JPH1157475A - 排気ガス浄化用触媒材料 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒材料

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JPH1157475A
JPH1157475A JP9217443A JP21744397A JPH1157475A JP H1157475 A JPH1157475 A JP H1157475A JP 9217443 A JP9217443 A JP 9217443A JP 21744397 A JP21744397 A JP 21744397A JP H1157475 A JPH1157475 A JP H1157475A
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JP
Japan
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exhaust gas
composite oxide
iron
nox
purifying
Prior art date
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Withdrawn
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JP9217443A
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English (en)
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Fumio Munakata
文男 宗像
Yoshio Akimune
淑雄 秋宗
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 300℃以上の温度領域及び酸化雰囲気下で
も高いNOx浄化能を有し、かつ耐熱性を有する排気ガ
ス浄化用触媒材料を提供することにある。 【解決手段】 次の一般式 A3 2 7 (式中、Aはアルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類
元素及び鉛から成る群より選ばれた少なくとも1種、B
は銅、コバルト及び鉄から成る群より選ばれた少なくと
も1種を示す)で表わされる層状ペロブスカイト構造を
有する複合酸化物から成り、該複合酸化物が、次の一般
式 La2-x Bax SrCu2-y B′y 7 (式中、B′はコバルト及び/又は鉄、0<x<2,0
<y<0.5を示す)で表わされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化用触
媒材料に関し、特に、内燃機関から排出される排気ガス
や、天然ガス等の燃焼における排気ガス及び工場等にお
ける化学工程で発生する窒素酸化物の吸収浄化及び脱硝
工程に有効に利用することができるNOx浄化用触媒材
料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気ガスを浄化する触
媒としては自動車用排気ガス浄化触媒に代表されるよう
に、例えばコージェライト等の耐熱性担体にγ−アルミ
ナスラリーを塗布後焼成し、Pt、Pd、Rhなどの貴
金属を担持した三元触媒がある。
【0003】近年、地球規模での環境に対する意識の高
まりから、内燃機関の燃焼効率の改善や燃費向上、排気
ガスの浄化等に対し、質、量ともに要求水準が上昇して
きている。この様な状況から、特に内燃機関の燃費を改
善することが研究され、酸素過剰の混合割合で燃焼させ
る希薄燃焼(リーン)領域での運転が現在行なわれ、こ
のリーン領域においても十分にNOxを浄化できてる触
媒が望まれている。
【0004】このようなリーン領域においても十分にN
Oxを浄化する方法としては、(1)リーン雰囲気下で
気相中の炭化水素(HC)を利用してNOxを浄化する
ゼオライト触媒を用いる方法(Machida, Murakami, Kiji
ma; J. Mater. Chem., 4(1994)1621) や、(2)バリウ
ム酸化物、ランタン酸化物及び白金を組合せ、リーン雰
囲気下でNOxを吸収し、三元領域で三元触媒によりN
Oxを浄化する方法(特開平第5−511556号公報
及び特開平第5−261287号公報)等が提案されて
いる。
【0005】特開平第5−511556号公報や特開平
第5−261287号公報に記載されているように、酸
素過剰雰囲気下での排気ガスの浄化に、アルカリ元素、
アルカリ土類元素、希土類元素からなるNOx吸収剤と
貴金属触媒とを組み合わせて用いることにより、酸素過
剰雰囲気下でNOx浄化性能が得られることが知られて
いる。しかしながら、このような排気ガス浄化用触媒に
おいては、300℃以上の温度領域で、NOxの吸着と
同時にNOxの放出が開始し、全体的にはNOx吸収量
の減少を生じさせるという問題があった。
【0006】また、Machida らは、一般式La2-x Ba
x SrCu2 6 で表わされる複合酸化物は、NOの吸
収と同時に、600℃以上の高温で、この吸収されたN
Oを酸素と窒素に分解して放出することを報告した(Mch
ida, Murakami, Kijima; J.Mater. Chem., 4(1994)162
1)。当該複合酸化物は、貴金属触媒と組み合わせるNO
x吸収触媒とは異なり、複合酸化物単独で、NOxを分
解して浄化することができる触媒材料である。しかし、
これらの銅酸化物は比較的融点が低いため、高温度領域
での使用により劣化しやすいという問題があった。
【0007】従って、幅広い温度領域及び雰囲気下での
使用環境下でNOx浄化性能を有する排気ガス浄化触媒
が望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、300℃以上の温度領域及び酸化雰囲気下でも高い
NOx浄化能を有し、かつ耐熱性を有する排気ガス浄化
用触媒材料を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、一定の構造を有す
る複合酸化物が、酸化雰囲気及び還元雰囲気下でも窒素
酸化物を吸収浄化し、従来の銅系層状ペロブスカイト酸
化物の融点を向上させ、耐熱性、耐久性に優れることを
見出し、本発明に到達した。
【0010】即ち、本発明の排気ガス浄化用触媒は、次
の一般式 A3 2 7 (式中、Aはアルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類
元素及び鉛から成る群より選ばれた少なくとも1種、B
は銅、コバルト及び鉄から成る群より選ばれた少なくと
も1種を示す)で表わされる層状ペロブスカイト構造を
有する複合酸化物から成り、該複合酸化物が、次の一般
式 La2-x Bax SrCu2-y B′y 7 (式中、B′はコバルト及び/又は鉄、0<x<2,0
<y<0.5を示す)で表わされることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の排気ガス浄化用触媒材料
の複合酸化物は、次の一般式A3 2 7 (式中のA
は、アルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類元素及び
鉛(Pb)からなる群から選ばれた少なくとも1種、B
は銅(Cu)、コバルト(Co)及び鉄(Fe)から成
る群より選ばれた少なくとも1種を示す)で表される層
状ペロブスカイト構造体である。かかる複合酸化物は、
通常の排気ガス浄化用触媒に比べて融点が高く、このよ
うに融点を高くすることにより酸化雰囲気及び還元雰囲
気下でNOxを吸収浄化する際の耐熱性を向上できる。
【0012】アルカリ元素としては、Na,K,Rb,
Csを、アルカリ土類元素としては、Ca,Sr,Ba
を、また希土類元素としては、Sc,Y,La,Ce,
Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,H
o,Er,Tm,Yb,Luを用いることができる。
【0013】特に好ましい複合酸化物は、次の一般式L
2-x Bax SrCu1-y B′y 7 (式中、B′はコ
バルト(Co)及び又は鉄(Fe),0<x<1,0<
y<0.5を示す)で表される層状ペロブスカイト構造
体である。
【0014】このような組成とすることにより、特にN
Ox吸収性能を維持しつつ、Cuに加えて、Co及び/
又はFeを加えることによりCu単味よりも耐熱性を向
上させる事が可能となる。
【0015】また、上記式中各x,yは、0<x<2、
0<y<0.5である。0<x<2とするのはA3 2
7 型結晶構造を保持するためであり、特に0.5≦x
≦1.0であることが好ましい。また0<y<0.5と
するのはA3 2 7 型結晶構造を保持しつつ、耐熱性
を付与する元素置換を可能とするためであり、特に0<
y<0.3であることが好ましい。
【0016】該複合酸化物の各構成元素は、触媒に含ま
れるこれらの全てが複合化している場合に、その上記し
た作用は最大限に発揮されるが、少なくとも一部が複合
体を形成しうる場合でも十分に上記作用を得ることがで
きる。該複合酸化物の各構成元素は、熱耐久後でも別々
の酸化物として分離することなく複合酸化物として存在
することができ、これは例えばX線回折測定により確認
することができる。
【0017】本発明に用いる複合酸化物は、複合酸化物
の各構成元素の硝酸塩、酢酸塩又は炭酸塩等を、所望す
る複合酸化物の組成比に混合し、仮焼成した後粉砕し
て、熱処理焼成する固相反応や、複合酸化物の各構成元
素の硝酸塩、酢酸塩又は炭酸塩、塩酸塩、クエン酸塩等
を、所望する複合酸化物の組成比に混合し、水に溶解し
た後、必要に応じてNH4 OHやNH3 CO3 等のアル
カリ溶液を滴下して沈殿物を生成し、ろ過した後乾燥さ
せて焼成する共沈等の公知の方法により調製することが
できる。かかる方法により、複合酸化物を構成する各成
分の少なくとも一部を複合化することができる。
【0018】特に好ましくは複合酸化物の各構成元素の
炭酸塩、塩基性炭酸塩又は水酸化物からなる共沈体、又
は単一化合物の混合物を、クエン酸と反応させ、乾燥・
脱水した後、生成した複合クエン酸塩を焼成する方法に
より調製する。複合クエン酸塩の合成温度は40〜12
0℃、望ましくは65±5℃が良く、またこれの乾燥、
脱水温度は50〜120℃、望ましくは90±5℃が良
い。焼成温度は850〜1100℃で4時間以上であれ
ば良い。
【0019】
【実施例】以下、本発明を次の実施例及び比較例により
説明する。実施例1 ランタン、バリウム、ストロンチウム、銅及び鉄の炭酸
塩または水酸化物を出発原料として、組成比がLa:B
a:Sr:Cu:Fe=15:5:10:16:4とな
るように加え、ボールミルで粉砕混合した。その中から
混合物100gと純水約400g、クエン酸約60gを
加え、60±5℃で反応させた。反応終了後、得られた
スラリーを約120℃で脱水して複合クエン酸塩が得ら
れた。得られたクエン酸塩を900℃で10時間焼成し
て、La1.5 Ba0.5 SrCu1. 6 Fe0.4 7 で示さ
れるペロブスカイト粉末の複合酸化物を得た。
【0020】実施例2 ランタン、バリウム、ストロンチウム、銅及び鉄の炭酸
塩または水酸化物を出発原料として、組成比がLa:B
a:Sr:Cu:Fe=15:5:10:18:2とな
るように加え、ボールミルで粉砕混合した以外は、実施
例1と同様にしてLa1.5 Ba0.5 SrCu1.8 Fe
0.2 7 で示されるペロブスカイト粉末の複合酸化物を
得た。
【0021】実施例3 ランタン、バリウム、ストロンチウム、銅及び鉄の炭酸
塩または水酸化物を出発原料として、組成比がLa:B
a:Sr:Cu:Fe=15:5:10:19:1とな
るように加え、ボールミルで粉砕混合した以外は、実施
例1と同様にしてLa1.5 Ba0.5 SrCu1.9 Fe
0.1 7 で示されるペロブスカイト粉末の複合酸化物を
得た。
【0022】実施例4 ランタン、バリウム、ストロンチウム、銅及び鉄の炭酸
塩または水酸化物を出発原料として、組成比がLa:B
a:Sr:Cu:Fe=15:5:10:19.5:
0.5となるように加え、ボールミルで粉砕混合した以
外は、実施例1と同様にしてLa1.5 Ba0.5 SrCu
1.95Fe0.057 で示されるペロブスカイト粉末の複合
酸化物を得た。
【0023】実施例5 ランタン、バリウム、ストロンチウム、銅及び鉄の炭酸
塩または水酸化物を出発原料として、組成比がLa:B
a:Sr:Cu:Fe=15:5:10:19:1とな
るように加え、ボールミルで粉砕混合した以外は、実施
例1と同様にしてLa1.5 Ba0.5 SrCu1.9 Fe
0.1 7 で示されるペロブスカイト粉末の複合酸化物を
得た。
【0024】比較例1 ランタン、バリウム、ストロンチウム及び銅の炭酸塩ま
たは水酸化物を出発原料として、組成比がLa:Ba:
Sr:Cu=15:5:10:2となるように加え、ボ
ールミルで粉砕混合した以外は、実施例1と同様にして
La1.5 Ba0. 5 SrCu2 7 で示されるペロブスカ
イト粉末の複合酸化物を得た。
【0025】試験例 上記実施例1〜5及び比較例1で得られたNOx吸収特
性を、下記の条件下で評価を行なうことにより判断し
た。
【0026】 (融点の評価法),(NO吸収能の評価法)得られた複
合酸化物の融点の測定は市販の熱分析装置(マックサイ
エンス(株)製、TG−DTA2000)を用い、示差
熱分析により測定した。また、NOの吸収能は熱天秤に
よる熱重量分析により評価した。 (1)熱分析測定条件 1)測定条件(I)(融点の測定) N2 ガスを流量100cc/分にて熱分析装置中に流通
させて、10℃/分の昇温速度で示差熱分析を行なっ
た。 2)測定条件(II)(NO吸収量の測定) NO:N2 =0.5:99.5の組成ガスを流量100
cc/分にて熱分析装置中に流通させて、10℃/分の
昇温速度で重量変化を測定した。
【0027】以上のようして得られた結果を表1及び2
に示す。表1では示差熱分析により求めた各酸化物の融
点を示す。
【0028】
【表1】
【0029】また、表2はNO吸収量を熱重量分析によ
り得られたNOの吸収特性曲線で最も吸収量の多い40
0℃における重量増加量(%)を示す。
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】本発明の排ガス浄化用触媒材料は、従来
の銅系層状ペロブスカイト酸化物の融点を向上でき、耐
熱性、耐久性性能をも向上させ、300℃以上の温度領
域におけるNOx吸収浄化を有効に実施できる。
【0032】さらに、本発明のNOx浄化装置は、酸化
雰囲気及び還元雰囲気下で窒素酸化物を吸収浄化しうる
触媒として、層状ペロブスカイト構造を有する複合酸化
物触媒と、Pt,Pd,Rhのうち少なくとも1種の貴
金属を含有する三元浄化触媒とを組み合わせたNOx浄
化装置として、還元雰囲気でのNOx吸収特性に加え
て、NOx分析浄化性能を向上させることもできる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の一般式 A3 2 7 (式中、Aはアルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類
    元素及び鉛から成る群より選ばれた少なくとも1種、B
    は銅、コバルト及び鉄から成る群より選ばれた少なくと
    も1種を示す)で表わされる層状ペロブスカイト構造を
    有する複合酸化物から成り、該複合酸化物が、次の一般
    式 La2-x Bax SrCu2-y B′y 7 (式中、B′はコバルト及び/又は鉄、0<x<2,0
    <y<0.5を示す)で表わされることを特徴とする排
    気ガス浄化用触媒材料。
JP9217443A 1997-08-12 1997-08-12 排気ガス浄化用触媒材料 Withdrawn JPH1157475A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103007994A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 天津大学 BaFeO3-x与Cu-ZSM-5耦合催化剂及应用
JP2013111490A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Daihatsu Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒
JP2018187621A (ja) * 2017-05-11 2018-11-29 株式会社デンソー 窒素酸化物吸蔵材料、その製造方法、排ガス浄化触媒

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Date Code Title Description
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Effective date: 20041102