特開 2022-187305 亜酸化窒素浄化システム及びそれを用いた亜酸化窒素浄化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187305

(43)【公開日】2022-12-19

(54)【発明の名称】亜酸化窒素浄化システム及びそれを用いた亜酸化窒素浄化方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/86 20060101AFI20221212BHJP

   B01J 23/63 20060101ALI20221212BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20221212BHJP

   F01N 3/18 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

B01D53/86 222

B01J23/63 A ZAB

B01D53/94 222

F01N3/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095277

(22)【出願日】2021-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001047

【氏名又は名称】弁理士法人セントクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲榊▼原 雄二

(72)【発明者】

【氏名】濱口 豪

(72)【発明者】

【氏名】加藤 千和

(72)【発明者】

【氏名】畑中 美穂

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】野竹 康正

(72)【発明者】

【氏名】田島 大輝

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091AA02

3G091AB05

3G091BA02

3G091BA14

3G091CA03

3G091GA01

3G091GA03

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4D148EA04

4G169AA03

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4G169BB04B

4G169BC43A

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4G169BC71B

4G169BC75A

4G169BC75B

4G169CA02

4G169CA03

4G169CA10

4G169CA13

4G169DA06

4G169EA02X

4G169EA19

4G169FC08

(57)【要約】

【課題】１００℃以下の低温下、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能に優れた亜酸化窒素浄化システムを提供すること。
【解決手段】水素（Ｈ_２）の存在下で亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を分解するためのＮ_２Ｏ分解触媒１を備える反応器２と、
前記反応器２にＨ_２を連続的に供給するための水素供給部４と、
前記反応器２内の温度を０～１００℃の範囲内に制御するための温度制御装置と、
を備えており、
前記Ｎ_２Ｏ分解触媒１がロジウム（Ｒｈ）と白金（Ｐｔ）とを含有するものである
ことを特徴とする亜酸化窒素浄化システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素（Ｈ_２）の存在下で亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を分解するためのＮ_２Ｏ分解触媒を備える反応器と、
前記反応器にＨ_２を連続的に供給するための水素供給部と、
前記反応器内の温度を０～１００℃の範囲内に制御するための温度制御装置と、
を備えており、
前記Ｎ_２Ｏ分解触媒がロジウム（Ｒｈ）と白金（Ｐｔ）とを含有するものである
ことを特徴とする亜酸化窒素浄化システム。

【請求項2】

前記Ｎ_２Ｏ分解触媒におけるＲｈとＰｔのモル比がＲｈ：Ｐｔ＝９５：５～２０：８０の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の亜酸化窒素浄化システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の亜酸化窒素浄化システムを用いて亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を浄化する方法であって、
前記反応器にＮ_２Ｏを含むガスを供給するとともに、前記水素供給部から前記反応器に水素（Ｈ_２）を連続的に供給し、０～１００℃の範囲内の温度下、Ｈ_２の存在下でＮ_２Ｏを前記Ｎ_２Ｏ分解触媒に接触させることを特徴とする亜酸化窒素浄化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、亜酸化窒素浄化システム及びそれを用いた亜酸化窒素浄化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼炉や自動車などから排出される燃焼排ガスや、加熱装置や化学プラントなどから排出される各種産業排ガス中に含まれる亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）は、成層圏で分解して一酸化窒素を生成し、また高い温室効果を示すことから、その効率的な分解除去方法の開発が望まれ、各種のＮ_２Ｏ分解触媒や分解装置及び分解方法が研究されている。

【0003】

例えば、Ｅ．Ｖ．Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ａ：Ｇｅｎｅｒａｌ、２００６年、第２９８巻、７３～７９頁（非特許文献１）には、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、又はＰｔ－Ｒｈ合金を用いたＮ_２Ｏの分解反応について記載されており、７５０℃の高温下においては、ＲｈのみからなるＮ_２Ｏ分解触媒が最もＮ_２Ｏ分解性能に優れており、ＰｔのみからなるＮ_２Ｏ分解触媒やＰｔ－Ｒｈ合金からなるＮ_２Ｏ分解触媒はＮ_２Ｏ分解性能に劣ることが示されている。

【0004】

また、特開２０１４－２３７１１７号公報（特許文献１）には、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の活性金属と、Ｃｅを含有する担体と、を含むＮ_２Ｏ分解触媒が開示されており、Ｒｈセリア複合酸化物からなるＮ_２Ｏ分解触媒が、５０℃の低温下において過渡Ｎ_２Ｏ分解活性を示すことが具体的に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－２３７１１７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Ｅ．Ｖ．Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ａ：Ｇｅｎｅｒａｌ、２００６年、第２９８巻、７３～７９頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ＲｈのみからなるＮ_２Ｏ分解触媒やＲｈセリア複合酸化物からなるＮ_２Ｏ分解触媒は、１００℃以下の低温下、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が高いものではなかった。

【0008】

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、１００℃以下の低温下、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能に優れた亜酸化窒素浄化システム及びそれを用いた亜酸化窒素浄化方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、７５０℃の高温下では、ＲｈのみからなるＮ_２Ｏ分解触媒に比べて、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能に劣っていたＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒が、１００℃以下の低温下かつ水素の存在下において、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能に優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0010】

すなわち、本発明の亜酸化窒素浄化システムは、水素（Ｈ_２）の存在下で亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を分解するためのＮ_２Ｏ分解触媒を備える反応器と、前記反応器にＨ_２を連続的に供給するための水素供給部と、前記反応器内の温度を０～１００℃の範囲内に制御するための温度制御装置と、を備えており、前記Ｎ_２Ｏ分解触媒がロジウム（Ｒｈ）と白金（Ｐｔ）とを含有するものであることを特徴とするものである。

【0011】

本発明の亜酸化窒素浄化システムにおいては、前記Ｎ_２Ｏ分解触媒におけるＲｈとＰｔのモル比がＲｈ：Ｐｔ＝９５：５～２０：８０の範囲内にあることが好ましい。

【0012】

また、本発明の亜酸化窒素浄化方法は、前記本発明の亜酸化窒素浄化システムを用いて亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を浄化する方法であって、前記反応器にＮ_２Ｏを含むガスを供給するとともに、前記水素供給部から前記反応器に水素（Ｈ_２）を連続的に供給し、０～１００℃の範囲内の温度下、Ｈ_２の存在下でＮ_２Ｏを前記Ｎ_２Ｏ分解触媒に接触させることを特徴とする方法である。

【0013】

なお、本発明によって、１００℃以下の低温下、定常状態において高い分解率でＮ_２Ｏを分解除去することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、活性点としてＲｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒においては、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、水素（Ｈ_２）の存在下であっても、１００℃以下の低温下では、還元（メタル化）されにくく、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性の定常的な維持が困難であるため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が低くなると推察される。また、活性点としてＰｔのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒においては、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＰｔは還元（メタル化）されやすいが、ＰｔのＮ_２Ｏ分解活性が低いため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能は低くなると推察される。

【0014】

一方、本発明に用いられるＮ_２Ｏ分解触媒においては、ＲｈにＰｔが複合化されているため、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、Ｐｔの触媒作用により、１００℃以下の低温下であっても、Ｈ_２の存在下で還元（メタル化）されると推察される。その結果、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性が定常的に維持されるため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が高くなると推察される。

【0015】

他方、ＲｈにＰｔが複合化されているＮ_２Ｏ分解触媒であっても、Ｈ_２が存在しない場合には、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、還元（メタル化）されにくく、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性の定常的な維持が困難であるため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能は低くなると推察される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、１００℃以下の低温下、定常状態において高い分解率でＮ_２Ｏを分解除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の亜酸化窒素浄化システムの好適な一実施態様を示す模式図である。

【図2】本発明の亜酸化窒素浄化システムの他の好適な一実施態様を示す模式図である。

【図3】実施例１～４及び比較例１～２で実施した亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の６０℃での分解実験におけるＮ_２Ｏの分解率を示すグラフである。

【図4】実施例１～４及び比較例１で実施した亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の１００℃での分解実験におけるＮ_２Ｏの分解率を示すグラフである。

【図5】参考例１～５で実施した亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の１５０℃での分解実験におけるＮ_２Ｏの分解率を示すグラフである。

【図6】参考例１～５で実施した亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の２００℃での分解実験におけるＮ_２Ｏの分解率を示すグラフである。

【図7】比較例３～８で実施した亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の３００℃での分解実験におけるＮ_２Ｏの分解率を示すグラフである。

【図8】Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１のＮ_２Ｏ分解触媒による亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験におけるＮ_２Ｏ分解率の温度依存性を示すグラフである。

【図9】Ｒｈ：Ｐｔ＝７：３のＮ_２Ｏ分解触媒による亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験におけるＮ_２Ｏ分解率の温度依存性を示すグラフである。

【図10】Ｒｈ：Ｐｔ＝５：５のＮ_２Ｏ分解触媒による亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験におけるＮ_２Ｏ分解率の温度依存性を示すグラフである。

【図11】Ｒｈ：Ｐｔ＝３：７のＮ_２Ｏ分解触媒による亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験におけるＮ_２Ｏ分解率の温度依存性を示すグラフである。

【図12】Ｒｈ：Ｐｔ＝１０：０のＮ_２Ｏ分解触媒による亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験におけるＮ_２Ｏ分解率の温度依存性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は前記図面に限定されるものではない。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合もある。

【0019】

〔亜酸化窒素浄化システム〕
先ず、本発明の亜酸化窒素浄化システムについて説明する。本発明の亜酸化窒素浄化システムは、水素（Ｈ_２）の存在下で亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を分解するためのＮ_２Ｏ分解触媒を備える反応器と、前記反応器にＨ_２を連続的に供給するための水素供給部と、前記反応器内の温度を０～１００℃の範囲内に制御するための温度制御装置とを備えるものであり、前記Ｎ_２Ｏ分解触媒はロジウム（Ｒｈ）と白金（Ｐｔ）とを含有するものである。

【0020】

図１は、本発明の亜酸化窒素浄化システムの好適な一実施態様を示す模式図である。図１に示した亜酸化窒素浄化システムにおいては、Ｎ_２Ｏ分解触媒１を備える反応器２に、Ｎ_２Ｏを含むガスＡを供給するための入ガス流路３が接続されており、入ガス流路３には、Ｎ_２Ｏを含むガスＡにＨ_２が混合され、Ｎ_２ＯとＨ_２とを含むガス（入ガス）Ｂが反応器２に供給されるように水素供給部４が接続されている。また、反応器２には、Ｎ_２Ｏが浄化されたガス（出ガス）Ｃを排出するための出ガス流路５が接続されており、反応器２内のガス入口側には温度センサー６が設置されており、この温度センサー６は温度制御装置（図示なし）に接続されている。

【0021】

また、図２は、本発明の亜酸化窒素浄化システムの他の好適な一実施態様を示す模式図である。図２に示した亜酸化窒素浄化システムにおいては、Ｎ_２Ｏ分解触媒１を備える反応器２に、Ｎ_２Ｏを含むガスＡを供給するための入ガス流路３が接続されており、反応器２内のガス入口側には、Ｎ_２Ｏを含むガスＡにＨ_２が混合され、Ｎ_２ＯとＨ_２とを含むガス（入ガス）ＢがＮ_２Ｏ分解触媒１に供給されるように水素供給部４が接続されている。また、反応器２には、Ｎ_２Ｏが浄化されたガス（出ガス）Ｃを排出するための出ガス流路５が接続されており、反応器２内のガス入口側には温度センサー６が設置されており、この温度センサー６は温度制御装置（図示なし）に接続されている。

【0022】

本発明に用いられるＮ_２Ｏ分解触媒１は、ＲｈとＰｔとを含有するものである。ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒においては、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、Ｐｔの触媒作用により、１００℃以下の低温下であっても、Ｈ_２の存在下で還元（メタル化）され、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性が定常的に維持されるため、定常的に高いＮ_２Ｏ分解性能を発揮することが可能となる。一方、Ｐｔを含まないＮ_２Ｏ分解触媒においては、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、Ｈ_２の存在下であっても、１００℃以下の低温下では、還元（メタル化）されにくく、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性を定常的に得ることが困難となり、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が低くなる。また、Ｒｈを含まないＮ_２Ｏ分解触媒においては、ＰｔのＮ_２Ｏ分解活性が低いため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能は低くなる。

【0023】

このようなＮ_２Ｏ分解触媒において、ＲｈとＰｔのモル比としては、Ｒｈ：Ｐｔ＝９５：５～２０：８０が好ましく、９０：１０～３０：７０がより好ましく、９０：１０～４０：６０が特に好ましい。Ｒｈの割合が前記上限を超えると、相対的にＰｔの割合が少なくなり、Ｐｔの触媒作用が十分に得られないため、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが、Ｈ_２の存在下であっても、１００℃以下の低温下では、還元（メタル化）されにくく、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性を定常的に得ることが困難となり、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が低くなる傾向にある。他方、Ｒｈの割合が前記下限未満になると、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性が得られないため、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能は低くなる傾向にある。

【0024】

また、前記Ｎ_２Ｏ分解触媒において、Ｒｈ及びＰｔは担体に担持されていることが好ましい。このような担体としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、チタニア等の金属酸化物が挙げられる。これらの金属酸化物は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。また、これらの金属酸化物の中でも、酸素吸放出性能に優れているという観点から、セリアが好ましい。さらに、これらの金属酸化物からなる担体は多孔質であることが好ましい。

【0025】

さらに、前記Ｎ_２Ｏ分解触媒１の形態としては特に制限はなく、例えば、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の公知の形態を採用することができる。また、このような形態のＮ_２Ｏ分解触媒１に用いられる基材についても特に制限はなく、例えば、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が挙げられる。さらに、前記基材の材質も特に制限はなく、例えば、コージェライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックス；クロム、ニッケル及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属が挙げられる。

【0026】

本発明に用いられる水素供給部４としては特に制限はないが、例えば、水素ボンベ、水電解装置、ＮＯｘ浄化用電気化学リアクター等が挙げられる。

【0027】

本発明に用いられる温度制御装置は、温度センサー６を用いて反応器２内の温度を測定し、この測定温度に基づいて、反応器２内の温度を０～１００℃の範囲内（好ましくは２０～８０℃の範囲内）に制御できる装置であれば特に制限はなく、例えば、マントルヒーター等の電熱線式ヒーター、赤外炉、ヒーターコア、ヒートポンプ、等の加熱装置や、熱交換器、ペルチェ素子クーラー等の冷却装置が挙げられる。

【0028】

〔亜酸化窒素浄化方法〕
次に、本発明の亜酸化窒素浄化方法を、図１及び図２に示した亜酸化窒素浄化システムを用いた場合を例に説明する。図１に示した亜酸化窒素浄化システムを用いて亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を浄化する方法は、本発明の亜酸化窒素浄化方法の好適な一実施態様であり、図２に示した亜酸化窒素浄化システムを用いて亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を浄化する方法は、本発明の亜酸化窒素浄化方法の他の好適な一実施態様である。なお、前記本発明の亜酸化窒素浄化システムの好適な一実施態様において説明した内容と重複する内容については省略する。

【0029】

本発明の亜酸化窒素浄化方法においては、反応器２にＮ_２Ｏを含むガスＡを供給するとともに、水素供給部４から反応器２に水素（Ｈ_２）を連続的に供給し、０～１００℃の範囲内の温度下、Ｈ_２の存在下でＮ_２ＯをＮ_２Ｏ分解触媒１に接触させることにより、ＮＯ_２を窒素（Ｎ_２）にまで分解する。

【0030】

図１に示した亜酸化窒素浄化システムでは、入ガス流路３において、Ｎ_２Ｏを含むガスＡに、水素供給部４からＨ_２を混合し、Ｎ_２ＯとＨ_２とを含むガス（入ガス）Ｂを反応器２に供給する。また、図２に示した亜酸化窒素浄化システムでは、Ｎ_２Ｏを含むガスＡを入ガス流路３から反応器２に供給するとともに、Ｈ_２を水素供給部４から反応器２に供給し、反応器２内のガス入口側でＮ_２ＯとＨ_２とを混合し、Ｎ_２Ｏ分解触媒１に供給する。

【0031】

Ｎ_２ＯとＨ_２とを含むガスにおいて、Ｎ_２Ｏに対するＨ_２の体積比としては、Ｈ_２／Ｎ_２Ｏ＝１～１０が好ましく、Ｈ_２／Ｎ_２Ｏ＝１．２～５がより好ましい。Ｈ_２の割合が前記下限未満になると、Ｎ_２Ｏの分解反応によって酸化状態となったＲｈが十分に還元（メタル化）されにくく、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性を定常的に得ることが困難となり、定常状態でのＮ_２Ｏ分解性能が低くなる傾向にあり、他方、Ｈ_２の割合が前記上限を超えると、Ｈ_２供給分のエネルギーが無駄になり、高コスト化する傾向にある。

【0032】

供給されるガスの流量としては特に制限はないが、例えば、Ｎ_２Ｏ分解触媒１に供給される入ガス（Ｎ_２ＯとＨ_２とを含むガス）Ｂの流量が、空間速度（＝ガス流量／触媒体積）で、１００～１００００／分の範囲内にあることが好ましく、１５０～８０００／分の範囲内にあることがより好ましい。

【0033】

本発明の亜酸化窒素浄化方法においては、反応器２内の温度を０～１００℃の範囲内に制御し、この温度下、Ｈ_２の存在下でＮ_２ＯをＮ_２Ｏ分解触媒１に接触させる必要がある。反応器２内の温度が前記下限未満になると、Ｎ_２Ｏ分解触媒の活性が十分に得られない。他方、反応器２内の温度が前記上限を超えると、反応器２内の温度を上げるためにエネルギーが必要となり、高コスト化する。

【0034】

このように、所定の温度下、Ｈ_２の存在下でＮ_２ＯをＮ_２Ｏ分解触媒１に接触させることによって、Ｎ_２ＯはＮ_２にまで分解され、Ｎ_２Ｏが浄化されたガス（出ガス）として出ガス流路５から排出される。そして、このＮ_２Ｏの分解反応により、Ｎ_２Ｏ分解触媒を構成するＲｈは酸化状態となるが、本発明においては、Ｎ_２Ｏ分解触媒にＰｔが含まれているため、１００℃以下の低温下であって、Ｈ_２の存在下、Ｐｔの触媒作用により、酸化状態のＲｈが還元（メタル化）される。その結果、Ｒｈの高いＮ_２Ｏ分解活性を定常的に維持することができ、定常状態において高い分解率でＮ_２Ｏを分解除去することが可能となる。

【0035】

以上、図１及び図２を参照して本発明の亜酸化窒素浄化システム及び亜酸化窒素浄化方法の好適な実施形態について説明したが、本発明の亜酸化窒素浄化システム及び亜酸化窒素浄化方法は上記実施形態に限定されるものではない。

【実施例0036】

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0037】

（調製例１）
イオン交換水１００ｍｌに硝酸ロジウム水溶液（株式会社キャタラー製、Ｒｈ濃度：２．７５質量％）３．２７ｇ及び硝酸白金水溶液（株式会社キャタラー製、Ｒｈ濃度：４．５７質量％）０．４１ｇを添加して撹拌し、さらに、ＣｅＯ_２粉末（第一稀元素化学工業株式会社製「酸化セリウム」）１０ｇを添加して撹拌し、得られた混合物を１５０℃で蒸発乾固させた。得られた乾固物を大気中、３００℃で３時間焼成してＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子を得た。その後、このＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子を圧粉成形した後、破砕して、平均粒子径が約１ｍｍのＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．９質量部、Ｐｔ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．２質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝９：１）を得た。

【0038】

（調製例２）
硝酸ロジウム水溶液の量を２．５５ｇに、硝酸白金水溶液の量を１．２４ｇに変更した以外は調製例１と同様にして、平均粒子径が約１ｍｍのＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．７質量部、Ｐｔ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．６質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝７：３）を得た。

【0039】

（調製例３）
硝酸ロジウム水溶液の量を１．８２ｇに、硝酸白金水溶液の量を２．０７ｇに変更した以外は調製例１と同様にして、平均粒子径が約１ｍｍのＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．５質量部、Ｐｔ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．９５質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝５：５）を得た。

【0040】

（調製例４）
硝酸ロジウム水溶液の量を１．０９ｇに、硝酸白金水溶液の量を２．９０ｇに変更した以外は調製例１と同様にして、平均粒子径が約１ｍｍのＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して０．３質量部、Ｐｔ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して１．３質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝３：７）を得た。

【0041】

（比較調製例１）
硝酸ロジウム水溶液の量を３．６４ｇに変更し、硝酸白金水溶液を用いなかった以外は調製例１と同様にして、平均粒子径が約１ｍｍのＲｈ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して１質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝１０：０）を得た。

【0042】

（比較調製例２）
硝酸白金水溶液の量を４．１４ｇに変更し、硝酸ロジウム水溶液を用いなかった以外は調製例１と同様にして、平均粒子径が約１ｍｍのＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｐｔ担持量：ＣｅＯ_２１００質量部に対して１．９質量部、Ｒｈ：Ｐｔ（モル比）＝０：１０）を得た。

【0043】

（実施例１）
図１に示した亜酸化窒素浄化システムを用いて、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解実験を行った。すなわち、先ず、調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）１ｇを内径１２ｍｍの反応器２に充填し（充填量：約１ｍｌ）、この反応器２の入ガス流路３に水素供給部４（水素ボンベ）を接続した。

【0044】

次に、窒素ガスを入ガス流路３から反応器２に流量５Ｌ／分、温度３００℃の条件で５分間供給してＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）からなる触媒層（Ｎ_２Ｏ分解触媒１）に前処理を施した。

【0045】

その後、Ｎ_２Ｏと水分とを含有するガスＡにＨ_２を混合した入ガスＢ（Ｎ_２Ｏ（５００ｐｐｍ）＋Ｈ_２（３０００ｐｐｍ）＋Ｈ_２Ｏ（５％）＋Ｎ_２（残部））を、入ガス流路３から反応器２に流量５Ｌ／分、温度６０℃又は１００℃の条件で供給し、Ｎ_２Ｏの分解反応を行った。定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を非分散赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）を用いて測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0046】

（実施例２）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例２で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝７：３）１ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0047】

（実施例３）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例３で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝５：５）１ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0048】

（実施例４）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例４で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝３：７）１ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0049】

（比較例１）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに比較調製例１で得られたＲｈ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝１０：０）１ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0050】

（比較例２）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに比較調製例２で得られたＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝０：１０）１ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応（温度６０℃のみ）を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0051】

（参考例１）
Ｎ_２Ｏと水分とを含有するガスＡにＨ_２を混合した入ガスＢ（Ｎ_２Ｏ（５００ｐｐｍ）＋Ｈ_２（３０００ｐｐｍ）＋Ｈ_２Ｏ（５％）＋Ｎ_２（残部））を、入ガス流路３から反応器２に流量５Ｌ／分、温度１５０℃又は２００℃の条件で供給した以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0052】

（参考例２）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例２で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝７：３）１ｇを用いた以外は参考例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0053】

（参考例３）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例３で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝５：５）１ｇを用いた以外は参考例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0054】

（参考例４）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例４で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝３：７）１ｇを用いた以外は参考例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0055】

（参考例５）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに比較調製例１で得られたＲｈ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝１０：０）１ｇを用いた以外は参考例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0056】

（比較例３）
Ｎ_２Ｏを含有する入ガスＢ（Ｎ_２Ｏ（５００ｐｐｍ）＋Ｈ_２（０ｐｐｍ）＋Ｈ_２Ｏ（０％）＋Ｎ_２（残部））を、入ガス流路３から反応器２に流量５Ｌ／分、温度３００℃の条件で供給した以外は実施例１と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0057】

（比較例４）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例２で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝７：３）１ｇを用いた以外は比較例３と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0058】

（比較例５）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例３で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝５：５）１ｇを用いた以外は比較例３と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0059】

（比較例６）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに調製例４で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝３：７）１ｇを用いた以外は比較例３と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0060】

（比較例７）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに比較調製例１で得られたＲｈ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝１０：０）１ｇを用いた以外は比較例３と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0061】

（比較例８）
調製例１で得られたＲｈＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝９：１）の代わりに比較調製例２で得られたＰｔ担持ＣｅＯ_２粒子（Ｒｈ：Ｐｔ＝０：１０）１ｇを用いた以外は比較例３と同様にしてＮ_２Ｏの分解反応を行い、定常状態におけるＮ_２Ｏ分解触媒１への入ガスＢ及び出ガスＣのＮ_２Ｏ濃度を測定し、Ｎ_２Ｏ分解率を求めた。その結果を表１に示す。

【0062】

【表1】

【0063】

表１に示した結果に基づいて、各分解温度について、各Ｎ_２Ｏ分解触媒のＮ_２Ｏ分解率を示すグラフを作成した。その結果を図３～図７に示す。

【0064】

図３～図４に示したように、ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムは、６０℃で作動させると、Ｒｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システム及びＰｔのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムに比べて、また、１００℃で作動させると、Ｒｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムに比べて、定常状態でのＮ_２Ｏ分解率が高くなることがわかった。

【0065】

一方、図５～図６に示したように、１５０℃又は２００℃で作動させた場合には、ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システム及びＲｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムのいずれにおいても、定常状態でのＮ_２Ｏ分解率は高くなった。

【0066】

他方、図７に示したように、Ｈ_２を供給せずに３００℃で作動させた場合には、ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システム、Ｒｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システム、及びＰｔのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムのいずれにおいても、定常状態でのＮ_２Ｏ分解率は低くなった。

【0067】

また、表１に示した結果に基づいて、各Ｎ_２Ｏ分解触媒について、各分解温度におけるＮ_２Ｏ分解率を示すグラフを作成した。その結果を図８～図１２に示す。

【0068】

図８～図１１に示したように、ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムは、１００℃以下の温度で作動させても、定常状態での高いＮ_２Ｏ分解率が維持されることがわかった。

【0069】

一方、図１２に示したように、Ｒｈのみを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムは、１５０℃又は２００℃で作動させると、定常状態でのＮ_２Ｏ分解率は高くなったが、１００℃以下の温度で作動させると、定常状態でのＮ_２Ｏ分解率が低くなることがわかった。

【0070】

以上の結果から、ＲｈとＰｔとを含有するＮ_２Ｏ分解触媒を備えているＮ_２Ｏ浄化システムは、１００℃以下の低温下で作動させても、定常状態において、優れたＮ_２Ｏ分解性能を発揮することがわかった。

【産業上の利用可能性】

【0071】

以上説明したように、本発明によれば、１００℃以下の低温下、定常状態において高い分解率でＮ_２Ｏを分解除去することが可能となる。

【0072】

したがって、本発明の亜酸化窒素浄化システムは、燃焼炉や自動車等から排出される燃焼排ガスや加熱装置や化学プラント等から排出される各種産業排ガスが１００℃以下の温度になった場合であっても、これらの排ガスを加熱することなく、これらの排ガス中に含まれるＮ_２Ｏを高い分解率で浄化することができるシステムとして有用である。

【符号の説明】

【0073】

１：Ｎ_２Ｏ分解触媒
２：反応器
３：入ガス流路
４：水素供給部
５：出ガス流路
６：温度センサー
Ａ：Ｎ_２Ｏを含むガス
Ｂ：入ガス（Ｎ_２Ｏと水素とを含むガス）
Ｃ：出ガス（Ｎ_２Ｏが浄化されたガス）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】