JP2003275588A - Co shift reaction catalyst - Google Patents

Co shift reaction catalyst

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JP2003275588A
JP2003275588A JP2002078426A JP2002078426A JP2003275588A JP 2003275588 A JP2003275588 A JP 2003275588A JP 2002078426 A JP2002078426 A JP 2002078426A JP 2002078426 A JP2002078426 A JP 2002078426A JP 2003275588 A JP2003275588 A JP 2003275588A
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shift reaction
ceria
composite oxide
noble metal
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Toshio Yamamoto
敏生 山本
Chiwa Andou
千和 安藤
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直樹 高橋
Akihiko Suda
明彦 須田
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical catalyst exhibiting high shift reaction activity even under a reaction condition of high space velocity and small deterioration of the activity even if being used under a condition such that the catalyst is exposed at a high temperature or the atmosphere is fluctuated. <P>SOLUTION: A noble metal is supported on a support composed of a multiple oxide in which ceria and alumina are dispersed in nanometer scale. It is desirable for the multiple oxide to have a characteristic that the fine pore diameter becomes 3.5-100 nm the fine pore volume becomes ≥0.20 cc/g after being fired at 800°C for 5 hr. Alumina works as a barrier among the particles of ceria to suppress the grain growth of seria. Because the decrease of the oxygen storing and releasing ability of the ceria is suppressed further in such a way, the fluctuation of the atmosphere is mitigated to suppress the grain growth of the noble metal. The grain growth of both ceria and the noble metal is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、一酸化炭素(CO)
と水蒸気( H2O)から水素(H2)を生成するCOシフト反
応を行う触媒に関し、詳しくは空間速度が大きい条件下
でも活性が高く、燃料電池及び内燃機関の排ガス浄化な
どに利用できるCOシフト反応用触媒に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to carbon monoxide (CO).
A catalyst that performs a CO shift reaction that produces hydrogen (H 2 ) from hydrogen and water vapor (H 2 O). More specifically, it has high activity even under conditions of high space velocity and can be used for purification of exhaust gas from fuel cells and internal combustion engines. The present invention relates to a shift reaction catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】アンモニアの合成、都市ガスなどにおけ
るCOの除去、あるいはメタノール合成、オキソ合成にお
けるCO/H2比の調整などに、COシフト反応が応用されて
いる。また近年では、内部改質型燃料電池の燃料改質シ
ステムにおけるCOの除去などにも用いられている。この
COシフト反応は、COと H2OからH2を生成する反応であ
り、水性ガスシフト反応とも称されている。
2. Description of the Related Art The CO shift reaction has been applied to the synthesis of ammonia, the removal of CO in city gas or the like, or the adjustment of the CO / H 2 ratio in methanol synthesis and oxo synthesis. In recent years, it has also been used for removing CO in a fuel reforming system of an internal reforming fuel cell. this
The CO shift reaction is a reaction that produces H 2 from CO and H 2 O, and is also called a water gas shift reaction.

【0003】COシフト反応を促進させる触媒としては、
例えば1960年代に Girdler社や duPont社からCu−Zn系
触媒が発表され、現在まで主として工場におけるプラン
ト用などに幅広く利用されている。また、W.Hongli et
al, China-Jpn.-U.S. Symp.Hetero. Catal. Relat. Ene
rgy Probl.,B09C,213(1982)には、アナターゼ型チタニ
アよりなる担体にPtを担持した触媒を 500℃付近で還元
処理した触媒が、さらに高いCOシフト反応活性を示すこ
とが報告されている。
As a catalyst for promoting the CO shift reaction,
For example, Cu-Zn catalysts were announced by Girdler and duPont in the 1960s, and have been widely used until now mainly for plants in factories. Also, W. Hongli et
al, China-Jpn.-US Symp.Hetero. Catal. Relat. Ene
In rgy Probl., B09C, 213 (1982), it was reported that a catalyst prepared by reducing Pt supported on an anatase-type titania carrier at around 500 ° C showed higher CO shift reaction activity. .

【0004】またγ-Al2O3にPt,Rh,Pdなどの貴金属を担
持した触媒もCOシフト反応活性を有することが知られて
いる。さらにγ-Al2O3にCuを担持した触媒は、γ-Al2O3
にPt,Rh,Pdなどの貴金属を担持した触媒よりもCOシフト
反応活性が高いことも報告されている。
It is also known that a catalyst in which γ-Al 2 O 3 carries a noble metal such as Pt, Rh and Pd has a CO shift reaction activity. Furthermore carrying the Cu on γ-Al 2 O 3 catalyst, γ-Al 2 O 3
It has also been reported that CO shift reaction activity is higher than that of catalysts loaded with precious metals such as Pt, Rh, and Pd.

【0005】ところで、自動車などの移動体に搭載する
内部改質型燃料電池の燃料改質システム、あるいは自動
車排ガス中のCOをH2に改質し、そのH2を用いて触媒上に
吸蔵されたNOx を還元する排ガス浄化システムなどに用
いられるCOシフト反応用触媒としては、触媒反応器の大
きさに制約があるため、空間速度の大きな反応条件下で
も高い活性を示すことが必要となる。
By the way, a fuel reforming system for an internal reforming fuel cell mounted on a moving body such as an automobile, or CO in an automobile exhaust gas is reformed into H 2 and the H 2 is used to occlude it on a catalyst. As a catalyst for a CO shift reaction used in an exhaust gas purification system that reduces NO x , the size of the catalytic reactor is limited, so it is necessary to show high activity even under reaction conditions with a large space velocity. .

【0006】ところが従来のCu−Zn系触媒では、空間速
度が大きな反応条件下では活性が低いという不具合があ
る。そのため内部改質型燃料電池の燃料改質システム、
あるいは自動車排ガス浄化システムなどのように空間速
度が大きな反応条件下では、COをH2に効率よく転換する
ことが困難となる。またCOシフト反応は平衡反応であ
り、反応温度が高いほどCOからH2への転換に不利とな
る。したがってCu−Zn系触媒では、空間速度の大きな反
応条件での活性を補うことを目的としていくら反応温度
を上げても、COをH2に効率よく転換することはできな
い。
However, the conventional Cu-Zn-based catalyst has a problem that its activity is low under a reaction condition having a large space velocity. Therefore, the internal reforming fuel cell fuel reforming system,
Alternatively, under reaction conditions with a large space velocity such as an automobile exhaust gas purification system, it becomes difficult to efficiently convert CO into H 2 . The CO shift reaction is an equilibrium reaction, and the higher the reaction temperature, the more disadvantageous the conversion of CO to H 2 . The Cu-Zn-based catalyst therefore be raised much reaction temperature for the purpose of supplementing the activity of a large reaction conditions space velocity, it can not be efficiently converted into H 2 and CO.

【0007】さらに、COシフト反応用触媒を内部改質型
燃料電池の燃料改質システム、あるいは自動車排ガス浄
化システムなどに用いた場合には、使用条件によって一
時的に反応場が高温雰囲気となる場合があるため、その
場合には、Cu−Zn系触媒の活性種であるCu、あるいはγ
-Al2O3にCuを担持した触媒のCuが粒成長して活性が低下
するという問題もあり、COをH2に効率よく転換すること
が一層困難となる。
Further, when the CO shift reaction catalyst is used in a fuel reforming system of an internal reforming fuel cell, an automobile exhaust gas purification system, etc., the reaction field temporarily becomes a high temperature atmosphere depending on the use conditions. Therefore, in that case, Cu, which is an active species of the Cu-Zn-based catalyst, or γ
There is also a problem that Cu of a catalyst in which Cu is supported on -Al 2 O 3 is grain-grown to lower the activity, and it becomes more difficult to efficiently convert CO to H 2 .

【0008】さらにCOシフト反応用触媒を内部改質型電
池の燃料改質システムに用いる場合は、COシフト反応で
は H2Oの濃度が高いほどH2を生成する反応が進行しやす
いので、Cu−Zn系触媒などでは一般に H2O/CO比が2以
上となる条件下で用いられる。
Further, when the catalyst for CO shift reaction is used in the fuel reforming system of the internal reforming type battery, the higher the concentration of H 2 O in the CO shift reaction is, the more easily the reaction of producing H 2 proceeds. -Zn-based catalysts are generally used under the condition that the H 2 O / CO ratio is 2 or more.

【0009】しかし、自動車のように限られた環境でこ
の反応を行うためには、多量の水を保存する水タンク及
び大きな蒸発器などが必要となるため、装置が大きくな
るという不具合がある。さらに水蒸気を供給するために
は、水を蒸発させるための多量のエネルギーを必要と
し、システム全体としてのエネルギー効率を低下させる
ことになる。
However, in order to carry out this reaction in a limited environment such as an automobile, a water tank for storing a large amount of water, a large evaporator and the like are required, so that there is a problem that the apparatus becomes large. Further, in order to supply water vapor, a large amount of energy for evaporating water is required, which lowers the energy efficiency of the entire system.

【0010】そこで卑金属より活性が高く、高温雰囲気
で安定であると予想される貴金属を用いることが想起さ
れる。しかしながら上記したように、γ-Al2O3にPt,Rh,
Pdなどの貴金属を担持した触媒はγ-Al2O3にCuを担持し
た触媒よりも活性が低い。またアナターゼ型チタニアよ
りなる担体にPtを担持した触媒では、Ptと担体との間で
強い相互作用(SMSI: strong metal support interacti
on)が生じることが知られている。そのため通常の使用
条件に含まれる 200℃〜 400℃の低温域で反応ガスに曝
されると、SMSIによってPtを担体成分の一部が覆うよう
になり、活性点の減少により活性が著しく低下するとい
う不具合がある。
Therefore, it is recalled to use a noble metal which is more active than the base metal and is expected to be stable in a high temperature atmosphere. However, as described above, γ-Al 2 O 3 contains Pt, Rh,
A catalyst supporting a noble metal such as Pd has lower activity than a catalyst supporting Cu on γ-Al 2 O 3 . In addition, in a catalyst in which Pt is supported on a carrier composed of anatase type titania, strong interaction (SMSI: strong metal support interacti
on) is known to occur. Therefore, when exposed to the reaction gas in the low temperature range of 200 ℃ ~ 400 ℃ included in the normal use conditions, Pt is covered by a part of the carrier component by SMSI, and the activity is remarkably reduced due to the decrease of active sites. There is a problem called.

【0011】一方、特開2001−316682号公報の実施例に
は、アルミナ担体にセリアとPt,Pd及びFeを担持したCO
シフト反応用触媒が記載されている。また Applied Cat
alysis B:Environmental 15(1998)107-114において、T.
Bunluesin らは、セリアにPt,Pd及びRhを担持したCOシ
フト反応用触媒のCOシフト反応機構を解説している。
On the other hand, in the example of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-316682, CO containing ceria, Pt, Pd and Fe supported on an alumina carrier is used.
A shift reaction catalyst is described. Also Applied Cat
alysis B: Environmental 15 (1998) 107-114, T.
Bunluesin et al. Explain the CO shift reaction mechanism of a catalyst for CO shift reaction in which Pt, Pd, and Rh are supported on ceria.

【0012】セリアと貴金属の間にはSMSIが生じにく
く、SMSIによって貴金属の活性点が減少するような不具
合が生じにくい。またセリアは水蒸気( H2O)の活性化
に寄与し、貴金属はCOの活性化に寄与するため、セリア
と貴金属が共存する触媒とすることで、COシフト反応が
促進されるという効果がある。
SMSI is unlikely to occur between the ceria and the precious metal, and the problem that the active points of the precious metal decrease due to the SMSI is unlikely to occur. In addition, ceria contributes to the activation of water vapor (H 2 O), and noble metal contributes to the activation of CO. Therefore, the use of a catalyst in which ceria and noble metal coexist has the effect of promoting the CO shift reaction. .

【0013】ところで固体触媒は、一般に一つの結晶子
である一次粒子及びその集合体である二次粒子から構成
され、一般的には二次粒子の内部すなわち一次粒子どう
しの間隙に細孔が形成されている。一般に流通型反応に
おいて、低い空間速度の反応条件であれば反応物は細孔
の内部まで拡散して反応するが、高い空間速度の反応条
件では反応物が細孔内部まで拡散しにくくなり、反応に
利用される固体表面が減少する傾向がある。そして細孔
径が小さい細孔をもつ固体ほどその傾向が顕著である。
By the way, the solid catalyst is generally composed of primary particles which are one crystallite and secondary particles which are aggregates thereof. Generally, pores are formed inside the secondary particles, that is, in the gaps between the primary particles. Has been done. Generally, in a flow-type reaction, if the reaction condition is low space velocity, the reaction product diffuses and reacts inside the pores, but under the reaction condition of high space velocity, the reaction product becomes difficult to diffuse into the pores, and the reaction There is a tendency for the solid surface available to be reduced. The tendency is more remarkable for solids having smaller pores.

【0014】上記した従来技術における固体担体として
のセリアは、細孔径が 3.2nm以下の微細細孔が大部分を
占めているために、空間速度が高い反応条件では、反応
物が拡散し反応に利用される固体表面が少なく、COシフ
ト反応活性が低いという不具合がある。したがって自動
車の排ガス中で用いられるような環境下においては、空
間速度が高いために十分なCOシフト反応の発現は困難で
あった。また高温下に曝されたり雰囲気が変動する条件
下で使用された場合には、セリアが容易に粒成長し、そ
れに伴ってセリアの酸素吸蔵放出能も低下する。そのた
め酸化雰囲気下における貴金属の粒成長が避けられな
い。したがってセリアと貴金属の両者の粒成長により、
COシフト反応活性が低下するという問題もある。
The ceria as a solid carrier in the above-mentioned prior art occupies most of the fine pores having a pore diameter of 3.2 nm or less, so that the reaction product diffuses and reacts in the reaction under the reaction condition of high space velocity. There are problems that the solid surface used is small and the CO shift reaction activity is low. Therefore, in an environment where it is used in the exhaust gas of automobiles, it is difficult to sufficiently express the CO shift reaction due to the high space velocity. Further, when used under the condition of being exposed to a high temperature or changing the atmosphere, ceria easily grows into grains, and the oxygen storage / release capacity of ceria also decreases accordingly. Therefore, noble metal grain growth is inevitable in an oxidizing atmosphere. Therefore, due to the grain growth of both ceria and precious metals,
There is also a problem that CO shift reaction activity decreases.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、高い空間速度の反応条
件下においても高いCOシフト反応活性を示し、かつ高温
下に曝されたり雰囲気が変動する条件下で使用されても
活性の低下の少ない実用的な触媒とすることを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and exhibits high CO shift reaction activity even under high space velocity reaction conditions, and is exposed to high temperatures and atmospheres. The purpose of the present invention is to make it a practical catalyst with a small decrease in activity even when it is used under conditions where the temperature fluctuates.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のCOシフト反応用触媒の特徴は、セリアとアルミナが
nmスケールで分散した複合酸化物を含む担体に貴金属を
担持してなることにある。
The features of the catalyst for CO shift reaction of the present invention for solving the above-mentioned problems are that ceria and alumina are
A noble metal is supported on a carrier containing a complex oxide dispersed on the nm scale.

【0017】複合酸化物は、 800℃で5時間の焼成後に
細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.20cc/g以上とな
る特性を有することが望ましく、中心細孔径は15〜65nm
であることが望ましい。また 800℃で5時間の焼成後に
細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.30cc/g以上とな
る特性を有することが特に望ましく、中心細孔径は25〜
65nmであることが特に望ましい。また複合酸化物にはセ
リアが50〜90重量%含まれていることが望ましい。
It is desirable that the composite oxide has such a property that after being baked at 800 ° C. for 5 hours, the pore volume with a pore size of 3.5 to 100 nm is 0.20 cc / g or more, and the central pore size is 15 to 65 nm.
Is desirable. Further, it is particularly desirable that the pore volume of the pore size of 3.5 to 100 nm is 0.30 cc / g or more after firing at 800 ° C for 5 hours, and the central pore size is 25 to
65 nm is particularly desirable. Further, it is desirable that the composite oxide contains 50 to 90% by weight of ceria.

【0018】そして貴金属は少なくともPtを含むことが
好ましい。
The noble metal preferably contains at least Pt.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明のCOシフト反応用触媒で
は、セリアとアルミナがnmスケールで分散した複合酸化
物を含む担体に貴金属を担持している。セリアは塩基点
を有しているため H2Oの活性化に優れ、貴金属はCOの活
性化に優れている。これにより高いCOシフト反応活性が
発現される。そして複合酸化物はセリアとアルミナがnm
スケールで分散しているので、高温雰囲気に曝された場
合にはアルミナがセリア粒子間の障壁となり、セリアの
粒成長が抑制される。さらにこれによってセリアの酸素
吸蔵放出能の低下が抑制されるため、雰囲気変動が緩和
され貴金属の粒成長が抑制される。したがってセリアと
貴金属の両者の粒成長が抑制されるため、高いCOシフト
反応活性が保持される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the CO shift reaction catalyst of the present invention, a noble metal is supported on a carrier containing a complex oxide in which ceria and alumina are dispersed on a nm scale. Since ceria has a basic site, it is excellent in activating H 2 O, and noble metal is excellent in activating CO. As a result, high CO shift reaction activity is expressed. And the composite oxide is ceria and alumina nm
Since they are dispersed on a scale, when exposed to a high temperature atmosphere, alumina serves as a barrier between ceria particles, and the grain growth of ceria is suppressed. Further, this suppresses the decrease in the oxygen storage / release capacity of ceria, so that the atmosphere variation is alleviated and the grain growth of the noble metal is suppressed. Therefore, grain growth of both ceria and precious metals is suppressed, and high CO shift reaction activity is maintained.

【0020】ここでnmスケールの分散とは、1nm程度の
高分解能を有するミクロ分析装置を用いて測定しても、
独立した粒子として観察されないレベルの分散状態のこ
とをいう。このようなミクロ分析装置としては、例えば
日立製作所(株)製の「HD−2000」などのFE−STEM走査
形透過電子顕微鏡がある。
Here, the nm-scale dispersion means that even when measured using a microanalyzer having a high resolution of about 1 nm,
It refers to a dispersed state that is not observed as independent particles. An example of such a microanalyzer is a FE-STEM scanning transmission electron microscope such as "HD-2000" manufactured by Hitachi, Ltd.

【0021】セリアとアルミナがnmスケールで分散して
いる状態は、FE−STEMの EDSを用いた重なりのない一つ
の粒子の、直径 0.5nm程度のビーム径による微少範囲分
析を行うことで確認することができる。そしてこの微小
範囲分析による結果、複合酸化物の90%以上が、Ce及び
Alの仕込み組成比±20%以内の組成比であることが望ま
しい。なおFE−STEMは、Field Effect-Scanning Transm
ission Electron Microscopyの略称であり、EDS は、En
ergy Dispersion Spectroscopyの略称である。
The state in which ceria and alumina are dispersed on the nm scale is confirmed by performing a minute range analysis of one non-overlapping particle with a beam diameter of about 0.5 nm using EDS of FE-STEM. be able to. And as a result of this minute range analysis, 90% or more of the composite oxide was Ce and
It is desirable that the composition ratio of Al is within ± 20%. FE-STEM is a Field Effect-Scanning Transm.
Abbreviation for ission Electron Microscopy, EDS is En
Abbreviation for Energy Dispersion Spectroscopy.

【0022】複合酸化物は、 800℃で5時間の焼成後に
細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.20cc/g以上とな
る特性を有することが望ましい。また、 800℃で5時間
の焼成後に細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.30cc/
g以上となる特性を有することが特に望ましい。水銀ポ
ロシメータを用いて原理上測定可能な下限値 3.5nmから
100nmの細孔径をもつ細孔はいわゆるメソ細孔と称され
るが、このメソ細孔の細孔容積が0.20cc/g以上である
ことにより、空間速度が高い反応条件下においても、CO
及び H2Oが細孔内部まで拡散する。したがって反応に利
用される表面積が大きいため、高いCOシフト反応活性が
発現される。このような特性を有しない場合には、ガス
拡散性が低下するため、空間速度が高い反応条件下にお
けるCOシフト反応活性が低下してしまう。
It is desirable that the composite oxide has such a property that after firing at 800 ° C. for 5 hours, the volume of pores having a pore diameter of 3.5 to 100 nm is 0.20 cc / g or more. Also, after firing at 800 ℃ for 5 hours, the volume of pores with a diameter of 3.5-100 nm is 0.30cc /
It is particularly desirable to have a characteristic of g or more. From the lower limit of 3.5 nm that can be measured in principle using a mercury porosimeter
A pore having a pore diameter of 100 nm is called a so-called mesopore, and since the mesopore has a pore volume of 0.20 cc / g or more, CO
And H 2 O diffuse into the inside of the pores. Therefore, since the surface area used for the reaction is large, high CO shift reaction activity is exhibited. If such a property is not possessed, the gas diffusivity is lowered, and the CO shift reaction activity is lowered under the reaction conditions of high space velocity.

【0023】また複合酸化物の中心細孔径は、15〜65nm
であることが望ましく、25〜65nmであることが特に望ま
しい。中心細孔径が15nm未満ではガス拡散性が低下する
ため、空間速度が高い反応条件下におけるCOシフト反応
活性が低下してしまう。一方、中心細孔径が65nmを超え
ると、高温により一次粒子が再配列し、凝集し、メソ細
孔の細孔容積が低下しやすくなると考えられる。
The central pore diameter of the composite oxide is 15 to 65 nm.
Is particularly desirable, and it is particularly desirable that it is 25 to 65 nm. If the central pore diameter is less than 15 nm, the gas diffusivity is reduced, and the CO shift reaction activity is reduced under the reaction conditions of high space velocity. On the other hand, when the central pore diameter exceeds 65 nm, it is considered that the primary particles are rearranged and aggregated due to high temperature, and the pore volume of the mesopores is likely to decrease.

【0024】複合酸化物には、セリアが50〜90重量%含
まれていることが望ましい。セリア量が50重量%未満で
は H2Oの活性化が困難となり、COシフト反応活性が低下
する。またセリア量が90重量%を超えると、障壁となる
アルミナ量が少ないためにセリアに粒成長が生じ易くな
り、その結果雰囲気変動を緩和する作用が小さくなって
貴金属も粒成長するようになる。したがってCOシフト反
応活性が低下する。
The composite oxide preferably contains 50 to 90% by weight of ceria. When the amount of ceria is less than 50% by weight, it becomes difficult to activate H 2 O and the CO shift reaction activity decreases. On the other hand, if the amount of ceria exceeds 90% by weight, the amount of alumina that serves as a barrier is small, so that grain growth is likely to occur in ceria, and as a result, the effect of alleviating the atmospheric fluctuation is reduced and the precious metal also grows grains. Therefore, the CO shift reaction activity decreases.

【0025】本発明にいう複合酸化物を製造するには、
先ずセリウム化合物とアルミニウム化合物が溶解した水
溶液又は水を含む溶液からセリア前駆体とアルミナ前駆
体又はそれらの前駆体の化合物の沈殿を析出させる。
To produce the composite oxide of the present invention,
First, a ceria precursor, an alumina precursor, or a compound of these precursors is precipitated from an aqueous solution containing a cerium compound and an aluminum compound or a solution containing water.

【0026】セリウム化合物及びアルミニウム化合物と
しては、一般に塩が用いられ、塩としては、硝酸塩、塩
化物、酢酸塩、硫酸塩などが利用できる。また塩を均一
に溶解する溶媒としては、水、アルコール類が使用でき
る。さらに、例えば硝酸アルミニウムの原料として、水
酸化アルミニウムと硝酸と水とを混合して用いてもよ
い。
Salts are generally used as the cerium compound and the aluminum compound, and as the salt, nitrates, chlorides, acetates, sulfates and the like can be used. Water and alcohols can be used as the solvent for uniformly dissolving the salt. Further, for example, aluminum hydroxide, nitric acid, and water may be mixed and used as a raw material of aluminum nitrate.

【0027】沈殿の析出方法は、主にアンモニア水など
の添加によってpHを調節して行うが、様々な調節方法に
より、さらに特徴的な複合酸化物の前駆体とすることが
できる。例えば、セリウム化合物及びアルミニウム化合
物を含む水溶液又は水を含む溶液から、これらの酸化物
前駆体又はそれらの前駆体の化合物の沈殿をほぼ同時に
析出させる方法、又は、アルミナ前駆体が沈殿するより
も先にセリア前駆体を析出させる方法(又はその逆)が
ある。
The precipitation method is carried out by mainly adjusting the pH by adding ammonia water or the like, and the precursor of the more characteristic composite oxide can be prepared by various adjusting methods. For example, from an aqueous solution containing a cerium compound and an aluminum compound or a solution containing water, a method of precipitating these oxide precursors or compounds of these precursors at substantially the same time, or prior to the precipitation of the alumina precursor. There is a method of precipitating a ceria precursor (or vice versa).

【0028】前者のほぼ同時に析出させる方法について
は、アンモニア水などを瞬時に添加し強撹拌する方法
や、過酸化水素などを加えることでセリア前駆体及びア
ルミナ前駆体の沈殿し始めるpHを調節した後、アンモニ
ア水などで沈殿を析出させる方法などがある。
Regarding the former method of precipitating substantially at the same time, a method of instantaneously adding ammonia water or the like and vigorous stirring, or a method of adjusting the pH at which the ceria precursor and the alumina precursor start to precipitate by adding hydrogen peroxide or the like. After that, there is a method of depositing a precipitate with aqueous ammonia.

【0029】また後者については、アンモニア水などで
中和させる際にかかる時間を十分に長くし、好ましくは
10分以上で中和させる方法や、pHをモニターしながらセ
リア前駆体沈殿が析出するpH又はアルミナ前駆体の沈殿
が析出するpHに、段階的に中和する又はそのようなpHに
保つような緩衝溶液を添加する方法などがある。
Regarding the latter, the time required for neutralization with ammonia water or the like is set to be sufficiently long, preferably
A method of neutralizing for 10 minutes or more, or a pH at which a ceria precursor precipitates while monitoring the pH or a pH at which an alumina precursor precipitates, such as stepwise neutralization or maintaining such a pH. There is a method of adding a buffer solution.

【0030】なおアンモニア水以外に、炭酸アンモニウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ムなどを溶解した水溶液、アルコール溶液が使用でき
る。焼成時に揮散するアンモニア、炭酸アンモニウムが
特に好ましい。なお、アルカリ性溶液のpHは、9以上で
あることが前駆体の析出反応を促進するのでより好まし
い。
In addition to ammonia water, an aqueous solution in which ammonium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate or the like is dissolved, or an alcohol solution can be used. Ammonia and ammonium carbonate that volatilize during firing are particularly preferable. In addition, the pH of the alkaline solution is preferably 9 or more because it promotes the precipitation reaction of the precursor.

【0031】水の存在下で沈殿を熟成することにより、
より均一な複合酸化物を製造することができる。この熟
成工程は、室温以上、好ましくは 100〜 200℃で、さら
に好ましくは 100〜 150℃で行うことが望ましい。 100
℃未満の加温では、熟成に要する時間が長大となる。ま
た 200℃より高い温度では、水蒸気圧がきわめて高くな
るために、高圧に耐える大がかりな装置が必要になり、
製造コストが非常に高くなって好ましくない。
By aging the precipitate in the presence of water,
A more uniform composite oxide can be manufactured. This aging step is preferably performed at room temperature or higher, preferably 100 to 200 ° C, more preferably 100 to 150 ° C. 100
If the heating temperature is lower than 0 ° C, the time required for aging becomes long. At temperatures higher than 200 ° C, the vapor pressure becomes extremely high, so a large-scale device that can withstand high pressure is required.
The manufacturing cost is very high, which is not preferable.

【0032】なお、沈殿物を含む溶液をそのまま加熱し
て蒸発乾固させ、さらに焼成すれば、蒸発乾固中に熟成
工程を行うことができるが、室温以上好ましくは 100℃
以上で保持して熟成する方がよい。
If the solution containing the precipitate is heated as it is to evaporate it to dryness and then calcined, the aging step can be carried out during evaporation to dryness, but at room temperature or higher, preferably 100 ° C.
It is better to hold and aged above.

【0033】そして、このようにして得られた沈殿を、
再度水中に分散させ、ホモジナイザーなどを用いて強力
に分散させた後に焼成することが望ましい。これによっ
て、800℃で5時間の焼成後に細孔径が 3.5〜 100nmの
細孔容積が0.20cc/g以上、さらには0.30cc/g以上と
なる特性を有する複合酸化物を製造することができる。
強力に分散させる際には、界面活性剤を添加することが
望ましい。界面活性剤の添加により、一次粒子の凝集を
阻止し、メソ細孔の細孔容積を増大させることができ
る。
Then, the thus obtained precipitate is
It is desirable to disperse again in water, strongly disperse using a homogenizer, and then calcine. As a result, it is possible to produce a composite oxide having a characteristic that after calcination at 800 ° C. for 5 hours, the pore volume having a pore diameter of 3.5 to 100 nm is 0.20 cc / g or more, and further 0.30 cc / g or more.
When strongly dispersing, it is desirable to add a surfactant. Addition of a surfactant can prevent aggregation of primary particles and increase the pore volume of mesopores.

【0034】沈殿物の焼成は、大気中で行えばよく、そ
の温度は 300〜 900℃の範囲が望ましい。焼成温度が 3
00℃より低いと、実質上、担体としての安定性に欠け
る。また 900℃より高温での焼成は比表面積の低下をま
ねき、担体としての利用法から考えても不必要である。
The calcination of the precipitate may be carried out in the atmosphere, and the temperature is preferably in the range of 300 to 900 ° C. Firing temperature is 3
When it is lower than 00 ° C, the stability as a carrier is substantially lost. In addition, firing at a temperature higher than 900 ° C causes a decrease in specific surface area, and is unnecessary from the viewpoint of usage as a carrier.

【0035】本発明にいう担体は、上記複合酸化物を含
めばよく、上記複合酸化物のみから構成してもよいし、
上記複合酸化物の粉末と他の多孔質酸化物粉末を混合し
て構成することもできる。この他の多孔質酸化物として
は、アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア、シリカ
などの一種又は複数種を用いることができる。上記複合
酸化物粉末とこの多孔質酸化物粉末とを混合した担体と
する場合には、上記複合酸化物粉末が50重量%以上とす
ることが望ましい。担体中の上記複合酸化物粉末の量が
これより少ないと、COシフト反応活性が低下し実用的で
ない。
The carrier referred to in the present invention may include the above-mentioned composite oxide, and may be composed only of the above-mentioned composite oxide,
The composite oxide powder may be mixed with another porous oxide powder to form a mixture. As the other porous oxide, one or more kinds of alumina, ceria, zirconia, titania, silica and the like can be used. When the carrier is a mixture of the composite oxide powder and the porous oxide powder, the content of the composite oxide powder is preferably 50% by weight or more. If the amount of the above complex oxide powder in the carrier is less than this, the CO shift reaction activity decreases and it is not practical.

【0036】担体に担持される貴金属としては、Pt、R
h、Pd、Irなどから選択することができるが、少なくと
もPtを含むことが望ましい。少なくともPtを担持するこ
とにより、COシフト反応活性が特に向上する。この貴金
属の担持量は、担体 100gあたり 0.1〜10gとするのが
好ましい。担持量がこれより少ないとCOシフト反応活性
が低く、これより多く担持してもCOシフト反応活性が飽
和するとともに貴金属どうしの粒成長が生じる場合があ
る。
Noble metals supported on the carrier include Pt and R
It can be selected from h, Pd, Ir and the like, but it is preferable that at least Pt is contained. The CO shift reaction activity is particularly improved by supporting at least Pt. The amount of the noble metal supported is preferably 0.1 to 10 g per 100 g of the carrier. If the loading amount is less than this, the CO shift reaction activity is low, and if the loading amount is more than this, the CO shift reaction activity is saturated and grain growth between the noble metals may occur.

【0037】本発明のCOシフト反応用触媒は、少なくと
もCOと H2Oを含むガスと接触されることで、COシフト反
応により高い活性で水素を生成する。そしてこのような
ガスとして、自動車など内燃機関からの排ガスを用いる
ことが特に好ましい。内燃機関からの排ガスは空間速度
が高いが、本発明のCOシフト反応用触媒によれば、この
ように空間速度の高いガス中においても高いCOシフト反
応活性が発現される。
The catalyst for CO shift reaction of the present invention is contacted with a gas containing at least CO and H 2 O to generate hydrogen with high activity by the CO shift reaction. It is particularly preferable to use exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile as such gas. Although the exhaust gas from the internal combustion engine has a high space velocity, the CO shift reaction catalyst of the present invention exhibits a high CO shift reaction activity even in a gas having such a high space velocity.

【0038】[0038]

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples.

【0039】(実施例1)硝酸アルミニウム9水和物
0.2モル(75.1g)を2000mlのイオン交換水に混合し、
プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。そこへ濃度
28重量%の硝酸セリウム水溶液 304g(CeO2換算で 0.5
モル相当)を混合し、さらに5分間撹拌した。得られた
混合水溶液に、25%アンモニア水 177gを加え、さらに
10分間撹拌して沈殿物を含む水溶液とした。これを2気
圧の加圧下にて 120℃で2時間熱処理する熟成工程を行
い、沈殿物を熟成した。
(Example 1) Aluminum nitrate nonahydrate
0.2 mol (75.1 g) was mixed with 2000 ml of deionized water,
It was dissolved by stirring with a propeller stirrer for 5 minutes. Concentration there
304 g of 28 wt% cerium nitrate aqueous solution (0.5 in terms of CeO 2)
(Corresponding to mol) was mixed and stirred for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 177 g of 25% ammonia water was added, and further
The solution was stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This was subjected to an aging step of heat-treating at 120 ° C. for 2 hours under a pressure of 2 atm to ripen the precipitate.

【0040】その後、吸引濾過器を用いて濾過し、フィ
ルタケーキを得た。このフィルタケーキを 500mlのイオ
ン交換水中にプロペラ撹拌器を用いて再度分散させ、さ
らにアルキルアミン系イオン性界面活性剤(「アーマッ
ク T50」ライオン(株)製)9.1gを添加し、ロータ径1
7mm、ギャップ1mmのホモジナイザーを用いて10000rpm
で5分間混合した。次いで吸引濾過器を用いて濾過し、
得られたフィルタケーキを 400℃で5時間焼成して、Ce
O2-Al2O3複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化
物粉末は、約89重量%のCeO2と約11重量%の Al2O3から
構成されている。
Then, filtration was performed using a suction filter to obtain a filter cake. The filter cake was dispersed again in 500 ml of ion-exchanged water using a propeller stirrer, 9.1 g of alkylamine-based ionic surfactant (“Armac T50” manufactured by Lion Co., Ltd.) was added, and the rotor diameter was 1
Using a homogenizer with 7 mm and a gap of 1 mm, 10,000 rpm
Mixed for 5 minutes. Then filter using a suction filter,
The obtained filter cake is baked at 400 ° C. for 5 hours to obtain Ce.
O 2 —Al 2 O 3 composite oxide powder was prepared. The resulting composite oxide powder is composed of about 89% by weight CeO 2 and about 11% by weight Al 2 O 3 .

【0041】この複合酸化物粉末に所定濃度のジニトロ
ジアンミン白金硝酸溶液の所定量を含浸させ、大気中 3
00℃で3時間焼成することによりPtを5重量%担持し
た。これをさらに定法によって粒径 0.5〜 1.0mmのペレ
ットに成形し、ペレット触媒を調製した。
This composite oxide powder was impregnated with a predetermined amount of a dinitrodiammine platinum nitric acid solution having a predetermined concentration, and the powder was placed in the atmosphere 3
By firing at 00 ° C. for 3 hours, 5 wt% of Pt was supported. This was further molded into pellets having a particle size of 0.5 to 1.0 mm by a conventional method to prepare a pellet catalyst.

【0042】(実施例2)硝酸アルミニウム9水和物0.
56モル( 211g)と、濃度28重量%の硝酸セリウム水溶
液 304g(CeO2換算で 0.5モル相当)と、25%アンモニ
ア水 251gを用いたこと以外は実施例1と同様にして複
合酸化物粉末を調製し、同様にPtを担持してペレット触
媒を調製した。得られた複合酸化物粉末は、約75重量%
のCeO2と約25重量%の Al2O3から構成されている。
Example 2 Aluminum nitrate nonahydrate
A composite oxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 56 mol (211 g), 304 g of a cerium nitrate aqueous solution having a concentration of 28% by weight (corresponding to 0.5 mol in terms of CeO 2 ) and 251 g of 25% ammonia water were used. A pellet catalyst was prepared similarly by supporting Pt. The obtained composite oxide powder is about 75% by weight.
CeO 2 and about 25 wt% Al 2 O 3 .

【0043】(実施例3)硝酸アルミニウム9水和物
0.2モル(75.1g)を2000mlのイオン交換水に混合し、
プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。そこへ濃度
28重量%の硝酸セリウム水溶液 304g(CeO2換算で 0.5
モル相当)を混合し、さらに5分間撹拌した。得られた
混合水溶液に、25%アンモニア水 177gを加え、さらに
10分間撹拌して沈殿物を含む水溶液とした。その後、沈
殿物を含む水溶液を 100℃/hrの昇温速度で加熱し、 4
00℃で5時間焼成してCeO2-Al2O3複合酸化物粉末を調製
した。得られた複合酸化物粉末は、約89重量%のCeO2
約11重量%の Al2O3から構成されている。
(Example 3) Aluminum nitrate nonahydrate
0.2 mol (75.1 g) was mixed with 2000 ml of deionized water,
It was dissolved by stirring with a propeller stirrer for 5 minutes. Concentration there
304 g of 28 wt% cerium nitrate aqueous solution (0.5 in terms of CeO 2)
(Corresponding to mol) was mixed and stirred for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 177 g of 25% ammonia water was added, and further
The solution was stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. Then, the aqueous solution containing the precipitate is heated at a heating rate of 100 ° C / hr,
A CeO 2 —Al 2 O 3 composite oxide powder was prepared by firing at 00 ° C. for 5 hours. The resulting composite oxide powder is composed of about 89% by weight CeO 2 and about 11% by weight Al 2 O 3 .

【0044】この複合酸化物粉末を用い、実施例1と同
様にPtを担持して同様にペレット触媒を調製した。
Using this composite oxide powder, Pt was supported in the same manner as in Example 1 to prepare a pellet catalyst.

【0045】(実施例4)硝酸アルミニウム9水和物0.
56モル( 211g)と、硝酸セリウム水溶液 304g(CeO2
換算で 0.5モル相当)と、25%アンモニア水 251gを用
いたこと以外は実施例3と同様にして複合酸化物粉末を
調製し、同様にPtを担持してペレット触媒を調製した。
得られた複合酸化物粉末は、約75重量%のCeO2と約25重
量%の Al2O3から構成されている。
(Example 4) Aluminum nitrate nonahydrate 0.
56 mol (211 g) and 304 g of cerium nitrate aqueous solution (CeO 2
(Compared to 0.5 mol) and 251 g of 25% aqueous ammonia were used to prepare a composite oxide powder in the same manner as in Example 3, and similarly Pt was carried to prepare a pellet catalyst.
The resulting composite oxide powder is composed of about 75% by weight CeO 2 and about 25% by weight Al 2 O 3 .

【0046】(比較例1)硝酸アルミニウム9水和物を
用いず、濃度28重量%の硝酸セリウム水溶液 304g(Ce
O2換算で 0.5モル相当)と25%アンモニア水 136gを用
いたこと以外は実施例1と同様にして酸化物粉末を調製
し、同様にPtを担持してペレット触媒を調製した。得ら
れた酸化物粉末は、CeO2のみから構成されている。
(Comparative Example 1) 304 g (Ce) of an aqueous cerium nitrate solution having a concentration of 28% by weight was used without using aluminum nitrate nonahydrate.
Oxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 136 g of 25% aqueous ammonia and 0.5 g of O 2 ) were used, and Pt was similarly carried to prepare a pellet catalyst. The obtained oxide powder is composed only of CeO 2 .

【0047】(比較例2)γ-Al2O3粉末(比表面積 200
m2/g)に所定濃度の硝酸セリウム水溶液の所定量を含
浸させ、大気中 500℃で2時間焼成して複合酸化物粉末
を調製した。この複合酸化物粉末は、約38重量%のCeO2
と約62重量%の Al2O3から構成され、特開2001−316682
号公報の実施例に記載の複合酸化物に相当する。
(Comparative Example 2) γ-Al 2 O 3 powder (specific surface area 200
m 2 / g) was impregnated with a predetermined amount of a cerium nitrate aqueous solution having a predetermined concentration, and the composite oxide powder was prepared by firing in the air at 500 ° C. for 2 hours. This complex oxide powder contains approximately 38% by weight of CeO 2
And about 62% by weight of Al 2 O 3.
It corresponds to the composite oxide described in the examples of the publication.

【0048】この複合酸化物粉末を用い、実施例1と同
様にPtを担持してペレット触媒を調製した。
Using this composite oxide powder, Pt was supported in the same manner as in Example 1 to prepare a pellet catalyst.

【0049】<試験・評価>各実施例及び各比較例で調
製された複合酸化物粉末について、大気中において800
℃で5時間の焼成を行い、その後水銀ポロシメータを用
いて細孔分布を測定した。実施例1と実施例3で調製さ
れた複合酸化物粉末の細孔分布曲線を抜き出して図1に
示す。図1より、実施例1及び実施例3で調製された複
合酸化物粉末は細孔径 100nm以下の細孔の細孔容積が大
きいことがわかり、特に実施例1で調製された複合酸化
物粉末は細孔径 100nm以下の細孔がシャープな分布とな
っていることがわかる。
<Test / Evaluation> The composite oxide powder prepared in each of the examples and the comparative examples was exposed to 800
Firing was performed at 5 ° C. for 5 hours, and then the pore distribution was measured using a mercury porosimeter. The pore distribution curves of the composite oxide powders prepared in Example 1 and Example 3 are extracted and shown in FIG. It can be seen from FIG. 1 that the composite oxide powders prepared in Examples 1 and 3 have a large pore volume of pores having a pore diameter of 100 nm or less, and in particular, the composite oxide powders prepared in Example 1 are It can be seen that the pores with a diameter of 100 nm or less have a sharp distribution.

【0050】それぞれの試料の細孔分布曲線から算出し
た細孔径 3.5〜 100nmの細孔の細孔容積と、中心細孔径
の値を図2及び図3に示す。通常の酸化物粉末は、高い
温度で焼成されるほど一次粒子間で固相反応が起きて一
次粒子が凝集するため、細孔径 3.5〜 100nmの細孔の細
孔容積が減少し中心細孔径は小さくなる。しかし図1〜
3より、実施例1〜4で調製された複合酸化物粉末、特
に実施例1〜2で調製された複合酸化物粉末は、 800℃
という高温での焼成後においても、比較例1〜2で調製
された複合酸化物粉末又は酸化物粉末に比べて細孔容積
が大きく中心細孔径も大きいことがわかる。また比較例
2で調製された複合酸化物粉末では、細孔容積が小さす
ぎて中心細孔径が不明であった。
The values of the central pore diameter and the pore volume of pores having a pore diameter of 3.5 to 100 nm calculated from the pore distribution curve of each sample are shown in FIGS. 2 and 3. In ordinary oxide powders, the higher the temperature is, the more solid phase reaction takes place between the primary particles and the primary particles agglomerate. Get smaller. However,
3, the composite oxide powders prepared in Examples 1 to 4, especially the composite oxide powders prepared in Examples 1 to 2
Even after firing at a high temperature, it can be seen that the pore volume is larger and the central pore diameter is larger than the composite oxide powders or oxide powders prepared in Comparative Examples 1 and 2. Further, in the composite oxide powder prepared in Comparative Example 2, the pore volume was too small and the central pore diameter was unknown.

【0051】次に、各実施例及び各比較例で調製された
それぞれのペレット触媒に対し、表1に示すリーンガス
4分とリッチガス1分を交互に切り換えて流しながら、
入りガス温度 700℃で5時間加熱保持する耐久試験を行
った。耐久試験前後の各触媒の比表面積を BET法にて測
定し、結果を図4に示す。またCOパルス吸着法を用いて
耐久試験前後の各触媒におけるPt分散度を測定し、結果
を図5に示す。
Next, for each of the pellet catalysts prepared in each Example and each Comparative Example, 4 minutes of lean gas and 1 minute of rich gas shown in Table 1 were alternately switched and flowed,
An endurance test was conducted in which the temperature of the entering gas was 700 ° C and the sample was heated and held for 5 hours. The specific surface area of each catalyst before and after the durability test was measured by the BET method, and the results are shown in FIG. The CO pulse adsorption method was used to measure the Pt dispersity of each catalyst before and after the durability test, and the results are shown in FIG.

【0052】[0052]

【表1】 図4より、実施例1〜4の触媒は比較例1の触媒より耐
久試験後の比表面積が大きい。これは、実施例1〜4の
触媒は全てCeO2-Al2O3複合酸化物を担体としているた
め、 Al2O3が障壁となってCeO2の粒成長が抑制されたた
めと考えられる。また図5より、実施例1〜4の触媒
は、耐久試験後のPt分散度が比較例1〜2より高いこと
がわかる。これは、 Al2O3が障壁となることによって、
実施例1〜4の触媒では比較例1〜2の触媒に比べてCe
O2の粒成長が抑制され、CeO2による酸素貯蔵放出能の低
下が抑制されたことによって、雰囲気変動を緩和する能
力が高くPtの粒成長も抑制されたためと考えられる。
[Table 1] From FIG. 4, the catalysts of Examples 1 to 4 have a larger specific surface area after the durability test than the catalyst of Comparative Example 1. It is considered that this is because the catalysts of Examples 1 to 4 all use CeO 2 —Al 2 O 3 composite oxide as a carrier, and Al 2 O 3 acts as a barrier to suppress the grain growth of CeO 2 . Further, from FIG. 5, it is understood that the catalysts of Examples 1 to 4 have higher Pt dispersity after the durability test than Comparative Examples 1 and 2. This is because Al 2 O 3 becomes a barrier,
In the catalysts of Examples 1 to 4, Ce was used as compared with the catalysts of Comparative Examples 1 and 2.
It is considered that the grain growth of O 2 was suppressed, and the reduction of the oxygen storage / release capacity due to CeO 2 was suppressed, so that the ability to alleviate the atmospheric fluctuation was high and the grain growth of Pt was also suppressed.

【0053】次に、耐久試験後の各触媒をそれぞれ常圧
固定床流通型触媒評価装置に配置し、CO: 1.8%, H
2O:10%,残部N2よりなるモデルガスを触媒2gに対し
て10リットル/分となるように流しながら、 500℃で15
分保持する前処理を行った。その後、同モデルガスを同
様に流しながら、15℃/分の昇温速度で 100℃から 400
℃まで昇温した。このときの各ペレット触媒の体積は約
3mlであり、空間速度は約 200,000hr-1である。昇温の
間、各触媒についてCO転化率を連続的に測定した。結果
を図6に示す。なお別の実験により、CO転化率はH2生成
率に等しいことが確認されている。
Next, each catalyst after the endurance test was placed in an atmospheric pressure fixed bed flow type catalyst evaluation device, and CO: 1.8%, H 2
15% at 500 ° C while flowing a model gas consisting of 2 O: 10% and the balance N 2 at a rate of 10 L / min for 2 g of catalyst.
A pretreatment of holding for minutes was performed. After that, while flowing the same model gas in the same manner, the temperature is raised from 100 ° C to 400 ° C at a heating rate of 15 ° C / min.
The temperature was raised to ° C. At this time, the volume of each pellet catalyst is about 3 ml, and the space velocity is about 200,000 hr −1 . The CO conversion was continuously measured for each catalyst during the temperature increase. Results are shown in FIG. Yet another experiment confirms that the CO conversion rate is equal to the H 2 production rate.

【0054】図6より、約 200,000hr-1という高い空間
速度の反応条件において、各実施例の触媒は各比較例の
触媒に比べて低温域から高いCOシフト反応活性を示して
いることが明らかである。そして図1〜5の結果を踏ま
えると、各実施例の触媒が高いCOシフト反応活性を示す
のは、CeO2とPtの粒成長が抑制されていることに起因す
ると考えられる。また実施例1〜2の触媒が実施例3〜
4の触媒より高いCOシフト反応活性を示すのは、細孔径
の大きな細孔が大きな細孔容積で存在していることに起
因することが明らかであり、 800℃で5時間の焼成後に
細孔径が 3.5〜100nmの細孔容積が0.20cc/g以上とな
る特性を有し、かつ中心細孔径が15nm以上の複合酸化物
を担体とするのが特に好ましいことが明らかである。
From FIG. 6, it is clear that under the reaction conditions of a high space velocity of about 200,000 hr -1 , the catalyst of each Example shows higher CO shift reaction activity from the low temperature region than the catalyst of each Comparative Example. Is. Based on the results of FIGS. 1 to 5, the high CO shift reaction activity of the catalysts of the respective examples is considered to be due to the suppression of grain growth of CeO 2 and Pt. Further, the catalysts of Examples 1 to 2 are the same as those of Examples 3 to
It is clear that the higher CO shift reaction activity than the catalyst of No. 4 is due to the existence of large pores with a large pore volume, and the pore size after calcination at 800 ° C for 5 hours. It is apparent that it is particularly preferable to use a complex oxide having a pore volume of 3.5 to 100 nm of 0.20 cc / g or more and a central pore diameter of 15 nm or more as a carrier.

【0055】[0055]

【発明の効果】すなわち本発明のCOシフト反応用触媒に
よれば、空間速度が高い反応条件で高い活性が発現さ
れ、かつ高温条件あるいは雰囲気変動条件に曝されても
その活性を保持することができる。したがって自動車エ
ンジンなどの内燃機関からの排ガス中での利用に最適で
あり、NOx を還元浄化する排ガス浄化用触媒あるいは燃
料電池用の水素生成触媒としてきわめて有用である。
EFFECTS OF THE INVENTION That is, according to the catalyst for CO shift reaction of the present invention, a high activity is exhibited under the reaction conditions of high space velocity, and the activity can be maintained even when exposed to high temperature conditions or atmospheric fluctuation conditions. it can. Therefore, it is most suitable for use in exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine, and is extremely useful as an exhaust gas purification catalyst for reducing and purifying NO x or a hydrogen generation catalyst for fuel cells.

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

【図1】実施例1及び実施例3で製造された複合酸化物
粉末の細孔分布曲線を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing pore distribution curves of complex oxide powders manufactured in Examples 1 and 3.

【図2】実施例及び比較例で製造された複合酸化物粉末
又は酸化物粉末の 800℃焼成後の細孔容積を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing pore volumes of composite oxide powders or oxide powders manufactured in Examples and Comparative Examples after firing at 800 ° C.

【図3】実施例及び比較例で製造された複合酸化物粉末
又は酸化物粉末の 800℃焼成後の中心細孔径を示すグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing the central pore size of composite oxide powders or oxide powders manufactured in Examples and Comparative Examples after firing at 800 ° C.

【図4】実施例及び比較例の各触媒の比表面積を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing the specific surface area of each catalyst of Examples and Comparative Examples.

【図5】実施例及び比較例の各触媒のPt分散度を示すグ
ラフである。
FIG. 5 is a graph showing the Pt dispersity of each catalyst of Examples and Comparative Examples.

【図6】実施例及び比較例の各触媒の温度とCO転化率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature and the CO conversion of each catalyst of Examples and Comparative Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 3/48 B01D 53/36 ZAB (72)発明者 安藤 千和 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 高橋 直樹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 須田 明彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4D048 AA13 AB10 BA03X BA19X BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA42X BB01 BB17 4G069 AA03 AA12 BA01A BA01B BB02A BB02B BB06A BB06B BC16A BC16B BC43A BC43B BC69A BC75A BC75B CA01 CA02 CA14 CC26 EA02Y EC06X EC06Y EC07X EC07Y EC08X EC08Y EC15X EC15Y EC16X EC16Y ED06 FC08 4G140 EA09 EB34 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C01B 3/48 B01D 53/36 ZAB (72) Inventor Chiwa Ando Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture No. 41 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Naoki Takahashi Nagachite Aichi-gun Aichi-gun, Nagakute-cho Sideways Yokoido No. 41 No. 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Suda Aichi-gun, Aichi Prefecture F-Term in Toyota Central Research Institute Co., Ltd. 1 at 41, Yokomichi, Nagakute, Nagaminato (D) CA01 CA02 CA14 CC26 EA02Y EC06X EC06Y EC07X EC07Y EC08X EC08Y EC15X EC15Y EC16X EC16Y ED06 FC08 4G140 EA09 EB34

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セリアとアルミナがnmスケールで分散し
た複合酸化物を含む担体に貴金属を担持してなることを
特徴とするCOシフト反応用触媒。
1. A catalyst for CO shift reaction, comprising a noble metal supported on a carrier containing a complex oxide in which ceria and alumina are dispersed on a nm scale.
【請求項2】 前記複合酸化物は、 800℃で5時間の焼
成後に細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.20cc/g以
上となる特性を有する請求項1に記載のCOシフト反応用
触媒。
2. The CO shift reaction according to claim 1, wherein the composite oxide has a characteristic that after calcination at 800 ° C. for 5 hours, the pore volume with a pore size of 3.5 to 100 nm is 0.20 cc / g or more. catalyst.
【請求項3】 前記複合酸化物は、 800℃で5時間の焼
成後に細孔径が 3.5〜 100nmの細孔容積が0.30cc/g以
上となる特性を有する請求項1に記載のCOシフト反応用
触媒。
3. The CO shift reaction according to claim 1, wherein the composite oxide has a characteristic that after firing at 800 ° C. for 5 hours, the volume of pores having a pore size of 3.5 to 100 nm is 0.30 cc / g or more. catalyst.
【請求項4】 前記複合酸化物の中心細孔径は15〜65nm
である請求項1〜3のいずれかに記載のCOシフト反応用
触媒。
4. The central pore diameter of the composite oxide is 15 to 65 nm.
The catalyst for CO shift reaction according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記複合酸化物の中心細孔径は25〜65nm
である請求項1〜3のいずれかに記載のCOシフト反応用
触媒。
5. The central pore diameter of the composite oxide is 25 to 65 nm.
The catalyst for CO shift reaction according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 前記複合酸化物にはセリアが50〜90重量
%含まれている請求項1〜5のいずれかに記載のCOシフ
ト反応用触媒。
6. The catalyst for CO shift reaction according to claim 1, wherein the composite oxide contains ceria in an amount of 50 to 90% by weight.
【請求項7】 前記貴金属は少なくとも白金を含む請求
項1〜6のいずれかに記載のCOシフト反応用触媒。
7. The CO shift reaction catalyst according to claim 1, wherein the noble metal contains at least platinum.
【請求項8】 内燃機関の排ガスと接触させて用いられ
る請求項1〜7のいずれかに記載のCOシフト反応用触
媒。
8. The catalyst for CO shift reaction according to claim 1, which is used in contact with exhaust gas of an internal combustion engine.
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