希土類交換体を触媒とするNOの還元除去反応の機構

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大気汚染物質NOxは人体に直接有害であるばかりでなく、酸性雨の原因となっており、その除去法の確立は緊急課題である。NOxの炭化水素による選択還元反応はその有効な方法の一つとして近年注目を集めている。この反応に希土類イオン交換体、特にCe-ZSM-5が有効であることが報告された。さらに関連反応であるトリメチルアミンの酸化的無害化除去にもCe-ZSM-5はCu-ZSM-5と同程度の選択性を示すことを見出した。これらの結果は、希土類イオン交換体がNOまたはNO_2の特異的な活性化能を有していることを示唆している。そこで希土類の特徴を明らかにするため、多種の希土類イオン交換ゼオライトのNO,NO_2吸着等温脱離および反応特性を調べたところ、イオン交換モルデナイトではNO_2の吸着・脱離は希土類イオンの種類に依存しないが、吸着NO_2とCOとの反応にはCe-交換体が活性を示すことを明らかにした。このことはCeがNO_2の活性化およびその反応に特異的に高い機能を有していることを示している。さらに、ゼオライトの中でも、Sio_2/Al_2O_3比の高いゼオライトであるZSM-5を用いると(Ce-ZSM-5)、NO_2の吸着がより強く、さらにCOとの反応性も高くなった。ZSM-5ではCe^<3+>が安定化され、Ce^<3+>⇔Ce^<4+>のレドックスが容易に起こるためと推定された。