JP4285095B2 - Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method - Google Patents
Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4285095B2 JP4285095B2 JP2003168016A JP2003168016A JP4285095B2 JP 4285095 B2 JP4285095 B2 JP 4285095B2 JP 2003168016 A JP2003168016 A JP 2003168016A JP 2003168016 A JP2003168016 A JP 2003168016A JP 4285095 B2 JP4285095 B2 JP 4285095B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- exhaust gas
- storage material
- particles
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法に関し、詳しくは酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中でNOx 吸蔵材にNOx を吸蔵し、ストイキからリッチ雰囲気でNOx 吸蔵材から放出されたNOx を還元浄化するNOx 吸蔵還元型触媒及び浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
リーンバーンエンジンからの排ガスを浄化できる排ガス浄化用触媒として、NOx 吸蔵還元型触媒が利用されている。このNOx 吸蔵還元型触媒は、アルミナなどの酸化物担体にアルカリ金属、アルカリ土類金属などのNOx 吸蔵材と、Ptなどの貴金属を担持してなるものであり、酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中でNOx 吸蔵材にNOx を吸蔵する。そしてパルス的にストイキからリッチ雰囲気の排ガスを流すことで、NOx 吸蔵材からNOx を放出させ、放出されたNOx を雰囲気中に豊富に存在するHC,COなどの還元成分によって還元浄化する。
【0003】
また高温域におけるNOx 吸蔵能を向上させるために、塩基性酸化物であるZrO2を担体とすることも行われている。ZrO2にKなどを担持した触媒は、塩基性が強いために酸性のNOx が吸着しやすく、高いNOx 吸蔵能が発現される。ところがこのようなNOx 吸蔵還元型触媒においては、排ガス中のSOx がNOx 吸蔵材と反応しやすく、それによってNOx 吸蔵能が低下するという問題がある。この現象は硫黄被毒と称されている。塩基性が強いNOx 吸蔵還元型触媒では、酸性であるSOx が近接しやすく、NOx 吸蔵材はSOx との反応によって硫酸塩となる。この硫酸塩は、硝酸塩に比べて分解しにくいため、硫酸塩となったNOx 吸蔵材はNOx 吸蔵能を消失し、NOx 吸蔵能の回復が困難となる。
【0004】
そこでSOx がNOx 吸蔵材へ近接するのを抑制することが想起され、種々の提案がある。例えば特開平10−258232号公報、特開平11−114422号公報、特開2000−176286号公報には、コア部と被覆層からなる酸化物粒子のコア部にNOx 吸蔵材を担持し、コア部を被覆する被覆層に貴金属を担持してなるNOx 吸蔵還元型触媒が開示されている。このようなNOx 吸蔵還元型触媒とすることで、被覆層が遮蔽層として機能してSOx のNOx 吸蔵材への近接が抑制されるため、硫黄被毒を抑制することができる。
【0005】
また特開2001−009279号公報には、アルミナ粒子の表面にチタニアよりなる被覆層を形成した複合粒子をNOx 吸蔵還元型触媒の担体とすることが記載され、チタニアによってSOx の近接を効果的に抑制できることが記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−258232号
【特許文献2】
特開平11−114422号
【特許文献3】
特開2000−176286号
【特許文献4】
特開2001−009279号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に開示されたNOx 吸蔵還元型触媒では、貴金属は排ガスと直接接触してしまうため、貴金属のSOx による硫黄被毒が生じる。NOx 吸蔵還元型触媒では、NOx をNOx 吸蔵材に吸蔵させるために、排ガス中のNOを貴金属によって酸化して活性の高いNOx とするが、貴金属が硫黄被毒すると、貴金属の酸化活性が低下し、NOを酸化してNOx を生成するNOx 生成能が低下する。NOx 生成能が低下すると高活性なNOx が減少するので、NOx 吸蔵能が低下する。すなわち、上記公報に開示されたNOx 吸蔵還元型触媒では、貴金属の硫黄被毒により、NOx 吸蔵能が低下するという難点がある。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、貴金属の硫黄被毒を抑制して、NOx 吸蔵能の低下を抑制することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のNOx 吸蔵還元型触媒の特徴は、NO x 吸蔵材を担持したNO x 吸蔵材担持酸化物と、NO x 吸蔵材担持酸化物を被覆し貴金属を担持したNO x 吸蔵材被覆酸化物と、からなる酸化物粒子と、
酸化物粒子の表面に被覆され酸化物粒子より酸性度の高い酸性酸化物よりなる酸性酸化物層と、からなる複合粒子を含んでなることにある。
【0010】
また本発明の排ガス浄化方法の特徴は、本発明の排ガス浄化用触媒を用い、酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中でNOx をNOx 吸蔵材に吸蔵させ、ストイキからリッチ雰囲気で該NOx 吸蔵材からNOx を放出させて還元浄化するにあたり、
酸性酸化物層を通過したリーン雰囲気の排ガスを貴金属と接触させてNOを酸化してNOx を生成させることにある。
【0011】
酸性酸化物層はチタニアを含むことが望ましい。またNO x 吸蔵材担持酸化物は塩基性酸化物であることが好ましく、ジルコニアであることが特に好ましい。またNOx 吸蔵材被覆酸化物は両性酸化物であることが好ましく、アルミナを含むことが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のNOx 吸蔵還元型触媒は、表面及び内部の少なくとも一方に貴金属及びNOx 吸蔵材を担持した酸化物粒子と、酸化物粒子の表面に被覆され酸化物粒子より酸性度の高い酸性酸化物よりなる酸性酸化物層と、からなる複合粒子を含んでなる。
【0013】
したがって本発明の排ガス浄化用触媒では、酸性酸化物層によって酸化物粒子に担持された貴金属へのSOx の近接を抑制でき、貴金属の硫黄被毒を抑制できる。貴金属の硫黄被毒を抑制すると、貴金属の酸化活性の低下が抑制され、排ガス中のNOを酸化してNOx を生成するNOx 生成能の低下を抑制することができる。NOx 生成能の低下を抑制すると、高活性なNOx の減少が抑制され、NOx 吸蔵能の低下を抑制することができる。
【0015】
酸性酸化物層は、酸化物粒子より酸性度の高い酸性酸化物を用いることができる。代表的な酸化物を酸性度の低いものから高いものに順に並べると、 MgO→ZrO2→CeO2→ Al2O3→TiO2→SiO2の順となるので、コアとなる酸化物粒子に応じてそれより酸性度の高い酸化物を選択すればよい。SiO2は高温でガラスとなるので排ガス浄化用触媒としては不適であり、TiO2が特に好ましい酸性酸化物である。そして例えばTiO2から酸性酸化物層を形成するには、チタネート系カップリング剤を用いればよい。
【0016】
カップリング剤は一般に1分子に1個の親水基をもち、その親水基が無機物である酸化物粒子表面と化学的に結合する。そして結合したカップリング剤を焼成することで、カップリング剤中に含まれる金属原子が酸化物となって酸化物粒子表面に形成される。こうすることにより酸性酸化物層は、きわめて肉厚が薄く、ほぼ単一分子膜となって貴金属及びNOx 吸蔵材を担持した酸化物粒子を被覆することができる。酸性酸化物層は薄肉であるので、NOx 吸蔵能への悪影響もない。
【0017】
貴金属としては、Pt,Rh,Pd,Ir及びRuの1種又は複数種を用いることができる。その担持量は、Pt及びPdの場合は複合粒子 120gに対して 0.1〜20.0gが好ましく、 0.5〜10.0gが特に好ましい。またRhの場合は、複合粒子 120gに対して0.01〜80gが好ましく、0.05〜 5.0gが特に好ましい。触媒体積1リットル当たりに換算すれば、Pt及びPdの場合は 0.1〜20gが好ましく、 0.5〜10gが特に好ましい。またRhの場合は0.01〜10gが好ましく、0.05〜5gが特に好ましい。
【0018】
NOx 吸蔵材としては、アルカリ金属,アルカリ土類金属及び希土類元素の少なくとも一種を用いることができ、少なくともアルカリ金属とアルカリ土類金属を用いるのが好ましい。アルカリ土類金属は低温域におけるNOx 吸蔵能が高く、アルカリ金属は高温域におけるNOx 吸蔵能に優れている。NOx 吸蔵材の担持量は、触媒1リットルあたり0.01〜 2.0モルの範囲が好ましい。
【0019】
貴金属及びNOx 吸蔵材は、その両方が酸化物粒子の表面及び内部の少なくとも一方に担持されている。しかし貴金属とNOx 吸蔵材が接触すると、NOx 吸蔵材によって貴金属の活性が低下する場合がある。
【0020】
そこで、酸化物粒子は、NOx 吸蔵材を担持したNOx 吸蔵材担持酸化物と、NOx 吸蔵材担持酸化物を被覆し貴金属を担持したNOx 吸蔵材被覆酸化物と、から構成し、その表面を酸性酸化物層が覆っている構造とする。このようにすれば、NOx 吸蔵材と貴金属とが分離して担持されるので、NOx 吸蔵材によって貴金属の酸化活性が損なわれるのが防止でき、HCなどの酸化活性が向上するとともに、NOの酸化活性が向上するためNOx 吸蔵能がさらに向上する。またNOx 吸蔵材は、NOx 吸蔵材被覆酸化物と酸性酸化物層の両方に覆われているので、SOx に対する遮蔽性能が向上し、NOx 吸蔵材の硫黄被毒をさらに抑制することができる。
【0021】
NOx 吸蔵材担持酸化物は、NOx 吸蔵能を向上させるために塩基性酸化物であることが好ましく、ジルコニアを含むことが特に望ましい。またNOx 吸蔵材被覆酸化物は、NOx 吸蔵材担持酸化物より酸性度が高く、酸性酸化物層より酸性度が低いことが好ましいので、両性酸化物を用いるのが好ましい。両性酸化物としては Al2O3が代表的なものである。
【0022】
NOx 吸蔵能の観点からは、貴金属とNOx 吸蔵材は近接していた方が望ましいので、NOx 吸蔵材被覆酸化物も薄肉であることが望ましく、酸性酸化物層と同様にカップリング剤から形成することが望ましい。NOx 吸蔵材被覆酸化物を Al2O3から形成する場合には、アルミニウム系カップリング剤を用いることができる。
【0023】
本発明の排ガス浄化方法では、本発明の排ガス浄化用触媒を用いて、酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中でNOx をNOx 吸蔵材に吸蔵させ、ストイキからリッチ雰囲気でNOx 吸蔵材からNOx を放出させて還元浄化するにあたり、酸性酸化物層を通過したリーン雰囲気の排ガスを貴金属と接触させてNOを酸化してNOx を生成させている。
【0024】
したがって、排ガス中のSOx が酸性酸化物層に近接するのが抑制された状態で、排ガスは酸性酸化物層を通過し貴金属と接触するので、貴金属の硫黄被毒を抑制することができる。また、高い活性をもつNOx の生成が貴金属の活性低下により減少することも抑制されるので、NOx 吸蔵能の低下を抑制することができる。硫黄被毒が抑制された貴金属は、NOを効率良く酸化してNOx を生成し、活性が高いNOx は効率良くNOx 吸蔵材に吸蔵される。
【0025】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中でNOx をNOx 吸蔵材に吸蔵させ、ストイキからリッチ雰囲気で該NOx 吸蔵材からNOx を放出させて還元浄化するにあたり、
酸性酸化物層を通過したリーン雰囲気の排ガスを貴金属と接触させてNOを酸化してNOx を生成させる的に説明する。
【0026】
(実施例1)
酢酸カリウムを 0.1モル含む水溶液にZrO2粉末50gを投入し、撹拌しながら加熱して蒸発乾固し、Kを担持した。これを乾燥後、 500℃で2時間焼成してKを炭酸カリウムとして担持しK/ZrO2粉末を調製した。
【0027】
得られたK/ZrO2粉末全量をミキサーに入れ、12gのAl系カップリング剤(「プレンアクトAL-M」味の素ファインテクノ製、 Al2O3として1.23g相当)を溶解したn−プロパノール溶液50mlを徐々に滴下しながら、十分に撹拌した。
【0028】
それに適量のエタノールを加え、よく撹拌した後、デカンテーション及び遠心分離によって溶媒を分離した。これを3回繰り返して未反応のカップリング剤とアルコールを除き、乾燥後 500℃で2時間焼成した。これによりK/ZrO2粒子に付着固定したカップリング剤の有機基を酸化分解し、K/ZrO2粒子の表面に薄い Al2O3層を形成した。
【0029】
得られた Al2O3/K/ZrO2粉末全量に、酢酸白金のアセトン溶液(Ptとして1g含有)を含浸させ、よく撹拌しながら40℃に加温して蒸発乾固してPtを担持した。アセトンを溶媒としているため、担持されている炭酸カリウムが溶出することはなく、ZrO2粒子に担持された状態が維持される。これを乾燥し、 500℃で2時間焼成してPt/ Al2O3/K/ZrO2粉末を調製した。
【0030】
得られたPt/ Al2O3/K/ZrO2粉末粉末全量をミキサーに入れ、 3.2gのTi系カップリング剤(「プレンアクトKR44」味の素ファインテクノ製、TiO2として0.61g相当)を溶解したn−プロパノール溶液50mlを徐々に滴下しながら、十分に撹拌した。
【0031】
それに適量のエタノールを加え、よく撹拌した後、デカンテーション及び遠心分離によって溶媒を分離した。これを3回繰り返して未反応のカップリング剤とアルコールを除き、乾燥後 500℃で2時間焼成した。これによりPt/ Al2O3/K/ZrO2粒子に付着固定したカップリング剤の有機基を酸化分解し、Pt/ Al2O3/K/ZrO2粒子の表面に薄いTiO2層を形成した。
【0032】
得られた触媒は、図1に示すTiO2/Pt/ Al2O3/K/ZrO2触媒粒子が集合した粉末である。この触媒粒子は、コア部であるZrO2粒子1と、ZrO2粒子1の表面に形成された Al2O3層2と、 Al2O3層2の表面に形成されたTiO2層3とからなり、コア部1に炭酸カリウム10が担持され、 Al2O3層2にPt20が担持されている。 Al2O3層2はきわめて薄いため、Pt20と炭酸カリウム10は互いに分離された状態でありながら十分に近接して担持されている。そして炭酸カリウム10は Al2O3層2及びTiO2層3で覆われ、 Al2O3層2は両性酸化物でありTiO2層3は酸性酸化物であるので、ZrO2粒子1及び炭酸カリウム10へのSOx の近接が抑制され、硫黄被毒を十分に抑制することができる。
【0033】
この触媒粉末を定法でペレット化し、試験に供した。
【0034】
(参考例1)
酢酸カリウムを 0.1モル含む水溶液にZrO2粉末50gを投入し、撹拌しながら加熱して蒸発乾固し、Kを担持した。これを乾燥後、 500℃で2時間焼成してKを炭酸カリウムとして担持した。
【0035】
得られたK/ZrO2粉末に、酢酸白金のアセトン溶液(Ptとして1g含有)を含浸させ、よく撹拌しながら40℃に加温して蒸発乾固してPtを担持した。アセトンを溶媒としているため、担持されている炭酸カリウムが溶出することはなく、ZrO2粒子に担持された状態が維持される。これを乾燥し、 500℃で2時間焼成してPt−K/ZrO2粉末を調製した。
【0036】
得られたPt−K/ZrO2粉末粉末全量をミキサーに入れ、 3.2gのTi系カップリング剤(「プレンアクトKR44」味の素ファインテクノ製、TiO2として0.61g相当)を溶解したn−プロパノール溶液50mlを徐々に滴下しながら、十分に撹拌した。
【0037】
それに適量のエタノールを加え、よく撹拌した後、デカンテーション及び遠心分離によって溶媒を分離した。これを3回繰り返して未反応のカップリング剤とアルコールを除き、乾燥後 500℃で2時間焼成した。これによりPt−K/ZrO2粒子に付着固定したカップリング剤の有機基を酸化分解し、Pt−K/ZrO2粒子の表面に薄いTiO2層を形成した。
【0038】
得られた触媒は、図2に示すTiO2/Pt−K/ZrO2触媒粒子が集合した粉末である。この触媒粒子は、ZrO2粒子よりなるコア部1と、コア部1の表面に形成されたTiO2層3とからなり、コア部1に炭酸カリウム10とPt20が担持されている。そして炭酸カリウム10はTiO2層3で覆われ、しかもTiO2は酸性酸化物であるので、SOx の近接が抑制され硫黄被毒を十分に抑制することができる。
【0039】
この触媒粉末を定法でペレット化し、試験に供した。
【0040】
(比較例1)
参考例1と同様にして調製されたPt−K/ZrO2粉末を定法でペレット化し、試験に供した。
【0041】
(比較例2)
実施例1と同様にして調製されたPt/ Al2O3/K/ZrO2粉末を定法でペレット化し、試験に供した。
【0042】
<試験・評価>
各ペレット触媒を評価装置にそれぞれ同量配置し、表1に示す耐久モデルガスを、リ−ン/リッチ=55秒/5秒のサイクルで交互に繰り返しながら流して 550℃で3時間処理する硫黄被毒耐久試験を行った。
【0043】
【表1】
【0044】
耐久試験後の各ペレット触媒を評価装置にそれぞれ同量配置し、表2に示す評価モデルガスを用いてNOx 吸蔵量を測定した。先ず 400℃でリッチガス定常状態からリーンガス定常状態にガスを切り替え、触媒出ガス中のNOx 濃度が定常になるまでリーンガスを流した後、リッチガスを10秒間流し、再びリーンガスに切り替えた際の飽和NOx 吸蔵量をそれぞれ測定した。結果を図3に示す。
【0045】
【表2】
【0046】
図3より、実施例1及び参考例1の触媒は各比較例の触媒に比べて耐久試験後のNOx 吸蔵能が高いことがわかり、これは表面にTiO 2 層を有した効果であることが明らかである。
【0047】
次に、耐久試験後の各ペレット触媒を評価装置にそれぞれ2cm3 充填し、表3に示すモデルガスを流量10L/分で流しながら、室温から 500℃まで20分かけて昇温し、その間のHC及びCOの浄化率を連続的に測定した。そしてそれぞれ50%浄化温度を求め、結果を図4に示す。
【0048】
【表3】
【0049】
図4より、実施例1の触媒は比較例2の触媒に比べて高い浄化活性を示し、参考例1の触媒は比較例1の触媒に比べて高い浄化活性を示していることがわかり、これは表面にTiO2層3を有した効果であることが明らかである。また比較例どうしの比較、及び実施例1と参考例1との比較から、PtとKとを分離して担持することが望ましいことも明らかである。
【0050】
【発明の効果】
すなわち本発明の排ガス浄化用触媒及び浄化方法によれば、貴金属の硫黄被毒を効果的に抑制することができ、ひいてはNOx 吸蔵能の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の触媒粒子を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の参考例1の触媒粒子を示す模式的断面図である。
【図3】実施例1、参考例1及び比較例の触媒のNOx 吸蔵量を示すグラフである。
【図4】実施例1、参考例1及び比較例の触媒の50%浄化温度を示すグラフである。
【符号の説明】
1:ZrO2粒子(酸化物粒子) 2: Al2O3層(NOx 吸蔵材被覆酸化物)
3:TiO2層(酸性酸化物層)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst and an exhaust gas purifying method for purifying exhaust gas, in particular oxygen excess occludes NO x in the NO x storage material in an exhaust gas in a lean atmosphere, NO x released from the NO x storage material in a rich atmosphere from the stoichiometric It relates the NO x storage-reduction type catalyst and purification method reduces and purifies.
[0002]
[Prior art]
As an exhaust gas purifying catalyst capable of purifying exhaust gas from a lean burn engine, an NO x storage reduction type catalyst is used. The NO x storage-and-reduction type catalyst, an alkali metal, the NO x storage material such as an alkaline earth metal oxide support such as alumina, which is formed by loading a noble metal such as Pt, oxygen excess lean atmosphere occludes NO x in the NO x storage material in the exhaust gas. And by letting exhaust gas in rich atmosphere from stoichiometrically pulse, NO x is released from the NO x storage material, and the released NO x is reduced and purified by reducing components such as HC and CO that are abundant in the atmosphere. .
[0003]
In addition, in order to improve the NO x storage capacity in a high temperature range, ZrO 2 which is a basic oxide is used as a carrier. A catalyst having Kr or the like supported on ZrO 2 is strong in basicity, so that it easily adsorbs acidic NO x and exhibits a high NO x storage capacity. However in such a NO x storage-and-reduction type catalyst, SO x in the exhaust gas tends to react with the NO x storage material, there is a problem that thereby the NO x storage ability is lowered. This phenomenon is called sulfur poisoning. In a highly basic NO x storage-reduction catalyst, acidic SO x tends to approach, and the NO x storage material becomes sulfate by reaction with SO x . The sulfates, since it is difficult to decompose compared to nitrates, the NO x storage material became sulfate is lost the NO x storage capacity, it is difficult to recover the NO x storage capacity.
[0004]
Therefore, it is recalled that SO x is prevented from approaching the NO x storage material, and various proposals have been made. For example JP-A 10-258232, JP-A No. 11-114422 and JP JP 2000-176286, carrying the NO x storage material in the core portion of the oxide particles composed of a core portion covering layer, the core NO x storage-and-reduction type catalyst obtained by supporting a noble metal is disclosed in the coating layer covering the parts. With such a NO x storage-and-reduction type catalyst, since the coating layer proximity is suppressed to the NO x storage material of the SO x functions as a shielding layer, it is possible to suppress the sulfur poisoning.
[0005]
Also JP-A-2001-009279 discloses, it is described that the composite particles to form a coating layer made of titania on the surface of the alumina particles and the carrier of the NO x storage reduction catalyst, the effect of the proximity of the SO x by titania It is described that it can be suppressed.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-258232 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-114422 [Patent Document 3]
JP 2000-176286 [Patent Document 4]
JP 2001-009279 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the NO x storage-and-reduction type catalyst disclosed in the above publication, the noble metal since come into contact directly with the flue gas, the sulfur poisoning is caused by the SO x of the noble metal. In the NO x storage-reduction catalyst, NO x in the exhaust gas is oxidized by noble metal to make NO x occluded in the NO x storage material, and it becomes highly active NO x. The activity decreases, and the ability to generate NO x by oxidizing NO to produce NO x decreases. When NO x production ability decreases, highly active NO x decreases, so NO x occlusion ability decreases. That is, in the NO x storage-and-reduction type catalyst disclosed in the above publication, the noble metal sulfur poisoning, the NO x storage capacity has a drawback of a decrease.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to suppress sulfur poisoning of noble metals and suppress a decrease in NO x storage capacity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Features of the NO x storage reduction catalysts of the present invention for solving the above-mentioned problems, NO x and storage material the NO x storage material bearing oxide carrying, the NO x storage material supported oxide was coated supporting the noble metal NO x Oxide particles comprising an occlusion material coating oxide,
It is to include composite particles comprising an acidic oxide layer that is coated on the surface of the oxide particles and is made of an acidic oxide having a higher acidity than the oxide particles.
[0010]
Further, the exhaust gas purification method of the present invention is characterized by using the exhaust gas purification catalyst of the present invention, storing NO x in the NO x storage material in the exhaust gas in an oxygen-excess lean atmosphere, and storing the NO x in a rich atmosphere from stoichiometry. In reducing and purifying NO x by releasing it from the material,
The lean exhaust gas that has passed through the acidic oxide layer is brought into contact with a noble metal to oxidize NO to generate NO x .
[0011]
The acidic oxide layer preferably contains titania. The NO x storage material-supported oxide is preferably a basic oxide, and particularly preferably zirconia. The NO x storage material-covered oxide is preferably an amphoteric oxide, and desirably contains alumina.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
NO x storage-and-reduction type catalyst of the present invention, the surface and the interior of the oxide particles supporting the noble metal and NO x storage material in at least one, is coated on the surface of the oxide particles oxide particles from acidity high acidity oxide And a composite particle comprising an acidic oxide layer made of a material.
[0013]
Therefore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the proximity of SO x to the noble metal supported on the oxide particles by the acidic oxide layer can be suppressed, and sulfur poisoning of the noble metal can be suppressed. When the sulfur poisoning of the noble metal is suppressed, the decrease in the oxidation activity of the noble metal is suppressed, and the decrease in the NO x generation ability for generating NO x by oxidizing NO in the exhaust gas can be suppressed. By suppressing the decrease in NO x generation ability, the decrease in highly active NO x can be suppressed, and the decrease in NO x storage ability can be suppressed.
[0015]
The acidic oxide layer can use an acidic oxide having a higher acidity than the oxide particles. When typical oxides are arranged in order from low to high acidity, MgO → ZrO 2 → CeO 2 → Al 2 O 3 → TiO 2 → SiO 2 , so the oxide particles that form the core Accordingly, an oxide having a higher acidity may be selected. Since SiO 2 becomes glass at a high temperature, it is not suitable as a catalyst for exhaust gas purification, and TiO 2 is a particularly preferred acidic oxide. For example, in order to form an acidic oxide layer from TiO 2 , a titanate coupling agent may be used.
[0016]
The coupling agent generally has one hydrophilic group per molecule, and the hydrophilic group is chemically bonded to the surface of the oxide particle which is an inorganic substance. And the metal atom contained in a coupling agent turns into an oxide and is formed in the oxide particle surface by baking the couple | bonded coupling agent. By doing so, the acidic oxide layer is extremely thin and can be coated with oxide particles carrying a noble metal and a NO x storage material in a substantially monomolecular film. Since the acidic oxide layer is thin, there is no adverse effect on the NO x storage capacity.
[0017]
As the noble metal, one or more of Pt, Rh, Pd, Ir, and Ru can be used. In the case of Pt and Pd, the supported amount is preferably 0.1 to 20.0 g, particularly preferably 0.5 to 10.0 g with respect to 120 g of composite particles. In the case of Rh, 0.01 to 80 g is preferable with respect to 120 g of composite particles, and 0.05 to 5.0 g is particularly preferable. In terms of 1 liter of catalyst volume, 0.1 to 20 g is preferable in the case of Pt and Pd, and 0.5 to 10 g is particularly preferable. In the case of Rh, 0.01 to 10 g is preferable, and 0.05 to 5 g is particularly preferable.
[0018]
As the NO x storage material, at least one of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth elements can be used, and at least alkali metals and alkaline earth metals are preferably used. Alkaline earth metals have a high NO x storage capacity at low temperatures, and alkali metals have an excellent NO x storage capacity at high temperatures. The supported amount of the NO x storage material is preferably in the range of 0.01 to 2.0 mol per liter of the catalyst.
[0019]
Both the noble metal and the NO x storage material are supported on at least one of the surface and the inside of the oxide particles. However, when the noble metal and the NO x storage material come into contact with each other, the activity of the noble metal may be reduced by the NO x storage material.
[0020]
Accordingly, oxide particles constitute the NO x storage material and the NO x storage material supported oxide that carries the the NO x storage material-coated oxide carrying precious metal coated with the NO x storage material supported oxide, from, The surface is covered with an acidic oxide layer . In this way, since the NO x storage material and the noble metal are separated and supported, it is possible to prevent the oxidation activity of the noble metal from being impaired by the NO x storage material, and the oxidation activity of HC and the like is improved, while NO Since the oxidation activity of NOx is improved, the NO x storage capacity is further improved. In addition, since the NO x storage material is covered with both the NO x storage material covering oxide and the acidic oxide layer, the shielding performance against SO x is improved, and the sulfur poisoning of the NO x storage material is further suppressed. Can do.
[0021]
The NO x storage material supported oxide is preferably basic oxide in order to improve the NO x storage ability, it is particularly desirable to include zirconia. Further, since the NO x storage material-covered oxide has higher acidity than the NO x storage material-supported oxide and preferably lower acidity than the acidic oxide layer, it is preferable to use amphoteric oxides. A typical amphoteric oxide is Al 2 O 3 .
[0022]
From the viewpoint of NO x storage capacity, it is desirable that the precious metal and the NO x storage material are close to each other. Therefore, the NO x storage material coating oxide is also preferably thin, and the coupling agent is similar to the acidic oxide layer. It is desirable to form from. The the NO x storage material coated oxide when forming the Al 2 O 3 can be used an aluminum-based coupling agent.
[0023]
The exhaust gas purifying method of the present invention, by using the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, NO and NO x in exhaust gas of excess oxygen lean atmosphere is occluded in the NO x storage material, from the NO x storage material in a rich atmosphere from the stoichiometric Upon reduction purification by releasing x, it is made to produce a NO x by the exhaust gas of lean atmosphere that has passed through the acidic oxide layer by oxidizing NO in contact with the noble metal.
[0024]
Accordingly, in a state of being inhibited from SO x in the exhaust gas is close to the acidic oxide layer, exhaust gas comes into contact with the noble metal passes through the acidic oxide layer, it is possible to suppress the noble metal sulfur poisoning. Moreover, since the generation of the NO x with high activity is suppressed to reduce the decrease in activity of the noble metal, it is possible to suppress the reduction of the NO x storage capacity. The noble metal with suppressed sulfur poisoning efficiently oxidizes NO to generate NO x, and highly active NO x is efficiently stored in the NO x storage material.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the NO x is occluded in the NO x storage material, in a rich atmosphere from the stoichiometric to release NO x from the the NO x storage material in an exhaust gas in a lean atmosphere specific excess oxygen of the present invention through examples and comparative examples reduction In purifying,
Acidic oxide layer of the exhaust gas in the lean atmosphere is described in manner to produce a NO x is oxidized to NO in contact with the noble metal that has passed through the.
[0026]
Example 1
50 g of ZrO 2 powder was put into an aqueous solution containing 0.1 mol of potassium acetate, heated with stirring and evaporated to dryness, and K was supported. This was dried and calcined at 500 ° C. for 2 hours to carry K as potassium carbonate to prepare K / ZrO 2 powder.
[0027]
The total amount of the obtained K / ZrO 2 powder was put into a mixer, and 50 g of an n-propanol solution in which 12 g of an Al coupling agent (“Plenact AL-M” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd., equivalent to 1.23 g as Al 2 O 3 ) was dissolved. The solution was sufficiently stirred while gradually dropping.
[0028]
An appropriate amount of ethanol was added thereto and stirred well, and then the solvent was separated by decantation and centrifugation. This was repeated three times to remove unreacted coupling agent and alcohol, and after drying, calcination was carried out at 500 ° C. for 2 hours. As a result, the organic group of the coupling agent adhered and fixed to the K / ZrO 2 particles was oxidized and decomposed to form a thin Al 2 O 3 layer on the surface of the K / ZrO 2 particles.
[0029]
The total amount of Al 2 O 3 / K / ZrO 2 powder obtained is impregnated with an acetone solution of platinum acetate (containing 1 g of Pt), heated to 40 ° C. with good stirring, and evaporated to dryness to carry Pt. did. Since acetone is used as a solvent, the supported potassium carbonate does not elute and the state of being supported on the ZrO 2 particles is maintained. This was dried and calcined at 500 ° C. for 2 hours to prepare a Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 powder.
[0030]
The whole amount of the obtained Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 powder was put into a mixer, and 3.2 g of a Ti coupling agent (“Preneact KR44” manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., equivalent to 0.61 g as TiO 2 ) was dissolved. The mixture was sufficiently stirred while gradually adding 50 ml of n-propanol solution dropwise.
[0031]
An appropriate amount of ethanol was added thereto and stirred well, and then the solvent was separated by decantation and centrifugation. This was repeated three times to remove unreacted coupling agent and alcohol, and after drying, calcination was carried out at 500 ° C. for 2 hours. As a result, the organic group of the coupling agent attached and fixed to the Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 particles is oxidized and decomposed to form a thin TiO 2 layer on the surface of the Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 particles. did.
[0032]
The obtained catalyst is a powder in which TiO 2 / Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 catalyst particles shown in FIG. 1 are assembled. The catalyst particles include a ZrO 2 particle 1 as a core part, an Al 2 O 3 layer 2 formed on the surface of the ZrO 2 particle 1, and a TiO 2 layer 3 formed on the surface of the Al 2 O 3 layer 2. The
[0033]
The catalyst powder was pelletized by a conventional method and subjected to a test.
[0034]
( Reference Example 1 )
50 g of ZrO 2 powder was put into an aqueous solution containing 0.1 mol of potassium acetate, heated with stirring and evaporated to dryness, and K was supported. This was dried and calcined at 500 ° C. for 2 hours to carry K as potassium carbonate.
[0035]
The obtained K / ZrO 2 powder was impregnated with an acetone solution of platinum acetate (containing 1 g of Pt), heated to 40 ° C. with good stirring, and evaporated to dryness to carry Pt. Since acetone is used as a solvent, the supported potassium carbonate does not elute and the state of being supported on the ZrO 2 particles is maintained. This was dried and calcined at 500 ° C. for 2 hours to prepare Pt—K / ZrO 2 powder.
[0036]
The total amount of the obtained Pt-K / ZrO 2 powder was put into a mixer, and 50 g of an n-propanol solution in which 3.2 g of a Ti coupling agent (“Plenact KR44” manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., equivalent to 0.61 g as TiO 2 ) was dissolved. The solution was sufficiently stirred while gradually dropping.
[0037]
An appropriate amount of ethanol was added thereto and stirred well, and then the solvent was separated by decantation and centrifugation. This was repeated three times to remove unreacted coupling agent and alcohol, and after drying, calcination was carried out at 500 ° C. for 2 hours. As a result, the organic group of the coupling agent adhered and fixed to the Pt—K / ZrO 2 particles was oxidized and decomposed to form a thin TiO 2 layer on the surface of the Pt—K / ZrO 2 particles.
[0038]
The obtained catalyst is a powder in which TiO 2 / Pt—K / ZrO 2 catalyst particles shown in FIG. 2 are assembled. The catalyst particles include a
[0039]
The catalyst powder was pelletized by a conventional method and subjected to a test.
[0040]
(Comparative Example 1)
Pt-K / ZrO 2 powder prepared in the same manner as in Reference Example 1 was pelletized by a conventional method and subjected to the test.
[0041]
(Comparative Example 2)
Pt / Al 2 O 3 / K / ZrO 2 powder prepared in the same manner as in Example 1 was pelletized by a conventional method and subjected to the test.
[0042]
<Test and evaluation>
Sulfur is processed at 550 ° C for 3 hours by placing the same amount of each pellet catalyst in the evaluation device and flowing the endurance model gas shown in Table 1 alternately in a cycle of lean / rich = 55 seconds / 5 seconds. A poisoning endurance test was conducted.
[0043]
[Table 1]
[0044]
The same amount of each pellet catalyst after the durability test was placed in the evaluation device, and the NO x storage amount was measured using the evaluation model gas shown in Table 2. First, the gas is switched from the rich gas steady state to the lean gas steady state at 400 ° C., and after flowing the lean gas until the NO x concentration in the catalyst outgas becomes steady, the rich gas is allowed to flow for 10 seconds, and then the saturated NO when switching to the lean gas again. x occlusion amount was measured respectively. The results are shown in FIG.
[0045]
[Table 2]
[0046]
FIG. 3 shows that the catalysts of Example 1 and Reference Example 1 have a higher NO x storage capacity after the endurance test than the catalysts of the comparative examples, and this is the effect of having a TiO 2 layer on the surface. Is clear.
[0047]
Next, 2 cm 3 of each pellet catalyst after the durability test was filled in the evaluation device, and the temperature was raised from room temperature to 500 ° C. over 20 minutes while flowing the model gas shown in Table 3 at a flow rate of 10 L / min. The purification rate of HC and CO was measured continuously. And 50% purification temperature was calculated | required, respectively, and a result is shown in FIG.
[0048]
[Table 3]
[0049]
From FIG. 4, it can be seen that the catalyst of Example 1 shows higher purification activity than the catalyst of Comparative Example 2, and the catalyst of Reference Example 1 shows higher purification activity than the catalyst of Comparative Example 1. Is clearly the effect of having the TiO 2 layer 3 on the surface. It is also clear from the comparison between the comparative examples and the comparison between the example 1 and the reference example 1 that it is desirable to carry Pt and K separately.
[0050]
【The invention's effect】
That is, according to the exhaust gas purifying catalyst and the purifying method of the present invention, sulfur poisoning of noble metals can be effectively suppressed, and as a result, a decrease in NO x storage capacity is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing catalyst particles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing catalyst particles of Reference Example 1 of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the NO x storage amount of the catalysts of Example 1, Reference Example 1 and Comparative Example.
FIG. 4 is a graph showing 50% purification temperatures of catalysts of Example 1, Reference Example 1 and Comparative Example.
[Explanation of symbols]
1: ZrO 2 particles (oxide particles) 2: Al 2 O 3 layer (NO x storage material coated oxide)
3: TiO 2 layer (acidic oxide layer)
Claims (7)
該酸化物粒子の表面に被覆され該酸化物粒子より酸性度の高い酸性酸化物よりなる酸性酸化物層と、からなる複合粒子を含んでなることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 And the NO x storage material bearing oxide carrying the NO x storage material, and the NO x storage material-coated oxide carrying precious metal covers the the NO x storage material supported oxide, and oxide particles consisting of,
A catalyst for exhaust gas purification comprising composite particles comprising an acidic oxide layer made of an acidic oxide having a higher acidity than the oxide particles and coated on the surface of the oxide particles.
前記酸性酸化物層を通過したリーン雰囲気の排ガスを貴金属と接触させてNOを酸化してNOThe lean exhaust gas that has passed through the acidic oxide layer is contacted with a noble metal to oxidize NO and NO xx を生成させることを特徴とする排ガス浄化方法。 An exhaust gas purification method characterized by producing
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003168016A JP4285095B2 (en) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003168016A JP4285095B2 (en) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005000833A JP2005000833A (en) | 2005-01-06 |
| JP4285095B2 true JP4285095B2 (en) | 2009-06-24 |
Family
ID=34093646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003168016A Expired - Fee Related JP4285095B2 (en) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4285095B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8769993B2 (en) | 2010-08-11 | 2014-07-08 | Sumco Corporation | Silicon electromagnetic casting apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4753613B2 (en) * | 2005-04-25 | 2011-08-24 | 旭化成株式会社 | NOx purification catalyst |
| CN112934209A (en) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 山东公泉化工股份有限公司 | High-desulfurization-activity hydrotreating catalyst carrier and preparation method of catalyst |
-
2003
- 2003-06-12 JP JP2003168016A patent/JP4285095B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8769993B2 (en) | 2010-08-11 | 2014-07-08 | Sumco Corporation | Silicon electromagnetic casting apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005000833A (en) | 2005-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3826357B2 (en) | Hydrogen production catalyst and exhaust gas purification catalyst | |
| JP4012320B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst for lean combustion engine | |
| JPWO2000000283A1 (en) | Catalyst for purifying exhaust gas, its manufacturing method and method for purifying exhaust gas | |
| JP4196745B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP3640130B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same | |
| JP4285095B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method | |
| JP5163955B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP2006326478A (en) | Oxygen storage / release material for exhaust gas purification and exhaust gas purification catalyst | |
| WO2002020155A1 (en) | Absorption/reduction type catalyst for nox removal | |
| JP4193602B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method | |
| JP4048673B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| WO2007114294A1 (en) | Catalyst for exhaust gas purification and process for producing the same | |
| JP3743600B2 (en) | Method for producing exhaust gas purification catalyst | |
| JP3861823B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP4048388B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP2000024499A (en) | Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same | |
| JP4193601B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| WO1999033560A1 (en) | Catalyst for purifying exhaust gas, process for producing the same, and method for purifying exhaust gas | |
| JPWO1999033560A1 (en) | Catalyst for purifying exhaust gas, its manufacturing method and method for purifying exhaust gas | |
| JP4556084B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP5082558B2 (en) | Method for producing exhaust gas purification catalyst | |
| JP4534749B2 (en) | NOx storage material, method for supporting the same, and NOx storage reduction catalyst | |
| JP4650192B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst carrier and exhaust gas purification catalyst | |
| JP2000325787A (en) | Method for producing exhaust gas purifying catalyst | |
| JP4186345B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060413 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081203 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090303 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090316 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130403 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140403 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |