JP4779461B2 - 触媒担体及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒 - Google Patents
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Description
本発明について図1を用いて説明する。ここで図1は本発明の触媒担体の概念図である。
(原料溶液の提供)
触媒担体を製造する本発明の方法では始めに、セリウム、アルミニウム、及び酸性金属酸化物を構成する金属の塩又はアルコキシドを含有している原料溶液を提供する。
触媒担体を製造する本発明の方法では次に、原料溶液から、セリウム、アルミニウム及び酸性金属酸化物を構成する金属の水酸化物を含有する沈殿物を生じさせる。
触媒担体を製造する本発明の方法では最後に、得られた凝集物を乾燥及び焼成することによって、セリア、アルミナ及び酸性金属酸化物を含有する触媒担体を製造をする。
本発明の排ガス浄化触媒は、本発明の触媒担体に白金等の貴金属とバリウム等のNOx吸蔵材とを担持させることによって達成できる。貴金属の担持は任意の方法によって達成でき、例えば白金を担持する場合、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を触媒担体に含浸させ、これを乾燥及び焼成して、0.5〜2重量%の白金を担持した本発明の排ガス浄化触媒を製造することができる。またバリウム等のNOx吸蔵材の担持は、これらの金属の塩を含有する溶液、例えば酢酸バリウム溶液を触媒担体に含浸させ、これを乾燥及び焼成して達成できる。
硝酸セリウム6水和物16.3g及び硝酸アルミニウム9水和物234.5gをイオン交換水1000ccに溶解させ、1時間にわたって撹拌して、原料溶液を得た。この原料溶液をアンモニア水に対して滴下し、pHを9に維持しつつ、複合水酸化物沈物を得た。
硝酸セリウム6水和物16.3g、硝酸アルミニウム9水和物234.5g、及び塩化チタン(IV)7.6gをイオン交換水1000ccに溶解させ、1時間にわたって撹拌して、原料溶液を得たことを除いて参考例と同様にして、実施例1の触媒を得た。この実施例1の担体粉末では、Al2O3:CeO2の質量比が84:16であり、(Al2O3+CeO2):TiO2の質量比が95:5であった。
原料溶液に含有させる塩化チタン(IV)の量を変化させて、担体粉末の(Al2O3+CeO2):TiO2比がそれぞれ70:30、50:50及び30:70になるようにしたことを除いて実施例1と同様にして、実施例2〜4の触媒を得た。尚、これら実施例2〜4の担体粉末では、Al2O3:CeO2の質量比が84:16であった。
高比表面積アルミナ粉末124.5gとセリア粉末25.5gとを混合して担体粉末を得たことを除いて参考例と同様にして、比較例1の触媒を得た。この比較例1の担体粉末では、Al2O3:CeO2の質量比が83:17であった。
高比表面積アルミナ粉末124.5gとセリア粉末25.5gとチタニア粉末64.3gを混合して担体粉末を得たことを除いて参考例と同様にして、比較例2の触媒を得た。この比較例2の担体粉末では、Al2O3:CeO2の質量比が83:17であり、(Al2O3+CeO2):TiO2比が70:30であった。すなわち、この比較例2の担体粉末は、実施例2の担体粉末とほぼ同じ組成を有していた。
参考例と同様にして、セリアの一次粒子とアルミナの一次粒子とが相互に混合されてなる担体粉末を得た。この担体粉末のAl2O3:CeO2の質量比は84:16であった。
(酸量)
実施例及び比較例の担体粉末の酸量を図2に示す。ここで酸量とは、触媒に吸着させたNH3を温度上昇によって脱離させる昇温脱離法(TPD)で測定されるNH3の脱離量を意味する。
参考例、実施例及び比較例の触媒の耐久後のNOx浄化性能を評価するために、これらの触媒を空気中において800℃で5時間にわたって焼成し、その後で4時間にわたって、表1で示すリーンガス及びリッチガス(ガス流量:5.0L/分)を400℃でそれぞれ4分間及び1分間ずつ交互に流通させて耐久を行った。この耐久による硫黄被毒量を図3に示す。尚、硫黄被毒量の評価のためには炭素・硫黄分析装置(C・S分析装置、HORIBA製)を用いた。
耐久を行った触媒ペレット1gを固定床流通式反応器に充填し、下記の表2の組成のリッチガス(ガス流量:6.6L/分)を600℃において10分間流通させて再生処理を行い、その後で硫黄被毒量の評価を行った。結果を図3及び4に示す。また耐久後(再生処理前)の硫黄被毒量及びリッチガスによる再生処理後の硫黄被毒量から、脱離した硫黄の割合(=再生処理によって脱離した硫黄の量(g)/再生処理前の硫黄被毒量(g)×100)を求めた。結果を図5に示す。
耐久を行った触媒ペレット1gを固定床流通式反応器に充填し、下記の表3の組成のリッチガス(ガス流量:6.6L/分)を600℃において10分間流通させて再生処理を行い、その後でリーンガス及びリッチガスをそれぞれ2分間づつ交互に流通させた。このリーン/リッチのサイクルの間の入口側NOx濃度(ppm)と出口側NOx濃度(ppm)とから、NOx浄化率を評価した。結果は図6に示している。
(酸量)
図2で示されているように、本発明の実施例、参考例及び比較例の触媒担体では、チタニア含有量の増加に伴って酸量が増加している。
図3に示されているように、本発明の実施例の触媒担体では、チタニア含有量の増加による酸量の増加に伴って、硫黄による被毒の程度が低下している。ここでは、チタニア含有率が共に30wt%である実施例2並びに比較例2及び3の触媒は、ほぼ同程度に硫黄によって被毒されている。しかしながら、図4及び5より理解されるように、比較例2及び3の触媒と比較すると、本発明の実施例2の触媒は、リッチガスによる再生処理によって比較的良好に硫黄被毒から再生されている。これは、本発明の実施例2の触媒では、担体において微細なアルミナ、セリア及びチタニアの粒子が相互に混合されていることによって、酸性金属酸化物であるチタニアによる硫黄被毒からの再生効果が、担体全体に良好に作用していることによると考えられる。
図6で示されているように、触媒担体の酸量を調節することによって、NOx浄化能を変化させることができる。これは、担体の酸性度が、硫黄被毒からの再生に影響を与えていることによると考えられる。特に担体粉末の(Al2O3+CeO2):TiO2の質量比が95:5〜50:50であるときに、優れたNOx浄化が提供されている。
2 アルミナ(酸性金属酸化物−アルミナ固溶体)の一次粒子
10 本発明の触媒担体
Claims (6)
- セリアの一次粒子、アルミナの一次粒子、及びチタニアの一次粒子が相互に混合されてなる、触媒担体。
- 前記セリアの一次粒子にジルコニアが固溶している、請求項1に記載の触媒担体。
- 前記触媒担体において、Al2O3:CeO2の質量比が95:5〜75:25であり、且つ(Al2O3+CeO2):TiO2の質量比が95:5〜50:50である、請求項1又は2に記載の触媒担体。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の触媒担体に、白金、ロジウム及びパラジウムからなる群から選択される貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類からなる群より選択されるNOx吸蔵材とが担持されてなる、排ガス浄化触媒。
- セリア、アルミナ及びチタニアを含有する触媒担体の製造方法であって、
セリウム、アルミニウム、及びチタンの塩又は加水分解可能化合物を含有している原料溶液を提供すること、
前記原料溶液から、セリウム、アルミニウム及びチタンの水酸化物を含有する沈殿物を生じさせること、並びに
得られた前記凝集物を乾燥及び焼成すること、
を含む、セリア、アルミナ及びチタニアを含有する触媒担体の製造方法。 - 前記原料溶液が、セリウム、アルミニウム、及びチタンの塩、並びに更に尿素を含有し、この原料溶液を加熱して尿素を分解し、アンモニアを発生させ、前記原料溶液をアルカリ性にすることによって、前記沈殿物を生じさせる、請求項5に記載の方法。
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