排ガス処理用触媒および排ガスの処理方法
【目的】排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を除去するに好適な排ガス処理用触媒、およびこの触媒を用いて排ガスを効率よく処理する方法を提供すること。
【解決手段】チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒および該触媒を用いた排ガスの処理方法。
【解決手段】チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒および該触媒を用いた排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス処理用触媒および排ガスの処理方法に関し、詳しくは排ガス中に含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類などの有害物質を分解除去するに好適な排ガス処理用触媒およびこの触媒を用いた排ガスの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を分解除去するために、既に多くの触媒や処理方法が提案されている。
【０００３】
例えば、排ガス中の窒素酸化物をアンモニアとともに接触的に反応させて選択的に還元する触媒として、（ａ）硫黄とチタンおよびケイ素、またはチタン、ジルコニウムおよびケイ素とを含む硫黄含有複合酸化物、（ｂ）バナジウム酸化物、（ｃ）タングステン、モリブデン、スズおよびセリウムから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有する窒素酸化物除去用触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、触媒の比表面積および固体酸量に着目し、これら物性と触媒組成とを特定した排ガス処理用触媒、具体的にはチタン−ケイ素複合酸化物などの担体にバナジウム、タングステン、モリブデンなどの酸化物を担持し、さらに比表面積が１０ｍ２／ｇ以上、固体酸量が０．３６ｍｍｏｌ／ｇ以上の触媒が排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質の除去に有効であるとして提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の排ガス処理用触媒は、その性能に関し、なお十分満足できるものではなく、排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質をより効率よく除去するための触媒、例えば、窒素酸化物の場合でいえば、より高い脱硝効率を有する排ガス処理用触媒の開発が望まれている。
【特許文献１】特公昭６２−１４３３９号公報
【特許文献２】特許第３４５７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を除去するに好適な排ガス処理用触媒、およびこの触媒を用いて排ガスを効率よく処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべくに鋭意研究を重ね、次の知見を得るに至った。すなわち、固体触媒表面には一般にプロトンを供与するブレンステッド酸点と電子対を受容するルイス酸点とがあるが、例えば脱硝処理の場合、ブレンステッド酸点およびルイス酸点の両者が脱硝触媒活性に寄与し、特にブレンステッド酸点とルイス酸点との存在量比が特定範囲にあるとき最も高い脱硝効率が得られることがわかった。
【０００８】
また、チタン系酸化物を含有する排ガス処理触媒において、このチタン系酸化物として、ｐＫａ≦＋３．３の酸強度を有する固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、さらに固体酸点をプロトンを供与するブレンステッド酸点と電子対を受容するルイス酸点とに区別して、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であるものを使用することにより、有害物質の分解性能に優れた触媒が得られることを見出した。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり次のとおりのものである。
【００１０】
（１） チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒。
【００１１】
（２） 該比率が０／１〜９／１である前記（１）に記載の触媒。
【００１２】
（３） チタン系酸化物は、酸化チタンである前記（１）に記載の触媒。
【００１３】
（４） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１４】
（５） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロムおよびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１５】
（６） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素およびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１６】
（７） 該他の触媒活性成分が、バナジウム、タングステンおよびモリブデンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素またはその化合物である前記（１）に記載の触媒。
【００１７】
（８） 該チタン系複合酸化物の中のチタン含有量は４０〜９５質量％であり、かつ該他の触媒活性成分が６０〜５質量％（ただし、これらの合計は１００質量％である）である前記（１）に記載の触媒。
【００１８】
（９） 該チタン系酸化物の含有量は、触媒の全量基準で７５〜９９．９質量％である前記（１）に記載の方法。
【００１９】
（１０） さらに硫黄を含有してなる前記（１）に記載の方法。
【００２０】
（１１） 該チタン系酸化物の該比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であり、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上である前記（１）に記載の触媒。
【００２１】
（１２） ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇである前記（１１）に記載の触媒。
【００２２】
（１３） 該硫黄の含有量が、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％である前記（１０）に記載の方法。
【００２３】
（１４） チタン化合物を含む酸性溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【００２４】
（１５） アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液に、チタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２５】
（１６） アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液に、アンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２６】
（１７） アンモニア水溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２７】
（１８） 有害物質を含む排ガスを前記（１）〜（１３）のいずれか一つに記載の排ガス処理用触媒に接触させて該有害物質を分解除去することを特徴とする排ガスの処理方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の触媒を用いることにより、窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を効率よく分解除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明における「有害物質」とは、窒素酸化物および塩素化ダイオキシン類、臭素化ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、クロロベンゼン類、クロロフェノール、クロロトルエンなどの有機ハロゲン化合物を意味する。有害物質が窒素酸化物であるときの排ガス処理は、いわゆる脱硝処理であり、アンモニア、尿素などの還元剤を用いて窒素酸化物を還元分解するものである。本発明の排ガス処理用触媒は、窒素酸化物の還元分解（脱硝処理）に特に好適に用いられる。
【００３０】
本発明による排ガス処理用触媒は、チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒である。
【００３１】
該比率Ｂ／Ｌは、０／１〜１０／１ではあるが、好ましくは０／１〜９／１、より好ましくは０．１／１〜８／１、最も好ましくは０．１／１〜７／１の範囲にある。上記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１を下回ったり、あるいは１０／１を超えると、触媒の処理性能が低下する。
【００３２】
本発明における「チタン系酸化物」とは、チタン酸化物、およびチタンと他の金属元素との複合酸化物を意味する。チタン酸化物としては、アナターゼ型チタン、ルチル型チタンあるいはこれらの混合物が用いられる。複合酸化物の代表例としては、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）よりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素との複合酸化物を挙げることができる。チタン酸化物とチタン系複合酸化物とを混合して使用してもよい。
【００３３】
上記チタン系複合酸化物のなかでも、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）およびジルコニウム（Ｚｒ）、特にアルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも１種の元素との複合酸化物が好適に用いられる。この複合酸化物は、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物などの二元系複合酸化物でも、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｚｒ複合酸化物などの三元系複合酸化物であってもよい。なお、「複合酸化物」とは、Ｘ線回折パターンにおいて、酸化チタン以外の物質に帰属される明らかな固有のピークを示さず、酸化チタンについてはアナターゼ型酸化チタンに帰属される固有のピークを示さないか、もしくは示してもアナターゼ型酸化チタンの回折ピークよりもブロードな回折ピークを示すものをいう。
【００３４】
なお、モリブデンおよびタングステンについては、各々、その全量がチタンとともにチタン系複合酸化物を構成していても、またその全量がチタン系複合酸化物以外の形態で触媒中に存在していても、もしくはその一部がチタン系複合酸化物を構成し、残余がそれ以外の形態で触媒に含まれていてもよい。
【００３５】
本発明の排ガス処理用触媒の組成について、その代表例を示すと次のとおりである。
【００３６】
（１） Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（２） Ｔｉ−Ａｌ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（３） Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（４） Ｔｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（５） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｚｒ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（６） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物＋（Ｖおよび／またはＷ）、
（７） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（８） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖおよび／またはＭｏ）、
（９） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（１０） Ｔｉ酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）。
【００３７】
ブレンステッド酸量（Ｂ）およびルイス酸量（Ｌ）は、プローブとしてピリジンを用いた赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）により的確に測定することができる。ピリジンは１７００〜１４００ｃｍ−１の領域にピリジン環の面内振動に由来する赤外吸収バンドを持ち、ピリジンが水素結合（ＰｙＨ）しているか、配位結合（ＰｙＬ）しているか、プロトン和（ＰｙＢ）しているかによって吸収バンドが著しく異なっている。なかでも、ＰｙＬ（１４５０ｃｍ−１付近）およびＰｙＢ（１５４０ｃｍ−１付近）の吸収バンドはそれぞれルイス酸点およびブレンステッド酸点に吸着したピリジンの１９ｂ振動モードによるものであり、ＰｙＢのピーク面積をＰｙＬのピーク面積で割ったピーク面積比（Ｂ／Ｌ）を求めることにより、ルイス酸量に対するブレンステッド酸量の比率を決定することができる。
【００３８】
本発明における、「ブレンステッド酸量（Ｂ）」および「ルイス酸量（Ｌ）」は、それぞれ、プローブとしてピリジンを用いた下記ＦＴ−ＩＲ分析法により測定した、ブレンステッド酸点に由来するピーク面積およびルイス酸点に由来するピーク面積を意味する。
【００３９】
＜ＦＴ−ＩＲ分析法＞
ＦＴ−ＩＲ装置として、ニコレー社製のＰＲＯＴＥＧＥ４６０を用い、これに拡散反射型ｉｎ ｓｉｔｕセルを取り付けて測定する。１００メッシュ以下に粉砕した試料０．０２ｇを拡散反射型セルの試料台にＫＢｒなどで希釈せずに粉末のまま載せ、酸素（Ｏ２）を５容量％含むヘリウムガスを流速４０ｍｌ／ｍｉｎで流しながら４００℃まで加熱し、４００℃で６０分間保持する。その後、ヘリウムガスを流しつつ１５０℃まで冷却し、１５０℃でピリジン１０μＬ（ｍｉｃｒｏｌｉｔｅｒ）を注入して試料にピリジンを吸収させる。その後、１５０℃でヘリウムガスを１２０分間流して試料に物理吸着したピリジンを除去した後、室温まで放冷し、分解能４ｃｍ−１でＦＴ−ＩＲスペクトルを測定する。ブレンステッド酸量（Ｂ）は、得られたＦＴ−ＩＲスペクトルの１５１５〜１５６５ｃｍ−１の範囲を、またルイス酸量（Ｌ）は、１４２５〜１４６５ｃｍ−１の範囲をそれぞれ積分することにより求められる。
【００４０】
そして、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）は、上記ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）とから容易に求められる。
【００４１】
本発明の排ガス処理用触媒の組成には特に制限はなく、上記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあればいずれでもよい。なかでも、チタン系酸化物とバナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有するものが好ましい。
【００４２】
前記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１である場合には、本発明で用いる「チタン系酸化物」は、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、好ましくは０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇ、より好ましくは０．３５〜０．７ｍｍｏｌ／ｇ、更に好ましくは０．４〜０．６ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるものである。ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇより少ないと、触媒表面への有害物質の吸着が低下し、結果として、触媒の有害物質分解性能が低下する。なお、上記固体酸量はチタン系酸化物表面上のブレンステッド酸およびルイス酸の合計酸量と考えられている。
【００４３】
本発明における「ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量」は、下記方法により測定したものである。
【００４４】
＜固体酸量の測定方法＞
ｐＫａ＝＋３．３の指示薬としてｐ−ジメチルアミノアゾベンゼンを用い、ｎ−ブチルアミン滴定法に従って求める。１２０℃で３時間以上乾燥した粉体試料０．２ｇを精密天秤で秤量し、試験管に入れ、これに約２０ｍｌのベンゼンを加える。そこに、上記指示薬をベンゼンに溶かした溶液を数滴加え、栓をしてよく振り混ぜると、指示薬の酸性色である赤色となる。これに、０．１３ｍｍｏｌ／ｍｌのｎ−ブチルアミンのベンゼン溶液をミクロビュレットで加え、試料が指示薬の塩基性色である黄色に変色した点を滴定の終点とし、滴定量と試料の質量とから、次式に従って固体酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）を算出する。
【００４５】
【数１】
【００４６】
上記固体酸量の場合、本発明で用いる「チタン系酸化物」は、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１、好ましくは０．１／１〜１／１、より好ましくは０．１／１〜 ０．８／１の範囲にあるものである。上記比率（Ｂ／Ｌ）が１／１を超えると、このチタン系酸化物を用いて得られる排ガス処理用触媒は、その有害物質分解性能が低いものとなり、好ましくない。
【００４７】
本発明のｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、またブレンステッド酸量とルイス酸量との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１の範囲にあるチタン系酸化物は各種方法によって調製することができるが、チタン系酸化物として、チタンとアルミニウム、ケイ素およびジルコニウムから選ばれる少なくとも１種の元素とのチタン系複合酸化物を例に挙げて、その調製方法を以下に説明する。
【００４８】
出発原料については特に制限はなく、チタンを含む複合酸化物の調製に一般に用いられている化合物を用いることができる。
【００４９】
チタン源としては、例えば、四塩化チタン、硫酸チタンなどの無機チタン化合物、およびシュウ酸チタン、テトライソプロピルチタネートなどの有機チタン化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５０】
アルミニウム源としては、例えば、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物、および酢酸アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５１】
ケイ素源としては、例えば、コロイド状シリカ、水ガラス、微粒子ケイ素、四塩化ケイ素、シリカゲルなどの無機ケイ素化合物、およびテトラエチルシリケートなどの有機ケイ素化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５２】
ジルコニウム源としては、例えば、塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムなどの無機ジルコニウム化合物、およびシュウ酸ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５３】
本発明のチタン系複合酸化物は、例えば、チタン−ケイ素複合酸化物の場合、コロイド状シリカなどのケイ素化合物をアンモニア水溶液に分散させて溶液（Ａ）を調製し、この溶液（Ａ）に攪拌下で硫酸チタニルなどのチタン化合物の溶液を、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分以上、好ましくは４０〜１４４０分、より好ましくは６０〜１０８０分、さらに好ましくは９０〜７２０分となるように滴下し、得られたスラリーをろ過し、さらに乾燥した後、３００〜６００℃の温度で焼成することにより得られる。また、チタン−ケイ素−アルミニウム複合酸化物の場合には、上記溶液（Ａ）にチタン化合物のほかに、アルミニウム化合物の溶液を滴下するが、この際、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分以上、好ましくは４０〜１４４０分、より好ましくは６０〜１０８０分、さらに好ましくは９０〜７２０分となるように滴下し、得られたスラリーをろ過し、さらに乾燥した後、３００〜６００℃の温度で焼成すればよい。
【００５４】
チタン化合物とケイ素化合物などの混合溶液にアンモニア水溶液を滴下したり、あるいはチタン化合物の溶液を滴下する場合であっても、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分未満となるような条件で滴下したのでは、目的とする酸性質を有するチタン系酸化物が得られず、充分な排ガス処理性能が得られない恐れがある。
【００５５】
チタン系複合酸化物中のチタンの含有量は、チタンと他の元素、例えば、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンから選ばれる少なくとも１種の元素との合計質量に対し、４０〜９５質量％、好ましくは５０〜９５質量％、特に好ましくは６０〜９５質量％である。他の元素の含有量については、二元系複合酸化物か三元系複合酸化物かにより相違し、前者の場合、他の元素の含有量は、チタンと他の元素との合計質量に対し、５〜６０質量％、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは５〜４０質量％であり、後者の場合、他の元素の含有量は、チタンと他の元素との合計質量に対し、１〜６０質量％、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは５〜４０質量％である。（ただし、チタン系複合酸化物とその他の触媒活性成分の合計は１００質量である。）
本発明の排ガス処理用触媒中のチタン系酸化物の含有量は、触媒の全質量基準で、７５〜９９．９質量％、好ましくは８０〜９９．５質量％、より好ましくは８５〜９９質量％である。チタン系酸化物の含有量が９９．９質量％を超えると、バナジウム、タングステンおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１種の元素の含有量が少なくなりすぎて触媒性能が低下し、また７５質量％より少なくすると、バナジウムなどの元素の含有量が大きくなり、それに見合う触媒性能の向上は認められず、かえって触媒コストが上昇して好ましくない。
【００５６】
チタン系酸化物の形状については特に制限はなく、前記のような調製方法によって得られたチタン系酸化物をそのまま用いても、あるいは板状、波板状、網状、ハニカム状、円柱状、球状、円筒状、ペレット状などの形状に適宜成型して使用してもよい。チタン系酸化物の形状は、完成触媒の形状を考慮して決定するのが一般的である。
【００５７】
本発明のブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が１／１〜１０／１の範囲にある排ガス処理用触媒は、前記のようにして調製したチタン系複合酸化物を用い、これにバナジウム、タングステンおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１種の元素を加えることにより得られる。この方法については、例えば、沈澱法（共沈法）、加水分解法、ゾルゲル法、沈着法、混練法などを用いることができる。具体的には、チタン系酸化物の粉末にバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの出発原料を含む水溶液に、一般にこの種の成形を行う際に用いられる有機または無機の成形助剤とともに加え、混合、混練しつつ加熱して水分を蒸発させ、押出し可能なペースト状とし、これを押出成形機でハニカム状などに成形した後、乾燥し空気中で高温（好ましくは２００〜６００℃）で焼成する方法などが挙げられる。また、別の方法として、チタン酸化物の粉末を予め球状、円柱状のペレット、格子状のハニカムなどの形に成形し、焼成した後、バナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの出発原料を含む水溶液を含浸させる方法も採用することができる。また、チタン系酸化物の粉末をバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの酸化物の粉末と直接混練する方法を採用することができる。また、チタン系酸化物を調製する工程でチタンなどを含む溶液またはスラリーにバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンを含む化合物の水溶液を添加する方法や、チタン系酸化物を調製する工程で、ろ過などによりスラリーから水分を除去して得られるケーキに、バナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンを含む化合物の水溶液を添加して混合し、乾燥、焼成する方法も採用することができる。
【００５８】
バナジウム源としては、例えば、バナジウム酸化物のほかに、水酸化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩などのバナジウム化合物を適宜選択して用いることができる。
【００５９】
タングステン源としては、例えば、酸化タングステン、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウム、タングステン酸などから適宜選択して用いることができる。
【００６０】
モリブデン源としては、焼成によりモリブデン酸化物を生成するものであればいずれでもよく、例えば、モリブデンの酸化物、水酸化物、アンモニウム塩、ハロゲン化物など、具体的にはパラモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸などから適宜選択して用いることができる。
【００６１】
本発明の排ガス処理用触媒中のバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの含有量は、触媒の全質量基準で、０．１〜２５質量％、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％である。
【００６２】
本発明の排ガス処理用触媒は、硫黄（Ｓ）を含有しているのが好ましい。硫黄を添加する方法としては、例えば、硫酸の水溶液や硫酸塩などの水溶液に触媒を浸漬する方法、触媒に二酸化硫黄（ＳＯ２）などを含むガスを接触させる方法などから適宜選択して用いることができる。
【００６３】
硫黄源としては、例えば、硫酸、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、二酸化硫黄ガスなどを適宜選択して用いることができる。
【００６４】
本発明の排ガス処理用触媒が硫黄を含む場合、その含有量は、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％、好ましくは０．１〜３質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００６５】
本発明にかかる排ガス処理用触媒としては、前記チタン系酸化物、およびバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデン（以下、これらをまとめて触媒成分ということもある。）のみを触媒の構成材料として用い、この触媒成分を一定の形状で成形してなる成形型触媒が好ましい形態ではあるが、所望の形状を有する任意の不活性担体に触媒成分を担持させてなる担持型触媒であっても、あるいは上記成形型触媒と担持型触媒とを適宜組み合わせて得られた触媒であってもよい。
【００６６】
本発明の排ガス処理用触媒の形状については特に制限はなく、この種の触媒に一般に用いられている形状、例えば、ハニカム状、球状、板状、網状、円柱状、円筒状、波状（コルゲート）状、パイプ状、ドーナッツ状などから適宜選択して決定することができる。
【００６７】
本発明の排ガス処理用触媒の細孔容積は、通常、０．２〜０．８ｃｍ３／ｇであり、好ましくは０．２５〜０．７ｍ３／ｇ、より好ましくは０．２５〜０．６ｃｍ３／ｇである。
【００６８】
また、本発明の排ガス処理用触媒のＢＥＴ比表面積は、特に制限されないが、３０〜２５０ｍ２／ｇであることが好ましく、より好ましくは４０〜２５０ｍ２／ｇ、さらに好ましくは４５〜２５０ｍ２／ｇである。
【００６９】
上述のような、本発明の排ガス処理用触媒に窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を含む排ガスを接触させて、有害物質を分解して、排ガスを処理することができる。接触条件については特に制限はなく、この種の処理に一般に用いられている条件下に実施することができる。排ガスの空間速度は、通常、１００〜１００，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）であり、好ましくは２００〜５０，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）、より好ましくは２００〜２９，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）である。処理温度については、処理すべき排ガスの温度は、通常、１００〜５００℃であり、好ましくは２００〜５００℃、より好ましくは２５０〜５００℃である。
【実施例】
【００７０】
本発明の有利な実施態様を示している以下の実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
【００７１】
実施例１
＜Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ａ）＞
２５質量％アンモニア水１３７リットルにスノーテックス−２０（日産化学株式会社製、約２０質量％のＳｉＯ２含有）１０ｋｇを加え、攪拌、混合した後、硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２５７リットルを攪拌しながら１２０分以上かけて滴下した（ｐＨ８）。得られたゲルを２０時間放置した後、ろ過、水洗、続いて１２０℃で２０時間乾燥した。これを５００℃で５時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００７２】
得られた粉体のＸ線回折図を図１に示す。ＳｉＯ２の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られていることから、上記粉体はチタンとケイ素との複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物）（ａ）であることが確認された。
【００７３】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ａ）粉体１８．０ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記均一溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００７４】
触媒（１）について、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたチャートを図２に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示した。
【００７５】
実施例２
実施例１において、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇの代わりに、パラモリブデン酸アンモニウム２．０ｋｇを用いた以外は同様にして、触媒（２）を得た。この触媒（２）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｍｏ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＭｏＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。触媒（２）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００７６】
実施例３
＜Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｂ）＞
シリカゾル（スノーテックス−３０、日産化学株式会社製、ＳｉＯ２換算３０質量％含有）３．３ｋｇと工業用アンモニア水（２５質量％アンモニア含有）１０３ｋｇと水５８リットルとの混合溶液に、モリブデン酸３．４ｋｇを加え、よく攪拌し、モリブデン酸を完全に溶解させ、均一溶液を得た。この溶液に硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２２８リットルを攪拌しながら１２０分かけて滴下し、沈澱を生成させた（ｐＨ８）。この共沈スラリーを約４０時間静置した後、ろ過し、水で十分洗浄した後、１００℃で１時間乾燥させた。さらに、空気雰囲気下、５００℃で５時間焼成した。ハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００７７】
得られた粉体のＸ線回折チャートではＳｉＯ２およびＭｏＯ３の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られ、チタンとケイ素とモリブデンとの複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物）（ｂ）であることが確認された。
【００７８】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．８ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物粉体１８．６ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（３）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｍｏ：Ｖ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：ＭｏＯ３：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝７４．３：４．７：１４：７であった。触媒（３）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００７９】
実施例４
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．８ｋｇ、硫酸アンモニウム１．７ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。市販のＴｉＯ２粉体（ＤＴ−５１（商品名）、ミレニアム社製）６．２ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（４）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ：Ｓ（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：Ｓとして換算比率）＝９２．５：７：０．５であった。触媒（４）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００８０】
比較例１
＜Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｄ）＞
硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２５７リットルにスノーテックス−２０を１０ｋｇ加え、攪拌、混合し、この混合水溶液を７０℃に加熱した。加熱した混合水溶液に、２５質量％アンモニア水１３７リットルを攪拌しながら３０分かけて滴下した後、ｐＨ＝７となるよう調整した。得られたゲルを７０℃にて２時間攪拌した後、ろ過、水洗し、続いて１００℃で２０時間乾燥した。これを５００℃で５時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００８１】
得られた粉体のＸ線回折図を図３に示す。これによれば、ＳｉＯ２の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られ、粉体はチタンとケイ素との複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物）（ｄ）であることが確認された。
【００８２】
＜ハニカム触媒＞
８リットルに水にメタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｄ）１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）の成形助剤とともに上記のバナジウムおよびタングステン含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（５）を得た。この触媒（５）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。触媒（５）について、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたチャートを図４に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示した。
【００８３】
比較例２
市販のＶ２Ｏ５粉体１．４ｋｇを、市販のアナターゼ型酸化チタニア粉体（ＤＴ−５１（商品名）、ミレニアム社製）１８．６ｋｇと混合し、ニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで純分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形品を６０℃で乾燥後、５００℃で５時間焼成して触媒（６）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ＝９５：５（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５とした換算比率）であった。
【００８４】
なお、上記アナターゼ型酸化チタニア粉体のＸ線回折図を図５に示した。触媒（６）のＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００８５】
実施例５
実施例１〜４および比較例１〜２で得られた触媒（１）〜（６）を用いて下記の条件で活性評価試験（脱硝反応試験およびクロロトルエン分解試験）を行った。
【００８６】
（活性評価試験）
触媒（１）〜（６）のそれぞれ３６．３ｍｌを長さ１２００ｍｍ、口径５０ｍｍのステンレス鋼製反応管に充填し、下記の反応ガスを下記の反応ガス温度および空間速度で流し、それぞれ反応管出口でのＮＯｘ濃度およびクロロトルエン濃度を測定してＮＯｘ除去率（脱硝率）およびクロロトルエン分解率を求めた。
【００８７】
（脱硝反応試験条件）
反応ガス＝ＮＯｘ：２００ｐｐｍ、ＮＨ３：２００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、Ｈ２Ｏ：１２％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度：２００℃、３００℃および４００℃
空間速度：１７，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）
脱硝率は下記式に従って求めた。
【００８８】
【数２】
【００８９】
（クロロトルエン分解試験条件）
反応ガス＝クロロトルエン：２０ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、Ｈ２Ｏ：１２％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度＝２００℃
空間速度＝３８００ｈｒ−１
クロロトルエン分解率は下記式に従って求めた。
【００９０】
【数３】
【００９１】
結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】
実施例６
実施例１において、２５質量％アンモニア水の量を６９リットルに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）８８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表１に、またＦＴ−ＩＲ分析法により得られたチャートを図６に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【００９４】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）粉体１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記均一溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００９５】
実施例７
実施例６において、ハニカム触媒の調製の際に、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇの代わりに、パラモリブデン酸アンモニウム２．０ｋｇを用いた以外は同様にして、触媒（８）を得た。この触媒（８）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｍｏ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＭｏＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００９６】
実施例８
実施例３において、アンモニア水の量を５２ｋｇに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２２８リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）７８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【００９７】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．２９ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）粉体１９ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（３）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｍｏ：Ｖ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：ＭｏＯ３：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝７６．４：４．８：１４．２：５であった。
【００９８】
実施例９
＜ＴｉＯ２粉体（ｇ）＞
２５質量％アンモニア水１６０リットルに硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）３００リットルを攪拌しながら１２０分かけて滴下した（ｐＨ８）。得られたゲルを２０時間放置した後、ろ過、水洗、続いて１２０℃で２０時間乾燥した。これを５２０℃で３時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍのＴｉＯ２粉体（ｇ）を得た。
【００９９】
このＴｉＯ２粉体（ｇ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１００】
＜ハニカム触媒＞
実施例８において、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）の代わりに上記粉体ＴｉＯ２（ｇ）を用いた以外は実施例８と同様にして触媒（１０）を得た。この触媒（１０）の組成は、Ｔｉ：Ｖ（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝９５：５であった。
【０１０１】
比較例３
比較例１において、アンモニア水の量を６９ｋｇに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）８８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により得られたチャートを図７に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１０２】
＜ハニカム触媒＞
８リットルに水にメタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）の成形助剤とともに上記のバナジウムおよびタングステン含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【０１０３】
比較例４
＜ＴｉＯ２粉体（ｉ）＞
実施例９において、ＴｉＯ２粉体（ｇ）の調製の際に、ゲルをろ過した後に水洗せず、そのまま１２０℃で２０時間乾燥した。これを５２０℃で３時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍのＴｉＯ２粉体（ｉ）を得た。
【０１０４】
上記粉体ＴｉＯ２（ｉ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１０５】
以下、実施例９において、ＴｉＯ２粉体（ｇ）の代わりにＴｉＯ２粉体（ｉ）を用いた以外は同様にしてハニカム触媒を調製して触媒（１２）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ：Ｓ＝８５：５：１０（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：Ｓとした換算比率）であった。
【０１０６】
実施例１０
実施例６〜９および比較例３〜４で得られた触媒（７）〜（１２）を用いて下記の条件で活性評価試験（脱硝反応試験およびクロロトルエン分解試験）を行った。
【０１０７】
（活性評価試験）
触媒（７）〜（１２）を用いて、実施例５と同様の方法でそれぞれＮＯｘ除去率（脱硝率）およびクロロトルエン分解率を求めた。
【０１０８】
（脱硝反応条件）
反応ガス＝ＮＯｘ：２００ｐｐｍ、ＮＨ３：２００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：９％、Ｈ２Ｏ：１５％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度：２００℃、３００℃および４００℃
空間速度：１５，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）
脱硝率は下記式に従って求めた。
【０１０９】
【数４】
【０１１０】
（クロロトルエン分解試験条件）
反応ガス＝クロロトルエン：４０ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：９％、Ｈ２Ｏ：１５％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度＝２００℃
空間速度＝３１００ｈｒ−１
クロロトルエン分解率は下記式に従って求めた。
【０１１１】
【数５】
【０１１２】
結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
実施例１１
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液を９０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｊ）および触媒（１３）を得た。触媒（１３）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｊ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１５】
実施例１２
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液を６０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｋ）および触媒（１４）を得た。触媒（１４）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｋ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１６】
実施例１３
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルに、２５質料％アンモニア水１３７リットルとスノーテックス−２０ １０ｋｇの混合溶液を、攪拌しながら１２０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｌ）および触媒（１５）を得た。触媒（１５）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｌ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１７】
実施例１４
実施例１、１１、１２、１３および比較例１で得られた触媒（１）、（１３）、（１４）、（１５）および（５）を用いて、実施例５と同様の条件で活性評価試験をそれぞれ行った。結果を表３に示す。
【０１１８】
実施例１５
実施例６、１１、１２、１３および比較例３で得られた触媒（７）、（１３）、（１４）、（１５）および（１１）を用いて、実施例１０と同様の条件で活性評価試験をそれぞれ行った。結果を表３に示す。
【０１１９】
【表３】
【０１２０】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】実施例１で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物のＸ線回折図である。
【図２】実施例１で得られた触媒（１）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図３】比較例１で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物のＸ線回折図である。
【図４】比較例１で得られた触媒（５）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図５】比較例２で用いたアナターゼ型酸化チタニア粉体のＸ線回折図である。
【図６】実施例６で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図７】比較例３で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス処理用触媒および排ガスの処理方法に関し、詳しくは排ガス中に含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類などの有害物質を分解除去するに好適な排ガス処理用触媒およびこの触媒を用いた排ガスの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を分解除去するために、既に多くの触媒や処理方法が提案されている。
【０００３】
例えば、排ガス中の窒素酸化物をアンモニアとともに接触的に反応させて選択的に還元する触媒として、（ａ）硫黄とチタンおよびケイ素、またはチタン、ジルコニウムおよびケイ素とを含む硫黄含有複合酸化物、（ｂ）バナジウム酸化物、（ｃ）タングステン、モリブデン、スズおよびセリウムから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有する窒素酸化物除去用触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、触媒の比表面積および固体酸量に着目し、これら物性と触媒組成とを特定した排ガス処理用触媒、具体的にはチタン−ケイ素複合酸化物などの担体にバナジウム、タングステン、モリブデンなどの酸化物を担持し、さらに比表面積が１０ｍ２／ｇ以上、固体酸量が０．３６ｍｍｏｌ／ｇ以上の触媒が排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質の除去に有効であるとして提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の排ガス処理用触媒は、その性能に関し、なお十分満足できるものではなく、排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質をより効率よく除去するための触媒、例えば、窒素酸化物の場合でいえば、より高い脱硝効率を有する排ガス処理用触媒の開発が望まれている。
【特許文献１】特公昭６２−１４３３９号公報
【特許文献２】特許第３４５７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、排ガス中に含まれる窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を除去するに好適な排ガス処理用触媒、およびこの触媒を用いて排ガスを効率よく処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべくに鋭意研究を重ね、次の知見を得るに至った。すなわち、固体触媒表面には一般にプロトンを供与するブレンステッド酸点と電子対を受容するルイス酸点とがあるが、例えば脱硝処理の場合、ブレンステッド酸点およびルイス酸点の両者が脱硝触媒活性に寄与し、特にブレンステッド酸点とルイス酸点との存在量比が特定範囲にあるとき最も高い脱硝効率が得られることがわかった。
【０００８】
また、チタン系酸化物を含有する排ガス処理触媒において、このチタン系酸化物として、ｐＫａ≦＋３．３の酸強度を有する固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、さらに固体酸点をプロトンを供与するブレンステッド酸点と電子対を受容するルイス酸点とに区別して、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であるものを使用することにより、有害物質の分解性能に優れた触媒が得られることを見出した。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり次のとおりのものである。
【００１０】
（１） チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒。
【００１１】
（２） 該比率が０／１〜９／１である前記（１）に記載の触媒。
【００１２】
（３） チタン系酸化物は、酸化チタンである前記（１）に記載の触媒。
【００１３】
（４） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１４】
（５） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロムおよびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１５】
（６） チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素およびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である前記（１）に記載の触媒。
【００１６】
（７） 該他の触媒活性成分が、バナジウム、タングステンおよびモリブデンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素またはその化合物である前記（１）に記載の触媒。
【００１７】
（８） 該チタン系複合酸化物の中のチタン含有量は４０〜９５質量％であり、かつ該他の触媒活性成分が６０〜５質量％（ただし、これらの合計は１００質量％である）である前記（１）に記載の触媒。
【００１８】
（９） 該チタン系酸化物の含有量は、触媒の全量基準で７５〜９９．９質量％である前記（１）に記載の方法。
【００１９】
（１０） さらに硫黄を含有してなる前記（１）に記載の方法。
【００２０】
（１１） 該チタン系酸化物の該比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であり、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上である前記（１）に記載の触媒。
【００２１】
（１２） ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇである前記（１１）に記載の触媒。
【００２２】
（１３） 該硫黄の含有量が、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％である前記（１０）に記載の方法。
【００２３】
（１４） チタン化合物を含む酸性溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【００２４】
（１５） アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液に、チタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２５】
（１６） アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液に、アンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２６】
（１７） アンモニア水溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする前記（１）に記載の触媒の製造方法。
【００２７】
（１８） 有害物質を含む排ガスを前記（１）〜（１３）のいずれか一つに記載の排ガス処理用触媒に接触させて該有害物質を分解除去することを特徴とする排ガスの処理方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の触媒を用いることにより、窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を効率よく分解除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明における「有害物質」とは、窒素酸化物および塩素化ダイオキシン類、臭素化ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、クロロベンゼン類、クロロフェノール、クロロトルエンなどの有機ハロゲン化合物を意味する。有害物質が窒素酸化物であるときの排ガス処理は、いわゆる脱硝処理であり、アンモニア、尿素などの還元剤を用いて窒素酸化物を還元分解するものである。本発明の排ガス処理用触媒は、窒素酸化物の還元分解（脱硝処理）に特に好適に用いられる。
【００３０】
本発明による排ガス処理用触媒は、チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒である。
【００３１】
該比率Ｂ／Ｌは、０／１〜１０／１ではあるが、好ましくは０／１〜９／１、より好ましくは０．１／１〜８／１、最も好ましくは０．１／１〜７／１の範囲にある。上記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１を下回ったり、あるいは１０／１を超えると、触媒の処理性能が低下する。
【００３２】
本発明における「チタン系酸化物」とは、チタン酸化物、およびチタンと他の金属元素との複合酸化物を意味する。チタン酸化物としては、アナターゼ型チタン、ルチル型チタンあるいはこれらの混合物が用いられる。複合酸化物の代表例としては、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）よりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素との複合酸化物を挙げることができる。チタン酸化物とチタン系複合酸化物とを混合して使用してもよい。
【００３３】
上記チタン系複合酸化物のなかでも、チタン（Ｔｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）およびジルコニウム（Ｚｒ）、特にアルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも１種の元素との複合酸化物が好適に用いられる。この複合酸化物は、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物などの二元系複合酸化物でも、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｚｒ複合酸化物などの三元系複合酸化物であってもよい。なお、「複合酸化物」とは、Ｘ線回折パターンにおいて、酸化チタン以外の物質に帰属される明らかな固有のピークを示さず、酸化チタンについてはアナターゼ型酸化チタンに帰属される固有のピークを示さないか、もしくは示してもアナターゼ型酸化チタンの回折ピークよりもブロードな回折ピークを示すものをいう。
【００３４】
なお、モリブデンおよびタングステンについては、各々、その全量がチタンとともにチタン系複合酸化物を構成していても、またその全量がチタン系複合酸化物以外の形態で触媒中に存在していても、もしくはその一部がチタン系複合酸化物を構成し、残余がそれ以外の形態で触媒に含まれていてもよい。
【００３５】
本発明の排ガス処理用触媒の組成について、その代表例を示すと次のとおりである。
【００３６】
（１） Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（２） Ｔｉ−Ａｌ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（３） Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（４） Ｔｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（５） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｚｒ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（６） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物＋（Ｖおよび／またはＷ）、
（７） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（８） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖおよび／またはＭｏ）、
（９） Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ複合酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）、
（１０） Ｔｉ酸化物＋（Ｖ、Ｗおよび／またはＭｏ）。
【００３７】
ブレンステッド酸量（Ｂ）およびルイス酸量（Ｌ）は、プローブとしてピリジンを用いた赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）により的確に測定することができる。ピリジンは１７００〜１４００ｃｍ−１の領域にピリジン環の面内振動に由来する赤外吸収バンドを持ち、ピリジンが水素結合（ＰｙＨ）しているか、配位結合（ＰｙＬ）しているか、プロトン和（ＰｙＢ）しているかによって吸収バンドが著しく異なっている。なかでも、ＰｙＬ（１４５０ｃｍ−１付近）およびＰｙＢ（１５４０ｃｍ−１付近）の吸収バンドはそれぞれルイス酸点およびブレンステッド酸点に吸着したピリジンの１９ｂ振動モードによるものであり、ＰｙＢのピーク面積をＰｙＬのピーク面積で割ったピーク面積比（Ｂ／Ｌ）を求めることにより、ルイス酸量に対するブレンステッド酸量の比率を決定することができる。
【００３８】
本発明における、「ブレンステッド酸量（Ｂ）」および「ルイス酸量（Ｌ）」は、それぞれ、プローブとしてピリジンを用いた下記ＦＴ−ＩＲ分析法により測定した、ブレンステッド酸点に由来するピーク面積およびルイス酸点に由来するピーク面積を意味する。
【００３９】
＜ＦＴ−ＩＲ分析法＞
ＦＴ−ＩＲ装置として、ニコレー社製のＰＲＯＴＥＧＥ４６０を用い、これに拡散反射型ｉｎ ｓｉｔｕセルを取り付けて測定する。１００メッシュ以下に粉砕した試料０．０２ｇを拡散反射型セルの試料台にＫＢｒなどで希釈せずに粉末のまま載せ、酸素（Ｏ２）を５容量％含むヘリウムガスを流速４０ｍｌ／ｍｉｎで流しながら４００℃まで加熱し、４００℃で６０分間保持する。その後、ヘリウムガスを流しつつ１５０℃まで冷却し、１５０℃でピリジン１０μＬ（ｍｉｃｒｏｌｉｔｅｒ）を注入して試料にピリジンを吸収させる。その後、１５０℃でヘリウムガスを１２０分間流して試料に物理吸着したピリジンを除去した後、室温まで放冷し、分解能４ｃｍ−１でＦＴ−ＩＲスペクトルを測定する。ブレンステッド酸量（Ｂ）は、得られたＦＴ−ＩＲスペクトルの１５１５〜１５６５ｃｍ−１の範囲を、またルイス酸量（Ｌ）は、１４２５〜１４６５ｃｍ−１の範囲をそれぞれ積分することにより求められる。
【００４０】
そして、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）は、上記ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）とから容易に求められる。
【００４１】
本発明の排ガス処理用触媒の組成には特に制限はなく、上記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあればいずれでもよい。なかでも、チタン系酸化物とバナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有するものが好ましい。
【００４２】
前記比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１である場合には、本発明で用いる「チタン系酸化物」は、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、好ましくは０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇ、より好ましくは０．３５〜０．７ｍｍｏｌ／ｇ、更に好ましくは０．４〜０．６ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるものである。ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇより少ないと、触媒表面への有害物質の吸着が低下し、結果として、触媒の有害物質分解性能が低下する。なお、上記固体酸量はチタン系酸化物表面上のブレンステッド酸およびルイス酸の合計酸量と考えられている。
【００４３】
本発明における「ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量」は、下記方法により測定したものである。
【００４４】
＜固体酸量の測定方法＞
ｐＫａ＝＋３．３の指示薬としてｐ−ジメチルアミノアゾベンゼンを用い、ｎ−ブチルアミン滴定法に従って求める。１２０℃で３時間以上乾燥した粉体試料０．２ｇを精密天秤で秤量し、試験管に入れ、これに約２０ｍｌのベンゼンを加える。そこに、上記指示薬をベンゼンに溶かした溶液を数滴加え、栓をしてよく振り混ぜると、指示薬の酸性色である赤色となる。これに、０．１３ｍｍｏｌ／ｍｌのｎ−ブチルアミンのベンゼン溶液をミクロビュレットで加え、試料が指示薬の塩基性色である黄色に変色した点を滴定の終点とし、滴定量と試料の質量とから、次式に従って固体酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）を算出する。
【００４５】
【数１】
【００４６】
上記固体酸量の場合、本発明で用いる「チタン系酸化物」は、ブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１、好ましくは０．１／１〜１／１、より好ましくは０．１／１〜 ０．８／１の範囲にあるものである。上記比率（Ｂ／Ｌ）が１／１を超えると、このチタン系酸化物を用いて得られる排ガス処理用触媒は、その有害物質分解性能が低いものとなり、好ましくない。
【００４７】
本発明のｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、またブレンステッド酸量とルイス酸量との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１の範囲にあるチタン系酸化物は各種方法によって調製することができるが、チタン系酸化物として、チタンとアルミニウム、ケイ素およびジルコニウムから選ばれる少なくとも１種の元素とのチタン系複合酸化物を例に挙げて、その調製方法を以下に説明する。
【００４８】
出発原料については特に制限はなく、チタンを含む複合酸化物の調製に一般に用いられている化合物を用いることができる。
【００４９】
チタン源としては、例えば、四塩化チタン、硫酸チタンなどの無機チタン化合物、およびシュウ酸チタン、テトライソプロピルチタネートなどの有機チタン化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５０】
アルミニウム源としては、例えば、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物、および酢酸アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５１】
ケイ素源としては、例えば、コロイド状シリカ、水ガラス、微粒子ケイ素、四塩化ケイ素、シリカゲルなどの無機ケイ素化合物、およびテトラエチルシリケートなどの有機ケイ素化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５２】
ジルコニウム源としては、例えば、塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムなどの無機ジルコニウム化合物、およびシュウ酸ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物から適宜選択して用いることができる。
【００５３】
本発明のチタン系複合酸化物は、例えば、チタン−ケイ素複合酸化物の場合、コロイド状シリカなどのケイ素化合物をアンモニア水溶液に分散させて溶液（Ａ）を調製し、この溶液（Ａ）に攪拌下で硫酸チタニルなどのチタン化合物の溶液を、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分以上、好ましくは４０〜１４４０分、より好ましくは６０〜１０８０分、さらに好ましくは９０〜７２０分となるように滴下し、得られたスラリーをろ過し、さらに乾燥した後、３００〜６００℃の温度で焼成することにより得られる。また、チタン−ケイ素−アルミニウム複合酸化物の場合には、上記溶液（Ａ）にチタン化合物のほかに、アルミニウム化合物の溶液を滴下するが、この際、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分以上、好ましくは４０〜１４４０分、より好ましくは６０〜１０８０分、さらに好ましくは９０〜７２０分となるように滴下し、得られたスラリーをろ過し、さらに乾燥した後、３００〜６００℃の温度で焼成すればよい。
【００５４】
チタン化合物とケイ素化合物などの混合溶液にアンモニア水溶液を滴下したり、あるいはチタン化合物の溶液を滴下する場合であっても、滴下を開始してから混合液のｐＨが８となるまでの時間が４０分未満となるような条件で滴下したのでは、目的とする酸性質を有するチタン系酸化物が得られず、充分な排ガス処理性能が得られない恐れがある。
【００５５】
チタン系複合酸化物中のチタンの含有量は、チタンと他の元素、例えば、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンから選ばれる少なくとも１種の元素との合計質量に対し、４０〜９５質量％、好ましくは５０〜９５質量％、特に好ましくは６０〜９５質量％である。他の元素の含有量については、二元系複合酸化物か三元系複合酸化物かにより相違し、前者の場合、他の元素の含有量は、チタンと他の元素との合計質量に対し、５〜６０質量％、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは５〜４０質量％であり、後者の場合、他の元素の含有量は、チタンと他の元素との合計質量に対し、１〜６０質量％、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは５〜４０質量％である。（ただし、チタン系複合酸化物とその他の触媒活性成分の合計は１００質量である。）
本発明の排ガス処理用触媒中のチタン系酸化物の含有量は、触媒の全質量基準で、７５〜９９．９質量％、好ましくは８０〜９９．５質量％、より好ましくは８５〜９９質量％である。チタン系酸化物の含有量が９９．９質量％を超えると、バナジウム、タングステンおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１種の元素の含有量が少なくなりすぎて触媒性能が低下し、また７５質量％より少なくすると、バナジウムなどの元素の含有量が大きくなり、それに見合う触媒性能の向上は認められず、かえって触媒コストが上昇して好ましくない。
【００５６】
チタン系酸化物の形状については特に制限はなく、前記のような調製方法によって得られたチタン系酸化物をそのまま用いても、あるいは板状、波板状、網状、ハニカム状、円柱状、球状、円筒状、ペレット状などの形状に適宜成型して使用してもよい。チタン系酸化物の形状は、完成触媒の形状を考慮して決定するのが一般的である。
【００５７】
本発明のブレンステッド酸量（Ｂ）とルイス酸量（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が１／１〜１０／１の範囲にある排ガス処理用触媒は、前記のようにして調製したチタン系複合酸化物を用い、これにバナジウム、タングステンおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１種の元素を加えることにより得られる。この方法については、例えば、沈澱法（共沈法）、加水分解法、ゾルゲル法、沈着法、混練法などを用いることができる。具体的には、チタン系酸化物の粉末にバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの出発原料を含む水溶液に、一般にこの種の成形を行う際に用いられる有機または無機の成形助剤とともに加え、混合、混練しつつ加熱して水分を蒸発させ、押出し可能なペースト状とし、これを押出成形機でハニカム状などに成形した後、乾燥し空気中で高温（好ましくは２００〜６００℃）で焼成する方法などが挙げられる。また、別の方法として、チタン酸化物の粉末を予め球状、円柱状のペレット、格子状のハニカムなどの形に成形し、焼成した後、バナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの出発原料を含む水溶液を含浸させる方法も採用することができる。また、チタン系酸化物の粉末をバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの酸化物の粉末と直接混練する方法を採用することができる。また、チタン系酸化物を調製する工程でチタンなどを含む溶液またはスラリーにバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンを含む化合物の水溶液を添加する方法や、チタン系酸化物を調製する工程で、ろ過などによりスラリーから水分を除去して得られるケーキに、バナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンを含む化合物の水溶液を添加して混合し、乾燥、焼成する方法も採用することができる。
【００５８】
バナジウム源としては、例えば、バナジウム酸化物のほかに、水酸化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩などのバナジウム化合物を適宜選択して用いることができる。
【００５９】
タングステン源としては、例えば、酸化タングステン、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウム、タングステン酸などから適宜選択して用いることができる。
【００６０】
モリブデン源としては、焼成によりモリブデン酸化物を生成するものであればいずれでもよく、例えば、モリブデンの酸化物、水酸化物、アンモニウム塩、ハロゲン化物など、具体的にはパラモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸などから適宜選択して用いることができる。
【００６１】
本発明の排ガス処理用触媒中のバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデンの含有量は、触媒の全質量基準で、０．１〜２５質量％、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％である。
【００６２】
本発明の排ガス処理用触媒は、硫黄（Ｓ）を含有しているのが好ましい。硫黄を添加する方法としては、例えば、硫酸の水溶液や硫酸塩などの水溶液に触媒を浸漬する方法、触媒に二酸化硫黄（ＳＯ２）などを含むガスを接触させる方法などから適宜選択して用いることができる。
【００６３】
硫黄源としては、例えば、硫酸、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、二酸化硫黄ガスなどを適宜選択して用いることができる。
【００６４】
本発明の排ガス処理用触媒が硫黄を含む場合、その含有量は、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％、好ましくは０．１〜３質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００６５】
本発明にかかる排ガス処理用触媒としては、前記チタン系酸化物、およびバナジウム、タングステンおよび／またはモリブデン（以下、これらをまとめて触媒成分ということもある。）のみを触媒の構成材料として用い、この触媒成分を一定の形状で成形してなる成形型触媒が好ましい形態ではあるが、所望の形状を有する任意の不活性担体に触媒成分を担持させてなる担持型触媒であっても、あるいは上記成形型触媒と担持型触媒とを適宜組み合わせて得られた触媒であってもよい。
【００６６】
本発明の排ガス処理用触媒の形状については特に制限はなく、この種の触媒に一般に用いられている形状、例えば、ハニカム状、球状、板状、網状、円柱状、円筒状、波状（コルゲート）状、パイプ状、ドーナッツ状などから適宜選択して決定することができる。
【００６７】
本発明の排ガス処理用触媒の細孔容積は、通常、０．２〜０．８ｃｍ３／ｇであり、好ましくは０．２５〜０．７ｍ３／ｇ、より好ましくは０．２５〜０．６ｃｍ３／ｇである。
【００６８】
また、本発明の排ガス処理用触媒のＢＥＴ比表面積は、特に制限されないが、３０〜２５０ｍ２／ｇであることが好ましく、より好ましくは４０〜２５０ｍ２／ｇ、さらに好ましくは４５〜２５０ｍ２／ｇである。
【００６９】
上述のような、本発明の排ガス処理用触媒に窒素酸化物やダイオキシン類などの有害物質を含む排ガスを接触させて、有害物質を分解して、排ガスを処理することができる。接触条件については特に制限はなく、この種の処理に一般に用いられている条件下に実施することができる。排ガスの空間速度は、通常、１００〜１００，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）であり、好ましくは２００〜５０，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）、より好ましくは２００〜２９，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）である。処理温度については、処理すべき排ガスの温度は、通常、１００〜５００℃であり、好ましくは２００〜５００℃、より好ましくは２５０〜５００℃である。
【実施例】
【００７０】
本発明の有利な実施態様を示している以下の実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
【００７１】
実施例１
＜Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ａ）＞
２５質量％アンモニア水１３７リットルにスノーテックス−２０（日産化学株式会社製、約２０質量％のＳｉＯ２含有）１０ｋｇを加え、攪拌、混合した後、硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２５７リットルを攪拌しながら１２０分以上かけて滴下した（ｐＨ８）。得られたゲルを２０時間放置した後、ろ過、水洗、続いて１２０℃で２０時間乾燥した。これを５００℃で５時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００７２】
得られた粉体のＸ線回折図を図１に示す。ＳｉＯ２の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られていることから、上記粉体はチタンとケイ素との複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物）（ａ）であることが確認された。
【００７３】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ａ）粉体１８．０ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記均一溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００７４】
触媒（１）について、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたチャートを図２に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示した。
【００７５】
実施例２
実施例１において、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇの代わりに、パラモリブデン酸アンモニウム２．０ｋｇを用いた以外は同様にして、触媒（２）を得た。この触媒（２）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｍｏ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＭｏＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。触媒（２）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００７６】
実施例３
＜Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｂ）＞
シリカゾル（スノーテックス−３０、日産化学株式会社製、ＳｉＯ２換算３０質量％含有）３．３ｋｇと工業用アンモニア水（２５質量％アンモニア含有）１０３ｋｇと水５８リットルとの混合溶液に、モリブデン酸３．４ｋｇを加え、よく攪拌し、モリブデン酸を完全に溶解させ、均一溶液を得た。この溶液に硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２２８リットルを攪拌しながら１２０分かけて滴下し、沈澱を生成させた（ｐＨ８）。この共沈スラリーを約４０時間静置した後、ろ過し、水で十分洗浄した後、１００℃で１時間乾燥させた。さらに、空気雰囲気下、５００℃で５時間焼成した。ハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００７７】
得られた粉体のＸ線回折チャートではＳｉＯ２およびＭｏＯ３の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られ、チタンとケイ素とモリブデンとの複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物）（ｂ）であることが確認された。
【００７８】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．８ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物粉体１８．６ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（３）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｍｏ：Ｖ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：ＭｏＯ３：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝７４．３：４．７：１４：７であった。触媒（３）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００７９】
実施例４
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．８ｋｇ、硫酸アンモニウム１．７ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。市販のＴｉＯ２粉体（ＤＴ−５１（商品名）、ミレニアム社製）６．２ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（４）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ：Ｓ（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：Ｓとして換算比率）＝９２．５：７：０．５であった。触媒（４）の、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００８０】
比較例１
＜Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｄ）＞
硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）２５７リットルにスノーテックス−２０を１０ｋｇ加え、攪拌、混合し、この混合水溶液を７０℃に加熱した。加熱した混合水溶液に、２５質量％アンモニア水１３７リットルを攪拌しながら３０分かけて滴下した後、ｐＨ＝７となるよう調整した。得られたゲルを７０℃にて２時間攪拌した後、ろ過、水洗し、続いて１００℃で２０時間乾燥した。これを５００℃で５時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍの粉体を得た。
【００８１】
得られた粉体のＸ線回折図を図３に示す。これによれば、ＳｉＯ２の明らかな固有ピークは認められず、２θ＝２５．３°にブロードな回折ピークが得られ、粉体はチタンとケイ素との複合酸化物（Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物）（ｄ）であることが確認された。
【００８２】
＜ハニカム触媒＞
８リットルに水にメタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｄ）１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）の成形助剤とともに上記のバナジウムおよびタングステン含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（５）を得た。この触媒（５）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。触媒（５）について、ＦＴ−ＩＲ分析法により求めたチャートを図４に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示した。
【００８３】
比較例２
市販のＶ２Ｏ５粉体１．４ｋｇを、市販のアナターゼ型酸化チタニア粉体（ＤＴ−５１（商品名）、ミレニアム社製）１８．６ｋｇと混合し、ニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで純分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形品を６０℃で乾燥後、５００℃で５時間焼成して触媒（６）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ＝９５：５（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５とした換算比率）であった。
【００８４】
なお、上記アナターゼ型酸化チタニア粉体のＸ線回折図を図５に示した。触媒（６）のＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表１に示す。
【００８５】
実施例５
実施例１〜４および比較例１〜２で得られた触媒（１）〜（６）を用いて下記の条件で活性評価試験（脱硝反応試験およびクロロトルエン分解試験）を行った。
【００８６】
（活性評価試験）
触媒（１）〜（６）のそれぞれ３６．３ｍｌを長さ１２００ｍｍ、口径５０ｍｍのステンレス鋼製反応管に充填し、下記の反応ガスを下記の反応ガス温度および空間速度で流し、それぞれ反応管出口でのＮＯｘ濃度およびクロロトルエン濃度を測定してＮＯｘ除去率（脱硝率）およびクロロトルエン分解率を求めた。
【００８７】
（脱硝反応試験条件）
反応ガス＝ＮＯｘ：２００ｐｐｍ、ＮＨ３：２００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、Ｈ２Ｏ：１２％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度：２００℃、３００℃および４００℃
空間速度：１７，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）
脱硝率は下記式に従って求めた。
【００８８】
【数２】
【００８９】
（クロロトルエン分解試験条件）
反応ガス＝クロロトルエン：２０ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、Ｈ２Ｏ：１２％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度＝２００℃
空間速度＝３８００ｈｒ−１
クロロトルエン分解率は下記式に従って求めた。
【００９０】
【数３】
【００９１】
結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】
実施例６
実施例１において、２５質量％アンモニア水の量を６９リットルに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）８８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表１に、またＦＴ−ＩＲ分析法により得られたチャートを図６に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【００９４】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）粉体１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記均一溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００９５】
実施例７
実施例６において、ハニカム触媒の調製の際に、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇの代わりに、パラモリブデン酸アンモニウム２．０ｋｇを用いた以外は同様にして、触媒（８）を得た。この触媒（８）の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｍｏ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＭｏＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【００９６】
実施例８
実施例３において、アンモニア水の量を５２ｋｇに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２２８リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）７８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【００９７】
＜ハニカム触媒＞
８リットルの水に、メタバナジン酸アンモニウム１．２９ｋｇ、シュウ酸１．６７ｋｇ、さらにモノエタノールアミン０．４ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）粉体１９ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）などの成形助剤とともに上記バナジウム含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに、適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（３）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｍｏ：Ｖ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：ＭｏＯ３：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝７６．４：４．８：１４．２：５であった。
【００９８】
実施例９
＜ＴｉＯ２粉体（ｇ）＞
２５質量％アンモニア水１６０リットルに硫酸チタニルの硫酸溶液（ＴｉＯ２として７０ｇ／リットル、硫酸濃度２８７ｇ／リットル）３００リットルを攪拌しながら１２０分かけて滴下した（ｐＨ８）。得られたゲルを２０時間放置した後、ろ過、水洗、続いて１２０℃で２０時間乾燥した。これを５２０℃で３時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍのＴｉＯ２粉体（ｇ）を得た。
【００９９】
このＴｉＯ２粉体（ｇ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１００】
＜ハニカム触媒＞
実施例８において、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｍｏ複合酸化物（ｆ）の代わりに上記粉体ＴｉＯ２（ｇ）を用いた以外は実施例８と同様にして触媒（１０）を得た。この触媒（１０）の組成は、Ｔｉ：Ｖ（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５として換算比率）＝９５：５であった。
【０１０１】
比較例３
比較例１において、アンモニア水の量を６９ｋｇに変更し、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルの代わりに四塩化チタン水溶液（ＴｉＯ２として３６質量％含有）８８リットルを用いたこと以外は同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）を得た。得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により得られたチャートを図７に示し、このチャートに基づいて求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１０２】
＜ハニカム触媒＞
８リットルに水にメタバナジン酸アンモニウム１．３ｋｇ、パラタングステン酸アンモニウム１．９ｋｇ、シュウ酸２．０ｋｇおよびモノエタノールアミン１．２ｋｇを混合し、溶解させ、均一溶液を調製した。先に調製したＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）１８ｋｇをニーダーに投入後、有機バインダー（デンプン１．５ｋｇ）の成形助剤とともに上記のバナジウムおよびタングステン含有溶液を加え、よく攪拌した。さらに適量の水を加えつつブレンダーでよく混合した後、連続ニーダーで十分混練りし、外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に押出成形した。得られた成形物を６０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間焼成して触媒（１１）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｓｉ：Ｖ：Ｗ（ＴｉＯ２：ＳｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３として換算比率）＝７８．３：８．７：５：８であった。
【０１０３】
比較例４
＜ＴｉＯ２粉体（ｉ）＞
実施例９において、ＴｉＯ２粉体（ｇ）の調製の際に、ゲルをろ過した後に水洗せず、そのまま１２０℃で２０時間乾燥した。これを５２０℃で３時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、分級機で分級して平均粒子径１２μｍのＴｉＯ２粉体（ｉ）を得た。
【０１０４】
上記粉体ＴｉＯ２（ｉ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表２に、またＦＴ−ＩＲ分析法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表２に示した。
【０１０５】
以下、実施例９において、ＴｉＯ２粉体（ｇ）の代わりにＴｉＯ２粉体（ｉ）を用いた以外は同様にしてハニカム触媒を調製して触媒（１２）を得た。この触媒の組成は、Ｔｉ：Ｖ：Ｓ＝８５：５：１０（ＴｉＯ２：Ｖ２Ｏ５：Ｓとした換算比率）であった。
【０１０６】
実施例１０
実施例６〜９および比較例３〜４で得られた触媒（７）〜（１２）を用いて下記の条件で活性評価試験（脱硝反応試験およびクロロトルエン分解試験）を行った。
【０１０７】
（活性評価試験）
触媒（７）〜（１２）を用いて、実施例５と同様の方法でそれぞれＮＯｘ除去率（脱硝率）およびクロロトルエン分解率を求めた。
【０１０８】
（脱硝反応条件）
反応ガス＝ＮＯｘ：２００ｐｐｍ、ＮＨ３：２００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：９％、Ｈ２Ｏ：１５％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度：２００℃、３００℃および４００℃
空間速度：１５，０００ｈｒ−１（ＳＴＰ）
脱硝率は下記式に従って求めた。
【０１０９】
【数４】
【０１１０】
（クロロトルエン分解試験条件）
反応ガス＝クロロトルエン：４０ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｏ２：９％、Ｈ２Ｏ：１５％、Ｎ２：バランス
反応ガス温度＝２００℃
空間速度＝３１００ｈｒ−１
クロロトルエン分解率は下記式に従って求めた。
【０１１１】
【数５】
【０１１２】
結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
実施例１１
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液を９０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｊ）および触媒（１３）を得た。触媒（１３）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｊ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１５】
実施例１２
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液を６０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｋ）および触媒（１４）を得た。触媒（１４）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｋ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１６】
実施例１３
実施例１において、硫酸チタニルの硫酸溶液２５７リットルに、２５質料％アンモニア水１３７リットルとスノーテックス−２０ １０ｋｇの混合溶液を、攪拌しながら１２０分かけて滴下したこと以外は実施例１と同様にして、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｌ）および触媒（１５）を得た。触媒（１５）の、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表３に、またＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｌ）について、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量を表４に、ＦＴ−ＩＲ法により求めた比率（Ｂ／Ｌ）を表４に、それぞれ示した。
【０１１７】
実施例１４
実施例１、１１、１２、１３および比較例１で得られた触媒（１）、（１３）、（１４）、（１５）および（５）を用いて、実施例５と同様の条件で活性評価試験をそれぞれ行った。結果を表３に示す。
【０１１８】
実施例１５
実施例６、１１、１２、１３および比較例３で得られた触媒（７）、（１３）、（１４）、（１５）および（１１）を用いて、実施例１０と同様の条件で活性評価試験をそれぞれ行った。結果を表３に示す。
【０１１９】
【表３】
【０１２０】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】実施例１で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物のＸ線回折図である。
【図２】実施例１で得られた触媒（１）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図３】比較例１で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物のＸ線回折図である。
【図４】比較例１で得られた触媒（５）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図５】比較例２で用いたアナターゼ型酸化チタニア粉体のＸ線回折図である。
【図６】実施例６で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｅ）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図７】比較例３で得られたＴｉ−Ｓｉ複合酸化物（ｈ）の吸着ピリジンのＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒。
【請求項２】
該比率が０／１〜９／１である請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
チタン系酸化物は、酸化チタンである請求項１に記載の触媒。
【請求項４】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項５】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロムおよびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項６】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素およびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項７】
該他の触媒活性成分が、バナジウム、タングステンおよびモリブデンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素またはその化合物である請求項１に記載の触媒。
【請求項８】
該チタン系複合酸化物中のチタン含有量は４０〜９５質量％であり、かつ該他の触媒活性成分が６０〜５質量％（ただし、これらの合計は１００質量％である）である請求項１に記載の触媒。
【請求項９】
該チタン系酸化物の含有量は、触媒の全量基準で７５〜９９．９質量％である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
さらに硫黄を含有してなる請求項１に記載の触媒。
【請求項１１】
該チタン系酸化物の該比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であり、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上である請求項１に記載の触媒。
【請求項１２】
ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇである請求項１１に記載の触媒。
【請求項１３】
該硫黄の含有量が、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％である請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
チタン化合物を含む酸性溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１５】
アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液に、チタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１６】
アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液に、アンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１７】
アンモニア水溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素並びにチタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１８】
有害物質を含む排ガスを請求項１〜１３のいずれか一つに記載の排ガス処理用触媒に接触させて該有害物質を分解除去することを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項１】
チタン系酸化物およびその他の触媒活性成分を含有する排ガス中の有害物質を分解除去するための排ガス処理用触媒であって、ブレンステッド酸（Ｂ）とルイス酸（Ｌ）との比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１０／１の範囲にあることを特徴とする排ガス処理用触媒。
【請求項２】
該比率が０／１〜９／１である請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
チタン系酸化物は、酸化チタンである請求項１に記載の触媒。
【請求項４】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項５】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素、クロムおよびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項６】
チタン系酸化物は、チタンと、アルミニウム、ケイ素およびジルコニウムよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素との複合酸化物である請求項１に記載の触媒。
【請求項７】
該他の触媒活性成分が、バナジウム、タングステンおよびモリブデンよりなる郡から選ばれた少なくとも１種の元素またはその化合物である請求項１に記載の触媒。
【請求項８】
該チタン系複合酸化物中のチタン含有量は４０〜９５質量％であり、かつ該他の触媒活性成分が６０〜５質量％（ただし、これらの合計は１００質量％である）である請求項１に記載の触媒。
【請求項９】
該チタン系酸化物の含有量は、触媒の全量基準で７５〜９９．９質量％である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
さらに硫黄を含有してなる請求項１に記載の触媒。
【請求項１１】
該チタン系酸化物の該比率（Ｂ／Ｌ）が０／１〜１／１であり、ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上である請求項１に記載の触媒。
【請求項１２】
ｐＫａ≦＋３．３である固体酸量が０．３〜０．８ｍｍｏｌ／ｇである請求項１１に記載の触媒。
【請求項１３】
該硫黄の含有量が、触媒の全質量に対し、０．０１〜３質量％である請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
チタン化合物を含む酸性溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１５】
アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素を含むアンモニア水溶液に、チタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１６】
アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素ならびにチタン化合物を含む酸性溶液に、アンモニア水溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１７】
アンモニア水溶液に、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンよりなる郡から選ばれる少なくとも１種の元素並びにチタン化合物を含む酸性溶液を添加して沈殿物を生成させるに当たり、添加を開始してからその全量を添加し終えるまでの時間が４０分以上となる工程を経て、得られたチタン系複合酸化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒の製造方法。
【請求項１８】
有害物質を含む排ガスを請求項１〜１３のいずれか一つに記載の排ガス処理用触媒に接触させて該有害物質を分解除去することを特徴とする排ガスの処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１５０３５２（Ｐ２００６−１５０３５２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２３９７１（Ｐ２００５−３２３９７１）
【出願日】平成１７年１１月８日（２００５．１１．８）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月８日（２００５．１１．８）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
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