浸漬させ、単位体積あたりの触媒担持量が112g/Lとなるようにウォッシュコート法で塗布した。その後、150℃で1時間乾燥させ、大気雰囲気下、500℃で2時間焼成して表1に示す比較用のAMOX(17)を得た。
Pt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し、最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.7g/Lとしボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を447gに変更する以外は、比較例1に記載の方法と同様にして、表1に示す比較用のAMOX(18)を得た。同様にモデルガス試験装置に設置し、触媒性能を評価した。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
Pt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し、最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.5g/Lとしボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を445gに変更する以外は、比較例1に記載の方法と同様にして、表1に示す比較用のAMOX(19)を得た。同様にモデルガス試験装置に設置し、触媒性能を評価した。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
Pt担持チタニア粉末の貴金属濃度を変更し、最終的な触媒の単位体積あたりのPt担持量を0.1g/Lとしボールミルに投入するPt担持チタニア粉末量を441gに変更する以外は、比較例1に記載の方法と同様にして、表1に示す比較用のAMOX(20)を得た。同様にモデルガス試験装置に設置し、触媒性能を評価した。この触媒性能の評価結果を図1〜3に示す。
図1に示すとおり、実施例1〜16では、アンモニア酸化触媒AMOX(1)〜(16)が本発明の触媒成分として特定の複合酸化物を含んでいるために、比較例1のアンモニア酸化触媒(17)に比べ、Pt量が少ないにもかかわらず図1に示すとおり、特に低温(230℃)でのNH3転化率が優れていることがわかる。また、図2に示すとおり、他の評価温度と比べて排出濃度が高い260℃でのN2Oの排出濃度を比較した時に、実施例1〜16は比較例1のアンモニア酸化触媒(17)よりも低く抑えられている。また、図3に有害成分であるNOxの副生状況を示すとおり、ガス組成としてNOxを含む400℃の評価結果では、90%以上の十分高いNH3転化率が得られているにもかかわらず、触媒に流入するガス中のNOx濃度300ppmよりも触媒から流出し計測されたNOx濃度の方が低いことがわかる。これは実施例1〜16のアンモニア酸化触媒AMOX(1)〜(16)がNOx排出を抑制していることを示す。スリップしたNH3を従来技術に比べて低貴金属担持量であっても高い効率で浄化し、かつN2Oの副生やNH3の酸化に伴う新たなNOxの発生を抑制していることが確認できる。
以上の結果より、本発明の触媒成分として特定の複合酸化物を含むアンモニア酸化触媒は従来のアンモニア酸化触媒に比べ、N2OやNOxの副生抑制能力を有しつつ、Ptの使用量を低減した上で、NH3の浄化性能を向上させることができる。
Claims (17)
- 希薄燃焼機関から排出される排気ガスに、窒素酸化物の還元剤として尿素またはアンモニアを添加し選択還元型触媒(SCR)により窒素酸化物を選択的に還元する際に、余剰のアンモニアを酸化除去するためのアンモニア酸化触媒(AMOX)において、
一体構造型担体の表面に、少なくともチタニア及びシリカを主成分とする複合酸化物(A)、アルミナ、又はアルミナ及びシリカからなる複合酸化物(B)のいずれかを含む無機母材に、貴金属元素を担持した触媒を含む触媒層(下層)と、少なくともシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を含む触媒層(上層)を有する、少なくとも二層の触媒層を被覆してなり、複合酸化物(C)の組成が、シリカ:20重量%以下、酸化タングステン:1〜50重量%、セリア:1〜60重量%、及びジルコニア:30〜90重量%であることを特徴とするアンモニア酸化触媒。 - 複合酸化物(A)の組成が、チタニア:60〜99重量%及びシリカ:1〜40重量%であることを特徴とする請求項1記載のアンモニア酸化触媒。
- 複合酸化物(A)が、さらに、ジルコニア、又はアルミナを含み、その含有量が、30重量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアンモニア酸化触媒。
- 複合酸化物(B)の組成が、アルミナ:70〜99.9重量%及びシリカ:0.1〜30重量%であることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 複合酸化物(C)の組成が、シリカ:0.1〜5重量%、酸化タングステン:3〜30重量%、セリア:5〜40重量%、及びジルコニア:50〜90重量%であることを特徴とする請求項1記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(下層)が、さらに複合酸化物(C)、又はゼオライト(D)を含むことを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(上層)が、さらにゼオライト(D)を含むことを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 担時する貴金属元素が、白金であることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- ゼオライト(D)が、少なくとも鉄を含み、その含有量がFe2O3換算で0.1〜5重量%であることを特徴とする請求項6又は7に記載のアンモニア酸化触媒。
- 複合酸化物(A)又は複合酸化物(B)を含む無機母材に担持される貴金属元素の含有量が、一体構造型担体の単位体積あたり0.01〜1.0g/Lであることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(下層)の複合酸化物(A)、アルミナ、又は複合酸化物(B)のいずれかを含む無機母材の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり10〜60g/Lであることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(上層)の複合酸化物(C)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり10〜150g/Lであることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(下層)の複合酸化物(C)、又はゼオライト(D)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり0〜120g/Lであることを特徴とする請求項6に記載のアンモニア酸化触媒。
- 触媒層(上層)のゼオライト(D)の被覆量が、一体構造型担体の単位体積あたり0〜150g/Lであることを特徴とする請求項7に記載のアンモニア酸化触媒。
- 排気ガス流路に、一酸化窒素、炭化水素の酸化機能を有する酸化触媒(DOC)と、パティキュレートマターを捕集し燃焼除去するフィルター(DPF)と、尿素水溶液もしくはアンモニア水溶液を供給する噴霧手段と、選択還元型触媒(SCR)と、請求項1〜14のいずれかに記載のアンモニア酸化触媒(AMOX)をこの順序で配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
- 選択還元型触媒(SCR)が、少なくとも鉄元素を含むゼオライト(D)と、実質的にシリカ、酸化タングステン、セリア、及びジルコニアからなる複合酸化物(C)を含む触媒層を一体構造型担体の表面に被覆してなることを特徴とする請求項15記載の排気ガス浄化装置。
- 請求項15又は16に記載の排気ガス浄化装置を用いて、希薄燃焼機関から排出される排気ガスを酸化触媒(DOC)とフィルター(DPF)に通過させ、排気ガス中の炭化水素成分、一酸化炭素を浄化するとともに、一酸化窒素の多くを二酸化窒素に転化した後、尿素水溶液またはアンモニア水溶液を噴霧供給して、選択還元型触媒(SCR)を通過させて排気ガス中の窒素酸化物を還元し、余剰のアンモニアをアンモニア酸化触媒(AMOX)で酸化除去することを特徴とする排気ガス浄化方法。
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