在NEDO項目中,東京大學精密陶瓷中心、工業技術綜合研究所、栃木縣產業技術中心、三菱化學株式會社、蘆澤精科株式會社共同開發了新開發的超-高速Zeolite 結合合成法和粉末霧化法,我們開發了一種汽車用NOx凈化催化劑,它在低溫到高溫的寬溫度范圍內都表現出高催化活性和耐久性。該催化劑除了提高低溫下的活性外,即使在高溫下的耐久試驗后也保持高活性,幾乎沒有劣化,使其可以在以前無法使用的溫度范圍內使用,從而顯著提高汽車的燃油效率。此外,以該研究成果為技術基礎,有望進一步提高包括NOx催化劑在內的各種沸石基催化劑的性能。
天然沸石是通過在硅和鋁的化合物中加入堿金屬和有機物質,在高溫水中加熱合成的。所得沸石是具有骨架結構的晶體,其中硅、鋁和氧原子規則排列。本研究利用Na(鈉)離子合成Na型沸石后,通過Na離子與Cu(銅)離子交換生成Cu型沸石來表示廢氣處理催化劑的活性。Cu型沸石的耐熱性被認為取決于在骨架結構中形成和殘留的結構缺陷,而在包括低溫區在內的廣泛溫度范圍內的催化活性取決于Cu的分布和存在密度沸石晶體中的離子。在這個NEDO項目中,東京大學、國立先進工業科學技術研究所和三菱化學公司利用新的合成方法開發了具有上述性能的沸石催化劑,并進行了粉碎和重結晶等后處理栃木縣工業技術中心和Ashizawa Finetech Co., Ltd.對沸石催化劑的性能進行了改進。此外,精細陶瓷中心和國家先進工業科學技術研究院(AIST)負責闡明催化功能表現機制和劣化機制,為未來進一步提高性能進行研究和開發,并獲得了以下結果。
傳統的Cu型沸石催化劑在200℃以下的低溫下活性較低,在高溫蒸汽存在下的耐久試驗后活性通常會顯著下降。相比之下,新開發的催化劑不僅在低溫下具有高活性,而且即使在高溫下的耐久試驗后,也能保持高活性,幾乎沒有劣化。這是通過優化沸石結構和盡量減少晶體中的缺陷來實現的。