JP2001253714A - High specific surface area zirconium oxide material and its manufacturing method - Google Patents

High specific surface area zirconium oxide material and its manufacturing method

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JP2001253714A
JP2001253714A JP2000068982A JP2000068982A JP2001253714A JP 2001253714 A JP2001253714 A JP 2001253714A JP 2000068982 A JP2000068982 A JP 2000068982A JP 2000068982 A JP2000068982 A JP 2000068982A JP 2001253714 A JP2001253714 A JP 2001253714A
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surface area
specific surface
zirconium oxide
zirconium
oxide material
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JP2000068982A
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Japanese (ja)
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Toshio Nakatani
利雄 中谷
Kimio Ouchi
公夫 大内
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zirconium material having high specific surface area and excellent heat resistance (thermal stability) of the specific surface area. SOLUTION: The high specific surface area zirconium oxide material is an amorphous material consisting essentially of Zr and O and having at least 150 m2/g specific surface area and the manufacturing method is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高比表面積酸化ジ
ルコニウム質材料及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a high specific surface area zirconium oxide material and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】酸化ジルコニウムは、近年、その優れた耐
熱性から、触媒材料及び触媒担体をはじめとして様々な
製品に幅広く利用されつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, zirconium oxide has been widely used in various products including catalyst materials and catalyst carriers because of its excellent heat resistance.

【0003】例えば、最も過酷な雰囲気とされている自
動車排ガス浄化触媒において、酸化ジルコニウムは酸化
セリウムの耐熱性向上及び貴金属の焼結抑制のために使
用されている(船曳正起:触媒,31,8,566頁
(1989年))。
For example, zirconium oxide is used in automobile exhaust gas purifying catalysts, which are considered to be the harshest atmospheres, to improve the heat resistance of cerium oxide and to suppress the sintering of precious metals. 8, 566 (1989)).

【0004】また、リーンバーンエンジンからの排気ガ
ス中に含まれるNOxガスを浄化するNOx吸蔵還元型
の触媒において貴金属の担体として用いられている(特
開平11−138021号、特開平11−226404
号等)。硫酸又はタングステン酸と複合させた酸化ジル
コニウムは、固体酸触媒として有用であるとの報告もさ
れている(特開平9−103681号、特開平6−21
0176号、特開平5−112473号、特開昭61−
24641号等)。
Further, it is used as a precious metal carrier in a NOx storage-reduction type catalyst for purifying NOx gas contained in exhaust gas from a lean burn engine (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-138221 and 11-226404).
No.). It has also been reported that zirconium oxide complexed with sulfuric acid or tungstic acid is useful as a solid acid catalyst (JP-A-9-103681, JP-A-6-21).
0176, JP-A-5-112473, JP-A-61-1
No. 24641).

【0005】これらの触媒担体分野で使用される酸化ジ
ルコニウムは、可能な限り比表面積が高い方が好まし
い。また、複合物の前駆体として使用する場合において
も高比表面積、すなわち反応活性が高いことが望まれ
る。
[0005] The zirconium oxide used in the field of these catalyst supports preferably has as high a specific surface area as possible. Also, when used as a precursor of a composite, it is desired that the specific surface area is high, that is, the reaction activity is high.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム、ケイ素、セリウム等を添加して複合酸化物とし
た場合には高い比表面積が確保できることが報告されて
いるものの、純粋な酸化ジルコニウム(アルミニウム、
ケイ素、セリウム等を含まず、実質的に酸化ジルコニウ
ムのみからなるもの)においてはそのような例は報告さ
れていない。
However, although it has been reported that a high specific surface area can be secured when a composite oxide is formed by adding aluminum, silicon, cerium, etc., pure zirconium oxide (aluminum, aluminum, etc.) can be obtained.
No such examples have been reported for those which do not contain silicon, cerium, etc. and consist essentially of zirconium oxide).

【0007】従来から知られている純粋な酸化ジルコニ
ウムにおいて、これを400℃で焼成した後の比表面積
はせいぜい100m2/g程度である。また、この酸化
ジルコニウムを800℃で熱処理した際の比表面積は約
20m2/gとなり、熱による劣化が著しい。このよう
に、アルミナ等と比較した場合、中・高温域での比表面
積の低さが酸化ジルコニウムの大きな欠点とされてい
る。
The conventionally known pure zirconium oxide has a specific surface area of at most about 100 m 2 / g after being calcined at 400 ° C. Further, the specific surface area when this zirconium oxide is heat-treated at 800 ° C. is about 20 m 2 / g, and is significantly deteriorated by heat. Thus, when compared with alumina or the like, the low specific surface area in the middle and high temperature regions is regarded as a major drawback of zirconium oxide.

【0008】従って、本発明は、高い比表面積を有し、
かつ、比表面積の耐熱性(熱安定性)に優れた酸化ジル
コニウム質材料を提供することを主な目的とする。ま
た、本発明は、かかる材料を工業的規模で再現性良く製
造する方法を提供することも目的とする。
Therefore, the present invention has a high specific surface area,
Another object of the present invention is to provide a zirconium oxide material having a specific surface area and excellent heat resistance (thermal stability). Another object of the present invention is to provide a method for producing such a material with good reproducibility on an industrial scale.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の
製法によって得られた材料が特異な性質を有することを
見出し、ついに本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the problems of the prior art, and as a result, have found that a material obtained by a specific production method has a unique property. The present invention has been completed.

【0010】すなわち、本発明は、下記の高比表面積酸
化ジルコニウム質材料及びその製造方法に係るものであ
る。
That is, the present invention relates to the following high specific surface area zirconium oxide material and a method for producing the same.

【0011】1.Zr及びOを主要構成成分とする非晶
質材料であって、比表面積が少なくとも150m2/g
である高比表面積酸化ジルコニウム質材料。
1. An amorphous material containing Zr and O as main components and having a specific surface area of at least 150 m 2 / g
High specific surface area zirconium oxide material.

【0012】2.ジルコニウムイオンを含む溶液から沈
殿物を生成させて酸化ジルコニウム質材料を調製するに
際し、当該溶液に少なくともジアミン化合物を添加する
ことを特徴とする高比表面積酸化ジルコニウム質材料の
製造方法。
2. A method for producing a high specific surface area zirconium oxide material, which comprises adding at least a diamine compound to the solution when preparing a zirconium oxide material by generating a precipitate from a solution containing zirconium ions.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の高比表面積酸化ジルコニ
ウム質材料は、Zr及びOを主要構成成分とする非晶質
材料であって、比表面積が少なくとも150m2/gで
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The high specific surface area zirconium oxide material of the present invention is an amorphous material containing Zr and O as main components, and has a specific surface area of at least 150 m 2 / g.

【0014】本発明の酸化ジルコニウム質材料は、ジル
コニウム原子及び酸素原子の存在を必須とするが、本発
明の効果を妨げない範囲内で不可避不純物等の第三成分
が含まれていても良い。本発明では、実質的にZr及び
Oのみからなる材料においても、特に高い比表面積を達
成することができる。
The zirconium oxide material of the present invention essentially requires the presence of zirconium atoms and oxygen atoms, but may contain third components such as unavoidable impurities as long as the effects of the present invention are not impaired. In the present invention, a particularly high specific surface area can be achieved even with a material substantially consisting of only Zr and O.

【0015】本発明の酸化ジルコニウム質材料は非晶質
である。従って、X線回折像はブロードな状態のままで
あり、明確なピークは存在しない。特に、本発明材料
は、少なくとも400℃で熱処理した場合にも非晶質を
維持していることが好ましい。
The zirconium oxide material of the present invention is amorphous. Therefore, the X-ray diffraction image remains broad and there is no clear peak. In particular, the material of the present invention preferably maintains an amorphous state even when heat-treated at least at 400 ° C.

【0016】本発明材料の比表面積は少なくとも150
2/g(好ましくは少なくとも200m2/g)であ
り、最終製品の用途、使用目的等に応じて上記範囲内で
適宜設定すれば良い。例えば、本発明材料を石油化学用
触媒担体として用いる場合は、その比表面積は通常20
0m2/g以上、特に250m2/g以上とすることが好
ましい。
The material of the present invention has a specific surface area of at least 150.
m 2 / g (preferably at least 200 m 2 / g), and may be appropriately set within the above range according to the use and purpose of the final product. For example, when the material of the present invention is used as a petrochemical catalyst carrier, its specific surface area is usually 20
It is preferably at least 0 m 2 / g, particularly preferably at least 250 m 2 / g.

【0017】また、本発明の酸化ジルコニウム質材料で
は、この材料を800℃で熱処理した後において、酸化
ジルコニウムの正方晶を含む結晶構造を有し、かつ、比
表面積が少なくとも100m2/gであることが好まし
い。このような特性をもつ材料は、高温下での耐熱性が
要求される用途、例えば自動車排ガス浄化用触媒担体に
好適に用いることができる。
Further, the zirconium oxide material of the present invention has a crystal structure containing tetragonal zirconium oxide and has a specific surface area of at least 100 m 2 / g after the material is heat-treated at 800 ° C. Is preferred. A material having such properties can be suitably used for applications requiring heat resistance at high temperatures, for example, a catalyst carrier for purifying automobile exhaust gas.

【0018】800℃熱処理後の結晶構造については、
本発明の効果を妨げない範囲内で正方晶以外の結晶相
(例えば、単斜晶等)を有していても良い。このよう
に、本発明では、800℃熱処理後の結晶構造において
正方晶とともに他の結晶相が混在していても良いが、正
方晶の割合が80体積%以上、特に90体積%以上から
なる結晶構造であることが好ましい。これにより、特に
高い比表面積を確保することが可能となる。
Regarding the crystal structure after heat treatment at 800 ° C.,
It may have a crystal phase other than tetragonal (for example, monoclinic) as long as the effects of the present invention are not impaired. As described above, in the present invention, in the crystal structure after the heat treatment at 800 ° C., other crystal phases may be present together with the tetragonal crystal, but the crystal having a tetragonal crystal ratio of 80% by volume or more, particularly 90% by volume or more is used. It is preferably a structure. This makes it possible to secure a particularly high specific surface area.

【0019】さらに、本発明の酸化ジルコニウム質材料
では、この材料を800℃で熱処理した後において、結
晶子径が150Å以下(特に100Å以下)であること
が好ましい。本発明材料は、結晶成長が上記結晶子径の
範囲内に抑制される場合には、特に高い比表面積を達成
することができる。
Further, in the zirconium oxide material of the present invention, it is preferable that the crystallite diameter of the material after heat treatment at 800 ° C. is 150 ° or less (particularly 100 ° or less). The material of the present invention can achieve a particularly high specific surface area when the crystal growth is suppressed within the range of the crystallite diameter.

【0020】本発明材料は、細孔容積が通常0.3cc
/g以上、特に0.5cc/g以上であることが好まし
い。また、細孔半径は通常40Å以下、特に25Å以下
であることが好ましい。
The material of the present invention has a pore volume of usually 0.3 cc.
/ G or more, particularly preferably 0.5 cc / g or more. Further, the pore radius is usually preferably 40 ° or less, particularly preferably 25 ° or less.

【0021】また、この材料を800℃で熱処理した後
における細孔容積は通常0.2cc/g以上、特に0.
25cc/g以上であることが好ましい。同様に、この
材料を800℃で熱処理した後における細孔半径は通常
200Å以下、特に100Å以下であることが好まし
い。
The pore volume of this material after heat treatment at 800 ° C. is usually 0.2 cc / g or more, especially 0.1 cc / g.
It is preferably at least 25 cc / g. Similarly, the pore radius after heat-treating this material at 800 ° C. is usually preferably 200 ° or less, particularly preferably 100 ° or less.

【0022】さらに、本発明材料は、この材料を400
℃で熱処理した後において、少なくとも250m2/g
の比表面積、特に少なくとも300m2/gの比表面積
を有していることが好ましい。
Further, the material of the present invention comprises
At least 250 m 2 / g after heat treatment at
, Especially at least 300 m 2 / g.

【0023】本発明における800℃(又は400℃)
での熱処理は、例えば上記材料5gをルツボにとり、予
め800℃(又は400℃)に加熱されている電気炉中
で酸化性雰囲気中800℃(又は400℃)で3時間処
理し、次いで電気炉からルツボを取り出してデシケータ
ー中で室温(約18℃)まで放置冷却することにより行
われる。従って、少なくとも上記熱処理によって上記比
表面積又は結晶子径を示すものは本発明に包含される。
800 ° C. (or 400 ° C.) in the present invention
In the heat treatment, for example, 5 g of the above-mentioned material is placed in a crucible and treated in an oxidizing atmosphere at 800 ° C. (or 400 ° C.) for 3 hours in an electric furnace preheated to 800 ° C. (or 400 ° C.). The crucible is taken out from the container and left to cool to room temperature (about 18 ° C.) in a desiccator. Therefore, those exhibiting the above specific surface area or crystallite diameter by at least the above heat treatment are included in the present invention.

【0024】本発明の高比表面積酸化ジルコニウム質材
料は、例えばジルコニウムイオンを含む溶液から沈殿物
を生成させて酸化ジルコニウム質材料を調製するに際
し、当該溶液に少なくともジアミン化合物を添加するこ
と(本発明方法)によって製造することができる。
The high specific surface area zirconium oxide material of the present invention is obtained by adding at least a diamine compound to the solution when preparing a zirconium oxide material by, for example, forming a precipitate from a solution containing zirconium ions (the present invention). Method).

【0025】ジルコニウムイオンを含む溶液は、例えば
ジルコニウム原料を適当な溶媒に溶解させたものを用い
ることができる。ジルコニウム原料としては、ジルコニ
ウムイオンを供給できるものであれば特に限定されな
い。例えば、溶媒として水等の水系溶媒を用いる場合
は、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム
等のジルコニウム無機酸塩を用いることができる。また
例えば、メタノール、エタノール等の有機溶媒を用いる
場合は、ジルコニウムテトラブトキシド等のジルコニウ
ム有機酸塩を用いることができる。本発明では、工業的
規模での生産性等の見地より、水系溶媒(特に水)にお
いてオキシ塩化ジルコニウムを用いることが好ましい。
As the solution containing zirconium ions, for example, a solution obtained by dissolving a zirconium raw material in an appropriate solvent can be used. The zirconium raw material is not particularly limited as long as it can supply zirconium ions. For example, when an aqueous solvent such as water is used as the solvent, zirconium inorganic acid salts such as zirconium oxynitrate and zirconium oxychloride can be used. When an organic solvent such as methanol or ethanol is used, a zirconium organic acid salt such as zirconium tetrabutoxide can be used. In the present invention, it is preferable to use zirconium oxychloride in an aqueous solvent (particularly water) from the viewpoint of productivity on an industrial scale and the like.

【0026】上記溶液におけるジルコニウムイオンの濃
度は、用いる塩類の種類(溶解度)等に応じて適宜設定
すれば良いが、通常は溶媒1000g中に酸化ジルコニ
ウムとして5〜200g程度、好ましくは10〜80g
とすれば良い。
The concentration of zirconium ion in the above solution may be appropriately set according to the kind (solubility) of the salt used, etc., but usually about 5 to 200 g, preferably 10 to 80 g as zirconium oxide in 1000 g of solvent.
It is good.

【0027】本発明方法では、上記溶液に少なくともジ
アミン化合物を添加する。ジアミン化合物としては、用
いる溶媒に溶媒和するものであればを特に制限されず、
公知の製法で得られるもの又は市販品を用いることがで
きる。例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、p−フ
ェニレンジアミン等のジアミン化合物を使用することが
できる。
In the method of the present invention, at least a diamine compound is added to the above solution. The diamine compound is not particularly limited as long as it solvates with the solvent used,
A product obtained by a known production method or a commercially available product can be used. For example, diamine compounds such as hydrazine, ethylenediamine, and p-phenylenediamine can be used.

【0028】ジアミン化合物の添加量は、用いるジアミ
ン化合物の種類(溶解度)等に応じて適宜変更できる
が、通常は上記溶液のpHが5〜10程度、好ましくは
7〜9となるようにすれば良い。
The amount of the diamine compound to be added can be appropriately changed according to the kind (solubility) of the diamine compound to be used, etc., but usually, the pH of the above solution is about 5 to 10, preferably 7 to 9. good.

【0029】本発明方法では、ジアミン化合物の添加に
より沈殿物を生成させることができるが、必要に応じて
塩基を添加して沈殿物を生成させることもできる。塩基
としては、特に制限されず、例えば水酸化アンモニウ
ム、重炭酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等を使用することができる。
In the method of the present invention, a precipitate can be formed by adding a diamine compound. However, if necessary, a base can be added to form a precipitate. The base is not particularly limited, and for example, ammonium hydroxide, ammonium bicarbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used.

【0030】塩基の添加量は、上記溶液から沈殿物を生
成させることができれば特に限定されず、通常は上記溶
液のpHが5以上、好ましくは7以上となるようにすれ
ば良い。
The amount of the base to be added is not particularly limited as long as a precipitate can be formed from the solution, and the pH of the solution is usually 5 or more, preferably 7 or more.

【0031】また必要に応じて、上記溶液中にジルコニ
ウム以外の金属イオン又は金属粒子がさらに含まれてい
ても良い。これら金属イオン等は1種又は2種以上を配
合できる。これにより、ジルコニウムとの複合体を製造
することができる。例えば、Mg、Al、Si、Ca、
Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Z
n、Y、In、Sn、Mo、W等のほか、La、Ce、
Pr等のランタノイド元素等を上記溶液中に添加するこ
とができる。
Further, if necessary, the solution may further contain metal ions or metal particles other than zirconium. One or more of these metal ions can be blended. Thereby, a composite with zirconium can be manufactured. For example, Mg, Al, Si, Ca,
Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Z
n, Y, In, Sn, Mo, W, etc., La, Ce,
Lanthanoid elements such as Pr can be added to the above solution.

【0032】また、本発明方法では、上記溶液の温度は
特に限定的ではなく室温付近でも実施できるが、工業的
規模での生産性等に応じて必要により60℃以上、特に
90〜110℃の温度に加熱しても良い。
In the method of the present invention, the temperature of the solution is not particularly limited, and the solution can be carried out at around room temperature. It may be heated to a temperature.

【0033】次いで、生成した沈殿物を固液分離法によ
り回収し、酸化ジルコニウム質材料を得る。固液分離法
は、例えば濾過、遠心分離、デカンテーション等の公知
の方法に従えば良い。回収後、必要に応じて酸化ジルコ
ニウム質材料を水洗しても良い。
Next, the generated precipitate is recovered by a solid-liquid separation method to obtain a zirconium oxide material. The solid-liquid separation method may follow a known method such as filtration, centrifugation, decantation and the like. After the recovery, the zirconium oxide-based material may be washed with water as needed.

【0034】得られた酸化ジルコニウム質材料は、さら
に必要に応じて乾燥させても良い。乾燥方法は、公知の
方法に従えば良く、例えば自然乾燥、加熱乾燥等のいず
れであっても良い。また、必要であれば、乾燥処理後に
粉砕処理、分級処理等を実施しても良い。
The obtained zirconium oxide-based material may be further dried if necessary. The drying method may be in accordance with a known method, and may be, for example, any of natural drying and heat drying. If necessary, a pulverization treatment, a classification treatment, or the like may be performed after the drying treatment.

【0035】また必要に応じて、酸化ジルコニウム質材
料を熱処理することもできる。熱処理温度は、酸化ジル
コニウム質材料が非晶質を維持する限り特に限定されな
いが、通常は400〜800℃程度、好ましくは400
〜600℃とすれば良い。熱処理雰囲気は、大気中又は
酸化性雰囲気中とすれば良い。
If necessary, the zirconium oxide material can be heat-treated. The heat treatment temperature is not particularly limited as long as the zirconium oxide material maintains an amorphous state, but is usually about 400 to 800 ° C., preferably 400 to 800 ° C.
The temperature may be set to 600600 ° C. The heat treatment atmosphere may be air or an oxidizing atmosphere.

【0036】[0036]

【作用】本発明のジルコニウム質材料は、非晶質を示す
X線回折像を示す。一般に、酸化ジルコニウムは400
℃で結晶化することが知られているが、本発明材料は少
なくとも600℃まで非晶質体として存在する。
The zirconium-based material of the present invention shows an X-ray diffraction image indicating amorphous. Generally, zirconium oxide is 400
Although it is known to crystallize at <RTIgt; 0 C, </ RTI> the materials of the present invention exist as amorphous up to at least 600C.

【0037】また、一般に、800℃で熱処理した後、
正方晶酸化ジルコニウムとするためには安定化剤(例え
ば、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、セリウ
ム等)を固溶させ、安定化酸化ジルコニウムを生成させ
る必要がある。これに対し、本発明の酸化ジルコニウム
では、結晶径が非常に小さい微細結晶から構成されてい
るため、安定化剤なしでも正方晶系を得ることができ
る。これは、微粒子化に伴い表面エネルギーが増大する
ことにより、正方晶から単斜晶への変態を抑制すること
によるものである。このような状態の正方晶を安定化酸
化ジルコニウムと区別するため、準安定化正方晶ジルコ
ニウムと呼ぶこともある。
In general, after heat treatment at 800 ° C.,
In order to obtain tetragonal zirconium oxide, it is necessary to dissolve a stabilizing agent (for example, yttrium, calcium, magnesium, cerium, etc.) to form stabilized zirconium oxide. On the other hand, since the zirconium oxide of the present invention is composed of fine crystals having a very small crystal diameter, a tetragonal system can be obtained without a stabilizer. This is because the transformation from tetragonal to monoclinic is suppressed by increasing the surface energy as the particles become finer. In order to distinguish a tetragonal crystal in such a state from stabilized zirconium oxide, it may be referred to as meta-stabilized tetragonal zirconium.

【0038】また、本発明の製造方法においては、特に
ジアミン化合物を添加して溶液中に存在させることが特
徴である。これにより、ジアミン化合物がジルコニウム
イオン(Zr4+又はZrO2 2+)と水酸化物イオン(O
-)との不規則に重合した水酸化物沈殿の生成を抑制
し、一定の重合数に制御された塩基性沈殿物を得ること
ができる。また、水和水(配位水、表面付着水等を含
む)の位置にジアミン化合物が配位するため、沈殿物の
凝集はジアミン化合物の二座を介して生じ、熱処理脱水
時において焼結を抑制する効果を発現させることができ
る。
Further, the production method of the present invention is characterized in that a diamine compound is added and is present in a solution. As a result, the diamine compound has a zirconium ion (Zr 4+ or ZrO 2 2+ ) and a hydroxide ion (O 2
The formation of a hydroxide precipitate polymerized irregularly with H ) can be suppressed, and a basic precipitate controlled to a certain polymerization number can be obtained. In addition, since the diamine compound coordinates at the position of hydration water (including coordination water, surface attached water, etc.), aggregation of the precipitate occurs via bidentate of the diamine compound, and sintering occurs during heat treatment dehydration. The effect of suppressing can be exhibited.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、従来の酸化
ジルコニウムとは異なる結晶系及び比表面積を有し、か
つ、800℃以上という高温域まで比表面積が安定な酸
化ジルコニウムを工業的規模で再現性良く製造すること
ができる。
According to the production method of the present invention, zirconium oxide having a crystal system and specific surface area different from those of conventional zirconium oxide and having a stable specific surface area up to a high temperature range of 800 ° C. or more can be produced on an industrial scale. And can be manufactured with good reproducibility.

【0040】そして、本発明の酸化ジルコニウム質材料
は、その比表面積が大きいことから、触媒材料(例え
ば、触媒、触媒担体、助触媒等)をはじめ、吸着材、イ
オン交換材等として有用である。
Since the zirconium oxide material of the present invention has a large specific surface area, it is useful as a catalyst material (for example, a catalyst, a catalyst carrier, a cocatalyst, etc.), an adsorbent, an ion exchange material and the like. .

【0041】特に、自動車排ガス浄化用触媒等における
貴金属の担体(触媒担体)、固体触媒酸における硫酸タ
ングステン酸等との複合化のための触媒材料のほか、高
い比表面積が要求される用途あるいは高温域で使用され
る用途において好適に用いることができる。
In particular, besides a carrier of a noble metal (catalyst carrier) in a catalyst for purifying automobile exhaust gas, a catalyst material for compounding a solid catalyst acid with tungstic sulfate, etc., an application requiring a high specific surface area or a high temperature It can be suitably used in applications used in the region.

【0042】[0042]

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴を一層明確にする。なお、本発明は、これら実施例の
態様に限定されるものではない。
EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below to further clarify the features of the present invention. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

【0043】実施例中における各物性は以下の方法によ
り測定した。また、各実施例及び比較例において得られ
た材料中には、不可避不純物として酸化ハフニウムを
1.3〜2.5重量%含有している。 (1)X線回折分析 X線回折装置(「ガイガーフレックスRAD−2C」リ
ガク製)を用いて測定した。 (2)結晶子径 X線回折装置(「ガイガーフレックスRAD−2C」リ
ガク製)を用いて測定した結果に基づき、シェラー法に
より算出した。 (3)比表面積 比表面積計(「フローソーブ−II」マイクロメリティク
ス製)を用い、BET法により測定した。 (4)細孔容積及び細孔半径 測定装置「Autosorb-1, Quantachrome(MODEL NO.AS1K
R)」を用い、BJH法により測定した。
Each physical property in the examples was measured by the following methods. In addition, the materials obtained in each of the examples and the comparative examples contain 1.3 to 2.5% by weight of hafnium oxide as an inevitable impurity. (1) X-ray diffraction analysis It was measured using an X-ray diffractometer (“Geigerflex RAD-2C” manufactured by Rigaku). (2) Crystallite diameter It was calculated by the Scherrer method based on the result of measurement using an X-ray diffractometer (“Geigerflex RAD-2C” manufactured by Rigaku). (3) Specific surface area It was measured by a BET method using a specific surface area meter (“Flowsorb-II” manufactured by Micromeritics). (4) Pore volume and pore radius measurement device "Autosorb-1, Quantachrome (MODEL NO.AS1K
R) "by the BJH method.

【0044】実施例1 オキシ塩化ジルコニウムを酸化ジルコニウムとして20
gとなるように秤量し、これを水に溶解させて500g
の溶液とした。この溶液に、95重量%のエチレンジア
ミンを添加し、次いで25重量%の水酸化アンモニウム
を添加して溶液のpHを10に調整し、沈殿物を生成さ
せた。沈殿物をろ別して回収した後、水洗した。次に、
沈殿物を400℃で5時間焼成した。得られた焼成体の
比表面積は245m2/gであった。また、この焼成体
についてX線粉末回折分析を行った。その結果を図1A
(400℃熱処理)に示す。図1Aより、焼成体は非晶
質であることが確認された。これをさらに800℃で熱
処理した試料についてX線粉末回折分析を行った。その
結果を図1A(800℃熱処理)に示す。図1Aより、
試料は単斜晶系を含む正方晶からなる酸化ジルコニウム
(正方晶の割合:約99体積%)であることを確認し
た。この比表面積は105m2/gであり、結晶子径は
98Åであった。これらの結果を表1に示す。また、表
1には、上記沈殿物の細孔容積及び細孔半径、上記80
0℃で熱処理した試料の細孔容積及び細孔半径を示す。
さらに、上記沈殿物における熱処理温度と比表面積との
関係を調べた結果を図2に示す。
Example 1 Zirconium oxychloride was converted to zirconium oxide by 20
g and weighed to 500 g
Solution. To this solution was added 95% by weight of ethylenediamine and then 25% by weight of ammonium hydroxide to adjust the pH of the solution to 10 to form a precipitate. The precipitate was collected by filtration and washed with water. next,
The precipitate was calcined at 400 ° C. for 5 hours. The specific surface area of the obtained fired body was 245 m 2 / g. Further, X-ray powder diffraction analysis was performed on the fired body. FIG. 1A shows the result.
(Heat treatment at 400 ° C.). From FIG. 1A, it was confirmed that the fired body was amorphous. An X-ray powder diffraction analysis was performed on a sample which was further heat-treated at 800 ° C. The result is shown in FIG. 1A (800 ° C. heat treatment). From FIG. 1A,
The sample was confirmed to be tetragonal zirconium oxide containing monoclinic system (ratio of tetragonal system: about 99% by volume). The specific surface area was 105 m 2 / g, and the crystallite diameter was 98 °. Table 1 shows the results. Table 1 shows the pore volume and pore radius of the precipitate,
The pore volume and the pore radius of the sample heat-treated at 0 ° C. are shown.
FIG. 2 shows the result of examining the relationship between the heat treatment temperature and the specific surface area of the precipitate.

【0045】実施例2 オキシ塩化ジルコニウムを酸化ジルコニウムとして20
gとなるように秤量し、これを水に溶解させて500g
の溶液とした。この溶液に、60重量%の抱水ヒドラジ
ン(N24・H2O)を添加して溶液のpHを8に調整
し、沈殿物を生成させた。沈殿物をろ別して回収した
後、水洗した。次に、沈殿物を400℃で5時間焼成し
た。得られた焼成体の比表面積は317m2/gであっ
た。また、この焼成体についてX線粉末回折分析を行っ
た。その結果を図1B(400℃熱処理)に示す。図1
Bより、焼成体は非晶質であることを確認した。これを
さらに800℃で熱処理した試料をX線粉末回折分析を
行った。その結果を図1B(800℃熱処理)に示す。
図1Bより、試料は単斜晶系を含む正方晶からなる酸化
ジルコニウム(正方晶の割合:約99体積%)であるこ
とが確認された。この比表面積は128m2/gであ
り、結晶子径は98Åであった。これらの結果を表1に
示す。また、表1には、上記沈殿物の細孔容積及び細孔
半径、上記800℃で熱処理した試料の細孔容積及び細
孔半径を示す。さらに、上記沈殿物における熱処理温度
と比表面積との関係を調べた結果を図2に示す。
Example 2 Zirconium oxychloride was converted to zirconium oxide by 20
g and weighed to 500 g
Solution. To this solution, 60% by weight of hydrazine hydrate (N 2 H 4 .H 2 O) was added to adjust the pH of the solution to 8, and a precipitate was formed. The precipitate was collected by filtration and washed with water. Next, the precipitate was calcined at 400 ° C. for 5 hours. The specific surface area of the obtained fired body was 317 m 2 / g. Further, X-ray powder diffraction analysis was performed on the fired body. The result is shown in FIG. 1B (heat treatment at 400 ° C.). FIG.
B confirmed that the fired body was amorphous. The sample which was further heat-treated at 800 ° C. was subjected to X-ray powder diffraction analysis. The result is shown in FIG. 1B (800 ° C. heat treatment).
From FIG. 1B, it was confirmed that the sample was zirconium oxide composed of tetragonal crystals including a monoclinic system (ratio of tetragonal crystals: about 99% by volume). The specific surface area was 128 m 2 / g, and the crystallite diameter was 98 °. Table 1 shows the results. Table 1 shows the pore volume and pore radius of the precipitate, and the pore volume and pore radius of the sample heat-treated at 800 ° C. FIG. 2 shows the result of examining the relationship between the heat treatment temperature and the specific surface area of the precipitate.

【0046】比較例 エチレンジアミンを使用しなかったほかは、実施例1と
同様にして沈殿物を得た。この沈殿物を400℃で5時
間焼成した。得られた焼成体の比表面積は107m2
gであった。また、この焼成体についてX線粉末回折分
析を行った。その結果を図1C(400℃熱処理)に示
す。図1Cより、焼成体は少量の正方晶を含む単斜晶か
らなる酸化ジルコニウムであることを確認した。これを
さらに800℃で熱処理した試料についてX線粉末回折
分析を行った。その結果を図1C(800℃熱処理)に
示す。図1Cより、試料は単斜晶からなる酸化ジルコニ
ウム(正方晶の割合:約3体積%)であることが確認さ
れた。この比表面積は21m2/gであり、結晶子径は
211Åであった。これらの結果を表1に示す。また、
表1には、上記沈殿物の細孔容積及び細孔半径、上記8
00℃で熱処理した試料の細孔容積及び細孔半径を示
す。さらに、上記沈殿物における熱処理温度と比表面積
との関係を調べた結果を図2に示す。
Comparative Example A precipitate was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethylenediamine was not used. The precipitate was calcined at 400 ° C. for 5 hours. The specific surface area of the obtained fired body is 107 m 2 /
g. Further, X-ray powder diffraction analysis was performed on the fired body. The result is shown in FIG. 1C (heat treatment at 400 ° C.). From FIG. 1C, it was confirmed that the fired body was zirconium oxide composed of a monoclinic crystal containing a small amount of tetragonal crystals. An X-ray powder diffraction analysis was performed on a sample which was further heat-treated at 800 ° C. The result is shown in FIG. 1C (heat treatment at 800 ° C.). From FIG. 1C, it was confirmed that the sample was monoclinic zirconium oxide (ratio of tetragonal: about 3% by volume). The specific surface area was 21 m 2 / g, and the crystallite diameter was 211 °. Table 1 shows the results. Also,
Table 1 shows the pore volume and pore radius of the precipitate,
The pore volume and the pore radius of the sample heat-treated at 00 ° C. are shown. FIG. 2 shows the result of examining the relationship between the heat treatment temperature and the specific surface area of the precipitate.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1の結果からも明らかなように、比較例
では、比表面積が150m2/g以下である沈殿物であ
り、これを800℃で熱処理した後には比表面積が21
2/gが大幅に低下する。
As is clear from the results shown in Table 1, in the comparative example, the precipitate has a specific surface area of 150 m 2 / g or less.
m 2 / g is greatly reduced.

【0049】これに対し、実施例1及び2の沈殿物は、
800℃で熱処理した後においても100m2/g以上
という大きな比表面積を維持できることがわかる。ま
た、800℃熱処理後における細孔容積は0.2cc/
g以上、細孔半径200Å以下という特異な構造を有す
ることがわかる。
On the other hand, the precipitates of Examples 1 and 2
It can be seen that a large specific surface area of 100 m 2 / g or more can be maintained even after the heat treatment at 800 ° C. The pore volume after heat treatment at 800 ° C. is 0.2 cc /
It can be seen that it has a unique structure of not less than g and not more than 200 ° of the pore radius.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】各実施例及び比較例における400℃及び80
0℃加熱後のX線回折分析結果を示す図である。
FIG. 1 shows 400 ° C. and 80 ° in each of Examples and Comparative Examples.
It is a figure which shows the X-ray-diffraction analysis result after heating at 0 degreeC.

【図2】各実施例及び比較例における沈殿物における熱
処理温度と比表面積との関係を調べた結果を示す図であ
る。
FIG. 2 is a view showing a result of examining a relationship between a heat treatment temperature and a specific surface area of a precipitate in each of Examples and Comparative Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G048 AA02 AB02 AC08 AD06 AE05 4G069 AA01 AA08 BA05A BA05B CA03 CA09 DA06 EC02Y EC03X EC03Y EC04Y EC05Y EC26 FA01 FC07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G048 AA02 AB02 AC08 AD06 AE05 4G069 AA01 AA08 BA05A BA05B CA03 CA09 DA06 EC02Y EC03X EC03Y EC04Y EC05Y EC26 FA01 FC07

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Zr及びOを主要構成成分とする非晶質材
料であって、比表面積が少なくとも150m2/gであ
る高比表面積酸化ジルコニウム質材料。
1. A high specific surface area zirconium oxide material having a specific surface area of at least 150 m 2 / g, which is an amorphous material containing Zr and O as main constituents.
【請求項2】800℃で熱処理した後において、酸化ジ
ルコニウムの正方晶を含む結晶構造を有し、かつ、比表
面積が少なくとも100m2/gである請求項1記載の
高比表面積酸化ジルコニウム質材料。
2. The high specific surface area zirconium oxide material according to claim 1, which has a crystal structure including tetragonal zirconium oxide after heat treatment at 800 ° C. and has a specific surface area of at least 100 m 2 / g. .
【請求項3】800℃で熱処理した後において、結晶子
径が150Å以下である請求項1又は2に記載の高比表
面積酸化ジルコニウム質材料。
3. The high specific surface area zirconium oxide material according to claim 1, wherein the crystallite diameter after heating at 800 ° C. is 150 ° or less.
【請求項4】ジルコニウムイオンを含む溶液から沈殿物
を生成させて酸化ジルコニウム質材料を調製するに際
し、当該溶液に少なくともジアミン化合物を添加するこ
とを特徴とする高比表面積酸化ジルコニウム質材料の製
造方法。
4. A method for producing a zirconium oxide material having a high specific surface area, wherein at least a diamine compound is added to the solution when a precipitate is formed from a solution containing zirconium ions to prepare the zirconium oxide material. .
【請求項5】ジルコニウムイオンを含む溶液のpHが5
〜10となるようにジアミン化合物を添加する請求項4
記載の製造方法。
5. The solution containing zirconium ions having a pH of 5
The diamine compound is added so as to be from 10 to 10.
The manufacturing method as described.
【請求項6】生成した沈殿物をさらに熱処理する請求項
5記載の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the produced precipitate is further heat-treated.
【請求項7】ジルコニウムイオンを含む溶液に、ジルコ
ニウム以外の金属イオン又は金属粒子がさらに含まれる
請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein the solution containing zirconium ions further contains metal ions or metal particles other than zirconium.
【請求項8】請求項1〜3のいずれかに記載の材料から
なる触媒材料。
8. A catalyst material comprising the material according to claim 1.
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