JP7602938B2 - Hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, its manufacturing method, and HC trap for exhaust gas purification - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス用炭化水素吸着材、及びその製造方法、並びに、排ガス浄化用HCトラップ等に関する。 The present invention relates to a hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, a method for producing the same, and an HC trap for exhaust gas purification.
自動車等の内燃機関の排ガス中には、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)及び粒子状物質(Particulate Matter:PM)等が含まれており、これらは内燃機関の種類に応じて開発された、各種排ガス浄化触媒を備える排ガス浄化システムによって効率的に浄化されている。 Exhaust gas from internal combustion engines of automobiles and other vehicles contains hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and particulate matter (PM), and these are efficiently purified by exhaust gas purification systems equipped with various exhaust gas purification catalysts developed according to the type of internal combustion engine.
ところが、例えば内燃機関用排ガス浄化触媒のHC浄化性能は、触媒温度が200℃前後で十分な触媒活性を示すものが多い。そのため、排ガス浄化触媒が十分な触媒活性を示す温度に達していない状態では、期待される排ガス浄化性能は発揮されない。そのため、例えばエンジン始動直後等のコールドスタート時においては、HCの排出が多くなる場合があると想定される。 However, for example, many internal combustion engine exhaust gas purification catalysts exhibit sufficient catalytic activity when the catalyst temperature is around 200°C. Therefore, if the exhaust gas purification catalyst has not yet reached a temperature at which it exhibits sufficient catalytic activity, it will not exhibit the expected exhaust gas purification performance. For this reason, it is expected that there may be cases where HC emissions are high, for example, during a cold start, such as immediately after starting the engine.
そのため、内燃機関における低温時に排出されるHC浄化性能の改善が検討されている。具体的には、十分な触媒活性を示す温度に排ガス浄化触媒が暖機されるまでは、排ガス中に含まれるHCを一時的に炭化水素吸着材にトラップ(吸着、保持)し、触媒温度の上昇にともなって炭化水素吸着材からHCを徐々に脱離させ、これを排ガス浄化触媒にて浄化することで、HC浄化性能を向上させる手法が知られている。 For this reason, improvements to the purification performance of HC emitted at low temperatures in internal combustion engines are being studied. Specifically, a method is known in which the HC contained in the exhaust gas is temporarily trapped (adsorbed, held) in a hydrocarbon adsorbent until the exhaust gas purification catalyst is warmed up to a temperature at which it exhibits sufficient catalytic activity, and then the HC is gradually desorbed from the hydrocarbon adsorbent as the catalyst temperature rises, and then purified by the exhaust gas purification catalyst, thereby improving the HC purification performance.
このような排ガス用の炭化水素吸着材としては、各種ゼオライトを用いたものが知られている。例えば特許文献1には、耐熱性能を高めるために、ケイバン比(シリカアルミナ比)が120以上あるいは200以上のβ型ゼオライトにAgを担持させた、ガス成分の低減材が開示されている。 As such hydrocarbon adsorbents for exhaust gas, those using various zeolites are known. For example, Patent Document 1 discloses a gas component reduction material in which Ag is supported on β-type zeolite with a silica-alumina ratio (silica-alumina ratio) of 120 or more or 200 or more in order to improve heat resistance.
また、特許文献2には、12員環及び/又は10員環から構成される2次元細孔及び/又は3次元細孔を有する多次元細孔ゼオライト(ISV構造ゼオライト、BEC構造ゼオライト、MCM-68(MSE構造ゼオライト)、MWW構造ゼオライト)からなる排気ガス用炭化水素吸着材が、β型ゼオライトよりも高いHC吸着率を示すことが開示されている。 Patent Document 2 also discloses that a hydrocarbon adsorbent for exhaust gas made of multidimensional pore zeolite (ISV structure zeolite, BEC structure zeolite, MCM-68 (MSE structure zeolite), MWW structure zeolite) having two-dimensional and/or three-dimensional pores composed of 12-membered rings and/or 10-membered rings exhibits a higher HC adsorption rate than β-type zeolite.
一方、特許文献3には、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムまたはストロンチウムまたはそれらのいずれか二種以上の混合物から選択された活性金属が炭化水素吸着材料上に含浸された組成物を含む触媒層が開示されており、具体的には、ZSM-5(MFI型ゼオライト)にセシウムを含浸することで、HC浄化性能が向上することが示されている。 Meanwhile, Patent Document 3 discloses a catalyst layer containing a composition in which an active metal selected from potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, barium, or strontium, or a mixture of two or more of these, is impregnated onto a hydrocarbon adsorption material, and specifically, it shows that impregnating ZSM-5 (MFI type zeolite) with cesium improves HC purification performance.
また、特許文献4には、ホスト化合物及びゲスト物質を用いて調製した特殊な層間化合物を、HC吸着層に含ませることで、HC吸着浄化性能が向上することが開示されている。 Patent Document 4 also discloses that the HC adsorption and purification performance can be improved by incorporating a special intercalation compound prepared using a host compound and a guest substance into the HC adsorption layer.
しかしながら、上記従来技術の排ガス用炭化水素吸着材は、トラップしたHCの放出性能に劣り、そのため、コールドスタート時のHC浄化性能が依然として不十分なものであった。 However, the above-mentioned conventional hydrocarbon adsorbents for exhaust gas have poor performance in releasing trapped HC, and as a result, their HC purification performance during cold starts remains insufficient.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着したHCのHC脱離開始温度が高く、コールドスタート時により高いHC浄化性能を発現可能な、排ガス用炭化水素吸着材及びその製造方法、並びに、排ガス浄化用HCトラップ等を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, a manufacturing method thereof, and an HC trap for exhaust gas purification, which have a high HC desorption start temperature for adsorbed HC and can exhibit high HC purification performance during cold start.
なお、ここでいう目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本発明の他の目的として位置づけることができる。 In addition to the objectives described here, the present invention also aims to achieve effects that cannot be obtained by conventional techniques, which are derived from the various components shown in the detailed description of the invention described below.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、MSE型ゼオライトに所定の元素を担持させたK-X担持MSE型ゼオライトが、吸着したHCのHC脱離開始温度が高く、コールドスタート時により高いHC浄化性能を発現し得ることを見出し、これを排ガス用炭化水素吸着材として用いることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors discovered that K-X-supported MSE-type zeolite, in which a specific element is supported on MSE-type zeolite, has a high HC desorption initiation temperature for adsorbed HC and can exhibit high HC purification performance during cold starts. They also discovered that the above problems can be solved by using this as a hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, which led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。
〔1〕MSE型ゼオライト、及び前記MSE型ゼオライトに担持されたカリウム及びX(ここでXは、K以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属よりなる群から選択される1種以上の元素)を少なくとも含有し、前記MSE型ゼオライトのシリカアルミナ比(SiO2/Al2O3)が、モル比で10以上100以下であり、Xのカリウム比(X/K)が、モル比で2.0以上25.0以下である、排ガス用炭化水素吸着材。
That is, the present invention provides various specific embodiments as shown below.
[1] An exhaust gas hydrocarbon adsorbent comprising: an MSE zeolite; and potassium and X (wherein X is one or more elements selected from the group consisting of alkali metals other than K, alkaline earth metals, and transition metals) supported on the MSE zeolite, wherein the MSE zeolite has a silica-alumina ratio ( SiO2 / Al2O3 ) of 10 or more and 100 or less in molar ratio, and X has a potassium ratio (X/K) of 2.0 or more and 25.0 or less in molar ratio.
〔2〕カリウムのアルミナ比(K/Al)が、モル比で0.04以上0.50以下である〔1〕に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 [2] The hydrocarbon adsorbent for exhaust gas according to [1], in which the potassium to alumina ratio (K/Al) is 0.04 or more and 0.50 or less in molar ratio.
〔3〕Xのアルミナ比(X/Al)が、モル比で0.10以上1.50以下である〔1〕又は〔2〕に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 [3] The hydrocarbon adsorbent for exhaust gas according to [1] or [2], in which the alumina ratio of X (X/Al) is 0.10 or more and 1.50 or less in molar ratio.
〔4〕粉末X線回折測定において、10nm以上100nm以下の結晶子径を有する〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 [4] A hydrocarbon adsorbent for exhaust gas according to any one of [1] to [3], which has a crystallite diameter of 10 nm or more and 100 nm or less in powder X-ray diffraction measurement.
〔5〕0.01μm以上20μm以下の平均粒子径D50を有する〔1〕~〔4〕のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 [5] A hydrocarbon adsorbent for exhaust gas according to any one of [1] to [4], having an average particle diameter D50 of 0.01 μm or more and 20 μm or less.
〔6〕前記Xが、Cs、Rb、Ba、Sr、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Mo、Cu、Ag、及びAuよりなる群から選択される1種以上である〔1〕~〔5〕のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 [6] The hydrocarbon adsorbent for exhaust gas according to any one of [1] to [5], wherein X is one or more selected from the group consisting of Cs, Rb, Ba, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Mo, Cu, Ag, and Au.
〔7〕内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化用システムに用いられる排ガス浄化用HCトラップであって、ハニカム型基材と、前記ハニカム型基材上及び/又は内に設けられた炭化水素吸着層と、を備え、前記炭化水素吸着層は、〔1〕~〔6〕のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材を少なくとも含有する、排ガス浄化用HCトラップ。 [7] An HC trap for exhaust gas purification used in an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas from an internal combustion engine, comprising a honeycomb-type substrate and a hydrocarbon adsorption layer provided on and/or within the honeycomb-type substrate, the hydrocarbon adsorption layer containing at least the exhaust gas hydrocarbon adsorbent described in any one of [1] to [6].
〔8〕前記炭化水素吸着層は、前記ハニカム型基材の単位体積(1L)を基準として、前記排ガス用炭化水素吸着材を1g/L以上150g/L以下含む〔7〕に記載の排ガス浄化用HCトラップ。 [8] The HC trap for purifying exhaust gas described in [7], in which the hydrocarbon adsorption layer contains 1 g/L or more and 150 g/L or less of the exhaust gas hydrocarbon adsorbent based on the unit volume (1 L) of the honeycomb-type substrate.
〔9〕前記炭化水素吸着層は、貴金属成分としてPt、Pd、及びRhよりなる群から
選択される1種以上を含む炭化水素吸着触媒層である〔7〕又は〔8〕に記載の排ガス浄
化用HCトラップ。
[9] The HC trap for purifying exhaust gas according to [7] or [8], wherein the hydrocarbon adsorption layer is a hydrocarbon adsorption catalyst layer containing one or more precious metal components selected from the group consisting of Pt, Pd, and Rh.
〔10〕触媒層をさらに備える〔7〕~〔9〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化用HCトラップ。 [10] An HC trap for purifying exhaust gas according to any one of [7] to [9], further comprising a catalyst layer.
〔11〕K担持MSE型ゼオライトを準備する工程と、並びに前記K担持MSE型ゼオライトにX(ここでXは、K以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属よりなる群から選択される1種以上の元素)を付与してK-X担持MSE型ゼオライトを合成する工程、を少なくとも有する、K-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 [11] A method for producing a K-X-supported MSE zeolite, comprising at least the steps of preparing a K-supported MSE zeolite, and adding X (wherein X is one or more elements selected from the group consisting of alkali metals other than K, alkaline earth metals, and transition metals) to the K-supported MSE zeolite to synthesize a K-X-supported MSE zeolite.
〔12〕前記K-X担持MSE型ゼオライトを合成する前記工程では、イオン交換法により前記K担持MSE型ゼオライトに前記Xを担持させる〔11〕に記載のK-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 [12] The method for producing K-X-supported MSE zeolite according to [11], in the step of synthesizing the K-X-supported MSE zeolite, the X is supported on the K-supported MSE zeolite by an ion exchange method.
〔13〕前記K担持MSE型ゼオライトを準備する前記工程では、カリウム存在下で水熱合成法により前記K担持MSE型ゼオライトを合成する〔11〕又は〔12〕に記載のK-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 [13] A method for producing K-X-supported MSE-type zeolite according to [11] or [12], in which the K-supported MSE-type zeolite is synthesized by hydrothermal synthesis in the presence of potassium in the step of preparing the K-supported MSE-type zeolite.
本発明によれば、吸着したHCのHC脱離開始温度が高く、コールドスタート時により高いHC浄化性能を発現可能な排ガス用炭化水素吸着材等を実現することができ、これにより、浄化性能に優れる排ガス浄化用HCトラップや排ガス浄化HCトラップ触媒等を実現することができる。また、本発明によれば、そのような高性能な排ガス用炭化水素吸着材を、工業的に簡易なプロセスで、また、比較的に低コストで供給することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an exhaust gas hydrocarbon adsorbent that has a high HC desorption start temperature for adsorbed HC and can exhibit high HC purification performance during cold start, thereby realizing an exhaust gas purification HC trap and an exhaust gas purification HC trap catalyst that have excellent purification performance. Furthermore, according to the present invention, such a high-performance exhaust gas hydrocarbon adsorbent can be supplied by an industrially simple process and at a relatively low cost.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いる。例えば「1~100」との数値範囲の表記は、その下限値「1」及び上限値「100」の双方を包含するものとする。また、他の数値範囲の表記も同様である。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. The following embodiments are examples (representative examples) of the present invention, and the present invention is not limited to these. The present invention can be modified as desired without departing from the spirit of the invention. In this specification, when "~" is used to express a numerical value or physical property value between the two, it is used to include the values before and after the two. For example, the expression of a numerical range of "1 to 100" includes both the lower limit "1" and the upper limit "100". The same applies to the expressions of other numerical ranges.
[排ガス用炭化水素吸着材]
本実施形態の排ガス用炭化水素吸着材は、MSE型ゼオライト、及び前記MSE型ゼオライトに担持されたカリウム及びX(ここでXは、K以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属よりなる群から選択される1種以上の元素)を少なくとも含有し、前記MSE型ゼオライトのシリカアルミナ比(SiO2/Al2O3)が、モル比で10以上100以下であり、Xのカリウム比(X/K)が、モル比で2.0以上25.0以下であることを特徴とする。
[Hydrocarbon adsorbent for exhaust gas]
The exhaust gas hydrocarbon adsorbent of this embodiment contains at least MSE zeolite, and potassium and X (wherein X is one or more elements selected from the group consisting of alkali metals other than K, alkaline earth metals, and transition metals) supported on the MSE zeolite, and is characterized in that the silica-alumina ratio ( SiO2 / Al2O3 ) of the MSE zeolite is, in molar ratio, 10 or more and 100 or less, and the potassium ratio (X/K) of X is, in molar ratio, 2.0 or more and 25.0 or less.
MSE型ゼオライトは、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association,以降では「IZA」と略称することがある。)によりMSEの骨格タイプコードが与えられたアルミノシリケートである。MSE型ゼオライトは、大細孔(12員環細孔)や中細孔(10員環細孔)が三次元的に交わったMSE特有の3次元細孔構造を有し、比較的に広い表面積と大きな内部空間を持つため、その分子篩作用により、ベンゼン、トルエン、キシレン、ベンズアルデヒド等の炭化水素(HC)の吸着能力が高い。このMSE型ゼオライトの構造は、Collection of simulated XRD powder patterns for zeolites, Fifth revised edition (2007)に記載の粉末X線回折(以下、「XRD」とする。)パターン、又は、IZAの構造委員会のホームページhttp://www.iza-struture.org/databases/のZeolite Framework Typesに記載のXRDパターンのいずれかと比較することで、同定することができる。 MSE zeolite is an aluminosilicate that has been given the framework type code MSE by the International Zeolite Association (hereinafter sometimes abbreviated as "IZA"). MSE zeolite has a three-dimensional pore structure unique to MSE, in which large pores (12-membered ring pores) and medium pores (10-membered ring pores) intersect three-dimensionally, and has a relatively large surface area and large internal space, so that its molecular sieve action gives it a high adsorption capacity for hydrocarbons (HCs) such as benzene, toluene, xylene, and benzaldehyde. The structure of this MSE zeolite can be identified by comparing it with either the powder X-ray diffraction (hereinafter referred to as "XRD") pattern described in Collection of simulated XRD powder patterns for zeolites, Fifth revised edition (2007) or the XRD pattern described in Zeolite Framework Types on the IZA Structure Committee's website http://www.iza-struture.org/databases/.
MSE型ゼオライトのシリカアルミナ比(SiO2/Al2O3、モル比、以降において単に「SAR」を称する場合がある。)は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、一般的にはモル比で10以上100以下であることが好ましく、より好ましくは15以上80以下、さらに好ましくは18以上60以下である。なお、本明細書において、シリカアルミナ比は、蛍光X線分析から求められる値を意味する。具体的には、Axios(スペクトリシス社)を用いて、試料約5gを20tで加圧成型したサンプルを測定に供し、得られたSiO2及びAl2O3の質量%の結果からSARを算出した。シリカアルミナ比が大きいと、耐水熱性に優れる傾向にあるため、高温の排ガスに曝される用途での採用が期待される。一方、シリカアルミナ比が小さいと、親水性に優れるとともに酸量が高くなる傾向にあるため、固体酸触媒として高い活性を示すことが期待される。 The silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 , molar ratio, hereinafter sometimes simply referred to as "SAR") of MSE zeolite can be appropriately set according to the desired performance, and is not particularly limited, but is generally preferably 10 to 100 in molar ratio, more preferably 15 to 80, and even more preferably 18 to 60. In this specification, the silica-alumina ratio means a value obtained from fluorescent X-ray analysis. Specifically, a sample obtained by pressurizing and molding about 5 g of a sample at 20 t using Axios (Spectolysis Co., Ltd.) was subjected to measurement, and the SAR was calculated from the results of the mass % of SiO 2 and Al 2 O 3 obtained. If the silica-alumina ratio is large, the hydrothermal resistance tends to be excellent, and therefore it is expected to be used in applications exposed to high-temperature exhaust gas. On the other hand, if the silica-alumina ratio is small, the hydrophilicity tends to be excellent and the acid amount tends to be high, and therefore it is expected to show high activity as a solid acid catalyst.
ここで用いるMSE型ゼオライトとしては、特に限定されないが、熱的耐久性及び触媒性能の観点から粉末X線回折測定において、10nm以上100nm以下の結晶子径を有するものが好ましく、より好ましくは15nm以上90nm以下、さらに好ましくは20nm以上80nm以下である。 The MSE type zeolite used here is not particularly limited, but from the viewpoint of thermal durability and catalytic performance, it is preferable that the crystallite size is 10 nm or more and 100 nm or less, more preferably 15 nm or more and 90 nm or less, and even more preferably 20 nm or more and 80 nm or less, as measured by powder X-ray diffraction.
なお、粉末状の形態で用いる場合、MSE型ゼオライトの粒子径は、要求性能等に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、表面積や取扱性等の観点から、平均粒子径D50が0.01μm~20μmが好ましく、より好ましくは0.1~18μm、さらに好ましくは、0.5μm~15μmである。なお、本明細書において、平均粒子径D50は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社製、レーザ回折式粒度分布測定装置SALD-3100等)で測定されるメディアン径を意味する。また、ゼオライトの粒子形状は、特に限定されず、例えば直方体状、球状、楕円体状、破砕状、扁平形状、不定形状等いずれであっても構わない。 When used in powder form, the particle size of the MSE zeolite can be set appropriately according to the required performance, etc., and is not particularly limited. From the viewpoint of surface area, handling, etc., the average particle size D50 is preferably 0.01 μm to 20 μm, more preferably 0.1 to 18 μm, and even more preferably 0.5 μm to 15 μm. In this specification, the average particle size D50 means the median diameter measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device (for example, the laser diffraction type particle size distribution measuring device SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation). The particle shape of the zeolite is not particularly limited, and may be, for example, rectangular, spherical, ellipsoidal, crushed, flat, or irregular.
なお、MSE型ゼオライトのBET比表面積は、要求性能等に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、100m2 /g以上1000m2 /g以下が好ましく、300m2 /g以上800m2 /g以下がより好ましく、300m2 /g以上600m2 /g以下がさらに好ましい。 The BET specific surface area of the MSE zeolite can be appropriately set depending on the required performance, etc., and is not particularly limited, but is preferably 100 m2 /g or more and 1000 m2 /g or less, more preferably 300 m2 /g or more and 800 m2 /g or less, and even more preferably 300 m2 /g or more and 600 m2 /g or less.
MSE型ゼオライトは、当業界で公知の手法により合成することができ、その合成方法は特に限定されない。代表的な合成方法としては、例えば、シリカ源(例えばコロイダルシリカやシリカゲルやケイ酸ナトリウム等)とアルミナ源(或いはシリカアルミナ源)、アルカリ金属水酸化物等のアルカリ金属源(例えばNaOHやKOH等)、有機構造指向剤OSDA(例えば水酸化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム等のテトラエチルアンモニウムイオン;N,N,N’,N’-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム二ヨウ化物等のN,N,N',N'‐テトラアルキルビシクロ[2,2,2]オクタ‐7‐エン‐2,3:5,6‐ジピロリジニウムジカチオン;1,1-ジメチル-1-アゾニア-4-アザ-4-シクロヘキシルシクロヘキサン;ジメチルジプロピルアンモニウム等)、及び水等を含有する混合物(原料組成物)から水熱合成する方法が知られている。水熱合成の処理温度(反応温度)は、特に限定されないが、得られるMSE型ゼオライトの結晶性や経済性等の観点から、通常100℃以上200℃以下、好ましくは120℃以上190℃以下、より好ましくは150℃以上180℃以下である。また、水熱合成の処理時間(反応時間)は、十分な時間をかけて結晶化させればよく、特に限定されないが、得られるMSE型ゼオライトの結晶性や経済性等の観点から、通常1時間以上20日間以下、好ましくは4時間以上16日以下、より好ましくは12時間以上14日以下である。合成後には、必要に応じて固液分離処理、水洗処理、例えば大気中50~150℃程度の温度で水分を除去する乾燥処理等を常法にしたがって行うことで、目的とするMSE型ゼオライトを得ることができる。また、OSDAを用いずに既合成のMSE型ゼオライトをシード結晶(種晶)として用いて、シリカアルミナ源であるFAU型ゼオライト、NaOHやKOH等のアルカリ金属源、及び水を含有する混合物を水熱合成することによりMSE型ゼオライトを合成することもできる。なお、合成の容易性及び経済性等の観点から、アルカリ金属源としてカリウム存在下で水熱合成法によりMSE型ゼオライトを合成することが好ましい。 MSE type zeolite can be synthesized by methods known in the industry, and the synthesis method is not particularly limited. As a representative synthesis method, for example, a method of hydrothermal synthesis from a mixture (raw material composition) containing a silica source (e.g., colloidal silica, silica gel, sodium silicate, etc.), an alumina source (or a silica-alumina source), an alkali metal source such as an alkali metal hydroxide (e.g., NaOH, KOH, etc.), an organic structure directing agent OSDA (e.g., tetraethylammonium ions such as tetraethylammonium hydroxide, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium chloride, etc.; N,N,N',N'-tetraalkylbicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3:5,6-dipyrrolidinium dication such as N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:5,6-dipyrrolidinium diiodide; 1,1-dimethyl-1-azonia-4-aza-4-cyclohexylcyclohexane; dimethyldipropylammonium, etc.), and water, etc. is known. The treatment temperature (reaction temperature) of the hydrothermal synthesis is not particularly limited, but is usually 100° C. or more and 200° C. or less, preferably 120° C. or more and 190° C. or less, and more preferably 150° C. or more and 180° C. or less, from the viewpoint of the crystallinity and economic efficiency of the obtained MSE zeolite. The treatment time (reaction time) of the hydrothermal synthesis is not particularly limited as long as it is sufficient to crystallize the zeolite over a sufficient period of time, but is usually 1 hour or more and 20 days or less, preferably 4 hours or more and 16 days or less, and more preferably 12 hours or more and 14 days or less, from the viewpoint of the crystallinity and economic efficiency of the obtained MSE zeolite. After the synthesis, the desired MSE zeolite can be obtained by carrying out a solid-liquid separation treatment, a water washing treatment, a drying treatment for removing water in the air at a temperature of about 50 to 150° C., etc., according to a conventional method, as necessary. Alternatively, MSE zeolite can be synthesized without using OSDA by using an already synthesized MSE zeolite as a seed crystal and hydrothermally synthesizing a mixture containing FAU zeolite, which is a silica-alumina source, an alkali metal source such as NaOH or KOH, and water. From the viewpoints of ease of synthesis and economic efficiency, it is preferable to synthesize MSE zeolite by hydrothermal synthesis in the presence of potassium as an alkali metal source.
なお、合成後のMSE型ゼオライトには、細孔内等に有機構造指向剤やアルカリ金属等を含んでいる場合がある。そのため、必要に応じて、酸性水溶液を用いた液相処理、有機構造指向剤の分解成分を含んだ薬液を用いた液相処理、レジン等を用いた交換処理、例えば400℃以上800℃以下、好ましくは450℃以上750℃以下の焼成処理等を行い、有機構造指向剤を除去することもできる。これらの処理は、任意の組み合わせで行うことができる。これらの中でも、有機構造指向剤の除去は、製造効率等の観点から、焼成処理が好ましく用いられる。焼成処理における処理時間(焼成時間)は、処理温度及び経済性等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、通常0.5時間以上72時間以下、好ましくは1時間以上48時間以下、より好ましくは3時間以上40時間以下である。 In addition, the synthesized MSE type zeolite may contain organic structure-directing agents and alkali metals in the pores. Therefore, if necessary, the organic structure-directing agent can be removed by performing a liquid phase treatment using an acidic aqueous solution, a liquid phase treatment using a chemical solution containing a decomposition component of the organic structure-directing agent, an exchange treatment using a resin, or a calcination treatment at 400°C to 800°C, preferably 450°C to 750°C. These treatments can be performed in any combination. Among these, the organic structure-directing agent is preferably removed by calcination treatment from the viewpoint of production efficiency. The treatment time (calcination time) in the calcination treatment can be set appropriately depending on the treatment temperature and economic efficiency, and is not particularly limited, but is usually 0.5 hours to 72 hours, preferably 1 hour to 48 hours, and more preferably 3 hours to 40 hours.
なお、上記のゼオライトは、そのイオン交換サイト上にアルカリ金属イオン等の金属イオンを有する場合がある。ここで所望する性能に応じて、イオン交換を行うイオン交換工程を行うことができる。このイオン交換工程では、常法にしたがってアンモニウムイオン(NH4 +)やプロトン(H+)等の非金属カチオンにイオン交換することができる。例えば、MSE型ゼオライトに対して硝酸アンモニウム水溶液や塩化アンモニウム水溶液等のアンモニウムイオンを含有する水溶液を用いた液相処理を行うことでアンモニウム型にイオン交換することができる。また、MSE型ゼオライトをアンモニアでイオン交換した後に焼成処理を行うことで、プロトン型にイオン交換することができる。また、必要に応じて、さらに酸量の低下処理を行うこともできる。酸量の低下処理は、例えばシリル化、水蒸気処理、ジカルボン酸処理等により行うことができる。 The above-mentioned zeolite may have metal ions such as alkali metal ions on its ion exchange sites. Here, an ion exchange process for performing ion exchange can be performed according to the desired performance. In this ion exchange process, ions can be exchanged into nonmetallic cations such as ammonium ions (NH 4 + ) and protons (H + ) according to a conventional method. For example, MSE zeolite can be ion-exchanged into ammonium type by performing a liquid phase treatment using an aqueous solution containing ammonium ions such as an aqueous ammonium nitrate solution or an aqueous ammonium chloride solution. In addition, MSE zeolite can be ion-exchanged into proton type by performing a calcination treatment after ion exchange with ammonia. In addition, if necessary, an acid amount reduction treatment can be further performed. The acid amount reduction treatment can be performed by, for example, silylation, steam treatment, dicarboxylic acid treatment, or the like.
本実施形態の排ガス用炭化水素吸着材は、MSE型ゼオライトに担持された、カリウム及びX(ここでXは、K以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属よりなる群から選択される1種以上の元素)を少なくとも含有する。ここで、K及びXは、酸化物又は複合酸化物の形態、又はゼオライト吸着サイトにおいてイオンの形態で存在し得る。このようにカリウム及びXが担持されたMSE型ゼオライトは、そうでないものと比較して、吸着したHCのHC脱離開始温度が高く、比較的に高温になるまでHCを細孔内に留めておくことができ、十分な触媒活性を示す温度(例えば200℃前後)の直前までHCの脱離を抑制することができるため、コールドスタート時により高いHC浄化性能を発現することができる。 The hydrocarbon adsorbent for exhaust gas of this embodiment contains at least potassium and X (wherein X is one or more elements selected from the group consisting of alkali metals other than K, alkaline earth metals, and transition metals) supported on MSE zeolite. Here, K and X can exist in the form of oxides or composite oxides, or in the form of ions at the zeolite adsorption site. MSE zeolite supported with potassium and X in this way has a higher HC desorption start temperature of adsorbed HC than those not supported with potassium and X, and can retain HC in the pores until the temperature becomes relatively high, and can suppress HC desorption until just before the temperature (for example, around 200°C) at which sufficient catalytic activity is exhibited, so that higher HC purification performance can be exhibited at cold start.
MSE型ゼオライトに担持されたカリウムは、上述した水熱合成に由来してMSE型ゼオライトに担持されていてもよいし、合成後のMSE型ゼオライトに別途付与したもの(担持した)であってもよい。カリウムは、例えば硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、複合酸化物、又は錯塩等として供給することができる。合成後のMSE型ゼオライトにカリウムを担持させる方法としては、常法にしたがって行えばよく、特に限定されないが、イオン交換法、蒸発乾固法、沈殿担持法、物理混合法、及び含浸担持法等が挙げられる。なお、カリウムの担持処理の後、必要に応じて、固液分離処理、水洗処理、例えば大気中50~150℃程度の温度で水分を除去する乾燥処理等を常法にしたがって行うことができる。 The potassium supported on the MSE zeolite may be supported on the MSE zeolite by the hydrothermal synthesis described above, or may be added (supported) separately to the MSE zeolite after synthesis. Potassium can be supplied as, for example, sulfate, nitrate, acetate, chloride, oxide, composite oxide, complex salt, or the like. The method for supporting potassium on the MSE zeolite after synthesis may be performed according to a conventional method, and is not particularly limited, but examples include ion exchange, evaporation to dryness, precipitation support, physical mixing, and impregnation support. After the potassium support process, solid-liquid separation, water washing, and drying to remove moisture in air at a temperature of, for example, about 50 to 150°C, may be performed according to conventional methods, as necessary.
カリウムの担持量は、要求性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、カリウムのアルミナ比(K/Al)が、モル比で0.04以上0.50以下であることが好ましく、より好ましくは0.04以上0.45以下、さらに好ましくは0.05以上0.40以下である。 The amount of potassium supported can be set appropriately depending on the required performance and is not particularly limited, but the potassium to alumina ratio (K/Al) is preferably 0.04 or more and 0.50 or less in molar ratio, more preferably 0.04 or more and 0.45 or less, and even more preferably 0.05 or more and 0.40 or less.
MSE型ゼオライトに担持されるXとしては、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)等のK(カリウム)以外のアルカリ金属;Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)等のアルカリ土類金属:Sc(スカンジウム)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Y(イットリウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Tc(テクネチウム)、Ru(ルテニウム)、Ag(銀)等の周期表で第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素;等が挙げられるが、これらに特に限定されない。Xの中でも、Cs、Rb、Ba、Sr、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Mo、Cu、Ag、及びAuよりなる群から選択される1種以上が好ましく、Cs及びRbよりなる群から選択される1種以上がより好ましい。これらの好ましい元素を用いることで吸着したHCのHC脱離開始温度を高くすることができる。Xは、例えば硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、複合酸化物、及び錯塩等として供給することができる。この具体的な方法としては、MSE型ゼオライトのイオン交換サイト又は細孔の少なくともいずれかにXが保持される方法であればよく、例えばイオン交換法、蒸発乾固法、沈殿担持法、物理混合法、及び含浸担持法等が挙げられるが、これらに特に限定されない。典型的には、MSE型ゼオライトにXを含有する水溶液を用いた液相処理を行うことでX型にイオン交換することができる。なお、Xの担持処理の後、必要に応じて、固液分離処理、水洗処理、例えば大気中50~150℃程度の温度で水分を除去する乾燥処理等を常法にしたがって行うことができる。また、さらに酸量の低下等の処理を行うこともできる。酸量の低下処理は、例えばシリル化、水蒸気処理、ジカルボン酸処理等により行えばよい。これら酸量の低下処理、組成の変更は、常法にしたがって行えばよい。 Examples of X supported on MSE zeolite include, but are not limited to, alkali metals other than K (potassium), such as Li (lithium), Na (sodium), Rb (rubidium), and Cs (cesium); alkaline earth metals such as Be (beryllium), Mg (magnesium), Ca (calcium), Sr (strontium), and Ba (barium); transition elements present between Group 3 and Group 11 in the periodic table, such as Sc (scandium), Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Cu (copper), Y (yttrium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Tc (technetium), Ru (ruthenium), and Ag (silver). Among X, one or more selected from the group consisting of Cs, Rb, Ba, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Mo, Cu, Ag, and Au are preferred, and one or more selected from the group consisting of Cs and Rb are more preferred. By using these preferred elements, the HC desorption start temperature of the adsorbed HC can be increased. X can be supplied, for example, as a sulfate, nitrate, acetate, chloride, oxide, composite oxide, complex salt, or the like. Specific methods for this may be any method in which X is held at least in the ion exchange sites or pores of the MSE zeolite, and include, but are not limited to, ion exchange, evaporation to dryness, precipitation support, physical mixing, and impregnation support. Typically, the MSE zeolite can be ion-exchanged to the X type by performing a liquid phase treatment using an aqueous solution containing X. After the X-supporting treatment, if necessary, solid-liquid separation treatment, water washing treatment, drying treatment to remove moisture at a temperature of about 50 to 150°C in air, etc. can be performed according to conventional methods. In addition, treatment such as reducing the amount of acid can also be performed. The treatment to reduce the amount of acid can be performed, for example, by silylation, steam treatment, dicarboxylic acid treatment, etc. These treatments to reduce the amount of acid and change the composition can be performed according to conventional methods.
Xの担持量は、要求性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、Xのアルミナ比(X/Al)が、モル比で0.10以上1.50以下であることが好ましく、より好ましくは0.30以上1.25以下、さらに好ましくは0.50以上1.00以下である。 The amount of X supported can be set appropriately depending on the required performance and is not particularly limited, but the alumina ratio of X (X/Al) is preferably 0.10 or more and 1.50 or less, more preferably 0.30 or more and 1.25 or less, and even more preferably 0.50 or more and 1.00 or less, in molar ratio.
また、Xのカリウム比(X/K)が、要求性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、モル比で2.0以上25.0以下であることが好ましく、より好ましくは5.0以上23.0以下、さらに好ましくは7.0以上20.0以下である。 The potassium ratio of X (X/K) can be set appropriately depending on the required performance and is not particularly limited, but is preferably 2.0 or more and 25.0 or less, more preferably 5.0 or more and 23.0 or less, and even more preferably 7.0 or more and 20.0 or less, in molar ratio.
ここで、K-X担持MSE型ゼオライトの好ましい製造方法としては、カリウム存在下で水熱合成法によりK担持MSE型ゼオライトを合成し、このK担持MSE型ゼオライトにイオン交換法によりXを付与してK-X担持MSE型ゼオライトを得る方法が挙げられる。このように水熱合成に由来してカリウムが既に担持した(プロトン性水素原子を有するブレンステッド酸型の)MSE型ゼオライトを用いて、イオン交換法によりXをさらに付与して(ルイス酸型の)K-X担持MSE型ゼオライトを得ることで、工程が簡略化するとともに、カリウムのアルミナ比(K/Al)、Xのアルミナ比(X/Al)、及びXのカリウム比(X/K)等の調整が容易となる。かかる観点から、好ましい製造方法では、MSE型ゼオライトをNH4 +型にイオン交換する工程(例えば、MSE型ゼオライトを硝酸アンモニウム水溶液や塩化アンモニウム水溶液等のアンモニウムイオンを含有する水溶液を用いて液相処理する工程等)を別途に有さないことが望ましい。 Here, a preferred method for producing K-X-supported MSE zeolite includes a method in which K-supported MSE zeolite is synthesized by hydrothermal synthesis in the presence of potassium, and X is added to this K-supported MSE zeolite by ion exchange to obtain K-X-supported MSE zeolite. In this way, by using MSE zeolite (Brønsted acid type having protonic hydrogen atoms) on which potassium has already been supported by hydrothermal synthesis, and further adding X by ion exchange to obtain K-X-supported MSE zeolite (Lewis acid type), the process is simplified and adjustment of the potassium to alumina ratio (K/Al), the X to alumina ratio (X/Al), and the X to potassium ratio (X/K), etc. is facilitated. From this viewpoint, it is desirable that a preferred production method does not have a separate step of ion-exchanging MSE zeolite to NH 4 + type (for example, a step of subjecting MSE zeolite to liquid-phase treatment using an aqueous solution containing ammonium ions such as an aqueous solution of ammonium nitrate or ammonium chloride).
本発明のK-X担持MSE型ゼオライトは、固体酸触媒として有望なものであり、また、比較的に耐熱性も優れるので炭化水素吸着材として有望なものである。さらに詳細にはパラフィンを接触分解する触媒、例えば石油化学工業における長鎖炭化水素(例えばヘキサン)のクラッキング触媒として特に有望であり、また、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の各種内燃機関(例えば、ディーゼル自動車、ガソリン自動車、ジェットエンジン、ボイラー、ガスタービン等)の排ガス浄化用HCトラップとしても特に有望なものである。 The K-X-supported MSE-type zeolite of the present invention is a promising solid acid catalyst, and also has relatively excellent heat resistance, making it a promising hydrocarbon adsorbent. More specifically, it is particularly promising as a catalyst for catalytic cracking of paraffin, for example, as a cracking catalyst for long-chain hydrocarbons (e.g., hexane) in the petrochemical industry, and also as an HC trap for purifying exhaust gas from various internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines (e.g., diesel automobiles, gasoline automobiles, jet engines, boilers, gas turbines, etc.).
[排ガス浄化用HCトラップ]
上述したK-X担持MSE型ゼオライトは、排ガス用の炭化水素吸着材として殊に有効に利用され、各種の態様で実施可能である。例えば、上述したK-X担持MSE型ゼオライトは、粉末のまま用いることができる。また、例えば、粉末を任意の形状に成形することで、粒状やペレット状の成形体として用いることもできる。なお、成形体の作製時には、各種公知の分散装置、混練装置、成形装置を用いることができる。さらに、上述したK-X担持MSE型ゼオライトを、コージェライト製、シリコンカーバイド製、窒化珪素製等の等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体やワイヤメッシュ担体、スチールウール状のニットワイヤ担体等の触媒担体に保持(担持)させて用いることもできる。なお、これらは、1種のみを単独で、又は2種以上の任意の組み合わせ及び割合で用いることができる。触媒担体に上述したK-X担持MSE型ゼオライトを保持させる際には、各種公知のコーティング法、ウォッシュコート法、ゾーンコート法を適用することができる。
[HC trap for exhaust gas purification]
The above-mentioned K-X-supported MSE zeolite is particularly effectively used as a hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, and can be implemented in various modes. For example, the above-mentioned K-X-supported MSE zeolite can be used as it is in the form of powder. In addition, for example, the powder can be molded into an arbitrary shape to be used as a granular or pellet-shaped molded body. Note that, when preparing the molded body, various known dispersing devices, kneading devices, and molding devices can be used. Furthermore, the above-mentioned K-X-supported MSE zeolite can be supported (supported) on a catalyst carrier such as a ceramic monolith carrier made of cordierite, silicon carbide, silicon nitride, etc., a metal honeycomb carrier or wire mesh carrier made of stainless steel, or a steel wool-like knit wire carrier. Note that these can be used alone or in any combination and ratio of two or more. When the above-mentioned K-X-supported MSE zeolite is supported on a catalyst carrier, various known coating methods, wash coat methods, and zone coat methods can be applied.
とりわけ、上述したK-X担持MSE型ゼオライトは、各種態様の排ガス浄化用システムにおいて、HCトラップないしはHCトラップ触媒として使用可能である。排ガス浄化用HCトラップとしての実施態様は、特に限定されないが、ハニカム型基材と、このハニカム型基材上及び/又はハニカム型基材内に設けられた炭化水素吸着層と、を備え、炭化水素吸着層が上述した排ガス用炭化水素吸着材(K-X担持MSE型ゼオライト)を少なくとも含有する態様が挙げられる。このようにハニカム型基材に支持させることで、ガス流量を比較的大きく保つことができるので効率的なHCトラップを実現することができる。 In particular, the above-mentioned K-X-supported MSE-type zeolite can be used as an HC trap or HC trap catalyst in various types of exhaust gas purification systems. The embodiment of the HC trap for exhaust gas purification is not particularly limited, but includes an embodiment that includes a honeycomb-type substrate and a hydrocarbon adsorption layer provided on and/or within the honeycomb-type substrate, and the hydrocarbon adsorption layer contains at least the above-mentioned exhaust gas hydrocarbon adsorbent (K-X-supported MSE-type zeolite). By supporting the zeolite on a honeycomb-type substrate in this way, the gas flow rate can be kept relatively high, thereby realizing an efficient HC trap.
ハニカム型基材としては、炭化水素吸着材を支持可能なものである限り、その種類は特に限定されない。例えば、金属、合金、プラスチック、セラミックス、紙、合成紙、不織布、これらを組み合わせた積層体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、ハニカム型基材の形状、平面形状、厚さ等も、用途や要求性能等に応じて適宜設定すればよい。また、例えば自動車排ガス用途における支持体として、コージェライト、シリコンカーバイド、窒化珪素等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体、ステンレス製等のワイヤメッシュハニカム担体、スチールウール状のニットワイヤハニカム担体等、当業界で公知のものを用いることができる。また、その外形形状としては、例えば角柱状、円筒状、球状、ハニカム状、シート状等の任意の形状のものが選択可能である。これらは、1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。炭化水素吸着材の支持体としてハニカム型基材を用いることで、ガス流中に設置する適用が容易となる。 The type of honeycomb substrate is not particularly limited as long as it can support the hydrocarbon adsorbent. Examples of the substrate include, but are not limited to, metals, alloys, plastics, ceramics, paper, synthetic paper, nonwoven fabrics, and laminates of combinations of these. The shape, planar shape, thickness, and other properties of the honeycomb substrate may be appropriately set according to the application and required performance. For example, as a support for automobile exhaust gas applications, a ceramic monolith carrier such as cordierite, silicon carbide, or silicon nitride, a metal honeycomb carrier such as stainless steel, a wire mesh honeycomb carrier such as stainless steel, or a steel wool knit wire honeycomb carrier, which are well known in the art, may be used. The outer shape of the substrate may be any shape, such as a prism, a cylinder, a sphere, a honeycomb, or a sheet. These may be used alone or in combination of two or more. By using a honeycomb substrate as a support for the hydrocarbon adsorbent, it becomes easier to install the substrate in a gas flow.
ハニカム型基材のサイズは、用途や要求性能に応じて適宜設定でき、特に限定されない。ハニカム型基材の開口部の孔数は、処理すべき排気ガスの種類、ガス流量、圧力損失或いは除去効率等を考慮して適宜設定すればよい。そのセル密度は、特に限定されないが、ガス流に対する表面積を高く維持し圧力損失の増大を抑制する等の観点から、通常100~900セル/inch2(15.5~139.5セル/cm2)が好ましく、200~600セル/inch2(31~93セル/cm2)がより好ましい。なお、セル密度とは、ハニカム型基材を気体流路に対して直角に切断した際の断面における単位面積あたりのセル数のことを意味する。 The size of the honeycomb substrate can be appropriately set according to the application and required performance, and is not particularly limited. The number of holes in the openings of the honeycomb substrate may be appropriately set in consideration of the type of exhaust gas to be treated, the gas flow rate, the pressure loss, or the removal efficiency. The cell density is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining a high surface area for the gas flow and suppressing an increase in pressure loss, it is usually preferably 100 to 900 cells/inch 2 (15.5 to 139.5 cells/cm 2 ), and more preferably 200 to 600 cells/inch 2 (31 to 93 cells/cm 2 ). The cell density means the number of cells per unit area in the cross section when the honeycomb substrate is cut perpendicularly to the gas flow path.
なお、自動車排ガス用途のハニカム型基材としては、気体流路が連通しているフロースルー型構造体と、気体流路の一部端面が目封じされ且つ気体流路の壁面を通して気体が流通可能になっているウォールフロー型構造体とが広く知られている。本実施形態では、いずれも適用可能であるが、空気抵抗が少なく且つ排気ガスの圧力損失が少ないフロースルー型構造体が好ましく用いられる。 The honeycomb substrates used for automobile exhaust gases are generally classified into two types: a flow-through structure in which gas flow paths are connected, and a wall-flow structure in which some end faces of the gas flow paths are sealed and gas can flow through the walls of the gas flow paths. While either type can be used in this embodiment, a flow-through structure is preferably used because it has low air resistance and low exhaust gas pressure loss.
触媒担体やハニカム型基材へ上述したK-X担持MSE型ゼオライトを付与する方法は、常法にしたがって行えばよく、特に限定されない。一例を挙げると、上述したK-X担持MSE型ゼオライトと、水系媒体と、必要に応じて当業界で公知のバインダー、他の触媒、助触媒粒子、OSC材、母材粒子、添加剤等とを所望の配合割合で混合してスラリー(スラリー状混合物)を調製し、得られたスラリー状混合物を触媒担体やハニカム型基材に付与し、その後必要に応じて、乾燥や焼成をすることができる。この際、必要に応じてpH調整のために酸や塩基を配合したり、粘性の調整やスラリー分散性向上のための界面活性剤や分散用樹脂等を配合したりすることができる。なお、スラリーの混合方法としては、ボールミル等による粉砕混合が適用可能であるが、他の粉砕、或いは混合方法を適用することもできる。触媒担体やハニカム型基材へのスラリー組成物の付与方法は、常法にしたがって行えばよく、特に限定されない。各種公知のコーティング法、ウォッシュコート法、ゾーンコート法を適用することができる。 The method of applying the above-mentioned K-X-supported MSE-type zeolite to a catalyst carrier or a honeycomb-type substrate may be carried out according to a conventional method and is not particularly limited. For example, the above-mentioned K-X-supported MSE-type zeolite, an aqueous medium, and, if necessary, a binder known in the art, other catalysts, cocatalyst particles, OSC material, base material particles, additives, etc. are mixed in a desired mixing ratio to prepare a slurry (slurry-like mixture), and the obtained slurry-like mixture is applied to a catalyst carrier or a honeycomb-type substrate, and then dried or fired as necessary. At this time, if necessary, an acid or base may be mixed to adjust the pH, or a surfactant or dispersion resin may be mixed to adjust the viscosity or improve the slurry dispersibility. In addition, as a method of mixing the slurry, crushing and mixing using a ball mill or the like can be applied, but other crushing or mixing methods can also be applied. The method of applying the slurry composition to a catalyst carrier or a honeycomb-type substrate may be carried out according to a conventional method and is not particularly limited. Various known coating methods, washcoating methods, and zone coating methods can be applied.
触媒担体やハニカム型基材へのスラリー組成物の塗布量(被覆量)は、要求性能に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、NOx吸着性能又は触媒性能、及び圧損のバランス等の観点から、前述した触媒用スラリー組成物の組成換算で(Cu含有ゼオライト換算で)で、0.1~500g/Lが好ましく、10~400g/Lがより好ましく、20~300g/Lがさらに好ましい。 The amount of the slurry composition applied (coating amount) to the catalyst carrier or honeycomb substrate may be appropriately set according to the required performance and is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between NOx adsorption performance or catalytic performance and pressure loss, the amount is preferably 0.1 to 500 g/L, more preferably 10 to 400 g/L, and even more preferably 20 to 300 g/L, calculated based on the composition of the above-mentioned catalyst slurry composition (calculated based on Cu-containing zeolite).
そして、スラリー組成物の塗布後は、常法にしたがい、例えば真空乾燥機等を用いた減圧乾燥を行い、約50℃~200℃で約1~48時間程度の乾燥処理を行うことができる。また、触媒担体やハニカム型基材に塗布されたスラリー組成物を、例えば300℃以上1000℃以下で熱処理する焼成処理を行うこともできる。焼成温度は、使用原料等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、好ましくは400℃以上900℃以下、より好ましくは430℃以上800℃以下、さらに好ましくは450℃以上750℃以下である。また、この焼成処理における処理時間(焼成時間)は、処理温度及び経済性等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、通常0.1時間以上72時間以下、好ましくは0.2時間以上48時間以下、より好ましくは0.5時間以上40時間以下である。なお、焼成処理は、酸素含有雰囲気で行うことが好ましく、例えば大気雰囲気で行えばよい。また、加熱手段としては、特に限定されず、例えば電気炉やガス炉等、当業界で公知のものを用いることができる。 After the application of the slurry composition, the slurry composition can be dried under reduced pressure using a vacuum dryer or the like in the usual manner, and dried at about 50°C to 200°C for about 1 to 48 hours. The slurry composition applied to the catalyst carrier or honeycomb substrate can also be subjected to a firing process, for example, by heat treating the slurry composition at 300°C to 1000°C. The firing temperature can be set appropriately depending on the raw materials used, etc., and is not particularly limited, but is preferably 400°C to 900°C, more preferably 430°C to 800°C, and even more preferably 450°C to 750°C. The treatment time (firing time) in this firing process can be set appropriately depending on the treatment temperature and economic efficiency, and is not particularly limited, but is usually 0.1 hours to 72 hours, preferably 0.2 hours to 48 hours, and more preferably 0.5 hours to 40 hours. The firing process is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere, for example, in an air atmosphere. The heating means is not particularly limited, and any known heating means in the industry, such as an electric furnace or gas furnace, can be used.
なお、必要に応じて、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム等の白金族元素(PGM:Platinum Group Metal)やCuやFeやWやCe等の遷移金属をスラリー組成物中に配合しておき、K-X担持MSE型ゼオライトの表面に担持させてもよい。これらは排ガス浄化のための触媒活性成分として機能し得るため、炭化水素吸着層に高い触媒性能を付与することができる(炭化水素吸着触媒層)。好ましい一態様として触媒活性の観点から、Pt、Pd、及びRhよりなる群から選択される1種以上を含む炭化水素吸着触媒層が例示される。これらの担持方法は、公知の手法を適用でき、特に限定されない。例えば、白金族元素や遷移金属元素を含む塩の溶液を調製し、スラリー組成物(触媒用スラリー組成物)にこの含塩溶液を含浸させ、その後に焼成することにより、白金族元素や遷移金属元素の担持を行うことができる。白金族元素や遷移金属元素は、例えば硝酸塩水溶液、ジニトロジアンミン硝酸塩溶液、塩化物水溶液、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、複合酸化物、及び錯塩等として供給することができるが、これらに特に限定されない。 If necessary, platinum group elements (PGM: Platinum Group Metals) such as platinum, palladium, rhodium, iridium, etc., and transition metals such as Cu, Fe, W, Ce, etc. may be blended in the slurry composition and supported on the surface of the K-X-supported MSE-type zeolite. These can function as catalytically active components for exhaust gas purification, and therefore can impart high catalytic performance to the hydrocarbon adsorption layer (hydrocarbon adsorption catalyst layer). From the viewpoint of catalytic activity, a preferred embodiment is a hydrocarbon adsorption catalyst layer containing one or more selected from the group consisting of Pt, Pd, and Rh. The method of supporting these elements is not particularly limited and may be any known method. For example, a solution of a salt containing a platinum group element or a transition metal element is prepared, the slurry composition (slurry composition for catalyst) is impregnated with this salt-containing solution, and then calcined, thereby supporting the platinum group element or the transition metal element. The platinum group elements and transition metal elements can be supplied, for example, as an aqueous nitrate solution, a dinitrodiammine nitrate solution, an aqueous chloride solution, a sulfate, a nitrate, an acetate, a chloride, an oxide, a composite oxide, a complex salt, and the like, but are not limited to these.
また、上述したK-X担持MSE型ゼオライトとともに、他のゼオライトを併用することもできる。他のゼオライトの具体例としては、SSF型ゼオライト、MFI型ゼオライト、MEL型ゼオライト、MWW型ゼオライト、*BEA型ゼオライト、BEC型ゼオライト、BIK型ゼオライト、BOF型ゼオライト、BOG型ゼオライト、BRE型ゼオライト、CAS型ゼオライト、CDO型ゼオライト、CFI型ゼオライト、-CHI型ゼオライト、CON型ゼオライト、CSV型ゼオライト、DAC型ゼオライト、DDR型ゼオライト、DOH型ゼオライト、DON型ゼオライト、EEI型ゼオライト、EON型ゼオライト、EPI型ゼオライト、ESV型ゼオライト、EUO型ゼオライト、*-EWT型ゼオライト、FER型ゼオライト、GON型ゼオライト、HEU型ゼオライト、IFR型ゼオライト、-IFU型ゼオライト、IFW型ゼオライト、IHW型ゼオライト、IMF型ゼオライト、IRN型ゼオライト、IRR型ゼオライト、-IRY型ゼオライト、ISV型ゼオライト、ITE型ゼオライト、ITG型ゼオライト、ITH型ゼオライト、*-ITN型ゼオライト、ITR型ゼオライト、ITT型ゼオライト、ITW型ゼオライト、IWR型ゼオライト、IWS型ゼオライト、IWV型ゼオライト、IWW型ゼオライト、LTF型ゼオライト、MAZ型ゼオライト、MEI型ゼオライト、MEP型ゼオライト、MFS型ゼオライト、MON型ゼオライト、MOR型ゼオライト、*MRE型ゼオライト、MTF型ゼオライト、MTN型ゼオライト、MTT型ゼオライト、MTW型ゼオライト、NES型ゼオライト、NON型ゼオライト、NSI型ゼオライト、OKO型ゼオライト、-PAR型ゼオライト、PCR型ゼオライト、POS型ゼオライト、RRO型ゼオライト、RSN型ゼオライト、RTE型ゼオライト、RTH型ゼオライト、RUT型ゼオライト、RWR型ゼオライト、SEW型ゼオライト、SFE型ゼオライト、SFF型ゼオライト、SFG型ゼオライト、SFH型ゼオライト、SFN型ゼオライト、SFS型ゼオライト、*SFV型ゼオライト、SGT型ゼオライト、SOF型ゼオライト、SSF型ゼオライト、*-SSO型ゼオライト、SSY型ゼオライト、STF型ゼオライト、STI型ゼオライト、*STO型ゼオライト、STT型ゼオライト、STW型ゼオライト、-SVR型ゼオライト、SVV型ゼオライト、SZR型ゼオライト、TER型ゼオライト、TON型ゼオライト、TUN型ゼオライト、UOS型ゼオライト、UOV型ゼオライト、UTL型ゼオライト、UWY型ゼオライト、VET型ゼオライト、VNI型ゼオライト、VSV型ゼオライト、YUG型ゼオライト等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの他のゼオライトは、それぞれ1種を単独で、又は2種以上の任意の組み合わせ及び割合で用いることができる。 In addition, other zeolites can be used in combination with the above-mentioned K-X-supported MSE-type zeolite. Specific examples of other zeolites include SSF-type zeolite, MFI-type zeolite, MEL-type zeolite, MWW-type zeolite, *BEA-type zeolite, BEC-type zeolite, BIK-type zeolite, BOF-type zeolite, BOG-type zeolite, BRE-type zeolite, CAS-type zeolite, CDO-type zeolite, CFI-type zeolite, -CHI-type zeolite, CON-type zeolite, CSV-type zeolite, DAC-type zeolite, DDR-type zeolite, DOH-type zeolite, DON-type zeolite, EEI-type zeolite, EON-type zeolite, EPI-type zeolite, ESV-type zeolite, EUO-type zeolite, *-EWT-type zeolite, , FER type zeolite, GON type zeolite, HEU type zeolite, IFR type zeolite, -IFU type zeolite, IFW type zeolite, IHW type zeolite, IMF type zeolite, IRN type zeolite, IRR type zeolite, -IRY type zeolite, ISV type zeolite, ITE type zeolite, ITG type zeolite, ITH type zeolite, *-ITN type zeolite, ITR type zeolite, ITT type zeolite, ITW type zeolite, IWR type zeolite, IWS type zeolite, IWV type zeolite, IWW type zeolite, LTF type zeolite, MAZ type zeolite, MEI type zeolite, MEP type zeolite, MF S type zeolite, MON type zeolite, MOR type zeolite, *MRE type zeolite, MTF type zeolite, MTN type zeolite, MTT type zeolite, MTW type zeolite, NES type zeolite, NON type zeolite, NSI type zeolite, OKO type zeolite, -PAR type zeolite, PCR type zeolite, POS type zeolite, RRO type zeolite, RSN type zeolite, RTE type zeolite, RTH type zeolite, RUT type zeolite, RWR type zeolite, SEW type zeolite, SFE type zeolite, SFF type zeolite, SFG type zeolite, SFH type zeolite, SFN type zeolite, SFS type zeolite , *SFV type zeolite, SGT type zeolite, SOF type zeolite, SSF type zeolite, *-SSO type zeolite, SSY type zeolite, STF type zeolite, STI type zeolite, *STO type zeolite, STT type zeolite, STW type zeolite, -SVR type zeolite, SVV type zeolite, SZR type zeolite, TER type zeolite, TON type zeolite, TUN type zeolite, UOS type zeolite, UOV type zeolite, UTL type zeolite, UWY type zeolite, VET type zeolite, VNI type zeolite, VSV type zeolite, YUG type zeolite, etc., but are not particularly limited thereto. Note that these other zeolites can be used alone or in any combination and ratio of two or more.
(バインダー)
さらに、必要に応じて、バインダーを含有していてもよい。バインダーをスラリー組成物に配合することで、得られる炭化水素吸着層(炭化水素吸着聡層)の被膜強度やハニカム型基材等への密着性等が高められる傾向にある。ここでバインダーとしては、当業界で公知のバインダーを用いることができ、その種類は特に限定されない。バインダーとしては、ベーマイト、コロイダルアルミナ、アルミナゾル、チタニアゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸チタン、酢酸チタン、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム等の可溶性の塩もバインダーとして使用することができる。その他、酢酸、硝酸、塩酸、硫酸等の酸も、バインダーとして使用することができる。なお、バインダーは、1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
(binder)
Furthermore, if necessary, a binder may be contained. By blending a binder in the slurry composition, the coating strength of the resulting hydrocarbon adsorption layer (hydrocarbon adsorption layer) and the adhesion to the honeycomb substrate tend to be increased. Here, as the binder, a binder known in the art can be used, and the type is not particularly limited. Examples of the binder include boehmite, colloidal alumina, alumina sol, titania sol, silica sol, zirconia sol, etc., but are not particularly limited thereto. In addition, soluble salts such as aluminum nitrate, aluminum acetate, titanium nitrate, titanium acetate, zirconium nitrate, and zirconium acetate can also be used as binders. In addition, acids such as acetic acid, nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid can also be used as binders. The binder can be used alone or in any combination and ratio of two or more types.
バインダーの使用量は、特に限定されず、炭化水素吸着層(炭化水素吸着聡層)の被膜強度や密着性の維持に必要な程度の量であれば構わない。具体的には、バインダーの含有量は、スラリー組成物の総量に対して、0.1~40質量%であることが好ましく、より好ましくは1~35質量%であり、さらに好ましくは2~30質量%である。 The amount of binder used is not particularly limited, and may be any amount necessary to maintain the coating strength and adhesion of the hydrocarbon adsorption layer. Specifically, the binder content is preferably 0.1 to 40 mass % relative to the total amount of the slurry composition, more preferably 1 to 35 mass %, and even more preferably 2 to 30 mass %.
上述した製法等によって、ハニカム型基材及びその少なくとも一方の面側に設けられた炭化水素吸着層を少なくとも備える積層構造の排ガス浄化用HCトラップや、ハニカム型基材及びその少なくとも一方の面側に設けられた炭化水素吸着触媒層を少なくとも備える積層構造の排ガス浄化用HCトラップ触媒等を得ることができる。ここで、本明細書において、「ハニカム型基材の少なくとも一方の面側に設けられた」とは、ハニカム型基材の一方の面と炭化水素吸着層との間に任意の他の層(例えばプライマー層、接着層等)が介在した態様を包含する意味である。すなわち、本明細書において、「一方の面側に設ける」とは、ハニカム型基材と炭化水素吸着層とが直接載置された態様、ハニカム型基材と炭化水素吸着層とが任意の他の層を介して離間して配置された態様の双方を含む意味で用いている。また、炭化水素吸着層は、ハニカム型基材の一面のみに設けられていても、複数の面(例えば、一方の主面及び他方の主面等)に設けられていてもよいことを意味する。このとき、ハニカム型基材を用い、ガス流が通過する流路内に積層構造を設置し、ハニカム型基材のセル内にガス流を通過させることで、高効率に排ガス浄化を行うことができる。 By the above-mentioned manufacturing method, it is possible to obtain a laminated structure HC trap for exhaust gas purification having at least a honeycomb substrate and a hydrocarbon adsorption layer provided on at least one side thereof, and a laminated structure HC trap catalyst for exhaust gas purification having at least a hydrocarbon adsorption catalyst layer provided on at least one side thereof. Here, in this specification, "provided on at least one side of the honeycomb substrate" means that an arbitrary other layer (e.g., a primer layer, an adhesive layer, etc.) is interposed between one side of the honeycomb substrate and the hydrocarbon adsorption layer. In other words, in this specification, "provided on one side" is used to mean both an embodiment in which the honeycomb substrate and the hydrocarbon adsorption layer are directly placed on each other, and an embodiment in which the honeycomb substrate and the hydrocarbon adsorption layer are arranged apart from each other through an arbitrary other layer. In addition, it means that the hydrocarbon adsorption layer may be provided on only one side of the honeycomb substrate, or on multiple sides (e.g., one main surface and the other main surface, etc.). In this case, a honeycomb-type substrate is used, a laminated structure is placed in the flow path through which the gas flow passes, and the gas flow is passed through the cells of the honeycomb-type substrate, allowing for highly efficient exhaust gas purification.
そして、積層構造の排ガス浄化用HCトラップや排ガス浄化用HCトラップ触媒において、炭化水素吸着層や炭化水素吸着触媒層は、単層、複層のいずれでもよい。炭化水素吸着層のみの単層としてもよいし、炭化水素吸着触媒層のみ単層としてもよいし、炭化水素吸着層を2層以上積層していてもよいし、炭化水素吸着触媒層を2層以上積層していてもよいし、炭化水素吸着層と炭化水素吸着触媒層を組み合わせて2層以上としてもよいし、炭化水素吸着層と当業界で公知の触媒層とを組み合わせて2層以上としてもよいし、当業界で公知の層と炭化水素吸着触媒層とを組み合わせて2層以上としてもよい。このとき、上述した炭化水素吸着層の被覆量は、特に限定されないが、触媒性能や圧損のバランス等の観点から、前記触媒担体やハニカム型基材又はハニカム型基材の単位体積(1L)を基準として、上述したK-X担持MSE型ゼオライトの固形分換算で1g/L以上150g/Lが好ましく、3g/L以上135g/Lがより好ましく、5g/L以上120g/Lがさらに好ましい。 In the laminated HC trap for purifying exhaust gas or the HC trap catalyst for purifying exhaust gas, the hydrocarbon adsorption layer or the hydrocarbon adsorption catalyst layer may be either a single layer or multiple layers. It may be a single layer of only the hydrocarbon adsorption layer, or a single layer of only the hydrocarbon adsorption catalyst layer, or two or more layers of the hydrocarbon adsorption layer may be laminated, or two or more layers of the hydrocarbon adsorption catalyst layer may be combined with the hydrocarbon adsorption layer, or two or more layers of the hydrocarbon adsorption layer may be combined with a catalyst layer known in the industry, or two or more layers of the layer known in the industry and the hydrocarbon adsorption catalyst layer may be combined. In this case, the amount of coating of the above-mentioned hydrocarbon adsorption layer is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between catalyst performance and pressure loss, etc., based on the unit volume (1 L) of the catalyst carrier or honeycomb type substrate or honeycomb type substrate, the amount is preferably 1 g/L or more and 150 g/L in terms of the solid content of the above-mentioned K-X-supported MSE type zeolite, more preferably 3 g/L or more and 135 g/L, and even more preferably 5 g/L or more and 120 g/L.
上述した排ガス浄化用HCトラップ(排ガス浄化HCトラップ触媒)は、内燃機関の各種エンジンの排気系に配置することができる。排ガス浄化用HCトラップ(排ガス浄化HCトラップ触媒)の設置個数及び設置箇所は、排ガス規制に応じて適宜設計できる。そして、本実施形態の排ガス浄化用HCトラップ(排ガス浄化HCトラップ触媒)によれば、吸着したHCのHC脱離開始温度が高く、コールドスタート時により高いHC浄化性能を発現することができ、これにより、浄化性能に優れる排ガス浄化システムを実現することができる。また、本発明の好ましい態様によれば、そのような高性能な排ガス用炭化水素吸着材、排ガス浄化用HCトラップ(排ガス浄化HCトラップ触媒)、排ガス浄化システムを、工業的に簡易なプロセスで、また、比較的に低コストで供給することができる。 The above-mentioned HC trap for exhaust gas purification (HC trap catalyst for exhaust gas purification) can be arranged in the exhaust system of various internal combustion engines. The number and locations of the HC traps for exhaust gas purification (HC trap catalyst for exhaust gas purification) can be appropriately designed according to exhaust gas regulations. According to the HC trap for exhaust gas purification (HC trap catalyst for exhaust gas purification) of this embodiment, the HC desorption start temperature of the adsorbed HC is high, and high HC purification performance can be achieved at cold start, thereby realizing an exhaust gas purification system with excellent purification performance. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, such high-performance hydrocarbon adsorbent for exhaust gas, HC trap for exhaust gas purification (HC trap catalyst for exhaust gas purification), and exhaust gas purification system can be supplied by an industrially simple process and at a relatively low cost.
以下に試験例、実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらによりなんら限定されるものではない。すなわち、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。また、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい上限値又は好ましい下限値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。 The following test examples, examples, and comparative examples will be used to explain the characteristics of the present invention in more detail, but the present invention is not limited by these in any way. In other words, the materials, amounts used, ratios, processing contents, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In addition, the various manufacturing conditions and evaluation result values in the following examples are meant as preferred upper or lower limit values in the implementation of the present invention, and the preferred range may be a range defined by a combination of the above-mentioned upper or lower limit values and the values of the following examples or the values of the examples.
(製造例1)OSDAの合成
まず、特開2020-050611号公報に記載の方法に準じて、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-テトラカルボン酸二無水物(東京化成工業社製)から、N.N‘-ジエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-テトラカルボキシルジイミドを合成した。次いで、特許6430303号公報に記載の方法に準じて、N,N,N’,N’-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム二ヨウ化物を合成した。
(Production Example 1) Synthesis of OSDA First, in accordance with the method described in JP-A-2020-050611, N.N'-diethylbicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:5,6-tetracarboxylic dianhydride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was synthesized. Next, in accordance with the method described in JP-A-6430303, N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:5,6-dipyrrolidinium diiodide was synthesized.
(調製例1)MSE型ゼオライトの合成
続いて、T. Shibata et al., Microporous and Mesoporous Materials, 116 (2008) 216に記載の方法に準じて、MSE型ゼオライトを合成した。コロイダルシリカ(スノーテックスN40、日産化学社製)102.5g、水157.0g、水酸化アルミニウムゲル(キョーワードKW200S、協和化学社製)6.0g、水酸化カリウム(富士フイルム和光純薬社製)10gを水90gに溶解した溶液と、製造例1のN,N,N’,N’-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム二ヨウ化物40.1gとを混合し、ステンレス製ビーカー内で16時間撹拌した。混合物の組成は次のとおりであった。下記組成における数値は、SiO2の物質量を1としたときの物質量比を表す。
SiO2
0.051 Al2O3
0.100 OSDA
0.375 KOH
30.00 H2O
Preparation Example 1 Synthesis of MSE Zeolite Subsequently, MSE zeolite was synthesized according to the method described in T. Shibata et al., Microporous and Mesoporous Materials, 116 (2008) 216. A solution of 102.5 g of colloidal silica (Snowtex N40, Nissan Chemical Industries, Ltd.), 157.0 g of water, 6.0 g of aluminum hydroxide gel (Kyoward KW200S, Kyowa Chemical Industries, Ltd.), and 10 g of potassium hydroxide (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in 90 g of water was mixed with 40.1 g of N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:5,6-dipyrrolidinium diiodide of Preparation Example 1, and stirred for 16 hours in a stainless steel beaker. The composition of the mixture was as follows. The numerical values in the following compositions represent the ratio of the amount of substance when the amount of SiO 2 is taken as 1.
SiO2
0.051 Al2O3
0.100 OSDA
0.375 KOH
30.00 H2O
次いで、この原料組成物(混合物)を300ccPTFE製耐圧密閉容器2つに分けて投入し、160℃で384時間静置保持した。この水熱処理後の生成物を固液分離し、得られた固相を水で洗浄し、105℃で乾燥して生成物を得た。得られた生成物の全量を、空気を流通させながら600℃で5時間焼成した。この様にして得られた生成物について粉末蛍光X線分析装置(ブルカージャパン株式会社、D8 Advance)を用いて、粉末蛍光X線分析(XRD:X-ray diffraction)を行ったところ、単相のMSE型ゼオライトであることが確認された(SAR:20、結晶子径:62nm、平均粒子径D50:14μm)。また、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.35であった。 Next, this raw material composition (mixture) was divided and placed into two 300cc PTFE pressure-resistant sealed containers and left to stand at 160°C for 384 hours. The product after this hydrothermal treatment was separated into solid and liquid, and the resulting solid phase was washed with water and dried at 105°C to obtain a product. The entire amount of the obtained product was fired at 600°C for 5 hours while circulating air. The product obtained in this manner was subjected to powder fluorescent X-ray analysis (XRD: X-ray diffraction) using a powder fluorescent X-ray analyzer (Bruker Japan Co., Ltd., D8 Advance), and was confirmed to be a single-phase MSE-type zeolite (SAR: 20, crystallite size: 62 nm, average particle size D50: 14 μm). In addition, elemental analysis was performed by ICP method using an ICP emission analyzer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100), and the molar ratio was K/Al = 0.35.
(実施例1)Cs-K担持MSE型ゼオライト
調製例1の焼成済MSE型ゼオライト5.0gを、酢酸セシウム(富士フイルム和光純薬社製)5.0gを水100gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、実施例1のCs-K担持MSE型ゼオライトを得た。得られた実施例1のCs-K担持MSE型ゼオライトを、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100、及びサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社 iCAP6500)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.06、Cs/Al=0.76、Cs/K=13.6であった。得られた実施例1のCs-K担持MSE型ゼオライトを、ハニカム型基材にハニカム型基材1Lあたり100gの塗工量でウェット塗布し、その後に500℃で焼成することで、Cs-K担持MSE型ゼオライトを含む炭化水素吸着層がハニカム型基材上に設けられた、実施例1の排ガス浄化用HCトラップを得た。
Example 1 Cs-K-supported MSE zeolite 5.0 g of the calcined MSE zeolite of Preparation Example 1 was added to an aqueous solution in which 5.0 g of cesium acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 100 g of water, and the mixture was heated and stirred, and held at 80°C for 3 hours. After cooling, the mixture was filtered, and the same operation was repeated once more. The mixture was then washed with water and dried at 105°C for 16 hours to obtain the Cs-K-supported MSE zeolite of Example 1. The obtained Cs-K-supported MSE zeolite of Example 1 was subjected to elemental analysis by the ICP method using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100, and Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. iCAP6500), and the molar ratios were K/Al = 0.06, Cs/Al = 0.76 , and Cs/K = 13.6. The obtained Cs-K supported MSE type zeolite of Example 1 was wet-coated onto a honeycomb type substrate in a coating amount of 100 g per 1 L of the honeycomb type substrate, and then fired at 500°C, thereby obtaining an HC trap for exhaust gas purification of Example 1, in which a hydrocarbon adsorption layer containing the Cs-K supported MSE type zeolite was provided on the honeycomb type substrate.
実施例1のCs-K担持MSE型ゼオライトのHC吸着性能を評価するため、トルエン吸着脱離測定を行った。ここでは、Cs-K担持MSE型ゼオライトを分取し、TPR(Temperature Programmed Reaction)測定装置(マイクロトラックベル株式会社BELCAT-A、BEL-Mass)を用いて、飽和蒸気圧設定温度80℃(飽和蒸気圧47377Pa)にて流量300cc/minのGas-1(5%Ar、残部He)雰囲気下、ガス70℃から600℃まで30℃/minで昇温後、600℃~70℃まで降温し、70℃にて10分間保持した後、流量300cc/minのGas-2(5%Ar、2%H2O、0.007%トルエン(500ppmCトルエン)、残部He)に切り替えて70℃から600℃まで10℃/minで昇温しながら、トルエンの吸着脱離測定を行ったところ、トルエン脱離温度は192℃であった。 To evaluate the HC adsorption performance of the Cs-K supported MSE type zeolite of Example 1, toluene adsorption/desorption measurements were carried out. Here, the Cs-K supported MSE type zeolite was separated, and a TPR (Temperature Programmed Reaction) measuring device (MicrotrackBell Corporation BELCAT-A, BEL-Mass) was used to measure the adsorption and desorption of toluene in a Gas-1 (5% Ar, balance He) atmosphere with a saturated vapor pressure setting temperature of 80°C (saturated vapor pressure of 47377 Pa) and a flow rate of 300 cc/min. The gas was heated from 70°C to 600°C at a rate of 30°C/min, then cooled to 600°C to 70°C, and held at 70°C for 10 minutes. Then, the gas was switched to Gas-2 (5% Ar, 2% H 2 O, 0.007% toluene (500 ppm C toluene), balance He) with a flow rate of 300 cc/min, and the temperature was raised from 70°C to 600°C at a rate of 10°C/min. The toluene desorption temperature was 192°C.
(比較例1)K-H型MSE型ゼオライト
調製例1の焼成済MSE型ゼオライトを、そのまま比較例1として用いた。比較例1のK-H型MSE型ゼオライトを、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.35であった。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は178℃であった。
Comparative Example 1 K-H Type MSE Zeolite The calcined MSE zeolite of Preparation Example 1 was used as it was as Comparative Example 1. The K-H type MSE zeolite of Comparative Example 1 was subjected to elemental analysis measurement by the ICP method using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100), and the molar ratio was K/Al = 0.35. In addition, a toluene adsorption/desorption test was performed in the same manner as in Example 1, and the toluene desorption temperature was 178 ° C.
(比較例2)K型MSE型ゼオライト
調製例1の焼成済MSE型ゼオライト5.0gを、酢酸カリウム(富士フイルム和光純薬社製)2.5gを水100gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後もう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、比較例2のK型MSE型ゼオライトを得た。比較例2のK型MSE型ゼオライトを、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100、及びサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社 iCAP6500)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.73であった。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は168℃であった。
(Comparative Example 2) K-type MSE zeolite 5.0 g of the calcined MSE zeolite of Preparation Example 1 was added to an aqueous solution in which 2.5 g of potassium acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 100 g of water, and the mixture was heated and stirred, and held at 80 ° C. for 3 hours. After cooling, the mixture was filtered, and the same operation was repeated once more. Then, the mixture was washed with water and dried at 105 ° C. for 16 hours to obtain K-type MSE zeolite of Comparative Example 2. The K-type MSE zeolite of Comparative Example 2 was subjected to elemental analysis measurement by the ICP method using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100, and Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. iCAP6500), and the molar ratio was K/Al = 0.73. In addition, a toluene adsorption/desorption test was performed in the same manner as in Example 1, and the toluene desorption temperature was 168 ° C.
(比較例3)H+型MSE型ゼオライト
調製例1の焼成済MSE型ゼオライト10.0gを、硝酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬社製)15.0gを水115gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、NH4
+型MSE型ゼオライトを得た。得られたNH4
+型MSE型ゼオライトを500℃で5時間焼成して、比較例3のH+型MSE型ゼオライトを得た。比較例3のH+型MSE型ゼオライトを、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.07であった。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は141℃であった。
(Comparative Example 3) H + MSE Zeolite 10.0 g of the calcined MSE zeolite of Preparation Example 1 was added to an aqueous solution in which 15.0 g of ammonium nitrate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 115 g of water, and the mixture was heated and stirred, and held at 80°C for 3 hours. After cooling, the mixture was filtered, and the same operation was repeated once again. The mixture was then washed with water and dried at 105°C for 16 hours to obtain NH 4 + MSE zeolite. The obtained NH 4 + MSE zeolite was calcined at 500°C for 5 hours to obtain the H + MSE zeolite of Comparative Example 3. The H + MSE zeolite of Comparative Example 3 was subjected to elemental analysis by the ICP method using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100), and the molar ratio was K/Al = 0.07. Furthermore, when a toluene adsorption/desorption test was carried out in the same manner as in Example 1, the toluene desorption temperature was 141°C.
(比較例4)Cs-K担持MSE型ゼオライト
比較例3のH+型MSE型ゼオライト5.0gを、酢酸セシウム(富士フイルム和光純薬社製)5.0gを水100gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、比較例4のCs-K担持MSE型ゼオライトを得た。比較例4のCs-K担持MSE型ゼオライトを、ICP発光分析装置(株式会社 島津製作所、ICPS-8100、及びサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社 iCAP6500)を用いてICP法により元素分析測定を行ったところ、モル比でK/Al=0.03、Cs/Al=0.75、Cs/K=26.5であった。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は180℃であった。
(Comparative Example 4) Cs-K supported MSE type zeolite
5.0 g of the H + type MSE zeolite of Comparative Example 3 was added to an aqueous solution in which 5.0 g of cesium acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 100 g of water, and the mixture was heated and stirred, and held at 80 ° C. for 3 hours. After cooling, the mixture was filtered, and the same operation was repeated once more. Then, the mixture was washed with water and dried at 105 ° C. for 16 hours to obtain the Cs-K-supported MSE zeolite of Comparative Example 4. The Cs-K-supported MSE zeolite of Comparative Example 4 was subjected to elemental analysis measurement by the ICP method using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPS-8100, and Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. iCAP6500), and the molar ratios were K/Al = 0.03, Cs/Al = 0.75 , and Cs/K = 26.5. In addition, a toluene adsorption/desorption test was performed in the same manner as in Example 1, and the toluene desorption temperature was 180 ° C.
(比較例5)Cs型FAU型ゼオライト
FAU型ゼオライト(HSZ-350HUA,SAR:11、東ソー社製)400gを、60重量%硝酸(関東化学社製)147gを水4000gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、水で洗浄後、105℃で乾燥し、FAU型ゼオライト(SAR:19)を得た。得られたFAU型ゼオライト20.0gを、酢酸セシウム20.0g(富士フイルム和光純薬社製)を水550gに溶かした水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、比較例5のCs型FAU型ゼオライトを得た。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は161℃であった。
(Comparative Example 5) Cs-type FAU-type zeolite 400 g of FAU-type zeolite (HSZ-350HUA, SAR: 11, manufactured by Tosoh Corporation) was added to an aqueous solution in which 147 g of 60 wt % nitric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was dissolved in 4000 g of water, and the solution was heated and stirred, and held at 80 ° C. for 3 hours. After cooling, the solution was filtered, washed with water, and then dried at 105 ° C. to obtain FAU-type zeolite (SAR: 19). 20.0 g of the obtained FAU-type zeolite was added to an aqueous solution in which 20.0 g of cesium acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 550 g of water, and the solution was heated and stirred, and held at 80 ° C. for 3 hours. After cooling, the solution was filtered, and the same operation was repeated once more. After that, the solution was washed with water and dried at 105 ° C. for 16 hours to obtain the Cs-type FAU-type zeolite of Comparative Example 5. Furthermore, when a toluene adsorption/desorption test was carried out in the same manner as in Example 1, the toluene desorption temperature was 161°C.
(比較例6)Cs型MFI型ゼオライト
IZA SYNTHESIS COMMISIONに記載の High-Al ZSM-5を参照してMFI型ゼオライトを合成し、Cs型へのイオン交換を、以下のとおり実施した。40質量%テトラプロピルアンモニウム水酸化物溶液(セイケムイ社製)1.5g、4.8質量%水酸化ナトリウム溶液7.2g、及び水12.8gを、SUSビーカー内で混合して撹拌した。これにアモルファスシリカNipsil ER(東ソーシリカ社製)3.8gを少しずつ加えた。1時間撹拌した後、得られた混合物を100ccPTFE製耐圧容器内に入れ、100℃で16時間保持し、シーディングゲルを25.3g得た。得られたシーディングゲルのうち9.1gに、水酸化アルミニウムゲル(キョーワードKW200S、協和化学社製)1.3g、4.8質量%水酸化ナトリウム73.1g、水87.7g、及びアモルファスシリカ(Nipsil ER、東ソー社製)19.2gを加えて1時間撹拌した。混合物の組成は次のとおりであった。下記組成における数値は、SiO2の物質量を1としたときの物質量比を表す。
SiO2
0.025 Al2O3
0.017 OSDA
0.145 Na2O
29.66 H2O
(Comparative Example 6) Cs-type MFI zeolite MFI zeolite was synthesized with reference to High-Al ZSM-5 described in IZA SYNTHESIS COMMISSION, and ion exchange to Cs type was carried out as follows. 1.5 g of 40 mass% tetrapropylammonium hydroxide solution (manufactured by Seikemui Co., Ltd.), 7.2 g of 4.8 mass% sodium hydroxide solution, and 12.8 g of water were mixed and stirred in a SUS beaker. 3.8 g of amorphous silica Nipsil ER (manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) was added little by little to this. After stirring for 1 hour, the resulting mixture was placed in a 100 cc PTFE pressure vessel and held at 100 ° C. for 16 hours, and 25.3 g of seeding gel was obtained. 9.1 g of the obtained seeding gel was added with 1.3 g of aluminum hydroxide gel (Kyoward KW200S, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), 73.1 g of 4.8 mass% sodium hydroxide, 87.7 g of water, and 19.2 g of amorphous silica (Nipsil ER, manufactured by Tosoh Corporation) and stirred for 1 hour. The composition of the mixture was as follows. The numerical values in the following compositions represent the ratio of the amount of material when the amount of material of SiO2 is set to 1.
SiO2
0.025 Al2O3
0.017 OSDA
0.145 Na2O
29.66 H2O
次いで、この原料組成物(混合物)を300ccPTFE製耐圧密閉容器2つに分けて投入し、175℃で48時間静置保持した。この水熱処理後の生成物を固液分離し、得られた固相を水で洗浄し、105℃で乾燥して生成物を得た。得られた生成物の全量を、空気を流通させながら600℃で5時間焼成した。この様にして得られた生成物について粉末蛍光X線分析装置(ブルカージャパン株式会社、D8 Advance)を用いて、粉末蛍光X線分析(XRD:X-ray diffraction)を行ったところ、単相のMFI型ゼオライト(SAR:40)であることが確認された。得られた焼成済MFI型ゼオライト10.0gを、硝酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬社製)15.0gを水115gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返した。その後、水で洗浄し、105℃で16時間乾燥して、NH4 +型MFI型ゼオライトを得た。これを500℃で5時間焼成して、H+型MFI型ゼオライトを得た。得られたH+型MFI型ゼオライト5.0gを、酢酸セシウム(富士フイルム和光純薬社製)5.0gを水100gに溶解した水溶液に加えて加熱撹拌し、80℃で3時間保持した。冷却後、ろ過し、その後にもう一度同様の操作を繰り返し、水で洗浄後、105℃で16時間乾燥して、比較例6のCs型MFI型ゼオライトを得た。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は172℃であった。 Next, this raw material composition (mixture) was divided and charged into two 300cc PTFE pressure-resistant sealed containers, and left to stand at 175°C for 48 hours. The product after this hydrothermal treatment was separated into solid and liquid, and the obtained solid phase was washed with water and dried at 105°C to obtain a product. The entire amount of the obtained product was calcined at 600°C for 5 hours while circulating air. When the product obtained in this way was subjected to powder fluorescent X-ray analysis (XRD: X-ray diffraction) using a powder fluorescent X-ray analyzer (Bruker Japan Co., Ltd., D8 Advance), it was confirmed that it was a single-phase MFI type zeolite (SAR: 40). 10.0 g of the obtained calcined MFI type zeolite was added to an aqueous solution in which 15.0 g of ammonium nitrate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 115 g of water, and the mixture was heated and stirred, and held at 80°C for 3 hours. After cooling, it was filtered, and then the same operation was repeated once again. After that, it was washed with water and dried at 105°C for 16 hours to obtain NH 4 + type MFI type zeolite. This was calcined at 500°C for 5 hours to obtain H + type MFI type zeolite. 5.0 g of the obtained H + type MFI type zeolite was added to an aqueous solution in which 5.0 g of cesium acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 100 g of water, heated and stirred, and held at 80°C for 3 hours. After cooling, it was filtered, and then the same operation was repeated once again, washed with water, and dried at 105°C for 16 hours to obtain Cs type MFI type zeolite of Comparative Example 6. In addition, when a toluene adsorption/desorption test was performed in the same manner as in Example 1, the toluene desorption temperature was 172°C.
(比較例7)Cs型MFI型ゼオライト
シーディングゲルの量を8.7g、水酸化アルミニウムゲル(キョーワードKW200S、協和化学社製)の量を2.6g、4.8重量%水酸化ナトリウムの量を71.1g、水の量を84.9g、アモルファスシリカ(Nipsil ER、東ソー社製)の量を18.7gとし、混合物の組成を次のとおり変更する以外は、比較例6と同様にして、MFI型ゼオライト(SAR:20)を合成した。混合物の組成は次のとおりであった。下記組成における数値は、SiO2の物質量を1としたときの物質量比を表す。
SiO2
0.050 Al2O3
0.017 OSDA
0.145 Na2O
29.66 H2O
XRDの結果から、少量のMORが副生していた。その後、熱処理、焼成処理、及びイオン交換処理を比較例6と同様に行って、比較例7のCs型MFI型ゼオライトを得た。また、実施例1と同様にトルエン吸脱着試験を行ったところ、トルエン脱離温度は172℃であった。
(Comparative Example 7) Cs-type MFI zeolite The amount of seeding gel was 8.7 g, the amount of aluminum hydroxide gel (Kyoward KW200S, manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd.) was 2.6 g, the amount of 4.8 wt% sodium hydroxide was 71.1 g, the amount of water was 84.9 g, and the amount of amorphous silica (Nipsil ER, manufactured by Tosoh Corporation) was 18.7 g. Except for changing the composition of the mixture as follows, MFI zeolite (SAR: 20) was synthesized in the same manner as in Comparative Example 6. The composition of the mixture was as follows. The numerical values in the following compositions represent the substance amount ratio when the substance amount of SiO 2 is 1.
SiO2
0.050 Al2O3
0.017 OSDA
0.145 Na2O
29.66 H2O
The results of XRD showed that a small amount of MOR was by-produced. Thereafter, heat treatment, firing treatment, and ion exchange treatment were performed in the same manner as in Comparative Example 6 to obtain a Cs-type MFI zeolite of Comparative Example 7. In addition, a toluene adsorption/desorption test was performed in the same manner as in Example 1, and the toluene desorption temperature was 172°C.
評価結果を、表1に示す。
本発明のK-X担持MSE型ゼオライトは、パラフィンを接触分解する固体酸触媒、炭化水素(HC)の炭化水素吸着材ないしは炭化水素吸着触媒として広く且つ有効に利用可能であり、とりわけ、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の各種内燃機関の排ガス浄化用HCトラップないしは排ガス浄化HCトラップ触媒、排ガス浄化システムにおいて殊に有効に利用可能である。 The K-X-supported MSE-type zeolite of the present invention can be widely and effectively used as a solid acid catalyst for catalytic cracking of paraffin, a hydrocarbon adsorbent for hydrocarbons (HC) or a hydrocarbon adsorption catalyst, and can be particularly effectively used in HC traps for exhaust gas purification or HC trap catalysts for exhaust gas purification and exhaust gas purification systems for various internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines.
Claims (12)
前記MSE型ゼオライトのシリカアルミナ比(SiO2/Al2O3)が、モル比で10以上100以下であり、
Xのカリウム比(X/K)が、モル比で2.0以上25.0以下である、
排ガス用炭化水素吸着材。 The present invention comprises at least an MSE zeolite, potassium supported on the MSE zeolite, and X (wherein X is Cs ),
The silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of the MSE zeolite is, in terms of molar ratio, 10 or more and 100 or less,
The potassium ratio of X (X/K) is 2.0 or more and 25.0 or less in molar ratio;
Hydrocarbon adsorbent for exhaust gas.
請求項1に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 2. The adsorbent for exhaust gases for hydrocarbons according to claim 1, wherein the potassium to alumina ratio (K/Al) is 0.04 or more and 0.50 or less in terms of molar ratio.
請求項1又は2に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 3. The adsorbent for exhaust gases for hydrocarbons according to claim 1, wherein the alumina ratio (X/Al) of X is 0.10 or more and 1.50 or less in terms of molar ratio.
請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 The adsorbent for exhaust gas hydrocarbons according to any one of claims 1 to 3, which has a crystallite size of 10 nm or more and 100 nm or less in powder X-ray diffraction measurement.
請求項1~4のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材。 The adsorbent for exhaust gas hydrocarbons according to any one of claims 1 to 4, having an average particle size D50 of 0.01 µm or more and 20 µm or less.
ハニカム型基材と、前記ハニカム型基材上及び/又は内に設けられた炭化水素吸着層と、を備え、
前記炭化水素吸着層は、請求項1~5のいずれか一項に記載の排ガス用炭化水素吸着材を少なくとも含有する、
排ガス浄化用HCトラップ。 An HC trap for exhaust gas purification used in an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine,
A honeycomb-type substrate and a hydrocarbon adsorption layer provided on and/or within the honeycomb-type substrate,
The hydrocarbon adsorption layer contains at least the exhaust gas hydrocarbon adsorbent according to any one of claims 1 to 5 .
HC trap for exhaust gas purification.
請求項6に記載の排ガス浄化用HCトラップ。 The hydrocarbon adsorption layer contains the exhaust gas hydrocarbon adsorbent in an amount of 1 g/L or more and 150 g/L or less based on a unit volume (1 L) of the honeycomb substrate.
7. The HC trap for purifying exhaust gas according to claim 6 .
請求項6又は7に記載の排ガス浄化用HCトラップ。 The hydrocarbon adsorption layer is a hydrocarbon adsorption catalyst layer containing one or more precious metal components selected from the group consisting of Pt, Pd, and Rh.
8. An HC trap for purifying exhaust gas according to claim 6 or 7 .
請求項6~8のいずれか一項に記載の排ガス浄化用HCトラップ。 Further comprising a catalyst layer
The HC trap for purifying exhaust gas according to any one of claims 6 to 8 .
K担持MSE型ゼオライトにX(ここでXは、Cs)を付与して、シリカアルミナ比(SiO 2 /Al 2 O 3 )がモル比で10以上100以下であり且つXのカリウム比(X/K)がモル比で2.0以上25.0以下であるK-X担持MSE型ゼオライトを合成する工程、を少なくとも有する、
K-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 The method includes at least a step of preparing a K-supported MSE zeolite, and a step of adding X (wherein X is Cs ) to the K-supported MSE zeolite to synthesize a K-X-supported MSE zeolite having a silica-alumina ratio (SiO2 / Al2O3 ) of 10 or more and 100 or less in molar ratio and a potassium ratio (X/K) of X of 2.0 or more and 25.0 or less in molar ratio .
A method for producing KX-supported MSE type zeolite.
請求項10に記載のK-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 In the step of synthesizing the K-X-supported MSE zeolite, the K-supported MSE zeolite is supported by an ion exchange method.
The method for producing the K-X-supported MSE zeolite according to claim 10 .
請求項10又は11に記載のK-X担持MSE型ゼオライトの製造方法。 In the step of preparing the K-supported MSE zeolite, the K-supported MSE zeolite is synthesized by a hydrothermal synthesis method in the presence of potassium.
The method for producing the KX-supported MSE zeolite according to claim 10 or 11 .
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