(57)【要約】【課題】第１に、亜酸化窒素を、その加熱分解温度未満の温度下、例えば３００℃〜４００℃程度の温度下で、窒素と酸素に還元，分解可能であり、もって各種コスト面に優れると共に、第２に、高い触媒活性にて、確実に還元，分解することができる、亜酸化窒素の分解触媒を提案する。【解決手段】この分解触媒１は、周期表第８族の第５周期や第６周期の金属、代表的には白金，ロジウム，パラジウムを、選択的又は併用的に使用してなり、多孔担体４に付着担持されている。そして、その原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子の過渡的な電子供与作用、および、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔の過渡的な電子収奪作用、又は、これらに準じた原子構造の同様な作用に基づき、亜酸化窒素の分解障壁である結合，活性化エネルギーを下げ、もって排気ガス２中に含有された亜酸化窒素を還元，分解する。【選択図】図１
2007185574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜酸化窒素を窒素と酸素に還元，分解する分解触媒であって、周期表第８族の第５周期や第６周期の金属が使用されていること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【請求項２】
請求項１に記載した亜酸化窒素の分解触媒において、該分解触媒の金属は、原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子の過渡的な電子供与作用、および、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔の過渡的な電子収奪作用、又は、これらに準じた原子構造の同様な作用に基づき、
該亜酸化窒素の分解障壁である結合，活性化エネルギーを下げて、該亜酸化窒素を還元，分解せしめること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【請求項３】
請求項２に記載した亜酸化窒素の分解触媒において、該亜酸化窒素は、排気ガス中に含有されており、該分解触媒は、白金，ロジウム，パラジウムが、選択的又は併用的に使用されており、該亜酸化窒素をその熱分解温度未満の温度下で還元，分解すること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【請求項４】
請求項３に記載した亜酸化窒素の分解触媒において、該排気ガスは、アンモニアを還元剤として用いた脱硝装置を経由して供給され、該分解触媒は、多孔担体に付着担持されていること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【請求項５】
請求項３に記載した亜酸化窒素の分解触媒において、該排気ガスは、三元触媒方式の浄化装置を経由して供給され、該分解触媒は、多孔担体に付着担持されていること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【請求項６】
請求項３に記載した亜酸化窒素の分解触媒において、該排気ガスは水分を含有しており、該分解触媒は、光触媒と共に多孔担体に付着担持されており、
該光触媒は、該分解触媒にて分子構造の最外殻に正孔が生じ、該水分の水酸イオンと反応して電子収奪作用の強いＯＨラジカルを生成し、もって該分解触媒の触媒活性が補強されること、を特徴とする亜酸化窒素の分解触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒に関する。すなわち亜酸化窒素Ｎ２Ｏを、その加熱分解温度未満の温度下で、例えば３００℃〜４００℃程度の温度下で、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２に還元，分解する分解触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、従来より、麻酔用，食品用，その他に使用されているが、最近は、地球温暖化の原因物質として、二酸化炭素ＣＯ２等と並んで、その削減がクローズアップされている。
すなわち亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、大気中に放出されると、地球温暖化の原因物質となり、二酸化炭素ＣＯ２の約３１０倍程度の温暖化効果があるとされており、その削減要請が一層高まることが予想される。
【０００３】
《従来技術》
亜酸化窒素Ｎ２Ｏの人為的発生源としては、工場や自動車の排気ガスが代表的である。例えば、ナイロンの原料となるアジピン酸，カプロラクタムの製造工場や、硝酸ＨＮＯ３の製造工場や、窒素酸化物ＮＯＸをアンモニアＮＨ３を用いて還元する排煙脱硝装置が付設された工場や自動車、更には、一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，窒素酸化物ＮＯＸ等の有害物質を、同時に酸化，還元する三元触媒を装着した自動車、等々からの排気ガス中には、それぞれ副生物として生成された亜酸化窒素Ｎ２Ｏが、含有されている。
そして、このような各種の排気ガス中の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの削減対策については、現在検討，開発段階にある。
代表的には、排気ガスを例えば５００℃〜８００℃程度に高温加熱することにより、亜酸化窒素Ｎ２Ｏを単独で、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２に還元，熱分解する技術が考えられる。
他方、アルミナ，ゼオライト，又は酸化亜鉛を排気ガスに触媒付で適用し、もって窒素Ｎ２と酸素Ｏ２に還元，分解することも、研究されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような従来例の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの削減対策については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点について》
第１に、高温加熱により還元，熱分解する上記従来例については、コスト高になる、等の問題が指摘されていた。
すなわち、排気ガスを５００℃〜８００℃程度に高温加熱して、亜酸化窒素Ｎ２Ｏを熱分解するので、その為の加熱設備コストや燃料コストが嵩む、という難点があった。更に、燃料の燃焼に伴い、地球温暖化の原因物質たる二酸化炭素ＣＯ２を排出する、という指摘もあった。
【０００５】
《第２の問題点について》
第２に、アルミナ，ゼオライト，又は酸化亜鉛を触媒付で使用し、もって還元，分解する上記従来例については、上述したように高温加熱する必要はないものの、排気ガス中の含有物質により性能が低下する、という問題が指摘されていた。
すなわち、排気ガス中には、水分Ｈ２Ｏ（水蒸気や水滴），窒素酸化物ＮＯＸ，酸素Ｏ２，二酸化硫黄ＳＯ２等が含有されていることが多い。そして、これらの含有物質が分解防害成分として作用し、もって亜酸化窒素Ｎ２Ｏの還元，分解がスムーズに進行しない、という難点があった。特に、水分Ｈ２Ｏや窒素酸化物ＮＯＸが含有されている場合、これが顕著化していた。更に、還元，分解の副生物として、有害物質であるＮＯＸが生成されてしまう、という指摘もあった。
【０００６】
《本発明について》
本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべく、開発されたものである。
そして本発明は、第１に、その加熱分解温度未満の温度下で還元，分解可能であり、もって各種コスト面に優れると共に、第２に、高い触媒活性にて、確実に窒素と酸素に還元，分解することができる、亜酸化窒素の分解触媒を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。
請求項１については次のとおり。請求項１の亜酸化窒素の分解触媒は、亜酸化窒素を窒素と酸素に還元，分解するものであり、周期表第８族の第５周期や第６周期の金属が使用されていること、を特徴とする。
請求項２については次のとおり。請求項２の亜酸化窒素の分解触媒では、請求項１において、該分解触媒の金属は、原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子の過渡的な電子供与作用、および、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔の過渡的な電子収奪作用、又は、これらに準じた原子構造の同様な作用に基づき、該亜酸化窒素の分解障壁である結合，活性化エネルギーを下げて、該亜酸化窒素を還元，分解せしめること、を特徴とする。
請求項３については次のとおり。請求項３の亜酸化窒素の分解触媒では、請求項２において、該亜酸化窒素は、排気ガス中に含有されている。そして該分解触媒は、白金，ロジウム，パラジウムが、選択的又は併用的に使用されており、該亜酸化窒素をその加熱分解温度未満の温度下で還元，分解すること、を特徴とする。
請求項４については次のとおり。請求項４の亜酸化窒素の分解触媒では、請求項３にお
いて、該排気ガスは、アンモニアを還元剤として用いた脱硝装置を経由して供給される。そして該分解触媒は、多孔担体に付着担持されていること、を特徴とする。
請求項５については次のとおり。請求項５の亜酸化窒素の分解触媒では、請求項３にお
いて、該排気ガスは、三元触媒方式の浄化装置を経由して供給される。そして該分解触媒は、多孔担体に付着担持されていること、を特徴とする。
請求項６については次のとおり。請求項６の亜酸化窒素の分解触媒では、請求項３にお
いて、該排気ガスは、水分を含有しており、該分解触媒は、光触媒と共に多孔担体に付着担持されている。
そして該光触媒は、該分解触媒にて分子構造の最外殻に正孔が生じ、該水分の水酸イオンと反応して電子収奪作用の強いＯＨラジカルを生成し、もって該分解触媒の触媒活性が補強されること、を特徴とする。
【０００８】
《作用等》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この分解触媒は、周期表第８族の第５周期や第６周期の金属、例えば白金，ロジウム，パラジウムが使用される。
（２）そして、例えばアジピン酸，カプロラクタム，硝酸等の製造工程や、アンモニアを還元剤とした窒素酸化物の脱硝装置や、自動車の三元触媒方式の浄化装置等から、亜酸化窒素を含有した排気ガスが、分解触媒に供給される。
（３）排気ガスは、加熱分解温度未満の温度で供給される。
（４）そして、分解触媒の白金，ロジウム，パラジウムは、原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子が、過渡的な電子供与作用を備えると共に、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔が、過渡的な電子収奪作用を備えるか、又は、これに準じた原子構造により、同様な作用を備えている。
（５）そこで、排気ガス中の亜酸化窒素は、まず、分解触媒の正孔の電子収奪作用に基づき、結合，活性化エネルギーが下げられ、過渡的に酸化が促進されて、窒素が遊離し酸素原子が分解触媒上に吸着される。
そして、吸着された酸素原子は、分解触媒の不対電子の電子供与作用に基づき、結合，活性化エネルギーが下げられ、過渡的に還元が促進されて、正孔による拘束が解かれ、酸素分子となって分解触媒から遊離する。
（６）このように亜酸化窒素は、分解触媒の触媒活性により、加熱分解温度未満の温度下で、窒素と酸素に還元，分解する。
（７）なお、排気ガスは水分を含有していることが多いが、分解触媒を光触媒と共に用いると、光触媒は、分解触媒の作用により分子構造の最外殻に正孔が生じ、その電子収奪作用に基づき、水分の水酸イオンから、強力な電子収奪作用，酸化力を備えたＯＨラジカルが生成されるので、触媒活性が補強される。
【０００９】
（８）そこで、本発明の分解触媒によると、第１に、亜酸化窒素が、加熱分解温度未満の温度下で、窒素と酸素に還元，分解される。すなわち、分解触媒の触媒活性により、亜酸化窒素分解のエネルギー障壁となっている結合エネルギー，活性化エネルギーが下げられ、もって、例えば５００℃〜８００℃程度に高温加熱することなく、例えば３００℃〜４００℃程度で還元，分解される。
第２に、亜酸化窒素は、高い触媒活性にて、確実に窒素と酸素に還元，分解される。すなわち、分解触媒の電子供与作用や電子収奪作用にて、亜酸化窒素は、結合，活性化エネルギーが下げられ、過渡的に酸化や還元が促進されて、確実に還元，分解される。排気ガス中に、水分，窒素酸化物，酸素，二酸化硫黄等が含有されていても、妨害されることなく確実に還元，分解される。
なお、排気ガス中には水分が含有されていることが多いが、分解触媒を光触媒と共に用いると、ＯＨラジカルが生成されて触媒活性が補強され、もって還元，分解が一層促進される。
（９）さてそこで、本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１０】
《第１の効果》
第１に、亜酸化窒素を、その加熱分解温度未満の温度下で、窒素と酸素に還元，分解可能である。
すなわち、本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、排気ガス中に含有された亜酸化窒素を、前述したこの種従来例のように、例えば５００℃〜８００℃程度に高温加熱することなく、その供給温度である例えば３００℃〜４００℃程度の温度下で、還元，分解することができる。
そこで、前述したこの種従来例のように、高温加熱用の設備コストや燃料コストが嵩むことがなく、コスト面に優れている。又、燃料の燃焼に伴い、二酸化炭素（地球温暖化の原因物質）を排出することもない。
【００１１】
《第２の効果》
第２に、高い触媒活性により、亜酸化窒素を、確実に窒素と酸素に還元，分解することができる。
すなわち、本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、その高い触媒活性に基づき、排気ガス中に含有された亜酸化窒素を、確実に還元，分解可能である。前述したアルミナ，ゼオライト，又は酸化亜鉛を触媒付で用いた従来例のように、排気ガス中の含有物質にて、例えば水分，窒素酸化物，酸素，二酸化硫黄にて、性能が低下することもなく、スムーズに還元，分解が進行する。
なお、排気ガス中には水分が含有されていることが多いが、光触媒と共に用いることにより、ＯＨラジカルが生成され、もって還元，分解が一段とスムーズに進行するようになる。つまり、この種従来例では還元，分解の防害成分とされていた水分を、逆に光触媒の併用により還元，分解の促進成分として利用することができる。
これらにより、地球温暖化の原因物質として、二酸化炭素の約３１０倍程度の温暖化効果があるとされる亜酸化窒素を、確実に削減でき、クリーン化された排気ガスの大気放出が実現される。又、還元，分解の副生物として、有害物質である窒素酸化物が生成されることもない。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
《図面について》
以下、本発明の亜酸化窒素の分解触媒を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。図１は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、排気系の正断面説明図であり、（２）図は、要部を拡大した側断面図である。
【００１３】
《亜酸化窒素Ｎ２Ｏについて》
本発明は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒１に関する。そこで以下、亜酸化窒素Ｎ２Ｏ，分解触媒１の概要，分解触媒１の詳細，光触媒の併用，作用等，実施例の順に説明する。
まず、亜酸化窒素Ｎ２Ｏについて説明する。亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、一酸化二窒素，笑気ガス，nitrous oxide等とも称され、地球温暖化の原因物質として、その削減が要請されている。特に、亜酸化窒素Ｎ２Ｏを含有した排気ガス２について、その大気放出前の削減が要請されている。
そして、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの人為的発生源としては、化学的製造工程や自動車の排気ガス２が、代表的である。
【００１４】
これらについて詳述する。まず、ナイロンの原料となるアジピン酸やカプロラクタムの製造工程では、アジピン酸やカプロラクタムと共に、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが副生物として生成され、もってその排気ガス２中に含有されている。更に、その製造工程中でも使用される硝酸ＨＮＯ３の製造工程においても、同様に生成され、その排気ガス２中に含有されている。
アジピン酸製造の反応式については、次の化１，化２のとおり。すなわち、シクロヘキサノンやシクロヘキサノールから、アジピン酸が製造される。
【００１５】
【化１】
2007185574.tif 000003
【００１６】
【化２】
2007185574.tif 000004
【００１７】
又，エンジン等の排気ガス２中の有害物質である窒素酸化物ＮＯＸを、アンモニアＮＨ３を還元剤として用いて無害な窒素Ｎ２に還元，除去する、図示した排煙脱硝装置３では、多孔担体４に付着担時された触媒エリアにおいて、次の化３，化４の反応式と共に、化５の反応式により、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが副生物として生成される。もって、排煙脱硝装置３を経由した排気ガス２中には、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが含有されている。
【００１８】
【化３】
2007185574.tif 000005
【００１９】
【化４】
2007185574.tif 000006
【００２０】
【化５】
2007185574.tif 000007
【００２１】
又、いわゆる三元触媒を用いて理論空燃比付近で、自動車エンジンの排気ガス２中の有害物質である一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣを、無害な二酸化炭素ＣＯ２と水Ｈ２Ｏに酸化すると共に、同時に、有害物質である窒素酸化物ＮＯＸを無害な窒素Ｎ２に還元する、三元触媒方式の浄化装置を経由した排気ガス２についても、周知のとおり、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが生成，含有されている。
そして、長期間使用により三元触媒の劣化が進むと、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが高濃度化することが、知られている。又、一旦生成された亜酸化窒素Ｎ２Ｏが、三元触媒の酸化促進作用に基づき、次の化６，化７の反応式により、再び有害物質である窒素酸化物ＮＯＸを生成してしまう、という指摘もある。
【００２２】
【化６】
2007185574.tif 000008
【００２３】
【化７】
2007185574.tif 000009
【００２４】
《分解触媒１の概要について》
以下、本発明の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒１について、説明する。まず、その概要について述べる。
上述したように排気ガス２中に含有された亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、分解触媒１により、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２に還元，分解される。この分解触媒１としては、周期表の第８族の第５周期や第６周期の金属が使用される。代表的には、白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄが、単独で又は併用して使用される。
そして、白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄは、原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子ｅ−の過渡的な電子供与作用、および、その内側殻ｄ軌道の１個又は２個の正孔ｈｏｌｅ＋の過渡的な電子収奪作用、又は、これらに準じた原子構造により、同様な両作用を有している。
そして、これに基づき、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解障壁である結合，活性化エネルギーを下げ、もって、その熱分解温度未満の温度下で、次の化８，化９の反応式により、亜酸化窒素Ｎ２Ｏを窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに還元，分解せしめる。
【００２５】
【化８】
2007185574.tif 000010
【００２６】
【化９】
2007185574.tif 000011
【００２７】
図示例の分解触媒１は、還元分解装置５の多孔担体６に、付着担持されている。すなわち還元分解装置５は、排気ガス２の排気管７に接続されており、その外筒８内に担持母体である多孔担体６が挿着されている。例えば多孔担体６としては、セル壁９にて区画形成された中空柱状のセル空間１０の集合体よりなる、フェライト系ステンレス製，アルミナ製，又はセラミックス製のハニカムコアが用いられる。
そして、多孔担体６は、軸を排気ガス２の流れ方向に向けると共に、そのセル壁９に分解触媒１が塗布等により付着担持されており、排気ガス２が、そのセル空間１０に供給されて、通過する。
分解触媒１の概要は、このようになっている。
【００２８】
《分解触媒１の詳細について》
まず、分解触媒１の代表的である白金Ｐｔについて述べる。白金Ｐｔは、まず、原子構造の最外殻Ｐ殻の６ｓ軌道に、１個の不対電子ｅ−が存在している。そして反応過程において、自己は過渡的にＰｔ＋になり、この不対電子ｅ−が、過渡的に相手（反応対象分子）に電子ｅ−を供与し、相手の結合エネルギー，活性化エネルギーを下げ、ドナー的電子ｅ−として作用して、過渡的に相手の還元反応を促進する。
これと共に白金Ｐｔは、原子構造の最外殻Ｐ殻の１つ内側のＯ殻の５ｄ軌道に、８個の対電子ｅ−と１個の不対電子ｅ−が存している。Ｏ殻５ｄ軌道には、対電子ｅ−が１０個まで入るので、電子ｅ−が欠損した正孔（空孔）ｈｏｌｅ＋が、１個存在していることになる。そして反応過程において、この正孔ｈｏｌｅ＋は、その電子ｅ−の欠損を埋めるべく、過渡的に相手から電子ｅ−を奪い、過渡的に相手の酸化反応を促進する。
白金Ｐｔの触媒作用，分解作用は、このような不対電子ｅ−の電子供与作用，還元促進力と、正孔ｈｏｌｅ＋の電子収奪作用，酸化促進力とによる。
【００２９】
次に、分解触媒１の１例であるロジウムＲｈについて述べる。ロジウムＲｈは、まず、原子構造の最外殻Ｏ殻の５ｓ軌道に、１個の不対電子ｅ−が存在している。そこで、前述した白金Ｐｔと同様に、反応過程において、自己は過渡的にＲｈ＋になり、この不対電子ｅ−が相手（反応対象分子）に電子ｅ−を供与し、相手の結合エネルギー，活性化エネルギーを下げて、過渡的に相手の還元反応を促進する。
これと共にロジウムＲｈは、原子構造の最外殻Ｏ殻の１つ内側のＮ殻の４ｄ軌道に、８個の対電子ｅ−が存在している。Ｎ殻４ｄ軌道には、対電子ｅ−が１０個まで入るので、電子ｅ−が欠損した正孔ｈｏｌｅ＋が、２個存在していることになる。そして、前述した白金Ｐｔと同様に、反応過程において、この２個の正孔ｈｏｌｅ＋は、過渡的に相手から電子ｅ−を奪い、相手の酸化反応を促進する。但し、この酸化促進力は、前述した白金Ｐｔの１個の正孔ｈｏｌｅ＋の酸化促進力よりは、劣る（電子ｅ−が埋められる方向性に起因）。
ロジウムＲｈの触媒作用，分解作用は、このような不対電子ｅ−の電子供与作用，還元促進力と、正孔ｈｏｌｅ＋の電子収奪作用，酸化促進力とによる。
【００３０】
次に、分解触媒１の１例であるパラジウムＰｄについて述べる。パラジウムＰｄは、原子構造の最外殻Ｎ殻の４ｄ軌道について、１０個の電子ｅ−が満たされており、電子ｅ−が欠損した空孔ｈｏｌｅ＋は、存在していない。又、その外側のＯ殻５ｓ軌道にも、電子ｅ−は存在していないが、その触媒活性は、例えば次のように理解される。
すなわち、パラジウムＰｄの有する触媒活性は、反応過程において、相手（反応対象分子）との相互作用により、過渡的に１個の不対電子ｅ−が、Ｎ殻４ｄ軌道からその外側のＯ殻５ｓ軌道に移り、もって過渡的に、Ｎ殻４ｄ軌道に１個の正孔ｈｏｌｅ＋が生じることによる、と推測される。
この点は、原子番号が隣りのロジウムＲｈの原子構造や、更には白金Ｐｔ等の原子構造からも類推されるが、反応過程において相手との相互作用により、Ｎ殻４ｄ軌道とＯ殻５ｓ軌道との間に（ｓｄ）混成軌道が作られ易く、又、４ｄ軌道の電子ｅ−間で共鳴が起き易いことに基づく。
いずれにしてもパラジウムＰｄは、電子供与作用，還元促進力を備えると共に、電子収奪作用，酸化促進力を備えており、もって触媒作用，分解作用を発揮する。
分解触媒１の白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄは、このようになっている。
【００３１】
《光触媒の併用について》
次に、分解触媒１と光触媒との併用について述べる。この種の排気ガス２は、水分Ｈ２Ｏを含有していることが多いので、分解触媒１を光触媒と共に、多孔担体６に付着担持しておくことが考えられる。
すなわち光触媒は、分解触媒１の作用を受けて分子構造の最外殻に正孔ｈｏｌｅ＋が生成され、水分Ｈ２Ｏの水酸イオンＯＨ−と反応して、電子収奪作用が強力なＯＨラジカル（・ＯＨ）を生成し、もって分解触媒１の触媒活性を補強する。
【００３２】
このような光触媒の併用について、詳述する。まず、分解触媒１を備えた還元分解装置５に供給される排気ガス２は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏと共に、水分Ｈ２Ｏを含有していることが多い（例えば、前述した化１，化２，化３，化４，化５等の反応式を参照）。
なお水分Ｈ２Ｏは、３００℃〜４００℃程度の排気ガス２中では、大部分、水蒸気の状態で含有されているが、若干、水滴（水）の状態で含有されることも可能である。この明細書において水分Ｈ２Ｏとは、広くこのように気体，液体の両状態のものを包含する。
そして、還元分解装置５の多孔担体６のセル壁９について、分解触媒１と共に光触媒１１を付着担持しておく。光触媒としては、例えばチタニアつまり酸化チタンＴｉＯ２が使用され、その粒子が塗布や燒結により膜状に付着せしめられる。
そこで、光触媒例えば酸化チタンＴｉＯ２は、分解触媒１の白金Ｐｔ（ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ）の作用に基づき、次の化１０の式により、分子構造の最外殻の電子ｅ−が励起されて飛び出して、導電体に移り、もって最外殻に正孔ｈｏｌｅ＋が生じる。
【００３３】
【化１０】
2007185574.tif 000012
【００３４】
そして、この正孔ｈｏｌｅ＋は、その電子欠損を埋めるべく、排気ガス２中で隣接，接触する水分Ｈ２Ｏ（排気ガス２中で３００℃〜４００℃程度のエネルギーを有する水蒸気）の電離した水酸イオンＯＨ−から、電子ｅ−を引き抜く。
もって、次の化１１の式により、電子ｅ−を奪われた水酸イオンＯＨ−は、ＯＨラジカル（・ＯＨ）つまりビドロキシラジカルを生成する。生成されたＯＨラジカルは、極めて強力な電子収奪作用，酸化促進力，つまり分解力を有している。
【００３５】
【化１１】
2007185574.tif 000013
【００３６】
ここで、上述した化１０における分解触媒１の作用について、補足しておく。まずパラジウムＰｄは、前述したように、反応過程での相手（反応対象分子）との相互作用により、Ｎ殻４ｄ軌道とＯ殻５ｓ軌道間で混成軌道が作られ易いが、更にこれに加え、外側の５ｐ軌道（電子ｅ−はゼロ）との間でも、混成軌道が作られ易いと考えられる。これらは、ロジウムＲｈについても全く同様である。
白金Ｐｔもこれに準じ、反応過程での相手との相互作用により、Ｏ殻５ｄ軌道，Ｐ殻６ｓ軌道，６ｐ軌道（電子ｅ−はゼロ）間で、混成軌道が作られ易いと考えられる。
又、パラジウムＰｄやロジウムＲｈでは、Ｎ殻４ｄ軌道の１０個や８個の電子ｅ−について、白金Ｐｔでは、Ｏ殻５ｄ軌道の９個の電子ｅ−について、それぞれ２〜３個の電子ｅ−間で、共鳴が起き易いと考えられる。
そこで分解触媒１では、このような混成軌道や共鳴に基づき、荷電粒子である電子ｅ−特に外殻ｄ電子ｅ−が、軌道間で移動したり曲線運動することにより、電磁波等の光エネルギー（光量子）が発生したり出入りする。そして、このような分解触媒１の作用に基づき、前述した化１０により、酸化チタンＴｉＯ２等の光触媒について、正孔ｈｏｌｅ＋が生成されることになる。
又、このように分解触媒１と光触媒とを併用することにより、分解触媒１の触媒活性が補強される事例としては、例えば、特許第２６３３３１６号中の記載が挙げられる。
すなわち、同特許公報の作用欄や実施例欄では、排気ガス中のダイオキシンＰＣＤＤ等の芳香族系塩素化合物の分解触媒として、五酸化バナジウムＶ２Ｏ５と三酸化タングステンＷＯ３とが、酸化チタンＴｉＯ２の担体に担持されたものが示されている。そして、ダイオキシンＰＣＤＤ等が酸化分解される旨、開示されている。
つまり、この種の分解触媒として、五酸化バナジウムＶ２Ｏ５と三酸化タングステンＷＯ３のみでは、実際上は、ダイオキシンＰＣＤＤ等の分解が十分ではなく、酸化チタンＴｉＯ２を併用したことにより、それらの電子収奪作用にて酸化チタンＴｉＯ２に正孔ｈｏｌｅ＋が生成され、水分Ｈ２Ｏと反応してＯＨラジカルが生成され、もって、ＯＨラジカルの強力な分解力により、ダイオキシンＰＣＤＤ等のベンゼン環が確実に開環，分解されるようになった、と解される。
そして本発明では、このような五酸化バナジウムＶ２Ｏ５や三酸化タングステンＷＯ３に勝る極めて強い電子収奪作用を持つ白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ等が、酸化チタンＴｉＯ２を併用しつつ、分解触媒１として採用されている。もって、酸化チタンＴｉＯ２によるＯＨラジカル生成が一段と促進され、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが、確実に分解されてしまうようになる。
光触媒は、このように併用される。
【００３７】
《作用等について》
本発明の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒１は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒１は、周期表第８族の第５周期や第６周期の金属が使用されている。代表的には、白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄが、選択的又は併用的に使用されており、例えば還元分解装置５の多孔担体６に、付着担持されている。
分解触媒１としては、正孔ｈｏｌｅ＋の酸化促進力が最も強力な白金Ｐｔの採用が、最もオーソドックスと言えるが、価格単価の面からは、ロジウムＲｈ，白金Ｐｔ，パラジウムＰｄの順となり、パラジウムＰｄが最もコスト的に優れており、耐久性・寿命の面からはロジウムＲｈが優れている。
これらの観点から、白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄは、分解触媒１として単独で又は併用して使用される。例えば、白金ＰｔとロジウムＲｈとを、５対１の割合で採用することが考えられる。
【００３８】
（２）そして、亜酸化窒素Ｎ２Ｏを含有した排気ガス２が、このような分解触媒１に供給されて通過する。
排気ガス２は、例えば、アジピン酸，カプロラクタム，硝酸ＨＮＯ３等の製造工程から供給されたり（前述した化１，化２の反応式を参照）、例えば図示例のように、アンモニアＮＨ３を還元剤として用いた窒素酸化物ＮＯＸの排煙脱硝装置３を経由して供給されたり（前述した化３，化４，化５の反応式を参照）、例えば、自動車の三元触媒方式の浄化装置を経由して供給される。
【００３９】
（３）又、この排気ガス２は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの加熱分解温度未満の温度で、分解触媒１に供給されて通過する。例えば、３００℃〜４００℃程度の温度で、供給されて通過する。
【００４０】
（４）そして、分解触媒１の白金Ｐｔ，ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ等の金属は、原子構造の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子ｅ−が、過渡的な電子供与作用を備えると共に、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔ｈｏｌｅ＋が、過渡的な電子収奪作用を備えるか、又は、これらに準じた原子構造により、同様な作用を備えている。
【００４１】
（５）そこで、排気ガス２中の亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、まず、分解触媒１の正孔ｈｏｌｅ＋に干渉される。そして、その過渡的な電子収奪作用に基づき、結合エネルギー，活性化エネルギーが下げられ、過渡的に酸化反応が促進され、もって、窒素Ｎ２が遊離すると共に、酸素Ｏ原子が分解触媒１に吸着される。
すなわち、反応対象分子である亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、構造式の窒素Ｎと酸素Ｏ間の二重結合が、σ結合とπ結合よりなる。そしてまず、結合力の弱いπ電子が、分解触媒１の正孔ｈｏｌｅ＋に干渉されて、過渡的に正孔ｈｏｌｅ＋側に引っ張り込まれ、もって、窒素Ｎと酸素Ｏ間のπ結合がまず切断される。次に、これにより結合エネルギーがその分下がった残りの一重結合つまりσ結合も、正孔ｈｏｌｅ＋に干渉されて切断される。
このようにして亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、その構造式の窒素Ｎと酸素Ｏとの間の二重結合が共に切断され、もって窒素Ｎ２が遊離すると共に、酸素Ｏ原子が分解触媒１上に吸着される（ｈｏｌｅ＋−Ｏ−ｈｏｌｅ＋）。亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、分解反応障壁である活性化エネルギーが、分解触媒１の空孔ｈｏｌｅ＋に干渉されて下げられ、もって窒素Ｎ２が遊離する。
それから、このように分解触媒１上に吸着された酸素Ｏ原子は、分解触媒１の不対電子ｅ−の干渉を受ける。そして、その過渡的な電子供与作用に基づき、結合エネルギー，活性化エネルギーが下げられ、過渡的に還元反応が促進される。もって、正孔ｈｏｌｅ＋と電子ｅ−が結合すると共に、酸素Ｏは正孔ｈｏｌｅ＋による拘束が解かれて、２原子化し酸素分子Ｏ２となって、分解触媒１から遊離する。
【００４２】
（６）反応対象分子である亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、このように分解触媒１の触媒活性により、その分解障壁である結合エネルギー，活性化エネルギーが下げられ、もって、その加熱分解温度未満の温度下、例えば３００℃〜４００℃程度の温度下で、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２に還元，分解する（前述した化８，化９の反応式を参照）。
すなわち亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、反応式の反応経路の反応障壁となっていたエネルギー障壁が、分解触媒１の不対電子ｅ−と正孔ｈｏｌｅ＋の働きにて、下げられる。つまり、反応に必要な活性化エネルギーが、下げられる。
もって、５００℃〜８００℃程度の熱分解反応によらずとも、３００℃〜４００℃以下の温度下、例えば３００℃〜４００℃程度の温度下で、還元，分解反応が成立するようになる。
【００４３】
（７）なお排気ガス２は、水分Ｈ２Ｏを含有していることが多いが（例えば、前述した化１，化２，化３，化４，化５等の反応式を参照）、図示例のように、分解触媒１を光触媒と共に多孔担体６に付着担持しておくと、次のようになる。
すなわち光触媒は、分解触媒１の作用に基づき、分子構造の最外殻に正孔ｈｏｌｅ＋が生成され（前述した化１０の式を参照）、この正孔ｈｏｌｅ＋の電子収奪作用に基づき、隣接する水分Ｈ２Ｏの水酸イオンＯＨ−から、ＯＨラジカル（・ＯＨ）が生成される（前述した化１１の式を参照）。
そして、このように生成されたＯＨラジカルは、強力な電子収奪作用つまり酸化促進力を備えているので、上述した分解触媒１の触媒活性が補強される。
【００４４】
（８）そこで、本発明の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解触媒１によると、次のようになる。
第１に、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが、その加熱分解温度未満の温度下で、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに還元，分解される。
すなわち、この分解触媒１を用いると、その触媒活性により、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分解反応の障壁となっているエネルギー障壁が下げられる。分解触媒１の最外殻ｓ軌道の１個の不対電子ｅ−の過渡的な電子供与作用や、その内側殻ｄ軌道の１個や２個の正孔ｈｏｌｅ＋の過渡的な電子収奪作用に基づき、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの結合エネルギー，活性化エネルギーが、大きく下げられる。
もって亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、例えば５００℃〜８００℃程度の高温加熱を要することなく、３００℃以下〜４００℃以下の温度下、例えば３００℃〜４００℃程度の比較的低温下で、還元，分解されるようになる。
【００４５】
第２に、亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、その高い触媒活性にて、確実に窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに還元，分解される。
すなわち分解触媒１は、最外殻ｓ軌道の不対電子ｅ−が、過渡的な電子供与作用，強力な分解力を備え、その内側殻ｄ軌道の正孔ｈｏｌｅ＋が、過渡的な電子収奪作用，強力な分解力を備えている。
もって、これに基づく高い触媒活性により、反応対象分子である亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、結合エネルギー，活性化エネルギーが下げられ、過渡的な酸化反応や還元反応が促進されて、確実に窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに還元，分解される。
排気ガス２中には、水分Ｈ２Ｏ，窒素酸化物Ｎ２Ｏ，酸素Ｏ２，二酸化硫黄ＳＯ２，その他の物質が含有されていることが多いが、この分解触媒１は高い触媒活性により、これらの物質に妨害されることなく、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの還元，分解を促進させる。
又、排気ガス２中には水分Ｈ２Ｏが含有されていることが多いが、分解触媒１を光触媒と共に用いると、強力な電子収奪作用つまり酸化促進力を備えたＯＨラジカルが生成され、もって触媒活性が補強されて、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの還元，分解がより一層促進される。従来は、還元，分解の防害成分とされていた水分Ｈ２Ｏは、このように、還元，分解の促進成分として活用される。
【実施例】
【００４６】
図示例により、排煙脱硝装置３を経由した排気ガス２を、還元分解装置５に供給した実施例によると、次のとおり。
まず、排気ガス２の含有成分は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏが１，０００ｐｐｍ、排煙脱硝装置３の余剰分のアンモニアＮＨ３が１０ｐｐｍ以下、排煙脱硝装置３の残渣である窒素酸化物ＮＯＸが１００ｐｐｍ以下、酸素Ｏ２が３％、水分Ｈ２Ｏが４％、残りが窒素Ｎ２となっていた。そして、分解触媒１として白金Ｐｔを用い、光触媒であるチタニアＴｉＯ２と共に、多孔担体６に付着担持した。
そして、３００℃〜４００℃の温度の排気ガス２を、還元分解装置５に供給テストした所、排気ガス２中に含有されていた亜酸化窒素Ｎ２Ｏは、ほぼ窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに還元，分解された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る亜酸化窒素の分解触媒について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、排気系の正断面説明図であり、（２）図は、要部を拡大した側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  分解触媒
２  排気ガス
３  排煙脱硝装置
４  多孔担体
５  還元分解装置
６  多孔担体
７  排気管
８  外筒
９  セル壁
１０  セル空間
【図１】
2007185574.tif 000014