[发明专利]蜂窝催化单元

说明书

本发明的课题是提供一种蜂窝催化单元，其含有沸石作为催化剂，且能够抑制沸石因硫导致的劣化、抑制沸石因水的吸收和脱离导致的破损。本发明的蜂窝催化单元具备蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁（9），所述多个孔格从一侧端面的第1端面延伸至另一侧端面的第2端面并成为流体的流路；隔壁（9）具有基部层（11）和涂布层（15），所述基部层（11）含有50～90质量%的沸石，所述涂布层（15）以厚度1～50μm被覆该基部层（11）的表面；涂布层（15）为含有1～5质量%氧化钒及二氧化钛的涂布层（A），或者为含有1～5质量%氧化钒、及二氧化钛与氧化钨的复合氧化物的涂布层（B）。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝催化单元。进一步详细地，涉及一种可用于NO_x的选择性催化还原（SCR）的负载沸石及氧化钒的蜂窝催化单元。

背景技术

从汽车的发动机等内燃机排出的废气中，含有一氧化碳（CO）、烃（HC）、氮氧化物（NO_x）等有害物质。在减少这样的有害物质、净化废气时，广泛使用催化反应。在汽油发动机中将空气与燃料的混合比（空燃比）维持在理论空燃比，一般使用三元催化剂，通过使废气中的CO、HC、NO_x与铂、铑等贵金属催化剂接触，转化为无害的CO₂、H₂O、N₂。

在柴油机中，一般地，由于空气量相对于燃料过量，因而不能将空燃比维持在理论空燃比，因而不能使用三元催化剂。虽然可使用氧化催化剂使CO和HC与过量空气中的O₂反应，转化为无害的CO₂、H₂O，但在柴油机的氧过量的废气气氛中，不能使NO_x还原为N₂。因此，柴油机的NO_x对策成为大问题。

作为在氧过量的气氛中还原NO_x的技术，可举出选择性催化还原（SCR）。选择性催化还原（SCR）是通过使氨（NH₃）与NO_x反应转化为N₂和H₂O的技术，以往用作火力发电站等的废气处理系统。近年来，正在进行将该技术应用于车载用柴油机中。但是，因为将NH₃装载在车辆上有危险，因此在罐中装入尿素水来进行搭载，通过将其喷射到废气中，从而在高温下水解，得到NH₃气，通过该NH₃来还原NO_x。

在火力发电站等的废气处理系统中，为了使NH₃与NO_x反应，使用二氧化钛-氧化钒催化剂。作为二氧化钛-氧化钒催化剂，有将二氧化钛-氧化钒与上述三元催化剂、氧化催化剂同样负载在陶瓷蜂窝载体中的二氧化钛-氧化钒催化剂（涂布型），以及将二氧化钛-氧化钒自身成形为蜂窝结构的二氧化钛-氧化钒催化剂（固体型）两种。近年来，基本为固体型。将与火力发电站等的废气处理系统中使用的催化剂相同的催化剂应用于车载用柴油机中是可能的。但是，为了以高效率进行NH₃净化，二氧化钛-氧化钒催化剂需要为大体积。因此，在将二氧化钛-氧化钒催化剂用作车载用方面存在问题。因此，寻求一种可小型化的、更高效的催化剂作为车载用催化剂。

作为比二氧化钛-氧化钒催化剂更高效的催化剂，可举出金属置换沸石（例如，铜离子交换沸石、铁离子交换沸石）。作为金属置换沸石催化剂的类型，与二氧化钛-氧化钒催化剂同样地有涂布型和固体型。车载用的催化剂通过具有耐热性的缓冲材固定于金属容器内。为了不使催化剂因车辆振动而移动，施加压缩力并用摩擦力来保持。因此，催化剂需要足以耐受压缩力的机械强度。涂布型（负载有沸石的蜂窝催化单元）因为陶瓷蜂窝载体具有机械强度，因此在强度上的问题少。固体型（沸石结构体）需要用沸石形成蜂窝结构。因此，固体型中，为了维持用来使沸石粒子彼此结合的无机结合材、强度，需要在沸石中加入骨料、纤维（例如，专利文献1、2）。

现有技术文献

专利文献