(57)【要約】  本発明は、ＳＯｘに対して高耐性を有する酸化マンガンアルミナ含有組成物、同組成物を作製する方法、及び、同組成物の触媒担体としての使用に関する。同組成物は、アルミナベースの物質、酸化マンガン、及びシリカを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナベースの担体物質と酸化マンガンとを含む担体物質を含む組成物であって、前記担体物質中の前記酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、前記担体物質はＳｉＯ２並びに、オプションとして、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせをさらに含み、前記ＳｉＯ２は前記担体物質中に組み込まれるか又は前記ＳｉＯ２は前記担体物質の被覆であるか又は両方であり、
ｉ）前記ＳｉＯ２が前記担体物質中に組み込まれる場合であって、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが前記担体物質中に組み込まれない場合には、前記ＳｉＯ２の含量は前記アルミナベースの担体物質に対して５重量％より大きく、或いは、
ｉｉ）前記ＳｉＯ２が前記担体物質中に組み込まれる場合であって、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが前記担体物質中に組み込まれる場合には、前記ＳｉＯ２の含量は前記アルミナベースの担体物質に対して少なくとも５重量％であり、或いは、
ｉｉｉ）前記ＳｉＯ２は前記担体物質を被覆し、前記ＳｉＯ２被覆は、前記アルミナベースの担体物質に対して、前記担体物質の少なくとも０．２重量％を構成する、
組成物。
【請求項２】
前記アルミナベースの担体物質は、アルミナ、シリカアルミナ又はそれらの混合物であり、好ましくはアルミナである、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記担体物質は、ジルコニウムの酸化物、好ましくはＺｒＯ２を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記酸化マンガン含量は、ＭｎＯ２として計算して、前記担体物質の１〜１０重量％の間である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記ＳｉＯ２被覆は、前記アルミナベースの担体物質に対して０．２〜５重量％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記ＳｉＯ２が、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせを有しない前記担体物質に組み込まれる場合、前記担体物質は、前記アルミナベースの担体物質に対して少なくとも１０重量％のＳｉＯ２含量を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記担体物質がＺｒＯ２を含む場合、それぞれ前記アルミナベースの担体物質に対して、少なくとも５重量％のＳｉＯ２及び少なくとも５重量％のＺｒＯ２が前記担体に組み込まれる、請求項１又は請求項３に記載の組成物。
【請求項８】
組成物を調製するための、以下のステップを、ステップｉｉ）〜ｉｖ）の任意の順序で含む方法であって、
ｉ）アルミナベースの担体物質を準備するステップと、
ｉｉ）オプションとして、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせを前記アルミナベースの担体物質に、或いは、酸化マンガン含浸担体物質に、或いは両方に、添加するステップと、
ｉｉｉ）前記アルミナベースの担体物質を酸化マンガン塩溶液で、酸化マンガン含浸担体物質を形成するように、含浸させるステップと、
ｉｖ）ＳｉＯ２をアルミナベースの担体物質中に、又は酸化マンガン含浸担体物質に、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの手法により添加するステップと、
を含む方法、
ａ）酸化マンガン含浸担体物質をＳｉＯ２溶液で、酸化マンガン含浸担体物質の周りにＳｉＯ２被覆を形成するように被覆する手法であって、前記ＳｉＯ２被覆は前記アルミナベースの担体物質に対して少なくとも０．２重量％を形成する、或いは、
ｂ）前記担体物質にＳｉＯ２を組み込む手法であって、前記ＳｉＯ２が前記アルミナベースの担体物質に組み込まれる場合に、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが前記担体物質に組み込まれない場合には、ＳｉＯ２含量は前記アルミナベースの担体物質に対して５重量％より大きくする、或いは、
ｃ）前記担体物質にＳｉＯ２を組み込む手法であって、前記ＳｉＯ２が前記アルミナベースの担体物質に組み込まれる場合に、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが前記担体物質に組み込まれる場合には、ＳｉＯ２含量は前記アルミナベースの担体物質に対して少なくとも５重量％とする。
【請求項９】
前記アルミナベースの担体物質は、アルミナ、シリカアルミナ又はそれらの混合物であり、好ましくはアルミナである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ジルコニウムの酸化物、好ましくはＺｒＯ２が前記アルミナベースの担体物質に組み込まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化マンガン含浸担体はＳｉＯ２で被覆され、前記ＳｉＯ２被覆は前記アルミナベースの担体物質に対して０．２〜５重量％である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化マンガン含浸担体物質はケイ酸で被覆される、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＳｉＯ２がジルコニウムの酸化物を有しない前記担体物質中に組み込まれる場合、前記担体物質は、前記アルミナベースの担体物質に対して好ましくは少なくとも１０重量％のＳｉＯ２含量を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記担体物質がＺｒＯ２を含む場合、前記担体物質に対して少なくとも５重量％のＳｉＯ２及び少なくとも５重量％のＺｒＯ２が前記担体に組み込まれる、請求項８又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
特に排ガス触媒中及び最も特定的にはディーゼル排ガス触媒中の、触媒の担体としての、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯｘに対する高耐性を有する酸化マンガンアルミナ含有組成物、同組成物を作製する方法、及び触媒担体としての同組成物の使用に関する。同組成物は少なくともアルミナベースの担体物質、酸化マンガン、及びシリカ（ＳｉＯ２）を含む。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼エンジン、例えばディーゼルエンジン、は高燃料効率をもたらすことが知られている。これらのエンジン内での酸素豊富な動作条件は、排気流中の有効な酸化条件をもたらす。これらのエンジンシステムにおいて、主な生の排気汚染物質は、ＣＯ、ＮＯｘ、未燃焼炭化水素及び煤粒子である。排気制御を処理するために種々の成分及び貴金属を含む触媒システムが開発されている。通常、いわゆるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）が、ＣＯをＣＯ２に、並びに未燃焼炭化水素をＣＯ２及び水に、変換する。酸素豊富な条件のために、ＮＯｘのＮ２への変換は、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ：Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  Ｔｒａｐ）又は選択的触媒還元（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒（単数又は複数）の様な特別なＮＯｘ専用の方策を必要とする。これらの触媒によって除去されるＮＯｘは、ＤＯＣによる効果的なＮＯ酸化によって得ることができる高いＮＯ２対ＮＯ比によって増される。ＮＯ酸化性能はまた、煤粒子の除去及び燃焼のための連続再生トラップ（ＣＲＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｒａｐ）の動作にも関連する。
【０００３】
排気制御触媒システムの種々の成分の性能及び長期安定性を改善するための継続需要が存在する。さらに、触媒システムの貴金属装薬の減少が、そのコストを減らすために望ましい。これは、例えば、触媒活性及び／又は促進金属酸化物、例えば、酸化マンガンを触媒システムに組み込むことによって達成することができる。
【０００４】
その高い酸化還元活性のために、酸化マンガン（ＭｎＯｘ）自体が、ＣＯの酸化、ＮＯの酸化、及び炭化水素又は煤の酸化を含む、望ましい酸化反応における活性を示すか、又は、少なくとも有利な促進効果を有する。
【０００５】
従って、酸化マンガンは、自動車の排気制御触媒システム、特にディーゼル酸化触媒、触媒煤フィルター又は選択的触媒還元触媒における有用な成分であると報告されている。
【０００６】
高表面積担体物質、特に、例えば、アルミナ又はシリカアルミナの様なアルミナベースの担体物質、の上に密着又は担持された状態で使用することによる高められた分散状態において酸化マンガンを使用することが有利である。
【０００７】
酸化マンガン含有アルミナベースの担体物質の調製、及び、特に自動車排気制御触媒内でのそれらの使用は、当技術分野ではよく知られている。例えば、特許文献１は、改善された触媒性能を有するディーゼル酸化触媒内の白金族金属のための、触媒担体物質としてのマンガンを含む金属酸化物担体の使用を教示する。さらに、特許文献２は、酸化触媒内に受動的なＮＯｘ吸収成分として酸化マンガンを組み込むことによって達成されるＮＯ２貯蔵／放出特性に関する有用な効果を記載している。
【０００８】
さらに、酸化マンガン及び担持される酸化マンガンは、ＮＯｘのＮ２への選択的触媒還元において活性であることが知られている。
【０００９】
しかし、幾つかのディーゼル燃料品質並びに潤滑油は、排気制御触媒システムに破壊作用をもたらすレベルのかなりの硫黄を示している。燃料に含まれる硫黄化合物は燃焼プロセスにおいて酸化され、酸化硫黄、さらにＳＯｘと呼ばれる、ＳＯ２及びＳＯ３を形成する。次に、これらのＳＯｘは動作条件下での有効な温度において酸化マンガンと容易に反応し、触媒システムの深刻な非活性化をもたらすことが知られている。酸化マンガンの機能性の劣化はそのＳＯｘの強い吸着に帰せられ、これが表面及びバルクの硫酸マンガンの形成をもたらす（非特許文献１）。
【００１０】
アルミナ及びシリカアルミナの両方に担持された酸化マンガン物質は、当技術分野で説明されている様に、相当に多量のＳＯｘを吸収し、それ故に、酸化マンガン機能性を破壊することによって著しい非活性化をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１６５４２３Ａ１号
【特許文献２】国際公開第２０１６／１３０４５６Ａ１号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｍ．Ｔｅｐｌｕｃｈｉｎ著、Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  Ｔｏｄａｙ、２５８号（２０１５年）４９８ページ
【００１３】
従って、本発明の目的は、ＳＯｘの取込みに対して高度に安定な排気制御触媒において適用可能な酸化マンガン含有組成物を提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本出願の発明人等は、驚いたことに、特に有利なことに、例えば、ディーゼル酸化触媒中に使用されるときにＳＯｘに対して改善された耐性を有する組成物、及び同組成物を作製する方法（単数又は複数）を見出した。
【００１５】
本発明の一態様によれば、ＳＯｘに対して高度に安定な組成物であって、
アルミナベースの担体物質及び酸化マンガンを含む担体物質を含み、担体物質中の、ＭｎＯ２として計算された酸化マンガンの含量が全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、担体物質はさらに、ＳｉＯ２及びオプションとしてジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせをさらに含み、ＳｉＯ２は担体物質中に組み込まれるか又は担体物質を被覆するか又は両方であり、
ｉ）ＳｉＯ２が担体物質中に組み込まれる場合、ＳｉＯ２含量は、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが担体物質中に組み込まれない場合には、アルミナベースの担体物質に対して５重量％より大きく、または、
ｉｉ）ＳｉＯ２が担体物質中に組み込まれる場合、ＳｉＯ２含量は、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが担体物質中に組み込まれる場合には、アルミナベースの担体物質に対して少なくとも５重量％であり、または、
ｉｉｉ）ＳｉＯ２が担体物質を被覆し、ＳｉＯ２被覆がアルミナベースの担体物質に対して少なくとも０．２重量％を構成する、
組成物が提供される。
【００１６】
「組み込まれる」によりＳｉＯ２を担体物質中に結合することを意味する。「被覆する」により、内部穴壁の表面の被覆を含む担体物質の上に形成される表面被覆を意味する。
【００１７】
上記の定義は以下の
−ｉ）及びｉｉｉ）の両方が、同時に適用され、
−ｉｉ）及びｉｉｉ）の両方が、同時に適用され、及び、
−ｉ）、ｉｉ）及びｉｉｉ）のうちの一つだけが適用される、
代替物を包含する。
【００１８】
ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせが存在する場合、担体物質と呼ばれる部分、及びアルミナベースの担体物質と呼ばれる部分を形成する。アルミナベースの担体物質は酸化マンガンを含まない。担体物質は、アルミナベースの担体物質の部分として、別々に添加されるか又は両方ともに添加される酸化マンガン及びシリカを含む。
【００１９】
第１の実施形態による組成物は、アルミナベースの担体物質及び酸化マンガンを含む担体物質を含み、担体物質中の酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して、全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、担体物質はさらにＳｉＯ２を含み、ここで、ＳｉＯ２が担体物質に組み込まれる場合、ＳｉＯ２含量は、アルミナベースの担体物質に対して５重量％より大きい。
【００２０】
第２の実施形態によれば、組成物は、アルミナベースの担体物質及び酸化マンガンを含む担体物質を含み、担体物質中の酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して、全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、担体物質はさらにＳｉＯ２及びジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせを含み、ここで、ＳｉＯ２が担体物質に組み込まれる場合、ＳｉＯ２含量は、アルミナベースの担体物質に対して少なくとも５重量％である。
【００２１】
第３の実施形態によれば、組成物は、アルミナベースの担体物質及び酸化マンガンを含む担体物質を含み、担体物質中の酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して、全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、担体物質はジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれらの組み合わせを含み、担体物質はＳｉＯ２で被覆され、ここで、ＳｉＯ２が担体物質を被覆する場合、ＳｉＯ２被覆は、アルミナベースの担体物質に対して少なくとも０．２重量％を構成する。
【００２２】
第４の実施形態によれば、組成物は、アルミナベースの担体物質及び酸化マンガンを含む担体物質を含み、担体物質中の酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して、全担体物質の０．１〜２０重量％の間であり、担体物質はＳｉＯ２で被覆され、ここで、ＳｉＯ２が担体物質を被覆する場合、ＳｉＯ２被覆は、アルミナベースの担体物質に対して少なくとも０．２重量％を構成する。
【００２３】
この組成物は、排気制御のための触媒システム内で使用することができる。
【００２４】
担体物質の少なくとも７５重量％、より好ましくは担体物質の少なくとも８０重量％がアルミナベースの担体物質から成る。
【００２５】
アルミナベースの担体物質は、アルミナ、シリカアルミナ、又はそれ等の組み合わせのいずれかであり、好ましくはアルミナである。担体物質は、ジルコニウムの酸化物、好ましくはＺｒＯ２を含むことが好ましい。
【００２６】
典型的には、アルミナベースの担体物質のＢＥＴ表面積は５０ｍ２／ｇ超、より好ましくは１００ｍ２／ｇ超である。ＢＥＴ表面積という用語は、Ｎ２吸着による特定の表面積の決定のためのＢｒｕｎａｕｅｒ-Ｅｍｍｅｔｔ-Ｔｅｌｌｅｒ法に関する。それとは独立に、担体物質のＢＥＴ表面積は典型的には５０ｍ２／ｇ超及びより好ましくは１００ｍ２／ｇ超である。それとは独立に、アルミナベースの担体物質の穴の体積は０．１ｍｌ／ｇ〜１．５ｍｌ／ｇの間であることが好ましい。それとは独立に、担体物質の穴の体積は０．１ｍｌ／ｇ〜１．５ｍｌ／ｇの間であることが好ましい。穴の体積は、具体的にはＤＩＮ６６１３４による既知の標準的技法によるＮ２吸着によって測定される。
【００２７】
アルミナベースの担体物質は、ナトリウム不純物を有しないか又は非常に少量のみ含む。具体的には、アルミナベースの担体物質は５００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、より好ましくは１００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏを含む。それとは独立に、担体物質は典型的には５００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、より好ましくは１００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏを含む。
【００２８】
酸化マンガン含量は、ＭｎＯ２として計算して、担体物質の１〜１０重量％の間であることが好ましい。酸化マンガンは、バルク形態又は表面形態、或いは離散的な酸化マンガン形態の、その種々の酸化状態において存在し得る。
【００２９】
酸化マンガンは、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩から選択された可溶性マンガン塩、好ましくは酢酸塩の熱分解から得られることが好ましい。これらのマンガン塩はか焼ステップ中に分解して酸化マンガンを形成し、可溶性マンガン塩の溶液は、さらに酸化マンガン塩溶液と呼ばれる。
【００３０】
担体物質はＳｉＯ２被覆で被覆されるか、又はＳｉＯ２が担体物質中に組み込まれる。「組み込まれる」によって、ＳｉＯ２を担体物質中に結合することを意味する。「被覆」によって、内部穴壁の表面の被覆を含む、担体物質の上に形成される表面被覆を意味する。
【００３１】
アルミナベースの担体物質がシリカアルミナである場合、シリカアルミナ担体物質内に組み込まれる特定量のＳｉＯ２が存在し、又は、付加的な量のＳｉＯ２がシリカアルミナ担体物質を被覆するために使用される。
【００３２】
シリカアルミナは、アルミニウム化合物を水性媒体中でケイ酸化合物と混合し、次いで、得られた生成物を乾燥又はか焼することによって得られることが好ましい。使用されるアルミニウム化合物は、水で加水分解されたＣ２〜Ｃ２０のアルミニウムアルコキシドであり、交換体を用いて精製されることが好ましい。ケイ酸、好ましくはオルトケイ酸を加水分解する前に、その間に、又はその後で、好ましくはイオン交換体で精製され、それぞれ加水分解されたアルミニウム化合物であるアルミニウム化合物に添加される。この方法は米国特許第５０４５５１９（Ａ）号に詳細に記載されている。
【００３３】
ＳｉＯ２が、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを有しない担体物質に組み込まれる場合、担体物質は、各々アルミナベースの担体物質に対して、少なくとも１０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％の間、もっとも好ましくは１０重量％〜２５重量％の間のＳｉＯ２含量を含むことが好ましい。
【００３４】
担体物質が、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせ、特にＺｒＯ２を含む場合、各々アルミナベースの担体物質に対して、少なくとも５重量％、及び好ましくは４０重量％までの、より好ましくは少なくとも５重量％及び２５重量％までのＳｉＯ２、並びに、少なくとも５重量％から４０重量％まで、好ましくは５重量％〜２５重量％の、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせ、特にＺｒＯ２が担体物質中に組み込まれる。
【００３５】
ＳｉＯ２が担体物質を被覆する場合、ＳｉＯ２被覆は、アルミナベースの担体物質に対して好ましくは０．２〜５重量％、最も好ましくは０．２〜１重量％であり、これらは担体物質に添加されるＳｉＯ２溶液の量によって決められる。
【００３６】
本発明の第２の態様によれば、ＳＯｘに対して高安定性を有する組成物を調製するための、任意の順序でステップｉｉ）〜ｉｖ）を含む方法であって、
ｉ）アルミナベースの担体物質を準備するステップと、
ｉｉ)オプションとして、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを、アルミナベースの担体物質に又は酸化マンガン含浸担体物質に添加するステップと、
ｉｉｉ)アルミナベースの担体物質（オプションとしてジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを含む）を酸化マンガン塩溶液で含浸させ、酸化マンガン含浸担体物質を形成するステップと、
ｉｖ）ＳｉＯ２を、アルミナベースの担体物質（オプションとしてジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを含む）中に、又は酸化マンガン含浸担体物質中に、以下のａ）〜ｃ）のいずれかの手法により添加するステップ、
ａ）酸化マンガン含浸担体物質をＳｉＯ２溶液で被覆する手法であって、酸化マンガン含浸担体物質の周りにＳｉＯ２被覆を形成し（少なくともか焼後）、ＳｉＯ２被覆がアルミナベースの担体物質（酸化マンガンを除く）の少なくとも０．２重量％を形成する、或いは、
ｂ）ＳｉＯ２を担体物質に組み込む手法であって、ＳｉＯ２がアルミナベースの担体物質に組み込まれる場合、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせが担体物質に組み込まれない場合には、ＳｉＯ２含量はアルミナベースの担体物質（酸化マンガンを除く）に対して５重量％より大きくする、或いは、
ｃ）ＳｉＯ２を担体物質に組み込む手法であって、ＳｉＯ２がアルミナベースの担体物質に組み込まれる場合、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせが担体物質に組み込まれる場合には、ＳｉＯ２含量はアルミナベースの担体物質（酸化マンガンを除く）に対して少なくとも５重量％とする、
を含む方法が提供される。
【００３７】
ステップｉｖ）はまた、アルミナベースの担体物質がシリカアルミナである場合、ステップｉ）において準備されるアルミナベースの担体物質の製造ステップの一部分として適用することができる（例えば、ステップｉｖ）ｂ）及びｉｖ）ｃ））。
【００３８】
本方法は、ステップｉ）、ｉｉ)、ｉｉｉ)及び次にｉｖ）の順序に従って行われることが好ましい。
【００３９】
本方法の第１の実施形態によれば、本方法は、アルミナベースの担体物質を準備するステップと、アルミナベースの担体物質に、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを添加するステップと、アルミナベースの担体物質を酸化マンガン塩溶液で含浸させて、酸化マンガン含浸担体物質を形成する（少なくともか焼後に）ステップと、酸化マンガン含浸担体物質をＳｉＯ２溶液で被覆して酸化マンガン含浸担体物質の周りに（少なくともか焼後に）ＳｉＯ２被覆を形成し、ＳｉＯ２被覆が酸化マンガン含浸担体物質の少なくとも０．２重量％を形成するようにするステップと、を含む。
【００４０】
本方法の第１の実施形態の代替的方法（ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせが組み込まれない場合）によれば、本方法は、アルミナベースの担体物質を準備するステップと、アルミナベースの担体物質を酸化マンガン塩溶液で含浸させて、酸化マンガン含浸担体物質を形成する（少なくともか焼後に）ステップと、酸化マンガン含浸担体物質をＳｉＯ２溶液で被覆して酸化マンガン含浸担体物質の周りにＳｉＯ２被覆を形成し、ＳｉＯ２被覆がアルミナベースの担体物質に対して少なくとも０．２重量％を形成するようにするステップと、を含む。
【００４１】
本方法の第２の実施形態（ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせが組み込まれない場合）によれば、本方法は、アルミナベースの担体物質を準備するステップと、アルミナベースの担体物質を酸化マンガン塩溶液で含浸させて、酸化マンガン含浸担体物質を形成するステップと、ＳｉＯ２をアルミナベースの担体物質に、ＳｉＯ２の含量が担体物質の５重量％を超えるように、添加するステップと、を含む。
【００４２】
本方法の第３の実施形態によれば、本方法は、アルミナベースの担体物質を準備するステップと、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせをアルミナベースの担体物質に添加するステップと、アルミナベースの担体物質を酸化マンガン塩溶液で含浸させて、酸化マンガン含浸担体物質を形成するステップと、ＳｉＯ２をアルミナベースの担体物質に、ＳｉＯ２の含量が担体物質の少なくとも５重量％となるように、添加するステップと、を含む。
【００４３】
この方法は、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせの酸化物又は溶液を、アルミニウム化合物に添加するステップ及び次にか焼するステップを含む。好ましくはジルコニウムの酸化物、より好ましくはＺｒＯ２が担体物質に組み込まれる。
【００４４】
アルミナベースの担体物質は、好ましくはアルミナ、シリカアルミナ、又はそれらの混合物、最も好ましくはアルミナである。
【００４５】
種々のタイプの含浸技術を、含浸のために用いることができる。これらは、例えば、溶液滴下含浸、平衡堆積濾過、又は湿潤含浸を含む。
【００４６】
アルミナベースの担体物質は、溶液滴下含浸によって酸化マンガン塩溶液で含浸されることが好ましい。担体物質中の酸化マンガンの含量は、ＭｎＯ２として計算して、全担体物質の０．１〜２０重量％の間、好ましくは、ＭｎＯ２として計算して、担体物質の１〜１０重量％の間である。
【００４７】
担体物質を得るための最終組成物のか焼は、１００〜１０００℃、好ましくは５００〜９００℃の間の温度で、それぞれ少なくとも１／２時間の間、行うことができる。本発明の方法は、さらに別のか焼するステップ、即ち、か焼された酸化マンガン含浸担体物質を形成するための、１００〜１０００℃、好ましくは５００〜９００℃の間の温度における、それぞれ少なくとも１／２時間の間の、酸化マンガン含浸担体物質をか焼するステップを含むことができる。
【００４８】
酸化マンガン含浸担体物質又はか焼された酸化マンガン含浸担体物質は、ＳｉＯ２溶液で被覆されるか、又はＳｉＯ２溶液がアルミナベースの担体物質中に組み込まれる。
【００４９】
用語ＳｉＯ２溶液は、本明細書で使用される場合、その後の乾燥又はか焼ステップの間に、ＳｉＯ２を形成することができる適切な化合物を含む溶液を指す。そのようなＳｉＯ２源の例は、ケイ酸、特にイオン交換によって水ガラスから得られるオルトケイ酸である。
【００５０】
被覆が選択されると、次にか焼又は非か焼の酸化マンガン含浸担体物質がＳｉＯ２溶液で被覆される。ＳｉＯ２溶液はケイ酸であることが好ましい。被覆は、酸化マンガン含浸担体物質の内部穴の壁の表面を含む表面被覆を指す。
【００５１】
ＳｉＯ２被覆の量は、アルミナベースの担体物質に対して、好ましくは０．２〜５重量％、最も好ましくは０．２〜１重量％であり、それぞれの量は、担体物質に添加され、ＳｉＯ２として計算されたＳｉＯ２溶液中のＳｉＯ２の量によって決定される。
【００５２】
特に、被覆は溶液滴下含浸によって達成され、この場合、ＳｉＯ２含浸溶液の体積は、酸化マンガン含浸担体物質の細孔容積にほぼ等しい。この方法は、酸化マンガン含浸担体物質の細孔システム中に均一なＳｉＯ２の分布をもたらすことが知られている。
【００５３】
被覆されたか焼又は非か焼の酸化マンガン含浸担体は、次に、ＳｉＯ２が添加された後に少なくとも０.５時間の間１００℃を超える温度で、好ましくは少なくとも０.５時間の間５００〜９００℃において、さらに別の熱処理ステップを受ける。
【００５４】
ＳｉＯ２が、ジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを有しないアルミナベースの担体物質に組み込まれる場合、担体物質は、少なくとも１０重量％〜４０重量％の間、最も好ましくは１０重量％〜２５重量％の間のＳｉＯ２含量を含むことが好ましい。
【００５５】
担体物質がジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせを含む場合、少なくとも５重量％、好ましくは４０重量％まで、より好ましくは少なくとも５重量％から２５重量％までのＳｉＯ２、並びに、少なくとも５重量％から４０重量％まで、好ましくは５重量％超から２５重量％までのジルコニウム、チタン、希土類元素の酸化物又はそれ等の組み合わせが、アルミナベースの担体物質に対して組み込まれる。担体物質がジルコニウムの酸化物を含む場合、少なくとも５重量％、及び好ましくは４０重量％まで、より好ましくは少なくとも５重量％及び２５重量％までのＳｉＯ２、並びに、少なくとも５重量％から４０重量％まで、好ましくは５重量％超から２５重量％までのＺｒＯ２がアルミナベースの担体物質に対して組み込まれる。
【００５６】
ＳｉＯ２は、アルミニウムアルコキシドの加水分解によって形成されるアルミニウム化合物にケイ酸を添加することによって、担体物質中に組み込むことができる。ＺｒＯ２がさらに担体物質中に組み込まれるとき、か焼ステップ後にＺｒＯ２を形成する化合物、好ましくは酢酸Ｚｒが、水溶液（ジルコニウムの酸化物の溶液）として、加水分解によって形成されるアルミニウム化合物／水／ケイ酸混合物に添加される。得られるそれぞれの混合物は、次に乾燥、好ましくは噴霧乾燥され、５００℃を超える温度において少なくとも１時間か焼される。
【００５７】
担体は、アルカリ土類金属酸化物、特に酸化マグネシウム又は酸化バリウムなどの他の金属酸化物を含むことができる。
【００５８】
本発明の組成物のＳＯｘ取込み能力は、最新の酸化マンガン含有組成物と比べると著しく減少することが示される。この効果は、明白に、触媒組成物内へのＳｉＯ２の包含に帰すことができる。
【００５９】
次に、本発明を、以下の非限定的な実施例及び図面に関連して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による、ＳｉＯ２被覆の重量％に対するＳＯｘ取込み量のプロットを示す。
【図２】担体物質中に組み込まれたＳｉＯ２の重量％に対するＳＯｘ吸着量のプロットを示す。
【実施例】
【００６１】
ＳＯｘ許容度テスト
ＳＯｘ許容度は、組成物のＳＯｘ取込み能力を測定することによって決定した。およそ８０ｍｇの物質を管状石英マイクロリアクタ内に置き、窒素下（全流量は０．５ｌ／分）で一定の速度（１０℃／分）で３００℃まで加熱した。吸着実験は、３００℃における等温条件下で、Ｏ２／ＳＯ２／Ｎ２気体混合物（１０％のＯ２ｖ／ｖ＋２００ｐｐｍＳＯ２、残りはＮ２、全流量は０．５ｌ／分）内で、試料の飽和まで行った。次に温度を１００℃まで冷却し、気体混合物を、ＳＯ２濃度信号がゼロに戻るまで、Ｎ２に変換した。出口の気体組成物（即ち、ＳＯ２）はＦＴ−ＩＲ気体分析器（ＭｕｌｔｉＧａｓ  ２０３０、ＭＫＳ）を用いて測定した。
【００６２】
実験-ＳｉＯ２被覆
比較実施例１
１５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積及び０．８ｍｌ／ｇの細孔容積（Ｎ２吸着によって測定された）を有する市販のアルミナを酢酸マンガン溶液で、溶液滴下含浸によって含浸させ、５５０℃における３時間のか焼により、酸化マンガン含浸担体物質に対して５％のＭｎＯ２の全装薬をもたらすことによって最先端の酸化Ｍｎ含浸担体物質を調製した。
【００６３】
実施例１
比較実施例１において調製した酸化Ｍｎ含浸担体物質を、ケイ酸の水溶液を用いて、溶液滴下含浸条件下で含浸させた。次にこの物質を５５０℃において３時間か焼した。被覆されたＳｉＯ２の最終的な量は、全体の酸化Ｍｎ含浸担体物質に基づいて１重量％であった。
【００６４】
比較実施例２
５重量％のＳｉＯ２を含み、１８０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積及び０．７ｍｌ／ｇの細孔容積（Ｎ２吸着によって測定された）を有する市販のシリカアルミナを、酢酸マンガン溶液を用いて、溶液滴下によって含浸させ、５５０℃における３時間のか焼により、酸化マンガン含浸担体物質に対して５％のＭｎＯ２の全装薬をもたらすことによって、最先端の酸化Ｍｎ含浸担体物質を調製した。
【００６５】
実施例２
比較実施例２において調製した酸化Ｍｎ含浸担体物質を、ケイ酸の水溶液で、溶液滴下含浸条件下で含浸させた。次にこの物質を５５０℃において３時間か焼した。被覆されたＳｉＯ２の最終的な量は、全体の酸化Ｍｎ含浸担体物質に基づいて０．２重量％であった。
【００６６】
実施例３
物質を実施例２におけるように調製したが、ＳｉＯ２被覆の量は全組成物に基づいて０．５重量％であった。
【００６７】
実施例４
物質を実施例２におけるように調製したが、ＳｉＯ２被覆の量は全組成物に基づいて１重量％であった。
【００６８】
実施例及び比較実施例の結果を表１に含める。表１から、ＳＯｘの取込みは、本発明により、比較実施例と比べて大きく減少することが明らかである。
【００６９】
【表１】
2020505215.tif 000003
【００７０】
実験-担体に組み込まれるＳｉＯ２
実施例５
１０重量％のＳｉＯ２を含み、２５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有するシリカアルミナを、アルミニウムアルコキシドの加水分解によって形成したアルミニウム化合物にケイ酸を添加し、その後に噴霧乾燥及び引き続きの９００℃における３時間のか焼によって、調製した。このシリカアルミナを、酢酸マンガン溶液で溶液滴下含浸によって含浸させ、５５０℃における３時間のか焼の後、酸化マンガン含浸担体物質に対して５％のＭｎＯ２の全装薬をもたらした。
【００７１】
実施例６
物質を実施例５におけるように調製したが、アルミニウム化合物に添加するＳｉＯ２の量を、１０００℃における３時間のか焼後に、２５重量％のＳｉＯ２を含み、３２１ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積及び１．０７ｍｌ／ｇの細孔容積を有するように、調節した。
【００７２】
実施例７
酢酸Ｚｒの水溶液を、ケイ酸と、アルミニウムアルコキシドの加水分解によって形成したアルミニウム化合物との混合物に添加し、この混合物を噴霧乾燥し、９００℃において３時間か焼して、１５６ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積及び０．８ｍｌ／ｇの細孔容積（Ｎ２吸着によって測定した）を有するＺｒＯ２含有シリカアルミナベースの担体物質を得た。添加したＺｒＯ２及び添加したＳｉＯ２の割合はそれぞれ５％である（アルミナベースの担体物質に対して）。アルミナベースの担体物質は、さらに、酢酸マンガン溶液を用いて溶液滴下含浸によって含浸させ、５５０℃における３時間のか焼後に、酸化マンガン含浸担体物質に対して、５％のＭｎＯ２の全装薬をもたらした。
【００７３】
これらの実験の結果を以下の表２及び３に含める。
【００７４】
【表２】
2020505215.tif 000004
【００７５】
再び、これらの表から、ＳＯｘの取込みは、本発明により、比較実施例と比べて大きく減少することが明らかである。
【００７６】
【表３】
2020505215.tif 000005
【図１】
2020505215.tif 000006
【図２】
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【国際調査報告】
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