JP5241277B2

JP5241277B2 - 排ガス処理装置

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Publication number: JP5241277B2
Application number: JP2008061502A
Authority: JP
Inventors: 勝博城野; 嗣雄小柳
Original assignee: JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Current assignee: JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: JP2009214045A

Description

本発明は、排気ガスの処理効率を高めた内燃機関の排ガス処理装置に関する。

ディーゼルエンジンから排出される排気ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（Particulate Matter：パティキュレート）等の汚染物質が含まれる。これらの汚染物質の中でもＮＯｘは、酸化触媒やガソリン自動車で実用化されている三元触媒では浄化が難しく、ＮＯｘを浄化することができる有望な触媒として選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）の開発が行われている。

ＳＣＲ触媒としては、ＴｉＯ₂あるいはＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂、ＷＯ₃−ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂などの二元系複合酸化物、または、ＷＯ₃−ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂、ＭｏＯ₃−ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂などの三元系複合酸化物などの担体に、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｙ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｗ，Ｉｎ，Ｉｒなどの活性成分を担持してなるハニカム構造を有し、アンモニアなどの還元剤の存在下でＮＯｘを還元して窒素ガスに変換して浄化する触媒が知られている。
４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂ → ４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ・・・・（１）
ＮＯ＋ＮＯ₂＋２ＮＨ₃ → ２Ｎ₂＋３Ｈ₂Ｏ・・・・（２）
６ＮＯ₂ ＋８ＮＨ₃ → ７Ｎ₂＋１２Ｈ₂Ｏ・・・・（３）
また、モノリシス担体にゼオライト等の触媒活性を有する微粒子の担持層を形成した触媒も知られている。

このとき、還元剤として、アンモニアを供給する方法として、尿素水タンクからＳＣＲ触媒の上流側の排気系に尿素を添加し、アンモニアを生成させて用いる方法が知られている。

このとき、尿素は、排気ガスの熱により、あるいは加水分解触媒により加水分解されアンモニアを生成するが、排気ガスの熱による尿素の熱分解では、シアヌル酸、イソシアン酸、メラミン等の高融点物質に変化し、分解効率が低下したり、下流のＮＯｘ還元性能を低下させる問題があり、さらに、これらの物質は有害であることが知られている。

特開２００５−３４４５９７号公報（特許文献１）には、尿素水を気化して供給し、ハニカム状、板状、粒状の触媒により尿素をアンモニアに加水分解して用いることが提案されている。しかしながら、この方法でも、シアヌル酸、イソシアン酸、メラミン等の高融点物質の生成を大幅に抑制することは困難であった。また、何らかの原因で温度管理等に不調が生じると、気化が不十分となり、尿素が析出し、尿素が高融点物質に変化したり、触媒性能が充分発揮できない場合があり、このためアンモニアの供給が不安定になることがあった。

また、尿素を固体の状態でゼオライトとともに貯蔵したカートリッジに、加熱下、貯蔵した水を供給して加水分解してアンモニアを供給する方法が開示されている。（特開２００２−８９２４１号公報、特許文献２）
しかしながら、この方法は、尿素を固体の状態でゼオライトとともに貯蔵したカートリッジを、エンジン（内燃機関）の排気量、走行距離によって異なるが、頻繁に取り替える必要があり、また、固体尿素とゼオライトの共存状態によって性能が変化し、安定的な排ガス処理性能が得られない場合や、走行開始時から安定走行にいたる間、安定的な排ガス処理性能が得られない場合があった。また、高融点物質物質の生成を完全に抑制すること
が困難で、ＮＨ₃の生成効率が低下したり有害物質が生成する問題があった。さらに、反
応温度領域が９０〜１００℃と狭く、反応速度も遅いために、還元剤としてのアンモニアを供給する方法としては必ずしも満足のいく方法ではなかった。

さらに、金属錯体樹脂あるいはウレアーゼを触媒として用い、尿素を反応温度７０℃以下で、水への溶解性が高く比較的低温でアンモニアを生成する炭酸アンモニウムに変換して用いる方法が提案されている。（特開２００５−２７３５０９号公報、特許文献３）
しかしながら、高融点物質物質の生成を抑制できるものの、この様な錯体触媒あるいは酵素触媒を塊にして用いても、使用時間の経過とともに粉末化し、配管の目詰まりを起こすことがあり、さらに、触媒性能も徐々に低下し、安定的に長期使用できない問題があった。

一方、従来、不均一系触媒として多くの金属酸化物が用いられており、反応の種類によっては高空塔速度（ＳＶ）で用いられている。その際、固定床の反応では触媒の多くは粒状、ペレット状、ハニカム状等の成形体として用いられている。触媒を粒状、ペレット状の成形体として用いる場合、触媒の大きさが小さい場合、活性は比較的高いが高ＳＶ運転などでは差圧が生じて運転が困難になる場合がある。触媒の大きさが大きい場合、あるいはハニカム状の場合は有効係数が低下し、性能が不充分であったり、そのため触媒の使用量を増加させたり、大きな反応塔を用いる等の必要があった。また、いずれの場合も反応容器等に充填したり取り出す際に粉化する問題があり、このため強度、耐摩耗性等に優れた成形体が求められていた。

このような粒状あるいはペレット状の成形体は、例えば触媒成分を捏和し、押し出し成型し、これを適当な長さに切断してペレット状成形体を得、このペレット状成形体を乾燥前にマルメライザー等により粒状とした粒状成形体を得ることができる。

また、ハニカム成形体の場合は、例えば触媒成分を捏和し、多穴のダイスを用いて押し出し成型しやすくすることによって得られるが、歪み、撓みが生じたり、乾燥、焼成時にクラックが入りやすく、生産性に問題があった。また、このため大きなハニカム成形体を得ることが困難であった。他に、金属製またはセラミックス製ハニカム基材表面に触媒層を形成する方法があるが、基材との密着性に問題があった。

近年、燃料電池などに見られるように反応系を含めシステムとして装置に組み込むことが検討されている。このとき装置の小型化、高性能化のためにメンブランリアクターの開発が盛んに行われている。

例えば、ガス拡散電極材料としてフッ素樹脂微粒子とカーボンブラック微粒子を、必要に応じて金、銀、白金族金属、これらの合金から選ばれる金属微粒子あるいはこれらの金属酸化物微粒子を含有する分散液において、分散液のｐＨを調整したり、イオン解離性化合物を添加することによって微粒子のゼータ電位を調製し、電気泳動法によって金網等の導電性基材の表面に析出させたガス拡散電極用フッ素樹脂含有多孔質体が開示されている。

即ち、導電性基材上に電気泳動法で微粒子を析出させることが開示されている。（特開２００２−１２１６９７号公報、特許文献４）
特開２００５−３４４５９７号公報特開２００２−８９２４１号公報特開２００５−２７３５０９号公報特開２００２−１２１６９７号公報

しかしながら、以上の従来より提案されていた方法では用途が限定されているとともに、微粒子層の基材への密着性や、耐摩耗性、強度等が不充分で、得られるガス拡散電極をそのまま高温の触媒反応、吸着、分離等には使用することは困難であった。

本発明者等は、このような問題点に鑑み鋭意検討した結果、ステンレス性のハニカム基材をペルオキシ化合物または繊維状物質を含む金属酸化物微粒子分散液に浸漬し、ハニカム基材表面に金属酸化物微粒子を電着させて金属酸化物微粒子層を形成した触媒は、基材への密着性や、耐摩耗性、強度等に優れ、尿素の加水分解に用いた場合、高融点物質の生成を抑制することができるとともに、尿素を効率的に分解することができ、且つ、配管等の目詰まりもなく安定的にアンモニアを供給できることを見いだして本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、配管の目詰まりのおそれをなくし、また還元剤を速やかに、安定的に生成させることにより、排気ガスの浄化性能の信頼性および排気ガスの浄化効率を高めた排ガス処理装置を提供することを目的としている。

上記問題点を解消すべく鋭意検討した結果、尿素の加水分解用触媒として金属酸化物微粒子のハニカム状成形体、膜状成形体を用いることで、上記問題点をいずれも解消しうることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の構成は以下の通りである。
[1]排気系に設けられ、排気ガス中のＮＯxを選択還元する装置(A)と、
選択還元装置の上流側に設けられた尿素を分解してアンモニアをＮＯx還元用ガスとし
て供給する装置(B)とからなる排ガス処理装置であって、
装置(B)にハニカム状触媒または膜状触媒を有し、該ハニカム状触媒または膜状触媒が
導電性を有するハニカム基材または網状支持体に金属酸化物微粒子が付着した触媒であり、金属酸化物微粒子がNa、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Zn、Al、Si、P、Sb、Cu、Fe、Ru、Co、Reからなる群から選ばれる1種以上の金属酸化物からなることを特徴とする排ガス処理装置。
[2]前記金属酸化物微粒子がＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＴiＯ₂、ＺrＯ₂、ＮiＯ、Ｆe₂Ｏ₃、ＣoＯ
、ＲuＯ₂、ＣuＯ、Ｒe₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎb₂Ｏ₅、ＭnＯ₂から選ばれる１種または２種以上である[1]の排ガス処理装置。
[3]前記金属酸化物微粒子の平均粒子径が１０ｎｍ〜１０μｍの範囲にある[1]または[2]
の排ガス処理装置。
[4]前記金属酸化物微粒子に加えて、長さ(L)が５０ｎｍ〜１０μｍ、径(D)が１０ｎｍ〜
２μｍ、アスペクト比(L)／(D)が５〜１，０００の範囲にある繊維状物質を含む[1]〜[3]の排ガス処理装置。
[5]さらに、平均粒子径が２〜３００ｎｍの範囲にあるコロイド粒子を含む[1]〜[4]の排
ガス処理装置。
[6]さらに、ペルオキソ化合物に由来する無機酸化物を含む[1]〜[5]の排ガス処理装置。
[7]前記ハニカム状触媒または膜状触媒が電着法によって成形された触媒である[1]〜[6]
の排ガス処理装置。
[8]前記尿素を分解する際の反応温度が９０〜２５０℃の範囲にある[1]〜[7]の排ガス処
理装置。

本発明によれば、尿素の加水分解用触媒として金属酸化物微粒子のハニカム状成形体、
膜状成形体を用いるとシアヌル酸等の高融点物質の生成が抑制され、尿素を選択的にアンモニアに加水分解することができ、安定的に排気ガス中のＮＯｘを選択還元して除去できる排ガス処理装置を提供することができる。

特に、ペルオキソ化合物および／または繊維状物質を含む金属酸化物微粒子分散液に金属製ハニカム基材、金属製網状支持体を浸漬し、電着法によって金属酸化物微粒子を基材上に積層させて得たハニカム状成形体、膜状成形体は、比較的小型の成形体を安価に製造することができるとともに、尿素の加水分解活性が高く、このため比較的低温で運転することができ、シアヌル酸等の高融点物質を生成することなく尿素を選択的にアンモニアに加水分解することができ、安定的に排気ガス中のＮＯｘを選択還元して除去できる排ガス処理装置を提供することができる。

以下、本発明の排ガス処理装置について具体的に説明する。
本発明に係る排ガス処理装置は、排気系に設けられ、排気ガス中のＮＯｘを選択還元する装置(A)と、選択還元装置の上流側に設けられた尿素を分解してアンモニアをＮＯｘ還元用ガスとして供給する装置(B)とからなる排ガス処理装置であって、装置(B)にハニカム状触媒または膜状触媒を有し、該ハニカム状触媒または膜状触媒が導電性を有するハニカム基材または網状支持体に金属酸化物微粒子が付着した触媒であり、金属酸化物微粒子がNa、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Zn、Al、Si、P、Sb 、Cu、Fe、Ru、Co、Reからなる群から選ばれる1種以上の金属酸化物からなることを特徴としている。

このような本発明にかかる排ガス処理装置の一態様を図１に示す。図１に示されるように、本発明では、前記選択還元装置の上流側に設けられたハニカム状触媒または膜状触媒により尿素を分解してアンモニアをNO_x還元用ガスとして供給する装置とからなる排ガス
処理装置が設けられている。排ガス処理装置の一態様を図に示した。
ハニカム状触媒または膜状触媒
ハニカム状触媒または膜状触媒は、導電性を有するハニカム状基材または網状支持体表面に、金属酸化物微粒子層（触媒層）が形成されたものである。

基材
金属製ハニカム基材としてはアルミ、錫、各種ステンレス製等のハニカム基材が挙げられる。

前記ハニカム基材の外径が１０〜２００ｍｍの範囲にある断面を有し、目開きが１〜３０ｍｍの範囲にあり、壁厚が０．０１〜５ｍｍの範囲にあり、長さが２０〜１０００ｍｍの範囲にあることが好ましい。

外径が小さすぎると、ハニカム状触媒自体を多く使用する必要がある。本来、大きなハニカム状触媒を用いることが効果的であり、経済的である。外径が大きすぎると、金属酸化物微粒子層の形成が不均一となる場合がある。これに対し、前記範囲にあれば、均一な触媒層を形成できる。また、ハニカム成形体は積層して用いてもよい。なお、外径を大きくするのであれば、外径が適当な大きさのものを積層して用いることが有利な場合がある。

また、目開きが狭すぎると、尿素の加水分解反応時に、差圧が生じたり、目詰まりを起こす場合がある。目開きが大きすぎると、触媒等として用いた場合に反応ガスの吹き抜けがおこり、充分な触媒性能が得られず、尿素との接触効率が低下し、充分な尿素加水分解性能が得られないことがある。

なお、目開き形状を特に限定するものではない。ここで、目開きとは、円形、楕円形、四角形等で一般的に採用される径をいい、円形では直径、楕円形では長径と短径何れかまたは平均値、正方形では１辺の長さ、長方形では縦または横の長さの何れかまたはその平均値をいう。

また、壁厚が薄いものは、ハニカム基材の強度が弱くなり、ハニカム成形体の製造工程、搬送、充填あるいは使用中等に変形を起こすことがある。壁厚が厚すぎると、却って、重量が重くなり、経済性の低下に加えて、設置できるセル数が少なくなるなどの問題点がある。

また、ハニカム基材の長さが短すぎると、ハニカム状触媒を多く使用する必要がある。なお、本来、長いハニカム状触媒を用いる方が効果的であり、経済的である。ただし、ハニカム基材の長さが長すぎると、金属酸化物微粒子層の形成が困難となったり、できたとしても触媒層が不均一となり、触媒性能が充分発揮できない場合がある。

なお、本発明に用いるハニカム基材の形状は、立方体、円柱状、コルゲート等所望の形状を採用することができ、また、目開きの形状も円形、三角形、四角形他種々の形状を採用することができる。

なお、前記金属製ハニカム基材に加えて、ガラス、酸化チタン、コージライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素等からなるセラミックス製の絶縁性基材上に導電膜を形成した導電性のハニカム基材を用いることができる。例えば、絶縁性基材上にアルミ、錫、金、銀、銅等の金属膜の他、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）等の導電性を有する金属酸化物からなる膜を形成したハニカム基材を用いることができる。

しかしながら、金属製ハニカム基材の場合は熱伝導がよく、触媒層全域にわたって反応温度を均一に調整することができるので好適に用いることができ、また、基材自体の製造が容易である。

ハニカム型導電性基材を用いると、従来公知の成型法によるハニカム型触媒等に比して、極めて容易に、クラック等を生じることなく、強度、耐摩耗性等に優れた微粒子層を形成したハニカム型触媒等を得ることができる。

なお、本発明に用いる導電性ハニカム基材の形状は、立方体、円柱状、コルゲート等所望の形状を採用することができ、また、目開きの形状も円形、三角形、四角形他種々の形状を採用することができる。

膜状触媒には、基材として網状の支持体を用いる。網状支持体の材質は前記したハニカム基材と同様である。金属製網状支持体としてはアルミ、錫、各種ステンレス製等の支持体が挙げられる。なかでも銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレスから選ばれる１種または２種以上の金属または合金は安価で導電性が比較的良好で、特にステンレス製網状支持体は強度に優れ高温で使用することができるので好ましい。

網状支持体は、網目の大きさ（目開きということがある）が０．０３〜１０ｍｍ、さらには０．１〜５ｍｍの範囲にある網状支持体を用いることが好ましい。
網目が小さいと、通常、線の太さが細く、支持体が柔軟しすぎたり、強度が不充分で用途に制限がある。網目が大きすぎると、後述する通気孔が大きくなり過ぎ、尿素の加水分解性能が不充分となることがある。

網状支持体は平板状でもよく、さらに予め波状、円筒状等に加工したものを使用することもできる。さらに、平板状の網状支持体に金属酸化物微粒子層を形成した後波状、円筒状等に加工して使用することもできる。

触媒層の厚さはハニカム状成触媒と同様に０．１μｍ〜５ｍｍ、さらには０．２μｍ〜２ｍｍの範囲にあることが好ましい。
金属酸化物微粒子
本発明に用いる金属酸化物微粒子としては、IA族、IIA族、IIIA族、IVA族、VA族、VIA
族、VIIA族、IB族、IIB族、IIIB族、IVB族、VB族、VIII族からなる群から選ばれる1種以
上の元素の金属酸化物微粒子が好適に用いられる。具体的にはNa、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Zn、Al、Si、P、Sb、Cu、Fe、Ru、Co、Reからなる群か
ら選ばれる１種以上の元素の金属酸化物からなる金属酸化物粒子（複合金属酸化物微粒子を含む）が挙げられる。

なかでも、前記金属酸化物微粒子がＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＴiＯ₂、ＺrＯ₂、ＮiＯ、Ｆe₂Ｏ₃、ＣoＯ、ＲuＯ₂、ＣuＯ、Ｒe₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎb₂Ｏ₅、ＭnＯ₂からなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。このような金属酸化物微粒子は直流電圧の印加により網状支持体に付着させることができ、また尿素の加水分解反応に高い活性を有し好適に用いることができる。

金属酸化物微粒子の平均粒子径は１０ｎｍ〜１０μｍ、さらには２０ｎｍ〜５μｍの範囲にあることが好ましい。金属酸化物微粒子の平均粒子径が小さすぎると、微粒子層を形成した後、乾燥あるいは焼成した際に微粒子層の収縮が激しく、微粒子層にクラックが生じることがある。金属酸化物微粒子の平均粒子径が大きすぎると、導電性基材上への積層が不充分になったり、積層しても基材との密着性、強度、耐摩耗性等が不充分となることがある。このため、排ガス処理装置用の尿素の加水分解反応用触媒として用いるには、前記範囲の平均粒子径であるものが望ましい。
金属酸化物微粒子層
基材上に形成される金属酸化物微粒子層の厚さは０．１μｍ〜５ｍｍ、さらには０．２μｍ〜２ｍｍの範囲にあることが好ましい。金属酸化物微粒子層の厚さが薄いと、触媒性能が低く、充分な加水分解性能が得られないことがある。また、金属酸化物微粒子層の厚さが厚すぎると、ハニカム基材への密着性が不充分であったり、金属酸化物微粒子層の強度、耐摩耗性等が不充分となることがある。また厚すぎると、基材に熱伝導性に優れた金属製の基材を用いた効果が低減し、すなわち、吸熱反応である尿素の加水分解反応に伴う熱を迅速に供給し、触媒層全域にわたって反応温度を所定の温度に均一に調整することができる効果が得られない場合がある。

金属酸化物微粒子層中の金属酸化物微粒子の含有量は固形分として５０〜９９重量％、さらには７０〜９８重量％の範囲にあることが好ましい。
金属酸化物微粒子層中の金属酸化物微粒子の含有量が少ないと、尿素の加水分解性能が不十分となり、多すぎても、後述する製造方法上、ペルオキソ化合物が少ないために金属酸化物微粒子をハニカム基材や網状支持体に電気的に泳動させる効果、あるいは積層させる効果が不十分となり、積層できたとしてもと、バインダーとして作用する無機酸化物が少ないために金属酸化物微粒子層の強度が不十分となる場合がある。また、後述する繊維状微粒子が少ないためにハニカム基材との密着性、強度、耐摩耗性等が不充分となることがある。さらに、後述するコロイド粒子が少ないために金属酸化物微粒子層の緻密性、強度、耐摩耗性等が不十分となる場合がある。

本発明では、金属酸化物微粒子以外に繊維状微粒子を含んでいてもよい。
繊維状微粒子としては繊維状シリカ、繊維状アルミナ、繊維状酸化チタン、繊維状シリ
カアルミナ等が挙げられる。

繊維状微粒子は長さが５０ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜５μｍの範囲にあり、径が１０ｎｍ〜２μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜２μｍの範囲にあり、アスペクト比長さ／径が５〜１，０００、好ましくは１０〜５００の範囲である。

繊維状微粒子の大きさが上記範囲にあると形成される金属酸化物微粒子層と、ハニカム基材や網状支持体との密着性、強度、耐摩耗性等に優れている。
繊維状微粒子の大きさが上記範囲にあると形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が高いだけでなく、金属酸化物微粒子層は強度、耐摩耗性にも優れている。繊維状微粒子が短いものは、繊維状粒子の径の大きさにもよるが繊維状であっても形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。繊維状微粒子が長すぎると、繊維状粒子同士が顕著に交絡するようになるためか形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。

繊維状微粒子の径が小さいものは繊維状粒子自体が基材との密着性が不充分であり、また基材上への繊維状微粒子による凹凸形成効果が小さいためか形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。繊維状微粒子の径が大きいものは、繊維状粒子自体が基材との密着性が不充分となり、形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。

また、アスペクト比が小さいものは繊維状微粒子による凹凸形成効果が小さいためか形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。アスペクト比が高すぎると、繊維が長すぎてしまい、繊維状粒子同士が交絡するようになるためか形成される金属酸化物微粒子層と基材との密着性が不充分となることがある。

繊維状微粒子の使用量は、金属酸化物微粒子に対し、２０重量％以下、好ましくは、１０重量％以下であることが望ましい。
繊維状粒子は、ハニカム基材や網状支持体と、金属酸化物微粒子層との密着性を高める作用がある。繊維状粒子の使用量が多すぎると、かえって金属酸化物微粒子の割合が少なくなるために尿素の加水分解性能が不充分となることがある。

さらに、本発明では平均粒子径が２〜３００ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍの範囲にあるコロイド粒子を用いることができる。コロイド粒子としては粒子表面に帯電した粒子であれば特に制限はないが酸化チタン、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、ジルコニア等のコロイド粒子が挙げられる。このようなコロイド粒子を含んでいると後述する製造方法において直流電圧を印加して金属酸化物微粒子を積層させる際に金属酸化物微粒子の積層が促進される傾向があり、また形成された金属酸化物微粒子層の緻密度が向上するとともに強度、耐摩耗性が向上する傾向がある。

さらに、金属酸化物微粒子層は前記繊維状微粒子、コロイド粒子以外にバインダーとして作用する無機酸化物とからなることが好ましい。このとき、無機酸化物はペルオキソ化合物に由来する無機酸化物であることが好ましい。ペルオキソ化合物としてはペルオキソチタン酸、ペルオキソニオブ酸、ペルオキソタングステン酸、ペルオキソモリブデン酸およびこれらの塩等が挙げられる。

このようなペルオキソ化合物は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化モリブデン等の無機酸化物あるいは無機水酸化物、好ましくはこれらのゾルあるいはゲルと過酸化水素を反応させることによって合成することができる。

なお、これらの無機酸化物は、バインダーとして機能する以外に、金属酸化物微粒子のハニカム基材や網状支持体への電気的泳動、あるいは基材上への積層を促進する効果を有し、さらに尿素の加水分解反応に高い活性を有し、金属酸化物微粒子が少ない場合においても充分な活性を発揮するとともに強度、耐摩耗性等に優れたハニカム状触媒または膜状触媒が得られる。

金属酸化物微粒子層中のペルオキソ化合物に由来する無機酸化物の含有量が固形分として５０重量％以下、好ましくは１〜５０重量％、さらには２〜３０重量％の範囲にあることが望ましい。

このような繊維状微粒子、コロイド粒子および前記無機酸化物の含有量は、金属酸化物微粒子層中の金属酸化物微粒子の含有量が固形分として５０〜９９重量％の範囲にあれば、前記個別の含有量の範囲で特に制限無く用いることができる。

ついで、上記した金属酸化物微粒子層を有するハニカム状または膜状触媒の製造方法は、前記した導電性を有する金属製ハニカム基材または網状を、必要に応じて繊維状微粒子、コロイド粒子、ペルオキソ化合物を含む金属酸化物微粒子分散液に浸漬し、導電性基材と分散液に直流電圧を印加する。
金属酸化物微粒子分散液
触媒を調製する際に使用される金属酸化物微粒子分散液の濃度は、必要に応じて用いる繊維状微粒子、コロイド粒子およびペルオキソ化合物との合計の固形分としての濃度が１〜３０重量％、さらには１〜２０重量％の範囲にあることが好ましい。

金属酸化物微粒子分散液の濃度が低すぎると、積層させる基材表面の面積にもよるが濃度が薄すぎて１回の操作で所望の厚さに積層できない場合があり、繰り返し積層操作が必用となる。金属酸化物微粒子分散液の濃度が高すぎると、積層した金属酸化物微粒子層の厚さが不均一となったり、緻密度が低下し、強度、耐摩耗性が不充分となることがある。分散媒
金属酸化物微粒子分散液の分散媒としては水、アルコール類、ケトン類、グリコール類から選ばれる１種または２種以上が用いられる。

具体的には、アルコール類としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等、ケトン類としてはアセトンなどグリコール類としてエチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。

なかでも、水は好適に用いることができ、場合によっては水とメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等の比較的低沸点のアルコール類を含む水性分散媒を用いることもできる。水性分散媒は金属酸化物微粒子、ペルオキソ化合物、繊維状微粒子、コロイド粒子を均一に分散できるとともに、基材上に金属酸化物微粒子層を形成する際に分散媒が蒸発しやすいので好適に用いることができる。

ハニカム状または膜状触媒の製造
金属酸化物微粒子分散液にハニカム基材や網状支持体を浸漬し、ハニカム基材や網状支持体と分散液に直流電圧を印加する。金属酸化物微粒子分散液の使用量は、ハニカム基材や網状支持体のゼオライト触媒層が所望の厚さとなるように使用する。

印加電圧はハニカム基材や網状支持体の種類等によっても異なるが０．５〜１００Ｖ（DC）、さらには１〜５０Ｖ（DC）の範囲にあることが好ましい。
印加電圧が０．５Ｖ（DC）未満の場合は、金属酸化物微粒子の積層が不充分となり、金属酸化物微粒子が斑に積層したり、積層に長時間を要することがある。

印加電圧が１００Ｖ（DC）を超えると、積層速度は速いものの、得られる金属酸化物微粒子層の緻密度が低下し、強度、耐摩耗性が不充分となることがある。
印加する時間は、金属酸化物微粒子層が所望の厚さとなる時間とするが、概ね１〜６０分程度である。

金属酸化物微粒子を積層させた後、基材を取り出し、乾燥し、必要に応じて加熱処理する。
乾燥方法は従来公知の方法を採用することができ、風乾することも可能であるが、通常５０〜２００℃で０．２〜５時間程度乾燥する。加熱処理は、通常、２００〜８００℃、さらには３００〜６００℃で概ね１〜４８時間焼成する。

さらに、上記のようにして得られた金属酸化物微粒子層には、乾燥後あるいは加熱処理後、新たな成分をイオン交換法あるいは含浸法等従来公知の方法で担持することができる。

新たな担持成分としては、V₂O₅、WO₃、Fe₂O₃、Re₂O₃、ReO₂、Nb₂O₅、CuO、NiOなどが挙げられる。その担持量は、１〜１０重量％の範囲にあることが望ましい。
このようにして形成されたハニカム状または膜状触媒の金属酸化物微粒子層は、厚さが０．１μｍ〜５ｍｍ、さらには０．２μｍ〜２ｍｍの範囲にあることが好ましい。

ハニカム状触媒、網状触媒による尿素の分解
本発明は、前記ハニカム状触媒、網状触媒を装置(B)に充填し、これに尿素水溶液を供
給して尿素を加水分解反応によりアンモニアと炭酸ガスに変換し、このアンモニアガスを下流の排気ガス中のＮＯｘを選択還元する装置(A)に供給し、ＮＯｘを還元して窒素と水
に変換して排気ガスを浄化するものである。

装置(B)における尿素加水分解反応器あるいは充填する触媒の量は、自動車の燃料の種
類、排気量等によって異なるが、概ね０．５〜２０Ｌの範囲である。
尿素は水溶液として供給するが、尿素水の濃度は概ね１０〜５０重量％の範囲である。

尿素水の濃度が５０重量％を越えると、反応温度によっても異なるが高融点物質が生成するためかアンモニア生成率が低下する場合があり、尿素水の濃度が１０重量％未満の場合は、水が過剰であり、水の加熱エネルギー、尿素水の供給量等の点から効率的でない。

前記尿素を分解する際の反応温度は９０〜２５０℃、さらには１００〜２００℃の範囲にあることが好ましい。
反応温度が９０℃未満の場合はアンモニアの生成率が低く、排気ガス中のＮＯｘの選択還元が不十分となることがあり、反応温度が２５０℃を越えるとシアヌル酸、イソシアン酸、メラミン等の高融点物質が生成するためかアンモニア生成率が低下する傾向にある。

[実施例]
以下、実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
［実施例１］
繊維状微粒子(1)の調製
ルチルチタン粉末（商品名CR-EL、石原産業(株)製）６０ｇを濃度４０重量％のＮａＯ
Ｈ水溶液１０Lに混合した。この酸化チタン粉末混合アルカリ水溶液をオートクレーブに
充填し、１５０℃で２５時間撹拌しながら水熱処理した。その後、室温までに冷却し、濾過分離し、１Ｎの塩酸２０Lを掛けて洗浄し、ついで、１２０℃で１６時間乾燥し、つい
で５００℃で焼成して酸化チタンの繊維状微粒子(1)を調製した。繊維状微粒子(1)の長さ（Ｌ）、径（Ｄ）、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）を測定し、結果を表１に示した。
金属酸化物微粒子(1)の調製
塩化ジルコニウム水溶液（第１稀元素化学工業（株）製：ジルコンゾール、ＺrＯ₂濃度２５．１重量％）３２９．５ｇと硝酸コバルト（関西化学(株)製：ＣoＯ濃度２５．７７
重量％）２６０．６ｇとを純水３６３０ｇに溶解した混合水溶液を調製した。

水酸化ナトリウム（関東化学（株）製）１２９．９ｇを純水１１０００ｇに溶解したアルカリ水溶液を室温で撹拌しながら、これに上記混合水溶液を１０分で添加して水酸化ジルコニウム、水酸化コバルトの混合ヒドロゲルを調製した。

ついで、７０℃で２時間熟成した後、濃度６３重量％の硝酸を用いてヒドロゲルのｐＨを７．５〜８になるように調整した。その後、ヒドロゲルを濾過し、洗浄し、１２０℃で乾燥し、ついで、５００℃で２時間焼成してＺrＯ₂・ＣoＯ複合酸化物を得た。

ＺrＯ₂・ＣoＯ複合酸化物１００ｇを粉砕して平均粒子径１．０μｍの粒子とした。こ
の粉体に、塩化ルテニウム（小島化学（株）製）３．４ｇを水１２．５ｇに溶解したＲu
Ｏ₂として濃度５重量％の塩化ルテニウム水溶液を吸収させ、ついで、１２０℃で１６時
間乾燥した。その後、乾燥粉体１００ｇを濃度５重量％のアンモニア水１６６６ｇに分散させ、１時間撹拌した後、濾過し、洗浄して塩素を除去し、再び、１２０℃で１６時間乾燥してメタネーション用触媒成分である金属酸化物微粒子(1)を調製した。金属酸化物微
粒子(1)の組成を表に示した。
金属酸化物微粒子分散液(1)の調製
金属酸化物微粒子(1)９４．７ｇを純水５００ｇに分散させ、撹拌しながらコロイド粒
子としてチタニアゾル（触媒化成工業（株）製：HPW-18NR、平均粒子径１８ｎｍ、ＴiＯ₂濃度１０重量％、分散媒：水）２９ｇおよび繊維状微粒子(1)２．４ｇを加えた。ついで
、３０分撹拌した後、２０分間超音波を照射して金属酸化物微粒子分散液(1)を調製した
。
ハニカム状触媒(1)の調製
５００ｍｌのガラスビーカーに金属酸化物微粒子分散液(1)４００ｇを入れ、この分散
液に負極としてハニカム基材（新日本製鉄（株）製：外径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、壁厚３０μｍ、目開き６００ｃｐｓｉ、ＳＵＳ製）を、正極としてＳＵＳ製（ハニカム基材と同材質）の５cmX５cmの平板を挿入した。金属酸化物微粒子分散液(1)をマグネチックスターラーで攪拌しながら、１ｍｍφのＳＵＳ線で直流電源として直流電圧装置（菊水電気（株）型式ＰＡＤ３５―１０L）と正極および負極を接続し、１５Ｖ（DC）の電圧を２分間
印加した。微粒子層を形成したハニカム基材を取り出し、ついで、１２０℃で３時間乾燥し、５００℃で２時間焼成してハニカム状触媒(1)を調製した。

得られたハニカム状触媒(1)について、微粒子層の厚さ、密着性、微粒子層の均一性を
評価し、結果を評に示した。
なお、微粒子層の厚さ、密着性、微粒子層の均一性は下記の方法および評価基準で評価した。

微粒子層の厚さ
電着されたハニカム基材試料(1)をエポキシ樹脂で固め、金きり鋸で輪切りに切断し、
断面を研磨すし、この断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日立製作所（株）製）で撮影し、写真上でノギスにより膜厚を測定し、結果を表に示した。

密着性
ハニカム基材外表面に電着した触媒層を親指の腹で擦り、
親指に触媒粉が全然付かない ◎
親指に触媒分が多少付く ○
親指で擦ると触媒分が剥離する ×
微粒子層の均一性
ＳＥＭ写真より目視で膜の均一性を判断した。

ハニカム基材に触媒が均一な膜を形成していた。 ◎
ハニカム基材に触媒が一部不均一に電着されていた。 ○
ハニカム基材に触媒がマダラに電着されていた。 △
ハニカム基材に触媒が電着されていなかった。 ×
尿素加水分解反応
角柱状反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）にハニカム状成形体(1)を充填し、温度
を１５０℃および２２０℃に調整し、濃度２５重量％の尿素水を４０ｇ／Ｈｒの一定速度で供給し、おのおの１時間経過後、１０分間ガスを採取してアンモニアを分析し、アンモニアの生成率を表に示した。反応温度１５０℃については、４８時間後のアンモニア生成率も表に示した。

なお、アンモニアの生成率（％）は、１０分間のアンモニア生成量（等量）／１０分間の供給尿素（等量）ｘ１００で表示した。
[実施例２]
金属酸化物微粒子(2)の調製
実施例１と同様にしてＺrＯ₂・ＣoＯ複合酸化物を調製し、ＺrＯ₂・ＣｏＯ複合酸化物
１００ｇを粉砕して平均粒子径１．０μｍの金属酸化物微粒子(2)を調製した。

金属酸化物微粒子(2)の組成を表に示した。
金属酸化物微粒子分散液(2)の調製
金属酸化物微粒子(2)９４．７ｇを純水５００ｇに分散させ、撹拌しながらコロイド粒
子としてチタニアゾル（触媒化成工業（株）製：HPW-18NR、平均粒子径１８ｎｍ、ＴiＯ₂濃度１０重量％、分散媒：水）２９ｇおよび繊維状微粒子(1)２．４ｇを加えた。ついで
、３０分撹拌した後、２０分間超音波を照射して金属酸化物微粒子分散液(2)を調製した
。
ハニカム状触媒(2)の調製
実施例１において、金属酸化物微粒子分散液(2)を用いた以外は同様にしてハニカム状
触媒(2)を調製した。

得られたハニカム状触媒(2)について、微粒子層の厚さ、密着性、微粒子層の均一性お
よび尿素加水分解反応特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例３]
ハニカム状触媒(3)の調製
実施例２と同様にしてハニカム状触媒(2)を調製した。

別途調整したＶ₂Ｏ₅としての濃度５重量％のバナジン酸アンモニウム水溶液１００ｇにハニカム状触媒(2)を１時間浸漬してバナジン酸アンモニウムを吸着させた。
ついで、ハニカム基材を取り出し、１２０℃で３時間乾燥し、５００℃で２時間焼成してハニカム状触媒(3)を調製した。Ｖ₂Ｏ₅の含有量を表に示した。また、尿素加水分解反
応特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例４]
ハニカム状触媒(4)の調製
実施例２と同様にしてハニカム状触媒(2)を調製した。

別途調整したＶ₂Ｏ₅としての濃度５重量％のバナジン酸アンモニウム水溶液１００ｇ、ＷＯ₃としての濃度５重量％のタングステン酸アンモニウム水溶液１００ｇとの混合水溶
液にハニカム状触媒(2)を１時間浸漬してバナジン酸アンモニウムおよびタングステン酸
アンモニウムを吸着させた。

ついで、ハニカム基材を取り出し、１２０℃で３時間乾燥し、５００℃で２時間焼成してハニカム状触媒(3)を調製した。Ｖ₂Ｏ₅、およびＷＯ₃の含有量を表に示した。また、尿素加水分解反応特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例５]
金属酸化物微粒子分散液(5)の調製
実施例１において、チタニアゾル２９ｇの代わりにＴiＯ₂濃度５重量％のペルオキソチタン酸水溶液５８ｇを用いた以外は同様にして金属酸化物微粒子分散液(5)を調製した。
ハニカム状触媒(5)の調製
実施例１において、金属酸化物微粒子分散液(5)を用いた以外は同様にしてハニカム状
触媒(5)を調製した。

得られたハニカム状触媒(5)について、微粒子層の厚さ、密着性、微粒子層の均一性お
よび尿素加水分解反応特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例６]
金属酸化物微粒子分散液(6)の調製
実施例１と同様にして調製した金属酸化物微粒子(1)１００ｇを純水９００ｇに分散さ
せ、３０分撹拌した後、２０分間超音波を照射して金属酸化物微粒子分散液(6)を調製し
た。
膜状触媒(6)の調製
ステンレス製バット（３００ｍｍｘ８０ｍｍｘ５０ｍｍ）に金属酸化物微粒子分散液(6)１０００ｇを入れ、この分散液に負極として網状支持体（ステンレス製、目開１７７μ
ｍ、長さ２５０ｍｍ、幅５０ｍｍ）を入れ、正極としてステンレス製の２５０ｍｍX５０
ｍｍの平板を挿入した。金属酸化物微粒子分散液(6)をマグネチックスターラーで攪拌し
ながら、１ｍｍφの銅線で直流電源として直流電圧装置（菊水電気（株）型式ＰＡＤ３５―１０L）と正極および負極を接続し、２０Ｖ（DC）の電圧を５分間印加して金属酸化物
微粒子層を形成した。ついで、微粒子層を形成した網状支持体を取り出し、１２０℃で１時間乾燥し、５００℃で２時間焼成して膜状触媒(6)を調製した。

得られた膜状触媒(6)について、金属酸化物微粒子層の厚さ、密着性、金属酸化物微粒
子層の均一性および尿素加水分解特性を評価し、結果を表に示した。
なお、膜状触媒(6)の場合は、ゼオライト触媒層の厚さをノギスにより測定し、網状支
持体の厚さを差し引き、これを厚さとして表に示した。

ゼオライト触媒層の均一性
ＳＥＭ写真より目視で膜の均一性を判断した。
網状支持体に金属酸化物微粒子が均一な厚みで層を形成している：◎
網状支持体に金属酸化物微粒子が不均一な厚みで層を形成している：○
網状支持体に金属酸化物微粒子が斑に付着している：△
網状支持体に金属酸化物微粒子が殆ど付着していない：×
尿素加水分解反応
円筒型反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）に円柱状に丸めた膜状触媒(6)を充填し
、温度を１２０℃、１８０℃および２２０℃に調整し、濃度２５重量％の尿素水を４０ｇ／Ｈｒの一定速度で供給し、おのおの１時間経過後、１０分間ガスを採取してアンモニアを分析し、アンモニアの生成率を表に示した。反応温度１８０℃については、２４時間後のアンモニア生成率も表に示した。
[実施例７]
金属酸化物微粒子分散液(7)の調製
実施例１と同様にして調製した金属酸化物微粒子(1)９４．７ｇを純水９００ｇに分散
させ、撹拌しながらＴiＯ₂濃度５重量％のペルオキソチタン酸水溶液５８ｇおよび繊維状微粒子(1)２．４ｇを加えた。ついで、３０分撹拌した後、２０分間超音波を照射して金
属酸化物微粒子分散液(7)を調製した。
膜状触媒(7)の調製
実施例６において、金属酸化物微粒子分散液(7)を用いた以外は同様にして膜状触媒(7)を調製した。得られた膜状触媒(7)について金属酸化物微粒子層の厚さ、密着性、金属酸
化物微粒子層の均一性および尿素加水分解特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例８]
膜状触媒(8)の調製
実施例７と同様にして膜状触媒(7)を調製した。

別途調整したＶ₂Ｏ₅としての濃度５重量％のバナジン酸アンモニウム水溶液１００ｇ、ＷＯ₃としての濃度５重量％のタングステン酸アンモニウム水溶液１００ｇとの混合水溶
液に膜状触媒(7)を１時間浸漬してバナジン酸アンモニウムおよびタングステン酸アンモ
ニウムを吸着させた。ついで、膜状触媒(7)を取り出し、１２０℃で３時間乾燥し、５０
０℃で２時間焼成して膜状触媒(8)を調製した。Ｖ₂Ｏ₅、およびＷＯ₃の含有量を表に示した。また、尿素加水分解反応特性を評価し、結果を表に示した。
[実施例９]
金属酸化物微粒子分散液(9)の調製
実施例２と同様にして金属酸化物微粒子分散液(2)を調製した。
膜状触媒(9)の調製
ステンレス製バット（３００ｍｍｘ８０ｍｍｘ５０ｍｍ）に金属酸化物微粒子分散液(2)１０００ｇを入れ、この分散液に負極として網状支持体（ステンレス製、目開１７７μ
ｍ、長さ２５０ｍｍ、幅５０ｍｍ）を入れ、正極としてステンレス製の２５０ｍｍ×５０ｍｍの平板を挿入した。金属酸化物微粒子分散液(2)をマグネチックスターラーで攪拌し
ながら、１ｍｍφの銅線で直流電源として直流電圧装置（菊水電気（株）型式ＰＡＤ３５-１０L）と正極および負極を接続し、２０Ｖ（DC）の電圧を５分間印加して金属酸化物微粒子層を形成した。ついで、微粒子層を形成した網状支持体を取り出し、１２０℃で１時間乾燥し、５００℃で２時間焼成して膜状成形体を調製した。

ついで、別途調整したＶ₂Ｏ₅としての濃度５重量％のバナジン酸アンモニウム水溶液１００ｇ、ＷＯ₃としての濃度５重量％のタングステン酸アンモニウム水溶液１００ｇとの
混合水溶液に膜状成形体を１時間浸漬してバナジン酸アンモニウムおよびタングステン酸アンモニウムを吸着させた。

ついで、膜状成形体を取り出し、１２０℃で３時間乾燥し、５００℃で２時間焼成して膜状触媒(9)を調製した。Ｖ₂Ｏ₅、およびＷＯ₃の含有量を表に示した。また、尿素加水分解反応特性を評価し、結果を表に示した。
[比較例１]
ペレット状触媒(R1)の調製
実施例１に準じて調製した平均粒子径１．４μｍのＺrＯ₂・ＣｏＯ複合酸化物１２８０ｇと、水２２４０ｇと、バインダーとして粉末状アルミナ（触媒化成工業（株）製：Cataloid-AP、固形分（Ａl2Ｏ3）濃度７０．３重量％、CH3COOH含有量１０．８重量％、水分
１８．９重量％）４５５．２ｇと水８．６Ｋｇとを混合して、固形分濃度１２．７重量％のスラリーを得た。ついで、濃度１５重量％のアンモニア水４６．５ｇを添加してｐＨを９．４に調整し、９５℃で３時間熟成した。

熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥（熱風の入口温度３００〜３２０℃、出口温度１２０〜１３０℃）して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は６５μｍ、水分含有量は２４．５重量％であった。

この粉末１．３２Ｋｇを高速攪拌粉体混合機（三井鉱山（株）製：ヘンシェルミキサー、ＦＭ−２０Ｃ／Ｉ型）に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．４７Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４４．２重量％に調整した。

この水分調整した粉末を、下押しロール型の押出し機（不二パウダル（株）製：デイスクペレッター、Ｆ−５（ＰＶ−Ｓ）／１１−１７５型）にてペレットに成形した。この
とき、先ず、押出し機のノズル径３ｍｍφで押し出すとともに長さを約５ｍｍで切断して成形した。得られたペレットを１３０℃で２４時間乾燥し、ついで５００℃で２時間焼成してペレット状触媒(R1)を得た。ペレット状触媒(R1)の平均径は３．０ｍｍ、平均長さ４．８ｍｍであった。ペレット状触媒(R1)の組成は、ＺrＯ₂：４４．２重量％、ＣoＯ：３
５．８重量％、Ａl2Ｏ3：２０重量％であった。

尿素加水分解反応
円筒型反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）にペレット状触媒(R1)４．５ｇを充填した以外は実施例６と同様にして尿素の加水分解反応を行い、結果を表に示した。
[比較例２]
ペレット状触媒(R2)の調製
比較例１と同様にしてペレット状触媒(R1)を調製した。

ついで、別途調整したＶ₂Ｏ₅としての濃度５重量％のバナジン酸アンモニウム水溶液１００ｇ、ＷＯ₃としての濃度５重量％のタングステン酸アンモニウム水溶液１００ｇとの
混合水溶液にペレット状触媒(R1)を１時間浸漬してバナジン酸アンモニウムおよびタングステン酸アンモニウムを吸着させた。

ついで、ペレット状触媒(R1)を取り出し、１２０℃で３時間乾燥し、５００℃で２時間焼成してペレット状触媒(R2)を調製した。ペレット状触媒(R2)の平均径は３．０ｍｍ、平均長さ４．８ｍｍであった。ペレット状触媒(R2)の組成は、ＺrＯ₂：４０．１重量％、ＣoＯ：３２．５重量％、Ａl₂Ｏ₃：１８．２重量％、Ｖ₂Ｏ₅：４．６重量％、ＷＯ₃：４．
６重量％であった。
尿素加水分解反応
円筒型反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）にペレット状触媒(R2)４．５ｇを充填した以外は実施例６と同様にして尿素の加水分解反応を行い、結果を表に示した。
[比較例３]
ペレット状触媒(R3)の調製
酸化チタン担体（形状：ペレット、平均径１．５ｍｍ、平均長さ１．７ｍｍ）５０ｇにタングステン酸アンモニウム水溶液（ＷＯ₃濃度５重量％）３０ｇを吸収させ、１３０℃
で２４時間乾燥した後、バナジンサンアンモニウム水溶液（Ｖ₂Ｏ₅濃度５重量％）３０ｇを吸収させ、ついで、１３０℃で２４時間乾燥した後、５００℃で２時間焼成してペレット状触媒(R3)を調製した。ペレット状触媒(R3)の組成は、ＴiＯ₂：９４．３重量％、Ｖ₂
Ｏ₅：２．８重量％、ＷＯ₃：２．８重量％であった。

尿素加水分解反応
円筒型反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）にペレット状触媒(R3)４．５ｇを充填した以外は実施例６と同様にして尿素の加水分解反応を行い、結果を表に示した。
[比較例４]
尿素加水分解反応
円筒型反応器（内径３１ｍｍ、長さ５２ｍｍ）に円柱状に丸めた網状支持体（ステンレス製、目開１７７μｍ、長さ２５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、なお触媒層は形成していない）を充填し、温度を１５０℃および２２０℃に調整し、濃度２５重量％の尿素水を４０ｇ／Ｈｒの一定速度で供給し、おのおの１時間経過後、１０分間ガスを採取してアンモニアを分析し、アンモニアの生成率を表に示した。反応温度２２０℃については、４８時間後のアンモニア生成率も表に示した。

本発明にかかる排ガス処理装置の一態様の概略図を示す。

Claims

排気系に設けられ、排気ガス中のＮＯxを選択還元する装置(A)と、
選択還元装置の上流側に設けられた尿素を分解してアンモニアをＮＯx還元用ガスとして供給する装置(B)とからなる排ガス処理装置であって、
装置(B)にハニカム状触媒または膜状触媒を有し、該ハニカム状触媒または膜状触媒が導電性を有するハニカム基材または網状支持体に金属酸化物微粒子を電着法によって積層し、金属酸化物微粒子層を形成した触媒であり、金属酸化物微粒子がNa、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Zn、Al、Si、P、Sb、Cu、Fe、Ru、Co、Reからなる群から選ばれる1種以上の金属酸化物からなることを特徴とする排ガス処理装置。
前記金属酸化物微粒子がＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＴiＯ₂、ＺrＯ₂、ＮiＯ、Ｆe₂Ｏ₃、ＣoＯ、ＲuＯ₂、ＣuＯ、Ｒe₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎb₂Ｏ₅、ＭnＯ₂から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
前記金属酸化物微粒子の平均粒子径が１０ｎｍ〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
前記金属酸化物微粒子層に、前記金属酸化物微粒子に加えて、長さ(L)が５０ｎｍ〜１０μｍ、径(D)が１０ｎｍ〜２μｍ、アスペクト比(L)／(D)が５〜１，０００の範囲にある繊維状物質を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
前記金属酸化物微粒子層に、さらに、平均粒子径が２〜３００ｎｍの範囲にあるコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排ガス処理装置。
前記金属酸化物微粒子層に、さらに、ペルオキソ化合物に由来する無機酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス処理装置。
前記尿素を分解する際の反応温度が９０〜２５０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の排ガス処理装置。