JP2000093799A - Catalyst for cleaning exhaust gas and preparation thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化用触
媒及びその製造方法に関し、特に、自動車等の内燃機関
から排出される排気ガス中の炭化水素(以下、「HC」
と称す)、一酸化炭素(以下、「CO」と称す)及び窒
素酸化物(以下、「NOx 」と称す)を低温においても
効率的に浄化することができ、低温活性に優れ、、しか
も全ての排気ガス組成雰囲気下において浄化性能に優れ
る排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a method for producing the same, and more particularly to a hydrocarbon (hereinafter referred to as "HC") in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile.
), Carbon monoxide (hereinafter, referred to as “CO”) and nitrogen oxides (hereinafter, referred to as “NO x ”) can be efficiently purified even at a low temperature, and have excellent low-temperature activity, and The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst having excellent purifying performance under all exhaust gas composition atmospheres and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、内燃機関開始動直後から触媒
温度が排気ガス浄化用反応温度に達するまでの低温期間
は、排気ガスの浄化能が十分でないため、低温から排気
ガス浄化反応を開始する排気ガス浄化用触媒の開発が期
待されている。2. Description of the Related Art Conventionally, during a low temperature period from the start of an internal combustion engine until the catalyst temperature reaches a reaction temperature for exhaust gas purification, the exhaust gas purification reaction is started from a low temperature because exhaust gas purification performance is not sufficient. Exhaust gas purification catalysts are expected to be developed.
【0003】かかる排気ガス浄化用触媒としては、例え
ば、特公昭58−20307号公報、特開平5−305
236号公報及び特開平6−378号公報に開示されて
いるものがある。特公昭58−20307号公報に記載
された排気ガス浄化用触媒は、白金、ロジウム及びセリ
ウムから成る組成物を耐火性担体に担持させたものであ
り、具体的にはアルミナや酸化セリウムなどに白金、パ
ラジウム及びロジウムなどの白金族元素を担持させ、こ
れをモノリス担体にコーティングした構造のものであ
る。As such an exhaust gas purifying catalyst, for example, JP-B-58-20307 and JP-A-5-305 are disclosed.
236 and JP-A-6-378. The exhaust gas purifying catalyst described in Japanese Patent Publication No. 58-20307 is a catalyst in which a composition comprising platinum, rhodium and cerium is supported on a refractory carrier, and specifically, platinum on alumina or cerium oxide. , Palladium, rhodium, and other platinum group elements, and a monolithic carrier coated with the element.
【0004】また特開平5−305236号公報には、
貴金属を含まないヘキサアルミネートを、白金、ロジウ
ム、パラジウム等の貴金属担持アルミナに混成分散させ
た排気ガス浄化触媒が開示されており、具体的には一定
の組成を有するヘキサアルミネート組成物と白金、ロジ
ウム、パラジウムから成る群から選ばれた少なくとも一
種の貴金属を担持したアルミナとを一定の重量比で混成
したものである。Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-305236 discloses that
An exhaust gas purifying catalyst in which hexaaluminate containing no noble metal is mixed and dispersed in a noble metal-supported alumina such as platinum, rhodium, and palladium has been disclosed.Specifically, a hexaaluminate composition having a certain composition and platinum have been disclosed. , Rhodium, and palladium are mixed at a certain weight ratio with alumina supporting at least one noble metal selected from the group consisting of rhodium and palladium.
【0005】特開平6−378号公報には、活性アルミ
ナと酸化セリウムに、触媒成分として白金とパラジウム
のうち少なくとも一種と、塩基性元素であるカリウム、
セシウム、ストロンチウム及びバリウムから成る群より
選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物とが担持された
排気ガス浄化用触媒が提案されている。即ち、当該触媒
は、白金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム等の従来
から触媒成分として使用されているものに加え、塩基性
元素である、カリウム化合物、セシウム化合物、ストロ
ンチウム化合物及びバリウム化合物のうち少なくとも一
種を組み合わせてなるものである。JP-A-6-378 discloses that activated alumina and cerium oxide are mixed with at least one of platinum and palladium as catalyst components, potassium as a basic element,
There has been proposed an exhaust gas purifying catalyst in which an oxide of at least one metal selected from the group consisting of cesium, strontium and barium is supported. That is, the catalyst is at least one of a basic element, a potassium compound, a cesium compound, a strontium compound, and a barium compound, in addition to those conventionally used as catalyst components such as a platinum group element, activated alumina, and cerium oxide. It is a combination of one kind.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報中に
記載された従来の触蝶は、低温から充分な触媒活性を得
るために、資源的に豊富でなく、価格も高価な貴金属を
多量に使用している.従って、貴金属の中でも比較的安
価なパラジウムをべ一スに貴金属使用量が少なくても充
分な浄化能力を有する触媒、あるいは、ロジウムを使用
する場合でも使用量を極力少なくした触蝶の開発が期待
されている。ところが、パラジウムを単独で使用した場
合、排気ガスが還元雰囲気になると浄化能力が低下した
り、パラジウム量を低減すると低温活性や浄化性能その
ものが悪化するという問題点があった。However, in order to obtain a sufficient catalytic activity from a low temperature, the conventional butterfly described in the above publication discloses a large amount of precious metal which is not rich in resources and expensive. I use it. Therefore, the development of a catalyst that has sufficient purification ability even with a small amount of precious metal based on palladium, which is relatively inexpensive among precious metals, or a butterfly that uses as little as possible even when rhodium is used, is expected. Have been. However, when palladium is used alone, there is a problem in that the purification ability is reduced when the exhaust gas is brought into a reducing atmosphere, and when the amount of palladium is reduced, the low-temperature activity and the purification performance itself are deteriorated.
【0007】更に、排気ガス浄化用触媒は、幅広く組成
が変動する自動車の排気ガスを、低温域から高温域まで
の広い温度範囲で、しかも高い浄化率で処理しなければ
ならない。ところが、パラジウムによる排気ガス浄化に
おいては、エンジン始動直後の低温時や炭化水素濃度が
高く酸素濃度が低い還元雰囲気では、炭化水素の一部が
浄化されずに残り、残存した炭化水素がパラジウム上に
強吸着して活性が低下あるいは活性点が減少し、その結
果浄化性能が低下し、また、酸素濃度が高く炭化水素濃
度が低い酸化雰囲気では、パラジウム上に酸素が吸着し
窒素酸化物が吸着し難くなり、窒素酸化物の浄化性能が
大きく低下するという欠点があった。Further, the exhaust gas purifying catalyst must treat the exhaust gas of an automobile whose composition varies widely over a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range and at a high purification rate. However, in purifying exhaust gas with palladium, at low temperatures immediately after starting the engine or in a reducing atmosphere where the hydrocarbon concentration is high and the oxygen concentration is low, some of the hydrocarbons remain without being purified, and the remaining hydrocarbons remain on the palladium. Due to strong adsorption, activity is reduced or active sites are reduced, resulting in reduced purification performance.In an oxidizing atmosphere with high oxygen concentration and low hydrocarbon concentration, oxygen is adsorbed on palladium and nitrogen oxides are adsorbed. However, there is a disadvantage that the purification performance of nitrogen oxides is greatly reduced.
【0008】更に、パラジウム量を低減した場合には、
上記影響が顕著に現れ、さらに浄化性能が低下するとい
う問題点もあった。Further, when the amount of palladium is reduced,
There is also a problem that the above-mentioned influence appears remarkably and the purification performance is further reduced.
【0009】従って、本発明の目的は、従来の触媒より
も貴金属使用量を大幅に低減しても、自動車の全ての排
気組成雰囲気下で優れた低温活性と触媒活性を有する排
気ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供することにあ
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst having excellent low-temperature activity and catalytic activity under all exhaust composition atmospheres of automobiles even if the amount of noble metal used is significantly reduced as compared with conventional catalysts. And a method for manufacturing the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明らは、上記課題を
解決するために研究した結果、触媒成分担持層中にパラ
ジウムと共に、遷移金属元素を一定の組成比率で含むア
ルミナ系複合酸化物を含有させることにより、パラジウ
ムの触媒性能を向上でき、低温域での触媒活性及び全て
の排気ガス組成雰囲気下における耐久後の低温活性や浄
化性能が著しく向上・維持されることを見出し、本発明
に到達した。Means for Solving the Problems As a result of research for solving the above problems, the present inventors have found that an alumina-based composite oxide containing a transition metal element in a fixed composition ratio together with palladium in a catalyst component-supporting layer is obtained. The present invention has been found to be able to improve the catalytic performance of palladium, to significantly improve and maintain the catalytic activity in the low-temperature range and the low-temperature activity and purification performance after durability under all exhaust gas composition atmospheres. Reached.
【0011】本発明の請求項1記載の排気ガス浄化用触
媒は、触媒成分担持層を有する一体構造型触媒におい
て、触媒成分として少なくともパラジウムと金属アルミ
ネート粉末とを含み、該金属アルミネート粉末が、次の
一般式;The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 of the present invention is an integrated catalyst having a catalyst component-supporting layer, wherein at least palladium and a metal aluminate powder are contained as catalyst components, and the metal aluminate powder is , The following general formula:
【数2】〔X〕a 〔Y〕b Alc Od (式中、Xは、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群
より選ばれる少なくとも一種の元素であり、Yは、セリ
ウム及び/又はジルコニウムであり、a,b,c及びd
は、各元素の原子比率を表し、c=2.0の時、a=
0.1〜0.8、b=0.001〜0.3、dは上記各
成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である)
で表されるアルミナ系複合酸化物であることを特徴とす
る。[X] a [Y] b Al C O d (wherein X is at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel and zinc, and Y is cerium and / or zirconium. Yes, a, b, c and d
Represents the atomic ratio of each element, and when c = 2.0, a =
0.1 to 0.8, b = 0.001 to 0.3, and d is the number of oxygen atoms necessary to satisfy the valence of each of the above components.)
Characterized in that it is an alumina-based composite oxide represented by the formula:
【0012】更に、請求項1記載の排気ガス浄化用触媒
のリッチ域における触媒活性をより高めるために、請求
項2記載の排気ガス浄化用触媒は、更にランタン、ネオ
ジウム及びジルコニウムからなる群より選ばれた少なく
とも一種を金属換算で1〜40モル%、セリウムを金属
換算で60〜98モル%含むセリウム酸化物が上記排気
ガス浄化用触媒中に含有されることを特徴とする。Further, in order to further enhance the catalytic activity of the exhaust gas purifying catalyst according to the first aspect in the rich region, the exhaust gas purifying catalyst according to the second aspect is further selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and zirconium. The exhaust gas purifying catalyst contains a cerium oxide containing at least one selected from the group consisting of 1 to 40 mol% in terms of metal and cerium in the range of 60 to 98 mol% in terms of metal.
【0013】更に、請求項1又は2記載の排気ガス浄化
用触媒の低温活性を更に高めるために、請求項3の排気
ガス浄化用触媒は、触媒成分担持層中に含まれる全パラ
ジウム量のうち金属換算で30重量%〜80重量%のパ
ラジウムが、アルミナ系複合酸化物に含有されることを
特徴とする。Further, in order to further enhance the low-temperature activity of the exhaust gas purifying catalyst according to the first or second aspect, the exhaust gas purifying catalyst according to the third aspect includes a total amount of palladium contained in the catalyst component supporting layer. 30% to 80% by weight of palladium in terms of metal is contained in the alumina-based composite oxide.
【0014】更に、請求項1〜3いずれかの項記載の排
気ガス浄化用触媒の低温活性を更に高めるために、請求
項4記載の排気ガス浄化用触媒は、更にロジウム及びア
ルミナが上記排気ガス浄化用触媒中に含有されることを
特徴とする。Further, in order to further enhance the low-temperature activity of the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 4 further comprises rhodium and alumina. It is characterized by being contained in a purification catalyst.
【0015】更に、請求項4記載の排気ガス浄化用触媒
のリッチ雰囲気下における触媒活性を更に高めるため
に、請求項5記載の排気ガス浄化用触媒は、更にランタ
ン、ネオジウム及びセリウムからなる群より選ばれた少
なくとも一種を金属換算で1〜40モル%、ジルコニウ
ムを金属換算で60〜98モル%含むジルコニウム酸化
物が上記排気ガス浄化用触媒中に含有されることを特徴
とする。Further, in order to further enhance the catalytic activity of the exhaust gas purifying catalyst according to the fourth aspect in a rich atmosphere, the exhaust gas purifying catalyst according to the fifth aspect further comprises a lanthanum, neodymium and cerium. The exhaust gas purifying catalyst contains a zirconium oxide containing 1 to 40 mol% of at least one selected metal in terms of metal and 60 to 98 mol% of zirconium in terms of metal.
【0016】更に、請求項4又は5記載の排気ガス浄化
用触媒において、パラジウムとロジウムの触媒活性を更
に高めるために、請求項6記載の排気ガス浄化用触媒
は、更にロジウム含有層を、パラジウムと同一層及び/
又はパラジウム含有層の上部に配置することを特徴とす
る。Further, in order to further enhance the catalytic activity of palladium and rhodium, the catalyst for purifying exhaust gas according to claim 6 further comprises a rhodium-containing layer comprising a palladium-containing layer. Same layer and / or
Alternatively, the palladium-containing layer is disposed above the palladium-containing layer.
【0017】更に、請求項1〜6いずれかの項記載の排
気ガス浄化用触媒のリッチ域での浄化性能を向上するた
めに、請求項7記載の排気ガス浄化用触媒は、更にアル
カリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれた
少なくとも一種が上記排気ガス浄化用触媒中に含有され
ることを特徴とする。Further, in order to improve the purification performance of the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6 in a rich region, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 7 further comprises an alkali metal and At least one selected from the group consisting of alkaline earth metals is contained in the exhaust gas purifying catalyst.
【0018】更に、請求項8記載の排気ガス浄化用触媒
の製造方法は、請求項1〜7いずれかの項記載のアルミ
ナ系複合酸化物を製造するにあたり、微粒子アルミナ水
和物コロイドと、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる
群より選ばれる少なくとも一種の元素の水溶性塩と、セ
リウム及び/又はジルコニウムの水溶性塩を水に溶解又
は分散させた後、この混合液に、蟻酸、酢酸及びコハク
酸からなる群より選ばれた少なくとも一種の水溶液を加
えて、pHを3.0〜7.0の範囲になるように調整
し、1〜10気圧に加圧して50〜200℃に加熱した
後、水分を除去して乾燥し、次いで焼成して得ることを
特徴とする。Further, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, there is provided a method for producing the alumina-based composite oxide according to any one of the first to seventh aspects, wherein fine-particle alumina hydrate colloid and cobalt are used. , A water-soluble salt of at least one element selected from the group consisting of nickel and zinc, and a water-soluble salt of cerium and / or zirconium are dissolved or dispersed in water, and formic acid, acetic acid and succinic acid are added to the mixture. After adding at least one aqueous solution selected from the group consisting of and adjusting the pH to be in the range of 3.0 to 7.0, pressurizing to 1 to 10 atm and heating to 50 to 200 ° C, It is characterized by being obtained by removing moisture, drying and then firing.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】本発明の排気ガス浄化用触媒の触
媒成分担持層に少なくとも含有される貴金属は、パラジ
ウムである。当該パラジウムの含有量は、触媒1L容量
中0.1〜20g/Lである。0.1g未満では低温活
性や浄化性能が十分に発揮されず、逆に20gを越えて
もパラジウムの分散性が悪くなり、触媒性能は顕著に向
上せず、経済的にも有効でない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The noble metal contained at least in the catalyst component supporting layer of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is palladium. The content of the palladium is 0.1 to 20 g / L in 1 L of the catalyst. If the amount is less than 0.1 g, the low-temperature activity and purification performance are not sufficiently exhibited, and if the amount exceeds 20 g, the dispersibility of palladium deteriorates, the catalyst performance is not significantly improved, and it is not economically effective.
【0020】当該触媒成分中の金属アルミネートの組成
は、次の一般式The composition of the metal aluminate in the catalyst component is represented by the following general formula:
【数3】〔X〕a 〔Y〕b Alc Od (式中、Xは、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群
より選ばれる少なくとも一種の元素であり、Yは、セリ
ウム及び/又はジルコニウムであり、a,b,c及びd
は、各元素の原子比率を表し、c=2.0の時、a=
0.1〜0.8、b=0.001〜0.3、dは上記各
成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である)
で表される。[X] a [Y] b Al c O d (wherein X is at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel and zinc, and Y is cerium and / or zirconium. Yes, a, b, c and d
Represents the atomic ratio of each element, and when c = 2.0, a =
0.1 to 0.8, b = 0.001 to 0.3, and d is the number of oxygen atoms necessary to satisfy the valence of each of the above components.)
It is represented by
【0021】前記パラジウムが担持される基材として
は、パラジウムの触媒性能を向上させるために、アルミ
ナ系複合酸化物が適切である。特に、パラジウムの低温
活性と浄化性能(特に、酸素不足雰囲気及び理論空燃比
近傍でのNOx定常転換性能)を高めるために、上記ア
ルミナ系複合酸化物には、コバルト、ニッケル及び亜鉛
からなる群より選ばれる少なくとも一種と、パラジウム
のシンクリングによる粒子成長を抑制し耐久後の浄化性
能を向上するために、セリウム及び/又はジルコニウム
が含有される。As the substrate on which the palladium is supported, an alumina-based composite oxide is suitable for improving the catalytic performance of palladium. In particular, in order to enhance the low-temperature activity and purification performance of palladium (particularly, NOx steady-state conversion performance in an oxygen-deficient atmosphere and in the vicinity of a stoichiometric air-fuel ratio), the alumina-based composite oxide is selected from the group consisting of cobalt, nickel, and zinc. Cerium and / or zirconium are contained in order to suppress at least one selected from particles growth due to palladium sink ring and to improve purification performance after durability.
【0022】かかるアルミナ系複合酸化物の使用量は、
触媒1Lあたり、10〜200gである。10g未満だ
とアルミナ系複合酸化物がパラジウムを活性化するとい
う充分な触媒性能改良効果が得られず、また、200g
を越えても前記触媒性能改良効果が飽和若しくは逆に触
媒性能の低下が見られる。The amount of the alumina-based composite oxide used is as follows:
It is 10 to 200 g per liter of the catalyst. If the amount is less than 10 g, a sufficient effect of improving the catalytic performance that the alumina-based composite oxide activates palladium cannot be obtained.
Even when the value exceeds 3, the effect of improving the catalyst performance is saturated or, conversely, the catalyst performance is lowered.
【0023】また、金属アルミネートの組成中、c=
2.0の時、a=0.1〜0.8である。a=0.1〜
0.8としたのは、アルミナ系複合酸化物の高温下での
構造安定性及びBET比表面積を高め、パラジウムとア
ルミナ系複合酸化物との相互作用に起因する触媒性能改
良効果を十分に発揮させるためである。a=0.1未満
では、アルミナ系複合酸化物に添加しているCo,Ni
及びZnから成る群より選ばれた遷移金属の作用が小さ
く、充分な改良効果が得られず、アルミナ(Al
2 O3 )と変わらない。In the composition of the metal aluminate, c =
At 2.0, a = 0.1 to 0.8. a = 0.1 ~
The value of 0.8 enhances the structural stability and the BET specific surface area of the alumina-based composite oxide at high temperatures, and fully demonstrates the effect of improving the catalyst performance due to the interaction between palladium and the alumina-based composite oxide. It is to make it. If a = less than 0.1, Co, Ni added to the alumina-based composite oxide
And the effect of the transition metal selected from the group consisting of Zn and Zn was small, and a sufficient improvement effect was not obtained.
2 O 3 ).
【0024】また、a=0.8を越えると、アルミナ系
複合酸化物のBET比表面積及び高温下での構造安定性
が低下するため、貴金属の分散性が悪く、初期において
充分な性能が得られなかったり、耐久中に真金属のシン
クリングを促進し、逆に耐久後の性能が悪化する。On the other hand, when a exceeds 0.8, the BET specific surface area of the alumina-based composite oxide and the structural stability at high temperatures are reduced, so that the dispersibility of the noble metal is poor and sufficient performance can be obtained at the initial stage. Or promotes sinking of true metal during durability, conversely deteriorating performance after durability.
【0025】更に、上記式中、c=2.0のとき、b=
0.001〜0.3である。b=0.001〜0.3と
したのは、パラジウムとアルミナ系複合酸化物との相互
作用に起因する触媒性能改良効果を維持したまま、更に
アルミナ系複合酸化物にパラジウムのシンクリング抑制
作用を付加するためである。Further, in the above equation, when c = 2.0, b =
It is 0.001-0.3. The reason for setting b = 0.001 to 0.3 is that the effect of suppressing palladium sinking on the alumina-based composite oxide is further maintained while the catalyst performance improving effect resulting from the interaction between palladium and the alumina-based composite oxide is maintained. Is added.
【0026】b=0.001未満では、アルミナ系複合
酸化物に添加しているセリウム及び/又はジルコニウム
の作用が小さく充分な改良効果が得られず、アルミナ系
複合酸化物([X]a Al2 Oc )と変わらない。ま
た、c=0.3を越えると、アルミナ系複合酸化物に固
溶していないCeやZrがアルミナ系複合靴物表面を被
覆してしまい、パラジウムに対して助触媒作用を担うN
Ox吸着活性化点の機能を悪化させてしまう。If b is less than 0.001, the effect of cerium and / or zirconium added to the alumina-based composite oxide is small and a sufficient improvement effect cannot be obtained, and the alumina-based composite oxide ([X] a Al 2 O c ). On the other hand, if c exceeds 0.3, Ce or Zr which does not form a solid solution in the alumina-based composite oxide coats the surface of the alumina-based composite shoe, and N has a co-catalytic effect on palladium.
The function of the Ox adsorption activation point is deteriorated.
【0027】このように、特定の組成比のアルミナ系複
合酸化物粉末にパラジウムを担持させることにより、コ
バルト、ニッケル及び亜鉛から成る群より選ばれた少な
くとも一種を含有するアルミナ系複合酸化物粉末とパラ
ジウムが密に接し、アルミナ系複合酸化物中の格子酸素
や表面の吸着酸素がパラジウムを介して移動・放出され
易くなり、パラジウムの低温活性を向上することとな
る。量論比の金属アルミネート([X]1 Al2 O4 )
と比べて高温での構造安定性や比表面積が十分であり、
添加した元素がアルミナ結晶構造中に固溶し、表面に酸
化物として存在せず、充分な性能を得ることができる。As described above, by supporting palladium on an alumina-based composite oxide powder having a specific composition ratio, an alumina-based composite oxide powder containing at least one selected from the group consisting of cobalt, nickel and zinc can be obtained. The palladium is in close contact, so that the lattice oxygen in the alumina-based composite oxide and the adsorbed oxygen on the surface are easily transferred and released via the palladium, thereby improving the low-temperature activity of the palladium. Stoichiometric metal aluminate ([X] 1 Al 2 O 4 )
Structural stability at high temperature and specific surface area are sufficient compared to
The added element forms a solid solution in the alumina crystal structure and does not exist as an oxide on the surface, so that sufficient performance can be obtained.
【0028】また、アルミナ系複合酸化物に固溶してい
るコバルト、ニッケル及び亜鉛から成る群より選ばれた
少なくとも一種の元素が、NOx 等の吸着活性点として
機能し、酸素不足雰囲気及び理論空燃比近傍でのパラジ
ウムの触媒性能を向上させることとなる。更に、予め、
セリウム及び/又はジルコニウムを添加することによ
り、アルミナ系複合酸化物の表面でセリウム及び/又は
ジルコニウムとパラジウムとが密に接し、パラジウムの
シンタリングが抑制され、パラジウムの耐久性や低温活
性を向上することとなる。Further, cobalt in solid solution alumina-based composite oxide, at least one element selected from the group consisting of nickel and zinc, and functions as an adsorption active sites, such as NO x, oxygen-deficient atmosphere and Theory This improves the catalytic performance of palladium in the vicinity of the air-fuel ratio. In addition,
By adding cerium and / or zirconium, cerium and / or zirconium and palladium are in close contact on the surface of the alumina-based composite oxide, sintering of palladium is suppressed, and durability and low-temperature activity of palladium are improved. It will be.
【0029】また、請求項2記載の排気ガス浄化用触媒
は、請求項1記載の排気ガス浄化用触媒中の触媒成分に
加えて、更にセリウム酸化物を含有するものである。当
該セリウム酸化物は、ランタン、ネオジウム及びジルコ
ニウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を
金属換算で1〜40モル%、セリウムを60〜98モル
%含有するものである。Further, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 2 further contains cerium oxide in addition to the catalyst components in the exhaust gas purifying catalyst according to claim 1. The cerium oxide contains at least one element selected from the group consisting of lanthanum, neodymium, and zirconium in an amount of 1 to 40 mol% in terms of metal and 60 to 98 mol% of cerium.
【0030】1〜40モル%としたのは、セリウム酸化
物(CeO2 )にランタン、ネオジウム及びジルコニウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を添加
して、セリウム酸化物の酸素吸蔵能やBET比表面積、
熱安定性を顕著に改良するためである。1モル%未満で
は、セリウム酸化物のみの場合と変わらず、上記ランタ
ン及び/又はネオジウム及び/又はジルコニウム元素の
添加効果が現れず、40モル%を越えるとこの効果が飽
和もしくは逆に低下する。The content of 1 to 40 mol% is determined by adding at least one element selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and zirconium to cerium oxide (CeO 2 ), and BET specific surface area,
This is because the thermal stability is significantly improved. If it is less than 1 mol%, the effect of adding the lanthanum and / or neodymium and / or zirconium elements does not appear as in the case of only cerium oxide, and if it exceeds 40 mol%, this effect is saturated or conversely decreases.
【0031】このように、触媒成分担持層に、更にラン
タン、ネオジウム及びジルコニウムからなる群より選ば
れた少なくとも一種を含むセリウム酸化物が含有される
ことにより、酸素吸蔵能の高いセリウム酸化物が還元
(酸素不足)雰囲気及び理論空燃比近傍で格子酸素や吸
着酸素を放出し、パラジウムの酸化状態を排気ガスの浄
化に適したものとするため、パラジウムの還元に起因す
る触媒能の低下を抑制できる。また、触媒成分担持層中
で上記アルミナ系複合酸化物とも接触することにより、
アルミナ系複合酸化物の還元に起因する触媒能の低下も
抑制できる。As described above, since the cerium oxide containing at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and zirconium is further contained in the catalyst component supporting layer, the cerium oxide having a high oxygen storage capacity is reduced. (Oxygen deficiency) Since lattice oxygen and adsorbed oxygen are released in the atmosphere and near the stoichiometric air-fuel ratio to make the oxidation state of palladium suitable for purifying exhaust gas, it is possible to suppress a decrease in catalytic ability due to reduction of palladium. . Further, by contact with the alumina-based composite oxide in the catalyst component supporting layer,
It is also possible to suppress a decrease in catalytic ability due to the reduction of the alumina-based composite oxide.
【0032】また、請求項3記載の排気ガス浄化用触媒
は、請求項1又は2記載の排気ガス浄化用触媒中の触媒
成分において、全パラジウム量のうち金属換算で30〜
80重量%のパラジウムを、前記アルミナ系複合酸化物
粉末に担持するものである。The exhaust gas purifying catalyst according to a third aspect of the present invention is the catalyst component in the exhaust gas purifying catalyst according to the first or second aspect, wherein the total palladium amount is from 30 to 30 in terms of metal.
80% by weight of palladium is supported on the alumina-based composite oxide powder.
【0033】パラジウムが担持される基材としては、パ
ラジウムの分散性を高め触媒性能を向上させるために、
金属アルミネート、特にアルミナ系複合酸化物が適切で
ある。特に、高温耐久後のアルミナの構造安定性を高
め、α−アルミナへの相転移やBET比表面積の低下が
抑制されるために、パラジウムのシンタリングを抑制で
きる。As a substrate on which palladium is supported, in order to enhance the dispersibility of palladium and improve the catalytic performance,
Metal aluminates, especially alumina-based composite oxides, are suitable. In particular, palladium sintering can be suppressed because the structural stability of alumina after high-temperature durability is enhanced and the phase transition to α-alumina and a decrease in the BET specific surface area are suppressed.
【0034】アルミナ系複合酸化物粉末にパラジウムを
担持させることにより、前記アルミナ系複合酸化物粉末
とパラジウムとが密に接し、アルミナ系複合酸化物中の
格子酸素や表面の吸着酸素がパラジウムを介して移動・
放出され易くなり、パラジウムの低温活性を向上させる
こととなり、初期から耐久後までの浄化性能を向上でき
る。また、アルミナ系複合酸化物に固溶しているコバル
ト及び/又はニッケル及び/又は亜鉛とセリウム及び/
又はジルコニウムとが、NOx 等の吸着活性点として有
効に機能し、酸素不足雰囲気及び理論空燃比近傍でのパ
ラジウムの触媒性能を向上させることとなる。By supporting palladium on the alumina-based composite oxide powder, the alumina-based composite oxide powder and palladium come into close contact with each other, and lattice oxygen in the alumina-based composite oxide and adsorbed oxygen on the surface are mediated by palladium. Move
It is easy to be released, and the low-temperature activity of palladium is improved, so that the purification performance from the initial stage to after the endurance can be improved. Further, cobalt and / or nickel and / or zinc dissolved in the alumina-based composite oxide and cerium and / or
Or a zirconium, effectively function as adsorption active points such as NO x, and thus to improve the catalytic performance of the palladium in an oxygen deficient atmosphere and near stoichiometric air-fuel ratio.
【0035】アルミナ系複合酸化物粉末に担持されるパ
ラジウム量が30重量%未満では、低温活性改良効果等
が充分発現せず、逆に80重量%を越えても、NOx 定
常転換性能改良効果が飽和し有効でない。[0035] In the amount of palladium carried on an alumina-based composite oxide powder is less than 30 wt%, without low-temperature activity improving effect and the like is sufficiently expressed, even beyond 80 wt% conversely, NO x steady turning performance improving effect Is saturated and not effective.
【0036】このように上記触媒成分担持層中に含有さ
れる全パラジウム量のうち、金属換算で30〜80重量
%のパラジウムをアルミナ系複合酸化物に担持させるこ
とにより、パラジウムの低温活性改良効果とNOx 定常
転換性能改良効果を充分に得ることができる。As described above, by supporting 30 to 80% by weight of palladium in terms of metal in the total amount of palladium contained in the catalyst component-supporting layer on the alumina-based composite oxide, the effect of improving the low-temperature activity of palladium is improved. NO x steady turning performance improving effect and can be obtained sufficiently.
【0037】また、請求項4記載の排気ガス浄化用触媒
は、触媒成分担持層中に更にロジウム及びアルミナを含
有することができるものである。ロジウムの含有量は、
触媒1L容量中0.001〜5gであり、0.001g
未満ではロジウムによる低温活性改良効果が充分に発揮
されず、逆に5gを越えてもロジウムの触媒活性が飽和
し、経済的にも有効でない。The catalyst for purifying exhaust gas according to claim 4 can further contain rhodium and alumina in the catalyst component supporting layer. Rhodium content is
0.001 to 5 g in 1 L of catalyst, 0.001 g
If the amount is less than 5, the effect of improving the low-temperature activity by rhodium is not sufficiently exhibited. Conversely, if the amount exceeds 5 g, the catalytic activity of rhodium is saturated, which is not economically effective.
【0038】前記ロジウムが担持される基材としては、
ロジウムの分散性を高め、触媒性能を向上させるため、
ジルコニウムを含有するアルミナが適切である。特に、
高温下でロジウムがアルミナヘ固溶するのを抑制し、耐
久性を高めるため、上記アルミナ粉末には、ジルコニウ
ムが金属換算で0.1モル%〜10モル%含有される。
ジルコニウムが0.1モル%未満では、アルミナに添加
しているジルコニウムの改良効果が得れず、A12 O3
と変わらず、また、10モル%を超えるとアルミナの比
表面積等の物性が低下するため、貴金属の分散性が悪く
なり、十分な性能が得られなくなる。かかるアルミナ粉
末の使用量は、触媒1Lあたリ1〜100gである。1
g未満だと十分な貴金属の分散性が得られず、100g
より多くても顕著な性能向上は見られない。As the substrate on which the rhodium is supported,
In order to increase the dispersibility of rhodium and improve catalyst performance,
Alumina containing zirconium is suitable. In particular,
In order to suppress rhodium from forming a solid solution with alumina at a high temperature and increase durability, the alumina powder contains zirconium in an amount of 0.1 mol% to 10 mol% in terms of metal.
If zirconium is less than 0.1 mol%, the effect of improving zirconium added to alumina cannot be obtained, and A1 2 O 3
If it exceeds 10 mol%, the physical properties such as the specific surface area of alumina will decrease, so that the dispersibility of the noble metal will deteriorate and sufficient performance will not be obtained. The amount of the alumina powder used is 1 to 100 g per liter of the catalyst. 1
If the amount is less than 100 g, sufficient dispersibility of the noble metal cannot be obtained.
No significant performance improvement is seen with more.
【0039】かかるロジウム及びアルミナを含有させる
ことにより、低温活性と酸素不足雰囲気での浄化性能を
更に向上させることができる。By including such rhodium and alumina, the activity at low temperatures and the purification performance in an oxygen-deficient atmosphere can be further improved.
【0040】更に、請求項5記載の排気ガス浄化用触媒
は、請求項4記載の排気ガス浄化用触媒中の触媒成分に
加えて、更にジルコニウム酸化物を含有するものであ
る。当該ジルコニウム酸化物は、ランタン、ネオジウム
及びセリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の
元素を金属換算で1〜40モル%、ジルコニウムを60
〜98モル%含有するものである。Further, the exhaust gas purifying catalyst according to the fifth aspect further comprises a zirconium oxide in addition to the catalyst component in the exhaust gas purifying catalyst according to the fourth aspect. The zirconium oxide contains at least one element selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and cerium in an amount of 1 to 40 mol% in terms of metal, and zirconium as 60%.
9898 mol%.
【0041】1〜40モル%としたのは、ジルコニウム
酸化物(ZrO2 )にランタン、ネオジウム及びセリウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を添加
して、ジルコニウム酸化物の酸素吸蔵能やBET比表面
積、熱安定性を顕著に改良するためである。1モル%未
満ではジルコニウム酸化物のみの場合と変わらず、上記
ランタン及び/又はネオジウム及び/又はセリウム元素
の添加効果が現れず、40モル%を越えると添加した元
素がジルコニウム酸化物に完全に固溶した複合酸化物を
形成し難くなり、熱安定性等のジルコニア酸化物の物性
が低下する。The reason why the content is set to 1 to 40 mol% is that at least one element selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and cerium is added to zirconium oxide (ZrO 2 ), and the oxygen storage capacity of zirconium oxide and This is to significantly improve the BET specific surface area and the thermal stability. If it is less than 1 mol%, the effect of adding the lanthanum and / or neodymium and / or cerium elements does not appear as in the case of zirconium oxide alone, and if it exceeds 40 mol%, the added element is completely solidified in the zirconium oxide. It becomes difficult to form a dissolved composite oxide, and physical properties of the zirconia oxide, such as thermal stability, decrease.
【0042】このようにランタン、ネオジウム及びセリ
ウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を含むジル
コニウム酸化物を含有することにより、ロジウムの酸化
状態を排気ガスの浄化に適したものとするため、ロジウ
ムの還元に起因する触媒能の低下を抑制できる。By containing the zirconium oxide containing at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and cerium, the rhodium oxidation state is made suitable for purifying the exhaust gas. It is possible to suppress a decrease in catalytic ability due to reduction.
【0043】更に、請求項6記載の排気ガス浄化用触媒
は、パラジウムとロジウムとの相乗作用を効率よく発現
させるために、ロジウム含有触媒成分層を、パラジウム
含有層と同一層及び/又はパラジウム含有触媒成分層の
上部に配置する。これにより鉛やイオウ等の被毒物質に
対する耐被毒性とリッチ域での浄化性能を充分に確保す
ることができる。Further, in the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, the rhodium-containing catalyst component layer is formed of the same layer as the palladium-containing layer and / or the palladium-containing layer in order to efficiently exhibit the synergistic action of palladium and rhodium. It is arranged above the catalyst component layer. As a result, it is possible to sufficiently secure the poisoning resistance to poisonous substances such as lead and sulfur and the purification performance in a rich region.
【0044】また、請求項7記載の排気ガス浄化用触媒
は、更にアルカリ及びアルカリ土類金属から成る群より
選ばれる少なくとも1種が含有される。使用されるアル
カリ金属及びアルカリ土類金属には、例えばリチウム、
カリウム、セリウム、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム及びバリウム等が含まれる。その含有量は触
媒1L中1〜40gである。1g未満では、炭化水素種
の吸着被毒やパラジウムのシンタリングが抑制されず、
40gを越えても添加効果は飽和しており、有為な増量
効果が得られず、経済的にも有効でない。Further, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 7 further contains at least one selected from the group consisting of alkali and alkaline earth metals. The alkali metals and alkaline earth metals used include, for example, lithium,
Potassium, cerium, magnesium, calcium, strontium, barium and the like are included. Its content is 1 to 40 g per liter of catalyst. If less than 1 g, adsorption poisoning of hydrocarbon species and sintering of palladium are not suppressed,
Even if the amount exceeds 40 g, the effect of addition is saturated, a significant increase effect cannot be obtained, and it is not economically effective.
【0045】上記パラジウム、アルミナ系複合酸化物粉
末、更に必要に応じて添加したセリウム酸化物、ジルコ
ニウム酸化物と、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類
金属とが密に接触することにより、浄化性能向上効果が
得られる。アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属
は、リッチ雰囲気下での炭化水素の吸着被毒緩和能を有
し、これらを触媒成分担持層に含有させると、パラジウ
ムとシンタリングを抑制し、低温域及び酸素不足雰囲気
での活性をさらに向上させることができる。The purification performance is improved by the close contact of the above-mentioned palladium, alumina-based composite oxide powder, and cerium oxide and zirconium oxide, which are added as required, with alkali metals and / or alkaline earth metals. The effect is obtained. Alkali metals and / or alkaline earth metals have the ability to mitigate the adsorption and poisoning of hydrocarbons in a rich atmosphere. When they are contained in the catalyst component-supporting layer, they suppress palladium and sintering, reduce the temperature in the low-temperature region and The activity in an oxygen-deficient atmosphere can be further improved.
【0046】更に、請求項8記載の排気ガス浄化用触媒
の製造方法は、請求項1〜7いずれかの項記載のアルミ
ナ系複合酸化物を製造するにあたり、まず微粒子アルミ
ナ水和物コロイド(以下、「アルミナゾル」と称す)
と、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選ばれ
る少なくとも一種の元素の水溶性塩と、セリウム及び/
又はジルコニウムの水溶性塩とを水に溶解又は分散さ
せ、攪拌・混合する。この際、各触媒原料を同時に又は
別個に溶解した液を加えてもよい。Further, according to the method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to the eighth aspect, in producing the alumina-based composite oxide according to any one of the first to seventh aspects, first, a fine-particle alumina hydrate colloid (hereinafter referred to as a colloid) is used. , "Alumina sol")
And a water-soluble salt of at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel and zinc, cerium and / or
Alternatively, a water-soluble salt of zirconium is dissolved or dispersed in water, followed by stirring and mixing. At this time, a liquid in which each catalyst material is dissolved simultaneously or separately may be added.
【0047】次いで、この混合液に、反応促進剤として
の蟻酸、酢酸、コハク酸からなる群より選ばれた少なく
とも一種を徐々に加え、pHを3.0〜7.0の範囲に
なるように調整した後、オートクレーブにて、100℃
から400℃に加熱し、1時間から12時間煮沸する。
降温後、この混合溶液をスプレードライヤーを用いて水
分を除去した後、次いで焼成して得る。この方法は、ア
ルミナ系複合酸化物の十分なBET比表面積と結晶構造
の均一性を確保し、貴金属を均一に分散するため好まし
い。しかし、アルミナ系複合酸化物の調製方法は、特別
な方法に限定されず、成分の著しい偏在を伴わない限
り、公知の蒸発乾固法、沈殿法等の種々の方法の中から
適宜選択して使用することができる。Next, at least one selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, and succinic acid as a reaction accelerator is gradually added to the mixture to adjust the pH to a range of 3.0 to 7.0. After adjusting, 100 ℃ in autoclave
To 400 ° C. and boil for 1 to 12 hours.
After cooling, the mixed solution is obtained by removing water with a spray drier and then firing. This method is preferable because a sufficient BET specific surface area and uniformity of the crystal structure of the alumina-based composite oxide are ensured, and the noble metal is uniformly dispersed. However, the preparation method of the alumina-based composite oxide is not limited to a special method, and may be appropriately selected from various methods such as a known evaporative drying method and a precipitation method, unless accompanied by a significant uneven distribution of components. Can be used.
【0048】触媒原料の混合溶液のpHを3.0〜7.
0の範囲に調整することにより、アルミナが有機塩錯体
を形成し、他の添加元素と反応し複合酸化物を形成する
ことができる。pHが3.0より低いと各種元素が溶出
してアルミナが有機塩錯体を形成せず、逆にpHが7.
0より高いとアルミナの有機塩錯体の一部が水酸化物を
形成し、アルミナが他の元素と反応し難くなり、複合化
が進まず均一な構造物が得られない。The pH of the mixed solution of the catalyst raw materials is adjusted to 3.0 to 7.0.
By adjusting to a range of 0, alumina forms an organic salt complex and reacts with other additional elements to form a composite oxide. When the pH is lower than 3.0, various elements are eluted and alumina does not form an organic salt complex.
If it is higher than 0, a part of the organic salt complex of alumina will form a hydroxide, and it will be difficult for alumina to react with other elements, and complex formation will not proceed and a uniform structure cannot be obtained.
【0049】pHの調整に、蟻酸、酢酸、コハク酸等を
使用することにより、沈殿ケーキの清浄が不十分でも金
属元素は残留せず、またこれらの酸が残留しても後の焼
成で容易に分解除去することができる。By using formic acid, acetic acid, succinic acid or the like for adjusting the pH, no metal element remains even if the precipitation cake is not sufficiently cleaned. Can be decomposed and removed.
【0050】得られた混合溶液を100〜400℃に加
熱して、1〜12時間煮沸する。このようにするのは、
結晶性の高いアルミナを解膠し、有機塩錯体の形成を促
進し、また、この有機塩錯体と他の添加元素を反応させ
るためである。The obtained mixed solution is heated to 100 to 400 ° C. and boiled for 1 to 12 hours. To do this,
This is because pulverization of highly crystalline alumina promotes the formation of an organic salt complex, and also causes the organic salt complex to react with other additional elements.
【0051】このようなアルミナ系複合酸化物を製造す
ることにより、アルミナ系複合酸化物のBET比表面積
を高くし、添加元素を結晶構造(スピネル型構造)中に
均一に分散・固溶させることができる。By producing such an alumina-based composite oxide, the BET specific surface area of the alumina-based composite oxide is increased, and the additive element is uniformly dispersed and dissolved in a crystal structure (spinel type structure). Can be.
【0052】本発明の排気ガス浄化用触媒に用いる、各
元素の原料としては、前記各元素の硝酸塩、炭酸塩、酢
酸塩及び酸化物等を任意に組み合わせて製造することが
できる。The raw material of each element used in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be produced by arbitrarily combining nitrates, carbonates, acetates, oxides and the like of each element.
【0053】本発明の排気ガス浄化用触媒の製造に用い
るコバルト及び/又はニッケル及び/又は亜鉛と、セリ
ウム及び/又はジルコニウムとアルミニウムとを含有す
るアルミナ系複合酸化物は、前記各元素の硝酸塩、炭酸
塩、アンモニウム塩、酢酸塩等とアルミナゾル又はベー
マイトアルミナとを任意に組み合わせて、まず混合溶液
を製造することにより調製される。特に水溶性塩と微粒
子アルミナゾルを使用することが触媒性能を向上させる
点から好ましい。硝酸アルミニウムと異なり、アルミナ
ゾル又はベーマイトアルミナを使用するため、沈殿を乾
燥・焼成する際に、原料由来のNOx や硝酸アンモニウ
ムに対する排ガス・排水処理が著しく軽減される。The alumina-based composite oxide containing cobalt and / or nickel and / or zinc, cerium and / or zirconium and aluminum used in the production of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises nitrate of each of the above elements, It is prepared by first preparing a mixed solution by arbitrarily combining carbonates, ammonium salts, acetates and the like with alumina sol or boehmite alumina. It is particularly preferable to use a water-soluble salt and fine-particle alumina sol from the viewpoint of improving the catalytic performance. Unlike aluminum nitrate, since alumina sol or boehmite alumina is used, exhaust gas and wastewater treatment for NO x and ammonium nitrate derived from the raw material are significantly reduced when the precipitate is dried and calcined.
【0054】水の除去は、例えば、蒸発乾固法やスプレ
ードライヤー法等の公知の方法の中から適宜選択して行
うことができる。本発明に用いるアルミナ系複合酸化物
を得るためには、特に制限されないが、添加した元素が
固溶したアルミナ系複合酸化物を形成し、また、パラジ
ウムを分散性よく担持するための大きな比表面積を得る
ため、スプレードライヤーで行うことが好ましい。更
に、焼成は、添加した元素が固溶したアルミナ系複合酸
化物を形成し、また、大きな比表面積を得るため、例え
ば、600℃〜1100℃で空気中及び/又は空気流通
下で行うことが好ましい。The removal of water can be appropriately selected from known methods such as an evaporation to dryness method and a spray drier method. In order to obtain the alumina-based composite oxide used in the present invention, the alumina-based composite oxide is not particularly limited, but forms an alumina-based composite oxide in which the added element is dissolved, and has a large specific surface area for supporting palladium with good dispersibility. In order to obtain, it is preferable to use a spray dryer. Furthermore, in order to form an alumina-based composite oxide in which the added element forms a solid solution and obtain a large specific surface area, the calcination may be performed, for example, at 600 ° C. to 1100 ° C. in the air and / or under air flow. preferable.
【0055】前記アルミナ系複合酸化物にパラジウムを
担持する方法としては、例えば含浸法や混練法等の公知
の方法の中から適宜選択して行うことができるが、特
に、含浸法を用いることが好ましい。パラジウムの原料
化合物としては、アンミン酸塩、塩化物、硝酸塩等の水
溶性のものであれば任意のものが使用できる。The method of supporting palladium on the alumina-based composite oxide can be appropriately selected from known methods such as an impregnation method and a kneading method. In particular, it is preferable to use the impregnation method. preferable. As a raw material compound of palladium, any compound can be used as long as it is a water-soluble compound such as an ammonium salt, a chloride or a nitrate.
【0056】本発明のパラジウムを担持したアルミナ系
複合酸化物の熱処理は、特に制限されないが、含浸・乾
燥後、例えば400℃〜700℃の範囲の温度で空気中
及び/又は空気気流下で行うことが好ましい。The heat treatment of the palladium-supported alumina-based composite oxide of the present invention is not particularly limited, but is carried out after impregnation and drying, for example, at a temperature in the range of 400 ° C. to 700 ° C. in air and / or under an air stream. Is preferred.
【0057】好ましくは、前記アルミナ粉末に、セリウ
ム酸化物粉末を加えることにより、請求項2記載の排気
ガス浄化用触媒が得られる。セリウム酸化物粉末は、ラ
ンタン、ネオジウム及びジルコニウムからなる群より選
ばれた少なくとも一種を含有する。Preferably, a catalyst for purifying exhaust gas according to claim 2 is obtained by adding cerium oxide powder to said alumina powder. The cerium oxide powder contains at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium, and zirconium.
【0058】更に、ロジウム及びアルミナを含有させる
ことにより請求項4記載の排気ガス浄化用触媒が得られ
る。ロジウムの原料化合物としては、硝酸塩、ハロゲン
化物、酢酸塩等の水溶性のものであれば任意のものが使
用できる。Further, by adding rhodium and alumina, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 4 can be obtained. As the raw material compound of rhodium, any compound can be used as long as it is water-soluble, such as nitrate, halide, acetate and the like.
【0059】また、アルミナにはジルコニウムが含有さ
れていてもよく、かかるジルコニウムを含有するアルミ
ナの調製方法としては特別な方法に限定されず、成分の
著しい偏在を伴わない限り、公知の蒸発乾固法、沈殿
法、含浸法等の種々の方法の中から適宣選択して使用す
ることができるが、酢酸ジルコニウムを水に溶解した水
溶液を使用する含浸法を用いることが、該アルミナ粉末
のBET比表面積を十分に確保し、担持貴金属を均一に
分散できるため好ましい。The alumina may contain zirconium, and the method for preparing such zirconium-containing alumina is not limited to a special method, and may be a known evaporating dry solid as long as there is no significant uneven distribution of components. Method, precipitation method, impregnation method and the like can be appropriately selected and used. However, the impregnation method using an aqueous solution in which zirconium acetate is dissolved in water can be used. This is preferable because the specific surface area can be sufficiently ensured and the supported noble metal can be uniformly dispersed.
【0060】前記アルミナにロジウムを担持する方法と
しては、例えば含浸法や混練法等の中から適宜選択して
行うことができるが、特に含浸法を用いることが好まし
い。次いで実施する水の除去は、例えば蒸発乾固法等の
公知の方法の中から適宜選択して行うことができる。本
発明に用いるロジウム担持アルミナ粉末の熱処理は特に
制限されないが、含浸・乾燥後、例えば400℃〜70
0℃の範囲の温度で空気中及び/又は空気流通下で行う
ことが好ましい。The method for supporting rhodium on the alumina can be appropriately selected from, for example, an impregnation method and a kneading method, and it is particularly preferable to use the impregnation method. The subsequent removal of water can be appropriately selected from known methods such as an evaporation to dryness method. The heat treatment of the rhodium-supported alumina powder used in the present invention is not particularly limited, but after impregnation and drying, for example, 400 ° C. to 70 ° C.
It is preferably carried out at a temperature in the range of 0 ° C. in air and / or under air flow.
【0061】好ましくは、前記ロジウム担持アルミナ粉
末に、ジルコニウム酸化物粉末を加えることにより、請
求項5記載の排気ガス浄化用触媒が得られる。ジルコニ
ウム酸化物粉末は、ランタン、ネオジウム及びセリウム
からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する。Preferably, an exhaust gas purifying catalyst according to claim 5 is obtained by adding zirconium oxide powder to the rhodium-supported alumina powder. The zirconium oxide powder contains at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and cerium.
【0062】請求項4記載の排気ガス浄化用触媒にセリ
ウム酸化物粉末を添加した場合には、セリウム酸化物が
ロジウムを酸化状態に強く保持するため、逆に浄化性能
が低下する。これに対して、かかるジルコニウム酸化物
粉末を添加することにより、ロジウムを排気ガス浄化に
適した酸化状態に、より有効に維持することができる。When cerium oxide powder is added to the exhaust gas purifying catalyst according to the fourth aspect, the cerium oxide strongly holds rhodium in an oxidized state, and consequently the purifying performance is reduced. In contrast, by adding such zirconium oxide powder, rhodium can be more effectively maintained in an oxidation state suitable for exhaust gas purification.
【0063】水の除去は、例えば、蒸発乾固法やスプレ
ードライヤー法等の公知の方法の中から適宜選択して行
うことができる。本発明に用いるアルミナ系複合酸化物
を得るためには、特に制限されないが、添加した元素が
固溶したアルミナ系複合酸化物を形成し、また、パラジ
ウムを分散性良く担持するための大きな比表面積を得る
ため、スプレードライヤーで行うことが好ましい。更
に、焼成は、添加した元素が固溶したアルミナ系複合酸
化物を形成し、また、大きな比表面積を得るため、例え
ば、600℃〜1100℃で空気中及び/又は空気流通
下で行うことが好ましい。The removal of water can be appropriately selected from known methods such as an evaporation to dryness method and a spray drier method. In order to obtain the alumina-based composite oxide used in the present invention, although not particularly limited, a large specific surface area for forming an alumina-based composite oxide in which the added element forms a solid solution, and for supporting palladium with good dispersibility. In order to obtain, it is preferable to use a spray dryer. Furthermore, in order to form an alumina-based composite oxide in which the added element forms a solid solution and obtain a large specific surface area, the calcination may be performed, for example, at 600 ° C. to 1100 ° C. in the air and / or under air flow. preferable.
【0064】このようにして得られる本発明にかかる排
気ガス浄化用触媒は、無担体でも有効に使用することが
できるが、粉砕・スラリーとし、触媒担体にコートし
て、400℃〜900℃で焼成して用いることが好まし
い。触媒担体としては、公知の触媒担体の中から適宜選
択して使用することができ、例えば耐火性材料からなる
モノリス担体やメタル担体等が挙げられる。The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention thus obtained can be effectively used without a carrier. However, it is pulverized / slurried, coated on a catalyst carrier, and heated at 400 to 900 ° C. It is preferable to use it after firing. The catalyst carrier can be appropriately selected from known catalyst carriers and used, and examples thereof include a monolith carrier made of a refractory material and a metal carrier.
【0065】前記触媒担体の形状は、特に制限されない
が、通常はハニカム形状で使用することが好ましく、ハ
ニカム状の各種基材に触媒粉末を塗布して用いられる。
このハニカム材料としては、一般にセラミックス等のコ
ージェライト質のものが多く用いられるが、フェライト
系ステンレス等の金属材料からなるハニカム材料を多く
用いることも可能であり、更には触媒粉末そのものをハ
ニカム形状にしても良い。触媒の形状をハニカム状とす
ることにより、触媒と排気ガスとの接触面積が大きくな
り、圧力損失も抑制できるてめ自動車用排気ガス浄化用
触媒として用いる場合に極めて有効である。The shape of the catalyst carrier is not particularly limited, but it is usually preferable to use the catalyst carrier in the form of a honeycomb. A catalyst powder is applied to various honeycomb base materials.
As the honeycomb material, cordierite materials such as ceramics are generally used in general, but it is also possible to use many honeycomb materials made of a metal material such as ferrite stainless steel, and further, the catalyst powder itself is formed into a honeycomb shape. May be. By making the shape of the catalyst into a honeycomb shape, the contact area between the catalyst and the exhaust gas is increased and the pressure loss can be suppressed, which is extremely effective when used as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles.
【0066】ハニカム材料に付着させる触媒成分コート
層の量は、触媒成分全体のトータルで、触媒1L当り、
50〜400gが好ましい。触媒成分が多い程、触媒活
性や触媒寿命の面からは好ましいが、コート層が厚くな
りすぎると、HC,CO,NOx 等の反応ガスが拡散不
良となるため、これらのガスが触媒に充分接触できなく
なり、活性に対する増量効果が飽和し、更にはガスの通
過抵抗も大きくなってしまう。従って、コート層量は、
上記触媒1L当り50g〜400gが好ましい。The amount of the catalyst component coat layer adhered to the honeycomb material is determined by the total amount of the catalyst components per liter of the catalyst.
50-400 g is preferred. The more catalyst components is preferable from the viewpoint of catalytic activity and catalyst life, when the coating layer becomes too thick, HC, CO, since the reaction gas such as NO x becomes poor diffusion, these gases sufficiently catalyst Contact cannot be achieved, and the effect of increasing the amount of activity is saturated, and further, the gas passage resistance increases. Therefore, the coat layer amount is
The amount is preferably 50 g to 400 g per liter of the catalyst.
【0067】更に好ましくは、得られた前記排気ガス浄
化用触媒に、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属
を含浸担持させることができる。使用できるアルカリ金
属及びアルカリ土類金属としては、例えばリチウム、ナ
トリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウム及びバリウム等からなる群より選
ばれる一種以上の元素である。More preferably, the obtained catalyst for purifying exhaust gas may be impregnated and supported with an alkali metal and / or an alkaline earth metal. Examples of the alkali metal and alkaline earth metal that can be used include one or more elements selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, and the like.
【0068】使用できるアルカリ金属及び/又はアルカ
リ土類金属の化合物は、酸化物、酢酸塩、水酸化物、硝
酸塩、炭酸塩等の水溶性のものである。これによりパラ
ジウムの近傍に塩基性元素であるアルカリ金属及び/又
はアルカリ土類金属を分散性良く担持することが可能と
なる。この際、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金
属の原料化合物を同時に、あるいは別個に含有させても
よい。The alkali metal and / or alkaline earth metal compounds which can be used are water-soluble compounds such as oxides, acetates, hydroxides, nitrates and carbonates. This makes it possible to carry the alkali metal and / or alkaline earth metal as a basic element in the vicinity of palladium with good dispersibility. At this time, the starting compounds of the alkali metal and / or the alkaline earth metal may be contained simultaneously or separately.
【0069】即ち、アルカリ金属化合物及び/又はアル
カリ土類金属化合物からなる粉末の水溶液を、ウオッシ
ュコート成分を担持した上記担体に含浸し、乾燥し、次
いで、空気中及び/又は空気流通下で200℃〜600
℃焼成するものである。これは、アルカリ金属及び/又
はアルカリ土類金属の原料化合物を一度低温で熱処理し
酸化物形態でコート層中に含有させると、後に高温に曝
されても複合酸化物を形成し難くなるからである。かか
る焼成温度が、200℃未満だとアルカリ金属化合物及
び/又はアルカリ土類金属化合物が充分に酸化物形態と
なることができず、逆に600℃を越えると原料塩が急
激に分離してしまい、担保がひび割れてしまうことがあ
るので好ましくない。That is, an aqueous solution of a powder comprising an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound is impregnated into the above-mentioned carrier carrying a washcoat component, dried, and then dried in air and / or under a stream of air. ° C to 600
It is baked at ℃. This is because, once a raw material compound of an alkali metal and / or an alkaline earth metal is heat-treated at a low temperature and contained in the coat layer in the form of an oxide, it becomes difficult to form a composite oxide even when exposed to a high temperature later. is there. If the calcination temperature is less than 200 ° C., the alkali metal compound and / or the alkaline earth metal compound cannot be sufficiently converted into an oxide form, and if it exceeds 600 ° C., the raw material salt is rapidly separated. However, it is not preferable because the security may be cracked.
【0070】[0070]
【実施例】本発明を次の実施例及び比較例により説明す
る。特記しない限り、「部」とは「重量部」を示す。The present invention will be described with reference to the following examples and comparative examples. Unless otherwise specified, “parts” means “parts by weight”.
【0071】実施例1 炭酸ニッケル198部、酢酸セリウム79部、オキシ酢
酸ジルコニウム26部を純水1000部に溶解した水溶
液を、アルミナ(Al2 O3 )換算で20重量%の結晶
性微粒子アルミナゾル1700部を純水2500部に分
散させた懸濁液に加えた後、攪拌しながら10重量%酢
酸水溶液を加え、pHを4.0に調整した。この溶液を
250℃で4時間煮沸した後、水分を除去し、150℃
で12時間乾燥した後、400℃で2時間、600℃で
2時間、次いで800℃で4時間焼成し、Ni0.5 Ce
0.02Zr0.01Al2.0 Ox (粉末A)を得た。この粉末
Aに硝酸パラジウム水溶液を含浸し、乾燥した後、40
0℃で2時間焼成して、Pd担持セリウム・ジルコニウ
ム添加ニッケルアルミネート粉末(粉末B)を得た。こ
の粉末BのPd担持濃度は1.0重量%であった。 Example 1 An aqueous solution prepared by dissolving 198 parts of nickel carbonate, 79 parts of cerium acetate, and 26 parts of zirconium oxyacetate in 1000 parts of pure water was converted to alumina (Al 2 O 3 ) 20% by weight of crystalline fine-particle alumina sol 1700. Was added to a suspension in which 2500 parts of pure water had been dispersed, and then a 10% by weight aqueous solution of acetic acid was added with stirring to adjust the pH to 4.0. After boiling this solution at 250 ° C. for 4 hours, water was removed.
And then calcined at 400 ° C. for 2 hours, 600 ° C. for 2 hours, and 800 ° C. for 4 hours to obtain Ni 0.5 Ce
0.02 Zr 0.01 Al 2.0 O x (powder A) was obtained. This powder A is impregnated with an aqueous solution of palladium nitrate, dried and then dried.
By baking at 0 ° C. for 2 hours, a Pd-supported cerium / zirconium-added nickel aluminate powder (powder B) was obtained. The Pd-supporting concentration of the powder B was 1.0% by weight.
【0072】パラジウムを1.0重量%担持した上記粉
末(粉末B)700部と、ランタンを1モル%とジルコ
ニウム32モル%とを含むセリウム酸化物粉末にパラジ
ウム0.75重量部を担持した粉末(粉末C)480部
と、活性アルミナ20部と、硝酸水溶液1200部とを
磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリー液を得
た。このスラリー液をコージェライト質モノリス担体
(1.3L、400セル)に付着させ、空気流にてセル
内の余剰のスラリーを除去・乾燥し、400℃で1時間
焼成し、コート層重量160g/L−担体、パラジウム
担持量40g/cf(1.41g/L−触媒)の触媒成
分担持コージェライト質モノリス担体を得た。次いで、
上記触媒成分担持コージェライト質モノリス担体に酢酸
バリウム溶液を付着させた後、400℃で1時間焼成
し、BaOを15g/L−触媒含有させて、排気ガス浄
化用触媒を得た。700 parts of the above powder (powder B) supporting 1.0% by weight of palladium, and a powder obtained by supporting 0.75 part by weight of palladium on a cerium oxide powder containing 1% by mole of lanthanum and 32% by mole of zirconium. (Powder C) 480 parts, activated alumina 20 parts, and nitric acid aqueous solution 1200 parts were charged into a magnetic ball mill and mixed and pulverized to obtain a slurry liquid. This slurry liquid was adhered to a cordierite-based monolith carrier (1.3 L, 400 cells), excess slurry in the cells was removed by an air stream, dried, baked at 400 ° C. for 1 hour, and a coat layer weight of 160 g / An L-carrier and a cordierite-based monolithic carrier carrying a catalyst component having a palladium carrying amount of 40 g / cf (1.41 g / L-catalyst) were obtained. Then
After a barium acetate solution was adhered to the above-mentioned catalyst component-carrying cordierite-based monolithic carrier, it was calcined at 400 ° C. for 1 hour to contain 15 g / L of BaO to obtain an exhaust gas purifying catalyst.
【0073】実施例2 粉末Aの代わりに、Ni0.3 Ce0.02Zr0.01Al2.0
Ox (粉末D)を用いた以外は、実施例1と同様にして
排気ガス浄化用触媒を得た。 Example 2 Instead of powder A, Ni 0.3 Ce 0.02 Zr 0.01 Al 2.0
Except that O x (powder D) was used, an exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1.
【0074】実施例3 粉末Aの代わりに、Ni0.7 Ce0.02Zr0.01Al2.0
Ox (粉末E)を用いた以外は、実施例1と同様にして
排気ガス浄化用触媒を得た。 Example 3 Instead of powder A, Ni 0.7 Ce 0.02 Zr 0.01 Al 2.0
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that O x (powder E) was used.
【0075】実施例4 粉末Aの代わりに、Co0.3 Ce0.02Zr0.01Al2.0
Ox (粉末F)を用いた以外は、実施例1と同様にして
排気ガス浄化用触媒を得た。 Example 4 Instead of powder A, Co 0.3 Ce 0.02 Zr 0.01 Al 2.0
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that O x (powder F) was used.
【0076】実施例5 粉末Aの代わりに、Zn0.3 Ce0.02Zr0.01Al2.0
Ox (粉末G)を用いた以外は、実施例1と同様にして
排気ガス浄化用触媒を得た。 Example 5 Instead of powder A, Zn 0.3 Ce 0.02 Zr 0.01 Al 2.0
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that O x (powder G) was used.
【0077】実施例6 粉末Aの代わりに、Ni0.3 Co0.1 Zn0.1 Ce0.02
Zr0.01Al2.0 Ox(粉末H)を用いた以外は、実施
例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。 Example 6 Instead of powder A, Ni 0.3 Co 0.1 Zn 0.1 Ce 0.02
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that Zr 0.01 Al 2.0 O x (powder H) was used.
【0078】実施例7 10重量%酢酸水溶液の代わりに10重量%蟻酸水溶液
を用いた以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用
触媒を得た。 Example 7 An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% by weight aqueous solution of formic acid was used instead of the 10% by weight aqueous solution of acetic acid.
【0079】実施例8 10重量%酢酸水溶液の代わりに10重量%コハク酸水
溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄
化用触媒を得た。 Example 8 An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that a 10% by weight aqueous solution of succinic acid was used instead of the 10% by weight aqueous solution of acetic acid.
【0080】実施例9 硝酸ニッケル485部、酢酸セリウム9部、オキシ酢酸
ジルコニウム26部を純水1000部に溶解した水溶液
を、アルミナ(Al2 O3 )換算で20重量%のベーマ
イトアルミナゾル1700部を純水2500部に分散さ
せた懸濁液に加え、攪拌しながら10重量%酢酸水溶液
を加え、pHを3.5に調整した。この溶液を250℃
で4時間沸煮沸した後、水分を除去し、その後150℃
で12時間乾燥した後、400℃で2時間、600℃で
2時間、次いで800℃で4時間焼成し、Ni0.5 Ce
0.02Zr0.01A12.0 Ox (粉末K)を得た。この粉末
Kに硝酸パラジウム水溶液を含浸し、乾燥した後、40
0℃で2時間焼成して、Pd担持セリウム・ジルコニウ
ム添加ニッケルアルミネート粉末(粉末L)を得た。こ
の粉末LのPd担持濃度は1.0重量%であった。 Example 9 An aqueous solution obtained by dissolving 485 parts of nickel nitrate, 9 parts of cerium acetate, and 26 parts of zirconium oxyacetate in 1000 parts of pure water was mixed with 1700 parts of boehmite alumina sol at 20% by weight in terms of alumina (Al 2 O 3 ). To the suspension dispersed in 2500 parts of pure water, a 10% by weight aqueous solution of acetic acid was added with stirring to adjust the pH to 3.5. 250 ° C
After boiling for 4 hours, remove water and then
And then calcined at 400 ° C. for 2 hours, 600 ° C. for 2 hours, and 800 ° C. for 4 hours to obtain Ni 0.5 Ce
It was obtained 0.02 Zr 0.01 A1 2.0 O x (powder K). This powder K is impregnated with an aqueous solution of palladium nitrate, dried and then dried.
By baking at 0 ° C. for 2 hours, a Pd-supported cerium / zirconium-added nickel aluminate powder (powder L) was obtained. The Pd-supporting concentration of the powder L was 1.0% by weight.
【0081】パラジウムを1.0重量%担持した上記粉
末(紛末L)700部と、ランタンを1モル%とジルコ
ニウム32モル%を含むセリウム酸化紛末にパラジウム
0.75重量部を担持した粉末(粉末C)480部と、
活性アルミナ20部と、硝酸水溶液1200部とを磁性
ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリー液を得た。
このスラリー液をコージエライト質モノリス担体(1.
3L、400セル)に付着させ、400℃で1時間焼成
し、コート層重量160g/L−担体、パラジウム担持
量40g/cf(1.41g/L−触媒)の触媒成分担
持コージェライト質モノリス担体を得た。700 parts by weight of the above powder (powder L) carrying 1.0% by weight of palladium and 0.75 parts by weight of palladium on cerium oxide powder containing 1 mol% of lanthanum and 32 mol% of zirconium (Powder C) 480 parts,
20 parts of activated alumina and 1200 parts of a nitric acid aqueous solution were charged into a magnetic ball mill and mixed and pulverized to obtain a slurry liquid.
This slurry liquid was used as a cordierite monolithic carrier (1.
3L, 400 cells), baked at 400 ° C. for 1 hour, and a cordierite monolithic carrier carrying a catalyst component having a coat layer weight of 160 g / L-support and a palladium carrying amount of 40 g / cf (1.41 g / L-catalyst). I got
【0082】オキシ酢酸ジルコニウム137部を純水5
00部に溶解し、活性アルミナ1000部に含浸した。
これを150℃24時間乾燥した後、400℃で2時
間、次いで1000℃で2時間焼成し、Zr3モル%添
加アルミナ粉末(粉末M)を得た。このZr3モル%添
加アルミナ粉末(粉末M)に硝酸ロジウム水溶液を含浸
し、乾燥後400℃で2時間焼成して、Rh担持Zr3
モル%添加アルミナ粉末(粉末N)を得た.この粉末N
のRh担持濃度は、1.06重量%であった。137 parts of zirconium oxyacetate was added to pure water 5
The resulting mixture was dissolved in 00 parts and impregnated into 1000 parts of activated alumina.
This was dried at 150 ° C. for 24 hours, and calcined at 400 ° C. for 2 hours and then at 1000 ° C. for 2 hours to obtain alumina powder (powder M) containing 3 mol% of Zr. The Zr3 mol% added alumina powder (powder M) is impregnated with an aqueous rhodium nitrate solution, dried and calcined at 400 ° C. for 2 hours to obtain a Rh-supported Zr3.
A mole% added alumina powder (powder N) was obtained. This powder N
Was 1.06% by weight.
【0083】上記ロジウムを1.06重量%担持したZ
r3モル%添加アルミナ粉末(粉末N)135部と、上
記Zr3モル%添加アルミナ粉末(粉末M)450部
と、ランタンを1モル%とセリウムを20モル%含むジ
ルコニウム酸化物粉末(粉末O)400部と、活性アル
ミナ15部と硝酸水溶液1000とを磁性ボールミルに
投入し、混合粉砕してスラリー液aを得た。実施例1で
得られたコート層重量175g/L−担持(パラジウム
含有コート層160g/L−担持、パラジウム担持量4
0g/cf(1.41g/L−触媒)、BaO15g/
L−触媒)の排気ガス浄化用触媒に、このスラリー液a
を付着させ、400℃で1時間焼成し、総コート層重量
225g/L−担体(ロジウム含有触媒成分担持層50
g/L−担体)、パラジウム担持量40g/cf(1.
41g/L−触媒)、ロジウム担持量2g/cf(0.
071g/L−触媒)の排気ガス浄化用触媒を得た。Zr having 1.06% by weight of the above rhodium supported thereon
135 parts of alumina powder (powder N) added with 3 mol% of r, 450 parts of alumina powder (powder M) added with 3 mol% of Zr, and zirconium oxide powder (powder O) 400 containing 1 mol% of lanthanum and 20 mol% of cerium Parts, 15 parts of activated alumina and 1000 parts of nitric acid aqueous solution were put into a magnetic ball mill, and mixed and pulverized to obtain a slurry liquid a. Weight of the coat layer obtained in Example 1 175 g / L-supported (160 g / L-supported palladium-containing coat layer, palladium supported amount 4
0 g / cf (1.41 g / L-catalyst), BaO 15 g /
L-catalyst), the slurry liquid a
And calcined at 400 ° C. for 1 hour to obtain a total coating layer weight of 225 g / L-carrier (rhodium-containing catalyst component supporting layer 50).
g / L-carrier), palladium carrying amount 40 g / cf (1.
41 g / L-catalyst), rhodium loading 2 g / cf (0.
071 g / L-catalyst) was obtained.
【0084】実施例10 実施例1に準じて得たコート層重量160g/L−担
体、パラジウム担持量40g/cf(1.41g/L−
触媒)を含有させた触媒成分担持コージェライト質モノ
リス担体(1.3L、400セル)に、実施例9で得た
ロジウム含有スラリー液aを付着させ、400℃で1時
間焼成し、総コート総重量210g/L(ロジウム含有
総重量50g/L−触媒)、パラジウム担持量40g/
cf(1.41g/L−触媒)、ロジウム担持量2g/
cf(0.071g/L−触媒)の触媒成分担持コージ
ェライト質モノリス担体を得た。次いで、上記触媒成分
担持コージェライト質モノリス担体に酢酸バリウム溶液
を付着させた後、400℃で1時間焼成し、BaO15
g/L−触媒を含有させて、排気ガス触媒を得た。 Example 10 The weight of the coat layer obtained in the same manner as in Example 1 was 160 g / L—the carrier and the amount of palladium carried was 40 g / cf (1.41 g / L—
The rhodium-containing slurry solution a obtained in Example 9 was adhered to a catalyst component-supporting cordierite monolithic carrier (1.3 L, 400 cells) containing the catalyst), and baked at 400 ° C. for 1 hour. Weight 210 g / L (rhodium-containing total weight 50 g / L-catalyst), palladium carrying amount 40 g / L
cf (1.41 g / L-catalyst), rhodium supported amount 2 g /
A cf (0.071 g / L-catalyst) catalyst component-carrying cordierite monolith carrier was obtained. Next, a barium acetate solution was attached to the above-mentioned catalyst component-supporting cordierite-based monolithic carrier, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour.
g / L-catalyst was obtained to obtain an exhaust gas catalyst.
【0085】比較例1 結晶性微粒子アルミナゾルの代わりに硝酸アルミニウム
2500部を用いて得たNi0.5 Ce0.02Zr0.01Al
2.0 Ox を排気ガスとした。 Comparative Example 1 Ni 0.5 Ce 0.02 Zr 0.01 Al obtained by using 2500 parts of aluminum nitrate instead of the crystalline fine-particle alumina sol
2.0 Ox was used as exhaust gas.
【0086】比較例2 結晶性微粒子アルミナゾルの代わりに活性アルミナ(A
12 O3 )1700部と硝酸ニッケル485部用いて得
たNi0.5 Ce0.02Zr0.01A12.0 Ox を用いた以外
は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 2 Instead of the crystalline fine-particle alumina sol, activated alumina (A
Exhaust gas purification catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ni 0.5 Ce 0.02 Zr 0.01 A1 2.0 O x obtained using 1700 parts of (1 2 O 3 ) and 485 parts of nickel nitrate was used.
【0087】比較例3 Ni0.5 Ce0.02Zr0.01A12.0 Ox の代わりに活性
アルミナ(A12 O3)を用いた以外は、実施例1と同
様にして排気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 3 An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that activated alumina (A1 2 O 3 ) was used instead of Ni 0.5 Ce 0.02 Zr 0.01 A1 2.0 O x .
【0088】比較例4 硝酸ニッケル1164部と20重量%アルミナゾル17
00部を用いて得たNi1.2 Al2.0 Ox を用いた以外
は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 4 1164 parts of nickel nitrate and 20% by weight alumina sol 17
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that Ni 1.2 Al 2.0 O x obtained using 00 parts was used.
【0089】比較例5 ジルコニウム含有セリウム酸化粉末の代わりに、酸化セ
リウム(CeO2 )粉末を用いた以外は、実施例1と同
様にして排気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 5 An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that cerium oxide (CeO 2 ) powder was used instead of the zirconium-containing cerium oxide powder.
【0090】比較例6 BaOを含有させない以外は、実施例1と同様にして排
気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 6 An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that BaO was not contained.
【0091】比較例7 実施例9と同様にするが、その配置は内層にロジウム含
有成分層を配置し、表層にパラジウム含有成分層を配置
して排気ガス浄化用触媒を得た。 Comparative Example 7 The same procedure as in Example 9 was carried out except that a rhodium-containing component layer was disposed in the inner layer and a palladium-containing component layer was disposed in the surface layer to obtain an exhaust gas purifying catalyst.
【0092】前記実施例1〜10及び比較例1〜7の排
気ガス浄化用触媒の金属アルミネートの組成を表1に示
す。Table 1 shows the composition of metal aluminate in the exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7.
【0093】[0093]
【表1】 [Table 1]
【0094】試験例 前記実施例1〜10及び比較例1〜7の排気ガス浄化用
触媒について、以下の耐久条件により耐久を行った後、
下記評価条件で触媒活性評価を行った。 Test Examples The exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 were subjected to durability under the following durability conditions.
The catalyst activity was evaluated under the following evaluation conditions.
【0095】 耐久条件 エンジン排気量 4400cc 燃料 無鉛ガソリン 触媒入口ガス温度 700℃ 耐久時間 100時間 入口ガス組成 CO 0.5±0.1% O2 0.5±0.1% HC 約1100ppm NO 1300ppm CO2 15% A/F変動 5500回(周期65秒/回) 周期:A/F=14.6 55秒 燃料カット 5秒 リッチスパイク 5秒 Endurance conditions Engine displacement 4400cc Fuel unleaded gasoline Catalyst inlet gas temperature 700 ° C Endurance time 100 hours Inlet gas composition CO 0.5 ± 0.1% O 2 0.5 ± 0.1% HC About 1100ppm NO 1300ppm CO 2 15% A / F fluctuation 5500 times (cycle 65 seconds / time) Cycle: A / F = 14.655 seconds Fuel cut 5 seconds Rich spike 5 seconds
【0096】評価条件1:低温活性 エンジン排気量 2000cc 燃料 無鉛ガソリン 昇温速度 10℃/分 測定温度範囲 150〜500℃ 耐久後の各排気ガス浄化用触媒の低温活性を、HC,C
O及びNOx の転化率が50%になった時の温度(T5
0/℃)で表し、その結果を表2に示す。 Evaluation condition 1: Low-temperature active engine displacement : 2000 cc fuel Unleaded gasoline Heating rate: 10 ° C./min Measurement temperature range: 150 to 500 ° C. The low-temperature activity of each exhaust gas purifying catalyst after endurance was measured by HC, C
O and NO x temperature when the conversion reached 50% (T5
0 / ° C.), and the results are shown in Table 2.
【0097】 耐久後の各排気ガス浄化用触媒の浄化性能を、ストイキ
雰囲気におけるHC,CO及びNOx の平均転化率
(%)を以下の式により決定し、その結果を表2に示
す。[0097] The purifying performance of the exhaust gas purifying catalyst after the durability test was determined HC, the average conversion rate (%) The following equation for CO and NO x at stoichiometric atmosphere, and the results are shown in Table 2.
【0098】[0098]
【数4】 (Equation 4)
【数5】 (Equation 5)
【数6】 (Equation 6)
【0099】[0099]
【表2】 [Table 2]
【0100】[0100]
【発明の効果】請求項1記載の排気ガス浄化用触媒は、
低温活性に優れ、酸素素不足雰囲気及び理論空燃比近傍
でのパラジウムの触媒性能を向上させることができる。The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 is
It has excellent low-temperature activity and can improve the catalytic performance of palladium in an oxygen-deficient atmosphere and near the stoichiometric air-fuel ratio.
【0101】請求項2記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、アルミナ系複合酸化物に担持されるパ
ラジウムのシンクリングを抑制し、パラジウムの耐久性
や低温活性を向上することができる。The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2 can suppress the sinking of palladium carried on the alumina-based composite oxide and improve the durability and low-temperature activity of palladium, in addition to the above effects. it can.
【0102】請求項3記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、パラジウムの低温活性改良効果とNO
x定常転換性能改良効果を十分に得ることができる。The exhaust gas purifying catalyst according to the third aspect has the effect of improving the low-temperature activity of palladium and the NO.
x The effect of improving the steady-state conversion performance can be sufficiently obtained.
【0103】請求項4記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、ロジウムの助触媒作用によって、低温
活性と酸素不足雰囲気での浄化性能を更に向上すること
ができる。In the exhaust gas purifying catalyst according to the fourth aspect, in addition to the above-mentioned effects, the purifying performance in a low-temperature activity and an oxygen-deficient atmosphere can be further improved by the aid of rhodium.
【0104】請求項5記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、ロジウムの酸化状態を排気ガスの浄化
に適し、ロジウムの還元に起因する触媒能の低下を抑制
できる。The exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, in addition to the above-mentioned effects, is suitable for purifying exhaust gas with an oxidized state of rhodium, and can suppress a decrease in catalytic ability due to reduction of rhodium.
【0105】請求項6記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、パラジウムとロジウムの浄化に適し、
パラジウムやロジウムの被毒に起因する触媒能の低下を
抑制できる。The exhaust gas purifying catalyst according to claim 6 is suitable for purifying palladium and rhodium in addition to the above-mentioned effects.
It is possible to suppress a decrease in catalytic ability due to poisoning of palladium or rhodium.
【0106】請求項7記載の排気ガス浄化用触媒は、上
記効果に加えて、炭化水素の吸着被毒作用の緩和とパラ
ジウムのシンタリングを抑制することができる。The exhaust gas purifying catalyst according to claim 7 can reduce the effect of adsorbing and poisoning hydrocarbons and suppress sintering of palladium, in addition to the above effects.
【0107】請求項8記載の排気ガス浄化用触媒の製造
方法は、上記本発明の排気ガス浄化用触媒を効率良く製
造することができ、特に添加した元素が固溶したアルミ
ナ系複合酸化物を形成でき、また、パラジウム分散性良
く担持するための大きな比表面積を有する排気ガス浄化
用触媒を得ることができる。The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 8 can efficiently produce the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. An exhaust gas purifying catalyst which can be formed and has a large specific surface area for supporting palladium with good dispersibility can be obtained.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 BA03X BA08X BA18X BA19X BA31X BA33X BA37X BA38X BA42X BB04 4G069 AA03 BA01A BA01B BB06A BB06B BC08A BC35A BC35B BC41A BC42A BC43A BC43B BC51A BC51B BC67A BC67B BC68A BC68B BC71A BC71B BC72A BC72B CA03 CA09 DA06 EA19 FA01 FC08 FC09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 BA03X BA08X BA18X BA19X BA31X BA33X BA37X BA38X BA42X BB04 4G069 AA03 BA01A BA01B BB06A BB06B BC08A BC35A BC35B BC41A BCBC BCB BC BC BC BC BC BC BC BC CA03 CA09 DA06 EA19 FA01 FC08 FC09
Claims (8)
において、触媒成分として少なくともパラジウムと金属
アルミネート粉末とを含み、該金属アルミネート粉末
が、次の一般式; 【数1】〔X〕a 〔Y〕b Alc Od (式中、Xは、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群
より選ばれる少なくとも一種の元素であり、Yは、セリ
ウム及び/又はジルコニウムであり、a,b,c及びd
は、各元素の原子比率を表し、c=2.0の時、a=
0.1〜0.8、b=0.001〜0.3、dは上記各
成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である)
で表されるアルミナ系複合酸化物であることを特徴とす
る排気ガス浄化用触媒。1. A monolithic catalyst having a catalyst component-supporting layer, comprising at least palladium and a metal aluminate powder as catalyst components, wherein the metal aluminate powder has the following general formula: a [Y] b Al c O d (where X is at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel and zinc, Y is cerium and / or zirconium, and a, b, c And d
Represents the atomic ratio of each element, and when c = 2.0, a =
0.1 to 0.8, b = 0.001 to 0.3, and d is the number of oxygen atoms necessary to satisfy the valence of each component.)
An exhaust gas purifying catalyst characterized by being an alumina-based composite oxide represented by the formula:
更にランタン、ネオジウム及びジルコニウムからなる群
より選ばれた少なくとも一種を金属換算で1〜40モル
%、セリウムを60〜98モル%含むセリウム酸化物が
含有されることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1,
An exhaust gas purifying catalyst characterized by further containing a cerium oxide containing at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and zirconium in terms of metal at 1 to 40 mol% and cerium at 60 to 98 mol%. .
媒において、全パラジウム量のうち金属換算で30〜8
0重量%のパラジウムが、アルミナ系複合酸化物に含有
されることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the total palladium amount is 30 to 8 in terms of metal.
An exhaust gas purifying catalyst, wherein 0% by weight of palladium is contained in an alumina-based composite oxide.
ガス浄化用触媒に、更にロジウムとアルミナが含有され
ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。4. An exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3, further comprising rhodium and alumina.
更にランタン、ネオジウム及びセリウムからなる群より
選ばれた少なくとも一種を金属換算で1〜40モル%、
ジルコニウムを60〜98モル%含むジルコニウム酸化
物が含有されることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。5. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 4,
Further, at least one selected from the group consisting of lanthanum, neodymium and cerium is 1 to 40 mol% in terms of metal,
An exhaust gas purifying catalyst comprising a zirconium oxide containing 60 to 98 mol% of zirconium.
媒において、ロジウム含有層を、パラジウムと同一層及
び/又はパラジウム含有層の上側に配置することを特徴
とする排気ガス浄化用触媒。6. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 4, wherein the rhodium-containing layer is arranged on the same layer as palladium and / or above the palladium-containing layer.
ガス浄化用触媒に、更にアルカリ金属及びアルカリ土類
金属からなる群より選ばれた少なくとも一種が含有され
ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。7. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. Gas purification catalyst.
ス浄化用触媒を製造するにあたり、アルミナ系複合酸化
物は、微粒子アルミナ水和物コロイドと、コバルト、ニ
ッケル及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種
の元素の水溶性塩と、セリウム及び/又はジルコニウム
の水溶性塩とを水に溶解又は分散させた後、この混合液
に、蟻酸、酢酸及びコハク酸からなる群より選ばれた少
なくとも一種の水溶液を加えて、pHを3.0〜7.0
の範囲になるように調整し、100〜400℃に加熱し
た後、水分を除去して乾燥し、次いで焼成して得ること
を特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。8. In producing the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 7, the alumina-based composite oxide is selected from the group consisting of a fine particle alumina hydrate colloid and cobalt, nickel and zinc. After dissolving or dispersing a water-soluble salt of at least one selected element and a water-soluble salt of cerium and / or zirconium in water, the mixture is selected from the group consisting of formic acid, acetic acid and succinic acid. At least one aqueous solution is added to adjust the pH to 3.0 to 7.0.
The method for producing an exhaust gas purifying catalyst is characterized in that the catalyst is adjusted to be in the range described above, heated to 100 to 400 ° C., dried by removing moisture, and then calcined.
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JP2011131136A (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust gas purifying catalyst |
CN103962151A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-06 | 三井金属矿业株式会社 | Exhaut purification catalyst |
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