(57)【要約】【課題】一酸化二窒素及び窒素酸化物の生成を抑制することができる、新規のアンモニア浄化触媒を提供する。【解決手段】細孔及び壁面に貴金属が付着したハニカム基材と、前記ハニカム基材に塗布したＳＣＲ触媒層を備えるアンモニア浄化触媒。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔及び壁面に貴金属が付着したハニカム基材と、
前記ハニカム基材に塗布したＳＣＲ触媒層と、
を備えるアンモニア浄化触媒。
【請求項２】
前記貴金属が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇからなる群のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載のアンモニア浄化触媒。
【請求項３】
前記貴金属が、Ｐｔ及び／又はＰｄを含む、請求項１に記載のアンモニア浄化触媒。
【請求項４】
前記Ｐｔの付着量が０．０５〜１ｇ／Ｌである、請求項２又は３に記載のアンモニア浄化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のアンモニア浄化触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にアンモニア浄化触媒は、ハニカム基材と、酸化触媒層と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒層を備える。
【０００３】
酸化触媒層では、アンモニアを窒素酸化物と水に分解する反応が起こる。ＳＣＲ触媒層は、生成した窒素酸化物（ＮＯx）を除去するために設けられる。具体的に、ＳＣＲ触媒層では、ＮＯxを窒素と水に分解する反応が起こる。この反応によりＮＯxは浄化される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】鈴木央一、石井素著. 「自動車から排出される亜酸化窒素の排出傾向について」. 交通安全環境研究所フォーラム講演概要（交通安全環境研究所研究発表会講演概要）, 巻:2008, ページ:11-14, 発行年:2008．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のアンモニア浄化触媒は、余剰のアンモニアを酸化反応によって除去する過程で、規制物質であるＮＯxを生成し、また副生成物として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）が生成するという問題がある（例えば、非特許文献１参照）。従って、アンモニア浄化触媒は、Ｎ2Ｏ及びＮＯxの生成が抑制されていることが望ましい。
【０００６】
本発明は、アンモニアの酸化反応において、Ｎ2Ｏ及びＮＯxの生成を抑えることができる新規のアンモニア浄化触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るアンモニア浄化触媒の一実施形態は、細孔及び壁面に貴金属が付着したハニカム基材と、前記ハニカム基材に塗布したＳＣＲ触媒層を備える。
【０００８】
貴金属が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇからなる群のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
【０００９】
貴金属が、Ｐｔ及び／又はＰｄを含むことが好ましい。
【００１０】
Ｐｔの付着量が０．０５〜１ｇ／Ｌであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンモニアの酸化反応において、Ｎ2Ｏ及びＮＯxの生成を抑えることができる新規のアンモニア浄化触媒を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるアンモニア浄化触媒のイメージ図である。
【図２】本実施例における温度に対するＮ2Ｏの濃度を示したグラフである。
【図３】本実施例における温度に対するＮＯxの濃度を示したグラフである。
【図４】本実施例における温度に対するアンモニアの浄化率を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＝＝実施形態＝＝
本実施形態は、細孔及び壁面に貴金属が付着したハニカム基材と、ハニカム基材に塗布したＳＣＲ触媒層を備える、アンモニア浄化触媒に関する。以下図１を用いて、本実施形態に係るアンモニア浄化触媒を詳細に説明する。図１は、ハニカム基材の一部のセル内部を拡大したものである。
【００１４】
［アンモニア浄化触媒］
アンモニア浄化触媒１０は、ハニカム基材１１、及びＳＣＲ触媒層１２を備える。
【００１５】
［ハニカム基材］
ハニカム基材１１は、ＳＣＲ触媒層１２を塗布するための部材である。ハニカム基材１１には、細孔１３及び壁面１５が設けられている。
【００１６】
本明細書において「壁面」とは、ハニカム基材とＳＣＲ触媒層との接触面を指す。
【００１７】
ハニカム基材の材質は、当業者が適宜選択することができる。本実施形態に係るアンモニア浄化触媒においてハニカム基材の材質は、コージェライト、シリコンカーバイド、アルミノチタネートが好ましい。
【００１８】
ハニカム基材の形状は、当業者が適宜選択することができる。ハニカム基材の形状は、例えば、ハニカム型やウォールフロー型を採用することができる。
【００１９】
［貴金属］
貴金属１４は、細孔１３及び壁面１５に付着する。
【００２０】
本明細書において「付着」とは、触媒担体粒子を介さずに貴金属がハニカム基材に担持している状態を指す。
【００２１】
本明細書において「触媒担体粒子」とは、貴金属を担持させるための多孔質物質を指す。
【００２２】
貴金属は、アンモニアを窒素酸化物と水に酸化する反応を促進する貴金属であれば限定されない。本実施形態に係るアンモニア浄化触媒において貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇからなる群のうち少なくとも１つを含むことが好ましく、Ｐｔ及び／又はＰｄを含むことがより好ましく、Ｐｔを含むことがさらに好ましい。
【００２３】
ハニカム基材の単位容積当たりに付着する貴金属の量は、例えば、Ｐｔの場合、０．０２〜２．００ｇ／Ｌであることが好ましく、０．０５〜１．００ｇ／Ｌであることがより好ましい。
【００２４】
細孔及び壁面に貴金属を付着させる方法は特に限定されないが、例えば、貴金属を含む溶液にハニカム基材を含浸する方法、貴金属を含む溶液にハニカム基材の一方の端面を含浸した後、ハニカム基材の他端面から溶液を吸引する方法、貴金属を含む溶液をハニカム基材に噴霧する方法が挙げられる。
【００２５】
［ＳＣＲ触媒層］
ＳＣＲ触媒層１２は、ＮＯxを窒素と水に分解するための層である。本実施形態のアンモニア浄化触媒は、貴金属１４を付着したハニカム基材１１におけるアンモニアの酸化反応としてＮＯxが生成する。生成したＮＯxは、ＳＣＲ触媒層１２において窒素と水に分解される。
【００２６】
ＳＣＲ触媒層１２は、活性種と触媒担体粒子により構成されている。
【００２７】
活性種はＮＯxを窒素と水に分解する反応を促進する活性種であれば特に限定されない。本実施形態に係るアンモニア浄化触媒においてＳＣＲ触媒層における活性種は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｅ、及びこれらから選択される２以上の混合物であることが好ましい。
【００２８】
触媒担体粒子の材質は、当業者が適宜選択することができるが、例えば、ＣＨＡ型ゼオライト，β型ゼオライト，ＭＦＩ型ゼオライトなどのゼオライト、γアルミナ、アルミナ、シリカ、メソポーラスシリカ、チタニアなどが挙げられる。
【００２９】
ＳＣＲ触媒層を塗布する方法は、用いるハニカム基材の仕様（セル壁厚、セル密度、ハニカム基材の形状、材質、サイズ等）に応じて当業者が適宜選択することができ、例えば、全面コート，ゾーンコートなどのウォッシュコート法やディッピング法が挙げられる。
【００３０】
＝＝実施例＝＝
ハニカム基材と、Ｐｔ−γアルミナを塗布した酸化触媒層と、Ｃｕ−ＣＨＡを塗布したＳＣＲ触媒層を備えるアンモニア浄化触媒（以下、「従来製法によって作製した触媒」と称する）と、細孔及び壁面にＰｔを付着したハニカム基材と、Ｃｕ−ＣＨＡを塗布したＳＣＲ触媒層を備えるアンモニア浄化触媒（以下、「直接含浸触媒」と称する）を作製した。その後、直接含浸触媒と従来製法により作製した触媒のアンモニア浄化率、アンモニアの酸化反応により生成したＮ2Ｏ濃度及びＮＯx濃度を比較した。
【００３１】
（従来製法により作製した触媒（対照）の作製）
［１−１］酸化触媒層
エタノールアミン系のＰｔ溶液とγアルミナを混合し、Ｐｔをγアルミナに固定した。Ｐｔ−γアルミナにアルミナ系バインダーを混合し、スラリーを作製した。焼成後のＰｔ担持量が０．２ｇ／Ｌとなるよう、ウォッシュコート量３０ｇ／Ｌでスラリーをハニカム基材に塗布した。用いたハニカム基材の仕様は、表１に記載した通りである。その後、電気炉を用いて、ハニカム基材を１３０℃で５分間乾燥させ、４５０℃で２０分間焼成した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
［１−２］ＳＣＲ触媒層
ＣｕをＣＨＡ型ゼオライトに固定したＣｕ−ＣＨＡとアルミナ系バインダーを混合し、スラリーを作製して、ウォッシュコート量１００ｇ／Ｌでスラリーをハニカム基材に塗布した。その後、電気炉を用いて、ハニカム基材を２００℃で３０分間乾燥させ、４５０℃で３０分間焼成した。焼成後の触媒をＦｒｅｓｈ状態の触媒とする。
【００３４】
［１−３］Ａｇｅｄ状態の触媒の作製
使用過程による熱劣化状態を再現した触媒を作製するために、電気炉を用いて、Ｆｒｅｓｈ状態の触媒に、６５０℃×１００Ｈｒ  ｗｉｔｈ  Ｈ2Ｏ＝１０％の条件で熱負荷をかけた。熱負荷後の触媒をＡｇｅｄ状態の触媒とする。
【００３５】
（直接含浸触媒の作製）
［２−１］細孔及び壁面にＰｔが付着したハニカム基材
エタノールアミン系のＰｔ溶液に、ハニカム基材を１分程含浸し、焼成後のＰｔ付着量が０．２ｇ／Ｌとなるようハニカム基材にＰｔを付着させた。用いたハニカム基材の仕様は、表１に記載した通りである。その後、電気炉を用いて、ハニカム基材を１３０℃で５分間乾燥させ、４５０℃で２０分間焼成した。
【００３６】
［２−２］ＳＣＲ触媒層
［１−２］と同様の手順によって、[２−１]で作製したハニカム基材に、Ｃｕ−ＣＨＡを塗布した。
【００３７】
［２−３］Ａｇｅｄ状態の触媒の作製
［１−３］と同様の手順によって、Ａｇｅｄ状態の触媒を作製した。
【００３８】
（触媒性能試験）
触媒評価装置を用いて、従来製法により作製した触媒と直接含浸触媒のアンモニア浄化率、アンモニアの酸化反応により生成したＮ2Ｏ濃度及びＮＯx濃度を比較した。触媒性能試験の試験条件は表２に記載した通りである。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
（試験結果）
Ｆｒｅｓｈ状態の直接含浸触媒は、従来製法により作製した触媒と比べて、約２００〜３５０℃の温度でＮ2Ｏの生成が抑制された（図２（ａ）参照）。Ａｇｅｄ状態の直接含浸触媒は、従来製法により作製した触媒と比べて、約２００〜４５０℃の温度でＮ2Ｏの生成が抑制された（図２（ｂ）参照）。
【００４１】
Ａｇｅｄ状態の直接含浸触媒は、従来製法により作製した触媒と比べて、約２５０〜５００℃の温度でＮＯxの生成が抑制された（図３参照）。
【００４２】
Ｆｒｅｓｈ状態とＡｇｅｄ状態の直接含浸触媒は共に、従来製法により作製した触媒と比べて、約１００〜２００℃の温度で高いアンモニア浄化率を示した（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【符号の説明】
【００４３】
１０  アンモニア浄化触媒
１１  ハニカム基材
１２  ＳＣＲ触媒層
１３  細孔
１４  貴金属
１５  壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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