[发明专利]利用混合金属氧化物催化剂的稀薄氮氧化物的吸留和分解方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用混合金属氧化物催化剂的氮氧化物的吸留和还原方法，更详细的涉及使用由水滑石型前体制造的混合金属氧化物催化剂来提高氮氧化物的吸附贮藏和解吸性能的方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是通过各种烟雾和酸雨以及大气的光化学反应副生出光化学烟雾以及对人体有害的各种二次污染物质(O₂、PAN等)、且引起水生态系的富营养化等的代表性的大气污染物质。

另外，氮氧化物是大部分的化石燃料的燃烧过程中必然产生的废气限制物质，作为将其分解并除去的方法，多样地使用选择性催化还原(SCR)技术等，该选择性催化还原技术利用汽油发动机的三元催化剂且将NH₃以及烃类等作为还原剂。

这样的方法在氧等其它成分一同存在的情况下分解效率急剧下降。另外，被实用化而大量使用的选择性催化还原法存在反应温度范围窄、由于催化剂老化(aging)而性能降低、设备以及运转费用高的问题，因此一直在进行为了对其进行改进的研究开发。

废气中存在氧的情况是，为了使化石燃料完全燃烧而充分供给氧量的情况下产生。这种情况下，残余氧大量消耗NOx还原剂或大大阻碍还原性能。因此，需要另外吸附贮藏NOx后进行解吸还原以防止因氧存在引起的NOx还原性能的降低、有效地进行NOx的分解的方法。根据这样的要求，正在进行对NOx吸留材料的研究开发。

NOx吸留材料以碱土金属氧化物BaO作为主要材料，这些氧化物对NO的吸附性能比NO₂低很多，所以需要用于使NO氧化后进行吸附的催化剂，主要是添加昂贵的过渡金属Pt而使用。但是这样的吸留材的最大吸留容量在350℃大概不过是10～20mg-NOx/g-cat，如果温度升高或降低，则容量大大降低。另外，吸留成分相比于NO是以NO₂为主要成分，在解吸过程中分解NOx的速度降低而在起到有效的吸留材的作用方面存在问题。

在专利文献1中，对氮氧化物还原分解进行了公开。但是，上述专利是涉及无氧的情况下的氮氧化物的还原分解，存在对于上述的含有氧的情况难以适用的问题。

专利文献2中，对利用了一氧化碳的氮氧化物的分解方法进行了公开。但是，上述专利中存在着在有氧的情况下除了氮氧化物以外还需要追加相当于氧的当量比量的CO的缺点。

另外，在专利文献3中，公开了选择使CH₄部分氧化而供给CO的方法，利用MMO催化剂分解N₂O和NOx的方法。但是，为了稀薄NOx和N₂O分解，需要与上述专利不同的另外的措施。

氧过量存在时，一般能够以比最大数千ppm单位的NOx浓度更高的％单位存在，所以用于将其除去的CO需要量非常庞大。此时，由还原剂的消耗量导致的NOx处理费用增加，难以找到适合的CO供给方法，排出的CO₂量也会成为问题。

专利文献1：韩国授权专利第563903号

专利文献2：韩国授权专利第654885号

专利文献3：韩国授权专利第638835号

发明内容

技术课题

本发明为了解决上述现有技术的问题，利用由水滑石型前体制造的混合金属氧化物催化剂，将NOx和N₂O等氮氧化物从共存的氧中选择性地分离吸附后，进行解吸处理，从而发现在氧共存的情况下也能够大大提高NOx和N₂O的分解性能，并基于此完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供利用由水滑石型前体制造的混合金属氧化物催化剂有效地进行被认为还原分解非常困难的氧存在下的NOx和N₂O分解的方法。

课题的解决手段

用于解决上述目的的本发明的方法，是一种稀薄氮氧化物的分解方法，其特征在于，包括：i)提供催化剂层的步骤，该催化剂层包含由水滑石(Hydrotalcite)型化合物前体制造的混合金属氧化物催化剂、在上述混合金属氧化物催化剂中浸渍或层间结合有贵金属的催化剂、或在上述混合金属氧化物催化剂中添加助催化剂且浸渍或层间结合有非贵金属的催化剂；

ii)使含有氧和氮氧化物的氧浓度为0.01％以上的废气通过上述催化剂层而选择性地吸附氮氧化物的步骤；

iii)使还原剂通过吸附有上述氮氧化物的催化剂层的步骤；以及

iv)利用上述还原剂分解解吸上述氮氧化物的步骤。

在本发明的一具体方式中，其特征在于，上述水滑石型前体由下述化学式1表示：

[化学式1]