酸化触媒およびそれを用いた排気ガス浄化システム
【課題】低温域であっても効率よくＮＯからＮＯ２への酸化を促進させる酸化触媒を提供すること、また低温域であっても効率よく排気ガス成分を除去する排気ガス浄化システムおよびその方法を提供すること。
【解決手段】一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒。
【解決手段】一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化触媒およびそれを用いた排気ガス浄化システムに関するものである。詳細には、ディーゼルエンジン等の内燃機関からの特に窒素酸化物の浄化性能に優れた排気ガス浄化システムである。に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される窒素酸化物を浄化する方法として、排気ガスの流れに沿って還元触媒を配置し、還元触媒前方から供給された還元剤によって還元触媒上でＮＯｘを浄化処理する方法が注目されている。還元剤としてはアンモニア（ＮＨ３）、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）、軽油等の炭化水素などがある。上記いずれの還元剤を用いてもＮＯ２を介してＮＯｘ浄化反応が進行することが知られている。例えば、尿素により窒素酸化物が浄化される反応は主に以下の式（１）〜（４）のように進行することが知られており、式（２）はｓｔａｎｄａｒｄ−ＳＣＲ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、式（３）はｆａｓｔ−ＳＣＲとして知られており、式（２）は式（３）よりも遅い反応であることが知られている（非特許文献１）。
【０００３】
式（３）はＮＯとＮＯ２とが等モルで反応するが、エンジンの低出力（低速）（すなわち排気ガスが低温）時にはエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物は大部分がＮＯである。このため、低温時においてはＮＯ２を生成させ、ＮＯ２のＮＯに対するモル比を１：１に近づけることで式（３）の反応が進行しやすくなると考えられる。
【０００４】
【化１】
【０００５】
ＮＯ２を生成させるための技術としては、プラズマを利用する方法が知られており、排気ガス中にてプラズマを発生させることにより生成した二酸化窒素およびオゾンを利用して、粒子状物質を低減させる方法が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
また、ＮＯ２を生成させるための他の技術としては、上記式（５）の反応を進行させる酸化触媒を用いる技術がある。例えば、特許文献２では、ディーゼル微粒子（粒子状物質）の除去を目的として排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化するための触媒の活性成分として、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）などが提案されているが、Ｐｔ以外に具体的なデータは開示されていない。なお、非特許文献２では、Ｐｄ、Ｒｈ、イリジウム（Ｉｒ）、Ｒｕ触媒はＮＯ酸化性能が低いことが示されており、特にＡｌ２Ｏ３に担持されたＰｄはＮＯ酸化率が０％であることが示されている。
【０００７】
一方、窒素酸化物の浄化方法として、特許文献３では、還元触媒の多くが、一酸化窒素よりも二酸化窒素に対して高い活性を有することに着目し、ＮＯの一部をＰｔ触媒を用いてＮＯ２に酸化して、その後に排ガスをアンモニアと一緒に還元触媒上に導く排気ガスの浄化方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１６９６４３号公報
【特許文献２】特開平１−３１８７１５号公報
【特許文献３】特開平２００２−１０６７号公報
【非特許文献１】Ｃ.Ｓｃｏｔｔ Ｓｌｕｄｅｒ，ｅｔ ａｌ．，Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｕｒｅａ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＣＲ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ，２００５−０１−１８５８
【非特許文献２】Ｂａｒｒｙ Ｊ．Ｃｏｏｐｅｒ，ｅｔ ａｌ．，Ｒｏｌｅ ｏｆ ＮＯ ｉｎ Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ，８９０４０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
窒素酸化物を効率よく除去するためには、上記式（１）〜（４）の反応が効率よく進行することが必要である。高速走行時など排気ガス温度が高い場合には、式（２）の反応が進行しやすいため、窒素酸化物は効率よく除去できる。一方、市街地走行時など排気ガス温度が低い場合には、ＮＯ２を生成させるために、式（５）の反応を進行させて式（３）の反応を進行させることが望ましいことは上述した通りである。これに加えて低温条件下では、式（２）の反応は進行しにくく、主に式（３）の反応が進行するため、ＮＯ２を生成させることが重要な課題となる。しかしながら、低温条件下では、上記特許文献２や特許文献３に記載のＰｔ触媒を用いたとしても式（５）の反応の進行が遅く、十分な窒素酸化物や粒子状物質の浄化効果が得られなかった。また、排出されるガスが低温の場合、従来の方法ではさらに排気ガスを高温に上昇させる必要があり、システムが煩雑となる場合があった。
【０００９】
また、式（４）で示されるＮＯ２の浄化反応は比較的低温でも進行するため、排気ガスが低温の場合にＮＯをＮＯ２に転化させる酸化触媒の要求は一層高まる。
【００１０】
さらに、特許文献１のように、ＮＯ２を別途発生させる装置を設けることは、プラズマ発生装置およびその周辺機器を設置する必要があり、装置コストと電力コストなどが高くなるなどの問題があるとともに、充分な車載空間が必要であるため自動車などには適していない。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、低温域であっても効率よくＮＯからＮＯ２への酸化を促進させる酸化触媒を提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の他の目的は、低温域であっても効率よく窒素酸化物または粒子状物質を除去する排気ガス浄化システムおよびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒によれば、低温域であっても効率よくＮＯからＮＯ２への酸化が促進されることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、本発明は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒を提供する。
【００１５】
また、本発明は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒を内燃機関の排気通路に備えることを特徴とする、排気ガス浄化システムを提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法を提供する。
【００１７】
さらに、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の酸化触媒は、排気ガス温度が低温であってもＮＯ２を生成できるため、ＮＯ２を利用して反応が進行する物質に対して、排気ガス温度が低い場合においても効率よく反応を進行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第一実施形態は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒である。
【００２０】
上述したように、ＮＯからＮＯ２への酸化を促進させる触媒活性成分として、例えば特許文献２にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈなどが記載されている。しかしながら、特許文献２に具体的に効果が示されているのは、Ｐｔのみを活性成分とする触媒である。Ｐｄを単独で触媒活性成分として用いた場合には、非特許文献２に記載されているようにＰｔ単独の場合と比較してＮＯの酸化活性が著しく低いため、通常はＰｔをＮＯ２生成のための活性成分として用いていた。本発明はＰｔおよびＰｄを組み合わせることにより相乗的に触媒が二酸化窒素生成促進効果を発揮することを見出し、さらにＰｔおよびＰｄの含有量を特定することにより低温条件下でも酸化触媒が効果的に作用する範囲を見出したものである。また、長期間触媒を使用した後でも十分な活性を示す。
【００２１】
ＰｔとＰｄとの含有質量比は、Ｐｔ１００質量％に対して、Ｐｄが１〜５５質量％である。さらに、ＰｔとＰｄとの含有質量比は、Ｐｔ１００質量％に対して、Ｐｄが１〜４５質量％、１〜３５質量％、１〜２０質量％、４〜２０質量％、４〜１２質量％、５〜１２％の順で好ましい。この範囲でＰｔとＰｄとを含有する酸化触媒は、低温域であってもＮＯからＮＯ２への転化を非常に効率よく進行させる。
【００２２】
ＰｔおよびＰｄの使用量（合計量）は、三次元構造体１リットル当たり、好ましくは０．１〜２０ｇ、より好ましくは０．５〜１０ｇである。この範囲であれば、初期および耐久後の触媒活性に優れるので好ましい。
【００２３】
本発明の酸化触媒は、上記Ｐｔ、Ｐｄを上記特定の割合で含む限り、他の金属およびその酸化物を触媒活性成分として含んでいてもよい。具体的には、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、金、コバルト、ニッケル、銅等の金属、およびこれらの合金等などから選択される。Ｐｔ、Ｐｄ以外の他の金属およびその酸化物の含有量は、触媒活性成分１００質量％に対して、通常、０〜２０００質量％である。
【００２４】
本発明の酸化触媒は、触媒活性成分が耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分担持無機酸化物がさらに三次元構造体に担持されてなる構成を有することが好ましい。
【００２５】
耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分は、特に限定されるものではないが、触媒金属粒子として存在することが好ましく、その平均粒径は、１〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられうる耐火性無機酸化物としては、通常、触媒担体として用いられるものであれば特に限定されず、例えば、α、γ、δ、η、θなどの活性アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、シリカまたはこれらの複合酸化物、例えば、アルミナ−シリカ、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、チタニア−ジルコニアなどを用いることができる。触媒性能の向上の観点からは、活性アルミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、チタニアおよびゼオライトが好ましく、より好ましくは、活性アルミナである。上記無機酸化物は単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。なお、耐火性無機酸化物の形状としては、粉末であることが好ましい。
【００２７】
耐火性無機酸化物の使用量（活性成分を除く）は、三次元構造体１リットルあたり、１０〜３００ｇであることが好ましく、２０〜１５０ｇであることがより好ましい。この範囲であれば、貴金属が十分に分散され、満足のいく耐久性が得られため好ましい。
【００２８】
耐火性無機酸化物のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５０〜７５０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１５０〜７５０ｍ２／ｇである。また、耐火性無機酸化物粉末の平均一次粒径は０．５〜１５０μｍ、好ましくは１〜１００μｍである。
【００２９】
本発明に用いられる三次元構造体としては、ハニカム担体などの耐熱性担体が挙げられるが、中でも一体成型のハニカム構造体が好ましく、例えば、モノリスハニカム担体、メタルハニカム担体、プラグハニカム担体、ペレット担体等を挙げることができる。
【００３０】
モノリス担体としては、通常、セラミックハニカム担体と称されるものであればよく、特に、コージェライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、ベタライト、スポンジュメン、アルミノシリケート、マグネシムシリケートなどを材料とするハニカム担体が好ましく、なかでもコージェライト質のものが特に好ましい。その他、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などの酸化抵抗性の耐熱性金属を用いて三次元構造体としたものが用いられる。
【００３１】
これらのモノリス担体は、押出成型法やシート状素子を巻き固める方法などで製造される。そのガス通過口（セル形状）の形は、六角形、四角形、三角形またはコルゲーション形のいずれであってもよい。セル密度（セル数／単位断面積）は１００〜６００セル／平方インチであれば十分に使用可能であり、好ましくは２００〜５００セル／平方インチである。
【００３２】
本発明の酸化触媒は、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、ランタン、セリウム等の希土類金属、およびそれらの酸化物、またはゼオライトを含有していてもよく、これらの含有量は三次元構造体１リットルあたり、通常０〜１００ｇである。
【００３３】
本発明の酸化触媒の製造方法は、特に限定されるものではないが、以下に具体的に例示として述べる。
【００３４】
まず、Ｐｔ、Ｐｄの出発原料としてＰｔ、Ｐｄの塩化物（ハロゲン塩）、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩、重炭酸塩、亜硝酸塩、シュウ酸塩などの無機塩類、蟻酸塩などのカルボン酸塩および水酸化物、アルコキサイド、酸化物など、好ましくは塩化物、硝酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩を準備する。具体的には、活性成分がＰｔである場合、ジニトロジアンミン白金、塩化白金酸（ヘキサクロロ白金酸）、硝酸白金などが挙げられ、Ｐｄである場合、硝酸パラジウム、塩化パラジウムなどが挙げられる。上記出発原料と、耐火性無機酸化物粉末と、を湿式粉砕して水性スラリーを調製する。このスラリーを三次元構造体にコートし、通常５０〜１５０℃で３０分〜８時間乾燥させた後、通常３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃で１５分〜２時間、好ましくは３０分〜１時間焼成することにより本発明の酸化触媒が得られる。かようにして得られた酸化触媒の触媒活性成分の金属粒子径を１〜５０ｎｍにすることにより、酸化性能に優れた触媒を得ることができる。金属粒子径が１ｎｍより小さいと担体との相互作用により、酸化性能が低下するため好ましくなく、５０ｎｍより大きいと金属表面積の減少により触媒反応に使用される金属原子数が減少するため好ましくない。
【００３５】
本発明の第二実施形態は、本発明の第一実施形態の酸化触媒を内燃機関の排気通路に備える排気ガス浄化システムである。上述の通り、本発明の第一実施形態の酸化触媒は、低温域であっても効率よくＮＯをＮＯ２に転化するため、本発明の第二の排気ガス浄化システムは、低温条件下であっても効率よく窒素酸化物を除去することができる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。
【００３７】
図２は、本発明の第二実施形態の浄化システムの一実施形態を示す概略図である。図２の浄化システムは、内燃機関の排気通路に酸化触媒２、酸化触媒の後段に還元剤を供給する還元剤供給装置（還元剤インジェクションノズル８、ポンプ９、還元剤タンク１０）、さらに、還元剤供給装置の後段の排気通路にＮＯｘ還元触媒３を備える。また、制御装置４によって、内燃機関１およびポンプ９は制御される。また、制御装置４は、熱電対５〜７とともに温度制御装置を構成する。
【００３８】
内燃機関１から排出される排気ガスは排気通路を通じて、排気通路上に配置された酸化触媒２に導入される。排気ガスには、窒素酸化物としてＮＯおよびＮＯ２が含まれるが、低温条件下ではＮＯが大部分を占める。酸化触媒２との接触により、排気ガス中のＮＯがＮＯ２に転化する反応が進行する。
【００３９】
次に、還元剤タンク１０に貯蔵される還元剤が、ポンプ９の作動により還元剤インジェクションノズル８から排気通路に供給される。
【００４０】
還元剤としては、アンモニア、尿素、軽油等の炭化水素、炭素数１〜３のアルコール、炭素数２〜６のエーテルを用いることができるが、取り扱いの観点から、尿素、軽油、ジメチルエーテル、メタン、エタン、プロパン、ヘキサン、エチレン、プロピレン、ヘキセン、ガソリン、灯油、Ａ重油、Ｃ重油、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、尿素、アンモニア、軽油、ジメチルエーテル、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種を用いることがより好ましく、尿素、軽油、ジメチルエーテル、エタノールを用いることがさらに好ましく、尿素、軽油を用いることが特に好ましい。尿素を用いる場合、図３に示すようにさらに後段に尿素加水分解触媒１４を有する形態とすること、または後述するＮＯｘ還元触媒に尿素加水分解機能を持たせることが好ましい。また、図３に示すように尿素水としてインジェクションノズル８から噴射することが好ましい。
【００４１】
続いて排気通路に配置されたＮＯｘ還元触媒３上で、残存したＮＯおよびＮＯ２がＮ２へと転化される。以上のような複数の段階を含むシステムにより、低温条件下であっても、排気ガス中の窒素酸化物の浄化が効率よく達成される。なお、図３では、ＮＯｘ還元触媒３の後段に、還元剤スリップ抑制触媒１１が配置されている。
【００４２】
また、図２の制御装置４、熱電対５〜７から構成される温度制御装置によって、各段階の排気ガスの温度を制御することができる。排気ガスの温度は、酸化触媒２への導入前は好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１６０℃以上に制御するとよい。
【００４３】
また、還元触媒３への導入前の排気ガスの温度は、還元剤が尿素である場合、好ましくは１３５℃以上、より好ましくは１６０℃以上に制御するとよい。かような温度範囲であれば、下記式（６）の尿素の熱分解反応または、下記式（７）の尿素の熱分解反応によって生成したイソシアン酸の加水分解反応が進行しやすいため好ましい。
【００４４】
【化２】
【００４５】
さらに、還元剤が炭化水素である場合、ＮＯｘ還元触媒３への導入前の排気ガスの温度は、炭化水素成分の沸点以上になることが好ましく、還元剤として軽油を用いる場合には２００℃以上、より好ましくは２５０〜５５０℃に制御するとよい。かような温度範囲であれば液状炭化水素の還元触媒表面への付着が起こり難く、効率よくＮＯｘが浄化できるため好ましい。
【００４６】
ＮＯｘ還元触媒としては、通常公知のものであれば、特に制限されず、搭載される車両重量、エンジン排気量などによって適宜選択すればよい。還元剤として尿素を用いる場合は、特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒を用いることが好ましい。また、還元剤として軽油などの炭化水素、炭素数１〜３のアルコール、炭素数２〜６のエーテルを用いる場合には、３００℃以下の低温域では、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの貴金属をアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカなどの無機担体に担持したものを用いることが好ましく、３００℃以上の高温域では、特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒を用いることが好ましい。
【００４７】
遷移金属と交換されたゼオライト触媒は、三次元構造体に担持されることが好ましい。三次元構造体としては、前述の酸化触媒の欄で述べたものを使用できる。
【００４８】
遷移金属としては、特に限定するものではないが、銅、鉄、セリウム、バナジウム、クロム、ニッケル、およびそれらの酸化物などが挙げられ、好ましくは銅、鉄、バナジウムおよびそれらの酸化物である。
【００４９】
遷移金属の使用量は、三次元構造体１リットルあたり、好ましくは１〜８０ｇ、より好ましくは２〜４０ｇである。この範囲であれば、初期および耐久後の触媒活性に優れるので好ましい。なお、遷移金属と交換されたゼオライトには、遷移金属がイオン交換された形態のみであるゼオライトだけではなく、遷移金属とイオン交換された形態および遷移金属に被覆されている形態が混在するゼオライトも含む。上記遷移金属の使用量は、イオン交換された遷移金属およびゼオライト上に被覆された遷移金属の合計量を指す。
【００５０】
用いられるゼオライトとしては特に限定されるものではないが、ＢＥＡ型、ＭＦＩ型、ＦＥＲ型、ＦＡＵ型、ＭＯＲ型等を用いることができるが、好ましくはＢＥＡ型またはＭＦＩ型のゼオライトである。
【００５１】
ゼオライトの使用量（活性成分を除く）は、三次元構造体１リットルあたり、１０〜３００ｇであることが好ましく、５０〜３００ｇであることがより好ましい。この範囲であれば、遷移金属が十分に分散され、満足のいく耐久性が得られため好ましい。また、ゼオライトのＢＥＴ比表面積は好ましくは５０〜７５０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１５０〜７５０ｍ２／ｇである。また、ゼオライトの平均一次粒径は好ましくは０．５〜１５０μｍであり、より好ましくは１〜１００μｍである。
【００５２】
本発明に用いられるＮＯｘ還元触媒は、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、ランタン、セリウム等の希土類、およびそれらの酸化物、またはゼオライトを含有していてもよい。
【００５３】
本発明で用いられうるＮＯｘ還元触媒の製造方法は特に限定されるものではないが、一例として特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒の製造方法を以下に具体的に記載する。
【００５４】
まず、遷移金属の出発原料として硝酸鉄、酢酸鉄、硫酸鉄などの遷移金属塩を準備する。次に出発原料と、ゼオライトと、を湿式粉砕して水性スラリーを調製する。このスラリーを三次元構造体にコートし、通常５０〜１５０℃で３０分〜８時間乾燥させた後、３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃で１５分〜２時間、好ましくは３０分〜１時間焼成することによりＮＯｘ還元触媒が得られる。
【００５５】
また、本発明の浄化システムでは、本発明の第一実施形態の酸化触媒を用い、好ましくは、酸化触媒の後段に還元剤供給装置を有し、さらに、還元剤供給装置の後段でＮＯｘ還元触媒を有する形態であれば、種々の改良を包含するものである。例えば、ＮＯｘ還元触媒３の後段に還元剤スリップ抑制触媒１１を含む形態（図４）、ＮＯｘ還元触媒３の後段にディーゼルパティキュレートフィルター１３を含む形態（図８）、酸化触媒２の後段にディーゼルパティキュレートフィルター１３を含む形態（図５）、尿素加水分解触媒１４を含む形態（図３）、およびそれらの組み合わせ（図６および図７）の形態が挙げられる。図５または図６の実施形態では、ＮＯｘ還元触媒３の後方に熱電対１２が配置される。
【００５６】
還元剤として尿素またはアンモニアを用いる場合は、図４のように還元剤スリップ抑制触媒１１を有する形態が好ましい。なお、還元剤スリップ抑制触媒とは、余分なアンモニアの排出を防止する触媒を指し、従来公知の酸化触媒を使用することができる。
【００５７】
また、ディーゼルパティキュレートフィルターにより粒子状物質の少なくとも一部を除去することができる。ディーゼルパティキュレートフィルターを含む形態では、図５または図７で示されるように、ディーゼルパティキュレートフィルター１３の前方に燃料インジェクションノズル１７、ポンプ１８、燃料タンク１９から構成される燃料供給装置を配置してもよい。かような形態は、パティキュレート蓄積時にフィルターの再生処理を行う必要がある。図７のシステムを説明すると、燃料供給装置から、排気通路を通じて酸化触媒１６に燃料が供給され、パティキュレートの燃焼に必要な温度まで排気ガスを昇温させる制御が行われる。図７の実施形態では、ディーゼルパティキュレートフィルター１３の後方に熱電対１５が配置される。ディーゼルパティキュレートフィルターの再生に必要な燃料は、上記のように排気通路に供給されてもよいし、エンジンシリンダー内での燃料燃焼後、排気工程前に供給されてもよい。また、ディーゼルパティキュレートフィルターを用いる場合には、ディーゼルパティキュレートフィルターの再生の観点から、ディーゼルパティキュレートフィルターに導入される排気ガスの温度が低すぎないことが好ましく、具体的には２００℃以上であることが好ましい。ディーゼルパティキュレートフィルターは、種々のものがあり、公知のものを使用でき、例えばコージエライト製フィルター、耐熱性の高い炭化ケイ素製フィルター等がある。また、ディーゼルパティキュレートフィルターは、触媒成分を含有してもよい。該触媒成分は、特に限定されるものではないが、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、金、銀、鉄、銅、マンガンなどの触媒活性成分のうち少なくとも１種を耐火性無機酸化物に担持したものが挙げられる。耐火性無機酸化物としては、活性アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、シリカ、セリア、マグネシア、シリカ−アルミナ、セリア−ジルコニアまたはこれらの混合物が挙げられる。触媒活性成分量は、触媒１リットルあたり、好ましくは０．１〜１０ｇ、耐火性無機酸化物量は、触媒１リットルあたり５〜１００ｇである。
【００５８】
還元剤スリップ抑制触媒、尿素加水分解触媒は、従来公知のものを使用することができる。
【００５９】
本発明の第三実施形態は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、本発明の第一実施形態の酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法である。好ましくは、さらに（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程を有する。各工程の詳細は、前述の通りである。
【００６０】
本発明の酸化触媒およびこれを用いた浄化システムにより、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン、圧縮天然ガスエンジン等の種々の内燃機関により排出される窒素酸化物を浄化することができるが、中でもディーゼルエンジンに対して好ましく適用され、またディーゼルエンジンを搭載した車両に好ましくは適用される。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例および比較例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。
【００６２】
（実施例１）
白金２．３２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２０．４ｇ、およびパラジウム０．１５ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．１ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ａ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ａを得た。
【００６３】
（実施例２）
白金２．２５ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液１９．８ｇおよびパラジウム０．２２ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．５７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｂ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｂを得た。
【００６４】
（実施例３）
白金１．６４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液１４．４ｇおよびパラジウム０．８３ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液５．９２ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｃ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｃを得た。
【００６５】
（比較例１）
白金２．４７ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２１．８ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｄ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｄを得た。
【００６６】
（比較例２）
パラジウム２．４７ｇに相当する量の硝酸パラジウム水溶液１７．６ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｅ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たりパラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｅを得た。
【００６７】
（評価例１）
触媒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを７００℃で１１時間焼成したのち、それぞれに対して、排気ガスとしてＮＯ：３００ｐｐｍ、ＣＯ：３００ｐｐｍ，Ｏ２：６％、プロパン：６０ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：２４０ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：６％および残り窒素よりなるガスを７００００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、触媒入口および触媒層の温度が１００℃から１分間に１０℃の昇温速度で２００℃まで昇温させたときの一酸化窒素（ＮＯ）濃度および二酸化窒素（ＮＯ２）濃度を測定した。７００℃１１時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。下記式にてＮＯからＮＯ２への転化率を算出し、触媒入口温度に対してプロットした結果を図１に示す。
【００６８】
【数１】
【００６９】
以上の結果から、本発明の酸化触媒は、ＰｄとＰｔとを触媒活性成分として特定量含有することによって、Ｐｔのみを触媒成分として含有する酸化触媒よりもＮＯからＮＯ２への転化率が高いことが示される。
【００７０】
（実施例４）
白金３ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２６．４ｇおよびパラジウム１ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液７．１３ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｆ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように触媒Ｆを得た。
【００７１】
（実施例５）
白金３．２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２８．２ｇおよびパラジウム０．５ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液３．５７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｇ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２３．７ｇとなるように触媒Ｇを得た。
【００７２】
（実施例６）
白金３．３２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２９．３ｇおよびパラジウム０．２ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．４３ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｈ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２３．５２ｇとなるように触媒Ｈを得た。
【００７３】
（比較例３）
白金３．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液３０．０ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｉ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が１２３．４ｇとなるように触媒Ｉを得た。
【００７４】
（評価例２）
触媒Ｆ、Ｇ、ＨおよびＩを７００℃で１６時間焼成したのち、それぞれに対して排気ガスとしてＮＯ：１７５ｐｐｍ、ＣＯ：２０ｐｐｍ、Ｏ２：１３．５％，プロパン：１８ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：７２ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：５．１％および残り窒素よりなるガスを４５０００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、１分間に１０℃の昇温速度で昇温した時の１７５℃における一酸化窒素（ＮＯ）から二酸化窒素（ＮＯ２）への転化率を測定したところ、表１の結果が得られた。７００℃１６時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。
【００７５】
【表１】
【００７６】
評価例２の結果（表１）から、貴金属量、ハニカム担体容量および排気ガス濃度を変更して評価した場合にも、本発明の酸化触媒は、ＰｄとＰｔとを触媒活性成分として特定量含有することによって、Ｐｔのみを触媒活性成分として含有する酸化触媒よりもＮＯからＮＯ２への転化率が高いことが示される。
【００７７】
（実施例７）
水性スラリー（Ｆ）を実施例４の１５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｊを得た。
【００７８】
（比較例４）
水性スラリー（Ｉ）を比較例３の１５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金およびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｋを得た。
【００７９】
（参考例１）
鉄４８ｇに相当する量の硝酸鉄水溶液およびＭＦＩ型ゼオライト（ＢＥＴ比表面積３８０ｍ２／ｇ、平均一次粒径１５μｍ）１６００ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計４５００ｇの水性スラリー（Ｌ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り鉄およびゼオライトの合計が１６４．８ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｌを得た。
【００８０】
（実施例８）
触媒Ｊを図２に示すようにエンジン１の後方に設置し、該触媒の後方に還元触媒Ｌを配置して排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８１】
（比較例５）
触媒Ｋを図２に示すようにエンジン１の後方に設置し、該触媒の後方に還元触媒Ｌを配置して排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８２】
（比較例６）
触媒Ｋの代わりに断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体を設置した以外は比較例５と同様にして、排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８３】
（評価例３）
触媒Ｊ、Ｋおよび還元触媒Ｌを７００℃で５０時間焼成したのち、実施例８および比較例５の排気ガス排出装置を用いてＮＯｘ転化率の評価を行った。７００℃５０時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。酸化触媒前方（比較例６の場合は、還元触媒前方）の熱電対５が４００℃となるようエンジンを回転させ、１５分間酸化触媒前方から排気ガスを流した。次に、酸化触媒前方の熱電対５が平均１８０℃および平均２００℃となるようにエンジンを回転させ、還元剤インジェクションノズル８から３２．５質量％の尿素水溶液を、熱電対５が平均１８０℃のときに１時間当たり平均１４０ｇ、熱電対５が平均２００℃のときに１時間当たり平均１８０ｇの流量で添加した。それぞれの温度において酸化触媒前方および還元触媒後方（比較例６の場合は、ハニカム担体前方および還元触媒後方）のＮＯｘ濃度を測定し、下記式にてＮＯｘ転化率を測定した。結果を表２に示す。
【００８４】
【数２】
【００８５】
【表２】
【００８６】
（実施例９）
水性スラリー（Ａ）を実施例１の５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径５．７インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｍを得た。
【００８７】
（比較例７）
水性スラリー（Ｄ）を比較例１の５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径５．７インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金およびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｎを得た。
【００８８】
（実施例１０）
触媒Ｍを２．２Ｌの直噴ディーゼルエンジンの後方に設置し、該触媒の後方に該エンジンから排出された粒子状物質９ｇが蓄積された、断面積１平方インチ当り３１６個のセルを有する直径５．２インチかつ長さ９インチのＳｉＣ製円柱型ディーゼルパティキュレートフィルターを配置して排気ガス排出装置を作製した。
【００８９】
（比較例８）
触媒Ｎを２．２Ｌの直噴ディーゼルエンジンの後方に設置し、該触媒の後方に該エンジンから排出された粒子状物質９ｇが蓄積された、断面積１平方インチ当り３１６個のセルを有する直径５．２インチかつ長さ９インチのＳｉＣ製円柱型ディーゼルパティキュレートフィルターを配置して排気ガス排出装置を作製した。
【００９０】
（評価例４）
実施例１０および比較例７の排気ガス排出装置を用いて粒子状物質の除去率の評価を行った。酸化触媒前方の熱電対が１１５℃から４００℃まで１００分で昇温させる前後において、ディーゼルパティキュレートフィルターの重量変化を測定し、ディーゼルパティキュレートフィルター上の粒子状物質の残存重量を算出した。なお、ディーゼルパティキュレートフィルターの重量測定は、ディーゼルパティキュレートフィルターを１５０℃で１時間乾燥した後に測定した。得られた粒子状物質の残存重量から下記式にて粒子状物質の除去率を測定した。結果を表３に示す。
【００９１】
【数３】
【００９２】
【表３】
【００９３】
評価例４の結果（表３）から、本発明の触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルターに蓄積させた粒子状物質に対しても除去率が高いことが示される。
【００９４】
（実施例１１） 白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．７４ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液５．２７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｏ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３２．０４ｇとなるように触媒Ｏを得た。
【００９５】
（実施例１２）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．３７ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液２．６４ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｐ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．９４ｇとなるように触媒Ｐを得た。
【００９６】
（実施例１３）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．１９ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．３２ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｑ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．９０ｇとなるように触媒Ｑを得た。
【００９７】
（実施例１４）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．０９３ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液０．６６ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｒ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．８７ｇとなるように触媒Ｒを得た。
【００９８】
（比較例９）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよび、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｓ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が３１．８５ｇとなるように触媒Ｓを得た。
【００９９】
（評価例５）
触媒Ｏ、Ｐ、Ｑ、ＲおよびＳを７００℃で５０時間焼成したのち、それぞれに対して排気ガスとしてＮＯ：１７５ｐｐｍ、ＣＯ：２０ｐｐｍ、Ｏ２：１３．５％、プロパン：１８ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：７２ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：５．１％および残り窒素よりなるガスを４５０００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、温度２００℃における一酸化窒素（ＮＯ）から二酸化窒素（ＮＯ２）への転化率を測定したところ、表４の結果が得られた。７００℃５０時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。
【０１００】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】評価例１の結果を示す図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図４】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図６】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図７】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図８】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 内燃機関、
２、１６ 酸化触媒、
３ ＮＯｘ還元触媒、
４ 制御装置、
５〜７、１２、１５ 熱電対、
８ 還元剤インジェクションノズル、
９ ポンプ、
１０ 還元剤タンク、
１１ 還元剤スリップ抑制触媒、
１３ ディーゼルパティキュレートフィルター、
１４ 尿素加水分解触媒、
１７ 燃料インジェクションノズル、
１８ ポンプ、
１９ 燃料タンク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化触媒およびそれを用いた排気ガス浄化システムに関するものである。詳細には、ディーゼルエンジン等の内燃機関からの特に窒素酸化物の浄化性能に優れた排気ガス浄化システムである。に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される窒素酸化物を浄化する方法として、排気ガスの流れに沿って還元触媒を配置し、還元触媒前方から供給された還元剤によって還元触媒上でＮＯｘを浄化処理する方法が注目されている。還元剤としてはアンモニア（ＮＨ３）、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）、軽油等の炭化水素などがある。上記いずれの還元剤を用いてもＮＯ２を介してＮＯｘ浄化反応が進行することが知られている。例えば、尿素により窒素酸化物が浄化される反応は主に以下の式（１）〜（４）のように進行することが知られており、式（２）はｓｔａｎｄａｒｄ−ＳＣＲ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、式（３）はｆａｓｔ−ＳＣＲとして知られており、式（２）は式（３）よりも遅い反応であることが知られている（非特許文献１）。
【０００３】
式（３）はＮＯとＮＯ２とが等モルで反応するが、エンジンの低出力（低速）（すなわち排気ガスが低温）時にはエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物は大部分がＮＯである。このため、低温時においてはＮＯ２を生成させ、ＮＯ２のＮＯに対するモル比を１：１に近づけることで式（３）の反応が進行しやすくなると考えられる。
【０００４】
【化１】
【０００５】
ＮＯ２を生成させるための技術としては、プラズマを利用する方法が知られており、排気ガス中にてプラズマを発生させることにより生成した二酸化窒素およびオゾンを利用して、粒子状物質を低減させる方法が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
また、ＮＯ２を生成させるための他の技術としては、上記式（５）の反応を進行させる酸化触媒を用いる技術がある。例えば、特許文献２では、ディーゼル微粒子（粒子状物質）の除去を目的として排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化するための触媒の活性成分として、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）などが提案されているが、Ｐｔ以外に具体的なデータは開示されていない。なお、非特許文献２では、Ｐｄ、Ｒｈ、イリジウム（Ｉｒ）、Ｒｕ触媒はＮＯ酸化性能が低いことが示されており、特にＡｌ２Ｏ３に担持されたＰｄはＮＯ酸化率が０％であることが示されている。
【０００７】
一方、窒素酸化物の浄化方法として、特許文献３では、還元触媒の多くが、一酸化窒素よりも二酸化窒素に対して高い活性を有することに着目し、ＮＯの一部をＰｔ触媒を用いてＮＯ２に酸化して、その後に排ガスをアンモニアと一緒に還元触媒上に導く排気ガスの浄化方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１６９６４３号公報
【特許文献２】特開平１−３１８７１５号公報
【特許文献３】特開平２００２−１０６７号公報
【非特許文献１】Ｃ.Ｓｃｏｔｔ Ｓｌｕｄｅｒ，ｅｔ ａｌ．，Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｕｒｅａ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＣＲ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ，２００５−０１−１８５８
【非特許文献２】Ｂａｒｒｙ Ｊ．Ｃｏｏｐｅｒ，ｅｔ ａｌ．，Ｒｏｌｅ ｏｆ ＮＯ ｉｎ Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ，８９０４０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
窒素酸化物を効率よく除去するためには、上記式（１）〜（４）の反応が効率よく進行することが必要である。高速走行時など排気ガス温度が高い場合には、式（２）の反応が進行しやすいため、窒素酸化物は効率よく除去できる。一方、市街地走行時など排気ガス温度が低い場合には、ＮＯ２を生成させるために、式（５）の反応を進行させて式（３）の反応を進行させることが望ましいことは上述した通りである。これに加えて低温条件下では、式（２）の反応は進行しにくく、主に式（３）の反応が進行するため、ＮＯ２を生成させることが重要な課題となる。しかしながら、低温条件下では、上記特許文献２や特許文献３に記載のＰｔ触媒を用いたとしても式（５）の反応の進行が遅く、十分な窒素酸化物や粒子状物質の浄化効果が得られなかった。また、排出されるガスが低温の場合、従来の方法ではさらに排気ガスを高温に上昇させる必要があり、システムが煩雑となる場合があった。
【０００９】
また、式（４）で示されるＮＯ２の浄化反応は比較的低温でも進行するため、排気ガスが低温の場合にＮＯをＮＯ２に転化させる酸化触媒の要求は一層高まる。
【００１０】
さらに、特許文献１のように、ＮＯ２を別途発生させる装置を設けることは、プラズマ発生装置およびその周辺機器を設置する必要があり、装置コストと電力コストなどが高くなるなどの問題があるとともに、充分な車載空間が必要であるため自動車などには適していない。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、低温域であっても効率よくＮＯからＮＯ２への酸化を促進させる酸化触媒を提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の他の目的は、低温域であっても効率よく窒素酸化物または粒子状物質を除去する排気ガス浄化システムおよびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒によれば、低温域であっても効率よくＮＯからＮＯ２への酸化が促進されることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、本発明は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒を提供する。
【００１５】
また、本発明は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒を内燃機関の排気通路に備えることを特徴とする、排気ガス浄化システムを提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法を提供する。
【００１７】
さらに、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含む酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の酸化触媒は、排気ガス温度が低温であってもＮＯ２を生成できるため、ＮＯ２を利用して反応が進行する物質に対して、排気ガス温度が低い場合においても効率よく反応を進行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第一実施形態は、一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒である。
【００２０】
上述したように、ＮＯからＮＯ２への酸化を促進させる触媒活性成分として、例えば特許文献２にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈなどが記載されている。しかしながら、特許文献２に具体的に効果が示されているのは、Ｐｔのみを活性成分とする触媒である。Ｐｄを単独で触媒活性成分として用いた場合には、非特許文献２に記載されているようにＰｔ単独の場合と比較してＮＯの酸化活性が著しく低いため、通常はＰｔをＮＯ２生成のための活性成分として用いていた。本発明はＰｔおよびＰｄを組み合わせることにより相乗的に触媒が二酸化窒素生成促進効果を発揮することを見出し、さらにＰｔおよびＰｄの含有量を特定することにより低温条件下でも酸化触媒が効果的に作用する範囲を見出したものである。また、長期間触媒を使用した後でも十分な活性を示す。
【００２１】
ＰｔとＰｄとの含有質量比は、Ｐｔ１００質量％に対して、Ｐｄが１〜５５質量％である。さらに、ＰｔとＰｄとの含有質量比は、Ｐｔ１００質量％に対して、Ｐｄが１〜４５質量％、１〜３５質量％、１〜２０質量％、４〜２０質量％、４〜１２質量％、５〜１２％の順で好ましい。この範囲でＰｔとＰｄとを含有する酸化触媒は、低温域であってもＮＯからＮＯ２への転化を非常に効率よく進行させる。
【００２２】
ＰｔおよびＰｄの使用量（合計量）は、三次元構造体１リットル当たり、好ましくは０．１〜２０ｇ、より好ましくは０．５〜１０ｇである。この範囲であれば、初期および耐久後の触媒活性に優れるので好ましい。
【００２３】
本発明の酸化触媒は、上記Ｐｔ、Ｐｄを上記特定の割合で含む限り、他の金属およびその酸化物を触媒活性成分として含んでいてもよい。具体的には、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、金、コバルト、ニッケル、銅等の金属、およびこれらの合金等などから選択される。Ｐｔ、Ｐｄ以外の他の金属およびその酸化物の含有量は、触媒活性成分１００質量％に対して、通常、０〜２０００質量％である。
【００２４】
本発明の酸化触媒は、触媒活性成分が耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分担持無機酸化物がさらに三次元構造体に担持されてなる構成を有することが好ましい。
【００２５】
耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分は、特に限定されるものではないが、触媒金属粒子として存在することが好ましく、その平均粒径は、１〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられうる耐火性無機酸化物としては、通常、触媒担体として用いられるものであれば特に限定されず、例えば、α、γ、δ、η、θなどの活性アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、シリカまたはこれらの複合酸化物、例えば、アルミナ−シリカ、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、チタニア−ジルコニアなどを用いることができる。触媒性能の向上の観点からは、活性アルミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、チタニアおよびゼオライトが好ましく、より好ましくは、活性アルミナである。上記無機酸化物は単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。なお、耐火性無機酸化物の形状としては、粉末であることが好ましい。
【００２７】
耐火性無機酸化物の使用量（活性成分を除く）は、三次元構造体１リットルあたり、１０〜３００ｇであることが好ましく、２０〜１５０ｇであることがより好ましい。この範囲であれば、貴金属が十分に分散され、満足のいく耐久性が得られため好ましい。
【００２８】
耐火性無機酸化物のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５０〜７５０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１５０〜７５０ｍ２／ｇである。また、耐火性無機酸化物粉末の平均一次粒径は０．５〜１５０μｍ、好ましくは１〜１００μｍである。
【００２９】
本発明に用いられる三次元構造体としては、ハニカム担体などの耐熱性担体が挙げられるが、中でも一体成型のハニカム構造体が好ましく、例えば、モノリスハニカム担体、メタルハニカム担体、プラグハニカム担体、ペレット担体等を挙げることができる。
【００３０】
モノリス担体としては、通常、セラミックハニカム担体と称されるものであればよく、特に、コージェライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、ベタライト、スポンジュメン、アルミノシリケート、マグネシムシリケートなどを材料とするハニカム担体が好ましく、なかでもコージェライト質のものが特に好ましい。その他、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などの酸化抵抗性の耐熱性金属を用いて三次元構造体としたものが用いられる。
【００３１】
これらのモノリス担体は、押出成型法やシート状素子を巻き固める方法などで製造される。そのガス通過口（セル形状）の形は、六角形、四角形、三角形またはコルゲーション形のいずれであってもよい。セル密度（セル数／単位断面積）は１００〜６００セル／平方インチであれば十分に使用可能であり、好ましくは２００〜５００セル／平方インチである。
【００３２】
本発明の酸化触媒は、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、ランタン、セリウム等の希土類金属、およびそれらの酸化物、またはゼオライトを含有していてもよく、これらの含有量は三次元構造体１リットルあたり、通常０〜１００ｇである。
【００３３】
本発明の酸化触媒の製造方法は、特に限定されるものではないが、以下に具体的に例示として述べる。
【００３４】
まず、Ｐｔ、Ｐｄの出発原料としてＰｔ、Ｐｄの塩化物（ハロゲン塩）、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩、重炭酸塩、亜硝酸塩、シュウ酸塩などの無機塩類、蟻酸塩などのカルボン酸塩および水酸化物、アルコキサイド、酸化物など、好ましくは塩化物、硝酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩を準備する。具体的には、活性成分がＰｔである場合、ジニトロジアンミン白金、塩化白金酸（ヘキサクロロ白金酸）、硝酸白金などが挙げられ、Ｐｄである場合、硝酸パラジウム、塩化パラジウムなどが挙げられる。上記出発原料と、耐火性無機酸化物粉末と、を湿式粉砕して水性スラリーを調製する。このスラリーを三次元構造体にコートし、通常５０〜１５０℃で３０分〜８時間乾燥させた後、通常３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃で１５分〜２時間、好ましくは３０分〜１時間焼成することにより本発明の酸化触媒が得られる。かようにして得られた酸化触媒の触媒活性成分の金属粒子径を１〜５０ｎｍにすることにより、酸化性能に優れた触媒を得ることができる。金属粒子径が１ｎｍより小さいと担体との相互作用により、酸化性能が低下するため好ましくなく、５０ｎｍより大きいと金属表面積の減少により触媒反応に使用される金属原子数が減少するため好ましくない。
【００３５】
本発明の第二実施形態は、本発明の第一実施形態の酸化触媒を内燃機関の排気通路に備える排気ガス浄化システムである。上述の通り、本発明の第一実施形態の酸化触媒は、低温域であっても効率よくＮＯをＮＯ２に転化するため、本発明の第二の排気ガス浄化システムは、低温条件下であっても効率よく窒素酸化物を除去することができる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。
【００３７】
図２は、本発明の第二実施形態の浄化システムの一実施形態を示す概略図である。図２の浄化システムは、内燃機関の排気通路に酸化触媒２、酸化触媒の後段に還元剤を供給する還元剤供給装置（還元剤インジェクションノズル８、ポンプ９、還元剤タンク１０）、さらに、還元剤供給装置の後段の排気通路にＮＯｘ還元触媒３を備える。また、制御装置４によって、内燃機関１およびポンプ９は制御される。また、制御装置４は、熱電対５〜７とともに温度制御装置を構成する。
【００３８】
内燃機関１から排出される排気ガスは排気通路を通じて、排気通路上に配置された酸化触媒２に導入される。排気ガスには、窒素酸化物としてＮＯおよびＮＯ２が含まれるが、低温条件下ではＮＯが大部分を占める。酸化触媒２との接触により、排気ガス中のＮＯがＮＯ２に転化する反応が進行する。
【００３９】
次に、還元剤タンク１０に貯蔵される還元剤が、ポンプ９の作動により還元剤インジェクションノズル８から排気通路に供給される。
【００４０】
還元剤としては、アンモニア、尿素、軽油等の炭化水素、炭素数１〜３のアルコール、炭素数２〜６のエーテルを用いることができるが、取り扱いの観点から、尿素、軽油、ジメチルエーテル、メタン、エタン、プロパン、ヘキサン、エチレン、プロピレン、ヘキセン、ガソリン、灯油、Ａ重油、Ｃ重油、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、尿素、アンモニア、軽油、ジメチルエーテル、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種を用いることがより好ましく、尿素、軽油、ジメチルエーテル、エタノールを用いることがさらに好ましく、尿素、軽油を用いることが特に好ましい。尿素を用いる場合、図３に示すようにさらに後段に尿素加水分解触媒１４を有する形態とすること、または後述するＮＯｘ還元触媒に尿素加水分解機能を持たせることが好ましい。また、図３に示すように尿素水としてインジェクションノズル８から噴射することが好ましい。
【００４１】
続いて排気通路に配置されたＮＯｘ還元触媒３上で、残存したＮＯおよびＮＯ２がＮ２へと転化される。以上のような複数の段階を含むシステムにより、低温条件下であっても、排気ガス中の窒素酸化物の浄化が効率よく達成される。なお、図３では、ＮＯｘ還元触媒３の後段に、還元剤スリップ抑制触媒１１が配置されている。
【００４２】
また、図２の制御装置４、熱電対５〜７から構成される温度制御装置によって、各段階の排気ガスの温度を制御することができる。排気ガスの温度は、酸化触媒２への導入前は好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１６０℃以上に制御するとよい。
【００４３】
また、還元触媒３への導入前の排気ガスの温度は、還元剤が尿素である場合、好ましくは１３５℃以上、より好ましくは１６０℃以上に制御するとよい。かような温度範囲であれば、下記式（６）の尿素の熱分解反応または、下記式（７）の尿素の熱分解反応によって生成したイソシアン酸の加水分解反応が進行しやすいため好ましい。
【００４４】
【化２】
【００４５】
さらに、還元剤が炭化水素である場合、ＮＯｘ還元触媒３への導入前の排気ガスの温度は、炭化水素成分の沸点以上になることが好ましく、還元剤として軽油を用いる場合には２００℃以上、より好ましくは２５０〜５５０℃に制御するとよい。かような温度範囲であれば液状炭化水素の還元触媒表面への付着が起こり難く、効率よくＮＯｘが浄化できるため好ましい。
【００４６】
ＮＯｘ還元触媒としては、通常公知のものであれば、特に制限されず、搭載される車両重量、エンジン排気量などによって適宜選択すればよい。還元剤として尿素を用いる場合は、特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒を用いることが好ましい。また、還元剤として軽油などの炭化水素、炭素数１〜３のアルコール、炭素数２〜６のエーテルを用いる場合には、３００℃以下の低温域では、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの貴金属をアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカなどの無機担体に担持したものを用いることが好ましく、３００℃以上の高温域では、特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒を用いることが好ましい。
【００４７】
遷移金属と交換されたゼオライト触媒は、三次元構造体に担持されることが好ましい。三次元構造体としては、前述の酸化触媒の欄で述べたものを使用できる。
【００４８】
遷移金属としては、特に限定するものではないが、銅、鉄、セリウム、バナジウム、クロム、ニッケル、およびそれらの酸化物などが挙げられ、好ましくは銅、鉄、バナジウムおよびそれらの酸化物である。
【００４９】
遷移金属の使用量は、三次元構造体１リットルあたり、好ましくは１〜８０ｇ、より好ましくは２〜４０ｇである。この範囲であれば、初期および耐久後の触媒活性に優れるので好ましい。なお、遷移金属と交換されたゼオライトには、遷移金属がイオン交換された形態のみであるゼオライトだけではなく、遷移金属とイオン交換された形態および遷移金属に被覆されている形態が混在するゼオライトも含む。上記遷移金属の使用量は、イオン交換された遷移金属およびゼオライト上に被覆された遷移金属の合計量を指す。
【００５０】
用いられるゼオライトとしては特に限定されるものではないが、ＢＥＡ型、ＭＦＩ型、ＦＥＲ型、ＦＡＵ型、ＭＯＲ型等を用いることができるが、好ましくはＢＥＡ型またはＭＦＩ型のゼオライトである。
【００５１】
ゼオライトの使用量（活性成分を除く）は、三次元構造体１リットルあたり、１０〜３００ｇであることが好ましく、５０〜３００ｇであることがより好ましい。この範囲であれば、遷移金属が十分に分散され、満足のいく耐久性が得られため好ましい。また、ゼオライトのＢＥＴ比表面積は好ましくは５０〜７５０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１５０〜７５０ｍ２／ｇである。また、ゼオライトの平均一次粒径は好ましくは０．５〜１５０μｍであり、より好ましくは１〜１００μｍである。
【００５２】
本発明に用いられるＮＯｘ還元触媒は、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、ランタン、セリウム等の希土類、およびそれらの酸化物、またはゼオライトを含有していてもよい。
【００５３】
本発明で用いられうるＮＯｘ還元触媒の製造方法は特に限定されるものではないが、一例として特定の遷移金属と交換されたゼオライト触媒の製造方法を以下に具体的に記載する。
【００５４】
まず、遷移金属の出発原料として硝酸鉄、酢酸鉄、硫酸鉄などの遷移金属塩を準備する。次に出発原料と、ゼオライトと、を湿式粉砕して水性スラリーを調製する。このスラリーを三次元構造体にコートし、通常５０〜１５０℃で３０分〜８時間乾燥させた後、３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃で１５分〜２時間、好ましくは３０分〜１時間焼成することによりＮＯｘ還元触媒が得られる。
【００５５】
また、本発明の浄化システムでは、本発明の第一実施形態の酸化触媒を用い、好ましくは、酸化触媒の後段に還元剤供給装置を有し、さらに、還元剤供給装置の後段でＮＯｘ還元触媒を有する形態であれば、種々の改良を包含するものである。例えば、ＮＯｘ還元触媒３の後段に還元剤スリップ抑制触媒１１を含む形態（図４）、ＮＯｘ還元触媒３の後段にディーゼルパティキュレートフィルター１３を含む形態（図８）、酸化触媒２の後段にディーゼルパティキュレートフィルター１３を含む形態（図５）、尿素加水分解触媒１４を含む形態（図３）、およびそれらの組み合わせ（図６および図７）の形態が挙げられる。図５または図６の実施形態では、ＮＯｘ還元触媒３の後方に熱電対１２が配置される。
【００５６】
還元剤として尿素またはアンモニアを用いる場合は、図４のように還元剤スリップ抑制触媒１１を有する形態が好ましい。なお、還元剤スリップ抑制触媒とは、余分なアンモニアの排出を防止する触媒を指し、従来公知の酸化触媒を使用することができる。
【００５７】
また、ディーゼルパティキュレートフィルターにより粒子状物質の少なくとも一部を除去することができる。ディーゼルパティキュレートフィルターを含む形態では、図５または図７で示されるように、ディーゼルパティキュレートフィルター１３の前方に燃料インジェクションノズル１７、ポンプ１８、燃料タンク１９から構成される燃料供給装置を配置してもよい。かような形態は、パティキュレート蓄積時にフィルターの再生処理を行う必要がある。図７のシステムを説明すると、燃料供給装置から、排気通路を通じて酸化触媒１６に燃料が供給され、パティキュレートの燃焼に必要な温度まで排気ガスを昇温させる制御が行われる。図７の実施形態では、ディーゼルパティキュレートフィルター１３の後方に熱電対１５が配置される。ディーゼルパティキュレートフィルターの再生に必要な燃料は、上記のように排気通路に供給されてもよいし、エンジンシリンダー内での燃料燃焼後、排気工程前に供給されてもよい。また、ディーゼルパティキュレートフィルターを用いる場合には、ディーゼルパティキュレートフィルターの再生の観点から、ディーゼルパティキュレートフィルターに導入される排気ガスの温度が低すぎないことが好ましく、具体的には２００℃以上であることが好ましい。ディーゼルパティキュレートフィルターは、種々のものがあり、公知のものを使用でき、例えばコージエライト製フィルター、耐熱性の高い炭化ケイ素製フィルター等がある。また、ディーゼルパティキュレートフィルターは、触媒成分を含有してもよい。該触媒成分は、特に限定されるものではないが、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、金、銀、鉄、銅、マンガンなどの触媒活性成分のうち少なくとも１種を耐火性無機酸化物に担持したものが挙げられる。耐火性無機酸化物としては、活性アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、シリカ、セリア、マグネシア、シリカ−アルミナ、セリア−ジルコニアまたはこれらの混合物が挙げられる。触媒活性成分量は、触媒１リットルあたり、好ましくは０．１〜１０ｇ、耐火性無機酸化物量は、触媒１リットルあたり５〜１００ｇである。
【００５８】
還元剤スリップ抑制触媒、尿素加水分解触媒は、従来公知のものを使用することができる。
【００５９】
本発明の第三実施形態は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、（１）前記排気ガスを、本発明の第一実施形態の酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程と、を有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法である。好ましくは、さらに（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程を有する。各工程の詳細は、前述の通りである。
【００６０】
本発明の酸化触媒およびこれを用いた浄化システムにより、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン、圧縮天然ガスエンジン等の種々の内燃機関により排出される窒素酸化物を浄化することができるが、中でもディーゼルエンジンに対して好ましく適用され、またディーゼルエンジンを搭載した車両に好ましくは適用される。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例および比較例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。
【００６２】
（実施例１）
白金２．３２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２０．４ｇ、およびパラジウム０．１５ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．１ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ａ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ａを得た。
【００６３】
（実施例２）
白金２．２５ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液１９．８ｇおよびパラジウム０．２２ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．５７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｂ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｂを得た。
【００６４】
（実施例３）
白金１．６４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液１４．４ｇおよびパラジウム０．８３ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液５．９２ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｃ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｃを得た。
【００６５】
（比較例１）
白金２．４７ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２１．８ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｄ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｄを得た。
【００６６】
（比較例２）
パラジウム２．４７ｇに相当する量の硝酸パラジウム水溶液１７．６ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）８０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｅ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ５０ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たりパラジウムおよびアルミナの合計が８２．４７ｇとなるように触媒Ｅを得た。
【００６７】
（評価例１）
触媒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを７００℃で１１時間焼成したのち、それぞれに対して、排気ガスとしてＮＯ：３００ｐｐｍ、ＣＯ：３００ｐｐｍ，Ｏ２：６％、プロパン：６０ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：２４０ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：６％および残り窒素よりなるガスを７００００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、触媒入口および触媒層の温度が１００℃から１分間に１０℃の昇温速度で２００℃まで昇温させたときの一酸化窒素（ＮＯ）濃度および二酸化窒素（ＮＯ２）濃度を測定した。７００℃１１時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。下記式にてＮＯからＮＯ２への転化率を算出し、触媒入口温度に対してプロットした結果を図１に示す。
【００６８】
【数１】
【００６９】
以上の結果から、本発明の酸化触媒は、ＰｄとＰｔとを触媒活性成分として特定量含有することによって、Ｐｔのみを触媒成分として含有する酸化触媒よりもＮＯからＮＯ２への転化率が高いことが示される。
【００７０】
（実施例４）
白金３ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２６．４ｇおよびパラジウム１ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液７．１３ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｆ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように触媒Ｆを得た。
【００７１】
（実施例５）
白金３．２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２８．２ｇおよびパラジウム０．５ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液３．５７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｇ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２３．７ｇとなるように触媒Ｇを得た。
【００７２】
（実施例６）
白金３．３２ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液２９．３ｇおよびパラジウム０．２ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．４３ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｈ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２３．５２ｇとなるように触媒Ｈを得た。
【００７３】
（比較例３）
白金３．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液３０．０ｇおよび活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｉ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１インチかつ長さ３インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が１２３．４ｇとなるように触媒Ｉを得た。
【００７４】
（評価例２）
触媒Ｆ、Ｇ、ＨおよびＩを７００℃で１６時間焼成したのち、それぞれに対して排気ガスとしてＮＯ：１７５ｐｐｍ、ＣＯ：２０ｐｐｍ、Ｏ２：１３．５％，プロパン：１８ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：７２ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：５．１％および残り窒素よりなるガスを４５０００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、１分間に１０℃の昇温速度で昇温した時の１７５℃における一酸化窒素（ＮＯ）から二酸化窒素（ＮＯ２）への転化率を測定したところ、表１の結果が得られた。７００℃１６時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。
【００７５】
【表１】
【００７６】
評価例２の結果（表１）から、貴金属量、ハニカム担体容量および排気ガス濃度を変更して評価した場合にも、本発明の酸化触媒は、ＰｄとＰｔとを触媒活性成分として特定量含有することによって、Ｐｔのみを触媒活性成分として含有する酸化触媒よりもＮＯからＮＯ２への転化率が高いことが示される。
【００７７】
（実施例７）
水性スラリー（Ｆ）を実施例４の１５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｊを得た。
【００７８】
（比較例４）
水性スラリー（Ｉ）を比較例３の１５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金およびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｋを得た。
【００７９】
（参考例１）
鉄４８ｇに相当する量の硝酸鉄水溶液およびＭＦＩ型ゼオライト（ＢＥＴ比表面積３８０ｍ２／ｇ、平均一次粒径１５μｍ）１６００ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計４５００ｇの水性スラリー（Ｌ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り鉄およびゼオライトの合計が１６４．８ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｌを得た。
【００８０】
（実施例８）
触媒Ｊを図２に示すようにエンジン１の後方に設置し、該触媒の後方に還元触媒Ｌを配置して排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８１】
（比較例５）
触媒Ｋを図２に示すようにエンジン１の後方に設置し、該触媒の後方に還元触媒Ｌを配置して排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８２】
（比較例６）
触媒Ｋの代わりに断面積１平方インチ当り３００個のセルを有する直径１０．５インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体を設置した以外は比較例５と同様にして、排気ガス排出装置を作製した。内燃機関としては９．８Ｌの直噴ディーゼルエンジンを用いた。
【００８３】
（評価例３）
触媒Ｊ、Ｋおよび還元触媒Ｌを７００℃で５０時間焼成したのち、実施例８および比較例５の排気ガス排出装置を用いてＮＯｘ転化率の評価を行った。７００℃５０時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。酸化触媒前方（比較例６の場合は、還元触媒前方）の熱電対５が４００℃となるようエンジンを回転させ、１５分間酸化触媒前方から排気ガスを流した。次に、酸化触媒前方の熱電対５が平均１８０℃および平均２００℃となるようにエンジンを回転させ、還元剤インジェクションノズル８から３２．５質量％の尿素水溶液を、熱電対５が平均１８０℃のときに１時間当たり平均１４０ｇ、熱電対５が平均２００℃のときに１時間当たり平均１８０ｇの流量で添加した。それぞれの温度において酸化触媒前方および還元触媒後方（比較例６の場合は、ハニカム担体前方および還元触媒後方）のＮＯｘ濃度を測定し、下記式にてＮＯｘ転化率を測定した。結果を表２に示す。
【００８４】
【数２】
【００８５】
【表２】
【００８６】
（実施例９）
水性スラリー（Ａ）を実施例１の５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径５．７インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金、パラジウムおよびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｍを得た。
【００８７】
（比較例７）
水性スラリー（Ｄ）を比較例１の５倍重量作製し、断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径５．７インチかつ長さ６インチのコージェライト製円柱型ハニカム担体に１リットル当り白金およびアルミナの合計が１２４ｇとなるように被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、触媒Ｎを得た。
【００８８】
（実施例１０）
触媒Ｍを２．２Ｌの直噴ディーゼルエンジンの後方に設置し、該触媒の後方に該エンジンから排出された粒子状物質９ｇが蓄積された、断面積１平方インチ当り３１６個のセルを有する直径５．２インチかつ長さ９インチのＳｉＣ製円柱型ディーゼルパティキュレートフィルターを配置して排気ガス排出装置を作製した。
【００８９】
（比較例８）
触媒Ｎを２．２Ｌの直噴ディーゼルエンジンの後方に設置し、該触媒の後方に該エンジンから排出された粒子状物質９ｇが蓄積された、断面積１平方インチ当り３１６個のセルを有する直径５．２インチかつ長さ９インチのＳｉＣ製円柱型ディーゼルパティキュレートフィルターを配置して排気ガス排出装置を作製した。
【００９０】
（評価例４）
実施例１０および比較例７の排気ガス排出装置を用いて粒子状物質の除去率の評価を行った。酸化触媒前方の熱電対が１１５℃から４００℃まで１００分で昇温させる前後において、ディーゼルパティキュレートフィルターの重量変化を測定し、ディーゼルパティキュレートフィルター上の粒子状物質の残存重量を算出した。なお、ディーゼルパティキュレートフィルターの重量測定は、ディーゼルパティキュレートフィルターを１５０℃で１時間乾燥した後に測定した。得られた粒子状物質の残存重量から下記式にて粒子状物質の除去率を測定した。結果を表３に示す。
【００９１】
【数３】
【００９２】
【表３】
【００９３】
評価例４の結果（表３）から、本発明の触媒は、ディーゼルパティキュレートフィルターに蓄積させた粒子状物質に対しても除去率が高いことが示される。
【００９４】
（実施例１１） 白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．７４ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液５．２７ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｏ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３２．０４ｇとなるように触媒Ｏを得た。
【００９５】
（実施例１２）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．３７ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液２．６４ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｐ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．９４ｇとなるように触媒Ｐを得た。
【００９６】
（実施例１３）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．１９ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液１．３２ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｑ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．９０ｇとなるように触媒Ｑを得た。
【００９７】
（実施例１４）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよびパラジウム０．０９３ｇに相当する硝酸パラジウム水溶液０．６６ｇ、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｒ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金、パラジウムおよびアルミナの合計が３１．８７ｇとなるように触媒Ｒを得た。
【００９８】
（比較例９）
白金７．４ｇに相当する量のジニトロジアンミン白金水溶液６５．７ｇおよび、活性アルミナ（γ−Ａｌ２Ｏ３、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇ、平均一次粒径６μｍ）１２０ｇをボールミルにて湿式粉砕することにより合計３００ｇの水性スラリー（Ｓ）を調製した。このスラリーを断面積１平方インチ当り４００個のセルを有する直径２４ｍｍかつ長さ６７ｍｍのコージェライト製円柱型ハニカム担体に被覆（ウォッシュコート）し、１２０℃で８時間乾燥したのち、５００℃で１時間の焼成を行い、ハニカム担体１リットル当たり白金およびアルミナの合計が３１．８５ｇとなるように触媒Ｓを得た。
【００９９】
（評価例５）
触媒Ｏ、Ｐ、Ｑ、ＲおよびＳを７００℃で５０時間焼成したのち、それぞれに対して排気ガスとしてＮＯ：１７５ｐｐｍ、ＣＯ：２０ｐｐｍ、Ｏ２：１３．５％、プロパン：１８ｐｐｍ（メタン換算）、プロピレン：７２ｐｐｍ（メタン換算）、ＣＯ２：６％、Ｈ２Ｏ：５．１％および残り窒素よりなるガスを４５０００ｈ−１のＳ．Ｖ．（空間速度）で流通させ、温度２００℃における一酸化窒素（ＮＯ）から二酸化窒素（ＮＯ２）への転化率を測定したところ、表４の結果が得られた。７００℃５０時間の焼成は、長期間使用後の触媒性能を評価するための耐久処理である。
【０１００】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】評価例１の結果を示す図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図４】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図６】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図７】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【図８】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 内燃機関、
２、１６ 酸化触媒、
３ ＮＯｘ還元触媒、
４ 制御装置、
５〜７、１２、１５ 熱電対、
８ 還元剤インジェクションノズル、
９ ポンプ、
１０ 還元剤タンク、
１１ 還元剤スリップ抑制触媒、
１３ ディーゼルパティキュレートフィルター、
１４ 尿素加水分解触媒、
１７ 燃料インジェクションノズル、
１８ ポンプ、
１９ 燃料タンク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒。
【請求項２】
前記触媒活性成分が耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分担持無機酸化物がさらに三次元構造体に担持されてなる請求項１に記載の酸化触媒。
【請求項３】
前記耐火性無機酸化物が、活性アルミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、チタニアおよびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載の酸化触媒。
【請求項４】
前記三次元構造体がハニカム構造体である請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化触媒。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化触媒を内燃機関の排気通路に備えることを特徴とする、排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記排気通路の前記酸化触媒の後段に還元剤を供給する還元剤供給装置を備え、さらに、前記排気通路の前記還元剤供給装置の後段にＮＯｘ還元触媒を備える、請求項５に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】
さらに、前記酸化触媒の後段にディーゼルパティキュレートフィルター、還元剤スリップ抑制剤、尿素加水分解触媒、酸化触媒からなる群から選ばれる少なくとも１種を備える、請求項５または６に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項８】
前記還元剤が、尿素、アンモニア、軽油、ジメチルエーテル、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種である請求項５〜７のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項９】
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、
（１）前記排気ガスを、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、
（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程とを有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法。
【請求項１０】
さらに、（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程を有する、請求項９に記載の排気ガスの浄化方法。
【請求項１】
一酸化窒素から二酸化窒素への酸化を促進させる、白金およびパラジウムを触媒活性成分として含有する酸化触媒であって、前記白金１００質量％に対して前記パラジウムを１〜５５質量％含むことを特徴とする酸化触媒。
【請求項２】
前記触媒活性成分が耐火性無機酸化物に担持されてなる触媒活性成分担持無機酸化物がさらに三次元構造体に担持されてなる請求項１に記載の酸化触媒。
【請求項３】
前記耐火性無機酸化物が、活性アルミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、チタニアおよびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載の酸化触媒。
【請求項４】
前記三次元構造体がハニカム構造体である請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化触媒。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化触媒を内燃機関の排気通路に備えることを特徴とする、排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記排気通路の前記酸化触媒の後段に還元剤を供給する還元剤供給装置を備え、さらに、前記排気通路の前記還元剤供給装置の後段にＮＯｘ還元触媒を備える、請求項５に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】
さらに、前記酸化触媒の後段にディーゼルパティキュレートフィルター、還元剤スリップ抑制剤、尿素加水分解触媒、酸化触媒からなる群から選ばれる少なくとも１種を備える、請求項５または６に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項８】
前記還元剤が、尿素、アンモニア、軽油、ジメチルエーテル、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選ばれる少なくとも１種である請求項５〜７のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項９】
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気ガスの浄化方法であって、
（１）前記排気ガスを、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化触媒と接触させることにより、前記排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に転化させる工程と、
（２）前記（１）で得られた排気ガスを、還元剤存在下にてＮＯｘ還元触媒と接触させて、前記排気ガス中の窒素酸化物を還元する工程とを有することを特徴とする、排気ガスの浄化方法。
【請求項１０】
さらに、（３）粒子状物質の少なくとも一部を除去する工程を有する、請求項９に記載の排気ガスの浄化方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−５６３３６（Ｐ２０１３−５６３３６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３４９０６（Ｐ２０１２−２３４９０６）
【出願日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【分割の表示】特願２００７−３０８３５８（Ｐ２００７−３０８３５８）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（５９３０２４３８０）株式会社アイシーティー (22)
【出願人】（３９５０１６６５９）ユミコア ショクバイ ユーエスエー インコーポレイテッド (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【分割の表示】特願２００７−３０８３５８（Ｐ２００７−３０８３５８）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（５９３０２４３８０）株式会社アイシーティー (22)
【出願人】（３９５０１６６５９）ユミコア ショクバイ ユーエスエー インコーポレイテッド (22)
【Ｆターム（参考）】
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