JPH0975736A - ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこれを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法 - Google Patents
ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこれを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法Info
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Abstract
物質、未燃焼炭化水素、一酸化炭素等の有害成分をも燃
焼除去しうる新規なディーゼルエンジン排ガス浄化用触
媒を提供する。 【解決手段】 耐火性三次元構造体上に白金およびアル
カリ金属の硫酸塩を耐火性無機酸化物粉末とともに担持
してなるディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこ
れを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法であ
る。 【効果】 高温でのNOx 分解能が高く耐久性に優れた
ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒が得られる。ま
た、アルカリ金属の硫酸塩の添加量を変えることによっ
て、得られる触媒の活性のある温度帯を変えることがで
きる。
Description
ン排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、ディーゼルエ
ンジン排ガス中の有害成分のうち窒素酸化物(NOx )
を分解低減し、同時に炭素系微粒子、未燃焼炭化水素、
一酸化炭素等を燃焼除去しうる触媒に関するものであ
る。
NOx は、光化学スモッグや酸性雨の原因となるもので
あり、特に、近年都市部におけるディーゼル車からのN
Ox の排出が社会的な問題となっている。また、ディー
ゼルエンジン排ガスには健康上有害な微粒子物質、未燃
焼炭化水素、一酸化炭素等が含まれており、これらの成
分を燃焼させて除去することも重要である。
来より三元触媒が用いられているが、ディーゼルエンジ
ンの排ガスにおいては酸素が過剰であるため、通常の三
元触媒ではNOx を十分低減することができない。
載の方法のように、白金を主触媒として用いる方法も提
案されている。しかし、このような白金含有触媒はSO
2 を酸化する活性が強いため、ディーゼルエンジン排ガ
スの処理に用いると、SO2の酸化によって硫酸塩類を
増加させるため、むしろ排ガス中の微粒子物質を増加さ
せてしまうという問題があった。
多孔質体からなる担体にアルカリ金属酸化物および白金
を担持してなる触媒を用いて排ガスを浄化する方法が記
載されている。この触媒はガソリンリーンバーンエンジ
ンの排ガスを処理するにあたって、リーン状態でのNO
x の吸着能を高めるためにアルカリ金属酸化物を用いて
おり、吸着したNOx を白金の作用でストイキ時に分解
しうる。しかし、常にリーン状態でかつSO2 が存在す
るディーゼルエンジン排ガスにおいてはアルカリ金属酸
化物の効果は高くなく、また、耐久性に問題があり、高
温で使用すると熱分解や硫酸塩の生成によって次第に失
活してしまう。
は、効率よくNOx を分解できる温度が比較的狭い範囲
に限られているが、実際の排ガスの温度はエンジンの種
類や走行状態によって変わるため、いろいろな温度に対
応する触媒が求められている。
術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、NOx を効率よく分解除去し、しかも
微粒子物質、未燃焼炭化水素、一酸化炭素等の有害成分
をも燃焼除去しうる新規なディーゼルエンジン排ガス浄
化用触媒およびこれを用いた排ガスの浄化方法を提供す
ることにある。
能が高く耐久性に優れたディーゼルエンジン排ガス浄化
用触媒を提供することにある。
温度に対応しうるディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒
を提供することにある。
次元構造体上に白金およびアルカリ金属の硫酸塩を耐火
性無機酸化物粉末とともに担持してなるディーゼルエン
ジン排ガス浄化用触媒により達成される。
が硫酸カリウムである前記ディーゼルエンジン排ガス浄
化用触媒である。
Ox 比がモル比で0.5〜20であるディーゼルエンジ
ン排ガスを上記ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒に
接触させることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス
の浄化方法によって達成される。
ガス浄化用触媒の上流側で排ガス中に還元剤を注入する
ことを特徴とする前記ディーゼルエンジン排ガスの浄化
方法である。
前記ディーゼルエンジン排ガスの浄化方法である。
構造体上に白金およびアルカリ金属の硫酸塩を耐火性無
機酸化物粉末とともに担持してディーゼルエンジン排ガ
ス浄化用触媒を形成するものである。
前記耐火性三次元構造体1l当り、0.1〜5.0g、
好ましくは0.1〜2.0gがよい。白金の担持量が
0.1g/l未満では、NOx 分解活性が低いので好ま
しくない一方、担持量が5.0g/lを越える場合に
は、もはや担持量に見合うNOx 分解活性の向上はな
く、経済的に不利である。白金の出発原料としては、白
金の硝酸塩、硫酸塩、塩化物等の無機塩やアンミン錯塩
等の有機酸塩等があり、例えば塩化白金酸、ジニトロジ
アミノ白金、塩化白金酸カリウム、塩化白金酸ナトリウ
ム、白金テトラミンクロライド、白金スルフィド錯塩等
を使用することができる。
ム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウム、
硫酸セシウム等が挙げられる。アルカリ金属硫酸塩の担
持量としては、耐火性三次元構造体1l当り0.5〜2
0g、好ましくは1〜10gがよい。アルカリ金属硫酸
塩の担持量が0.5g/l未満では、SO2 の酸化を抑
制する効果が不十分であり、硫酸根が生成する傾向があ
るために不利である一方、担持量が20g/lを越える
と、それ以上増やしてもSO2 の酸化を抑制する効果は
向上せず、NOx 分解をむしろ阻害する場合があり好ま
しくない。
としては、γ−アルミナ、δ−アルミナ、η−アルミ
ナ、θ−アルミナ等の活性アルミナ、α−アルミナ、チ
タニア、シリカ、ジルコニア、ガリアもしくはこれらの
複合酸化物であるアルミナ−チタニア、アルミナ−ジル
コニア、チタニア−ジルコニア等、またはこれらの混合
物が挙げられるが、好ましくは活性アルミナ、チタニ
ア、シリカ、ジルコニア、アルミナ−シリカもしくはシ
リカ−アルミナまたはこれらの混合物がよい。これらの
耐火性無機酸化物は通常粉末状であり、またそのBru
nauer−Emmett−Teller(以下、BE
Tという)表面積は5〜400m2 /g、好ましくは1
0〜300m2 /g、その平均粒径は0.1〜150μ
m、好ましくは0.2〜100μmがよい。
性三次元構造体1リットル当り20〜300g、好まし
くは50〜200gがよい。20g/l未満の場合は十
分な性能が得られない一方、300g/lを越える場合
は使用量に見合った性能が得られない。
担持耐火性無機酸化物粉末とともに第2の耐火性無機酸
化物粉末を耐火性三次元構造体に被覆してもよい。この
場合該第2の耐火性無機酸化物粉末の材質、BET表面
積および平均粒径は、前記耐火性無機酸化物の場合と同
様である。前記白金担持耐火性無機酸化物粉末と該第2
の耐火性無機酸化物粉末とよりなる触媒組成物に対する
該白金担持耐火性無機酸化物粉末の比率は、1〜99重
量%、好ましくは10〜90重量%である。該比率が1
重量%未満では、十分な活性を得るのに必要な白金量を
用いた場合、第2の耐火性無機酸化物を必要以上に多量
に用いたことになり、経済上および触媒調整の煩雑さの
理由から不利である一方、該比率が99重量%を超える
と、白金の持つNOx 分解能を発現し、しかもSO2 の
酸化能を抑制するというバランスを保つことが難しいの
で不利である。
しては、ペレット状、モノリス担体等が挙げられるが、
好ましくは、モノリス担体がよい。モノリス担体として
は、セラミックフォーム、オープンフロータイプのセラ
ミックハニカム、ウォールフロータイプのハニカムモノ
リス、オープンフロータイプのメタルハニカム、金属発
泡体、メタルメッシュ等が挙げられるが、そのなかでは
オープンフロータイプのセラミックハニカムまたはメタ
ルハニカムが好適に使用される。セラミックハニカム担
体としては、コージライト、ムライト、α−アルミナ、
ジルコニア、チタニア、リン酸チタン、アルミニウムチ
タネート、ベタライト、スポジュメン、アルミノシリケ
ート、マグネシウムシリケート等を材料とするものが好
ましく、なかでもコージェライト質のものが特に好まし
い。また、メタルハニカム担体としては、ステンレス
鋼、Fe−Cr−Al合金等のごとき酸化抵抗性の耐熱
金属を用いて一体構造体としたものが好適に使用され
る。
ート状素子を巻き固める方法等で製造される。そのガス
通過口(セル形状)の形は、6角形、4角形、3角形ま
たはコルゲーション形のいずれであってもよい。セル密
度(セル数/単位断面積)は150〜600セル/平方
インチあれば十分に使用可能であり、好ましくは200
〜500セル/平方インチである。
生成を抑制する目的で、耐火性三次元構造体上に形成さ
れた触媒成分層の上に、ロジウムを別途前記耐火性無機
酸化物粉末に担持してなるロジウム担持耐火性無機酸化
物を被覆してもよい。このロジウム担持耐火性無機酸化
物の被覆層は、単一層であってもあるいは複数層であっ
てもよい。この場合、耐火性三次元構造体1リットル当
りのロジウムの使用量は、0.01〜0.5g、好まし
くは0.05〜0.3gがよい。ロジウムの使用量がこ
れより少ないと、効果が小さい一方、使用量がこれより
多くても、使用量に見合う効果の向上はない。ロジウム
の出発原料としては、硝酸ロジウム、塩化ロジウム、塩
化ロジウムヘキサアンミンロジウムクロライト、ロジウ
ムスルフィド錯塩等の無機酸塩および有機酸塩を用いる
ことができる。
法としては、特に限定されるものではないが、通常の含
浸法が好適に用いられる。
ては、たとえば次の方法がある。
よび耐火性無機酸化物を一括し、水性スラリーとし、該
水性スラリーをモノリス担体に被覆し、次いで乾燥し、
必要により焼成して完成触媒とする方法。
一括し、水性スラリーとし、該水性スラリーをモノリス
担体に被覆し、次いで乾燥し、必要により焼成、さらに
該担体をアルカリ金属の硫酸塩の水溶液に浸漬した後乾
燥し、さらに必要により焼成して完成触媒とする方法。
性無機酸化物を一括し、水性スラリーとし、該水性スラ
リーをモノリス担体に被覆し、次いで乾燥し、必要によ
り焼成し、さらに該担体を白金源の水溶液に浸漬した後
乾燥し、さらに必要により焼成して完成触媒とする方
法。
加え、十分に混合した後、乾燥し、必要により焼成し、
白金担持耐火性無機酸化物の粉末を得る。これを水性ス
ラリーとし、該水性スラリーをモノリス担体に被覆し、
次いで乾燥し、必要により焼成し、さらに該担体をアル
カリ金属の硫酸塩水溶液に浸漬した後乾燥し、さらに必
要により焼成して完成触媒とする方法。
性無機酸化物を加え、十分に混合した後、乾燥し、必要
により焼成し、アルカリ金属またはアルカリ土類金属硫
酸塩担持耐火性無機酸化物の粉末を得る。これを水性ス
ラリーとし、該水性スラリーをモノリス担体に被覆し、
次いで乾燥し、さらに該担体を白金源の水溶液に浸漬、
乾燥し、さらに必要により焼成して完成触媒とする方
法。
硫酸塩を一括して耐火性無機酸化物と十分混合し、次い
で乾燥、必要により焼成して白金担持耐火性無機酸化物
粉末を得る。次いで該白金担持耐火性無機酸化物粉末を
水性スラリーとし、該水性スラリーをモノリス担体に被
覆し、次いで乾燥し、必要により焼成して完成触媒とす
る方法。
持耐火性無機酸化物等を水性スラリーとする方法として
は、通常水性スラリーとしうる方法であればいずれでも
よいが、たとえばボールミルによる湿式粉砕が挙げられ
る。
も、耐火性三次元構造体上に形成された触媒成分層の上
に、さらにロジウム担持耐火性無機酸化物を被覆しても
よい。
の調整液の粘度、取扱いの便を考慮すると、上記(4) ま
たは(6) の方法が好適である。
その一例を示せば、次の通りである。まず、所定量の白
金およびアルカリ金属の硫酸塩を含有する水溶液中に、
耐火性無機酸化物粉末を投入して含浸させたのち、80
〜250℃、好ましくは100〜150℃の温度で乾燥
し、次いで300〜850℃、好ましくは400〜70
0℃の温度で0.5〜5時間、好ましくは1〜2時間燃
焼することにより白金およびアルカリ金属の硫酸塩が分
散された白金担持耐火性無機酸化物粉末を得る。
末と、必要に応じて第2の耐火性無機酸化物粉末とを混
合して湿式粉砕してスラリー化し、このようにして得ら
れた触媒組成物のスラリーに耐火性三次元構造体を浸漬
し、余分なスラリーを除去したのち、80〜250℃、
好ましくは100〜150℃の温度で乾燥し、次いで3
00〜800℃、好ましくは400〜700℃で0.5
〜3時間、好ましくは1〜2時間焼成することにより該
触媒組成物を耐火性三次元構造体に被覆する。
化合物を含有する水溶液中に耐火性無機酸化物粉末を投
入して含浸させたのち、80〜250℃、好ましくは1
00〜150℃の温度で乾燥し、ついで300〜800
℃、好ましくは400〜700℃の温度で0.5〜5時
間、好ましくは1〜2時間焼成することにより、ロジウ
ムが耐火性無機酸化物粉末に分散されたロジウム担持耐
火性無機酸化物粉末を得る。
化し、得られたスラリーに、前記触媒組成物を耐火性三
次元構造体に含浸、担持させ焼成した被覆耐火性三次元
構造体を浸漬し、余分なスラリーを除去したのち、80
〜250℃、好ましくは100〜150℃の温度で乾燥
し、ついで300〜850℃、好ましくは400〜70
0℃で0.5〜3時間、好ましくは1〜2時間焼成する
ことにより触媒を得る。
比が0.5〜20(ただし、HCはメタン換算の全炭素
濃度)、好ましくは1〜10であるディーゼルエンジン
排ガスを前記触媒に接触させることにより該排ガス中の
窒素酸化物が除去される。すなわち、HC/NOx 比が
上記範囲より低いと、NOx の分解活性が十分得られ
ず、一方、HC/NOx 比が上記範囲を越えると、もは
や活性の向上は得られず、またHCが完全に燃焼せずに
排出されるので好ましくない。
が少なく、そのままではNOx 分解活性が十分得られな
い場合、温度が200〜500℃、好ましくは220〜
450℃である排ガス中の触媒の上流側に還元剤を注入
することによってHC/NOx 比を適切な値にして反応
させることができる。
は、アンモニア、水素、種々の炭化水素類等が知られて
いるが、自動車に搭載して用いるには、軽油がシステム
の簡便さと経済性とから実用的であり、本発明において
は軽油が好適に用いられる。軽油の注入方法としては、
特に限定されるものではないが、例えば単管を用いて液
状で導入する方法や空気とともに噴射して霧状で加える
方法が好適に用いられる。
説明する。
/gであるアルミナ粉末3000gおよび硫酸カリウム
150gを、白金30gを含有する塩化白金酸水溶液中
に投入し、十分混合したのち、150℃の温度で2時間
乾燥し、さらに500℃の温度で1時間焼成して白金お
よび硫酸カリウムを分散担持したアルミナ粉末を得た。
てスラリー化した。このスラリーに横断面1平方インチ
当り約400個のオープンフローガス流通セルを有する
5.66インチ径×6.00インチ長の円筒状のコージ
ェライト製ハニカム担体を浸漬し、余分なスラリ−を取
除いたのち、150℃で2時間乾燥し、ついで500℃
で1時間焼成した。このようにして得られた触媒は担体
1リットル当たり白金1g、硫酸カリウム5g(カリウ
ムとして2.2g)、アルミナ100gを含有するもの
であった。
ム150gの代わりに硫酸カリウム300gを用いた以
外は実施例1と同様にして触媒を調製した。このように
して得られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、硫
酸カリウム10g、アルミナ100gを含有するもので
あった。
gであるチタニア粉末2000gおよび硫酸カリウム1
00gを、白金20gを含有する塩化白金酸水溶液中に
投入し、十分混合したのち、150℃の温度で2時間乾
燥し、さらに500℃の温度で1時間焼成して白金およ
び硫酸カリウムを分散担持したチタニア粉末を得た。
表面積が20m2 /gであるチタニア粉末1000gを
一緒に湿式粉砕してスラリー化した。このスラリーに横
断面1平方インチ当り約400個のオープンフローガス
流通セルを有する5.66インチ径×6.00インチ長
の円筒状のコージェライト製ハニカム担体を浸漬し、余
分なスラリ−を取除いたのち、150℃で2時間乾燥
し、ついで500℃で1時間焼成した。このようにして
得られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、硫酸カ
リウム5g、BET表面積80m2 /gのチタニア10
0g、BET表面積20m2 /gのチタニア50gを含
有するものであった。
ム100gの代わりに硫酸カリウム200gを用い、B
ET表面積80m2 /gのチタニア2120gの代わり
に同じBET表面積のチタニア2220gを用いた以外
は実施例3と同様にして触媒を調製した。このようにし
て得られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、硫酸
カリウム10g、BET表面積80m2 /gのチタニア
100g、BET表面積20m2 /gのチタニア50g
を含有するものであった。
ムを用いなかった以外は実施例1と同様にして触媒を調
製した。得られた触媒は担体1リットル当たり白金1
g、アルミナ100gを含有するものであった。
ム150gの代わりに硫酸カリウム900gを用いた以
外は実施例1と同様にして触媒を調製した。このように
して得られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、硫
酸カリウム30g、アルミナ100gを含有するもので
あった。
ム150gの代わりに硫酸カリウム9gを用いた以外は
実施例1と同様にして触媒を調製した。このようにして
得られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、硫酸カ
リウム0.3g、アルミナ100gを含有するものであ
った。
ムを用いず、BET表面積80m2 /gのチタニア21
20gの代わりに同じBET表面積のチタニア2020
gを用いた以外は実施例3と同様にして触媒を調整し
た。このようにして得られた触媒は担体1リットル当た
り白金1g、BET表面積80m2 /gのチタニア10
0g、BET表面積20m2 /gのチタニア50gを含
有するものであった。
ム150g(カリウムとして67g)の代わりに硝酸カ
リウム174g(カリウムとして67g)を用いた以外
は実施例1と同様に触媒を調整した。このようにして得
られた触媒は担体1リットル当たり白金1g、カリウム
2.2g、アルミナ100gを含有するものであった。
れた触媒のディーゼルエンジン排ガス浄化性能を下記方
法により評価した。この方法においては、過給直噴式デ
ィーゼルエンジン(4気筒、2800cc)および燃料
として硫黄含有量が0.05重量%である軽油を用い
た。
り付けエンジン回転数2500rpm全負荷および触媒
入口温度700℃の条件下で100時間の耐久試験を実
施した。
触媒入口200℃の条件下で1時間触媒を換気した後、
トルクを変更し、エンジン回転数2000rpm、触媒
入口温度が300℃で触媒床に入る前(入口)および触
媒床を出た後(出口)での排ガス中のNOx 、微粒子物
質、SOF、ガス状炭化水素、一酸化炭素および二酸化
硫黄の含有量を測定しそれぞれの浄化率および転化率を
求めた。
を、HC/NOx 比がモル比で5となるように触媒の入
口に注入した。上記浄化率は、このようにして軽油を添
加しない場合の入口濃度を基にして実際の出口濃度との
比から求めた。
媒によれば、HC/NOx 比が適当な範囲にあるディー
ゼルエンジン排ガス中のNOx を効率よく分解除去し、
同時に微粒子物質、未燃焼炭化水素、一酸化炭素等の有
害成分をも燃焼除去することができる。
属の硫酸塩を添加することによってSO2 の酸化活性が
抑制され硫酸塩の生成を抑えるので、微粒子物質の抑制
に有利である。
とによって高温側でのNOx 分解能が改善され、高温耐
久性に優れたディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒を得
ることができる。
変えることによって、得られる触媒の活性のある温度帯
を変えることができ、種々の排ガス温度に対応しうるデ
ィーゼルエンジン排ガス浄化用触媒を得ることができ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 耐火性三次元構造体上に白金およびアル
カリ金属の硫酸塩を耐火性無機酸化物粉末とともに担持
してなるディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒。 - 【請求項2】 前記アルカリ金属の硫酸塩は硫酸カリウ
ムである請求項1記載のディーゼルエンジン排ガス浄化
用触媒。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のディーゼルエン
ジン排ガス浄化用触媒に排ガス中のHC/NOx 比がモ
ル比で0.5〜20であるディーゼルエンジン排ガスを
接触させることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス
の浄化方法。 - 【請求項4】 前記ディーゼルエンジン排ガス浄化用触
媒の上流側で排ガス中に還元剤を注入することを特徴と
する請求項3記載のディーゼルエンジン排ガスの浄化方
法。 - 【請求項5】 前記還元剤は軽油である請求項4記載の
ディーゼルエンジン排ガスの浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23406495A JP3771608B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこれを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23406495A JP3771608B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこれを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0975736A true JPH0975736A (ja) | 1997-03-25 |
JP3771608B2 JP3771608B2 (ja) | 2006-04-26 |
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ID=16965030
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP23406495A Expired - Lifetime JP3771608B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒およびこれを用いたディーゼルエンジン排ガスの浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3771608B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-09-12 JP JP23406495A patent/JP3771608B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4874093B2 (ja) * | 2003-04-17 | 2012-02-08 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | 二酸化窒素の分解方法 |
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JP4556716B2 (ja) * | 2004-03-22 | 2010-10-06 | パナソニック株式会社 | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法及び排ガス浄化材及び排ガス浄化システム |
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---|---|
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