触媒表面反応の微視的非線形解析に基づくNO_X除去法の開発

基于催化剂表面反应微观非线性分析的NO_X去除方法开发

基本信息

批准号：
06505005
负责人：
乾智行
金额：
$ 26.5万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至 1995
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06505005/
关键词：
脱硝ディーゼル機関排気メタロシリケートイオン交換ZSM-5 脱アルミ高温耐熱性水蒸気改質反応オンサイト還元剤供給ディーゼル排気浄化 NO分解酸素過剰条件微量炭化水素共存 MFI型メタロシリケート触媒多孔性結晶マトリックス耐熱性貴金属修飾

项目摘要

ディーゼルエンジンの排気などO_2を高濃度含む排気ガス中のNO_X除去の研究は、最近では実用化に備えて触媒の耐久性の検討に重点が置かれている。H-ZSM-5をはじめとするゼオライト系触媒と、これにイオン交換法によって金属種を担持した触媒が盛んに研究の対象とされているが、これらは、高温、水蒸気共存条件下で脱アルミとそれにともなう触媒構造の損壊が避けられないため実用化は困難と見られる。これに対し、本研究者らは、Alの替わりに種々の金属種を水熱合成段階で取り込ませたメタロシリケートを調製し、これらのうちCOやNiを含有するメタロシリケート触媒が高いNO除去性能を発揮することを見い出してきた。本研究では、これらのメタロシリケートに高温熱処理を施し、NO除去性能と触媒の結晶構造の変化をイオン交換ZSM-5類と比較しながら検討した結果、メタロシリケートの耐熱性が格段に優れていることを見い出した。一方、脱硝助剤には、炭化水素類やアルコール類についての研究が多数行われているが、単純で反応性の高いH_2やCOの添加は、有効でないとされほとんど検討されていない。これらの成分が有効でなかったのは、触媒層の入り口付近で容易に燃焼してしまい、NO除去には効果を及ぼさなかったためと考えられる。これに対し、本研究者らは、メタンの改質反応によって高速で水素を合成する触媒の開発を行い、改質反応の大きな吸熱を炭化水素の触媒燃焼によるオンサイト熱供給で補い、この方法が極めて有効であることを見い出している。そこで、本研究では、この概念を酸素過剰条件下でのNO除去反応に適用し、H_2やCOをn-オクタンの水蒸気改質反応により触媒活性点の近傍で生成させて触媒表面をより還元的としてNOの転化を促す検討を行ったその結果、Ga-シリケートを触媒とした場合に、水の共存がNO転化率を顕著に増加させる効果を認めた。これは、酸素と水を高濃度含む実際の排気ガス条件により適合する可能性を示すもので、さらに検討を進める予定である。

从含有高浓度的O_2（例如柴油发动机排气）的排气气中去除NO_X的研究最近一直专注于检查催化剂的耐用性，以准备实际使用。基于沸石的催化剂（例如H-ZSM-5）和支持金属物种的催化剂是通过离子交换方法积极研究的，但是由于在高温和水蒸气共存条件下不可避免的情况，由于它们不可避免地会导致催化剂结构的损害，因此被认为很难实用。作为回应，研究人员制备了金属硅酸盐，其中在热液合成阶段将各种金属物种代替AL，并发现含有CO和NI的金属硅酸盐催化剂表现出很高的无去除性能。在这项研究中，我们通过比较离子 - 交换ZSM-5类型的催化剂晶体结构的变化和变化，通过对这些金属硅酸盐施加高温热处理来进行比较。另一方面，已经对碳氢化合物和醇进行了许多研究，用于脱硝化辅助物，但是添加简单且高度反应的H_2和CO被认为是无效的，几乎不考虑。据信，这些组件不有效的原因是它们很容易在催化剂层的入口附近燃烧，并且对去除否没有影响。作为回应，研究人员开发了一种催化剂，该催化剂通过甲烷的改革反应以高速合成氢，并通过通过碳水化合物的催化燃烧使用现场热供应来补充了重构反应的大量吸热，并发现该方法非常有效。因此，在这项研究中，该概念在多余的氧气条件下无需去除反应，并且通过N-辛烷的蒸汽重整反应来实现H_2和CO在催化活性点附近的形成，从而通过使催化剂表面更还原来促进不转化。结果，发现当使用Ga-silicate用作催化剂时，水的共存会显着增加NO转化率。这表明它可能与实际的排气条件兼容，包括高浓度的氧气和水，并计划进一步考虑。