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JP3340169B2 - Manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst - Google Patents
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JP3340169B2 - Manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst - Google Patents

Manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst

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JP3340169B2
JP3340169B2 JP01802593A JP1802593A JP3340169B2 JP 3340169 B2 JP3340169 B2 JP 3340169B2 JP 01802593 A JP01802593 A JP 01802593A JP 1802593 A JP1802593 A JP 1802593A JP 3340169 B2 JP3340169 B2 JP 3340169B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、ボイラーなど
の排気ガスに含まれる窒素酸化物の除去に使用される排
気ガス浄化用触媒の製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purifying catalyst used for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas from automobiles, boilers and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】排気ガス中に含まれる窒素酸化物の除去
方法としては、(1)V2 O5 -TiO2 触媒を用いるアンモニ
アによる選択的還元法、(2)Pt-Rh/Al2 O3 からなる自動
車用三元触媒法、(3)Pt/Al2 O3 ,Co3 O4 ,YBa2 Cu3 Oy
等の貴金属触媒または金属酸化物触媒を用いた直接分解
法などが知られている。しかしながら、これらの方法は
それぞれ欠点を有しており、決して満足できるものでは
ない。すなわち、(1) の方法はアンモニアを使用するた
め、コストおよび設備面に問題があり、(2) および(3)
の触媒については化学量論量より過剰の酸素の存在下で
は窒素酸化物除去の反応がほとんど進行しないという問
題がある。
2. Description of the Related Art As a method for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas, (1) a selective reduction method using ammonia using a V 2 O 5 —TiO 2 catalyst, and (2) a Pt-Rh / Al 2 O three-way catalyst method for an automobile consisting of 3, (3) Pt / Al 2 O 3, Co 3 O 4, YBa 2 Cu 3 O y
A direct decomposition method using a noble metal catalyst or a metal oxide catalyst is known. However, each of these methods has drawbacks and is never satisfactory. That is, the method (1) uses ammonia, so there are problems in terms of cost and equipment, and (2) and (3)
However, there is a problem that the reaction of removing nitrogen oxides hardly proceeds in the presence of oxygen in excess of the stoichiometric amount.

【0003】このため最近では、過剰の酸素存在下でも
比較的高活性を示す銅化合物含有ゼオライトが注目され
ている。かかる銅化合物含有ゼオライト触媒の製造法と
しては、例えば(a) ゼオライトのイオン交換能力を利用
するイオン交換法、(b) 銅塩を含む水溶液をゼオライト
に含浸させ、吸着、担持させる含浸法、(c) 銅塩を含む
水溶液に沈澱剤を添加して、沈澱物をゼオライトに担持
させる沈着法などが挙げられる。
[0003] For this reason, recently, zeolites containing a copper compound exhibiting relatively high activity even in the presence of excess oxygen have been attracting attention. Examples of the method for producing such a copper compound-containing zeolite catalyst include (a) an ion exchange method utilizing the ion exchange capacity of zeolite, (b) impregnating zeolite with an aqueous solution containing a copper salt, adsorbing, and impregnating the zeolite, c) A precipitation method in which a precipitant is added to an aqueous solution containing a copper salt, and the precipitate is supported on zeolite.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気ガス中
に含有される窒素酸化物を除去する排気ガス浄化用触媒
には、酸素及び水蒸気の共存下において、高活性でかつ
高温耐久性を有することが要求される。この点、(a) の
イオン交換法で得られる触媒は、主活性成分である銅元
素の担持量が低く限定される上に銅が安定にゼオライト
に担持されていないという不利がある。その結果、高温
にさらされると銅の凝集が起こり、十分な活性を持続す
ることが困難である。特に、水蒸気が存在するとさらに
活性は低下しやすい。(b) の含浸法で得られる触媒は、
銅のゼオライトへの担持安定度がイオン交換法よりもさ
らに低く、活性成分のである銅の分散性も低い。そのた
め触媒活性及び耐熱性はイオン交換法で製造した触媒よ
りも低い。(c) の沈着法は、銅の担持量が限定されず、
また複合酸化物が安定にゼオライトに担持されるという
利点がある。しかし、沈着法では複合酸化物の担持状態
の均一性および分散性に限界があり、活性および高温耐
久性の一層の向上は期待できない。
An exhaust gas purifying catalyst for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas must have high activity and high-temperature durability in the coexistence of oxygen and water vapor. Is required. In this regard, the catalyst obtained by the ion exchange method (a) has disadvantages in that the amount of copper element, which is the main active component, is limited to a low amount, and that copper is not stably supported on zeolite. As a result, copper coagulation occurs when exposed to high temperatures, making it difficult to maintain sufficient activity. In particular, when water vapor is present, the activity tends to further decrease. The catalyst obtained by the impregnation method of (b) is
The stability of supporting copper on zeolite is even lower than that of the ion exchange method, and the dispersibility of copper as an active ingredient is low. Therefore, the catalyst activity and heat resistance are lower than those of the catalyst produced by the ion exchange method. In the deposition method (c), the amount of supported copper is not limited,
Further, there is an advantage that the composite oxide is stably supported on the zeolite. However, the deposition method has limitations in the uniformity and dispersibility of the loaded state of the composite oxide, and further improvement in activity and high-temperature durability cannot be expected.

【0005】そこで、本発明の課題は、高活性な担持成
分を従来の沈着法に比しても一層高い安定性、分散性お
よび均一性で担体に担持することができ、それにより酸
素及び水蒸気の共存下においても、窒素酸化物の除去に
対し高い活性を有し、かつ高温での耐久性に優れた排気
ガス浄化用触媒が得られる製造法を提供することにあ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly active carrier component which can be supported on a carrier with higher stability, dispersibility, and uniformity than conventional deposition methods, thereby achieving high oxygen and water vapor. An object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining an exhaust gas purifying catalyst having high activity for removing nitrogen oxides and having excellent durability at high temperatures even in the coexistence of nitrogen.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、かかる
課題を解決するものとして、SiO2 /Al2 O3 モル比が20
〜200 のゼオライト担体と、該担体に担持された銅とケ
イ素との複合酸化物とを有する排気ガス浄化用触媒の製
造方法であって、銅化合物とシリコンアルコキシドを含
有する溶液に前記ゼオライト担体の存在下で水を添加し
ゾルを生成させ、次に、該担体上のゾルをゲル化させて
前記ゼオライト担体を含有するゲルを得、次に、該ゲル
を焼成する工程を有する前記排気ガス浄化用触媒の製造
法が提供される。以下、本発明の排気ガス浄化用触媒の
製造法について詳細に説明する。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 is 20.
A catalyst for purifying exhaust gas, comprising a zeolite carrier of ~ 200 and a composite oxide of copper and silicon supported on the carrier, wherein the zeolite carrier is added to a solution containing a copper compound and a silicon alkoxide. Adding water in the presence to form a sol, then gelling the sol on the carrier to obtain a gel containing the zeolite carrier, and then calcining the gel. There is provided a method of making a catalyst for use. Hereinafter, the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described in detail.

【0007】活性成分 本発明の製造法により製造される触媒は、銅とケイ素と
の複合酸化物を含有する。該触媒は、触媒全体に対し銅
を金属銅換算で1.0 〜15重量%含有することが好まし
く、より好ましくは2〜10重量%含有する。銅の含有量
が少なすぎると触媒活性は低下し、多すぎると窒素酸化
物除去活性および高温での耐久性が低下する傾向にあ
る。
Active Component The catalyst produced by the production method of the present invention contains a composite oxide of copper and silicon. The catalyst preferably contains 1.0 to 15% by weight, more preferably 2 to 10% by weight, of copper based on the entire catalyst. If the content of copper is too small, the catalytic activity tends to decrease, and if it is too large, the nitrogen oxide removing activity and durability at high temperatures tend to decrease.

【0008】また、該触媒は、触媒全体に対しケイ素を
金属ケイ素換算で1.0 〜15重量%含有することが好まし
く、より好ましくは2〜10重量%含有する。ケイ素の含
有量が少なすぎると銅とケイ素からなる複合酸化物が安
定に高い分散度でゼオライト担体に担持されることが困
難であるため、十分な高温耐久性が得難い。また、ケイ
素の含有量が多すぎると触媒活性が著しく低下し易い。
The catalyst preferably contains silicon in an amount of 1.0 to 15% by weight, more preferably 2 to 10% by weight, in terms of metal silicon, based on the entire catalyst. If the content of silicon is too small, it is difficult to stably support the composite oxide composed of copper and silicon on the zeolite carrier with a high degree of dispersion, so that it is difficult to obtain sufficient high-temperature durability. On the other hand, if the silicon content is too large, the catalytic activity tends to be significantly reduced.

【0009】該触媒における銅とケイ素との複合酸化物
は、触媒全体に対し銅とケイ素の合計量として2〜30重
量%の範囲が好ましく、より好ましくは4〜20重量%で
ある。また該複合酸化物のCu/Si の重量比は金属換算で
0.1〜5が好ましく、より好ましくは 0.2〜3である。
The composite oxide of copper and silicon in the catalyst is preferably in the range of 2 to 30% by weight, more preferably 4 to 20% by weight, as the total amount of copper and silicon, based on the whole catalyst. The weight ratio of Cu / Si in the composite oxide is expressed in terms of metal.
It is preferably from 0.1 to 5, more preferably from 0.2 to 3.

【0010】担体 本発明の製造法においては、担体としてSiO2 /Al2 O3
モル比が20〜200 、好ましくは30〜80のゼオライトが用
いられる。SiO2 /Al2 O3 モル比が20未満であると十分
な活性及び十分な高温耐久性が得難く、SiO2 /Al2 O3
モル比が200 を超えると触媒活性が低下する。上記条件
を満たす限り、いずれのゼオライトも使用することがで
きる。例えば、米国特許No.3702886に従って合成された
ZSM-5 、米国特許No.3709979に従って合成されたZSM-1
1、モルデナイト(商品名・TSZ-640NAA、東ソー社
製)、フェリエライト(商品名・TSZ-720KOA、東ソー社
製)およびY型ゼオライト(商品名・TSZ-360HUA、東ソ
ー社製)などを挙げることができ、好ましくはZSM-5 型
ゼオライトである。
Carrier In the production method of the present invention, SiO 2 / Al 2 O 3
Zeolites having a molar ratio of 20 to 200, preferably 30 to 80, are used. If the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is less than 20, it is difficult to obtain sufficient activity and sufficient high-temperature durability, and SiO 2 / Al 2 O 3
If the molar ratio exceeds 200, the catalytic activity decreases. Any zeolite can be used as long as the above conditions are satisfied. For example, synthesized according to U.S. Patent No. 3702886
ZSM-5, ZSM-1 synthesized according to U.S. Pat.
1, mordenite (trade name: TSZ-640NAA, manufactured by Tosoh Corporation), ferrierite (trade name: TSZ-720KOA, manufactured by Tosoh Corporation) and Y-type zeolite (trade name: TSZ-360HUA, manufactured by Tosoh Corporation) And preferably a ZSM-5 type zeolite.

【0011】ゾルの生成 本発明の製造法では、まず、銅化合物とシリコンアルコ
キシドを含有する溶液に前記ゼオライト担体の存在下で
水が添加される。この工程により、シリコンアルコキシ
ド及び銅化合物が加水分解を起こし、ゼオライト担体が
その中に分散した状態の複合含水酸化物からなるゾルが
生成する。
Formation of Sol In the production method of the present invention, first, water is added to a solution containing a copper compound and a silicon alkoxide in the presence of the zeolite carrier. In this step, the silicon alkoxide and the copper compound undergo hydrolysis, and a sol composed of the composite hydrate containing the zeolite carrier dispersed therein is generated.

【0012】この工程で使用される銅化合物としては、
用いられる後述の有機溶媒に可溶性である限り特に制限
なく使用することができ、例えば塩化銅、硝酸銅、硫酸
銅、酢酸銅が挙げられ、好ましくは、塩化銅及び硝酸銅
である。シリコンアルコキシドとしては、例えばシリコ
ンテトラメトキシド、シリコンテトラエトキシド、シリ
コンテトラブトキシド、シリコンテトライソプロポキシ
ド等が挙げられる。好ましくは、シリコンテトラエトキ
シド及びシリコンテトライソプロポキシドである。
The copper compound used in this step includes
As long as it is soluble in the below-mentioned organic solvent used, it can be used without any particular limitation, and examples thereof include copper chloride, copper nitrate, copper sulfate and copper acetate, and preferably copper chloride and copper nitrate. Examples of the silicon alkoxide include silicon tetramethoxide, silicon tetraethoxide, silicon tetrabutoxide, silicon tetraisopropoxide and the like. Preferably, they are silicon tetraethoxide and silicon tetraisopropoxide.

【0013】銅化合物とシリコンアルコキシドとを含有
する溶液の有機溶媒としては、アルコール類が好まし
く、例えばエタノール、ヘキシレングリコール、ブタン
ジオール、トリエタノールアミン、エチレングリコー
ル、ペンタンジオール等が挙げられる。中でも、エチレ
ングリコール及びペンタンジールが好ましい。銅化合物
とシリコンアルコキシドとを含有する溶液は、ゼオライ
ト担体の0.5〜2重量倍が好ましく、より好ましくは0.8
〜1.5 重量倍である。溶液が少なすぎても多過ぎても
触媒の調製は困難となる。溶液中の銅化合物の濃度は5
〜30重量%が好ましく、より好ましくは8〜20重量%で
ある。また、溶液中のシリコンアルコキシドの濃度は10
〜50重量%が好ましく、より好ましくは15〜40重量%で
ある。
As the organic solvent of the solution containing the copper compound and the silicon alkoxide, alcohols are preferable, and examples thereof include ethanol, hexylene glycol, butanediol, triethanolamine, ethylene glycol and pentanediol. Among them, ethylene glycol and pentanediol are preferred. The solution containing the copper compound and the silicon alkoxide is preferably 0.5 to 2 times the weight of the zeolite carrier, more preferably 0.8 to 2 times.
1.5 times the weight. Preparation of the catalyst becomes difficult if the solution is too small or too large. The concentration of the copper compound in the solution is 5
-30% by weight, more preferably 8-20% by weight. The concentration of silicon alkoxide in the solution is 10
It is preferably from 50 to 50% by weight, more preferably from 15 to 40% by weight.

【0014】銅化合物とシリコンアルコキシドとを含有
する溶液に前記ゼオライト担体の存在下で水を添加する
方法は特に制約はない。例えば、ゼオライト担体に、銅
化合物のアルコール溶液とシリコンアルコキシドとを混
合し、その後に該混合溶液に水を加える方法でもよい。
この際に、必要に応じシリコンアルコキシドも適当な溶
媒(通常、上記に例示のアルコール類が好ましい)に溶
解しておいてもよい。また、担体ゼオライトを銅化合物
のアルコール溶液に添加、分散し、その後にシリコンア
ルコキシドをそのままあるいは溶液として添加し、しか
る後に水を添加してもよい。その他種々のバリエーショ
ンが可能であり、何らその態様は限定されない。
The method of adding water to the solution containing the copper compound and the silicon alkoxide in the presence of the zeolite carrier is not particularly limited. For example, a method in which an alcohol solution of a copper compound and a silicon alkoxide are mixed with a zeolite carrier, and then water is added to the mixed solution.
At this time, if necessary, the silicon alkoxide may be dissolved in a suitable solvent (usually, the alcohols exemplified above are preferable). Alternatively, the carrier zeolite may be added and dispersed in an alcohol solution of a copper compound, and then silicon alkoxide may be added as it is or as a solution, and then water may be added. Various other variations are possible, and the embodiment is not limited at all.

【0015】銅化合物とシリコンアルコキシドとを含有
する溶液は、均一な混合溶液を得るうえで、例えば無水
の窒素等の不活性ガス雰囲気中で加熱することが好まし
い。加熱の温度は、約40〜90℃でよく、1〜3時間程度
加熱すればよい。加熱を行わないと加水分解によっても
均一な複合酸化物が得られないことがある。また、加熱
処理の際の雰囲気が無水でないとこの処理の段階でシリ
コンアルコキシドが加水分解を起こしてしまう。さら
に、酸素が雰囲気中に存在すると爆発の恐れがある。
The solution containing the copper compound and the silicon alkoxide is preferably heated in an inert gas atmosphere such as anhydrous nitrogen in order to obtain a uniform mixed solution. The heating temperature may be about 40 to 90 ° C., and may be about 1 to 3 hours. Without heating, a uniform composite oxide may not be obtained even by hydrolysis. In addition, if the atmosphere at the time of the heat treatment is not anhydrous, the silicon alkoxide is hydrolyzed at the stage of this treatment. Furthermore, the presence of oxygen in the atmosphere can cause an explosion.

【0016】ゾルのゲル化 次に、得られた、ゼオライト担体を分散状態で含有する
ゾルをゲル化させる。このゲル化は通常ゾルを攪拌し続
けるだけでよい。条件次第では、ゾルの生成とゲル化は
速やかに連続して起こり、両工程を明確に区別すること
が困難であることがある。
Gelation of sol Next, the obtained sol containing the zeolite carrier in a dispersed state is gelled. This gelling usually requires only continuous stirring of the sol. Depending on the conditions, the formation and gelation of the sol occur rapidly and continuously, and it may be difficult to clearly distinguish the two steps.

【0017】焼成 こうして得られたゲルを焼成することにより、目的とす
る触媒が得られる。焼成温度は通常 400〜600 ℃でよ
い。通常、焼成はゲルを乾燥させた後に行うのが好まし
い。乾燥は、例えば70〜150 ℃程度で加熱すればよい。
こうして本発明の製造方法により得られる触媒の形状、
形態は、特に限定されず種々の形状、形態で使用するこ
とができる。好ましい一例として、シリカ、アルミナな
どのバインダーを用いて、適当な耐火性基質、例えばコ
ージエライト製あるいはステンレス製などのモノリス基
質に被覆して用いる形態が挙げられる。
[0017] By firing the firing thus obtained gel catalyst to obtain the objective. The sintering temperature may be usually from 400 to 600 ° C. Usually, it is preferable to perform calcination after drying the gel. Drying may be performed, for example, by heating at about 70 to 150 ° C.
Thus, the shape of the catalyst obtained by the production method of the present invention,
The form is not particularly limited, and can be used in various shapes and forms. A preferred example is a form in which a binder such as silica or alumina is used to coat a suitable refractory substrate, for example, a monolith substrate made of cordierite or stainless steel.

【0018】本発明の製造法によって得られる排気ガス
浄化用触媒は、酸素および水蒸気の共存下においても窒
素酸化物の除去に対し高活性でかつ優れた高温耐久性を
示すので、自動車、ボイラーなどの、酸素および水蒸気
の共存する排気ガス中に含有される窒素酸化物を除去す
るのに有効である。
The exhaust gas purifying catalyst obtained by the production method of the present invention is highly active in removing nitrogen oxides and has excellent high-temperature durability even in the presence of oxygen and water vapor. Is effective in removing nitrogen oxides contained in exhaust gas in which oxygen and water vapor coexist.

【0019】[0019]

【実施例】【Example】

(触媒の調製)実施例1 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のゼオライト(ZSM-5)50gを
塩化銅(II)二水和物6.2gをエチレングリコール50g に溶
解した溶液に分散し、N2 中で80℃に加熱した。この溶
液にシリコンテトラエトキシドを16.7g 滴下し、80℃で
2時間加熱後、シリコンテトラエトキシドの10倍mol の
蒸留水14.4g を滴下し、80℃で2時間加熱を行い生成物
を得た。冷却後、得られた生成物を真空乾燥器中、 120
℃で24時間乾燥した。得られた生成物を粉砕後、電気炉
中で 540℃で4時間焼成し、目的の触媒A-1 を得た。得
られた触媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重量%で
あった。
(Preparation of catalyst) Example 1 50 g of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of about 50 was dispersed in a solution prepared by dissolving 6.2 g of copper (II) chloride dihydrate in 50 g of ethylene glycol. And heated to 80 ° C. in N 2 . 16.7 g of silicon tetraethoxide was added dropwise to this solution, and the mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours. Then, 14.4 g of distilled water, 10 times the mol of silicon tetraethoxide, was added dropwise and heated at 80 ° C. for 2 hours to obtain a product. Was. After cooling, the product obtained is dried in a vacuum oven at 120
Dry at 24 ° C. for 24 hours. After pulverizing the obtained product, it was calcined in an electric furnace at 540 ° C. for 4 hours to obtain a desired catalyst A-1. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0020】実施例2 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のゼオライト(ZSM-5) の代
わりに該モル比が約40のゼオライト(ZSM-5)50gを使用し
た以外は、実施例1と同様にして目的の触媒A-2 を得
た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重
量%であった。
Example 2 Example 2 was repeated except that 50 g of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 40 was used instead of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of about 50. In the same manner as in 1, the desired catalyst A-2 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0021】実施例3 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のゼオライト(ZSM-5) の代
わりに該モル比が約80のゼオライト(ZSM-5)50gを使用し
た以外は、実施例1と同様にして目的の触媒A-3 を得
た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重
量%であった。
Example 3 Example 2 was repeated except that 50 g of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 80 was used instead of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of about 50. In the same manner as in 1, the desired catalyst A-3 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0022】実施例4 ゼオライトを分散させる溶液として、硝酸銅(II)三水和
物4.4gとヘキシレングリコール40g とシリコンテトラブ
トキシド33.4g を含有するものを使用した以外は、実施
例1と同様にして目的の触媒A-4 を得た。得られた触媒
の担持成分はCu2.2 重量%, Si9.2 重量%であった。
Example 4 The procedure of Example 1 was repeated except that a solution containing 4.4 g of copper (II) nitrate trihydrate, 40 g of hexylene glycol and 33.4 g of silicon tetrabutoxide was used as a solution for dispersing the zeolite. Thus, the desired catalyst A-4 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were Cu2.2% by weight and Si9.2% by weight.

【0023】実施例5 ゼオライトを分散させる溶液として、硝酸銅(II)三水和
物13.1g とブタンジオール80g とシリコンテトライソプ
ロポキシド16.7g を含有するものを使用した以外は、実
施例1と同様にして目的の触媒A-5 を得た。得られた触
媒の担持成分はCu6.9 重量%, Si4.6 重量%であった。
Example 5 Example 1 was repeated except that a solution containing 13.1 g of copper (II) nitrate trihydrate, 80 g of butanediol and 16.7 g of silicon tetraisopropoxide was used as a solution for dispersing the zeolite. Similarly, the desired catalyst A-5 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were Cu 6.9% by weight and Si 4.6% by weight.

【0024】実施例6 ゼオライトを分散させる溶液として、塩化銅(II)二水和
物6.2gとトリエタノールアミン50.0g とシリコンテトラ
エトキシド16.7g を含有するものを使用した以外は、実
施例1と同様にして目的の触媒A-6 を得た。得られた触
媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重量%であった。
Example 6 Example 1 was repeated except that a solution containing 6.2 g of copper (II) chloride, 50.0 g of triethanolamine and 16.7 g of silicon tetraethoxide was used as a solution for dispersing the zeolite. In the same manner as described above, the desired catalyst A-6 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0025】比較例1 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のZSM-5 型ゼオライト50g
を酢酸銅(I) 一水和物20g を含有する水溶液2Lに分散
し、50℃で5時間撹拌して銅でイオン交換した後、ろ
別、洗浄を行い乾燥器中で 120℃で24時間乾燥した。得
られた生成物を粉砕後、電気炉中で 540℃で4時間焼成
し、目的の触媒B-1 を得た。得られた触媒の担持成分は
Cu3.5 重量%であった。
Comparative Example 1 50 g of ZSM-5 type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 50
Is dispersed in 2 L of an aqueous solution containing 20 g of copper acetate (I) monohydrate, stirred at 50 ° C for 5 hours, ion-exchanged with copper, filtered, washed, and dried in a dryer at 120 ° C for 24 hours. Dried. The obtained product was pulverized and then calcined in an electric furnace at 540 ° C. for 4 hours to obtain a desired catalyst B-1. The supported component of the obtained catalyst is
Cu was 3.5% by weight.

【0026】比較例2 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のZSM-5 型ゼオライト50g
を硝酸銅(II)三水和物8.7gを含有する水溶液2Lに分散
し、撹拌しながら、アンモニアを 2.5重量% 含む水溶液
を小量ずつ滴下し、pHを7に調整した後、ろ過、洗浄を
行い乾燥器中で 120℃で24時間乾燥した。得られた生成
物を粉砕後、電気炉中で 540℃で4時間焼成し、目的の
触媒B-2 を得た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重量
%であった。
Comparative Example 2 50 g of ZSM-5 type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 50
Was dispersed in 2 L of an aqueous solution containing 8.7 g of copper (II) nitrate trihydrate, and while stirring, an aqueous solution containing 2.5% by weight of ammonia was added dropwise little by little, and the pH was adjusted to 7, followed by filtration and washing. And dried in a dryer at 120 ° C. for 24 hours. After pulverizing the obtained product, it was calcined in an electric furnace at 540 ° C. for 4 hours to obtain a desired catalyst B-2. The supported component of the obtained catalyst was 4.6% by weight of Cu.

【0027】比較例3 ゼオライトを分散させる水溶液として、硝酸銅(II)三水
和物8.7gとコロイダルシリカ(SiO2 20%)24.0g を含有
するものを使用した以外は、比較例2と同様にして目的
の触媒B-3 を得た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重
量%, Si4.6 重量%であった。
Comparative Example 3 The same as Comparative Example 2 except that an aqueous solution containing 8.7 g of copper (II) nitrate and 24.0 g of colloidal silica (SiO 2 20%) was used as an aqueous solution for dispersing the zeolite. Thus, the desired catalyst B-3 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0028】比較例4 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のZSM-5 型ゼオライト50g
を硝酸銅(II)三水和物8.7gとコロイダルシリカ(SiO2 20
%)24.0g を含有する水溶液2Lに分散し、撹拌しなが
ら、蒸発乾固を行い乾燥器中で 120℃で24時間乾燥し
た。得られた生成物を粉砕後、電気炉中で 540℃で4時
間焼成し、目的の触媒B-4 を得た。得られた触媒の担持
成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重量%であった。
Comparative Example 4 50 g of ZSM-5 type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 50
8.7 g of copper (II) nitrate trihydrate and colloidal silica (SiO 2 20
%) Was dispersed in 2 L of an aqueous solution containing 24.0 g, and evaporated to dryness with stirring, followed by drying in a drier at 120 ° C. for 24 hours. After pulverizing the obtained product, it was calcined in an electric furnace at 540 ° C. for 4 hours to obtain a desired catalyst B-4. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0029】比較例5 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のゼオライト(ZSM-5) の代
わりに該モル比が約15のゼオライト(ZSM-5)50gを使用し
た以外は、実施例1と同様にして目的の触媒B-5 を得
た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重
量%であった。
Comparative Example 5 The procedure of Example 1 was repeated except that 50 g of a zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 15 was used instead of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 50 SiO 2 / Al 2 O 3. In the same manner as in 1, the desired catalyst B-5 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0030】比較例6 SiO2 /Al2 O3 モル比が約50のゼオライト(ZSM-5) の代
わりに該モル比が約500 のゼオライト(ZSM-5)50gを使用
した以外は、実施例1と同様にして目的の触媒B-6 を得
た。得られた触媒の担持成分はCu4.6 重量%, Si4.6 重
量%であった。
Comparative Example 6 The procedure of Example 1 was repeated except that 50 g of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 500 was used instead of zeolite (ZSM-5) having a molar ratio of about 50 SiO 2 / Al 2 O 3. In the same manner as in 1, the desired catalyst B-6 was obtained. The supported components of the obtained catalyst were 4.6% by weight of Cu and 4.6% by weight of Si.

【0031】(触媒評価)前記実施例1〜6および比較
例1〜6で得られた触媒 A-1〜6および触媒 B-1〜6
を、それぞれコロイダルシリカと蒸留水の混合溶液とと
もにボールミルで湿式粉砕を行いスラリーを得た。この
スラリー中に市販のコージエライト質 400メッシュのハ
ニカム担体(直径1インチ、長さ 1.5インチ)を浸漬
し、取り出した後、エアーナイフで余分なスラリーを取
り除き、触媒量として 100g/リットルになるように調整
した。次に乾燥後焼成して、ハニカム担持触媒を得た。
(Evaluation of catalyst) Catalysts A-1 to 6 and catalysts B-1 to 6 obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 above.
Was wet-ground with a ball mill together with a mixed solution of colloidal silica and distilled water to obtain a slurry. A commercially available cordierite-based 400-mesh honeycomb carrier (1 inch in diameter, 1.5 inch in length) is immersed in the slurry, taken out, and then the excess slurry is removed with an air knife so that the catalyst amount becomes 100 g / liter. It was adjusted. Next, after drying and firing, a honeycomb supported catalyst was obtained.

【0032】(a) 触媒活性の評価 ハニカム担持触媒を下記の評価試験条件により、下記に
示す組成を有する試験ガス中の窒素酸化物の除去性能を
評価した。すなわち、触媒活性は、窒素酸化物のN2
の転化率を測定して評価した。
(A) Evaluation of Catalytic Activity The honeycomb-supported catalyst was evaluated for nitrogen oxide removal performance in a test gas having the following composition under the following evaluation test conditions. That is, the catalytic activity was evaluated by measuring the conversion of nitrogen oxides to N 2 .

【0033】 (1) ガス組成 NO 1,200 (ppm) O2 3.2(%) CO 3,000 (ppm) C3 H6 1,600 (ppm) H2 1,000 (ppm) CO2 10.0(%) H2O 10.0(%) N2 残部 (2) 空間速度 SV 100,000 (hr -1) (3) 反応温度 400 ℃および500
(1) Gas composition NO 1,200 (ppm) O 2 3.2 (%) CO 3,000 (ppm) C 3 H 6 1,600 (ppm) H 2 1,000 (ppm) CO 2 10.0 (%) H 2 O 10.0 (% ) N 2 balance (2) Space velocity SV 100,000 (hr -1 ) (3) Reaction temperature 400 ℃ and 500
° C

【0034】(b) 高温耐久性の評価 ハニカム担持触媒を10%の水蒸気を含む空気中 700℃で
5時間エージング処理した後、上と同様にして触媒活性
を測定した。結果を表1に示す。
(B) Evaluation of high-temperature durability After the honeycomb-supported catalyst was subjected to aging treatment at 700 ° C. for 5 hours in air containing 10% steam, the catalytic activity was measured in the same manner as above. Table 1 shows the results.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1より明らかなように、本発明の製造法
による触媒は、銅などをイオン交換法、含浸法および沈
着法によってゼオライトに担持した従来の製造法による
触媒に比べ、窒素酸化物の除去性能及び高温での耐久性
が優れていることがわかる。また、ゼオライト担体のSi
O2 /Al2 O3 モル比が20〜200 の範囲内にないものは窒
素酸化物除去性能および高温耐久性のいずれにおいても
十分でない。
As is clear from Table 1, the catalyst produced by the production method of the present invention has a higher nitrogen oxide content than the catalyst produced by the conventional production method in which copper or the like is supported on zeolite by ion exchange, impregnation or deposition. It can be seen that the removal performance and the durability at high temperatures are excellent. In addition, zeolite carrier Si
If the O 2 / Al 2 O 3 molar ratio is not in the range of 20 to 200, neither the nitrogen oxide removal performance nor the high-temperature durability is sufficient.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造法に
よれば、銅とケイ素との複合酸化物が一層高い安定性、
高い分散状態でしかもより均一に担持されるため、従来
の排気ガス浄化用触媒に比べ窒素酸化物の除去に対し高
い活性を有し、高温での耐久性に優れた触媒が製造でき
る。しかも、酸素および水蒸気の共存下においてもかか
る優れた効果を発揮する触媒が得られる。
As described above, according to the production method of the present invention, the composite oxide of copper and silicon has higher stability,
Since the catalyst is supported in a highly dispersed state and more uniformly, a catalyst having higher activity for removing nitrogen oxides than conventional catalysts for purifying exhaust gas and having excellent durability at high temperatures can be produced. In addition, a catalyst exhibiting such an excellent effect even in the coexistence of oxygen and steam can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-37/36 B01D 53/86

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 SiO2 /Al2 O3 モル比が20〜200 のゼオ
ライト担体と、該担体に担持された銅とケイ素との複合
酸化物とを有する排気ガス浄化用触媒の製造方法であっ
て、 銅化合物とシリコンアルコキシドを含有する溶液に前記
ゼオライト担体の存在下で水を添加しゾルを生成させ、 次に、該担体上のゾルをゲル化させて前記ゼオライト担
体を含有するゲルを得、 次に、該ゲルを焼成する工程を有する前記排気ガス浄化
用触媒の製造法。
1. A method for producing an exhaust gas purifying catalyst comprising a zeolite carrier having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 20 to 200 and a composite oxide of copper and silicon supported on the carrier. Then, water is added to the solution containing the copper compound and the silicon alkoxide in the presence of the zeolite carrier to form a sol, and then the sol on the carrier is gelled to obtain a gel containing the zeolite carrier. Next, a method for producing the exhaust gas purifying catalyst, comprising a step of firing the gel.
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