JPWO2014104051A1 - 耐珪素被毒性に優れた排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)貴金属を担持したアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、セリアおよびセリア・ジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種の無機酸化物 (成分1)、Fe、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の金属を担持したβゼオライト (成分2)ならびにPt−Fe複合酸化物(成分3)を含む、有機化合物を含有する排ガスを浄化するための触媒組成物。
(2)前記Pt−Fe複合酸化物のPtとFeの合計原子数に対するFeの原子数比([Fe]/([Pt]+[Fe]))が0.17〜0.3である、前記(1)に記載の触媒組成物。
(3)前記貴金属がPtであり、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtと前記Pt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対する、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数比が0.50〜0.95である、前記(1)または(2)に記載の触媒組成物。
(4)前記Ptが0価若しくは2価の価数であり、前記Ptの平均粒子径が0.8〜25nmである、前記(3)に記載の触媒組成物。
(5)前記Ptの含有量が、前記成分1に対して、0.1重量%〜10重量%である、前記(3)または(4)に記載の触媒組成物。
(6)前記成分1と前記成分2との重量比が1:9〜9:1であり、前記成分2のβゼオライトのSiO2/Al2O3モル比が5以上、100以下である、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の触媒組成物。
(7)バインダーを更に含む前記(1)〜(6)のいずれかに記載の触媒組成物。
(8)前記成分1に担持された該貴金属がPt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os、これらの合金、またはこれらの混合物である、前記(1)に記載の触媒組成物。
(9)触媒支持体;と、当該触媒支持体上に形成された、前記(1)〜(8)のいずれかに記載の触媒組成物を含む触媒層;とを含む有機化合物を含有する排ガスを浄化するための触媒。
(1)珪素化合物を含む排ガスの処理に用いた場合に触媒性能の径時変化が小さく、従来のものと比較して寿命が改善された耐珪素性を有する。
(2)触媒に使用される高価な貴金属量を減量できる。
(3)さらには耐硫黄被毒(耐久性)の性能を向上させることができる。
本発明の触媒の成分1として使用し得るアルミナ(Al2O3)は、一般に触媒担体として使用されているγ、δなどの活性アルミナ、とくにγ−アルミナである。該アルミナの比表面積は、10m2/g以上、好ましくは、50〜300m2/gの活性アルミナの使用が好適であり、また平均粒径は0.1μm〜100μm、より好ましくは0.1〜50μmの範囲の粒子状のものが好ましいが、アルミナの形状は、任意である。なお、この様なアルミナとしては、例えば、日揮ユニバーサル社が販売しているアルミナ(製品名;NST−5およびNSA20−3X6)、住友化学社製のアルミナ(製品名;例えばNK−124)などの市販品を使用することができる。
本発明の触媒組成物に使用される成分2として、Fe、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の金属(以下、金属Mと表記する)を担持したβゼオライトであるのが好ましい。本発明で使用されるゼオライトのSiO2/Al2O3モル比が5以上、100以下であることが好ましい。耐珪素性の改善のため、本発明で使用されるゼオライトのSiO2/Al2O3モル比が1以上、好ましくは2以上、さらに好ましくは5以上であり、100以下、好ましくは50以下、より好ましくは30以下である。理論に拘束されるわけではないが、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種の金属を担持したβゼオライトは、排ガスの酸化・分解および有機珪素化合物の酸化・分解に作用するものと考えられる。
本発明の触媒組成物に使用される成分3として、Pt−Fe複合酸化物を含むことを特徴とする。成分3として使用されるPt−Fe複合酸化物は、PtとFeの合計原子数に対するFeの原子数比、すなわち[Fe]/([Pt]+[Fe])の値が0.2〜0.3を満たすものが好ましい。例えば、3価のFeを含む、Fe2Pt8O11、Fe10Pt30O45、Fe6Pt14O23等があるが、これらに限定されない。
本発明の触媒組成物は、バインダーをさらに加えることができる。バインダーを加える場合、後述の触媒製造方法において、ハニカムなどの支持体へ触媒層を形成するのに好ましい。バインダーには特に制限はなく、従来公知のバインダーを使用できる。バインダーの例には、コロイダルシリカ、アルミナゾル、ケイ酸ゾル、ベーマイト、ジルコニアゾルが挙げられる。
式1: 触媒の厚さ[μm]=W[g/L]/(TD[g/cm3] X S[cm2/L])X 104
(式中、Wは支持体1Lあたりの触媒コート量(g/L)であり、TDは触媒層の嵩密度(g/cm3)であり、Sは支持体1Lあたりの表面積(cm2/L)である。)
(方法1) まず、貴金属を担持した成分1の粒子、成分2の粒子、成分3の粒子、及びバインダーを含む水スラリーを作成する。このスラリーを前記支持体に塗布し、乾燥する。塗布方法には特に制限はなく、ウォッシュコート法やディッピング法を含む公知の方法を用いることができる。塗布後15〜800℃の温度範囲で加熱処理する。また加熱処理を水素ガスなどの還元雰囲気のもとで行っても良い。また成分2の金属Mを担持したβゼオライトは、成分1と同種又は異種の貴金属成分を更に担持したものを使用してもよい。
(方法2) 貴金属を担持していない成分1の粒子と、成分2の粒子と、成分3の粒子と、バインダーを含む水スラリーを、前記方法1と同様にして支持体に塗布し、乾燥し、これに貴金属成分を含む溶液を含浸し、乾燥し、還元処理する。あるいは前記方法1を行った後、方法2により貴金属を更に付加してもよい。
排ガスの浄化とは、排ガス中に含有される有機化合物及び/又は珪素含有有機化合物(有機珪素化合物とも称する)の少なくとも1種の濃度を低減させることを指す。本発明で有機珪素化合物とは、その分子中に少なくとも1つのSi−C結合を有する有機珪素化合物をいう。有機珪素化合物の例には、式:RnSiX4−n(式中、Rは水素、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基などの有機基であり、XはF、Cl、Br、I、OH、H、アミンから独立に選択され、nは1〜3の整数である)で表されるシラン類をはじめとして、その他シロキサン類、シリル基含有化合物、シラノール基含有化合物シリコーンが挙げられる。ここでシリコーンとは、有機基と結合した珪素(Si)と酸素(O)とが結合して形成された主鎖を有するオリゴマー及びポリマーおよびこれらの熱分解生成物をいい、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、環状シリコーン、脂肪酸変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン化合物等が含まれる。これら有機珪素化合物の少なくとも1種が、気体状、煙状あるいはミスト状として、有機化合物とともに排ガス中に含有され、本発明の触媒組成物により処理される。以下排ガス中に含有される有機珪素化合物の濃度を表すのに、Si濃度を用いることがある。排ガス中には有機化合物及び/又は有機珪素化合物の他にハロゲン化珪素(一般式XmSin;mは1〜2、nは1〜12の整数)等の有機基を含まない珪素化合物等が含まれる。
ジルコニア[第一稀元素社製、平均粒径5μm、BET比表面積100m2/g)]
セリア[(第一稀元素社製 平均粒径0.5μm、BET比表面積120m2/g)]
セリアジルコニア[(第一稀元素社製 平均粒径5μm、BET比表面積120m2/g)]
チタニア[TiO2粉末(ミレニアム社製、平均粒径1μm、BET比表面積300m2/g)]
アルミナ[γ−アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)]
ゼオライト
Fe−βゼオライト[(クラリアント触媒社製 平均粒径91μm SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3)]
Cu−βゼオライト[(クラリアント触媒社製 平均粒径85μm SiO2/Al2O3モル比35 5重量%−CuO)]
HY [Y型ゼオライト粉末(UOP社製、商品名LZY84、平均粒径2μm、SiO2/Al2O3モル比5.9のH型置換体)50g]
バインダー
ベーマイト( UOP製Versal−250)
アルミナゾル(日産化学製、アルミナゾル−520、Al2O3固形分として20重量%)
シリカゾル(日産化学製、スノーテックスC、SiO2固形分として20重量%)
支持体
コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)。
Pt−Fe複合酸化物1:ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)と硝酸鉄九水和物(和光純薬製)をFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.25になるようにイオン交換水に溶解させて得たFe、Pt混合溶液を110℃にて乾燥後500℃にて焼成することにより、Fe/(Pt+Fe)の原子数比が0.25のPt−Fe複合酸化物を得た。仕込んだ白金と鉄の95%以上がPt−Fe複合酸化物に変化したことが確認された。
Pt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比を変えたPt/Al 2 O 3 +Feβ+Pt−Fe複合酸化物含有触媒の調製
触媒1:
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.25)をPtとして1.08gとγ−アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)を固形分として120gとFe−βゼオライト(クラリアント触媒社製 SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3、平均粒径91μm)を固形分として120gと、バインダーとしてアルミナゾルを固形分として60gをイオン交換水451gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が80g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後、空気中で500℃において1時間焼成した後、ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)に合計のPt含有量が1.8g/L(触媒支持体1L当り)になるように含浸し、150℃において3時間乾燥後500℃において水素雰囲気下1時間還元し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.25のPt/Al2O3+Feβの触媒1を得た。
Pt−Fe複合酸化物2(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.29)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.29のPt/Al2O3+Feβの触媒2を得た。
Pt−Fe複合酸化物3(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.35)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.35のPt/Al2O3+Feβの触媒3を得た。
Pt−Fe複合酸化物4(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.17)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.17のPt/Al2O3+Feβの触媒4を得た。
Pt−Fe複合酸化物5(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.20)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.20のPt/Al2O3+Feβの触媒5を得た。
Pt−Fe複合酸化物6(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.19)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.19のPt/Al2O3+Feβの触媒6を得た。
Pt−Fe複合酸化物7(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.15)を用いた以外は触媒1と同様に調製し、触媒中のPt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比が0.17のPt/Al2O3+Feβの触媒7を得た。
触媒8:
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.25をPtとして2.7gとγ-アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)を固形分として120gとFe−βゼオライト(クラリアント触媒社製 SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3、平均粒径91μm)を固形分として120gとバインダーとしてアルミナゾルを固形分として60gをイオン交換水451gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が80g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後、空気中で500℃において1時間焼成した後、ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)に合計のPt含有量が1.8g/Lになるように含浸し、150℃において3時間乾燥後500℃において水素雰囲気下1時間還元し、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対するPt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数の比、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPt/(複合酸化物を形成していないPt+Pt−Fe複合酸化物のPt)=0.5のPt/Al2O3+Feβの触媒8を得た。
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.25)をPtとして2.16gに変えた以外は触媒8と同様に調製し、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対するPt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数の比Pt−Fe複合酸化物を形成していないPt/(複合酸化物を形成していないPt+Pt−Fe複合酸化物のPt)=0.6のPt/Al2O3+Feβの触媒9を得た。
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Fe+PtPt+Fe)の原子数比=0.25)をPtとして0.27gに変えた以外は触媒8と同様に調製し、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対するPt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数の比、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPt/(複合酸化物を形成していないPt+Pt−Fe複合酸化物のPt)=0.95のPt/Al2O3+Feβの触媒10を得た。
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Fe+Pt)の原子数比=0.25)をPtとして2.16gに変えた以外は触媒8と同様に調製し、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対するPt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数の比Pt−Fe複合酸化物を形成していないPt/(複合酸化物を形成していないPt+Pt−Fe複合酸化物のPt)=0.45のPt/Al2O3+Feβの触媒11を得た。
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Fe+Pt)の原子数比=0.25)をPtとして0.27gに変えた以外は触媒8と同様に調製し、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対するPt−Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数の比、Pt−Fe複合酸化物を形成していないpt/(複合酸化物を形成していないPt+Pt−Fe複合酸化物のPt)=0.35のPt/Al2O3+Feβの触媒12を得た。
γ−アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)を固形分として120gとFe−βゼオライト(クラリアント触媒社製 SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3、平均粒径91μm)を固形分として120gと、バインダーとしてアルミナゾルを固形分として60gをイオン交換水451gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が80g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後、空気中で500℃において1時間焼成した後、ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)に合計のPt含有量が1.8g/L(触媒支持体1L当り)になるように含浸し、150℃において3時間乾燥後500℃において水素雰囲気下1時間還元し、Pt−Fe複合酸化物を含まない参考触媒1を得た。
Pt平均粒子径による耐珪素被毒への影響を調べる目的で、Pt平均粒子径を変えた触媒を調製した。Pt平均粒子径は、Pt担持Al2O3や、Pt担持ZrO2等のPt担持触媒の焼成温度を変えることによって変更することができる。
γ-アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)に、ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)をPt含有量が3.6重量%になるように含浸し、150℃において3時間乾燥後500℃において水素雰囲気下1時間還元した後に500℃にて4時間空気中で焼成した(上述のように焼成温度を変化させることによってPt平均粒子径を変えることができるが、焼成によってその他の触媒成分が影響されないように、Pt/Al2O3の状態で焼成した)粒子Pt/Al2O3 120gと、Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.25)1.08gと、Fe−βゼオライト(クラリアント触媒社製 SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3、平均粒径91μm) 120gとバインダーとしてアルミナゾルを固形分として60gをイオン交換水451gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が80g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後、水素雰囲気下で500℃において1時間還元してPt/Al2O3+Feβの触媒層を担持したハニカム型の触媒13を得た。
触媒13のPt/Al2O3粒子の焼成温度を550℃に変更した以外は触媒13と同様にして調製した。
触媒13のPt/Al2O3粒子の焼成温度を600℃に変更した以外は触媒13と同様にして調製した。
触媒13のPt/Al2O3粒子の焼成温度を700℃に変更した以外は触媒13と同様にして調製した。
触媒13のPt/Al2O3粒子の焼成温度を750℃に変更した以外は触媒13と同様にして調製した。
触媒13のPt/Al2O3粒子を還元した後焼成せずに加えた以外は触媒13と同様にして調製した。
触媒13のPt/Al2O3粒子の焼成温度を725℃に変更した以外は触媒13と同様にして調製した。
貴金属を担持する無機酸化物の種類を変えても耐珪素性が得られるか調べる目的で、成分1の無機酸化物成分を変えた触媒を調製した。また、成分2のβゼオライトに担持された金属の種類を変えても耐珪素性が得られるか調べる目的で、成分2の金属成分を変えた触媒を調製した。
触媒1のγ-Al2O3粉末に代えて、ZrO2(第一稀元素社製、平均粒径5μm、BET比表面積100m2/g)を固形分として120g使用した以外は触媒1と同様にして触媒20を調製した。
触媒20のPt−Fe複合酸化物を0.48g使用に変え、合計のPt含有量(触媒支持体1L当たりの触媒のPt含有量)が0.8g/Lになるようにジニトロジアミン白金溶液で含浸した以外は触媒20と同様にして触媒21を調製した。
触媒21のFeβの代わりにCuβ(クラリアント触媒社製 平均粒径260μm SiO2/Al2O3モル比35 5重量%−CuO)を使用した以外は触媒20と同様にして触媒22を調製した。
触媒1のγ-Al2O3粉末に代えて、CeO2・ZrO2(第一稀元素社製 平均粒径5μm、BET比表面積120m2/g)を固形分として120g使用した以外は触媒1と同様にして触媒23を調製した。
触媒23のFeβに代えて、Cuβ(クラリアント触媒社製 平均粒径85μm SiO2/Al2O3モル比35 5重量%−CuO)を固形分として120g使用した以外は触媒23と同様にして触媒24を調製した。
Pt−Fe複合酸化物1(Fe/(Pt+Fe)の原子数比=0.25)をPtとして1.08gとTiO2(ミレニアム社製、平均粒径1μm、BET比表面積300m2/g)を固形分として120gとFe−βゼオライト(クラリアント触媒社製 SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3、平均粒径91μm)を固形分として120gとバインダーとしてアルミナゾルを固形分として60gをイオン交換水451gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が80g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した後、ジニトロジアミン白金水溶液(田中貴金属社製)に合計のPt含有量が1.8g/Lになるように含浸し、150℃において3時間乾燥後500℃において水素雰囲気下1時間還元し、触媒25を得た。
比較例1: Pt/Al2O3+HYの調製
γ-アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)を固形分として25gとHYゼオライト(UOP社製、商品名LZY84、SiO2/Al2O3モル比5.9、平均粒径2μm)を固形分として25gと、バインダーとしてアルミナゾルを固形分として13gをイオン交換水219gに混合してスラリーを調製した。このスラリーを、コージライトハニカム(日本碍子社製、200セル/平方インチ)に、ハニカム1L(リットル)あたりの触媒層の重量が56g(バインダーを除く)になるように、ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後の焼成、Pt含有量、還元は触媒1と同様の方法で行い、比較例1の触媒を調製した。
Pt含有量を0.8g/Lとした以外は比較例1の触媒と同様にして比較例2の触媒を調製した。
ZrO2粉末(第一稀元素社製、平均粒径5μm、BET比表面積100m2/g)を固形分として72gとバインダーとしてシリカゾルを固形分として18gをイオン交換水135gに混合してスラリーを調製した。ウオッシュコート法にて塗布し、乾燥以降の方法は比較例1の触媒と同様にして比較例3の触媒を調製した。
γ-アルミナ粉末(日揮ユニバーサル社製、平均粒径5μm)を固形分として42gとバインダーとしてベーマイト(UOP製Versal−250)を固形分として21gと硝酸6gをイオン交換水223gに混合してスラリーを調製した。ウオッシュコート法にて塗布し、乾燥以降の方法は比較例1の触媒と同様にして比較例4の触媒を調製した。
比較例3のZrO2粉末の代わりにセリアジルコニア[(第一稀元素社製 平均粒径5μm、BET比表面積120m2/g)]を用いた以外は比較例3の触媒と同様にして比較例5の触媒を調製した。
チタニア粉末(ミレニアム社製、平均粒径1μm、BET比表面積300m2/g)]を固形分として72gとバインダーとしてシリカゾルを固形分として18gと硝酸6gをイオン交換水135gに混合してスラリーを調製した。ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後乾燥器中で150℃において3時間乾燥後、500℃において水素雰囲気下1時間還元し、比較例6の触媒を調製した。
Feβ[(クラリアント触媒社製 平均粒径91μm SiO2/Al2O3モル比25 5重量%−Fe2O3)]を固形分として72gとバインダーとしてシリカゾルを固形分として18gとをイオン交換水135gに混合してスラリーを調製した。ウオッシュコート法により塗布し、過剰のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥器中で150℃において3時間乾燥した。その後500℃において1時間焼成し、比較例7の触媒を調製した。
比較例7のFeβ粉末の代わりにCu-βゼオライト[(クラリアント触媒社製 平均粒径85μm SiO2/Al2O3モル比35 5重量%−CuO)]を用いた以外は比較例7の触媒と同様にして比較例8の触媒を調製した。
触媒を各々反応器(縦型流通装置)に充填し、24時間の排ガス処理試験を行った。試験は、触媒層を230℃に保ち、ガス空間速度(SV)を50,000hr−1で排ガスを反応器に流通させ、反応器から出るガスの組成を分析することによって行った。本明細書中では、排ガス流量/支持体体積をSVとした。未処理の排ガス中のMEK濃度(C1)は反応器入口でガスをサンプリングして測定し、処理後の排ガス中のMEK濃度(C2)は反応器出口でサンプリングして測定した。
メチルエチルケトン(MEK);500ppm
トリメチルシロキサン ;Siとして1.25ppm
水 ;2vol%
空気 ;残部
以下の式によってMEK分解率を算出した;
MEK分解率(%)=100×(C1−C2)/C1
(C1は反応器入口のMEK濃度、C2は反応器出口のMEK濃度を示す。)
(実施例1)
Pt/Al 2 O 3 +Feβ+Pt−Fe複合酸化物含有触媒の有機珪素化合物被毒試験の実施例
本発明の触媒である触媒1、14〜19また比較例として比較触媒1〜4、7、8について、有機ケイ素化合物化合物(トリメチルシロキサン)を含んだ排ガスを連続的に24時間流した試験(排ガス処理試験1)での、開始時と24時間後のMEK分解率を表4および図1に示す。
Pt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比を変えたPt/Al 2 O 3 +Feβ+Pt−Fe複合酸化物含有触媒の有機珪素化合物被毒試験の実施例
実施例1と同様の試験内容で、Pt−Feが複合酸化物を形成し、PtとFeの原子数比(Fe/(Pt+Fe))が異なる触媒1、2、3、4の試験結果を表5および図2に示す。中でもPt−Fe複合酸化物形成の原子数比は(Fe/(Pt+Fe))0.17〜0.3が好ましく、0.20〜0.30がより好ましく、24時間後のMEK分解率40%以上を達成している。
調製した各触媒の複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物の比を変えた有機珪素化合物被毒試験の実施例
Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtと、Pt−Fe複合酸化物の元素比([Pt]/([Pt]+[Pt−Fe複合酸化物]))の原子数比は0.50〜0.95が好ましく、0.50〜0.90がより好ましく、24時間後のMEK分解率45%以上を達成している。下記の表6および図3を参照されたい。
Pt−Fe複合酸化物のFe/(Pt+Fe)の原子数比を0.25に固定し、Pt/Al 2 O 3 +Feβ+Pt−Fe複合酸化物含有触媒のPt平均粒子径を変えた有機珪素化合物被毒試験の実施例
Ptの平均粒子径を0.8〜25nmの範囲とすることで、24時間後のMEK分解率40%以上を達成し有機珪素化合物被毒に対する耐久性が向上される。下記の表7および図4を参照。
触媒を各々反応器(縦型流通装置)に充填し、H2Sを含むガスを14時間反応器に流通させ排ガス処理試験を行った。試験は、触媒層を230℃に保ち、ガス空間速度(SV)を50,000hr−1で排ガスを反応器に流通させ、反応器から出るガスの組成を分析することによって行った。本明細書中では、排ガス流量/支持体体積をSVとした。未処理の排ガス中のMEK濃度(C1)とH2S濃度は反応器入口でガスをサンプリングして測定し、処理後の排ガス中のMEK濃度(C2)は反応器出口でサンプリングして測定した。
メチルエチルケトン(MEK) ;500ppm
H2S ;[Sとして]10ppm
水 ;2vol%
空気 ;残部
以下の式によってMEK分解率を算出した;
MEK分解率(%)=100×(C1−C2)/C1
(C1は反応器入口のMEK濃度、C2は反応器出口のMEK濃度を示す。)
本発明の触媒である触媒1、17、また比較例として比較触媒1、4、5について、H2Sを含んだ排ガスを14時間流した試験試験(排ガス処理試験2)の14時間後のMEK分解率を示す。
(実施例1)
Pt/Al 2 O 3 +Feβ+Pt−Fe複合酸化物含有触媒の有機珪素化合物被毒試験の実施例
本発明の触媒である触媒1、20〜25また比較例として比較触媒1〜4、7、8について、有機ケイ素化合物(トリメチルシロキサン)を含んだ排ガスを連続的に24時間流した試験(排ガス処理試験1)での、開始時と24時間後のMEK分解率を表4および図1に示す。
調製した各触媒の複合酸化物を形成していないPtとPt−Fe複合酸化物の比を変えた有機珪素化合物被毒試験の実施例
Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtと、Pt−Fe複合酸化物の原子数比([Pt]/([Pt]+[Pt−Fe複合酸化物]))は0.50〜0.95が好ましく、0.50〜0.90がより好ましく、24時間後のMEK分解率45%以上を達成している。下記の表6および図3を参照されたい。
Claims (9)
- 貴金属を担持したアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、セリアおよびセリア・ジルコニアからなる群から選択される少なくとも1種の無機酸化物 (成分1)、Fe、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の金属を担持したβゼオライト (成分2)ならびにPt−Fe複合酸化物 (成分3)を含む、有機化合物を含有する排ガスを浄化するための触媒組成物。
- 該Pt−Fe複合酸化物のPtとFeの合計原子数に対するFeの原子数比([Fe]/([Pt]+[Fe]))が0.17〜0.3である、請求項1に記載の触媒組成物。
- 該貴金属がPtであり、Pt−Fe複合酸化物を形成していないPtと該Pt−Fe複合酸化物のPtの合計原子数に対する、Pt―Fe複合酸化物を形成していないPtの原子数比が0.50〜0.95である、請求項1または2に記載の触媒組成物。
- 該Ptが0価若しくは2価の価数であり、該Ptの平均粒子径が0.8〜25nmである、請求項3に記載の触媒組成物。
- 該Ptの含有量が、該成分1に対して、0.1重量%〜10重量%である、請求項3または4に記載の触媒組成物。
- 該成分1と該成分2との重量比が1:9〜9:1であり、該成分2のβゼオライトのSiO2/Al2O3モル比が5以上、100以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の触媒組成物。
- バインダーを更に含む請求項1〜6のいずれかに記載の触媒組成物。
- 該成分1に担持された該貴金属がPt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os、これらの合金、またはこれらの混合物である、請求項1に記載の触媒組成物。
- 触媒支持体;と、該触媒支持体上に形成された、請求項1〜8のいずれかに記載の触媒組成物を含む触媒層;とを含む有機化合物を含有する排ガスを浄化するための触媒。
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