ディーゼルエンジン排ガス浄化触媒の開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06558082
• 研究種目: 試験研究(B)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岩本 正和 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (10108342)
• 研究分担者: 下田 正敏 日野自動車(株), 技術研究所, (研究担当)主管 ; 向井 恒三郎 日産自動車(株), 中央研究所, 主任研究員 ; 阿部 孝之 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (90241546) ; 水野 哲孝 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (50181904)
• キーワード: 環境化学 / 窒素酸化物 / ゼオライト / 酸性雨 / 選択還元 / 銅 / 白金

研究概要

本研究では当初、1.実用化に必要な基礎データの確立、2.触媒反応機構の解明、3.新しい触媒系の開発に取り組む予定であったが、現時点では1および2について集中的な検討を行っている。以下、これまでの成果の概要を記す。
1.実用化に必要な基礎データの確立
まず、Pt-ZSM-5が水蒸気、二酸化硫黄共存下でも高いNO還元活性を示すことを明らかにした。ついで、担体効果、交換率依存性について検討し、ZSM-5を担体とし、交換率50-100%とした場合に最大活性が得られることを認めた。また、実排ガスの模擬ガス中で1000時間の耐久性試験を行い、触媒活性は反応開始150時間までは徐々に変化するが、以後は安定し、実用条件下での使用に耐えることを確認した。
2.触媒反応機構の解明
本実験では触媒としてCu-ZSM-5を用いた。パルス法により、まず本還元反応が吸着エチレンと気相NO(またはNO+O_2)の反応で進行していること、共存酸素はNO還元に有効な吸着エチレン量を増加させること、を明らかにした。さらに、種々の含酸素化合物、含窒素化合物の反応性を検討し、酸素に結合した炭素は還元剤としての有効性が低いこと、一方、窒素を含む官能基はNOと高い選択性で反応することを結論した。還元反応の中間体と考えられるイソシアネート種の反応性についても検討した。

研究成果

• [文献書誌] W.X.Zhang: "Removal of nitrogen monoxide by pressure swing adsorption on metal ion-exchanged zeolites" Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.18A. 401-404 (1994)
• [文献書誌] Hidenori Yahiro: "Selective catalytic reduction of nitrogen monoxide by hydrocarbon on platinum-zeolite" Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.18A. 409-412 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Iwamoto: "Performance and durability of Pt-MFI zeolite catalyst for selective reduction of nitrogen monoxide in actual diesel engine exhaust" Applied Catalysis B:Environmental. 5. L1-L5 (1994)
• [文献書誌] 武田博嗣: "炭化水素によるNO選択還元反応機構の検討" 触媒. 36. 68-71 (1994)
• [文献書誌] 郭建威: "白金ZSM-5触媒のディーゼル排気中のNOx還元特性に関する研究" 自動車技術会論文集. 941. 1395-1410 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Iwamoto: "Zeolites in environmental Catalysis" Stud.Surf.Sci.Catal. 84. 1395-1410 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Iwamoto: "Novel catalytic decomposition and reduction of NO" Catalysis Today. 22. 5-18 (1994)
• [文献書誌] 岩本正和: "ゼオライトを用いるNOの接触除去" 化学総説. 21. 127-136 (1994)
• [文献書誌] 八尋秀典: "金属イオン交換ゼオライト上でのNOの選択還元" 化学工学シンポジウムシリーズ. 42. 95-104 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Iwamoto: "Metal ion-exchanged zeolites as highly active materials for removal of nitrogen monoxide by catalytic decomposition,selective catalytic reduction,or adsorption" Trans.Mat.Res.Soc.Jpn. 15A. 117-122 (1994)
• [文献書誌] Wen-Xiang Zhang: "Reversible and Irreversible Adsorption of Nitrogen Monoxide on Cobalt Ion-exchanged ZSM-5 and Mordenite Zeolites at 273-523K" J.Chem.Soc.Faraday Trans. 91. 767-771 (1994)
• [文献書誌] 岩本正和: "NOx除去のための新しい触媒システム" セラミックデータブック、工業製品技術協会, 334 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Iwamoto: "Recent progress in novel catalytic removal of nitrogen monoxide" Elsevier,Amsterdam, 169 (1994)