JPH05245381A - Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method - Google Patents
Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying methodInfo
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- JPH05245381A JPH05245381A JP3273351A JP27335191A JPH05245381A JP H05245381 A JPH05245381 A JP H05245381A JP 3273351 A JP3273351 A JP 3273351A JP 27335191 A JP27335191 A JP 27335191A JP H05245381 A JPH05245381 A JP H05245381A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は排ガス浄化材及びこの排
ガス浄化材を使用した排ガス浄化方法に関し、更に詳し
くは、微粒子状炭素物質をほとんど含まず、酸化雰囲気
となる排ガスにおいても、その中に存在する窒素酸化物
を始めとする有害ガス成分を効果的に浄化することので
きる排ガス浄化材、及びそれを用いた排ガス浄化方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying material and an exhaust gas purifying method using the exhaust gas purifying material. More specifically, even in the exhaust gas containing almost no particulate carbonaceous substance and having an oxidizing atmosphere, The present invention relates to an exhaust gas purifying material capable of effectively purifying harmful gas components such as existing nitrogen oxides, and an exhaust gas purifying method using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
等の内燃機関、各種外燃機関、工場等に設置された燃焼
機器などから排出される排ガス中には窒素酸化物(以下
NOx と呼ぶ)が含まれるが、このNOx は酸性雨の原因の
一つとされ、環境上の大きな問題となっている。2. Description of the Related Art Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as automobiles, various external combustion engines, combustion equipment installed in factories, etc.
It is called NOx), but this NOx is one of the causes of acid rain, which is a major environmental problem.
【0003】排ガス中のNOx を除去する方法としては、
たとえばガソリンエンジンからの排ガス中のNOx に対し
ては、エンジン運転における空燃比を調整するととも
に、いわゆる3元触媒を用いてNOx を無害なN2 に還元
する方法が採用されている。しかしながら、一般に、酸
素濃度が高い雰囲気下では、還元ガスの導入なしではNO
x の還元反応は進行しにくく、たとえば、ガソリンエン
ジン等の排ガスにおいて空燃比がリーン側となる酸素量
が過剰になるような条件下では、これまでの3元触媒方
式によりNOx を還元することは難しい。As a method for removing NOx in exhaust gas,
For example, for NOx in the exhaust gas from a gasoline engine, a method is adopted in which the air-fuel ratio during engine operation is adjusted and NOx is reduced to harmless N 2 by using a so-called three-way catalyst. However, in general, in an atmosphere with a high oxygen concentration, NO is introduced without introducing a reducing gas.
The reduction reaction of x is difficult to proceed. For example, under the condition that the amount of oxygen in the exhaust gas of a gasoline engine, etc., where the air-fuel ratio becomes lean side becomes excessive, it is not possible to reduce NOx by the conventional three-way catalyst system. difficult.
【0004】一方、工場排ガスなどについては、酸化物
の触媒を用い、還元剤としてNH3 を導入してNOx を還元
する方法が用いられているが、装置が大型化する等の欠
点があり、自動車等の移動する排ガス源には適さない。On the other hand, with respect to factory exhaust gas, a method of reducing NOx by using NH 3 as a reducing agent using an oxide catalyst is used, but there is a drawback such as an increase in size of the device. Not suitable for moving exhaust gas sources such as automobiles.
【0005】また、排ガス中の微粒子状炭素物質(通常
「パティキュレート」と呼ばれる)を還元剤として用
い、適切な触媒の存在下でNOx を還元することも考えら
れるが、ガソリンエンジンの排ガスには微粒子状炭素物
質は大変少なく、この方法を利用することはできない。Further, it is possible to reduce NOx in the presence of an appropriate catalyst by using a particulate carbon material (generally called "particulate") in exhaust gas as a reducing agent. Very little particulate carbon material is available and this method cannot be used.
【0006】そこで最近になって、NOx の効果的な除去
をすることができる触媒及びそれらを用いた除去方法が
精力的に研究開発されつつある。Therefore, recently, a catalyst capable of effectively removing NOx and a removing method using them have been vigorously researched and developed.
【0007】たとえば、特開昭63-100919 号やSAE T
echnical Paper (900496,1990 年)は、銅を含有する
ゼオライトやアルミナなどの触媒を用いて、酸化雰囲気
中、炭化水素の存在下で上記触媒に窒素酸化物を含有す
る排ガスを接触させることにより、排ガス中の窒素酸化
物を除去する方法を開示している。For example, JP-A-63-100919 and SAE T
echnical Paper (900496, 1990) uses catalysts such as zeolite and alumina containing copper, by contacting exhaust gas containing nitrogen oxides with the catalyst in the presence of hydrocarbons in an oxidizing atmosphere. A method for removing nitrogen oxides in exhaust gas is disclosed.
【0008】しかしながら、上述の触媒及び方法を始め
とする従来の触媒及び方法は、排ガス中の酸素濃度が高
いときの触媒特性や耐久性等の点で問題が残されてお
り、実用的ではない。However, the conventional catalysts and methods including the above-mentioned catalysts and methods are not practical because there are problems in catalytic properties and durability when the oxygen concentration in the exhaust gas is high. ..
【0009】従って本発明の目的は、空燃比がリーン側
となるガソリンエンジンの排ガスにみられるように、微
粒子状炭素物質が極めて少なく、未燃焼炭化水素(以下
これをHCと呼ぶ)等の可燃性物質の量が少ない排ガス
においても(即ち酸化雰囲気においても)、排ガス中の
NOx を比較的低温で効果的に還元除去できる排ガス浄化
材、及び排ガス浄化方法を提供することである。Therefore, the object of the present invention is to reduce the amount of particulate carbonaceous matter and to combustible hydrocarbons such as unburned hydrocarbons (hereinafter referred to as HC) as seen in the exhaust gas of a gasoline engine whose air-fuel ratio is lean. Even in exhaust gas with a small amount of organic substances (that is, even in an oxidizing atmosphere),
An exhaust gas purification material and an exhaust gas purification method capable of effectively reducing and removing NOx at a relatively low temperature.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、耐熱多孔性の成形体の排ガス流入
口側の部分に、アルカリ金属、及び特定の遷移金属を同
時に含有する触媒を担持させ、かつ排ガス流出口側の部
分に白金族元素からなる触媒を担持させれば、ガソリン
エンジンなどからの排ガス等の微粒子状炭素物質を実質
的に含まない酸化性雰囲気の排ガスにおけるNOx をはじ
めとする有害物質の浄化を効率的に行うことができるこ
とを発見し、本発明を完成した。As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventor has found that the heat-resistant porous molded body contains an alkali metal and a specific transition metal at the same time in the exhaust gas inlet side. NOx in the exhaust gas in an oxidizing atmosphere that does not substantially contain particulate carbon substances such as exhaust gas from a gasoline engine etc. by supporting the catalyst and supporting the catalyst composed of a platinum group element on the exhaust gas outlet side part The present invention has been completed by discovering that it is possible to efficiently purify harmful substances such as.
【0011】すなわち、微粒子状炭素物質をほとんど含
まず、酸化雰囲気となる排ガスを浄化する本発明の排ガ
ス浄化材は、耐熱性の多孔性成形体の入口側の部分に、
(a)アルカリ金属元素の1種又は2種以上と、(b) 周期
表のIB族、IIB族、VA族、VIA族、VII A族、白金
族を除いたVIII族の遷移金属及びSnからなる群から選ば
れた1種又は2種以上の元素とからなる第一の触媒が担
持されており、前記成形体の出口側の部分には、1種又
は2種以上の白金族元素からなる第二の触媒が担持され
ていることを特徴とする。That is, the exhaust gas purifying material of the present invention, which contains almost no particulate carbonaceous material and purifies the exhaust gas which becomes an oxidizing atmosphere, has the following features:
(a) from one or more alkali metal elements, and (b) a transition metal of Group VIII, IIB, VA, VIA, VIIA, or VIII other than the platinum group of the periodic table, and Sn. A first catalyst composed of one or more elements selected from the group consisting of is supported, and the outlet side portion of the molded body is composed of one or more platinum group elements. A second catalyst is supported.
【0012】また上記の排ガス浄化材を用い、微粒子状
炭素物質をほとんど含まず、酸化雰囲気となる排ガスを
浄化する本発明の排ガス浄化方法は、前記排ガス中に存
在する未燃焼炭化水素を還元剤として窒素酸化物を還元
することを特徴とする。Further, the exhaust gas purifying method of the present invention which uses the above exhaust gas purifying material and purifies exhaust gas which does not contain particulate carbon material and becomes an oxidizing atmosphere, is a reducing agent for removing unburned hydrocarbons present in the exhaust gas. Is characterized by reducing nitrogen oxides.
【0013】なお、未燃焼炭化水素が少ないときはNOx
を還元するのに必要なプロパン、プロピレン等の炭化水
素を導入して200 〜500 ℃の領域で窒素酸化物を還元す
る。When the amount of unburned hydrocarbons is small, NOx
Introduce hydrocarbons such as propane and propylene necessary for reducing nitrogen oxides to reduce nitrogen oxides in the range of 200 to 500 ° C.
【0014】[0014]
【実施例及び作用】以下、本発明を詳細に説明する。本
発明で用いる成形体は、高温の排ガスを通過させるもの
であるため、多孔性で耐熱性、特に耐熱衝撃性に優れて
いる必要がある。そのような成形体を形成する材料とし
ては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びそ
れらの複合物であるシリカ−アルミナ、アルミナ−ジル
コニア、アルミナ−チタニア、シリカ−チタニア、シリ
カ−ジルコニア、チタニア−ジルコニア、ムライト、コ
ージェライト等のセラミックスが挙げられる。The present invention will be described in detail below. Since the molded product used in the present invention allows high temperature exhaust gas to pass therethrough, it must be porous and have excellent heat resistance, particularly thermal shock resistance. Examples of the material for forming such a molded body include alumina, silica, zirconia, titania, and their composites such as silica-alumina, alumina-zirconia, alumina-titania, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia, Examples include ceramics such as mullite and cordierite.
【0015】上記の材料からなる成形体としては、圧力
損失の小さいハニカム型あるいはフォーム型のフィルタ
を使用するのが好ましいが、その他に、ペレット状のも
のも使用可能である。As the molded body made of the above material, it is preferable to use a honeycomb type or foam type filter having a small pressure loss, but a pellet type filter can also be used.
【0016】本発明では、(a) アルカリ金属元素(Li、
Na、K、Cs等) の1種又は2種以上と、(b) 周期表のI
B族、IIB族、VA族(V、Nb、Ta) 、VIA族(Cr 、Mo、
W)、VII A族(Mn、Tc、Re) 、白金族を除いたVIII族
の遷移金属及びSnからなる群から選ばれた1種又は2種
以上の元素とからなる第一の触媒と、白金族元素からな
る第二の触媒を用いる。In the present invention, (a) an alkali metal element (Li,
Na, K, Cs, etc.), and (b) I of the periodic table.
B group, IIB group, VA group (V, Nb, Ta), VIA group (Cr, Mo,
W), a VIIA group (Mn, Tc, Re), a transition metal of the VIII group excluding the platinum group, and a first catalyst comprising one or more elements selected from the group consisting of Sn, and A second catalyst composed of a platinum group element is used.
【0017】第一の触媒は、(a) アルカリ金属元素(L
i、Na、K、Cs等) の1種又は2種以上と、(b) 周期表
のIB族、IIB族、VA族(V、Nb、Ta) 、VIA族(Cr 、
Mo、W)、VII A族(Mn、Tc、Re) 、白金族を除いたVI
II族の遷移金属及びSnからなる群から選ばれた1種又は
2種以上の元素とからなるが、特に、(a) 成分としてK
及び/又はCs、また(b) 成分としてはCu、Co、及びMnの
うちの1種又は2種以上の元素を用いるのが好ましい。
さらに、上記の(b) 成分として、Cu、Co、Mn等とVとを
併用するのが好ましい。The first catalyst is (a) an alkali metal element (L
(i, Na, K, Cs, etc.), and (b) Group IB, IIB, VA (V, Nb, Ta), VIA (Cr,
Mo, W), VII Group A (Mn, Tc, Re), VI excluding platinum group
It is composed of one or more elements selected from the group consisting of Group II transition metals and Sn. In particular, K is used as the component (a).
And / or Cs, and as the component (b), it is preferable to use one or more elements of Cu, Co and Mn.
Further, it is preferred to use V in combination with Cu, Co, Mn or the like as the component (b).
【0018】上記した第一の触媒は、比較的低温で排ガ
ス中のHCを還元剤としてNOx を還元する。すなわち、
上記の触媒の存在により、200 〜500 ℃程度の比較的低
温でもHCが活性化されてNOx と反応し、NOx は効率良
くN2 に還元される。このようにNOx の還元が比較的低
温で起こるのは、排ガス中のNOx 及びHCと、上記の触
媒成分(a) 及び(b) が同時に存在することによる相乗効
果によるものと思われる。The above-mentioned first catalyst reduces NOx by using HC in the exhaust gas as a reducing agent at a relatively low temperature. That is,
Due to the presence of the above catalyst, HC is activated and reacts with NOx even at a relatively low temperature of about 200 to 500 ° C., and NOx is efficiently reduced to N 2 . It is considered that the reduction of NOx at a relatively low temperature is due to the synergistic effect of the simultaneous presence of NOx and HC in the exhaust gas and the above catalyst components (a) and (b).
【0019】(b) 成分としてCu、Co、又はMnを用いた場
合、その浄化能は使用初期において優れているが、排ガ
ス中に含まれる硫黄及びその酸化物等の存在によりしだ
いに触媒の浄化特性が低下することが懸念される。そこ
で、(b) 成分として、Cu、Co、Mn等の遷移元素と、Vと
を組み合わせて用いるのが好ましい。このように(b)成
分中にVを加えると、初期の触媒特性(NOx の還元特
性)は幾分低下するが、長期にわたる安定したNOx の還
元特性が得られる。When Cu, Co, or Mn is used as the component (b), its purifying ability is excellent at the initial stage of use, but the catalyst is gradually purified due to the presence of sulfur and its oxides contained in the exhaust gas. There is concern that the characteristics may deteriorate. Therefore, it is preferable to use V in combination with a transition element such as Cu, Co, or Mn as the component (b). Thus, when V is added to the component (b), the initial catalyst characteristics (reduction characteristics of NOx) are somewhat deteriorated, but stable NOx reduction characteristics for a long period of time can be obtained.
【0020】この第一の触媒として、上述の成分(a) 及
び(b) にさらに、(c) 希土類元素(Ce 、La、Nd、Sm等)
の1種又は2種以上を加えたものを使用してもよい。
(c) 希土類元素を加えると、除去効果が一層向上する。As the first catalyst, in addition to the above-mentioned components (a) and (b), (c) rare earth elements (Ce, La, Nd, Sm, etc.)
You may use what added 1 type or 2 types or more of these.
(c) Addition of a rare earth element further improves the removal effect.
【0021】第一の触媒として、(a) 及び(b) のみから
なるものを用いる場合、その配合比は、それぞれの金属
分の重量比で(a) が10〜90%、(b) が10〜90%
であり、好ましくは(a) が25〜75%、(b) が25〜
75%である。また、(c) も含む場合には、(a) が10
〜80%、(b) が10〜80%、(c) が50%以下、好
ましくは(a) が25〜50%、(b) が25〜50%、
(c) が25〜50%とする。When a catalyst consisting only of (a) and (b) is used as the first catalyst, the compounding ratio is such that (a) is 10 to 90% and (b) is the weight ratio of the respective metal components. 10-90%
And preferably (a) is 25 to 75% and (b) is 25 to 75%.
75%. When (c) is also included, (a) is 10
-80%, (b) 10-80%, (c) 50% or less, preferably (a) 25-50%, (b) 25-50%,
(c) is 25 to 50%.
【0022】上記(b) 成分として、Cu、Co、Mn等の遷移
元素と、V元素とを併用する場合には、V元素以外の
(b) 成分と、V元素との比率を重量比で5/1〜1/1
5程度とするのがよい。When a transition element such as Cu, Co, or Mn is used in combination with the V element as the component (b), other than the V element,
The weight ratio of the component (b) to the V element is 5/1 to 1/1
It is good to set it to about 5.
【0023】なお、第一の触媒は、成形体の排ガス入口
側の部分に後述する方法によって担持される。The first catalyst is supported on the exhaust gas inlet side of the molded body by the method described later.
【0024】本発明では、上述の第一の触媒の他に、酸
化能の高い白金族元素を含む第二の触媒を用いる。この
白金族元素を含む第二の触媒は、残存する炭化水素やCO
等の浄化用触媒として働く。この第二の触媒は、Pt系触
媒、またはPd系触媒であってもよいし、Pt系とPd系の混
合触媒、さらにはPt系、Pd系及びRh系の混合触媒として
も良い。また上記の白金族系の触媒の他に、さらにAu及
び/又はAgを含有することもできる。このように白金族
元素を含む触媒にさらにAu及び/又はAgを加えるとHC
やCO等の浄化特性を向上させることができる。In the present invention, in addition to the above-mentioned first catalyst, a second catalyst containing a platinum group element having high oxidizing ability is used. The second catalyst containing this platinum group element is the residual hydrocarbons and CO
Acts as a catalyst for purification of etc. The second catalyst may be a Pt-based catalyst or a Pd-based catalyst, a Pt-based and Pd-based mixed catalyst, or a Pt-based, Pd-based and Rh-based mixed catalyst. Further, in addition to the above platinum group-based catalyst, Au and / or Ag may be further contained. As described above, when Au and / or Ag is further added to the catalyst containing the platinum group element, HC
Purification characteristics such as CO and CO can be improved.
【0025】この第二の触媒は、成形体の排ガス出口側
の部分に担持する。The second catalyst is supported on the exhaust gas outlet side of the molded body.
【0026】このように本発明では、成形体の排ガス流
入口側の部分に上述の第一の触媒を、出口側の部分に第
二の触媒を担持する。このように、二系統の触媒を成形
体に担持すると、排ガスの浄化は極めて良好となる。す
なわち、入口側の第一の触媒上で、まずHCによりNOx
が還元される。なお、第一の触媒は上述のように卑金属
を主体とするので、SO3 の生成を抑制することができ
る。As described above, in the present invention, the above-mentioned first catalyst is loaded on the exhaust gas inflow side of the molded body, and the second catalyst is loaded on the exit side. As described above, when the two systems of catalysts are carried on the molded body, purification of exhaust gas becomes extremely good. That is, on the first catalyst on the inlet side, first, NOx is generated by HC.
Is reduced. Since the first catalyst is mainly composed of the base metal as described above, the production of SO 3 can be suppressed.
【0027】次に、出口側の第二の触媒上で排ガス中に
残存するHC、CO等が酸化される。また酸素濃度が低下
すると、この第二の触媒上で、上述の入口側の第一の触
媒上で還元されずに残ったNOx がCO、HCにより還元さ
れることになる。Next, HC, CO, etc. remaining in the exhaust gas are oxidized on the second catalyst on the outlet side. Further, when the oxygen concentration decreases, NOx remaining on the second catalyst without being reduced on the first catalyst on the inlet side is reduced by CO and HC.
【0028】上述した第一の触媒、及び第二の触媒は、
上述したセラミック材料からなる成形体に直接担持して
もよいが、成形体の表面にさらに、多孔質のセラミック
層を形成し、この多孔質のセラミック層に触媒を担持す
る構成とするのがよい。成形体より表面積の大きな多孔
質のセラミック層を成形体上に設け、これに触媒を担持
する構成とすると、排ガスと排ガス浄化材との接触面積
が大きくなり、排ガス浄化能はいっそう向上する。な
お、触媒の担持層となる多孔質のセラミック層の比表面
積は30m2 /g以上とするのがよい。The above-mentioned first catalyst and second catalyst are
Although it may be directly supported on the molded body made of the above-mentioned ceramic material, it is preferable that a porous ceramic layer is further formed on the surface of the molded body and the catalyst is supported on the porous ceramic layer. .. When a porous ceramic layer having a surface area larger than that of the molded body is provided on the molded body and the catalyst is supported on the molded body, the contact area between the exhaust gas and the exhaust gas purifying material is increased, and the exhaust gas purifying ability is further improved. The specific surface area of the porous ceramic layer serving as the catalyst supporting layer is preferably 30 m 2 / g or more.
【0029】成形体上に設ける多孔質のセラミック層を
形成する材料としては、アルミナ、チタニア、ジルコニ
ア、マグネシア、チタニア−アルミナ、チタニア−シリ
カ、チタニア−ジルコニア、アルミナ−ジルコニア、ア
ルミナ−シリカ等の多孔質で表面積の大きいセラミック
ス等が挙げられる。炭化水素によるNOx の除去率を向上
させるためには、特に、上述したアルミナ系のセラミッ
クスや、ジルコニア、チタニア、チタニア−ジルコニア
等を用いるのがよい。なお、浄化材による圧力損失を過
度に大きくしないように、後述するウォッシュコート法
やゾル−ゲル法により多孔質のセラミック層を形成する
のがよい。As a material for forming the porous ceramic layer provided on the molded body, porous materials such as alumina, titania, zirconia, magnesia, titania-alumina, titania-silica, titania-zirconia, alumina-zirconia, and alumina-silica are used. Examples include ceramics of high quality and large surface area. In order to improve the NOx removal rate by hydrocarbons, it is particularly preferable to use the above-mentioned alumina-based ceramics, zirconia, titania, titania-zirconia, or the like. In addition, it is preferable to form the porous ceramic layer by a wash coat method or a sol-gel method described later so that the pressure loss due to the purifying material is not excessively increased.
【0030】セラミック成形体上に多孔質のセラミック
層を設け、これに第一及び第二の触媒を担持する場合に
は、セラミック成形体に対して3〜15重量%の多孔質
のセラミック層を設け、この多孔質のセラミック層に対
して、触媒を担持するのがよい。多孔質のセラミック層
が上記の下限値未満であると、十分な量の触媒を担持す
ることが難しくなる。また、多孔質のセラミック層が上
記の上限値を超す量となると、浄化材における圧力損失
が大きくなりすぎる。より好ましくは、多孔質のセラミ
ック層は成形体の5〜12重量%とする。When a porous ceramic layer is provided on the ceramic molded body and the first and second catalysts are carried on this, a porous ceramic layer of 3 to 15% by weight based on the ceramic molded body is provided. It is preferable to provide a catalyst for the porous ceramic layer. When the porous ceramic layer is less than the above lower limit value, it becomes difficult to support a sufficient amount of catalyst. Further, when the amount of the porous ceramic layer exceeds the above upper limit value, the pressure loss in the purification material becomes too large. More preferably, the porous ceramic layer is 5 to 12% by weight of the molded body.
【0031】多孔質のセラミック層に担持される触媒の
量は、多孔質のセラミック層に第一の触媒が0.01〜
10重量%、好ましくは0.05〜5重量%、第二の触
媒が0.01〜0.5重量%(ともに触媒の金属分に換
算して)とする。より好ましくは第一の触媒の担持量
を、多孔質のセラミック層に対して0.1〜2重量%、
第二の触媒を0.01〜0.02重量%とする。第一の
触媒の担持量が0.01重量%未満であると、NOx の浄
化率が向上しない。また、10重量%を超す量の第一の
触媒を担持すると、かえってHCとNOx の反応が抑制さ
れることになる。一方、第二の触媒の担持量が0.01
重量%未満であると、排ガス中に残存するCO、HC等の
浄化能の向上がみられない。また、第二の触媒の担持量
が0.5重量%を超してもCO、HC等の浄化能にそれほ
ど向上がみられない。The amount of the catalyst supported on the porous ceramic layer is 0.01 to 0.01% by weight of the first catalyst on the porous ceramic layer.
10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, and 0.01 to 0.5% by weight of the second catalyst (both are converted to the metal content of the catalyst). More preferably, the supported amount of the first catalyst is 0.1 to 2% by weight with respect to the porous ceramic layer,
The amount of the second catalyst is 0.01 to 0.02% by weight. If the loading amount of the first catalyst is less than 0.01% by weight, the NOx purification rate will not be improved. Further, when the amount of the first catalyst that exceeds 10% by weight is carried, the reaction between HC and NOx is rather suppressed. On the other hand, the loading amount of the second catalyst is 0.01
If it is less than wt%, the purification performance of CO, HC, etc. remaining in the exhaust gas is not improved. Further, even if the amount of the second catalyst carried exceeds 0.5% by weight, the ability to purify CO, HC and the like is not significantly improved.
【0032】多孔質のセラミック層を設けずに、セラミ
ック成形体に上述した第一及び第二の触媒を担持する場
合、あるいはペレットを担体として用いる場合には、排
ガスに対する触媒量が上記範囲と同じになるようなレベ
ルに設定する。When the above-mentioned first and second catalysts are supported on the ceramic molded body without providing the porous ceramic layer or when the pellets are used as the carrier, the amount of the catalyst with respect to the exhaust gas is the same as the above range. Set the level so that
【0033】本発明において、フォーム型成形体を用い
る場合、成形体の排ガスの入口側を低密度とし、また出
口側を高密度薄層部として、NOx 還元用の触媒である第
一の触媒を成形体の低密度部分に担持し、残存するHC
やCOの浄化用触媒として働く第二の白金族系触媒を成形
体の排ガス出口側の高密度薄層部に担持する構成とする
こともできる。このようにすると、成形体の入口側が低
密度であるために、排ガスが成形体内細孔に入りやす
く、また排ガスは出口側の薄層部により適度の抵抗を受
けることになるので、低密度の部分におけるCO、HCの
浄化や、NOx の還元を効率良く行うことができる。In the present invention, when a foam type molded body is used, the exhaust gas inlet side of the molded body has a low density, and the outlet side has a high density thin layer portion, and the first catalyst which is a catalyst for NOx reduction is used. HC remaining on the low-density portion of the compact
A second platinum group-based catalyst that functions as a catalyst for purifying CO or CO may be supported on the high-density thin layer portion on the exhaust gas outlet side of the molded body. In this way, since the inlet side of the molded body has a low density, the exhaust gas easily enters the pores in the molded body, and the exhaust gas receives an appropriate resistance due to the thin layer portion on the outlet side. It is possible to efficiently purify CO and HC in the portion and reduce NOx.
【0034】排ガスの出口側にあたる成形体の高密度薄
層部を形成する方法はいくつか考えられるが、(a) 所望
の形状の型の底面にグリセリン、水、界面活性剤からな
る離型剤を塗布し、この型にコージェライト等のスラリ
ーを流し込み、型を分離し、乾燥後、焼成する方法や、
(b) 均一な成形体をまず形成し、有機バインダとコージ
ェライト等の粉末を混合し、それを成形体の一表面に塗
布して乾燥し、焼成する方法等が好ましい。There are several possible methods for forming the high-density thin layer portion of the molded body on the exhaust gas outlet side. (A) A release agent composed of glycerin, water, and a surfactant on the bottom surface of the mold having a desired shape. A method in which a slurry such as cordierite is poured into this mold, the mold is separated, dried and then baked,
(b) A method in which a uniform molded body is first formed, and an organic binder and powders of cordierite or the like are mixed, and the mixture is applied to one surface of the molded body, dried, and baked are preferable.
【0035】このようにして形成される耐熱多孔性成形
体は、低密度部において、60〜90%程度のポロシティ及
び3〜1000μm(平均約200 〜800 μm)のポアサイズ
を有し、高密度薄層部において、40〜70%のポロシテ
ィ、及び3〜400 μm(平均約20〜300 μm) 程度のポ
アサイズを有するのが好ましい。また、高密度薄層部自
身の厚さとしては、5〜2000mmであるのが好ましく、よ
り好ましくは10〜50mmである。The heat-resistant porous molded article thus formed has a porosity of about 60 to 90% and a pore size of 3 to 1000 μm (average of about 200 to 800 μm) in the low density portion, and has a high density and thinness. The layer portion preferably has a porosity of 40 to 70% and a pore size of about 3 to 400 μm (average about 20 to 300 μm). The thickness of the high density thin layer portion itself is preferably 5 to 2000 mm, more preferably 10 to 50 mm.
【0036】フォーム型の成形体全体の大きさは、目的
に応じて種々変更することができるが、一般に成形体の
直径は50〜400mm 、厚さは5〜30mmとするのが好まし
い。また必要に応じて、複数枚の成形体を積層したもの
でもよい。The size of the whole foam-type molded product can be variously changed according to the purpose, but in general, the molded product preferably has a diameter of 50 to 400 mm and a thickness of 5 to 30 mm. If necessary, a plurality of molded bodies may be laminated.
【0037】また、排ガス浄化材の基材となる成形体と
して、上述のフォーム型の成形体のほかに、ガソリンエ
ンジンや、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化に開発さ
れた公知のハニカム型成形体を用いることができる。In addition to the above-described foam type molded body, a known honeycomb type molded body developed for exhaust gas purification for a gasoline engine or a diesel engine is used as a molded body as a base material for an exhaust gas purifying material. be able to.
【0038】上記の二系統の触媒の耐熱多孔性成形体へ
の担持は、以下の方法により行うことができる。The above-mentioned two types of catalysts can be loaded on the heat resistant porous molded body by the following method.
【0039】まず、成形体の排ガス流入口側に第一の触
媒を保持する方法には、第一の触媒を形成する金属の炭
酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、水酸化物などの水溶液
に、ハニカム型やフォーム型の耐熱多孔性成形体を浸漬
する方法等を採用できる。また、また、フェロシアン化
アルカリなどのように複数の卑金属系金属を含む化合物
の溶液に成形体を浸漬して、触媒を含浸させる方法も可
能である。First, the method of holding the first catalyst on the exhaust gas inflow side of the molded body is carried out by an aqueous solution of metal carbonate, nitrate, acetate, chloride, hydroxide or the like which forms the first catalyst. For example, a method of immersing a honeycomb-type or foam-type heat-resistant porous molded body can be adopted. Further, a method of immersing the molded body in a solution of a compound containing a plurality of base metal-based metals such as alkali ferrocyanide to impregnate the catalyst is also possible.
【0040】Vの担持においては、NH4 VO3 としゅう酸
の溶液を用いることができる。また、アルカリのバナジ
ン酸塩(たとえばバナジン酸カリウム、バナジン酸ナト
リウム、バナジン酸セシウム)を用い、アルカリ金属元
素とV元素とを同時に担持することもできる。For loading V, a solution of NH 4 VO 3 and oxalic acid can be used. Alternatively, an alkali vanadate (for example, potassium vanadate, sodium vanadate, and cesium vanadate) can be used to simultaneously support the alkali metal element and the V element.
【0041】排ガスの出口側に当たる部分への第二の触
媒の担持は、白金族元素の塩化物等の水溶液に、成形体
の排ガス流出口側の部分のみを浸漬することにより行う
ことができる。The loading of the second catalyst on the portion of the exhaust gas which is on the outlet side can be carried out by immersing only the portion of the molded body on the exhaust gas outlet side in an aqueous solution of a chloride of a platinum group element or the like.
【0042】触媒の担持面積を大きくするためには、上
述の通り、多孔質で表面積の大きいセラミックス等の担
体層を介して、耐熱成形体に間接的に担持させるのが好
ましい。浄化材による圧力損失を適度なものとし、触媒
を均一に担持させるためには、ウオッシュコート法やゾ
ル−ゲル法を用いて成形体の表面に多孔質のセラミック
層(担体層)を形成するのがよい。In order to increase the supported area of the catalyst, it is preferable to indirectly support the catalyst on the heat-resistant molded body through a carrier layer such as a porous ceramic having a large surface area, as described above. In order to make the pressure loss due to the purifying material moderate and to carry the catalyst uniformly, it is necessary to form a porous ceramic layer (support layer) on the surface of the molded body by using a wash coat method or a sol-gel method. Is good.
【0043】ウォッシュコート法は、上記したセラミッ
クスのスラリー中に成形体を浸漬し、乾燥することによ
り触媒の担体層となるセラミックス層を成形体表面上に
形成する方法である。The wash coating method is a method of forming a ceramic layer serving as a catalyst carrier layer on the surface of a molded body by immersing the molded body in the above-mentioned ceramic slurry and drying it.
【0044】この方法を用いる場合、触媒活性種の担持
は、担体層となるセラミックス層の形成後に含浸法等に
より行うことができるが、触媒をあらかじめ含浸したセ
ラミックス粉末を用いてウォッシュコート法を行えば、
一回の処理で触媒を担持した担体層を形成することがで
きる。When this method is used, the catalytically active species can be supported by the impregnation method or the like after the formation of the ceramic layer to be the carrier layer. However, the washcoat method is carried out by using the ceramic powder pre-impregnated with the catalyst. For example,
The carrier layer supporting the catalyst can be formed by a single treatment.
【0045】またゾル−ゲル法は、以下に詳述するよう
に、2通りある。第一の方法は、触媒活性種担体層用セ
ラミックスを形成する金属の有機塩(例えばアルコキシ
ド)を加水分解し、得られたゾルをハニカム型やフォー
ム型の成形体にコーティングし、水蒸気等との接触によ
りセラミックスの膜を生成させた後、乾燥、焼成し、最
後に触媒活性種の担持を行う方法である。例えば、担体
層用セラミックスとしてチタニア(TiO2 )を用い、こ
れに触媒活性種を担持させる場合、まずTiのアルコキシ
ド(例えば、Ti(O-isoC3 H7 )4 )のアルコール溶液
に、CH3 COOH、HNO3 、HCl等の酸を加えたコーティン
グ液を生成する。このコーティング液に成形体を浸漬
し、引き上げた後、水蒸気あるいは水と反応させてゲル
化を行う。There are two sol-gel methods, as described in detail below. The first method is to hydrolyze an organic salt (for example, an alkoxide) of a metal forming the ceramics for the catalytically active species carrier layer, coat the obtained sol on a honeycomb-type or foam-type molded body, and mix it with water vapor or the like. In this method, a ceramic film is formed by contact, followed by drying and firing, and finally carrying a catalytically active species. For example, when titania (TiO 2 ) is used as the ceramics for the carrier layer and catalytically active species are supported on the titania, first, an alcohol solution of Ti alkoxide (for example, Ti (O-isoC 3 H 7 ) 4 ) is added with CH 3 A coating solution containing an acid such as COOH, HNO 3 and HCl is produced. The molded body is dipped in this coating solution, pulled up, and then reacted with water vapor or water to cause gelation.
【0046】次いで、ハニカムやフォーム型の成形体を
乾燥、焼成すれば、それらの空孔表面にチタニアの層が
形成される。Next, when the honeycomb or foam type molded body is dried and fired, a titania layer is formed on the surface of the pores.
【0047】上述の方法により多孔質のセラミック層を
形成したら、次に、触媒活性種の炭酸塩、硝酸塩、酢酸
塩、水酸化物、塩化物などの水溶液を含浸して、再び乾
燥、焼成し、触媒の担持を行う。After the porous ceramic layer is formed by the above method, it is then impregnated with an aqueous solution of a carbonate, a nitrate, an acetate, a hydroxide, a chloride or the like of catalytically active species, and dried and fired again. The catalyst is supported.
【0048】第二の方法は、担体層用セラミックスと触
媒活性種をハニカムやフォーム型の成形体に同時にコー
ティングする方法である。例えば、まずTiアルコキシド
のアルコール溶液にCH3 COOH、HNO3 、HCl等の酸、及
び、触媒活性金属種の塩の水溶液を加えて、コーティン
グ液を生成する。次いで、そのコーティング液に成形体
を浸漬した後、水蒸気あるいは水と反応させてゾル化、
さらにはゲル化を行う。その後、成形体を乾燥、焼成
し、触媒を担持したチタニアからなるコーティング層を
形成する。The second method is a method of simultaneously coating the ceramics for the carrier layer and the catalytically active species on the honeycomb or foam type molded body. For example, first, an aqueous solution of an acid such as CH 3 COOH, HNO 3 , and HCl and a salt of a catalytically active metal species is added to an alcohol solution of Ti alkoxide to form a coating solution. Then, after immersing the molded body in the coating liquid, it is reacted with water vapor or water to form a sol,
Furthermore, gelation is performed. Then, the molded body is dried and fired to form a coating layer made of titania carrying a catalyst.
【0049】上記のいずれのゾル−ゲル法においても、
触媒活性金属種の塩としては、水に溶解するものであれ
ば、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物など、どのよう
な種類のものでも用いることができる。また、アルコキ
シドのアルコール溶液中に触媒金属の塩を均一に分散さ
せることを目的に、エチレングリコール等の分散剤を添
加するのが好ましい。In any of the above sol-gel methods,
As the salt of the catalytically active metal species, any kind of salt such as carbonate, nitrate, acetate and hydroxide can be used as long as it is soluble in water. In addition, it is preferable to add a dispersant such as ethylene glycol for the purpose of uniformly dispersing the salt of the catalyst metal in the alcohol solution of the alkoxide.
【0050】なお、酸はゲル化の際の加水分解反応の触
媒として添加するものであるが、酸の代わりにアルカリ
を添加しても、加水分解反応を促進することができる。Although the acid is added as a catalyst for the hydrolysis reaction during gelation, the hydrolysis reaction can be promoted by adding an alkali instead of the acid.
【0051】以上において担体層用セラミックスとして
チタニアを例に説明したが、それ以外のセラミックの場
合でも、同様にゾル−ゲル法により担持することができ
る。例えば、触媒活性種をアルミナに担持させる場合
は、Alのアルコキシドを用い、上述のチタニアの場合と
同様の方法で行う。その他の多孔質担体を用いるときも
同様である。Although titania has been described as an example of the ceramics for the carrier layer in the above, other ceramics can be similarly loaded by the sol-gel method. For example, when a catalytically active species is supported on alumina, an alkoxide of Al is used and the same method as in the case of titania described above is performed. The same applies when other porous carriers are used.
【0052】ゾル−ゲル法によれば、成形体中に触媒を
極めて均一に担持させることが可能であり、高密度の領
域でも均一な担持が容易となる。According to the sol-gel method, it is possible to support the catalyst in the molded body extremely uniformly, and it becomes easy to support the catalyst even in a high density region.
【0053】排ガス流の出口側に白金族元素やAu及び/
又はAgを担持させる方法としては、ウォッシュコート法
又はゾル−ゲル法により形成した担体層に、Pt、Pd、Rh
等の白金族元素の塩化物やAu及び/又はAgの塩化物の水
溶液等を含浸させ、乾燥、焼成を行う方法が適用でき
る。Platinum group elements, Au and / or
Alternatively, as a method of supporting Ag, Pt, Pd, Rh is added to a carrier layer formed by a washcoat method or a sol-gel method.
A method of impregnating with an aqueous solution of a chloride of a platinum group element such as the above, an aqueous solution of a chloride of Au and / or Ag, and drying and firing can be applied.
【0054】なお、第一の触媒における各金属成分は担
体層中で酸化物として存在する。また、第二の触媒にお
ける各金属成分は元素の状態、又は酸化物の状態で担体
層中に存在する。Each metal component in the first catalyst exists as an oxide in the carrier layer. Further, each metal component in the second catalyst exists in the carrier layer in the elemental state or the oxide state.
【0055】本発明における微粒子状炭素物質(パティ
キュレート)をほとんど含有しない排ガスとは、微粒子
状炭素物質を0.003g/Hp・時以下含有する排ガスを指
す。このような微粒子状炭素物質濃度の排ガスは、ガソ
リンエンジン等の排ガスにみられる。なお、ディーゼル
エンジンの排ガスにおいては、エンジンの運転条件、負
荷等により変動はするが、通常0.3 〜0.6g/Hp・時程度
の微粒子状炭素物質を含有する。The exhaust gas containing almost no particulate carbon material (particulate) in the present invention means an exhaust gas containing 0.003 g / Hp · hour or less of particulate carbon material. Exhaust gas having such a concentration of the particulate carbon material is found in exhaust gas from a gasoline engine or the like. Exhaust gas from a diesel engine usually contains about 0.3 to 0.6 g / Hp · hour of particulate carbon material, although it varies depending on engine operating conditions, load, and the like.
【0056】微粒子状炭素物質(パティキュレート)を
ほとんど含有しないガソリンエンジン等の排ガスは、酸
化雰囲気で、通常未燃焼炭化水素(HC)を100 〜500
ppm程度、NOx を200 〜4000ppm 程度含有する。また、
本発明における酸化性雰囲気とは、一酸化炭素、炭化水
素等の未燃焼成分を燃焼するのに必要な理論酸素量より
多い酸素を含む雰囲気を指す。通常、酸素量が4容量%
以上の排ガスは酸化性雰囲気である。HCとしては、プ
ロパン、プロピレン、アセチレン、エチレン等が含まれ
るが、一般に、反応性は三重結合(アセチレン等)>二
重結合(エチレン、プロピレン等)>一重結合(プロパ
ン)の順に大きい。通常排ガス中のHCは主としてメタ
ン、エチレン、アセチレンからなるので、NOx 還元反応
温度は200 〜500 ℃、好ましくは250 〜450 ℃とする。
反応温度が高すぎるとHC自身の燃焼が生じ、NOx の除
去率の向上がみられない。なお、排ガス中に還元剤とし
て作用するHCが少ない場合には、NOx を還元するに必
要な量のプロパン、プロピレン等のHCを強制的に導入
することもできる。Exhaust gas from a gasoline engine or the like containing almost no particulate carbonaceous material (particulates) usually contains 100 to 500 unburned hydrocarbons (HC) in an oxidizing atmosphere.
Approximately ppm, NOx is contained in the range of 200-4000ppm. Also,
The oxidizing atmosphere in the present invention refers to an atmosphere containing more oxygen than the theoretical amount of oxygen required for burning unburned components such as carbon monoxide and hydrocarbons. Usually, oxygen content is 4% by volume
The above exhaust gas has an oxidizing atmosphere. Examples of HC include propane, propylene, acetylene, ethylene and the like, but generally the reactivity is higher in the order of triple bond (acetylene etc.)> Double bond (ethylene, propylene etc.)> Single bond (propane). Usually, HC in exhaust gas is mainly composed of methane, ethylene and acetylene, so the NOx reduction reaction temperature is 200 to 500 ° C, preferably 250 to 450 ° C.
If the reaction temperature is too high, combustion of HC itself occurs, and the NOx removal rate is not improved. When the amount of HC acting as a reducing agent is small in the exhaust gas, the amount of HC such as propane and propylene necessary for reducing NOx can be forcibly introduced.
【0057】本発明を以下の具体的実施例によりさらに
詳細に説明する。実施例1 コージェライト製フォーム型成形体(円板状で厚さ50m
m、見かけの体積35cm3、重量12g、空孔率 85 %)に、
上記したウォッシュコート法により、γ−Al2O3 を成
形体に対して10%(重量%、以下同じ) コートした。得
られた成形体の一方の端部以外の部分に、CuCl2 の水溶
液を用いてγ−Al2 O3 に対してCuを10%(金属分に
ついて、以下同じ)含浸し、またCe(NO3 )3 水溶液を
用いてCeを2.5 %含浸し、次いでK2 CO3 水溶液を用い
て、Kを 2.5%含浸した。The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Example 1 Cordierite foam-type molding (disc-shaped with a thickness of 50 m
m, apparent volume 35 cm 3 , weight 12 g, porosity 85%),
Γ-Al 2 O 3 was coated on the molded body by 10% (weight%, the same applies hereinafter) by the above-mentioned wash coating method. A portion other than one end portion of the obtained molded body was impregnated with CuCl 2 in an aqueous solution of 10% with respect to γ-Al 2 O 3 (the metal content was the same below), and Ce (NO 3) 3 aqueous solution was impregnated with Ce 2.5% with and then with K 2 CO 3 aqueous solution and impregnated with K 2.5%.
【0058】一方、上述の含浸を行わない端部に対し、
H2 PtCl6 の水溶液を用いて、Ptをγ−Al2 O3 に対し
て0.02%含浸した。On the other hand, for the above-mentioned end portion not impregnated,
0.02% of Pt was impregnated in γ-Al 2 O 3 using an aqueous solution of H 2 PtCl 6 .
【0059】上記の含浸を施した成形体を乾燥後、500
℃で3時間焼成し、排ガス浄化材とした。After drying the above-mentioned impregnated molded body, 500
It was calcined at ℃ for 3 hours and used as an exhaust gas purifying material.
【0060】この浄化材について、K/Cu/Ceの触媒を
入口側として、O2 10 %、NO 800ppm 、CO 500ppm 、
C3 H6 300ppm、水分10%で残部実質的にN2 となる反
応ガスを用い、300 ℃で、反応ガスの流速を5.8 リット
ル/分とし、NO、CO、C3 H6 の浄化率を求めた。結果
を表1に示す。With this purification material, with the K / Cu / Ce catalyst as the inlet side, O 2 10%, NO 800 ppm, CO 500 ppm,
C 3 H 6 300ppm, using a reaction gas which becomes N 2 at the balance with 10% water content, at 300 ° C, the flow rate of the reaction gas was 5.8 liters / minute, and the purification rates of NO, CO and C 3 H 6 were I asked. The results are shown in Table 1.
【0061】実施例2 コージェライト製ハニカム型成形体(円板状で、厚さ50
mm、見かけの体積35cm3 、重量17g、空孔率 74 %)
に、上記したウォッシュコート法により、TiO2を成形
体に対して10%コートした。 Example 2 Cordierite honeycomb type molded body (disc-shaped, thickness 50
mm, apparent volume 35 cm 3 , weight 17 g, porosity 74%)
Then, 10% of TiO 2 was coated on the molded body by the above-mentioned wash coating method.
【0062】得られた成形体の一方の端部以外の部分
に、CuCl2 の水溶液を用いてTiO2 に対してCuを10%
含浸し、またLa(NO 3 ) 3 の水溶液を用いてLaを2.5 %
含浸し、次いでCsNO3 の水溶液を用いてCsを 2.5%含浸
した。An aqueous solution of CuCl 2 was used to apply 10% of Cu to TiO 2 except for one end of the obtained molded body.
Impregnated with 2.5% La using an aqueous solution of La (NO 3 ) 3.
Impregnation, then 2.5% of Cs was impregnated with an aqueous solution of CsNO 3 .
【0063】一方、上記の含浸を行わない端部に、H2
PtCl6 の水溶液を用いて、PtをTiO2 に対して0.02%含
浸した。On the other hand, at the end portion not subjected to the above impregnation, H 2
0.02% of Pt was impregnated with respect to TiO 2 using an aqueous solution of PtCl 6 .
【0064】上述の含浸後、成形体を乾燥させ、さらに
500 ℃で3時間焼成し、排ガス浄化材を得た。After the above impregnation, the molded body is dried and
It was fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain an exhaust gas purification material.
【0065】この浄化材について、Cs/Cu/Laの触媒を入
口側として、O2 10 %、NO 800ppm 、CO 500ppm 、C
3 H8 300ppm、水分10%で、残部実質的にN2 ガスとな
る反応ガスを用い、300 ℃で、反応ガスの流速を5.8 リ
ットル/分とし、NO、CO、C3 H8 の浄化率を求めた。
結果を表1に示す。With this purification material, with the Cs / Cu / La catalyst as the inlet side, O 2 10%, NO 800 ppm, CO 500 ppm, C
3 H 8 300 ppm, water content 10%, the balance is a reaction gas that is substantially N 2 gas, the reaction gas flow rate is 5.8 liters / minute at 300 ℃, NO, CO, C 3 H 8 purification rate I asked.
The results are shown in Table 1.
【0066】実施例3 コージェライト製フォーム型成形体(円板状で厚さ50m
m、見かけの体積35cm3、重量12g、空孔率 85 %)に、
上記したウォッシュコート法により、γ−Al2O3 を成
形体に対して10%コートした。得られた成形体の一方の
端部以外の部分に、CuCl2 の水溶液を用いてγ−Al2 O
3 に対してCuを0.5 %(金属分について、以下同じ)含
浸し、またCe(NO3 ) 3水溶液を用いてCeを0.2 %含浸
し、次いでCsNO3 水溶液を用いて、Csを 0.2%含浸し
た。 Example 3 Foam type molded body made of cordierite (disk-shaped with a thickness of 50 m
m, apparent volume 35 cm 3 , weight 12 g, porosity 85%),
By the washcoat method described above, 10% of γ-Al 2 O 3 was coated on the molded body. Γ-Al 2 O was prepared by using an aqueous solution of CuCl 2 in a portion other than one end of the obtained molded body.
Cu was impregnated with 0.5% of 3 (the same applies to the metal content below), 0.2% of Ce was impregnated with Ce (NO 3 ) 3 aqueous solution, and then 0.2% of Cs was impregnated with CsNO 3 aqueous solution. did.
【0067】一方、上述の含浸を行わない端部に対し、
H2 PtCl6 の水溶液を用いて、Ptをγ−Al2 O3 に対し
て0.02%含浸した。On the other hand, for the end portion not subjected to the above-mentioned impregnation,
0.02% of Pt was impregnated in γ-Al 2 O 3 using an aqueous solution of H 2 PtCl 6 .
【0068】上記の含浸を施した成形体を乾燥後、500
℃で3時間焼成し、排ガス浄化材とした。After drying the above-mentioned impregnated molded body, 500
It was calcined at ℃ for 3 hours and used as an exhaust gas purifying material.
【0069】この浄化材について、Cs/Cu/Ceの触媒を
入口側として、O2 10 %、NO 800ppm 、CO 500ppm 、
C3 H6 300ppm、水分10%で残部実質的にN2 となる反
応ガスを用い、300 ℃で、反応ガスの流速を5.8 リット
ル/分とし、NO、CO、C3 H6 の浄化率を求めた。結果
を表1に示す。Regarding this purification material, with the Cs / Cu / Ce catalyst as the inlet side, O 2 10%, NO 800 ppm, CO 500 ppm,
C 3 H 6 300ppm, using a reaction gas which becomes N 2 at the balance with 10% water content, at 300 ° C, the flow rate of the reaction gas was 5.8 liters / minute, and the purification rates of NO, CO and C 3 H 6 were I asked. The results are shown in Table 1.
【0070】実施例4 コージェライト製ハニカム型成形体(円板状で、厚さ50
mm、見かけの体積35cm3 、重量17g、空孔率 74 %)
に、上記したウォッシュコート法により、TiO2を成形
体に対して10%コートした。 Example 4 A honeycomb type molded body made of cordierite (having a disc shape and a thickness of 50)
mm, apparent volume 35 cm 3 , weight 17 g, porosity 74%)
Then, 10% of TiO 2 was coated on the molded body by the above-mentioned wash coating method.
【0071】得られた成形体の一方の端部以外の部分
に、CuCl2 の水溶液を用いてTiO2 に対してCuを0.5 %
含浸し、またLa(NO 3 ) 3 の水溶液を用いてLaを0.2 %
含浸し、次いでCsNO3 の水溶液を用いてCsを 0.2%含浸
した。An aqueous solution of CuCl 2 was used to apply Cu of 0.5% to TiO 2 to a portion other than one end of the obtained molded body.
Impregnated with 0.2% La using an aqueous solution of La (NO 3 ) 3.
It was impregnated and then 0.2% of Cs was impregnated with an aqueous solution of CsNO 3 .
【0072】一方、上記の含浸を行わない端部に、H2
PtCl6 の水溶液を用いて、PtをTiO2 に対して0.02%含
浸した。On the other hand, at the end portion not subjected to the above-mentioned impregnation, H 2
0.02% of Pt was impregnated with respect to TiO 2 using an aqueous solution of PtCl 6 .
【0073】上述の含浸後、成形体を乾燥させ、さらに
500 ℃で3時間焼成し、排ガス浄化材を得た。After the above impregnation, the molded body is dried, and
It was fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain an exhaust gas purification material.
【0074】この浄化材について、Cs/Cu/Laの触媒を入
口側として、O2 10 %、NO 800ppm 、CO 500ppm 、C
3 H8 300ppm、水分10%で、残部実質的にN2 ガスとな
る反応ガスを用い、300 ℃で、反応ガスの流速を5.8 リ
ットル/分とし、NO、CO、C3 H8 の浄化率を求めた。
結果を表1に示す。Regarding this purification material, with the Cs / Cu / La catalyst as the inlet side, O 2 10%, NO 800 ppm, CO 500 ppm, C
3 H 8 300 ppm, water content 10%, the balance is a reaction gas that is substantially N 2 gas, the reaction gas flow rate is 5.8 liters / minute at 300 ℃, NO, CO, C 3 H 8 purification rate I asked.
The results are shown in Table 1.
【0075】比較例1 実施例3と同様にして、コージェライト製フォーム型成
形体に、ウォッシュコート法によりγ−Al2 O3 を成形
体に対して10%コートし、これにCuの塩化物の水溶液を
用いてγ−Al2 O3 に対してCuを10%含浸した。上記で
得た浄化材について、実施例4と同様の条件下でNO、CO
及びC3 H8 の浄化率を求めた。結果を表1に示す。 Comparative Example 1 In the same manner as in Example 3, a cordierite foam-type molding was coated with 10% of γ-Al 2 O 3 by a wash coating method, and Cu chloride was added thereto. Cu was impregnated in 10% of γ-Al 2 O 3 using the aqueous solution of. Regarding the purification material obtained above, NO, CO under the same conditions as in Example 4
And the purification rates of C 3 H 8 were obtained. The results are shown in Table 1.
【0076】比較例2 実施例3と同様にして、コージェライト製フォーム型成
形体にγ−Al2 O3 を10%コートし、これにPtの塩化物
の水溶液を用いてγ−Al2 O3 に対して0.2 %のPtを含
浸した。上記で得た浄化材について、実施例4と同様の
条件下でNO、CO及びC3 H8 の浄化率を求めた。結果を
表1に示す。 Comparative Example 2 In the same manner as in Example 3, a cordierite foam-type molded product was coated with 10% of γ-Al 2 O 3, and an aqueous solution of Pt chloride was used to form γ-Al 2 O. Impregnated with 0.2% Pt for 3 %. With respect to the purification material obtained above, the purification rates of NO, CO and C 3 H 8 were obtained under the same conditions as in Example 4. The results are shown in Table 1.
【0077】 表1 例No. 浄化率(%) NO CO HC 実施例1 20 60 50 実施例2 25 60 50 実施例3 40 60 50 実施例4 32 60 50 比較例1 0 0 5 比較例2 0 90 70 Table 1 Example No. Purification rate (%) NO CO HC Example 1 20 60 50 Example 2 25 60 50 Example 3 40 60 50 Example 4 32 60 50 Comparative Example 1 0 0 5 Comparative Example 2 0 90 70
【0078】表1からわかるように、実施例の浄化材で
は、NOの浄化率は20%以上となる。特に、第一の触媒に
おける成分の担持量を少なめにした例(実施例3、4)
ではNOの浄化率は30%以上となった。一方、比較例の浄
化材では実質的にNOは浄化されない。また、実施例の浄
化材は、CO及びHCに対してもかなりの浄化作用を有す
ることがわかる。As can be seen from Table 1, in the purification materials of Examples, the NO purification rate is 20% or more. In particular, an example in which the amount of the component carried in the first catalyst is reduced (Examples 3 and 4)
The NO purification rate was over 30%. On the other hand, the purification material of the comparative example does not substantially purify NO. Further, it can be seen that the purifying materials of the examples also have a considerable purifying effect on CO and HC.
【0079】実施例5〜7 コージェライト製フォーム型成形体(見かけの体積35cm
3 、重量17g、空孔率74 %)に、上記したウォッシュ
コート法により、ZrO2 (実施例5)、TiO2−ZrO2
(実施例6)、又はアルミナ系酸化物(実施例7)を成
形体に対して10%コートした。 Examples 5 to 7 Foam type moldings made of cordierite (apparent volume 35 cm
3 , weight 17 g, porosity 74%), and ZrO 2 (Example 5), TiO 2 —ZrO 2 by the above washcoat method.
(Example 6) or the alumina-based oxide (Example 7) was coated on the molded body by 10%.
【0080】上記で得たZrO2 層、TiO2 −ZrO2 層、
又はAl2 O3 層に対して、各実施例ともそれぞれ以下の
8種の第一の触媒種を実施例2と同様にして担持した。
なお、各金属の担持量は、触媒担持層に対して、アルカ
リ金属元素がそれぞれ0.2重量%、遷移金属元素がそ
れぞれ0.5重量%、及び希土類元素も担持する場合に
は希土類元素の担持量を0.2重量%とした。ZrO 2 layer, TiO 2 —ZrO 2 layer obtained above,
Alternatively, in each of the Examples, the following eight first catalyst species were loaded on the Al 2 O 3 layer in the same manner as in Example 2.
The amount of each metal loaded is 0.2% by weight of the alkali metal element, 0.5% by weight of the transition metal element, and when the rare earth element is also loaded, the amount of the rare earth element loaded on the catalyst loading layer. The supported amount was 0.2% by weight.
【0081】また、この第一の触媒の担持していない方
の成形体端部には、実施例2と同様にして第二の触媒を
担持した。A second catalyst was loaded on the end of the molded body on which the first catalyst was not loaded, in the same manner as in Example 2.
【0082】第一の触媒種 (1) Cs/Cu (2) Cs/Co (3) Cs/Mn (4) Cs/V (5) Cs/Co/La (6) Cs/Co/Ce (7) Cs/Mn/Ce (8) Cs/Mn/La First catalyst species (1) Cs / Cu (2) Cs / Co (3) Cs / Mn (4) Cs / V (5) Cs / Co / La (6) Cs / Co / Ce (7 ) Cs / Mn / Ce (8) Cs / Mn / La
【0083】得られた各浄化材について、実施例2と同
様にしてNO、CO及びC3 H8 の浄化率を求めたところ、
それぞれ実施例2と同程度の浄化率が得られた。For each of the obtained purification materials, the purification rates of NO, CO and C 3 H 8 were obtained in the same manner as in Example 2.
Purification rates similar to those in Example 2 were obtained.
【0084】実施例8 実施例3で用いたものと同様のコージェライト製フォー
ム型成形体に、上記したウォッシュコート法により、γ
−Al2 O3 を成形体に対して10%コートした。得られた
成形体の一方の端部以外の部分に、CuCl2 の水溶液を用
いてγ−Al2 O3 に対してCuを0.5 %含浸するととも
に、NH4 VO3 水溶液としゅう酸の混合液を用い、Vを0.
5 %含浸し、またCe(NO3 ) 3水溶液を用いてCeを0.2
%含浸し、次いでCsNO3 水溶液を用いて、Csを 0.2%含
浸した。 Example 8 A cordierite foam molding similar to that used in Example 3 was subjected to γ by the washcoat method described above.
-Al 2 O 3 was coated on the molded body by 10%. A part of the obtained molded body other than one end is impregnated with 0.5% Cu in γ-Al 2 O 3 using an aqueous solution of CuCl 2 and a mixed solution of an NH 4 VO 3 aqueous solution and oxalic acid. And V is 0.
It is impregnated with 5% and Ce (NO 3 ) 3 solution is used to add 0.2% Ce.
% Cs, and then 0.2% Cs was impregnated with an aqueous CsNO 3 solution.
【0085】一方、上述の含浸を行わない端部に対し、
H2 PtCl6 の水溶液を用いて、Ptをγ−Al2 O3 に対し
て0.02%含浸した。On the other hand, for the end portion not subjected to the above-mentioned impregnation,
0.02% of Pt was impregnated in γ-Al 2 O 3 using an aqueous solution of H 2 PtCl 6 .
【0086】上記の含浸を施した成形体を乾燥後、500
℃で3時間焼成し、排ガス浄化材とした。After the molded body impregnated with the above is dried, 500
It was calcined at ℃ for 3 hours and used as an exhaust gas purifying material.
【0087】この浄化材について、Cs/Cu/V/Ceの触
媒を入口側として、実施例3と同様の条件でNO、CO、C
3 H6 の浄化率を求めた。結果を表2に示す。With respect to this purification material, NO, CO and C were obtained under the same conditions as in Example 3 with the Cs / Cu / V / Ce catalyst as the inlet side.
The purification rate of 3 H 6 was determined. The results are shown in Table 2.
【0088】また、上記ガスの通過開始後10時間経過
した時点でのNO、CO、C3 H6 の浄化率を求めたとこ
ろ、表2に示す実施例8の結果とほぼ同じ浄化率であっ
た。Further, when the purification rates of NO, CO and C 3 H 6 were obtained 10 hours after the passage of the above gas, the purification rates were almost the same as the results of Example 8 shown in Table 2. It was
【0089】実施例9 実施例4用いたものと同様のコージェライト製ハニカム
型成形体に、上記したウォッシュコート法により、TiO
2 を成形体に対して10%コートした。 Example 9 The same cordierite honeycomb molded body as that used in Example 4 was added with TiO 2 by the above-mentioned wash coating method.
10% of 2 was coated on the molded body.
【0090】得られた成形体の一方の端部以外の部分
に、CuCl2 の水溶液を用いてTiO2 層に対してCuを0.5
%含浸するとともに、NH4 VO3 水溶液としゅう酸の混合
液を用い、Vを0.5 %含浸し、またLa(NO 3 ) 3 の水溶
液を用いてLaを0.2 %含浸し、次いでCsNO3 の水溶液を
用いてCsを 0.2%含浸した。Cu was added to the TiO 2 layer at a portion other than one end of the obtained molded body by using an aqueous solution of CuCl 2 in an amount of 0.5.
%, Impregnated with 0.5% V using a mixed solution of NH 4 VO 3 aqueous solution and oxalic acid, and 0.2% La with an aqueous solution of La (NO 3 ) 3 and then an aqueous solution of CsNO 3 . Was used to impregnate 0.2% of Cs.
【0091】一方、上記の含浸を行わない端部に、H2
PtCl6 の水溶液を用いて、PtをTiO2 に対して0.02%含
浸した。On the other hand, at the end portion not subjected to the above impregnation, H 2
0.02% of Pt was impregnated in TiO 2 using an aqueous solution of PtCl 6 .
【0092】上述の含浸後、成形体を乾燥させ、さらに
500 ℃で3時間焼成し、排ガス浄化材を得た。After the above impregnation, the molded body is dried, and
It was fired at 500 ° C for 3 hours to obtain an exhaust gas purifying material.
【0093】この浄化材について、実施例4と同様の条
件でNO、CO、C3 H8 の浄化率を求めた。結果を表2に
示す。With respect to this purification material, the purification rates of NO, CO and C 3 H 8 were obtained under the same conditions as in Example 4. The results are shown in Table 2.
【0094】また、上記ガスの通過開始後10時間経過
した時点でのNO、CO、C3 H8 の浄化率を求めたとこ
ろ、表2に示す実施例9の結果とほぼ同じ浄化率であっ
た。Further, when the purification rates of NO, CO and C 3 H 8 were obtained 10 hours after the passage of the above gas, the purification rates were almost the same as the results of Example 9 shown in Table 2. It was
【0095】 [0095]
【0096】表2からわかるように、実施例の浄化材で
は、NOの浄化率は約30%程度となる。また、上述の通
り、実施例8、9における浄化特性は排ガスが通過しは
じめて10時間経過した時点でも良好な排ガス浄化を行
っており、耐久性に優れている。また、実施例の浄化材
は、CO及びHCに対してもかなりの浄化作用を有するこ
とがわかる。As can be seen from Table 2, in the purification materials of Examples, the NO purification rate is about 30%. In addition, as described above, the purification characteristics in Examples 8 and 9 are excellent in exhaust gas purification even after the passage of 10 hours from the start of exhaust gas passage, and excellent durability. Further, it can be seen that the purifying materials of the examples also have a considerable purifying effect on CO and HC.
【0097】実施例10〜12 実施例3で用いたコージェライト製フォーム型成形体と
同様の成形体に、上記したウォッシュコート法により、
成形体に対して10%のZrO2 (実施例10)、TiO2 −
ZrO2 (実施例11)又はアルミナ系酸化物(実施例1
2)からなる触媒担体層を形成した。 Examples 10 to 12 A molded article similar to the cordierite foam-molded article used in Example 3 was applied to the above-mentioned wash-coating method.
10% ZrO 2 (Example 10), TiO 2 − based on the molded body
ZrO 2 (Example 11) or alumina-based oxide (Example 1)
A catalyst carrier layer consisting of 2) was formed.
【0098】この触媒担体層に対して、実施例8と同様
の方法で、各実施例についてそれぞれ以下の7種の第一
の触媒種を担持するとともに、触媒担持層(ZrO2 、Ti
O2−ZrO2 又はアルミナ系酸化物)に対してPtを0.02
%担持した浄化材を作製した。なお、第一の触媒におけ
る各金属の担持量は、触媒担体層に対して、アルカリ金
属元素がそれぞれ0.2重量%、遷移金属元素がそれぞ
れ0.5重量%、及び希土類元素も担持する場合にはこ
の担持量を0.2重量%とした。In the same manner as in Example 8, the following seven types of first catalyst species were loaded on the catalyst support layer, and the catalyst loading layer (ZrO 2 , Ti
O 2 -ZrO 2 or alumina-based oxide) Pt 0.02
%, A purifying material was prepared. The amount of each metal supported on the first catalyst is 0.2% by weight of an alkali metal element, 0.5% by weight of a transition metal element, and a rare earth element on the catalyst carrier layer. In addition, the supported amount was 0.2% by weight.
【0099】触媒種 (1) Cs/V/Cu (2) Cs/V/Co (3) Cs/V/Mn (4) Cs/V/Co/La (5) Cs/V/Co/Ce (6) Cs/V/Mn/Ce (7) Cs/V/Mn/La Catalytic species (1) Cs / V / Cu (2) Cs / V / Co (3) Cs / V / Mn (4) Cs / V / Co / La (5) Cs / V / Co / Ce ( 6) Cs / V / Mn / Ce (7) Cs / V / Mn / La
【0100】得られた浄化材について、実施例9と同様
にしてNO、CO及びC3 H8 の浄化率を求めたところ、実
施例9と同程度の浄化率が得られた。With respect to the obtained purification material, the purification rates of NO, CO and C 3 H 8 were obtained in the same manner as in Example 9. As a result, the same purification rate as in Example 9 was obtained.
【0101】[0101]
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の排ガス
浄化材を使用することにより、酸化雰囲気でも300 ℃程
度の比較的低い温度条件で、排ガス中のNOx の浄化を効
率的に行うことができる。As described above in detail, by using the exhaust gas purifying material of the present invention, NOx in exhaust gas can be efficiently purified under a relatively low temperature condition of about 300 ° C. even in an oxidizing atmosphere. be able to.
【0102】本発明の浄化方法は、ガソリンエンジンの
排ガスのような微粒子状炭素物質がほとんど含まれない
排ガスの浄化に好適である。The purification method of the present invention is suitable for purification of an exhaust gas such as an exhaust gas of a gasoline engine, which hardly contains particulate carbonaceous substances.
Claims (5)
化雰囲気となる排ガス用の浄化材であって、耐熱性の多
孔性成形体の入口側の部分に、(a)アルカリ金属元素
の1種又は2種以上と、(b)周期表のIB族、IIB
族、VA族、VIA族、VIIA族、白金族を除いたV
III族の遷移金属及びSnからなる群から選ばれた1
種又は2種以上の元素と、(c)希土類元素の1種又は
2種以上とからなる第一の触媒が担持されており、前記
成形体の出口側の部分には、1種又は2種以上の白金族
元素からなる第二の触媒が担持されており、前記第二の
触媒が光化学的手法により担持されたものであることを
特徴とする排ガス浄化材。1. A purifying material for exhaust gas which contains almost no particulate carbon material and becomes an oxidizing atmosphere, wherein one kind of (a) an alkali metal element is present in the inlet side portion of the heat resistant porous molded body. Or two or more kinds, and (b) Group IB and IIB of the periodic table
V excluding group A, group VA, group VIA, group VIIA, and platinum group
1 selected from the group consisting of Group III transition metals and Sn
One or two or more elements and (c) one or more rare earth elements are supported on the first catalyst, and one or two elements are provided on the outlet side of the molded body. An exhaust gas purifying material, characterized in that a second catalyst comprising the above platinum group element is supported, and the second catalyst is supported by a photochemical method.
て、前記成形体の出口側の部分上の前記第二の触媒がさ
らにAu及び/又はAgを含有することを特徴とする排
ガス浄化材。2. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the second catalyst on the outlet side portion of the molded body further contains Au and / or Ag.
おいて、前記二つの触媒が前記成形体の表面に設けた担
体層に担持されていることを特徴とする排ガス浄化材。3. The exhaust gas purifying material according to claim 1 or 2, wherein the two catalysts are carried on a carrier layer provided on the surface of the molded body.
て、前記担体層が、ウォッシュコート法またはゾルーゲ
ル法により形成されたものであることを特徴とする排ガ
ス浄化材。4. The exhaust gas purifying material according to claim 3, wherein the carrier layer is formed by a wash coat method or a sol-gel method.
ス浄化材を用いて、微粒子状炭素物質をほとんど含ま
ず、酸化雰囲気となる排ガスを浄化する方法であって、
前記排ガス中に存在する未燃焼炭化水素を還元剤とし
て、前記排ガス中の窒素酸化物を還元することを特徴と
する排ガス浄化方法。5. A method for purifying an exhaust gas which contains almost no particulate carbon material and which is in an oxidizing atmosphere, using the exhaust gas purifying material according to any one of claims 1 to 4.
A method for purifying exhaust gas, which comprises reducing unoxidized hydrocarbons present in the exhaust gas as a reducing agent to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25622190 | 1990-09-25 | ||
JP2-256221 | 1990-09-25 |
Publications (1)
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---|---|
JPH05245381A true JPH05245381A (en) | 1993-09-24 |
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Family Applications (1)
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JP3273351A Pending JPH05245381A (en) | 1990-09-25 | 1991-09-25 | Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method |
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- 1991-09-25 JP JP3273351A patent/JPH05245381A/en active Pending
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