JPH06198191A - 排気ガス浄化触媒 - Google Patents

排気ガス浄化触媒

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Publication number
JPH06198191A
JPH06198191A JP4358699A JP35869992A JPH06198191A JP H06198191 A JPH06198191 A JP H06198191A JP 4358699 A JP4358699 A JP 4358699A JP 35869992 A JP35869992 A JP 35869992A JP H06198191 A JPH06198191 A JP H06198191A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
zeolite
nitrogen oxides
molar ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP4358699A
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English (en)
Inventor
Wataru Kobayashi
渉 小林
Yoshiaki Kawai
良昭 河合
Takuya Kawaguchi
卓也 川口
Masao Nakano
雅雄 中野
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰な排
気ガスから、窒素酸化物を効率良く除去する方法とし
て、触媒よりさらに高い排気ガス浄化能を有する触媒を
提供する。 【構成】窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰な排
気ガスから、窒素酸化物を除去する触媒であって、ゼオ
ライトにコバルト、パラジウムおよび銀を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関から排出され
る排気ガスを浄化する触媒に関し、特に酸素過剰の排気
ガス中の窒素酸化物を除去する触媒に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、環境問題の深刻化から窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素等の浄化が重要視されてい
る。窒素酸化物は自動車のガソリンエンジン等の内燃機
関を代表とする各種移動発生源、および工場プラントの
ボイラー、コージェネレーションシステムのガスエンジ
ン、ガスタービン等の内燃機関を代表とする固定発生源
からも多量に排出されておりその浄化は緊急かつ重大な
社会的課題である。
【0003】現在、内燃機関から排出される排気ガスの
浄化触媒としてPt、Rh、Pd等を担体上に担持させ
た三元触媒が用いられているが、三元触媒は酸素過剰排
ガス中の窒素酸化物を浄化することができないので、空
気と燃料の比(所謂、空燃比)を制御するシステムと併
用されている。
【0004】一方、低燃費化や排出炭酸ガスの低減等の
目的で希薄燃焼方式が開発されているが、希薄燃焼の排
気ガスは酸素過剰となるため、上記三元触媒では窒素酸
化物を除去することができない。
【0005】酸素過剰排ガスの窒素酸化物除去方法とし
ては、アンモニア添加による還元脱硝が行われている
が、装置の大型化、アンモニアの危険性からその利用範
囲が限定される。
【0006】最近、アンモニア等の特別な還元剤を添加
しなくても、酸素過剰な排気ガス中の窒素酸化物を浄化
できるゼオライト系触媒が提案されている。例えば、特
開昭63−283727号公報や特開平1−13073
5号公報には、遷移金属をイオン交換したゼオライト触
媒が、酸素過剰の排ガス中でも微量含まれている未燃の
炭化水素を還元剤として窒素酸化物を浄化できることが
提案されている。
【0007】しかしながら、特開昭63−283727
号公報や特開平1−130735号公報等で提案された
従来のゼオライト系触媒は、いまだ実用の域に達してい
ない。
【0008】さらに、ガスエンジン、ガスタービン等の
気体燃料を使用した内燃機関の場合、排気ガス中に含ま
れる微量炭化水素は主成分が炭素数1の炭化水素であ
り、従来提案されているゼオライト系触媒では窒素酸化
物の浄化性能が特に低かった。そこで、特願平3−42
311号で窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を含む
酸素過剰な排気ガスから炭化水素の主成分が炭素数1で
あっても窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素を効率よく
除去する触媒としてのこれらはCoおよびPd含有ゼオ
ライトが提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】特願平3−42311
号で示されたCoおよびPd含有ゼオライト触媒は、確
かに酸素過剰の排気ガスから窒素酸化物を効率よく除去
できるが、排気ガス浄化触媒として更に高い窒素酸化物
浄化能が要求される。
【0010】本発明の目的は、窒素酸化物および炭化水
素を含む酸素過剰な排気ガスから、窒素酸化物を効率良
く除去する方法として、特願平3−42311号で開示
された触媒よりさらに高い排気ガス浄化能を有する触媒
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するため鋭意検討した結果、コバルトおよびパラ
ジウムおよび銀を含有したゼオライトを触媒として使用
することにより、窒素酸化物および炭化水素を含む酸素
過剰な排気ガスから、窒素酸化物を効率良く除去できる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】即ち、本発明は窒素酸化物および炭化水素
を含む酸素過剰な排気ガスから、窒素酸化物を除去する
触媒として、ゼオライトにコバルト、パラジウムおよび
銀を含有することを特徴とする排気ガス浄化触媒を提供
するものである。
【0013】以下、本発明をより詳細に説明する。
【0014】本発明において用いるゼオライトは、一般
に、 xM2/nO・Al・ySiO・zHO (但し、nは陽イオンMの原子価、xは0.8〜1.2
の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である)
の組成を有する結晶性のアルミノシリケートであり、天
然品および合成品として多くの種類が知られている。本
発明に用いられるゼオライトの種類は特に限定はされな
いが、SiO/Alモル比が10以上であるこ
とが望ましい。代表的には、フェリエライト、Y、モル
デナイト、ZSM−5、ZSM−11等を挙げることが
できる。これらのうちZSM−5が最も好ましい。ま
た、これらのゼオライトはそのまま用いても良いが、こ
れをNHCl、NHNO,(NHSO
でイオン交換したNH型あるいはこれを焼成あるいは
鉱酸等でプロトンにイオン交換し、H型として用いても
一向に差し支えない。また、アルカリ金属、アルカリ土
類金属等の陽イオンを含んでいても一向に差し支えな
い。
【0015】本発明の排気ガス浄化触媒は、コバルトお
よびパラジウムおよび銀を含有することを特徴とする。
ゼオライトにコバルトを含有させる方法は特に限定され
ず、イオン交換法、含浸担持法等で行えばよいが、コバ
ルトの含有法としてはイオン交換法が好ましい。コバル
トをイオン交換する場合、コバルトイオンを含む溶液に
ゼオライトを投入し、20〜100℃で数時間撹拌して
行えばよい。使用するコバルト塩としては、酢酸塩、硝
酸塩、シュウ酸塩、塩化物等を挙げることができる。
【0016】また、ゼオライトにパラジウムを含有させ
る方法は特に限定されず、イオン交換法、含浸担持法等
により行えばよい。ゼオライトにパラジウムを含浸担持
する場合、パラジウムイオンを含む溶液にゼオライトを
投入し、加熱により溶媒を除去すればよい。使用するパ
ラジウム塩としては酢酸塩、硝酸塩、アンミン錯塩、塩
化物等が挙げられる。
【0017】また、ゼオライトに銀を含有させる方法は
特に限定されず、イオン交換法、含浸担持法等により行
えばよい。銀を含浸担持する場合、銀イオンを含む溶液
にゼオライトを投入し、加熱により溶媒を除去すればよ
い。使用する銀塩としては酢酸塩、硝酸塩等が挙げられ
る。
【0018】ゼオライトにコバルトおよびパラジウムお
よび銀を含有させる順序は特に限定されず、最終的にゼ
オライトにコバルトおよびパラジウムおよび銀を含有さ
せればよい。
【0019】コバルトおよびパラジウムおよび銀の含有
量は特に限定されないが、コバルトの含有量はCoO/
Alモル比で表わして0.2〜2.5が好まし
く、0.8〜2.0がさらに好ましい。パラジウムの含
有量はPdO/Alモル比で表して0.01〜
1.0が好ましく、0.05〜0.4が更に好ましい。
銀の含有量はAgO/Alモル比で表して0.
005〜0.5が好ましく、0.01〜0.4が更に好
ましい。各金属の含有量が上記範囲より低い場合は十分
な活性が得られず、また上記範囲を越えた場合はそれに
見合うだけの効果が得られない。
【0020】コバルトおよびパラジウムおよび銀を含有
させたゼオライトは、触媒として用いるに際して、乾燥
や焼成等の前処理を行ってから用いてもよい。
【0021】本発明に係わるコバルトおよびパラジウム
および銀を含有したゼオライト触媒は、粉状体、ペレッ
ト状体、ハニカム状体等の形状、構造等は問わない。さ
らに、金属元素の導入はゼオライトの成型後に行うこと
もできる。
【0022】本発明の排気ガス浄化触媒は、アルミナゾ
ル、シリカゾル又は粘土等のバインダーを加えて所定の
形状に成型したり、水を加えてスラリー状とし、ハニカ
ム等の形状のアルミナ、マグネシア、コージエライト等
の耐火性基材上に塗布してから使用してもよい。
【0023】本発明の触媒が対象とする排気ガスは、窒
素酸化物を含む酸素過剰な排気ガスである。酸素過剰な
排気ガスとは、排気ガスに含まれる一酸化炭素や炭化水
素等の還元成分を完全に酸化するのに必要な酸素量より
も過剰に酸素を含む排気ガスを示す。また、排気ガスに
含まれる炭化水素は、特に制限はないが、本発明の触媒
は炭化水素の主成分が炭素数1の排気ガスに対しても、
効率良く排気ガスを浄化することができる。一般的に、
自動車等の液体燃料を使用するエンジンから排出された
排気ガスに含まれる炭化水素のほとんどは炭素数2以上
の炭化水素である。一方、ガスエンジン等の気体燃料を
使用するエンジンから排出される排気ガスに含まれる炭
化水素の主成分は炭素数1である。通常、炭化水素の反
応性は炭素数が多くなるほど高くなる傾向があり、炭素
数1の場合特に反応性が低い。ここで、炭化水素の主成
分が炭素数1の排気ガスとは、排気ガス中に含まれる炭
化水素の80%以上が炭素数1である排気ガスのことを
示す。このような排気ガスとしては例えば、都市ガスを
燃料とした希薄燃焼式のガスエンジンから排出される排
気ガスを挙げることができる。
【0024】また、本発明の触媒を用いる場合、上記排
ガスに炭化水素を添加してもよい。添加する炭化水素と
しては、特に制限はないが、本発明の触媒は、炭化水素
がメタンあるいはメタンを主成分とする炭化水素の混合
ガスであっても効率良く排気ガスを浄化することができ
る。メタンを主成分とする炭化水素の混合ガスとは、混
合ガス中の炭化水素の80%以上がメタンである混合ガ
スのことを示す。添加する炭化水素の濃度は、特に制限
はなく、50ppm〜1%程度であれば良い。更に添加
量を多くしてもかまわないが、経済性の低下および炭化
水素浄化率の低下を招くため、あまり好ましくない。ま
た、排気ガス中の炭化水素濃度が十分に高い場合は、炭
化水素を添加しなくても良い。
【0025】窒素酸化物を除去する際の空間速度、温度
等は特に限定されないが、空間速度100〜50000
0hr−1、温度200〜800℃であることが好まし
い。
【0026】
【実施例】以下、実施例において本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるも
のではない。
【0027】実施例1<触媒1の調製> SiO/Alモル比が40のNH型ZSM−
5ゼオライト200gを0.25MのCo(CHCO
O)・4HO水溶液1800mlに投入し、80℃
で20時間攪拌してイオン交換をおこなった。スラリー
を固液分離後、ゼオライトケーキを再び上記と同じ組成
の水溶液中に投入して再度イオン交換操作をおこなっ
た。固液分離後、20リットルの純水で洗浄し、110
℃で10時間乾燥し、Co−ZSM−5を得た。元素分
析の結果、CoO/Alモル比は1.39であっ
た。こうして得られたCo−ZSM−5のゼオライト中
のアルミナのモル数に対して0.1倍のPd(NO
および0.1倍のAgNOを溶解した水溶液100
mlに投入し、80℃で減圧乾燥させPdと銀を担持さ
せた後、110℃で10時間乾燥し、触媒1とした。元
素分析の結果、CoO/Alモル比は1.39、
PdO/Alモル比は0.1、AgO/Al
は0.05であった。
【0028】実施例2<触媒2の調製> AgNOをゼオライト中のアルミナのモル数に対して
0.2倍としたこと以外は実施例1と同様な方法で調製
し、触媒2とした。元素分析の結果、CoO/Al
モル比は1.39、PdO/Alモル比は0.
1、AgO/Alは0.1であった。
【0029】実施例3<触媒3の調製> AgNOをゼオライト中のアルミナのモル数に対して
0.5倍としたこと以外は実施例1と同様な方法で調製
し、触媒3とした。元素分析の結果、CoO/Al
モル比は1.39、PdO/Alモル比は0.
1、AgO/Alは0.25であった。
【0030】実施例4<触媒4の調製> AgNOをゼオライト中のアルミナのモル数に対して
0.8倍としたこと以外は実施例1と同様な方法で調製
し、触媒4とした。元素分析の結果、CoO/Al
モル比は1.39、PdO/Alモル比は0.
1、AgO/Alは0.4であった。
【0031】比較例1<比較触媒1の調製> SiO/Alモル比が40のNH型ZSM−
5ゼオライト200gを、0.25MのCo(CH
OO)・4HO水溶液1800mlに投入し、80
℃で20時間攪拌してイオン交換をおこなった。スラリ
ーを固液分離後、ゼオライトケーキを再び上記と同じ組
成の水溶液中に投入して再度イオン交換操作をおこなっ
た。固液分離後、20リットルの純水で洗浄し、110
℃で10時間乾燥し、Co−ZSM−5を得た。元素分
析の結果、CoO/Alモル比はの1.39であ
った。こうして得られたCo−ZSM−5のゼオライト
中のアルミナのモル数に対して0.1倍のPd(N
を溶解した水溶液100mlに投入し、80℃
で減圧乾燥させた後、110℃で10時間乾燥し比較触
媒1とした。元素分析の結果、CoO/Alモル
比は1.39、PdO/Alモル比は0.1であ
った。
【0032】比較例2<比較触媒2の調製> SiO/Alモル比が40のNH型ZSM−
5ゼオライト200gを、0.25MのCo(CH
OO)・4HO水溶液1800mlに投入し、80
℃で20時間攪拌してイオン交換をおこなった。スラリ
ーを固液分離後、ゼオライトケーキを再び上記と同じ組
成の水溶液中に投入して再度イオン交換操作をおこなっ
た。固液分離後、20リットルの純水で洗浄し、110
℃で10時間乾燥し、Co−ZSM−5を得た。元素分
析の結果、CoO/Alモル比は1.39であっ
た。こうして得られたCo−ZSM−5のゼオライト中
のアルミナのモル数に対して0.5倍のAgNOを溶
解した水溶液100mlに投入し、80℃で減圧乾燥さ
せた後、110℃で10時間乾燥し比較触媒2とした。
元素分析の結果、CoO/Alモル比は1.3
9、AgO/Alモル比は0.25であった。
【0033】実施例5<触媒評価1> 触媒1〜4および比較触媒1〜2を各々打錠成型後破砕
し、12〜20メッシュに整粒し、その1.2gを常圧
固定床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1
時間前処理を施した後、表1に示す組成のガスを500
ml/分で流通させ、400℃および500℃における
触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOx
の浄化率を表2に示した。CO浄化率はいずれの触媒に
おいてもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は
次式から求めた値である。
【0034】NOx浄化率(%)=(NOxin−NOx
out )/NOxin×100 NOxin :反応管入口NOx濃度 NOxout :反応管出口NOx濃度
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】 実施例6<触媒評価2> 触媒1〜4および比較触媒1〜2を各々打錠成型後破砕
し、12〜20メッシュに整粒し、その1.2gを常圧
固定床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1
時間前処理を施した後、表3に示す組成のガスを500
ml/分で流通させ、400℃および500℃における
触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOx
浄化率を表4に示した。CO浄化率はいずれの触媒にお
いてもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は実
施例5と同様に求めた値である。
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【0039】
【発明の効果】表2および表4の結果より、本発明のコ
バルトおよびパラジウムおよび銀を含有したゼオライト
触媒は、窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰な排
気ガスから窒素酸化物を効率よく除去できることは明ら
かである。また、本発明のコバルトおよびパラジウムお
よび銀を含有したゼオライト触媒は、上記排気ガスの炭
化水素の主成分が炭素数1である排気ガスであっても、
比較触媒と比べ高い浄化率で、窒素酸化物を除去するこ
とができる。従って本発明は、環境保全上極めて有意義
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】本発明において用いるゼオライトは、一般
に、 xM2/nO・Al23・ySiO2・zH2O (但し、nは陽イオンMの原子価、xは0.8〜1.2
の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である)
の組成を有する結晶性のアルミノシリケートであり、天
然品および合成品として多くの種類が知られている。本
発明に用いられるゼオライトの種類は特に限定はされな
いが、SiO2/Al23モル比が10以上であること
が望ましい。代表的には、フェリエライト、Y、モルデ
ナイト、ZSM−5、ZSM−11等を挙げることがで
きる。これらのうちZSM−5が最も好ましい。また、
これらのゼオライトはそのまま用いても良いが、これを
NH4ClNH4NO3,(NH42SO4等でイオン交
換したNH4型あるいはこれを焼成あるいは鉱酸等でプ
ロトンにイオン交換し、H型として用いても一向に差し
支えない。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の
陽イオンを含んでいても一向に差し支えない。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】
【表4】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】
【表2】 実施例6<触媒評価2> 触媒1〜4および比較触媒1〜2を各々打錠成型後破砕
し、12〜20メッシュに整粒し、その5.0gを常圧
固定床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1
時間前処理を施した後、表3に示す組成のガスを500
ml/分で流通させ、400℃および500℃における
触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOx
浄化率を表4に示した。CO浄化率はいずれの触媒にお
いてもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は実
施例5と同様に求めた値である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰
    な排気ガスから、窒素酸化物を除去する触媒であって、
    ゼオライトにコバルト、パラジウムおよび銀を含有する
    ことを特徴とする排気ガス浄化触媒。
JP4358699A 1992-12-28 1992-12-28 排気ガス浄化触媒 Pending JPH06198191A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4358699A JPH06198191A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 排気ガス浄化触媒

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JP4358699A JPH06198191A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 排気ガス浄化触媒

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JP (1) JPH06198191A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4905135A (en) * 1986-09-12 1990-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inverter apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4905135A (en) * 1986-09-12 1990-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inverter apparatus

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