[发明专利]稀土元素骨架置换沸石及其制造方法、以及使用了它们的NOx吸附材料、选择性还原催化剂以及汽车废气催化剂

说明书

本发明提供NOx吸附量更高的、新型的稀土元素骨架置换沸石及其制造方法、以及使用了它们的NOx吸附构件以及汽车废气用催化剂等。稀土元素骨架置换沸石，其特征在于，至少含有沸石、以及选自由Ce、La、Nd以及Pr组成的组中的至少1种以上的稀土元素，并且，前述稀土元素的含有比例相对于总量而言合计为1～15质量％且形成前述沸石的骨架的Al原子及/或Si原子的一部分被前述稀土元素置换。

技术领域

本发明涉及新型的稀土元素骨架置换沸石及其制造方法、以及、使用了它们的NOx吸附材料、选择性还原催化剂以及汽车废气催化剂等。

背景技术

大气中的NOx引起光化学烟雾、酸雨等大气污染。因此一直以来，从作为NOx产生源之一的具备汽油发动机、柴油发动机等内燃机的汽车等产生源所排放的NOx成为了社会性问题。在这一状况下，NOx净化系统更大程度的高性能化备受关注。

作为NOx净化系统，例如，在广泛的领域中使用了基于氨或尿素等氮系化合物的NOx的选择性还原催化剂(SCR：Selective Catalytic Reduction)。另外，作为SCR用途，已知有火力发电站、燃气轮机(gas turbines)、燃煤发电站、燃煤热电联产工厂(cogeneration plants)、炼油厂加热器、化学处理工业、炉、焦炭炉、城市废弃物处理设备、焚烧装置的锅炉等。

另外最近，例如，作为柴油发动机车辆中的NOx的净化方法，正在普及尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)系统。在该尿素SCR系统中，通过将尿素水喷射于排放管路中，在高温下使尿素水解而生成氨(NH₃)气体，使得该氨吸附于SCR催化剂，在SCR催化剂上使NOx与氨进行化学反应，从而净化为氮气以及水。

此外，在废气路径成为氧过量的高空燃比(rich)状态的柴油发动机、分层燃烧(stratified charge combustion)时的汽油直喷发动机、稀薄燃烧发动机等方面，无法进行使用了三元催化剂的还原处理，因而在这些发动机中为了将NOx进行还原处理，使用了NOx吸藏还原型催化剂、稀薄(lean)NOx催化剂。在这些催化剂中，在使用了铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等贵金属的基础上，还使用了NOx吸藏材料(NOx捕获材料)，事先将废气中的NOx暂时性地吸藏于NOx吸藏材料，下文中设为化学计量比(stoichiometric)状态或者高空燃比状态而使得NOx脱附从而进行了还原净化。

关于作为含水铝硅酸盐的一种的沸石，具有规则的且具有一定的尺寸的细孔的晶体结构，除了利用了极性、分子直径的差异的各种无机分子或者有机分子的吸附剂或分离剂之外，还在干燥剂、脱水剂、离子交换体、石油炼制催化剂、石油化学催化剂、固体酸催化剂等各种用途方面，在工业上广泛地使用。另外，关于沸石，除了用作催化剂载体、SCR催化剂之外，还广泛地用作用于吸附NO、NO₂等氮氧化物(NOx)的NOx吸藏材料等。

例如在专利文献1～6中提出了，使用特定结构的沸石、Cu负载沸石、Fe负载沸石等负载过渡金属的沸石等，作为NOx吸藏材料、SCR用催化剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2013/069713A1

专利文献2：日本特开2015-027673号公报

专利文献3：日本特开2015-151887号公报

专利文献4：日本特开2015-196115号公报

专利文献5：日本特开2016-195992号公报

专利文献6：日本特开2015-188858号公报

发明内容

发明所要解决的课题