DE112015001661T5 - Catalyst for purifying exhaust gas, and filter and method for purifying exhaust gas using same - Google Patents
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Abstract
Ein Katalysator zur Reinigung von Abgas umfasst einen Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind.A catalyst for purifying exhaust gas includes a carrier containing alumina as a main component and a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing substance supported on the carrier.
Description
[Technisches Gebiet][Technical area]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator zur Reinigung von Abgas, einen Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und ein Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators.The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas, a filter for purifying exhaust gas using the catalyst, and a method for purifying exhaust gas using the catalyst.
[Bisheriger Stand der Technik][Prior Art]
Gas, das aus einer Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, enthält schädliche Substanzen wie etwa durch Verbrennung gebildetes Partikelmaterial (PM) und Asche bzw. Verbrennungsrückstände aus Zusatzstoffen in Öl und dergleichen. Von diesen schädlichen Substanzen ist Partikelmaterial bekanntermaßen ein Luftschadstoff, der sich nachteilig auf Pflanzen und Tiere auswirkt. Aus diesem Grund wird zum Abfangen von Partikelmaterial, das in Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine enthalten ist, ein Filter zur Reinigung (DPF: Dieselpartikelfilter) verwendet. Da PM, das in einem DPF gefangen ist, zu verstärktem Druckabfall führt, wird der DPF regeneriert, indem er periodisch auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, um das PM zu verbrennen. Dabei ist es wünschenswert, den DPF bei einer niedrigeren Temperatur zu regenerieren, um die Kraftstoffeffizienz und die Dauerhaltbarkeit von Materialien zu verbessern. Demgemäß wird ein PM-Oxidationskatalysator auf einem DPF geträgert.Gas discharged from an internal combustion engine contains harmful substances such as particulate matter (PM) formed by combustion and ashes of additives in oil and the like. Of these harmful substances, particulate matter is known to be an air pollutant which adversely affects plants and animals. For this reason, a filter for purifying (DPF: diesel particulate filter) is used for trapping particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine. Since PM trapped in a DPF results in increased pressure drop, the DPF is regenerated by periodically heating to a high temperature to burn the PM. It is desirable to regenerate the DPF at a lower temperature to improve fuel efficiency and durability of materials. Accordingly, a PM oxidation catalyst is supported on a DPF.
Als einen solchen PM-Oxidationskatalysator offenbart die ungeprüfte
Indes offenbart die ungeprüfte
Überdies offenbart die ungeprüfte
Darüber hinaus offenbart die ungeprüfte
[Liste der Entgegenhaltungen][List of citations]
[Patentliteratur][Patent Literature]
-
[PTL 1] Ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2009-45584 Japanese Patent Application Publication No. 2009-45584 -
[PTL 2] Ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-218295 Japanese Patent Application Publication No. 2011-218295 -
[PTL 3] Ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 06-55075 Japanese Patent Application Publication No. Hei 06-55075 -
[PTL 4] Ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-219715 Japanese Patent Application Publication No. 2012-219715
[Kurzfassung der Erfindung][Summary of the Invention]
[Technisches Problem][Technical problem]
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme der herkömmlichen Technologien getätigt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Katalysators zur Reinigung von Abgas, der selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen kann, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist, sowie eines Filters zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und eines Verfahrens zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators.The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional technologies, and an object of the present invention is to provide a catalyst for purifying exhaust gas which can have a sufficiently high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas , and a filter for purifying exhaust gas using the catalyst and a method for purifying exhaust gas using the catalyst.
[Lösung des Problems][The solution of the problem]
Die vorliegenden Erfinder haben intensive Untersuchungen durchgeführt, um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, und haben folglich herausgefunden, dass dann, wenn eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz auf einem Träger geträgert sind, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, der erhaltene Katalysator zur Reinigung von Abgas überraschenderweise eine hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen kann, selbst wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Diese Feststellung hat zur Vervollständigung der vorliegenden Erfindung geführt.The present inventors have intensively studied to solve the above-described problem, and thus found that when a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing substance are supported on a carrier containing alumina as a main component, the obtained catalyst for purification Of exhaust gas may surprisingly have a high PM oxidation activity, even if it is exposed to a sulfur-containing gas. This finding has led to the completion of the present invention.
Ein Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung umfasst:
einen Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält; und
eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind.A catalyst for purifying exhaust gas of the present invention comprises:
a support containing alumina as a main component; and
a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing substance, which are supported on the carrier.
In dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Silberphosphat, das sowohl als die silberhaltige Substanz als auch als die phosphorsäurehaltige Substanz dient, auf dem Träger geträgert.In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, preferably, a silver phosphate serving as both the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance is supported on the support.
Darüber hinaus beträgt in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung ein Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) vorzugsweise 0,2 bis 4 in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas. Moreover, in the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention, an atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) is preferably 0.2 to 4 in the catalyst for purifying exhaust gas.
Überdies beträgt in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung eine Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz vorzugsweise 3 bis 50 Ma%, bezogen auf metallisches Silber, im Verhältnis zu einer Gesamtmenge des Trägers, der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz.Moreover, in the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention, an amount of the supported silver-containing substance is preferably 3 to 50 mass% based on metallic silver in relation to a total amount of the carrier, the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance.
Darüber hinaus ist es bei dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung zu bevorzugen, dass ein Atomverhältnis (P/Al) von Phosphor (P) zu Aluminium (Al) 0,15 bis 0,5 in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas beträgt, und die phosphorsäurehaltige Substanz enthält vorzugsweise eine Kristallphase von Aluminiumphosphat.Moreover, in the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention, it is preferable that an atomic ratio (P / Al) of phosphorus (P) to aluminum (Al) is 0.15 to 0.5 in the catalyst for purifying exhaust gas and the phosphoric acid-containing substance preferably contains a crystal phase of aluminum phosphate.
Ein Filter zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung umfasst:
ein gasdurchlässiges Substrat; und
den Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung, der auf dem gasdurchlässigen Substrat geträgert ist.An exhaust gas purification filter of the present invention comprises:
a gas-permeable substrate; and
the exhaust gas purification catalyst of the present invention supported on the gas permeable substrate.
Darüber hinaus umfasst ein Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung Inberührungbringen von Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung, um Partikelmaterial (PM) oxidativ zu entfernen.In addition, a method of purifying exhaust gas of the present invention comprises contacting exhaust gas from an internal combustion engine with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention to oxidatively remove particulate matter (PM).
Es sei darauf hingewiesen, dass zwar nicht ganz klar ist, warum der Katalysator zur Reinigung von Abgas, der Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und das Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators der vorliegenden Erfindung das Vorliegen einer ausreichend hohen PM-Oxidationsaktivität selbst dann ermöglichen, wenn der Katalysator einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist, doch spekulieren die vorliegenden Erfinder wie folgt.Note that while it is not entirely clear why the exhaust gas purification catalyst, the exhaust gas purification filter using the catalyst, and the exhaust gas purification method using the catalyst of the present invention, the presence of a sufficiently high PM Oxidation activity even when the catalyst is exposed to a sulfur-containing gas, but the present inventors speculate as follows.
Konkret ist der Katalysator weniger anfällig für Schwefelvergiftung, da die phosphorsäurehaltige Substanz, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, indem sie auf dem Träger geträgert ist, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, Schwefeladsorption hemmt und Schwefelvergiftung reduziert. Wenn darüber hinaus die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche als aktive Spezies verwendet werden, gleichzeitig vorliegen, lässt sich eine hohe PM-Oxidationsaktivität erreichen, und eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität liegt vor. Durch Bereiten eines Katalysators, der einen Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden Träger und eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz als aktive Spezies umfasst, wie oben beschrieben, kann der Katalysator selbst dann eine hohe PM-Oxidationsaktivität beibehalten, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Die vorliegenden Erfinder spekulieren, dass sich aus diesem Grund selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität erreichen lässt, wenn der Katalysator einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist.Specifically, the catalyst is less susceptible to sulfur poisoning because the phosphoric acid-containing substance used in the present invention, supported on the carrier containing alumina as a main component, inhibits sulfur adsorption and reduces sulfur poisoning. In addition, when the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance used as the active species coexist, high PM oxidation activity can be attained and sufficiently high PM oxidation activity is present. By preparing a catalyst comprising a carrier containing alumina as a main component and a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing active species as described above, the catalyst can maintain high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas. For this reason, the present inventors speculate that sufficiently high PM oxidation activity can be achieved even when the catalyst is exposed to a sulfur-containing gas.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung][Advantageous Effects of Invention]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Katalysator zur Reinigung von Abgas, der selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen kann, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist, sowie einen Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und ein Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators bereitzustellen.According to the present invention, it is possible to have a catalyst for purifying exhaust gas which can have a sufficiently high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas, a filter for purifying exhaust gas using the catalyst, and a method of To provide purification of exhaust gas using the catalyst.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]
[Beschreibung von Ausführungsformen] [Description of Embodiments]
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf bevorzugten Ausführungsformen davon im Detail beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments thereof.
Zuerst wird ein Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält; und eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind. Da die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche als aktive Spezies dienen, auf dem Träger geträgert sind, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, wie oben beschrieben, kann der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Demgemäß kann der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise zum Beispiel als ein PM-Oxidationskatalysator zur Reinigung von Abgas durch oxidatives Entfernen von Partikelmaterial (PM) in Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine wie etwa einem Dieselmotor eingesetzt werden. Der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung kann stärker bevorzugt als ein PM-Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor eingesetzt werden.First, a catalyst for purifying exhaust gas of the present invention will be described. The exhaust gas purification catalyst of the present invention comprises: a support containing alumina as a main component; and a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing substance, which are supported on the carrier. Since the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance serving as active species are supported on the carrier containing alumina as a main component as described above, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can have sufficiently high PM oxidation activity even then when exposed to a sulfur-containing gas. Accordingly, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be suitably used, for example, as a PM oxidation catalyst for purifying exhaust gas by oxidatively removing particulate matter (PM) in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine. The exhaust gas purification catalyst of the present invention may be more preferably used as a PM oxidation catalyst for a diesel engine.
[Träger][Carrier]
Der Träger gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Träger zu sein, der Aluminiumoxid (Al2O3) als eine Hauptkomponente enthält. Der Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten ist. Dabei bedeutet die Formulierung „der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält”, dass der Träger ausschließlich aus Aluminiumoxid hergestellt ist, oder dass der Träger hauptsächlich aus Aluminiumoxid hergestellt ist und andere Komponenten enthält. Als die anderen Komponenten sind andere Verbindungen verwendbar, die als Träger von Katalysatoren zur Reinigung von Abgas verwendet werden, welche für eine derartige Anwendung Verwendung finden. Im letzteren Fall beträgt ein Gehalt an Aluminiumoxid in dem Träger vorzugsweise 90 Ma% oder mehr, stärker bevorzugt 95 Ma% oder mehr und besonders bevorzugt 98 Ma% oder mehr bezogen auf 100 Ma% der Gesamtmasse des Trägers. Falls der Gehalt an Aluminiumoxid in dem Träger geringer ist als der untere Grenzwert, nimmt die Aktivität tendenziell ab, da die zugesetzten Komponenten mit Silberphosphat reagieren.The carrier according to the present invention has to be a carrier containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component. The support containing alumina as a main component is not particularly limited as far as alumina is contained as a main component. Here, the phrase "containing alumina as a main component" means that the carrier is made exclusively of alumina or that the carrier is mainly made of alumina and contains other components. As the other components, other compounds usable as carriers of exhaust gas purification catalysts which are used for such an application are usable. In the latter case, a content of alumina in the carrier is preferably 90 mass% or more, more preferably 95 mass% or more, and particularly preferably 98 mass% or more based on 100 mass% of the carrier. If the content of alumina in the carrier is lower than the lower limit, the activity tends to decrease because the added components react with silver phosphate.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Aluminiumoxid des Trägers mindestens ein Typ von Aluminiumoxid sein kann, der aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid vom Böhmit-Typ, Pseudoböhmit-Typ, χ-Typ, κ-Typ, ρ-Typ, η-Typ, γ-Typ, Pseudo-γ-Typ, δ-Typ, θ-Typ und α-Typ ausgewählt ist. Unter dem Gesichtspunkt der Wärmebeständigkeit ist es zu bevorzugen, α-Aluminiumoxid oder γ-Aluminiumoxid zu verwenden, und es ist besonders zu bevorzugen, γ-Aluminiumoxid zu verwenden, welches eine hohe Aktivität besitzt.It should be noted that the alumina of the support may be at least one type of alumina selected from the group consisting of boehmite-type alumina, pseudoboehmite-type, χ-type, κ-type, ρ-type, η-type, γ-type, pseudo-γ-type, δ-type, θ-type and α-type is selected. From the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use α-alumina or γ-alumina, and it is particularly preferable to use γ-alumina which has high activity.
Darüber hinaus ist es unter den Gesichtspunkten der thermischen Stabilität des Trägers und der katalytischen Aktivität möglich, als die von Aluminiumoxid verschiedenen Komponenten, die in dem Träger enthalten sind, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, beispielsweise ein Oxid eines Metalls wie etwa Seltenerden, Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen, einschließlich Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Cer (Ce), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Scandium (Sc), Vanadium (V), und dergleichen zu verwenden.Moreover, from the viewpoint of the thermal stability of the carrier and the catalytic activity, it is possible that the components other than alumina contained in the carrier containing alumina as a main component, for example, an oxide of a metal such as rare earths, alkali metals, Alkaline earth metals and transition metals, including yttrium (Y), lanthanum (La), praseodymium (Pr), cerium (Ce), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), scandium (Sc), vanadium (V), and the like.
Darüber hinaus ist der Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, unter dem Gesichtspunkt der Wärmebeständigkeit stärker bevorzugt ein Träger, der umfasst: Aluminiumoxid in einer Menge von 90 Ma% oder mehr bezogen auf 100 Ma% der Gesamtmasse des Trägers; und ein Oxid mindestens eines Metalls, das aus der Gruppe bestehend aus Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Cer (Ce), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Scandium (Sc) und Vanadium (V) ausgewählt ist.Moreover, the support containing alumina as a main component is more preferably a support from the viewpoint of heat resistance, which comprises: alumina in an amount of 90 mass% or more based on 100 mass% of the carrier; and an oxide of at least one metal selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), praseodymium (Pr), cerium (Ce), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium ( Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Magnesium (Mg), Calcium ( Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc) and vanadium (V).
Überdies unterliegt eine spezifische Oberfläche des Trägers, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, keinen besonderen Einschränkungen und beträgt vorzugsweise 5 bis 300 m2/g und stärker bevorzugt 10 bis 200 m2/g. Wenn die spezifische Oberfläche den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt tendenziell die Wärmebeständigkeit des Katalysators ab, da die Wärmebeständigkeit des Trägers selbst abnimmt. Wenn indes die spezifische Oberfläche geringer ist als der untere Grenzwert, so nimmt tendenziell die Dispergierbarkeit der aktiven Spezies (der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz) ab. Die spezifische Oberfläche kann als eine spezifische BET-Oberfläche aus einer Adsorptionsisothermen durch Verwenden der BET-Adsorptionsisothermengleichung berechnet werden.Moreover, a specific surface area of the support containing alumina as a main component is not particularly limited, and is preferably 5 to 300 m 2 / g, and more preferably 10 to 200 m 2 / g. When the specific surface area exceeds the upper limit, the heat resistance of the catalyst tends to decrease because the heat resistance of the support itself decreases. Meanwhile, when the specific surface area is lower than the lower limit, the dispersibility of the active species (the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance) tends to decrease. The specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from an adsorption isotherm by using the BET adsorption isotherm equation.
Darüber hinaus unterliegt eine Form bzw. Gestalt des Trägers, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, keinen besonderen Einschränkungen, und es ist möglich, den Träger mit einer bereits bekannten Form wie etwa einer Ringform, einer Kugelform, einer zylindrischen Form oder einer Pelletform zu verwenden. Es sei darauf hingewiesen, dass unter dem Gesichtspunkt, dass die aktiven Spezies (die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz) in großen Mengen in einem hochdispersen Zustand enthalten sein können, vorzugsweise ein partikelförmiger Träger verwendet wird. Wenn der Träger partikelförmig ist, besitzen Partikel des Trägers einen durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von vorzugsweise 1 bis 1000 nm und stärker bevorzugt 5 bis 500 nm. Es sei darauf hingewiesen, dass der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser des Trägers rechnerisch durch Verwenden der Scherrer-Gleichung aus der Linienbreite eines Pulverröntgenbeugungspeaks, welche durch Verwenden einer Röntgenbeugungsvorrichtung gemessen wird, bestimmt werden kann. Darüber hinaus kann der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Trägers, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, gegebenenfalls durch ein gewöhnliches Verfahren (zum Beispiel ein Verfahren des Zerkleinerns des Trägers in einem Mörser, einer kaltisostatischen Presse (CIP) oder dergleichen) verändert werden. Darüber hinaus kann der durchschnittliche Partikeldurchmesser eines Pulvers des Trägers, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente in dem Katalysator enthält, durch Verändern des durchschnittlichen Partikeldurchmessers eines Katalysators zur Reinigung von Abgas anhand eines gewöhnlichen Verfahrens nach der Herstellung des Katalysators verändert werden.In addition, a shape of the support containing alumina as a main component is not particularly limited, and it is possible to use the support having an already known shape such as a ring shape, a spherical shape, a cylindrical shape or a pellet shape , It should be noted that, from the viewpoint that the active species (the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance) may be contained in large amounts in a highly dispersed state, a particulate carrier is preferably used. When the carrier is particulate, particles of the carrier have an average primary particle diameter of preferably 1 to 1000 nm, and more preferably 5 to 500 nm. It should be noted that the average primary particle diameter of the carrier is calculated by using the Scherrer equation from the linewidth of a powder X-ray diffraction peak , which is measured by using an X-ray diffraction device, can be determined. In addition, the average particle diameter of the support containing alumina as a main component may be optionally changed by a usual method (for example, a method of crushing the support in a mortar, a cold isostatic press (CIP) or the like). Moreover, the average particle diameter of a powder of the carrier containing alumina as a main component in the catalyst can be changed by changing the average particle diameter of a catalyst for purifying exhaust gas by a usual method after the preparation of the catalyst.
Überdies unterliegt ein Verfahren zur Herstellung des Trägers keinen besonderen Einschränkungen, und es ist möglich, gegebenenfalls ein bekanntes Verfahren zu verwenden, durch das der Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt werden kann. Darüber hinaus können handelsübliches Aluminiumoxid, ein handelsübliches Verbundoxid, das Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, oder dergleichen als der Träger verwendet werden. Die Größe des Trägers kann gegebenenfalls durch Vermahlen des Trägers mit einer Kugelmühle oder dergleichen eingestellt werden.Moreover, a method for producing the carrier is not particularly limited, and it is possible to optionally use a known method by which the carrier containing alumina as a main component can be produced. In addition, commercially available alumina, a commercial composite oxide containing alumina as a main component or the like may be used as the carrier. The size of the carrier may optionally be adjusted by grinding the carrier with a ball mill or the like.
(Silberhaltige Substanz)(Silver-containing substance)
Die silberhaltige Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine aktive Spezies, die auf dem Träger geträgert ist, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und hat eine Substanz zu sein, welche Silber und/oder eine Silberverbindung enthält. Die silberhaltige Substanz unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern die silberhaltige Substanz eine Substanz ist, die Silber und/oder eine silberhaltige Verbindung enthält. Konkrete Beispiele für die silberhaltige Substanz beinhalten Silber (einfache Substanz des Metalls, Ag, Metall Silber), Silberoxide, Silberhalogenide, Silberkarbonate, Silbersulfate, Silberphosphate, Silbernitrate, Silberchromate, Silberoxalate, Silberferrite und dergleichen. Von diesen Beispielen ist die silberhaltige Substanz unter dem Gesichtspunkt der Reaktivität mit Phosphorsäure vorzugsweise mindestens eine solche, die aus der Gruppe bestehend aus Silber, Silberoxiden, Silberhalogeniden, Silbersulfaten und Silberphosphaten ausgewählt ist. Unter dem Gesichtspunkt der Dispergierbarkeit von Silberpartikeln ist die silberhaltige Substanz stärker bevorzugt mindestens eine solche, die aus der Gruppe bestehend aus Silber, Silbersulfaten, Silberphosphaten und Silbernitraten ausgewählt ist.The silver-containing substance according to the present invention is an active species supported on the carrier containing alumina as a main component, and has a substance containing silver and / or a silver compound. The silver-containing substance is not particularly limited insofar as the silver-containing substance is a substance containing silver and / or a silver-containing compound. Concrete examples of the silver-containing substance include silver (simple substance of the metal, Ag, metal silver), silver oxides, silver halides, silver carbonates, silver sulfates, silver phosphates, silver nitrates, silver chromates, silver oxalates, silver ferrites and the like. Of these examples, the silver-containing substance is preferably at least one selected from the group consisting of silver, silver oxides, silver halides, silver sulfates and silver phosphates from the viewpoint of reactivity with phosphoric acid. From the viewpoint of dispersibility of silver particles, more preferably, the silver-containing substance is at least one selected from the group consisting of silver, silver sulfates, silver phosphates and silver nitrates.
Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise ein Silberphosphat, das sowohl als die silberhaltige Substanz als auch als die phosphorsäurehaltige Substanz dient, auf dem Träger geträgert ist. Konkrete Beispiele für das Silberphosphat beinhalten Silberorthophosphat (Ag3PO4), Silberpyrophosphat (Ag4P2O7), Silbertriphosphat (Ag5P3O10), Silbermetaphosphat (AgPO3) und dergleichen.It should be noted that preferably a silver phosphate serving as both the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance is supported on the carrier. Concrete examples of the silver phosphate include silver orthophosphate (Ag 3 PO 4 ), silver pyrophosphate (Ag 4 P 2 O 7 ), silver triphosphate (Ag 5 P 3 O 10 ), silver metaphosphate (AgPO 3 ), and the like.
Eine Menge der silberhaltigen Substanz, die in der vorliegenden Erfindung geträgert und verwendet wird, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und beträgt vorzugsweise 3 bis 50 Ma%, stärker bevorzugt 5 bis 30 Ma% und besonders bevorzugt 7 bis 15 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zu einer Gesamtmenge des Trägers, der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz. Wenn die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz geringer ist als der untere Grenzwert, ist es tendenziell unmöglich, eine ausreichend hohe Partikelmaterialoxidationsleistung zu erhalten. Wenn indes die Menge den oberen Grenzwert überschreitet, sind die Kosten tendenziell hoch, da die Oxidationsleistung gesättigt ist.An amount of the silver-containing substance to be supported and used in the present invention is not particularly limited, and is preferably 3 to 50 mass%, more preferably 5 to 30 mass%, and particularly preferably 7 to 15 mass%, based on metallic silver ( Ag), relative to a total amount of the carrier, the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance. When the amount of the supported silver-containing substance is less than the lower limit, it tends to be impossible to obtain a sufficiently high particulate matter oxidation performance. However, if the amount exceeds the upper limit, the cost tends to be high because the oxidation performance is saturated.
Darüber hinaus unterliegt ein durchschnittlicher Kristallitdurchmesser (durchschnittlicher Primärpartikeldurchmesser) der silberhaltigen Substanz keinen besonderen Einschränkungen und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 300 nm und stärker bevorzugt 1 bis 200 nm. Wenn der durchschnittliche Kristallitdurchmesser der silberhaltigen Substanz geringer ist als der untere Grenzwert, nimmt die Aktivität tendenziell ab, da die silberhaltige Substanz fest an den Träger gebunden ist. Wenn indes der durchschnittliche Kristallitdurchmesser den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt die Aktivität tendenziell ab, da die Anzahl von Partikeln, die zur Reaktion beitragen, abnimmt. Es sei darauf hingewiesen, dass der durchschnittliche Kristallitdurchmesser (durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser) der silberhaltigen Substanz beispielsweise durch Verwenden der Scherrer-Gleichung aus der Linienbreite eines Pulverröntgenbeugungspeaks, welche durch Verwenden einer Röntgenbeugungsvorrichtung gemessen wird, rechnerisch bestimmt werden kann.In addition, an average crystallite diameter (average primary particle diameter) of the silver-containing substance is not particularly limited and is preferably 0.1 to 300 nm, and more preferably 1 to 200 nm. When the average crystallite diameter of the silver-containing substance is less than the lower limit, the activity tends to decrease because the silver-containing substance is firmly bound to the carrier. However, if the average crystallite diameter exceeds the upper limit, the activity tends to decrease as the number of particles contributing to the reaction decreases. It should be noted that the average crystallite diameter (average primary particle diameter) of the silver-containing substance can be computationally determined, for example, by using the Scherrer equation from the line width of a powder X-ray diffraction peak measured by using an X-ray diffraction device.
(Phosphorsäurehaltige Substanz)(Phosphoric acid substance)
Die phosphorsäurehaltige Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine aktive Spezies, die auf dem Träger geträgert ist, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und hat eine Substanz zu sein, die Phosphorsäure und/oder ein Phosphorsäuresalz enthält. Die phosphorsäurehaltige Substanz unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern die phosphorsäurehaltige Substanz eine Substanz ist, die Phosphorsäure und/oder ein Phosphorsäuresalz enthält. Konkrete Beispiele für die phosphorsäurehaltige Substanz beinhalten Phosphorsäuren wie etwa Orthophosphorsäure (H3PO4), Pyrophosphorsäure (H4P2O7), Triphosphorsäure (H5P3O10), Metaphosphorsäure (HPO3) und dergleichen. Konkrete Beispiele für die phosphorsäurehaltige Substanz beinhalten auch Phosphorsäuresalze wie etwa Orthophosphorsäuresalze, Pyrophosphorsäuresalze, Triphosphorsäuresalze, Polyphosphorsäuresalze, Metaphosphorsäuresalze und Ultraphosphorsäuresalze und beinhalten ferner Alkalimetallsalze davon, andere Metallsalze davon und Ammoniumsalze davon und dergleichen. Von diesen Beispielen ist unter dem Gesichtspunkt der Dispergierbarkeit der aktiven Spezies die phosphorsäurehaltige Substanz vorzugsweise mindestens eine solche, die aus der Gruppe bestehend aus Orthophosphorsäuresalzen, Pyrophosphorsäuresalzen, Triphosphorsäuresalzen und Alkalimetallsalzen davon ausgewählt ist, und stärker bevorzugt mindestens eine solche, die aus der Gruppe bestehend aus Orthophosphorsäuresalzen, Pyrophosphorsäuresalzen und Alkalimetallsalzen davon ausgewählt ist.The phosphoric acid-containing substance according to the present invention is an active species supported on the carrier containing alumina as a main component, and has a substance containing phosphoric acid and / or a phosphoric acid salt. The phosphoric acid-containing substance is not particularly limited, as long as the phosphoric acid-containing substance is a substance containing phosphoric acid and / or a phosphoric acid salt. Concrete examples of the phosphoric acid-containing substance include phosphoric acids such as orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ), pyrophosphoric acid (H 4 P 2 O 7 ), triphosphoric acid (H 5 P 3 O 10 ), metaphosphoric acid (HPO 3 ) and the like. Concrete examples of the phosphoric acid-containing substance also include phosphoric acid salts such as orthophosphoric acid salts, pyrophosphoric acid salts, triphosphoric acid salts, polyphosphoric acid salts, metaphosphoric salts and ultraphosphoric acid salts, and further include alkali metal salts thereof, other metal salts thereof, and ammonium salts thereof and the like. Of these examples, from the viewpoint of the dispersibility of the active species, the phosphoric acid-containing substance is preferably at least one selected from the group consisting of orthophosphoric acid salts, pyrophosphoric acid salts, triphosphoric acid salts and alkali metal salts thereof, and more preferably at least one selected from the group consisting of Orthophosphoric acid salts, pyrophosphoric acid salts and alkali metal salts thereof.
Eine Menge der phosphorsäurehaltigen Substanz, die in der vorliegenden Erfindung geträgert und verwendet wird, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und ist vorzugsweise eine geträgerte Menge derart, dass ein Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas 0,2 bis 6 betragen kann, stärker bevorzugt eine geträgerte Menge derart, dass das Atomverhältnis (P/Ag) 0,3 bis 5,5 betragen kann, und besonders bevorzugt eine geträgerte Menge derart, dass das Atomverhältnis (P/Ag) 0,4 bis 3 betragen kann. Wenn die Menge der geträgerten phosphorsäurehaltigen Substanz geringer ist als der untere Grenzwert bezogen auf das Atomverhältnis (P/Ag), so ist es tendenziell unmöglich, eine ausreichend hohe Partikelmaterialoxidationsleistung zu erhalten. Wenn indes die Menge den oberen Grenzwert bezogen auf das Atomverhältnis (P/Ag) überschreitet, so sind die Kosten tendenziell hoch, da die Oxidationsleistung gesättigt ist.An amount of the phosphoric acid-containing substance to be supported and used in the present invention is not particularly limited, and is preferably a supported amount such that an atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst Purification of exhaust gas may be 0.2 to 6, more preferably a supported amount such that the atomic ratio (P / Ag) can be 0.3 to 5.5, and particularly preferably a supported amount such that the atomic ratio (P / Ag) can be from 0.4 to 3. If the amount of the phosphoric acid-containing substance supported is less than the lower limit of the atomic ratio (P / Ag), it tends to be impossible to obtain a sufficiently high particulate matter oxidation performance. However, if the amount exceeds the upper limit of the atomic ratio (P / Ag), the cost tends to be high because the oxidation performance is saturated.
Darüber hinaus unterliegt die Menge der in der vorliegenden Erfindung geträgerten und verwendeten phosphorsäurehaltigen Substanz keinen besonderen Einschränkungen und ist vorzugsweise eine geträgerte Menge derart, dass ein Atomverhältnis (P/Al) von Phosphor (P) zu Aluminium (Al) in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas 0,15 bis 0,5 betragen kann, stärker bevorzugt eine geträgerte Menge derart, dass das Atomverhältnis (P/Al) 0,2 bis 0,45 betragen kann, und besonders bevorzugt eine geträgerte Menge derart, dass das Atomverhältnis (P/Al) 0,3 bis 0,4 betragen kann. Wenn die Menge der geträgerten phosphorsäurehaltigen Substanz geringer ist als der untere Grenzwert bezogen auf das Atomverhältnis (P/Al), so ist es tendenziell unmöglich, eine ausreichend hohe Partikelmaterialoxidationsleistung zu erhalten. Wenn indes die Menge den oberen Grenzwert bezogen auf das Atomverhältnis (P/Al) überschreitet, so nimmt die Aktivität tendenziell ab, da die spezifische Oberfläche abnimmt.Moreover, the amount of the phosphoric acid-containing substance supported and used in the present invention is not particularly limited and is preferably a supported amount such that an atomic ratio (P / Al) of phosphorus (P) to aluminum (Al) in the catalyst for purifying Exhaust gas may be 0.15 to 0.5, more preferably a supported amount such that the atomic ratio (P / Al) may be 0.2 to 0.45, and particularly preferably a supported amount such that the atomic ratio (P / Al) can be 0.3 to 0.4. If the amount of the phosphoric acid-containing substance supported is less than the lower limit in terms of the atomic ratio (P / Al), it tends to be impossible to obtain a sufficiently high particulate matter oxidation performance. However, if the amount exceeds the upper limit of the atomic ratio (P / Al), the activity tends to decrease as the specific surface area decreases.
Die phosphorsäurehaltige Substanz, die als die aktiven Spezies dient, die auf dem Träger geträgert sind, der gemäß der vorliegenden Erfindung Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, enthält überdies vorzugsweise eine Kristallphase von Aluminiumphosphat (AlPO4). Wenn eine solche Kristallphase von Aluminiumphosphat (AlPO4) enthalten ist, ist es möglich, die Adsorption einer Schwefelkomponente an den Träger zu verhindern und eine Schwefelvergiftung des Katalysators zu reduzieren, selbst wenn der Katalysator einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist.Moreover, the phosphoric acid-containing substance serving as the active species supported on the carrier containing alumina as a main component according to the present invention preferably contains a crystal phase of aluminum phosphate (AlPO 4 ). When such a crystal phase of aluminum phosphate (AlPO 4 ) is contained, it is possible to prevent adsorption of a sulfur component to the carrier and to reduce sulfur poisoning of the catalyst even if the catalyst is exposed to a sulfur-containing gas.
Darüber hinaus ist es bei dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung stärker zu bevorzugen, dass das Atomverhältnis (P/Al) von Phosphor (P) zu Aluminium (Al) in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas 0,15 bis 0,5 beträgt, und dass die phosphorsäurehaltige Substanz eine Kristallphase von Aluminiumphosphat enthält. Der Katalysator zur Reinigung von Abgas, in dem die phosphorsäurehaltige Substanz geträgert ist, kann eine in höherem Maße ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist.Moreover, in the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention, it is more preferable that the atomic ratio (P / Al) of phosphorus (P) to aluminum (Al) in the catalyst for purifying exhaust gas is 0.15 to 0.5 is, and that the phosphoric acid-containing substance contains a crystal phase of aluminum phosphate. The catalyst for the purification of exhaust gas, in which the phosphoric acid-containing Substance is supported, may have a higher enough PM oxidation activity when exposed to a sulfur-containing gas.
Überdies sind die meisten der phosphorsäurehaltigen Substanzen wasserlöslich. Wenn jedoch die phosphorsäurehaltige Substanz nicht wasserlöslich ist, unterliegt der durchschnittliche Kristallitdurchmesser (durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser) keinen besonderen Einschränkungen und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 300 nm und stärker bevorzugt 1 bis 200 nm. Wenn der durchschnittliche Kristallitdurchmesser der phosphorsäurehaltigen Substanz den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt die Dispergierbarkeit tendenziell ab. Es sei darauf hingewiesen, dass der durchschnittliche Kristallitdurchmesser (durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser) der phosphorsäurehaltigen Substanz beispielsweise durch Verwenden der Scherrer-Gleichung aus der Linienbreite eines Pulverröntgenbeugungspeaks, welche durch Verwenden einer Röntgenbeugungsvorrichtung gemessen wird, rechnerisch bestimmt werden kann.Moreover, most of the phosphoric acid-containing substances are water-soluble. However, when the phosphoric acid-containing substance is not water-soluble, the average crystallite diameter (average primary particle diameter) is not particularly limited and is preferably 0.1 to 300 nm, and more preferably 1 to 200 nm. When the average crystallite diameter of the phosphoric acid-containing substance exceeds the upper limit, decreases the dispersibility tends to decrease. It should be noted that the average crystallite diameter (average primary particle diameter) of the phosphoric acid-containing substance can be computationally determined, for example, by using the Scherrer equation from the linewidth of a powder X-ray diffraction peak measured by using an X-ray diffraction device.
In der vorliegenden Erfindung werden die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz als die aktiven Spezies verwendet, und die phosphorsäurehaltige Substanz, die verwendet wird, indem sie auf dem Träger geträgert ist, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, hemmt Schwefeladsorption und reduziert Schwefelvergiftung. Folglich ist der Katalysator weniger anfällig für Schwefelvergiftung. Da darüber hinaus die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche als die aktiven Spezies verwendet werden, gleichzeitig vorliegen, lässt sich eine hohe PM-Oxidationsaktivität erzielen und eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität kann vorliegen. Wie vorstehend beschrieben, kann durch Bereiten des Katalysators, der den Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz als die aktiven Spezies umfasst, eine hohe PM-Oxidationsaktivität beibehalten werden und eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität kann vorliegen, selbst wenn der Katalysator einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist.In the present invention, the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance are used as the active species, and the phosphoric acid-containing substance used by being supported on the carrier containing alumina as a main component inhibits sulfur adsorption and reduces sulfur poisoning. Consequently, the catalyst is less susceptible to sulfur poisoning. Moreover, since the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance used as the active species coexist, a high PM oxidation activity can be obtained, and a sufficiently high PM oxidation activity can be present. As described above, by preparing the catalyst comprising the carrier containing alumina as a main component and the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance as the active species, high PM oxidation activity can be maintained and sufficiently high PM oxidation activity can be obtained even if the catalyst is exposed to a sulfur-containing gas.
Es sei darauf hingewiesen, dass jeweils die Art des Trägers, der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, und dergleichen identifiziert werden kann, indem ein Röntgenbeugungsmuster durch Röntgenbeugungsmessung erhalten wird und die Art von vorhandenen Kristallen auf Grundlage der Positionen von Peaks bestimmt wird.It should be noted that each type of the carrier, the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance supported on the carrier and the like can be identified by obtaining an X-ray diffraction pattern by X-ray diffraction measurement and the type of crystals present based on the positions is determined by peaks.
Darüber hinaus unterliegen Verfahren zur Trägerung der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz auf dem Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, keinen besonderen Einschränkungen, und es können gegebenenfalls bekannte Verfahren verwendet werden. Eingesetzt werden können gegebenenfalls beispielsweise ein Verfahren, bei dem eine Dispersion oder ein Sol der silberhaltigen Substanz oder ein Vorläufer davon und eine Dispersion oder ein Sol der phosphorsäurehaltigen Substanz oder ein Vorläufer davon verwendet werden und der Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, sequentiell oder gleichzeitig mit den Dispersionen oder Solen (nötigenfalls gefolgt von Kalzinierung) beschichtet wird; ein Verfahren, bei dem die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz durch Verwenden eines Gasphasenabscheidungsverfahrens (wie etwa eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens, eines physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens oder eines Sputter-Verfahrens) auf dem Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, geträgert werden; oder dergleichen.Moreover, methods for supporting the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance on the support containing alumina as a main component are not particularly limited, and known methods may be used, if necessary. Optionally, for example, a method using a dispersion or a sol of the silver-containing substance or a precursor thereof and a dispersion or a sol of the phosphoric acid-containing substance or a precursor thereof, and the support containing alumina as a main component may be used sequentially or coated simultaneously with the dispersions or sols (followed, if necessary, by calcination); a method in which the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance are supported by using a vapor deposition method (such as a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, or a sputtering method) on the support containing alumina as a main component; or similar.
(Katalysator zur Reinigung von Abgas)(Catalyst for purifying exhaust gas)
Ein Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung kann irgendeiner sein, sofern der Katalysator den Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält; die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, umfasst. Eine Form des Katalysators unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann eine Pelletkatalysatorform, die Pelletformen besitzt, oder dergleichen sein oder kann eine auf einem Filter geträgerte Form sein.An exhaust gas purification catalyst of the present invention may be any one as far as the catalyst contains the support containing alumina as a main component; the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance supported on the carrier. A form of the catalyst is not particularly limited and may be a pellet catalyst form having pellet shapes or the like, or may be a form supported on a filter.
(Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Reinigung von Abgas)(Method for producing a catalyst for purifying exhaust gas)
Ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und es kann gegebenenfalls ein bekanntes Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel wird der Katalysator durch die Schritte bereitet: Imprägnieren des Trägers, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, mit einer wässrigen Lösung, die Ionen oder dergleichen der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz enthält; und Durchführen einer Kalzinierung durch Erhitzen. Es sei darauf hingewiesen, dass, was die Imprägnierung angeht, eine wässrige Lösung, die Ionen oder dergleichen der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz enthält, für die Imprägnierung verwendet werden kann, oder dass sowohl eine wässrige Lösung, die Ionen oder dergleichen der silberhaltigen Substanz enthält, als auch eine wässrige Lösung, die Ionen oder dergleichen der phosphorsäurehaltigen Substanz enthält, separat bereitet und einzeln und sequenziell oder gleichzeitig für die Imprägnierung verwendet werden können. Konkret kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem eine Lösung, die die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz in vorbestimmten Konzentrationen enthält, mit dem Träger in Berührung gebracht wird, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, um den Träger mit der Lösung, die vorbestimmte Mengen der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz enthält, zu imprägnieren (zur Trägerung der Lösung auf dem Träger), und dieser Träger dann durch Erhitzen kalziniert wird. Überdies kann als das Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Reinigung von Abgas ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem zunächst der Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, mit einer wässrigen Lösung imprägniert wird, die Ionen oder dergleichen der phosphorsäurehaltigen Substanz enthält, gefolgt von Kalzinierung, um einen Träger zu erhalten, auf dem die phosphorsäurehaltige Substanz geträgert ist, und der erhaltene Träger, der die phosphorsäurehaltige Substanz trägt, anschließend mit einer wässrigen Lösung imprägniert wird, die Ionen oder dergleichen der silberhaltigen Substanz enthält, gefolgt von Kalzinierung zur Trägerung der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz auf dem Träger, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält.A method for producing a catalyst for purifying exhaust gas of the present invention is not particularly limited, and if necessary, a known method may be used. For example, the catalyst is prepared by the steps of: impregnating the carrier containing alumina as a main component with an aqueous solution containing ions or the like of the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance; and performing calcination by heating. It should be noted that as for the impregnation, an aqueous solution containing ions or the like of the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance may be used for the impregnation, or both an aqueous solution, the ions or the like contains the silver-containing substance, as well as an aqueous solution containing ions or the like of the phosphoric acid-containing substance, prepared separately and can be used individually and sequentially or simultaneously for the impregnation. Concretely, a method may be employed in which a solution containing the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance in predetermined concentrations is contacted with the carrier containing alumina as a main component to the carrier with the solution, the predetermined amounts the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance, to impregnate (to support the solution on the support), and this support is then calcined by heating. Moreover, as the method for producing a catalyst for purifying exhaust gas, there can be employed a method in which first the carrier containing alumina as a main component is impregnated with an aqueous solution containing ions or the like of the phosphoric acid-containing substance, followed by calcination to obtain a carrier on which the phosphoric acid-containing substance is carried, and the resulting carrier carrying the phosphoric acid-containing substance is then impregnated with an aqueous solution containing ions or the like of the silver-containing substance, followed by calcination to support the silver-containing substance Substance and the phosphoric acid-containing substance on the support containing alumina as a main component.
Darüber hinaus kann nach der Imprägnierung mit der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz die Kalzinierung durch Erhitzen (Kalzinierungsschritt) an der Luft durchgeführt werden. Darüber hinaus beträgt eine Kalzinierungstemperatur in dem Kalzinierungsschritt vorzugsweise 200 bis 700°C. Falls die Kalzinierungstemperatur niedriger ist als der untere Grenzwert, ist eine Trägerung der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz auf dem Träger schwierig, so dass es tendenziell unmöglich ist, den Katalysator zur Reinigung von Abgas mit einer ausreichenden PM-Oxidationsaktivität zu versehen. Falls indes die Kalzinierungstemperatur den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt wahrscheinlich die spezifische Oberfläche des Trägers, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, ab, so dass die Oxidationsaktivität tendenziell abnimmt. Indes beträgt eine Kalzinierungszeit vorzugsweise 0,1 bis 100 Stunden. Falls die Kalzinierungszeit geringer ist als der untere Grenzwert, ist eine Trägerung der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz schwierig, so dass die Oxidationsaktivität des erhaltenen Katalysators zur Reinigung von Abgas (PM-Oxidationskatalysators) tendenziell abnimmt. Selbst wenn indes die Kalzinierungszeit den oberen Grenzwert überschreitet, kann keine weitere Steigerung der Wirkung erhalten werden, so dass die Kosten zur Bereitung des Katalysators tendenziell ansteigen.Moreover, after impregnation with the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance, calcination can be carried out by heating (calcination step) in the air. Moreover, a calcination temperature in the calcination step is preferably 200 to 700 ° C. If the calcining temperature is lower than the lower limit, it is difficult to support the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance on the support, so that it is tantamount to imparting the catalyst for purifying exhaust gas with a sufficient PM oxidation activity. Meanwhile, if the calcination temperature exceeds the upper limit, the specific surface area of the support containing alumina as a main component is likely to decrease, so that the oxidation activity tends to decrease. Meanwhile, a calcination time is preferably 0.1 to 100 hours. If the calcination time is lower than the lower limit, it is difficult to support the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance, so that the oxidation activity of the obtained exhaust gas purifying catalyst (PM oxidation catalyst) tends to decrease. However, even if the calcination time exceeds the upper limit, no further increase in the effect can be obtained, so that the cost for preparing the catalyst tends to increase.
(Vorrichtung zur Reinigung von Abgas)(Device for purifying exhaust gas)
Der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung kann gegenüber Partikelmaterial, das in Gas (Abgas) enthalten ist, welches aus einer Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, eine hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen, um das PM oxidativ zu entfernen. Folglich kann eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgas gebildet werden, indem der Katalysator zur Reinigung von Abgas derart angeordnet wird, dass das Abgas mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas in Berührung gelangen kann.The exhaust gas purification catalyst of the present invention may have a high PM oxidation activity to particulate matter contained in gas (exhaust gas) discharged from an internal combustion engine to oxidatively remove the PM. Thus, an exhaust gas purifying apparatus can be formed by disposing the exhaust gas purifying catalyst so that the exhaust gas can come into contact with the exhaust gas purifying catalyst.
Die Vorrichtung zur Reinigung von Abgas kann irgendeine sein, sofern die Vorrichtung eine Abgasreinigungsvorrichtung ist, die zur Entfernung von in Abgas enthaltenem Partikelmaterial (PM) durch dessen Oxidation verwendet wird und die den Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung beinhaltet. In der Abgasreinigungsvorrichtung erfolgt die Reinigung (Entfernung) durch Oxidieren von Partikelmaterial, das in Gas (Abgas) enthalten ist, welches aus einer Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird. Folglich kann die Vorrichtung zur Reinigung von Abgas derart angeordnet werden, dass das Abgas mit der Vorrichtung zur Reinigung von Abgas in Berührung gelangen kann. Zum Beispiel ist es möglich, eine Ausgestaltung einzusetzen, bei der die Vorrichtung zur Reinigung von Abgas in einem Gasströmungsdurchlass in einem Abgasrohr angeordnet ist, durch das Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine strömt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verbrennungskraftmaschine keinen besonderen Einschränkungen unterliegt und gegebenenfalls eine bekannte Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann. Zum Beispiel kann die Verbrennungskraftmaschine eine Kraftfahrzeugverbrennungskraftmaschine sein (ein Benzinmotor, ein Dieselmotor oder dergleichen).The exhaust gas purifying apparatus may be any one as far as the apparatus is an exhaust gas purifying apparatus used for removing particulate matter (PM) contained in exhaust gas by the oxidation thereof, and which includes the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. In the exhaust gas purification apparatus, the cleaning (removal) is performed by oxidizing particulate matter contained in gas (exhaust gas) discharged from an internal combustion engine. Consequently, the exhaust gas purifying apparatus can be arranged so that the exhaust gas can come into contact with the exhaust gas purifying apparatus. For example, it is possible to adopt a configuration in which the exhaust gas purifying apparatus is disposed in a gas flow passage in an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine flows. It should be noted that the internal combustion engine is not particularly limited and, if necessary, a known internal combustion engine can be used. For example, the internal combustion engine may be an automotive internal combustion engine (a gasoline engine, a diesel engine, or the like).
(Filter zur Reinigung von Abgas)(Filter for cleaning exhaust gas)
Als Nächstes wird ein Filter zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Filter zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung umfasst: ein gasdurchlässiges Substrat (Filter); und den Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung, der auf dem gasdurchlässigen Substrat geträgert ist.Next, a filter for purifying exhaust gas of the present invention will be described. The exhaust gas purification filter of the present invention comprises: a gas-permeable substrate (filter); and the exhaust gas purifying catalyst of the present invention supported on the gas permeable substrate.
Der Filter zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf einem gasdurchlässigen Substrat geträgert ist. Als das gasdurchlässige Substrat des Filters zur Reinigung von Abgas kann gegebenenfalls ein bekanntes gasdurchlässiges Substrat (Filter) verwendet werden, und Beispiele dafür beinhalten Partikelfilter, monolithische Filter, wabenförmige Filter, pelletförmige Filter, plattenförmige Filter, Schaumkeramikfilter und dergleichen. Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Ausgestaltung eingesetzt wird, bei der der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf dem gasdurchlässigen Substrat (Filter) geträgert ist, stärker bevorzugt eine Ausgestaltung eingesetzt wird, bei der der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf einem Partikelfilter geträgert ist, da sich eine höhere Partikelmaterial(PM)-Oxidationsleistung erhalten lässt.The exhaust gas purification filter of the present invention is not particularly limited as far as the exhaust gas purification catalyst of the present invention is supported on a gas-permeable substrate. As the gas-permeable substrate of the exhaust gas purification filter, a known gas-permeable substrate (filter) may optionally be used, and examples thereof include particulate filters, monolithic filters, honeycomb filters, pellet-shaped filters, plate-shaped filters, foamed ceramic filters, and the like. It should be noted that, when the embodiment in which the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention is carried on the gas-permeable substrate (filter), it is more preferable to adopt a configuration in which the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention is supported on a particulate filter since a higher particulate matter (PM) oxidation performance can be obtained.
Darüber hinaus unterliegt ein Material des gasdurchlässigen Substrats des Filters zur Reinigung von Abgas keinen besonderen Einschränkungen, und es kann gegebenenfalls ein bekanntes Material verwendet werden. Beispiele für das Material des gasdurchlässigen Substrats beinhalten Keramik wie etwa Cordierit, Siliziumkarbid, Mullit und Aluminiumtitanat; Metalle wie etwa Edelstahl, enthaltend Chrom und Aluminium; und dergleichen.Moreover, a material of the gas-permeable substrate of the exhaust gas purification filter is not particularly limited, and a known material may optionally be used. Examples of the material of the gas-permeable substrate include ceramics such as cordierite, silicon carbide, mullite and aluminum titanate; Metals such as stainless steel containing chromium and aluminum; and the same.
Überdies ist es zu bevorzugen, als den Filter zur Reinigung von Abgas einen solchen zu verwenden, der Poren mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 1 bis 300 μm besitzt. Die Verwendung eines Substrats mit einem solchen durchschnittlichen Porendurchmesser ermöglicht eine effizientere Entfernung von Partikelmaterial durch dessen Oxidation.Moreover, it is preferable to use as the filter for purifying exhaust gas one having pores with an average pore diameter of 1 to 300 μm. The use of a substrate having such an average pore diameter allows more efficient removal of particulate material by its oxidation.
Überdies ist bei dem Filter zur Reinigung von Abgas vorzugsweise eine Überzugsschicht des Katalysators zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung gebildet. Die Überzugsschicht besitzt eine Dicke von vorzugsweise 0,025 bis 25 μm und stärker bevorzugt 0,035 bis 10 μm. Falls die Dicke der Überzugsschicht geringer ist als der untere Grenzwert, ist es tendenziell schwierig, eine ausreichend hohe Oxidationsleistung vorzusehen, da eine Oberfläche des Filters nicht ausreichend mit dem Katalysator beschichtet werden kann, der den Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, umfasst, und Berührungspunkte mit Partikelmaterial nehmen ab. Falls indes die Dicke der Überzugsschicht den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt die Maschinen- bzw. Motoreffizienz tendenziell ab, da die Poren des Filters durch den Katalysator verstopft werden, der den Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, umfasst, und der Druckabfall des Abgases nimmt zu.Moreover, in the exhaust gas purifying filter, preferably, a coating layer of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is formed. The coating layer has a thickness of preferably 0.025 to 25 μm, and more preferably 0.035 to 10 μm. If the thickness of the coating layer is lower than the lower limit, it is apt to provide a sufficiently high oxidation performance because a surface of the filter can not be sufficiently coated with the catalyst containing the carrier containing alumina as a main component and the catalyst silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance carried on the carrier, and contact points with particulate matter decrease. Meanwhile, if the thickness of the coating layer exceeds the upper limit, the engine efficiency tends to decrease because the pores of the filter are clogged by the catalyst containing the carrier containing alumina as a main component and the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing one Substance, which are supported on the carrier comprises, and the pressure drop of the exhaust gas increases.
Überdies unterliegt in dem Filter zur Reinigung von Abgas die Menge des auf dem gasdurchlässigen Substrat geträgerten Katalysators keinen besonderen Einschränkungen, und die Menge kann gegebenenfalls entsprechend der Verbrennungskraftmaschine und dergleichen eingestellt werden. Die Menge des geträgerten Katalysators beträgt vorzugsweise 1 bis 300 g und stärker bevorzugt 10 bis 100 g pro Liter des Volumens des gasdurchlässigen Substrats. Falls die geträgerte Menge geringer ist als der untere Grenzwert, ist das Vorliegen einer ausreichend hohen katalytischen Leistung tendenziell schwierig. Falls indes die geträgerte Menge den oberen Grenzwert überschreitet, nimmt tendenziell die Maschinen- bzw. Motoreffizienz ab, da die Poren des gasdurchlässigen Substrats durch den Katalysator verstopft werden, der den Träger und die silberhaltige Substanz umfasst, und der Druckabfall des Abgases nimmt zu.Moreover, in the filter for purifying exhaust gas, the amount of the catalyst carried on the gas-permeable substrate is not particularly limited, and the amount may be adjusted according to the internal combustion engine and the like, if necessary. The amount of the supported catalyst is preferably 1 to 300 g, and more preferably 10 to 100 g, per liter of the volume of the gas-permeable substrate. If the supported amount is less than the lower limit, the presence of sufficiently high catalytic performance tends to be difficult. Meanwhile, if the supported amount exceeds the upper limit, the engine efficiency tends to decrease because the pores of the gas permeable substrate are clogged by the catalyst comprising the carrier and the silver-containing substance, and the pressure loss of the exhaust gas increases.
Darüber hinaus besitzt der Filter zur Reinigung von Abgas vorzugsweise eine Porosität von 30 bis 70% (stärker bevorzugt 40 bis 65%). Die „Porosität” bezieht sich vorliegend auf ein Volumenverhältnis von Hohlraumanteilen innerhalb des gasdurchlässigen Substrats. Falls darüber hinaus die Porosität geringer ist als der untere Grenzwert, besteht tendenziell eine höhere Möglichkeit, dass die Poren durch Partikelmaterial in Abgas verstopft werden. Falls indes die Porosität den oberen Grenzwert überschreitet, ist es tendenziell schwierig, Partikelmaterial in Abgas abzufangen, und die Festigkeit des Filters nimmt tendenziell ab.Moreover, the exhaust gas purification filter preferably has a porosity of 30 to 70% (more preferably 40 to 65%). The "porosity" in the present case refers to a volume ratio of void fractions within the gas-permeable substrate. In addition, if the porosity is less than the lower limit, there is a higher possibility that the pores may be clogged with particulate matter in exhaust gas. However, if the porosity exceeds the upper limit, it tends to be difficult to trap particulate matter in exhaust gas, and the strength of the filter tends to decrease.
Überdies unterliegt ein Verfahren zur Trägerung des Katalysators zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf dem gasdurchlässigen Substrat in dem Filter zur Reinigung von Abgas keinen besonderen Einschränkungen, und es ist gegebenenfalls beispielsweise möglich, irgendeines einzusetzen aus einem Verfahren, bei dem der Katalysator, der den Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, umfasst, vorab bereitet wird, und dieser Katalysator auf dem gasdurchlässigen Substrat geträgert wird; einem Verfahren, bei dem der Katalysator, der den Träger, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und die silberhaltige Substanz und die phosphorsäurehaltige Substanz, welche auf dem Träger geträgert sind, umfasst, auf dem Filter geträgert wird, indem die Schritte der Trägerung des Trägers auf dem gasdurchlässigen Substrat und der Trägerung der silberhaltigen Substanz und der phosphorsäurehaltigen Substanz auf dem Träger, der auf dem gasdurchlässigen Substrat geträgert ist, durchgeführt werden; und dergleichen. Darüber hinaus unterliegen Verfahren zur Trägerung des Katalysators, des Trägers, der silberhaltigen Substanz oder der phosphorsäurehaltigen Substanz auf dem gasdurchlässigen Substrat keinen besonderen Einschränkungen, und es können gegebenenfalls bekannte Verfahren eingesetzt werden. Zum Beispiel ist es möglich, gegebenenfalls ein Verfahren einzusetzen, bei dem eine Schlämme aus dem Katalysator, dem Träger oder dergleichen bereitet wird und das gasdurchlässige Substrat mit der Schlämme beschichtet wird (nötigenfalls gefolgt von Kalzinierung) oder dergleichen. Es sei darauf hingewiesen, dass als der Katalysator zur Reinigung von Abgas gegebenenfalls andere bekannte Komponenten verwendet werden können, welche für Katalysatoren zur Oxidation von Partikelmaterial verwendbar sind, sofern keine Wirkung der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt wird.Moreover, a method for supporting the catalyst for purifying exhaust gas of the present invention on the gas-permeable substrate in the filter for purifying exhaust gas is not particularly limited, and it may be possible to use any of a method in which the catalyst containing the exhaust gas is used Support comprising alumina as a main component, and containing the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance supported on the support, is prepared in advance, and this catalyst is supported on the gas-permeable substrate; a method in which the catalyst containing the carrier containing alumina as a main component and the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance supported on the carrier are supported on the filter by carrying out the steps of supporting the support on the gas-permeable substrate and supporting the silver-containing substance and the phosphoric acid-containing substance on the support supported on the gas-permeable substrate; and the same. In addition, methods for supporting the catalyst, the carrier, the silver-containing substance, or the phosphoric acid-containing substance on the gas-permeable substrate are not particularly limited, and known methods may optionally be used. For example, it is possible to optionally employ a method in which a slurry of the catalyst, the carrier or the like is prepared and the gas-permeable substrate is coated with the slurry (followed, if necessary, by calcination) or the like. It should be noted that, as the catalyst for purifying exhaust gas, other known components which are useful for catalyst for oxidation of particulate material may be used as appropriate, as far as no effect of the present invention is impaired.
(Verfahren zur Reinigung von Abgas)(Process for purifying exhaust gas)
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, welches das Inberührungbringen von Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung zum oxidativen Entfernen von Partikelmaterial (PM) umfasst.Next, a method of purifying exhaust gas of the present invention will be described. The method of purifying exhaust gas of the present invention is a method comprising contacting exhaust gas from an internal combustion engine with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention for oxidative particulate matter removal (PM).
In dem Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung unterliegt ein Verfahren zum Inberührungbringen von Abgas mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas keinen besonderen Einschränkungen, und es kann gegebenenfalls ein bekanntes Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem zugelassen wird, dass Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas in Berührung gelangt, indem der vorstehend beschriebene Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung in einem Abgasrohr angeordnet wird, durch welches das aus der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Abgas strömt.In the exhaust gas purification method of the present invention, a method for contacting exhaust gas with the catalyst for purifying exhaust gas is not particularly limited, and a known method may be optionally used. For example, a method may be adopted in which exhaust gas from an internal combustion engine is contacted with the exhaust gas purifying catalyst by disposing the above-described exhaust gas purifying catalyst of the present invention in an exhaust pipe through which exhaust gas is exhausted the exhaust gas emitted from the internal combustion engine flows.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung, welcher in dem Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung verwendet wird, selbst dann eine hohe PM-Oxidationsaktivität beibehalten kann, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Folglich kann der Katalysator selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Indem Abgas aus beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine wie etwa einem Dieselmotor mit dem Katalysator zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung in Berührung gebracht wird, kann Partikelmaterial (PM) in dem Abgas in ausreichendem Maße oxidativ entfernt werden und das Abgas kann gereinigt werden. Überdies kann Partikelmaterial (PM) in dem Abgas selbst dann auf ausreichende Weise oxidativ entfernt und das Abgas gereinigt werden, wenn der Katalysator einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Unter einem solchen Gesichtspunkt kann das Verfahren zur Reinigung von Abgas der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise zum Beispiel als ein Verfahren zur Entfernung von Partikelmaterial (PM) in Abgas, das aus einer Verbrennungskraftmaschine wie etwa einem Dieselmotor abgegeben wird, oder dergleichen eingesetzt werden.It should be noted that the exhaust gas purification catalyst of the present invention used in the exhaust gas purification method of the present invention can maintain a high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas. Thus, the catalyst can exhibit sufficiently high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas. By bringing exhaust gas from, for example, an internal combustion engine such as a diesel engine into contact with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, particulate matter (PM) in the exhaust gas can be sufficiently oxidatively removed and the exhaust gas can be purified. Moreover, particulate matter (PM) in the exhaust gas can be sufficiently oxidatively removed and the exhaust gas purified even when the catalyst is exposed to a sulfur-containing gas. From such a viewpoint, the exhaust gas purification method of the present invention may be suitably employed, for example, as a method for removing particulate matter (PM) into exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine, or the like.
[Beispiele][Examples]
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf Beispielen und Vergleichsbeispielen konkreter beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.Hereinafter, the present invention will be described more concretely based on Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(Beispiel 1)(Example 1)
Zunächst wurde eine wässrige Phosphorsäuresalzlösung durch Lösen von 0,61 g Natriumorthophosphat (gefertigt von Alfa Aesar) in ionenausgetauschtem Wasser (200 g) bereitet. Anschließend wurde eine wässrige Silbernitratlösung durch Lösen von 1,57 g Silbernitrat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ionenausgetauschtem Wasser (100 g) bereitet.First, an aqueous solution of phosphoric acid salt was prepared by dissolving 0.61 g of sodium orthophosphate (manufactured by Alfa Aesar) in ion-exchanged water (200 g). Then, an aqueous silver nitrate solution was prepared by dissolving 1.57 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ion-exchanged water (100 g).
Als Nächstes wurden 8,7 g eines als ein Träger dienenden Aluminiumoxidpulvers (gefertigt von Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al2O3-Pulver, TN4, spezifische Oberfläche: 150 m2/g) mit der wie oben erhaltenen wässrigen Phosphorsäuresalzlösung imprägniert. Ferner wurde dem Aluminiumoxidpulver die wie oben erhaltene wässrige Silbernitratlösung unter Rühren des Aluminiumoxidpulvers zugesetzt, um eine Ablagerung zu bilden. Anschließend wurde die erhaltene Ablagerung (abgelagertes Produkt) gefiltert, über Nacht bei 110°C getrocknet und dann für 3 Stunden bei 500°C kalziniert. Somit wurde Silberphosphat (Ag3PO4) auf dem Aluminiumoxidträger geträgert, um ein Katalysatorpulver zu erhalten. Anschließend wurde dieses Pulver in einem Mörser vermischt und durch ein gewöhnliches Verfahren (kaltisostatische Presse (CIP)) in Pelletform mit Partikeldurchmessern von 0,3 bis 0,5 mm ausgebildet. Somit wurde ein pelletförmiger Katalysator (Ag3PO4/Al2O3) bereitet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 0,33 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.Next, 8.7 g of a supported alumina powder (manufactured by Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al 2 O 3 powder,
(Beispiel 2)(Example 2)
Ein pelletförmiger Katalysator (Ag4P2O7/Al2O3) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des Natriumorthophosphats 0,63 g Natriumpyrophosphat (gefertigt von Alfa Aesar) als eine Phosphorsäuresalzquelle verwendet wurden und die Menge des zugesetzten Aluminiumoxidpulvers in 8,6 g geändert wurde. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 0,5 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.A pellet-shaped catalyst (Ag 4 P 2 O 7 / Al 2 O 3 ) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.63 g of sodium pyrophosphate (manufactured by Alfa Aesar) was used as a phosphoric acid salt source in place of the sodium orthophosphate the amount of the alumina powder added was changed to 8.6 g. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 0.5 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 10 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Beispiel 3)(Example 3)
Ein pelletförmiger Katalysator (AgPO3/Al2O3) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des Natriumorthophosphats 1,11 g Natriummetaphosphat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) als eine Phosphorsäuresalzquelle verwendet wurden und die Menge des zugesetzten Aluminiumoxidpulvers in 8,3 g geändert wurde. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 1,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.A pellet-shaped catalyst (AgPO 3 / Al 2 O 3 ) was obtained in the same manner as in Example 1 except that instead of the sodium orthophosphate, 1.11 g of sodium metaphosphate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a phosphoric acid salt source were used and the amount of the alumina powder added was changed to 8.3 g. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 1.0 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 10 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Beispiel 4)(Example 4)
Zunächst wurde eine wässrige Silbernitratlösung durch Lösen von 6,28 g Silbernitrat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ionenausgetauschtem Wasser (250 g) bereitet.First, an aqueous silver nitrate solution was prepared by dissolving 6.28 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ion-exchanged water (250 g).
Als Nächstes wurden 36,0 g eines als ein Träger dienenden Aluminiumoxidpulvers (gefertigt von Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al2O3-Pulver, TN4, spezifische Oberfläche: 150 m2/g) mit der erhaltenen wässrigen Silbernitratlösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurde ein Pulver erhalten, in dem Silber auf dem Aluminiumoxidträger geträgert war.Next, 36.0 g of a supported alumina powder (manufactured by Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al 2 O 3 powder,
Anschließend wurde durch Lösen von 1,07 g 85%iger Phosphorsäure (gefertigt von Alfa Aesar) in ionenausgetauschtem Wasser (200 g) eine wässrige Phosphorsäurelösung bereitet und 10,0 g des wie oben erhaltenen Pulvers wurden mit dieser wässrigen Phosphorsäurelösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurden Silber und Phosphorsäure auf dem Aluminiumoxidträger geträgert, um ein Katalysatorpulver zu erhalten. Anschließend wurde dieses Pulver in einem Mörser vermischt und durch ein gewöhnliches Verfahren (kaltisostatische Presse (CIP)) in Pelletform mit Partikeldurchmessern von 0,3 bis 0,5 mm ausgebildet. Somit wurde ein pelletförmiger Katalysator (Ag + H3PO4/Al2O3) erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 1,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 9,4 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.Subsequently, by dissolving 1.07 g of 85% phosphoric acid (manufactured by Alfa Aesar) in ion-exchanged water (200 g), an aqueous phosphoric acid solution was prepared, and 10.0 g of the powder obtained above was impregnated with this aqueous phosphoric acid solution, followed by concentration to dryness, dry at 110 ° C overnight and then calcine at 500 ° C for 3 hours. Thus, silver and phosphoric acid were supported on the alumina carrier to obtain a catalyst powder. Then, this powder was mixed in a mortar and formed by a usual method (cold isostatic press (CIP)) in pellet form having particle diameters of 0.3 to 0.5 mm. Thus, a pellet-shaped catalyst (Ag + H 3 PO 4 / Al 2 O 3 ) was obtained. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 1.0 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 9.4 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Beispiel 5)(Example 5)
Ein pelletförmiger Katalysator (Ag + H3PO4/Al2O3) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Menge der zugesetzten Phosphorsäure geändert wurde, so dass ein Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) von 2,0 in dem Katalysator erzielt wurde. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 2,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 8,8 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.A pellet-shaped catalyst (Ag + H 3 PO 4 / Al 2 O 3 ) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount of phosphoric acid added was changed so that an atomic ratio (P / Ag) of Phosphorus (P) to silver (Ag) of 2.0 in the catalyst was achieved. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 2.0 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 8.8 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Beispiel 6) (Example 6)
Zunächst wurde durch Lösen von 5,36 g 85%iger Phosphorsäure (gefertigt von Alfa Aesar) in ionenausgetauschtem Wasser (200 g) eine wässrige Phosphorsäurelösung bereitet.First, by dissolving 5.36 g of 85% phosphoric acid (manufactured by Alfa Aesar) in ion-exchanged water (200 g), an aqueous phosphoric acid solution was prepared.
Als Nächstes wurden 9,04 g eines als ein Träger dienenden Aluminiumoxidpulvers (gefertigt von Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al2O3-Pulver, TN4, spezifische Oberfläche: 150 m2/g) mit der erhaltenen wässrigen Phosphorsäurelösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurde ein Pulver erhalten, bei dem Phosphorsäure auf dem Aluminiumoxidträger geträgert war.Next, 9.04 g of a supported alumina powder (manufactured by Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al 2 O 3 powder,
Anschließend wurde durch Lösen von 1,48 g Silbernitrat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ionenausgetauschtem Wasser (250 g) eine wässrige Silbernitratlösung bereitet. Dann wurden 11,56 g des wie oben erhaltenen Pulvers mit dieser wässrigen Silbernitratlösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurden Silber und Phosphorsäure auf dem Aluminiumoxidträger geträgert, um ein Katalysatorpulver zu erhalten. Anschließend wurde dieses Pulver in einem Mörser vermischt und durch ein gewöhnliches Verfahren (kaltisostatische Presse (CIP)) in Pelletform mit Partikeldurchmessern von 0,3 bis 0,5 mm ausgebildet. Somit wurde ein pelletförmiger Katalysator (Ag/(H3PO4/Al2O3) oder Ag/H3PO4/Al2O3) erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 5,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 7,5 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.Subsequently, by dissolving 1.48 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ion-exchanged water (250 g), an aqueous silver nitrate solution was prepared. Then, 11.56 g of the powder obtained above was impregnated with this aqueous silver nitrate solution, followed by concentration to dryness, overnight drying at 110 ° C, and then calcination at 500 ° C for 3 hours. Thus, silver and phosphoric acid were supported on the alumina carrier to obtain a catalyst powder. Then, this powder was mixed in a mortar and formed by a usual method (cold isostatic press (CIP)) in pellet form having particle diameters of 0.3 to 0.5 mm. Thus, a pellet-shaped catalyst (Ag / (H 3 PO 4 / Al 2 O 3 ) or Ag / H 3 PO 4 / Al 2 O 3 ) was obtained. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 5.0 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 7.5 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Vergleichsbeispiel 1)Comparative Example 1
Eine wässrige Silbernitratlösung wurde durch Lösen von 6,28 g Silbernitrat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ionenausgetauschtem Wasser (250 g) bereitet. Als Nächstes wurden 36,00 g eines Aluminiumoxidpulvers (gefertigt von Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al2O3-Pulver, TN4, spezifische Oberfläche: 150 m2/g) mit der erhaltenen wässrigen Silbernitratlösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurde Silber (Ag) auf dem Aluminiumoxidpulver geträgert, um ein Katalysatorpulver zum Vergleich zu erhalten. Anschließend wurde dieses Pulver in einem Mörser vermischt und durch ein gewöhnliches Verfahren (kaltisostatische Presse (CIP)) in Pelletform mit Partikeldurchmessern von 0,3 bis 0,5 mm ausgebildet. Somit wurde ein pelletförmiger Vergleichskatalysator (Ag/Al2O3) erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 0,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10,0 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.An aqueous silver nitrate solution was prepared by dissolving 6.28 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ion-exchanged water (250 g). Next, 36.00 g of an alumina powder (manufactured by Nikki-Universal Co., Ltd., γ-Al 2 O 3 powder,
(Vergleichsbeispiel 2)(Comparative Example 2)
Ein pelletförmiger Vergleichskatalysator (Ag3PO4/Ca3(PO4)2) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des als der Träger dienenden Aluminiumoxidpulvers (γ-Al2O3-Pulvers) 8,7 g eines Calciumphosphat(Ca3(PO4)2)-Pulvers (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., spezifische Oberfläche: 10 m2/g) verwendet wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 6,5 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10,0 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.A pellet-shaped comparative catalyst (Ag 3 PO 4 / Ca 3 (PO 4 ) 2 ) was obtained in the same manner as in Example 1 except that (γ-Al 2 O 3 powder) was used in place of the alumina powder serving as the carrier. 8.7 g of a calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) were used. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 6.5 based on the amounts of the starting materials. About that In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 10.0 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
(Vergleichsbeispiel 3)(Comparative Example 3)
Eine wässrige Silbernitratlösung wurde durch Lösen von 1,57 g Silbernitrat (gefertigt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ionenausgetauschtem Wasser (250 g) bereitet. Als Nächstes wurden 9,00 g eines Aluminiumphosphatpulvers (gefertigt von Alfa Aesar, AlPO4-Pulver, spezifische Oberfläche: 2,3 m2/g) mit der erhaltenen wässrigen Silbernitratlösung imprägniert, gefolgt von Einengen bis zur Trockene, Trocknen über Nacht bei 110°C und dann Kalzinieren für 3 Stunden bei 500°C. Somit wurde Silber (Ag) auf dem Aluminiumphosphatpulver geträgert, um ein Katalysatorpulver zum Vergleich zu erhalten. Anschließend wurde dieses Pulver in einem Mörser vermischt und durch ein gewöhnliches Verfahren (kaltisostatische Presse (CIP)) in Pelletform mit Partikeldurchmessern von 0,3 bis 0,5 mm ausgebildet. Somit wurde ein pelletförmiger Vergleichskatalysator (Ag/AlPO4) erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) in dem Katalysator basierend auf den Mengen der Ausgangsmaterialien 8,0 betrug. Darüber hinaus betrug die Menge der geträgerten silberhaltigen Substanz 10,0 Ma%, bezogen auf metallisches Silber (Ag), im Verhältnis zur Gesamtmenge des Katalysators.An aqueous silver nitrate solution was prepared by dissolving 1.57 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in ion-exchanged water (250 g). Next, 9.00 g of an aluminum phosphate powder (made by Alfa Aesar, AlPO 4 powder, specific surface area: 2.3 m 2 / g) was impregnated with the obtained aqueous silver nitrate solution, followed by concentration to dryness, overnight drying at 110 ° C and then calcining for 3 hours at 500 ° C. Thus, silver (Ag) was supported on the aluminum phosphate powder to obtain a catalyst powder for comparison. Then, this powder was mixed in a mortar and formed by a usual method (cold isostatic press (CIP)) in pellet form having particle diameters of 0.3 to 0.5 mm. Thus, a pellet-shaped comparative catalyst (Ag / AlPO 4 ) was obtained. It should be noted that the atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) in the catalyst was 8.0 based on the amounts of the starting materials. In addition, the amount of the supported silver-containing substance was 10.0 mass% based on metallic silver (Ag) in proportion to the total amount of the catalyst.
[Evaluierung von Eigenschaften von in Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 bis 3 erhaltenen Katalysatoren][Evaluation of properties of catalysts obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3]
<ICP-Emissionsspektroskopie><ICP emission spectroscopy>
Das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) und das Atomverhältnis (P/Al) von Phosphor (P) zu Aluminium (Al) in jedem der in Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 bis 3 erhaltenen Katalysatoren wurde durch ICP(induktiv gekoppeltes Plasma)-Emissionsspektroskopie gemessen.The atomic ratio (P / Ag) of phosphorus (P) to silver (Ag) and the atomic ratio (P / Al) of phosphorus (P) to aluminum (Al) in each of the catalysts obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was measured by ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy.
Speziell wurde zuerst ein Pulver jedes der erhaltenen Katalysatoren einer ICP-Emissionsspektroskopie unter Verwendung eines Emissionsspektrometers mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) (gefertigt von Rigaku Corporation, CIROS 120EOP) unterzogen und die Massenanteile von an dem Katalysatorpulver vorliegenden Silberatomen (Ag) und Phosphoratomen (P) wurden quantitativ bestimmt und das Atomverhältnis (P/Ag) von Phosphor (P) zu Silber (Ag) wurde rechnerisch bestimmt. Darüber hinaus wurden die Massenanteile von an dem Katalysatorpulver vorliegenden Aluminiumatomen (Al) und Phosphoratomen (P) quantitativ bestimmt und das Atomverhältnis (P/Al) von Phosphor (P) zu Aluminium (Al) wurde rechnerisch bestimmt. Tabelle 1 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. [Tabelle 1]
Wie aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen von Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 bis 3 hervorgeht, wurde festgestellt, dass jeder der bereiteten Katalysatoren ein P/Ag-Atomverhältnis besaß, das in etwa gleich jenem war, welches auf den Mengen der Ausgangsmaterialien basierte.As apparent from the results of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1, it was found that each of the prepared catalysts had a P / Ag atomic ratio approximately equal to that based on the amounts of the starting materials ,
<Test zur Evaluierung der PM-Oxidationsaktivität><PM oxidation activity evaluation test>
Die PM-Oxidationsaktivität wurde durch Verwenden jedes der oben beschriebenen, in Beispiel 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 bis 3 erhaltenen Katalysatoren in einem Anfangszustand wie folgt gemessen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich der „Anfangszustand” vorliegend auf einen Zustand bezieht, in dem der Katalysator nach seiner Herstellung keinem aus einem Wärmebeständigkeitstest, einem Schwefelvergiftungstest und dergleichen, welche später beschrieben werden, unterzogen wurde.The PM oxidation activity was measured by using each of the above-described catalysts obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 in an initial state as follows. It should be noted that the "initial state" herein refers to a state in which the catalyst after its preparation has not been subjected to any of a heat resistance test, a sulfur poisoning test and the like which will be described later.
(Schwefelvergiftungsbehandlung) (Sulfur poisoning treatment)
Konkret wurden zuerst in einer Festbettreaktionsvorrichtung vom Strömungstyp 1,1 g einer Probe des pelletförmigen Katalysators in einem Anfangszustand, der in jedem der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 erhalten wurde, in ein Quarzglas-Reaktionsrohr mit einem Innendurchmesser von 15 mm gepackt. Überdies wurde zum ausreichenden Oxidieren von zuzuführendem SO2 ein hinreichend mit Schwefel (S) vergiftetes Pt/Al2O3 (0,5 g) stromaufwärts der Katalysatorprobe angeordnet. Anschließend wurde ein aus O2 (10%) + CO2 (10%) + H2O (10%)/N2 (Rest) bestehendes Mischgas hindurchgeführt und die Temperatur wurde auf 400°C angehoben. Als Nächstes wurde ein aus SO2 (66 ppm), O2 (10%), CO2 (10%), H2O (10%) und N2 (Rest) bestehendes Mischgas (Einlassgas) unter den Bedingungen von 400°C (Einlassgastemperatur), 55,5 Minuten und einer Gasströmungsrate von 7 l/Minute in die Vorrichtung geführt (Schwefelvergiftungsbehandlung). Es sei darauf hingewiesen, dass die Gesamtmenge der in der Schwefelvergiftungsbehandlung zugeführten Schwefelkomponente 1,0 g/30 g Kat. betrug.Concretely, first, in a flow-type fixed bed reaction apparatus, 1.1 g of a sample of the pellet-shaped catalyst in an initial state obtained in each of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was packed in a quartz glass reaction tube having an inner diameter of 15 mm. Moreover, to adequately oxidize SO 2 to be supplied, a Pt / Al 2 O 3 (0.5 g) sufficiently poisoned with sulfur (S) was placed upstream of the catalyst sample. Subsequently, a mixed gas consisting of O 2 (10%) + CO 2 (10%) + H 2 O (10%) / N 2 (balance) was passed, and the temperature was raised to 400 ° C. Next, a mixed gas (inlet gas) consisting of SO 2 (66 ppm), O 2 (10%), CO 2 (10%), H 2 O (10%) and N 2 (balance) under the conditions of 400 ° C (inlet gas temperature), 55.5 minutes and a gas flow rate of 7 l / minute fed into the device (sulfur poisoning treatment). It should be noted that the total amount of the sulfur component supplied in the sulfur poisoning treatment was 1.0 g / 30 g cat.
(PM-Mischbehandlung I)(PM mixing treatment I)
Als Nächstes wurde durch Verwenden einer Rotiereinrichtung für Experiment und Forschung eine Katalysatorprobe wie folgt bereitet. Konkret wurden die der Schwefelvergiftungsbehandlung unterzogene Katalysatorprobe und – als Modellpartikel (Modell-PM) – ein Kohlenstoffpulver (gefertigt von TOKAI CARBON CO., LTD., Produktname: „SEAST 9 (SAF)”, durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 19 nm) in eine zylindrische Probenröhre mit einem Innendurchmesser von 20 mm platziert und durch Rotation für 1 Stunde auf der Rotationseinrichtung für Experiment und Forschung miteinander vermischt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Menge des in dieser PM-Mischbehandlung mit dem Katalysator vermischten Modell-PM eine derartige Menge war, dass ein Gewichtsverhältnis des Katalysators zum Modell-PM von 49:1 resultierte.Next, by using a rotating device for experiment and research, a catalyst sample was prepared as follows. Concretely, the catalyst sample subjected to the sulfur poisoning treatment and, as a model particle (Model PM), a carbon powder (manufactured by TOKAI CARBON CO., LTD., Product name: "SEAST 9 (SAF)", average particle diameter: 19 nm) were placed in a cylindrical sample tube placed with an inner diameter of 20 mm and mixed by rotation for 1 hour on the rotating device for experiment and research. It should be noted that the amount of the model PM mixed in this PM mixing treatment with the catalyst was such an amount that a catalyst weight ratio to the model PM of 49: 1 resulted.
(Schwefelentgiftungsbehandlung)(Sulfur detoxification)
Anschließend wurde der Katalysatorprobe, die der Schwefelvergiftungsbehandlung und der PM-Mischbehandlung I unterzogen wurde, ein aus O2 (10%) + H2O (10%)/N2 (Rest) bestehendes Mischgas (Einlassgas) unter der Bedingung einer Gasströmungsrate von 10 l/Minute zugeführt, während die Temperatur des Katalysatoreinlassgases von 120°C auf 720°C bei einer Temperaturanstiegsrate von 20°C/Minute angehoben wurde. Somit wurde eine Schwefelentgiftungsbehandlung durchgeführt.Subsequently, the catalyst sample subjected to the sulfur poisoning treatment and the PM mixing treatment I became a mixed gas (inlet gas) consisting of O 2 (10%) + H 2 O (10%) / N 2 (balance) under the condition of a gas flow rate of 10 l / minute while raising the temperature of the catalyst inlet gas from 120 ° C to 720 ° C at a temperature increase rate of 20 ° C / minute. Thus, a sulfur decontamination treatment was performed.
(PM-Mischbehandlung II)(PM mixing treatment II)
Als Nächstes wurde eine Probe zur Evaluierung bereitet, indem die der Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogene Katalysatorprobe und das Kohlenstoffpulver (Modell-PM) miteinander auf die gleiche Weise vermischt wurden wie in der oben beschriebenen PM-Mischbehandlung I. Es sei darauf hingewiesen, dass die Menge des Modell-PM, das in dieser PM-Mischbehandlung mit dem Katalysator vermischt wurde, eine derartige Menge war, dass ein Gewichtsverhältnis des Katalysators zum Modell-PM von 49:1 resultierte.Next, a sample for evaluation was prepared by mixing the sulfur-poisoning-treated catalyst sample and the carbon powder (Model-PM) with each other in the same manner as in the above described PM-mixing treatment I. It should be noted that the amount of the model -PM mixed with the catalyst in this PM mixing treatment was such an amount as to result in a catalyst weight ratio of 49: 1 to the model PM.
(Messung der PM-Oxidationsaktivität von einer Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogenen Katalysatoren: PM-Entfernungsbehandlung)(Measurement of PM Oxidizing Activity of Sulfur Decontamination Treated Catalysts: PM Removal Treatment)
Anschließend wurde jeder der Evaluierungsproben der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2, welche der PM-Mischbehandlung II unterzogen wurden, ein aus O2 (10%) + H2O (10%)/N2 (Rest) bestehendes Mischgas (Einlassgas) unter der Bedingung einer Gasströmungsrate von 10 l/Minute zugeführt, während die Temperatur des Katalysatoreinlassgases von 120°C auf 720°C bei einer Temperaturanstiegsrate von 20°C/Minute angehoben wurde. Dann wurde die in dem aus der Vorrichtung abgegebenen Auslassgas enthaltene CO2-Konzentration in einem Zeitraum ab dem Beginn bis zum Ende der Zufuhr des Mischgases gemessen. Dann wurde auf Grundlage der CO2-Konzentration im Auslassgas und der Temperatur des Einlassgases jene Temperatur (Temperatur einer 50%igen PM-Oxidation) des Mischgases, die für eine 50%ige Oxidation des an jede Evaluierungsprobe angelagerten Kohlenstoffs nötig ist, berechnet und als ein Index der PM-Oxidationsaktivität des der Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogenen Katalysators verwendet.Then, each of the evaluation samples of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 subjected to the PM mixing treatment II was mixed gas consisting of O 2 (10%) + H 2 O (10%) / N 2 (balance) ( Inlet gas) under the condition of a gas flow rate of 10 l / minute while raising the temperature of the catalyst inlet gas from 120 ° C to 720 ° C at a temperature increasing rate of 20 ° C / minute. Then, the CO 2 concentration contained in the exhaust gas discharged from the apparatus was measured in a period from the start to the end of the supply of the mixed gas. Then, based on the CO 2 concentration in the outlet gas and the temperature of the inlet gas, the temperature (temperature of a 50% PM oxidation) of the mixed gas necessary for 50% oxidation of the carbon attached to each evaluation sample was calculated and expressed as used an index of PM oxidation activity of the sulfur decontamination treatment catalyst.
Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Es sei darauf hingewiesen, dass sich sagen lässt, dass die PM-Oxidationsaktivität des der Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogenen Katalysators umso höher war, je niedriger die Temperatur einer 50%igen PM-Oxidation war. Darüber hinaus zeigt
Überdies wurde eine PM-Entfernungsbehandlung (PM-Oxidationsaktivität) jedes der Katalysatoren, die in den Beispielen 4 bis 6 und Vergleichsbeispiel 3 erhalten wurden und der Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogen wurden, evaluiert wie folgt. Konkret wurden die Schwefelvergiftungsbehandlung, die PM-Mischbehandlung I, die Schwefelentgiftungsbehandlung, die PM-Mischbehandlung II und die PM-Entfernungsbehandlung auf die gleiche Weise wie in oben beschriebenem Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Katalysatorprobe jedes von Beispiel 4 bis 6 und Vergleichsbeispiel 3 in einer Silbermenge verwendet wurde, die gleich jener der Katalysatorprobe von Beispiel 1 in der Schwefelvergiftungsbehandlung war, und dass die Gasströmungsrate in der PM-Entfernungsbehandlung in 7 l/Minute geändert wurde. Die CO2-Konzentration in dem der Schwefelentgiftungsbehandlung unterzogenen Katalysator zur Reinigung von Abgas wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben gemessen. Die Temperatur der 50%igen PM-Oxidation wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben berechnet und als ein Index der PM-Oxidationsaktivität verwendet. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Vergleich mit Beispiel 4 bis 6 die CO2-Konzentration in der Evaluierungsprobe von Vergleichsbeispiel 1 auf die gleiche Weise wie oben beschrieben gemessen wurde, mit der Ausnahme, dass die Gasströmungsrate in der PM-Entfernungsbehandlung in 7 l/Minute geändert wurde. Die Temperatur der 50%igen PM-Oxidation wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben berechnet und als ein Index der PM-Oxidationsaktivität verwendet.Moreover, a PM removal treatment (PM oxidation activity) of each of the catalysts obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 and subjected to the sulfur decontamination treatment was evaluated as follows. Concretely, the sulfur poisoning treatment, PM mixing treatment I, sulfur decontamination treatment, PM mixing treatment II and PM removal treatment were carried out in the same manner as in Example 1 described above, except that the catalyst sample was any of Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 was used in a silver amount equal to that of the catalyst sample of Example 1 in the sulfur poisoning treatment, and that the gas flow rate in the PM removal treatment was changed to 7 liters / minute. The CO 2 concentration in the exhaust gas purification catalyst subjected to the sulfur decontamination treatment was measured in the same manner as described above. The temperature of the 50% PM oxidation was calculated in the same manner as described above and used as an index of PM oxidation activity. It should be noted that, for comparison with Examples 4 to 6, the CO 2 concentration in the evaluation sample of Comparative Example 1 was measured in the same manner as described above, except that the gas flow rate in the PM removal treatment was 7 l / Minute was changed. The temperature of the 50% PM oxidation was calculated in the same manner as described above and used as an index of PM oxidation activity.
Tabelle 3 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Darüber hinaus zeigt
<Evaluierungsergebnisse><Evaluation results>
Wie aus den in Tabelle 2 und 3 sowie
Es sei darauf hingewiesen, dass, wie aus den in
<Röntgenbeugungs(XRD)-Messung><X-ray diffraction (XRD) measurement>
Durch Verwenden jedes der in den Beispielen 1, 5 und 6 und Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Katalysatoren als eine Messprobe wurde mit einer Pulverröntgenbeugungsvorrichtung (gefertigt von Rigaku Corporation, Produktname „Röntgenbeugungsvorrichtung Ultima IV vom horizontalen Probehalterungstyp”) eine Pulverröntgenbeugungs(XRD)-Messung unter den Bedingungen Röntgenquelle: Cu-Kα-Strahlung (λ = 0,15406 nm), Abtastschritt: 0,02°, Retentionszeit: 0,12 Sekunden, Beschleunigungsspannung: 40 kV und Beschleunigungsstrom: 40 mA durchgeführt.
Wie aus den in
Angesichts der oben beschriebenen Ergebnissen wurde gezeigt, dass dann, wenn ein Katalysator zur Reinigung von Abgas bereitet wird, indem eine silberhaltige Substanz und eine phosphorsäurehaltige Substanz auf einem Träger geträgert werden, welcher Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, der Katalysator selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweist, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass der Katalysator der vorliegenden Erfindung selbst nach Schwefelvergiftung eine hohe Oxidationsaktivität ab einer niedrigen Temperatur beibehalten kann und als ein Katalysator zur Oxidation von PM nützlich ist.In view of the results described above, it has been shown that when a catalyst for purifying exhaust gas is prepared by supporting a silver-containing substance and a phosphoric acid-containing substance on a carrier containing alumina as a main component, the catalyst will have a sufficiently high PM even then Oxidation activity when exposed to a sulfur-containing gas. In addition, it has been demonstrated that the catalyst of the present invention can maintain high oxidation activity from a low temperature even after sulfur poisoning and is useful as a catalyst for oxidation of PM.
[Industrielle Anwendbarkeit][Industrial Applicability]
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Katalysator zur Reinigung von Abgas, der selbst dann eine ausreichend hohe PM-Oxidationsaktivität aufweisen kann, wenn er einem schwefelhaltigen Gas ausgesetzt ist, sowie einen Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und ein Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators bereitzustellen.As described above, according to the present invention, it is possible to use a catalyst for purifying exhaust gas which can have a sufficiently high PM oxidation activity even when exposed to a sulfur-containing gas, and a filter for purifying exhaust gas using the catalyst and to provide a method for purifying exhaust gas using the catalyst.
Demgemäß sind der Katalysator zur Reinigung von Abgas, der Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators und das Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des Katalysators der vorliegenden Erfindung insbesondere nützlich als ein PM-Oxidationskatalysator zur Entfernung von Partikelmaterial, welches in Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine wie etwa einem Dieselmotor enthalten ist, als ein Filter zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des PM-Oxidationskatalysators, als ein Verfahren zur Reinigung von Abgas unter Verwendung des PM-Oxidationskatalysators, und dergleichen.Accordingly, the catalyst for purifying exhaust gas, the exhaust gas purifying filter using the catalyst, and the exhaust gas purifying method using the catalyst of the present invention are particularly useful as a PM oxidation catalyst for removing particulate matter from exhaust gas Incident combustion engine such as a diesel engine is included, as a filter for purifying exhaust gas using the PM oxidation catalyst, as a method for purifying exhaust gas using the PM oxidation catalyst, and the like.
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