JP2004337840A - Oxygen occluding material, manufacturing method of the oxygen occluding material and catalyst for clarifying exhaust gas of internal combustion engine - Google Patents

Oxygen occluding material, manufacturing method of the oxygen occluding material and catalyst for clarifying exhaust gas of internal combustion engine Download PDF

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ムハメド マモーン
Othon Adamopoulos
アダモポロス オトン
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ボーク タッシロ
Lothar Dr Musmann
ムスマン ロター
Dieter Dr Lindner
ディーター リントナー
Martin Votsmeier
フォッツマイアー マーティン
Matthias Feger
フェーガー マティアス
Egbert Dr Lox
エグベルト ロックス
Thomas Dr Kreuzer
トーマス クロイツァー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent oxygen occluding material which can be obtained by forming a co-precipitation material from cerium and at least one second metal M<SP>1</SP>, finally drying and calcining the co-precipitation material to form an oxide particle mixture (a Ce/M<SP>1</SP>oxide particle mixture) from cerium and the second metal M<SP>1</SP>. <P>SOLUTION: The oxygen occluding material is characterized by forming the Ce/M<SP>1</SP>oxide particle mixture from cerium oxide and the second metal oxide and contains cerium oxide and at least one kind of oxide of the second metal M<SP>1</SP>chosen from a group composed of alkaline earth metal, rare-earth metal, zirconium, zinc, cobalt, copper and manganese. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、酸化セリウムをベースとする酸素吸蔵材料(OSC)、該酸素吸蔵材料の製造法及び排ガス後処理用触媒における該酸素吸蔵材料の適用に関する。本発明の酸素吸蔵材料は、酸化セリウム、少なくとも1種の第二の金属酸化物、及び有利にその他の金属酸化物を含有する。これらの酸化物は極めて微小な粒子径、高い耐焼結性、並びに高い酸素吸蔵能及び高い酸素放出能を有する。   The present invention relates to a cerium oxide-based oxygen storage material (OSC), a method for producing the oxygen storage material and the application of the oxygen storage material in an exhaust gas aftertreatment catalyst. The oxygen storage material of the present invention contains cerium oxide, at least one second metal oxide, and preferably other metal oxides. These oxides have a very fine particle size, high sintering resistance, and high oxygen storage capacity and high oxygen release capacity.

本発明の酸素吸蔵材料は内燃機関、殊に化学量論的に運転されるオットー機関の排ガス浄化用触媒又は触媒成分として使用することができる。本発明による触媒は、一酸化炭素、窒素酸化物及び炭化水素といった有害汚染物質の浄化に対して傑出した活性を示す。   The oxygen storage material of the present invention can be used as a catalyst or a catalyst component for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, in particular, a stoichiometrically operated Otto engine. The catalysts according to the invention show outstanding activity for the purification of harmful pollutants such as carbon monoxide, nitrogen oxides and hydrocarbons.

自動車排ガスは、汚染物質として主に一酸化炭素(CO)、炭素水素(HC)及び種々の窒素酸化物(NO)から成る。これらの望ましくない化合物を除去するために、CO及びHCの同時酸化並びにNOの還元に対して多少なりとも触媒活性を有する触媒コンバータが使用されている。有害物質の転化は有利に化学量論的条件下で行われ、これは即ち、排ガスの酸化成分と還元成分とが丁度平衡状態にあり、従って無害の二酸化炭素、水及び窒素への、CO及びHCの酸化とNOの還元とが同時に起こり得ることを意味する。慣用の燃料の場合、化学量論的条件下での排ガスの酸素含分は約0.7体積%である。 Automobile exhaust gas is mainly carbon monoxide as a contaminant (CO), consisting of carbon hydrogen (HC) and various nitrogen oxides (NO x). To remove these undesirable compounds, catalytic converter more or less having a catalytic activity for the reduction of simultaneous oxidation and NO x in the CO and HC are used. The conversion of harmful substances is preferably carried out under stoichiometric conditions, i.e., the oxidizing and reducing components of the exhaust gas are just in equilibrium, so that CO and CO to harmless carbon dioxide, water and nitrogen are converted. reduction and oxidation and NO x in the HC means that can occur at the same time. For conventional fuels, the oxygen content of the exhaust gas under stoichiometric conditions is about 0.7% by volume.

化学量論的条件に正規化された排ガスの空気/燃料比(A/F)としてλ値が定義されている。慣用のガソリン及びディーゼル燃料の化学量論的燃焼に関する空気/燃料比は約14.7であり、これは、燃料1キログラムが完全に燃焼するのに空気14.7キログラムが必要であることを意味する。この点でのλ値はλ=1である。負荷及び回転数に応じて、一般的なガソリン機関は通常約λ=1のλ値で周期的な変動を伴って稼働する。これは、いわゆるラムダセンサ制御により達成され得る。この適用のために、いわゆる3元触媒が排ガス後処理のために幅広く使用されている。   The λ value is defined as the exhaust gas air / fuel ratio (A / F) normalized to stoichiometric conditions. The air / fuel ratio for stoichiometric combustion of conventional gasoline and diesel fuels is about 14.7, which means that 1 kilogram of fuel requires 14.7 kilograms of air to completely burn. I do. The λ value at this point is λ = 1. Depending on the load and the rotational speed, a typical gasoline engine usually operates at a λ value of about λ = 1 with periodic fluctuations. This can be achieved by so-called lambda sensor control. For this application, so-called three-way catalysts are widely used for exhaust gas aftertreatment.

3元触媒は、キン青石又は金属で構成された耐熱性担体、広表面積触媒担体、例えばγ−アルミナ、及び触媒担体上に担持されている白金族元素の少なくとも1種の貴金属元素から成る。酸化可能な化合物の転化レベルを高めるために、酸化セリウムベースの酸素吸蔵材料が使用される。   The three-way catalyst is composed of a heat-resistant support composed of kyanite or a metal, a high-surface-area catalyst support such as γ-alumina, and at least one noble metal element of a platinum group element supported on the catalyst support. Cerium oxide-based oxygen storage materials are used to increase the conversion level of oxidizable compounds.

酸素吸蔵材料は、それぞれ、酸化雰囲気中では酸素を吸蔵することができ、還元条件下では酸素を放出することができる。酸素の吸蔵と放出はCe3+からCe4+へ、及びその逆への酸化状態の変化と関連している。酸素消費量又は酸素放出量、及び動的排出条件下での吸着/脱離速度は、所定の材料の化学組成、合成条件及び構造パラメータに著しく依存する。 Each of the oxygen storage materials is capable of storing oxygen in an oxidizing atmosphere and releasing oxygen under reducing conditions. Oxygen storage and release is associated with a change in oxidation state from Ce 3+ to Ce 4+ and vice versa. Oxygen consumption or release and adsorption / desorption rates under dynamic elimination conditions are highly dependent on the chemical composition, synthesis conditions and structural parameters of a given material.

更に、より厳格な排ガス制御によって、改善された酸素吸蔵能とより高い熱安定性とを備えた酸素吸蔵材料に対してより多くの要求が課されるであろう。殊に、機関の近傍に配置されているいわゆるクローズカップルド(close-coupled)触媒コンバータは、機関が全負荷下で運転している場合1100℃までの温度に達することがある。このような過酷な条件下では、通常、酸素吸蔵材料の1次粒子は焼結してより大きな凝集体を形成する傾向にあり、これにより表面積が損失されるばかりでなく酸素吸蔵能もが損失され、結果的に触媒浄化活性が低下する。   In addition, more stringent emission controls will place more demands on oxygen storage materials with improved oxygen storage capacity and higher thermal stability. In particular, so-called close-coupled catalytic converters located close to the engine can reach temperatures up to 1100 ° C. when the engine is operating under full load. Under these harsh conditions, the primary particles of the oxygen storage material usually tend to sinter to form larger aggregates, which not only loses surface area but also oxygen storage capacity. As a result, the catalyst purification activity is reduced.

バルク状のセリア又はバルク状のセリア前駆体をアルミニウム安定剤前駆体の水性分散液に含浸させ、含浸されたセリアをか焼することによって、改善された熱安定性が得られることは当業者に公知である(US4714694)。   It is known to those skilled in the art that by impregnating bulk ceria or a bulk ceria precursor with an aqueous dispersion of an aluminum stabilizer precursor and calcining the impregnated ceria, improved thermal stability can be obtained. It is known (US Pat. No. 4,714,694).

更に、酸素吸蔵材料が広表面積を有する熱安定性支持体酸化物、例えばアルミナの表面上に高度に分散されている場合、この酸素吸蔵材料がより高い耐焼結性及び著しくより高い酸素吸蔵能を示すことは公知である(例えばKasparら、J. Chem. Soc. Chem. Commun. 2000, 2167を参照のこと)。   Furthermore, if the oxygen storage material is highly dispersed on the surface of a thermally stable support oxide having a large surface area, such as alumina, the oxygen storage material will have higher sintering resistance and significantly higher oxygen storage capacity. The indications are known (see, for example, Kaspar et al., J. Chem. Soc. Chem. Commun. 2000, 2167).

公知技術水準において、アルミナと、セリア、ジルコニア又はセリア−ジルコニアから成る群の少なくとも1員とをベースとした複合酸化物支持体、及び該複合酸化物支持体の製造法が開示されている(US6306794)。更に、この複合酸化物はバリウム又はランタンを含有してもよい。   The prior art discloses a composite oxide support based on alumina and at least one member of the group consisting of ceria, zirconia or ceria-zirconia, and a process for producing the composite oxide support (US Pat. No. 6,306,794). ). Further, the composite oxide may contain barium or lanthanum.

US6306794に記載された複合酸化物支持体を製造するためには、セリウム及びジルコニウムの少なくとも1つと、この複合酸化物を定義付けるアルミニウムとを含む複数の元素の塩の溶液を、高速混合機を用いてまずアルカリ溶液と混合し、複数の元素から成る酸化物の前駆体を形成する。沈殿物をまず乾燥させ、その後空気中で650℃で1時間か焼する。高い混合速度を達成するために高速回転撹拌機を使用する。この方法の大きな欠点は、生成物から完全に除去することが不可能であるアルカリ水酸化物を使用することである。   In order to produce the composite oxide support described in US Pat. No. 6,306,794, a solution of a salt of a plurality of elements containing at least one of cerium and zirconium and aluminum defining this composite oxide is mixed using a high-speed mixer. First, the precursor is mixed with an alkaline solution to form an oxide precursor including a plurality of elements. The precipitate is first dried and then calcined at 650 ° C. for 1 hour in air. Use a high-speed rotary stirrer to achieve high mixing speeds. A major disadvantage of this method is that it uses an alkali hydroxide that cannot be completely removed from the product.

公知技術水準では、Ce、Zr、アルカリ土類金属又は希土類金属の群の金属Mの酸化物を複合酸化物の全質量に対して少なくとも50質量%の量と、Al、Ti又はSiの群の金属Mの酸化物とから成る複合酸化物及びその沈殿法も開示されており、その際、金属酸化物Mは金属Mの酸化物中で不溶性であり、これら双方の金属はナノメートルレベルで分散されている(EP1206965A1)。金属M又はMの酸化物は更に、Zr、アルカリ土類金属又は希土類金属の群である他の金属Mの酸化物を含有してもよい。金属酸化物の適当な前駆体を所望の量で混合することにより材料を調製し、アンモニア水溶液を添加することにより沈殿させ、乾燥させ、最終的にか焼する。 In the prior art, Ce, Zr, the group of the amount of at least 50% by weight based on the total weight of the oxide composite oxide of a metal M 1 of the group of alkaline earth metals or rare earth metals, Al, Ti or Si the composite oxide consisting of an oxide of a metal M 2, and the precipitation method have also been disclosed, in which the metal oxide M 2 are insoluble in the oxide of the metal M 1, both of these metals nano It is dispersed at the metric level (EP1206965A1). The oxide of the metal M 1 or M 2 may further contain an oxide of another metal M 3 which is a group of Zr, an alkaline earth metal or a rare earth metal. The material is prepared by mixing the desired precursors of the metal oxides in the desired amounts, precipitated by adding aqueous ammonia, dried and finally calcined.

公知技術水準に基づき、熱的エージングの後に高い比表面積を有し、動的排気条件下で改善された酸素吸蔵能及び酸素放出能を有する、セリアを含有する酸素吸蔵材料が求められている。
US4714694 US6306794 EP1206965A1 Kasparら、J. Chem. Soc. Chem. Commun. 2000, 2167
Based on the prior art, there is a need for a ceria-containing oxygen storage material that has a high specific surface area after thermal aging and has improved oxygen storage and release capabilities under dynamic evacuation conditions.
US4714694 US6306794 EP1206965A1 Kaspar et al., J. Chem. Soc. Chem. Commun. 2000, 2167.

本発明は、セリウムと少なくとももう1種の金属Mとから共沈物を形成し、最終的に共沈物を乾燥及びか焼し、セリウムと他の金属Mとから混合酸化物粒子(Ce/M混合酸化物粒子)を形成することにより得られる優れた酸素吸蔵材料を提供する。共沈の際、セリウムと他の金属とからの前駆体の組み合わされた溶液は強力に混合され、形成された沈殿粒子の凝集が回避される。空気中でのか焼の際、沈殿された化合物は分解され、所望の酸化物へと転化される。 The present invention, cerium and at least form a coprecipitate from the other one metal M 1 Tokyo, finally drying and calcining the coprecipitate, cerium and another metal M 1 Tokyo a mixed oxide particles ( An excellent oxygen storage material obtained by forming Ce / M 1 mixed oxide particles) is provided. During co-precipitation, the combined solution of the precursor from cerium and another metal is mixed vigorously to avoid agglomeration of the precipitated particles formed. Upon calcination in air, the precipitated compounds are decomposed and converted to the desired oxide.

従って、本発明の第一の観点において、酸化セリウムと第二の金属酸化物とがCe/M混合酸化物粒子を形成することを特徴とする、酸化セリウムと、アルカリ土類金属、希土類金属、ジルコニウム、亜鉛、コバルト、銅及びマンガンから成る群から選択された第二の金属Mの酸化物少なくとも1種とを含有する酸素吸蔵材料が提供される。この材料は前例のない高い酸素吸蔵能を示し、かつ慣用の材料と比較して酸素の吸蔵及び放出に関して卓越した動的特性を示す。 Therefore, in the first aspect of the present invention, cerium oxide, an alkaline earth metal, and a rare earth metal, wherein the cerium oxide and the second metal oxide form Ce / M 1 mixed oxide particles. , zirconium, zinc, cobalt, oxygen storage material containing an oxide of at least one second metal M 1 selected from the group consisting of copper and manganese is provided. This material has an unprecedented high oxygen storage capacity and exhibits excellent dynamic properties with respect to oxygen storage and release compared to conventional materials.

本発明の第一の観点の酸素吸蔵材料を、付加的な金属Mの酸化物、例えばアルミナ、又は別の任意の熱安定性金属酸化物でドープ又は被覆することにより、この酸素吸蔵材料を熱焼結に対して更に安定化することができる。 The oxygen storage material of the first aspect of the present invention, the oxide of the additional metal M 2, for example, alumina, or by doping or coated with any other thermally stable metal oxide, the oxygen storage material It can be further stabilized against heat sintering.

従って、本発明の第二の観点において、Ce/M/M混合酸化物粒子を含有する酸素吸蔵材料が提供され、本発明の第三の観点において、付加的な金属Mの酸化物で被覆された本発明の第一の観点のCe/M混合酸化物粒子を含有する酸素吸蔵材料が提供される。これらのどちらの場合においても、付加的な金属Mは、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、ケイ素、チタン、ガリウム、インジウム、ランタン及びそれらの混合物から成る群から選択される。 Accordingly, in a second aspect of the present invention, the oxygen storage material is provided containing Ce / M 1 / M 2 mixed oxide particles, in a third aspect of the present invention, additional oxide of a metal M 2 An oxygen storage material comprising the Ce / M 1 mixed oxide particles of the first aspect of the present invention coated with a. In either case of these additional metal M 2 is selected from aluminum, magnesium, zirconium, silicon, titanium, gallium, indium, from the group consisting of lanthanum, and mixtures thereof.

以下で、本発明による吸蔵材料の酸素吸蔵能は、水素を用いたいわゆる昇温還元(H−TPR)を用いて評価される。この評価法によれば、予め酸化された試料を、10℃/分の温度勾配で水素含有雰囲気(H 5体積%、アルゴン又は窒素 95体積%)下で室温から1000℃に加熱する。吸蔵された酸素との反応により消費される水素を温度の関数として表したものを、全酸素吸蔵能(OSC)の検出として使用する。酸素吸蔵材料の評価のために、水素消費開始の際の発火温度Tignと、TPR曲線の半幅から算出された温度窓とを使用することも可能である。 Hereinafter, the oxygen storage capacity of the storage material according to the present invention is evaluated using so-called temperature-reduction (H 2 -TPR) using hydrogen. According to this evaluation method, a pre-oxidized sample is heated from room temperature to 1000 ° C. in a hydrogen-containing atmosphere (5% by volume of H 2 , 95% by volume of argon or nitrogen) with a temperature gradient of 10 ° C./min. The representation of the hydrogen consumed by the reaction with the stored oxygen as a function of temperature is used as a detection of the total oxygen storage capacity (OSC). For the evaluation of the oxygen storage material, it is also possible to use the ignition temperature Tign at the start of hydrogen consumption and the temperature window calculated from the half width of the TPR curve.

別の、及び更なる利点及び実施態様と共に本発明を更に理解するために、請求項に記載された範囲内で、実施例に関連付けられた以下の記載が参照される。   For a better understanding of the invention with further and further advantages and embodiments, reference is made to the following description, which, in the context of the appended claims, is associated with examples.

本発明の有利な実施態様は図を用いた説明及び記載を目的として選択されたものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明のうち特定の範囲の有利な実施態様を図と共に説明する。   The preferred embodiments of the present invention have been selected for illustrative and descriptive purposes, and are not intended to limit the scope of the present invention. A particular range of advantageous embodiments of the invention will be described with reference to the figures.

本発明は有利な実施態様と関連づけて説明される。これらの実施態様は本発明の理解の助けとなるものであり、本発明を制限するものであると解釈されるべきではない。本発明の記載から当業者にとって明らかである全ての代替法、改良及び同等のものは本発明の精神及び範囲に含まれる。   The invention is described in connection with an advantageous embodiment. These embodiments are helpful in understanding the present invention and should not be construed as limiting the invention. All alternatives, modifications and equivalents that are obvious to a person skilled in the art from the description of the invention are included in the spirit and scope of the invention.

本発明は酸素吸蔵材料に関する入門書ではないため、当業者に公知である基礎的概念に関しては詳説されていない。   Since the present invention is not a primer on oxygen storage materials, it does not elaborate on basic concepts known to those skilled in the art.

本発明の酸素吸蔵材料は、酸化セリウムと少なくとも1種の第二の金属Mの混合酸化物粒子(以下、Ce/M粒子)をベースとする。本発明の有利な実施態様において、これらの混合酸化物粒子は単相固溶体を形成する。固溶体とは当業者に公知の用語であり、原子レベルで違いに均質に混合される成分化学製品の範囲を超えて存在し得る均質な固体を含む。固体が結晶構造を1つだけ示す場合には単相が存在する。 Oxygen storage material of the present invention, at least one second mixed oxide particles of the metal M 1 and cerium oxide (hereinafter, Ce / M 1 particles) and a base. In a preferred embodiment of the invention, these mixed oxide particles form a single-phase solid solution. Solid solution is a term known to those skilled in the art and includes a homogeneous solid that can exist beyond the range of component chemicals that are heterogeneously mixed at the atomic level. If the solid exhibits only one crystal structure, a single phase is present.

本発明の有利な実施態様において、材料は付加的に他の金属Mの酸化物を含有し、これは本発明の第一の観点の混合酸化物粒子の付加的な酸化物成分を形成する。本発明の最も有利な観点において、Ce/M混合酸化物の粒子は他の金属Mの酸化物により被覆されている。粒子が高温負荷下において焼結するのが回避されるため、この最も有利な実施態様が殊に有利であることが判明した。 In a preferred embodiment of the present invention, the material is additionally contain oxides of other metals M 2, which forms an additional oxide component mixed oxide particles of the first aspect of the present invention . In a most advantageous aspect of the present invention, the particles of Ce / M 1 mixed oxide is coated with an oxide of another metal M 2. This most advantageous embodiment has proven to be particularly advantageous, since the particles are prevented from sintering under high temperature loads.

金属Mはアルカリ土類金属、希土類金属、ジルコニウム、亜鉛、コバルト、銅及びマンガンから成る群から選択される。アルカリ土類金属は元素周期律表の第2族の金属である。希土類金属は元素周期律表の第58番目の元素から第71番目の元素である。Ce/M混合酸化物粒子を形成するための有利な金属Mは、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、イットリウム、コバルト、亜鉛、銅、マンガン又はそれらの混合物である。最も有利なMは、カルシウム及びジルコニウムである。酸化物がCe/M/M混合酸化物粒子を形成するためのCe/M混合酸化物の付加的な成分として存在してよい金属Mは、有利にアルミニウム、ケイ素、チタン、ガリウム、インジウム及びそれらの混合物から成る群から選択される。 Metal M 1 is an alkaline earth metal, rare earth metals, zirconium, zinc, cobalt, is selected from the group consisting of copper and manganese. Alkaline earth metals are metals of Group 2 of the Periodic Table of the Elements. Rare earth metals are the 58th to 71st elements of the periodic table. Preferred metals M 1 for forming a ce / M 1 mixed oxide particles, calcium, zirconium, magnesium, lanthanum, praseodymium, neodymium, yttrium, cobalt, zinc, copper, manganese or mixtures thereof. The most advantageous M 1 are calcium and zirconium. Or metal M 2 which are present as an additional component of the Ce / M 1 mixed oxides for oxides to form a Ce / M 1 / M 2 mixed oxide particles are preferably aluminum, silicon, titanium, gallium , Indium and mixtures thereof.

Ce/M混合酸化物の粒子が金属Mの酸化物で被覆されている場合、金属Mはアルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、ケイ素、チタン、ガリウム、インジウム、ランタン及びそれらの混合物から成る群から選択されてよい。従って、本発明の酸素吸蔵材料は、焼結に対する安定性を改善するために、例えば酸化ジルコニウムで被覆されたCe/Zr混合酸化物粒子から構成されてもよい。最も有利なM金属はアルミニウムである。この実施態様の別の有利な実施態様において、金属Mの酸化物は希土類金属の酸化物、有利に酸化ランタンと混和される。 When particles of ce / M 1 mixed oxide is coated with an oxide of a metal M 2, the metal M 2 is aluminum, magnesium, zirconium, silicon, titanium, gallium, indium, from the group consisting of lanthanum, and mixtures thereof May be selected. Therefore, the oxygen storage material of the present invention may be composed of, for example, Ce / Zr mixed oxide particles coated with zirconium oxide in order to improve the stability against sintering. Most advantageous M 2 metal is aluminum. In another preferred embodiment of this embodiment, the oxide of the metal M 2 is an oxide of a rare earth metal, are admixed with preferably lanthanum oxide.

新規の酸素吸蔵材料の製造法を以下に詳説する。この方法は、Ce/M又はCe/M/M混合酸化物粒子が10nm未満の微結晶径を有する固溶体を形成することを保証する。 The method for producing the new oxygen storage material will be described in detail below. This method ensures that the Ce / M 1 or Ce / M 1 / M 2 mixed oxide particles form a solid solution having a crystallite size of less than 10 nm.

この材料の十分な酸素吸蔵能を保証するために、Ce/M混合酸化物粒子がセリウムをCe/M混合酸化物粒子の組成に対して約50モル%を上回って約99モル%を下回る量で含有し、金属Mの酸化物が、酸素吸蔵材料の全組成に対して約1モル%〜約80モル%の量で存在することは有利である。このような材料は、酸素吸蔵材料1グラム当たり水素少なくとも約0.9ミリモルの水素消費により測定された極めて高い酸素吸蔵能を示す。更に、H−TPR曲線の温度窓は120℃よりも広い。 To ensure sufficient oxygen storage capacity of this material, about 99 mole percent greater than about 50 mole% of Ce / M 1 mixed oxide particles of cerium with respect to the composition of Ce / M 1 mixed oxide particles in amounts below with oxides M 2 is, it is advantageous present in an amount of about 1 mole% to about 80 mol% relative to the total composition of the oxygen storage material. Such materials exhibit a very high oxygen storage capacity, measured with a hydrogen consumption of at least about 0.9 mmol of hydrogen per gram of oxygen storage material. Furthermore, the temperature window of H 2-TPR curve is wider than 120 ° C..

実施態様のうちの1つにおいて、本発明の酸素吸蔵材料の製造法は、以下の工程:
a)セリウムの前駆体の水溶液と金属Mの酸化物の前駆体の水溶液とを混合する工程、
b)この混合物に第一の沈殿剤を添加し、その際、沈殿物を含む水性懸濁液を形成する工程、及び
c)懸濁液から沈殿物を分離し、該沈殿物を乾燥及びか焼する工程
を含む。
In one of the embodiments, the method for producing an oxygen storage material of the present invention comprises the following steps:
step of mixing the aqueous solution of the precursor of the oxide of the aqueous solution and the metal M 1 of a precursor of a) cerium,
b) adding a first precipitant to the mixture, whereby an aqueous suspension containing the precipitate is formed; and c) separating the precipitate from the suspension, drying and drying the precipitate. Including the step of baking.

乾燥は、空気中で50〜180℃の間の高められた温度で1〜20時間の期間に亘り実施される。乾燥後、沈殿された化合物を空気中で350〜500℃で1〜10時間、有利に400℃で4時間か焼する。空気中でのか焼の際、沈殿された化合物は分解され、所望の酸化物へと転化される。得られた酸素吸蔵材料を以下で新しい材料と表現する。   Drying is carried out in air at an elevated temperature between 50 and 180 ° C. for a period of 1 to 20 hours. After drying, the precipitated compound is calcined in air at 350-500 ° C. for 1-10 hours, preferably at 400 ° C. for 4 hours. Upon calcination in air, the precipitated compounds are decomposed and converted to the desired oxide. The obtained oxygen storage material is hereinafter referred to as a new material.

上記の方法は、他の金属Mの酸化物の前駆体を工程a)に追加することにより改良されてよく、それにより本発明の第二の観点による酸素吸蔵材料が得られる。 The above method may be improved by adding a precursor of other oxides of metals M 2 in step a), whereby the oxygen storage material according to the second aspect of the present invention is obtained.

この方法とは別の実施態様において、工程c)において沈殿物を水性懸濁液から分離する前に、他の金属Mの酸化物の前駆体を懸濁液に添加し、第二の沈殿剤を添加することにより沈殿物上に堆積させることによって、本発明の第三の観点による酸素吸蔵材料が得られる。 In another embodiment this method, the precipitate in step c) is added before the separation from the aqueous suspension, the suspension precursor of other oxides of metals M 2, a second precipitation By depositing on the precipitate by adding an agent, an oxygen storage material according to the third aspect of the present invention is obtained.

シュウ酸アンモニウムは有利に第一の沈殿剤として使用される。水酸化バリウムはCe/M粒子の表面上にMを堆積させるための第二の沈殿剤として使用される。 Ammonium oxalate is preferably used as the first precipitant. Barium hydroxide is used as a second precipitant for depositing M 2 on the surface of the Ce / M 1 particles.

酸素吸蔵材料の調製
以下に、酸素吸蔵材料の調製法及びその特性を詳細に記載する。
Preparation of Oxygen Storage Material The method for preparing the oxygen storage material and its characteristics will be described in detail below.

図1に示した通り、特別に設計された合成反応器中で共沈法により酸素吸蔵材料を調製する。合成反応器は沈殿反応器(1)及び加水分解反応器(2)を含む。沈殿反応器はセリウム及び付加的な金属の前駆体溶液と沈殿剤とを混合し、金属を溶液と沈殿剤との液相中に懸濁された微細な1次粒子の形で沈殿させるための管状流通反応器である。前駆体溶液は(3)で、沈殿溶液は(4)で管状流通反応器に導通される。   As shown in FIG. 1, an oxygen storage material is prepared by a coprecipitation method in a specially designed synthesis reactor. The synthesis reactor includes a precipitation reactor (1) and a hydrolysis reactor (2). The precipitation reactor mixes the precipitant with the cerium and additional metal precursor solution and precipitates the metal in the form of fine primary particles suspended in the liquid phase of the solution and the precipitant. It is a tubular flow reactor. The precursor solution is passed (3) and the precipitation solution is passed (4) to a tubular flow reactor.

2つの組み合わされた溶液は沈殿混合物を形成する。2つの溶液が接触した後、沈殿は即座に開始される。約1秒後に沈殿は完了する。従って、管状流通反応器中での滞留時間は0.1秒を下回るべきではないが、しかしながら一方で、形成された1次粒子が凝集しないようにするために5〜10秒を超えて延長されるべきではない。   The two combined solutions form a precipitation mixture. After the two solutions come into contact, precipitation starts immediately. After about one second, the precipitation is complete. Therefore, the residence time in the tubular flow reactor should not be less than 0.1 seconds, but may be extended, however, beyond 5 to 10 seconds to prevent the formed primary particles from agglomerating. Should not be.

2成分の混合の質及び速度は、微小な沈殿粒子を得るために重要である。従って、成分の混合を改善するために付加的な手段が提供される。沈殿混合物の液面の丁度下方での管状流通反応器中への発泡窒素ガスが、粒径に関して良好な結果をもたらすことが見出された。図1において、窒素ガスはガス供給部(9)を経て管状流通反応器に導通される。沈殿混合物中へ窒素を発泡させる代わりに、超音波変換器を管状流通反応器中に挿入し、超音波により2つの溶液の混合を促進することも可能である。一般に、混合の質を高めるために、管状流通反応器中に乱流を生じさせることが有利である。   The quality and speed of mixing of the two components is important for obtaining small precipitated particles. Thus, additional measures are provided to improve the mixing of the components. It has been found that bubbling nitrogen gas into the tubular flow reactor just below the level of the precipitation mixture gives good results in terms of particle size. In FIG. 1, nitrogen gas is passed through a gas supply unit (9) to a tubular flow reactor. Instead of bubbling nitrogen into the precipitation mixture, it is also possible to insert an ultrasonic transducer into the tubular flow reactor and to use ultrasonic waves to facilitate the mixing of the two solutions. Generally, it is advantageous to create turbulence in the tubular flow reactor to enhance the quality of the mixing.

沈殿混合物は管状流通反応器から加水分解反応器(2)へゆっくりと導かれ、その際、混合機(7)を用いて沈殿物を強力に混合しながら約1時間平衡させてよい。沈殿反応の平衡はpHに依存するため、加水分解反応器(2)中の溶液のpH値が一定に保持されるように留意することは重要である。これを達成するために、pH値をpHメータ(8)によりオンラインモニタリングし、供給部(5)を通じて塩基性溶液又は酸性溶液を添加することにより補正する。得られた生成物を濾過により回収し、脱イオン水で洗浄し、最終的に空気中で400℃で4時間か焼し、新しく調製された酸素吸蔵材料を得る。   The precipitate mixture is slowly led from the tubular flow reactor to the hydrolysis reactor (2), where it may be equilibrated for about 1 hour while mixing the precipitate vigorously with the mixer (7). Since the equilibrium of the precipitation reaction depends on the pH, it is important to take care that the pH value of the solution in the hydrolysis reactor (2) is kept constant. To achieve this, the pH value is monitored online with a pH meter (8) and corrected by adding a basic or acidic solution via feed (5). The resulting product is collected by filtration, washed with deionized water, and finally calcined in air at 400 ° C. for 4 hours to obtain a freshly prepared oxygen storage material.

供給部(6)は、少なくとも1種の他の金属Mの酸化物、有利にアルミナの前駆体溶液を添加するために提供されたものであり、これにより、既に沈殿された粒子上にMの前駆体を沈殿させることができる。これにより、1次粒子が金属Mの沈殿物で被覆される。 Supply unit (6), at least one other oxide of a metal M 2, and the advantage that is provided for the addition of a precursor solution of the alumina, thereby, M on the already precipitated particles The two precursors can be precipitated. Accordingly, the primary particles are coated with a metal precipitate M 2.

本発明による酸素吸蔵材料の製造法は、図2に関連して更に詳説される。   The method for producing an oxygen storage material according to the present invention is described in further detail in connection with FIG.

概して、図2は本発明による酸素吸蔵材料の2つの製造法を示す。方法(A)は本発明の第二の観点による酸素吸蔵材料の製造法のための同時沈殿法であり、一方で方法(B)は本発明の第三の観点による酸素吸蔵材料の製造法のための逐次沈殿法である。   In general, FIG. 2 shows two methods for producing an oxygen storage material according to the present invention. Method (A) is a co-precipitation method for the production of an oxygen storage material according to the second aspect of the invention, while method (B) is a method of production of the oxygen storage material according to the third aspect of the invention. Is a sequential precipitation method.

同時沈殿法により酸素吸蔵材料を調製するために、適当な酸化セリウムの前駆体(例えば硝酸塩)を含有する水溶液Aと、適当な沈殿剤(例えばシュウ酸アンモニウム)の水溶液Dとを、所望のモル比で適当な混合反応器(例えば図1の沈殿反応器(1)の管状流通反応器(5))中で混合する。CexMe Me 1−x−y2−δ型の二成分又は多成分の金属酸化物を配合する場合、前駆体溶液を沈殿溶液Dと接触させる前に前駆体溶液を別個の混合機中で予め混合する。 To prepare the oxygen storage material by the co-precipitation method, an aqueous solution A containing a suitable cerium oxide precursor (eg, nitrate) and an aqueous solution D of a suitable precipitant (eg, ammonium oxalate) are mixed with a desired molar amount. Mix in a suitable mixing reactor in a ratio (eg, the tubular flow reactor (5) of the precipitation reactor (1) of FIG. 1). CexMe 1 y Me n 1-x -y O when 2-[delta] type of the blended metal oxide of the two-component or multi-component, the precursor solution separate mixer prior to contacting the precursor solution and the precipitation solution D Premix in the flask.

沈殿により、Ce/M又はCe/M/Mの微小な1次粒子が形成され、これらはまだ沈殿剤のアニオンを含有している。沈殿させた粒子を濾過により液相から分離し、その後乾燥し、か焼することによって、均質な複合酸化物である所望の酸素吸蔵材料が得られる。か焼の際、1次粒子はより大きな凝集体を形成する。 Precipitation forms fine primary particles of Ce / M 1 or Ce / M 1 / M 2 which still contain the anion of the precipitant. The precipitated particles are separated from the liquid phase by filtration, then dried and calcined to obtain the desired oxygen storage material as a homogeneous composite oxide. Upon calcination, the primary particles form larger aggregates.

図2中の方法(B)には、本発明の第三の観点による酸素吸蔵材料を得るための逐次沈殿法が記載されている。第一の沈殿工程は同時沈殿法と同じである。同時沈殿法と違って、沈殿させた1次粒子を沈殿混合物から分離せず、金属Mの酸化物の前駆体を含有する第三の前駆体溶液Cを添加する。その後、組み合わされた溶液のpH値を適切に調整することにより、第一の工程ですでに形成された1次粒子上にこの前駆体を沈殿させる。 Method (B) in FIG. 2 describes a sequential precipitation method for obtaining an oxygen storage material according to the third aspect of the present invention. The first precipitation step is the same as the simultaneous precipitation method. Unlike co-precipitation, without separating the primary particles precipitated from the precipitation mixture, adding a third precursor solution C containing a precursor of an oxide of a metal M 2. The precursor is then precipitated on the primary particles already formed in the first step by appropriately adjusting the pH value of the combined solution.

本発明による方法のために適当な沈殿剤Dは、前駆体溶液Aと反応し、ほぼ不溶性である沈殿物をもたらす任意の無機又は有機の化学薬品である。例えば、元素周期律表の第1族〜第3族の元素の水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩又はそれらの相応する遊離酸を使用することができる。またアンモニウム塩を使用した。有利に、多座有機配位子、例えばシュウ酸又はクエン酸又はそれらの塩を適用することができ、これらは混合金属酸化物中で金属イオンのための分子スペーサとして作用し、高い元素均質性(elemental homogeneity)をもたらす。   Suitable precipitants D for the process according to the invention are any inorganic or organic chemicals which react with the precursor solution A and give a precipitate which is almost insoluble. For example, hydroxides, carbonates, oxalates, tartrate salts, citrate salts of the elements of Groups 1 to 3 of the Periodic Table of the Elements or their corresponding free acids can be used. An ammonium salt was used. Advantageously, polydentate organic ligands, such as oxalic acid or citric acid or their salts, can be applied, which act as molecular spacers for metal ions in mixed metal oxides and have a high elemental homogeneity (elemental homogeneity).

シュウ酸アンモニウムを使用した場合に最も良好な結果が得られた。一般に、シュウ酸アンモニウムでドープされた酸化セリウムの沈殿物は他の沈殿剤と比較して大きな利点を示す:
a)式(1)によれば、金属シュウ酸塩が高められた温度にさらされた場合、この金属シュウ酸塩は元素炭素のような残留物を形成することなく単に二酸化炭素のようなガス状成分のみへと分解する。
b)シュウ酸塩配位子は、これが二酸化炭素へと分解される場合には電子供与体として作用する(式2a)。これにより、Ce4+からCe3+への部分的な還元及び酸素欠損が生じる(2b)。
c)最終的に、得られた混合酸化物は、市販の参照材料よりも広い孔径を有する更に構造化された表面を示す。
Best results were obtained with ammonium oxalate. In general, cerium oxide precipitates doped with ammonium oxalate show significant advantages over other precipitants:
a) According to equation (1), when a metal oxalate is exposed to an elevated temperature, the metal oxalate will simply form a gas such as carbon dioxide without forming a residue such as elemental carbon. Decomposes only to the state component.
b) The oxalate ligand acts as an electron donor when it is broken down into carbon dioxide (Eq. 2a). This results in partial reduction of Ce 4+ to Ce 3+ and oxygen deficiency (2b).
c) Finally, the resulting mixed oxide shows a more structured surface with a larger pore size than the commercial reference material.

Figure 2004337840
Figure 2004337840

材料の高度の均質性を達成するためには、組み合わされた溶液の強力な混合が必要である。   Achieving a high degree of homogeneity of the material requires vigorous mixing of the combined solutions.

合成された材料の均質性の度合いは、電子分散分光法(EDS)を用いて、か焼された生成物の元素分布を測定することにより決定されることができ、平均値(average value (av))からの各ドープ剤のための標準偏差(standard deviation (sd))の割合として定義される。例えば、Zr及びCeの均質性はそれぞれ比Zr/(Ce+Zr)及びCe/(Ce+Zr)の(sd/av)である。 The degree of homogeneity of the synthesized material, using electron dispersive spectroscopy (EDS), element distribution of the calcined product can be determined by measuring the average value (a verage v alue (av)) is defined as the percentage of the standard deviation (sd) for each dopant. For example, the homogeneity of Zr and Ce is (sd / av) of the ratios Zr / (Ce + Zr) and Ce / (Ce + Zr), respectively.

窒素又はアルゴンのような不活性ガス(9)の小泡を、混合物の乱流を提供する管状沈殿反応器(1)に導通した場合、均質性に関して最も良好な結果得られた。それとは別に、沈殿処理の際の超音波処理の適用に成功した。微小な1次粒子を得るためには、混合物が加水分解反応器(2)を去る前の乱流反応器(1)中での滞留時間を、約0.1〜10秒、有利に約0.1〜約5秒、最も有利に約1〜5秒に保持することが重要である。   The best results with regard to homogeneity were obtained when small bubbles of an inert gas (9) such as nitrogen or argon were passed through a tubular precipitation reactor (1) which provided turbulence of the mixture. Separately, sonication was successfully applied during precipitation. To obtain fine primary particles, the residence time in the turbulence reactor (1) before the mixture leaves the hydrolysis reactor (2) is about 0.1 to 10 seconds, preferably about 0 to 10 seconds. It is important to hold from about 1 to about 5 seconds, most preferably from about 1 to 5 seconds.

有利な実施態様において、得られた材料は約50モル%を上回って約99モル%を下回る量のセリアを含有する。金属Mの酸化物により平衡が形成される。有利に、Mはジルコニウム、カルシウム又はそれらの混合物である。 In a preferred embodiment, the resulting material contains ceria in an amount greater than about 50 mol% and less than about 99 mol%. Equilibrium is formed by an oxide of the metal M 1. Advantageously, M 1 is zirconium, calcium or a mixture thereof.

本発明の酸素吸蔵材料に関する典型的なBET比表面積は、新しい材料に関しては約50〜約200m/gで変動し、平均粒径はd50=0.5〜約1μm(比較のために、市販のセリウム/ジルコニウム混合酸化物:d50=5〜約30μm)で変動する。 Typical BET specific surface areas for the oxygen storage materials of the present invention vary from about 50 to about 200 m 2 / g for new materials, with average particle sizes d 50 = 0.5 to about 1 μm (for comparison, (Commercial cerium / zirconium mixed oxide: d 50 = 5 to about 30 μm).

XRD測定により、約17nm未満の微結晶径を有する単相固溶体の形成が示される。   XRD measurements indicate the formation of a single phase solid solution having a crystallite size of less than about 17 nm.

TPR測定によれば(図3)、この材料は、同一の組成を有する市販の参照材料と比較してより高いOSCを有する。水素消費は典型的には1グラム当たりH0.9ミリモルを上回ることが判明した。更に、より低い発火温度(Tign)が認められた。材料の不均質性の度合いは一般に約5%未満である。 According to TPR measurement (FIG. 3), this material has a higher OSC compared to a commercial reference material having the same composition. Hydrogen consumption was typically found to exceed the H 2 0.9 mmoles per gram. In addition, a lower ignition temperature ( Tign ) was observed. The degree of material heterogeneity is generally less than about 5%.

酸素吸蔵能のみならず所望の材料の温度安定性をも改善するために、他の金属Mの少なくとも1種の酸化物、有利にアルミナの前駆体溶液を、沈殿処理の前(式3a及び3b)又は後(式4b)に、約1〜約80モル%の量で添加してよい。沈殿処理の前にこの添加を行う場合、金属Mの酸化物は均質的にCe/M混合酸化物粒子中に分布しているのに対し、沈殿処理の後にこの添加を行う場合、金属Mの酸化物はCe/M混合酸化物粒子の外表面上に異質的に堆積される。 To also improve the temperature stability of the desired material not the oxygen storage capacity only, at least one oxide of another metal M 2, preferably the precursor solution of alumina, prior to precipitation treatment (formula 3a and 3b) or later (Formula 4b) may be added in an amount of about 1 to about 80 mol%. When performing this added before the precipitation treatment, oxide of a metal M 2 whereas distributed in homogeneously Ce / M 1 mixed oxide particles, when performing the addition after the precipitation treatment, metal oxide of M 2 is heterogeneously deposited on the outer surface of the Ce / M 1 mixed oxide particles.

Figure 2004337840
Figure 2004337840

図2はこれら2つの方法の図式を示す。   FIG. 2 shows a schematic of these two methods.

式(3a)及び(3b)は同時沈殿法(sim)を示し、式(4a)〜(4c)は逐次沈殿法(seq)を示す。これらの式において、Lは前駆体の配位子を表し、PAは沈殿剤を表し、Aは沈殿剤のアニオンを表す。ΔTはか焼時の高められた温度における処理を表す。   Equations (3a) and (3b) show the simultaneous precipitation method (sim), and equations (4a) to (4c) show the sequential precipitation method (seq). In these formulas, L represents the ligand of the precursor, PA represents the precipitant, and A represents the anion of the precipitant. ΔT represents treatment at an elevated temperature during calcination.

熱安定性の更なる改善のために、金属Mの酸化物の前駆体に例えば酸化ランタンの前駆体を添加することによって、約1〜約60モル%の量の1種以上の希土類元素酸化物、有利に酸化ランタンを金属Mの酸化物と混和することができる。 For thermal stability for further improvement, by adding a precursor of the precursor, for example, lanthanum oxide of an oxide of a metal M 2, 1 or more rare earth elements oxides of about 1 to about 60 mole% of the amount things, advantageously lanthanum oxide can be admixed with the oxide of metal M 2.

沈殿法を逐次的に行う場合、適当な塩基性溶液を添加することにより、金属酸化物Mは酸素吸蔵材料の表面上に(混合)水酸化物の形で堆積される。適当な塩基性化合物は、アンモニア、アルカリ水酸化物又はアルカリ土類水酸化物又は水酸化テトラアルキルアンモニウムといった任意の塩基であってよい。アルカリ金属不含の沈殿剤を使用することは有利である。か焼処理中にアルカリ金属を酸素吸蔵材料から除去することはできない。アルカリ金属は後に酸素吸蔵材料を含有する触媒被覆で被覆されたハネカム担体に損傷を与えかねない。従って、アンモニア、水酸化テトラアルキルアンモニウム又は水酸化バリウムを沈殿剤として使用することが最も有利である。 If the precipitation method is performed sequentially, the metal oxide M 2 O x is deposited in the form of a (mixed) hydroxide on the surface of the oxygen storage material by adding a suitable basic solution. Suitable basic compounds may be any base such as ammonia, alkali or alkaline earth hydroxide or tetraalkylammonium hydroxide. It is advantageous to use an alkali metal-free precipitant. Alkali metals cannot be removed from the oxygen storage material during the calcination process. The alkali metal can later damage the honeycomb carrier coated with the catalyst coating containing the oxygen storage material. Therefore, it is most advantageous to use ammonia, tetraalkylammonium hydroxide or barium hydroxide as the precipitant.

本発明は一般的に記載されてきたが、以下の実施例を参照することにより本発明をより容易に理解することが可能であり、その際、以下の実施例は図を用いて提供され、これらは記載がない限り本発明を制限することを意図するものではない。   Although the present invention has been described in general, the present invention can be more readily understood by reference to the following examples, wherein the following examples are provided with the aid of the figures, They are not intended to limit the invention unless stated.

比表面積(SBET)、微結晶径及び不均質性を測定するために、新たに調製した酸素吸蔵材料を使用した。その後この酸素吸蔵材料をTPR測定し、酸素吸蔵能、発火温度Tign及びTPR曲線の幅を測定した。得られたデータを第1表に示す。 Freshly prepared oxygen storage materials were used to measure the specific surface area (S BET ), crystallite size and heterogeneity. Thereafter, the oxygen storage material was subjected to TPR measurement, and the oxygen storage capacity, ignition temperature Tign and width of the TPR curve were measured. Table 1 shows the obtained data.

更に、この材料を空気中で650℃で4時間エージング処理した。エージング後、2回目の比表面積測定を行った。新しい材料とエージングした材料の双方の表面積をも第1表に示す。   Further, this material was aged at 650 ° C. for 4 hours in air. After aging, a second specific surface area measurement was performed. Table 1 also shows the surface area of both the new material and the aged material.

対照実施例R1:
対照実施例R1として使用した酸素吸蔵材料は、400℃で4時間か焼した、市販のCe0.63/Zr0.37混合酸化物である。
Control Example R1:
The oxygen storage material used as Control Example R1 was a commercially available Ce 0.63 / Zr 0.37 mixed oxide calcined at 400 ° C. for 4 hours.

対照実施例R2:(CeO
この例において、比較のために、本発明による方法により純粋な酸化セリウムを製造した。
Control Example R2: (CeO 2 )
In this example, pure cerium oxide was produced by the method according to the invention for comparison.

所望のモル比の硝酸セリウム(III)六水和物1.0モル/lの水溶液及びシュウ酸アンモニウム0.3モル/lの水溶液を一定の流動速度で管状流通反応器中へポンプ輸送した。窒素ガスを流動方向で反応器中に吹き込むことにより乱流を達成した。組み合わされた溶液を一定のpH条件下(pH=4〜5)で加水分解反応器にゆっくりと添加した。硝酸又はアンモニアをそれぞれ必要な量添加することによりpH値を一定に保持した。得られた沈殿物が、1時間の撹拌の間に加水分解溶液と平衡状態に達するようにし、その後この沈殿物を濾別し、0.01モル/lのシュウ酸水溶液で2回洗浄し、空気中で120℃で一晩乾燥させ、最終的に空気中で400℃で4時間か焼した。   A 1.0 mol / l aqueous solution of cerium (III) nitrate hexahydrate and a 0.3 mol / l aqueous solution of ammonium oxalate in the desired molar ratio were pumped into the tubular flow reactor at a constant flow rate. Turbulence was achieved by blowing nitrogen gas into the reactor in the flow direction. The combined solution was added slowly to the hydrolysis reactor under constant pH conditions (pH = 4-5). The pH value was kept constant by adding the required amounts of nitric acid or ammonia respectively. The precipitate obtained was allowed to reach equilibrium with the hydrolysis solution during one hour of stirring, after which the precipitate was filtered off and washed twice with 0.01 mol / l aqueous oxalic acid, Dried in air at 120 ° C. overnight and finally calcined in air at 400 ° C. for 4 hours.

この純粋な酸化セリウムの組成及び物理化学的特性を第1表に示す。触媒試験の結果を第3表及び第4表に示す。   Table 1 shows the composition and physicochemical properties of this pure cerium oxide. Tables 3 and 4 show the results of the catalyst test.

実施例E1:(Ce0.9Ca0.1
対照実施例R2に記載されたように硝酸セリウム(III)を単独で使用する代わりに、1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物溶液及び1.0モル/lの四硝酸カルシウム溶液の水溶液を使用した。実施例R2の方法に従った。
Example E1: (Ce 0.9 Ca 0.1 O 2 )
Instead of using cerium (III) nitrate alone as described in Control Example R2, a 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate solution and 1.0 mol / l tetranitric acid An aqueous solution of a calcium solution was used. The procedure of Example R2 was followed.

最終生成物はセリウム90%及びカルシウム10%を含有していた。この粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 90% cerium and 10% calcium. The properties of this powder are shown in Table 1.

実施例E2:(Ce0.63Zr0.37
対照実施例R2に記載されたように硝酸セリウム(III)を単独で使用する代わりに、1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物溶液及び1.0モル/lの硝酸ジルコニウム溶液の水溶液を使用した。その他の方法は実施例R2に記載の方法に従った。
Example E2: (Ce 0.63 Zr 0.37 O 2 )
Instead of using cerium (III) nitrate alone as described in Control Example R2, a 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate solution and 1.0 mol / l zirconium nitrate An aqueous solution of the solution was used. Other methods followed the method described in Example R2.

最終生成物はセリウム63%及びジルコニウム37%を含有していた。この粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 63% cerium and 37% zirconium. The properties of this powder are shown in Table 1.

実施例E3:(Ce0.8Zr0.2
実施例R2を繰り返したが、但し、セリウムとジルコニウムとのモル比を変化させた。
Example E3: (Ce 0.8 Zr 0.2 O 2 )
Example R2 was repeated, except that the molar ratio of cerium to zirconium was changed.

最終生成物はセリウム80%及びジルコニウム20%を含有していた。この粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 80% cerium and 20% zirconium. The properties of this powder are shown in Table 1.

実施例E4:(Ce0.9Ca0.1×0.5Al、sim)
この実施例において、セリウム、カルシウム及びアルミニウムを含有する酸素吸蔵材料を、上記の同時沈殿法に従って調製した。
Example E4: (Ce 0.9 Ca 0.1 O 2 × 0.5 Al 2 O 3 , sim)
In this example, an oxygen storage material containing cerium, calcium and aluminum was prepared according to the co-precipitation method described above.

1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物、1.0モル/lの硝酸カルシウム及び1.0モル/lの硝酸アルミニウム六水和物の水溶液に、0.3モル/lのシュウ酸アンモニウムの水溶液を添加した。組み合わされた溶液を一定のpH条件下(pH=4〜5)で加水分解反応器にゆっくりと添加した。硝酸又はアンモニアをそれぞれ必要な量添加することによりpH値を一定に保持した。得られた沈殿物が、1時間の撹拌の間に加水分解溶液と平衡状態に達するようにし、その後沈殿物を濾別し、0.01モル/lのシュウ酸水溶液で2回洗浄し、空気中で120℃で一晩乾燥させ、最終的に空気中で400℃で4時間か焼した。   0.3 mol / l in an aqueous solution of 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate, 1.0 mol / l calcium nitrate and 1.0 mol / l aluminum nitrate hexahydrate An aqueous solution of ammonium oxalate was added. The combined solution was added slowly to the hydrolysis reactor under constant pH conditions (pH = 4-5). The pH value was kept constant by adding the required amounts of nitric acid or ammonia respectively. The precipitate obtained was allowed to reach equilibrium with the hydrolysis solution during one hour of stirring, after which the precipitate was filtered off, washed twice with a 0.01 mol / l aqueous solution of oxalic acid, Dried at 120 ° C. overnight in air and finally calcined in air at 400 ° C. for 4 hours.

最終生成物はセリウム90%及びカルシウム10%を含有していた。アルミナの量はCe/Ca混合酸化物の分子量を基準として算出して50モル%であった。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 90% cerium and 10% calcium. The amount of alumina was 50 mol%, calculated on the basis of the molecular weight of the Ce / Ca mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E5:(Ce0.9Ca0.1×0.5Al、seq)
この実施例において、セリウム、カルシウム及びアルミニウムを含有する酸素吸蔵材料を、上記の逐次沈殿法に従って調製した。
Example E5: (Ce 0.9 Ca 0.1 O 2 × 0.5Al 2 O 3, seq)
In this example, an oxygen storage material containing cerium, calcium and aluminum was prepared according to the sequential precipitation method described above.

1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物、1.0モル/lの硝酸カルシウムの水溶液に、0.3モル/lのシュウ酸アンモニウムの水溶液を添加した。得られた沈殿混合物を加水分解反応器にゆっくりと添加し、反応器中で4〜5のpH値で60分間混合した。その後、1.0モル/lの硝酸アルミニウム六水和物の水溶液を添加し、25%アンモニア水溶液を添加することによりpH値をpH=8〜9まで上昇させた。沈殿物を濾別し、0.01モル/lのシュウ酸水溶液で2回洗浄し、空気中で120℃で一晩乾燥させ、最終的に空気中で400℃で4時間か焼した。   An aqueous solution of 0.3 mol / l ammonium oxalate was added to an aqueous solution of 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate and 1.0 mol / l calcium nitrate. The resulting precipitation mixture was slowly added to the hydrolysis reactor and mixed in the reactor at a pH value of 4-5 for 60 minutes. Thereafter, an aqueous solution of 1.0 mol / l aluminum nitrate hexahydrate was added, and the pH value was raised to pH = 8 to 9 by adding a 25% aqueous ammonia solution. The precipitate was filtered off, washed twice with 0.01 mol / l aqueous oxalic acid solution, dried in air at 120 ° C. overnight and finally calcined in air at 400 ° C. for 4 hours.

最終生成物はセリウム90%及びカルシウム10%、及び、Ce/Ca混合酸化物の質量を基準に算出してアルミナ50モル%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 90% cerium and 10% calcium, and 50 mol% alumina based on the mass of the Ce / Ca mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E6:(Ce0.8Zr0.2×0.2Al、seq)
1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物溶液、1.0モル/lの硝酸ジルコニウムの水溶液を0.3モル/lのシュウ酸アンモニウムの水溶液を用いて沈殿させることによる逐次沈殿法により、別の酸素貯蔵材料を調製した。懸濁液を実施例5に従って更に処理した。
Example E6: (Ce 0.8 Zr 0.2 O 2 × 0.2Al 2 O 3, seq)
Sequential by precipitating 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate solution, 1.0 mol / l zirconium nitrate aqueous solution using 0.3 mol / l ammonium oxalate aqueous solution Another oxygen storage material was prepared by the precipitation method. The suspension was further processed according to Example 5.

最終生成物は、セリウム80%及びジルコニウム20%、及び、Ce/Zr混合酸化物の質量を基準に算出してアルミナ20モル%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 80% cerium and 20% zirconium, and 20 mol% alumina, calculated based on the mass of the Ce / Zr mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E7:(Ce0.8Zr0.2×0.4Al、seq)
実施例E6に従って別の試料を調製した。
Example E7: (Ce 0.8 Zr 0.2 O 2 × 0.4Al 2 O 3, seq)
Another sample was prepared according to Example E6.

最終生成物は、セリウム80%及びジルコニウム20%、及び、Ce/Zr混合酸化物の質量を基準に算出してアルミナ40モル%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 80% cerium and 20% zirconium, and 40 mol% alumina, calculated based on the mass of the Ce / Zr mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E8:(Ce0.8Zr0.2×0.4Al×0.03La、seq)
純粋な硝酸アルミニウムに代わり、相応する酸化物として算出して97/3の比である硝酸アルミニウムと硝酸ランタンとの混合物を実施例E7記載の方法で使用した。
Example E8: (Ce 0.8 Zr 0.2 O 2 × 0.4Al 2 O 3 × 0.03La 2 O 3, seq)
Instead of pure aluminum nitrate, a mixture of aluminum nitrate and lanthanum nitrate having a ratio of 97/3, calculated as the corresponding oxide, was used in the method described in Example E7.

最終生成物は、セリウム80%、ジルコニウム20%、及び、Ce/Zr混合酸化物の質量を基準として算出してアルミナ40モル%及びランタン3モル%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 80% cerium, 20% zirconium, and 40 mole% alumina and 3 mole% lanthanum, calculated based on the mass of the Ce / Zr mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E9:(Ce0.8Zr0.2×0.4Al×0.03La seq,Ba)
実施例E8に従った試料。
Example E9: (Ce 0.8 Zr 0.2 O 2 × 0.4Al 2 O 3 × 0.03La 2 O 3 seq, Ba)
Sample according to Example E8.

水酸化バリウムの水溶液を添加することによりアルミナ−ランタン混合酸化物を沈殿させた。最終生成物は、Ce/Zr混合酸化物に関してセリウム80%、ジルコニウム20%、Ce/Zr混合酸化物の質量を基準として算出してアルミナ40モル%、ランタン3%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The alumina-lanthanum mixed oxide was precipitated by adding an aqueous solution of barium hydroxide. The final product contained 80% cerium, 20% zirconium, 40 mole% alumina and 3% lanthanum, calculated based on the mass of the Ce / Zr mixed oxide, with respect to the Ce / Zr mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

実施例E10:(Ce0.7Zr0.2Ca0.1×0.2Al、seq)
実施例E5に従った試料。
Example E10: (Ce 0.7 Zr 0.2 Ca 0.1 O 2 × 0.2Al 2 O 3, seq)
Sample according to Example E5.

1.0モル/lの硝酸セリウム(III)六水和物溶液、1.0モル/lの硝酸ジルコニウム、1.0モル/lの硝酸カルシウムの水溶液を、0.3モル/lのシュウ酸アンモニウムの水溶液を用いて沈殿させた。得られた懸濁液を実施例E5に従って更に処理した。   An aqueous solution of 1.0 mol / l cerium (III) nitrate hexahydrate solution, 1.0 mol / l zirconium nitrate, 1.0 mol / l calcium nitrate was treated with 0.3 mol / l oxalic acid Precipitated using an aqueous solution of ammonium. The resulting suspension was further processed according to Example E5.

最終生成物はセリウム70%、ジルコニウム20%、カルシウム10%、及びCe/Zr混合酸化物の質量を基準として算出してアルミナ20モル%を含有していた。その粉末の特性を第1表に示す。   The final product contained 70% cerium, 20% zirconium, 10% calcium, and 20 mol% alumina, calculated based on the mass of the Ce / Zr mixed oxide. Table 1 shows the characteristics of the powder.

本発明により合成された材料を第1表及び第2表に示す。データは、市販の参照材料と比較した、材料の比表面積及び全OSCに対する上記の調製法の有利な効果を明確に示している。   Tables 1 and 2 show the materials synthesized according to the present invention. The data clearly show the advantageous effects of the above preparation method on the specific surface area of the material and on the total OSC compared to a commercial reference material.

更に、殊に被覆処理を逐次的に実施した場合(試料E5〜E10)の、他の金属酸化物、Mによりドープされた酸化セリウムの被覆のプラスの効果は、図4及び図5からも見て取れる。被覆によりBET比表面積の安定化がもたらされ、それにより、上昇された温度における1次粒子の焼結が回避される。これはより小さな微結晶径によっても示され得る。更に、被覆の高多孔性表面に起因し得るTPRプロフィールのより幅広い温度窓が認められ、これによりガス状成分は酸素吸蔵材料の活性部位に良好に到達する。 Furthermore, the positive effect of the coating of cerium oxide doped with another metal oxide, M 2 O x , especially when the coating process is performed sequentially (samples E5 to E10), is shown in FIGS. Can also be seen from The coating provides a stabilization of the BET specific surface area, thereby avoiding sintering of the primary particles at elevated temperatures. This can also be indicated by a smaller crystallite size. In addition, a broader temperature window of the TPR profile is observed, which can be attributed to the highly porous surface of the coating, which allows the gaseous components to better reach the active sites of the oxygen storage material.

Figure 2004337840
Figure 2004337840

触媒調製:
以下で触媒を調製し、そのライトオフ温度及びCO/NO交叉転化率(cross-over conversion)に関して試験した。
Catalyst preparation:
The catalyst was prepared below and tested for its light-off temperature and CO / NO x cross-over conversion.

所定の汚染物質に関するライトオフ温度T50とは、個々の汚染物質が50%転化される際の排ガス温度である。異なる汚染物質に対してライトオフ温度は異なり得る。 The light-off temperature T 50 for a given contaminant, a gas temperature at which the individual pollutant is converted 50%. Light-off temperatures may be different for different contaminants.

排ガスのラムダ値を1未満の値から1を上回る値へ、又はその逆へ変化させることにより、いわゆるCO/NO交叉転化率を測定する。ラムダ値が1未満の場合、NO転化率(窒素への還元)が高いのに対し、CO転化率(二酸化炭素への酸化)は低い。ラムダ値が上昇するにつれてNOの転化率は低下し、かつCOの転化率は上昇する。交叉点における転化率がCO/NO交叉転化率である。CO/NO交叉転化率はCO及びNOに関して同時に達成され得る最も高い転化率である。この交叉転化率が高くなるにつれて触媒の動的挙動は良好となる。 By changing the lambda value of the exhaust gas from a value below 1 to a value above 1 or vice versa, the so-called CO / NO x cross-conversion is measured. If the lambda value is less than 1, while NO x conversion (reduction to nitrogen) is high, CO conversion (oxidation to carbon dioxide) is low. Conversion of the NO x as lambda value is increased is reduced, and the conversion of CO increases. The conversion at the crossing point is the CO / NO x cross conversion. CO / NO x cross conversion is the highest conversion that can be achieved simultaneously for CO and NO x . The higher the cross conversion, the better the dynamic behavior of the catalyst.

きん青石製の慣用のハネカム担体62cm−2/0.17mm(400cpsi/6.5ミル)を、第1表記載の数種のセリア/ジルコニアベースの混合酸化物を含有する触媒的に活性な被覆で被覆することにより触媒を調製し、触媒活性に関して試験した。本発明による触媒を以下の原料を使用して調製した:
La/Al:酸化ランタンとして算出して3質量%のランタンで安定化されたγ−アルミナ、もたらされた比表面積:140m/g;平均粒径:d50〜15μm;
酸素吸蔵材料:第1表を参照のこと
BaO:酸化バリウム、工業純度
Pd(NO:硝酸パラジウム
Rh(NO:硝酸ロジウム
触媒担体:きん青石;62cm−2/0.17mm(400cpsi/6.5ミル);体積:0.6181
触媒対照実施例RC1:
モル比6:6:1のLa−安定化γ−Al、酸素吸蔵材料R1及びBaOを脱イオン水中で混合し、45質量%の固形分を含有する分散液を得た。懸濁液を粉砕し、平均粒径を2〜3μmとした。
The honeycomb carrier 62cm -2 /0.17mm(400cpsi/6.5 mils) of cordierite-made conventional catalytically active coating containing several ceria / zirconia-based mixed oxide of Table 1, wherein Was prepared and tested for catalytic activity. The catalyst according to the invention was prepared using the following raw materials:
La / Al 2 O 3 : γ-alumina stabilized with 3% by weight of lanthanum, calculated as lanthanum oxide, resulting specific surface area: 140 m 2 / g; average particle size: d 50 -15 μm;
Oxygen storage material: see Table 1 BaO: barium oxide, industrial purity Pd (NO 3 ) 2 : palladium nitrate Rh (NO 3 ) 3 : rhodium nitrate Catalyst carrier: Kinsokuishi; 62 cm −2 /0.17 mm ( 400 cpsi / 6.5 mil); volume: 0.6181
Catalyst Control Example RC1:
La-stabilized γ-Al 2 O 3 at a molar ratio of 6: 6: 1, oxygen storage material R1 and BaO were mixed in deionized water to obtain a dispersion containing 45% by mass of solids. The suspension was pulverized to an average particle size of 2-3 μm.

セラミックハネカム担体をこの懸濁液に浸漬し、所望のウォッシュコート負荷を伴う均質な被覆を得、空気中で120℃で1時間乾燥させ、最終的に空気中で500℃で2時間か焼した。引き続き、触媒被覆を硝酸パラジウムの溶液に含浸させ、再度乾燥させてか焼した。完成層は以下の量のウォッシュコート成分を含有していた:   A ceramic honeycomb carrier is dipped in this suspension to obtain a homogeneous coating with the desired washcoat load, dried in air at 120 ° C for 1 hour and finally calcined in air at 500 ° C for 2 hours. did. Subsequently, the catalyst coating was impregnated with a solution of palladium nitrate, dried again and calcined. The finished layer contained the following amounts of washcoat ingredients:

Figure 2004337840
Figure 2004337840

この触媒を以下でRC1と表現する。第3表及び第4表に示した他の全ての触媒をRC2及びC1〜C10と表現する。酸素吸蔵材料R1の代わりに、これらの触媒は、触媒RC1中の質量分率と同じ質量分率を有する吸蔵材料R2及びE1〜E10を含有する。   This catalyst is referred to below as RC1. All other catalysts shown in Tables 3 and 4 are designated RC2 and C1 to C10. Instead of oxygen storage material R1, these catalysts contain storage materials R2 and E1 to E10 having the same mass fraction as in catalyst RC1.

触媒試験:
触媒試験の前に、上記触媒を、水10体積%、酸素10体積%及び窒素80体積%を含有する雰囲気中で985℃で16時間熱水条件下でエージングさせた。円筒形コア(直径:25.4mm;長さ:76.2mm)を用いてモデルガステストベンチ中で触媒試験を実施した。触媒活性の検出として、合成モデルガス条件下でのライトオフ試験(第2表参照)を行った。触媒を、15℃/分の温度勾配及び225000h−1の空間速度で室温から500℃に加熱した。変調周波数1Hz、振幅±0.8A/Fで、排ガスのラムダ値はλ=0.99であった。この測定の結果は第3表から見て取れる。
Catalyst test:
Prior to the catalyst test, the catalyst was aged under hydrothermal conditions at 985 ° C. for 16 hours in an atmosphere containing 10% by volume of water, 10% by volume of oxygen and 80% by volume of nitrogen. The catalyst test was performed in a model gas test bench using a cylindrical core (diameter: 25.4 mm; length: 76.2 mm). As a detection of the catalyst activity, a light-off test (see Table 2) was performed under a synthetic model gas condition. The catalyst was heated from room temperature to 500 ° C. with a temperature gradient of 15 ° C./min and a space velocity of 225000 h −1 . The modulation frequency was 1 Hz, the amplitude was ± 0.8 A / F, and the lambda value of the exhaust gas was λ = 0.99. The results of this measurement can be seen in Table 3.

モデル排ガスの組成を第2表に、触媒試験の結果を第3表に示す。   Table 2 shows the composition of the model exhaust gas, and Table 3 shows the results of the catalyst test.

Figure 2004337840
Figure 2004337840

触媒のライトオフ温度を測定した後、CO/NO交叉転化率を測定した。この目的のために、225000h−1の空間速度で2つの異なる温度(400℃及び450℃)でラムダ値を0.99から1.01へと連続的に上昇させた。このラムダ値の変化の間、NO転化率は高転化率から低転化率へと低下するが、CO転化率の挙動はその逆である。交叉点における転化率の値がCO/NO交叉転化率である。 After measuring the light-off temperature of the catalyst, the CO / NO x cross-conversion was measured. For this purpose, the lambda value was increased continuously from 0.99 to 1.01 at two different temperatures (400 ° C. and 450 ° C.) at a space velocity of 225000 h −1 . During this lambda value change, the NO x conversion falls from a high conversion to a low conversion, but the behavior of the CO conversion is the opposite. The value of the conversion at the crossing point is the CO / NO x cross conversion.

所定の温度におけるCO/NO交叉転化率及び相応する炭化水素転化率を第4表に示す。 Table 4 shows the CO / NO x cross-conversion and the corresponding hydrocarbon conversion at the given temperatures.

Figure 2004337840
Figure 2004337840

50値で表された上記触媒のライトオフ温度を第3表に示す。T50値は汚染物質の50%が転化する際の温度に相当する。本発明の酸素吸蔵材料を含有する触媒のライトオフ温度は、殊にアルミナ被覆材料を選択した場合、参照触媒RC1と比較して著しく低い。触媒C9の場合、最も良好な結果が得られた。これにより、本発明による触媒の更なる動的機構が明確に実証される。これは、第4表に示したCO/NO交叉値から裏付けられる。 Table 3 shows the light-off temperature of the catalyst expressed as T50 value. The T 50 value corresponds to the temperature at which 50% of the contaminants are converted. The light-off temperature of the catalyst containing the oxygen storage material of the present invention is significantly lower than that of the reference catalyst RC1, especially when an alumina-coated material is selected. In the case of catalyst C9, the best results were obtained. This clearly demonstrates a further dynamic mechanism of the catalyst according to the invention. This is supported by the CO / NO x crossover values shown in Table 4.

本発明は本発明の特別な実施態様と関連づけて記載されたが、更なる変更が可能であり、本発明は、一般に本発明の原則に従いかつ本発明が属する分野内での公知又は慣用の実地や、上記の、及び請求項に記載された本質的な特徴に適用することができるものといった、本発明の開示からの逸脱を含む、本発明の全ての変法、使用又は適応を網羅するものと理解される。   Although the present invention has been described in connection with specific embodiments thereof, further modifications are possible and the present invention is generally in accordance with the principles of the invention and known or customary practice within the field to which the invention pertains. And covers all variations, uses, or adaptations of the invention, including any deviations from the disclosure, including those applicable to the essential features described above and in the claims. Is understood.

沈殿反応器の配置を示す概略図。Schematic showing the arrangement of the precipitation reactor. 同時被覆法(A)及び逐次被覆法(B)を示す図。The figure which shows the simultaneous coating method (A) and the sequential coating method (B). 市販の参照材料(R1)と比較した、材料E1〜E3のTPR測定の結果を示す図。The figure which shows the result of TPR measurement of the materials E1-E3 compared with the commercially available reference material (R1). 被覆されていないE3、被覆されたE6(Al20モル%)及びE7(Al40モル%)の被覆量が全OSCに与える影響を参照材料R1と比較して示す図。E3 uncoated diagram coating amount in comparison with reference material R1 impact on the total OSC of coated E6 (Al 2 O 3 20 mol%) and E7 (Al 2 O 3 40 mol%). 材料E4及びE5の沈殿法(同時又は逐次)がTPRにより測定された全OSCに与える影響を示す図。The figure which shows the influence which the precipitation method (simultaneous or sequential) of the material E4 and E5 has on the total OSC measured by TPR.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 沈殿反応器
2 加水分解反応器
3 前駆体溶液供給部
4 沈殿溶液供給部
5 管状流通反応器
6 供給部
7 混合機
8 pHメータ
9 ガス供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Precipitation reactor 2 Hydrolysis reactor 3 Precursor solution supply part 4 Precipitation solution supply part 5 Tubular flow reactor 6 Supply part 7 Mixer 8 pH meter 9 Gas supply part

Claims (24)

酸化セリウムと、アルカリ土類金属、希土類金属、ジルコニウム、亜鉛、コバルト、銅及びマンガンから成る群から選択された第二の金属Mの酸化物少なくとも1種とを含有する酸素吸蔵材料において、酸化セリウムと第二の金属酸化物とがCe/M混合酸化物粒子を形成することを特徴とする酸素吸蔵材料。 Cerium oxide, alkaline earth metals, rare earth metals, zirconium, zinc, cobalt, in the oxygen storage material containing an oxide of at least one second metal M 1 selected from the group consisting of copper and manganese oxide, An oxygen storage material, wherein cerium and a second metal oxide form Ce / M 1 mixed oxide particles. 酸素吸蔵材料が、更に、アルミニウム、マンガン、ジルコニウム、ケイ素、チタン、ガリウム、インジウム、ランタン及びそれらの混合物から成る群から選択された金属Mの酸化物を含有する、請求項1記載の酸素吸蔵材料。 Oxygen storage material further, aluminum, manganese, zirconium, silicon, titanium, gallium, indium, lanthanum-containing and oxide of a metal M 2 selected from the group consisting of a mixture thereof, the oxygen storage of claim 1, wherein material. 金属Mの酸化物がセリウムの酸化物と金属Mの酸化物との混合酸化物を形成する、請求項2記載の酸素吸蔵材料。 Oxides of the metal M 2 to form a mixed oxide of an oxide of the oxide and the metal M 1 of cerium, oxygen storage material of claim 2 wherein. 金属Mがカルシウム又はジルコニウムであり、金属Mがアルミニウムである、請求項3記載の酸素吸蔵材料。 Metal M 1 is calcium or zirconium, a metal M 2 is aluminum, oxygen storage material according to claim 3, wherein. Ce/M/M混合酸化物の微結晶径が約10nm未満である、請求項4記載の酸素吸蔵材料。 Crystallite size of Ce / M 1 / M 2 mixed oxide is less than about 10 nm, the oxygen storage material of claim 4 wherein. 金属Mの酸化物がCe/M混合酸化物粒子の表面上に堆積されている、請求項2記載の酸素吸蔵材料。 Oxides of the metal M 2 is deposited on the surface of the Ce / M 1 mixed oxide particles, the oxygen storage material of claim 2 wherein. 金属Mがカルシウム又はジルコニウムであり、金属Mがアルミニウムである、請求項6記載の酸素吸蔵材料。 Metal M 1 is calcium or zirconium, a metal M 2 is aluminum, the oxygen storage material of claim 6 wherein. 金属Mの酸化物が希土類金属の酸化物と混和されている、請求項7記載の酸素吸蔵材料。 Oxides of the metal M 2 are admixed with oxides of rare earth metals, the oxygen storage material of claim 7, wherein. 金属Mと混和された希土類金属がランタンである、請求項8記載の酸素吸蔵材料。 Rare earth metal is admixed with the metal M 2 is lanthanum, oxygen storage material of claim 8. セリウムを、Ce/M混合酸化物粒子の組成に対して約50モル%を上回って約99モル%を下回る量で含有し、その際、金属Mの酸化物が、酸素吸蔵材料の全組成に対して約1モル%〜約80モル%の量で存在する、請求項3から6までのいずれか1項記載の酸素吸蔵材料。 Cerium, in an amount below about 99 mole percent greater than about 50 mole% relative to the composition of Ce / M 1 mixed oxide particles, in which, the oxide of a metal M 2, the total of the oxygen storage material The oxygen storage material of any one of claims 3 to 6, wherein the oxygen storage material is present in an amount from about 1 mol% to about 80 mol% based on the composition. 水素消費により測定された酸素吸蔵能が、1グラム当たり水素少なくとも約0.9ミリモルである、請求項10記載の酸素吸蔵材料。   The oxygen storage material of claim 10, wherein the oxygen storage capacity as measured by hydrogen consumption is at least about 0.9 millimoles of hydrogen per gram. −TPR曲線の温度窓が120℃よりも広い、請求項11記載の酸素吸蔵材料。 H 2-TPR temperature window of the curve is wider than 120 ° C., the oxygen storage material of claim 11, wherein. 酸化セリウム及び金属Mの酸化物が単相混合酸化物固溶体を形成する、請求項1記載の酸素吸蔵材料。 Oxides of cerium oxide and a metal M 1 to form a single phase mixed oxide solid solution, the oxygen storage material of claim 1, wherein. 酸化セリウム、金属Mの酸化物及び金属Mの酸化物が単相混合酸化物固溶体を形成する、請求項3記載の酸素吸蔵材料。 Cerium oxide, oxides of metals M 1 and oxides of a metal M 2 forms a single phase mixed oxide solid solution, the oxygen storage material according to claim 3, wherein. 請求項1記載の酸素吸蔵材料の製造法において、以下の工程:
a)酸化セリウム前駆体の水溶液と金属Mの酸化物の前駆体の水溶液とを混合し、混合物を形成する工程;
b)混合物に第一の沈殿剤を添加し、沈殿物を含む水性懸濁液を形成する工程;及び
c)懸濁液から沈殿物を分離し、該沈殿物を乾燥及びか焼する工程
を含むことを特徴とする、請求項1記載の酸素吸蔵材料の製造法。
The method for producing an oxygen storage material according to claim 1, wherein:
step a) mixing an aqueous solution of a precursor of an oxide of an aqueous solution of cerium oxide precursor and the metal M 1, to form a mixture;
b) adding a first precipitant to the mixture to form an aqueous suspension containing the precipitate; and c) separating the precipitate from the suspension, drying and calcining the precipitate. The method for producing an oxygen storage material according to claim 1, wherein the oxygen storage material is contained.
別の金属Mの酸化物の前駆体を添加し、工程a)の混合物中で前駆体溶液を形成する請求項15記載の方法。 Adding a precursor of another oxide of the metal M 2, The method of claim 15, wherein forming the precursor solution in the mixture of step a). 工程c)において水性懸濁液から沈殿物を分離する前に、別の金属Mの酸化物の前駆体を工程b)からの懸濁液に添加し、第二の沈殿剤を添加することにより沈殿物上に堆積させることを特徴とする、請求項15記載の方法。 Before separating the precipitate from the aqueous suspension in step c), it was added a precursor of another oxide of the metal M 2 to the suspension from step b), adding a second precipitant The method according to claim 15, wherein the method deposits on the sediment. 第一の沈殿剤としてシュウ酸アンモニウムを使用する、請求項15記載の方法。   The method according to claim 15, wherein ammonium oxalate is used as the first precipitant. Ce/M固溶体粒子の表面上にMを堆積させるための第二の沈殿剤として水酸化バリウムを使用する、請求項17記載の方法。 Using barium hydroxide as a second precipitant for depositing M 2 on the surface of the ce / M 1 solid solution particles The method of claim 17. 気体窒素を反応器中へと発泡させることにより、工程a)における混合を管状流通反応器中で実施する、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the mixing in step a) is performed in a tubular flow reactor by bubbling gaseous nitrogen into the reactor. セリウム金属、M及びMを含有する前駆体溶液の混合をマイクロ波処理により達成する、請求項16記載の方法。 To achieve cerium metal, the mixing of the precursor solution containing M 1 and M 2 by the microwave treatment method of claim 16, wherein. セリウム金属、M及びMを含有する前駆体溶液の混合を超音波処理により達成する、請求項16記載の方法。 Cerium metal, achieved by sonication mixing of precursor solution containing M 1 and M 2, The method of claim 16, wherein. 請求項1記載の酸素吸蔵材料を含有する、内燃機関の排ガス浄化用触媒。   An exhaust gas purifying catalyst for an internal combustion engine, comprising the oxygen storage material according to claim 1. 請求項3又は6記載の酸素吸蔵材料を含有する、内燃機関の排ガス浄化用触媒。   An exhaust gas purifying catalyst for an internal combustion engine, comprising the oxygen storage material according to claim 3.
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