日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite News Letters 18(2): 58-64 (2001)
doi:10.20731/zeoraito.18.2.58

解説解説

ゼオライト触媒上での炭化水素によるNO選択還元反応形状支配拡散と吸着支配拡散の影響Selective catalytic reduction of NO by hydrocarbon over zeolite catalyst: Influence of geometry-limited diffusion and adsorption-controlled diffusion

名古屋大学大学院工学研究科応用化学専攻Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Nagoya University ◇ 〒464-8603 名古屋市千種区不老町

発行日:2001年6月10日Published: June 10, 2001
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炭化水素によるNO選択還元反応にゼオライト触媒が高い活性を示すが,ゼオライト細孔内の特殊反応場は拡散抵抗というマイナスの効果を持つ場合もある。ディーゼル排ガス浄化のように分子サイズの大きい炭化水素を還元剤に用いた場合,分子サイズとゼオライト細孔径の幾何学的形状に規定された形状支配拡散により拡散速度が著しく低下し,脱硝活性が大きく阻害されることがある。一方で,小分子の場合でも拡散分子と交換カチオンの吸着相互作用が過度に大きくなると,拡散分子が強吸着することにより拡散速度が著しく低下し,脱硝活性の低下を引き起こすことが初めて見出された。このときの拡散は,拡散分子と交換カチオンの吸着相互作用に基づいた吸着支配拡散であり,従来から知られていた形状支配拡散の機構とは全く異なる。このように,ゼオライト細孔内拡散は,従来から知られていた形状支配拡散に代表される物理的な現象だけでなく,交換カチオンと拡散分子の吸着相互作用によっても影響される極めて化学的な現象であることが明らかとなった。

Although it has been reported that zeolite catalysts have high activity for the selective catalytic reduction of NO by hydrocarbon, unique reaction field of zeolite micropore can also have negative effect of diffusion resistance. In such diesel exhaust with using large molecular size hydrocarbon as a reductant, de-NOx activity was hindered by the diffusion determined by geometrical configuration between the diffusing molecule and zeolite pore, i.e., geometry-limited diffusion. In the case of small molecule, on the other hand, it was found that the excessive adsorptive interaction between diffusing molecule and exchanged cation led to significant decrease in diffusivity, which resulted in the decrease in de-NOx activity. In this case, the diffusion was controlled by the adsorptive interaction, i.e., adsorpion-controlled diffusion, whose mechanism was entirely different from the geometry-limited diffusion. Thus, zeolite diffusion was not only a physical phenomenon such as geometry-limited diffusion but also a chemical phenomenon influenced by the interaction between exchanged cation and diffusing molecule.

Key words: Zeolite; HC-SCR; Diffusion; Geometry; Adsorption

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