| 研究概要 |
本年度はNOと炭化水素-酸素系の反応を担体付き金触媒を用いて行った。おもに触媒担体の探索、よりよい調製法の検討などを行った。本反応に対しては、炭化水素を反応性の高い形に変換するためにある程度の酸化力は必須であるが、一方その酸化力が余りに強いとせっかく生成した中間体がNOと反応せずに酸素によって消費されてしまう。従って、酸化力の微妙な制御が重要である。またそれに平行して、原料濃度が周期的に変動する条件下での触媒活性試験装置を試作し、予備実験を行った。これは自動車触媒の反応操作条件として、通常の化学反応とは大きく異なる点であり、それを考慮した触媒活性評価が必須であると考えられたためである。以下のような結果が得られた。
担体として、Al_2O_3,TiO_2,SiO_2,K_2TiO_3,Co_3O_4,ZnO,CuOなどを用いた。一般に遷移金属酸化物系担体は酸化力が極めて高く、NO-CO系の反応には極めて高活性であり、特に金を添加した触媒は特に低温活性に優れ、反応は100℃程度で開始する。しかし、NO-炭化水素-酸素系の反応に対しては炭化水素が酸素との反応によって消費されてしまい、NOの転化率はきわめて小さい。それに比して、TiO_2,Al_2O_3などはかなり高いNO転化活性を有する。反応は特定の温度域のみで起こり(ウィンドウと呼ばれる)、それより高温では酸素が優先的に炭化水素と反応する。金を添加すると、その有効温度域が低くなる。TiO_2触媒と金/TiO_2触媒とを直列に充填すると、そのウィンドウは広くなる。有効温度域は、400-600℃である。
流路を自動的に切り替えることにより反応ガスの濃度を周期的に変動させる装置を試作し、この反応系に適用した。また、そのような条件下での反応挙動を予測するコンピュータプログラムを開発した。
|
