JP5178164B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、銀を含んだ排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst containing silver.
特許文献1乃至4には、銀を含んだ排ガス浄化用触媒が記載されている。銀を含んだ排ガス浄化用触媒は、燃焼機関が排出する排ガス、特には、窒素酸化物(NOx)の浄化性能に優れている。 Patent Documents 1 to 4 describe exhaust gas purifying catalysts containing silver. The exhaust gas purifying catalyst containing silver is excellent in the purifying performance of exhaust gas discharged from the combustion engine, particularly nitrogen oxide (NO x ).
しかしながら、本発明者らは、本発明を発明するに際して、以下の事実を見出している。すなわち、銀を含んだ排ガス浄化用触媒の多くは、優れた性能を発揮する温度範囲が狭い。そして、銀を含んだ排ガス浄化用触媒は、例え、比較的広い温度範囲で優れた性能を発揮できたとしても、硫黄による被毒を生じ易い。ディーゼル機関が排出する排ガスは硫黄を比較的高い濃度で含有しているため、銀を含んだ排ガス浄化用触媒は、ディーゼル機関が排出する排ガスの浄化に使用した場合に、優れた性能を長期に亘って持続できない可能性がある。
本発明の目的は、銀を含んだ排ガス浄化用触媒が優れたNOx浄化性能を発揮する温度範囲を広くすると共に、その硫黄による被毒を生じ難くするのに有利な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique that is advantageous for widening the temperature range in which an exhaust gas purifying catalyst containing silver exhibits excellent NO x purification performance and making it difficult to cause poisoning by sulfur. is there.
本発明の一側面によると、基材と、前記基材に支持され且つ銀担持ゼオライトと銀担持アルミナとチタニアとを含有した触媒層とを具備し、前記触媒層は、銀担持ゼオライトとチタニアとを含有した第1層と、銀担持アルミナとチタニアとを含有した第2層との多層構造を含んでいることを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。 According to one aspect of the present invention, a base material, and a catalyst layer supported by the base material and containing silver-supported zeolite, silver-supported alumina, and titania , the catalyst layer includes silver-supported zeolite and titania. There is provided an exhaust gas purifying catalyst characterized by including a multilayer structure of a first layer containing a second layer containing a silver-carrying alumina and titania .
本発明によると、銀を含んだ排ガス浄化用触媒が優れたNOx浄化性能を発揮する温度範囲を広くすると共に、その硫黄による被毒を生じ難くするのに有利な技術が提供される。 According to the present invention, together with a wider temperature range to exhibit the NO x purification performance including silver exhaust gas purifying catalyst is good, advantageous technique is provided to hardly occurs poisoning due to the sulfur.
以下、本発明の態様について説明する。
図1は、本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図2は、図1に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a structure that can be employed in the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG.
図1及び図2に示す排ガス浄化用触媒1は、例えばディーゼル機関が排出する排ガスの浄化に利用するオープンフロータイプのモノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒1は、モノリスハニカム基材などの基材2を含んでいる。基材2は、典型的には、コージェライトなどのセラミックス製である。
The exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 2 is an open flow type monolith catalyst used for purifying exhaust gas discharged from, for example, a diesel engine. The exhaust gas-purifying catalyst 1 includes a
基材2の隔壁上には、触媒層3が形成されている。触媒層3は、銀担持ゼオライトと銀担持アルミナとチタニアとを含有している。図2に示す例では、銀担持ゼオライトと銀担持アルミナとチタニアとは略均一に混合されており、触媒層3は単層構造を有している。
A
銀担持ゼオライトは、例えば、銀イオン交換ゼオライトである。銀イオン交換ゼオライトは、例えば、アルミニウムにイオン結合しているアンモニウムイオンなどの陽イオンの少なくとも一部を銀イオンで置換することにより得られる。 The silver-supported zeolite is, for example, a silver ion exchange zeolite. Silver ion-exchanged zeolite can be obtained, for example, by substituting at least a part of cations such as ammonium ions ion-bonded to aluminum with silver ions.
この銀担持ゼオライトにおいて、アルミナに対するシリカのモル比は、例えば、20乃至50の範囲内とする。このモル比が小さい場合、ゼオライトの安定性が不十分となることがある。このモル比が大きい場合、ゼオライトに十分な量の銀を担持させることが難しい。 In this silver-supported zeolite, the molar ratio of silica to alumina is, for example, in the range of 20 to 50. When this molar ratio is small, the stability of the zeolite may be insufficient. When this molar ratio is large, it is difficult to support a sufficient amount of silver on the zeolite.
銀担持ゼオライトの銀担持量は、例えば1質量%乃至10質量%の範囲内とし、典型的には3質量%乃至8質量%の範囲内とする。銀担持量が少ない場合、十分なNOx浄化効果が得られない。銀担持量が多い場合、硫黄による被毒を生じ易く、また、銀担持量の増加に伴う性能向上は殆どない。 The silver supported amount of the silver supported zeolite is, for example, in the range of 1% by mass to 10% by mass, and typically in the range of 3% by mass to 8% by mass. When the amount of silver supported is small, a sufficient NO x purification effect cannot be obtained. When the amount of silver carried is large, poisoning due to sulfur is likely to occur, and there is almost no performance improvement accompanying an increase in the amount of silver carried.
銀担持アルミナは、例えば、アルミナ粒子の表面に銀微粒子を担持させてなる。この銀担持アルミナの銀担持量は、例えば1質量%乃至10質量%の範囲内とし、典型的には3質量%乃至8質量%の範囲内とする。銀担持量が少ない場合、十分なNOx浄化効果が得られない。銀担持量が多い場合、硫黄による被毒を生じ易く、また、銀担持量の増加に伴う性能向上は殆どない。 Silver-carrying alumina is obtained by, for example, carrying silver fine particles on the surface of alumina particles. The silver carrying amount of the silver carrying alumina is, for example, in the range of 1 to 10% by mass, and typically in the range of 3 to 8% by mass. When the amount of silver supported is small, a sufficient NO x purification effect cannot be obtained. When the amount of silver carried is large, poisoning due to sulfur is likely to occur, and there is almost no performance improvement accompanying an increase in the amount of silver carried.
銀担持アルミナに対する銀担持ゼオライトの質量比は、例えば1/3乃至3の範囲内とし、典型的には2/3乃至3/2の範囲内とする。この質量比が小さい場合、低温域でのNOx浄化性能が不十分となることがある。この質量比が大きい場合、高温域でのNOx浄化性能が不十分となることがある。 The mass ratio of the silver-carrying zeolite to the silver-carrying alumina is, for example, in the range of 1/3 to 3, and typically in the range of 2/3 to 3/2. When this mass ratio is small, the NO x purification performance in a low temperature region may be insufficient. If this mass ratio is large, the NO x purification performance at high temperatures may be insufficient.
銀ゼオライトと銀アルミナとの和に対するチタニアの質量比は、例えば、1/10乃至1/4の範囲内とする。この質量比が小さい場合、硫黄による被毒を抑制する効果が小さい。この質量比が大きい場合、銀の含有量が少なくなり、十分なNOx浄化効果が得られないことがある。 The mass ratio of titania relative to the sum of silver zeolite and silver alumina is, for example, in the range of 1/10 to 1/4. When this mass ratio is small, the effect of suppressing poisoning by sulfur is small. When this mass ratio is large, the silver content decreases, and a sufficient NO x purification effect may not be obtained.
基材2の容積1L当りの触媒層3のコート量は、例えば100g/L乃至250g/Lの範囲内とし、典型的には150g/L乃至200g/Lの範囲内とする。コート量が少ない場合、高いNOx浄化性能を達成することが難しい。コート量を多くすると、排ガス浄化用触媒1の熱容量が大きくなる。
The coating amount of the
基材2の容積1L当りの銀担持量は、例えば1g/L乃至20g/Lの範囲内とし、典型的には1g/L乃至10g/Lの範囲内とする。この銀担持量が少ない場合、高いNOx浄化性能を達成することが難しい。この銀担持量が多い場合、銀の含有量が少なくなり、十分なNOx浄化効果が得られないことがある。
The amount of silver supported per liter of the
上記の通り、この排ガス浄化用触媒1では、銀担持ゼオライトと銀担持アルミナとを使用している。銀担持ゼオライトは、銀担持アルミナと比較して、低温域でのNOx浄化性能に優れている。また、銀担持アルミナは、銀担持ゼオライトと比較して、高温域でのNOx浄化性能及び耐熱性に優れている。そして、チタニアは、硫黄による被毒を抑制する役割を果たす。したがって、この排ガス浄化用触媒1は、優れたNOx浄化性能を発揮する温度範囲が広く、硫黄による被毒を生じ難い。 As described above, the exhaust gas-purifying catalyst 1 uses silver-supported zeolite and silver-supported alumina. Silver-supported zeolite is superior in NO x purification performance in a low temperature range as compared with silver-supported alumina. Silver-supported alumina is superior in NO x purification performance and heat resistance in a high temperature range as compared with silver-supported zeolite. And titania plays the role which suppresses the poisoning by sulfur. Therefore, the exhaust gas-purifying catalyst 1 has a wide temperature range that exhibits excellent NO x purification performance, and is not easily poisoned by sulfur.
また、この排ガス浄化用触媒1を使用した場合、典型的には、リッチスパイクなどの特別な還元処理が不要である。それゆえ、この排ガス浄化用触媒1によると、吸蔵還元型システムと比較して、より優れた燃費を達成できる。さらに、この排ガス浄化用触媒1を使用した場合、典型的には、尿素添加型NOx還元システムとは異なり、添加剤及び予備システムのための費用が発生することはない。したがって、この排ガス浄化用触媒1は、特に、ディーゼル機関が排出する排ガスの浄化に極めて有用である。 Further, when the exhaust gas-purifying catalyst 1 is used, typically, a special reduction process such as a rich spike is unnecessary. Therefore, according to the exhaust gas-purifying catalyst 1, more excellent fuel efficiency can be achieved as compared with the storage reduction system. Furthermore, when using the exhaust gas-purifying catalyst 1, typically, unlike urea addition type the NO x reduction system, the cost for the additive and spare system does not occur. Therefore, the exhaust gas-purifying catalyst 1 is extremely useful for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine.
この排ガス浄化用触媒1には、様々な変形が可能である。
図3は、図1に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の他の例を概略的に示す断面図である。図4は、図1に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造のさらに他の例を概略的に示す断面図である。
Various modifications can be made to the exhaust gas-purifying catalyst 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of a structure that can be employed in the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing still another example of a structure that can be employed in the exhaust gas-purifying catalyst shown in FIG.
図3及び図4に示す排ガス浄化用触媒1では、触媒層3は、第1層3aと第2層3bとを含んだ多層構造を有している。図3に示す排ガス浄化用触媒1では、基材2と第2層3bとの間に第1層3aが介在している。図4に示す排ガス浄化用触媒1では、基材2と第1層3aとの間に第2層3bが介在している。
In the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 3 and 4, the
第1層3aは、銀担持ゼオライトとチタニアとを含有している。銀担持ゼオライトとチタニアとは略均一に混合されており、第1層3aは単層構造を有している。
The
第2層3bは、銀担持アルミナとチタニアとを含有している。銀担持アルミナとチタニアとは略均一に混合されており、第2層3bは単層構造を有している。
このように、触媒層3には、多層構造を採用してもよい。
The
As described above, the
触媒層3は、銀担持ゼオライト、銀担持アルミナ及びチタニア以外の材料をさらに含んでいてもよい。例えば、触媒層3は、白金、パラジウム及びロジウムなどの貴金属や、酸化セリウムなどの酸素貯蔵材料をさらに含んでいてもよい。
The
上述した技術は、オープンフロータイプのモノリス触媒以外にも適用することができる。例えば、上述した技術は、ウォールフロータイプのモノリス触媒やペレット触媒などの他のタイプの触媒にも適用することができる。 The above-described technique can be applied to other than the open flow type monolith catalyst. For example, the above-described technique can be applied to other types of catalysts such as a wall flow type monolith catalyst and a pellet catalyst.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
<触媒C1の製造>
本例では、図1及び図2に示す排ガス浄化用触媒1を、以下の方法により製造した。
まず、8.5gの硝酸銀を100gの純水中に溶解させた。アンモニア水を添加してpH値を8乃至10に調整した後、この溶液に100gのゼオライトを添加した。ここでは、アルミナに対するシリカのモル比が40であるゼオライトを使用した。約1時間の撹拌後、ゼオライトを乾燥及び500℃での熱処理に順次供して、銀担持ゼオライトを得た。以下、この銀担持ゼオライトを、銀担持ゼオライトZ1と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C1>
In this example, the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 2 was produced by the following method.
First, 8.5 g of silver nitrate was dissolved in 100 g of pure water. Ammonia water was added to adjust the pH value to 8 to 10, and 100 g of zeolite was added to this solution. Here, a zeolite having a molar ratio of silica to alumina of 40 was used. After stirring for about 1 hour, the zeolite was sequentially subjected to drying and heat treatment at 500 ° C. to obtain a silver-supported zeolite. Hereinafter, this silver-supported zeolite is referred to as silver-supported zeolite Z1.
次に、8.5gの硝酸銀を200gの純水中に溶解させた。この溶液に100gのγ−アルミナ粉末を添加した。約1時間の撹拌後、アルミナ粉末を乾燥及び500℃での熱処理に順次供して、銀担持アルミナを得た。以下、この銀担持アルミナを、銀担持アルミナA1と呼ぶ。 Next, 8.5 g of silver nitrate was dissolved in 200 g of pure water. 100 g of γ-alumina powder was added to this solution. After stirring for about 1 hour, the alumina powder was sequentially subjected to drying and heat treatment at 500 ° C. to obtain silver-supported alumina. Hereinafter, this silver-supported alumina is referred to as silver-supported alumina A1.
次いで、100gの銀担持ゼオライトZ1と100gの銀担持アルミナA1と40gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。ここでは、固形分含量が30質量%のシリカゾルを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS1と呼ぶ。 Next, 100 g of silver-supported zeolite Z1, 100 g of silver-supported alumina A1, 40 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. Here, a silica sol having a solid content of 30% by mass was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S1.
その後、スラリーS1のコージェライトからなるモノリスハニカム基材2へのコートとこの基材2の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層3を形成した。ここでは、基材2として、長さが50mmであり、直径が30mmであり、容積が35ccであり、1平方インチ当たり400個のセルが設けられたオープンフロータイプのモノリスハニカム基材を使用した。
Thereafter, the
以上のようにして、基材2の容積1L当りの触媒層3のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒1を得た。以下、この排ガス浄化用触媒1を、触媒C1と呼ぶ。
As described above, an exhaust gas-purifying catalyst 1 was obtained in which the washcoat amount of the
<触媒C2の製造>
本例では、図1及び図3に示す排ガス浄化用触媒1を、以下の方法により製造した。
まず、200gの銀担持ゼオライトZ1と40gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。チタニア粉末及びシリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS2と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C2>
In this example, the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 3 was produced by the following method.
First, 200 g of silver-supported zeolite Z1, 40 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the titania powder and the silica sol, the same ones used in the production of the catalyst C1 were used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S2.
次いで、スラリーS2のモノリスハニカム基材2へのコートとこの基材2の熱処理とを繰り返すことにより、第1層3aを形成した。ここでは、基材2として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。
Next, the
次に、200gの銀担持アルミナA1と40gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。チタニア粉末及びシリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS3と呼ぶ。 Next, 200 g of silver-supported alumina A1, 40 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the titania powder and the silica sol, the same ones used in the production of the catalyst C1 were used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S3.
次いで、スラリーS3のモノリスハニカム基材2へのコートとこの基材2の熱処理とを繰り返すことにより、第2層3bを形成した。
Next, the
以上のようにして、基材2の容積1L当りの第1層3a及び第2層3bの各々のウォッシュコート量が100gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒1を得た。以下、この排ガス浄化用触媒1を、触媒C2と呼ぶ。
As described above, an exhaust gas-purifying catalyst 1 in which the washcoat amount of each of the
<触媒C3の製造>
本例では、図1及び図4に示す排ガス浄化用触媒1を、以下の方法により製造した。
まず、スラリーS3のモノリスハニカム基材2へのコートとこの基材2の熱処理とを繰り返すことにより、第2層3bを形成した。ここでは、基材2として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。
<Manufacture of catalyst C3>
In this example, the exhaust gas-purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 and 4 was produced by the following method.
First, the
次に、スラリーS2のモノリスハニカム基材2へのコートとこの基材2の熱処理とを繰り返すことにより、第1層3aを形成した。
Next, the
以上のようにして、基材2の容積1L当りの第1層3a及び第2層3bの各々のウォッシュコート量が100gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒1を得た。以下、この排ガス浄化用触媒1を、触媒C3と呼ぶ。
As described above, an exhaust gas-purifying catalyst 1 in which the washcoat amount of each of the
<触媒C4の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、150gの銀担持ゼオライトZ1と50gの銀担持アルミナA1と100gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。チタニア粉末及びシリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS4と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C4>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 150 g of silver-supported zeolite Z1, 50 g of silver-supported alumina A1, 100 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the titania powder and the silica sol, the same ones used in the production of the catalyst C1 were used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S4.
次いで、スラリーS4のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S4 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C4と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C4.
<触媒C5の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、50gの銀担持ゼオライトZ1と150gの銀担持アルミナA1と100gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。チタニア粉末及びシリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS5と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C5>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 50 g of silver-supported zeolite Z1, 150 g of silver-supported alumina A1, 100 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the titania powder and the silica sol, the same ones used in the production of the catalyst C1 were used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S5.
次いで、スラリーS5のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S5 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C5と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C5.
<触媒C6の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、200gの銀担持ゼオライトZ1と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。シリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS6と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C6>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 200 g of silver-supported zeolite Z1, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the silica sol, the same one used in the production of the catalyst C1 was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S6.
次いで、スラリーS6のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S6 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C6と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C6.
<触媒C7の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、200gの銀担持アルミナA1と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。シリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS7と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C7>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 200 g of silver-supported alumina A1, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the silica sol, the same one used in the production of the catalyst C1 was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S7.
次いで、スラリーS7のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S7 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C7と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C7.
<触媒C8の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、50gの銀担持ゼオライトZ1と150gの銀担持アルミナA1と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。シリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS8と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C8>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 50 g of silver-supported zeolite Z1, 150 g of silver-supported alumina A1, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the silica sol, the same one used in the production of the catalyst C1 was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S8.
次いで、スラリーS8のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S8 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が173gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C8と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a catalyst layer washcoat amount of 173 g and a silver carrying amount of 6.8 g per 1 L of the base material volume was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C8.
<触媒C9の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、160gの銀担持ゼオライトZ1と40gの銀担持アルミナA1と100gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。シリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS9と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C9>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 160 g of silver-supported zeolite Z1, 40 g of silver-supported alumina A1, 100 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the silica sol, the same one used in the production of the catalyst C1 was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S9.
次いで、スラリーS9のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S9 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C9と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C9.
<触媒C10の製造>
本例では、排ガス浄化用触媒を以下の方法により製造した。
まず、40gの銀担持ゼオライトZ1と160gの銀担持アルミナA1と100gのチタニア粉末と100gの純水と200gのシリカゾルとを混合した。シリカゾルとしては、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。この混合液を撹拌すると共に、それが含んでいる粒子を粉砕することにより、スラリーを得た。以下、このスラリーを、スラリーS10と呼ぶ。
<Manufacture of catalyst C10>
In this example, an exhaust gas purification catalyst was produced by the following method.
First, 40 g of silver-supported zeolite Z1, 160 g of silver-supported alumina A1, 100 g of titania powder, 100 g of pure water, and 200 g of silica sol were mixed. As the silica sol, the same one used in the production of the catalyst C1 was used. While stirring this liquid mixture, the particle | grains which it contains were grind | pulverized, and the slurry was obtained. Hereinafter, this slurry is referred to as slurry S10.
次いで、スラリーS10のモノリスハニカム基材へのコートとこの基材の熱処理とを繰り返すことにより、触媒層を形成した。ここでは、基材として、触媒C1の製造で使用したのと同様のものを使用した。 Next, the catalyst layer was formed by repeating the coating of the slurry S10 on the monolith honeycomb substrate and the heat treatment of the substrate. Here, the same substrate as that used in the production of the catalyst C1 was used.
以上のようにして、基材の容積1L当りの触媒層のウォッシュコート量が200gであり、銀担持量が6.8gの排ガス浄化用触媒を得た。以下、この排ガス浄化用触媒を、触媒C10と呼ぶ。 As described above, an exhaust gas purifying catalyst having a wash coat amount of 200 g per 1 L of the base material and a silver loading of 6.8 g was obtained. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst is referred to as catalyst C10.
<初期性能評価>
触媒C1乃至C7、C9及びC10の各々に第1模擬ガスを流通させ、各触媒が100℃乃至600℃の温度範囲内で示すNOx浄化性能を調べた。
<Initial performance evaluation>
The first simulated gas was passed through each of the catalysts C1 to C7, C9, and C10, and the NO x purification performance exhibited by each catalyst within the temperature range of 100 ° C. to 600 ° C. was examined.
第1模擬ガスとしては、1800ppmのプロピレンと300ppmの一酸化窒素と10%の酸素と残部としての窒素とからなる混合ガスを使用した。第1模擬ガスの流量は20L/分とした。 As the first simulated gas, a mixed gas composed of 1800 ppm of propylene, 300 ppm of nitric oxide, 10% of oxygen, and the remaining nitrogen was used. The flow rate of the first simulated gas was 20 L / min.
また、NOx浄化性能としては、下記等式から算出される浄化率を求めた。
浄化率(%)=(入口NO濃度−出口NOx濃度)/入口NO濃度×100
ここで、「入口NO濃度」は、触媒の入口における一酸化炭素濃度を示している。「出口NOx濃度」は、触媒の出口におけるNOx濃度を示している。
Further, as the NO x purification performance, the purification rate calculated from the following equation was obtained.
Purification rate (%) = (inlet NO concentration−outlet NO x concentration) / inlet NO concentration × 100
Here, “inlet NO concentration” indicates the carbon monoxide concentration at the inlet of the catalyst. "Exit concentration of NO x" indicates the concentration of NO x at the outlet of the catalyst.
図5及び図6は、排ガス浄化用触媒が初期状態において示すNOx浄化性能の例を示すグラフである。図中、横軸は温度を示し、縦軸は浄化率を示している。 5 and 6 are graphs showing examples of NO x purification performance exhibited by the exhaust gas purification catalyst in the initial state. In the figure, the horizontal axis indicates the temperature, and the vertical axis indicates the purification rate.
図5及び図6に示すように、触媒C1乃至C5、C9及びC10、特には触媒C1乃至C5は、触媒C4乃至C8と比較して、より広い温度域で優れたNOx浄化性能を示した。このように、酸素過多の条件のもとで広い温度域に亘って優れたNOx浄化性能を示すことは、様々な規制モードに適合し得ることを意味しており、特に、ディーゼル機関が排出する排ガスの浄化に極めて有利である。 As shown in FIGS. 5 and 6, the catalysts C1 to C5, C9 and C10, particularly the catalysts C1 to C5, showed superior NO x purification performance in a wider temperature range than the catalysts C4 to C8. . Thus, exhibiting excellent NO x purification performance over a wide temperature range under conditions of excessive oxygen means that it can be adapted to various regulatory modes, and in particular, diesel engines emit It is extremely advantageous for purifying exhaust gas.
<耐久後性能評価>
まず、触媒の硫黄による被毒を生じさせるべく、400℃の温度条件のもと、触媒C1乃至C3及びC6乃至C8の各々に第2模擬ガスを5時間流通させた。第2模擬ガスとしては、200ppmの二酸化硫黄と10%の酸素と残部としての窒素とからなる混合ガスを使用した。第2模擬ガスの流量は20L/分とした。
<Performance evaluation after endurance>
First, in order to cause poisoning of the catalyst by sulfur, the second simulated gas was passed through each of the catalysts C1 to C3 and C6 to C8 for 5 hours under a temperature condition of 400 ° C. As the second simulated gas, a mixed gas composed of 200 ppm sulfur dioxide, 10% oxygen, and the balance nitrogen was used. The flow rate of the second simulated gas was 20 L / min.
この耐久試験の後、触媒C1乃至C3及びC6乃至C8の各々に第1模擬ガスを流通させ、各触媒が100℃乃至600℃の温度範囲内で示すNOx浄化性能を調べた。なお、第1模擬ガスの流量は20L/分とした。また、NOx浄化性能としては、上記等式から算出される浄化率を求めた。 Thereafter the durability test, each of the catalysts C1 to C3 and C6 to C8 in was circulated first simulation gas, each catalyst was examined the NO x purification performance shown in the temperature range of 100 ° C. to 600 ° C.. The flow rate of the first simulated gas was 20 L / min. Further, as the NO x purification performance, the purification rate calculated from the above equation was obtained.
図7は、排ガス浄化用触媒が耐久試験後に示すNOx浄化性能の例を示すグラフである。図中、横軸は温度を示し、縦軸は浄化率を示している。 FIG. 7 is a graph showing an example of the NO x purification performance of the exhaust gas purification catalyst after the durability test. In the figure, the horizontal axis indicates the temperature, and the vertical axis indicates the purification rate.
図7に示すように、触媒C1乃至C3は、触媒C6乃至C8と比較して、より広い温度域で優れたNOx浄化性能を示した。また、図5及び図6に示すデータと図7に示すデータとの比較から明らかなように、触媒C1乃至C3は、触媒C6乃至C8と比較して、耐久試験に伴うNOx浄化性能の低下が抑制されていた。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]基材と、前記基材に支持され且つ銀担持ゼオライトと銀担持アルミナとチタニアとを含有した触媒層とを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[2]前記触媒層は、銀担持ゼオライトとチタニアとを含有した第1層と、銀担持アルミナとチタニアとを含有した第2層とを含んだ多層構造を有していることを特徴とする項1に記載の排ガス浄化用触媒。
[3]前記触媒層は単層構造を有していることを特徴とする項1に記載の排ガス浄化用触媒。
[4]前記銀担持ゼオライトと前記銀担持アルミナとの質量比は1:3乃至3:1の範囲内にあることを特徴とする項1乃至3に記載の排ガス浄化用触媒。
As shown in FIG. 7, the catalysts C1 to C3 showed superior NO x purification performance in a wider temperature range than the catalysts C6 to C8. As is clear from a comparison between the data shown in the data and 7 shown in FIGS 5 and 6, the catalysts C1 to C3, compared to catalysts C6 to C8, reduction of the NO x purification performance accompanying the endurance test Was suppressed.
The invention described in the original claims is appended below.
[1] An exhaust gas purifying catalyst comprising: a base material; and a catalyst layer supported by the base material and containing silver-supported zeolite, silver-supported alumina, and titania.
[2] The catalyst layer has a multilayer structure including a first layer containing silver supported zeolite and titania and a second layer containing silver supported alumina and titania.
[3] The exhaust gas purifying catalyst as described in [1], wherein the catalyst layer has a single layer structure.
[4] The exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [3], wherein a mass ratio of the silver-carrying zeolite to the silver-carrying alumina is in a range of 1: 3 to 3: 1.
1…排ガス浄化用触媒、2…基材、3…触媒層、3a…第1層、3b…第2層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification catalyst, 2 ... Base material, 3 ... Catalyst layer, 3a ... 1st layer, 3b ... 2nd layer.
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