JP4088361B2 - Exhaust gas purification method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素酸化物と共に炭化水素や一酸化炭素等を含む排ガスを酸素過剰雰囲気下に処理して、これら窒素酸化物と共に炭化水素や一酸化炭素等をも除去して浄化するための方法に関する。詳しくは、本発明は、工場、自動車等から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去し、浄化するための方法であって、酸素過剰雰囲気下において、排ガス中の一酸化窒素を触媒上で二酸化窒素に転換し、次いで、当初から排ガス中に存在する二酸化窒素と共に、これら二酸化窒素を触媒上に吸着させ、そこで、燃料等の還元剤を排ガス中に間欠的に短時間、即ち、脈動的に加えて、排ガス雰囲気を周期的に還元雰囲気とすることによって、接触還元すると共に、上記炭化水素、一酸化炭素等の有害成分を酸化雰囲気下で酸化除去する排ガス浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、工場、自動車等から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する方法として、その窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる方法や、アンモニア、水素、一酸化炭素、炭化水素等の還元剤を用いて窒素に変換する方法等が知られている。しかしながら、前者の方法によれば、生成するアルカリ廃液を処理して、公害の発生を防止する方策が必要である。他方、後者の方法によれば、還元剤としてアンモニアを用いるときは、これが排ガス中の硫黄酸化物と反応して塩類を生成し、その結果、触媒の還元活性が低下する問題がある。また、水素、一酸化炭素、炭化水素等を還元剤として用いる場合でも、これらが低濃度に存在する窒素酸化物よりも高濃度に存在する酸素と反応するため、窒素酸化物を低減するためには多量の還元剤を必要とするという問題がある。
【0003】
このため、最近では、還元剤の不存在下に窒素酸化物を触媒にて直接分解する方法も提案されているが、しかし、従来、知られているそのような触媒は、窒素酸化物分解活性が低いために、実用に供し難いという問題がある。
【0004】
また、炭化水素や含酸素化合物を還元剤として用いる新たな窒素酸化物接触還元用触媒として、種々のゼオライト等が提案されており、特に、Cu−ZSM−5やH型ZSM−5(SiO2 /Al2 O3 モル比=30〜40)が最適であるとされている。しかしながら、このようなCu−ZSM−5やH型ZSM−5でも、未だ十分な還元活性を有するものとはいい難く、特に、排ガス中に水分が含まれるとき、ゼオライト構造体中のアルミニウムが脱アルミニウムして、性能が急激に低下するので、一層高い還元活性を有し、更に、排ガスが水分を含有する場合にも、すぐれた耐久性を有する窒素酸化物接触還元用触媒が要望されている。
【0005】
そこで、銀又は銀酸化物を無機酸化物に担持させてなる触媒等、種々の触媒が提案されているが、そのような触媒のうち、反応速度が速い触媒は、酸化活性が高く、窒素酸化物に対する選択反応性が低いために、窒素酸化物の除去率が低く、他方、アルミナ等の反応選択性の高い触媒は、反応速度が遅く、高SV(空間速度)での使用が困難である等、実用上大きい問題点を有している。更に、硫黄酸化物の共存下での触媒活性の劣化が著しいという問題もある(特開平5−317647号公報)。また、従来の窒素酸化物接触還元用触媒は、耐熱性が十分ではなく、用途によっては、一層の耐熱性が強く要望されている。
【0006】
そこで、このような問題を解決する一つの方法として、酸素過剰下(リーン条件下)に触媒上で一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に転換し、かくして、生成した二酸化窒素を触媒上に吸着させ、これに還元剤、例えば、燃料等の炭化水素や含酸素有機化合物を間欠的に短時間、即ち、脈動的に噴射して(以下、「パルス的に」噴射して、という。)、還元雰囲気下(リッチ条件下)で窒素酸化物を窒素に還元するという窒素酸化物吸蔵型触媒が提案されている(特開平9−122486号公報)。しかしながら、通常、排ガス中には、硫黄酸化物が含まれているので、この方法によれば、窒素酸化物の吸着点に硫黄酸化物が吸着し、従って、燃料等の炭化水素類をパルス的に噴射し、又は燃料等の炭化水素を化学両論量以上にパルス的にエンジン室に供給する等して、排ガスの処理雰囲気を還元雰囲気にしても、この硫黄酸化物が触媒上から脱離せず、かくして、触媒上での窒素酸化物の吸着量が徐々に低下し、窒素酸化物除去率が急激に低下するという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の窒素酸化物吸蔵型排ガス浄化触媒を用いる排ガス浄化方法における上述したような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、酸素過剰下において、触媒上にて一酸化窒素を二酸化窒素に高効率に転換し、かくして、生成した二酸化窒素を触媒上に吸着させ、これに還元剤をパルス的に噴射して、排ガス雰囲気を還元雰囲気として、窒素酸化物を窒素に還元し、併せて、酸素過剰下に炭化水素や一酸化炭素をも酸化除去するという窒素酸化物吸蔵型触媒を用いる排ガス浄化方法において、排ガスが硫黄酸化物を含む場合においても、好ましい場合には、比較的低い温度においても、窒素酸化物吸蔵型触媒の上記窒素酸化物の吸蔵機能が低下せず、しかも、耐熱性にもすぐれ、従って、長期間にわたって、排ガス中の窒素酸化物を安定して効率よく還元して、除去することができる排ガス浄化触媒を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による排ガス浄化方法の第1は、排ガスの処理雰囲気を酸素過剰雰囲気と還元雰囲気との間で交互に振動させることによって、排ガス中の窒素酸化物、炭化水素及び一酸化炭素の三元成分を浄化する排ガス浄化方法において、排ガスを
(1)(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、ガリウム、クロム、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタンとからなる第1の触媒に接触させ、次いで、
(2)(a)窒素酸化物吸蔵体と(b)Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなる第2の触媒に接触させる排ガス浄化方法であって、上記窒素酸化物吸蔵体がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物か、又はアルカリ金属とアルカリ土類金属と銀から選ばれる少なくとも1種の金属とアルミニウム及びチタンから選ばれる少なくとも1種の金属との複合酸化物であることを特徴とする。
【0009】
ここに、上記第2の触媒が窒素酸化物吸蔵型触媒であり、そのうち、(a) 成分であるアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、銀、チタン及び希土類元素から選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物又は複合酸化物が窒素酸化物吸蔵体である。
【0010】
本発明による排ガス浄化方法の第2は、排ガスの処理雰囲気を酸素過剰雰囲気と還元雰囲気との間で交互に振動させることによって、排ガス中の窒素酸化物、炭化水素及び一酸化炭素の三元成分を浄化する排ガス浄化方法において、排ガスを
(1)(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる第1の触媒に接触させ、次いで、
(2)(a) Pt、Rh、Ir及びPdよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる中間触媒に接触させ、次いで、
(3)(a)窒素酸化物吸蔵体と(b)Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなる第2の触媒に接触させる排ガス浄化方法であって、上記窒素酸化物吸蔵体がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物か、又はアルカリ金属とアルカリ土類金属と銀から選ばれる少なくとも1種の金属とアルミニウム及びチタンから選ばれる少なくとも1種の金属との複合酸化物であることを特徴とする。
【0011】
従って、第2の方法は、第1の方法と比べて、排ガスを第1の触媒と第2の触媒にそれぞれ接触させる間に中間触媒に接触させる点においてのみ、相違する。
【0012】
本発明によれば、上記第1及び第2のいずれの方法においても、上記第1の触媒において、(b) 成分である銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物は、通常、酸化物である。但し、第1の触媒において、(b) 成分が銀又はその化合物であるとき、そのような成分は、金属銀又は銀アルミネート(又はアルミン酸銀、AgAlO2 )であってもよい。他方、上記第1及び第2のいずれの方法においても、第2の触媒は、(a)バリウムとアルミニウムとの複合酸化物と(b) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなるものであることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明による第1の方法によれば、排ガスの処理雰囲気を酸素過剰雰囲気と還元雰囲気との間で交互に振動させることによって、排ガス中の窒素酸化物、炭化水素及び一酸化炭素の三元成分を浄化する排ガス浄化触方法おいて、排ガスを
(1)(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる第1の触媒に接触させ、次いで、
(2)(a)アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、銀、チタン及び希土類元素から選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物又は複合酸化物と(b) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなる第2の触媒に接触させる。
【0014】
本発明において、上記第1の触媒において、(b) 成分である銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物は、通常、酸化物である。但し、第1の触媒において、(b) 成分が銀又はその化合物であるとき、好ましい具体例として、例えば、金属銀、酸化銀又は銀アルミネート(又はアルミン酸銀、AgAlO2 )を挙げることができる。
【0015】
銀アルミネートは、例えば、硝酸アルミニウムのような水溶性アルミニウム塩と硝酸銀のような水溶性銀塩との混合水溶液にアルミナ、好ましくは、水和アルミナを浸漬し、上記アルミニウム塩と銀塩とをアルミナの細孔に含浸させた後、スプレードライヤーのような適当な手段にて乾燥させ、この後、これを酸化雰囲気下、水蒸気の存在下に、600〜900℃、好ましくは、700〜800℃程度の温度にて加熱焼成する、即ち、水熱条件下に加熱焼成することによって、銀アルミネートを担持させたγ−アルミナ粉末を得ることができる。上記酸化性雰囲気における水蒸気の量は、通常、3〜20重量%の範囲であり、好ましくは、5〜15重量%の範囲である。
【0016】
本発明による第1の方法において、第1の触媒は、好ましくは、(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素が金属換算にて0.1〜10重量%の範囲にて、好ましくは、0.5〜5重量%の範囲にて、(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物からなる担体に担持されていると共に、前記(b) 成分(但し、(b) 成分が金属銀又は銀アルミネートとして触媒中に含まれるときを除く。)が酸化物換算にて0.1〜20重量%の範囲にて、好ましくは、0.5〜10重量%の範囲にて、上記担体(c) に担持されてなるものである。
【0017】
第1の触媒において、(b) 成分が金属銀又は銀アルミネートであるときは、担体への担持量は、金属銀換算によるものとし、従って、本発明によれば、第1の触媒において、金属銀又は銀アルミネートは、銀換算にて0.1〜20重量%の範囲にて、好ましくは、0.5〜10重量%の範囲にて、上記担体(c) に担持されるものとする(以下、同じ)。
【0018】
窒素酸化物吸蔵型触媒である第2の触媒は、(a) 窒素酸化物吸蔵体としてのアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、チタン、銀及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の(混合)酸化物か、又はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、チタン、銀及び希土類元素から選ばれる少なくとも2種の金属の複合酸化物の25〜75重量%と(b) 前記白金族元素がアルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、シリカ・アルミナ等、従来より知られている任意の担体に0.1〜10重量%、好ましくは、0.5〜5重量%の割合で担持されてなるもの75〜25重量%とからなるものである。本発明においては、この第2の触媒中、(a) 成分である銀の複合酸化物は、銀アルミネートを含むものとする。
【0019】
しかし、本発明によれば、この第2の触媒において、特に、(a) 成分として、バリウムとアルミニウムの複合酸化物が好ましく用いられる。このバリウムとアルミニウムの複合酸化物は、既に、知られているように、バリウムとアルミニウムと酸素から構成される複合酸化物であって、通常、BaO・Al2O3 又はBaO・6Al2O3 で表わされる(荒井弘通、町田正人、「金属」1989年6月号、耐熱性セラミック微粒子)。
【0020】
本発明による第1の方法において用いる第1の触媒は、特に、触媒中の白金族元素によって硫黄酸化物を(SOx)を酸化し、リーン時に、排ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)を触媒上に吸着しやすくし、リッチ時にこの硫黄酸化物を主として二酸化硫黄(SO2 )又は硫化水素として脱離し、かくして、リーン時に硫黄酸化物が第2の触媒に吸着するのを阻止して、第2の触媒における二酸化窒素(NO2 )の吸着能力の低下を抑えることによって、第2の触媒の窒素酸化物の接触還元能の低下を防止する役割を有する。また、第2の触媒は、リーン時に一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化すると共に、NO2 を触媒上に吸着し、この吸着したNO2 をリーン時に還元剤で窒素に還元する役割を担う。
【0021】
従って、第1の触媒において、(a) 成分である白金族元素の担体、即ち、(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物への担持量が金属換算にて0.1重量%よりも少ないときは、排ガス中の硫黄酸化物の酸化が不十分である。しかし、担持量が10重量%を越える必要はない。
【0022】
また、第1の触媒において、前記(b) 成分、即ち、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニア、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンの担体への担持量、即ち、(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物への担持量が酸化物換算にて0.1重量%よりも少ないときは、リーン時に、排ガス中に含まれる硫黄酸化物を第1の触媒上に十分に吸着することができず、そこで、吸着されなかった硫黄酸化物は第2の触媒に吸着され、かくして、リッチ時に第2の触媒から硫黄酸化物が脱離せず、触媒に徐々に蓄積されるので、その結果、二酸化窒素の吸着能力が低下し、窒素酸化物還元能力が低下する。
【0023】
ここに、担体として、酸化チタンを用いれば、酸化チタンは、好ましいことに、リッチ時に硫黄酸化物を硫化水素として脱離させる。従って、本発明によれば、第1の触媒における担体としては、特に、酸化チタンが好ましく用いられる。
【0024】
しかし、第1の触媒において、上記(b) 成分の担体、即ち、(c) 成分への担持量が酸化物換算にて20重量%を越えても、得られる第1の触媒の硫黄酸化物の吸着能がそれに見合って向上せず、触媒の製造費用を徒に高めるので不利である。
【0025】
次に、本発明による第1の方法において、第2の触媒のうち、特に、白金族元素からなる触媒成分は、前述したように、リーン時、窒素酸化物を二酸化窒素に酸化し、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、銀、チタン及び希土類元素から選ばれる1種又は2種以上の金属の酸化物又は複合酸化物からなる触媒成分は、この二酸化窒素を吸着し、この二酸化窒素は、リッチ時、還元剤の存在下に、白金族元素からなる触媒成分によって、窒素に還元される。
【0026】
第2の触媒において、アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム又はカリウムを例示することができ、アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムを例示することができ、希土類元素として、例えば、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素、アクチノイド元素等を例示することができる。これらのなかでは、特に、イットリウム、ランタン、セリウム、トリウム等が好ましい。これらのなかでは、前述したように、特に、バリウムとアルミニウムとの複合酸化物が好ましく用いられる。
【0027】
本発明によれば、第2の触媒において、前記(a) 及び(b) 成分が前記範囲をはずれるときは、窒素酸化物の還元活性が大幅に低下する。また、(b) 成分において、白金族元素の担持量が0.1重量%よりも小さいときは、第2の触媒が十分な窒素酸化物の還元活性をもたず、他方、10重量%を越えても、第2の触媒の窒素酸化物の接触還元能がそれに見合って向上せず、触媒の製造費用を徒に高めるので、不利である。
【0028】
本発明による方法において用いる上記第1及び第2の触媒は、例えば、以下のようにして調製することができる。
【0029】
先ず、(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる第1の触媒は、次のようにして調製することができる。
【0030】
即ち、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の硝酸塩のような水溶性塩と前記白金族元素の水溶性塩とを含む水溶液に(c) 成分である酸化物担体を浸漬し、付着している過剰の水溶液を除去した後、乾燥し、空気中で焼成することによって、上記酸化物担体に上記(a) 成分と(b) 成分とを担持させた触媒を得ることができる。
【0031】
次に、第2の触媒の一つの例である(a) アルカリ金属又はアルカリ土類金属とアルミニウムとの混合酸化物又は複合酸化物と(b) 白金族元素とからなる触媒は、次のようにして調製することができる。
【0032】
第1の方法として、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水溶性塩、例えば、炭酸バリウムや酢酸バリウムをアルミナと共に水に溶解又は分散させ、セラミック質の粉砕媒体を用いて十分に混合粉砕し、かくして、得られたスラリーを乾燥させた後、600〜1500℃の温度にて空気中で焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物の粉末(粉末A)を得る。
【0033】
他方、酸化ジルコニウム、酸化チタンや酸化アルミニウムの前駆体の水溶性塩(例えば、硝酸塩)をイオン交換水に溶解し、これにアンモニア等のアルカリを徐々に添加して、スラリーのpHを上記水溶性塩から水酸化物が生成するまで高めて、沈殿を生成させ、次いで、このようにして得られた沈殿を濾過分離、水洗し、乾燥させた後、これを空気等のような酸化雰囲気下で、400〜800℃程度、好ましくは、600〜800℃程度の温度にて加熱焼成することによって、酸化ジルコニウム、酸化チタンや酸化アルミニウムの粉末を得ることができる。
【0034】
次いで、この酸化ジルコニウム、酸化チタンや酸化アルミニウムの粉末を別に用意した白金族元素の水溶性塩の水溶液中に浸漬し、乾燥させた後、酸化雰囲気中で焼成し、場合によっては、更に、還元雰囲気中で焼成することによって、上記酸化ジルコニウム、酸化チタン又は酸化アルミニウムに白金族元素からなる触媒成分を担持させてなる粉末(粉末B)を得る。
【0035】
そこで、このようにして得られた粉末Aと粉末Bとを混合すれば、バリウムのようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属とアルミニウムの混合酸化物又は複合酸化物と白金族元素とからなる触媒を粉末として得ることができる。
【0036】
第2の方法として、例えば、硝酸アルミニウムのようなアルミナの前駆体である水溶性塩か、又は硝酸ジルコニウムのような酸化ジルコニウムの前駆体である水溶性塩の水溶液を調製し、又はこれらの均一な混合水溶液を調製し、この水溶液にアンモニア等のアルカリを徐々に添加し、中和して、沈殿を生成させ、次いで、この沈殿を濾過、水洗、リパルプする操作を繰り返して行なって、ウェットケーキを得、このウェットケーキをイオン交換水中にリパルプし、更に、これに水酸化バリウムを添加し、オートクレーブ中で、100〜300℃の温度で水熱処理を行なう。この水熱処理の後、固形分を濾過水洗し、乾燥させた後、800〜1500の温度で空気中で焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物を担持させたアルミナ及び/又はジルコニア粉末を得る。
【0037】
次いで、この粉末を別に用意した白金族元素の水溶性塩の水溶液に浸漬し、乾燥させた後、酸化雰囲気中で焼成し、場合によっては、更に、還元雰囲気中で焼成することによって、バリウムとアルミニウムの複合酸化物と酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムに白金族元素を担持させてなる触媒を粉末として得ることができる。
【0038】
更に、別の方法として、前述したように、銀アルミネートをγ−アルミナに担持させた粉末を調製し、これを別に用意した白金族元素の水溶性塩の水溶液に浸漬し、乾燥させた後、酸化雰囲気中で焼成し、場合によっては、更に、還元雰囲気中で焼成することによって、銀アルミネートと共に白金族元素をγ−アルミナに担持させてなる触媒を粉末として得ることができる。
【0039】
本発明による第2の方法は、第1の方法において、排ガスを第1の触媒と第2の触媒にそれぞれ接触させる間に、(a) Pt、Rh、Ir及びPdよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる中間触媒に接触させる以外は、上述した第1の方法と同じである。
【0040】
この第2の方法において用いる中間触媒は、好ましくは、(a) 白金族元素を金属換算にて0.1〜10重量%の範囲にて、好ましくは、0.5〜5重量%の範囲にて、(b) 成分である前記酸化物担体に担持させてなるものである。この酸化物としては、特に、酸化チタンが好ましい。
【0041】
第2の方法によれば、上記中間触媒は、第1の触媒から脱離された硫黄化合物を還元して、硫化水素とすることによって、硫黄酸化物を後段の第2の触媒に吸着させない役割を担っている。
【0042】
従って、中間触媒において、白金族元素の酸化物担体への担持量が0.1重量%よりも少ないときは、第1の触媒から脱離された硫黄化合物を十分に硫化水素に還元することができない。しかし、白金族元素の酸化物担体への担持量は、5重量%を越える必要はない。
【0043】
このような第2の方法において用いる中間触媒は、例えば、次のようにして調製することができる。即ち、酸化チタン、ジルコニア又は酸化スズを前記白金族元素の硝酸塩のような水溶性塩の水溶液に浸積し、付着している過剰の水溶液を除去した後、乾燥し、空気中で焼成することによって、上記酸化物担体に上記白金族元素を担持させた触媒を得ることができる。
【0044】
本発明の方法による排ガスの浄化は、次のような機構によって行なわれる。但し、本発明は、このような機構や理論によっては何ら制約を受けるものではない。即ち、先ず、第1の方法においては、酸素過剰雰囲気(リーン条件)下に、窒素酸化物及び硫黄酸化物と共に、炭化水素及び一酸化炭素を含む排ガスを第1の触媒に接触させ、白金族元素からなる触媒成分によって、排ガス中の硫黄酸化物を酸化しつつ、このような硫黄酸化物を第1の触媒に効果的に吸着させ、次いで、第2の触媒上で、窒素酸化物、特に、一酸化窒素を白金族元素からなる触媒成分上で二酸化窒素に高効率に転換し、かくして、生成した二酸化窒素をアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、チタン、銀及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物からなる触媒成分上に吸着し、これに燃料等の還元剤を噴射する等の方法によって、排ガスを還元雰囲気(リッチ条件)下に置いて、前記第1の触媒に吸着させた硫黄酸化物を二酸化硫黄又は硫化水素として脱離させ、これを触媒上に吸着蓄積させることを抑えて、二酸化窒素の吸着能を有する触媒成分を含む第2の触媒の劣化を防止し、更に、この第2の触媒中、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、銀、チタン及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物からなる触媒成分上に吸着された窒素酸化物をリッチ条件下に上記還元剤によって窒素に接触還元して、排ガスから窒素酸化物を除去するのである。
【0045】
本発明による第2の方法においては、酸素過剰雰囲気(リーン条件)下に、窒素酸化物及び硫黄酸化物と共に、炭化水素及び一酸化炭素を含む排ガスを第1の触媒に接触させ、白金族元素からなる触媒成分によって、排ガス中の硫黄酸化物を酸化しつつ、このような硫黄酸化物を第1の触媒に効果的に吸着させ、次いで、排ガスを中間触媒に接触させて、第1の触媒から脱離された硫黄化合物を後段の第2の触媒に吸着しない硫化水素に転換し、この後に、排ガスを第2の触媒に接触させて、第1の方法と同様に、窒素酸化物を窒素に接触還元して、排ガスから窒素酸化物を除去するのである。
【0046】
本発明において、酸素過剰雰囲気(リーン条件)とは、排ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、水素等の可燃成分が排ガスに含まれる酸素によって完全燃焼するに足るよりも、酸素を多く含んでいる雰囲気条件をいう。即ち、排ガスが理論空気燃料比条件(ストイキ条件)よりも多くの酸素を含んでいる雰囲気条件をいう。これに対して、還元雰囲気(リッチ条件)とは、上記リーン条件とは反対に、排ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、水素等の可燃成分が排ガスに含まれる酸素によって完全燃焼するに足る量の酸素を含んでいない雰囲気条件をいう。
【0047】
本発明による第1の排ガス浄化方法によれば、このようにして、窒素酸化物と共に硫黄酸化物を含む排ガス中の窒素酸化物を窒素に接触還元して無害化する過程において、排ガス中の硫黄酸化物は、第1の触媒中の(a) 成分である白金族元素成分によって酸化されつつ、リーン条件下に第1の触媒中の(b) 成分に吸着されるが、しかし、この第1の触媒は、リッチ条件下に上記硫黄酸化物を排ガス中に一部硫化水素として簡単に脱離し、しかも、リッチ条件下では、後段の触媒も、硫黄酸化物を吸着しない。かくして、本発明の方法によれば、排ガス中の有害成分である炭化水素及び一酸化炭素を無害化すると共に、排ガスが窒素酸化物と共に硫黄酸化物を含んでいても、触媒の排ガス浄化能が低下せず、従って、長期間にわたって安定に排ガスから窒素酸化物を接触還元除去することができる。
【0048】
また、本発明による第2の方法によれば、第1の触媒と第2の触媒との間に、排ガスに中間触媒に接触させることによって、排ガス中の硫黄化合物が殆どすべて硫化水素となるので、かくして、後段の第2の触媒中の窒素酸化物吸蔵体成分の劣化を完全に防止することができる。
【0049】
従って、本発明による排ガス浄化方法は、例えば、酸素過剰雰囲気下に運転されるリーンバーンガソリン、GDI(Gasoline Direct Injection 、ガソリン直接噴射)車専用の触媒として、好適に用いることができる。更に、本発明による方法において用いる触媒は、耐熱性にもすぐれている。
【0050】
本発明の第1及び第2の方法において用いる第1、第2及び中間触媒は、いずれも、通常、前述したように、粉末乃至粒状物として得ることができるので、それぞれの触媒を、従来、知られている通常の成形方法によって、それ自体にて、ハニカム状、球状、環状等の種々の構造体や形状に容易に成形することができる。それぞれの触媒を所要の構造体や形状に成形するに際して、必要に応じて、従来より知られている種々の成形助剤、成形体補強材、無機繊維、有機バインダー等を適宜配合してもよい。
【0051】
それ自体が上述したような触媒からなるハニカムや球状物等の構造体は、例えば、次のようにして得ることができる。即ち、前述したようにして、それぞれの触媒を粉末として調製し、これを適宜の溶剤を用いて有機バインダーと混練し、ハニカム構造体に成形し、乾燥させた後、焼成すればよい。
【0052】
また、本発明によれば、不活性な基材を予め所要形状に成形し、これに粉末状のそれぞれの触媒をウォッシュ・コート法等の適宜の方法によって被覆担持させ、かくして、それぞれ触媒構造体とすることもできる。上記不活性な基材からなる成形体としては、例えば、ステンレス箔からなるコルゲート状ハニカムや、コージェライトのような鉱物物質からなるハニカム、球状物、環状物等のような構造体を挙げることができ、これらに触媒を担持させて、三次元触媒構造体とすることができる。
【0053】
本発明によれば、このように、不活性な基材からなるハニカムや球状物や環状物等のような構造体にウォッシュ・コート法等によって、その表面に触媒層を形成して、触媒を担持させる場合、触媒層がその表面から30μm以上にわたる厚み(以下、簡単のために、触媒層厚みという。)を有するように構造体の表面に担持させることが好ましい。このように構造体に担持されている触媒層をその表面から30μm以上の厚みにわたるものとすることによって、窒素酸化物に対する反応性、即ち、窒素酸化物の選択還元性の高い触媒構造体を得ることができる。しかし、本発明によれば、触媒層厚みは、通常、300μm以下であればよい。触媒層厚みを300μmを越える厚みとしても、それに見合うような選択還元性の改善を得ることができず、触媒構造の費用面からも好ましくない。
【0054】
前述したようなそれ自体が触媒成分からなるソリッド型ハニカム触媒構造体においては、触媒層厚みは、ハニカム触媒構造体のセルの壁の厚さ方向に実質的に均一である。従って、ハニカム構造体のセル壁が60μm以上であれば、触媒は、セル壁の表面から30μm以上の厚みにわたって担持されている。セル壁は、その両側の表面において、排ガスと接触されるからである。
【0055】
しかしながら、本発明の第1の方法によって排ガスを浄化する場合、単一のハニカム構造体をその貫通孔方向、即ち、排ガスの流れ方向に2つに区分し、排ガスの流れに沿って、順次、第1及び第2の触媒をウォッシュ・コート法等によって塗布し、担持させて、それぞれ第1及び第2の触媒からなる触媒層を相互に隣接して形成することができる。また、本発明によれば、例えば、単一のハニカム構造体に、ウォッシュ・コート法等によって、順次に、下層として第2の触媒層を形成し、上層として第1の触媒層を形成し、このように、単一のハニカム構造体に触媒層を2層に形成してもよい。
【0056】
同様に、本発明の第2の方法によって排ガスを浄化する場合、単一のハニカム構造体をその貫通孔方向、即ち、排ガスの流れ方向に3つに区分し、排ガスの流れに沿って、順次、第1、中間及び第2の触媒をウォッシュ・コート法等によって塗布し、担持させて、それぞれ第1、中間及び第2の触媒からなる触媒層を相互に隣接して形成することができる。また、例えば、単一のハニカム構造体に、ウォッシュ・コート法等によって、順次に、最下層として第2の触媒層を形成し、その上に中間触媒層を形成し、最上層として第1の触媒層を形成し、このように、単一のハニカム構造体に触媒層を3層に形成してもよい。
【0057】
本発明において、排ガスをリッチ条件下に置くための還元剤としては、好ましくは、水素、炭化水素又は含酸素有機化合物が用いられる。このうち、炭化水素としては、例えば、気体状のものとして、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン等の炭化水素ガス、液体状のものとして、ペンタン、ヘキサン、オクタン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単一成分系の炭化水素、ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水素等を挙げることができる。特に、本発明によれば、上記したなかでも、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、2−ブテン等の低級アルケン、プロパン、ブタン等の低級アルカン、軽油等が好ましく用いられる。これら炭化水素は、単独で用いてもよく、又は必要に応じて2種類以上併用してもよい。
【0058】
特に、本発明によれば、自動車のエンジン排ガスを浄化する場合、その燃料を還元剤として好適に用いることができる。また、エンジンの燃焼をコントロールして(A/F制御)、リッチ条件とすることもできる。
【0059】
含酸素有機化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、油脂類等のエステル類、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等のアルデヒド類等を挙げることができる。これら含酸素有機化合物も、単独で用いてもよく、又は必要に応じて2種類以上併用してもよい。
【0060】
更に、本発明においては、上記炭化水素と含酸素有機化合物との混合物を還元剤として用いてもよい。
【0061】
本発明においては、上記還元剤は、用いる具体的な炭化水素や含酸素有機化合物によっても異なるが、通常、排ガス中の酸素が還元剤と反応して、酸素濃度が0%となるに必要な最少の還元剤の量(即ち、化学量論量)に対して、モル比で0.9〜10程度の範囲で用いられる。還元剤の使用量が上記最少量(化学量論量)に対するモル比にて0.9よりも少ないときは、窒素酸化物が十分に還元されず、他方、上記モル比が10を越えるときは、未反応の還元剤の排出量が多くなるために、排ガス中の窒素酸化物の浄化処理の後に、これを除去するための後処理が必要となる。
【0062】
本発明において、排ガス中の窒素酸化物を酸化して、触媒上に吸着させるリーン条件と、吸着した窒素酸化物を還元剤によって還元除去するリッチ条件とのそれぞれの時間は、排ガス処理条件により適宜に定めることができるが、通常、リーン条件が30秒から1分、リッチ条件が1秒から1分である。
【0063】
本発明による触媒が窒素酸化物に対して還元活性を示す最適の温度は、用いる還元剤や触媒種により異なるが、通常、100〜800℃である。この温度領域においては、空間速度(SV)5000〜100000hr-1程度で排ガスを流通させることが好ましい。本発明において特に好適な反応温度領域は、200〜500℃の範囲である。
【0064】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【0065】
(1)触媒の調製
実施例1
(第1の方法のための第1の触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)2.57gと硝酸銀(AgNO3 )2.05gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金1重量%と銀2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0066】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金−銀/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0067】
(第1の方法のための第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gと水和アルミナ(Al2 O3 ・nH2 O、水澤化学工業(株)製GB−45)41.65g(アルミナとして38.74g)をイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを濾過分離し、乾燥させた後、空気中、1100℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 )を得た。
【0068】
このバリウムとアルミニウムの複合酸化物の粉末30gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、BaO・AlO3 /γ−アルミナを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0069】
次いで、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記BaO・Al2 O3 /γ−アルミナを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたBaO・Al2 O3 /γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /Pt/γ−アルミナ=96.2/3.8/96.2であった。
【0070】
実施例2
(第1の方法のための第1の触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)2.57gと硝酸銅(Cu(NO3 )2 ・3H2 O)2.32gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金1重量%と酸化第二銅(CuO)2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0071】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金−酸化第二銅/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0072】
(第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gと水和アルミナ(水澤化学工業(株)製GB−45)49.98g(アルミナとして46.48g)をイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを濾過分離し、乾燥させた後、空気中、1200℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 とBaO・6Al2 O3 との混晶)を得た。
【0073】
このバリウムとアルミニウムの複合酸化物の粉末30gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナを約150g/L(層厚み81μm)の割合で担持させた。
【0074】
次に、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記バリウムとアルミニウムの複合酸化物とγ−アルミナとを担持させたハニカム基材を浸漬し、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたバリウムとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 とBaO・6Al2 O3 との混晶/Pt/γ−アルミナ=96.2/3.8/96.2であった。
【0075】
実施例3
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.80gと硝酸第二鉄(Fe(NO3 )3 ・9H2 O)2.70gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにロジウム1重量%と酸化第二鉄(Fe2 O3 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0076】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、ロジウム−酸化第二鉄/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0077】
(中間触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)5.13gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに加えた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金2重量%を担持させてなる粉末を得た。
【0078】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金/酸化チタンを約150g/L(層厚み75μm)の割合で担持させた。
【0079】
(第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gとアルミナゾル(日産化学工業(株)製A−20、アルミナ含量20重量%)193.70g(アルミナとして38.74g)をイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを蒸発乾固さた後、空気中、600℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 )を得た。
【0080】
一方、硝酸アルミニウム(Al(NO3 )3 ・9H2 O)275.96gと四塩化チタン(TiCl4 )水溶液(チタンを酸化チタンとして10重量%含有する。)125.01gをイオン交換水2Lに溶解させた。これに1/10規定のアンモニア水を、攪拌下、pH8に設定したpHコントローラにてpHを調節しながら滴下した。滴下終了後、1時間熟成して、水酸化アルミニウムと水酸化チタンの混合物のスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗した後、700℃で3時間、空気中で焼成して、アルミナとチタニアとの重量比75/25の混合物を得た。
【0081】
次に、前記バリウムとアルミニウムの複合酸化物粉末30gとγ−アルミナ−チタニア混合物粉末30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物とγ−アルミナ−チタニアを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0082】
次いで、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記バリウムとアルミニウムの複合酸化物とγ−アルミナ−チタニアを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたバリウムとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナ−チタニア触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /Pt/γ−アルミナ/チタニア=96.2/3.8/72.1/24.0であった。
【0083】
実施例4
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.80gと硝酸亜鉛(Zn(NO3 )2 ・6H2 O)2.83gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにロジウム1重量%と酸化亜鉛(ZnO)2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0084】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、ロジウム−酸化亜鉛/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0085】
(中間触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)5.13gと活性ジルコニア(水酸化ジルコニウムを500℃で3時間焼成して得たもの、ZrO2 、比表面積46m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに加えた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、ジルコニアに白金2重量%を担持させてなる粉末を得た。
【0086】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金/ジルコニアを約150g/L(層厚み75μm)の割合で担持させた。
【0087】
(第2の触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0088】
実施例5
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
硝酸ロジウム水溶液(Rhとして 8. 45重量%) 2. 80gと硝酸アルミニウム(Al(NO 3 ) 3 ・9H 2 O) 2. 85gと活性酸化チタン(TiO 2 、比表面積109m 2 /g)3 8. 74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにロジウム1重量%と酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0089】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、ロジウム−酸化アルミニウム/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0090】
(中間及び第2の触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0091】
実施例6
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
塩化イリジウム水溶液(イリジウムとして5.00重量%)7.75gと硝酸マンガン(Mn(NO3 )2 ・6H2 O)2.56gと酸化スズ(水酸化スズを500℃で3時間焼成して得たもの、SnO2 、比表面積31m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化スズにイリジウム1重量%と二酸化マンガン(MnO2 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0092】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、イリジウム−二酸化マンガン/酸化スズを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0093】
(中間触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0094】
(第2の触媒の調製)
実施例3における第2の触媒の調製において、ジニトロジアンミン白金水溶液に代えて、塩化白金酸水溶液(白金として15.09重量%)5.00gと硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.24gの混合物をイオン交換水で30mLとした水溶液を用いた以外は、実施例3と同様にして、白金1.6重量%とロジウム0.4重量%とを担持させたバリウムとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /Pt/Rh/γ−アルミナ=96.1/3.1/0.8/96.2であった。
【0095】
実施例7
(第2の方法のための中間触媒の調製)
実施例3における中間触媒の調製において、ジニトロジアンミン白金水溶液に代えて、塩化イリジウム水溶液(イリジウムとして5.00重量%)15.48gを用いた以外は、実施例3と同様にして、酸化チタンにイリジウム2重量%を担持させてなる粉末を得た。
【0096】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、イリジウム/酸化チタンを約150g/L(層厚み75μm)の割合で担持させた。
【0097】
(第1及び第2の触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0098】
実施例8
(第2の方法のための第2の触媒の調製)
硝酸銀(AgNO3 )4.75gと水和アルミナ(Al2 O3 ・nH2 O、水澤化学工業(株)製GB−45)41.65g(アルミナとして38.74g)をイオン交換水100mLに分散させ、このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成し、更に、これを水分10%を含む空気雰囲気中、800℃にて18時間焼成して、銀アルミネート(AgAlO2 )をγ−アルミナに銀換算で2重量%担持させた粉末を得た。
【0099】
このようにして、銀アルミネートを担持させたγ−アルミナのX線回折図を図1に示し、γ−アルミナのみのX線回折図を図2に示す。図1において、○は銀アルミネートによるピーク、×はアルミナによるピーク、△は銀によるピークを示す。
【0100】
次いで、このようにして得た銀アルミネートをγ−アルミナに担持させた粉末30gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、銀アルミネート/γ−アルミナを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0101】
別に、塩化白金酸水溶液(白金として15.09重量%)5.00gと硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.24gの混合物をイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記銀アルミネート/γ−アルミナとγ−アルミナとを担持させたハニカム基材を浸漬し、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金1.6重量%とロジウム0.4重量%とを担持させた銀アルミネート/γ−アルミナ/γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、銀アルミネート/γ−アルミナ/Pt/Rh/γ−アルミナ=96.1/3.1/0.8/96.2であった。
【0102】
(第1及び中間触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0103】
実施例9
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.80gと硝酸コバルト(Co(NO3 )2 ・6H2 O)3.01gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにロジウム1重量%と酸化コバルト(Co3 O4 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0104】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、ロジウム−酸化コバルト/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0105】
(中間及び第2の触媒の調製)
実施例3と同様にして調製した。
【0106】
実施例10
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)2.57gと硝酸第二鉄(Fe(NO3 )3 ・9H2 O)2.70gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金1重量%と酸化第二鉄(Fe2 O3 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0107】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金−酸化第二鉄/酸化チタンを約150g/L(層厚み77μm)の割合で担持させた。
【0108】
(中間触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)5.13gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに加えた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金2重量%を担持させてなる粉末を得た。
【0109】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金/酸化チタンを約150g/L(層厚み75μm)の割合で担持させた。
【0110】
(第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gとアルミナゾル(日産化学工業(株)製A−20、アルミナ含量20重量%)193.70g(アルミナとして38.74g)をイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを蒸発乾固さた後、空気中、600℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 )を得た。
【0111】
一方、硝酸アルミニウム(Al(NO3 )3 ・9H2 O)275.96gと四塩化チタン(TiCl4 )水溶液(チタンを酸化チタンとして10重量%含有する。)125.01gをイオン交換水2Lに溶解させた。これに1/10規定のアンモニア水を、攪拌下、pH8に設定したpHコントローラにてpHを調節しながら滴下した。滴下終了後、1時間熟成して、水酸化アルミニウムと水酸化チタンの混合物のスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗した後、700℃で3時間、空気中で焼成して、アルミナとチタニアとの重量比75/25の混合物を得た。
【0112】
次に、前記バリウムとアルミニウムの複合酸化物粉末30gとγ−アルミナ−チタニア混合物粉末30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物とγ−アルミナ−チタニアを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0113】
次いで、塩化白金酸水溶液(白金として15.09重量%)5.00gと硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)2.24gの混合物をイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記バリウムとアルミニウムの複合酸化物とγ−アルミナ−チタニアを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金1.6重量%とロジウム0.4重量%とを担持させたバリウムとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナ−チタニア触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /Pt/Rh/γ−アルミナ−チタニア=96.1/3.3/0.8/96.2であった。
【0114】
実施例11
(第2の方法のための第1の触媒の調製)
硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)4.58gと硝酸ガリウム(Ga(NO3 )3 ・nH2 O)7.12gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにロジウム1重量%とガリウム2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0115】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、ロジウム−ガリウム/酸化チタンを約150g/L(層厚み73μm)の割合で担持させた。
【0116】
(中間及び第2の触媒の調製)
実施例10と同様にして調製した。
【0117】
実施例12
(第1の方法のための第1の触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)2.57gと硝酸パラジウム水溶液(Pdとして4.37重量%)8.84gと硝酸クロム(Cr(NO3 )2 ・9H2 O)10.02gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金1重量%とパラジウム0.5重量%と酸化クロム(CrO3 )2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0118】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金−パラジウム/酸化クロム/酸化チタンを約150g/L(層厚み73μm)の割合で担持させた。
【0119】
(中間及び第2の触媒の調製)
実施例10と同様にして調製した。
【0120】
実施例13
(中間触媒の調製)
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)2.57gと硝酸ロジウム水溶液(Rhとして8.45重量%)4.58gと硝酸パラジウム水溶液(Pdとして4.37重量%)8.86gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに加えた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンに白金1重量%とロジウム1重量%とパラジウム1重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0121】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、白金−ロジウム−パラジウム/酸化チタンを約150g/L(層厚み75μm)の割合で担持させた。
【0122】
(第1及び第2の触媒の調製)
実施例10と同様にして調製した。
【0123】
実施例14
(第1の方法のための第1の触媒の調製)
塩化イリジウム水溶液(イリジウムとして5.00重量%)7.75gと硝酸第二鉄(Fe(NO3 )2 ・9H2 O)9.42gと活性酸化チタン(TiO2 、比表面積109m2 /g)38.74gをイオン交換水100mLに分散させた。このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、500℃にて3時間焼成して、酸化チタンにイリジウム1重量%と酸化第二鉄2重量%とを担持させてなる粉末を得た。
【0124】
この粉末60gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、イリジウム−酸化第二鉄/酸化チタンを約150g/L(層厚み73μm)の割合で担持させた。
【0125】
(第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gと水和アルミナ(Al2 O3 ・nH2 O、水澤化学工業(株)製GB−45)41.65g(アルミナとして38.74g)をイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを濾過分離し、乾燥させた後、空気中、1100℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 )を得た。
【0126】
このバリウムとアルミニウムの複合酸化物の粉末30gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、BaO・AlO3 /γ−アルミナを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0127】
次いで、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記BaO・Al2 O3 /γ−アルミナを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたBaO・Al2 O3 /γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /Pt/γ−アルミナ=96.2/3.8/96.2であった。
【0128】
実施例15
(第2の方法のための第2の触媒の調製)
酢酸カリウム9.8gとアルミニウムトリイソプロポキシド61.2gとチタンテトライソプロポキシド14.2gとを2−プロパノール345mLに溶解させて溶液とした。この溶液を80℃で2時間攪拌した後、これに2,4−ペンタンジオン18.0gを混合し、更に、3時間攪拌し、次いで、イオン交換水39.6mLと2−プロパノール40mLとの混合溶液を80℃に保ちながら滴下し、80℃で5時間攪拌した。この後、得られた反応混合物を減圧乾燥し、これを更に空気雰囲気下、800℃で5時間焼成して、カリウムとチタンとアルミニウムの複合酸化物(K2 O・3Al2 O3 ・TiO2 )の粉末を得た。
【0129】
この複合酸化物の粉末30gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、上記カリウムとチタンとアルミニウムの複合酸化物/γ−アルミナを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0130】
次いで、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記カリウムとチタンとアルミニウムとの複合酸化物/γ−アルミナを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたK2 O・3Al2 O3 ・TiO2 /γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、K2 O・3Al2 O3 ・TiO2 /Pt/γ−アルミナ=96.2/3.8/96.2であった。
【0131】
(第1及び中間触媒の調製)
実施例13と同様にして調製した。
【0132】
実施例16
(第2の方法のための第2の触媒の調製)
炭酸バリウム(BaCO3 )75.00gと水和アルミナ(Al2 O3 ・nH2 O、水澤化学工業(株)製GB−45)41.65g(アルミナとして38.74gをイオン交換水200mLに分散させた。このスラリーに粉砕媒体としてジルコニアボール100mLを加え、遊星ミルで30分間、湿式粉砕した。このようにして得たスラリーを濾過分離し、乾燥させた後、空気中、1100℃で3時間焼成して、バリウムとアルミニウムの複合酸化物(BaO・Al2 O3 )を得た。
【0133】
このバリウムとアルミニウムの複合酸化物の粉末25gとジルコニア安定化セリア(ジルコニア含有率20%)5gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)30gとシリカゾル(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、BaO・Al2 O3 −ジルコニア安定化セリア/γ−アルミナを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0134】
次いで、ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記BaO・Al2 O3 /γ−アルミナを担持させたハニカム基材を浸漬した後、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃で3時間焼成して、白金2重量%を担持させたBaO・Al2 O3 /ジルコニア安定化セリア/γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO・Al2 O3 /ジルコニア安定化セリア/Pt/γ−アルミナ=86.6/9.6/3.8/96.2であった。
【0135】
(第1及び中間触媒の調製)
実施例13と同様にして調製した。
【0136】
比較例1
炭酸バリウム(BaCO3 )20gとγ−アルミナ粉末(住友化学工業(株)製AC11K)40gとシリカゾル6gとを適当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを粉砕媒体として、遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウォッシュ・コート用スラリーを調製した。このスラリーをセル数200/平方インチのコージェライトからなるハニカム基材に塗布して、炭酸バリウムとγ−アルミナを約150g/L(層厚み79μm)の割合で担持させた。
【0137】
ジニトロジアンミン白金水溶液(白金として15.09重量%)6.25gをイオン交換水で30mLとし、この水溶液中に上記炭酸バリウムとγ−アルミナを担持させたハニカム基材を浸漬し、付着している過剰の水溶液を除去し、100℃にて12時間乾燥し、更に、空気中、600℃にて3時間焼成して、白金2重量%を担持させた酸化バリウム/γ−アルミナ触媒を得た。この触媒の成分割合(重量比)は、BaO/Pt/γ−アルミナ=96.2/3.8/96.2であった。
【0138】
(2)評価試験
以上の実施例と比較例による触媒を用いて、下記の試験条件にて、窒素酸化物を含む排ガスの浄化(窒素酸化物の接触還元)を行なって、窒素酸化物の除去率をケミカル・ルミネッセンス法にて求めた。この際、窒素酸化物の除去率は、リッチ条件及びリーン条件での窒素酸化物濃度の時間を関数とする積分値から求めた。
【0139】
(試験条件)
(1)ガス組成
▲1▼ リッチ条件
NO 500ppm
O2 0容量%
プロピレン 5000ppm
H2 2容量%
SO2 40ppm
水 6容量%
窒素 残部
【0140】
▲2▼ リーン条件
NO 500ppm
O2 10容量%
プロピレン 500ppm
SO2 40ppm
水 6容量%
窒素 残部
上記リッチ条件とリーン条件を1分間隔で交互に振動させた。
【0141】
(2)空間速度 第1、第2の触媒又は第1、中間、第2の触媒を充填したそれぞれの反応器にそれぞれ100000hr-1にて排ガスを供給した。
【0142】
(3)反応温度 200℃、250℃、300℃、350℃、400℃
結果を表1に示す。
【0143】
【表1】
【0144】
次に、実施例1、3、8、10、13、15、16及び比較例1にて調製した触媒を用いて、反応温度を600℃とした以外は、上記反応条件で24時間反応を行なった後、上記反応条件下で排ガスの浄化を行なって、触媒の耐熱性及び耐硫黄酸化物性を評価した。結果を表2に示す。
【0145】
【表2】
【0146】
【発明の効果】
表1及び表2に示す結果から明らかなように、本発明の方法によれば、排ガスが硫黄酸化物を含んでいても、また、触媒が高温の環境に置かれた場合であっても、安定して窒素酸化物を効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、銀アルミネートを担持させたγ−アルミナのX線回折図である。
【図2】は、γ−アルミナのX線回折図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a method for treating exhaust gas containing hydrocarbons, carbon monoxide and the like together with nitrogen oxides in an oxygen-excess atmosphere, and removing the hydrocarbons and carbon monoxide and the like together with these nitrogen oxides for purification. About. Specifically, the present invention is a method for removing and purifying nitrogen oxides in exhaust gas discharged from factories, automobiles, etc., and in a nitrogen-excess atmosphere, nitrogen monoxide in exhaust gas is removed on a catalyst. Converted to nitrogen dioxide, then adsorbed on the catalyst together with the nitrogen dioxide present in the exhaust gas from the beginning, where the reducing agent such as fuel intermittently in the exhaust gas for a short time, ie pulsating In addition to the above, the present invention relates to a method for purifying exhaust gas in which the exhaust gas atmosphere is periodically reduced to perform catalytic reduction and to oxidize and remove harmful components such as hydrocarbons and carbon monoxide in an oxidizing atmosphere.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from factories, automobiles, etc., after oxidizing the nitrogen oxides, a method of absorbing them into alkali, ammonia, hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons, etc. A method of converting to nitrogen using a reducing agent is known. However, according to the former method, a measure for treating the generated alkaline waste liquid to prevent the occurrence of pollution is necessary. On the other hand, according to the latter method, when ammonia is used as a reducing agent, it reacts with sulfur oxides in the exhaust gas to generate salts, resulting in a problem that the reduction activity of the catalyst is lowered. In addition, even when hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons, etc. are used as the reducing agent, these react with oxygen present at a higher concentration than nitrogen oxide present at a low concentration, so that nitrogen oxides are reduced. Has the problem of requiring a large amount of reducing agent.
[0003]
For this reason, recently, a method of directly decomposing nitrogen oxides with a catalyst in the absence of a reducing agent has also been proposed. However, conventionally known such catalysts have a nitrogen oxide decomposing activity. Has a problem that it is difficult to put to practical use.
[0004]
In addition, various zeolites and the like have been proposed as new nitrogen oxide catalytic reduction catalysts using hydrocarbons or oxygen-containing compounds as reducing agents, particularly Cu-ZSM-5 and H-type ZSM-5 (SiO 22/ Al2OThreeMolar ratio = 30-40) is considered optimal. However, such Cu-ZSM-5 and H-type ZSM-5 are still difficult to say that they still have sufficient reduction activity, and particularly when the exhaust gas contains moisture, the aluminum in the zeolite structure is desorbed. There is a need for a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides that has a higher reduction activity because it has a sharp decline in performance due to aluminum, and has excellent durability even when the exhaust gas contains moisture. .
[0005]
Therefore, various catalysts such as a catalyst in which silver or silver oxide is supported on an inorganic oxide have been proposed. Among such catalysts, a catalyst having a high reaction rate has high oxidation activity, and nitrogen oxidation. Due to the low selective reactivity to the product, the removal rate of nitrogen oxides is low. On the other hand, a catalyst having high reaction selectivity such as alumina has a slow reaction rate and is difficult to use at a high SV (space velocity). Etc., and has a large problem in practical use. Furthermore, there is a problem that the catalytic activity is significantly deteriorated in the presence of sulfur oxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-317647). Further, conventional nitrogen oxide catalytic reduction catalysts are not sufficiently heat resistant, and there is a strong demand for further heat resistance depending on the application.
[0006]
Therefore, as one method for solving such a problem, nitrogen monoxide (NO) is converted to nitrogen dioxide (NO) on the catalyst under excess oxygen (lean conditions).2Thus, the generated nitrogen dioxide is adsorbed on the catalyst, and a reducing agent such as a hydrocarbon such as fuel or an oxygen-containing organic compound is intermittently injected for a short time, that is, in a pulsating manner. (Hereinafter referred to as “pulsed” injection), a nitrogen oxide storage catalyst has been proposed in which nitrogen oxides are reduced to nitrogen under a reducing atmosphere (rich condition) (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-29). 122486). However, since exhaust gas usually contains sulfur oxides, this method adsorbs sulfur oxides at the adsorption points of nitrogen oxides, and therefore, hydrocarbons such as fuel are pulsed. This sulfur oxide does not desorb from the catalyst even when the exhaust gas treatment atmosphere is reduced to a reducing atmosphere by, for example, injecting the fuel into the engine compartment in a pulsating manner, such as by adding hydrocarbons such as fuel to the stoichiometric amount or more. Thus, there is a problem that the amount of nitrogen oxide adsorbed on the catalyst gradually decreases and the nitrogen oxide removal rate rapidly decreases.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the exhaust gas purification method using a conventional nitrogen oxide storage exhaust gas purification catalyst. The object of the present invention is to provide a catalyst under excess oxygen. Nitrogen oxide is converted into nitrogen dioxide with high efficiency above, and thus the produced nitrogen dioxide is adsorbed on the catalyst, and a reducing agent is injected in a pulsed manner to make the exhaust gas atmosphere a reducing atmosphere, and nitrogen oxidation. In the exhaust gas purification method using a nitrogen oxide storage catalyst that reduces a product to nitrogen and also oxidizes and removes hydrocarbons and carbon monoxide under excess oxygen, even when the exhaust gas contains sulfur oxide, In a preferred case, the nitrogen oxide storage function of the nitrogen oxide storage catalyst does not deteriorate even at a relatively low temperature, and it also has excellent heat resistance. It, and efficiently reducing nitrogen oxides in the exhaust gas stably, is to provide an exhaust gas purifying catalyst capable of removing.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first of the exhaust gas purification methods according to the present invention is that the exhaust gas treatment atmosphere is alternately vibrated between an oxygen-excess atmosphere and a reducing atmosphere, thereby ternary components of nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas. Exhaust gas to purifyIn purification methodThe exhaust gas
(1) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir; and (b)Silver, copper, zinc, gallium, chromium, iron, cobalt and nickel(C) at least one metal selected from the group consisting of:Titanium oxideIn contact with a first catalyst consisting of:
(2) (a)Nitrogen oxide storageAnd (b) a second catalyst comprising at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir.In the exhaust gas purification method, the nitrogen oxide storage material is an oxide of at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, or selected from alkali metals, alkaline earth metals, and silver. It is a composite oxide of at least one metal and at least one metal selected from aluminum and titaniumIt is characterized by that.
[0009]
Here, the second catalyst is a nitrogen oxide storage catalyst, of which one or two selected from (a) component alkali metal, alkaline earth metal, aluminum, silver, titanium and rare earth elements The above metal oxide or composite oxide is a nitrogen oxide storage material.
[0010]
The second of the exhaust gas purification method according to the present invention is a ternary component of nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas by alternately vibrating the treatment atmosphere of the exhaust gas between the oxygen excess atmosphere and the reducing atmosphere. Exhaust gas to purifyIn purification methodThe exhaust gas
(1) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir; and (b) silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron, A first catalyst comprising at least one metal selected from the group consisting of cobalt and nickel, or a compound thereof, or an ion thereof; and (c) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. And then contact
(2) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Ir and Pd; and (b) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. Contact with an intermediate catalyst consisting of
(3) An exhaust gas purification method comprising contacting a second catalyst comprising (a) a nitrogen oxide storage material and (b) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir. The nitrogen oxide storage material is an oxide of at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals and rare earth elements, orComplex oxide of at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals and silver and at least one metal selected from aluminum and titaniumIt is characterized by being.
[0011]
Therefore, the second method is different from the first method only in that the exhaust gas is brought into contact with the intermediate catalyst while the exhaust gas is brought into contact with the first catalyst and the second catalyst, respectively.
[0012]
According to the present invention, in any of the first and second methods, in the first catalyst, the component (b) is silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, The compound of at least one metal selected from the group consisting of iron, cobalt and nickel is usually an oxide. However, in the first catalyst, when the component (b) is silver or a compound thereof, such a component is metallic silver or silver aluminate (or silver aluminate, AgAlO2). On the other hand, in any of the first and second methods, the second catalyst is at least selected from the group consisting of (a) a complex oxide of barium and aluminum and (b) Pt, Rh, Pd and Ir. It is preferably composed of one kind of platinum group element.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first method of the present invention, a ternary component of nitrogen oxides, hydrocarbons, and carbon monoxide in exhaust gas is obtained by alternately vibrating an exhaust gas treatment atmosphere between an oxygen-excess atmosphere and a reducing atmosphere. In the exhaust gas purification touch method to purify
(1) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir; and (b) silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron, A first catalyst comprising at least one metal selected from the group consisting of cobalt and nickel, or a compound thereof, or an ion thereof; and (c) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. And then contact
(2) (a) an oxide or composite oxide of one or more metals selected from alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, silver, titanium and rare earth elements, and (b) Pt, Rh, Pd and Contact is made with a second catalyst comprising at least one platinum group element selected from the group consisting of Ir.
[0014]
In the present invention, in the first catalyst, at least one metal selected from the group consisting of copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron, cobalt, and nickel as component (b) The compound is usually an oxide. However, in the first catalyst, when the component (b) is silver or a compound thereof, preferable specific examples include, for example, metallic silver, silver oxide, or silver aluminate (or silver aluminate, AgAlO2).
[0015]
The silver aluminate is prepared by, for example, immersing alumina, preferably hydrated alumina, in a mixed aqueous solution of a water-soluble aluminum salt such as aluminum nitrate and a water-soluble silver salt such as silver nitrate. After impregnating the pores of the alumina, it is dried by a suitable means such as a spray dryer, and then this is 600 to 900 ° C., preferably 700 to 800 ° C. in the presence of water vapor in an oxidizing atmosphere. The γ-alumina powder carrying silver aluminate can be obtained by heating and baking at a temperature of about, ie, heating and baking under hydrothermal conditions. The amount of water vapor in the oxidizing atmosphere is usually in the range of 3 to 20% by weight, and preferably in the range of 5 to 15% by weight.
[0016]
In the first method according to the present invention, the first catalyst is preferably (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir is 0.1 to 0.1 in terms of metal. In a range of 10% by weight, preferably in a range of 0.5 to 5% by weight, (c) supported on a support made of at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide (B) component (however, component (b)ButExcept when contained in the catalyst as metallic silver or silver aluminate. ) Is supported on the carrier (c) in the range of 0.1 to 20% by weight, preferably in the range of 0.5 to 10% by weight in terms of oxide.
[0017]
In the first catalyst, when the component (b) is metallic silver or silver aluminate, the amount supported on the carrier is based on metallic silver. Therefore, according to the present invention, in the first catalyst, Metal silver or silver aluminate is supported on the carrier (c) in the range of 0.1 to 20% by weight in terms of silver, preferably in the range of 0.5 to 10% by weight. (Same below).
[0018]
The second catalyst, which is a nitrogen oxide storage catalyst, comprises (a) at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, titanium, silver, and rare earth elements as a nitrogen oxide storage material ( Mixed) oxide or 25 to 75% by weight of a composite oxide of at least two metals selected from alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, titanium, silver and rare earth elements, and (b) the platinum group element 75 supported by a conventionally known carrier such as alumina, titania, zirconia, silica, silica / alumina, etc. at a ratio of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight 75 It consists of ˜25% by weight. In the present invention, the silver composite oxide as component (a) in this second catalyst contains silver aluminate.
[0019]
However, according to the present invention, in this second catalyst, a composite oxide of barium and aluminum is preferably used as the component (a). As already known, this barium-aluminum complex oxide is a complex oxide composed of barium, aluminum and oxygen, and is usually BaO.Al.2OThree Or BaO · 6Al2OThree (Hirotsu Arai, Masato Machida, “Metal”, June 1989, heat-resistant ceramic fine particles).
[0020]
The first catalyst used in the first method according to the present invention particularly oxidizes sulfur oxide (SOx) by a platinum group element in the catalyst, and at the time of lean, sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas is oxidized. It is easy to adsorb on the catalyst, and when rich, this sulfur oxide is mainly sulfur dioxide (SO22) Or hydrogen sulfide, thus preventing the sulfur oxide from adsorbing to the second catalyst during lean, and the nitrogen dioxide (NO) in the second catalyst.2) To suppress a reduction in the catalytic reduction ability of the nitrogen oxide of the second catalyst. The second catalyst also converts nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO) during lean.2) And NO2Is adsorbed on the catalyst, and this adsorbed NO2It plays the role of reducing to nitrogen with a reducing agent during lean.
[0021]
Therefore, in the first catalyst, the supported amount of (a) the platinum group element carrier, that is, (c) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide is a metal. When the amount is less than 0.1% by weight, the oxidation of sulfur oxides in the exhaust gas is insufficient. However, the loading amount need not exceed 10% by weight.
[0022]
In the first catalyst, the component (b), that is, at least one metal selected from the group consisting of silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconia, chromium, manganese, iron, cobalt, and nickel Or the amount of the compound or ion thereof supported on the carrier, that is, (c) the amount supported on at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide is 0.1 in terms of oxide. When the amount is less than% by weight, the sulfur oxide contained in the exhaust gas cannot be sufficiently adsorbed on the first catalyst at the time of lean, and the sulfur oxide that has not been adsorbed is absorbed by the second catalyst. As a result, when sulfur is rich, sulfur oxide is not desorbed from the second catalyst and gradually accumulates in the catalyst. As a result, the adsorption ability of nitrogen dioxide is lowered, and the ability to reduce nitrogen oxide is lowered. .
[0023]
Here, if titanium oxide is used as the carrier, titanium oxide preferably desorbs sulfur oxide as hydrogen sulfide when rich. Therefore, according to the present invention, titanium oxide is particularly preferably used as the carrier in the first catalyst.
[0024]
However, in the first catalyst, even if the amount of the component (b) supported on the carrier, that is, the amount of the component (c) supported on the component exceeds 20% by weight in terms of oxide, the obtained sulfur oxide of the first catalyst is obtained. This is disadvantageous because the adsorption capacity of the catalyst is not improved correspondingly and the production cost of the catalyst is increased.
[0025]
Next, in the first method according to the present invention, among the second catalysts, in particular, the catalyst component composed of a platinum group element oxidizes nitrogen oxides to nitrogen dioxide during the lean operation, as described above, and alkali metal. The catalyst component comprising an oxide or composite oxide of one or more metals selected from alkaline earth metals, aluminum, silver, titanium and rare earth elements adsorbs the nitrogen dioxide, When rich, it is reduced to nitrogen by a catalyst component comprising a platinum group element in the presence of a reducing agent.
[0026]
In the second catalyst, the alkali metal can be exemplified by lithium, sodium or potassium, the alkaline earth metal can be exemplified by beryllium, magnesium, calcium, strontium or barium, For example, scandium, yttrium, lanthanoid elements, actinoid elements and the like can be exemplified. Among these, yttrium, lanthanum, cerium, thorium and the like are particularly preferable. Among these, as described above, a composite oxide of barium and aluminum is particularly preferably used.
[0027]
According to the present invention, in the second catalyst, when the components (a) and (b) are out of the above ranges, the reduction activity of nitrogen oxides is greatly reduced. In addition, in the component (b), when the supported amount of the platinum group element is smaller than 0.1% by weight, the second catalyst does not have a sufficient nitrogen oxide reduction activity, and on the other hand, 10% by weight. Even if it exceeds, the catalytic reduction ability of the second oxide of the second catalyst is not improved correspondingly, and the production cost of the catalyst is increased, which is disadvantageous.
[0028]
The said 1st and 2nd catalyst used in the method by this invention can be prepared as follows, for example.
[0029]
First, (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir and (b) silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron, cobalt And a first catalyst comprising at least one metal selected from the group consisting of nickel and a compound thereof or ions thereof and (c) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. It can be prepared as follows.
[0030]
That is, a water-soluble salt such as a nitrate of at least one element selected from the group consisting of silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron, cobalt, and nickel, and the platinum group element. The oxide carrier, which is the component (c), is immersed in an aqueous solution containing a water-soluble salt, and after removing the excessive aqueous solution adhering to the oxide carrier, the oxide carrier is dried and baked in the air, thereby A catalyst carrying the component (a) and the component (b) can be obtained.
[0031]
Next, one example of the second catalyst is (a) a mixed oxide or composite oxide of an alkali metal or alkaline earth metal and aluminum and (b) a platinum group element. Can be prepared.
[0032]
As a first method, for example, a water-soluble salt of an alkali metal or alkaline earth metal, for example, barium carbonate or barium acetate is dissolved or dispersed in water together with alumina, and sufficiently mixed and pulverized using a ceramic pulverizing medium. Thus, after drying the obtained slurry, it is fired in air at a temperature of 600 to 1500 ° C. to obtain a barium and aluminum composite oxide powder (powder A).
[0033]
On the other hand, a water-soluble salt (for example, nitrate) of a precursor of zirconium oxide, titanium oxide or aluminum oxide is dissolved in ion-exchanged water, and an alkali such as ammonia is gradually added thereto to adjust the pH of the slurry to the above water-soluble property. It is increased until a hydroxide is formed from the salt to form a precipitate, and then the precipitate thus obtained is separated by filtration, washed with water, dried, and then subjected to an oxidizing atmosphere such as air. The powder of zirconium oxide, titanium oxide or aluminum oxide can be obtained by heating and baking at a temperature of about 400 to 800 ° C., preferably about 600 to 800 ° C.
[0034]
Next, the powder of zirconium oxide, titanium oxide or aluminum oxide is dipped in an aqueous solution of a water-soluble salt of a platinum group element separately prepared, dried, and then fired in an oxidizing atmosphere. By baking in an atmosphere, a powder (powder B) is obtained in which a catalyst component composed of a platinum group element is supported on the zirconium oxide, titanium oxide, or aluminum oxide.
[0035]
Therefore, if the powder A and the powder B thus obtained are mixed, a catalyst comprising a mixed oxide or composite oxide of an alkali metal or alkaline earth metal and aluminum such as barium and a platinum group element is prepared. It can be obtained as a powder.
[0036]
As a second method, for example, a water-soluble salt that is a precursor of alumina such as aluminum nitrate, or an aqueous solution of a water-soluble salt that is a precursor of zirconium oxide such as zirconium nitrate, or a homogeneous solution thereof is prepared. A mixed aqueous solution is prepared, and an alkali such as ammonia is gradually added to the aqueous solution to neutralize it to form a precipitate. Then, the precipitate is filtered, washed with water, and repulped. The wet cake is repulped into ion-exchanged water, and further, barium hydroxide is added thereto, and hydrothermal treatment is performed at a temperature of 100 to 300 ° C. in an autoclave. After this hydrothermal treatment, the solid content is washed with filtered water, dried, and then fired in the air at a temperature of 800 to 1500 to obtain alumina and / or zirconia powder supporting barium and aluminum composite oxide. .
[0037]
Next, the powder is immersed in a separately prepared aqueous solution of a water-soluble salt of a platinum group element, dried, and then fired in an oxidizing atmosphere. In some cases, further, by firing in a reducing atmosphere, barium and A catalyst in which a platinum group element is supported on a composite oxide of aluminum and zirconium oxide and / or aluminum oxide can be obtained as a powder.
[0038]
Furthermore, as another method, as described above, after preparing a powder in which silver aluminate is supported on γ-alumina, and immersing this in a separately prepared aqueous solution of a water-soluble salt of a platinum group element, and drying it. By baking in an oxidizing atmosphere and, in some cases, further in a reducing atmosphere, a catalyst in which a platinum group element is supported on γ-alumina together with silver aluminate can be obtained as a powder.
[0039]
According to the second method of the present invention, at least one selected from the group consisting of (a) Pt, Rh, Ir, and Pd during contacting the exhaust gas with the first catalyst and the second catalyst respectively in the first method. The first method is the same as that described above except that it is brought into contact with an intermediate catalyst comprising one platinum group element and (b) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. .
[0040]
The intermediate catalyst used in the second method is preferably (a) a platinum group element in the range of 0.1 to 10% by weight in terms of metal, preferably in the range of 0.5 to 5% by weight. And (b) supported on the oxide carrier as component. As this oxide, titanium oxide is particularly preferable.
[0041]
According to the second method, the intermediate catalyst serves to prevent the sulfur oxide from being adsorbed by the second catalyst in the subsequent stage by reducing the sulfur compound desorbed from the first catalyst into hydrogen sulfide. Is responsible.
[0042]
Therefore, in the intermediate catalyst, when the amount of platinum group element supported on the oxide carrier is less than 0.1% by weight, the sulfur compound desorbed from the first catalyst can be sufficiently reduced to hydrogen sulfide. Can not. However, the amount of platinum group element supported on the oxide carrier need not exceed 5% by weight.
[0043]
The intermediate catalyst used in the second method can be prepared as follows, for example. That is, titanium oxide, zirconia or tin oxide is immersed in an aqueous solution of a water-soluble salt such as a nitrate of the platinum group element, and after removing the excess aqueous solution, it is dried and fired in air. Thus, a catalyst in which the platinum group element is supported on the oxide carrier can be obtained.
[0044]
Purification of exhaust gas by the method of the present invention is performed by the following mechanism. However, the present invention is not limited by such a mechanism or theory. That is, first, in the first method, an exhaust gas containing hydrocarbons and carbon monoxide together with nitrogen oxides and sulfur oxides is brought into contact with the first catalyst under an oxygen-excess atmosphere (lean conditions), and the platinum group While oxidizing the sulfur oxides in the exhaust gas with the catalyst component consisting of elements, such sulfur oxides are effectively adsorbed on the first catalyst, and then on the second catalyst, nitrogen oxides, in particular , Converting nitrogen monoxide to nitrogen dioxide with high efficiency on a catalyst component comprising a platinum group element, and thus the generated nitrogen dioxide is at least selected from alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, titanium, silver and rare earth elements The exhaust gas is placed under a reducing atmosphere (rich condition) by a method such as adsorption onto a catalyst component made of one metal oxide or composite oxide and injection of a reducing agent such as fuel. The sulfur oxide adsorbed on the first catalyst is desorbed as sulfur dioxide or hydrogen sulfide, and is suppressed from adsorbing and accumulating on the catalyst. Catalyst which prevents deterioration of catalyst, and further comprises oxide or composite oxide of at least one metal selected from alkali metal, alkaline earth metal, aluminum, silver, titanium and rare earth element in the second catalyst Nitrogen oxides adsorbed on the components are contact-reduced to nitrogen with the above reducing agent under rich conditions to remove nitrogen oxides from the exhaust gas.
[0045]
In the second method according to the present invention, an exhaust gas containing hydrocarbons and carbon monoxide together with nitrogen oxides and sulfur oxides is brought into contact with the first catalyst under an oxygen-excess atmosphere (lean conditions), and a platinum group element The sulfur oxide in the exhaust gas is oxidized by the catalyst component made of the catalyst, and the sulfur oxide is effectively adsorbed on the first catalyst, and then the exhaust gas is brought into contact with the intermediate catalyst, so that the first catalyst The sulfur compound desorbed from the catalyst is converted into hydrogen sulfide that is not adsorbed by the second catalyst in the subsequent stage, and thereafter, the exhaust gas is brought into contact with the second catalyst, and the nitrogen oxide is converted into nitrogen as in the first method. To reduce the nitrogen oxides from the exhaust gas.
[0046]
In the present invention, the oxygen-excess atmosphere (lean condition) means that the combustible components such as hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen and the like contained in the exhaust gas contain more oxygen than it is sufficient to completely burn with the oxygen contained in the exhaust gas. It means the atmospheric conditions. That is, it refers to an atmospheric condition where the exhaust gas contains more oxygen than the theoretical air fuel ratio condition (stoichiometric condition). On the other hand, the reducing atmosphere (rich condition) is sufficient to completely combust combustible components such as hydrocarbons, carbon monoxide and hydrogen contained in the exhaust gas by oxygen contained in the exhaust gas, contrary to the lean condition. An atmospheric condition that does not contain a quantity of oxygen.
[0047]
According to the first exhaust gas purification method of the present invention, in the process of detoxifying nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides and sulfur oxides by contact with nitrogen in this way, sulfur in the exhaust gases is removed. The oxide is adsorbed by the component (b) in the first catalyst under the lean conditions while being oxidized by the platinum group element component which is the component (a) in the first catalyst. This catalyst easily desorbs the sulfur oxides partially as hydrogen sulfide in the exhaust gas under rich conditions, and further, the downstream catalyst does not adsorb sulfur oxides under rich conditions. Thus, according to the method of the present invention, the hydrocarbon and carbon monoxide, which are harmful components in the exhaust gas, are rendered harmless, and the exhaust gas purification ability of the catalyst is improved even if the exhaust gas contains sulfur oxide together with nitrogen oxides. Therefore, nitrogen oxides can be catalytically reduced and removed from the exhaust gas stably over a long period of time.
[0048]
Further, according to the second method of the present invention, between the first catalyst and the second catalyst, the exhaust gas is brought into contact with the intermediate catalyst, so that almost all sulfur compounds in the exhaust gas become hydrogen sulfide. Thus, it is possible to completely prevent the deterioration of the nitrogen oxide storage component in the second catalyst in the subsequent stage.
[0049]
Therefore, the exhaust gas purification method according to the present invention can be suitably used, for example, as a catalyst exclusively for lean burn gasoline or GDI (Gasoline Direct Injection) vehicles operated in an oxygen-excess atmosphere. Furthermore, the catalyst used in the process according to the present invention is also excellent in heat resistance.
[0050]
As described above, since the first, second and intermediate catalysts used in the first and second methods of the present invention can be usually obtained as a powder or a granular material, respectively, It can be easily formed into various structures and shapes such as a honeycomb shape, a spherical shape, and an annular shape by a known ordinary forming method. When molding each catalyst into a required structure or shape, various conventionally known molding aids, molded body reinforcing materials, inorganic fibers, organic binders, and the like may be appropriately blended as necessary. .
[0051]
A structure such as a honeycomb or a sphere formed of the catalyst itself as described above can be obtained, for example, as follows. That is, as described above, each catalyst is prepared as a powder, which is kneaded with an organic binder using an appropriate solvent, formed into a honeycomb structure, dried, and then fired.
[0052]
Further, according to the present invention, an inert base material is previously formed into a required shape, and each catalyst in powder form is coated and supported by an appropriate method such as a wash coat method, and thus each catalyst structure. It can also be. Examples of the molded body made of the inactive base material include corrugated honeycombs made of stainless steel foil, and honeycomb bodies made of mineral substances such as cordierite, spherical bodies, and annular bodies. The catalyst can be supported on these to form a three-dimensional catalyst structure.
[0053]
According to the present invention, a catalyst layer is formed on the surface of a structure made of an inert base material such as a honeycomb, a sphere, a ring, or the like by a wash coat method or the like. When supported, the catalyst layer is preferably supported on the surface of the structure so as to have a thickness of 30 μm or more from the surface (hereinafter referred to as catalyst layer thickness for simplicity). Thus, by making the catalyst layer supported by the structure to have a thickness of 30 μm or more from the surface, a catalyst structure having high reactivity to nitrogen oxides, that is, selective reduction of nitrogen oxides, is obtained. be able to. However, according to the present invention, the thickness of the catalyst layer is usually 300 μm or less. Even if the thickness of the catalyst layer is more than 300 μm, it is not preferable from the viewpoint of the cost of the catalyst structure because it is not possible to obtain a selective reduction improvement corresponding to the thickness.
[0054]
In the solid honeycomb catalyst structure itself comprising the catalyst component as described above, the catalyst layer thickness is substantially uniform in the thickness direction of the cell walls of the honeycomb catalyst structure. Therefore, if the cell wall of the honeycomb structure is 60 μm or more, the catalyst is supported over a thickness of 30 μm or more from the surface of the cell wall. This is because the cell wall is in contact with the exhaust gas on the surfaces on both sides thereof.
[0055]
However, when purifying the exhaust gas by the first method of the present invention, the single honeycomb structure is divided into two in the through-hole direction, that is, the exhaust gas flow direction, and sequentially along the exhaust gas flow, The first and second catalysts can be applied and supported by a wash coat method or the like to form catalyst layers made of the first and second catalysts, respectively, adjacent to each other. Further, according to the present invention, for example, the second catalyst layer is formed as a lower layer and the first catalyst layer is formed as an upper layer sequentially by a wash coat method or the like on a single honeycomb structure, Thus, the catalyst layer may be formed in two layers on a single honeycomb structure.
[0056]
Similarly, when purifying exhaust gas by the second method of the present invention, a single honeycomb structure is divided into three in the direction of the through-hole, that is, the flow direction of the exhaust gas, and sequentially along the flow of the exhaust gas. The first, intermediate, and second catalysts can be applied and supported by a wash coat method or the like to form catalyst layers made of the first, intermediate, and second catalysts, respectively, adjacent to each other. In addition, for example, the second catalyst layer is sequentially formed as the lowermost layer on the single honeycomb structure by the wash coat method or the like, the intermediate catalyst layer is formed thereon, and the first catalyst is formed as the uppermost layer. A catalyst layer may be formed, and thus the catalyst layer may be formed in three layers on a single honeycomb structure.
[0057]
In the present invention, hydrogen, hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds are preferably used as the reducing agent for placing exhaust gas under rich conditions. Of these, as hydrocarbons, for example, as gaseous, hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, etc., as liquid, pentane, hexane, octane And single component hydrocarbons such as heptane, benzene, toluene and xylene, and mineral oil hydrocarbons such as gasoline, kerosene, light oil and heavy oil. In particular, according to the present invention, among the above, lower alkenes such as ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene and 2-butene, lower alkanes such as propane and butane, light oil and the like are preferably used. These hydrocarbons may be used alone or in combination of two or more as required.
[0058]
In particular, according to the present invention, when purifying engine exhaust gas of an automobile, the fuel can be suitably used as a reducing agent. It is also possible to control the combustion of the engine (A / F control) to achieve a rich condition.
[0059]
Examples of the oxygen-containing organic compound include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and octanol, ethers such as dimethyl ether, diethyl ether and dipropyl ether, esters such as methyl acetate, ethyl acetate and fats and oils Examples thereof include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, and aldehydes such as acetaldehyde and propionaldehyde. These oxygen-containing organic compounds may be used alone or in combination of two or more as required.
[0060]
Furthermore, in the present invention, a mixture of the hydrocarbon and the oxygen-containing organic compound may be used as a reducing agent.
[0061]
In the present invention, the above reducing agent varies depending on the specific hydrocarbon and oxygen-containing organic compound used, but it is usually necessary for oxygen in the exhaust gas to react with the reducing agent and to bring the oxygen concentration to 0%. It is used in a range of about 0.9 to 10 in molar ratio with respect to the minimum amount of reducing agent (ie, stoichiometric amount). When the amount of the reducing agent used is less than 0.9 in terms of the molar ratio relative to the minimum amount (stoichiometric amount), the nitrogen oxides are not sufficiently reduced. On the other hand, when the molar ratio exceeds 10. Since the discharge amount of the unreacted reducing agent is increased, a post-treatment for removing the nitrogen oxide in the exhaust gas is required after the purification treatment of the nitrogen oxide in the exhaust gas.
[0062]
In the present invention, the time for each of the lean condition for oxidizing the nitrogen oxide in the exhaust gas and adsorbing it on the catalyst and the rich condition for reducing and removing the adsorbed nitrogen oxide with a reducing agent is appropriately determined depending on the exhaust gas treatment condition. Usually, the lean condition is 30 seconds to 1 minute, and the rich condition is 1 second to 1 minute.
[0063]
The optimum temperature at which the catalyst according to the present invention exhibits a reducing activity with respect to nitrogen oxides is usually 100 to 800 ° C., although it varies depending on the reducing agent and catalyst type used. In this temperature range, space velocity (SV) 5000-100000 hr.-1It is preferable to distribute the exhaust gas at a degree. In the present invention, a particularly preferable reaction temperature region is in the range of 200 to 500 ° C.
[0064]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0065]
(1) Preparation of catalyst
Example 1
(Preparation of the first catalyst for the first method)
2.57 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and silver nitrate (AgNOThree) 2.05g and activated titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which titanium oxide was supported on 1% by weight of platinum and 2% by weight of silver.
[0066]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum-silver / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 77 μm).
[0067]
(Preparation of the second catalyst for the first method)
Barium carbonate (BaCOThree) 75.00g and hydrated alumina (Al2OThree ・ NH2O, 41.65 g (GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) (38.74 g as alumina) was dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry, 100 mL of zirconia balls was added as a grinding medium, and wet milled with a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was separated by filtration, dried, and then fired in air at 1100 ° C. for 3 hours to produce a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2 OThree )
[0068]
30 g of this complex oxide powder of barium and aluminum, 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water. This was wet pulverized for 5 minutes by a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium to prepare a slurry for wash coating. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and BaO · AlO is applied.Three / Γ-alumina was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm).
[0069]
Next, 6.25 g of a dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) was made up to 30 mL with ion-exchanged water, and the BaO · Al was added to this aqueous solution.2 OThree / After immersing the honeycomb substrate carrying γ-alumina, the excess aqueous solution attached is removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further fired in air at 600 ° C. for 3 hours. BaO · Al loaded with 2% by weight of platinum2 OThree / Y-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree /Pt/γ-alumina=96.2/3.8/96.2.
[0070]
Example 2
(Preparation of the first catalyst for the first method)
2.57 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and copper nitrate (Cu (NOThree )2 ・ 3H22.32 g of O) and active titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which titanium oxide was supported by 1% by weight of platinum and 2% by weight of cupric oxide (CuO).
[0071]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum-cupric oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 77 μm).
[0072]
(Preparation of second catalyst)
Barium carbonate (BaCOThree ) 75.00 g and 49.98 g of hydrated alumina (GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) (46.48 g as alumina) were dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry, 100 mL of zirconia balls was added as a grinding medium, and wet milled with a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was separated by filtration, dried, and then fired in air at 1200 ° C. for 3 hours to obtain a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2 OThree And BaO · 6Al2 OThree Mixed crystal).
[0073]
30 g of this complex oxide powder of barium and aluminum, 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water. This was wet pulverized for 5 minutes by a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium to prepare a slurry for wash coating. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and a composite oxide of barium and aluminum / γ-alumina was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 81 μm).
[0074]
Next, 6.25 g of a dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09% by weight as platinum) was made 30 mL with ion-exchanged water, and the honeycomb base in which the barium / aluminum composite oxide and γ-alumina were supported in this aqueous solution. Barium and aluminum carrying 2% by weight of platinum by immersing the material, removing the excess aqueous solution attached, drying at 100 ° C. for 12 hours, and further firing in air at 600 ° C. for 3 hours A composite oxide / γ-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree And BaO · 6Al2 OThree And mixed crystal / Pt / γ-alumina = 96.2 / 3.8 / 96.2.
[0075]
Example 3
(Preparation of the first catalyst for the second method)
2.80 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) and ferric nitrate (Fe (NOThree )Three ・ 9H2O) 2.70 g and activated titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours.2OThree) 2% by weight of powder was obtained.
[0076]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch,RhodiumFerric oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 77 μm).
[0077]
(Preparation of intermediate catalyst)
5.13 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and activated titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was added to 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which 2% by weight of platinum was supported on titanium oxide.
[0078]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 75 μm).
[0079]
(Preparation of second catalyst)
Barium carbonate (BaCOThree ) 75.00 g and alumina sol (A-20 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., alumina content 20 wt%) 193.70 g (38.74 g as alumina) were dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry, 100 mL of zirconia balls was added as a grinding medium, and wet milled with a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was evaporated to dryness and then calcined in air at 600 ° C. for 3 hours to obtain a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2 OThree )
[0080]
On the other hand, aluminum nitrate (Al (NOThree )Three ・ 9H2 O) 275.96 g and titanium tetrachloride (TiClFour ) 125.01 g of an aqueous solution (containing 10% by weight of titanium as titanium oxide) was dissolved in 2 L of ion-exchanged water. 1 / 10N aqueous ammonia was added dropwise thereto while stirring, while adjusting the pH with a pH controller set to pH 8. After completion of dropping, the mixture was aged for 1 hour to obtain a slurry of a mixture of aluminum hydroxide and titanium hydroxide. The slurry was filtered, washed with water, and then fired in the air at 700 ° C. for 3 hours to obtain a 75/25 weight ratio mixture of alumina and titania.
[0081]
Next, 30 g of the composite oxide powder of barium and aluminum, 30 g of γ-alumina-titania mixture powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) were mixed with an appropriate amount of water, and this was mixed with zirconia. A slurry for wash coating was prepared by wet milling with a planetary mill for 5 minutes using 100 g of balls as a grinding medium. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and barium / aluminum composite oxide and γ-alumina-titania are supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm). It was.
[0082]
Next, 6.25 g of an aqueous solution of dinitrodiammine platinum (15.09 wt% as platinum) was made 30 mL with ion-exchanged water, and the honeycomb base in which the composite oxide of barium and aluminum and γ-alumina-titania were supported in this aqueous solution. After immersing the material, the excess aqueous solution attached was removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, further calcined in air at 600 ° C. for 3 hours, and supported with 2% by weight of platinum. A composite oxide of aluminum / γ-alumina-titania catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree /Pt/γ-alumina/titania=96.2/3.8/72.1/24.0.
[0083]
Example 4
(Preparation of the first catalyst for the second method)
2.80 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) and zinc nitrate (Zn (NOThree )2・ 6H2O) 2.83 g and activated titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. The slurry was dried with a spray dryer and fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which titanium oxide was supported by 1% by weight of rhodium and 2% by weight of zinc oxide (ZnO).
[0084]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and rhodium-zinc oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness of 77 μm).
[0085]
(Preparation of intermediate catalyst)
5.13 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and active zirconia (obtained by calcining zirconium hydroxide at 500 ° C. for 3 hours, ZrO2, Specific surface area 46m2/ G) 38.74 g was added to 100 mL of ion exchange water. The slurry was dried with a spray dryer and fired at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which 2% by weight of platinum was supported on zirconia.
[0086]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum / zirconia was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 75 μm).
[0087]
(Preparation of second catalyst)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0088]
Example 5
(Preparation of the first catalyst for the second method)
Rhodium nitrate aqueous solution (as Rh 8. 45% by weight) 2. 80g and aluminum nitrate (Al (NO Three ) Three ・ 9H 2 O) 2. 85g and activated titanium oxide (TiO 2 , Specific surface area 109m 2 / G) 3 8. 74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours. The titanium oxide was mixed with 1% rhodium and aluminum oxide (Al 2 O Three ) 2% by weight of powder was obtained.
[0089]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch,RhodiumAluminum oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 77 μm).
[0090]
(Preparation of intermediate and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0091]
Example 6
(Preparation of the first catalyst for the second method)
7.75 g of iridium chloride aqueous solution (5.00% by weight as iridium) and manganese nitrate (Mn (NOThree)2・ 6H2O) 2.56 g and tin oxide (obtained by baking tin hydroxide at 500 ° C. for 3 hours, SnO2Specific surface area 31m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours. The tin oxide was mixed with 1% by weight of iridium and manganese dioxide (MnO2) 2% by weight of powder was obtained.
[0092]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and iridium-manganese dioxide / tin oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 77 μm).
[0093]
(Preparation of intermediate catalyst)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0094]
(Preparation of second catalyst)
In the preparation of the second catalyst in Example 3, in place of the dinitrodiammine platinum aqueous solution, chloroplatinic acid aqueous solution (15.09% by weight as platinum) 5.00 g and rhodium nitrate aqueous solution (Rh as 8.45% by weight) 2 A composite of barium and aluminum supporting 1.6% by weight of platinum and 0.4% by weight of rhodium in the same manner as in Example 3 except that an aqueous solution in which .24 g of the mixture was made 30 mL with ion-exchanged water was used. An oxide / γ-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree /Pt/Rh/γ-alumina=96.1/3.1/0.8/96.2.
[0095]
Example 7
(Preparation of intermediate catalyst for the second method)
In the preparation of the intermediate catalyst in Example 3, titanium oxide was used in the same manner as in Example 3 except that 15.48 g of an iridium chloride aqueous solution (5.00% by weight as iridium) was used instead of the dinitrodiammine platinum aqueous solution. A powder carrying 2% by weight of iridium was obtained.
[0096]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and iridium / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 75 μm).
[0097]
(Preparation of first and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0098]
Example 8
(Preparation of second catalyst for second method)
Silver nitrate (AgNOThree 4.75g and hydrated alumina (Al2 OThree ・ NH2 O, 41.65 g (GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) (38.74 g as alumina) was dispersed in 100 mL of ion-exchanged water, this slurry was dried with a spray dryer, and calcined at 500 ° C. for 3 hours. Further, this was baked at 800 ° C. for 18 hours in an air atmosphere containing 10% of water to obtain silver aluminate (AgAlO2 ) Was supported on γ-alumina in an amount of 2% by weight in terms of silver.
[0099]
FIG. 1 shows an X-ray diffraction diagram of γ-alumina supporting silver aluminate, and FIG. 2 shows an X-ray diffraction diagram of γ-alumina alone. In FIG. 1, ◯ indicates a peak due to silver aluminate, × indicates a peak due to alumina, and Δ indicates a peak due to silver.
[0100]
Next, 30 g of powder obtained by supporting the silver aluminate thus obtained on γ-alumina, 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 6 g) was mixed with an appropriate amount of water, and this was wet pulverized with a planetary mill for 5 minutes using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium to prepare a slurry for wash coating. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and silver aluminate / γ-alumina was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 77 μm).
[0101]
Separately, a mixture of 5.00 g of chloroplatinic acid aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and 2.24 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) was made up to 30 mL with ion-exchanged water. The honeycomb substrate carrying aluminate / γ-alumina and γ-alumina is dipped, the excess aqueous solution attached is removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further in air at 600 ° C. Calcination was performed for 3 hours to obtain a silver aluminate / γ-alumina / γ-alumina catalyst supporting 1.6% by weight of platinum and 0.4% by weight of rhodium. The component ratio (weight ratio) of this catalyst was silver aluminate / γ-alumina / Pt / Rh / γ-alumina = 96.1 / 3.1 / 0.8 / 96.2.
[0102]
(Preparation of first and intermediate catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0103]
Example 9
(Preparation of the first catalyst for the second method)
2.80 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) and cobalt nitrate (Co (NOThree )2・ 6H23.01 g of O) and active titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours.ThreeOFour) 2% by weight of powder was obtained.
[0104]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and rhodium-cobalt oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 77 μm).
[0105]
(Preparation of intermediate and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 3.
[0106]
Example 10
(Preparation of the first catalyst for the second method)
2.57 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and ferric nitrate (Fe (NOThree )Three ・ 9H2O) 2.70 g and activated titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours, and 1 wt% platinum and ferric oxide (Fe2OThree ) 2% by weight of powder was obtained.
[0107]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum-ferric oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 77 μm).
[0108]
(Preparation of intermediate catalyst)
5.13 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) and activated titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was added to 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which 2% by weight of platinum was supported on titanium oxide.
[0109]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 75 μm).
[0110]
(Preparation of second catalyst)
Barium carbonate (BaCOThree ) 75.00 g and alumina sol (A-20 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., alumina content 20 wt%) 193.70 g (38.74 g as alumina) were dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry, 100 mL of zirconia balls was added as a grinding medium, and wet milled with a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was evaporated to dryness and then calcined in air at 600 ° C. for 3 hours to obtain a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2 OThree )
[0111]
On the other hand, aluminum nitrate (Al (NOThree )Three ・ 9H2 O) 275.96 g and titanium tetrachloride (TiClFour ) 125.01 g of an aqueous solution (containing 10% by weight of titanium as titanium oxide) was dissolved in 2 L of ion-exchanged water. 1 / 10N aqueous ammonia was added dropwise thereto while stirring, while adjusting the pH with a pH controller set to pH 8. After completion of dropping, the mixture was aged for 1 hour to obtain a slurry of a mixture of aluminum hydroxide and titanium hydroxide. The slurry was filtered, washed with water, and then fired in the air at 700 ° C. for 3 hours to obtain a 75/25 weight ratio mixture of alumina and titania.
[0112]
Next, 30 g of the composite oxide powder of barium and aluminum, 30 g of γ-alumina-titania mixture powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) were mixed with an appropriate amount of water, and this was mixed with zirconia. A slurry for wash coating was prepared by wet milling with a planetary mill for 5 minutes using 100 g of balls as a grinding medium. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and barium / aluminum composite oxide and γ-alumina-titania are supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm). It was.
[0113]
Next, a mixture of 5.00 g of an aqueous chloroplatinic acid solution (15.09 wt% as platinum) and 2.24 g of an aqueous rhodium nitrate solution (8.45 wt% as Rh) was made up to 30 mL with ion-exchanged water. After immersing the honeycomb substrate carrying the composite oxide of aluminum and aluminum and γ-alumina-titania, the excess aqueous solution adhering to the substrate was removed and dried at 100 ° C. for 12 hours. The mixture was calcined at 3 ° C. for 3 hours to obtain a barium and aluminum composite oxide / γ-alumina-titania catalyst carrying 1.6% by weight of platinum and 0.4% by weight of rhodium. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree /Pt/Rh/γ-alumina-titania=96.1/3.3/0.8/96.2.
[0114]
Example 11
(Preparation of the first catalyst for the second method)
4.58 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) and gallium nitrate (Ga (NOThree)Three・ NH2O) 7.12 g and activated titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which 1% by weight of rhodium and 2% by weight of gallium were supported on titanium oxide.
[0115]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and rhodium-gallium / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 73 μm).
[0116]
(Preparation of intermediate and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 10.
[0117]
Example 12
(Preparation of the first catalyst for the first method)
2.57 g dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum), 8.84 g palladium nitrate aqueous solution (4.37 wt% as Pd) and chromium nitrate (Cr (NOThree)2・ 9H2O) 10.02 g and activated titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours, and titanium oxide was mixed with 1 wt% platinum, 0.5 wt% palladium and chromium oxide (CrOThree) 2% by weight of powder was obtained.
[0118]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum-palladium / chromium oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 73 μm).
[0119]
(Preparation of intermediate and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 10.
[0120]
Example 13
(Preparation of intermediate catalyst)
2.57 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum), 4.58 g of rhodium nitrate aqueous solution (8.45 wt% as Rh) and 8.86 g of palladium nitrate aqueous solution (4.37 wt% as Pd) Titanium oxide (TiO2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was added to 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which titanium oxide was supported by 1% by weight of platinum, 1% by weight of rhodium and 1% by weight of palladium.
[0121]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and platinum-rhodium-palladium / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 75 μm).
[0122]
(Preparation of first and second catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 10.
[0123]
Example 14
(Preparation of the first catalyst for the first method)
7.75 g of iridium chloride aqueous solution (5.00% by weight as iridium) and ferric nitrate (Fe (NOThree)2・ 9H2O) 9.42g and activated titanium oxide (TiO)2, Specific surface area 109m2/ G) 38.74 g was dispersed in 100 mL of ion exchange water. This slurry was dried with a spray dryer and calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain a powder in which 1% by weight of iridium and 2% by weight of ferric oxide were supported on titanium oxide.
[0124]
60 g of this powder and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water, and this is wet pulverized for 5 minutes in a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium, and washed. A slurry was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and iridium-ferric oxide / titanium oxide was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness: 73 μm).
[0125]
(Preparation of second catalyst)
Barium carbonate (BaCOThree) 75.00g and hydrated alumina (Al2OThree ・ NH2O, 41.65 g (GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) (38.74 g as alumina) was dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry, 100 mL of zirconia balls was added as a grinding medium, and wet milled with a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was separated by filtration, dried, and then fired in air at 1100 ° C. for 3 hours to produce a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2 OThree )
[0126]
30 g of this complex oxide powder of barium and aluminum, 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water. This was wet pulverized for 5 minutes by a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium to prepare a slurry for wash coating. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and BaO · AlO is applied.Three / Γ-alumina was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm).
[0127]
Next, 6.25 g of a dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) was made up to 30 mL with ion-exchanged water, and the BaO · Al was added to this aqueous solution.2 OThree / After immersing the honeycomb substrate carrying γ-alumina, the excess aqueous solution attached is removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further fired in air at 600 ° C. for 3 hours. BaO · Al loaded with 2% by weight of platinum2 OThree / Y-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2 OThree /Pt/γ-alumina=96.2/3.8/96.2.
[0128]
Example 15
(Preparation of second catalyst for second method)
A solution was prepared by dissolving 9.8 g of potassium acetate, 61.2 g of aluminum triisopropoxide, and 14.2 g of titanium tetraisopropoxide in 345 mL of 2-propanol. This solution was stirred at 80 ° C. for 2 hours, mixed with 18.0 g of 2,4-pentanedione, further stirred for 3 hours, and then mixed with 39.6 mL of ion exchange water and 40 mL of 2-propanol. The solution was added dropwise while maintaining at 80 ° C. and stirred at 80 ° C. for 5 hours. Thereafter, the obtained reaction mixture was dried under reduced pressure, and further calcined at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a composite oxide of potassium, titanium, and aluminum (K2 O.3Al2 OThree ・ TiO2 ) Was obtained.
[0129]
30 g of this composite oxide powder, 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 6 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries Co., Ltd.) are mixed with an appropriate amount of water. A wash coat slurry was prepared by wet milling with a planetary mill using 100 g of zirconia balls as a grinding medium for 5 minutes. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and the above-mentioned composite oxide of potassium, titanium and aluminum / γ-alumina is supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm). I let you.
[0130]
Next, 6.25 g of an aqueous solution of dinitrodiammine platinum (15.09% by weight as platinum) was made 30 mL with ion-exchanged water, and a honeycomb oxide in which the composite oxide of potassium, titanium, and aluminum / γ-alumina was supported in this aqueous solution. After immersing the substrate, the excess aqueous solution adhering to it was removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further calcined in air at 600 ° C. for 3 hours to carry 2% by weight of platinum.2 O.3Al2 OThree ・ TiO2 / Y-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is K2 O.3Al2 OThree ・ TiO2 /Pt/γ-alumina=96.2/3.8/96.2.
[0131]
(Preparation of first and intermediate catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 13.
[0132]
Example 16
(Preparation of second catalyst for second method)
Barium carbonate (BaCOThree) 75.00g and hydrated alumina (Al2OThree・ NH2O, 41.65 g (GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) (38.74 g as alumina was dispersed in 200 mL of ion-exchanged water. To this slurry was added 100 mL of zirconia balls as a grinding medium, and a planetary mill for 30 minutes. The slurry thus obtained was filtered and separated, dried and then calcined in air at 1100 ° C. for 3 hours to obtain a composite oxide of barium and aluminum (BaO · Al2OThree)
[0133]
25 g of this complex oxide powder of barium and aluminum, 5 g of zirconia stabilized ceria (zirconia content 20%), 30 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and silica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) Snowtex N) (6 g) was mixed with an appropriate amount of water, and this was wet pulverized with a planetary mill for 5 minutes using 100 g of zirconia balls as a pulverization medium to prepare a slurry for wash coating. This slurry is applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and BaO · Al2OThree-Zirconia stabilized ceria / γ-alumina was supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 µm).
[0134]
Next, 6.25 g of a dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) was made up to 30 mL with ion-exchanged water, and the BaO · Al was added to this aqueous solution.2OThree/ After immersing the honeycomb substrate carrying γ-alumina, the excess aqueous solution attached is removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further fired in air at 600 ° C. for 3 hours. BaO · Al loaded with 2% by weight of platinum2OThree/ Zirconia stabilized ceria / γ-alumina catalyst was obtained. The component ratio (weight ratio) of this catalyst is BaO.Al.2OThree/ Zirconia stabilized ceria / Pt / γ-alumina = 86.6 / 9.6 / 3.8 / 96.2.
[0135]
(Preparation of first and intermediate catalysts)
Prepared in the same manner as in Example 13.
[0136]
Comparative Example 1
Barium carbonate (BaCOThree) 20 g, 40 g of γ-alumina powder (AC11K manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 6 g of silica sol are mixed with an appropriate amount of water. A slurry for wash coat was prepared. This slurry was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 200 cells / square inch, and barium carbonate and γ-alumina were supported at a rate of about 150 g / L (layer thickness 79 μm).
[0137]
6.25 g of dinitrodiammine platinum aqueous solution (15.09 wt% as platinum) is made up to 30 mL with ion-exchanged water, and the honeycomb substrate carrying the barium carbonate and γ-alumina is immersed in this aqueous solution and adhered. Excess aqueous solution was removed, dried at 100 ° C. for 12 hours, and further calcined in air at 600 ° C. for 3 hours to obtain a barium oxide / γ-alumina catalyst supporting 2% by weight of platinum. The component ratio (weight ratio) of this catalyst was BaO / Pt / γ-alumina = 96.2 / 3.8 / 96.2.
[0138]
(2) Evaluation test
Using the catalysts according to the above examples and comparative examples, purification of exhaust gas containing nitrogen oxides (catalytic reduction of nitrogen oxides) was performed under the following test conditions, and the removal rate of nitrogen oxides was determined by chemical luminescence. Obtained by law. At this time, the removal rate of nitrogen oxides was obtained from an integrated value having a function of the time of nitrogen oxide concentration under rich conditions and lean conditions.
[0139]
(Test conditions)
(1) Gas composition
▲ 1 ▼ Rich condition
NO 500ppm
Propylene 5000ppm
H2 2% by volume
SO2 40ppm
6% water
Nitrogen balance
[0140]
(2) Lean conditions
NO 500ppm
O2 10% by volume
Propylene 500ppm
SO2 40ppm
6% water
Nitrogen balance
The rich condition and the lean condition were vibrated alternately at 1 minute intervals.
[0141]
(2) Space velocity: 100,000 hrs in each reactor filled with the first and second catalysts or the first, intermediate and second catalysts-1The exhaust gas was supplied.
[0142]
(3) Reaction temperature 200 ° C, 250 ° C, 300 ° C, 350 ° C, 400 ° C
The results are shown in Table 1.
[0143]
[Table 1]
[0144]
Next, using the catalysts prepared in Examples 1, 3, 8, 10, 13, 15, 16 and Comparative Example 1, the reaction was performed for 24 hours under the above reaction conditions except that the reaction temperature was 600 ° C. Thereafter, the exhaust gas was purified under the above reaction conditions, and the heat resistance and sulfur oxide resistance of the catalyst were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0145]
[Table 2]
[0146]
【The invention's effect】
As is apparent from the results shown in Tables 1 and 2, according to the method of the present invention, even if the exhaust gas contains sulfur oxides or the catalyst is placed in a high temperature environment, Nitrogen oxide can be removed efficiently and stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of γ-alumina supporting silver aluminate.
FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of γ-alumina.
Claims (8)
(1)(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、ガリウム、クロム、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタンとからなる第1の触媒に接触させ、次いで、
(2)(a)窒素酸化物吸蔵体と(b)Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなる第2の触媒に接触させる排ガス浄化方法であって、上記窒素酸化物吸蔵体がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物か、又はアルカリ金属とアルカリ土類金属と銀から選ばれる少なくとも1種の金属とアルミニウム及びチタンから選ばれる少なくとも1種の金属との複合酸化物である排ガス浄化方法。By vibrating alternate between the processing atmosphere in the exhaust gas and the oxygen-rich atmosphere and a reducing atmosphere, the nitrogen oxides in the exhaust gas, Oite exhaust gas purification method for purifying a ternary component hydrocarbon and carbon monoxide exhaust gas (1) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir, and (b) from the group consisting of silver, copper, zinc, gallium, chromium, iron, cobalt and nickel Contacting with a first catalyst comprising at least one selected metal or compound thereof or ion thereof and (c) titanium oxide;
(2) An exhaust gas purification method comprising contacting a second catalyst comprising (a) a nitrogen oxide storage material and (b) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir. The nitrogen oxide storage material is an oxide of at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, or at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, and silver. An exhaust gas purification method which is a composite oxide of at least one metal selected from aluminum and titanium .
(1)(a) Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又はその化合物又はそのイオンと(c) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる第1の触媒に接触させ、次いで、
(2)(a) Pt、Rh、Ir及びPdよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素と(b) 酸化チタン、ジルコニア及び酸化スズよりなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化物とからなる中間触媒に接触させ、次いで、
(3)(a)窒素酸化物吸蔵体と(b)Pt、Rh、Pd及びIrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元素とからなる第2の触媒に接触させる排ガス浄化方法であって、上記窒素酸化物吸蔵体がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物か、又はアルカリ金属とアルカリ土類金属と銀から選ばれる少なくとも1種の金属とアルミニウム及びチタンから選ばれる少なくとも1種の金属との複合酸化物である排ガス浄化方法。By vibrating alternate between the processing atmosphere in the exhaust gas and the oxygen-rich atmosphere and a reducing atmosphere, the nitrogen oxides in the exhaust gas, Oite exhaust gas purification method for purifying a ternary component hydrocarbon and carbon monoxide exhaust gas (1) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir and (b) silver, copper, zinc, aluminum, gallium, tin, zirconium, chromium, manganese, iron First, consisting of at least one metal selected from the group consisting of cobalt and nickel, or a compound thereof, or an ion thereof and (c) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide Contacting the catalyst, then
(2) (a) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Ir and Pd; and (b) at least one oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zirconia and tin oxide. Contact with an intermediate catalyst consisting of
(3) An exhaust gas purification method comprising contacting a second catalyst comprising (a) a nitrogen oxide storage material and (b) at least one platinum group element selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd and Ir. The nitrogen oxide storage material is an oxide of at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, or at least one metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, and silver. An exhaust gas purification method which is a composite oxide of at least one metal selected from aluminum and titanium .
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