JPH07213906A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒

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JPH07213906A
JPH07213906A JP6031828A JP3182894A JPH07213906A JP H07213906 A JPH07213906 A JP H07213906A JP 6031828 A JP6031828 A JP 6031828A JP 3182894 A JP3182894 A JP 3182894A JP H07213906 A JPH07213906 A JP H07213906A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
transition metal
present
atmosphere
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Application number
JP6031828A
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English (en)
Inventor
Yoshihide Watanabe
佳英 渡邊
Yukiaki Hiyoudou
志明 兵頭
Masahiro Sugiura
正洽 杉浦
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、自動車等の内燃機関、石油ストー
ブあるいは工場等から排出される窒素酸化物を酸素過剰
の雰囲気下において300℃〜600℃の広い温度範囲
において効率良く除去することができる触媒を提供す
る。 【構成】 酸素過剰の雰囲気において排気ガス中の炭化
水素、一酸化炭素および窒素酸化物を浄化するための触
媒であって、多孔質担体と、この多孔質担体に担持した
遷移金属酸化物から選択さた1種以上と貴金属から選択
された1種以上とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車等の内燃機関、石
油ストーブあるいは工場等から排出される炭化水素(C
H)、一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOx)
を酸素過剰の雰囲気下において300℃〜600℃の広
い温度範囲において効率良く除去する触媒に関する。
【0002】
【従来技術】最近、自然環境の維持が特に重視されつつ
あり、自動車等の排気ガスの規制が強化される傾向にあ
る。そこで燃焼排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化
炭素(CO)等の発生を抑制するための一手段として酸
素過剰の雰囲気下において希薄燃焼させるリーンバーン
エンジンが有望視されている。このリーンバーンは燃費
が向上するため燃料の使用量が低減され、その結果排気
ガス中の二酸化炭素(CO2 )等の発生を抑制させるこ
とができる。しかし、前記リーンバーンエンジンから排
出される酸素過剰の排気ガス中には窒素酸化物(NOx)
が多量に含有されている。そこで酸素過剰の雰囲気下
において窒素酸化物(NOx) を充分に還元浄化できる
触媒の開発が広範囲に実施されている。
【0003】このような触媒として銅等の遷移金属を
イオン交換によりゼオライトに担持した触媒(特開平1
ー139145号公報)、白金等の貴金属をアルミナ
等の多孔質担体に担持した触媒(特開平5ー16886
0号公報)がある。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】しかし、の触媒は、
耐久性が劣っているという問題がある。また、の触媒
では、窒素酸化物浄化開始温度が200℃と低く、かつ
窒素酸化物を充分に浄化し得る温度域が250〜350
℃と狭いため、特に自動車の内燃機関から排出される排
気ガス中の窒素酸化物の浄化には適していない。
【0005】本発明者等は上記問題点を解決すべく研究
し各種の系統的実験を重ね、本発明をなすに至ったもの
である。本発明者等は従来酸化触媒として使用されてき
た酸化コバルト(Co3 4 )および白金に着目した。
リーンバーンエンジンから排出される排気ガス中には酸
素が過剰に存在するため前記酸化触媒を使用した場合に
は酸化反応が一層進行し、酸化触媒の使用によって窒素
酸化物(NOx) を還元し得るとは当業者は考えないの
が常識であった。本発明者等は、酸素過剰の雰囲気下に
おいてあえて前記酸化触媒を使用し、窒素酸化物(NO
x) を選択的に還元し得ることを見出し本発明をなした
のである。
【0006】本発明は自動車等の内燃機関、石油ストー
ブあるいは工場等から排出される炭化水素、一酸化炭素
および窒素酸化物を酸素過剰の雰囲気下において300
℃〜600℃の広い温度範囲において効率良く除去する
ことができる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】本発明の排気ガス浄化用
触媒は、酸素過剰の雰囲気において排気ガス中の炭化水
素、一酸化炭素および窒素酸化物を浄化するための触媒
であって、多孔質担体と、この多孔質担体に担持した遷
移金属酸化物の1種以上と貴金属の1種以上とからな
る。
【0008】
【作用】本触媒によれば酸素過剰の雰囲気中、300〜
600℃という広い温度域において炭化水素(HC)、
一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOx )を効率
良く浄化できる。特に従来の触媒では充分に浄化できな
かったNOx の浄化を可能とした。
【0009】本触媒のかかる作用は明確ではないが以下
のように考えられる。従来の三元触媒は排気ガス中の有
害成分であるHC、CO、NOx を貴金属上に吸着し、
以下に示すような反応によって除去するものである。 CO + 1/2O2 → CO2 …… NO + H2 → 1/2N2 +H2 O …… NO + CO → CO2 +1/2N2 …… Cn m +(n+m/4)O2 → nCO2 +m/2H2 O ……
【0010】本発明の触媒は、従来の三元触媒とは異な
り、NOx をCOおよびH2 以外に式のごとくHCと
反応させN2 にまで還元する作用があり、また、このN
x還元反応を酸素過剰のリーン雰囲気(A/F>1
4.6、好ましくは17≦A/F≦23)において進行
せしめる作用を有している点に特徴がある。 (2 n+m/2 )NO + Cn m → (n+m/4 )N2 +nCO2 +m/2 H2 O ……
【0011】さらに、前記NOx 還元反応は貴金属単独
あるいは遷移金属単独では起こらず貴金属と遷移金属と
が共存してはじめて現出するものである。したがって、
貴金属と遷移金属とが相互作用を及ぼし合うように多く
の界面が存在することが望ましい。
【0012】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化用触媒によれば、
自動車等の内燃機関、石油ストーブあるいは工場等から
排出される炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)およ
び窒素酸化物(NOx) を酸素過剰の雰囲気下において
300℃〜600℃の広い温度範囲において効率良く除
去することができる。
【0013】(その他の発明の説明)本発明において使
用する遷移金属酸化物は、Co34、NiO、Fe
2 3 、Cr2 3 、Mn2 3 等が挙げられるが、こ
れらは例示にすぎない。これらの1種以上を用いる。遷
移金属酸化物の大きさは2000Å以下、また、比表面
積は0.2〜200m2 /gで用いる。この範囲を超え
ると良好な浄化活性を発揮できない。望ましくは100
Å以下、50m2 /g〜200m2 /gが良い。
【0014】貴金属はロジウム(Rh)、白金(P
t)、パラジウム(Pd)の1種以上を用いる。貴金属
の量は遷移金属酸化物の金属成分に対し2〜20at%
とする。2at%以下だと浄化活性が発揮されず、逆に
20at%以上だと貴金属の量が多すぎて互いに凝集し
てしまい活性が低下することになる。望ましくは2〜1
0at%が良い。貴金属の粒径は500Å以下とするの
が望ましい。
【0015】これら遷移金属酸化物と貴金属とは混合し
て用いる。HC等を貴金属表面で浄化して除去するため
には貴金属と遷移金属酸化物とが密接して存在している
ことが必要なためである。またこれら両物質が接触する
界面は固溶し合っている方が良好な浄化特性を発揮す
る。
【0016】また、本発明の遷移金属酸化物と貴金属と
から構成される触媒は、酸素過剰のリーン雰囲気におい
て、かつ高空間速度下(SV=200000hr-1)で
も、NOx の還元反応を進行せしめる特徴を有する。
【0017】本発明に係る触媒は以下に示す方法によっ
て製造する。従来公知の方法、遷移金属の硝酸金属
塩、有機金属塩または金属塩化物を熱分解したものに貴
金属塩の水溶液を含浸して製造する方法、上記各種金
属塩を加水分解し、得られた水酸化物を焼成後、貴金属
を担持する方法、遷移金属塩と貴金属塩とからなる混
合溶液から共沈して製造する方法等のいずれを用いても
よい。
【0018】遷移金属酸化物と貴金属とからなる触媒
は、粉状、ペレット状、ハニカム状等その形状・構造は
問わない。また粉末状の触媒にアルミナゾルやシリカゾ
ル、ジルコニアゾル、チタニアゾル等のバインダーを添
加して、所定の形状に成形したり、水を加えて、スラリ
ー状としてハニカム等の形状のアルミナ等の耐火性基体
に塗布してもよい。
【0019】
【実施例】本発明に係る触媒を製造し、該触媒について
酸素過剰雰囲気のモデルガスを用い、NOx 、CO、HC
に対する浄化活性評価を行った。また比較触媒について
も同様の活性評価を行った。
【0020】(実施例1)硝酸コバルト・6水溶液54
gと硝酸パラジウム0.866gとを、イオン交換水2
lに溶かしたもの(原子比Pd:Co=1:50)を室
温下で、分液ロートより約0.6ml/secの速度
で、炭酸ナトリウム50gをイオン交換水2lに溶かし
たアルカリ性水溶液に滴下、撹拌する。この溶液を一時
間放置した後、ろ過か、洗浄し、減圧乾燥する。そして
得られた粉末を空気中で350℃、3時間焼成した。こ
の焼成物を約2〜3mmのサイコロ状に圧粉成型し、P
dとCo34とからなる実施例触媒No.1を得た。
【0021】(実施例2)実施例1の方法において、硝
酸パラジウムの代わりにジニトロジアミノPtを用い
(PtとCoとの原子比は1:50と同一)、アルカリ
性水溶液として炭酸ナトリウムを用いた以外は同一の条
件でPtとCo34とからなる実施例触媒No.2を得
た。
【0022】(実施例3)実施例1の方法において、硝
酸パラジウムの代わりにジニトロジアミノPtを用い
(PtとCoとの原子比は1:50と同一)アルカリ性
水溶液として炭酸アンモニウムを用いた以外は同一の条
件でPtとCo34とからなる実施例触媒No.3を得
た。
【0023】(実施例4)硝酸コバルト水溶液(54g
/l)を、炭酸ナトリウム水溶液(50g/l)に滴下
して撹拌し、水酸化コバルトを沈澱させた後、ろ過、洗
浄し、さらに減圧乾燥し、その後空気中で350℃、3
hr焼成して得た粉末にジニトロジアミノPtをPt含
有量として2at%含浸し、その後空気中350℃で焼
成した。この焼成物を2〜3mmのサイコロ状に圧粉成
型し、PtとCo34とからなる実施例触媒No.4を得
た。
【0024】(実施例5)硝酸コバルトを600℃で空
気中5hr焼成し、熱分解させCo3 4 を得る。この
Co3 4 粉末に硝酸パラジウム含有量3.5at%に
なるように含浸し、その後空気中で350℃、3hr焼
成した。この焼成物を2〜3mmのサイコロ状に圧粉成
型し、PdとCo34とからなる実施例触媒No.5を得
た。
【0025】(実施例6)実施例5の方法において、硝
酸パラジウムの代わりにジニトロジアミノPtを用いた
以外は同一の条件でPtとCo34とからなる実施例触
媒No.6を得た。
【0026】(実施例7)実施例5の方法において、硝
酸コバルトの代わりに酢酸コバルトを用いた以外は同一
の条件でPtとCo34とからなる実施例触媒No.7を
得た。
【0027】(実施例8)実施例5の方法において、硝
酸コバルトの代わりに硝酸ニッケルを用いた以外は同一
の条件でPtとNiOとからなる実施例触媒No.8を得
た。
【0028】(実施例9)実施例5の方法において、硝
酸コバルトの代わりに硝酸第二鉄を用いた以外は同一の
条件で、PtとFe23 とからなる実施例触媒No.9を
得た。
【0029】(比較例1)実施例1の方法において、硝
酸パラジウムを加えないでそれ以外は同一の条件でCo
34のみからなる比較例触媒No.C1を得た。
【0030】(比較例2)比表面積約140m2 /gの
γ−Al23ペレット担体(2〜3mmφ)をジニトロ
ジアミノPt水溶液に浸漬し、γ−Al23重量に対し
Pt量が0.14wt%になる様に含浸し、空気中11
0℃、5hr乾燥し、600℃空気中3hr焼成した。この焼
成物を約2〜3mmのサイコロ状に圧粉成型し、Ptと
Al23 とからなる比較例触媒No.C2を得た。
【0031】(触媒活性評価)サイコロ状とした本実施
例触媒No.1〜9および比較例触媒No.C1〜C2を用
い、表1に示した酸素過剰雰囲気のモデルガス中、SV
=200000hr-1での100℃〜600℃における
各成分(NO、CO、HC)の昇温浄化特性を測定し
た。その結果のうち、実施例触媒No.3を図1に、比較
例触媒No.C1を図2に、比較例触媒No.C2を図3に
示した。
【0032】
【表1】
【0033】実施例触媒No.3は270℃〜600℃に
おいてCO、HCをほぼ100%で、NOを30〜80
%の高浄化率で浄化することができる。しかし、 比較例
触媒No.ClおよびNo.C2は、NO浄化率が最大でも
20%程度の低い値を示すにすぎない。
【0034】また、上記各触媒の測定結果をNO、CO、
HCの400℃における浄化率を整理して表2に示し
た。実施例触媒は、NO、CO、HCすべての成分につい
て優れた浄化特性を示している。
【0035】
【表2】
【0036】また、実施例触媒は、250℃において
も、400℃と同様な優れた浄化特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例触媒No.3についての温度に対する浄化
率の関係を示す図である。
【図2】比較例触媒No.C1についての温度に対する浄
化率の関係を示す図である。
【図3】比較例触媒No.C2についての温度に対する浄
化率の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素過剰の雰囲気における排気ガス中の
    炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を浄化するため
    の触媒であって、多孔質担体と、この多孔質担体に担持
    した遷移金属酸化物から選択された1種以上と貴金属か
    ら選択された1種以上とからなることを特徴とする排気
    ガス浄化用触媒。
JP6031828A 1994-02-02 1994-02-02 排気ガス浄化用触媒 Pending JPH07213906A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048529A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Toyota Central Res & Dev Lab Inc スピネル粉末およびスピネルスラリー

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001048529A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Toyota Central Res & Dev Lab Inc スピネル粉末およびスピネルスラリー
JP4622010B2 (ja) * 1999-08-04 2011-02-02 株式会社豊田中央研究所 スピネル粉末およびスピネルスラリー

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