DE69930727T2 - Catalyst for exhaust gas purification - Google Patents

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HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

1. Technisches Gebiet:1. Technical area:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator zur wirksamen Reinigung des Abgases eines Automobilmotors mit innerer Verbrennung durch Entfernung von Stickoxyd (NOx), Kohlenstoffmonoxyd (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC).The present invention relates to a catalyst for effectively purifying the exhaust gas of an automotive internal combustion engine by removing nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC).

2. Die Beschreibung des Standes der Technik:2. The description of the Prior art:

Bekanntermaßen umfasst das Abgas eines Automotors mit innerer Verbrennung unvermeidlich schädliche Substanzen wie NOx, CO und HC. Besonders in den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Abgasreinigung unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes zunehmend strikt geworden.As is known, the exhaust gas of an internal combustion engine inevitably comprises harmful substances such as NO x , CO and HC. Especially in recent years, the demands on exhaust gas purification have become increasingly strict from the viewpoint of environmental protection.

Zur Entfernung der oben beschriebenen schädlichen Substanzen ist zumeist der so genannte Dreiwegekatalysator eingesetzt worden. Der Dreiwegekatalysator verwendet als aktive Substanz ein Edelmetall oder Metalle wie Pt, Pd und/oder Rh zur Reduzierung von NOx in N2 und zur Oxidierung von CO und HC in CO2 und H2O. Der Dreiwegekatalysator arbeitet hierbei als Katalysator sowohl für die Oxydation als auch für die Reduktion.To remove the harmful substances described above, the so-called three-way catalyst has been used mostly. The three-way catalyst uses as an active substance a noble metal or metals such as Pt, Pd and / or Rh for reducing NO x in N 2 and for oxidizing CO and HC in CO 2 and H 2 O. The three-way catalyst acts as a catalyst for both Oxidation as well as for the reduction.

Zur Verbesserung der Arbeitsweise des Dreiwegekatalysators sind verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden. Einer der aus derartigen Untersuchungen hervorgegangenen Dreiwegekatalysatoren verwendet Ceroxid (CeO2), welches eine Fähigkeit zur Speicherung von Sauerstoff (OSC) hat; das bedeutet die Fähigkeit zum Einschluss von gasförmigem Sauerstoff in der Kristallstruktur und zur Freisetzung des eingeschlossenen Sauerstoffs aus der Kristallstruktur. Genauer wird CeO2 einem Dreiwegekatalysator hinzugefügt, um die Sauerstoffkonzentration in der gasförmigen Atmosphäre einzustellen, so dass überschüssiger Sauerstoff in der gasförmigem Atmosphäre in die Kristallstruktur des CeO2 in einem sauerstoffreichen Zustand eingeschlossen wird, um den Katalysator bei der Reduktion von NOx zu N2 zu unterstützen, während der eingeschlossene Sauerstoff in einem CO- und/oder HC-reichen Zustand in die gasförmige Atmosphäre freigesetzt wird, um den Katalysator bei der Oxidation von CO und HC in CO2 und H2O zu unterstützen.To improve the operation of the three-way catalyst, various studies have been carried out. One of the three-way catalysts resulting from such studies uses ceria (CeO 2 ), which has an oxygen storage (OSC) capability; this means the ability to trap gaseous oxygen in the crystal structure and release the trapped oxygen from the crystal structure. More specifically, CeO 2 is added to a three-way catalyst to adjust the oxygen concentration in the gaseous atmosphere so that excess oxygen in the gaseous atmosphere is included in the crystal structure of CeO 2 in an oxygen-rich state to remove the catalyst in the reduction of NO x to N 2 while the trapped oxygen in a CO and / or HC rich state is released into the gaseous atmosphere to assist the catalyst in the oxidation of CO and HC to CO 2 and H 2 O.

Die japanische Patentveröffentlichung 5-47263 (die der erteilten Fassung der JP-A-63-156545 entspricht) zeigt einen Katalysator zur Reinigung von Abgas, bei dem feine Zirkonoxidpartikel (ZrO2), die ein Edelmetall tragen (beispielsweise Pt, Rh), auf einen wärmefesten Wabenträger beschichtet sind, zusammen mit Partikeln eines wärmefesten anorganischen Oxids (beispielsweise Aluminiumoxid) und Partikeln eines sauerstoffspeichernden Oxids eines Elements der seltenen Erden. In einem derartigen Katalysator sitzen das wärmefeste anorganische Oxid und das Element der seltenen Erden zwischen den Agglomeraten der Zirkonoxid-Partikel, um die Zirkonoxidpartikel an einem Wachstum aufgrund einer Agglomerat-an-Agglomerat-Sinterung in einer hohe Temperatur aufweisenden Atmosphäre zu hindern, wodurch eine Abnahme der spezifischen Oberfläche begrenzt wird, die zu einer Verschlechterung der katalytischen Wirksamkeit führen könnte.Japanese Patent Publication 5-47263 (which corresponds to the issued version of JP-A-63-156545) discloses a catalyst for purifying exhaust gas in which zirconia fine particles (ZrO 2 ) carrying a noble metal (for example, Pt, Rh) are obtained a heat-resistant honeycomb carrier, together with particles of a heat-resistant inorganic oxide (for example, alumina) and oxygen-storing oxide particles of a rare earth element. In such a catalyst, the heat-resistant inorganic oxide and the rare earth element are sandwiched between the agglomerates of the zirconia particles to prevent the zirconia particles from growing due to agglomerate-to-agglomerate sintering in a high-temperature atmosphere, thereby decreasing the specific surface area that could lead to a deterioration of the catalytic activity.

Der vorstehend beschriebene Katalysator des Standes der Technik verhindert zwar das Zusammensintern der Zirkonoxidpartikelagglomerate, doch kann er nicht die Zirkonoxidpartikel selbst daran hindern, aufgrund von Partikel-an-Partikel-Sinterungen zu wachsen. Auch kann der Katalysator je nach seiner Montageposition extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sein, die das Kornwachstum des Zirkonoxids fördern.Of the Prevented catalyst of the prior art described above although sintering of zirconia particle agglomerates, yet he can not prevent the Zirkonoxidpartikel itself, due particle-to-particle sintering to grow. Also, the catalyst may vary depending on its mounting position to be exposed to extremely high temperatures affecting grain growth promote the zirconia.

Es gibt nämlich einen zunehmenden Bedarf zur Verlagerung der Montageposition des Katalysators von unterhalb des Karosseriebodens an den Auspuffkrüm mer, der nahe am Motor gelegen ist, wodurch der Katalysator nach dem Starten des Motors schnell aufgewärmt werden kann. Wenn jedoch der Katalysator nahe an dem Motor angeordnet ist, kann er oft hohen Temperaturen von nicht weniger als 900°C (oder manchmal sogar höher als 1000°C) ausgesetzt sein, was ein Kornwachstum des ZrO2 aufgrund von Partikel-an-Partikel-Sinterung verursachen kann. Die Folge ist, dass die spezifische Oberfläche des ZrO2 sich verringert und in einer Abnahme der katalytischen Aktivität des Edelmetalls auf den Zirkonoxidpartikeln resultiert.Namely, there is an increasing demand for shifting the mounting position of the catalyst from below the body floor to the exhaust manifold, which is located close to the engine, whereby the catalyst can be warmed up quickly after starting the engine. However, when the catalyst is placed close to the engine, it can often be exposed to high temperatures of not less than 900 ° C (or sometimes even higher than 1000 ° C), which causes grain growth of the ZrO 2 due to particle-by-particle Can cause sintering. The result is that the specific surface area of the ZrO 2 decreases and results in a decrease in the catalytic activity of the noble metal on the zirconia particles.

WO-A-98/13139 und WO-A-97/43035 offenbaren einen Katalysator mit einem Zirkonkomplexoxid, welches auf einen wärmefesten Träger beschichtet ist, und außerdem eine Zusammensetzung zur Speicherung von Sauerstoff in Gestalt einer Kombination von Pt und Rh umfasst, die von Partikeln von beispielsweise Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid getragen wird. Die Wirksamkeit derartiger Katalysatoren ist jedoch verbesserungsfähig.WO-A-98/13139 and WO-A-97/43035 disclose a catalyst comprising a zirconium complex oxide coated on a heat resistant support and further comprising a composition for storing oxygen in the form of a combination of Pt and Rh selected from Particles of, for example, alumina, titania, silica supported. However, the effectiveness of such catalysts is ver improvement capable.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Katalysators zur Reinigung von Abgas, der nicht zu einem übermäßigen Abfall der katalytischen Wirksamkeit eines Edelmetalls oder Metallen sogar unter strengen Betriebsbedingungen oberhalb 900°C führt.It It is therefore an object of the present invention to provide a Catalyst for purifying exhaust gas that does not cause excessive waste the catalytic activity of a noble metal or even metals under severe operating conditions above 900 ° C.

Nach der vorliegenden Erfindung, wie sie in dem beigefügten Anspruch 1 definiert ist, ist ein Katalysator zur Reinigung von Abgas mit folgenden Merkmalen vorgesehen:
Ein wärmebeständiger Träger;
Partikel eines Zirkoniumkomplexoxids der folgenden Formel Zr1-(x+y)CexRyO2-z, wobei „R" wenigstens ein Element darstellt, dass aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium und Seltenerdmetallen außer Ce besteht, „z" den Grad des Sauerstoffmangels darstellt, der durch die Valenz und den Gehalt des enthaltenen Al und/oder Seltenerdelements bestimmt ist, 0,1 ≤ x + y ≤ 0,5, 0,1 ≤ x ≤ 0,5 und 0,1 ≤ y ≤ 0,2;
eine Kombination von Pt und Rh, die zusammen von den Partikeln des Zirkonkomplexoxids getragen werden;
Partikel eines sauerstoffspeichernden Komplexoxids eines Seltenerdelements;
wobei die Partikel des Zirkonkomplexoxids zusammen mit den Partikeln des sauerstoffspeichernden Komplexoxids als Beschichtung auf den wärmefesten Träger aufgetragen sind.
According to the present invention as defined in the appended claim 1, there is provided a catalyst for purifying exhaust gas having the following features:
A heat-resistant carrier;
Particles of a zirconium complex oxide of the following formula Zr 1- (x + y) Ce x R y O 2 -z , wherein "R" represents at least one member selected from a group consisting of aluminum and rare earth metals other than Ce, "z" represents the degree of oxygen deficiency determined by the valence and content of the contained Al and / or rare earth element , 0.1 ≤ x + y ≤ 0.5, 0.1 ≤ x ≤ 0.5 and 0.1 ≤ y ≤ 0.2;
a combination of Pt and Rh carried together by the particles of zirconium complex oxide;
Particles of an oxygen-storing complex oxide of a rare earth element;
wherein the particles of the zirconium complex oxide are coated together with the particles of the oxygen-storing complex oxide as a coating on the heat-resistant support.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet, dass ein Teil des Zirkons in dem Zirkonoxid (ZrO2) durch Cer (Ce) substituiert ist, wahlweise durch Aluminium (Al) und/oder ein Seltenerdelement oder andere Elemente außer Cer. Eine derartige Substitution begrenzt den Massentransfer des Zirkons bei hoher Temperatur, wodurch die Partikel des Zirkonoxids an einem zu starken Wachstum gehindert werden. Als Ergebnis können Pt und Rh, die nebeneinander von den Zirkonoxidpartikeln getragen werden ihre katalytische Aktivität sogar bei hoher Temperatur über einem vorbestimmten Niveau behalten.The present invention contemplates that a portion of the zirconia in the zirconia (ZrO 2 ) is substituted by cerium (Ce), optionally by aluminum (Al) and / or a rare earth element or other elements other than cerium. Such substitution limits mass transfer of the zirconium at high temperature, thereby preventing the zirconia particles from overgrowth. As a result, Pt and Rh carried side by side by the zirconia particles can retain their catalytic activity above a predetermined level even at a high temperature.

Vorzugsweise kann wenigstens ein Teil des Zirkonkomplexoxids eine feste Lösung sein. Dieses Merkmal ist zusätzlich wirksam zum Hintanhalten des Massentransfers von Zr, wodurch die Dauerhaftigkeit des Katalysators bei hoher Temperatur gefördert wird.Preferably For example, at least a portion of the zirconium complex oxide may be a solid solution. This feature is additional effective to arrest the mass transfer of Zr, causing the Durability of the catalyst is promoted at high temperature.

Die Edelmetalle Pt und Rh werden aus folgendem Grunde zusammen von den Partikeln des Zirkonkomplexoxids getragen. Wenn Pt allein auf die Zirkonkomplexoxidpartikel aufgebracht ist, zeigen die Pt-Partikel aufgrund des Massentransfers von Pt bei hoher Temperatur eine Wachstumstendenz. Wenn dagegen auch Rh vorhanden ist, hält es den Massentransfer von Pt hinan und verhindert das Kornwachstum (wahrscheinlich aufgrund der Bildung einer Rhodiumoxidschicht auf den Pt-Partikeln, die den Massentransfer von Pt bremst).The Precious metals Pt and Rh are composed of the following together Particles of zirconium complex oxide worn. If Pt alone on the Zirconium complex oxide particles are applied, the Pt particles show due to the mass transfer of Pt at high temperature a growth tendency. In contrast, if Rh is present, it keeps the mass transfer of Pt and prevents grain growth (probably due to the formation of a rhodium oxide layer on the Pt particles containing the Mass transfer from Pt brakes).

In der vorgenannten Formel muss die Beziehung „0,1 ≤ x + y ≤ 0,5" eingehalten werden, weil es, wenn das Verhältnis der Substitution von Zirkon mit Cer und anderen Elementen niedriger oder höher als dieser Bereich ist, schwierig wird, den Massentransfer von Zirkon wirksam zu verhindern. Wenn das Substitutionsverhältnis höher als dieser Bereich ist, können Pt und Rh, die koexistent auf dem Zirkonoxidkomplex vorhanden sind, miteinander nachteilig in Wechselwirkung treten und die katalytische Aktivität verringern. Dies trifft auch auf „0,1 ≤ x ≤ 0,5" zu. Der Wert von „x + y" sollte vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 bis 0,3 liegen, während der Wert von „x" im Bereich von 0,1 bis 0,28 eingestellt sein sollte. Es versteht sich, dass der Zr-Gehalt in dem Zirkonkomplexoxid 1 bis 3% Hafnium (Hf) umfassen kann, was unvermeidlich in Zirkonerzen enthalten ist.In In the above formula, the relation "0.1 ≦ x + y ≦ 0.5" must be satisfied because if relationship the substitution of zirconium with cerium and other elements lower or higher As this range is difficult, the mass transfer of zircon is effectively prevent. If the substitution ratio is higher than this area is, can Pt and Rh coexistent on the zirconia complex, interact with each other adversely and the catalytic activity reduce. This is also true for "0.1 ≤ x ≤ 0.5" The value of "x + y" should preferably be in the range from 0.2 to 0.3 while the Value of "x" in the range of 0.1 should be set to 0.28. It is understood that the Zr content in which zirconium complex oxide may comprise 1 to 3% hafnium (Hf), which inevitably contained in zirconium ores.

Beispiele von Seltenerdelementen „R" außer Ce umfassen Y, Sc, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu. Von diesen Beispielen sind La und Nd bevorzugt. Der Grund für die partielle Substitution des Zr des Zirkonkomplexoxids mit einem Seltenerdelement außer Ce ist, dass eine solche Substitution die gleichmäßige Fluorit-Struktur des Zirkonkomplexoxids bei Raumtemperatur stabilisiert, während sie gleichzeitig den Massentransfer von Zr in Kooperation mit Ce bremst.Examples of rare earth elements "R" except Ce Y, Sc, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. Of these examples, La and Nd are preferred. The reason for the partial Substitution of the Zr of zirconium complex oxide with a rare earth element except Ce is that such a substitution of the uniform fluorite structure zirconium complex oxide stabilized at room temperature while at the same time the mass transfer of Zr in cooperation with Ce Bremst.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil des Zr in den Zirkonkomplexoxid mit Al allein oder in Kombination mit Y substituiert werden.alternative or additionally Part of the Zr may be in the zirconium complex oxide with Al alone or be substituted in combination with Y.

Der Wert von „y" in der obigen Formel ist 0 bis 0,2. Dabei kann der Wert von „y" 0 sein, so dass das Zirkonkomplexoxid weder Al noch ein Seltenerdmetall außer Ce enthalten muss, weil Ce allein, wenn es Zr in dem Zirkonkomplexoxid teilweise substituiert, das Kornwachstum der Komplexoxid-Partikel in einem gewissen Umfang zurückhalten kann. Dies ist der Grund, weshalb die Bereiche für „x + y" und „x" zusammenfallen. Da jedoch der Einschluss von Al und/oder eines Seltenerdeelementes außer Ce das Wachstum der Zirkonkomplexoxid-Partikel besser zurückhält, sollte der Wert von „y" vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,2 gewählt werden. Ein Wert von „y" oberhalb von 0,2 kann zur Bildung von Nebenprodukten außer dem erwünschten Zirkonkomplexoxid führen.The value of "y" in the above formula is 0 to 0.2, and the value of "y" may be 0, so that the Zirconium complex oxide need not contain Al or a rare earth metal other than Ce, because Ce alone, when partially substituted for Zr in the zirconium complex oxide, can retain the grain growth of complex oxide particles to some extent. This is why the ranges for "x + y" and "x" coincide. However, since the inclusion of Al and / or a rare earth element other than Ce better restrain the growth of the zirconium complex oxide particles, the value of "y" should preferably be selected in the range of 0.02 to 0.2, a value of "y" above of 0.2 may result in the formation of by-products other than the desired zirconium complex oxide.

Die Zirkonkomplexoxidpartikel können auf den hitzebeständigen Träger zusammen mit den sauerstoffspeichernden Komplexoxidpartikeln und Partikeln eines wärmebeständigen anorganischen Oxids vorzugsweise als Beschichtung aufgebracht werden. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kombination von Pt und Rh selektiv nur auf den Zirkonkomplexoxid-Partikeln aufgebracht ist.The Zirconium complex oxide particles can on the heat-resistant carrier together with the oxygen-storing complex oxide particles and Particles of a heat-resistant inorganic Oxids are preferably applied as a coating. In this Case, it is particularly advantageous if the combination of Pt and Rh selectively applied only to the zirconium complex oxide particles is.

Das hitzebeständige anorganische Oxid kann vorzugsweise aus einer Gruppe aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid und Magnesiumoxid ausgewählt sein, die alle kommerziell erhältlich sind. Besonders nützlich ist aktiviertes Aluminiumoxid.The heat-resistant inorganic oxide may preferably be selected from a group of alumina, Silicon oxide, titanium oxide and magnesium oxide, all of which are commercially available available are. Especially useful is activated alumina.

Das sauerstoffspeichernde Oxid eines Seltenerdmetalls kann vorzugsweise Ceroxid oder ein Cerkomplexoxyd sein. Auch kann ein Edelmetall wie Pd selektiv nur auf die Partikel des sauerstoffspeichernden Oxids zusätzlich zu der Kombination von Pt und Rh aufgebracht sein, die selektiv nur auf den Partikeln des Zirkonkomplexoxids vorhanden sind.The Oxygen-storing oxide of a rare earth metal may preferably Ceria or a Cerkomplexoxyd. Also, a precious metal like Pd selective only to the particles of oxygen-storing oxide in addition to The combination of Pt and Rh can be applied selectively only are present on the particles of Zirkonkomplexoxids.

Der hitzebeständige Träger, der aus Cordierit, Mullit, α-Aluminiumoxid oder einem Metall (beispielsweise korrosionsfester Stahl) bestehen kann, sollte vorzugs weise eine Wabenstruktur aufweisen. Bei der Herstellung des Katalysators sollten 100 bis 200 Gramm des Zirkonkomplexoxids mit einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 160 m2/g 30 bis 150 g des sauerstoffspeichernden Oxids mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 200 m2/g und 0 bis 200 g des hitzebeständigen anorganischen Oxids mit einer spezifischen Oberfläche von 150 bis 200 m2/g zusammen durch das bekannten wash-coating-Verfahren auf den Wabenträger pro dm3 (Schüttvolumen) aufgebracht werden.The heat-resistant support, which may consist of cordierite, mullite, α-alumina or a metal (for example, corrosion-resistant steel), should preferably have a honeycomb structure. In preparing the catalyst, 100 to 200 grams of the zirconia complex oxide having a specific surface area of 50 to 160 m 2 / g should contain 30 to 150 g of the oxygen storage oxide having a specific surface area of 100 to 200 m 2 / g and 0 to 200 g of the heat resistant inorganic oxide having a specific surface area of 150 to 200 m 2 / g are applied together by the known wash-coating method on the honeycomb carrier per dm 3 (bulk volume).

Die Partikel des Zirkonkomplexoxids können vorzugsweise eine mittlere Korngröße von 0,1 bis 2 μm aufweisen. Mit einem typischen Beispiel können 0,2 bis 2 g Pt und 0,04 bis 1 g Rh auf ein dm3 (Schüttvolumen) des Zirkonkomplexoxids des Wabenträgers aufgebracht werden.The particles of zirconium complex oxide may preferably have an average particle size of 0.1 to 2 μm. With a typical example, 0.2 to 2 g of Pt and 0.04 to 1 g of Rh can be applied to a dm 3 (bulk volume) of the zirconium complex oxide of the honeycomb carrier.

Das erfindungsgemäße Zirkonkomplexoxid kann unter Verwendung bekannter Techniken wie die des Kopräzipitations-Verfahrens oder des Alkoxid-Verfahrens hergestellt werden.The zirconium complex oxide according to the invention can be measured using known techniques such as the coprecipitation method or the alkoxide process getting produced.

Das Kopräzipitations-Verfahren umfasst die Schritte der Herstellung einer Lösung, die die jeweiligen Salze des Zirkons, des Cers und gewünschtenfalls Aluminiums und/oder eines Seltenerdelementes außer Cer in einem vorbestimmten stöchiometrischen Verhältnis enthält. Der Salzlösung wird eine wässrige Alkalilösung oder eine organische Säure hinzugefügt, damit die jeweiligen Salze gemeinsam zum Ausfallen gebracht werden. Danach wird das resultierende Kopräzipitat zwecks Oxidierung wärmebehandelt, um ein angestrebtes Zirkonkomplexoxid zu erhalten.The Coprecipitation method includes the steps of preparing a solution containing the respective salts of the zircon, the cer and if desired Aluminum and / or a rare earth element except cerium in a predetermined stoichiometric relationship contains. The saline solution becomes an aqueous Alkaline solution or an organic acid added so that the respective salts are brought together to fail. Thereafter, the resulting coprecipitate is heat treated for oxidation, to obtain a desired zirconium complex oxide.

Beispiele von Zirkonsalzen umfassen Zirkonoxichlorid, Zirkonoxinitrat, Zirkonoxisulfat und Zikronoxiazetat. Beispiele von Salzes des Cers und anderer Seltenerdelemente (und/oder Al) umfassen Sulfate, Nitrate, Hydrochloride, Phosphate, Azetate und Oxalate. Beispiele wässriger Alkalilösungen umfassen eine wässrige Lösung von Natriumkarbonat, wässriges Ammoniak und eine wässrige Lösung von Ammoniumkarbonat. Beispiele organischer Säuren umfassen Oxalsäure und Zitronensäure.Examples of zirconium salts include zirconium oxychloride, zirconium oxinitrate, zirconium oxysulfate and zikronoxiacetate. Examples of salt of cerium and other rare earth elements (and / or Al) include sulfates, nitrates, hydrochlorides, phosphates, Acetates and oxalates. Examples of aqueous alkali solutions include an aqueous solution of sodium carbonate, aqueous Ammonia and an aqueous solution of ammonium carbonate. Examples of organic acids include oxalic acid and Citric acid.

Die Wärmebehandlung in dem Kopräzipitations-Verfahren umfasst einen Trocknungsschnitt zum Trocknen des Kopräzipitats bei ungefähr 50 bis 200°C für 1 bis 48 Stunden nach der Filtration und einen Brennschritt zum Brennen des Kopräzipitats bei ungefähr 350 bis 1000°C (vorzugsweise ungefähr 400 bis 700°C) für ungefähr 1 bis 12 Stunden. Während des Brennens sollten die Brennbedingungen (die Brenntemperatur und die Brennzeit) je nach der Zusammensetzung des Zirkonkomplexoxids ausgewählt werden, so dass zumindest ein Teil des Zirkonkomplexoxids in der Form einer festen Lösung vorliegt.The heat treatment in the coprecipitation method comprises a drying section for drying the coprecipitate at about 50 to 200 ° C for 1 to 48 hours after filtration and a burning step for burning of the coprecipitate at about 350 to 1000 ° C (preferably about 400 to 700 ° C) for about 1 to 12 hours. While of burning should the firing conditions (the firing temperature and the burning time) depending on the composition of zirconium complex oxide selected be so that at least a part of the Zirkonkomplexoxids in the Form of a solid solution is present.

Das Alkoxid-Verfahren umfasst die Schritte der Herstellung einer Lösung einer Mischung der Alkoxide, die Zirkon, Cer und gewünschtenfalls Al und/oder ein Seltenerdelement außer Cer in einem vorbestimmten stöchiometrischen Verhältnis umfasst. Sodann wird entionisiertes Wasser der Lösung der Mischung der Alkoxide hinzugefügt, damit Zirkon, Cer und Al (und/oder das Seltenerdelement außer Cer) kopräzipitieren oder hydrolisieren. Schließlich wird das entstandene Kopräzipitat oder Hydrolisat wärmebehandelt, um ein angestrebtes Zirkonkomplexoxid zu erhalten.The alkoxide process comprises the steps of preparing a solution of a mixture of the alkoxides comprising zirconium, cerium and, if desired, Al and / or a rare earth element other than cerium in a predetermined stoichiometric ratio. Then, deionized water becomes the solution of the mixture of alkoxides to coprecipitate or hydrolyze zirconium, cerium and Al (and / or the rare earth element other than cerium). Finally, the resulting coprecipitate or hydrolyzate is heat treated to obtain a desired zirconium complex oxide.

Beispiele von Alkoxiden für die Bereitung der Lösung der Mischung der Alkoxide umfassen Methoxide, Ethoxide, Propoxide und Butoxide von Zirkon, Cer und Al (und/oder ein Seltenerdelement außer Cer). Stattdessen sind auch Ethylenoxidadditionsalzes jedes dieser Elementes einsetzbar.Examples of alkoxides for the preparation of the solution The mixture of alkoxides include methoxides, ethoxides, propoxides and butoxides of zirconium, cerium and Al (and / or a rare earth element except Cerium). Instead, ethylene oxide addition salts are any of these Element used.

Die Wärmebehandlung in dem Alkoxidverfahren kann in der gleichen Weise wie in dem Kopräzipitations-Verfahren durchgeführt werden.The heat treatment in the alkoxide process can be carried out in the same manner as in the coprecipitation process carried out become.

Pt und Rh können auf das Zirkonkomplexoxid unter Einsatz bekannter Techniken aufgebracht werden. Beispielsweise kann zunächst eine Lösung eines ent sprechenden Salzes (beispielsweise 1 bis 20 Gew.-%) von Pt und Rh hergestellt werden, worauf das Zirkonkomplexoxid mit der salzhaltigen Lösung imprägniert wird. Danach wird das Zirkonkomplexoxid wärmebehandelt. Beispiele für diesen Zweck verwendbarer Salze umfassen Nitrate, Dinitrodiaminnitrat und Chloride. Die nach der Imprägnierung und Filtration durchgeführte Wärmebehandlung kann eine Trocknung des Zirkonkomplexoxids durch Erwärmung auf ungefähr 5 bis 200°C für ungefähr 1 bis 48 Stunden umfassen, worauf das Komplexoxid bei ungefähr 350 bis 1000°C für ungefähr 1 bis 12 Stunden gebrannt wird.Pt and Rh can applied to the zirconium complex oxide using known techniques become. For example, first a solution a ent speaking salt (for example, 1 to 20 wt .-%) of Pt and Rh are prepared, whereupon the zirconium complex oxide with the saline solution waterproof becomes. Thereafter, the zirconium complex oxide is heat-treated. Examples of this Purpose of usable salts include nitrates, dinitrodiamine nitrate and Chlorides. The after impregnation and filtration performed heat treatment may be a drying of zirconium complex oxide by heating approximately 5 to 200 ° C for about 1 to 48 hours, after which the complex oxide at about 350 to 1000 ° C for about 1 to 12 Hours is burned.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervor.Further Features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with reference on the attached Drawing forth.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

Die Zeichnung umfasst eine einzige Figur, die als „1" bezeichnet ist und ein Diagramm der bei hoher Temperatur ablaufenden Alterungsbedingungen darstellt, die zur Bewertung verschiedener Katalysatoren der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und der zum Vergleich herbeigezogenen Beispiele dient.The drawing includes a single figure, which is called " 1 "and is a graph of the high temperature aging conditions used to evaluate various catalysts of the various embodiments of the present invention and the comparative examples.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend zusammen mit Vergleichsbeispielen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Der nachstehend verwendete Begriff „Oxide" bedeutet ferner, dass das Zirkonkomplexoxid einen geeigneten Anteil an Sauerstoff enthält, der auf einer Seite durch die Verhältnisse der übrigen Elemente bestimmt ist.The preferred embodiments of the invention will be described below together with comparative examples described. However, the invention is directed to these embodiments not limited. The term "oxides" used below also means that the zirconium complex oxide contains an appropriate amount of oxygen on one side the ratios the rest Elements is determined.

[Beispiel 1][Example 1]

In diesem Beispiel wurde ein Katalysator hergestellt, bei dem ein Zirkonkomplexoxid mit der Zusammensetzung des Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxids verwendet wurde.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide having the composition of Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Das Zirkonkomplexoxid der obigen Zusammensetzung wurde durch das so genannte Kopräzipitations-Verfahren hergestellt. Zunächst wurde eine wässrige Mischungslösung durch Auflösung in 100 cm3 entionisiertem Wasser von 0,080 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2·8H2O), 0,016 Mol Cemitrat (Ce(NO3)3·6H2O), 0,002 Mol Lanthannitrat (La(NO3)3·6H2O) und 0,002 Mol Neodymnitrat (Nd(NO3)3·5H2O).The zirconium complex oxide of the above composition was prepared by the so-called coprecipitation method. First, an aqueous mixture solution prepared by dissolving in 100 cm 3 deionized water of 0.080 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O), 0.016 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O), 0.002 mol of lanthanum nitrate (La (NO 3 3 x 6H 2 O) and 0.002 mol of neodymium nitrate (Nd (NO 3 ) 3 .5H 2 O).

Sodann wurde eine neutralisierende Kopräzipitationslösung durch Auflösen von 25,0 g Natriumkarbonat (Na2CO3) in 200 cm3 entionisiertem Wasser bereitgestellt. Die zuvor gefertigte Mischungslösung wurde nach und nach in die sich ergebende Kopräzipitationslösung zur Herbeiführung der Kopräzipitation eintropfen gelassen. Nach ausreichendem Waschen mit Wasser und Filtration wurde das entstandene Kopräzipitat 24 Stunden in einer kommerziell erhältlichen Kugelmühle unter Beifügung von 100 cm3 Isopropylalkohol zerkleinert, was in der Bildung einer das Kopräzipitat enthaltenden Paste resultierte. Die Kugelmühle bestand aus Zirkonoxid (ZrO2 mit 3 Mol Y2O3 stabilisiert).Then, 3 of deionized water were prepared in 200 cm, a neutralizing coprecipitation solution by dissolving 25.0 g of sodium carbonate (Na 2 CO 3). The previously prepared mixture solution was gradually dropped into the resulting coprecipitation solution to effect coprecipitation. After sufficient washing with water and filtration, the resulting coprecipitate was crushed for 24 hours in a commercially available ball mill with the addition of 100 cm 3 of isopropyl alcohol, which resulted in the formation of a paste containing the coprecipitate. The ball mill was made of zirconia (ZrO 2 stabilized with 3 moles of Y 2 O 3 ).

Nach der Filtration wurde der so erhaltene Slurry bei 80°C unter Vakuum getrocknet. Nach ausreichender Trocknung wurde das Kopräzipitat (das sich nach der Trocknung des Slurrys ergab) an Luft bei 650°C für 3 Stunden gebrannt, wodurch ein Pulver des Zirkonkomplexoxids mit der Zusammensetzung Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxid entstand, worin Ce, La und Nd als feste Lösung erhalten wurden.After filtration, the resulting slurry was dried at 80 ° C under vacuum. After sufficient drying, the coprecipitate (which resulted after drying the slurry) was fired in air at 650 ° C for 3 hours to give a powder of zirconium complex oxide having the composition Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 Oxide in which Ce, La and Nd were obtained as a solid solution.

2 Kilo des Zirkonkomplexoxidpulvers, welches durch Wiederholung der oben genannten Schritte erhalten wurde, wurden mit 2 dm3 Isopropylalkohol versetzt und dann für 12 Stunden in einer kommerziell erhältlichen Kugelmühle (attrition mill) mit Zirkonoxidkugeln von 3 mm durchschnittlichem Durchmesser weiter zerkleinert, wobei Isopropylalkohol bedarfsweise nachgesetzt wurde. Danach wurde der das zusätzlich zerkleinerte Pulver des Zirkonkomplexoxids enthaltende Slurry gefiltert und bei 80°C unter Vakuum getrocknet. Nach ausreichender Trocknung wurde das Zirkonkomplexoxidpulver in einem Mörser zerkleinert und danach durch ein 325-Mesh-Sieb durchgesiebt. Der durch das Sieb passierende Anteil des Zirkonkomplexoxidpulvers hatte eine mittlere Korngröße von 1,4 μm (bestimmt durch Laserstreuung).Two kilograms of the zirconium complex oxide powder obtained by repeating the above steps were added with 2 dm 3 of isopropyl alcohol and then further crushed for 12 hours in a commercially available attrition mill with zirconia balls of 3 mm in average diameter, with isopropyl alcohol replenished as needed has been. Thereafter, the slurry containing the additional crushed powder of the zirconium complex oxide was filtered and dried at 80 ° C under vacuum. After sufficient drying, the zirconium complex oxide powder was ground in a mortar and then sieved through a 325 mesh sieve. The proportion of the zirconium complex oxide powder passing through the sieve had a mean particle size of 1.4 μm (determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

50 g des durchgesiebten Zirkonkomplexoxidpulvers wurde mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiamminplatinnitrat (Pt Gehalt: 1,5 g) und einer wässrigen Lösung von Rhodiumnitrat (Rh Gehalt: 0,3 g) imprägniert. Das so imprägnierte Pulver wurde zunächst bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Auf diese Weise trug das Zirkonkomplexoxid 1,5 g Pt und 0,3 g Rh mit sich.50 g of the sieved zirconium complex oxide powder was washed with an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum nitrate (Pt content: 1.5 g) and an aqueous solution of rhodium nitrate (Rh content: 0.3 g). The so impregnated Powder was first at 110 ° C for 12 Dried hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. To this As a result, the zirconium complex oxide carried 1.5 g Pt and 0.3 g Rh.

Sodann wurde das Pt- und Rh-tragende Zirkonkomplexoxid mit 130 g eines La-stabilisierten Aluminiumoxidpulvers (durch La in fester Lösung stabilisiert und 75 g eines Cerkomplexoxidpulvers der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1Oxid in einer Kugelmühle gemischt und für 12 Stunden zu einem wässrigen Mischslurry nass zerkleinert. Der Mischslurry wurde dann auf einen monolithischen Kordierit-Wabenträger beschichtet, der 400 Zellen/in2 (62 Zellen/cm2), einen Durchmesser von 105,7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Der so beschichtete Wabenträger wurde bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. So wurde der angestrebte Katalysator erhalten.Then, the Pt- and Rh-bearing zirconium complex oxide was mixed with 130 g of a La-stabilized alumina powder (stabilized by La in solid solution and 75 g of a cerium complex oxide powder of composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 oxide in a ball mill and mixed The mixed slurry was then coated onto a monolithic cordierite honeycomb carrier having 400 cells / in 2 (62 cells / cm 2 ), a diameter of 105.7 mm and a length of 100 mm The honeycomb carrier thus coated was dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours to obtain the aimed catalyst.

[Beispiel 2][Example 2]

Bei diesem Beispiel wurde ein Katalysator wiederum unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxids der Zusammensetzung Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxid hergestellt. Bei der Bereitung des Zirkonkomplexoxids wurden jedoch mindestens zwei Schritte der Zerkleinerung und des Absiebens des Zirkonkomplexoxidpulvers im Gegensatz zum Beispiel 1 weggelassen. Ansonsten stimmt das Beispiel 2 genau mit dem Beispiel 1 überein.In this example, a catalyst was again prepared using a zirconium complex oxide of composition Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 oxide. However, in preparing the zirconium complex oxide, at least two steps of crushing and sieving the zirconium complex oxide powder were omitted, unlike Example 1. Otherwise, Example 2 is exactly the same as Example 1.

[Beispiel 3][Example 3]

Bei diesem Beispiel wurde ein Katalysator unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxid mit der Zusammensetzung Zr0,80Ce0,16La0,04Oxid hergestellt.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide having the composition Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.04 oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Zunächst wurde eine wässrige Mischungslösung durch Auflösen in 100 cm3 entionisiertem Wasser von 0,080 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2·8H2O), 0,016 Mol Cernitrat (Ce(NO3)3·6H2O) und 0,004 Mol Lanthannitrat (La(NO3)3·6H2O) hergestellt.First, an aqueous mixture solution prepared by dissolving in 100 cm 3 deionized water of 0.080 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O), 0.016 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O) and 0.004 mol of lanthanum nitrate (La (NO 3 3 × 6H 2 O).

Sodann wurde eine neutralisierende Kopräzipitationslösung bereitet, in dem 25,0 g Natriumkarbonat (Na2CO3) in 200 cm3 entionisiertem Wasser aufgelöst wurden. Die vorher bereitete Mischungslösung wurde nach und nach in die sich ergebende Kopräzipitationslösung eintropfen gelassen, um die Kopräzipitation herbeizuführen. Nach ausreichendem Waschen mit Wasser und Filterung wurde das entstandene Kopräzipitat bei 80°C unter Vakuum getrocknet. Nach ausreichender Trocknung wurde das Kopräzipitat in Luft bei 650°C für 3 Stunden gebrannt, so dass ein Pulver von Zirkonkomplexoxid der vorerwähnten Zusammensetzung entstand, worin Ce und La als feste Lösung enthalten waren. Die mittlere Korngröße des Zirkonkomplexoxidpulvers betrug 6,1 μm (durch Laserstreuung bestimmt).Then, a neutralizing coprecipitation solution prepared in which 25.0 g of sodium carbonate (Na 2 CO 3) were dissolved in 200 cm 3 deionized water. The previously prepared mixture solution was gradually dripped into the resultant coprecipitation solution to effect coprecipitation. After sufficient washing with water and filtering, the resulting coprecipitate was dried at 80 ° C under vacuum. After sufficient drying, the coprecipitate was calcined in air at 650 ° C for 3 hours to form a powder of zirconium complex oxide of the aforementioned composition wherein Ce and La were contained as a solid solution. The mean grain size of the zirconium complex oxide powder was 6.1 μm (determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

Unter Verwendung von 50 g des so erhaltenen Zirkonkomplexoxidpulvers wurde ein Katalysator in der gleichen Weise im Beispiel 1 hergestellt.Under Use of 50 g of zirconium complex oxide powder thus obtained was a catalyst prepared in Example 1 in the same manner.

[Beispiel 4][Example 4]

Bei diesem Beispiel wurde ein Katalysator unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxids mit der Zusammensetzung Zr0,70Ce0,16Al0,06Y0,08Oxid hergestellt.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide having the composition Zr 0.70 Ce 0.16 Al 0.06 Y 0.08 oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Ein Zirkonkomplexoxidpulver mit der obigen Zusammensetzung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, nur dass 0,070 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2·8H2O), 0,016 Mol Cernitrat (Ce(NO3)3·6H2O), 0,006 Mol Aluminiumnitrat (Al(NO3)3 ·9H2O) und 0,008 Mol Yttriumnitrat (Y(NO3)3 ·6H2O) als Ausgangsmaterial eingesetzt wurden. Das Zirkonkomplexoxidpulver hatte eine mittlere Korngröße von 7,0 μm (bestimmt durch Laserstreuung).A zirconium complex oxide powder having the above composition was prepared in the same manner as in Example 3 except that 0.070 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O), 0.016 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O), 0.006 mol of aluminum nitrate (Al (NO 3) 3 · 9H 2 O) and 0.008 mol of yttrium nitrate (Y (NO 3) 3 · 6H 2 O) were used as the starting material. The zirconium complex oxide powder had a mean grain size of 7.0 μm (determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

Unter Einsatz von 50 g des so erhaltenen Zirkonkomplexoxidpulvers wurde ein Katalysator in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.Under Use of 50 g of zirconium complex oxide powder thus obtained was a catalyst prepared in the same manner as in Example 1.

[Beispiel 5][Example 5]

In diesem Beispiel wurde ein Katalysator unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxids der Zusammensetzung Zr0,70Ce0,10Al0,20Oxid hergestellt.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide of composition Zr 0.70 Ce 0.10 Al 0.20 Oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Es wurde ein Zirkonkomplexoxidpulver der obigen Zusammensetzung in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, nur dass 0,70 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2·8H2O), 0,010 Mol Cernitrat (Ce(NO3)3·6H2O) und 0,020 Mol Aluminiumnitrat AL(NO3)3·9H2O) als Ausgangsmaterial verwendet wurden. Das Zirkonkomplexoxidpulver hatte eine mittlere Korngröße von 7,3 μm bestimmt durch Laserstreuung).A zirconium complex oxide powder of the above composition was prepared in the same manner as in Example 3 except that 0.70 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O), 0.010 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O) and 0.020 Mol of aluminum nitrate AL (NO 3 ) 3 .9H 2 O) were used as the starting material. The zirconium complex oxide powder had a mean grain size of 7.3 μm determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

Unter Verwendung von 50 g des so hergestellten Zirkonkomplexoxidpulvers wurde ein Katalysator in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.Under Use of 50 g of the zirconium complex oxide powder thus prepared For example, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1.

[Beispiel 6][Example 6]

In diesem Beispiel wurde ein Katalysator unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxids der Zusammensetzung Zr0,80Ce0,20Oxid hergestellt.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide of composition Zr 0.80 Ce 0.20 Oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Das Zirkonkomplexoxidpulver der obigen Zusammensetzung wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, nur dass 0,080 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2 ·8H2O) und 0,020 Mol Cernitrat (Ce(NO3)3 ·6H2O) als Ausgangsmaterial eingesetzt wurden. Das Zirkonkomplexoxidpulver hatte eine mittlere Korngröße von 6,3 μm (bestimmt durch Laserstreuung).The zirconium complex oxide powder of the above composition was prepared in the same manner as in Example 3 except that 0.080 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) and 0.020 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O) were used as the starting material. The zirconium complex oxide powder had a mean grain size of 6.3 μm (determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

Unter Einsatz von 50 g des so erhaltenen Zirkonkomplexpulvers wurde ein Katalysator in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 herstellt.Under Use of 50 g of the zirconium complex powder thus obtained became Catalyst in the same manner as in Example 1 produces.

[Beispiel 7][Example 7]

In diesem Beispiel wurde ein Katalysator unter Verwendung eines Zirkonkomplexoxids der Zusammensetzung Zr0,09Ce0,10Oxid hergestellt.In this example, a catalyst was prepared using a zirconium complex oxide of composition Zr 0.09 Ce 0.10 oxide.

(Herstellung des Zirkonkomplexoxids)(Preparation of zirconium complex oxide)

Zirkonkomplexoxidpulver der obigen Zusammensetzung wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, nur dass 0,090 Mol Zirkonoxichlorid (ZrOCl2·8H2O) und 0,010 Mol Cernitrat (Ce(NO3)3·6H2O) als Ausgangsmaterialien eingesetzt wurden. Das Zirkonkomplexoxidpulver hatte eine mittlere Korngröße von 7,8 μm (bestimmt durch Laserstreuung).Zirconium complex oxide powder of the above composition was prepared in the same manner as in Example Produced 3 except that 0.090 mol of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) and 0.010 mol of cerium nitrate (Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O) were used as starting materials. The zirconium complex oxide powder had an average grain size of 7.8 μm (determined by laser scattering).

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

Unter Einsatz von 50 g des so erhaltenen Zirkonkomplexoxidpulvers wurde ein Katalysator in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hintergestellt.Under Use of 50 g of zirconium complex oxide powder thus obtained was a catalyst in the same manner as in Example 1 submitted.

[Beispiel 8][Example 8]

In diesem Beispiel wurde das gleiche Zirkonkomplexoxidpulver (Zusammensetzung: Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,2Oxid; mittlere Korngröße: 5,2 μm) wie im Beispiel 2 eingesetzt, um einen etwas unterschiedlichen Katalysator herzustellen, wie nachfolgend beschrieben.In this example, the same zirconium complex oxide powder (composition: Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.2 oxide, average grain size: 5.2 μm) was used as in Example 2 to prepare a slightly different catalyst, such as described below.

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

50 g des Zirkonkomplexoxidpulvers (mittlere Korngröße: 5,2 μm) wurden mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt Gehalt: 0,8 g) und einer wässrigen Lösung von Rhodiumnitrat (Rh Gehalt: 0,3 g) imprägniert. Das derart imprägnierte Pulver wurde zunächst 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Als Ergebnis trug das Zirkonkomplexoxid 0,8 g Pt und 0,3 g Rh.50 z of the zirconium complex oxide powder (average particle size: 5.2 μm) were mixed with an aqueous Solution of Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt content: 0.8 g) and an aqueous solution of rhodium nitrate (Rh content: 0.3 g). The so impregnated Powder was first 110 ° C for 12 hours dried and then at 500 ° C for 3 hours burned. As a result, the zirconium complex oxide carried 0.8 g of Pt and 0.3 Rh.

Andererseits wurden 75 g Cerkomplexoxidpulver der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1Oxid mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt Gehalt: 0,7 g) imprägniert. Das imprägnierte Cerkomplexoxidpulver wurde zunächst bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Als Ergebnis trug das Cerkomplexoxid 0,7 g Pt.On the other hand, 75 g of cerium complex oxide powder of the composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 oxide was impregnated with an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum nitrate (Pt content: 0.7 g). The impregnated cerium complex oxide powder was first dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. As a result, the cerium complex oxide carried 0.7 g of Pt.

Anschließend wurden die beiden Arten von Komplexoxidpulver mit 130 g eines La-stabilisierten Aluminiumoxidpulvers (mit La in fester Lösung stabilisiert) in einer Kugelmühle vermischt und für 12 Stunden nass zerkleinert, so dass ein wässriger Mischungsslurry entstand. Mit dem Mischungsslurry wurde sodann ein monolithischer Cordierit-Wabenträger beschichtet, der 400 Zellen/in2 (62 Zellen/cm2), einen Durchmesser von 105,7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Der so beschichtete Wabenträger wurde bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Der angestrebte Katalysator wurde so erhalten.Subsequently, the two types of complex oxide powder were mixed with 130 g of a La-stabilized alumina powder (stabilized with La in a ball mill) and wet-crushed for 12 hours to give an aqueous mixture slurry. The mixture slurry was then coated with a monolithic cordierite honeycomb carrier having 400 cells / in 2 (62 cells / cm 2 ), a diameter of 105.7 mm and a length of 100 mm. The thus coated honeycomb carrier was dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. The desired catalyst was thus obtained.

[Beispiel 9][Example 9]

Dieses Beispiel ist das gleiche wie Beispiel 7 im Hinblick auf den Einsatz von Zirkonkomplexoxid der Zusammensetzung Zr0,90Ce0,10Oxid unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Menge des Zirkonkomplexoxids auf 180°C erhöht wurde, um das Aluminiumoxid-Pulver zur Zeit der Beschichtung des monolithischen Cordierit-Wabenträgers einzusparen.This example is the same as Example 7 with respect to the use of zirconium complex oxide of composition Zr 0.90 Ce 0.10 oxide, however, differs in that the amount of zirconium complex oxide was increased to 180 ° C to the alumina powder at the time to save the coating of the monolithic cordierite honeycomb carrier.

[Vergleichsbeispiel 1]Comparative Example 1

Zum Vergleich wurde ein Katalysator unter Verwendung kommerziell erhältlichen Zirkonoxidpulvers mit einer mittleren Korngröße von 7,6 μm (bestimmt durch Laserstreuung) anstelle des erfindungsgemäßen Zirkonkomplexoxidpulvers nach der Erfindung hergestellt.To the Comparative was a catalyst using commercially available Zirconia powder with an average particle size of 7.6 μm (determined by laser scattering) instead of the zirconium complex oxide powder according to the invention produced according to the invention.

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

50 g des Zirkonoxidpulvers wurden mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt: 1,5 g) und einer wässrigen Lösung von Rhodiumnitrat (Rh Gehalt: 0,3 g) imprägniert. Das imprägnierte Zirkonoxydpulver wurde zunächst bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Als Ergebnis trug das Zirkonoxidpulver 1,5 g Pt und 0,3 g Rh.50 zirconia powder was treated with an aqueous solution of dinitrodiamine platinum nitrate (Pt: 1.5 g) and an aqueous solution of rhodium nitrate (Rh content: 0.3 g). The impregnated Zirconia powder was initially at 110 ° C for 12 Dried hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. As a result The zirconia powder carried 1.5 g of Pt and 0.3 g of Rh.

Dann wurde das Pt- und Rh-tragende Zirkonoxidpulver mit 130 g Lastabilisiertem Aluminiumpulvers (durch La in fester Lösung stabilisiert) und 75 g Cerkomplexoxidpulvers, der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1Oxid in einer Kugelmühle vermischt und für 12 Stunden nass zerkleinert, so dass sich ein wässriger Mischungsslurry ergab. Mit dem Mischungsslurry wurde sodann ein monolithischer Cordierit-Wabenträger mit 400 Zellen/in2 (62 Zellen/cm2), einem Durchmesser von 105,7 mm und einer Länge von 100 mm beschichtet. Der so beschichtete Wabenträger wurde bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Auf diese Weise wurde der angestrebte Katalysator erhalten.Then, the Pt and Rh supporting zirconia powder was mixed with 130 g of load-stabilized aluminum powder (stabilized by La in solid solution) and 75 g of cerium complex oxide powder, the composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 oxide in a ball mill, and blended for 12 Wet crushed hours, so that an aqueous mixture slurry resulted. The mixture slurry was then coated with a cordierite monolithic honeycomb carrier having 400 cells / in 2 (62 cells / cm 2), a diameter of 105.7 mm and a length of 100 mm tet. The thus coated honeycomb carrier was dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. In this way the desired catalyst was obtained.

[Vergleichsbeispiel 2]Comparative Example 2

In dem Vergleichsbeispiel 2 wurde das gleiche Zirkonkomplexoxidpulver (Zusammensetzung: Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxid; mittlere Korngröße: 5,2 μm) wie in dem Beispiel 2 eingesetzt, doch wurden Pt und Rh auf Aluminiumoxidpulver anstelle auf Zirkonkomplexoxidpulver aufgebracht, wie nachstehend beschrieben.In Comparative Example 2, the same zirconium complex oxide powder (composition: Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 oxide, average grain size: 5.2 μm) was used as in Example 2, but Pt and Rh were obtained Alumina powder instead of zirconium complex oxide powder, as described below.

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

130 g eines kommerziell erhältlichen La-stabilisierten Aluminiumoxidpulvers (durch La in fester Lösung stabilisiert) wurden mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt Gehalt: 1,5 g) und einer wässrigen Lösung von Rhodiumnitrat (Rh Gehalt: 0,3 g) imprägniert. Das imprägnierte Aluminiumoxidpulver wurde zunächst bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Als Ergebnis trug das Aluminiumoxidpulver 1,5 g Pt und 0,3 g Rh.130 g of a commercially available La-stabilized alumina powder (stabilized by La in solid solution) were with an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum nitrate (Pt content: 1.5 g) and an aqueous solution of rhodium nitrate (Rh content: 0.3 g). The impregnated Alumina powder was first at 110 ° C for 12 Dried hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. As a result The alumina powder carried 1.5 g of Pt and 0.3 g of Rh.

Das Pt- und Rh-tragende Aluminiumoxidpulver wurde sodann mit 50 g des Zirkonkomplexoxidpulvers (mittlere Korngröße 5,2 μm) und 75 g Cerkomplexoxidpulver mit einer Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1Oxid in einer Kugelmühle vermischt und für 12 Stunden nass zerkleinert, so dass ein wässriger Mischungsslurry entstand. Mit dem Mischungsslurry wurde sodann ein monolithischer Cordierit-Wabenträger beschichtet, der 400 Zellen/in2 (62 Zellen/cm2), einen Durchmesser von 105,7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Der so beschichtete Wabenträger wurde 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. So wurde der angestrebte Katalysator erhalten.The Pt and Rh supporting alumina powder was then mixed with 50 g of the zirconium complex oxide powder (average particle size 5.2 μm) and 75 g of cerium complex oxide powder having a composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 Oxide in a ball mill and incubated for 12 Wet crushed hours, so that an aqueous mixture slurry was formed. The mixture slurry was then coated with a monolithic cordierite honeycomb carrier having 400 cells / in 2 (62 cells / cm 2 ), a diameter of 105.7 mm and a length of 100 mm. The thus-coated honeycomb carrier was dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. Thus, the aimed catalyst was obtained.

[Vergleichsbeispiel 3]Comparative Example 3

In dem Vergleichsbeispiel 3 wurde der Katalysator in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, nur dass (1) die Menge des Zirkonoxidpulvers auf 8 g reduziert wurde, (2) 75 g des Cerkomplexoxypulvers durch 40 g eines kommerziell erhältlichen reinen Ceroxidpulvers (CeO2) ersetzt wurde, (3) die aufgebrachte Menge von Rh auf 0,15 g reduziert wurde und (4) die aufgebrachte Menge von Pt auf 0,75 g reduziert wurde.In Comparative Example 3, the catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that (1) the amount of the zirconia powder was reduced to 8 g, (2) 75 g of the cerium complex oxypowder was replaced by 40 g of a commercially available pure ceria powder (CeO 2 ), (3) the applied amount of Rh was reduced to 0.15 g, and (4) the applied amount of Pt was reduced to 0.75 g.

[Vergleichsbeispiel 4]Comparative Example 4

Das Vergleichsbeispiel 4 stimmte mit dem Vergleichsbeispiel 3 im Hinblick auf den Einsatz von Zirkonoxidpulver mit einer mittleren Korngröße von 7,6 μm überein, unterschied sich jedoch davon im Hinblick auf das Beschichtungsmaterial Zirkonoxidpulver und das Trägermaterial, auf welches wie nachstehend beschrieben Pt aufgebracht wurde.The Comparative Example 4 was consistent with Comparative Example 3 in terms coincide with the use of zirconium oxide powder with an average particle size of 7.6 μm, however, differed in the coating material Zirconia powder and the carrier material, on which Pt was applied as described below.

(Herstellung des Katalysators)(Preparation of the catalyst)

6 g des Zirkonoxidpulvers wurden mit einer wässrigen Lösung von Rhodiumnitrat (Rh-Gehalt: 0,15 g) imprägniert. Das imprägnierte Zirkonoxidpulver wurde bei 110°C zunächst für 12 Stunden getrocknet und sodann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Als Ergebnis trug das Zirkonoxidpulver 0,15 g Rh.6 g of the zirconium oxide powder were mixed with an aqueous solution of rhodium nitrate (Rh content: 0.15 g). The impregnated Zirconia powder was at 110 ° C first for 12 Dried hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. As a result The zirconia powder carried 0.15 g of Rh.

77 g kommerziell erhältlichen La-stabilisierten Aluminiumoxidpulvers (in fester Lösung La-stabilisiert) wurden mit einer wässrigen Lösung von Dinitrodiaminplatinnitrat (Pt Gehalt: 0,75 g) imprägniert. Das imprägnierte Aluminiumoxidpulver wurde zunächst bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C für 3 Stunden gebrannt. Im Ergebnis trug das Aluminiumoxidpulver 0,75 g Pt.77 g commercially available La-stabilized alumina powder (La stabilized in solid solution) with an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum nitrate (Pt content: 0.75 g). The impregnated Alumina powder was first at 110 ° C for 12 Dried hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. In the result the alumina powder carried 0.75 g of Pt.

Das Rh-tragende Zirkonoxidpulver und das Pt-tragende Aluminiumoxidpulver wurden mit 40 g kommerziell erhältlichen reinen Ceroxidpulver (CeO2) in einer Kugelmühle gemischt und für 12 Stunden nass zerkleinert, so dass sich ein wässriger Mischungsslurry ergab. Mit dem Mischungsslurry wurde sodann ein monolithischer Cordierit-Wabenträger beschichtet, der 400 Zellen/in2 (62 Zellen/cm2), einen Durchmesser von 105,7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Der so beschichtete Wabenträger wurde bei 110°C für 12 Stunden getrocknet und dann bei 500°C 3 Stunden gebrannt. So wurde der angestrebte Katalysator erhalten.The Rh-bearing zirconia powder and the Pt-carrying alumina powder were mixed with 40 g of commercially available pure ceria powder (CeO 2 ) in a ball mill and wet-crushed for 12 hours to give an aqueous mixture slurry. The mixture slurry was then coated with a monolithic cordierite honeycomb carrier having 400 cells / in 2 (62 cells / cm 2 ), a diameter of 105.7 mm and a length of 100 mm. The thus coated honeycomb carrier was dried at 110 ° C for 12 hours and then fired at 500 ° C for 3 hours. Thus, the aimed catalyst was obtained.

[Beurteilung der Arbeitsweise der Katalysatoren][Assessment of the operation the catalysts]

Die jeweiligen nach den Beispielen 1 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 gefertigten Katalysatoren wurden hinsichtlich ihrer Arbeitsweise bei der Reinigung von Abgas getestet.The each according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 manufactured catalysts were in terms of their operation tested in the purification of exhaust gas.

(Alterungsbedingungen)(Aging conditions)

Zum Zwecke der Alterung wurde jeder der Katalysatoren an einer Bank (4 Zylinder) einer 4 Liter V8-Maschine angebracht, die in einem Wagen eingebaut war, und es wurde das Motorabgas in den Katalysator geleitet. Im Einzelnen wurde der in 1 dargestellte Zyklus, der sich über 60 Sekunden erstreckte, 3000 Mal während einer Gesamtzeit von 50 Stunden wiederholt.For the purpose of aging, each of the catalysts was mounted on a bench (4 cylinder) of a 4 liter V8 engine installed in a car and the engine exhaust gas was fed into the catalyst. Specifically, the in 1 cycle that lasted 60 seconds, repeats 3000 times for a total of 50 hours.

Wie in 1 dargestellt umfasste der Zyklus einen stöchiometrischen Abschnitt (0–40 sek.), wobei der Motor so eingestellt war, dass er unter Rückkopplungssteuerung mit der Zufuhr einer stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Mischung (A/F = 14,6) lief, sodass die Innentemperatur des Katalysators auf ungefähr 850°C gehalten wurde. Der stöchiometrische Abschnitt wurde von einem brennstoffreichen Abschnitt (40 bis 44 Sekunden) gefolgt, wobei der Motor unter Zufuhr von Brennstoffüberschuss (A/F = 11,7) bei unterbrochener Rückkopplungssteuerung laufen gelassen wurde. Auf den brennstoffreichen Abschnitt folgte sodann ein Temperatursteigerungsabschnitt (44–56 sek.), wobei der Motor unter Zufuhr von überschüssigem Brennstoff bei fortdauernder Unterbrechung der Rückkopplungssteuerung weiterlief, wobei aber von außerhalb des Motors Sekundärluft in den Katalysator eingeleitet wurde, die mit dem Brennstoffüberschuss in den Katalysator reagieren sollte, wodurch ein Temperaturanstieg auf ein Maximum von 1050°C verursacht wurde. Die der Kombination aus Motor und dem Katalysator in diesem Temperaturanstiegsabschnitt zugeführte Luft-Brennstoff-Mischung war leicht brennstoffarm (A/F = 14,8). Der Temperaturanstiegsabschnitt wird von einem brennstoffarmen Abschnitt (56–60 sek.) gefolgt, wobei die Rückkopplungssteuerung im Hinblick auf den Motor wieder in Betrieb tritt, wobei der Katalysator unter fortgesetzter Zufuhr von Sekundärluft in einem brennstoffarmen Zustand (A/F = 18,0) verbleibt.As in 1 As shown, the cycle included a stoichiometric section (0-40 sec.) with the engine set to run under feedback control with the supply of a stoichiometric air-fuel mixture (A / F = 14.6), so that the internal temperature of the catalyst was maintained at about 850 ° C. The stoichiometric section was followed by a fuel-rich section (40-44 seconds), with the engine running with fuel excess (A / F = 11.7) fed with feedback control off. The fuel-rich section was then followed by a temperature ramp-up section (44-56 sec.), With the engine continuing to supply excess fuel while the feedback control was continuously interrupted, but secondary air was introduced into the catalyst from outside the engine, with the excess of fuel flowing into it Catalyst should react, causing a temperature rise to a maximum of 1050 ° C was caused. The air-fuel mixture supplied to the motor / catalyst combination in this temperature rise section was slightly fuel lean (A / F = 14.8). The temperature rise section is followed by a fuel lean section (56-60 sec.) With the feedback control re-operating with respect to the engine, with the catalyst under continued supply of secondary air in a fuel lean condition (A / F = 18.0). remains.

Die Temperatur in dem Katalysator wurde durch ein Thermopaar überwacht, welches in den Wabenträger eingefügt war.The Temperature in the catalyst was monitored by a thermocouple, which in the honeycomb carrier added was.

(Verfahren der Bewertung)(Method of evaluation)

Nach Durchführung der vorbeschriebenen Alterung wurde die Arbeitsweise bei der Reinigung des Abgases bei jedem der Katalysatoren auf die folgende Weise bewertet.To execution the above-described aging was the procedure for cleaning of the exhaust gas in each of the catalysts is evaluated in the following manner.

Der Motor wurde mit einem Luft-Brennstoffgemisch laufengelassen, welches kontinuierlich von einem brennstoffreichen Zustand in einen brennstoffarmen Zustand überging, und es wurde das sich ergebende Abgas in den Katalysator zur Entfernung schädlicher Gase wie CO und NOx eingeführt. Die Entfernungsfaktoren für CO bzw. NOx wurden gemessen, um den CO-NOx-Entfernungskreuzungspunkt zu bestimmen, an welchem die CO-Entfernungsrate mit der NOx-Entfernungsrate übereinstimmt. Der so bestimmte CO-NOx-Entfernungskreuzungspunkt wurde als Bewertung der Arbeitsweise des Katalysators benutzt.The engine was run with an air-fuel mixture continuously changing from a fuel-rich state to a fuel-lean state, and the resulting exhaust gas was introduced into the catalyst for removing harmful gases such as CO and NO x . The CO or NO x removal factors were measured to determine the CO NO x removal cross point at which the CO removal rate coincides with the NO x removal rate. The CO-NO x removal crosspoint thus determined was used as an evaluation of the operation of the catalyst.

Bei diesem Test zur Bewertung der Arbeitsweise wurde der Motor ohne Montage auf einem Fahrzeug benutzt und es betrug die Temperatur des in dem Katalysator eingeleiteten Abgases 450°C. Das Luft-Brennstoff-Gemisch wurde dem Motor mit einer Raumgeschwindigkeit von 90.000/h mit einer A/F Schwankung von ± 1,0 zugeleitet.at In this test to evaluate the operation, the engine was without Mounting on a vehicle used and it was the temperature of the exhaust gas introduced in the catalyst 450 ° C. The air-fuel mixture was engine with a space velocity of 90,000 / h with a A / F fluctuation of ± 1.0 fed.

(Ergebnisse der Bewertung)(Results of the evaluation)

Tabelle 1 zeigt den so bestimmten CO-NOx-Entfernungskreuzungpunkt für jeden der Katalysatoren. In der Tabelle sind die folgenden Abkürzungen benutzt:

C.P.:
Kreuzungspunkt
Emb.:
Beispiel
C.E.:
Vergleichsbeispiel
ZCLN;
Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxid
ZCL:
Zr0,80Ce0,16La0,04Oxid
ZCAY:
Zr0,70Ce0,06Al0,06Y0,08Oxid
ZCA:
Zr0,80Ce0,16La0,02Nd0,02Oxid
Z8C:
Zr0,80Ce0,20Oxid
Z9C:
Zr0,90Ce0,10Oxid
CZY:
Ce0,6Zr0,3Y0,1Oxid
Table 1 shows the CO-NO x removal crosspoint thus determined for each of the catalysts. The following abbreviations are used in the table:
CP:
intersection
Emb .:
example
CE:
Comparative example
ZCLN;
Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 oxide
ZCL:
Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.04 oxide
ZCAY:
Zr 0.70 Ce 0.06 Al 0.06 Y 0.08 oxide
ZCA:
Zr 0.80 Ce 0.16 La 0.02 Nd 0.02 oxide
Z8C:
Zr 0.80 Ce 0.20 Oxide
Z9C:
Zr 0.90 Ce 0.10 oxide
CZY:
Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 oxide

Tabelle 1

Figure 00230001
Table 1
Figure 00230001

[Schlussfolgerung][Conclusion]

Wie aus der Tabelle 1 zu entnehmen ist, zeigt das Zirkonkomplexoxid in irgendeinem der Beispiele 1 bis 9 einen höheren CO-NOx-Entfernungskreuzungspunkt (bestimmt nach der Hochtemperaturalterung) als diejenigen in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4. Dies bedeutet, dass das Zirkonkomplexoxid der vorliegenden Erfindung das Kornwachstum bei hoher Temperatur wirksam hintanhalten kann, während die selektive Koexistenz von Pt und Rh auf den Partikeln der Zirkonkomplexoxide das Kornwachstum von Pt bei hoher Temperatur bremst.As can be seen from Table 1, the zirconium complex oxide in any one of Examples 1 to 9 exhibits a higher CO-NO x removal crosspoint (determined after high-temperature aging) than those in Comparative Examples 1 to 4. That is, the zirconium complex oxide of the present invention While the selective coexistence of Pt and Rh on the particles of zirconium complex oxides slows grain growth of Pt at high temperature.

Weiterhin lässt ein Vergleich des Beispiels 1 (worin die mittlere Korngröße des Zirkonkomplexoxidpulvers nicht mehr als 2 μm betrug) mit dem Beispiel 2 (worin die mittlere Korngröße höher als 2 μm lag), erkennen, dass die Wirksamkeit zur Reinigung des Abgases mit einer Abnahme der mittleren Korngröße des Zirkonkomplexoxidpulvers zunimmt. Schließlich zeigen die Beispiele 2 bis 6, dass die Substitution von Zr durch Al und/oder ein Seltenerdelement (beispielsweise La, Y, Nd) in fester Lösung ebenfalls eine Verbesserung der Wirkungsweise zur Reinigung des Abgases erbringt.Farther lets in Comparison of Example 1 (wherein the average grain size of the zirconium complex oxide powder not more than 2 μm was) with Example 2 (wherein the average grain size is higher than 2 μm), recognize that the effectiveness of cleaning the exhaust with a Decrease of the mean grain size of the zirconium complex oxide powder increases. After all Examples 2 to 6 show that the substitution of Zr by Al and / or a rare earth element (for example La, Y, Nd) in solid solution also an improvement in the mode of action for cleaning the Gets exhaust.

Daraus ergibt sich also, dass ein erfindungsgemäßer Katalysator mit Vorteil im Bereich eines Auslasskrümmers untergebracht werden kann und eine gute katalytische Aktivität sogar bei hohen Temperaturen erbringt.It follows that an inventive catalyst with advantage in the range of an outlet Krümmers can be accommodated and provides a good catalytic activity even at high temperatures.

Claims (10)

Katalysator zur Abgasreinigung mit: einem wärmebeständigen Träger; Teilchen eines Zirconium-Komplex-Oxyds der folgenden Formel Zr1-(x+y)CexRyO2-z, wobei „R" wenigstens ein Element darstellt, dass aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Al und Seltenerdelementen außer Ce besteht, „z" den Grad des Sauerstoffmangels darstellt, der durch die Valenz und den Gehalt des enthaltenen Al und/oder Seltenerdelements bestimmt ist, 0,1 ≤ x + y ≤ 0,5, 0,1 ≤ x ≤ 0,5 und 0 ≤ y ≤ 0,2; einer Kombination von Pt und Rh und Teilchen eines Sauerstoff speichernden Komplex-Oxyds eines Seltenerdelements, die verschieden sind von den Zirkonium-Komplex-Oxyd-Teilchen; wobei die Zirkonium-Komplex-Oxyd-Teilchen zusammen mit den Sauerstoff speichernden Komplex-Oxyd-Teilchen auf den wärmebeständigen Träger aufgetragen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination Pt und Rh auf den Zirkonium-Komplex-Oxyd-Teilchen getragen wird.A catalyst for exhaust gas purification comprising: a heat-resistant carrier; Particles of a zirconium complex oxide of the following formula Zr 1- (x + y) Ce x R y O 2 -z , wherein "R" represents at least one element selected from a group consisting of Al and rare earth elements other than Ce, "z" represents the degree of oxygen deficiency determined by the valence and content of the contained Al and / or rare earth element , 0.1 ≤ x + y ≤ 0.5, 0.1 ≤ x ≤ 0.5 and 0 ≤ y ≤ 0.2; a combination of Pt and Rh and particles of an oxygen-storing complex oxide of a rare earth element, which are different from the zirconium complex oxide particles; wherein the zirconium complex oxide particles are coated on the heat-resistant support together with the oxygen-storing complex oxide particles, characterized in that the combination of Pt and Rh is carried on the zirconium complex oxide particles. Katalysator nach Anspruch 1, wobei die Zirkonium-Komplex-Oxyd-Teilchen auf den wärmebeständigen Träger zusammen mit den Sauerstoff speichernden Komplex-Oxyd-Teilchen und Teilchen eines wärmebeständigen anorganischen Oxyds auf dem wärmebeständigen Träger aufgetragen sind, wobei die Kombination aus Pt und Rh wahlweise nur auf den Zirkonium-Komplex-Oxyd-Teilchen getragen wird.Catalyst according to claim 1, wherein the zirconium complex oxide particles on the heat-resistant carrier together with the oxygen-storing complex oxide particles and particles a heat-resistant inorganic Oxyds applied to the heat-resistant support are, where the combination of Pt and Rh optionally only on the Zirconium complex oxide particles is carried. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zirkonium-Komplex-Oxyd die Bedingungen 0,2 ≤ x + y ≤ 0,3, 0,1 ≤ x ≤ 0,28 und 0,02 ≤ y ≤ 0,2 in der Formel erfüllt.Catalyst according to claim 1 or 2, wherein the zirconium complex oxide the conditions 0.2 ≤ x + y ≤ 0.3, 0.1 ≤ x ≤ 0.28 and 0.02 ≤ y ≤ 0.2 in the Formula fulfilled. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R in der Formel entweder La alleine, Al alleine, eine Kombination aus La und Nd oder eine Kombination aus Al und Y ist.A catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein R in the Formula either La alone, Al alone, a combination of La and Nd or a combination of Al and Y is. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest ein Teil des Zirkonium-Komplex-Oxyds eine feste Lösung ist.Catalyst according to one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the zirconium complex oxide is a solid solution. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Teilchen des Zirkonium-Komplex-Oxyds eine durchschnittliche Körnchengröße von 0,1 bis etwa 2 μm aufweisen.A catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the particles of zirconium complex oxide has an average grain size of 0.1 to about 2 microns exhibit. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sauerstoff speichernde Oxyd des Seltenerdmetalls Ceriumoxyd oder ein Cerium-Komplex-Oxyd ist.A catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the oxygen storing oxide of rare-earth metal, cerium oxide or a cerium complex oxide is. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Teilchen des Sauerstoffspeichernden Oxyds Pd tragen.A catalyst according to any one of claims 1 to 7, wherein the particles of the oxygen-storing oxide Pd. Katalysator nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das wärmebeständige anorganische Oxyd aus einer Gruppe gewählt ist, die aus Aluminiumoxyd, Silika, Titandioxyd und Magnesiumoxyd besteht.A catalyst according to any one of claims 2 to 8, wherein the heat-resistant inorganic Oxyd selected from a group is made of aluminum oxide, silica, titanium dioxide and magnesium oxide consists. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der wärmebeständige Träger eine Bienenwabenstruktur aufweist.A catalyst according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat-resistant support is a Honeycomb structure has.
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