JP2012183474A - Catalyst for purifying exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst.
ディーゼルエンジンが排出する排ガスには、粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれ、ディーゼルエンジンの排ガス浄化は、たとえば以下のとおり行われる。 The exhaust gas discharged from the diesel engine includes particulate matter (PM) and nitrogen oxide (NOx), and exhaust gas purification of the diesel engine is performed, for example, as follows.
まず、排ガス中のＰＭおよび一酸化炭素（ＣＯ）を、酸化触媒を用いて燃焼させてＣＯ２に変換する。ディーゼルエンジンの場合、酸化触媒としてプラチナが使用されている。 First, PM and carbon monoxide (CO) in exhaust gas are burned using an oxidation catalyst and converted to CO 2 . In the case of diesel engines, platinum is used as an oxidation catalyst.
ＰＭの燃焼後、排ガスを、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：ＤＰＦ）に通過させて濾過し、残りのＰＭを排ガスから除去する。 After the combustion of PM, the exhaust gas is filtered through a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter: DPF), and the remaining PM is removed from the exhaust gas.
次いで、ＤＰＦを通過した排ガス中に含まれるＮＯｘを、選択還元（Slective Catalytic Reduction：ＳＣＲ）触媒を用いて窒素（Ｎ２）に還元する。具体的には、ＤＰＦを通過した排ガスに、アンモニア（ＮＨ３）または尿素（ＣＯ(ＮＨ２)２）水溶液などのアンモニア前駆体を注入して、排ガス中のＮＯｘとアンモニアとを反応させて、排ガス中のＮＯｘを減少させる。 Next, NOx contained in the exhaust gas that has passed through the DPF is reduced to nitrogen (N 2 ) using a selective catalytic reduction (SCR) catalyst. Specifically, an ammonia precursor such as ammonia (NH 3 ) or urea (CO (NH 2 ) 2 ) aqueous solution is injected into the exhaust gas that has passed through the DPF to react NOx and ammonia in the exhaust gas, Reduce NOx in exhaust gas.
次いで、排ガスを、アンモニアスリップ触媒に通過させる。アンモニアスリップ触媒は、酸化触媒である。アンモニアスリップ触媒は、ＳＣＲ触媒が排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。 The exhaust gas is then passed through an ammonia slip catalyst. The ammonia slip catalyst is an oxidation catalyst. The ammonia slip catalyst promotes oxidation of unreacted ammonia discharged from the SCR catalyst.
以上の排ガス浄化により、ディーゼルエンジンの排ガス中のＰＭとＮＯｘは浄化される。 By the exhaust gas purification described above, PM and NOx in the exhaust gas of the diesel engine are purified.
上述のとおり、ディーゼルエンジンの排ガスには、粒子状物質（ＰＭ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれるため、ＰＭの燃焼時に、ＮＯｘも同時に存在する。排ガス中のＮＯｘは、たとえばあるエンジンでは、一酸化窒素（ＮＯ）９５％および二酸化窒素（ＮＯ２）５％から構成されるが、ＰＭの燃焼時にＮＯをＮＯ２に変換してＮＯｘにおけるＮＯ２の比率を高めると、ＰＭの燃焼効率が高まる。 As described above, since exhaust gas from a diesel engine contains particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), NOx is also present at the time of PM combustion. NOx in the exhaust gas, in certain engines example, nitric oxide (NO) 95% and nitrogen dioxide (NO 2) from 5% configured, NO 2 in the NOx by converting NO to NO 2 when the combustion of PM Increasing the ratio increases the PM combustion efficiency.
また、ＮＯｘをＮ２へ還元する際に、排ガス中のＮＯをＮＯ２に変換してＮＯｘにおけるＮＯ２の比率を高めると、ＮＯｘの還元効率が高まる。しかしながら、ディーゼルエンジンの排ガスでは、ＮＯ濃度はＮＯ２濃度と比較してはるかに高い。 Further, when the reduction of NOx to N 2, when converts NO in the exhaust gas to NO 2 increase the ratio of NO 2 in NOx, increases the reduction efficiency of NOx. However, in diesel engine exhaust gas, the NO concentration is much higher compared to the NO2 concentration.
そこで、本発明は、排ガス浄化の際に、排ガス中のＮＯの一部をＮＯ２に変換してＮＯｘにおけるＮＯ２の比率を高めることを意図して、ＮＯをＮＯ２に効率よく酸化することができる排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention efficiently oxidizes NO to NO 2 with the intention of converting a part of NO in the exhaust gas to NO 2 and increasing the ratio of NO 2 in NOx during exhaust gas purification. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying catalyst capable of producing
本発明の第一の側面によると、マイエナイト構造を有する化合物を具備することを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying catalyst comprising a compound having a mayenite structure.
本発明の第二の側面によると、マイエナイト構造を有する化合物を具備する排ガス浄化用触媒と、前記排ガス浄化用触媒に電圧を印加する放電機構とを含むことを特徴とする排ガス浄化装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus comprising an exhaust gas purification catalyst comprising a compound having a mayenite structure, and a discharge mechanism for applying a voltage to the exhaust gas purification catalyst. The
本発明によると、ＮＯをＮＯ２に効率よく酸化することができる排ガス浄化用触媒が提供される。 According to the present invention, an exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently oxidizing NO to NO 2 is provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の説明は、本発明を説明するためのものであって、本発明を限定することを意図しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the following description is for explaining the present invention and is not intended to limit the present invention.
１．排ガス浄化用触媒
本実施形態の排ガス浄化用触媒は、マイエナイト構造を有する化合物を具備する。マイエナイト構造を有する化合物は、例えば、マイエナイト構造を有しているカルシウムアルミネートである。図１に、マイエナイト構造を有しているカルシウムアルミネートの分子構造を示す。
1. Exhaust gas purification catalyst The exhaust gas purification catalyst of the present embodiment comprises a compound having a mayenite structure. The compound having a mayenite structure is, for example, calcium aluminate having a mayenite structure. FIG. 1 shows the molecular structure of calcium aluminate having a mayenite structure.
マイエナイト構造を有しているカルシウムアルミネートは、化学式１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3で表される化合物である。以下、この化合物を「Ｃ１２Ａ７」と略記する。 Calcium aluminate having a mayenite structure is a compound represented by the chemical formula 12CaO · 7Al 2 O 3 . Hereinafter, this compound is abbreviated as “C12A7”.
Ｃ１２Ａ７の構成原子は、図１に示すように、三次元的に連結された複数の籠（ケージ）構造を形成している。これらケージは、直径が約０．４ｎｍの内部空間を有しており、Ｏ-、Ｏ2-及びＯ2 -などの活性酸素種を包接することが可能である。これら活性酸素種は、Ｃ１２Ａ７の骨格を構成している酸素原子とは異なり、高い酸化力を示す。Ｃ１２Ａ７は、プラチナなどの酸化触媒と比較して遥かに安価である。Ｃ１２Ａ７は、固体、具体的にはペレット（粒状物）の形態で存在し得る。 The constituent atoms of C12A7 form a plurality of cage structures that are three-dimensionally connected as shown in FIG. These cages have an internal space with a diameter of about 0.4 nm and can include active oxygen species such as O − , O 2− and O 2 − . These active oxygen species, unlike the oxygen atoms constituting the C12A7 skeleton, exhibit high oxidizing power. C12A7 is much cheaper than oxidation catalysts such as platinum. C12A7 may be present in the form of a solid, specifically pellets (granular).
本実施形態の排ガス浄化用触媒は、マイエナイト構造を有する化合物を任意の形態で含むことができる。たとえば、マイエナイト構造を有する化合物を、単独で使用して、または他の金属酸化物（たとえばγ-Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ）と組み合わせて使用して、フィルター、たとえばディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を作製してもよい。あるいは、マイエナイト構造を有する化合物を、基材（たとえばフィルター）に担持（たとえばコーティング）して使用してもよい。このとき、他の金属酸化物（たとえばγ-Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ）、または白金族元素などの貴金属（たとえばプラチナ、パラジウム）を更に担持させてもよい。あるいは、マイエナイト構造を有する化合物のペレット（粒状物）を容器内に充填して使用してもよい。このとき、他の金属酸化物（たとえばγ-Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ）、または白金族元素などの貴金属（たとえばプラチナ、パラジウム）を一緒に充填してもよい。 The exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment can contain a compound having a mayenite structure in any form. For example, a compound having a mayenite structure may be used alone or in combination with other metal oxides (eg, γ-Al 2 O 3 , NiO) to produce a filter, such as a diesel particulate filter (DPF). It may be produced. Alternatively, a compound having a mayenite structure may be supported (for example, coated) on a substrate (for example, a filter) and used. At this time, another metal oxide (for example, γ-Al 2 O 3 , NiO) or a noble metal (for example, platinum, palladium) such as a platinum group element may be further supported. Alternatively, pellets (granular material) of a compound having a mayenite structure may be filled in a container and used. At this time, another metal oxide (for example, γ-Al 2 O 3 , NiO) or a noble metal such as a platinum group element (for example, platinum, palladium) may be filled together.
マイエナイト構造を有する化合物を他の金属酸化物と組み合わせて排ガス浄化用触媒として使用した場合、より効率よく排ガスを浄化し得る。 When a compound having a mayenite structure is used in combination with other metal oxides as an exhaust gas purification catalyst, exhaust gas can be purified more efficiently.
マイエナイト構造を有する化合物は、触媒容積１ｃｍ3に対して、たとえば０．３〜３ｇの量で使用することができる。 The compound having a mayenite structure can be used in an amount of, for example, 0.3 to 3 g with respect to 1 cm 3 of the catalyst volume.
Ｃ１２Ａ７としては、例えば、レーザ回折散乱法によって測定した平均粒径が０．５μｍ乃至５０μｍの範囲内にあるものを使用する。平均粒径が小さなＣ１２Ａ７を使用すると、Ｃ１２Ａ７と浄化すべき成分との接触確率が高くなる。但し、平均粒径が著しく小さなＣ１２Ａ７は、取扱いが難しく、また、基材に担持させることが難しい。 As C12A7, for example, one having an average particle diameter measured by a laser diffraction scattering method in a range of 0.5 μm to 50 μm is used. When C12A7 having a small average particle diameter is used, the contact probability between C12A7 and the component to be purified increases. However, C12A7 having a remarkably small average particle size is difficult to handle and difficult to be supported on a substrate.
Ｃ１２Ａ７のカルシウム原子は、ストロンチウム原子によって少なくとも部分的に置換されていてもよい。即ち、排ガス浄化用触媒は、マイエナイト構造を有しているカルシウムアルミネートを含んでいてもよく、マイエナイト構造を有しているストロンチウムアルミネートを含んでいてもよく、それらの双方を含んでいてもよい。 The calcium atom of C12A7 may be at least partially substituted with a strontium atom. That is, the exhaust gas-purifying catalyst may contain calcium aluminate having a mayenite structure, strontium aluminate having a mayenite structure, or both of them. Good.
また、カルシウム原子及び／又はストロンチウム原子の一部は、マグネシウム原子及びバリウム原子の少なくとも一方によって置換されていてもよい。 Moreover, a part of calcium atom and / or strontium atom may be substituted with at least one of magnesium atom and barium atom.
Ｃ１２Ａ７のアルミニウム原子は、珪素原子、ゲルマニウム原子及びガリウム原子の少なくとも１つによって部分的に置換されていてもよい。 The aluminum atom of C12A7 may be partially substituted with at least one of a silicon atom, a germanium atom, and a gallium atom.
本実施形態の排ガス浄化用触媒は、たとえば１５０〜４００℃の排ガス中のＮＯを酸化する際に使用することができ、たとえば２００℃以下の低温の排ガス中のＮＯを酸化する際にも効果的に使用することができる。 The exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment can be used when oxidizing NO in exhaust gas at 150 to 400 ° C., for example, and is also effective when oxidizing NO in exhaust gas at a low temperature of 200 ° C. or less, for example. Can be used for
２．排ガス浄化用触媒を含む排ガス浄化装置
上述の実施形態の排ガス浄化用触媒は、電極と組み合わせて使用することができる。すなわち、別の側面において、本発明は、上述の排ガス浄化用触媒と、排ガス浄化用触媒に電圧を印加する電極とを含む排ガス浄化装置を提供する。
2. Exhaust gas purification apparatus including exhaust gas purification catalyst The exhaust gas purification catalyst of the above-described embodiment can be used in combination with an electrode. That is, in another aspect, the present invention provides an exhaust gas purification apparatus including the above-described exhaust gas purification catalyst and an electrode that applies a voltage to the exhaust gas purification catalyst.
電極は、放電を生じさせるために設ける。電極に印加する電圧は、たとえば０〜４０ｋＶとすることができ、放電電力はたとえば０〜２０Ｗとすることができる。このように、上述の実施形態の排ガス浄化用触媒は、放電させながら使用した場合、ＮＯの酸化効率を高めることができる。 The electrode is provided to cause discharge. The voltage applied to the electrodes can be 0 to 40 kV, for example, and the discharge power can be 0 to 20 W, for example. Thus, the exhaust gas purifying catalyst of the above-described embodiment can increase the oxidation efficiency of NO when used while being discharged.
この排ガス浄化装置は、電極に電力を供給する電源をさらに含んでいてもよい。 The exhaust gas purifying apparatus may further include a power source that supplies power to the electrodes.
本発明の排ガス浄化用触媒は、放電機構と組み合わせて使用しなくても触媒として十分な効果を発揮することができる。 The exhaust gas-purifying catalyst of the present invention can exhibit a sufficient effect as a catalyst even if it is not used in combination with a discharge mechanism.
また、放電を利用する場合、マイエナイト構造を有する化合物（たとえばＣ１２Ａ７）自体を電極材料として使用することも考えられる。マイエナイト構造を有する化合物（たとえばＣ１２Ａ７）自体を電極材料として使用する場合、アルミナセメントを真空装置を用いて電気が通るように改変する公知技術を利用したり、マイエナイト構造を有する化合物の元素配合等を工夫して結晶構造を改良し、電気伝導率を高めたりすることができる。 Moreover, when using discharge, it is also conceivable to use a compound having a mayenite structure (for example, C12A7) itself as an electrode material. When a compound having a mayenite structure (for example, C12A7) itself is used as an electrode material, a known technique for modifying an alumina cement so that electricity can be passed using a vacuum apparatus, an elemental composition of a compound having a mayenite structure, etc. It can be devised to improve the crystal structure and increase electrical conductivity.
３．排ガス浄化用触媒の排ガス浄化システムへの適用
本実施形態の排ガス浄化用触媒や排ガス浄化装置は、既存の排ガス浄化システム（たとえば、酸化触媒→ＤＰＦ→ＳＣＲ触媒→アンモニアスリップ触媒；背景技術の欄を参照）に組み込みことができる。本実施形態の排ガス浄化用触媒や排ガス浄化装置は、たとえば、ＤＰＦとして組み込んでもよいし、既存の排ガス浄化システムの酸化触媒の前等に追加してもよいし、あるいは既存の酸化触媒の代替品として使用してもよい。
3. Application of Exhaust Gas Purification Catalyst to Exhaust Gas Purification System The exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device of the present embodiment are the same as the existing exhaust gas purification system (for example, oxidation catalyst → DPF → SCR catalyst → ammonia slip catalyst; Reference). The exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying device of the present embodiment may be incorporated as, for example, a DPF, added before the oxidation catalyst of an existing exhaust gas purification system, or a substitute for an existing oxidation catalyst. May be used as
本発明の排ガス浄化用触媒や排ガス浄化装置を利用して、排ガス中のＮＯを効率よく酸化して、排ガス中のＮＯｘにおけるＮＯ２の比率を高めることにより、排ガス浄化システムにおいてＰＭの燃焼効率を高めることができる。これにより、ＰＭの酸化触媒として使用されるプラチナの使用量を低減するという効果も得られる。また、本発明の排ガス浄化用触媒や排ガス浄化装置を利用して、排ガス中のＮＯを効率よく酸化して、排ガス中のＮＯｘにおけるＮＯ２の比率を高めることにより、排ガス浄化システムにおいてＮＯｘの還元効率を高めることができる。 By using the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying device of the present invention, NO in the exhaust gas is efficiently oxidized, and the ratio of NO 2 in NOx in the exhaust gas is increased, thereby improving the PM combustion efficiency in the exhaust gas purification system. Can be increased. Thereby, the effect that the usage-amount of platinum used as an oxidation catalyst of PM is reduced is also acquired. Further, by using the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, NO in the exhaust gas is efficiently oxidized and the ratio of NO 2 in the NO x in the exhaust gas is increased to reduce NOx in the exhaust gas purification system. Efficiency can be increased.
以下、本発明の例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例１
＜触媒を含む反応器＞
本実験で使用した反応器の概略図を図２に示す。
Example 1
<Reactor containing catalyst>
A schematic diagram of the reactor used in this experiment is shown in FIG.
図２の反応器では、石英ガラス管（内径１９．０ｍｍ、外径２４．０ｍｍ、長さ５５．０ｍｍ）内に、ステンレス線（直径３．０ｍｍ）を配置し、高電圧電極とし、石英ガラス外壁にアルミテープ（３０．０ｍｍ幅）を貼り、接地電極とした。ステンレス線は、交流高電圧電源に接続した。 In the reactor of FIG. 2, a stainless steel wire (diameter 3.0 mm) is placed in a quartz glass tube (inner diameter 19.0 mm, outer diameter 24.0 mm, length 55.0 mm) to form a high voltage electrode, and quartz glass. Aluminum tape (30.0 mm width) was attached to the outer wall to form a ground electrode. The stainless steel wire was connected to an AC high voltage power source.
石英ガラス管の両端には、シリコーン栓が装着され、各シリコーン栓は、その中心を貫通するように連通管を有する。一方の連通管を通って、排ガスは４Ｌ/分で石英ガラス管内に導入され、他方の連通管を通って、石英ガラス管内から排出される。 Silicone plugs are attached to both ends of the quartz glass tube, and each silicone plug has a communication tube so as to penetrate the center. Through one communication pipe, the exhaust gas is introduced into the quartz glass tube at 4 L / min, and is discharged from the quartz glass pipe through the other communication pipe.
石英ガラス管内に、触媒を充填した。触媒としては、「Ｃ１２Ａ７」、「Ｃ１２Ａ７にＰｔを担持させたもの」、「γ−Ａｌ２Ｏ３」、および「γ−Ａｌ２Ｏ３にＰｔを担持させたもの」を使用した。 A catalyst was filled in a quartz glass tube. As the catalyst, “C12A7”, “C12A7 carrying Pt”, “γ-Al 2 O 3 ”, and “γ-Al 2 O 3 carrying Pt” were used.
＜排ガス浄化システム＞
上記反応器を含む排ガス浄化システムの概略図を図３に示す。
<Exhaust gas purification system>
A schematic diagram of an exhaust gas purification system including the reactor is shown in FIG.
ディーゼル発電機（スバル社製、SGD 3000S、定格出力：3000Ｗ、供給負荷：2600Ｗまたは0Ｗ、ガス流量：約250 L/分）から排出される排気ガスを、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）に通過させることで、ディーゼル排ガスに含まれる粒子を捕集した。ＤＰＦを通過したガスのうち、４Ｌ/分を分流し、触媒を含む反応器へ流入させた。反応器における反応は、その充填層に、交流高電圧電源により放電を発生させることにより行った。本実施例で使用したＤＰＦの捕集率は、約９８％であった。反応器入口におけるガス温度は約１１０℃であった。本実施例では、ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy、ベスト測器、SESAM3-N）を用いて、排気ガス組成を測定した。印加電圧は、２５、３０または３５ｋＶp-pとし、周波数は１ｋＨｚとした。 Pass exhaust gas discharged from a diesel generator (Subaru, SGD 3000S, rated output: 3000 W, supply load: 2600 W or 0 W, gas flow rate: about 250 L / min) through a DPF (Diesel particulate filter) Thus, particles contained in diesel exhaust gas were collected. Of the gas that passed through the DPF, 4 L / min was split and allowed to flow into the reactor containing the catalyst. The reaction in the reactor was carried out by generating discharge in the packed bed with an AC high voltage power source. The collection rate of DPF used in this example was about 98%. The gas temperature at the reactor inlet was about 110 ° C. In this example, the exhaust gas composition was measured using FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Best Sokki, SESAM3-N). The applied voltage was 25, 30 or 35 kVp-p, and the frequency was 1 kHz.
＜実験結果１＞
図４および図５に、放電電力に対する一酸化窒素（ＮＯ）および一酸化炭素（ＣＯ）の濃度の変化を表す。図４(ａ)は、触媒として「Ｃ１２Ａ７」を使用した結果を示し、図４(ｂ)は、触媒として「γ−Ａｌ2Ｏ3」を使用した結果を示す。図５(ａ)は、触媒として「Ｐｔを担持させたＣ１２Ａ７」を使用した結果を示し、図５(ｂ)は、触媒として「Ｐｔを担持させたγ−Ａｌ2Ｏ3」を使用した結果を示す。
<Experimental result 1>
4 and 5 show changes in the concentrations of nitric oxide (NO) and carbon monoxide (CO) with respect to the discharge power. FIG. 4A shows the result of using “C12A7” as the catalyst, and FIG. 4B shows the result of using “γ-Al 2 O 3” as the catalyst. FIG. 5A shows the result of using “C12A7 carrying Pt” as a catalyst, and FIG. 5B shows the result of using “γ-Al 2 O 3 carrying Pt” as a catalyst. Indicates.
図４および図５の結果から、放電電力の増加に伴い、ＮＯを劇的に減少させることができることがわかる。図４(ａ)と図４(ｂ)を比較すると、Ｃ１２Ａ７は、γ−Ａｌ２Ｏ３よりＮＯを効率よく減少させることができる。また、図５(ａ)と図５(ｂ)を比較すると、Ｐｔを担持させた場合も同様に、Ｃ１２Ａ７は、γ−Ａｌ２Ｏ３よりＮＯを効率よく減少させることができる。これら結果より、Ｃ１２Ａ７は、低温（１１０℃）でＮＯの酸化処理に使用した場合でも、ＮＯを劇的に減少させることができ、ＮＯの酸化処理能力が高い触媒であるといえる。 From the results of FIG. 4 and FIG. 5, it can be seen that NO can be drastically reduced as the discharge power increases. Comparing FIG. 4A and FIG. 4B, C12A7 can reduce NO more efficiently than γ-Al 2 O 3 . Further, comparing FIG. 5A and FIG. 5B, C12A7 can reduce NO more efficiently than γ-Al 2 O 3 when Pt is supported. From these results, it can be said that C12A7 is a catalyst that can dramatically reduce NO even when used for NO oxidation treatment at a low temperature (110 ° C.) and has high NO oxidation treatment ability.
一方、ＣＯは、放電電力の増加に伴い増加した。本実験でのＣＯ濃度の増加の原因として、ＤＰＦにより捕集することができなかった粒子状物質（成分のほとんどがＣである）が酸化されてＣＯになったことが可能性として考えられる。 On the other hand, CO increased with increasing discharge power. As a cause of the increase in the CO concentration in this experiment, it is considered that the particulate matter (most of the component is C) that could not be collected by the DPF was oxidized to CO.
実施例２
＜排ガス浄化システム＞
実施例２では、実施例１で使用した排ガス浄化システム（図３）の反応器の前段に、電気集塵機を設置して、実施例１でＤＰＦにより捕集することができなかったディーゼル排ガス中の微粒子を捕集することを試みた。本実験で使用した電気集塵機の概略図を図６に示す。
Example 2
<Exhaust gas purification system>
In Example 2, an electrostatic precipitator was installed in the front stage of the reactor of the exhaust gas purification system (FIG. 3) used in Example 1, and in the diesel exhaust gas that could not be collected by DPF in Example 1 An attempt was made to collect fine particles. A schematic diagram of the electrostatic precipitator used in this experiment is shown in FIG.
図６の電気集塵機では、石英ガラス管（内径１９．０ｍｍ、外径２４．０ｍｍ、長さ５５．０ｍｍ）内に、ステンレス線（SUS304；直径０．２ｍｍ）を配置し、放電電極とし、石英ガラス管の内側にアルミテープ（３０．０ｍｍ幅）を貼り、このアルミテープを接地することで集塵電極とした。ステンレス線は、負極性直流高電圧電源に接続した。 In the electrostatic precipitator shown in FIG. 6, a stainless steel wire (SUS304; diameter 0.2 mm) is placed in a quartz glass tube (inner diameter 19.0 mm, outer diameter 24.0 mm, length 55.0 mm) to form a discharge electrode. An aluminum tape (30.0 mm width) was attached to the inside of the glass tube, and this aluminum tape was grounded to form a dust collecting electrode. The stainless steel wire was connected to a negative direct current high voltage power source.
石英ガラス管の両端には、シリコーン栓が装着され、各シリコーン栓は、その中心を貫通するように連通管を有する。一方の連通管を通って、排ガスは４Ｌ/分で石英ガラス管内に導入され、他方の連通管を通って、石英ガラス管内から排出される。 Silicone plugs are attached to both ends of the quartz glass tube, and each silicone plug has a communication tube so as to penetrate the center. Through one communication pipe, the exhaust gas is introduced into the quartz glass tube at 4 L / min, and is discharged from the quartz glass pipe through the other communication pipe.
電極に負極性の直流高電圧を印加することでコロナ放電を発生させた。石英ガラス管内の空間は、コロナ放電集塵部として機能する。 Corona discharge was generated by applying a negative DC high voltage to the electrode. The space in the quartz glass tube functions as a corona discharge dust collection unit.
図７は、本実験で使用した排ガス浄化システムの概略図を示す。図７の排ガス浄化システムは、電気集塵機と負極性直流高電圧電源を追加した以外は、図３の排ガス浄化システムと同じである。すなわち、実施例２では、電気集塵機でディーゼル排ガス中の微粒子をほぼ全て捕集した以外は、実施例１と同様、触媒として「Ｃ１２Ａ７」を使用して実験を行った。反応器入口におけるガス温度は約４５℃であった。 FIG. 7 shows a schematic diagram of the exhaust gas purification system used in this experiment. The exhaust gas purification system of FIG. 7 is the same as the exhaust gas purification system of FIG. 3 except that an electric dust collector and a negative direct current high voltage power supply are added. That is, in Example 2, an experiment was performed using “C12A7” as a catalyst, as in Example 1, except that almost all the fine particles in the diesel exhaust gas were collected by an electric dust collector. The gas temperature at the reactor inlet was about 45 ° C.
＜実験結果２＞
図８に、放電電力に対する一酸化窒素（ＮＯ）および一酸化炭素（ＣＯ）の濃度の変化を表す。
<
FIG. 8 shows changes in the concentrations of nitric oxide (NO) and carbon monoxide (CO) with respect to the discharge power.
図８の結果から、実施例１と同様、放電電力の増加に伴い、ＮＯを劇的に減少させることができることがわかる。この結果より、Ｃ１２Ａ７は、低温（４５℃）でＮＯの酸化処理に使用した場合でも、ＮＯを劇的に減少させることができ、ＮＯの酸化処理能力が高い触媒であるといえる。 From the results of FIG. 8, it can be seen that, as in Example 1, NO can be drastically reduced as the discharge power increases. From this result, it can be said that C12A7 is a catalyst that can dramatically reduce NO even when used for NO oxidation at a low temperature (45 ° C.), and has high NO oxidation ability.
本実施例では電気集塵機を使用してＤＰＦにより捕集することができなかった粒子状物質を除去したが、放電電力の増加に伴うＣＯ濃度の増加を抑えることはできなかった。よって、このＣＯ濃度の増加は、ディーゼル微粒子によるものではなく、ディーゼル排ガス中の炭化水素（ＨＣ）系化合物の酸化が原因であると考えられる。 In this example, particulate matter that could not be collected by the DPF was removed using an electric dust collector, but an increase in CO concentration accompanying an increase in discharge power could not be suppressed. Therefore, it is considered that this increase in CO concentration is not caused by diesel particulates but is caused by oxidation of hydrocarbon (HC) compounds in diesel exhaust gas.
＜実施例のまとめ＞
以上、実施例の結果をまとめると、本発明の排ガス浄化用触媒（Ｃ１２Ａ７）を使用した場合、放電電力の増加に伴い、ＮＯを酸化により検出限界付近まで減少させることができた。この触媒効果は、γ−Ａｌ２Ｏ３よりも高い。一方、本発明の排ガス浄化用触媒（Ｃ１２Ａ７）を使用した場合、放電電力の増加に伴い、初期濃度が約５００ｐｐｍのＣＯは、約８００ｐｐｍまで増加したが、ディーゼル排ガス中のＣＯ濃度はガソリン車と比べて十分に低く、ＣＯの増加は問題にならないと考える。
<Summary of Examples>
As described above, the results of the examples are summarized. When the exhaust gas purifying catalyst (C12A7) of the present invention was used, NO could be reduced to the vicinity of the detection limit by oxidation as the discharge power increased. This catalytic effect is higher than that of γ-Al 2 O 3 . On the other hand, when the exhaust gas purifying catalyst (C12A7) of the present invention was used, CO with an initial concentration of about 500 ppm increased to about 800 ppm with an increase in discharge power. Compared to a sufficiently low level, the increase in CO is not a problem.
Claims (3)
前記排ガス浄化用触媒に電圧を印加する電極と
を含むことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus comprising the exhaust gas purification catalyst according to claim 1 and an electrode for applying a voltage to the exhaust gas purification catalyst.
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