(57)【要約】      （修正有）【課題】ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下においても十分なＮＯｘ浄化性能を有するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システムの提供。【解決手段】ＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元浄化するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システムであって、ＳＣＲ触媒が、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）が１０〜１３であり、Ｍｇを０．１８〜０．４４重量％含有する、Ｃｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライトである、ＳＣＲ触媒システム。一時的に燃料を噴射することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３をＳＣＲ触媒の還元剤として使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元浄化するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システムであって、ＳＣＲ触媒が、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）が１０〜１３であり、Ｍｇを０．１８〜０．４４重量％含有する、Ｃｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライトである、ＳＣＲ触媒システム。
【請求項２】
一時的に燃料を噴射することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３をＳＣＲ触媒の還元剤として使用する、請求項１に記載のＳＣＲ触媒システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＣＲ触媒及びこれを備えるＳＣＲ触媒システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に含まれる有害成分の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元して浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」ともいう）は、従来から広く開発されている。ＳＣＲ触媒は、一般に、アンモニア（ＮＨ３）を利用し、ＮＯｘとＮＨ３を選択的に反応させ、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解する。
【０００３】
ＳＣＲ触媒として、銅や鉄等を含むゼオライト触媒を用いることができることが知られている。例えば、特許文献１には、銅及びアルカリ土類成分で促進化した８員環小孔分子ふるいを含む選択的触媒還元用触媒が記載されており、８員環小孔分子ふるいがＣＨＡ（チャバサイト）型ゼオライトであるものが記載されている。
【０００４】
また、ＳＣＲ触媒システムを、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒の後段に配置して、排気の空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比で適宜切り替える制御を行うことで、後段のＳＣＲ触媒システムにＮＨ３を供給してＮＯｘ浄化を行う排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献２及び３を参照）。
【０００５】
しかし、ゼオライトを用いる従来のＳＣＲ触媒では、例えば、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）が１５を超える場合のように、ゼオライト触媒に含まれるアルミニウム（Ａｌ）量が少ない場合には、ＮＨ３吸着機能を有する酸点が少なくなるため、触媒のＮＨ３吸着能が低くなり、結果として触媒のＮＯｘ浄化性能が低下してしまい、特に、一時的に燃料を噴射することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３を使用するような、ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下では十分なＮＯｘ浄化性能が得られないことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１５−５３３３４３号公報
【特許文献２】特許第３４５６４０８号公報
【特許文献３】特許第４９２４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、従来のＳＣＲ触媒システムでは、ＳＣＲ触媒としてゼオライト触媒を用いる場合、ゼオライト触媒中のＡｌ量が少ない場合には、使用環境によっては十分なＮＯｘ浄化性能が得られないことがあった。従って、本発明は、ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下においても十分なＮＯｘ浄化性能を有するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システム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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した結果、ＳＣＲ触媒としてＣｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライトを用い、さらに、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）及びＭｇの含有量を特定することによって、ＳＣＲ触媒が、ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下においても十分なＮＯｘ浄化性能を発揮できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）ＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元浄化するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システムであって、ＳＣＲ触媒が、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）が１０〜１３であり、Ｍｇを０．１８〜０．４４重量％含有する、Ｃｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライトである、ＳＣＲ触媒システム。
（２）一時的に燃料を噴射することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３をＳＣＲ触媒の還元剤として使用する、（１）に記載のＳＣＲ触媒システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下においても十分なＮＯｘ浄化性能を有するＳＣＲ触媒を備えるＳＣＲ触媒システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ＳＡＲが所定の値である触媒について、Ｍｇ含有量とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図２】図２は、Ｍｇ含有量が所定の値である触媒について、ＳＡＲとＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、銅（Ｃｕ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含むＣＨＡ型ゼオライトをＳＣＲ触媒として備えるＳＣＲ触媒システムに関する。
【００１４】
＜ＳＣＲ触媒＞
本発明のＳＣＲ触媒システムに用いるＳＣＲ触媒は、ＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元浄化する。具体的には、ＳＣＲ触媒は、ＮＯｘとＮＨ３を選択的に反応させ、Ｎ２とＨ２Ｏに分解することでＮＯｘを還元浄化する。
【００１５】
本発明のＳＣＲ触媒は、Ｃｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライトである。
【００１６】
本発明の触媒に用いるゼオライトは、結晶構造がＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩であるゼオライト（以下、「ＣＨＡ型ゼオライト」又は単に「ゼオライト」ともいう）である。ＣＨＡ型ゼオライトは、天然に産出するチャバサイト（ｃｈａｂａｚｉｔｅ）と同等の結晶構造を有するゼオライトであり、ＣＨＡとは、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩＺＡ）が定めるゼオライトの構造を規定するコードである。
【００１７】
ＣＨＡ型ゼオライトとしては、例えば、ＳＳＺ−１３、ＳＡＰＯ−３４等が挙げられる。
【００１８】
本発明の触媒において、ゼオライトのシリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比；ＳＡＲ）は１０〜１３である。ＳＡＲが１０〜１３であると十分な構造安定性及び耐久性を維持しつつ高いＮＯｘ浄化性能を有する。ゼオライトのＳＡＲは、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）を用いて測定することができる。
【００１９】
本発明の触媒において、ゼオライトはＣｕ及びＭｇを含む。本発明の触媒において、Ｃｕ及びＭｇは、イオン交換により、骨格外金属としてゼオライトに担持されていると考えられる。すなわち、ゼオライトは、ゼオライト内に及び／又はゼオライトの表面の少なくとも一部に、好ましくはイオン種としてＣｕ及びＭｇを含んでいると考えられる。ゼオライトがＣｕを含むことにより、ＮＯｘとＮＨ３が近接し、さらに反応する。これにより、Ｎ２とＨ２Ｏへ分解させることができる。また、ゼオライトがＭｇを含むことにより、ゼオライト中の水の吸着サイトとなる酸点をＭｇが保護し、酸点への水の吸着を防止することができるため、脱Ａｌを抑制することができ、よって、構造安定性が向上し、触媒性能が安定する。
【００２０】
本発明の触媒において、ゼオライト中のＭｇの含有量は、０．１８〜０．４４重量％（ゼオライトの全重量に対する）である。Ｍｇの含有量が０．１８〜０．４４重量％であると、触媒のＮＯｘ浄化性能が顕著に高くなる。なお、ゼオライト中のＭｇの含有量が０．４４重量％超であると、ＮＨ３の吸着量が低下し、触媒のＮＯｘ浄化性能が低下する。
【００２１】
本発明は、Ｃｕ及びＭｇを含むＣＨＡ型ゼオライト触媒において、シリカアルミナ比と、Ｍｇの含有量を特定の範囲とすることで、触媒のＮＯｘ浄化性能が顕著に高くなるという予想外の効果を奏する。この効果は、以下のように推測される。すなわち、ゼオライト触媒では、シリカアルミナ比が低いほどＮＨ３吸着機能を有する酸点が多くなるため、触媒性能は高くなるものの、酸点への水の吸着により引き起こされる脱Ａｌにより構造安定性が低下し、触媒性能が低下してしまう。ゼオライトがＭｇを含有することで酸点を保護できるが、Ｍｇの含有量が多すぎるとＮＨ３吸着能が低下してしまう。本発明では、ゼオライトのシリカアルミナ比と、Ｍｇの含有量とを特定の範囲とすることで、構造安定性を維持しつつ触媒のＮＯｘ浄化性能を最適化することができた。
【００２２】
本発明の触媒において、ゼオライト中のＣｕの含有量は、好ましくは１．７〜３．６重量％であり、より好ましくは１．８〜３．４重量％である。Ｃｕの含有量が１．７〜３．６重量％であるとＮＯｘ浄化性能が向上する。ここで、ゼオライト中のＣｕの含有量は、シリカアルミナ比（ＳＡＲ）に応じて調整することが好ましく、例えば、ＳＡＲが１０以上１１未満である場合、Ｃｕの含有量は１．７以上３．６未満とすることが好ましく、ＳＡＲが１１以上１２未満である場合、Ｃｕの含有量は１．７以上３．３未満とすることが好ましく、ＳＡＲが１２以上１３以下である場合、Ｃｕの含有量は１．７以上３．１未満とすることが好ましい。
【００２３】
本発明の触媒において、ゼオライトの平均粒子径は、０．３〜６．０μｍであることが望ましく、０．５〜５．０μｍであることがより望ましく、０．７〜４．０μｍであることがさらに望ましい。このような平均粒子径を有するゼオライトを用いてハニカム触媒を製造した場合、ハニカムユニットの気孔径（隔壁内部のマクロ気孔の気孔径）を大きくすることができ、吸水時の毛細管応力を低減し、さらにガス拡散によるＮＯｘ浄化性能の向上が可能となる。ゼオライトの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した一次粒子の平均粒子径である。
【００２４】
本発明の触媒に用いるゼオライトの比表面積は、結晶構造の観点から、５００〜７５０ｍ２／ｇであることが望ましく、５５０〜７００ｍ２／ｇであることがより望ましい。
【００２５】
＜ＳＣＲ触媒の製造方法＞
本発明の触媒は、特に限定されずに、通常の方法にて製造することができる。例えば、本発明の触媒は、ＣＨＡ型ゼオライトを調製し、該ＣＨＡ型ゼオライトにＣｕ及びＭｇを導入することで得られる。
【００２６】
ゼオライトは、Ｓｉ源、Ａｌ源、アルカリ源及び構造規定剤からなる原料組成物を反応させることにより得られる。
【００２７】
Ｓｉ源とは、ゼオライトのシリコン成分の原料となる化合物、塩及び組成物をいう。Ｓｉ源としては、例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲル等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。これらの中では、粒子径が比較的大きいゼオライトを得ることができる点で、コロイダルシリカが望ましい。
【００２８】
Ａｌ源とは、ゼオライトのアルミニウム成分の原料となる化合物、塩及び組成物をいう。Ａｌ源としては、例えば、乾燥水酸化アルミニウムゲルを用いることができる。
【００２９】
本発明のゼオライトの製造方法においては、目的とする組成のＣＨＡ型ゼオライトを製
造するために、原料組成物中のシリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比）を５〜５０とすることが望ましく、８〜３０とすることがより望ましい。
【００３０】
アルカリ源としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、アルミン酸塩及び珪酸塩中のアルカリ成分、アルミノシリケートゲル中のアルカリ成分等を用いることができ、これらを二種以上併用してもよい。これらの中では、粒子径が比較的大きいゼオライトを得ることができる点で、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが望ましい。
【００３１】
構造規定剤（ＳＤＡ）とは、ゼオライトの細孔径や結晶構造を規定する有機分子をいう。構造規定剤の種類等によって、得られるゼオライトの構造等を制御することができる。構造規定剤としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩；及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−アルキル−３−キヌクリジノールイオン、又はＮ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルエキソアミノノルボルナンをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩、硫酸塩及び硝酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。これらの中では、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＡＯＨ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが望ましく、ＴＭＡＡＯＨを用いることがより望ましい。
【００３２】
ゼオライトの製造方法においては、目的とするＣＨＡ型ゼオライトを製造するために、原料組成物中のＳＤＡ／ＳｉＯ２モル比を０．０５〜０．４０とすることが望ましく、０．０８〜０．２５とすることがより望ましい。
【００３３】
ゼオライトの製造方法においては、原料組成物に、さらにゼオライトの種結晶を加えることが望ましい。種結晶を用いることにより、ゼオライトの結晶化速度が速くなり、ゼオライト製造における時間が短縮でき、収率が向上する。ゼオライトの種結晶としては、ＣＨＡ構造を有するアルミノケイ酸塩の種結晶を用いることが望ましい。ゼオライトの種結晶におけるシリカアルミナ比は、５〜５０であることが望ましく、８〜３０であることがより望ましい。ゼオライトの種結晶の添加量は、少ない方が望ましいが、反応速度や不純物の抑制効果等を考慮すると、原料組成物に含まれるシリカ成分に対して、０．１〜２０重量％であることが望ましく、０．５〜１５重量％であることがより望ましい。
【００３４】
ゼオライトの製造方法においては、ゼオライトの種結晶の有無に関わらず、原料組成物に、さらに水を加えることが望ましい。
【００３５】
ゼオライトの製造方法においては、準備した原料組成物を反応させることにより、ゼオライトを合成する。具体的には、原料組成物を水熱合成することによりゼオライトを合成することが望ましい。
【００３６】
水熱合成に用いられる反応容器は、既知の水熱合成に用いられるものであれば特に限定されず、オートクレーブ等の耐熱耐圧容器であればよい。反応容器に原料組成物を投入して密閉して加熱することにより、ゼオライトを結晶化させることができる。
【００３７】
ゼオライトを合成する際、原料混合物は静置した状態でもよいが、攪拌混合した状態であることが望ましい。
【００３８】
ゼオライトを合成する際の加熱温度は、収率及び不純物の低減の観点から、１００〜２００℃であることが望ましく、１２０〜１８０℃であることがより望ましい。
【００３９】
ゼオライトを合成する際の加熱時間は、収率及びコストの観点から、１０〜２００時間であることが望ましい。
【００４０】
ゼオライトを合成する際の圧力は特に限定されず、密閉容器中に入れた原料組成物を上記温度範囲に加熱したときに生じる圧力で充分であるが、必要に応じて、窒素ガス等の不活性ガスを加えて昇圧してもよい。
【００４１】
ゼオライトの製造方法においては、ゼオライトを合成した後、充分に放冷し、固液分離し、充分量の水で洗浄し、乾燥することが望ましい。乾燥温度は特に限定されず、１００〜１５０℃の任意の温度であってよい。
【００４２】
合成されたゼオライトは、細孔内にＳＤＡ及び／又はアルカリ金属を含有しているため、必要に応じてこれらを除去してもよい。例えば、酸性溶液又はＳＤＡ分解成分を含む薬液を用いた液相処理、レジン等を用いた交換処理、熱分解処理等により、ＳＤＡ及び／又はアルカリ金属を除去することができる。
【００４３】
以上の工程を経ることにより、ＣＨＡ型ゼオライトを製造することができる。ゼオライトの結晶構造の解析は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて行うことができる。
【００４４】
ＣＨＡ型ゼオライトへのＣｕの導入は、例えば、Ｃｕイオンを含む水溶液中にゼオライトを浸漬して、Ｃｕイオンによりイオン交換することで行うことができる。Ｃｕイオンを含む水溶液としては、例えば、４０〜７０重量％程度の硝酸銅水溶液、５〜２０重量％程度の酢酸銅水溶液等を用いることができる。浸漬時間としては、０．１〜２時間程度である。浸漬温度としては、室温〜５０℃程度である。Ｃｕイオン水溶液の濃度及び浸漬時間は、目的とするゼオライト中のＣｕの含有量に応じて調整する。
【００４５】
ＣＨＡ型ゼオライトへのＭｇの導入は、例えば、Ｍｇイオンを含む水溶液にゼオライトを添加して、Ｍｇイオンによりイオン交換することで行うことができる。例えば、所定の濃度の硝酸マグネシウム水溶液にゼオライトを添加してスラリーとし、得られたスラリーを乾燥し、その後高温（例えば、５００〜８００℃）で焼成する。Ｍｇイオンを含む水溶液の濃度は、目的とするゼオライト中のＭｇの含有量に応じて調整する。
【００４６】
ゼオライトへのＣｕ及びＭｇの導入の順序は特に制限されないが、Ｃｕをゼオライトへ導入し、得られたＣｕを含有するゼオライトにＭｇを導入することが好ましい。
【００４７】
本発明の触媒は、いわゆるペレット型触媒であってもよいが、一般には担体基材上に触媒をウォッシュコートしたモノリス型触媒として用いられる。モノリス型触媒の製造方法は、公知の方法を用いることができる。担体基材としては、排気浄化触媒に用いられている公知の基材を用いることができ、例えば、コージェライト、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素等の、耐熱性を有するセラミックス材料や、ステンレス鋼等の金属からなるハニカム基材を用いることが好ましく、優れた耐熱性と低い熱膨張率を有するコージェライト製ハニカムを用いることが特に好ましい。このハニカム基材は、両端が開口した多数のセルを有するものが好ましい。この場合、ハニカム基材のセル密度は、特に制限されないが、２００セル／平方インチ程度のいわゆる中密度のハニカム、又は１０００セル／平方インチ以上のいわゆる高密度のハニカム基材を用いることが好ましく、セルの断面形状は、特に制限されず、円形、四角形、六角形、円形等であってよい。本発明のハニカム触媒は、担体基材の嵩容積の１リットルあたりゼオライトを１００〜２００ｇ含有することが好ましい。
【００４８】
＜ＳＣＲ触媒システム＞
本発明のＳＣＲ触媒システムは、上記のＳＣＲ触媒を備える。
【００４９】
本発明のＳＣＲ触媒システムは、上記のＳＣＲ触媒によりＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘを還元浄化する。
【００５０】
ＮＨ３は、通常、ＳＣＲ触媒システムの前段に配置されたシステムで生成させる。例えば、本発明のＳＣＲ触媒システムの前段にＮＨ３生成手段を設けることでＮＨ３を生成させる。この一実施形態として、例えば、特許第３４５６４０８号公報や特許第４９２４２１７号公報に記載されるような、内燃機関の排気通路において、ＳＣＲ触媒システムを三元触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵還元触媒の後段に配置したものが挙げられる。この実施形態では、三元触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵還元触媒がＮＨ３生成手段に相当し、三元触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気が通過するときに、排気中のＮＯｘがＨＣ又はＨ２と反応してＮＨ３が生成され、特に、三元触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵還元触媒を通過する排気の空燃比が理論空燃比以下のときにＮＨ３が生成される。生成したＮＨ３は後段のＳＣＲ触媒システムに導入され、ＳＣＲ触媒がＮＨ３を吸着し、吸着したＮＨ３を還元剤としてＮＯｘをＮ２及びＨ２Ｏに分解して還元浄化する。三元触媒及びＮＯｘ吸蔵還元触媒としては、特許第３４５６４０８号公報や特許第４９２４２１７号公報に記載されている公知のものを用いることができる。
【００５１】
よって、本発明の好ましい実施形態において、本発明のＳＣＲ触媒システムは、特許第３４５６４０８号公報や特許第４９２４２１７号公報に記載される触媒システムに用いられる。
【００５２】
本発明のＳＣＲ触媒システムは、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着能が高く、ＮＯｘ浄化性能が最適化されているため、ＮＨ３が定常的に供給されず、一時的にＮＨ３が供給される過渡的環境下における使用に特に有効である。このような使用態様としては、例えば、一時的に燃料を噴射（リッチスパイク）することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３をＳＣＲ触媒の還元剤として使用することが挙げられる。リッチスパイクは、例えば、特許第３４５６４０８号公報や特許第４９２４２１７号公報に記載されるような、内燃機関の運転状態を変更する制御手段の働きによって行うことができる。よって、本発明の好ましい実施形態において、本発明のＳＣＲ触媒システムは、一時的に燃料を噴射することでリッチ燃焼状態とし、その際生成するＮＨ３をＳＣＲ触媒の還元剤として使用するものである。本発明のＳＣＲ触媒システムは、従来のＳＣＲ触媒ではそのＮＯｘ浄化性能が十分ではないこのような条件下においても非常に高いＮＯｘ浄化性能を発揮することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
＜Ｃｕ含有ＣＨＡ型ゼオライトの調製＞
サンプル１の調製
Ｃｕ含有量が２．５重量％であり、シリカアルミナ比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比；ＳＡＲ）が１０であるＣｕ含有ＣＨＡ型ゼオライトを以下のとおりにして調製した。
【００５５】
具体的には、Ｓｉ源としてコロイダルシリカ（日産化学工業社製、スノーテックス３０）、Ａｌ源として乾燥水酸化アルミニウムゲル（Ｓｔｒｅｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）、アルカリ源として水酸化カリウム（東亜合成社製）、構造規定剤（ＳＤＡ）としてＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＡＯＨ）２５％水溶液（Ｓａｃｈｅｍ社製）、種結晶としてＳＳＺ−１３（ＳＡＲ＝３０、ＢＡＳＦ社製）、脱イオン水を混合し、原料組成物を準備した。原料組成物のモル比は、ＳｉＯ２：１０ｍｏｌ、Ａｌ２Ｏ３：１．０ｍｏｌ、Ｋ２Ｏ：３．０ｍｏｌ、ＴＭＡＡＯＨ：２．４ｍｏｌ、Ｈ２Ｏ：３９０ｍｏｌとした。また、種結晶は、原料組成物中のシリカ、アルミナ及び酸化カリウムの合計に対して５重量％の割合で加えた。
【００５６】
原料組成物を２００ｍＬオートクレーブに装填し、攪拌速度１０ｒｐｍ、加熱温度１６
０℃、加熱時間２４時間で水熱合成を行い、ゼオライトを合成した。
【００５７】
得られたゼオライトを室温で硝酸銅水溶液６５重量％中に１時間浸漬することにより、Ｃｕの含有量が２．５重量％であり、ＳＡＲが１０であるＣｕ含有ＣＨＡ型ゼオライト（サンプル１）を調製した。
【００５８】
なお、得られたＣｕ含有ＣＨＡ型ゼオライトのＳＡＲ及びＣｕ含有量は、ＩＣＰ−ＯＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＩＣＰＶ−８１００、株式会社島津製作所製）により以下のように測定した。
【００５９】
具体的には、サンプル１００ｍｇを採取し、所定量の融解剤を加え、１０００℃で溶解させ、得られた溶解物を室温まで冷却後、所定量の塩酸溶液を加え、約８０℃に加熱し、サンプルを完全に溶解させた。得られた溶液を室温まで冷却した後、全体量で１００ｍｌになるように純水を加えた。ＩＣＰ−ＯＥＳにより、この溶液中のＣｕ、Ｓｉ、Ａｌ含有量を測定した。Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ含有量及び採取したサンプル重量から、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌの重量パーセント濃度を算出し、また、ゼオライトのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比（ＳＡＲ）を算出した。
【００６０】
サンプル２〜５の調製
コロイダルシリカと乾燥水酸化アルミニウムゲルの量を変えて、原料組成物のモル比を所定の値に調整した以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲがそれぞれ１３、１５、２２及び４４であるＣｕ含有ＣＨＡ型ゼオライト（それぞれサンプル２、３、４及び５とする）を調製した。具体的には、ＳＡＲが１３のもの（サンプル２）は、原料組成物のモル比をＳｉＯ２：１３ｍｏｌ、Ａｌ２Ｏ３：１ｍｏｌとなるようにし、ＳＡＲが１５のもの（サンプル３）は、ＳｉＯ２：１５ｍｏｌ、Ａｌ２Ｏ３：１ｍｏｌとなるようにし、ＳＡＲが２２のもの（サンプル４）は、ＳｉＯ２：２２ｍｏｌ、Ａｌ２Ｏ３：１ｍｏｌとなるようにし、ＳＡＲが４４のもの（サンプル５）は、ＳｉＯ２：４４ｍｏｌ、Ａｌ２Ｏ３：１ｍｏｌとなるようにして調製した。
【００６１】
＜Ｃｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトの調製＞
得られたＳＡＲが異なるＣｕ含有ＣＨＡ型ゼオライト（サンプル１〜５）にＭｇを導入して、実施例１〜６及び比較例２、４、６〜９、１１〜１４及び１６〜１９のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを調製した。
【００６２】
（実施例１）
ＳＡＲが１０であるサンプル１  １００ｇに対し、Ｍｇ含有量が０．２重量％となるように、添加する硝酸マグネシウム六水和物の量を計算し、計算により求めた所定量の硝酸マグネシウム六水和物を水６００ｍｌに溶解させて硝酸マグネシウム水溶液を調製した。サンプル１  １００ｇを、調製した硝酸マグネシウム水溶液へ添加してスラリーとし、得られたスラリーを減圧下で８０℃の高温環境にて攪拌しながらスラリー中の水分を除去した。生成したケーキを１２０℃で乾燥した後、７００℃で２時間焼成して、Ｃｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。このサンプルのＭｇ含有量を、上記のＣｕ、Ｓｉ及びＡｌの含有量と同様にしてＩＣＰ−ＯＥＳにより測定したところ、Ｍｇ含有量は０．１８重量％（Ｃｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトの重量に対する）であった。
【００６３】
（実施例２、３及び比較例２）
Ｍｇ含有量が０．３、０．４５及び０．６重量％となるように硝酸マグネシウム水溶液の濃度を変えた以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲが１０であり、Ｍｇ含有量がそれぞれ０．２９、０．４４及び０．５８重量％（実測値）である実施例２、３及び比較例２のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。
【００６４】
（実施例４〜６及び比較例４）
Ｍｇ含有量が０．２、０．３、０．４５及び０．６重量％となるような濃度の硝酸マグネシウム水溶液をサンプル２（ＳＡＲ＝１３）に添加した以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲが１３であり、Ｍｇ含有量がそれぞれ０．１８、０．２９、０．４４及び０．５８重量％（実測値）である実施例４、５、６及び比較例４のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。
【００６５】
（比較例６〜９）
Ｍｇ含有量が０．２、０．３、０．４５及び０．６重量％となるような濃度の硝酸マグネシウム水溶液をサンプル３（ＳＡＲ＝１５）に添加した以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲが１５であり、Ｍｇ含有量がそれぞれ０．１８、０．２９、０．４４及び０．５８重量％（実測値）である比較例６、７、８及び９のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。
【００６６】
（比較例１１〜１４）
Ｍｇ含有量が０．２、０．３、０．４５及び０．６重量％となるような濃度の硝酸マグネシウム水溶液をサンプル４（ＳＡＲ＝２２）に添加した以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲが２２であり、Ｍｇ含有量がそれぞれ０．１８、０．２９、０．４４及び０．５８重量％（実測値）である比較例１１、１２、１３及び１４のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。
【００６７】
（比較例１６〜１９）
Ｍｇ含有量が０．２、０．３、０．４５及び０．６重量％となるような濃度の硝酸マグネシウム水溶液をサンプル５（ＳＡＲ＝４４）に添加した以外はサンプル１の調製と同様にして、ＳＡＲが４４であり、Ｍｇ含有量がそれぞれ０．１８、０．２９、０．４４及び０．５８重量％（実測値）である比較例１６、１７、１８及び１９のＣｕ及びＭｇ含有ＣＨＡ型ゼオライトを得た。
【００６８】
Ｍｇを含んでいないサンプル１〜５（Ｃｕ含有ＣＨＡ型ゼオライト）をそれぞれ比較例１、３、５、１０及び１５とした。
【００６９】
実施例１〜６及び比較例１〜１９の触媒のＳＡＲ及びＭｇ含有量を下記の表１に示した。
【００７０】
＜試験＞
実施例１〜６及び比較例１〜１９の触媒を用いてハニカム触媒を調製し、耐久試験及び性能評価を行った。
【００７１】
１．ハニカム触媒の調製
実施例１〜６及び比較例１〜１９の触媒、ＳｉＯ２ゾル（ゼオライト  １６７ｇに対し、ＳｉＯ２ゾルをＳｉＯ２換算で１３ｇの比率）及び水を混合・撹拌し、スラリー化した。得られたスラリーをコーディエライトハニカムにコート量１８０ｇ／Ｌにてコーティングし、１５０℃で乾燥し、空気中、５５０℃で２時間焼成してハニカム触媒を得た。
【００７２】
得られた各ハニカム触媒について、耐久試験を行った後、触媒性能を評価した。
【００７３】
２．耐久試験
ハニカム触媒の耐久試験は、リッチガス（ＣＯ（２％）＋Ｈ２Ｏ（１０％））と、リーンガス（Ｏ２（１０％）＋Ｈ２Ｏ（１０％））とを、リッチガス１０秒間、リーンガス６０秒間で交互に切り替え、これに触媒を８００℃、空間速度（ＳＶ）１１４０００ｈ−１にて５時間曝すことにより行った。
【００７４】
３．性能評価
耐久試験後の各ハニカム触媒を触媒サイズ１５ｃｃのテストピースとしてくり抜き、モデルガス評価装置を用い、ＳＣＲ反応を模擬し、ＮＨ３が定常的に供給されない過渡的環境下において過渡評価を実施した。
【００７５】
具体的には、触媒のテストピースを固定床流通式反応装置に装填し、リッチガス（ＮＯ（１５０ｐｐｍ）＋ＮＨ３（５５０ｐｐｍ）＋Ｈ２Ｏ（５％））と、リーンガス（Ｏ２（１０％）＋ＮＯ（５０ｐｐｍ）＋Ｈ２Ｏ（５％））とを、リッチガス１０秒間、リーンガス６０秒間で交互に切り替え、これに触媒を４１０℃、空間速度（ＳＶ）８５７００ｈ−１にて曝すことにより行った。
【００７６】
ＮＯｘ分析計（６０００ＦＴ，ＨＯＲＩＢＡ製）を用いて、触媒流入ＮＯｘ量及び触媒流出ＮＯｘ量を測定し、次式によりＮＯｘ浄化率を算出した：
ＮＯｘ浄化率（％）＝［（触媒に流入したＮＯｘ量−触媒から流出したＮＯｘ量）÷触媒に流入したＮＯｘ量］×１００
【００７７】
結果を表１及び図１、２に示す。図１は、ＳＡＲが所定の値である触媒について、Ｍｇ含有量とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。図２は、Ｍｇ含有量が所定の値である触媒について、ＳＡＲとＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。なお、図１及び図２に示したＮＯｘ浄化率は耐久試験後の測定値である。
【００７８】
【表１】
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【００７９】
表１及び図１、２より、触媒のＳＡＲ及びＭｇ含有量について、ＮＯｘ浄化率が顕著に高くなる範囲があり、具体的には、ＳＡＲが１０〜１３であり、且つＭｇ含有量が０．１８〜０．４４重量％の範囲である実施例１〜６の触媒は、ＳＡＲ及びＭｇ含有量がこの範囲にない比較例１〜１９のものと比較してＮＯｘ浄化率が顕著に高くなり、触媒性能が向上していた。実施例１〜６の触媒では、Ｍｇを含有することにより、ゼオライト中の水の吸着サイトとなる酸点を保護し、脱Ａｌを抑制することで構造安定性が向上し、また、ＳＡＲとＭｇ含有量を所定の範囲とすることで、十分な構造安定性を維持しつつ、ＮＯｘ浄化性能が最適化されたと推定される。
【図１】
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【図２】
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