JP3506392B2 - 還元剤として炭化水素のみを用いた排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

還元剤として炭化水素のみを用いた排気ガス浄化用触媒

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は希薄燃焼エンジンから排
出される窒素酸化物(NOx)を効率よく浄化すること
のできる排ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ディゼルエンジンから排出される
多量の窒素酸化物は、人体に有害であり、かつ光化学ス
モッグや酸性雨の発生源となり、その削減が望まれてい
る。
【0003】また、ガソンエンジンにおいても燃費向上
のために希薄燃焼システムが実用化されている。しか
し、窒素酸化物の除去には依然として問題が残されてい
る。
【0004】そこで、近年、炭化水素の存在下で、C
u、Pt等の金属を担持させたゼオライトやアルミナ等
の触媒がNOx除去に有効であるとして注目されている
(例えば、特開昭63−100919号公報)。しかし
ながら、これらの触媒は、耐熱性、耐久性、NOx浄化
性能の不足等で実用化には十分とはいえない。
【0005】また、アンモニアによる選択的接触還元で
用いられているV25/TiO2WO3/V25/TiO
2等の触媒は、炭化水素によるNOx還元活性をまったく
示さない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題を解消し、低温から高効率でNOxを除去で
き、また耐熱性に優れ、さらに水蒸気共存下においても
優れたNOx浄化性能を示す排気ガス浄化用触媒を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意検討の結果、炭化水素の存在下におい
て、全く浄化性能を示さないアンモニア脱硝触媒(V2
5/TiO2、WO3/V25/TiO2)に貴金属を担
持することにより、上記目的が達成されることを見出
し、本発明に至った。
【0008】すなわち本発明の、酸素過剰雰囲気の排気
ガス中の窒素酸化物を、還元剤として炭化水素のみを用
いて還元することにより、排気ガスを浄化する排気ガス
浄化用触媒は、V25/TiO2またはWO3/V25
TiO2を触媒担体として用い、これに貴金属を担持さ
せたことを特徴とする。
【0009】本発明では、アンモニア脱硝触媒として用
いられているV25/TiO2、WO3/V25/TiO
2を触媒担体として用いる。この触媒担体は、従来公知
の方法で調製することができる。例えば、酸化チタン粉
末をメタバナジン酸アンモニウム水溶液やメタバナジン
酸アンモニウムとパラタングステン酸アンモニウムとの
混合溶液に浸漬した後、水を蒸発させ、乾燥、焼成する
ことにより、V25やV25とWO3をTiO2上に担持
することができる。
【0010】本発明では、これら触媒担体に貴金属を担
持させる。貴金属としては、白金、パラジウム、ルテニ
ウム、ロジウム等が例示される。この担持される貴金属
の量は、特に限定されないが、好ましくは触媒中、0.
1〜10重量%である。
【0011】この触媒担体への貴金属の担持方法は、触
媒担体を各種貴金属塩の水溶液に浸漬した後、水を蒸発
させる、いわゆる蒸発乾固法が挙げられる。また、従来
公知のアルミナ担体上への貴金属担持と同様にして吸着
含浸でも行うことができる。さらには、酸化チタン粉末
上にV25やV25とWO3を担持すると同時に、貴金
属を担持する方法でもよい。
【0012】このような本発明の排気ガス浄化用触媒
は、酸素過剰雰囲気の排気ガス中の窒素酸化物を炭化水
素の存在下で還元するための触媒である。
【0013】
【作用】V25/TiO2またはWO3/V25/TiO
2触媒は、炭化水素によるNOx還元活性を示さない。ま
た、Co、Cuを上記の触媒に担持しても、ほとんど活
性を示さない。しかし、貴金属を担持することにより、
Cu/ゼオライト触媒よりも低温から高効率でNOx
浄化することができる。さらに、耐熱性に優れ、水蒸気
共存下においてもその活性を保持することができる。
【0014】
【実施例】以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に
説明する。
【0015】実施例1 メタバナジン酸アンモニウム3.859gを純水800
mlに溶解した。この溶液にTiO2粉末100gを浸
漬し、マグネチックスタラーで撹拌しながら加熱し、蒸
発乾固させた。その後、120℃、12時間乾燥し、次
いで500℃、3時間焼成してV25/TiO2触媒担
体を得た。
【0016】次に、上記V25/TiO249.5g
に、白金0.5gを含有するジニトロジアミン白金水溶
液を加え、マグネチックスタラーで撹拌しながら加熱
し、蒸発乾固させた。その後、120℃、12時間乾燥
し、次いで500℃、3時間焼成を行い、Pt1wt%
担持V25/TiO2触媒を得た。
【0017】実施例2 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、白金1.5gを含有するジニ
トロジアミン白金水溶液を用いた以外は実施例1と同様
の方法によってPt3wt%担持V25/TiO2触媒
を得た。
【0018】実施例3 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、白金2.5gを含有するジニ
トロジアミン白金水溶液を用いた以外は実施例1と同様
の方法によってPt5wt%担持V25/TiO2触媒
を得た。
【0019】実施例4 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、白金3.5gを含有するジニ
トロジアミン白金水溶液を用いた以外は実施例1と同様
の方法によってPt7wt%担持V25/TiO2触媒
を得た。
【0020】実施例5 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、白金4.5gを含有するジニ
トロジアミン白金水溶液を用いた以外は実施例1と同様
の方法によってPt9wt%担持V25/TiO2触媒
を得た。
【0021】実施例6 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、パラジウム2.5g含有する
硝酸パラジウム水溶液を用いた以外は実施例1と同様の
方法によってPd5wt%担持V25/TiO2触媒を
得た。
【0022】実施例7 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、ロジウム2.5gを含有する
硝酸ロジウム水溶液を用いた以外は実施例1と同様の方
法によってRh5wt%担持V25/TiO2触媒を得
た。
【0023】実施例8 メタバナジン酸アンモニウム3.859gとパラタング
ステン酸アンモニウム1.126gを純水800mlで
溶解した。この溶液にTiO2粉末100gを浸漬し、
マグネチックスタラーで撹拌しながら加熱し、蒸発乾固
させた。その後、120℃、12時間乾燥し、次いで5
00℃、3時間焼成してWO3/V25/TiO2触媒担
体を得た。
【0024】次に、上記WO3/V25/TiO247.
5gに、白金2.5gを含有するジニトロジアミン白金
水溶液を加え、マグネチックスタラーで撹拌しながら加
熱し、蒸発乾固させた。その後、120℃、12時間乾
燥し、次いで500℃、3時間焼成を行い、Pt5wt
%担持WO3/V25/TiO2触媒を得た。
【0025】実施例9 メタバナジン酸アンモニウム1.80gを純水800m
lで溶解した。この溶液に白金2.5gを含有するジニ
トロジアミン白金水溶液を加え十分に混合した。さら
に、この溶液にTiO2粉末46.1gを浸漬し、マグ
ネチックスタラーで撹拌しながら加熱し、蒸発乾固させ
た。その後、120℃、12時間乾燥し、次いで500
℃、3時間焼成し、Pt5wt%担持V25/TiO2
触媒を得た。
【0026】比較例1 白金を担持しないこと以外は、実施例1と同様にしてV
25/TiO2触媒を得た。
【0027】比較例2 白金を担持しないこと以外は、実施例8と同様にしてW
3/V25/TiO2触媒を得た。
【0028】比較例3 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金溶液に代えて、銅2.5gを含有する酢酸銅水
溶液を用いた以外は実施例1と同様の方法によってCu
5wt%担持V25/TiO2触媒を得た。比較例4 実施例1で用いた白金0.5gを含有するジニトロジア
ミン白金水溶液に代えて、コバルト2.5gを含有する
硝酸コバルト水溶液を用いた以外は実施例1と同様の方
法によってCo5wt%担持V25/TiO2触媒を得
た。
【0029】比較例5 SiO2/Al23モル比30のH型ZSM−5(PQ
製)を酢酸銅水溶液に浸漬し、アンモニア水でpH=1
0.5に調整してイオン交換を行った。これを120
℃、12時間乾燥し、500℃、3時間焼成してCu/
ZSM−5触媒を得た。Cuの交換率は125%であっ
た。
【0030】性能試験例1 実施例1〜8および比較例1〜5で得られた各触媒をコ
ージェライト質ハニカム担体(直径1インチφ、長さ2
インチ、200セル/インチ2)に2g/個担持した。
このハニカム触媒を以下の条件によりNO最大浄化率
(%)とNO最大浄化率を示す温度(℃)で評価した。
【0031】ガス組成:C36=300Oppm(メタ
ン換算)、NO=1000ppm、O2=5%、N2=残
部 SV:70000hr-1 評価温度:室温〜600℃まで20℃/minで昇温 結果を表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】性能試験例2 実施例3、6〜8および比較例5で得られた触媒を、コ
ージェライト質ハニカム担体(直径1インチφ、長さ2
インチ、200セル/インチ2)に2g/個担持した。
このハニカム触媒を、以下の条件によりNO最大浄化率
(%)とNO最大浄化率を示す温度(℃)で評価した。
【0034】ガス組成:C36=300Oppm(メタ
ン換算)、NO=1000ppm、O2=5%、H2O=
10%、N2=残部 SV:70000hr-1 評価温度:室温〜600℃まで20℃/minで昇温 結果を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】性能試験例3 実施例3、6〜8および比較例5で得られた触媒を、コ
ージェライト質ハニカム担体(直径1インチφ、長さ2
インチ、200セル/インチ2)に2g/個担持した。
このハニカム触媒を800℃で1時間熱処理し、その
後、以下の条件によりNO最大浄化率(%)とNO最大
浄化率を示す温度(℃)で評価した。
【0037】ガス組成:C36=300Oppm(メタ
ン換算)、NO=1000ppm、O2=5%、N2=残
部 SV:70000hr-1 評価温度:室温〜600℃まで20℃/minで昇温 結果を表3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】
【発明の効果】本発明は、炭化水素を還元剤として、ア
ンモニア脱硝で実用化されているV25/TiO2また
はWO3/V25/TiO2触媒を触媒担体とし、これに
貴金属を担持することにより、特異的に低温から効率よ
くNOxを除去することができる。また、耐熱性に優
れ、水蒸気共存下でも優れた浄化活性を保持する。従っ
て、本発明の触媒は排気ガス浄化用触媒として好適であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−224631(JP,A) 特開 昭63−294947(JP,A) 特開 平1−266849(JP,A) 特開 平6−39284(JP,A) 特開 昭63−294946(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 B01D 53/94

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 V25/TiO2またはWO3/V25
    TiO2を触媒担体として用い、これに貴金属を担持さ
    せたことを特徴とする、酸素過剰雰囲気の排気ガス中の
    窒素酸化物を、還元剤として炭化水素のみを用いて還元
    することにより、排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触
    媒。
  2. 【請求項2】 前記貴金属がPt、Pd、Rhから選ば
    れる1種であり、貴金属の量が5〜10重量%である、
    請求項1に記載の触媒。
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