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(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】P2025156915
(43)【公開日】2025-10-15
(54)【発明の名称】アンモニア分解触媒
(51)【国際特許分類】
B01J 29/76 20060101AFI20251007BHJP
B01D 53/86 20060101ALI20251007BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20251007BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20251007BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20251007BHJP
【ＦＩ】
B01J29/76 A ZAB
B01D53/86 228
B01D53/94 228
F01N3/10 A
F01N3/28 301P
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024059673
(22)【出願日】2024-04-02
(71)【出願人】
【識別番号】000228198
【氏名又は名称】エヌ・イーケムキャット株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】安藤 竜児
(72)【発明者】
【氏名】吉田 優里
(72)【発明者】
【氏名】田中 弘毅
(72)【発明者】
【氏名】長久保 準基
【テーマコード（参考）】
3G091
4D148
4G169
【Ｆターム（参考）】
3G091AB05
3G091BA14
3G091FB02
3G091GB06W
3G091GB07W
3G091GB09W
4D148AA08
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4D148BA06X
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4G169ZA19B
4G169ZD01
4G169ZD06
4G169ZF05A
4G169ZF05B
4G169ZF07A
(57)【要約】
【課題】２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されたアンモニア分解触媒を提供する。
【解決手段】基材と、前記基材上に設けられた第一層と、を備え、前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒である。
【選択図】図１
【解決手段】基材と、前記基材上に設けられた第一層と、を備え、前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材上に設けられた第一層と、を備え、
前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒。
前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒。
【請求項2】
前記第一層の前記基材に対向する第一面と反対側の第二面上に設けられた第二層を更に備え、
前記第二層は、第二ゼオライトを含む、請求項１に記載のアンモニア分解触媒。
前記第二層は、第二ゼオライトを含む、請求項１に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項3】
前記第一ゼオライトは、遷移金属元素イオン交換ゼオライトである、請求項１に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項4】
前記第二ゼオライトは、遷移金属元素イオン交換ゼオライトである、請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項5】
前記遷移金属元素イオン交換ゼオライトは、銅でイオン交換されたゼオライトである、請求項３または請求項４に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項6】
前記銅でイオン交換されたゼオライトの酸化銅で計算した場合の銅の含有率は、０．１質量％以上１０質量％以下である、請求項５に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項7】
前記第一ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有する、請求項１または請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項8】
前記第二ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有する、請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項9】
前記白金族金属は、白金またはパラジウムである、請求項１または請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項10】
前記第一ゼオライトの質量に対する、前記白金または前記パラジウムの質量の百分率は、０．１％以上５％以下である、請求項９に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項11】
前記アンモニア分解触媒は、前記基材と、前記基材上に設けられた前記第一層と、から構成され、
前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１に記載のアンモニア分解触媒。
前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１に記載のアンモニア分解触媒。
【請求項12】
前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記第二層の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
前記第二層の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項２に記載のアンモニア分解触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンモニア分解触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
アンモニア（ＮＨ３）は燃焼しても二酸化炭素を発生しないことから、近年のカーボンニュートラル社会に向けた社会動向の中で、化石燃料に代わるカーボンフリー燃料としての検討が進んでいる。例えば、電力分野では石炭火力発電へのアンモニア混焼や、アンモニアの専焼技術が検討されている。また、内燃機関分野では、アンモニアを外航船等の燃料に適用する技術が検討されている。
【0003】
アンモニアを燃料として用いる場合、排ガスとしてＮＯｘ、Ｎ２Ｏが発生する。また、アンモニアは着火性が悪いことから、未燃のアンモニアがスリップして、排ガスに含まれる。
【0004】
これらの排ガス成分を浄化する手段として、例えば特許文献１に示されるような、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：選択接触還元）触媒、および、アンモニア酸化触媒を含むアンモニア分解触媒の適用が想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２２－１０５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ＳＣＲ触媒は、排ガス中のＮＨ３、ＮＯｘおよびＮ２ＯをＳＣＲ反応により浄化する。しかし、アンモニアを燃料として用いる場合、排ガス中のアンモニア量が多いため、ＮＨ３スリップを十分に抑制することが難しい。
【0007】
アンモニア酸化触媒は、ＮＨ３スリップを抑制できる。一方、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３の酸化に伴い、ＣＯ２と比べて約３００倍の地球温暖化係数を示すＮ２Ｏが生成されやすい。
【0008】
このため、アンモニアを燃料として利用する船舶や発電機等の設備において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されたアンモニア分解触媒の開発が望まれている。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の目的は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されたアンモニア分解触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。
（１）基材と、前記基材上に設けられた第一層と、を備え、
前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒。
（１）基材と、前記基材上に設けられた第一層と、を備え、
前記第一層は、第一ゼオライトと、前記第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒。
【0011】
（２）前記第一層の前記基材に対向する第一面と反対側の第二面上に設けられた第二層をさらに備え、
前記第二層は、第二ゼオライトを含む、（１）に記載のアンモニア分解触媒。
前記第二層は、第二ゼオライトを含む、（１）に記載のアンモニア分解触媒。
【0012】
（３）前記第一ゼオライトは、遷移金属元素イオン交換ゼオライトである、（１）または（２）に記載のアンモニア分解触媒。
【0013】
（４）前記第二ゼオライトは、遷移金属元素イオン交換ゼオライトである、（２）に記載のアンモニア分解触媒。
【0014】
（５）前記遷移金属元素イオン交換ゼオライトは、銅でイオン交換されたゼオライトである、（３）または（４）に記載のアンモニア分解触媒。
【0015】
（６）前記銅でイオン交換されたゼオライトの酸化銅で計算した場合の銅の含有率は、０．１質量％以上１０質量％以下である、（５）に記載のアンモニア分解触媒。
【0016】
（７）前記第一ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有する、（１）～（６）のいずれかに記載のアンモニア分解触媒。
【0017】
（８）前記第二ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有する、（２）に記載のアンモニア分解触媒。
【0018】
（９）前記白金族金属は、白金またはパラジウムである、（１）から（８）のいずれかに記載のアンモニア分解触媒。
【0019】
（１０）前記第一ゼオライトの質量に対する、前記白金または前記パラジウムの質量の百分率は、０．１％以上５％以下である、（１）から（９）のいずれかに記載のアンモニア分解触媒。
【0020】
（１１）前記アンモニア分解触媒は、前記基材と、前記基材上に設けられた前記第一層と、から構成され、
前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下である、（１）に記載のアンモニア分解触媒。
前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下である、（１）に記載のアンモニア分解触媒。
【0021】
（１２）前記第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記第二層の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下である、（２）に記載のアンモニア分解触媒。
前記第二層の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下である、（２）に記載のアンモニア分解触媒。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が少ないアンモニア分解触媒を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施形態１に係るアンモニア分解触媒のメカニズムを説明する図である。
【図2】従来のアンモニア分解触媒のメカニズムを説明する図である。
【図3】実施形態１に係るアンモニア分解触媒の模式的断面図である。
【図4】実施形態２に係るアンモニア分解触媒の模式的断面図である。
【図5】アンモニア分解触媒の断面の光学顕微鏡像の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明のアンモニア分解触媒の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
【0025】
本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、Ａ以上Ｂ以下を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。
【0026】
［実施形態１：アンモニア分解触媒］
本発明の一実施形態（以下「実施形態１」とも記す。）に係るアンモニア分解触媒は、基材と、基材上に設けられた第一層と、を備え、第一層は、第一ゼオライトと、第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒である。
本発明の一実施形態（以下「実施形態１」とも記す。）に係るアンモニア分解触媒は、基材と、基材上に設けられた第一層と、を備え、第一層は、第一ゼオライトと、第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む、アンモニア分解触媒である。
【0027】
実施形態１のアンモニア分解触媒は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されている。この理由は、以下の通りと推察される。
【0028】
白金族金属は、ＮＨ３を酸化する触媒である。ＮＨ３は白金族金属の触媒能により酸化され、Ｎ２、並びに、ＮＯおよびＮＯ２（以下、ＮＯおよびＮＯ２をまとめてＮＯｘとも記す。）が生成される。また、白金族金属は、ＮＯ２とＮＨ３とを反応させる触媒でもある。ＮＯ２とＮＨ３とが白金族金属の触媒能により反応すると、Ｎ２Ｏが生成される。
【0029】
ゼオライトは、ＮＨ３を吸着し、ゼオライト上でＮＯｘとＮＨ３とを反応させ、ＮＯｘをＮ２に還元する。
【0030】
実施形態１のアンモニア分解触媒は、白金族金属を含むため、ＮＨ３を酸化し、ＮＨ３スリップを抑制できる。さらに、図１に示されるように、実施形態１のアンモニア分解触媒において、白金族金属３は第一ゼオライト２に付着しており、白金族金属３と第一ゼオライト２との距離が近い。これによると、白金族金属３により生成されたＮＯｘが第一ゼオライト２に吸着されているＮＨ３と反応しやすく、ＮＯｘがＮ２に還元されやすい。このため、白金族金属３によるＮＯ２とＮＨ３との反応が抑制され、Ｎ２Ｏの生成が抑制される。
【0031】
特許文献１等の従来のアンモニア分解触媒では、図２に示されるように、白金族金属３は、第一ゼオライト２に付着せず、白金族金属３と第一ゼオライト２とは、離れて存在していた。このため、従来のアンモニア分解触媒では、白金族金属３により生成されたＮＯ２が、再び白金族金属３によりＮＨ３と反応し、Ｎ２Ｏが生成されやすい。
【0032】
＜構造＞
図３に示されるように、実施形態１のアンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１と、を備える。図３に示されるように、アンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１とからなることができる。この場合、第一層１１の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１８０μｍ以下がさらに好ましい。第一層１１の厚さが５μｍ以上であると、ＮＨ３スリップの抑制性能およびＮ２Ｏ生成の抑制性能を向上させることができる。第一層１１の厚さが２００μｍ以下であると、排ガスが第一層１１を通過する際の圧損を低減することができる。
図３に示されるように、実施形態１のアンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１と、を備える。図３に示されるように、アンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１とからなることができる。この場合、第一層１１の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１８０μｍ以下がさらに好ましい。第一層１１の厚さが５μｍ以上であると、ＮＨ３スリップの抑制性能およびＮ２Ｏ生成の抑制性能を向上させることができる。第一層１１の厚さが２００μｍ以下であると、排ガスが第一層１１を通過する際の圧損を低減することができる。
【0033】
本開示において「第一層の厚さが５μｍ以上２００μｍ以下である」とは、任意の５箇所のそれぞれで測定された第一層の厚さが、すべて５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であることを意味する。後述の第二層の厚さについても、同様の意味である。
【0034】
任意の５箇所の第一層の厚さは、以下の手順で測定される。アンモニア分解触媒を第一層の厚さ方向に平行な断面で切り出し、第一層の断面が露出した測定用試料を得る。測定用試料を光学顕微鏡で３０～３００倍で観察して、観察像を得る。測定視野中の任意の５箇所で、第一層の基材側の界面を基準として、前記界面から第一層の表面までの最短距離を測定する。第一層の上に第二層が設けられている場合は、第一層の基材側の界面を基準として、前記界面から第一層の第二層側の界面までの最短距離を測定する。なお、測定視野中の第一層の厚さが、明らかにばらつきを有する場合は、任意の５箇所は、厚さが最も小さい箇所、および、厚さが最も大きい箇所を含むように設定される。
【0035】
図５は、基材１０がハニカム構造体であるアンモニア分解触媒を、第一層１１の厚さ方向に平行な断面で切り出して得られた測定用試料の光学顕微鏡像の一例である。図５では、第一層１１の厚さにばらつきがあるため、任意の５箇所は、厚さが最も小さい箇所（図５において、ａ、ｂで示される箇所）、および、厚さが最も大きい箇所（図５において、ｃ、ｄで示される箇所）を含むように設定される。
【0036】
後述の第二層の厚さにも、第一層と同様に測定される。
【0037】
＜基材＞
実施形態１のアンモニア分解触媒において、基材は、アンモニア分解触媒で汎用されているハニカム構造体を用いることができる。ハニカム構造体としては、コージェライト、シリコンカーバイド、窒化珪素等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体、ステンレス製等のワイヤメッシュ担体、スチールウール状のニットワイヤ担体等が挙げられる。また、その形状も、特に限定されず、例えば角柱状、円筒状、球状、ハニカム状、シート状等の任意の形状のものが選択可能である。これらは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
実施形態１のアンモニア分解触媒において、基材は、アンモニア分解触媒で汎用されているハニカム構造体を用いることができる。ハニカム構造体としては、コージェライト、シリコンカーバイド、窒化珪素等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体、ステンレス製等のワイヤメッシュ担体、スチールウール状のニットワイヤ担体等が挙げられる。また、その形状も、特に限定されず、例えば角柱状、円筒状、球状、ハニカム状、シート状等の任意の形状のものが選択可能である。これらは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【0038】
ハニカム構造体としては、気体流路が連通しているフロースルー型構造体と、気体流路の一部端面が目封じされ、かつ、気体流路の壁面を通して気体が流通可能になっているウォールフロー型構造体とが広く知られており、これらはいずれも適用可能である。
【0039】
＜第一層＞
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一層は基材上に設けられる。第一層は、基材の表面の少なくとも一部を被覆することが好ましく、基材の表面の全部を被覆することがさらに好ましい。本発明の効果を損なわない限りにおいて、基材の一部が第一層で被覆されていなくても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一層は基材上に設けられる。第一層は、基材の表面の少なくとも一部を被覆することが好ましく、基材の表面の全部を被覆することがさらに好ましい。本発明の効果を損なわない限りにおいて、基材の一部が第一層で被覆されていなくても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【0040】
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一層は第一ゼオライトと、第一ゼオライトに付着している白金族金属と、を含む。
【0041】
≪第一ゼオライト≫
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一ゼオライトは、アンモニア分解触媒で汎用されている各種ゼオライトを用いることができる。ゼオライトには、結晶性アルミノケイ酸塩の他、結晶性リン酸アルミニウム（ＡＬＰＯ：Ａｌｕｍｉｎｏ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）や結晶性ケイ酸リン酸アルミニウム（ＳＡＰＯ：Ｓｉｌｉｃａ－ａｌｕｍｉｎｏ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）等の、ミクロ細孔を有しゼオライトと同様の層状構造を有する結晶性金属アルミノリン酸塩（Ｃｒｙｓｔａｌ ｍｅｔａｌ ａｌｕｍｉｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）が包含される。その具体例としては、ＳＡＰＯ－３４やＳＡＰＯ－１８等の、アルミノリン酸塩（Ａｌｕｍｉｎｏ－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）と呼ばれるものが挙げられるが、これらに限定されない。
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一ゼオライトは、アンモニア分解触媒で汎用されている各種ゼオライトを用いることができる。ゼオライトには、結晶性アルミノケイ酸塩の他、結晶性リン酸アルミニウム（ＡＬＰＯ：Ａｌｕｍｉｎｏ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）や結晶性ケイ酸リン酸アルミニウム（ＳＡＰＯ：Ｓｉｌｉｃａ－ａｌｕｍｉｎｏ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）等の、ミクロ細孔を有しゼオライトと同様の層状構造を有する結晶性金属アルミノリン酸塩（Ｃｒｙｓｔａｌ ｍｅｔａｌ ａｌｕｍｉｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）が包含される。その具体例としては、ＳＡＰＯ－３４やＳＡＰＯ－１８等の、アルミノリン酸塩（Ａｌｕｍｉｎｏ－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）と呼ばれるものが挙げられるが、これらに限定されない。
【0042】
一般にゼオライトには固体酸点として、カチオンがカウンターイオンとして存在し、そのカチオンとしては、アンモニウムイオンやプロトンが一般的である。第一ゼオライトは、ゼオライトのカチオンサイトを遷移金属元素とイオン交換した、遷移金属元素イオン交換ゼオライトが好ましい。遷移金属元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、レニウム（Ｒｅ）等が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、ニッケル、コバルト、銅、鉄、マンガンが好ましく、銅、鉄がより好ましい。Ｎ２Ｏ生成の抑制性能の向上の観点から、第一ゼオライトは、銅でイオン交換されたゼオライト、または、鉄でイオン交換されたゼオライトが好ましい。
【0043】
第一ゼオライトが遷移金属元素イオン交換ゼオライトの場合、ゼオライトのイオン交換率は、イオン交換サイトであるＡｌに対して、モル基準で１～１００％が好ましく、１０～９５％がより好ましく、３０～９０％がさらに好ましい。イオン交換率が１００％である場合には、ゼオライト中のカチオン種すべてが遷移金属元素イオンでイオン交換されていることを意味する。遷移金属元素は、そのすべてがイオン交換されていてもよいが、その一部が酸化銅や酸化鉄等の酸化物の状態で存在していてもよい。
【0044】
第一ゼオライトが銅でイオン交換されたゼオライトの場合、銅でイオン交換されたゼオライトの酸化銅（ＣｕＯ）で計算した場合の銅の含有率は、０．１質量％以上１０質量％が好ましく、１質量％以上７質量％以下がより好ましく、２質量％以上６質量％以下がさらに好ましい。前記銅の含有率は、蛍光Ｘ線や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）等の一般的な測定方法で計測することができる。
【0045】
第一ゼオライトが鉄でイオン交換されたゼオライトの場合、鉄でイオン交換されたゼオライトの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）で計算した場合の鉄の含有率は、０．１質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上９質量％以下がより好ましく、２質量％以上８質量％以下がさらに好ましい。前記鉄の含有率は、蛍光Ｘ線や、ＩＣＰ等の一般的な測定方法で計測することができる。
【0046】
第一ゼオライトを構成するゼオライトとしては、例えば、Ｙ型、Ａ型、Ｌ型、ベータ型、モルデナイト型、ＺＳＭ－５型、フェリエライト型、モルデナイト型、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、およびＳＦＷ型の骨格構造のゼオライト、および、ＳＡＰＯやＡＬＰＯ等の結晶性金属アルミノリン酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。第一ゼオライトは、これらのゼオライトの１種を単独で含んでもよく、または、２種以上を任意の組み合わせおよび比率で含んでもよい。
【0047】
ゼオライトの骨格構造は、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，以降では「ＩＺＡ」と略称することがある。）においてデータベース化されており、そのＩＵＰＡＣ構造コード（以下、単に「構造コード」ともいう。）に規定されている構造を有するものを、特に制限なく用いることができる。これらの構造は、Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ＸＲＤ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ ｚｅｏｌｉｔｅｓ，Ｆｉｆｔｈ ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（２００７）に記載の粉末Ｘ線回折（以下、「ＸＲＤ」とする。）パターン、または、ＩＺＡの構造委員会のホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｚａ－ｓｔｒｕｔｕｒｅ．ｏｒｇ／ｄａｔａｂａｓｅｓ／のＺｅｏｌｉｔｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｔｙｐｅｓに記載のＸＲＤパターンのいずれかと比較することで、同定することができる。これらの中でも、耐熱性、各種公知の骨格構造を有するもの用いることが好ましい。
【0048】
第一ゼオライトは、酸素６員環構造、酸素二重６員環構造、酸素８員環構造、および／または酸素１２員環構造を有するゼオライトが好ましい。第一ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有するゼオライトが好ましい。第一ゼオライトは、Ｎ２Ｏ生成の抑制性能の向上の観点から、ＣＨＡ型の骨格構造を有するゼオライトがより好ましい。Ｎ２Ｏ生成の抑制性能の向上の観点から、第一ゼオライトは、ＣＨＡ型の骨格構造を有する遷移金属元素イオン交換ゼオライトが好ましく、ＣＨＡ型の骨格構造を有する銅でイオン交換されたゼオライト（以下「ＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト」とも記す。）がより好ましい。
【0049】
ゼオライトは、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比（＝ＳＡＲ）に応じてその酸点の数が異なり、一般的にＳＡＲが低いゼオライトは酸点の数が多いが水蒸気共存下での耐久において劣化度合いが大きく、逆にＳＡＲが高いゼオライトは耐熱性に優れているが酸点は少ない傾向にある。これらの観点から、第一ゼオライトのＳＡＲは１～５００が好ましく、１～１００がより好ましく、１～５０がさらに好ましい。
【0050】
第一ゼオライトの平均粒子径Ｄ５０は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。大きな比表面積を保持させるとともに耐熱性を高めて自身の触媒活性サイトの数を増大させる等の観点から、第一ゼオライトの平均粒子径Ｄ５０は、０．５～１００μｍが好ましく、０．５～５０μｍがより好ましく、０．５～３０μｍがさらに好ましい。本明細書において、「平均粒子径Ｄ５０」とは、体積基準の粒子径の累積分布において小粒径からの積算値が全体の５０％に達したときの粒子径をいい、所謂メディアン径を意味する。平均粒子径Ｄ５０は、レーザー回折式粒子径分布測定装置（例えば、島津製作所社製、レーザー回折式粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ－３１００等）で測定される。
【0051】
第一ゼオライトのＢＥＴ比表面積は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。大きな比表面積を保持させるとともに触媒活性を高める等の観点から、第一ゼオライトのＢＥＴ一点法によるＢＥＴ比表面積は、１０～１０００ｍ２／ｇが好ましく、５０～１０００ｍ２／ｇがより好ましく、１００～１０００ｍ２／ｇがさらに好ましい。ゼオライトは、各種グレードのものが国内外のメーカから数多く市販されており、要求性能に応じて各種グレードの市販品を用いることができる。また、当業界で公知の方法で製造することもできる。本明細書において、「ＢＥＴ比表面積」は、比表面積／細孔分布測定装置（商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍｉｎｉ ＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）および解析用ソフトウェア（商品名：ＢＥＬ＿Ｍａｓｔｅｒ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用い、ＢＥＴ一点法により求めた値とする。
【0052】
第一層における第一ゼオライトの担持量は、特に限定されないが、触媒性能や圧損のバランス等の観点から、アンモニア分解触媒１Ｌあたり１０～１００ｇ／Ｌが好ましく、２０～７０ｇ／Ｌがより好ましい。
【0053】
第一ゼオライトは、基材上に直接設けられていてもよい。また、第一ゼオライトは、バインダーや下地層等を介して基材上に設けられていてもよい。
【0054】
≪白金族金属≫
実施形態１のアンモニア分解触媒において、白金族金属は第一ゼオライトに付着している。白金族金属の第一ゼオライトへの付着形態は、第一ゼオライトの表面の少なくとも一部が外部に露出し、第一ゼオライトがアンモニアを含むガスと接することのできる限り、特に制限されない。第一ゼオライトの表面に、白金族金属を含む粒子が付着していてもよい。この場合、白金族金属を含む粒子の少なくとも一部は、第一ゼオライトの外部に露出して付着していてもよい。また、層状の白金族金属が第一ゼオライトの表面の一部を被覆するように設けられていてもよい。この場合、層状の白金族金属の少なくとも一部は、第一ゼオライトの外部に露出して付着していてもよい。白金金属が第一ゼオライトに付着していることは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の一般的な電子顕微鏡にて観察することにより確認できる。
実施形態１のアンモニア分解触媒において、白金族金属は第一ゼオライトに付着している。白金族金属の第一ゼオライトへの付着形態は、第一ゼオライトの表面の少なくとも一部が外部に露出し、第一ゼオライトがアンモニアを含むガスと接することのできる限り、特に制限されない。第一ゼオライトの表面に、白金族金属を含む粒子が付着していてもよい。この場合、白金族金属を含む粒子の少なくとも一部は、第一ゼオライトの外部に露出して付着していてもよい。また、層状の白金族金属が第一ゼオライトの表面の一部を被覆するように設けられていてもよい。この場合、層状の白金族金属の少なくとも一部は、第一ゼオライトの外部に露出して付着していてもよい。白金金属が第一ゼオライトに付着していることは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の一般的な電子顕微鏡にて観察することにより確認できる。
【0055】
白金族金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）およびオスミウム（Ｏｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１種からなることができる。白金族金属は、ＮＨ３酸化性能及びＮ２Ｏの生成の抑制の観点から、白金またはパラジウムからなることが好ましい。
【0056】
白金族金属は、少なくとも一部が第一ゼオライトの外部に露出した白金族金属を含む粒子中に存在してもよい。粒子は、白金族金属からなる白金族金属粒子でもよい。また、粒子は、無機材料からなる母材粒子と、母材粒子上に担持された白金族金属とを有する複合粒子でもよい。白金族金属粒子および複合粒子は、それぞれ単独で用いることができる。また、白金族金属粒子および複合粒子は、任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
【0057】
白金族金属粒子は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウムからなる群より選ばれる少なくとも１種からなることができる。白金族金属粒子は、ＮＨ３酸化性能及びＮ２Ｏ発生の抑制の観点から、白金またはパラジウムからなることが好ましい。白金族金属粒子は、本発明の効果を損なわない限り、不可避不純物を含んでもよい。
【0058】
白金族金属粒子の平均粒子径Ｄ５０は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。大きな比表面積を保持させるとともに耐熱性を高めて自身の触媒活性サイトの数を増大させる等の観点から、白金族金属粒子の平均粒子径Ｄ５０は、０．５～１００μｍが好ましく、１～１００μｍがより好ましく、１～５０μｍがさらに好ましい。
【0059】
複合粒子は、無機材料からなる母材粒子と、母材粒子上に担持された白金族金属とを含むことができる。母材粒子は、無機化合物からなることができる。無機化合物としては、ゼオライト、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、セリア－ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物）等の酸素吸蔵放出材料（ＯＳＣ）、γ－アルミナ、β－アルミナ、δ－アルミナ、η－アルミナ、θ－アルミナ等の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の酸化物やこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物等が挙げられるが、その種類は特に限定されない。また、これらは、ランタン、イットリウム等の希土類元素、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素が添加された複合酸化物若しくは固溶体であってもよい。これら母材粒子は、１種を単独で用いることができる。または、母材粒子は、２種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
【0060】
母材粒子上に担持された白金族金属は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウムからなる群より選ばれる少なくとも１種からなることができる。母材粒子上に担持された白金族金属は、ＮＨ３酸化性能及びＮ２Ｏ発生の抑制の観点から、白金またはパラジウムからなることが好ましい。白金族金属は、本発明の効果を損なわない限り、不可避不純物を含んでもよい。
【0061】
母材粒子の平均粒子径Ｄ５０は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。大きな比表面積を保持させるとともに耐熱性を高めて触媒活性サイトの数を増大させる等の観点から、母材粒子の平均粒子径Ｄ５０は、０．５～１００μｍが好ましく、１～１００μｍがより好ましく、１～５０μｍがさらに好ましい。
【0062】
母材粒子のＢＥＴ比表面積は、所望性能に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、大きな比表面積を保持させるとともに触媒活性を高める等の観点から、ＢＥＴ一点法によるＢＥＴ比表面積が１０～５００ｍ２／ｇが好ましく、２０～３００ｍ２／ｇがより好ましく、３０～２００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【0063】
複合粒子の白金族金属の含有率は、アンモニア分解性能の向上、母材粒子上での白金族元素の粒成長（シンタリング）の進行の抑制等の観点から、０．１～５質量％が好ましく、０．１～３質量％がより好ましく、０．１～２質量％がさらに好ましい。
【0064】
第一層において、第一ゼオライトの質量に対する、白金族金属の質量の百分率は、Ｎ２Ｏの生成の抑制の観点から、０．１％以上５％以下が好ましく、０．１％以上３％以下がより好ましく、０．１％以上２％以下がさらに好ましい。第一層において、第一ゼオライトの質量に対する、白金またはパラジウムの質量の百分率は、Ｎ２Ｏの生成の抑制の観点から、０．１％以上５％以下が好ましく、０．１％以上３％以下がより好ましく、０．１％以上２％以下がさらに好ましい。
【0065】
第一層における白金族金属の担持量は、特に限定されないが、触媒性能や圧損のバランス等の観点から、アンモニア分解触媒１Ｌあたり０．０１～２ｇ／Ｌが好ましく、０．０２～１ｇ／Ｌがより好ましい。
【0066】
第一層において、全ての白金族金属が第一ゼオライトに付着していてもよい。また、第一層は、第一ゼオライトに付着した白金族金属とともに、第一ゼオライトに付着せず、単独で存在する白金族金属を含んでいてもよい。第一層において、白金族金属の少なくとも一部が第一ゼオライトに付着している限り、本発明の効果を奏することができる。第一層に含まれる白金族金属全体の質量に対する、第一ゼオライトに付着している白金族金属の質量の百分率は、特に制限されないが、例えば、１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましい。
【0067】
≪バインダー≫
実施形態１のアンモニア分解触媒は、基材上に第一ゼオライトおよび白金族金属を固定するためのバインダーを含むことができる。バインダーとしては、公知のものを用いることができ、その種類は特に限定されない。例えば、珪素（Ｓｉ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、セリア－ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物）等の酸素吸蔵放出材料（ＯＳＣ）、γ－アルミナ、β－アルミナ、δ－アルミナ、η－アルミナ、θ－アルミナ等の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の酸化物やこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物等を用いることができる。第一層のバインダーの含有率は、特に限定されない。第一層のバインダーの含有率は、例えば、１～１０質量％が好ましく、１～５質量％がより好ましい。
実施形態１のアンモニア分解触媒は、基材上に第一ゼオライトおよび白金族金属を固定するためのバインダーを含むことができる。バインダーとしては、公知のものを用いることができ、その種類は特に限定されない。例えば、珪素（Ｓｉ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、セリア－ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物）等の酸素吸蔵放出材料（ＯＳＣ）、γ－アルミナ、β－アルミナ、δ－アルミナ、η－アルミナ、θ－アルミナ等の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の酸化物やこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物等を用いることができる。第一層のバインダーの含有率は、特に限定されない。第一層のバインダーの含有率は、例えば、１～１０質量％が好ましく、１～５質量％がより好ましい。
【0068】
≪その他の成分≫
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一層は公知の他の触媒材料や助触媒、各種添加剤を含有していてもよい。例えば、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）等を含んでいてもよい。
実施形態１のアンモニア分解触媒において、第一層は公知の他の触媒材料や助触媒、各種添加剤を含有していてもよい。例えば、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）等を含んでいてもよい。
【0069】
［実施形態２］
図４に示されるように、本発明の一実施形態（以下「実施形態２」とも記す。）に係るアンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１と、第一層１１の基材１０に対向する第一面１１Ａと反対側の第二面１１Ｂ上に設けられた第二層１２と、を備え、第二層１２は第二ゼオライトを含むことができる。実施形態２のアンモニア分解触媒は、第二層を備える点以外は、実施形態１と同様の構成とすることができる。
図４に示されるように、本発明の一実施形態（以下「実施形態２」とも記す。）に係るアンモニア分解触媒１は、基材１０と、基材１０上に設けられた第一層１１と、第一層１１の基材１０に対向する第一面１１Ａと反対側の第二面１１Ｂ上に設けられた第二層１２と、を備え、第二層１２は第二ゼオライトを含むことができる。実施形態２のアンモニア分解触媒は、第二層を備える点以外は、実施形態１と同様の構成とすることができる。
【0070】
実施形態２のアンモニア分解触媒は、第一層を含むため、実施形態１と同様の理由により、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されている。
【0071】
実施形態２のアンモニア分解触媒は、さらに、第二ゼオライトを含む第二層を備える。第二ゼオライトは、ＮＨ３を吸着し、ゼオライト上でＮＯｘとＮＨ３とを反応させ、ＮＯｘをＮ２に還元する。よって、ＮＨ３スリップをより抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量がより抑制される。
【0072】
実施形態２のアンモニア分解触媒において、基材および第一層は、実施形態１に記載の基材および第一層と基本的に同一の構成とすることができる。
【0073】
実施形態２のアンモニア分解触媒において、第一層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１８０μｍ以下がさらに好ましい。第二層の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上２５０μｍ以下がさらに好ましい。第一層および第二層の合計厚さは、３０μｍ以上２７０μｍ以下が好ましく、３５μｍ以上４３０μｍ以下がさらに好ましい。
【0074】
＜第二層＞
実施形態２のアンモニア分解触媒において、第二層は、第一層の基材に対向する第一面と反対側の第二面上に設けられる。第二層は、第一層の第二面の少なくとも一部を被覆することが好ましく、第一層の第二面の全部を被覆することがさらに好ましい。本発明の効果を損なわない限りにおいて、第一層の第二面の一部が第二層で被覆されていなくても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
実施形態２のアンモニア分解触媒において、第二層は、第一層の基材に対向する第一面と反対側の第二面上に設けられる。第二層は、第一層の第二面の少なくとも一部を被覆することが好ましく、第一層の第二面の全部を被覆することがさらに好ましい。本発明の効果を損なわない限りにおいて、第一層の第二面の一部が第二層で被覆されていなくても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【0075】
実施形態２のアンモニア分解触媒において、第二層は第二ゼオライトを含む。第二ゼオライトは、第一ゼオライトと同様の構成のものを用いることができる。第二ゼオライトは、ＣＨＡ型、ＡＥＩ型、ＡＦＸ型、ＫＦＩ型、ＳＦＷ型、ＭＦＩ型、ＥＲＩ型およびＢＥＡ型からなる群より選択される１種以上の骨格構造を有するゼオライトが好ましい。第二ゼオライトと第一ゼオライトは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0076】
Ｎ２Ｏ生成の抑制性能の向上の観点から、第二ゼオライトは、ＣＨＡ型の骨格構造を有する遷移金属元素イオン交換ゼオライトが好ましく、ＣＨＡ型の骨格構造を有する銅でイオン交換されたゼオライトがより好ましい。実施形態２のアンモニア分解触媒において、第一ゼオライトおよび第二ゼオライトは、ＣＨＡ型の骨格構造を有する銅でイオン交換されたゼオライトが好ましい。
【0077】
第二層における第二ゼオライトの担持量は、特に限定されないが、触媒性能や圧損のバランス等の観点から、アンモニア分解触媒１Ｌあたり３０～３５０ｇ／Ｌが好ましく、５０～２００ｇ／Ｌがより好ましい。
【0078】
第二ゼオライトは、第一層上に直接設けられていてもよい。また、第二ゼオライトは、バインダーや下地層等を介して第一層上に設けられていてもよい。
【0079】
実施形態２のアンモニア分解触媒は、第一層上に第二ゼオライトを固定するためのバインダーを含むことができる。バインダーとしては、実施形態１に記載のバインダーと同様の構成のものを用いることができる。第二層に含まれるバインダーと、第一層に含まれるバインダーとは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。第二層のバインダーの含有率は、特に限定されない。第二層のバインダーの含有率は、例えば、１～１０質量％が好ましく、１～５質量％がより好ましい。
【0080】
実施形態２のアンモニア分解触媒において、第二層は、第一層と同様の種類の公知の他の触媒材料や助触媒、各種添加剤を含有していてもよい。
【0081】
［用途］
本開示のアンモニア分解触媒は、例えば、アンモニアを燃料とする船舶や発電機等の設備において、好適に用いることができる。
本開示のアンモニア分解触媒は、例えば、アンモニアを燃料とする船舶や発電機等の設備において、好適に用いることができる。
【実施例0082】
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
【0083】
本実施例で用いる原料は、以下の通りである。
＜触媒成分＞
Ｐｔ：モノエタノールアミンＰｔ（ＩＶ）六水酸化物の溶液（例えば水溶液）。以下、Ｐｔ塩とも記す。
Ｐｔ（０．３）／ＴｉＯ２（４６）：上記Ｐｔ塩を、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２＝９０／１０（質量比）の複合酸化物（ＢＥＴ＝８０ｍ２／ｇ）に含浸し、ＰｔをＴｉＯ２に質量比でＰｔ／ＴｉＯ２＝０．３／４６となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０７）／Ａｌ２Ｏ３（２９．１７）：上記Ｐｔ塩を、γ－アルミナ（ＢＥＴ＝１４０ｍ２／ｇ）に含浸し、ＰｔをＡｌ２Ｏ３に質量比でＰｔ／Ａｌ２Ｏ３＝０．０７／２９．１７となるように担持をした材料。
ＭＦＩ：ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算で４．０質量％となるようにイオン交換したＭＦＩ型ゼオライト（ＳＡＲ＝２６）。
ＢＥＡ：ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算で１．２質量％となるようにイオン交換したベータ型ゼオライト（ＳＡＲ＝２５）。
ＳｉＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝１．５／９８．５（質量比）の複合酸化物（ＢＥＴ＝１００ｍ２／ｇ）。以下、Ｓｉ／Ａｌ材料とも記す。
Ｃｕ－ＣＨＡ：ＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト。酸化銅で計算した場合の銅の含有率３．２％。以下、Ｃｕ－ＣＨＡ材料とも記す。
Ｐｔ（０．０７）／Ｃｕ（６．１１２）／ＳｉＡｌ２Ｏ３（２２．８７８）：上記Ｐｔ塩と酢酸銅水溶液とを、上記Ｓｉ／Ａｌ材料に含浸し、ＰｔおよびＣｕをＳｉＡｌ２Ｏ３に質量比でＰｔ／Ｃｕ／ＳｉＡｌ２Ｏ３＝０．０７／６．１１２／２２．８７８となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０７）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：上記Ｐｔ塩を、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｔをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｔ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０７／２９．１７となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０３５）＋Ｐｄ（０．０３５）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：硝酸Ｐｔ溶液と硝酸パラジウム溶液とを、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｔおよびＰｄをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｔ／Ｐｄ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０３５：０．０３５：２９．１７となるように担持をした材料。
Ｐｄ（０．０７）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：硝酸パラジウム溶液を、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｄをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｄ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０７：２９．１７となるように担持をした材料。
＜触媒成分＞
Ｐｔ：モノエタノールアミンＰｔ（ＩＶ）六水酸化物の溶液（例えば水溶液）。以下、Ｐｔ塩とも記す。
Ｐｔ（０．３）／ＴｉＯ２（４６）：上記Ｐｔ塩を、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２＝９０／１０（質量比）の複合酸化物（ＢＥＴ＝８０ｍ２／ｇ）に含浸し、ＰｔをＴｉＯ２に質量比でＰｔ／ＴｉＯ２＝０．３／４６となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０７）／Ａｌ２Ｏ３（２９．１７）：上記Ｐｔ塩を、γ－アルミナ（ＢＥＴ＝１４０ｍ２／ｇ）に含浸し、ＰｔをＡｌ２Ｏ３に質量比でＰｔ／Ａｌ２Ｏ３＝０．０７／２９．１７となるように担持をした材料。
ＭＦＩ：ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算で４．０質量％となるようにイオン交換したＭＦＩ型ゼオライト（ＳＡＲ＝２６）。
ＢＥＡ：ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算で１．２質量％となるようにイオン交換したベータ型ゼオライト（ＳＡＲ＝２５）。
ＳｉＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝１．５／９８．５（質量比）の複合酸化物（ＢＥＴ＝１００ｍ２／ｇ）。以下、Ｓｉ／Ａｌ材料とも記す。
Ｃｕ－ＣＨＡ：ＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト。酸化銅で計算した場合の銅の含有率３．２％。以下、Ｃｕ－ＣＨＡ材料とも記す。
Ｐｔ（０．０７）／Ｃｕ（６．１１２）／ＳｉＡｌ２Ｏ３（２２．８７８）：上記Ｐｔ塩と酢酸銅水溶液とを、上記Ｓｉ／Ａｌ材料に含浸し、ＰｔおよびＣｕをＳｉＡｌ２Ｏ３に質量比でＰｔ／Ｃｕ／ＳｉＡｌ２Ｏ３＝０．０７／６．１１２／２２．８７８となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０７）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：上記Ｐｔ塩を、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｔをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｔ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０７／２９．１７となるように担持をした材料。
Ｐｔ（０．０３５）＋Ｐｄ（０．０３５）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：硝酸Ｐｔ溶液と硝酸パラジウム溶液とを、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｔおよびＰｄをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｔ／Ｐｄ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０３５：０．０３５：２９．１７となるように担持をした材料。
Ｐｄ（０．０７）／Ｃｕ－ＣＨＡ（２９．１７）：硝酸パラジウム溶液を、上記Ｃｕ－ＣＨＡ材料に含浸し、ＰｄをＣｕ－ＣＨＡに質量比でＰｄ／Ｃｕ－ＣＨＡ＝０．０７：２９．１７となるように担持をした材料。
【0084】
＜バインダー＞
Ｓｉ－Ｂｉｎｄｅｒ：シリカゾルバインダー。
Ｚｒ－Ｂｉｎｄｅｒ：酢酸ジルコニウム溶液。
Ａｌ２Ｏ３－Ｂｉｎｄｅｒ：ベーマイトバインダー。
Ｓｉ－Ｂｉｎｄｅｒ：シリカゾルバインダー。
Ｚｒ－Ｂｉｎｄｅｒ：酢酸ジルコニウム溶液。
Ａｌ２Ｏ３－Ｂｉｎｄｅｒ：ベーマイトバインダー。
【0085】
＜その他＞
硝酸セリウム溶液。硝酸セリウム溶液中のセリウムは、ＳＣＲに担持することで、ＮＯｘの吸着機能を向上させる効果を有する。
硝酸セリウム溶液。硝酸セリウム溶液中のセリウムは、ＳＣＲに担持することで、ＮＯｘの吸着機能を向上させる効果を有する。
【0086】
［アンモニア分解触媒の作製］
基材として、フロースルー型のコージェライトハニカムを準備した。基材のセル数は、３００／平方インチ、壁厚は５ｍｉｌ、サイズはφ２５．４ｍｍ×高さ７６．２ｍｍ、容積は３８．６ｃｃである。全ての試料において、基材は同一である。
基材として、フロースルー型のコージェライトハニカムを準備した。基材のセル数は、３００／平方インチ、壁厚は５ｍｉｌ、サイズはφ２５．４ｍｍ×高さ７６．２ｍｍ、容積は３８．６ｃｃである。全ての試料において、基材は同一である。
【0087】
各試料において、表１の「原料」の「第一層」欄に記載の原料を、（）内に記載の質量比で混合して、第一層用スラリーを得た。例えば、試料１では、Ｐｔ／ＴｉＯ２：ＭＦＩ：ＢＥＡ：Ｓｉ－Ｂｉｎｄｅｒ＝（０．３＋４６）：２０：１０：１０の質量比で混合して第一層用スラリーを得た。第一層用スラリーを基材に塗布し、１５０℃の乾燥機で１５時間乾燥後、４５０℃で３０分間焼成し、基材上に第一層を形成した。全ての試料において、第一層の厚さは同等であり、５μｍ以上７５μｍ以下であった。
【0088】
各試料において、表１の「原料」の「第二層」欄に記載の原料を、（）内に記載の質量比で混合して、第二層用スラリーを得た。第二層用スラリーを第一層上に塗布し、１５０℃の乾燥機で１５時間乾燥後、４５０℃で３０分焼成し、第一層上に第二層を形成して、アンモニア分解触媒を得た。全ての試料において、第二層の厚さは同等であり、１００μｍ以上２５０μｍ以下であった。
【0089】
各試料の第一層および第二層に含まれる触媒成分の種類、および、触媒成分の担持量を表２に示す。また、各試料の第一層をＳＥＭで観察し、触媒成分の存在形態を確認した。
【0090】
＜第一層の触媒の存在形態＞
試料１では、Ｐｔが担持されたＴｉＯ２およびＳｉＯ２の複合酸化物（Ｐｔ／ＴｉＯ２）、ＭＦＩ型Ｆｅイオン交換ゼオライト（以下、「Ｆｅ－ＭＦＩ」とも記す。）、ＢＥＡ型Ｆｅイオン交換ゼオライト（以下、「Ｆｅ－ＢＥＡ」とも記す。）が確認された。ＭＦＩ型Ｆｅイオン交換ゼオライトおよびＢＥＡ型Ｆｅイオン交換ゼオライトには、白金族金属（Ｐｔ）は付着していなかった。
試料１では、Ｐｔが担持されたＴｉＯ２およびＳｉＯ２の複合酸化物（Ｐｔ／ＴｉＯ２）、ＭＦＩ型Ｆｅイオン交換ゼオライト（以下、「Ｆｅ－ＭＦＩ」とも記す。）、ＢＥＡ型Ｆｅイオン交換ゼオライト（以下、「Ｆｅ－ＢＥＡ」とも記す。）が確認された。ＭＦＩ型Ｆｅイオン交換ゼオライトおよびＢＥＡ型Ｆｅイオン交換ゼオライトには、白金族金属（Ｐｔ）は付着していなかった。
【0091】
試料２では、Ｐｔが担持されたＳｉＡｌ２Ｏ３（Ｐｔ／ＳｉＡｌ２Ｏ３）が確認された。
【0092】
試料３では、ＰｔおよびＣｕが担持されたＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（Ｐｔ／Ｃｕ－ＳｉＡｌ２Ｏ３）が確認された。
【0093】
試料４では、Ｐｔが担持されたγ－アルミナ（Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３）が確認された。
【0094】
試料５および試料６では、Ｐｔを含む粒子が付着しているＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト（以下、「Ｐｔ付着Ｃｕ－ＣＨＡ」とも記す。）が確認された。Ｐｔを含む粒子の少なくとも一部は、ゼオライトの外部に露出していた。Ｐｔ付着Ｃｕ－ＣＨＡにおける、Ｃｕ－ＣＨＡの質量に対する、Ｐｔの質量の百分率は、０．２４％であった。
【0095】
試料７では、Ｐｔを含む粒子およびＰｄを含む粒子が付着しているＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト（以下、「ＰｔおよびＰｄ付着Ｃｕ－ＣＨＡ」とも記す。）が確認された。Ｐｔを含む粒子およびＰｄを含む粒子の少なくとも一部は、ゼオライトの外部に露出していた。ＰｔおよびＰｄ付着Ｃｕ－ＣＨＡにおける、Ｃｕ－ＣＨＡの質量に対する、Ｐｔの質量の百分率は、０．１２％であった。ＰｔおよびＰｄ付着Ｃｕ－ＣＨＡにおける、Ｃｕ－ＣＨＡの質量に対する、Ｐｄの質量の百分率は、０．１２％であった。
【0096】
試料８では、Ｐｄを含む粒子が付着しているＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト（以下、「Ｐｄ付着Ｃｕ－ＣＨＡ」とも記す。）が確認された。Ｐｄを含む粒子の少なくとも一部は、ゼオライトの外部に露出していた。Ｐｄ付着Ｃｕ－ＣＨＡにおける、Ｃｕ－ＣＨＡの質量に対する、Ｐｄの質量の百分率は、０．２４％であった。
【0097】
試料９では、Ｐｔが担持されたＳｉＡｌ２Ｏ３（Ｐｔ／ＳｉＡｌ２Ｏ３）、および、ＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライト（Ｃｕ－ＣＨＡ）が確認された。Ｃｕ－ＣＨＡには、白金族金属（Ｐｔ）は付着していなかった。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
［評価試験］
各試料のアンモニア分解触媒に、測定の前処理として、ガス組成（体積基準）がＯ２；１０％、Ｎ２；９０％のガスを５００℃で１０分流した。その後、各試料のアンモニア分解触媒に以下の条件でガスを流し、アンモニア分解活性を評価した。測定条件およびガスの分析方法は以下の通りである。
各試料のアンモニア分解触媒に、測定の前処理として、ガス組成（体積基準）がＯ２；１０％、Ｎ２；９０％のガスを５００℃で１０分流した。その後、各試料のアンモニア分解触媒に以下の条件でガスを流し、アンモニア分解活性を評価した。測定条件およびガスの分析方法は以下の通りである。
【0101】
＜測定条件＞
・触媒評価装置：ＣＡＴＡ－８０００－２（株式会社ベスト測器製）
・ＦＴ－ＩＲ分析計：ＢＥＸ－１０００ＦＴ（株式会社ベスト測器製）
・空間速度：２４０００／ｈ
・全ガス流量：１５．４Ｌ／ｍｉｎ
・反応温度：２００℃、２５０℃、３００℃、または、３５０℃
・ガス組成（体積基準）：ＮＨ３；１０００ｐｐｍ、Ｏ２；１０％、Ｈ２Ｏ；３％、ＮＯ；２００ｐｐｍ、Ｎ２；Ｂａｌａｎｃｅ
・触媒評価装置：ＣＡＴＡ－８０００－２（株式会社ベスト測器製）
・ＦＴ－ＩＲ分析計：ＢＥＸ－１０００ＦＴ（株式会社ベスト測器製）
・空間速度：２４０００／ｈ
・全ガス流量：１５．４Ｌ／ｍｉｎ
・反応温度：２００℃、２５０℃、３００℃、または、３５０℃
・ガス組成（体積基準）：ＮＨ３；１０００ｐｐｍ、Ｏ２；１０％、Ｈ２Ｏ；３％、ＮＯ；２００ｐｐｍ、Ｎ２；Ｂａｌａｎｃｅ
【0102】
＜ガスの分析方法＞
アンモニア分解触媒にガスを流通させながら、電気炉にて触媒を上記の反応温度まで加熱した。各温度にて、アンモニア分解触媒入口、および、出口のＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のガス濃度を計測し、ＮＨ３浄化率、Ｎ２Ｏ生成量、ＮＯ浄化率、ＮＯ２生成量を算出した。算出方法は以下の通りである。
・ＮＨ３浄化率（％）：１００－｛（出口ＮＨ３濃度）／（入口ＮＨ３濃度）×１００｝
・Ｎ２Ｏ生成量（ｐｐｍ）：（出口Ｎ２Ｏ濃度）－（入口Ｎ２Ｏ濃度）
・ＮＯ浄化率（％）：１００－｛（出口ＮＯ濃度）／（入口ＮＯ濃度）×１００｝
・ＮＯ２生成量（ｐｐｍ）：（出口ＮＯ２濃度）－（入口ＮＯ２濃度）
結果を表３～表４に示す。表３～表４において「ＮＤ」とはＮｏ Ｄａｔｅ（未測定）を意味する。本評価試験において、Ｎ２Ｏ生成量が５０ｐｐｍ未満の場合、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されていると判断される。また、ＮＨ３浄化率が３０％以上の場合、ＮＨ３スリップが抑制されていると判断される。
アンモニア分解触媒にガスを流通させながら、電気炉にて触媒を上記の反応温度まで加熱した。各温度にて、アンモニア分解触媒入口、および、出口のＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のガス濃度を計測し、ＮＨ３浄化率、Ｎ２Ｏ生成量、ＮＯ浄化率、ＮＯ２生成量を算出した。算出方法は以下の通りである。
・ＮＨ３浄化率（％）：１００－｛（出口ＮＨ３濃度）／（入口ＮＨ３濃度）×１００｝
・Ｎ２Ｏ生成量（ｐｐｍ）：（出口Ｎ２Ｏ濃度）－（入口Ｎ２Ｏ濃度）
・ＮＯ浄化率（％）：１００－｛（出口ＮＯ濃度）／（入口ＮＯ濃度）×１００｝
・ＮＯ２生成量（ｐｐｍ）：（出口ＮＯ２濃度）－（入口ＮＯ２濃度）
結果を表３～表４に示す。表３～表４において「ＮＤ」とはＮｏ Ｄａｔｅ（未測定）を意味する。本評価試験において、Ｎ２Ｏ生成量が５０ｐｐｍ未満の場合、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されていると判断される。また、ＮＨ３浄化率が３０％以上の場合、ＮＨ３スリップが抑制されていると判断される。
【0103】
【表3】
【0104】
【表4】
【0105】
［考察］
試料５～試料８のアンモニア分解触媒は、第一層が、白金族金属（ＰｔおよびＰｄの一方または両方）が付着しているＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライトを含み、実施例に該当する。試料５～試料８のアンモニア分解触媒は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されていることが確認された。中でも、試料５～試料６は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップも抑制されていることが確認された。
試料５～試料８のアンモニア分解触媒は、第一層が、白金族金属（ＰｔおよびＰｄの一方または両方）が付着しているＣＨＡ型Ｃｕイオン交換ゼオライトを含み、実施例に該当する。試料５～試料８のアンモニア分解触媒は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップを抑制でき、かつ、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されていることが確認された。中でも、試料５～試料６は、２５０～３００℃の温度領域において、ＮＨ３スリップも抑制されていることが確認された。
【0106】
試料１～試料４および試料９のアンモニア分解触媒は、第一層が、白金族金属が付着しているゼオライトを含まず、比較例に該当する。試料１～試料４および試料９のアンモニア分解触媒は、２５０～３００℃の温度領域において、Ｎ２Ｏ生成量が抑制されていなかった。
【0107】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形したりすることも当初から予定している。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0108】
１ アンモニア分解触媒
２ 第一ゼオライト
３ 白金族金属
１０ 基材
１１ 第一層
１１Ａ 第一面
１１Ｂ 第二面
１２ 第二層
２ 第一ゼオライト
３ 白金族金属
１０ 基材
１１ 第一層
１１Ａ 第一面
１１Ｂ 第二面
１２ 第二層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
