JP5899525B2 - Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same - Google Patents
Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5899525B2 JP5899525B2 JP2011261338A JP2011261338A JP5899525B2 JP 5899525 B2 JP5899525 B2 JP 5899525B2 JP 2011261338 A JP2011261338 A JP 2011261338A JP 2011261338 A JP2011261338 A JP 2011261338A JP 5899525 B2 JP5899525 B2 JP 5899525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- exhaust gas
- compound
- carbon material
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
本発明は、排気ガス浄化用触媒およびそれを担持する触媒体に関する。さらに詳しくは、排気ガス浄化活性及び耐久性に優れ、触媒成分として白金(Pt)を含有しない排気ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a catalyst body supporting the exhaust gas purifying catalyst. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that has excellent exhaust gas purification activity and durability and does not contain platinum (Pt) as a catalyst component.
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するために、主に白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の触媒成分が担体上に担持された三元触媒が使用されている。また、アンモニア、硫化水素(H2S)、ホルムアルデヒド等の悪臭有害物質やベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン等の揮発性有機化合物(VOCs)、環境負荷物質を酸化あるいは還元するために白金(Pt)を触媒成分とする白金触媒が使用されている(特許文献1〜4参照)。 In order to purify the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, a three-way catalyst in which a catalyst component such as platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) is supported on a carrier is mainly used. Also, odorous harmful substances such as ammonia, hydrogen sulfide (H 2 S), formaldehyde, volatile organic compounds (VOCs) such as benzene, toluene, xylene and dichloromethane, and platinum (Pt) for oxidizing or reducing environmentally hazardous substances. The platinum catalyst which uses as a catalyst component is used (refer patent documents 1-4).
しかしながら、上記触媒成分の中でも、特に白金(Pt)は、非常に高価であり、その埋蔵量も少なくかつ地球上に偏在しているため、将来長期に亘って安定的な供給がなされない可能性がある。そのため、白金(Pt)に代わる安価で長期的に安定供給が可能な触媒成分を含有する排気ガス浄化用触媒が求められている。 However, among the above catalyst components, in particular, platinum (Pt) is very expensive, its reserves are small, and it is unevenly distributed on the earth, so there is a possibility that a stable supply will not be made over the long term in the future. There is. Therefore, there is a need for an exhaust gas purifying catalyst containing a catalyst component that can be stably supplied over a long period of time instead of platinum (Pt).
例えば、特許文献1には、金属M元素(Fe)と金属X元素(Ce、Zr、Al、Ti、Mg)を含み、還元雰囲気でMとXの複合酸化物を形成することで酸素を放出し、酸化雰囲気で該複合酸化物が酸化されM酸化物とX酸化物を形成することで酸素を吸蔵するOSC能を備えたことを特徴とする金属複合体を触媒成分とする排気ガス浄化用触媒が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、セリア(CeO2)−ジルコニア(ZrO2)複合酸化物、及び上記セリア(CeO2)−ジルコニア(ZrO2)複合酸化物中に分散して少なくとも部分的に固溶している酸化鉄を含む複合酸化物を触媒成分とする、排気ガス浄化用触媒が開示されている。さらに、特許文献3には、アンモニア、硫化水素、ホルムアルデヒド、トルエン等の複合有害臭気物質を効果的に吸着消臭することができる吸着消臭材用触媒として、微粉状の金属酸化物、金属フタロシアニン、酸化チタン、白金、金、又は酸化銅を触媒成分とする触媒が開示されている。特許文献4には、ガス状または蒸気状の炭化水素(VOCs)を酸化し、かつ窒素酸化物(NOx)を選択還元する触媒として、担体上に多段結晶化工程により、希土類元素と重金属のコバルト又はマンガンとの触媒活性物質の結晶層を形成した触媒成分が開示されている。
しかしながら、特許文献1〜4に開示された排気ガス浄化用触媒は、触媒活性化温度が高温となっており、しかも排気ガスに含まれる各ガス成分の浄化活性(触媒作用効率)の点で満足できるものではなかった。
However, the exhaust gas purification catalysts disclosed in
なお、本件特許出願人は、先行技術として以下の特許文献を提示する。 In addition, this patent applicant presents the following patent documents as prior art.
そこで、本発明の課題は、触媒成分として白金(Pt)を含有することなく、
排気ガス成分である一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を酸化し、さらに窒素酸化物(NOx)を効率良く還元することができる排気ガス浄化用触媒を提供することにある。さらに、本発明の課題は、浄化開始温度が300℃以下と低く、かつ排気ガスに含まれる各ガス成分の浄化効率が99%以上である排気ガス浄化用触媒を提供することにある。
Therefore, the problem of the present invention is to contain platinum (Pt) as a catalyst component,
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst that can oxidize carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), which are exhaust gas components, and efficiently reduce nitrogen oxides (NOx). Furthermore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst having a purification start temperature as low as 300 ° C. or lower and a purification efficiency of each gas component contained in the exhaust gas of 99% or more.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、鉄化合物とセリウム化合物に炭素材料を加えて加熱した触媒前駆体に、特定量のパラジウムを含有させることにより、触媒活性及び高温耐久性に優れた排気ガス用触媒が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、具体的に以下の技術的手段から構成される。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor has added a specific amount of palladium to a catalyst precursor heated by adding a carbon material to an iron compound and a cerium compound. The present inventors have found that an exhaust gas catalyst having excellent high-temperature durability can be obtained. That is, the present invention is specifically composed of the following technical means.
(1) 炭素材料と、鉄化合物と、セリウム化合物と、を含有する組成物を加熱して得られる触媒前駆体にパラジウム化合物を含有させたことを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。 (1) A method for producing an exhaust gas purifying catalyst , characterized in that a palladium compound is contained in a catalyst precursor obtained by heating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound.
(2) 前記触媒前駆体が、前記炭素材料中の炭素原子、前記鉄化合物中の鉄原子及び前記セリウム化合物中のセリウム原子の重量分率がそれぞれ、1.0〜70.0%、5.0〜65.0%及び5.0〜90.0%であることを特徴とする(1)記載の排気ガス浄化用触媒の製造方法。 (2) The catalyst precursor has a weight fraction of 1.0 to 70.0% by weight of carbon atoms in the carbon material, iron atoms in the iron compound, and cerium atoms in the cerium compound, respectively. It is 0-65.0% and 5.0-90.0%, The manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst as described in (1) characterized by the above-mentioned.
(3) 前記排気ガス浄化用触媒に対する前記パラジウム化合物中のパラジウム原子の重量分率が、0.035〜0.30%、好ましくは0.035〜1.0%、さらに好ましくは0.035〜0.35%であることを特徴とする(1)又は(2)記載の排気ガス浄化用触媒の製造方法。 (3) The weight fraction of palladium atoms in the palladium compound with respect to the exhaust gas purification catalyst is 0.035 to 0.30%, preferably 0.035 to 1.0%, more preferably 0.035 to The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to (1) or (2), wherein the content is 0.35%.
(4) 前記炭素材料を、水蒸気、水素ガス及び窒素ガスから選ばれるガス雰囲気下で加熱処理して製造することを特徴とする請求項(1)〜(3)いずれか1項に記載の排気ガス浄化用触媒の製造方法。 (4) The exhaust according to any one of (1) to (3), wherein the carbon material is manufactured by heat treatment in a gas atmosphere selected from water vapor, hydrogen gas, and nitrogen gas. A method for producing a gas purification catalyst.
(5) 前記炭素材料が、グラファイトであることを特徴とする(1)〜(4)いずれかに記載の排気ガス浄化用触媒の製造方法。 (5) The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to any one of (1) to (4), wherein the carbon material is graphite.
(6) (1)〜(5)いずれかに記載された排気ガス浄化用触媒の製造方法で製造された排気ガス浄化用触媒を触媒担体に担持したことを特徴とする触媒体の製造方法。
(6) A method for producing a catalyst body , characterized in that an exhaust gas purification catalyst produced by the method for producing an exhaust gas purification catalyst described in any one of (1) to (5) is supported on a catalyst carrier.
本発明によれば、排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を効率良く酸化することができ、さらに窒素酸化物(NOx)を効率良く還元することができ、しかも1000℃以上の高温耐久性に優れ、触媒成分として白金(Pt)を含有しない排気ガス浄化用触媒を提供することができる。 According to the present invention, carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in exhaust gas can be efficiently oxidized, and nitrogen oxide (NOx) can be efficiently reduced. It is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst that is excellent in durability at high temperature of not lower than ° C. and does not contain platinum (Pt) as a catalyst component.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<排気ガス浄化用触媒>
本発明の排気ガス浄化用触媒は、炭素材料と、鉄化合物と、セリウム化合物と、を含有する組成物を加熱して得られる触媒前駆体にパラジウム化合物を含有させたことを特徴とするものである。以下、排気ガス浄化用触媒を構成する各成分について説明する。
<Exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is characterized in that a palladium precursor is contained in a catalyst precursor obtained by heating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound. is there. Hereinafter, each component constituting the exhaust gas purification catalyst will be described.
(炭素材料)
本発明の排気ガス浄化用触媒に使用できる炭素材料としては、触媒成分である鉄化合物中の鉄原子及びセリウム化合物中のセリウム原子の触媒活性を低減させることなく、炭素材料中の炭素が触媒活性を発揮することができるものであれば、特に制限されるものではない。炭素材料としては、グラファイト、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ナノダイヤ、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等を例示することができる。
(Carbon material)
As the carbon material that can be used in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the carbon in the carbon material is catalytically active without reducing the catalytic activity of the iron atom in the iron compound as the catalyst component and the cerium atom in the cerium compound. If it can exhibit, it will not be restrict | limited in particular. Examples of the carbon material include graphite, furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, nano diamond, fullerene, carbon nanotube, graphene, and the like.
また、上記炭素材料として、炭素材料の前駆体を加熱して生成したものを炭素材料として使用することもできる。上記炭素材料の前駆体としては、熱硬化等の処理によって、炭素化可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、フェノール樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、キレート樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ポジスルフォン、リグニン、ピッチ、タンパク質等の熱硬化性樹脂やポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフルフリルアルコ−ル、ポリメタクリル酸カルボキシメチル、アイオノマー樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。 Moreover, what was produced | generated by heating the precursor of a carbon material as said carbon material can also be used as a carbon material. The precursor of the carbon material is not particularly limited as long as it can be carbonized by a treatment such as thermosetting, for example, phenol resin, phenol formaldehyde resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin. , Polyamide resin, polyimide resin, furan resin, chelate resin, polyacrylonitrile, cellulose, carboxymethyl cellulose, positive sulfone, lignin, pitch, protein and other thermosetting resins, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid Thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyfurfuryl alcohol, polycarboxymethyl methacrylate, and ionomer resin can be used.
また、炭素材料の前駆体として、ポリピロール等のピロール化合物、フタロシアニン錯体、ポリイミド、ポリカルボジイミド等のイミド化合物、ポリアミド等のアミド化合物、ポリイミダソール等のイミダソール化合物、フミン酸、ポリアニリン、ε−カプロラクタム、ポリビニルピリジン等の有機化合物、バイオマス、木材、石炭等炭素を含有する物質を使用することができる。すなわち、本発明の排気ガス浄化用触媒においては、石油等を原料とする有機化学工業製品のみならず、廃材等の天然リサイクル資源をもその原材料とすることができる点において、大きな技術的意義を有するものである。 Moreover, as precursors of carbon materials, pyrrole compounds such as polypyrrole, phthalocyanine complexes, imide compounds such as polyimide and polycarbodiimide, amide compounds such as polyamide, imidazole compounds such as polyimidazole, humic acid, polyaniline, ε-caprolactam, Substances containing carbon, such as organic compounds such as polyvinyl pyridine, biomass, wood, and coal can be used. That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has great technical significance in that not only organic chemical industrial products made from petroleum and the like, but also natural recycled resources such as waste materials can be used as the raw material. It is what you have.
さらに、本発明の排気ガス浄化用触媒に使用される炭素材料としては、上記の炭素材料の前駆体を、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下または、水素、水蒸気、炭酸ガス、アンモニア、空気等の反応性ガス雰囲気下で500〜1500℃で加熱処理したものを使用することができる。上記不活性ガス又は活性ガスにより加熱処理することにより、炭素材料の表面積を増大させ、賦活した炭素材料とすることができるからである。 Furthermore, as the carbon material used for the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the precursor of the above carbon material is used in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, or hydrogen, water vapor, carbon dioxide gas, ammonia. In addition, a heat-treated product at 500 to 1500 ° C. in a reactive gas atmosphere such as air can be used. This is because heat treatment with the inert gas or the active gas can increase the surface area of the carbon material to obtain an activated carbon material.
これらの炭素材料は、加熱処理により、炭素材料の前駆体から一部の炭素及び水素、酸素、窒素が水、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化窒素、一酸化窒素等として揮発するので、多孔質な炭素材料となっている。さらに、炭素材料をあらかじめボールミルやジェットミル等の粉砕機で微粒子化し、さらに目開きの異なる篩を用いて粗大粒子を取り除き、均一な微粒子にすることによって、炭素材料の表面積を増大させ、排気ガス浄化用触媒に使用した時の触媒活性を向上させることができる。 These carbon materials are porous because some carbon and hydrogen, oxygen, and nitrogen are volatilized as water, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, nitrogen monoxide, etc. from the precursor of the carbon material by heat treatment. Carbon material. Furthermore, the carbon material is finely divided in advance with a pulverizer such as a ball mill or a jet mill, and coarse particles are removed using a sieve having different openings to make uniform fine particles, thereby increasing the surface area of the carbon material and exhaust gas. The catalytic activity when used as a purification catalyst can be improved.
さらに、上記炭素材料は、金属アセチリド化合物の偏析反応を利用して、炭素材料のナノ構造体とすることもできる。例えば、アルカリ性の水溶液中で硝酸銀とアセチレンから生成させたAg2C2のナノ樹状体モノリスをポリテトラフルオロエチレン製の容器に詰め、更にステンレス容器内で脱水し、200℃に加熱すると瞬間的に銀と炭素への偏析反応が起きて、膨大な反応熱よって銀が蒸気となって炭素の風船を膨らまし、銀のナノ粒子となって炭素の中に沈殿する。この銀粒子を硝酸銀で溶解すると、グラフェンシートが形成されており、本発明の排気ガス浄化用触媒の炭素材料として使用することができる。 Furthermore, the carbon material can be made into a nanostructure of a carbon material by utilizing a segregation reaction of a metal acetylide compound. For example, Ag 2 C 2 nano dendritic monolith produced from silver nitrate and acetylene in an alkaline aqueous solution is packed in a polytetrafluoroethylene container, dehydrated in a stainless steel container, and heated to 200 ° C. for an instant. Then, a segregation reaction between silver and carbon occurs, and the enormous amount of heat of reaction causes the silver to become vapor, which inflates the carbon balloon and becomes silver nanoparticles that precipitate in the carbon. When these silver particles are dissolved with silver nitrate, a graphene sheet is formed and can be used as a carbon material for the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.
(鉄化合物)
排気ガス浄化用触媒に使用できる鉄化合物としては、鉄の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩、炭化鉄、及びフェロシアン化鉄等の鉄錯体、鉄フタロシアンニンの群の中から選ばれた少なくとも1種類以上の鉄化合物等が挙げられる。
(Iron compounds)
Iron compounds that can be used in exhaust gas purifying catalysts include iron oxides, hydroxides, halides, nitrates, nitrites, carbonates, acetates, sulfides, sulfates, sulfites, organic acid salts, carbonization Examples thereof include iron and iron complexes such as iron ferrocyanide, and at least one iron compound selected from the group of iron phthalocyanine.
また、上記鉄化合物の少なくとも一部を、ニッケル化合物、銅化合物、コバルト化合物の少なくとも1種類の化合物で置換することができる。ニッケル化合物、銅化合物及びコバルト化合物としては、ニッケル、銅及びコバルトのそれぞれの酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩、フェロシアン化物等を使用することができる。 Moreover, at least one part of the said iron compound can be substituted by at least 1 type of compound of a nickel compound, a copper compound, and a cobalt compound. Nickel compounds, copper compounds and cobalt compounds include nickel, copper and cobalt oxides, hydroxides, halides, nitrates, nitrites, carbonates, acetates, sulfides, sulfates, sulfites, organic Acid salts, ferrocyanides and the like can be used.
(セリウム化合物)
排気ガス浄化用触媒に使用できるセリウム化合物としては、セリウムの酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、錯体、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩等を使用することができる。
(Cerium compound)
The cerium compounds that can be used in exhaust gas purification catalysts include cerium oxides, hydroxides, halides, complexes, nitrates, nitrites, carbonates, acetates, sulfides, sulfates, sulfites, and organic acid salts. Etc. can be used.
また、上記セリウム化合物の少なくとも一部を、ジルコニウム(Zr)系、ランタン系化合物の少なくとも1種類の化合物で置換することができる。ジルコニウム系およびランタン系化合物としては、ジルコニウムおよびランタンの酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、錯体、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩の群の中から選ばれた少なくとも1種類以上のジルコニウム化合物およびランタン化合物等を使用することができる。 Further, at least a part of the cerium compound can be substituted with at least one kind of zirconium (Zr) -based compound or lanthanum-based compound. Zirconium-based and lanthanum-based compounds include zirconium and lanthanum oxides, hydroxides, halides, complexes, nitrates, nitrites, carbonates, acetates, sulfides, sulfates, sulfites, and organic acid salts. One or more kinds of zirconium compounds and lanthanum compounds selected from among them can be used.
(触媒前駆体)
本発明の排気ガス浄化用触媒の触媒前駆体は、上記の炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱処理して得られ、炭素原子、鉄原子、及びセリウム原子を含有する。
(Catalyst precursor)
The catalyst precursor of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is obtained by heat-treating the composition containing the above carbon material, iron compound and cerium compound, and contains carbon atoms, iron atoms and cerium atoms.
上記の炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱処理する条件としては、排気ガス浄化用触媒としての耐久性を向上させることができる加熱条件であれば特に制限されるものではない。例えば、排気ガス処理用触媒として使用される温度が300〜800℃であることが好ましい。加熱温度が300℃以上であると、排気ガス浄化用触媒の耐久性が向上するため好ましく、600℃以下であると、触媒使用時の使用温度であるため好ましい。 The conditions for heat-treating the composition containing the carbon material, iron compound and cerium compound are not particularly limited as long as the heating conditions can improve the durability of the exhaust gas purification catalyst. . For example, the temperature used as the exhaust gas treatment catalyst is preferably 300 to 800 ° C. When the heating temperature is 300 ° C. or higher, the durability of the exhaust gas purifying catalyst is improved, and when it is 600 ° C. or lower, it is preferable because the operating temperature is when the catalyst is used.
また、上記加熱処理の時間としては、特に制限されるものでないが、1.0〜3.0時間であることが好ましい。1.0時間以上であると、十分な触媒として耐久性が得られるため好ましく、3.0時間以下であると、触媒調製の時間が短時間となるため好ましい。 The time for the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 3.0 hours. If it is 1.0 hour or longer, durability is obtained as a sufficient catalyst, and it is preferable that the time is 3.0 hours or shorter, because the time for catalyst preparation becomes short.
上記触媒前駆体は、上記の炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱処理して得られるものであるため、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を酸化し、窒素酸化物(NOx)を還元して排気ガスを浄化することが可能で、排気ガス浄化用触媒としての浄化開始温度が300℃と低く、かつ浄化効率が99%程度と高く、排気ガス浄化用触媒等として機能する。 The catalyst precursor is obtained by heat-treating a composition containing the carbon material, iron compound, and cerium compound, and therefore oxidizes carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) to form nitrogen. It is possible to purify the exhaust gas by reducing oxide (NOx), the purification start temperature as the exhaust gas purification catalyst is as low as 300 ° C., and the purification efficiency is as high as about 99%, and the exhaust gas purification catalyst And so on.
なお、上記触媒前駆体を使用することにより、排気ガス浄化用触媒としての触媒活性が高くなる理由は定かではないが、酸化還元反応に伴う電子の授受により、鉄原子は原子価を2価(FeO)と3価(Fe2O3)に、セリウム原子は原子価を3価(Ce2O3)と4価(CeO2)に変化させることができるので、酸化雰囲気では、高原子価となり、還元雰囲気下では低原子価となることにより酸素を吸脱着し、酸化還元反応を促進していると考えられる。そこに鉄原子及びセリウム原子よりも触媒活性の低い炭素材料を添加すると、その3成分触媒は、鉄及びセリウムからなる触媒より活性が高くなることから、炭素材料中の炭素原子が鉄原子、セリウム原子の電子の授受に何らかの相互作用を及ぼしているものと考えられる。 Although the reason why the catalytic activity as the exhaust gas purifying catalyst is increased by using the catalyst precursor is not clear, the transfer of electrons accompanying the oxidation-reduction reaction causes the iron atom to have a divalent valence ( FeO) and trivalent (Fe 2 O 3 ), and the cerium atom can change the valence to trivalent (Ce 2 O 3 ) and tetravalent (CeO 2 ), so in an oxidizing atmosphere it becomes high valence. In a reducing atmosphere, oxygen is adsorbed and desorbed due to a low valence, and the oxidation-reduction reaction is promoted. If a carbon material having a lower catalytic activity than iron and cerium atoms is added thereto, the three-component catalyst is more active than a catalyst comprising iron and cerium, so that the carbon atoms in the carbon material are iron atoms and cerium. It is thought to have some interaction with the transfer of atoms' electrons.
上記触媒前駆体は、炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱して得られ、炭素材料中の炭素原子、鉄化合物中の鉄原子、及びセリウム化合物中のセリウム原子の構成重量分率がそれぞれ、1.0〜70.0%、5.0〜65.0%、及び5.0〜90.0%とする。炭素材料中の炭素原子、鉄化合物中の鉄原子、及びセリウム化合物中のセリウム原子の構成原子分率がそれぞれの下限値未満の場合、及び上限値を超える場合は、排気ガス浄化用触媒としての活性が低下するので、触媒成分の使用量を増やす必要があるため好ましくない。 The catalyst precursor is obtained by heating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound, and the constituent weight of the carbon atom in the carbon material, the iron atom in the iron compound, and the cerium atom in the cerium compound. The fractions are 1.0 to 70.0%, 5.0 to 65.0%, and 5.0 to 90.0%, respectively. When the constituent atomic fraction of the carbon atom in the carbon material, the iron atom in the iron compound, and the cerium atom in the cerium compound is less than the lower limit or exceeds the upper limit, Since the activity decreases, it is not preferable because the amount of the catalyst component used needs to be increased.
(パラジウム化合物)
本発明の排気ガス浄化用触媒は、炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱して得られる触媒前駆体に、さらにパラジウム化合物を含有する四元酸化還元触媒である。
(Palladium compound)
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is a quaternary redox catalyst containing a palladium precursor in addition to a catalyst precursor obtained by heating a composition containing a carbon material, an iron compound and a cerium compound.
上記排気ガス浄化用触媒は、前記触媒前駆体に、第四成分として、さらにパラジウム化合物を含有するため、CO、HCを酸化し、NOxを還元して排気ガスを浄化することが可能で、その浄化開始温度が低くかつ浄化効率が高く、しかも、アンモニア、硫化水素(H2S)、ホルムアルデヒド等の有害物質、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン等の揮発性有機化合物(VOCs)、環境負荷物質の酸化または還元による無害化、あるいは酸、アルコール等の化学薬品の製造に使用できる排気ガス浄化用触媒として機能する。さらに、上記排気ガス浄化用触媒は、上記触媒前駆体を高温で処理しているため、高温耐久性にも優れるものとなっている。 The exhaust gas purifying catalyst contains a palladium compound as a fourth component in the catalyst precursor, so that it is possible to purify exhaust gas by oxidizing CO and HC and reducing NOx. Low purification start temperature and high purification efficiency. Moreover, harmful substances such as ammonia, hydrogen sulfide (H 2 S), formaldehyde, volatile organic compounds (VOCs) such as benzene, toluene, xylene, dichloromethane, and environmental load substances. It functions as an exhaust gas purification catalyst that can be used for detoxification by oxidation or reduction, or for the production of chemicals such as acids and alcohols. Furthermore, the exhaust gas purifying catalyst is excellent in high temperature durability because the catalyst precursor is treated at a high temperature.
排気ガス浄化用触媒に使用できるパラジウム化合物としては、パラジウムの塩化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩、クエン酸塩、炭化パラジウム及びフェロシアン化パラジウム等の鉄錯体、パラジウムフタロシアンニン等のパラジウム化合物等が挙げられる。上記パラジウム化合物の中でも、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、クエン酸パラジウムが好ましい。 Palladium compounds that can be used in exhaust gas purification catalysts include palladium chloride, hydroxide, halide, nitrate, nitrite, carbonate, acetate, sulfide, sulfate, sulfite, organic acid salt, citric acid. Examples thereof include iron complexes such as acid salts, palladium carbide and palladium ferrocyanide, and palladium compounds such as palladium phthalocyanine. Among the palladium compounds, palladium chloride, palladium nitrate, palladium acetate, and palladium citrate are preferable.
また、上記パラジウム化合物の少なくとも一部を、ニッケル化合物、銅化合物、コバルト化合物の少なくとも1種類の化合物で置換することができる。ニッケル化合物、銅化合物及びコバルト化合物としては、ニッケル、銅及びコバルトのそれぞれの酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、有機酸塩、フェロシアン化物等を使用することができる。 Further, at least a part of the palladium compound can be replaced with at least one kind of compound of nickel compound, copper compound, and cobalt compound. Nickel compounds, copper compounds and cobalt compounds include nickel, copper and cobalt oxides, hydroxides, halides, nitrates, nitrites, carbonates, acetates, sulfides, sulfates, sulfites, organic Acid salts, ferrocyanides and the like can be used.
<排気ガス浄化用触媒体>
本発明の排気ガス浄化用触媒は、触媒担体に担持することにより触媒体とすることもできる。上記排気ガス浄化用触媒を表面積が大きく、高温度における耐久性を有する触媒担体に担持することにより、浄化活性及び高温度における耐久性を向上させることができる。
<Catalyst body for exhaust gas purification>
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be made into a catalyst body by being supported on a catalyst carrier. By carrying the exhaust gas purifying catalyst on a catalyst carrier having a large surface area and durability at high temperatures, purification activity and durability at high temperatures can be improved.
<排気ガス浄化用触媒による排気ガス処理>
本発明の排気ガス浄化用触媒は、いわゆる酸化触媒としても還元触媒としても機能する。上記排気ガス浄化用触媒は、酸化雰囲気において、一酸化炭素(CO)を酸化し二酸化炭素(CO2)にすることができ、酸化する温度が200℃以上になると活性が向上することによってCOからCO2への転化率が向上し、250℃以上になるとさらに転化率が向上し、300℃以上になると転化率はほぼ100%になりほぼ完全に一酸化炭素(CO)を浄化することができる。また、アンモニア、硫黄酸化物(SOx)、及び硫化水素(H2S)もそれぞれ窒素(N2)、硫酸、水等に転化することができる。
<Exhaust gas treatment with exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention functions both as a so-called oxidation catalyst and a reduction catalyst. The exhaust gas purifying catalyst can oxidize carbon monoxide (CO) into carbon dioxide (CO 2 ) in an oxidizing atmosphere. The conversion rate to CO 2 is improved. When the temperature is 250 ° C. or higher, the conversion rate is further improved. When the temperature is 300 ° C. or higher, the conversion rate is almost 100%, and carbon monoxide (CO) can be purified almost completely. . Ammonia, sulfur oxide (SOx), and hydrogen sulfide (H 2 S) can also be converted to nitrogen (N 2 ), sulfuric acid, water, and the like, respectively.
また、本発明の排気ガス浄化用触媒は、酸化する温度を200℃以上にすると、プロパンやブタンなどの炭化水素をより効率的に酸化し、水とCO2にすることができる。250℃以上になると水やCO2への転化率が向上する。そして300℃以上になると、転化率は、ほぼ100%になり、ほぼ完全に排気ガス中の炭化水素を浄化できる。 Further, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can oxidize hydrocarbons such as propane and butane more efficiently to water and CO 2 when the oxidation temperature is 200 ° C. or higher. Becomes a 250 ° C. or higher to improve the conversion of water and CO 2. When the temperature is 300 ° C. or higher, the conversion rate is almost 100%, and the hydrocarbons in the exhaust gas can be purified almost completely.
本発明の排気ガス浄化用触媒の使用温度は、200℃以上、800℃以下であることが好ましく、200℃以上であると、酸化触媒としての活性が向上し、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)の酸化能力が格段に向上する。また、200℃以上であると、還元触媒としての活性が向上し、窒素酸化物(NOx)を還元する能力が格段に優れるようになる。 The use temperature of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is preferably 200 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. If it is 200 ° C. or higher, the activity as an oxidation catalyst is improved, and carbon monoxide (CO) or carbonization is performed. The oxidation ability of hydrogen (HC) is significantly improved. Moreover, the activity as a reduction catalyst improves that it is 200 degreeC or more, and the capability to reduce | restore nitrogen oxide (NOx) comes to be remarkably excellent.
なお、排気ガス浄化用触媒の使用温度が800℃を超えると、長時間曝される触媒成分の凝集による触媒劣化が見られるため好ましくない。 In addition, it is not preferable that the use temperature of the exhaust gas purifying catalyst exceeds 800 ° C., because catalyst deterioration due to aggregation of catalyst components exposed for a long time is observed.
本発明の排気ガス浄化用触媒は、エンジン直下型では約800℃に至る環境下で使用されることもあるが、それは瞬時であり、床下型でも常時約300から400℃の温度下で使用されるため、十分その機能を発揮することができる。還元触媒機能を発揮できる組成範囲は、酸化触媒として機能を発揮する組成範囲より狭い傾向があるので、還元触媒として機能を発揮できる組成範囲の触媒を使用することが望ましい。また、通常炭素材料は、このような高温では酸化され耐熱性が低いため排気ガス浄化用触媒として使用されることは無かった。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be used in an environment up to about 800 ° C. in an engine direct type, but it is instantaneous, and even in an under floor type, it is always used at a temperature of about 300 to 400 ° C. Therefore, the function can be sufficiently exhibited. Since the composition range in which the reduction catalyst function can be exhibited tends to be narrower than the composition range in which the function as an oxidation catalyst is exhibited, it is desirable to use a catalyst having a composition range capable of exhibiting a function as a reduction catalyst. Further, since carbon materials are usually oxidized at such high temperatures and have low heat resistance, they have not been used as exhaust gas purification catalysts.
しかしながら、炭素、鉄、セリウム、酸素の化合物を形成することにより、驚くべきことに、800℃程度の高温においても酸化されにくくなり、耐熱性が向上し、床下型はもちろん直下型としても十分使用できる。さらに、第四成分としてパラジウムを含有させることにより、触媒としての浄化活性及び高温耐久性にも優れるものとなる。 However, by forming a compound of carbon, iron, cerium, and oxygen, it is surprisingly difficult to oxidize even at a high temperature of about 800 ° C. and heat resistance is improved. it can. Furthermore, by including palladium as the fourth component, the purification activity as a catalyst and the high temperature durability are also excellent.
本発明の排気ガス浄化用触媒は、還元触媒として機能し、還元雰囲気において、窒素酸化物(NOx)を還元する。また、酸をアルデヒド及びアルコールに還元する等の工業用還元触媒としても使用することができる。窒素酸化物(NOx)を還元する温度は200℃以上であることが好ましく、300℃以上であることがより好ましく、400℃以上であることがさらに好ましい。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention functions as a reduction catalyst and reduces nitrogen oxides (NOx) in a reducing atmosphere. It can also be used as an industrial reduction catalyst such as reducing acid to aldehyde and alcohol. The temperature for reducing nitrogen oxide (NOx) is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, and further preferably 400 ° C. or higher.
さらに、本実施形態における排気ガス浄化用触媒は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)に比べて、浄化しにくい窒素酸化物(NOx)を還元することができる。排気ガス浄化用触媒として、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、及び炭化水素(HC)を浄化することができる。 Furthermore, the exhaust gas purifying catalyst in the present embodiment can reduce nitrogen oxide (NOx) that is difficult to purify as compared with carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC). As an exhaust gas purifying catalyst, nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC) contained in the exhaust gas can be purified.
本発明の排気ガス浄化用触媒により処理される自動車排気ガスは、酸化雰囲気において一酸化炭素(CO)は二酸化炭素(CO2)へ、炭化水素(HC)は水と二酸化炭素(CO2)に酸化され、還元雰囲気において窒素酸化物(NOx)は、窒素に還元されるが、酸化と還元がバランス良く反応する領域は、理論空燃比近傍に制限されている。よって、排気ガス浄化用触媒を三元触媒として機能させるには、自動車排気ガスの組成が理論空燃比近傍に制御されていることが望ましい。 The automobile exhaust gas treated by the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is carbon monoxide (CO) to carbon dioxide (CO 2 ) and hydrocarbon (HC) to water and carbon dioxide (CO 2 ) in an oxidizing atmosphere. Oxidized and nitrogen oxide (NOx) is reduced to nitrogen in a reducing atmosphere, but the region where oxidation and reduction react with a good balance is limited to the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. Therefore, in order for the exhaust gas purification catalyst to function as a three-way catalyst, it is desirable that the composition of the automobile exhaust gas be controlled in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio.
上記排気ガス浄化用触媒は、主に自動車用排気ガスの浄化に使用することができるものであるが、これに限られず、他のガスに含まれる窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を浄化することもできる。例えば、燃料電池の燃料として、天然ガス等を改質して得た水素に含まれる微量の一酸化炭素(CO)を除去する酸化触媒の用途に適し、燃料電池の燃料極にガスを供給するための一酸化炭素(CO)除去装置に本酸化触媒を配置し、あるいは本酸化触媒を燃料電池の燃料極触媒と混合して燃料極部分に用いることで、水素中の一酸化炭素(CO)を二酸化炭素(CO2)に酸化し、電極触媒の被毒を防止することもできる。 The exhaust gas purification catalyst can be used mainly for purification of automobile exhaust gas, but is not limited to this, and nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) contained in other gases. ), Hydrocarbon (HC) can also be purified. For example, it is suitable for use as an oxidation catalyst that removes a small amount of carbon monoxide (CO) contained in hydrogen obtained by reforming natural gas or the like as fuel for a fuel cell, and supplies gas to the fuel electrode of the fuel cell Carbon monoxide (CO) in hydrogen by disposing the present oxidation catalyst in a carbon monoxide (CO) removal device for the use, or mixing this oxidation catalyst with the fuel electrode catalyst of the fuel cell and using it in the fuel electrode portion Can be oxidized to carbon dioxide (CO 2 ) to prevent poisoning of the electrode catalyst.
なお、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、又は炭化水素(HC)が上記排気ガス浄化用触媒により酸化又は還元されてCO2や窒素等に転化される割合を測定するには、例えば、自動車排気ガスを直接用いることもできる。しかしながら、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)の濃度を制御することが難しいことから、モデルガスを用いることもできる。モデルガスは、例えば、ガソリン車の実排気ガスと類似する組成にすることが好ましい。 To measure the rate at which nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), or hydrocarbons (HC) are oxidized or reduced by the exhaust gas purification catalyst and converted to CO 2 , nitrogen, etc. For example, automobile exhaust gas can be used directly. However, since it is difficult to control the concentration of nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC) contained in the exhaust gas, a model gas can also be used. The model gas preferably has a composition similar to, for example, actual exhaust gas of a gasoline vehicle.
図1に、NOxやCOやH2、HCとしてC3H6を含むモデルガスの濃度を測定する装置の概略図を示す。また、上記測定装置の一部である反応管の概略図を図2に示す。 FIG. 1 shows a schematic diagram of an apparatus for measuring the concentration of a model gas containing C 3 H 6 as NOx, CO, H 2 , or HC. Moreover, the schematic of the reaction tube which is a part of the said measuring apparatus is shown in FIG.
図1に示すように、上記モデルガスの濃度を測定する装置は、標準ガスボンベ1、マスフローコントローラー2、水タンク3、水ポンプ4、蒸発器5、反応管6、冷却器8、ガス分析装置9などで構成される。
As shown in FIG. 1, the apparatus for measuring the concentration of the model gas is a
まず、標準ガスボンベ1から各モデルガスを発生させ、マスフローコントローラー2によりガスが混合されて、水ポンプ4から導入された水が蒸発器5で気化されて、蒸発器5で各ガスが合流されて、反応管6へ導入される。そして、モデルガスが入った反応管6が電気加熱炉7により加熱される。
First, each model gas is generated from the
各モデルガスは反応管6内の触媒10により酸化または還元される。反応後のガスは、冷却器8において水蒸気が除かれた後、ガス分析装置9で組成が分析される。ガス分析装置9は、例えば、ガスクロマトグラフィーで、O2、CO、N2O、CO2、HC(C3H6)、H2等の定量分析を行うことができ、NOx、NO、NO2、CO、SO2等は、例えば、NOx分析計で定量的に分析することができる。
Each model gas is oxidized or reduced by the
反応管6は石英でできている。図2に示すように、排気ガス浄化用触媒10はその中心部に充填することが好ましい。そして、モデルガスを触媒のある部分に分布させるために触媒10の両側に石英砂11や石英ウール12を詰めることもできる。
The
上記測定装置においては、触媒の浄化性能は以下の算出式により各ガスの転化率として評価することができる。
NOx転化率={(入口のNOモル流量十NO2モル流量)−(出口のNOモル流量十NO2モル流量)}/(入口のNOモル流量十NO2モル流量)×100%
C3H6転化率=(入口のC3H6モル流量一出口のC3H6モル流量)/(入口のC3H6モル流量)×100%
CO転化率=(入口のCOモル流量一出口のCOモル流量)/(入口のCOモル流量)×100%
H2転化率=(入口のH2モル流量一出口のH2モル流量)/(入口のH2モル流量)×100%
In the above measuring apparatus, the purification performance of the catalyst can be evaluated as the conversion rate of each gas by the following calculation formula.
NOx conversion ratio = {(NO molar flow rate at the inlet + NO 2 molar flow rate) − (NO molar flow rate at the outlet + NO 2 molar flow rate)} / (NO molar flow rate at the inlet + NO 2 molar flow rate) × 100%
C 3 H 6 conversion = (C 3 H 6 molar flow rate of the inlet of the C 3 H 6 molar flow rate primary outlet) / (inlet of C 3 H 6 molar flow rate) × 100%
CO conversion rate = (CO molar flow rate at the
H 2 conversion = (H 2 molar flow rate of the inlet of the H 2 molar flow rate primary outlet) / (inlet of H 2 molar flow rate) × 100%
上記の転化率は、NOxやCOやH2、HCがどの程度、触媒によって酸化又は還元されたかを示しており、転化率は高い方がより酸化又は還元されていることを示し、100%であれば完全にNOxやCO、HCが浄化されたことを示す。 The above conversion rate indicates how much NOx, CO, H 2 , and HC are oxidized or reduced by the catalyst, and the higher conversion rate indicates that the higher one is oxidized or reduced, 100% If present, it indicates that NOx, CO, and HC have been completely purified.
<排気ガス浄化用触媒の製造方法>
本発明の排気ガス浄化触媒を製造する方法は、特に制限されないが、例えば以下の工程を含む製法等が挙げられる。鉄化合物の少なくとも1種類の化合物とセリウム化合物の少なくとも1種類の化合物の溶液又は分散液を作製する。これらの化合物は、炭素表面に金属イオンとして均一に付着させるため、溶媒中から析出させることが望ましく、溶解度の高いものを使用する。溶媒も水が望ましいが、エタノール又は水とエタノールの混合液を使用することもできる。
<Method for producing exhaust gas purification catalyst>
The method for producing the exhaust gas purification catalyst of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a production method including the following steps. A solution or dispersion of at least one compound of iron compound and at least one compound of cerium compound is prepared. These compounds are preferably deposited from a solvent in order to uniformly adhere to the carbon surface as metal ions, and those having high solubility are used. The solvent is preferably water, but ethanol or a mixture of water and ethanol can also be used.
上記溶液の化合物の濃度は、0.5〜50.0g/Lであることが好ましい。上記鉄化合物及びセリウム化合物の量は、加熱後の触媒中に含有させる鉄原子とセリウム原子の原子分率(構成重量分率)に基づいて使用する必要がある。しかし、これらの化合物の少なくとも1種類が不溶性の化合物であっても、水中に平均粒子径0.1〜1.0μm程度の微粒子として分散させ、炭素材料の表面に均一に付着させて使用することもできる。 The concentration of the compound in the solution is preferably 0.5 to 50.0 g / L. The amount of the iron compound and cerium compound needs to be used based on the atomic fraction (constituent weight fraction) of the iron atom and cerium atom contained in the heated catalyst. However, even if at least one of these compounds is an insoluble compound, it should be used by dispersing it in water as fine particles having an average particle size of about 0.1 to 1.0 μm and evenly adhering to the surface of the carbon material. You can also.
得られた溶液又は分散液をプロペラ式攪拌機等で攪拌しながら炭素を添加し、均一な混合液を作製する。添加する炭素材料の量は、加熱後の排気ガス浄化用触媒に含有させる炭素原子の原子分率に基づいて使用する必要がある。炭素材料中の炭素原子は、加熱中に減少する傾向があるので予めその減少量を考慮して使用する必要がある。添加した炭素材料と鉄化合物及びセリウム化合物とを均一に混合させ、凝集状態の炭素を分散させるため、ボールミル、サンドミル、ホモミキサー等の分散機を使用して混合することもできる。 While stirring the obtained solution or dispersion with a propeller-type stirrer or the like, carbon is added to prepare a uniform mixed solution. The amount of carbon material to be added needs to be used based on the atomic fraction of carbon atoms contained in the exhaust gas purification catalyst after heating. Since carbon atoms in the carbon material tend to decrease during heating, it is necessary to consider the amount of decrease in advance. In order to uniformly mix the added carbon material with the iron compound and the cerium compound and disperse the aggregated carbon, the carbon material can be mixed using a dispersing machine such as a ball mill, a sand mill, or a homomixer.
上記混合液は、100〜150℃の乾燥機で溶媒を除去して乾燥させ、乾燥後加熱炉に入れ、200〜1500℃で加熱し、触媒を作製することができる。加熱時、加熱炉には窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、あるいは、触媒活性を測定する際に使用する排気ガスと同様のモデルガス、並びに、炭酸ガス、水蒸気、水素等の反応性ガスを流入させながら加熱することが望ましい。 The mixed liquid can be dried by removing the solvent with a dryer at 100 to 150 ° C., put into a heating furnace after drying, and heated at 200 to 1500 ° C. to prepare a catalyst. During heating, the heating furnace contains an inert gas such as nitrogen, argon or helium, or a model gas similar to the exhaust gas used to measure catalytic activity, and a reactive gas such as carbon dioxide, water vapor, or hydrogen. It is desirable to heat while inflowing.
このように、加熱時に不活性ガスを流入させることにより、炭素材料中の炭素原子、鉄化合物及びセリウム化合物に含有される揮発性成分、熱分解物をそのまま加熱炉外へ排出することができる。また、排気ガスと同じ成分を含有するガスを流入させることもできる。さらに、炭酸ガス、水蒸気、水素等の反応性ガスを流入させることにより触媒前駆体を賦活することができる。 In this way, by flowing an inert gas during heating, the volatile components and pyrolysis products contained in the carbon atoms, iron compound and cerium compound in the carbon material can be discharged out of the heating furnace as they are. Further, a gas containing the same component as the exhaust gas can be introduced. Furthermore, the catalyst precursor can be activated by flowing a reactive gas such as carbon dioxide, water vapor, or hydrogen.
本発明に使用する炭素材料として炭素前駆体を使用する場合は、炭素化する前に、炭素前駆体と鉄化合物及びセリウム化合物と混合し、均一化したものを乾燥した後、加熱することにより、1回の加熱で触媒前駆体を製造することも可能である。 When using a carbon precursor as a carbon material to be used in the present invention, before carbonization, the carbon precursor is mixed with an iron compound and a cerium compound, and after homogenized and dried, by heating, It is also possible to produce the catalyst precursor with a single heating.
このように作製した触媒前駆体にパラジウム化合物を溶解させたパラジウム溶液を添加し、攪拌する。攪拌により触媒前駆体にパラジウム成分が分散して担持され、これを低温にて乾燥して空気中で焼成し、排気ガス浄化用触媒を製造することができる。 A palladium solution in which a palladium compound is dissolved is added to the catalyst precursor thus prepared and stirred. The palladium component is dispersed and supported on the catalyst precursor by stirring, and this is dried at a low temperature and calcined in the air, whereby an exhaust gas purification catalyst can be produced.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples at all.
<実施例1>
(排気ガス浄化用触媒の製造)
本実施例で使用する排気ガス浄化用触媒を以下のようにして調製した。本実施例で使用する炭素材料は、粉末状の市販グラファイトである(和光純薬工業株式会社)。鉄を含有する鉄化合物は、硝酸鉄(III)(9水和物)(キシダ化学株式会社)である。セリウムを含有するセリウム化合物は、硝酸セリウム(III)(6水和物)(国産化学株式会社)である。ニッケルを含有するニッケル化合物は、硝酸ニッケル(II)(6水和物)(キシダ化学株式会社)である。
<Example 1>
(Manufacture of exhaust gas purification catalyst)
The exhaust gas purifying catalyst used in this example was prepared as follows. The carbon material used in this example is powdered commercial graphite (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The iron compound containing iron is iron (III) nitrate (9 hydrate) (Kishida Chemical Co., Ltd.). The cerium compound containing cerium is cerium (III) nitrate (hexahydrate) (Kokusan Chemical Co., Ltd.). The nickel compound containing nickel is nickel nitrate (II) (hexahydrate) (Kishida Chemical Co., Ltd.).
室温にて、50mlの純水の入ったビーカーに硝酸鉄(III)9水和物(キシダ化学株式会社)12.43gと硝酸セリウム(III)6水和物(国産化学株式会社)24.22gを入れ、攪拌機で攪拌し、完全に溶解させた。この溶液を攪拌しながら、炭素材料としてグラファイト(和光純薬工業株式会社)0.5gを投入し、10分間攪拌した後、この混合溶液のpHの値が、10.0となるように28wt%のアンモニア水で調整する。 In a beaker containing 50 ml of pure water at room temperature, 12.43 g of iron (III) nitrate nonahydrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) and 24.22 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kokusan Chemical Co., Ltd.) Was stirred with a stirrer and completely dissolved. While stirring this solution, 0.5 g of graphite (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a carbon material and stirred for 10 minutes, and then 28 wt% so that the pH value of this mixed solution was 10.0. Adjust with ammonia water.
その後、回転数600rpmで3.0時間以上攪拌する。その後、上記混合溶液をろ過して、沈殿を水で2〜3回洗浄してから、その沈殿を120℃で保持し、水分を蒸発させ、乳鉢で粉末とした(40〜50メッシュ)。 Thereafter, the mixture is stirred for 3.0 hours or more at a rotation speed of 600 rpm. Then, after filtering the said mixed solution and wash | cleaning precipitation 2-3 times with water, the precipitation was hold | maintained at 120 degreeC, the water | moisture content was evaporated, and it was set as the powder (40-50 mesh) with the mortar.
上記粉末を30mlの水が入ったビーカーに入れて、パラジウム化合物として、硝酸パラジウム(II)2水和物(キシダ化学株式会社)0.1gを投入して、2.0時間攪拌した後、120℃に保持し、水分を蒸発させ、乳鉢で粉末とした(40〜50メッシュ)。得られた粉末を500℃にて空気中で1.0時間焼成して、実施例1の排気ガス浄化用触媒とした。 The powder was placed in a beaker containing 30 ml of water, and 0.1 g of palladium (II) nitrate dihydrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) was added as a palladium compound, followed by stirring for 2.0 hours. It was kept at 0 ° C., the water was evaporated, and powdered in a mortar (40-50 mesh). The obtained powder was calcined in the air at 500 ° C. for 1.0 hour to obtain an exhaust gas purification catalyst of Example 1.
(排気ガス浄化活性試験方法)
排気ガス浄化活性試験は、表1に示した一酸化窒素(NO)1000ppm、酸素(O2)1.0%、プロピレン(C3H6)1000ppmの混合モデルガスを流すことにより行った。上記で製造した排気ガス浄化用触媒の粉末を4層に石英砂で希釈し、この粉末を石英製の反応管(図2参照:内径6.0mm)に設置して、上記混合モデルガスを空間速度90,000ml/(g・h)で、200〜800℃もしくは1000℃の温度で流通させた。
(Exhaust gas purification activity test method)
The exhaust gas purification activity test was conducted by flowing a mixed model gas of 1000 ppm of nitrogen monoxide (NO), 1.0% of oxygen (O 2 ) and 1000 ppm of propylene (C 3 H 6 ) shown in Table 1. The exhaust gas purifying catalyst powder produced above is diluted into four layers with quartz sand, and this powder is placed in a quartz reaction tube (see FIG. 2: inner diameter 6.0 mm), and the mixed model gas is introduced into the space. It was circulated at a temperature of 200 to 800 ° C. or 1000 ° C. at a rate of 90,000 ml / (g · h).
反応ガス及びモデルガスの分析は、出入口ガスをFID、TCDガスクロマトグラフ(製品名「GC−14B」株式会社島津製作所製)、窒素酸化物(NOx)測定器(製品名「PG−235」gas analyzer、株式会社堀場製作所製)を使用して行った。なお、上記FIDでは、プロピレン(C3H6)を測定し、TCDでは、一酸化二窒素(N2O)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、酸素(O2)を測定し、NOx測定器では、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)を測定した。表2にガスクロマトグラフ分析条件を示す。 The analysis of the reaction gas and model gas is carried out using FID, TCD gas chromatograph (product name “GC-14B” manufactured by Shimadzu Corporation), nitrogen oxide (NOx) measuring instrument (product name “PG-235” gas analyzer). , Manufactured by HORIBA, Ltd.). In the FID, propylene (C 3 H 6 ) is measured, and in TCD, dinitrogen monoxide (N 2 O), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), and oxygen (O 2 ) are measured. In the NOx measuring device, nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) were measured. Table 2 shows the gas chromatographic analysis conditions.
(排気ガス浄化活性試験)
上記で製造した排気ガス浄化用触媒を内径6.0mmの石英反応管の中心部に0.1g充填し、ガス分布を均一化するために触媒層の両側にそれぞれ0.5gの石英砂を詰めた。その後、石英反応管内にモデルガスを反応管に導入し、NOx、CO、炭化水素(C3H6)の転化率を測定した。その測定結果を図3に示す。
(Exhaust gas purification activity test)
The exhaust gas purification catalyst produced above is filled in 0.1 g in the center of a quartz reaction tube having an inner diameter of 6.0 mm, and 0.5 g of quartz sand is packed on each side of the catalyst layer in order to make the gas distribution uniform. It was. Thereafter, a model gas was introduced into the quartz reaction tube, and the conversion rates of NOx, CO, and hydrocarbon (C 3 H 6 ) were measured. The measurement results are shown in FIG.
なお、実施例1で使用した排気ガス浄化用触媒は、C-Fe-Ce触媒前駆体(炭素原子、鉄原子、及びセリウム原子の構成重量分率がそれぞれ、5.0%、17.0%、及び78.0%である)を採用し、排気ガス浄化用触媒全体に対してパラジウム化合物中のパラジウム原子の構成重量分率が0.35%となるように設計したものである。 The exhaust gas purifying catalyst used in Example 1 is a C-Fe-Ce catalyst precursor (constituting weight fractions of carbon atoms, iron atoms, and cerium atoms of 5.0% and 17.0%, respectively). And 78.0%), and the constituent weight fraction of palladium atoms in the palladium compound is designed to be 0.35% with respect to the entire exhaust gas purifying catalyst.
実施例1の排気ガス浄化用試験においては、NOx、CO及びHCを含むモデルガスを用いた。表1に、モデルガスの成分と反応条件を示す。なお、反応システムは、理論空燃比雰囲気に制御した(A/F=14.63)。 In the exhaust gas purification test of Example 1, model gas containing NOx, CO, and HC was used. Table 1 shows the components of the model gas and the reaction conditions. Note that the reaction system was controlled to a theoretical air-fuel ratio atmosphere (A / F = 14.63).
実施例1においては、上記で調製した排気ガス浄化用触媒について、200℃から1000℃の範囲における100℃間隔の各温度で1時間モデルガスと反応させた後のデータを収集し、NOx、CO、HC(C3H6)の転化率を算出した。図4に、NOx、CO、炭化水素(C3H6)の測定結果を示す。 In Example 1, the exhaust gas purification catalyst prepared above was collected after reacting with the model gas for 1 hour at each temperature of 100 ° C. in the range of 200 ° C. to 1000 ° C., and NOx, CO The conversion of HC (C 3 H 6 ) was calculated. FIG. 4 shows the measurement results of NOx, CO, and hydrocarbon (C 3 H 6 ).
図4に示すように、実施例1で使用した排気ガス浄化用触媒の場合、300℃において、COが酸化され、97%の転化率が得られた。そして、400℃において、COは完全に浄化し、C3H6も約100%の転化率となった。NOxの還元温度は、COとHCより高いが、400℃において約100%のNOxが還元され、500℃において、排気ガス中の有害三成分共に還元浄化された。 As shown in FIG. 4, in the case of the exhaust gas purification catalyst used in Example 1, CO was oxidized at 300 ° C., and a conversion rate of 97% was obtained. At 400 ° C., CO was completely purified, and C 3 H 6 also had a conversion rate of about 100%. Although the reduction temperature of NOx is higher than that of CO and HC, about 100% of NOx was reduced at 400 ° C., and harmful three components in exhaust gas were reduced and purified at 500 ° C.
また、図5に実施例1で使用した排気ガス浄化用触媒の200〜1000℃における長時間の試験結果を示す。その結果、NOx、CO、C3H6共に80〜100%の転化立が実現された。本触媒がきわめて3高い排気ガス浄化活性を有することが確認された。 FIG. 5 shows long-term test results of the exhaust gas purifying catalyst used in Example 1 at 200 to 1000 ° C. As a result, conversion of 80 to 100% was achieved for NOx, CO, and C3H6. It was confirmed that this catalyst has an extremely high exhaust gas purification activity by three.
図6は、実施例1で使用した排気ガス浄化用触媒の200〜1000℃における長時間の試験結果(耐久性)を示す。図6に示すように、400℃において、本発明の触媒上でNOx、CO、C3H6をほぼ完全に浄化した初期活性を得た。しかしながら、12時間以後、約91%のNOxの転化率が維持でき、25時間まで劣化がなかった。そして、CO、C3H6、H2の活性は初期活性のまま、25時間まで維持できた。1000℃の高温においても本触媒が高い耐久性を有することが確認された。 FIG. 6 shows long-term test results (durability) of the exhaust gas purification catalyst used in Example 1 at 200 to 1000 ° C. As shown in FIG. 6, at 400 ° C., initial activity was obtained in which NOx, CO, and C 3 H 6 were almost completely purified on the catalyst of the present invention. However, after 12 hours, a NOx conversion of about 91% could be maintained and there was no degradation until 25 hours. The activities of CO, C 3 H 6 and H 2 were maintained at the initial activity and could be maintained for up to 25 hours. It was confirmed that the catalyst has high durability even at a high temperature of 1000 ° C.
さらに、実施例1おいて、モデルガス中の有害ガス三成分(NOx、CO、C3H6)のT50及びT90を調べた。ここで、T50とは、有害ガス成分の50%の浄化率を得た温度である。同様にT90とは、有害ガス成分の90%の浄化率を得た温度である。結果を表3に示す。なお、参考例として、排気ガス浄化用触媒成分として、パラジウムを含まない触媒及び従来の白金触媒のT50及びT90も測定し、同様にその結果を表3に示した。 Furthermore, in Example 1, T50 and T90 of the noxious gas three components (NOx, CO, C 3 H 6 ) in the model gas were examined. Here, T50 is a temperature at which a purification rate of 50% of harmful gas components is obtained. Similarly, T90 is a temperature at which a purification rate of 90% of harmful gas components is obtained. The results are shown in Table 3. As a reference example, T50 and T90 of a catalyst not containing palladium and a conventional platinum catalyst were also measured as exhaust gas purification catalyst components, and the results are also shown in Table 3.
表3によれば、炭素材料、鉄化合物、セリウム化合物を含有する組成物を加熱処理した触媒前駆体にパラジウム成分を含有した実施例1の排気ガス浄化用触媒は、参考例1のパラジウム成分を含有しない排気ガス浄化用触媒、参考例2の白金−セリウム触媒に比較してT50及びT90のいずれにおいても良好な値を示した。すなわち、実施例1の排気ガス浄化用触媒は、参考例の排気ガス浄化用触媒よりも窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素の浄化活性に優れているものである。 According to Table 3, the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 containing a palladium component in a catalyst precursor obtained by heat-treating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound is equivalent to the palladium component of Reference Example 1. Compared with the exhaust gas purifying catalyst not contained and the platinum-cerium catalyst of Reference Example 2, both T50 and T90 showed good values. That is, the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 is superior in the purifying activity of nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons than the exhaust gas purifying catalyst of the reference example.
<実施例2>
排気ガス浄化用触媒に含まれるパラジウム原子の構成重量分率を0.035%となるようにした以外は、実施例1と同様に排気ガス浄化試験を行った。結果を図7及び表4に示す。
<Example 2>
Exhaust gas purification tests were performed in the same manner as in Example 1 except that the constituent weight fraction of palladium atoms contained in the exhaust gas purification catalyst was 0.035%. The results are shown in FIG.
<実施例3〜5>
排気ガス浄化用触媒を構成する炭素材料をそれぞれ1000℃にて3.0時間、窒素ガス処理(実施例3)、水素処理(実施例4)及び水蒸気処理(実施例5)した以外は実施例1と同様にして、モデルガスの処理を行い、T50とT90を測定した。上記各実施例の測定結果を図8〜図10に、T50及びT90の測定結果を表5〜表7に示す。
<Examples 3 to 5>
Except for the carbon materials constituting the exhaust gas purifying catalyst at 1000 ° C. for 3.0 hours, nitrogen gas treatment (Example 3), hydrogen treatment (Example 4) and steam treatment (Example 5), respectively. In the same manner as in No. 1, the model gas was processed, and T50 and T90 were measured. The measurement results of the above examples are shown in FIGS. 8 to 10, and the measurement results of T50 and T90 are shown in Tables 5 to 7, respectively.
なお、表5において、前段とは、排気ガス処理温度を200℃から1000℃まで昇温度させて行った場合の測定結果をいい、後段とは昇温させた1000℃から200℃まで降温させて行った場合の測定結果をいう。 In Table 5, the former stage refers to the measurement result when the exhaust gas treatment temperature is raised from 200 ° C. to 1000 ° C., and the latter stage is the temperature lowered from 1000 ° C. to 200 ° C. The measurement result when it is performed.
図8〜10及び表5〜7によれば、炭素材料、鉄化合物及びセリウム化合物を含有する組成物を加熱処理した触媒前駆体にパラジウム化合物を添加した排気ガス浄化用触媒は、T50及びT90のいずれにおいても良好な値を示した。また、排気ガス浄化用触媒を構成する炭素材料の加熱処理に種々のガスを存在させることにより、当該触媒が有する上記前段、後段の特性を制御できることが判明した。つまり、加熱処理におけるガス、温度等の諸条件を適宜調整することにより排気ガス浄化用触媒の性能を変化させることも可能であることが理解できる。 According to FIGS. 8 to 10 and Tables 5 to 7, the exhaust gas purifying catalyst in which a palladium compound is added to a catalyst precursor obtained by heating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound is T50 and T90. In all cases, good values were shown. Further, it has been found that the presence of various gases in the heat treatment of the carbon material constituting the exhaust gas purification catalyst can control the above-mentioned pre-stage and post-stage characteristics of the catalyst. That is, it can be understood that the performance of the exhaust gas purifying catalyst can be changed by appropriately adjusting various conditions such as gas and temperature in the heat treatment.
<比較例1>
反応管内に触媒を入れないで、反応ガスを流し、NOx、CO、炭化水素(C3H6)、水素の転化率を実施例1と同様に測定した。その結果を図11に示す。
<Comparative Example 1>
The reaction gas was allowed to flow without putting the catalyst in the reaction tube, and the NO x , CO, hydrocarbon (C 3 H 6 ), and hydrogen conversion rates were measured in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
図11のとおり、触媒を入れない場合、200〜800℃におけるNOx、COの転化率はほぼゼロであった。C3H6は500℃以上になると転化率が徐々に向上したが、800℃であっても64%でしかなく、触媒を入れないとガスが浄化できないことが確認された。 As shown in FIG. 11, when no catalyst was added, the NOx and CO conversions at 200 to 800 ° C. were almost zero. The conversion rate of C 3 H 6 gradually improved at 500 ° C. or higher, but it was only 64% even at 800 ° C. It was confirmed that the gas could not be purified unless a catalyst was added.
<比較例2>
反応管に、炭素材料である市販のグラファイトをいれて、反応ガスを流し、上記と同様に測定した。その結果は、図12に示す。
<Comparative Example 2>
A commercially available graphite as a carbon material was put into a reaction tube, a reaction gas was flowed, and measurement was performed in the same manner as described above. The result is shown in FIG.
図12のとおり、市販のグラファイトにおいては、800℃まで、温度を上昇させても、NOx、COの転化率は向上せず、触媒効果が得られなかった。 As shown in FIG. 12, in the commercially available graphite, even if the temperature was increased to 800 ° C., the conversion rate of NOx and CO was not improved, and the catalytic effect was not obtained.
<比較例3>
比較例として、セリウムを用いず炭素と鉄からなる触媒として、反応管にいれて、反応ガスを流し、上記と同様に測定した。炭素原子、鉄原子の構成重量分率がそれぞれ、50%、50%である。その結果は、図13に示す。
<Comparative Example 3>
As a comparative example, a catalyst made of carbon and iron without using cerium was placed in a reaction tube, a reaction gas was flowed, and measurement was performed in the same manner as described above. The constituent weight fractions of carbon atoms and iron atoms are 50% and 50%, respectively. The result is shown in FIG.
図13のとおりに、炭素、鉄からなる触媒の場合、400℃以下ではNOxの転化率はほぼゼロであった。500℃においても52%しかなかった。800℃においてNOxを完全に浄化した。400℃においてCOの転化率が69%であった。500℃まで昇温して、完全にCO浄化した。 As shown in FIG. 13, in the case of a catalyst composed of carbon and iron, the NOx conversion was almost zero at 400 ° C. or lower. Even at 500 ° C., it was only 52%. NOx was completely purified at 800 ° C. At 400 ° C., the CO conversion was 69%. The temperature was raised to 500 ° C. to completely purify CO.
<比較例4>
比較例として、Feを用いず炭素とセリウムからなる触媒として、反応管にいれて、反応ガスを流し、上記と同様に測定した。炭素原子、セリウム原子の構成重量分率がそれぞれ、50%、50%である。その結果は、図14に示す。
<Comparative example 4>
As a comparative example, a catalyst composed of carbon and cerium without using Fe was placed in a reaction tube, a reaction gas was flowed, and measurement was performed in the same manner as described above. The constituent weight fractions of carbon atom and cerium atom are 50% and 50%, respectively. The result is shown in FIG.
図14のとおりに、炭素、セリウムからなる触媒の場合、400℃以下ではNOxの転化率はほぼゼロであった。500℃になっても15%しかなかった。そして、温度の上昇につれて、NOx転化率が徐々に高くなって、700℃以上になると、NOxを完全に浄化した。COの転化率は400℃において67%であった。500℃まで昇温して、完全にCO浄化した。C3H6は400℃における転化率が36%であり、そして、500℃において87%になった。 As shown in FIG. 14, in the case of a catalyst composed of carbon and cerium, the NOx conversion rate was almost zero at 400 ° C. or lower. Even at 500 ° C., it was only 15%. As the temperature increased, the NOx conversion rate gradually increased, and when it reached 700 ° C. or higher, NOx was completely purified. The CO conversion was 67% at 400 ° C. The temperature was raised to 500 ° C. to completely purify CO. C 3 H 6 had a conversion of 36% at 400 ° C. and 87% at 500 ° C.
<比較例5>
比較例として、炭素材料を用いず鉄とセリウムからなる触媒として、反応管にいれて、反応ガスを流し、上記と同様に測定した。鉄原子、セリウム原子の構成重量分率がそれぞれ、25%、75%である。その結果は、図15に示す。
<Comparative Example 5>
As a comparative example, a carbon material was not used and a catalyst composed of iron and cerium was placed in a reaction tube, a reaction gas was flowed, and measurement was performed in the same manner as described above. The constituent weight fractions of iron atom and cerium atom are 25% and 75%, respectively. The result is shown in FIG.
図15のとおりに、鉄、セリウムからなる触媒は400℃以下の温度では、NOxの転化率がほぼゼロであった。そして、温度の上昇につれてNOx転化率が徐々に向上したが、800℃においても77%の転化率しかなかった。C3H6は300℃から酸化され、400℃において74%の転化率が得られた。COは、300℃から酸化され、67%の転化率となり、400℃になるとCOが完全浄化した。 As shown in FIG. 15, the catalyst composed of iron and cerium had a NOx conversion of almost zero at a temperature of 400 ° C. or lower. As the temperature increased, the NOx conversion rate gradually improved, but even at 800 ° C., there was only a 77% conversion rate. C 3 H 6 was oxidized from 300 ° C. and a conversion of 74% was obtained at 400 ° C. CO was oxidized from 300 ° C. to a conversion rate of 67%, and at 400 ° C., the CO was completely purified.
<比較例6>
比較例として、炭素材料を用いずPtからなる触媒として、反応管内に排気ガス浄化用市販Pt−酸化セリウム触媒を入れて、反応ガスを流し、上記と同様に測定した。なお、Ptの担持量は1.0wt%である。その結果を図16に示す。
<Comparative Example 6>
As a comparative example, as a catalyst made of Pt without using a carbon material, a commercially available Pt-cerium oxide catalyst for purifying exhaust gas was put in a reaction tube, a reaction gas was flowed, and measurement was performed in the same manner as described above. Note that the supported amount of Pt is 1.0 wt%. The result is shown in FIG.
図16のとおり、Pt系触媒の場合、250℃以下ではNOx、C3H6、COの転化率はほぼゼロであった。300℃においても転化率はかなり低いが、500℃以上においてはNOx、C3H6、COの3成分が転化率約100%とほぼ完全に浄化した。 As shown in FIG. 16, in the case of the Pt-based catalyst, the conversion of NOx, C 3 H 6 , and CO was almost zero at 250 ° C. or lower. Although the conversion rate was considerably low even at 300 ° C., the three components of NOx, C 3 H 6 , and CO were almost completely purified at a conversion rate of about 100% above 500 ° C.
表8に上記の実施例と比較例で述べた活性のT50温度をまとめた表を示す。この表からも実施例のC-Fe-Ce系の触媒が、他の比較例の触媒よりも排気ガス中に含まれる有害3成分のT50の値が低い温度を示していることが分かり、触媒活性がもっとも優れていると言える。 Table 8 summarizes the T50 temperatures of the activities described in the above examples and comparative examples. From this table, it can be seen that the C-Fe-Ce-based catalyst of the example shows a lower T50 value of harmful three components contained in the exhaust gas than the catalyst of the other comparative examples. It can be said that the activity is the most excellent.
本発明によれば、Ptを使用しないで、炭素材料、鉄化合物、セリウム化合物を含有する組成物を加熱して構成された触媒前駆体にパラジウム化合物を担持することにより、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)を酸化して浄化でき、窒素酸化物(NOx)を還元して浄化できる排気ガス浄化用触媒を提供することができる。 According to the present invention, carbon monoxide (CO) is supported by supporting a palladium compound on a catalyst precursor constituted by heating a composition containing a carbon material, an iron compound, and a cerium compound without using Pt. In addition, it is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst that can oxidize and purify hydrocarbons (HC) and reduce and purify nitrogen oxides (NOx).
1 標準ガスボンベ
2 マスフローコントローラー
3 水タンク
4 水ポンプ
5 蒸発器
6 反応管
7 電気加熱炉
8 冷却器
9 ガス分析装置
10 排気ガス浄化用触媒
11 石英砂
12 石英ウール
13 熱電対
1
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011261338A JP5899525B2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011261338A JP5899525B2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013111545A JP2013111545A (en) | 2013-06-10 |
JP5899525B2 true JP5899525B2 (en) | 2016-04-06 |
Family
ID=48707673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011261338A Expired - Fee Related JP5899525B2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5899525B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5921387B2 (en) * | 2012-08-27 | 2016-05-24 | 三井金属鉱業株式会社 | Exhaust gas purification catalyst |
JP6059491B2 (en) * | 2012-09-28 | 2017-01-11 | ダイハツ工業株式会社 | Oxygen storage / release material |
JP6216234B2 (en) * | 2013-11-29 | 2017-10-18 | 三井金属鉱業株式会社 | Exhaust gas purification catalyst |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2915393B1 (en) * | 1998-03-10 | 1999-07-05 | 大阪瓦斯株式会社 | Catalyst for decomposing chlorinated organic compounds and method for producing the same |
JP3799945B2 (en) * | 1999-03-29 | 2006-07-19 | 株式会社豊田中央研究所 | Room temperature purification catalyst and method of using the same |
-
2011
- 2011-11-30 JP JP2011261338A patent/JP5899525B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013111545A (en) | 2013-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Promotional effect of iron modification on the catalytic properties of Mn-Fe/ZSM-5 catalysts in the Fast SCR reaction | |
Zhao et al. | Effect of rare earth (La, Nd, Pr, Sm and Y) on the performance of Pd/Ce0. 67Zr0. 33MO2− δ three-way catalysts | |
US8151742B2 (en) | Exhaust gas cleaner | |
Wu et al. | Effect of preparation methods on the structure and redox behavior of platinum–ceria–zirconia catalysts | |
JP2012050980A (en) | Catalyst, oxidation catalyst, reduction catalyst, and exhaust gas cleaning catalyst | |
CN104661749A (en) | Exhaust gas purification catalyst and production method thereof | |
Ai et al. | Effect of surface and bulk palladium doping on the catalytic activity of La 2 Sn 2 O 7 pyrochlore oxides for diesel soot oxidation | |
Matarrese et al. | Simultaneous removal of soot and NOx over K-and Ba-doped ruthenium supported catalysts | |
Shao et al. | Promotion effects of cesium on perovskite oxides for catalytic soot combustion | |
KR20080027720A (en) | Gas purification method, gas purification apparatus and gas purification catalyst | |
Li et al. | Catalysts of 3D ordered macroporous ZrO 2-supported core–shell Pt@ CeO 2− x nanoparticles: effect of the optimized Pt–CeO 2 interface on improving the catalytic activity and stability of soot oxidation | |
Cai et al. | Engineering yolk–shell MnFe@ CeO x@ TiO x nanocages as a highly efficient catalyst for selective catalytic reduction of NO with NH 3 at low temperatures | |
Choi et al. | Low temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3 with improved SO2 and water resistance by using N-doped graphene dots-CuO–CeO2 nano-heterostructures modified vanadate catalysts | |
JP5899525B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and catalyst body supporting the same | |
Lou et al. | Study on the catalytic characteristics of precious metal catalysts with different Pt/Pd ratios for soot combustion | |
Liu et al. | Ce–Ti catalysts modified with copper and vanadium to effectively remove slip NH3 and NOx from coal-fired plants | |
Ren et al. | Modulated synthesis of MnO2-decorated Fe–Mn composite oxides: synergistic effects on boosting the performance of toluene oxidation | |
Tu et al. | SO 2-tolerant and H 2 O-promoting Pt/C catalysts for efficient NO removal via fixed-bed H 2-SCR | |
Bai et al. | Unveiling the effect of SO2 on CO selective catalytic reduction of NOx in the presence of O2 over IrRb@ SBA-15 catalyst | |
CN113042039A (en) | Palladium-based catalyst, and preparation method and application thereof | |
JP5616382B2 (en) | Oxidation catalyst and exhaust gas purification method using the same | |
JP2012183467A (en) | Method for producing catalyst containing carbon, iron and cerium | |
JP4764609B2 (en) | Nitrogen oxide removal catalyst | |
JP5112966B2 (en) | Lean burn exhaust gas purification catalyst | |
JP5956377B2 (en) | Method for producing hydrocarbon reforming catalyst |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20141211 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150629 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160112 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5899525 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |