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JP6792426B2 - Zeolite and honeycomb catalyst - Google Patents

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JP6792426B2
JP6792426B2 JP2016226262A JP2016226262A JP6792426B2 JP 6792426 B2 JP6792426 B2 JP 6792426B2 JP 2016226262 A JP2016226262 A JP 2016226262A JP 2016226262 A JP2016226262 A JP 2016226262A JP 6792426 B2 JP6792426 B2 JP 6792426B2
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Description

本発明は、ゼオライト、及び、ゼオライトを含むハニカム触媒に関する。 The present invention relates to zeolites and honeycomb catalysts containing zeolites.

従来から、自動車の排ガスを浄化するシステムの1つとして、アンモニアを用いて、NOxを窒素と水に還元するSCR(Selective Catalytic Reduction)システムが知られており、Cuが担持されたCHA構造のゼオライトは、SCR触媒作用を有するゼオライトとして注目されている。 Conventionally, as one of the systems for purifying automobile exhaust gas, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system that reduces NOx to nitrogen and water using ammonia has been known, and is a zeolite having a CHA structure in which Cu is supported. Is attracting attention as a zeolite having an SCR catalytic action.

また、特許文献1には、Cuに加えてCeを含む触媒組成物が開示されている。
特許文献1には、Ceが、触媒組成物中に、交換セリウムイオン、単量体セリア、オリゴマーセリア及びそれらの組み合わせから選択される状態で存在することが記載されている。
Further, Patent Document 1 discloses a catalyst composition containing Ce in addition to Cu.
Patent Document 1 describes that Ce is present in the catalyst composition in a state selected from exchanged cerium ions, monomeric ceria, oligomeric ceria and combinations thereof.

特表2015−500138号公報Special Table 2015-500138

特許文献1では、Cuを触媒組成物中に存在させるための方法として任意の既知の技術(イオン交換、含浸、同形置換など)を用いることができることが記載されている。また、Ceを触媒組成物中に存在させるための方法として硝酸Ceを添加した初期湿潤法が記載されている。 Patent Document 1 describes that any known technique (ion exchange, impregnation, isomorphic substitution, etc.) can be used as a method for allowing Cu to be present in the catalyst composition. Further, an initial wetting method in which ce nitrate is added is described as a method for allowing Ce to be present in the catalyst composition.

特許文献1において、Cu及びCeの存在状態についてはどの状態でもよいとされているが、本発明者らが検討を重ねたところ、Cu及びCeの存在状態によってNOx浄化性能は大きく異なることがわかった。
この原因についてさらに検討したところ、Ceがゼオライト中に充分にイオン交換されていないと、NOx浄化性能に劣ることがわかった。
とくに、特許文献1に記載されているような、硝酸Ceを使用した初期湿潤法によってCeを担持させた場合は、Ceが充分にイオン交換されず、NOx浄化性能に劣ることも分かってきた。
In Patent Document 1, it is stated that the existence state of Cu and Ce may be any state, but as a result of repeated studies by the present inventors, it was found that the NOx purification performance greatly differs depending on the existence state of Cu and Ce. It was.
Further investigation of this cause revealed that NOx purification performance was inferior if Ce was not sufficiently ion-exchanged in the zeolite.
In particular, it has been found that when Ce is supported by an initial wetting method using nitric acid Ce as described in Patent Document 1, Ce is not sufficiently ion-exchanged and the NOx purification performance is inferior.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、Ceがゼオライト中に充分にイオン交換された状態で存在しており、NOx浄化性能の高いSCR触媒として使用可能なゼオライト、及び、上記ゼオライトを含むハニカム触媒を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, a zeolite in which Ce exists in a zeolite in a sufficiently ion-exchanged state, and a zeolite that can be used as an SCR catalyst having high NOx purification performance. , An object of the present invention is to provide a honeycomb catalyst containing the above-mentioned zeolite.

上記目的を達成するための本発明のゼオライトは、Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトであって、XRD−リートベルト法による結晶構造解析により求められるCeの占有率が0.05以上であることを特徴とする。 The zeolite of the present invention for achieving the above object is a CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce, and the Ce occupancy rate obtained by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method is 0.05 or more. It is characterized by being.

本発明のゼオライトは、Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトである。ここで、Ceで実際にイオン交換されているCe元素量の指標として、XRD−リートベルト法による結晶構造解析により求められるCeの占有率を使用することができる。この占有率が0.05以上となっているゼオライトは、Ceがゼオライト中に充分にイオン交換された状態で存在しているゼオライトであり、NOx浄化性能の高いSCR触媒として使用可能なゼオライトとなる。
なお、本明細書における「イオン交換されている」という語は、イオン交換工程を経たという、製造方法を記載する意味で使用される語ではなく、ゼオライトのカチオンサイトにCuイオン及びCeイオンが位置しているという状態を示すことにより構造又は特性を特定する用語である。
なお、リートベルト解析は、空間群をNo.166(R−3m)とし、ソフトウェア(リガク製PDXL2)を用いて行う。
The zeolite of the present invention is a CHA-type zeolite that is ion-exchanged with Cu and Ce. Here, as an index of the amount of Ce elements actually ion-exchanged in Ce, the occupancy rate of Ce obtained by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method can be used. Zeolites having an occupancy rate of 0.05 or more are zeolites in which Ce exists in the zeolite in a sufficiently ion-exchanged state, and can be used as an SCR catalyst having high NOx purification performance. ..
The term "ion-exchanged" in the present specification is not a term used to describe a production method that has undergone an ion exchange step, but Cu ions and Ce ions are located at the cation sites of zeolite. It is a term that specifies the structure or characteristics by indicating the state of being
In the Rietveld analysis, the space group was No. It is set to 166 (R-3m) and is performed using software (PDXL2 manufactured by Rigaku).

本発明のゼオライトでは、XRD−リートベルト法による結晶構造解析によって求められるゼオライトの格子定数がa=b=13.55〜13.65Å、c=14.8〜14.9Åであり、Cuの配置がZ軸座標において0.2〜0.35であることが好ましい。 In the zeolite of the present invention, the lattice constants of the zeolite obtained by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method are a = b = 13.55 to 13.65 Å and c = 14.8 to 14.9 Å, and the arrangement of Cu is Is preferably 0.2 to 0.35 in Z-axis coordinates.

Cuの配置がZ軸座標において0.2〜0.35であるということは、Ceが結晶構造に含まれることによってCuの位置がずれることを意味している。Cuの位置がずれることによっても、NOx浄化性能が向上するものと思われる。 The fact that the arrangement of Cu is 0.2 to 0.35 in the Z-axis coordinates means that the position of Cu shifts due to the inclusion of Ce in the crystal structure. It is considered that the NOx purification performance is also improved by shifting the position of Cu.

本発明のゼオライトでは、ゼオライトに担持されたCu元素量が2〜6重量%であり、ゼオライトに担持されたCe元素量が3〜5重量%であることが好ましい。
ゼオライトに担持されたCu元素量が上記範囲であると、少量のゼオライトで高いNOx浄化性能を得ることができ、かつ、高温でのアンモニア酸化によるNOx浄化性能の低下を防止できる。
また、ゼオライトに担持されたCe元素量が3重量%以上であると、NOx浄化性能をより高めることができる。また、ゼオライトに担持されたCe元素量を5重量%を超えて多くしてもCeの占有率がそれほど増えないのでCeを触媒として担持させた効果が発揮されにくくなる。
In the zeolite of the present invention, the amount of Cu element supported on the zeolite is preferably 2 to 6% by weight, and the amount of Ce element supported on the zeolite is preferably 3 to 5% by weight.
When the amount of Cu elements carried on the zeolite is within the above range, high NOx purification performance can be obtained with a small amount of zeolite, and deterioration of NOx purification performance due to ammonia oxidation at high temperature can be prevented.
Further, when the amount of Ce element supported on the zeolite is 3% by weight or more, the NOx purification performance can be further enhanced. Further, even if the amount of the Ce element supported on the zeolite is increased by more than 5% by weight, the occupancy rate of Ce does not increase so much, so that the effect of supporting Ce as a catalyst becomes difficult to be exhibited.

本発明のゼオライトでは、ゼオライトのSiO/Al組成比(SAR)が5〜15であることが好ましい。
その組成比SiO/Alが15以下であることにより、NOxの浄化性能をさらに高めることができる。その理由は、SiO/Alが15以下であることにより、ゼオライト中のアルミナ量が増え、それに比例して触媒として機能するCu及びCeの担持量を多くできるからである。
In the zeolite of the present invention, the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of the zeolite is preferably 5 to 15.
When the composition ratio SiO 2 / Al 2 O 3 is 15 or less, the NOx purification performance can be further improved. The reason is that when SiO 2 / Al 2 O 3 is 15 or less, the amount of alumina in the zeolite increases, and the amount of Cu and Ce that function as catalysts can be increased proportionally.

本発明のゼオライトでは、ゼオライトに担持されたCe元素量に対するCeOとして担持されているCeの割合が0.5以下であることが好ましい。
また、ゼオライトに担持されたCe元素量に対するCeOとして担持されているCeの割合が0.3以下であることがより好ましい。
CeOとして担持されているCeの割合は、イオン交換されていないCe元素量の割合の指標であるので、この割合が低いとイオン交換されているCeの割合が高く、NOx浄化性能に優れることとなる。
In the zeolite of the present invention, the ratio of Ce supported as CeO 2 to the amount of Ce element supported on the zeolite is preferably 0.5 or less.
Further, it is more preferable that the ratio of Ce supported as CeO 2 to the amount of Ce element supported on the zeolite is 0.3 or less.
The ratio of Ce carried as CeO 2 is an index of the ratio of the amount of Ce elements that have not been ion-exchanged. Therefore, if this ratio is low, the ratio of Ce that is ion-exchanged is high and the NOx purification performance is excellent. It becomes.

本発明のゼオライトでは、上記CHA型ゼオライトがSSZ−13であることが好ましい。耐久性が高く、NOx浄化性能を高くすることができる。 In the zeolite of the present invention, the CHA-type zeolite is preferably SSZ-13. It has high durability and can improve NOx purification performance.

本発明のハニカム触媒は、本発明のゼオライトと、無機バインダとを含むことを特徴とする。
本発明のハニカム触媒は、本発明のゼオライトを含むため、SCRシステムに使用されるハニカム触媒として適している。
The honeycomb catalyst of the present invention is characterized by containing the zeolite of the present invention and an inorganic binder.
Since the honeycomb catalyst of the present invention contains the zeolite of the present invention, it is suitable as a honeycomb catalyst used in an SCR system.

図1は、本発明のハニカム触媒の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb catalyst of the present invention. 図2は、本発明のハニカム触媒の別の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing another example of the honeycomb catalyst of the present invention. 図3は、図2に示すハニカム触媒を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of a fired honeycomb body constituting the honeycomb catalyst shown in FIG. 2. 図4は実施例1で得られたイオン交換されたゼオライトのSEM写真である。FIG. 4 is an SEM photograph of the ion-exchanged zeolite obtained in Example 1. 図5は比較例1で得られたイオン交換されたゼオライトのSEM写真である。FIG. 5 is an SEM photograph of the ion-exchanged zeolite obtained in Comparative Example 1.

(発明の詳細な説明)
以下、本発明のゼオライトについて説明する。
本発明のゼオライトは、Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトである。
CHA型ゼオライトは、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association:IZA)において、CHAという構造コードで命名され、分類されており、天然に産出するチャバサイト(chabazite)と同等の結晶構造を有するゼオライトである。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the zeolite of the present invention will be described.
The zeolite of the present invention is a CHA-type zeolite that is ion-exchanged with Cu and Ce.
CHA-type zeolite is a zeolite named and classified by the structural code CHA in the International Zeolite Association (IZA), and has a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabazite.

本発明のゼオライトでは、XRD−リートベルト法による結晶構造解析により求められるCeの占有率が0.05以上である。
XRD−リートベルト法とは、ある結晶に対しXRD(X線回折装置)による測定を行い得られたXRDデータに対して、考えられる結晶構造を仮定して最小2乗法による最適化を行い、得られたXRDデータに対応する結晶構造を推定する手法であり、結晶構造の推定手法として知られている方法である。
この方法によるとCHA型ゼオライトにCu及びCeをイオン交換させた構造を仮定して構造最適化を行った場合に最適構造となる場合のCeの占有率が求められ、本発明のゼオライトでは、Ceの占有率が0.05以上となる。
Ceの占有率が0.05以上となっているゼオライトは、Ceがゼオライト中に充分にイオン交換された状態で存在しているゼオライトであり、NOx浄化性能の高いSCR触媒として使用可能なゼオライトとなる。
In the zeolite of the present invention, the occupancy rate of Ce determined by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method is 0.05 or more.
The XRD-Rietveld method is obtained by optimizing the XRD data obtained by measuring a certain crystal with an XRD (X-ray diffractometer) by the minimum square method assuming a possible crystal structure. It is a method of estimating the crystal structure corresponding to the obtained XRD data, and is a method known as a method of estimating the crystal structure.
According to this method, the occupancy rate of Ce when the optimum structure is obtained when the structure is optimized assuming a structure in which Cu and Ce are ion-exchanged with CHA-type zeolite is obtained, and in the zeolite of the present invention, Ce Occupancy rate is 0.05 or more.
Zeolites having a Ce occupancy rate of 0.05 or more are zeolites in which Ce is sufficiently ion-exchanged in the zeolite, and can be used as an SCR catalyst having high NOx purification performance. Become.

また、XRD−リートベルト法による結晶構造解析によって求められるゼオライトの格子定数がa=b=13.55〜13.65Å、c=14.8〜14.9Åであることが好ましい。
また、Cuの配置がZ軸座標において0.2〜0.35であることが好ましい。
Cuの配置がZ軸座標において0.2〜0.35であるということは、Ceが結晶構造に含まれることによってCuの位置がずれることを意味している。Cuの位置がずれることによっても、NOx浄化性能が向上するものと思われる。
Further, it is preferable that the lattice constants of zeolite obtained by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method are a = b = 13.55 to 13.65 Å and c = 14.8 to 14.9 Å.
Further, the arrangement of Cu is preferably 0.2 to 0.35 in Z-axis coordinates.
The fact that the arrangement of Cu is 0.2 to 0.35 in the Z-axis coordinates means that the position of Cu shifts due to the inclusion of Ce in the crystal structure. It is considered that the NOx purification performance is also improved by shifting the position of Cu.

ゼオライトに担持されたCu元素量が2〜6重量%であることが好ましい。
また、ゼオライトに担持されたCe元素量は3〜5重量%であることが好ましい。
ゼオライトに担持されたCu元素量及びCe元素量は、イオン交換されたCu元素及びCe元素を含むほか、ゼオライト粒子にCuOやCeOといった酸化物の形で付着したCu元素及びCe元素等も含む量である。
ゼオライトに担持されたCu元素量及びCe元素量は、ICP発光分光分析により測定したゼオライトに含まれる元素比率から求めることができる。
The amount of Cu element supported on the zeolite is preferably 2 to 6% by weight.
The amount of Ce element supported on the zeolite is preferably 3 to 5% by weight.
Cu element content supported on zeolites and Ce element amount, in addition containing Cu element and Ce element is ion exchanged, including Cu element deposited in the form of oxides such as CuO or CeO 2 in the zeolite particles and the Ce element such The amount.
The amount of Cu element and the amount of Ce element carried on the zeolite can be obtained from the element ratio contained in the zeolite measured by ICP emission spectroscopic analysis.

また、ゼオライトに担持されたCe元素量に対するCeOとして担持されているCeの割合が0.5以下であることが好ましく、0.3以下であることがより好ましい。
CeOとして担持されているCeの割合は、イオン交換されていないCe元素量の割合の指標であるので、この割合が低いとイオン交換されているCeの割合が高く、NOx浄化性能に優れることとなる。
CeOの担持量はXRD分析により求めることができる。具体的には、まずゼオライト粉末とCeO粉末とを任意の割合で混合してXRD測定を行い、CeOの検量線を作成する。そして、求めたい粉末を同様にXRD測定して、検量線と比較することで、CeOの担持量を求めることができる。
Further, the ratio of Ce supported as CeO 2 to the amount of Ce element supported on the zeolite is preferably 0.5 or less, and more preferably 0.3 or less.
The ratio of Ce carried as CeO 2 is an index of the ratio of the amount of Ce elements that have not been ion-exchanged. Therefore, if this ratio is low, the ratio of Ce that is ion-exchanged is high and the NOx purification performance is excellent. It becomes.
The amount of CeO 2 supported can be determined by XRD analysis. Specifically, first, the zeolite powder and the CeO 2 powder are mixed at an arbitrary ratio and XRD measurement is performed to prepare a calibration curve of CeO 2 . Then, the supported amount of CeO 2 can be obtained by similarly measuring the powder to be obtained by XRD and comparing it with the calibration curve.

本発明のゼオライトは、SiO/Al組成比(SAR)が5〜15であることが好ましい。上記SiO/Al組成比とは、ゼオライト中のAlに対するSiOのモル比(SAR)を意味している。その組成比SiO/Alが5〜15であることにより、ゼオライトの酸点を充分な数とすることができ、その酸点を利用して金属イオンとイオン交換することができ、Cu及びCeを多く担持することができるので、NOxの浄化性能に優れている。
なおゼオライトのモル比(SiO/Al)は、蛍光X線分析(XRF)を用いて測定することができる。
The zeolite of the present invention preferably has a SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of 5 to 15. The SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio means the molar ratio (SAR) of SiO 2 to Al 2 O 3 in zeolite. Since the composition ratio SiO 2 / Al 2 O 3 is 5 to 15, the acid points of the zeolite can be made sufficient, and the acid points can be used for ion exchange with metal ions. Since it can carry a large amount of Cu and Ce, it has excellent NOx purification performance.
The molar ratio of zeolite (SiO 2 / Al 2 O 3 ) can be measured by using fluorescent X-ray analysis (XRF).

本発明のゼオライトは、平均粒子径を0.5μm以下とすることが好ましい。平均粒子径を0.5μm以下とすることで、ゼオライトとCuの塩の粉末が混合しやすく、Cuの塩の粉末の偏りがない混合粉末が得られるため、部分的にCuの担持量が異なることを防ぐことができる。
なお、所望の粒子径のゼオライトを得る方法として、例えば、Si源として、比表面積が150〜500m/gのシリカゾル、Al源として、乾燥水酸化アルミニウムゲルを選択する方法等が挙げられる。
The zeolite of the present invention preferably has an average particle size of 0.5 μm or less. By setting the average particle size to 0.5 μm or less, the zeolite and Cu salt powder can be easily mixed, and a mixed powder with no bias in the Cu salt powder can be obtained. Therefore, the amount of Cu supported is partially different. You can prevent that.
Examples of the method for obtaining zeolite having a desired particle size include a method of selecting a silica sol having a specific surface area of 150 to 500 m 2 / g as a Si source and a dry aluminum hydroxide gel as an Al source.

ゼオライトの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテク社製、S−4800)を用いて、SEM写真を撮影し、10個の粒子の全対角線の長さを測定し、その平均値から求める。なお、測定条件は、加速電圧:1kV、エミッション:10μA、WD:2.2mm以下とする。一般にCHA型ゼオライトの粒子は立方体であり、SEM写真で二次元に撮像した時には正方形となる。そのため粒子の対角線は2本である。 The average particle size of zeolite is determined by taking a SEM photograph using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by Hitachi High-Tech, Ltd., S-4800) and measuring the total diagonal length of 10 particles. Ask from. The measurement conditions are an accelerating voltage: 1 kV, an emission: 10 μA, and a WD: 2.2 mm or less. Generally, the particles of CHA-type zeolite are cubes, and when they are imaged two-dimensionally by SEM photography, they become square. Therefore, there are two diagonal lines of the particles.

シリカゾルの比表面積は、その固形分を透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)にて50万倍で撮像して粒子径を測定し、その粒子径を比表面積に換算することによって求めることができる。TEM画像中の粒子の長径と短径を、スケールを用いて測定し、その平均値を粒子の粒子径とする。20個の粒子について同様に測定し、それらの粒子径の平均値を、全体の粒子径とする。比表面積は以下の計算式にて算出する。なおシリカの密度は2.2g/cmを用いる。比表面積(m/g)=6000/(粒子径(nm)×密度(g/cm)) The specific surface area of the silica sol can be determined by imaging the solid content of the silica sol with a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope) at a magnification of 500,000, measuring the particle size, and converting the particle size into the specific surface area. it can. The major axis and minor axis of the particles in the TEM image are measured using a scale, and the average value is taken as the particle size of the particles. The 20 particles are measured in the same manner, and the average value of their particle diameters is taken as the total particle diameter. The specific surface area is calculated by the following formula. The density of silica used is 2.2 g / cm 3 . Specific surface area (m 2 / g) = 6000 / (particle diameter (nm) x density (g / cm 3 ))

次に、本発明のゼオライトを製造することのできる、ゼオライトの製造方法の一例について説明する。
CHA構造を有するゼオライト(以下、CHA型ゼオライトと言う)は、合成しても市販品を利用してもよいが、合成する場合は、まず、Si源、Al源、アルカリ源、水及び構造規定剤からなる原料組成物を準備する。
Next, an example of a method for producing a zeolite capable of producing the zeolite of the present invention will be described.
Zeolites having a CHA structure (hereinafter referred to as CHA-type zeolite) may be synthesized or commercially available products may be used, but when synthesizing, first, Si source, Al source, alkali source, water and structural specifications are used. A raw material composition consisting of an agent is prepared.

Si源とは、ゼオライトのシリコン成分の原料となる化合物、塩及び組成物をいう。
Si源としては、例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲル等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。これらの中では、コロイダルシリカが望ましい。
The Si source refers to a compound, salt and composition that are raw materials for the silicon component of zeolite.
As the Si source, for example, colloidal silica, amorphous silica, sodium silicate, tetraethyl orthosilicate, aluminosilicate gel and the like can be used, and two or more of these may be used in combination. Of these, colloidal silica is desirable.

Al源としては、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミノ−シリケートゲル、乾燥水酸化アルミニウムゲル等が挙げられる。これらのなかでは、乾燥水酸化アルミニウムゲルが好ましい。 Examples of the Al source include aluminum sulfate, sodium aluminate, aluminum hydroxide, aluminum chloride, alumino-silicate gel, and dry aluminum hydroxide gel. Of these, dry aluminum hydroxide gel is preferred.

ほぼ製造されるゼオライトのモル比(SiO/Al)と同じモル比のSi源、Al源を用いることが望ましく、原料組成物中のモル比(SiO/Al)を、5〜15とすることが望ましい。 The molar ratio of the zeolite is substantially produced (SiO 2 / Al 2 O 3 ) and Si source in the same molar ratio, it is desirable to use the Al source, the molar ratio of the raw material composition in (SiO 2 / Al 2 O 3 ) , 5 to 15 is desirable.

アルカリ源としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、アルミン酸塩及び珪酸塩中のアルカリ成分、アルミノシリケートゲル中のアルカリ成分等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。 As the alkali source, for example, an alkali component in sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, lithium hydroxide, aluminate and silicate, an alkali component in aluminosilicate gel and the like can be used. It is possible, and two or more of these may be used in combination.

水の量は、特に限定されるものではないが、Si源のSi及びAl源のAlの合計モル数に対する水のモル数の比(HOモル数/Si及びAlの合計モル数)が12〜30であることが望ましく、Si源のSi及びAl源のAlの合計モル数に対する水のモル数の比(HOモル数/Si及びAlの合計モル数)が15〜25であることがより望ましい。 The amount of water is not particularly limited, the ratio of moles of water to the total number of moles of Al in the Si and Al sources Si source (H 2 O moles / Si and the total number of moles of Al) is is preferably a 12 to 30, Si and Al sources Al total moles ratio of moles of water to the of the Si source (H 2 O moles / Si and the total number of moles of Al) is 15 to 25 Is more desirable.

構造規定剤(以下、SDAとも記載する)とは、ゼオライトの細孔径や結晶構造を規定する有機分子を示す。構造規定剤の種類等によって、得られるゼオライトの構造等を制御することができる。
構造規定剤としては、N,N,N−トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩;及びN,N,N−トリメチルベンジルアンモニウムイオン、N−アルキル−3−キヌクリジノールイオン、またはN,N,N−トリアルキルエキソアミノノルボルナンをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。これらの中では、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(以下、TMAAOHとも記載する)、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、N,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びN,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが望ましく、TMAAOHを用いることがより望ましい。
The structure-determining agent (hereinafter, also referred to as SDA) refers to an organic molecule that regulates the pore size and crystal structure of zeolite. The structure of the obtained zeolite can be controlled by the type of the structure defining agent and the like.
Structural defining agents include hydroxides, halides, carbonates, methyl carbonates, sulfates and nitrates with N, N, N-trialkyladamantanammonium as cations; and N, N, N-trimethylbenzylammonium ions. , N-alkyl-3-quinucridinol ion, or N, N, N-trialkyl exoaminonorbornane as a cation group consisting of hydroxides, halides, carbonates, methyl carbonates, sulfates and nitrates. At least one selected from can be used. Among these, N, N, N-trimethyladamantanammonium hydroxide (hereinafter, also referred to as TMAAOH), N, N, N-trimethyladamantanammonium halide, N, N, N-trimethyladamantanammonium carbonate, It is desirable to use at least one selected from the group consisting of N, N, N-trimethyladamantanammonium methyl carbonate and N, N, N-trimethyladamantanammonium sulfate, and more preferably TMAAOH.

ゼオライトの合成においては、原料組成物に、さらにゼオライトの種結晶を加えてもよい。種結晶を用いることにより、ゼオライトの結晶化速度が速くなり、ゼオライト製造における時間が短縮でき、収率が向上する。 In the synthesis of zeolite, seed crystals of zeolite may be further added to the raw material composition. By using the seed crystal, the crystallization rate of zeolite is increased, the time in zeolite production can be shortened, and the yield is improved.

ゼオライトの種結晶としては、CHA構造を有するゼオライトを用いることが望ましい。 As the seed crystal of zeolite, it is desirable to use zeolite having a CHA structure.

ゼオライトの種結晶の添加量は、少ない方が望ましいが、反応速度や不純物の抑制効果等を考慮すると、原料組成物に含まれるシリカ成分に対して、0.1〜20重量%であることが望ましく、0.5〜15重量%であることがより望ましい。 The amount of zeolite seed crystals added is preferably small, but in consideration of the reaction rate, the effect of suppressing impurities, etc., it is preferably 0.1 to 20% by weight with respect to the silica component contained in the raw material composition. It is desirable, and more preferably 0.5 to 15% by weight.

ゼオライトの合成においては、準備した原料組成物を反応させることにより、ゼオライトを合成する。具体的には、原料組成物を水熱合成することによりゼオライトを合成することが望ましい。 In the synthesis of zeolite, zeolite is synthesized by reacting the prepared raw material composition. Specifically, it is desirable to synthesize zeolite by hydrothermal synthesis of the raw material composition.

水熱合成に用いられる反応容器は、既知の水熱合成に用いられるものであれば特に限定されず、オートクレーブなどの耐熱耐圧容器であればよい。反応容器に原料組成物を投入して密閉して加熱することにより、ゼオライトを結晶化させることができる。 The reaction vessel used for hydrothermal synthesis is not particularly limited as long as it is used for known hydrothermal synthesis, and may be a heat-resistant pressure-resistant vessel such as an autoclave. Zeolites can be crystallized by putting the raw material composition into the reaction vessel, sealing it, and heating it.

ゼオライトを合成する際、原料混合物は静置した状態でもよいが、攪拌混合した状態であることが望ましい。 When synthesizing zeolite, the raw material mixture may be in a stationary state, but is preferably in a stirred and mixed state.

ゼオライトを合成する際の加熱温度は、100〜200℃であることが望ましく、120〜180℃であることがより望ましい。加熱温度が100℃未満であると、結晶化速度が遅くなり、収率が低下しやすくなる。一方、加熱温度が200℃を超えると、不純物が発生しやすくなる。 The heating temperature for synthesizing zeolite is preferably 100 to 200 ° C, more preferably 120 to 180 ° C. If the heating temperature is less than 100 ° C., the crystallization rate becomes slow and the yield tends to decrease. On the other hand, if the heating temperature exceeds 200 ° C., impurities are likely to be generated.

ゼオライトを合成する際の加熱時間は、10〜200時間であることが望ましい。加熱時間が10時間未満であると、未反応の原料が残存し、収率が低下しやすくなる。一方、加熱時間が200時間を超えても、収率や結晶性の向上がほとんど見られない。 The heating time for synthesizing zeolite is preferably 10 to 200 hours. If the heating time is less than 10 hours, the unreacted raw material remains and the yield tends to decrease. On the other hand, even if the heating time exceeds 200 hours, the yield and crystallinity are hardly improved.

ゼオライトの合成における圧力は特に限定されず、密閉容器中に入れた原料組成物を上記温度範囲に加熱したときに生じる圧力で充分であるが、必要に応じて、窒素ガスなどの不活性ガスを加えて昇圧してもよい。 The pressure in the synthesis of zeolite is not particularly limited, and the pressure generated when the raw material composition placed in the closed container is heated to the above temperature range is sufficient, but if necessary, an inert gas such as nitrogen gas is used. In addition, the pressure may be increased.

上記のようにして得られたCHA型ゼオライトは、充分に放冷し、固液分離し、充分量の水で洗浄することが望ましい。 It is desirable that the CHA-type zeolite obtained as described above is sufficiently allowed to cool, solid-liquid separated, and washed with a sufficient amount of water.

上記のようにして得られたCHA型ゼオライトは、細孔内にSDAを含有しているため、必要に応じてこれを除去してもよい。例えば、酸性溶液又はSDA分解成分を含む薬液を用いた液相処理、レジンなどを用いた交換処理、熱分解処理などにより、SDAを除去することができる。 Since the CHA-type zeolite obtained as described above contains SDA in the pores, it may be removed if necessary. For example, SDA can be removed by a liquid phase treatment using an acidic solution or a chemical solution containing an SDA decomposition component, an exchange treatment using a resin or the like, a thermal decomposition treatment, or the like.

上記のようにして得られたCHA型ゼオライトに対し、Cuイオン交換とCeイオン交換を行う。Cuイオン交換とCeイオン交換の順序は特に限定されるものではないが、Cuイオン交換を行い、次いでCeイオン交換を行う方法(イオン交換方法1)、又は、Cuイオン交換とCeイオン交換を同時に行う方法(イオン交換方法2)を採用することが好ましい。
以下、それぞれの方法について説明する。
The CHA-type zeolite obtained as described above is subjected to Cu ion exchange and Ce ion exchange. The order of Cu ion exchange and Ce ion exchange is not particularly limited, but a method of performing Cu ion exchange and then performing Ce ion exchange (ion exchange method 1), or simultaneously performing Cu ion exchange and Ce ion exchange. It is preferable to adopt the method (ion exchange method 2).
Each method will be described below.

まず、Cuイオン交換を行い、次いでCeイオン交換を行う方法(イオン交換方法1)について説明する。
Cuイオン交換は、CHA型ゼオライトの粉末とCuの塩の粉末とを混合して混合粉末として、混合粉末を加熱することによって行うことが好ましい。
Cuの塩としては、硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅及び塩化銅からなる群より選ばれる一種以上の塩であるのが、製造コスト面から好ましい。
First, a method of performing Cu ion exchange and then performing Ce ion exchange (ion exchange method 1) will be described.
The Cu ion exchange is preferably carried out by mixing the CHA-type zeolite powder and the Cu salt powder to form a mixed powder, and heating the mixed powder.
The Cu salt is preferably one or more salts selected from the group consisting of copper sulfate, copper nitrate, copper acetate and copper chloride from the viewpoint of production cost.

混合方法における混合条件としては、例えば乳鉢、フードプロセッサー、ヘンシェル混合機等の公知のミキサーを用い、混合時間として例えば1分〜30分、好ましくは1分〜10分とする。 As the mixing conditions in the mixing method, for example, a known mixer such as a mortar, a food processor, or a Henschel mixer is used, and the mixing time is, for example, 1 minute to 30 minutes, preferably 1 minute to 10 minutes.

このようにしてCHA型ゼオライトの粉末とCuの塩の粉末とからなる混合粉末が得られる。なお、混合粉末の水分量は、40重量%以下とすることが好ましい。
このように、CHA型ゼオライトの粉末とCuの塩の粉末を混合して行うイオン交換は、固相でのイオン交換であるが、混合粉末中の水分量を極端に規制するものではない。
上記混合粉末の水分量が40重量%以下であればよく、該水分量であってもCuのイオン交換効率を高める効果を損ねることがない。好ましい混合粉末の水分量は1〜20重量%である。水分量を1重量%以上とすることで、混合工程で粉末が静電気に帯電せず、より偏りなく混合することが可能となる。なお混合粉末の水分量は、加熱乾燥式水分計(A&D社製 MX−50)で設定温度を200℃にして測定できる。
In this way, a mixed powder composed of CHA-type zeolite powder and Cu salt powder is obtained. The water content of the mixed powder is preferably 40% by weight or less.
As described above, the ion exchange performed by mixing the CHA-type zeolite powder and the Cu salt powder is the ion exchange in the solid phase, but does not extremely regulate the amount of water in the mixed powder.
The water content of the mixed powder may be 40% by weight or less, and even the water content does not impair the effect of increasing the ion exchange efficiency of Cu. The water content of the preferred mixed powder is 1 to 20% by weight. By setting the water content to 1% by weight or more, the powder is not charged with static electricity in the mixing step, and the powder can be mixed more evenly. The water content of the mixed powder can be measured with a heat-drying moisture meter (MX-50 manufactured by A & D Co., Ltd.) at a set temperature of 200 ° C.

次に、混合粉末を加熱してCuイオンをゼオライトに定着させて、Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトを得る。
加熱手段としては、マッフル炉(デンケン・ハイデンタル製 KDF−S100)、雰囲気炉(中外炉工業社製 FQ−5270)、等の加熱炉を使用することができる。
Next, the mixed powder is heated to fix Cu ions on the zeolite to obtain CHA-type zeolite exchanged with Cu ions.
As the heating means, a heating furnace such as a muffle furnace (KDF-S100 manufactured by Denken Hydental), an atmosphere furnace (FQ-5270 manufactured by Chugai Ro Co., Ltd.), or the like can be used.

加熱温度は、300〜800℃が好ましい。300℃以上の加熱温度であると、効率よくゼオライトにCuを担持させることができる。また800℃以下の加熱温度であると、ゼオライトの結晶構造を破壊することがない。さらに好ましい加熱温度は、400〜800℃である。 The heating temperature is preferably 300 to 800 ° C. When the heating temperature is 300 ° C. or higher, Cu can be efficiently supported on the zeolite. Further, when the heating temperature is 800 ° C. or lower, the crystal structure of zeolite is not destroyed. A more preferable heating temperature is 400 to 800 ° C.

加熱雰囲気は、空気中あるいは窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気中であってもよい。加熱する際の圧力は、大気圧で行うことができる。加熱時間は、例えば0.5時間〜24時間であり、好ましくは1時間〜12時間である。
上記工程により、Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトが得られる。
The heating atmosphere may be in the air or in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. The pressure for heating can be atmospheric pressure. The heating time is, for example, 0.5 hour to 24 hours, preferably 1 hour to 12 hours.
By the above step, CHA-type zeolite obtained by Cu ion exchange is obtained.

続いて、Ceイオン交換を行う。
Ceイオン交換は、Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトの粉末とCe化合物を混合して混合粉末として、混合粉末を加熱することによって行うことが好ましい。
混合粉末を得る混合条件は、Cuイオン交換においてCHA型ゼオライトの粉末とCuの塩の粉末を混合する条件と同様にすることができる。
Subsequently, Ce ion exchange is performed.
The Ce ion exchange is preferably carried out by mixing the Cu ion-exchanged CHA-type zeolite powder and the Ce compound to form a mixed powder, and heating the mixed powder.
The mixing conditions for obtaining the mixed powder can be the same as the conditions for mixing the CHA-type zeolite powder and the Cu salt powder in Cu ion exchange.

なお、混合粉末の水分量は、40重量%以下とすることが好ましい。
このように、CHA型ゼオライトの粉末とCe化合物を混合して行うイオン交換は、固相でのイオン交換であるが、混合粉末中の水分量を極端に規制するものではない。
Ce化合物は、Ceの塩の粉末、Ceイオンを含む溶液を含む概念であり、Ce化合物はCHA型ゼオライトに粉末の形態で加えられてもよく、溶液の形態で加えられてもよい。
通常、Ce化合物の配合量よりもCuイオン交換されたCHA型ゼオライトの粉末の配合量の方が多いため、Ce化合物が溶液の形態で加えられたとしても、水分はゼオライトの粉末に吸収されて粉末の状態が維持される。すなわち、固相でのイオン交換となる。
The water content of the mixed powder is preferably 40% by weight or less.
As described above, the ion exchange performed by mixing the CHA-type zeolite powder and the Ce compound is the ion exchange in the solid phase, but does not extremely regulate the water content in the mixed powder.
The Ce compound is a concept including a powder of a salt of Ce and a solution containing Ce ions, and the Ce compound may be added to CHA-type zeolite in the form of powder or in the form of a solution.
Normally, the amount of Cu ion-exchanged CHA-type zeolite powder is larger than the amount of Ce compound, so even if the Ce compound is added in the form of a solution, the water is absorbed by the zeolite powder. The state of the powder is maintained. That is, ion exchange occurs in the solid phase.

Ceの塩としては、硫酸セリウム、硝酸セリウム、酢酸セリウム及び塩化セリウムからなる群より選ばれる一種以上の塩であることが好ましい。また、硫酸第二セリウム及び酢酸セリウムからなる群から選択された少なくとも一種であることがより好ましい。 The salt of Ce is preferably one or more salts selected from the group consisting of cerium sulfate, cerium nitrate, cerium acetate and cerium chloride. Further, it is more preferable that it is at least one selected from the group consisting of cerium sulfate and cerium acetate.

次に、混合粉末を加熱してCeイオンをゼオライトに定着させて、Cu及びCeでイオン交換されたCHA型ゼオライトを得る。
加熱手段及び加熱条件は、Cuイオン交換における混合粉末の加熱条件と同様にすることができる。
上記工程により、Cu及びCeでイオン交換されたCHA型ゼオライトが得られる。
Next, the mixed powder is heated to fix Ce ions on the zeolite to obtain CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce.
The heating means and heating conditions can be the same as the heating conditions for the mixed powder in Cu ion exchange.
By the above steps, CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce can be obtained.

次に、Cuイオン交換とCeイオン交換を同時に行う方法(イオン交換方法2)について説明する。
イオン交換方法2では、CHA型ゼオライトの粉末と、Cuの塩の粉末と、Ce化合物を一緒に混合して混合粉末として、混合粉末を加熱することによってCuイオン交換とCeイオン交換を同時に行うことが好ましい。
Next, a method of simultaneously performing Cu ion exchange and Ce ion exchange (ion exchange method 2) will be described.
In the ion exchange method 2, CHA-type zeolite powder, Cu salt powder, and Ce compound are mixed together to form a mixed powder, and Cu ion exchange and Ce ion exchange are simultaneously performed by heating the mixed powder. Is preferable.

Cuの塩及びCe化合物としては、イオン交換方法1と同様のものをそれぞれ使用することができる。イオン交換方法2においては、Cuの塩及びCe化合物として好ましい組み合わせがあり、Cuの塩として酢酸銅、Ce化合物として酢酸セリウムの組み合わせを用いることが好ましい。
この組み合わせであるとCuとCeがともにイオン交換されやすいので好ましい。
混合粉末を得る混合条件、及び、混合粉末の好ましい水分量はイオン交換方法1と同様にすることができる。
As the Cu salt and the Ce compound, the same compounds as in the ion exchange method 1 can be used. In the ion exchange method 2, there are preferable combinations of the Cu salt and the Ce compound, and it is preferable to use the combination of copper acetate as the Cu salt and cerium acetate as the Ce compound.
This combination is preferable because both Cu and Ce are easily ion-exchanged.
The mixing conditions for obtaining the mixed powder and the preferable water content of the mixed powder can be the same as in the ion exchange method 1.

次に、混合粉末を加熱して、Cuイオン及びCeイオンをゼオライトに定着させて、Cu及びCeでイオン交換されたCHA型ゼオライトを得る。
加熱手段及び加熱条件は、イオン交換方法1と同様にすることができる。
Next, the mixed powder is heated to fix Cu ions and Ce ions on the zeolite to obtain CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce.
The heating means and heating conditions can be the same as in the ion exchange method 1.

なお、いずれのイオン交換方法であっても、イオン交換を行う前のCHA型ゼオライトは、NH 型ゼオライトまたはH型ゼオライトであることが好ましい。このようなゼオライトに対してイオン交換を施すことにより、Cu及びCeでイオン交換されたCHA型ゼオライトを効率的に製造することができる。 Incidentally, in either ion-exchange method, CHA-type zeolite prior to the ion exchange is preferably NH 4 + -type zeolite or H + form zeolite. By performing ion exchange on such zeolite, CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce can be efficiently produced.

NH 型ゼオライトの調製方法としては、合成後のゼオライトに対し、アンモニア溶液を用いてイオン交換を行う方法が挙げられる。アンモニア溶液としては、例えばアンモニア水、硫酸アンモニウム水溶液、硝酸アンモニウム水溶液等が挙げられる。アンモニア溶液中のアンモニア濃度は、例えば、1〜10重量%である。
アンモニア溶液を用いたイオン交換方法としては、上記のアンモニア溶液にゼオライトを浸漬することで行うことができる。アンモニア溶液の温度は例えば4〜50℃、大気圧で、浸漬時間は例えば0.1時間〜2時間である。このようにして、NH 型ゼオライトが得られる。
The process for the preparation of NH 4 + -type zeolite, with respect to zeolite after synthesis, and a method of performing ion exchange using the ammonia solution. Examples of the ammonia solution include aqueous ammonia, an aqueous solution of ammonium sulfate, and an aqueous solution of ammonium nitrate. The ammonia concentration in the ammonia solution is, for example, 1 to 10% by weight.
The ion exchange method using the ammonia solution can be carried out by immersing the zeolite in the above-mentioned ammonia solution. The temperature of the ammonia solution is, for example, 4 to 50 ° C., atmospheric pressure, and the immersion time is, for example, 0.1 hour to 2 hours. In this way, NH 4 + -type zeolite is obtained.

型ゼオライトの調製方法としては、上記のようにして得られたNH 型ゼオライトを加熱する方法が挙げられる。
加熱温度は、例えば350〜650℃である。
加熱時間は、例えば0.5時間〜48時間である。
加熱手段としては、市販されている加熱炉を利用することができる。
A process of preparing the H + form zeolite, a method of heating the NH 4 + type zeolite obtained as described above can be mentioned.
The heating temperature is, for example, 350 to 650 ° C.
The heating time is, for example, 0.5 hour to 48 hours.
As the heating means, a commercially available heating furnace can be used.

[ハニカム触媒]
以下、本発明のハニカム触媒について説明する。
本発明のハニカム触媒は、本発明のゼオライトと無機バインダを含むことを特徴とする。
ハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体を備えていることが好ましい。
[Honeycomb catalyst]
Hereinafter, the honeycomb catalyst of the present invention will be described.
The honeycomb catalyst of the present invention is characterized by containing the zeolite of the present invention and an inorganic binder.
The honeycomb catalyst preferably includes a honeycomb fired body in which a plurality of through holes are arranged side by side in the longitudinal direction with a partition wall separated.

ハニカム焼成体は、本発明のゼオライト、すなわちCu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトと無機バインダとを含む押出成形体からなる。後述するように、ハニカム焼成体は、本発明のゼオライトと無機バインダとを含む原料ペーストを押出成形した後、焼成することにより作製されている。 The honeycomb fired body comprises the zeolite of the present invention, that is, an extruded body containing CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce and an inorganic binder. As will be described later, the honeycomb fired body is produced by extrusion-molding a raw material paste containing the zeolite of the present invention and an inorganic binder, and then firing the paste.

本発明の製造方法により得られるハニカム触媒は、単一のハニカム焼成体を備えていてもよいし、接着層を介して接着された複数個のハニカム焼成体を備えていてもよい。 The honeycomb catalyst obtained by the production method of the present invention may include a single honeycomb fired body, or may include a plurality of honeycomb fired bodies bonded via an adhesive layer.

本発明のハニカム触媒において、ハニカム焼成体の外周面には、外周コート層が形成されていることが望ましい。 In the honeycomb catalyst of the present invention, it is desirable that an outer peripheral coat layer is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body.

図1は、本発明のハニカム触媒の一例を模式的に示す斜視図である。
図1に示すハニカム触媒10は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設された単一のハニカム焼成体11を備えている。ハニカム焼成体11は、Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトと無機バインダとを含む押出成形体からなる。さらに、ハニカム焼成体11の外周面には、外周コート層12が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb catalyst of the present invention.
The honeycomb catalyst 10 shown in FIG. 1 includes a single honeycomb fired body 11 in which a plurality of through holes 11a are arranged side by side in the longitudinal direction with a partition wall 11b interposed therebetween. The honeycomb fired body 11 is made of an extruded body containing CHA-type zeolite and an inorganic binder that are ion-exchanged with Cu and Ce. Further, an outer peripheral coat layer 12 is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body 11.

図2は、本発明のハニカム触媒の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図3は、図2に示すハニカム触媒を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing another example of the honeycomb catalyst of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of a fired honeycomb body constituting the honeycomb catalyst shown in FIG. 2.

図2に示すハニカム触媒20は、複数の貫通孔21aが隔壁21bを隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体21(図3参照)が接着層23を介して複数個接着されている以外は、図1に示すハニカム触媒10と同一の構成を有する。さらに、ハニカム焼成体21の外周面には、外周コート層22が形成されている。 In the honeycomb catalyst 20 shown in FIG. 2, a plurality of honeycomb fired bodies 21 (see FIG. 3) in which a plurality of through holes 21a are arranged side by side in the longitudinal direction with a partition wall 21b interposed therebetween are bonded to each other via an adhesive layer 23. Has the same configuration as the honeycomb catalyst 10 shown in FIG. Further, an outer peripheral coat layer 22 is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body 21.

なお、ハニカム触媒10及び20においては、それぞれ外周コート層12及び22が形成されていなくてもよい。 In the honeycomb catalysts 10 and 20, the outer peripheral coat layers 12 and 22 may not be formed, respectively.

ハニカム触媒の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。 The shape of the honeycomb catalyst is not limited to a columnar shape, and examples thereof include a prismatic shape, an elliptical columnar shape, an oblong columnar shape, and a round chamfered prismatic shape (for example, a round chamfered triangular pillar shape).

ハニカム触媒において、ハニカム焼成体の貫通孔の形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。 In the honeycomb catalyst, the shape of the through hole of the honeycomb fired body is not limited to the square columnar shape, and examples thereof include a triangular columnar column and a hexagonal columnar column.

ハニカム触媒において、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度は、31〜155個/cmであることが望ましい。 In the honeycomb catalyst, it is desirable that the density of through holes in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body is 31 to 155 pieces / cm 2 .

ハニカム触媒において、ハニカム焼成体の隔壁の厚さは、0.10〜0.50mmであることが望ましく、0.20〜0.40mmであることがより望ましい。 In the honeycomb catalyst, the thickness of the partition wall of the honeycomb fired body is preferably 0.10 to 0.50 mm, and more preferably 0.20 to 0.40 mm.

ハニカム触媒において、ハニカム焼成体の外周面に外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、0.1〜2.0mmであることが望ましい。 In the honeycomb catalyst, when the outer peripheral coat layer is formed on the outer peripheral surface of the fired honeycomb body, the thickness of the outer peripheral coat layer is preferably 0.1 to 2.0 mm.

[ハニカム触媒の製造方法]
次に、本発明のハニカム触媒を製造する方法の一例について説明する。
本発明のハニカム触媒は、本発明のゼオライトと無機バインダとを含む原料ペーストを押出成形した後、焼成することにより作製することができる。
[Honeycomb catalyst manufacturing method]
Next, an example of the method for producing the honeycomb catalyst of the present invention will be described.
The honeycomb catalyst of the present invention can be produced by extrusion-molding a raw material paste containing the zeolite of the present invention and an inorganic binder and then firing the paste.

(成形工程)
成形工程では、ゼオライトと無機バインダとを含む原料ペーストを押出成形することにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する。具体的には、ゼオライトと無機バインダとを含み、必要に応じて、無機繊維等をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形することにより、ハニカム成形体を作製する。
(Molding process)
In the molding step, a raw material paste containing zeolite and an inorganic binder is extruded to produce a honeycomb molded body in which a plurality of through holes are arranged side by side in the longitudinal direction with a partition wall in between. Specifically, a honeycomb molded body is produced by extrusion molding using a raw material paste containing zeolite and an inorganic binder, and further containing inorganic fibers and the like, if necessary.

原料ペーストに含まれるゼオライトの量は、25〜60重量%であることが望ましく、30〜50重量%であることがより望ましい。 The amount of zeolite contained in the raw material paste is preferably 25 to 60% by weight, more preferably 30 to 50% by weight.

無機バインダとしては、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、ベーマイト等に含まれる固形分が挙げられ、二種以上併用してもよい。
原料ペーストに含まれる無機バインダの量は、5〜20重量%であることが望ましく、7〜15重量%であることがより望ましい。
The inorganic binder is not particularly limited, and examples thereof include solids contained in alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulsite, boehmite, and the like, and two or more kinds may be used in combination.
The amount of the inorganic binder contained in the raw material paste is preferably 5 to 20% by weight, more preferably 7 to 15% by weight.

原料ペーストは、無機繊維をさらに含んでいてもよい。
無機繊維を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
原料ペーストに含まれる無機繊維の量は、2〜15重量%であることが望ましく、5〜10重量%であることがより望ましい。
The raw material paste may further contain inorganic fibers.
The material constituting the inorganic fiber is not particularly limited, and examples thereof include alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, aluminum borate, and the like, and two or more kinds thereof may be used in combination.
The amount of the inorganic fiber contained in the raw material paste is preferably 2 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight.

また、原料ペーストは、必要に応じて、有機バインダ、分散媒、成形助剤等をさらに含んでいてもよい。 Further, the raw material paste may further contain an organic binder, a dispersion medium, a molding aid and the like, if necessary.

有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The organic binder is not particularly limited, and examples thereof include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, epoxy resin, and the like, and two or more kinds may be used in combination.

分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include water, an organic solvent such as benzene, an alcohol such as methanol, and two or more thereof may be used in combination.

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, and polyalcohol, and two or more of them may be used in combination.

原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 When preparing the raw material paste, it is desirable to mix and knead, and the paste may be mixed using a mixer, an tryter or the like, or may be kneaded using a kneader or the like.

次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製することが望ましい。 Next, the honeycomb molded body can be dried to produce a honeycomb dried body using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer. desirable.

(焼成工程)
焼成工程では、ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する。なお、この工程は、ハニカム成形体の脱脂及び焼成が行われるため、「脱脂・焼成工程」ということもできるが、便宜上「焼成工程」という。
(Baking process)
In the firing step, the honeycomb molded body is fired to produce a honeycomb fired body. Since this step is degreasing and firing of the honeycomb molded body, it can be referred to as a "defatting / firing step", but for convenience, it is referred to as a "baking step".

焼成工程の温度は、600〜1000℃であることが望ましく、600〜800℃であることがより望ましい。また、焼成工程の時間は、1〜10時間であることが望ましく、1.5〜5時間であることがより望ましい。焼成工程の雰囲気は特に限定されないが、酸素濃度が1〜10%であることが望ましい。 The temperature of the firing step is preferably 600 to 1000 ° C, more preferably 600 to 800 ° C. The firing step time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 1.5 to 5 hours. The atmosphere of the firing step is not particularly limited, but it is desirable that the oxygen concentration is 1 to 10%.

(その他の工程)
ハニカム焼成体の外周面に外周コート層を形成する場合、外周コート層は、ハニカム焼成体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布した後、乾燥固化することにより形成することができる。
(Other processes)
When the outer peripheral coat layer is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body, the outer peripheral coat layer may be formed by applying the outer peripheral coat layer paste to the outer peripheral surface excluding both end faces of the honeycomb fired body and then drying and solidifying. it can.

複数個のハニカム焼成体が接着層を介して接着されてなるハニカム触媒を製造する場合は、複数個のハニカム焼成体の両端面を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、接着させた後、乾燥固化することにより作製することができる。 In the case of producing a honeycomb catalyst in which a plurality of honeycomb fired bodies are bonded via an adhesive layer, an adhesive layer paste is applied to the outer peripheral surfaces of the plurality of honeycomb fired bodies excluding both end faces and bonded. After that, it can be produced by drying and solidifying.

以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, examples in which the present invention is disclosed more specifically will be shown. The present invention is not limited to this embodiment.

(実施例1)
(H型ゼオライトの調製)
Si源としてコロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス)、Al源として乾燥水酸化アルミニウムゲル(富田製薬社製)、アルカリ源として水酸化ナトリウム(トクヤマ社製)と水酸化カリウム(東亜合成社製)、構造規定剤(SDA)としてN,N,N−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(TMAAOH)25%水溶液(Sachem社製)、種結晶としてSSZ−13、脱イオン水を混合し、原料組成物を準備した。原料組成物のモル比は、SiO:15mol、Al:1mol、NaOH:2.6mol、KOH:0.9mol、TMAAOH:1.1mol、HO:300molの割合とした。また原料組成物中のSiO、Alに5.0重量%の種結晶を加えた。原料組成物を500Lオートクレーブに装填し、加熱温度160℃、加熱時間48時間で水熱合成を行い、ゼオライトを合成した。続いて、ゼオライト細孔内に残存するTMAAOHを除去するために、空気中で、550℃、4時間の条件で加熱処理を行った。
(Example 1)
(Preparation of H + type zeolite)
Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd., Snowtex) as Si source, dry aluminum hydroxide gel (manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.) as Al source, sodium hydroxide (manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) and potassium hydroxide (Toa Synthetic Co., Ltd.) as alkali sources , N, N, N-trimethyladamantanamium hydroxide (TMAAOH) 25% aqueous solution (manufactured by Sachem) as a structure defining agent (SDA), SSZ-13 as a seed crystal, and deionized water are mixed to form a raw material composition. I prepared things. The molar ratio of the raw material composition was SiO 2 : 15 mol, Al 2 O 3 : 1 mol, NaOH: 2.6 mol, KOH: 0.9 mol, TMAAOH: 1.1 mol, H 2 O: 300 mol. Further, 5.0% by weight of seed crystals were added to SiO 2 and Al 2 O 3 in the raw material composition. The raw material composition was loaded into a 500 L autoclave, and hydrothermal synthesis was carried out at a heating temperature of 160 ° C. and a heating time of 48 hours to synthesize zeolite. Subsequently, in order to remove TMAAOH remaining in the zeolite pores, heat treatment was performed in air at 550 ° C. for 4 hours.

硫酸アンモニウム1molを1Lの水に溶かした後、得られた溶液4gに対して上記で得られたゼオライトを1gの割合で添加し、大気圧で1時間撹拌を行い、NH 型ゼオライトを得た。 Was dissolved ammonium sulfate 1mol of water 1L, the zeolite obtained above for the resulting solution 4g was added at a ratio of 1g, it was stirred for 1 hour at atmospheric pressure, to give the NH 4 + -type zeolite ..

上記で得られたNH 型ゼオライトを、空気中で、550℃、4時間の条件で加熱処理を行い、H型ゼオライトを得た。 The NH 4 + -type zeolite obtained above, in the air, 550 ° C., subjected to a heat treatment under conditions of 4 hours to obtain a H + type zeolite.

(Cuイオン交換)
続いて、上記で得られたH型ゼオライトに対し、Cu量が3.6重量%となるように、硝酸銅(II)の粉末を混合し、混合粉末を得た。なおこの混合工程では、乳鉢を使用し、混合温度は室温であり、混合時間は0.5時間とした。また混合粉末の水分量は、20重量%であった。
(Cu ion exchange)
Subsequently, a powder of copper (II) nitrate was mixed with the H + type zeolite obtained above so that the amount of Cu was 3.6% by weight to obtain a mixed powder. In this mixing step, a mortar was used, the mixing temperature was room temperature, and the mixing time was 0.5 hours. The water content of the mixed powder was 20% by weight.

上記の混合工程で得られた混合粉末を、加熱処理に施した。なお、加熱装置、加熱条件は以下の通りである。
加熱装置:中外炉工業社製、装置型番FQ−5270
加熱温度:700℃
加熱雰囲気:N雰囲気
加熱時の圧力:大気圧
加熱時間:5時間
以上のようにして、Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトを製造した。
The mixed powder obtained in the above mixing step was subjected to heat treatment. The heating device and heating conditions are as follows.
Heating device: Chugai Ro Co., Ltd., device model number FQ-5270
Heating temperature: 700 ° C
Heating atmosphere: N 2 atmosphere Heating pressure: Atmospheric pressure Heating time: 5 hours or more to produce a CHA-type zeolite with Cu ion exchange.

(Ceイオン交換)
続いて、Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトに対し、Ce量が5.0重量%となるように、酢酸セリウム(III)を混合し、混合粉末を得た。なおこの混合工程では、乳鉢を使用し、混合温度は室温であり、混合時間は0.5時間とした。また混合粉末の水分量は、20重量%であった。
(Ce ion exchange)
Subsequently, cerium (III) acetate was mixed with the Cu ion-exchanged CHA-type zeolite so that the amount of Ce was 5.0% by weight to obtain a mixed powder. In this mixing step, a mortar was used, the mixing temperature was room temperature, and the mixing time was 0.5 hours. The water content of the mixed powder was 20% by weight.

上記の混合工程で得られた混合粉末を、加熱処理に施した。なお、加熱装置、加熱条件は以下の通りである。
加熱装置:中外炉工業社製、装置型番FQ−5270
加熱温度:700℃
加熱雰囲気:N雰囲気
加熱時の圧力:大気圧
加熱時間:5時間
以上のようにして、Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトを製造した。
The mixed powder obtained in the above mixing step was subjected to heat treatment. The heating device and heating conditions are as follows.
Heating device: Chugai Ro Co., Ltd., device model number FQ-5270
Heating temperature: 700 ° C
Heating atmosphere: N 2 atmosphere Pressure during heating: Atmospheric pressure Heating time: 5 hours or more to produce CHA-type zeolite ion-exchanged with Cu and Ce.

(実施例2)
Ceイオン交換工程において、Ce量が3.0重量%となるように酢酸セリウム(III)の配合量を変更したほかは実施例1と同様にしてCu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトを製造した。
(Example 2)
In the Ce ion exchange step, CHA-type zeolite that is ion-exchanged with Cu and Ce in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of cerium (III) acetate is changed so that the amount of Ce is 3.0% by weight. Manufactured.

(比較例1)
実施例1におけるCeイオン交換工程を以下のように変更した。
Cuイオン交換されたCHA型ゼオライトを、Ce量が5.0重量%となるように調製した硝酸セリウム(III)水溶液中に浸漬してイオン交換工程を行い、Cu及びCeが担持されているCHA型ゼオライトを製造した。
(Comparative Example 1)
The Ce ion exchange step in Example 1 was changed as follows.
CHA-type zeolite that has undergone Cu ion exchange is immersed in an aqueous solution of cerium (III) nitrate prepared so that the amount of Ce is 5.0% by weight, and an ion exchange step is performed. CHA in which Cu and Ce are supported. Molded zeolite was produced.

(比較例2)
後述するリートベルト解析における参照のため、実施例1においてCuイオン交換されていてCeイオン交換される前のCHA型ゼオライトを比較例2とした。
(Comparative Example 2)
For reference in the Rietveld analysis described later, the CHA-type zeolite that had been Cu ion-exchanged and had not undergone Ce ion exchange in Example 1 was designated as Comparative Example 2.

<ゼオライトのXRD測定>
X線回折装置(リガク社製、Smart Lab)を用い、各実施例及び比較例で得られたゼオライトについて、XRD測定を行い、XRDデータを得た。
測定条件は、線源:CuKα(λ=0.154nm)、測定法:連続法、回折角:2θ=5〜90°、ステップ幅:0.01°、スキャンスピード:メインピークが10000カウントを超えるように設定、ISスリット:1/6°、IS長手:10mm、ISソーラースリット:2.5°、PAS:オープン、加速電圧:40kV、加速電流:30mAとした。
<XRD measurement of zeolite>
Using an X-ray diffractometer (Smart Lab manufactured by Rigaku Co., Ltd.), XRD measurements were performed on the zeolites obtained in each Example and Comparative Example to obtain XRD data.
The measurement conditions are: source: CuKα (λ = 0.154 nm), measurement method: continuous method, diffraction angle: 2θ = 5 to 90 °, step width: 0.01 °, scan speed: main peak exceeds 10,000 counts. IS slit: 1/6 °, IS length: 10 mm, IS solar slit: 2.5 °, PAS: open, accelerating voltage: 40 kV, accelerating current: 30 mA.

<リートベルト解析>
得られたXRDデータをもとに、空間群をNo.166(R−3m)としてリートベルト解析を行った。なお、ソフトウェアはリガク社製PDXL−2を用いた。結果を表1に示した。
<Rietveld analysis>
Based on the obtained XRD data, the space group was designated as No. Rietveld analysis was performed as 166 (R-3m). The software used was PDXL-2 manufactured by Rigaku. The results are shown in Table 1.

<Cu担持量及びCe担持量の測定>
ゼオライトに担持されたCu元素量及びCe元素量については、ICP発光分光分析法により測定した。その結果、各実施例及び比較例において、仕込みの元素量の全量が担持されていることが確認された。
例えば実施例1であればCu3.6重量%、Ce5.0重量%である。
<Measurement of Cu-supported amount and Ce-supported amount>
The amount of Cu element and the amount of Ce element carried on the zeolite were measured by ICP emission spectroscopy. As a result, it was confirmed that the total amount of the charged elements was supported in each Example and Comparative Example.
For example, in Example 1, Cu is 3.6% by weight and Ce is 5.0% by weight.

<CeOとして担持されているCe量の解析>
CeOとして担持されているCeの割合が高いということは、イオン交換されていないCeの割合が高いことを意味しているため、CeOとして担持されているCeの割合が高いほど、イオン交換効率は低いということになる。
CeOの担持量は以下の方法でXRD分析により求める。まず、ゼオライト粉末とCeO粉末とを任意の割合で混合してXRD測定を行い、CeOの検量線を作成する。そして、実施例および比較例で得られたゼオライト粉末を同様にXRD測定して、検量線と比較することで、CeOの担持量を求める。
XRD測定は、X線回折装置(リガク社製 UltimaIV)を用いて行う。なお、測定条件は、次の通りとする。線源:CuKα(λ=0.154nm)、測定法:FT法、回折角:2θ=2〜50°、ステップ幅:0.02°、積算時間:5秒、発散スリット、散乱スリット:2/3°、発散縦制限スリット:10mm、加速電圧:40kV、加速電流:40mA。XRD測定前後でサンプル重量が0.1%以上の変化がないようにする。得られたXRDデータは、粉末X線回折パターン総合解析ソフトJADE6.0を用いてピークサーチを行い、さらに各ピークの半値幅と積分強度を算出する。なお、ピークサーチの条件は次の通りとする。フィルタータイプ:放物線フィルター、Kα2ピークの消去:あり、ピーク位置定義:ピークトップ、閾値σ:3、ピーク強度%カットオフ:0.1、BG決定の範囲:1、BG平均化のポイント数:7。
その結果を表1に示す。
<Analysis of the amount of Ce supported as CeO 2 >
A high proportion of Ce supported as CeO 2 means a high proportion of non-ion-exchanged Ce. Therefore, the higher the proportion of Ce supported as CeO 2 , the higher the ion exchange. It means that the efficiency is low.
The amount of CeO 2 supported is determined by XRD analysis by the following method. First, the zeolite powder and the CeO 2 powder are mixed at an arbitrary ratio and XRD measurement is performed to prepare a calibration curve of CeO 2 . Then, the zeolite powders obtained in Examples and Comparative Examples are similarly XRD-measured and compared with a calibration curve to determine the amount of CeO 2 supported.
The XRD measurement is performed using an X-ray diffractometer (Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows. Source: CuKα (λ = 0.154 nm), Measurement method: FT method, Diffraction angle: 2θ = 2-50 °, Step width: 0.02 °, Integration time: 5 seconds, Divergence slit, Scattering slit: 2 / 3 °, divergence vertical limiting slit: 10 mm, accelerating voltage: 40 kV, accelerating current: 40 mA. Make sure that the sample weight does not change by 0.1% or more before and after the XRD measurement. The obtained XRD data is subjected to a peak search using the powder X-ray diffraction pattern comprehensive analysis software JADE 6.0, and the half width and integrated intensity of each peak are calculated. The conditions for peak search are as follows. Filter type: Parabolic filter, Kα2 peak elimination: Yes, Peak position definition: Peak top, Threshold σ: 3, Peak intensity% cutoff: 0.1, BG determination range: 1, BG averaging points: 7 ..
The results are shown in Table 1.

<ゼオライトのモル比(SAR:SiO/Al)の測定>
蛍光X線分析装置(XRF、リガク社製 ZSX Primus2)を用いて、各実施例及び比較例で使用した、Cuイオン交換前のゼオライトのモル比(SAR:SiO/Al)を測定した。測定条件は、X線管:Rh、定格最大出力:4kW、検出元素範囲:F〜U、定量法:SQX法、分析領域:10mmφとした。
なお、イオン交換前後でSARは変化しないと考えられるため、各実施例及び比較例で得られたゼオライトのSARも同じ値となると考えられる。
<Measurement of zeolite molar ratio (SAR: SiO 2 / Al 2 O 3 )>
Using a fluorescent X-ray analyzer (XRF, ZSX Primus2 manufactured by Rigaku Co., Ltd.), the molar ratio (SAR: SiO 2 / Al 2 O 3 ) of the zeolite used in each Example and Comparative Example before Cu ion exchange was measured. did. The measurement conditions were X-ray tube: Rh, rated maximum output: 4 kW, detection element range: FU, quantitative method: SQX method, analysis area: 10 mmφ.
Since it is considered that the SAR does not change before and after the ion exchange, it is considered that the SAR of the zeolites obtained in each Example and Comparative Example also have the same value.

<SEM観察>
実施例1及び比較例1で得られた、イオン交換されたゼオライトにつき、SEM(走査型電子顕微鏡)による観察を行った。加速電圧は10.0kV、測定倍率は50,000倍とした。
図4は実施例1で得られたイオン交換されたゼオライトのSEM写真であり、図5は比較例1で得られたイオン交換されたゼオライトのSEM写真である。
SEM写真において、Ceは重い元素であるので白く見える傾向がある。図4においてゼオライトの粒子全体が白くなっているのはCeがゼオライト粒子の中にイオン交換されて入っていることを示唆している。一方、図5においてはゼオライト粒子の表面にCeが付着しており、イオン交換されていないCeの割合が多いことを示唆している。
<SEM observation>
The ion-exchanged zeolites obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were observed by a SEM (scanning electron microscope). The accelerating voltage was 10.0 kV and the measurement magnification was 50,000 times.
FIG. 4 is an SEM photograph of the ion-exchanged zeolite obtained in Example 1, and FIG. 5 is an SEM photograph of the ion-exchanged zeolite obtained in Comparative Example 1.
In SEM photographs, Ce tends to appear white because it is a heavy element. The fact that the entire zeolite particles are white in FIG. 4 suggests that Ce is ion-exchanged and contained in the zeolite particles. On the other hand, in FIG. 5, Ce is attached to the surface of the zeolite particles, suggesting that the proportion of Ce that has not been ion-exchanged is high.

[ハニカム触媒の作製]
各実施例及び比較例で得られた、イオン交換されたゼオライトを40重量%、無機バインダとして擬ベーマイトを8重量%、平均繊維長が100μmのガラス繊維を7重量%、メチルセルロースを6.5重量%、界面活性剤を3.5重量%及びイオン交換水を35重量%混合混練して、原料ペーストを作成した。
[Manufacturing of honeycomb catalyst]
40% by weight of ion-exchanged zeolite, 8% by weight of pseudo-bemite as an inorganic binder, 7% by weight of glass fiber having an average fiber length of 100 μm, and 6.5% by weight of methylcellulose obtained in each Example and Comparative Example. %, 3.5% by weight of surfactant and 35% by weight of ion-exchanged water were mixed and kneaded to prepare a raw material paste.

次に、押出成形機を用いて、原料ペーストを押出成形して、ハニカム成形体を作製した。そして減圧マイクロ波乾燥機を用いて、ハニカム成形体を出力4.5kW、減圧6.7kPaで7分間乾燥させた後、酸素濃度1%、700℃で5時間脱脂焼成して、ハニカム触媒(ハニカムユニット)を作製した。ハニカムユニットは、一辺が35mm、長さが150mmの正四角柱状であり、貫通孔の密度が124個/cm、隔壁の厚さが0.20mmであった。 Next, the raw material paste was extruded using an extrusion molding machine to prepare a honeycomb molded body. Then, using a vacuum microwave dryer, the honeycomb molded product was dried at an output of 4.5 kW and a reduced pressure of 6.7 kPa for 7 minutes, and then degreased and fired at an oxygen concentration of 1% and 700 ° C. for 5 hours to obtain a honeycomb catalyst (honeycomb). Unit) was produced. The honeycomb unit had a regular square columnar shape with a side of 35 mm and a length of 150 mm, a density of through holes of 124 pieces / cm 2 , and a partition wall thickness of 0.20 mm.

[NOxの浄化率の測定]
ハニカムユニットからダイヤモンドカッターを用いて、直径25.4mm、長さ38.1mmの円柱状試験片を切り出した。この試験片に、200℃の模擬ガスを空間速度(SV)を40000/hrで流しながら、触媒評価装置(堀場製作所製、SIGU−2000/MEXA−6000FT)を用いて、試験片から流出するNOx流出量を測定し、下記の式(1)
(NOxの流入量−NOxの流出量)/(NOxの流入量)×100・・・(1)
で表されるNOxの浄化率[%]を算出した。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素262.5ppm、二酸化窒素87.5ppm、アンモニア350ppm、酸素10%、二酸化炭素5%、水5%、窒素(balance)とした。
同様に、525℃の模擬ガスをSV:100000/hrで流しながら、NOxの浄化率[%]を算出した。この時の模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素315ppm、二酸化窒素35ppm、アンモニア385ppm、酸素10%、二酸化炭素5%、水5%、窒素(balance)とした。
上記方法によるNOx浄化率の測定を、ハニカム触媒の製造直後(初期)及び、ハニカム触媒の400℃/2時間乾燥後(400℃耐久試験後)の両方について行った。
各実施例及び比較例で得られたゼオライトを使用したハニカム触媒のNOx浄化率を表2に示す。
[Measurement of NOx purification rate]
A columnar test piece having a diameter of 25.4 mm and a length of 38.1 mm was cut out from the honeycomb unit using a diamond cutter. NOx flowing out of the test piece using a catalyst evaluation device (SIGU-2000 / MEXA-6000FT manufactured by HORIBA, Ltd.) while flowing a simulated gas at 200 ° C. at a space velocity (SV) of 40,000 / hr. Measure the outflow amount and use the following formula (1)
(NOx inflow amount-NOx outflow amount) / (NOx inflow amount) x 100 ... (1)
The purification rate [%] of NOx represented by is calculated. The constituents of the simulated gas were nitric oxide 262.5 ppm, nitrogen dioxide 87.5 ppm, ammonia 350 ppm, oxygen 10%, carbon dioxide 5%, water 5%, and nitrogen (balance).
Similarly, the purification rate [%] of NOx was calculated while flowing a simulated gas at 525 ° C. at SV: 100,000 / hr. The components of the simulated gas at this time were 315 ppm of nitric oxide, 35 ppm of nitrogen dioxide, 385 ppm of ammonia, 10% oxygen, 5% carbon dioxide, 5% water, and balance.
The NOx purification rate by the above method was measured both immediately after the production of the honeycomb catalyst (initial stage) and after the honeycomb catalyst was dried at 400 ° C. for 2 hours (after the 400 ° C. durability test).
Table 2 shows the NOx purification rate of the honeycomb catalyst using the zeolites obtained in each Example and Comparative Example.

表1及び2に示した結果より、Cuがイオン交換されており、さらにCe占有率が0.05以上となっている各実施例では、Ceのイオン交換により、Ceがイオン交換されていない比較例2と比べてNOx浄化率が高くなっていた。 From the results shown in Tables 1 and 2, in each example in which Cu was ion-exchanged and the Ce occupancy rate was 0.05 or more, the comparison in which Ce was not ion-exchanged due to Ce ion exchange. The NOx purification rate was higher than that of Example 2.

また、比較例1はイオン交換を液相でのイオン交換により行った例であるが、リートベルト解析の結果からCeが結晶構造に入っていない状態で構造最適化がされているためCe占有率が0となっている。すなわち、比較例1ではCeのイオン交換が全くされていないか又はほとんどされていないものと推測される。
比較例1ではCeOとして担持されているCeの割合が高くなっていることから、比較例1で作製したゼオライトでは、Ceはイオン交換されてゼオライトの結晶構造に入っているのではなくゼオライト粒子の周囲に付着している可能性が高いことが推測される。
そして、比較例1では各実施例に比べてNOx浄化率は低くなっていた。
Further, Comparative Example 1 is an example in which ion exchange is performed by ion exchange in the liquid phase, but from the result of Rietveld analysis, the structure is optimized in a state where Ce is not included in the crystal structure, so the Ce occupancy rate. Is 0. That is, it is presumed that in Comparative Example 1, the ion exchange of Ce was not performed at all or was hardly performed.
Since the proportion of Ce supported as CeO 2 is high in Comparative Example 1, in the zeolite produced in Comparative Example 1, Ce is not contained in the crystal structure of zeolite by ion exchange, but is a zeolite particle. It is presumed that it is highly likely that it is attached to the surroundings of.
Then, in Comparative Example 1, the NOx purification rate was lower than that in each Example.

10,20 ハニカム触媒
11,21 ハニカム焼成体
11a,21a 貫通孔
11b,21b 隔壁
12,22 外周コート層
23 接着層
10,20 Honeycomb catalyst 11,21 Honeycomb fired body 11a, 21a Through holes 11b, 21b Partition wall 12,22 Outer coat layer 23 Adhesive layer

Claims (8)

Cu及びCeでイオン交換されているCHA型ゼオライトであって、
XRD−リートベルト法による結晶構造解析により求められるCeの占有率が0.05以上であることを特徴とするゼオライト。
A CHA-type zeolite that is ion-exchanged with Cu and Ce.
A zeolite characterized in that the occupancy rate of Ce determined by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method is 0.05 or more.
XRD−リートベルト法による結晶構造解析によって求められるゼオライトの格子定数がa=b=13.55〜13.65Å、c=14.8〜14.9Åであり、Cuの配置がZ軸座標において0.2〜0.35である請求項1に記載のゼオライト。 The lattice constants of zeolite determined by crystal structure analysis by the XRD-Rietveld method are a = b = 13.55 to 13.65 Å and c = 14.8 to 14.9 Å, and the Cu arrangement is 0 in Z-axis coordinates. The zeolite according to claim 1, which is 2 to 0.35. ゼオライトに担持されたCu元素量が2〜6重量%であり、ゼオライトに担持されたCe元素量が3〜5重量%である請求項1又は2に記載のゼオライト。 The zeolite according to claim 1 or 2, wherein the amount of Cu element carried on the zeolite is 2 to 6% by weight, and the amount of Ce element supported on the zeolite is 3 to 5% by weight. ゼオライトのSiO/Al組成比(SAR)が5〜15である請求項1〜3のいずれかに記載のゼオライト。 The zeolite according to any one of claims 1 to 3, wherein the SiO 2 / Al 2 O 3 composition ratio (SAR) of the zeolite is 5 to 15. ゼオライトに担持されたCe元素量に対するCeOとして担持されているCeの割合が0.5以下である請求項1〜4のいずれかに記載のゼオライト。 The zeolite according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of Ce supported as CeO 2 to the amount of Ce element supported on the zeolite is 0.5 or less. ゼオライトに担持されたCe元素量に対するCeOとして担持されているCeの割合が0.3以下である請求項5に記載のゼオライト。 The zeolite according to claim 5, wherein the ratio of Ce supported as CeO 2 to the amount of Ce elements supported on the zeolite is 0.3 or less. 前記CHA型ゼオライトがSSZ−13である請求項1〜6のいずれかに記載のゼオライト。 The zeolite according to any one of claims 1 to 6, wherein the CHA-type zeolite is SSZ-13. 請求項1〜7のいずれかに記載のゼオライトと、無機バインダとを含むことを特徴とするハニカム触媒。 A honeycomb catalyst comprising the zeolite according to any one of claims 1 to 7 and an inorganic binder.
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