(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
CeO2を含む担体と、該CeO2に担持されたPdと、からなり、室温程度の常温でNOx を吸着する常温NOx 吸着材に対し、NOと共にNOの濃度以上の濃度でCOを含む処理ガスを接触させることを特徴とする常温NOx 吸着材の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室温程度の常温でNOx を吸着する常温NOx 吸着材の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三元触媒、NOx 吸蔵還元触媒などの排ガス浄化用触媒に関する技術の向上により、自動車から排出される排ガス中の有害成分はきわめて少なくなっている。ところが排ガス浄化用触媒は、用いられているPtなどの触媒金属の触媒作用によって有害成分を酸化又は還元して浄化するものであるために、触媒金属の活性化温度未満の温度では不活性であるという問題がある。
【０００３】
すなわちエンジンの始動直後から排ガス浄化用触媒の温度が触媒金属の活性化温度以上に上昇するまでの数10秒間には、有害成分が浄化されずに排出されてしまう。特に冬季は、有害成分が浄化されずに排出される時間が長くなる。
【０００４】
また触媒金属の触媒作用が発現される活性化温度は、排ガス中の浄化対象成分の種類によって異なり、HC及びCOを浄化できる活性化温度よりNOx を浄化できる活性化温度の方が高い。したがってHC及びCOよりNOx が排出される時間が長くなる。
【０００５】
そこで始動直後から排ガス浄化用触媒の温度が触媒金属の活性化温度以上に上昇するまでの間は、NOx を吸着することで排出を抑制することが考えられる。
【０００６】
例えば特開2001−198455号公報には、Co、Fe及びNiから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物からなり、40℃以下の低温域におけるNOx 吸着量が多いNOx 吸着材が開示されている。このNOｘ 吸着材によれば、40℃以下のガス中における飽和NOx 吸着量が10×1O-5モル／ｇ以上であり、低温NOx 吸着性能に優れている。
【０００７】
また特開2001−289035号公報には、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、 Co3O4、NiO2、MnO2、 Fe2O3、ZrO2、ゼオライトなどからなるNOx 吸着材が記載され、低温から中温域の排ガス中のNOx を吸着できることが記載されている。
【０００８】
しかしながら上記したNOx 吸着材であっても、室温程度の常温域におけるNOx 吸着能がまだ低く、排ガス浄化用触媒が活性化温度に到達するまでにある程度のNOx が排出されてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開2001−198455号
【特許文献２】特開2001−289035号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本願発明者らは、Co、Fe、Cu、Ce及びMnから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を含む担体と、
Cu、Co、Ag及びPdから選ばれる少なくとも一種であって担体の金属元素とは異なり上記酸化物に担持された担持金属と、からなり、室温程度の常温においても十分なNOx を吸着できる常温NOx 吸着材を開発した。
【００１０】
このNOx 吸着材によれば、Co、Fe、Cu、Ce及びMnから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物（以下、特定酸化物という）は容易に価数変化し、酸素を吸放出する特性を有する。またCu、Co、Ag及びPdから選ばれる少なくとも一種の担持金属は酸化活性を有し、NOの吸着力が強いとともに、特定酸化物から供給される酸素によって過酸化状態となる。したがって図１に示すように、室温程度の常温であっても、雰囲気中に存在するNOが担持金属に吸着し、雰囲気中に酸素が無い状況下であっても、特定酸化物から供給される酸素あるいは過酸化状態にある担持金属から供給される酸素によって容易に酸化されて NO2となる。生成した NO2は、特定酸化物に効率よく吸着される。
【００１１】
上記常温NOx 吸着材においては、NOx の吸着は特定酸化物の比表面積に依存すると考えられ、NOx 吸着量は特定酸化物の量にほぼ比例する。したがって多量のNOx を吸着しようとすると、NOx 吸着材の体積が大きくなり、搭載スペースが増大するという問題があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、上記した常温NOx 吸着材を用いて、NOx 吸着量を格段に増大させることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明の常温NOx 吸着材の使用方法の特徴は、CeO2を含む担体と、CeO2に担持されたPdと、からなり、室温程度の常温でNOx を吸着する常温NOx 吸着材に対し、NOと共にNOの濃度以上の濃度でCOを含む処理ガスを接触させることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の常温NOx 吸着材の使用方法では、NOとCOとが共存する処理ガスを用いている。特定酸化物にはNOx ばかりでなくCOも吸着するが、COの共吸着によってNOx の吸着サイトが増加すると考えられ、NOx 吸着量が大幅に増大する。
【００１６】
そしてNOの濃度以上の濃度でCOを含む処理ガスを用いれば、NOx 吸着量を最大とすることができ、COを含まないガスを用いた場合に比べて約10倍量ものNOx を吸着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に用いられる常温NOx 吸着材は、CeO2を含む担体と、CeO2に担持されたPdとからなる。CeO2は、価数変化が容易であって酸素放出能が高く特に高いNOx 吸着性能を発現する。
【００１８】
担体は、CeO2のみから構成するのが最も望ましいが、CeO2にアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、ゼオライトなど他の酸化物を混合することもできる。他の酸化物の混合量が多くなるほど単位体積当たりのNOx 吸着量が低下するので、他の酸化物はできるだけ少なくするのが望ましい。
【００１９】
PdはNOの酸化活性が高く、特にPdは高い過酸化状態となり得るため、最もNO酸化活性が高くなる。したがってPdを用いることで、NOx 吸着性能がさらに向上する。
【００２０】
Pdは、少なくともCeO2に担持することが必要である。担体中にCeO2以外の酸化物が含まれている場合には、PdをCeO2以外の酸化物にも担持してもよいが、NOx 吸着性能にはほとんど影響が無い。
【００２１】
Pdの担持量は、CeO2の 100重量部に対して１〜20重量部とすることが望ましい。１重量部より少ない担持量ではNOx 吸着性能が低下して従来のNOx 吸着材と同等となり、20重量部より多く担持してもNOx 吸着性能が飽和する。
【００２２】
CeO2にPdを担持するには、Pd化合物を溶解した溶液の所定量をCeO2に含浸させ、それを焼成すればよい。またPdの硝酸塩などと、Ceの硝酸塩などとの混合水溶液から、共沈法によって酸化物前駆体を調製し、それを焼成することでCeO2にPdを担持することも可能である。
【００２３】
本発明に用いられる常温NOx 吸着材は、三元触媒あるいはNOx 吸蔵還元触媒などの排ガス浄化用触媒の排ガス上流側あるいは排ガス下流側に配置して用いることができる。CeO2にPdを担持したNOx 吸着材の場合、 300℃前後からNOx の脱離が始まり、 500℃以上の高温となることで吸着していたNOx を全て放出する。したがって排ガス浄化用触媒の上流側に配置した場合には、排ガス温度が約 300℃以上でNOx を放出し、放出されたNOx は活性化温度以上となっている排ガス浄化用触媒に流入して浄化される。
【００２４】
しかし排ガス浄化用触媒の下流側に配置した場合には、排ガス温度が約 300℃以上となってから、NOx 吸着材から放出されたNOx を排ガス浄化用触媒の上流側へ戻して、排ガス浄化用触媒によって浄化することが望ましい。
【００２５】
本発明の使用方法では、NOと共にCOを含む処理ガスを接触させる。詳細な理由はまだ不明であるが、常温NOx 吸着材にNOと共にCOを含む処理ガスを接触させた後にC-NO2 結合が明確に観察されることなどから、COの共吸着によりNOx の吸着サイトが増加すると考えられ、NOx 吸着量が大幅に増加する。
【００２６】
図２に示すように、NO濃度と同等の濃度までは、CO濃度が高くなるほどNOx 吸着量が増大し、NO濃度とほぼ同一濃度以上ではNOx 吸着量が飽和する。したがって常温NOx 吸着材に供給される処理ガス中のCO濃度は、NO濃度以上とすることが望ましい。
【００２７】
なお本発明で用いている常温NOx 吸着材は、COが共存しない場合には酸素過剰のリーンガス中でNOx を吸着する。COガスは、ボンベなどから供給することができる。また常温NOx 吸着材を自動車の排ガス中で用いる場合には、排ガス中にCOが含まれているので、そのCOを利用することも好ましい。
【００２８】
なお本発明に用いている常温NOx 吸着材は、NOx の吸着に伴ってCeO2が徐々に還元され、CeO2から供給される酸素が次第に減少して、NOx 吸着量が減少する。そこで、使用中に徐々にCeO2が還元された上記常温NOx 吸着材に対し、酸素ガスを含む酸素過剰のリーンガスを接触させることが望ましい。還元されたCeO2はリーンガス中に含まれる酸素ガスによって酸化されて元の酸化状態へ戻る。これによりPdが過酸化状態となる作用及びNOの酸化作用が回復し、常温NOx 吸着材が再生される。したがって本発明の使用方法で使用した常温NOx 吸着材も、同様に再生することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【００３０】
（実施例）
CeO2粉末に所定濃度の硝酸パラジウム水溶液を所定量含浸し、蒸発乾固後 120℃で２時間乾燥し 500℃で２時間焼成して常温NOx 吸着材粉末を調製した。Pdの担持量は５重量％である。
【００３１】
得られたNOx 吸着材粉末を定法でペレット化し、評価装置に一定量を充填した。そして 1000ppmのNOと、COを170ppm、1200ppm 、2400ppm 、3600ppm の各種濃度でCOを含むN2ガスを室温で８分間流通させ、NOが酸化して生成したNOx を吸着させた。入りガスと出ガスのNO濃度差からNOx 吸着量をそれぞれ測定し、結果を図２に示す。
【００３２】
（比較例）
実施例と同一の常温NOx 吸着材粉末を定法でペレット化し、実施例と同様に評価装置に一定量を充填した。そして 1000ppmのNOを含みCOを含まないN2ガスを用い、実施例と同様にしてNOx 吸着量を測定した。結果を図２に示す。
【００３３】
＜評価＞
図２から、NOとCOを共存させた処理ガスを用いることで、比較例に比べてNOx 吸着量が格段に増大していることが明らかである。またCO濃度が高くなるほどNOx 吸着量が増大し、CO濃度がNO濃度と同等以上ではNOx 吸着量が飽和していることもわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に用いられるNOx 吸着材のNOx 吸着メカニズムを示す説明図である。
【図２】実施例及び比較例におけるNOx 吸着量を示すグラフである。
【図１】
0004779620.tif 000002
【図２】
0004779620.tif 000003