JP2005193179A - Inorganic oxide powder, catalyst carrier and catalyst - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic oxide powder having a sufficiently superior heat resistance, a precursor of the inorganic oxide powder capable of forming the inorganic oxide powder, a catalyst carrier using the above inorganic oxide powder and a catalyst using the catalyst carrier. <P>SOLUTION: The inorganic oxide powder of the present invention for solving the above problem comprises Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, a metal oxide which does not form a complex oxide with Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and a rare-earth element and/or a rare-earth oxide. Not less than 80% of primary particles of the metal oxide have a particle size of not more than 100 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無機酸化物粉末、その無機酸化物粉末を用いた触媒担体、及びその触媒担体を備える触媒に関するものである。   The present invention relates to an inorganic oxide powder, a catalyst carrier using the inorganic oxide powder, and a catalyst including the catalyst carrier.

近年、人間を取り巻く環境に存在し得る成分であって人体に影響を及ぼす可能性のある有害ガスの存在が問題視されるようになってきており、例えば建築資材等から空気中に発散するアルデヒド類や、自動車排ガス中の有害成分であるNOx、CH及びCOを確実に浄化することが可能な技術の開発が望まれている。   In recent years, the presence of harmful gases that can exist in the environment surrounding humans and can affect the human body has been regarded as a problem. For example, aldehydes emitted from the building materials into the air Development of technology capable of reliably purifying NOx, CH and CO, which are harmful components in automobile exhaust gas, is desired.

このような背景の下で、有害ガスを浄化するための各種触媒が開発されており、例えば特許文献1には、内燃機関からの排気を処理するための、安価で安定なスリーウエイ触媒系の開発を意図した、第一層と第二層を含む層状触媒複合体であって、 該第一層が、 第一支持体、 この第一層内の実質的にただ1つの白金族金属成分である少なくとも1種の第一パラジウム成分、 該第一パラジウム成分と密に接触している第一酸素貯蔵成分、 任意に第一ジルコニウム成分、 任意に少なくとも1種の第一アルカリ土類金属成分、および 任意にランタン金属成分およびネオジム金属成分から成る群から選択される少なくとも1種の第一希土類金属成分、を含み、ここで、該第一層が、少なくとも1種の第一アルカリ土類金属成分および少なくとも1種の第一希土類金属成分を必要とし、そして 該第二層が、 第二支持体、 この第二層内の実質的にただ1つの白金族金属成分である少なくとも1種の第二パラジウム成分、 任意に第二ジルコニウム成分、 任意に少なくとも1種の第二アルカリ土類金属成分、および 任意にランタン金属成分およびネオジム金属成分から成る群から選択される少なくとも1種の第二希土類金属成分、を含み、ここで、該第二層が、少なくとも1種の該第二アルカリ土類金属成分および少なくとも1種の第二希土類金属成分を必要とし、該第一および第二支持体が同一もしくは異なりそしてアルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、アルミノ−シリケート類、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−クロミアおよびアルミナ−セリアから成る群から選択される活性化された化合物である層状触媒複合体が記載されている。   Under such circumstances, various catalysts for purifying harmful gases have been developed. For example, Patent Document 1 discloses an inexpensive and stable three-way catalyst system for treating exhaust gas from an internal combustion engine. A layered catalyst composite comprising a first layer and a second layer, intended for development, wherein the first layer comprises a first support, substantially only one platinum group metal component in the first layer. At least one first palladium component, a first oxygen storage component in intimate contact with the first palladium component, optionally a first zirconium component, optionally at least one first alkaline earth metal component, and Optionally, at least one first rare earth metal component selected from the group consisting of a lanthanum metal component and a neodymium metal component, wherein the first layer comprises at least one first alkaline earth metal component and At least 1 At least one second palladium component that requires a first rare earth metal component and wherein the second layer is a second support, substantially only one platinum group metal component within the second layer; Optionally a second zirconium component, optionally at least one second alkaline earth metal component, and optionally at least one second rare earth metal component selected from the group consisting of a lanthanum metal component and a neodymium metal component. Wherein the second layer requires at least one second alkaline earth metal component and at least one second rare earth metal component, the first and second supports being the same or different and alumina Activated silica selected from the group consisting of silica, silica-alumina, alumino-silicates, alumina-zirconia, alumina-chromia and alumina-ceria Layered catalyst composites are described a compound.

また、特許文献2には、従来の触媒よりも耐久性が向上し、高温耐久後においても優れた低温活性と浄化性能を有する排気ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供することを意図して、触媒成分担持層を有する一体構造型触媒において、触媒成分として少なくともロジウムとジルコニウム酸化物を含み、該ジルコニウム酸化物が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、イットリウム及びランタンからなる群より選ばれた少なくとも1種を含有する排気ガス浄化用触媒が提案されている。該ジルコニウム酸化物は、上記少なくとも1種とジルコニウムの各水溶性塩を水に溶解又は分散させた後、アンモニア水あるいはアンモニウム化合物の水溶液を加え、溶液のpHを6.0から10.0の範囲になるように調整した後、水分を除去して乾燥し、次いで焼成して得る旨が開示されている。   Patent Document 2 intends to provide an exhaust gas purifying catalyst having improved low-temperature activity and purifying performance even after high-temperature endurance, and a method for producing the same, as compared with conventional catalysts. In the monolithic catalyst having the catalyst component-supporting layer, the catalyst component includes at least rhodium and zirconium oxide, and the zirconium oxide is at least selected from the group consisting of magnesium, calcium, strontium, barium, yttrium and lanthanum. An exhaust gas purifying catalyst containing one kind has been proposed. The zirconium oxide is prepared by dissolving or dispersing the water-soluble salt of at least one of the above and zirconium in water, and then adding aqueous ammonia or an aqueous solution of an ammonium compound to adjust the pH of the solution to a range of 6.0 to 10.0. It is disclosed that after being adjusted to become, after removing moisture, it is dried and then calcined.

さらに、特許文献3には、Zr酸化物と、該Zr酸化物と固溶しない金属Mの酸化物との混合物であり、該Zr酸化物と該金属Mの酸化物とがnmスケールで均一に分散している微細混合酸化物粉末が提案されている。この特許文献3において、上記微細混合酸化物粉末は、高温耐久後にも大きな比表面積と細孔容積をもち、貴金属を担持して触媒とした場合にも高温耐久後に貴金属の粒成長が抑制されることが意図されている。
特表平9−500570号公報 特開平9−141098号公報 特開2003−20227号公報
Further, Patent Document 3 discloses a mixture of a Zr oxide and an oxide of a metal M that does not form a solid solution with the Zr oxide. The Zr oxide and the oxide of the metal M are uniformly distributed on the nm scale. Dispersed fine mixed oxide powders have been proposed. In this Patent Document 3, the fine mixed oxide powder has a large specific surface area and pore volume even after high temperature durability, and when noble metal is supported as a catalyst, grain growth of the noble metal is suppressed after high temperature durability. Is intended.
JP-T 9-500570 JP-A-9-141098 JP 2003-20227 A

しかしながら、本発明者らは、上記特許文献1〜3に記載のものを始めとする従来の触媒について詳細に検討を行ったところ、これらの従来の触媒は、いずれも十分な耐熱性を有しているものではないことを見出した。さらに、かかる十分な耐熱性を有していない触媒、例えば上記従来の触媒を排ガス浄化触媒として用いると、自動車排ガスは600〜1100℃程度の高温であるため、その触媒のCO(一酸化炭素)及びCH(炭化水素)酸化活性並びにNOx(窒素酸化物)還元活性が経時的に低下してしまい、排ガス浄化触媒として十分な機能を有しなくなることが明らかになった。   However, the present inventors have studied in detail the conventional catalysts including those described in Patent Documents 1 to 3, and all of these conventional catalysts have sufficient heat resistance. I found out that it is not. Further, when such a catalyst that does not have sufficient heat resistance, for example, the above-described conventional catalyst is used as an exhaust gas purification catalyst, the exhaust gas of automobiles is at a high temperature of about 600 to 1100 ° C., so that CO (carbon monoxide) of the catalyst And CH (hydrocarbon) oxidation activity and NOx (nitrogen oxide) reduction activity have decreased over time, and it has become clear that the catalyst does not have a sufficient function as an exhaust gas purification catalyst.

このような触媒の耐熱性に影響を与える因子の一つとしては、触媒の担体に用いられる無機酸化物粉末の耐熱性が不十分であることが考えられる。すなわち、耐熱性が十分ではない無機酸化物粉末からなる担体上に金属を担持して得られた触媒を用いると、高温環境下でその担体のシンタリングが発生し、それにより担持された金属の粒成長が促進されるため、触媒としての比表面積及び細孔容積が減少し、触媒活性が低下すると推定される。   As one of the factors affecting the heat resistance of such a catalyst, it is considered that the heat resistance of the inorganic oxide powder used for the catalyst carrier is insufficient. That is, when a catalyst obtained by supporting a metal on a support made of an inorganic oxide powder with insufficient heat resistance is used, sintering of the support occurs under a high temperature environment, and the supported metal Since the grain growth is promoted, it is presumed that the specific surface area and pore volume as a catalyst are reduced, and the catalytic activity is lowered.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、十分に優れた耐熱性を有する無機酸化物粉末、その無機酸化物粉末を用いた触媒担体、及びその触媒担体を用いた触媒を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an inorganic oxide powder having sufficiently excellent heat resistance, a catalyst carrier using the inorganic oxide powder, and a catalyst using the catalyst carrier. The purpose is to do.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、無機酸化物粉末を構成する酸化物材料の組み合わせを適当に選択し、しかも無機酸化物粉末中の一次粒子の粒子径を調整することにより、高温環境下においても酸化物の粒成長が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have appropriately selected a combination of oxide materials constituting the inorganic oxide powder, and further, set the particle size of the primary particles in the inorganic oxide powder. As a result of the adjustment, it was found that the grain growth of the oxide is suppressed even under a high temperature environment, and the present invention has been completed.

本発明の無機酸化物粉末は、Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物とを含有し、一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有することを特徴とする。ここで、「金属酸化物」の「金属」には、Siをも含むこととし、したがって「金属酸化物」にはSiOも含まれることとする。 Inorganic oxide powder of the present invention, Al 2 O 3, containing a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, a rare earth element and / or rare earth oxides, 80% of the primary particles The above has a particle diameter of 100 nm or less. Here, “metal” of “metal oxide” includes Si, and therefore “metal oxide” includes SiO 2 .

かかる無機酸化物粉末が十分に優れた耐熱性を有する要因について、本発明者らは以下のように考えている。ただし要因はこれらに限定されない。   The present inventors consider the following factors regarding the reason why such inorganic oxide powder has sufficiently excellent heat resistance. However, the factors are not limited to these.

従来の無機酸化物粉末は、例えば特許文献1に記載されたもののように、Alと、ZrOのようなAlとの複合酸化物を形成しない金属酸化物とを含有するものであっても、それぞれの酸化物の一次粒子が分散性に乏しく、いずれかの酸化物の一次粒子が偏在しやすい状態、ずなわち、上記金属酸化物の一次粒子からなる集合体が偏在しやすい状態、及び/又は、Alの一次粒子からなる集合体が偏在しやすい状態にある。かかる無機酸化物粉末が高温環境下に置かれると、特にAlとの複合酸化物を形成しない金属酸化物の一次粒子同士が凝集及び/又は結合してしまうと考えられる。 Conventional inorganic oxide powder, for example as those described in Patent Document 1 contains an Al 2 O 3, a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, such as ZrO 2 Even if the primary particles of each oxide are poorly dispersible, the primary particles of any oxide are likely to be unevenly distributed, that is, the aggregates of the primary particles of the metal oxide are unevenly distributed. The aggregates composed of primary particles of Al 2 O 3 tend to be unevenly distributed. When such an inorganic oxide powder is placed in a high temperature environment, it is considered that primary particles of metal oxide that do not form a composite oxide with Al 2 O 3 are aggregated and / or bonded.

また、例えば特許文献2に記載された無機酸化物粉末は、ZrOにイットリウム等の希土類元素などを添加して含有させることにより、高温耐久性の向上を図っているものである。しかしながら、添加された元素はいずれも高温環境下でZrOに固溶して複合酸化物を形成する性質を有するものである。したがって、そのような無機酸化物粉末中には、高温環境下で得られた複合酸化物の一次粒子が拡散する際に障壁となるものは含有されていないので、結果として上記一次粒子同士がシンタリングにより凝集及び/又は結合してしまうと推定される。 For example, the inorganic oxide powder described in Patent Document 2 is intended to improve high-temperature durability by adding a rare earth element such as yttrium to ZrO 2 . However, all of the added elements have a property of forming a complex oxide by dissolving in ZrO 2 under a high temperature environment. Therefore, such an inorganic oxide powder does not contain a barrier when the primary particles of the composite oxide obtained in a high temperature environment diffuse, and as a result, the primary particles are sintered together. It is presumed that the ring aggregates and / or bonds.

さらに、例えば特許文献3に記載された無機酸化物粉末は、ZrOとそのZrOに固溶しない金属酸化物としてのAlとがナノメートルスケールで均一に分散されている。したがって、このような無機酸化物粉末においては、それぞれの酸化物の一次粒子が互いに拡散障壁となり、それらの一次粒子の粒成長は上述した無機酸化物粉末におけるものと比較すると抑制される傾向にある。しかしながら、かかる無機酸化物粉末であっても、高温環境下に比較的長時間置かれていたり、あるいは、自動車排ガス中のような、雰囲気ガスの状態が短時間で変化するような高温環境下に置かれていたりすると、一次粒子の粒成長が進行するため、十分な耐熱性を有しているとはいえないことが確認された(比較例3参照)。 Furthermore, for example, in the inorganic oxide powder described in Patent Document 3, ZrO 2 and Al 2 O 3 as a metal oxide not dissolved in ZrO 2 are uniformly dispersed on a nanometer scale. Therefore, in such an inorganic oxide powder, the primary particles of the respective oxides serve as diffusion barriers, and the grain growth of these primary particles tends to be suppressed as compared with that in the above-described inorganic oxide powder. . However, even such inorganic oxide powders are placed in a high temperature environment for a relatively long time, or in a high temperature environment where the state of the atmospheric gas changes in a short time, such as in an automobile exhaust gas. If it is placed, the grain growth of the primary particles proceeds, so it was confirmed that it cannot be said to have sufficient heat resistance (see Comparative Example 3).

一方、本発明の無機酸化物粉末においては、Alと共に含有される金属酸化物が、そのAlとの複合酸化物を形成しない性質を有するため、それらの酸化物からなる複合酸化物の一次粒子はほとんど存在せず、それぞれの単独酸化物の一次粒子が存在することとなる。さらに、一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有しているため、互いの種類の一次粒子が介在した状態、すなわち、同種の一次粒子(例えばAlの一次粒子)の粒子間に異種の一次粒子(例えばAlとの複合酸化物を形成しない金属酸化物)が介在した状態、で分散している。したがって、この無機酸化物粉末を高温環境に晒しても、同じ種類の酸化物の一次粒子同士は比較的近接しておらず、しかも、一方の単独酸化物の一次粒子が、他方の単独酸化物の一次粒子の拡散を防止する拡散障壁となるため、拡散に伴う単独酸化物の一次粒子の凝集の進行が十分に防止されると推定される。そのため、単独酸化物の一次粒子の粒成長の進行は十分に抑制されると推定される。 On the other hand, in the inorganic oxide powder of the present invention, metal oxide contained together with Al 2 O 3 is, because it has a property of not forming a composite oxide with its Al 2 O 3, consisting of oxide composite There are almost no primary particles of oxide, and primary particles of each single oxide are present. Furthermore, since 80% or more of the primary particles have a particle diameter of 100 nm or less, the particles of the same type of primary particles (for example, primary particles of Al 2 O 3 ) are present in which primary particles of each type are interposed. Dispersed in a state where different kinds of primary particles (for example, metal oxide not forming a complex oxide with Al 2 O 3 ) are interposed between them. Therefore, even when this inorganic oxide powder is exposed to a high temperature environment, the primary particles of the same type of oxide are not relatively close to each other, and the primary particles of one single oxide are not mixed with the other single oxide. Therefore, it is presumed that the progress of aggregation of the primary particles of the single oxide accompanying the diffusion is sufficiently prevented. Therefore, it is presumed that the progress of grain growth of the primary particles of the single oxide is sufficiently suppressed.

また、本発明の無機酸化物粉末は希土類酸化物を含有することにより、その希土類酸化物がAl及び/又は共に含有される金属酸化物に固溶し、一次粒子の結晶性を向上させ、粒子の表面エネルギーを低下させるため、それら一次粒子同士の結合による凝集を有効に阻害するものと考えられる。 In addition, the inorganic oxide powder of the present invention contains a rare earth oxide, so that the rare earth oxide is solid-solved in the metal oxide contained in Al 2 O 3 and / or together, thereby improving the crystallinity of the primary particles. In order to reduce the surface energy of the particles, it is considered that the aggregation due to the bonding between the primary particles is effectively inhibited.

同様の観点から、本発明の無機酸化物粉末は、Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物とを含有し、上記金属酸化物の一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有していてもよい。このような無機酸化物粉末は、金属酸化物の一次粒子が高い分散性をもって、Alの一次粒子の間に存在しているため、上述した無機酸化物と同様に、一次粒子の粒成長の進行が十分に抑制されると考えられる。 From the same viewpoint, the inorganic oxide powder of the present invention comprises a Al 2 O 3, and a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, a rare earth element and / or rare earth oxides, 80% or more of the primary particles of the metal oxide may have a particle size of 100 nm or less. In such an inorganic oxide powder, since the primary particles of the metal oxide have high dispersibility and exist between the primary particles of Al 2 O 3 , the particles of the primary particles are similar to the inorganic oxide described above. It is thought that the progress of growth is sufficiently suppressed.

本発明の効果を一層有効に発揮する観点から、希土類酸化物が、無機酸化物粉末中に0.5〜10原子%以上含有されるとより好ましく、1〜5原子%以上含有されると更に好ましい。   From the viewpoint of more effectively demonstrating the effects of the present invention, the rare earth oxide is more preferably contained in the inorganic oxide powder in an amount of 0.5 to 10 atomic% or more, and more preferably 1 to 5 atomic% or more. preferable.

本発明の無機酸化物粉末は、触媒担体に含有して用いられると、その十分な耐熱性に起因した効果などを奏することとなるので好ましい。すなわち、Alは無機酸化物のなかでも比表面積が高いものであるため、他の無機酸化物と比較して金属を高分散の状態で担持することができる。また、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物は、特にZrOをその金属酸化物として用いると、該担体中への担持金属の固溶を抑制することができる。さらに、その担体は耐熱性が高いために、たとえ高温環境に晒される触媒に用いられても、比表面積及び細孔容積の低下が十分に抑制され、Rhなどの担持金属の分散性を十分に保持することができると考えられる。その結果、該担体を備えた触媒は、高温条件下で用いられても触媒活性が維持されると推定される。 When the inorganic oxide powder of the present invention is used by being contained in a catalyst carrier, it is preferable because the effect resulting from its sufficient heat resistance is exhibited. That is, since Al 2 O 3 has a high specific surface area among inorganic oxides, the metal can be supported in a highly dispersed state as compared with other inorganic oxides. Further, a metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 can suppress solid solution of the supported metal in the carrier, particularly when ZrO 2 is used as the metal oxide. Furthermore, since the support has high heat resistance, even if it is used as a catalyst exposed to a high temperature environment, the decrease in specific surface area and pore volume is sufficiently suppressed, and the dispersibility of the supported metal such as Rh is sufficiently suppressed. It can be held. As a result, it is estimated that the catalyst provided with the carrier maintains the catalytic activity even when used under high temperature conditions.

本発明の無機酸化物粉末においては、Alと金属酸化物を構成する金属との含有比が、モル基準で1:5〜5:1であると好ましい。このような比率でそれぞれの酸化物を含有することにより、それぞれの酸化物の一次粒子が隣接し難い傾向となる。   In the inorganic oxide powder of the present invention, the content ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is preferably 1: 5 to 5: 1 on a molar basis. By containing each oxide in such a ratio, the primary particles of each oxide tend not to be adjacent to each other.

また、上述した一次粒子が凝集して形成される二次粒子が、Alからなる一次粒子と、上記金属酸化物からなる一次粒子と、希土類元素及び/又は希土類酸化物とを含有し、Alと金属酸化物を構成する金属との含有比がモル基準で1:4〜4:1であると、一次粒子同士の凝集及び/又は結合が一層抑制される傾向にあるので好ましい。そのような観点から、本発明の無機酸化物粉末が上述した二次粒子を50原子%以上備えると、なおさら好ましい。 Further, the secondary particles formed by agglomerating the primary particles described above contain primary particles made of Al 2 O 3, primary particles made of the metal oxide, and a rare earth element and / or rare earth oxide. It is preferable that the content ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is 1: 4 to 4: 1 on a molar basis because aggregation and / or bonding between primary particles tends to be further suppressed. From such a viewpoint, it is even more preferable that the inorganic oxide powder of the present invention comprises the above-described secondary particles at 50 atomic% or more.

なお、本明細書において「Alからなる一次粒子」には、Alのみから構成される一次粒子の他に、Alの一次粒子の表面付近に上記金属酸化物(金属)が固溶している一次粒子も含まれる。また、「金属酸化物からなる一次粒子」には、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物のみから構成される一次粒子の他に、その金属酸化物の一次粒子の表面付近にAl(Al)が固溶している一次粒子も含まれる。さらに、希土類元素及び/又は希土類酸化物は、それらの一次粒子に固溶していてもよい。 The "Al 2 O 3 primary particles composed of" herein, in addition to the primary particles composed of only Al 2 O 3, the metal oxide near the surface of the primary particles of Al 2 O 3 ( Primary particles in which (metal) is dissolved are also included. In addition to “primary particles composed of metal oxides”, in addition to primary particles composed only of metal oxides that do not form composite oxides with Al 2 O 3 , the surface of the primary particles of the metal oxides In addition, primary particles in which Al 2 O 3 (Al) is dissolved are also included. Furthermore, the rare earth element and / or rare earth oxide may be dissolved in the primary particles thereof.

本発明の無機酸化物粉末は、Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、Alからなる一次粒子及び上記金属酸化物からなる一次粒子のうちの、1μm四方の分析範囲におけるFE−STEM及びEDXに基づいて決定される粒子径が100nm以下である一次粒子を、Alと上記金属酸化物を構成する金属とのモル比が原料におけるAlと上記金属とのモル比に対して±20%以内の誤差となるように、含む二次粒子の含有割合が、1μm四方の分析範囲において、その分析範囲に存在する二次粒子の50原子%以上となるように調節されていることを特徴とする。 Inorganic oxide powder of the present invention comprises a Al 2 O 3, and a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, and rare earth elements and / or rare earth oxides, a, Al 2 O 3 Among the primary particles made of the above and the primary particles made of the above metal oxide, the primary particles having a particle diameter determined based on FE-STEM and EDX in the analysis range of 1 μm square are 100 nm or less, and Al and the above metal oxide In the analysis range in which the content ratio of secondary particles to be included is 1 μm square so that the molar ratio of the metal constituting the product is within ± 20% of the molar ratio of Al to the metal in the raw material, It is characterized by being adjusted so that it may become 50 atomic% or more of the secondary particle which exists in the analysis range.

このような無機酸化物粉末は、高温環境に晒されても、同じ種類の酸化物の一次粒子同士が近接する確率は比較的低く、一方の単独酸化物の一次粒子が、他方の単独酸化物の一次粒子の拡散を防止する拡散障壁となるため、拡散に伴う単独酸化物の一次粒子の凝集の進行が十分に防止されると考えられる。さらに希土類元素及び/又は希土類酸化物の存在により、一次粒子同士の結合が有効に抑制されると考えられる。その結果、本発明の無機酸化物粉末は、高温雰囲気中においても、一次粒子の粒成長が十分に抑制されるので、耐熱性に十分に優れたものといえる。   Even when such inorganic oxide powder is exposed to a high temperature environment, the probability that primary particles of the same type of oxide are close to each other is relatively low, and the primary particle of one single oxide is the single oxide of the other. Therefore, it is considered that the progress of aggregation of the primary particles of the single oxide accompanying the diffusion is sufficiently prevented. Further, the presence of rare earth elements and / or rare earth oxides is considered to effectively suppress the bonding between primary particles. As a result, the inorganic oxide powder of the present invention is sufficiently excellent in heat resistance because the grain growth of primary particles is sufficiently suppressed even in a high temperature atmosphere.

同様の観点から、本発明の無機酸化物粉末は、Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、Alからなる一次粒子及び上記金属酸化物からなる一次粒子のうちの、耐熱試験後の1μm四方の分析範囲におけるFE−STEM及びEDXに基づいて決定される粒子径が100nm以下である一次粒子を、Alと上記金属酸化物を構成する金属とのモル比が原料におけるAlと上記金属とのモル比に対して±20%以内の誤差となるように、含む二次粒子の含有割合が、1μm四方の分析範囲において、その分析範囲に存在する二次粒子の50原子%以上となるように調節されていると、より耐熱性に優れたものとなるので好ましい。 From the same viewpoint, the inorganic oxide powder of the present invention comprises a Al 2 O 3, and a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, and rare earth elements and / or rare earth oxides, the Among the primary particles made of Al 2 O 3 and the primary particles made of the metal oxide, the particle diameter determined based on FE-STEM and EDX in the analysis range of 1 μm square after the heat test is 100 nm or less. Secondary particle content ratio including primary particles so that the molar ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is within ± 20% of the molar ratio of Al to the metal in the raw material However, in the analysis range of 1 μm square, it is preferable that the secondary particles existing in the analysis range be adjusted to 50 atomic% or more because the heat resistance is further improved.

ここで、「耐久試験」とは、試験対象となる触媒などを、混合気を燃焼することにより発生する排ガス雰囲気若しくはその排ガスを模したガス組成を有するガス雰囲気に、800〜1100℃程度の温度で1〜50時間晒すことによって行われる試験のことをいう。この「耐久試験」は、例えば、希薄混合気(空燃比が理論混合比より大きい空気過剰の混合気)を燃焼することにより発生する排ガス雰囲気若しくはその排ガスを模したガス組成を有するガス雰囲気と、濃混合気(空燃比が理論混合比より小さい燃料過剰の混合気)を燃焼することにより発生する排ガス雰囲気若しくはその排ガスを模したガス組成を有するガス雰囲気と、の両方のガス雰囲気中に1000℃程度の高温で、5時間程度、交互に晒すことによって行われる。なお、「耐久試験」は、通常排ガス浄化触媒の耐久性を評価するために行われるものである。   Here, the “endurance test” refers to a temperature of about 800 to 1100 ° C. in an exhaust gas atmosphere generated by burning an air-fuel mixture or a gas atmosphere having a gas composition simulating the exhaust gas. This is a test performed by exposing to 1 to 50 hours. This “endurance test” includes, for example, an exhaust gas atmosphere generated by burning a lean mixture (an air-fuel mixture whose air-fuel ratio is larger than the theoretical mixture ratio) or a gas atmosphere having a gas composition simulating the exhaust gas, 1000 ° C. in both the gas atmospheres of the exhaust gas atmosphere generated by burning the rich mixture (the fuel-excess mixture whose air-fuel ratio is smaller than the theoretical mixture ratio) or the gas atmosphere simulating the exhaust gas It is carried out by alternately exposing at a high temperature for about 5 hours. The “endurance test” is usually performed to evaluate the durability of the exhaust gas purification catalyst.

上記希土類酸化物の少なくとも一部が、Al、又はAlとの複合酸化物を形成しない上記金属酸化物に固溶していると好ましい。希土類酸化物は、それ自体の安定性が比較的低いため、上述したいずれかの単独酸化物の一次粒子内に固溶した状態で存在しやすいが、該希土類酸化物が一次粒子内に固溶することにより、一次粒子同士の結合を一段と抑制できる傾向にある。そのような観点並びに該無機酸化物粉末を触媒担体として用いた場合の触媒活性の更なる向上の観点から、希土類酸化物を構成する希土類元素がLa、Nd、Y、Pr及びTbからなる群より選ばれる1種以上の元素であると好ましい。なお、本明細書における希土類元素には、放射性元素(Pm及びアクチノイド)は含まれないものとする。 At least a portion of the rare earth oxide, Al 2 O 3, or the Al 2 O 3 and the formed as a solid solution in the composite oxide of the metal oxide forming no preferred. Since rare earth oxides are relatively low in stability, they tend to exist in the form of solid solutions in the primary particles of any of the single oxides described above. However, the rare earth oxides are dissolved in the primary particles. By doing, it exists in the tendency which can suppress the coupling | bonding of primary particles further. From such a viewpoint and a viewpoint of further improving the catalytic activity when the inorganic oxide powder is used as a catalyst carrier, the rare earth element constituting the rare earth oxide is selected from the group consisting of La, Nd, Y, Pr and Tb. One or more selected elements are preferred. Note that the rare earth elements in this specification do not include radioactive elements (Pm and actinoids).

上述した本発明の無機酸化物粉末は、Al化合物と、酸化物にしたときにAlの複合酸化物を形成しない金属の化合物と、希土類化合物と、の共沈生成物を得る共沈工程と、共沈生成物を600〜1200℃の酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、を経て形成されると、耐熱性の向上の観点から好ましい。 The inorganic oxide powder of the present invention described above is a coprecipitate that obtains a coprecipitation product of an Al compound, a metal compound that does not form a composite oxide of Al 2 O 3 when formed into an oxide, and a rare earth compound. If it forms through a process and the baking process which bakes a coprecipitation product in 600-1200 degreeC oxidizing atmosphere, it is preferable from a viewpoint of a heat resistant improvement.

上述したように、本発明の無機酸化物粉末は触媒担体として用いられ得るが、その触媒が、該触媒担体上にRh、Pt及びPdからなる群より選ばれる1種以上の貴金属を担持してなると好ましい。このような触媒は比較的高温で用いられる場合が多いため、本発明の無機酸化物粉末を担体として一層有効に活用することができる。さらには、担持金属としてRhを用いると、Rhは元来担体中に固溶しやすいものであるので、Alと複合酸化物を形成しない金属酸化物、特にZrOの固溶抑制効果を一層発揮することができ、触媒活性を更に向上させることができるので特に好ましい。 As described above, the inorganic oxide powder of the present invention can be used as a catalyst carrier, and the catalyst carries one or more precious metals selected from the group consisting of Rh, Pt and Pd on the catalyst carrier. This is preferable. Since such a catalyst is often used at a relatively high temperature, the inorganic oxide powder of the present invention can be used more effectively as a carrier. Furthermore, when Rh is used as a supported metal, Rh is originally liable to be dissolved in the support, so that the effect of suppressing solid solution of metal oxides that do not form a complex oxide with Al 2 O 3 , particularly ZrO 2 , is suppressed. Is more preferable, and the catalytic activity can be further improved.

この触媒は排ガス浄化に用いられるものであると、本発明の無機酸化物粉末を担体として極めて有効に活用することができる。すなわち、排ガス浄化用の従来の触媒は、晒される雰囲気が非常に変動しやすいため、容易に劣化し、活性が比較的短期間で低下していた。しかしながら、本発明の無機酸化物粉末を担体として用いることにより、本発明の排ガス浄化用の触媒は、その劣化が一段と抑制され、活性を高く維持できる傾向にある。   If this catalyst is used for exhaust gas purification, the inorganic oxide powder of the present invention can be used very effectively as a carrier. That is, the conventional catalyst for exhaust gas purification is easily deteriorated because the exposed atmosphere is very easy to change, and its activity is reduced in a relatively short period of time. However, by using the inorganic oxide powder of the present invention as a carrier, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention tends to be further suppressed in deterioration and to maintain high activity.

本発明によれば、十分に優れた耐熱性を有する無機酸化物粉末、及びその無機酸化物粉末を形成可能な無機酸化物粉末前駆体を提供することができ、さらに、十分に優れた耐熱性を有する触媒担体、及びその触媒担体を備えることにより十分に優れた活性を有する触媒を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an inorganic oxide powder having sufficiently excellent heat resistance, and an inorganic oxide powder precursor capable of forming the inorganic oxide powder, and furthermore, sufficiently excellent heat resistance. By providing the catalyst carrier having the above and the catalyst carrier, a catalyst having sufficiently excellent activity can be provided.

以下、本発明の好適な実施形態について、必要に応じて図を参照しながら、詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary.

本実施形態の無機酸化物粉末(以下、場合によって「酸化物粉末」という。)は、Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物(以下、場合によって「MOx」ともいう。)と、希土類酸化物とを含有する無機酸化物粉末であって、無機酸化物粉末中の一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有するものである。この無機酸化物粉末は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成している。 Inorganic oxide powder of the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as "oxide powder".) Is, Al 2 O 3, metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3 (hereinafter, sometimes " MOx)) and a rare earth oxide, and 80% or more of the primary particles in the inorganic oxide powder have a particle size of 100 nm or less. In the inorganic oxide powder, primary particles are aggregated to form secondary particles.

一次粒子としては、Alのみからなる一次粒子、MOxのみからなる一次粒子、主成分のAlに希土類酸化物が固溶して形成された一次粒子、及び、主成分のMOxに希土類酸化物が固溶して形成された一次粒子が挙げられる。ただし、上記金属化合物を構成する酸素以外の元素(以下、場合によって「M]ともいう。)がAlの一次粒子の表面付近に多少固溶したり、あるいは、AlがMOxの一次粒子の表面付近に多少固溶したりしてもよい。また、希土類酸化物を主成分とした一次粒子が形成されていてもよい。 One The primary particles, Al 2 O primary particles consisting of only three, primary particles composed of MOx only primary particles with a rare earth oxide Al 2 O 3 principal components is formed as a solid solution, and, the main component MOx Primary particles formed by dissolving a rare earth oxide in a solid solution. However, an element other than oxygen (hereinafter also referred to as “M” in some cases) constituting the metal compound is slightly dissolved in the vicinity of the surface of the primary particles of Al 2 O 3 , or Al is a primary particle of MOx. Further, primary particles mainly composed of rare earth oxides may be formed.

二次粒子は、上述した一次粒子のうち、Alを主成分とするもの、すなわちAlの一次粒子及び/若しくは主成分のAlに希土類酸化物が固溶して形成された一次粒子並びに/又はMがそれらの一次粒子の表面付近に一部固溶して形成された一次粒子と、MOxを主成分とするもの、すなわちMOxの一次粒子及び/若しくは主成分のMOxに希土類酸化物が固溶して形成された一次粒子並びに/又はAlがそれらの一次粒子の表面付近に一部固溶して形成された一次粒子と、が凝集して形成されたものであると好ましい。二次粒子がそのような一次粒子から構成されることによって、酸化物粉末は十分に優れた耐熱性を有する傾向にある。 Secondary particles of the above-described primary particles, as a main component Al 2 O 3, that is, a solid solution is the rare earth oxide Al 2 O 3 of the primary particles and / or principal component Al 2 O 3 Primary particles formed and / or primary particles in which M is partly dissolved in the vicinity of the surface of the primary particles, and those containing MOx as a main component, that is, MOx primary particles and / or main components Primary particles formed by solid solution of rare earth oxides in MOx and / or primary particles formed by solid solution of Al in the vicinity of the surface of the primary particles are formed by aggregation. Preferably there is. When the secondary particles are composed of such primary particles, the oxide powder tends to have sufficiently excellent heat resistance.

本実施形態の無機酸化物粉末においては、MOxがAlとの複合酸化物を形成しない性質(例えばMイオン(M2x+)のイオン半径がAlイオン(Al3+)のイオン半径と大きく異なるために、MイオンとAlイオンとが置換し難い、あるいは、Mイオンのイオン半径がAlの格子間に侵入するには大きすぎる等)を有するため、それらの酸化物からなる複合酸化物の一次粒子はほとんど存在せず、それぞれの単独酸化物の一次粒子が存在することとなる。さらに、ほとんどの一次粒子が100nm以下の粒子径を有しているため、互いの種類の一次粒子が介在した状態で分散している。したがって、この無機酸化物粉末を高温環境に晒しても、同じ種類の酸化物同士は比較的近接していないので、一次粒子の粒成長の進行は抑制される傾向にあると推定される。 In the inorganic oxide powder of this embodiment, the property that MOx does not form a composite oxide with Al 2 O 3 (for example, the ionic radius of M ions (M 2x + ) is significantly different from the ionic radius of Al ions (Al 3+ ). Therefore, it is difficult to replace M ions with Al ions, or the ion radius of M ions is too large to enter between lattices of Al 2 O 3 ). There are almost no primary particles of the product, and primary particles of each single oxide are present. Furthermore, since most primary particles have a particle diameter of 100 nm or less, they are dispersed in a state where primary particles of each other are interposed. Therefore, even if this inorganic oxide powder is exposed to a high temperature environment, the same kind of oxides are not relatively close to each other, so that it is presumed that the progress of primary particle growth tends to be suppressed.

また、本実施形態の無機酸化物粉末は希土類酸化物を含有することにより、その希土類酸化物がAl及び/又は共に含有される金属酸化物に固溶し、一次粒子の結晶性を向上させ、粒子の表面エネルギーを低下させるため、それら一次粒子同士の結合による凝集を有効に阻害するものと考えられる。このような観点から、本実施形態の酸化物粉末は、希土類酸化物の少なくとも一部がAl及び/又はMOxに固溶して形成される一次粒子を含有すると好ましい。 In addition, since the inorganic oxide powder of the present embodiment contains a rare earth oxide, the rare earth oxide is dissolved in a metal oxide contained in Al 2 O 3 and / or together, and the crystallinity of primary particles is increased. In order to improve and reduce the surface energy of the particles, it is considered that the aggregation due to the bonding between these primary particles is effectively inhibited. From such a viewpoint, it is preferable that the oxide powder of the present embodiment contains primary particles formed by dissolving at least a part of the rare earth oxide in Al 2 O 3 and / or MOx.

なお、本実施形態の酸化物粉末に備えられる二次粒子のなかに、Alの一次粒子のみが凝集して形成されたものがあっても、MOxの一次粒子のみが凝集して形成されたものがあってもよい。ただし、上述した好ましい二次粒子が、無機酸化物粉末中に50原子%以上備えられると、更に優れた耐熱性を有する傾向にあるので好ましい。 Note that, among the secondary particles provided in the oxide powder of the present embodiment, even when only the primary particles of Al 2 O 3 are aggregated and formed, only the primary particles of MOx are aggregated and formed. There may be something that has been done. However, it is preferable that the above-described preferred secondary particles are provided in the inorganic oxide powder in an amount of 50 atomic% or more because it tends to have more excellent heat resistance.

本実施形態の無機酸化物粉末は、上述したように、一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有している。一次粒子をこのように微細なものにすることにより、本実施形態の酸化物粉末において、さらにはその酸化物粉末に備えられる二次粒子において、Alの一次粒子とMOxの一次粒子とが互いに介在した状態で均一に分散することができる。これにより、一方の単独酸化物の一次粒子が、他方の単独酸化物の一次粒子の拡散や凝集を防止する拡散障壁となるので、一次粒子の粒成長の進行は抑制される傾向にあると考えられる。 As described above, in the inorganic oxide powder of this embodiment, 80% or more of the primary particles have a particle diameter of 100 nm or less. By making the primary particles so fine, in the oxide powder of this embodiment, and further in the secondary particles provided in the oxide powder, the primary particles of Al 2 O 3 and the primary particles of MOx Can be uniformly dispersed in a state where they are intervened with each other. As a result, the primary particles of one single oxide serve as a diffusion barrier that prevents the diffusion and aggregation of the primary particles of the other single oxide, and therefore, the progress of primary particle growth is likely to be suppressed. It is done.

さらに、一次粒子の粒子径をかかる微細なものにすることにより、それらの一次粒子間に1〜100nm程度のメソ細孔が形成されるので、高い比表面積の酸化物粉末を得ることができる。なお、「メソ細孔」とは、IUPACでは径が2〜50nmの細孔をいうが、分子の吸着特性などから、1〜100nm程度の細孔を意味する場合もある。かかるメソ細孔は、水銀ポシロメータなどを用いた公知の細孔径測定技術により測定されるものである。   Furthermore, since the mesopores of about 1 to 100 nm are formed between the primary particles by reducing the particle diameter of the primary particles, an oxide powder having a high specific surface area can be obtained. The “mesopore” means a pore having a diameter of 2 to 50 nm in IUPAC, but it may mean a pore of about 1 to 100 nm in terms of molecular adsorption characteristics. Such mesopores are measured by a known pore diameter measurement technique using a mercury porosimeter or the like.

以上の観点から、本実施形態の無機酸化物粉末は、100nm以下の粒子径を有する一次粒子を80%以上含有すると好ましく、90%以上含有するとより好ましく、95%以上含有すると更に好ましい。また、同様の観点から、無機酸化物粉末全体の平均粒子径としては、1〜50nmであると好ましく、3〜40nmであるとより好ましい。   From the above viewpoint, the inorganic oxide powder of the present embodiment preferably contains 80% or more of primary particles having a particle diameter of 100 nm or less, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more. From the same viewpoint, the average particle size of the entire inorganic oxide powder is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 3 to 40 nm.

本実施形態の無機酸化物粉末に含有されるAlは、非晶質のもの(例えば活性アルミナ)であっても、結晶質のものであってもよいが、無機酸化物粉末を触媒担体として用いた場合に、その触媒活性をより向上させる観点から、比表面積が大きくしかも比較的耐熱性に優れたものであると好ましい。 Al 2 O 3 contained in the inorganic oxide powder of the present embodiment may be amorphous (for example, activated alumina) or crystalline, but the inorganic oxide powder is used as a catalyst. When used as a carrier, it is preferable that the specific surface area is large and the heat resistance is relatively excellent from the viewpoint of further improving the catalytic activity.

Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物(MOx)は、Alの一次粒子内にMが置換若しくは侵入しない金属酸化物であり、換言すると、Alと共に固溶体を形成しない金属酸化物である。かかるMOxは、Alの一次粒子とは別に一次粒子を形成するので、Alと共に複合酸化物の一次粒子を形成することはない。ただし、上述したように、MがAlの一次粒子の表面付近に多少固溶したり、あるいは、AlがMOxの一次粒子の表面付近に多少固溶したりしてもよい。 The metal oxide (MOx) that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 is a metal oxide in which M does not substitute or penetrate into the primary particles of Al 2 O 3 , in other words, a solid solution together with Al 2 O 3. Is a metal oxide that does not form Such MOx is because it forms a separate primary particles and primary particles of Al 2 O 3, it does not form primary particles of the complex oxide with Al 2 O 3. However, as described above, M may be slightly dissolved in the vicinity of the surface of the primary particles of Al 2 O 3 , or Al may be slightly dissolved in the vicinity of the surface of the primary particles of MOx.

このようなMOxとしては、例えば、ZrO、SiO若しくはTiOなどが挙げられ、これらのうち1種を単独で若しくは2種以上を組み合わせて用いることができる。それらのなかで、無機酸化物粉末を触媒担体として用いた場合に、担持した金属の担体への固溶を抑制する観点から、ZrOを採用すると好ましい。 Examples of such MOx include ZrO 2 , SiO 2, and TiO 2, and one of these can be used alone or two or more can be used in combination. Among these, when inorganic oxide powder is used as a catalyst carrier, ZrO 2 is preferably employed from the viewpoint of suppressing solid solution of the supported metal in the carrier.

本実施形態の無機酸化物粉末に含有される希土類酸化物は、その酸化物粉末の耐熱性を向上させるために添加されるものである。希土類酸化物は、アルカリ土類酸化物などと並んで概して塩基性の高いものであるため、触媒担体に用いると担持金属と固相反応を起こし、その担持金属を不活性化してしまう。しかしながら、本実施形態の無機酸化物粉末において希土類酸化物を用いても、これを触媒担体とする金属担持触媒の活性の低下は十分に抑制される。これは、その無機酸化物粉末が、Alと複合酸化物を形成しないZrOのような金属酸化物を含有し、しかも一次粒子の粒子径が100nm以下の微細なものであるため、担持金属の固溶抑制効果を有するZrOなどが、酸化物粉末の全体にわたって均一に分散していることに起因すると推定される。かかる酸化物粉末を触媒担体に用いても、酸化物粉末の全体にわたって均一に分散している上記金属酸化物が、希土類酸化物の塩基性による担持金属の固相反応を抑制するため、担持金属の触媒活性は維持されると考えられる。 The rare earth oxide contained in the inorganic oxide powder of this embodiment is added in order to improve the heat resistance of the oxide powder. Since rare earth oxides are generally highly basic along with alkaline earth oxides and the like, when used as a catalyst carrier, they cause a solid phase reaction with the supported metal and inactivate the supported metal. However, even if a rare earth oxide is used in the inorganic oxide powder of this embodiment, the decrease in the activity of the metal-supported catalyst using this as a catalyst carrier is sufficiently suppressed. This is because the inorganic oxide powder contains a metal oxide such as ZrO 2 that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 , and the primary particles have a fine particle diameter of 100 nm or less. It is presumed that ZrO 2 and the like having a solid solution suppressing effect on the supported metal are uniformly dispersed throughout the oxide powder. Even when such an oxide powder is used as a catalyst support, the metal oxide uniformly dispersed throughout the oxide powder suppresses the solid-state reaction of the supported metal due to the basicity of the rare earth oxide. It is considered that the catalytic activity of is maintained.

希土類酸化物のなかでも、上述した耐熱性を一層向上させる観点及び酸化物粉末を触媒担体として用いた場合の触媒活性を向上させる観点から、希土類酸化物を構成する希土類元素がLa、Nd、Y、Pr及びTbからなる群より選ばれる1種以上の元素である希土類酸化物を酸化物粉末に含有させると好ましく、Laを酸化物粉末に含有させると更に好ましい。 Among the rare earth oxides, the rare earth elements constituting the rare earth oxide are La, Nd, and Y from the viewpoint of further improving the heat resistance and the catalytic activity when the oxide powder is used as a catalyst carrier. It is preferable that a rare earth oxide which is one or more elements selected from the group consisting of Pr and Tb is contained in the oxide powder, and it is more preferable that La 2 O 3 is contained in the oxide powder.

本実施形態の無機酸化物粉末に含有される上述した好ましい希土類酸化物が、その酸化物粉末の耐熱性及び酸化物粉末を触媒担体として用いた場合の触媒活性を向上させる要因は、詳細には明らかになっていないが、参考になる因子の一つとして、希土類酸化物を構成する希土類元素の標準電極電位を挙げることができる。表1に、希土類元素並びに室温の大気中において安定な酸化物を形成する際の酸化数が+IV若しくは+IIIである主な元素の標準電極電位を示す(出典:Web Elements Periodic Table presented by 210th American Chemical Society Meeting)。   The preferable rare earth oxides contained in the inorganic oxide powder of the present embodiment described above are the factors that improve the heat resistance of the oxide powder and the catalytic activity when the oxide powder is used as a catalyst carrier. Although not clarified, one of the factors that can be referred to is the standard electrode potential of the rare earth element constituting the rare earth oxide. Table 1 shows the standard electrode potentials of the main elements having rare earth elements and the oxidation number + IV or + III when forming a stable oxide in the atmosphere at room temperature (Source: Web Elements Periodic Table presented by 210th American Chemical) Society Meeting).

Figure 2005193179
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この標準電極電位はカチオンの還元されやすさの指標の一つともなり、カチオンが酸化物を形成する際には、酸化物上に担持された金属からの電子吸引性の指標になると考えられる。つまり、酸化物を構成する酸素以外の元素の標準電極電位の値が大きいほど、その酸化物上に担持された金属から電子を吸引しやすくなる、すなわち担持された金属がカチオニックになると考えられる。金属がカチオニック、すなわち低い電子密度を有する場合に、その金属を担持して得られる触媒が高温酸化雰囲気に晒されると、その金属が安定な酸化物を形成し難くなり、担体酸化物と担持金属との相互作用が十分ではなくなるため、担持金属が粒成長し、触媒活性が低下すると考えられる。   This standard electrode potential also serves as one of the indexes for the cation reduction ease. When the cation forms an oxide, it is considered to be an index for the electron withdrawing from the metal supported on the oxide. That is, it is considered that as the standard electrode potential value of an element other than oxygen constituting the oxide increases, electrons are more easily attracted from the metal supported on the oxide, that is, the supported metal becomes cationic. When a metal is cationic, that is, has a low electron density, if the catalyst obtained by supporting the metal is exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere, the metal becomes difficult to form a stable oxide, and the carrier oxide and the supported metal It is thought that the supported metal grows and the catalytic activity decreases because the interaction with the catalyst becomes insufficient.

一方、前掲の表1から明らかなように、本実施形態の無機酸化物粉末に含有される好ましい希土類酸化物を構成する希土類元素(La、Nd、Y、Pr及びTb)は、いずれも他の希土類元素又はAl若しくはZrなどの酸化数が+IV若しくは+IIIである主な元素よりも小さな標準電極電位を示すものである。このように標準電極電位の小さな金属酸化物に担持された金属はアニオニックになる傾向が強く、高温酸化雰囲気下で酸素と安定な結合を形成しやすい。こうして形成される金属酸化物は担体酸化物との十分な相互作用を有するので、高温酸化雰囲気に晒された場合の上述したような金属の粒成長を抑制することができると考えられる。   On the other hand, as apparent from Table 1 above, the rare earth elements (La, Nd, Y, Pr and Tb) constituting the preferred rare earth oxide contained in the inorganic oxide powder of the present embodiment are all other It shows a standard electrode potential smaller than that of a main element whose oxidation number is + IV or + III, such as rare earth elements or Al or Zr. As described above, a metal supported on a metal oxide having a small standard electrode potential has a strong tendency to become anionic, and easily forms a stable bond with oxygen in a high-temperature oxidizing atmosphere. Since the metal oxide formed in this way has sufficient interaction with the carrier oxide, it is considered that the above-described metal grain growth can be suppressed when exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere.

本実施形態の無機酸化物粉末に含有されるAlとMOxとの含有比は、AlとMとのモル比(原子比)で、1:5〜5:1であると好ましい。該酸化物粉末が、このような比率でそれぞれの酸化物を含有することにより、それぞれの酸化物の一次粒子が隣接し難い傾向にあると共に、この酸化物粉末を触媒担体として用いた場合に、担持金属を安定に保つ傾向にある。このような観点から、AlとMとの含有比がモル基準で1:4〜4:1であるとより好ましい。 The content ratio of Al 2 O 3 and MOx contained in the inorganic oxide powder of the present embodiment is preferably a molar ratio (atomic ratio) between Al and M of 1: 5 to 5: 1. When the oxide powder contains each oxide in such a ratio, the primary particles of each oxide tend not to be adjacent to each other, and when this oxide powder is used as a catalyst support, There is a tendency to keep the supported metal stable. From such a viewpoint, the content ratio of Al and M is more preferably 1: 4 to 4: 1 on a molar basis.

また、希土類酸化物の含有比は、希土類元素と(Al+M)とのモル比で、1:191〜1:9であると好ましい。希土類酸化物をこの含有比よりも多く含有すると、担体酸化物全体としての標準電極電位が小さくなる傾向にある。担持金属と担体酸化物との間の相互作用が強くなりすぎるため、担持金属が酸化物の状態になりやすく、金属として存在し難くなる傾向にある。また、希土類酸化物がこの含有比よりも少なく含有されると、上述したような希土類酸化物を添加したことによる効果を奏しなくなる傾向にある。したがって、希土類酸化物の含有比は、希土類元素と(Al+M)とのモル比で、1:99〜1:9であるとより好ましい。   The content ratio of the rare earth oxide is preferably 1: 191 to 1: 9 in terms of a molar ratio between the rare earth element and (Al + M). If the rare earth oxide is contained in an amount larger than this content ratio, the standard electrode potential as the whole carrier oxide tends to be small. Since the interaction between the supported metal and the support oxide becomes too strong, the supported metal tends to be in an oxide state and tends to be difficult to exist as a metal. Further, if the rare earth oxide is contained in less than this content ratio, the effects due to the addition of the rare earth oxide as described above tend not to be achieved. Therefore, the content ratio of the rare earth oxide is more preferably 1:99 to 1: 9 in terms of a molar ratio of the rare earth element to (Al + M).

この無機酸化物粉末は、耐久試験後であっても、100nm以下の粒子径を有する一次粒子を80%以上含有する傾向にあるので、耐熱性に十分に優れたものであるといえる。なお、この場合の「耐久試験」の試験対象は、無機酸化物粉末となる。   Even after the endurance test, this inorganic oxide powder tends to contain 80% or more of primary particles having a particle size of 100 nm or less, and thus can be said to be sufficiently excellent in heat resistance. In this case, the test object of the “endurance test” is inorganic oxide powder.

以上、本実施形態の無機酸化物粉末について説明したが、上述した無機酸化物粉末に係る一次粒子の粒子径、各酸化物の含有比などは、従来公知の方法を用いて分析・測定することができ、そのような方法としては以下のようなものを挙げることができる。各一次粒子の粒子径は、XRD(X線回折法)、TEM(透過電子顕微鏡法)又はSEM(走査電子顕微鏡法)などを用いて調べることができる。なお、SEMを採用する場合には、通常、酸化物粉末に金属蒸着を施した後に行うと好ましい。   The inorganic oxide powder of the present embodiment has been described above. The particle diameter of the primary particles and the content ratio of each oxide related to the inorganic oxide powder described above should be analyzed and measured using a conventionally known method. Examples of such methods include the following. The particle diameter of each primary particle can be examined using XRD (X-ray diffraction method), TEM (transmission electron microscopy), SEM (scanning electron microscopy) or the like. In addition, when employ | adopting SEM, it is preferable after performing metal vapor deposition to oxide powder normally.

酸化物粉末全体の比表面積、平均粒子径又は細孔分布は窒素吸着を利用したBET法、CI(Cranston and Inkley)法、空気透過法若しくは水銀圧入法などを用いて測定することができる。また、各酸化物の含有比は、EDX(エネルギー分散型X線検出法)、WDX(波長分散型X線検出法)、EELS(電子エネルギー損失分光法)法、化学分析、原子吸光分析、XRF(蛍光X線分析法)、EPMA(X線マイクロアナライザー法)若しくはMS(質量分析法)などを用いて確認することができる。   The specific surface area, average particle diameter, or pore distribution of the entire oxide powder can be measured using a BET method utilizing nitrogen adsorption, a CI (Cranston and Inkley) method, an air permeation method, or a mercury intrusion method. The content ratio of each oxide is EDX (energy dispersive X-ray detection method), WDX (wavelength dispersive X-ray detection method), EELS (electron energy loss spectroscopy) method, chemical analysis, atomic absorption analysis, XRF. (Fluorescence X-ray analysis method), EPMA (X-ray microanalyzer method) or MS (mass spectrometry) can be used for confirmation.

さらには、上記方法を組み合わせることによって、効率的に一次粒子の粒子径及び各酸化物の含有割合などの情報を得ることができる。例えば、FE−STEM(フィールドエミッション−走査透過電子顕微鏡法)とEDXとを組み合わせることによって、以下のようにして酸化物粉末中の二次粒子の情報が得られる。   Furthermore, by combining the above methods, information such as the primary particle size and the content of each oxide can be obtained efficiently. For example, by combining FE-STEM (Field Emission-Scanning Transmission Electron Microscopy) and EDX, information on secondary particles in the oxide powder can be obtained as follows.

すなわち、まず、無機酸化物粉末の全部又は一部を試料として採取し、分析範囲(観察画面)において、各二次粒子がなるべく重なって見えないようにして試料台にセットする。次いで、FE−STEMによって二次粒子が存在する場所及び一次粒子の粒子径を観察・確認する。このFE−STEMの(例えば1μm四方の)視野内(分析範囲)における二次粒子及び一次粒子の状態を模式的に表した図を図1に示す。FE−STEMにより確認できるものは、二次粒子22、24、26等及び一次粒子12、14、16、18等の形状、粒子の分散状態及び粒子径である。   That is, first, all or a part of the inorganic oxide powder is collected as a sample, and is set on the sample stage so that the secondary particles do not overlap as much as possible in the analysis range (observation screen). Next, the location where the secondary particles exist and the particle size of the primary particles are observed and confirmed by FE-STEM. FIG. 1 schematically shows the state of secondary particles and primary particles in the field of view (analysis range) of this FE-STEM (for example, 1 μm square). What can be confirmed by FE-STEM is the shapes of the secondary particles 22, 24, 26, etc. and the primary particles 12, 14, 16, 18, etc., the dispersion state of the particles, and the particle diameter.

そして、EDXのスポット径を例えば50nm程度の比較的広範囲に設定して、二次粒子中の各酸化物の含有状態を調べる。これにより、試料中の全ての二次粒子について、Al及びMOx等が含有されているか否かの確認並びにそれらの酸化物の含有比の確認を迅速に行うことができる。つまり、図1に示される二次粒子のうち、二次粒子22、25、27、28がAl、MOx及び希土類酸化物を含有しており、二次粒子24がAl及び希土類酸化物のみを含有しており、二次粒子26がMOx及び希土類酸化物を含有していること、並びに、各二次粒子におけるそれぞれの酸化物の含有比を確認することができる。 Then, the spot diameter of EDX is set to a relatively wide range of about 50 nm, for example, and the state of inclusion of each oxide in the secondary particles is examined. Thereby, it is possible to quickly confirm whether or not Al 2 O 3, MOx, and the like are contained in all the secondary particles in the sample and confirm the content ratio of these oxides. That is, among the secondary particles shown in FIG. 1, the secondary particles 22, 25, 27, and 28 contain Al 2 O 3 , MOx, and a rare earth oxide, and the secondary particles 24 include Al 2 O 3 and Only the rare earth oxide is contained, and it can be confirmed that the secondary particles 26 contain MOx and rare earth oxide, and the content ratio of each oxide in each secondary particle.

このようにして、例えば、1μm四方の分析範囲におけるFE−STEM及びEDXに基づいて一次粒子の粒子径及びその一次粒子を構成している酸化物の種類が決定される。   Thus, for example, based on FE-STEM and EDX in the analysis range of 1 μm square, the particle diameter of the primary particles and the type of oxide constituting the primary particles are determined.

さらに、EDXのスポット径を0.5nm程度の比較的狭い範囲に設定して測定し、それを各二次粒子について複数の分析点で測定することにより、各二次粒子におけるそれぞれの酸化物の分散状態を確認することもできる。すなわち、図1に示される各一次粒子12、14、16、18等がいずれの酸化物の一次粒子であるか、を確認することができる。具体的には、例えば、Alからなる一次粒子12、MOxからなる一次粒子14、Al及び希土類酸化物からなる一次粒子16、並びに、MOx及び希土類酸化物からなる一次粒子18を確認することができる。このようにして測定された分析点のうち、一つの二次粒子中90%以上の分析点において、AlとMとの含有比(原子比)が無機酸化物粉末の原料におけるAlとMとのモル比に対して±20%以内の誤差であると、AlとMOxとが非常に均一に分散しており、互いに介在した状態となっている傾向にあるので好ましい。 Furthermore, the spot diameter of EDX is set to a relatively narrow range of about 0.5 nm and measured, and by measuring it at a plurality of analysis points for each secondary particle, each oxide in each secondary particle is measured. The dispersion state can also be confirmed. That is, it can be confirmed which primary particles 12, 14, 16, 18 and the like shown in FIG. Specifically, for example, Al 2 O 3 primary particles 12 consisting of primary particles made of MOx 14, Al 2 O 3 and the primary particles 16 made of rare earth oxide, as well as primary particles consisting MOx and rare earth oxide 18 Can be confirmed. Among the analysis points measured in this way, at an analysis point of 90% or more in one secondary particle, the content ratio (atomic ratio) of Al and M is the ratio of Al and M in the raw material of the inorganic oxide powder. It is preferable that the error is within ± 20% with respect to the molar ratio because Al 2 O 3 and MOx are very uniformly dispersed and tend to intervene with each other.

そのような二次粒子が、その分析範囲において、全二次粒子の50原子%以上となるように、無機酸化物粉末が製造又は選別などの調節をされることによって、より耐熱性に優れた酸化物粉末となる傾向にある。そのような観点から、上述のような分析・測定方法が、耐熱試験後の無機酸化物粉末を対象として行われると、より好ましい。   By adjusting the production or selection of the inorganic oxide powder so that such secondary particles are 50 atomic% or more of the total secondary particles in the analysis range, the heat resistance is further improved. It tends to be an oxide powder. From such a viewpoint, it is more preferable that the analysis / measurement method as described above is performed on the inorganic oxide powder after the heat test.

なお、本実施形態の無機酸化物粉末の全てについて、上述の分析・測定を行うことは実際には非常に困難である。しかしながら、その一部を試料として任意にサンプリングして、それらを分析・測定することにより得られた情報は、本実施形態の無機酸化物粉末の全てに該当する蓋然性は極めて高い。この際、サンプリングする試料量は、無機酸化物粉末の量や情報の種類等によって異なるが、再現性・繰り返し精度の向上の観点から、無機酸化物粉末の0.01質量%以上であると好ましい。   Note that it is actually very difficult to perform the above-described analysis and measurement for all of the inorganic oxide powders of the present embodiment. However, information obtained by arbitrarily sampling a part of the sample as a sample and analyzing / measuring the sample is highly likely to correspond to all of the inorganic oxide powders of the present embodiment. At this time, the amount of sample to be sampled varies depending on the amount of inorganic oxide powder and the type of information, but is preferably 0.01% by mass or more of the inorganic oxide powder from the viewpoint of improving reproducibility and repeatability. .

また、以上説明した分析・測定方法は、必要に応じて、後述する触媒若しくは触媒担体を対象とする場合にも適用できる。   Further, the analysis / measurement method described above can be applied to a catalyst or a catalyst carrier described later as needed.

本実施形態の無機酸化物粉末は、触媒担体に含有して用いられると好ましい。上述したように、本実施形態の無機酸化物粉末は、上記構成を有することにより十分に優れた耐熱性を有するために、たとえ高温環境で使用される触媒の担体として採用されても、比表面積及び細孔容積の低下が十分に抑制され、Rhなどの担持金属の分散性を十分に保持することができると考えられる。その結果、該担体を備えた触媒は、高温条件下で用いられても触媒活性が維持されると考えられる。   The inorganic oxide powder of the present embodiment is preferably used by being contained in a catalyst carrier. As described above, since the inorganic oxide powder of the present embodiment has a heat resistance sufficiently excellent by having the above-described configuration, even if it is employed as a support for a catalyst used in a high temperature environment, the specific surface area. In addition, it is considered that the decrease in pore volume is sufficiently suppressed and the dispersibility of the supported metal such as Rh can be sufficiently maintained. As a result, it is considered that the catalyst provided with the carrier maintains the catalytic activity even when used under high temperature conditions.

この触媒担体中の100nm以下の粒子径を有する一次粒子は、耐久試験後に得られたものであると、この担体を用いた触媒の耐熱性が向上することなどにより、触媒活性及び触媒寿命が向上する傾向にあるので好ましい。なお、この場合の「耐久試験」の試験対象は、触媒担体又はその触媒担体上に金属を担持してなる触媒となる。   If the primary particle having a particle size of 100 nm or less in the catalyst carrier is obtained after the endurance test, the catalyst activity and the catalyst life are improved by improving the heat resistance of the catalyst using the carrier. This is preferable. In this case, the test object of the “endurance test” is a catalyst carrier or a catalyst in which a metal is supported on the catalyst carrier.

また、Alは無機酸化物のなかでも比表面積が高く、金属を高分散の状態で担持することができるので、その触媒の初期活性を高くできる傾向にある。さらに、上述したように、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物としてZrOを用いると、該担体中への担持金属の固溶を抑制することができるので好ましい。また、希土類酸化物を構成する希土類元素が、La、Nd、Y、Pr及びTbからなる群より選ばれる1種以上の元素であると、触媒の耐熱性の向上及び触媒活性の向上の観点から好ましく、Laであると、より好ましい。 In addition, Al 2 O 3 has a high specific surface area among inorganic oxides and can support the metal in a highly dispersed state, so that the initial activity of the catalyst tends to be increased. Furthermore, as described above, it is preferable to use ZrO 2 as a metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 because solid solution of the supported metal in the carrier can be suppressed. Further, when the rare earth element constituting the rare earth oxide is at least one element selected from the group consisting of La, Nd, Y, Pr and Tb, from the viewpoint of improving the heat resistance of the catalyst and improving the catalytic activity. Preferably, La is more preferable.

そして、これらAl、ZrO及び上記希土類酸化物(La、Nd、Y、Pr及びTbからなる群より選ばれる1種以上の元素からなる酸化物)を用いた無機酸化物粉末であって、一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有するものを触媒担体として用いると、触媒の活性が相乗的に向上する傾向にあるので特に好ましい。 An inorganic oxide powder using these Al 2 O 3 , ZrO 2 and the rare earth oxide (an oxide composed of one or more elements selected from the group consisting of La, Nd, Y, Pr and Tb). In particular, it is particularly preferable that 80% or more of the primary particles have a particle size of 100 nm or less as the catalyst carrier because the activity of the catalyst tends to be synergistically improved.

本実施形態の触媒は、上述した無機酸化物粉末を担体として、その上に金属を担持して形成されたものである。かかる触媒は、十分に優れた耐熱性及び耐候性を有している。すなわち、触媒の晒される雰囲気(反応ガス)が極端に変化し、しかもその雰囲気の温度が高くても、この触媒の担体のシンタリングが発生し難く、担持金属の粒成長も十分に抑制される。その結果、この触媒は比表面積の低下が十分に抑制されると共に、金属が担持された細孔が十分に残存している。したがって、本実施形態の触媒は、そのような過酷な条件下で使用されても、活性の低下が十分に抑制される。   The catalyst of this embodiment is formed by supporting the above-described inorganic oxide powder as a carrier and supporting a metal thereon. Such a catalyst has sufficiently excellent heat resistance and weather resistance. That is, even if the atmosphere (reactive gas) to which the catalyst is exposed changes extremely, and the temperature of the atmosphere is high, sintering of the catalyst carrier hardly occurs and the grain growth of the supported metal is sufficiently suppressed. . As a result, in this catalyst, the decrease in the specific surface area is sufficiently suppressed, and the pores carrying the metal remain sufficiently. Therefore, even if the catalyst of this embodiment is used under such severe conditions, the decrease in activity is sufficiently suppressed.

担持金属としては、過酷な条件においても粒成長等に起因する触媒劣化が生じ難い傾向にあるので、貴金属を用いると好ましく、Rh、Pt及びPdからなる群より選ばれる1種以上の貴金属を用いるとより好ましく、Rhを用いると一層好ましい。Rhは担持金属として用いると、元来担体中に固溶しやすいものであるので、担体中にAlとの複合酸化物を形成せず、しかも、Rhの固溶抑制効果を有するZrOを含有する本実施形態の担体上に担持されると、触媒の劣化を抑制し、触媒活性を更に向上させることができる観点からも好ましい。 As the supported metal, no catalyst deterioration due to grain growth or the like tends to occur even under severe conditions. Therefore, it is preferable to use a noble metal, and one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of Rh, Pt and Pd are used. More preferably, Rh is more preferable. When Rh is used as a supported metal, it is easily dissolved in the support originally, so that it does not form a complex oxide with Al 2 O 3 in the support, and ZrO has an effect of suppressing the dissolution of Rh in the support. When it is supported on the carrier of this embodiment containing 2 , it is also preferable from the viewpoint of suppressing deterioration of the catalyst and further improving the catalytic activity.

金属の担持量は特に限定されず、得られる触媒の用途、反応ガス条件等により調整すればよい。例えば、担持金属としてRhを採用し、排ガス浄化触媒として用いる場合は、そのRhの担持量は、0.01〜3質量%であると、排ガス浄化触媒として有効に触媒作用を発揮できる傾向にあるので好ましい。Rhの担持量が上記下限値より少ないと、十分な触媒活性が発現しない傾向にあり、上記上限値より多いと、性能が飽和する傾向にある。そのような観点から、Rhの担持量が、0.05〜2質量%であるとより好ましく、0.1〜1質量%であると更に好ましい。   The amount of metal supported is not particularly limited, and may be adjusted according to the use of the obtained catalyst, reaction gas conditions, and the like. For example, when Rh is employed as a supported metal and used as an exhaust gas purification catalyst, the amount of Rh supported is in the range of 0.01 to 3% by mass, and tends to exhibit a catalytic action effectively as an exhaust gas purification catalyst. Therefore, it is preferable. When the amount of Rh supported is less than the above lower limit value, sufficient catalytic activity tends not to be expressed, and when it exceeds the upper limit value, the performance tends to be saturated. From such a viewpoint, the loading amount of Rh is more preferably 0.05 to 2% by mass, and further preferably 0.1 to 1% by mass.

本実施形態の触媒は、その用途として特に限定されないが、低温域でHCを除去できる低温酸化触媒、NOx還元触媒、メタン酸化触媒、水素精製触媒若しくは排ガス浄化三元触媒として用いると有効に触媒作用を発揮することができ、しかも高い耐熱性及び耐候性を一層奏する傾向にあるので好ましく、同様の観点から、排ガス浄化三元触媒として用いると特に好ましい。排ガス浄化三元触媒は、高温でしかも苛酷な環境の下でその機能を十分に発揮する必要があるが、本実施形態の触媒は、十分な耐熱性及び耐候性を有しており、そのような環境下においても、触媒活性の経時低下は十分に抑制されるので、排ガス浄化三元触媒として十分に有用なものであるといえる。   The catalyst of the present embodiment is not particularly limited as its application, but when used as a low temperature oxidation catalyst capable of removing HC in a low temperature range, a NOx reduction catalyst, a methane oxidation catalyst, a hydrogen purification catalyst, or an exhaust gas purification three-way catalyst, it is effectively catalyzed. It is preferable because it has a tendency to exhibit high heat resistance and weather resistance, and from the same viewpoint, it is particularly preferable when used as an exhaust gas purification three-way catalyst. Although the exhaust gas purification three-way catalyst needs to fully exhibit its function at high temperature and in a harsh environment, the catalyst of this embodiment has sufficient heat resistance and weather resistance. Even under such an environment, a decrease in catalyst activity over time can be sufficiently suppressed, so that it can be said that the catalyst is sufficiently useful as an exhaust gas purification three-way catalyst.

また、本実施形態の触媒は、NOx吸蔵材としてLi、Na、K若しくはCsなどのアルカリ金属又はBa、Be、Mg、Ca若しくはSrなどのアルカリ土類金属を用いてもよい。かかるNOx吸蔵材は、反応ガス中のNOxを硝酸塩又は亜硝酸塩の状態で蓄えるものであり、特に排ガス浄化触媒であるリーンバーンエンジン用三元触媒として本実施形態の触媒を用いる場合に有効に用いられる。すなわち、NOx吸蔵材を用いることにより、酸素過剰雰囲気下でこれらのNOx吸蔵材に蓄えられたNOxが、還元雰囲気下でNにまで還元されて排出されるので、排ガス浄化触媒として更に有用となる。 The catalyst of this embodiment may use an alkali metal such as Li, Na, K, or Cs or an alkaline earth metal such as Ba, Be, Mg, Ca, or Sr as the NOx storage material. Such NOx storage material stores NOx in the reaction gas in the form of nitrate or nitrite, and is effectively used particularly when the catalyst of this embodiment is used as a three-way catalyst for a lean burn engine that is an exhaust gas purification catalyst. It is done. That is, by using the NOx occlusion material, NOx stored in these NOx occlusion materials under an oxygen-excess atmosphere is reduced to N 2 and discharged under a reducing atmosphere, which is further useful as an exhaust gas purification catalyst. Become.

本実施形態の触媒は、その使用形状に特に限定はなく、ハニカム形状のモノリス基材、ペレット基材あるいはフォーム基材などの基材の表面に本実施形態の無機酸化物粉末からコート層を形成し、そのコート層にRh、Pt若しくはPdなどの金属を担持して構成されてもよい。   The catalyst of the present embodiment is not particularly limited in its use shape, and a coating layer is formed from the inorganic oxide powder of the present embodiment on the surface of a substrate such as a honeycomb-shaped monolith substrate, pellet substrate or foam substrate. In addition, the coating layer may be configured to carry a metal such as Rh, Pt or Pd.

次に、本実施形態の無機酸化物粉末及びそれを担体として用いた触媒の製造方法について説明する。   Next, the inorganic oxide powder of this embodiment and a method for producing a catalyst using the same as a carrier will be described.

本実施形態の無機酸化物粉末の製造方法は、特に限定されることはなく、例えば以下のようにして行われる。まず、Alの水溶性化合物と、その酸化物がAlと固溶しない金属酸化物を構成する酸素以外の元素Mの水溶性化合物と、希土類元素の水溶性化合物とが溶解した混合溶液を用いて、Al前駆体、MOx前駆体及び希土類酸化物前駆体からなる沈殿である共沈生成物を析出(共沈)させる(共沈工程)。 The manufacturing method of the inorganic oxide powder of this embodiment is not specifically limited, For example, it carries out as follows. First, a mixed solution in which a water-soluble compound of Al, a water-soluble compound of an element M other than oxygen constituting a metal oxide whose oxide does not form a solid solution with Al 2 O 3, and a water-soluble compound of a rare earth element are dissolved Is used to precipitate (coprecipitate) a coprecipitation product, which is a precipitate composed of an Al 2 O 3 precursor, an MOx precursor, and a rare earth oxide precursor (coprecipitation step).

上記各水溶性化合物としては、一般に塩が用いられ、塩としては、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、酢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。そしてこの溶液にアルカリ性溶液を添加することで、各酸化物前駆体の沈殿が析出する。アルカリ性溶液としては、アンモニア、炭酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム若しくは炭酸ナトリウムなどを溶解した水溶液又はアルコール溶液を用いることができる。   As each of the above water-soluble compounds, a salt is generally used, and as the salt, sulfate, nitrate, hydrochloride, acetate, and the like can be used. Moreover, water and alcohol can be used as a solvent which melt | dissolves a salt uniformly. Further, for example, aluminum hydroxide, nitric acid and water may be mixed and used as a raw material for aluminum nitrate. And precipitation of each oxide precursor precipitates by adding an alkaline solution to this solution. As the alkaline solution, an aqueous solution or alcohol solution in which ammonia, ammonium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, or the like is dissolved can be used.

それらのアルカリ性溶液のなかで、焼成時に揮散するアンモニア若しくは炭酸アンモニウムを溶解した水溶液又はアルコール溶液がより好ましい。なお、アルカリ性溶液のpHは9以上であると、各酸化物前駆体の析出反応を促進するのでより好ましい。なお、各酸化物の前駆体は、各酸化物を構成する酸素以外の元素の水酸化物、炭酸塩若しくは硝酸塩などである。   Among these alkaline solutions, an aqueous solution or an alcohol solution in which ammonia or ammonium carbonate that volatilizes during firing is dissolved is more preferable. In addition, since the precipitation reaction of each oxide precursor is accelerated | stimulated as the pH of an alkaline solution is 9 or more, it is more preferable. Note that the precursor of each oxide is a hydroxide, carbonate, nitrate, or the like of an element other than oxygen constituting each oxide.

従来の無機酸化物粉末を共沈法による得る場合には、その前駆体を共沈させることにより、無機酸化物粉末を構成する各種の酸化物が固溶体を形成しやすい状況にあった。しかしながら、本実施形態の無機酸化物粉末の製造方法においては、得られる無機酸化物粉末を構成する無機酸化物が、Alと、Alとは複合酸化物を形成しない金属酸化物とを含むので、共沈法を用いても、それらの酸化物が固溶体を形成し難く、更にそれらの酸化物の一次粒子同士の結合を阻害すると考えられる希土類酸化物を含むので、一層Alと、Alとは複合酸化物を形成しない金属酸化物との固溶体の形成は抑制される傾向にある。 When the conventional inorganic oxide powder is obtained by the coprecipitation method, various oxides constituting the inorganic oxide powder are likely to form a solid solution by coprecipitation of the precursor. However, in the manufacturing method of the inorganic oxide powder of the present embodiment, the inorganic oxide constituting the inorganic oxide powder obtained is, Al 2 O 3, metal oxide forming no composite oxide with Al 2 O 3 Therefore, even if the coprecipitation method is used, it is difficult for those oxides to form a solid solution, and furthermore, since rare earth oxides that are thought to inhibit the bonding between the primary particles of these oxides are included, it is even more Al. 2 O 3 and Al 2 O 3 tend to suppress the formation of a solid solution with a metal oxide that does not form a composite oxide.

続いて、共沈して得られた各酸化物前駆体を遠心分離し、十分に洗浄した後、蒸発乾固(仮焼成)を行う(蒸発乾固工程)ことにより、本実施形態の無機酸化物粉末を得る。この蒸発乾固工程は、大気雰囲気などの酸化雰囲気中、100〜550℃で1〜6時間程度行うと好ましい。   Subsequently, each oxide precursor obtained by coprecipitation is centrifuged, washed thoroughly, and then evaporated to dryness (temporary calcination) (evaporation to dryness step), whereby the inorganic oxidation of this embodiment is performed. A product powder is obtained. This evaporating and drying step is preferably performed at 100 to 550 ° C. for about 1 to 6 hours in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere.

本実施形態の無機酸化物粉末の製造方法においては、上述の蒸発乾固工程の後に、更に600〜1200℃の酸化性雰囲気中で焼成して(焼成工程)、本実施形態の無機酸化物粉末を得ると好ましい。この焼成工程を経て得られた無機酸化物粉末は、優れた耐熱性を有する傾向にある。   In the manufacturing method of the inorganic oxide powder of this embodiment, after the above-mentioned evaporation to dryness step, it is further fired in an oxidizing atmosphere at 600 to 1200 ° C. (baking step), and the inorganic oxide powder of this embodiment Is preferable. The inorganic oxide powder obtained through this firing step tends to have excellent heat resistance.

上述した本実施形態の製造方法によって得られた無機酸化物粉末は、焼成工程の後に耐久試験を行っても、一次粒子の粒成長が抑制されるため、100nm以下の粒子径を有する一次粒子を80%以上含有する傾向にある   Since the inorganic oxide powder obtained by the manufacturing method of the present embodiment described above is subjected to an endurance test after the firing step, primary particle growth is suppressed, so primary particles having a particle diameter of 100 nm or less are used. It tends to contain 80% or more

なお、上記蒸発乾固工程若しくは焼成工程により得られた無機酸化物粉末は、通常、一次粒子の粒子径が数nm程度である。   In addition, as for the inorganic oxide powder obtained by the said evaporation-drying process or the baking process, the particle diameter of a primary particle is about several nanometer normally.

上述した無機酸化物粉末の製造方法により得られた触媒担体を原料として、本実施形態の触媒の製造方法が行われる。すなわち、本実施形態の触媒の製造方法は、その担体に金属、例えばRh、Pt若しくはPdなどの貴金属を、従来知られている含浸法などの金属担持法により、担持して行われる。例えば、コージェライト製あるいはメタル製のモノリス基体に、上述した貴金属を担持した担体を被覆するか、または、モノリス基体にこの担体を予め担持し、更に貴金属を担持して排ガス浄化用の三元触媒として使用できる。この担体に担持されて形成された触媒は、耐熱性に優れ、さらに耐硫黄被毒性、耐燐被毒性をも示す。   The catalyst production method of the present embodiment is performed using the catalyst carrier obtained by the above-described inorganic oxide powder production method as a raw material. That is, the catalyst production method of the present embodiment is carried out by supporting a metal, for example, a noble metal such as Rh, Pt or Pd, on the carrier by a conventionally known metal loading method such as an impregnation method. For example, a cordierite or metal monolith substrate is coated with the above-mentioned carrier supporting the noble metal, or the carrier is pre-supported on the monolith substrate and further supported with the noble metal, and a three-way catalyst for exhaust gas purification. Can be used as The catalyst formed by being supported on this carrier is excellent in heat resistance and also exhibits sulfur poisoning resistance and phosphorus poisoning resistance.

このような製造方法によって得られた触媒は、耐久試験後であっても、一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有する傾向にある。   Even after the endurance test, 80% or more of the primary particles tend to have a particle diameter of 100 nm or less in the catalyst obtained by such a production method.

なお、触媒担体による被覆方法は、例えば、触媒担体とバインダ成分とを含むスラリーを調製し、ウェットコート後焼成することにより行うことができる。バインダ成分としてはアルミナゾル、ジルコニアゾル、シリカゾルなどが例示される。   The coating method using the catalyst carrier can be performed, for example, by preparing a slurry containing the catalyst carrier and the binder component, and firing after wet coating. Examples of the binder component include alumina sol, zirconia sol, and silica sol.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の無機酸化物粉末は、触媒担体の用途のみでなく、吸着剤又は分子ふるいなどに用いることもできる。また、本発明の無機酸化物粉末の別の実施形態において、Al、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物、並びに希土類元素及び/又は希土類酸化物を含有し、これらのうち少なくとも、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物の一次粒子の80%以上が、100nm以下の粒子径を有していてもよい。この際、その金属酸化物としてZrOを用いると、該無機酸化物粉末は一層耐熱性に優れたものとなるので好ましい。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the inorganic oxide powder of the present embodiment can be used not only as a catalyst carrier, but also as an adsorbent or molecular sieve. In another embodiment of the inorganic oxide powder of the present invention, Al 2 O 3 , a metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3, and a rare earth element and / or rare earth oxide, Of these, at least 80% or more of the primary particles of the metal oxide that do not form a composite oxide with Al 2 O 3 may have a particle size of 100 nm or less. At this time, it is preferable to use ZrO 2 as the metal oxide because the inorganic oxide powder is more excellent in heat resistance.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

[無機酸化物粉末の調製]
(実施例1)
まず、1.6モル/Lの硝酸アルミニウム水溶液500mLと、1.46モル/Lのオキシ硝酸ジルコニル水溶液520mLと、1.63モル/Lの硝酸イットリウム水溶液25mLとを混合して混合溶液を得た。次いで、その混合溶液を十分に撹拌しながら、25%アンモニア水溶液(pH≧9)356mLと純水500mLとを混合した水溶液に添加することにより、Al、ZrO及び希土類酸化物の前駆体である各水酸化物析出物を共沈させて得た。
[Preparation of inorganic oxide powder]
(Example 1)
First, 500 mL of 1.6 mol / L aluminum nitrate aqueous solution, 520 mL of 1.46 mol / L zirconyl oxynitrate aqueous solution, and 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution were mixed to obtain a mixed solution. . Next, the precursor of Al 2 O 3 , ZrO 2 and rare earth oxide is added by adding 356 mL of 25% aqueous ammonia (pH ≧ 9) and 500 mL of pure water while sufficiently stirring the mixed solution. It was obtained by coprecipitation of each hydroxide precipitate.

得られた水酸化物析出物を遠心分離し、続いて十分に洗浄した後、大気雰囲気中、400℃で5時間保持して蒸発乾固した。そして、大気雰囲気中、700℃で5時間焼成することにより、実施例1の無機酸化物粉末を得た。この無機酸化物粉末中のAl/ZrO/Yの組成比は、モル比で1/1.9/0.05であった。 The obtained hydroxide precipitate was centrifuged, washed thoroughly, and then evaporated to dryness by maintaining at 400 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. And the inorganic oxide powder of Example 1 was obtained by baking at 700 degreeC for 5 hours in air | atmosphere. The composition ratio of Al 2 O 3 / ZrO 2 / Y 2 O 3 in this inorganic oxide powder was 1 / 1.9 / 0.05 in molar ratio.

(実施例2)
実施例1において得られた無機酸化物粉末を、更に大気雰囲気中、1000℃で5時間焼成することにより、実施例2の無機酸化物粉末を得た。
(Example 2)
The inorganic oxide powder obtained in Example 1 was further baked at 1000 ° C. for 5 hours in the air atmosphere to obtain the inorganic oxide powder of Example 2.

(実施例3)
実施例1において得られた無機酸化物粉末を、更に水素5体積%及び窒素95体積%の混合ガス雰囲気中、1000℃で5時間焼成することにより、実施例3の無機酸化物粉末を得た。
(Example 3)
The inorganic oxide powder obtained in Example 1 was further baked at 1000 ° C. for 5 hours in a mixed gas atmosphere of 5% by volume of hydrogen and 95% by volume of nitrogen to obtain the inorganic oxide powder of Example 3. .

(実施例4)
実施例1において用いた1.63モル/Lの硝酸イットリウム水溶液25mLに代えて、1.63モル/Lの硝酸ランタン水溶液25mLを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例4の無機酸化物粉末を得た。この無機酸化物粉末中のAl/ZrO/Laの組成比は、モル基準で1/1.9/0.05であった。
Example 4
Inorganic of Example 4 except that 25 mL of 1.63 mol / L lanthanum nitrate aqueous solution was used instead of 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution used in Example 1 An oxide powder was obtained. The composition ratio of Al 2 O 3 / ZrO 2 / La 2 O 3 in this inorganic oxide powder was 1 / 1.9 / 0.05 on a molar basis.

(実施例5)
実施例4において得られた無機酸化物粉末を、更に大気雰囲気中、1000℃で5時間焼成することにより、実施例5の無機酸化物粉末を得た。
(Example 5)
The inorganic oxide powder obtained in Example 4 was further baked at 1000 ° C. for 5 hours in the air atmosphere to obtain the inorganic oxide powder of Example 5.

(実施例6)
実施例4において得られた無機酸化物粉末を、更に水素5体積%及び窒素95体積%の混合ガス雰囲気中、1000℃で5時間焼成することにより、実施例6の無機酸化物粉末を得た。
(Example 6)
The inorganic oxide powder obtained in Example 4 was further baked at 1000 ° C. for 5 hours in a mixed gas atmosphere of 5% by volume of hydrogen and 95% by volume of nitrogen to obtain the inorganic oxide powder of Example 6. .

(実施例7)
実施例1において用いた1.63モル/Lの硝酸イットリウム水溶液25mLに代えて、1.63モル/Lの硝酸ネオジム水溶液25mLを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例7の無機酸化物粉末を得た。この無機酸化物粉末中のAl/ZrO/Ndの組成比は、モル基準で1/1.9/0.05であった。
(Example 7)
Inorganic of Example 7 in the same manner as in Example 1 except that 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution was used instead of 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution used in Example 1. An oxide powder was obtained. The composition ratio of Al 2 O 3 / ZrO 2 / Nd 2 O 3 in the inorganic oxide powder was 1 / 1.9 / 0.05 on a molar basis.

(実施例8)
実施例1において用いた1.63モル/Lの硝酸イットリウム水溶液25mLに代えて、1.63モル/Lの硝酸プラセオジム水溶液25mLを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例8の無機酸化物粉末を得た。この無機酸化物粉末中のAl/ZrO/Prの組成比は、モル基準で1/1.9/0.05であった。
(Example 8)
Inorganic of Example 8 except that 25 mL of 1.63 mol / L praseodymium nitrate aqueous solution was used instead of 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution used in Example 1. An oxide powder was obtained. The composition ratio of Al 2 O 3 / ZrO 2 / Pr 2 O 3 in the inorganic oxide powder was 1 / 1.9 / 0.05 on a molar basis.

(実施例9)
実施例1において用いた1.63モル/Lの硝酸イットリウム水溶液25mLに代えて、1.63モル/Lの硝酸テルビウム水溶液25mLを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例9の無機酸化物粉末を得た。この無機酸化物粉末中のAl/ZrO/Tbの組成比は、モル基準で1/1.9/0.05であった。
Example 9
Inorganic of Example 9 except that 25 mL of 1.63 mol / L terbium nitrate aqueous solution was used instead of 25 mL of 1.63 mol / L yttrium nitrate aqueous solution used in Example 1 An oxide powder was obtained. The composition ratio of Al 2 O 3 / ZrO 2 / Tb 2 O 3 in the inorganic oxide powder was 1 / 1.9 / 0.05 on a molar basis.

(実施例10)
実施例7において得られた無機酸化物粉末を、更に水素5体積%及び窒素95体積%の混合ガス雰囲気中、1000℃で5時間焼成することにより、実施例10の無機酸化物粉末を得た。
(Example 10)
The inorganic oxide powder obtained in Example 7 was further baked at 1000 ° C. for 5 hours in a mixed gas atmosphere of 5% by volume of hydrogen and 95% by volume of nitrogen to obtain the inorganic oxide powder of Example 10. .

(比較例1)
硝酸イットリウム水溶液を用いない以外は実施例1と同様にして、比較例1の無機酸化物粉末を得た。
(Comparative Example 1)
An inorganic oxide powder of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as Example 1 except that no aqueous yttrium nitrate solution was used.

(比較例2)
硝酸アルミニウム水溶液を用いない以外は実施例1と同様にして、比較例2の無機酸化物粉末を得た。
(Comparative Example 2)
An inorganic oxide powder of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous aluminum nitrate solution was not used.

[貴金属を担持した触媒の調製]
(実施例11)
実施例1において得られた無機酸化物粉末20gをイオン交換水100mLに混合し、更に30g/Lの硝酸ロジウム(Rh(NO)水溶液2mLを混合した。これを蒸発乾固して、無機酸化物粉末100g上にRh0.3gを含浸担持し、次いで、大気雰囲気中、300℃で3時間焼成することにより、実施例11のRh担持触媒を得た。
[Preparation of catalyst supporting noble metal]
(Example 11)
20 g of the inorganic oxide powder obtained in Example 1 was mixed with 100 mL of ion-exchanged water, and further 2 mL of 30 g / L aqueous rhodium nitrate (Rh (NO 3 ) 3 ) was mixed. This was evaporated to dryness, impregnated and supported with 0.3 g of Rh on 100 g of the inorganic oxide powder, and then calcined at 300 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain the Rh-supported catalyst of Example 11.

(実施例12〜20)
実施例1において得られた無機酸化物粉末に代えて実施例2〜10において得られた無
機酸化物粉末を用いた以外は実施例11と同様にして、実施例12〜20のRh担持触媒をそれぞれ得た。
(Examples 12 to 20)
The Rh-supported catalysts of Examples 12 to 20 were treated in the same manner as Example 11 except that the inorganic oxide powders obtained in Examples 2 to 10 were used instead of the inorganic oxide powders obtained in Example 1. I got each.

(比較例3、4)
実施例1において得られた無機酸化物粉末に代えて比較例1、2において得られた無機酸化物粉末を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例3、4のRh担持触媒をそれぞれ得た。
(Comparative Examples 3 and 4)
The Rh-supported catalysts of Comparative Examples 3 and 4 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the inorganic oxide powders obtained in Comparative Examples 1 and 2 were used instead of the inorganic oxide powders obtained in Example 1. I got each.

<耐久試験>
実施例11〜20及び比較例1、2のRh担持触媒を、圧粉成型、粉砕して粒径0.5〜1mm程度に整粒し、ペレット状のRh担持触媒をそれぞれ得た。
<Durability test>
The Rh-supported catalysts of Examples 11 to 20 and Comparative Examples 1 and 2 were compacted and pulverized to adjust the particle size to about 0.5 to 1 mm, thereby obtaining pellet-shaped Rh-supported catalysts.

次いで、得られたペレット状のRh担持触媒1.5gを、それぞれ耐久試験装置の所定位置に配置した。そして、ガスの触媒層入口温度を1000℃、SV(空間速度)を10000/時間に設定し、表2に示す組成を有するリッチガス(濃混合気を燃焼させることにより発生する排ガス)のモデルガスを1分間、リーンガス(希薄混合気を燃焼させることにより発生する排ガス)のモデルガスを5分間、それぞれ交互に触媒層に流通させる耐久試験を5時間行った。   Next, 1.5 g of the obtained pellet-shaped Rh-supported catalyst was placed in a predetermined position of the durability test apparatus. Then, the model gas of the rich gas (exhaust gas generated by burning the rich mixture) having the composition shown in Table 2 is set with the gas catalyst layer inlet temperature of 1000 ° C. and the SV (space velocity) of 10,000 / hour. An endurance test was conducted for 5 hours, in which a model gas of lean gas (exhaust gas generated by burning a lean air-fuel mixture) was alternately passed through the catalyst layer for 5 minutes.

Figure 2005193179
Figure 2005193179

<触媒活性評価>
上記耐久試験を行った後の実施例11〜20及び比較例1、2のそれぞれのRh担持触媒を配置した触媒層に、表3に示す組成を有する理論空燃比(ストイキ)の定常モデルガスを、SV=400000/時間で流通し、ガスの触媒層入口温度を100℃から500℃に12℃/時間の昇温速度で上昇させた。そして、モデルガス中のNO、CO及びCHのそれぞれの成分が50%転化した際のガスの触媒層入口温度(T50;℃)を確認した。その触媒層入口温度結果を表4に示す。
<Catalyst activity evaluation>
A steady model gas having a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) having the composition shown in Table 3 is applied to the catalyst layer in which the Rh-supported catalysts of Examples 11 to 20 and Comparative Examples 1 and 2 after the durability test is performed. SV = 400,000 / hour, and the gas catalyst layer inlet temperature was increased from 100 ° C. to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 12 ° C./hour. And the catalyst layer inlet temperature (T50; ° C) of the gas when each component of NO, CO, and CH in the model gas was converted by 50% was confirmed. The catalyst layer inlet temperature results are shown in Table 4.

Figure 2005193179
Figure 2005193179

Figure 2005193179
Figure 2005193179

上記耐久試験後の実施例12、14、17の触媒について、FE−STEMにより一次粒子の状態を観察した。その結果、ZrOを主成分とする一次粒子については、いずれの実施例の触媒においても、30nm程度以下の粒子径を有する一次粒子を明確に確認することができた。一方、Alを主成分とする一次粒子については、ZrOを主成分とする一次粒子ほど明確な結晶としては観察されなかったが、いずれの実施例においても、ZrOとAlとが互いに介在している様子を確認することができた。Rhについては、STEM像としては確認できなかったが、EDXの分析結果から、いずれの実施例の触媒においても、ZrOを主成分とする部分及びAlを主成分とする部分の両方に分け隔てなく担持されていることが確認された。また、希土類元素(希土類酸化物)の存在位置は、EDXの結果から、実施例4の場合すなわちLa(La)の場合、Alを主成分とする一次粒子及びZrOを主成分とする一次粒子の両方に固溶していることが明らかになった。また、実施例12、17の場合すなわちY(Y)、Nd(Nd)の場合は、ZrOを主成分とする一次粒子にのみ固溶していることが明らかになった。 Regarding the catalysts of Examples 12, 14, and 17 after the durability test, the state of primary particles was observed by FE-STEM. As a result, for the primary particles mainly composed of ZrO 2 , primary particles having a particle diameter of about 30 nm or less could be clearly confirmed in any of the catalysts of the examples. On the other hand, the primary particles mainly composed of Al 2 O 3 were not observed as clear crystals as the primary particles mainly composed of ZrO 2. However, in any of the examples, ZrO 2 and Al 2 O were not observed. It was possible to confirm that 3 was intervening with each other. Although Rh could not be confirmed as a STEM image, from the analysis results of EDX, both the part mainly composed of ZrO 2 and the part mainly composed of Al 2 O 3 were found in the catalyst of any example. It was confirmed that it was supported without any separation. In addition, from the result of EDX, the presence position of rare earth elements (rare earth oxides) is, in the case of Example 4, that is, La (La 2 O 3 ), primary particles mainly composed of Al 2 O 3 and ZrO 2 . It became clear that it was dissolved in both primary particles as the main component. In the case of Examples 12 and 17, that is, Y (Y 2 O 3 ) and Nd (Nd 2 O 3 ), it is clear that the solid solution is dissolved only in the primary particles mainly composed of ZrO 2. It was.

本発明にかかる無機酸化物粉末のFE−STEM像の模式図である。It is a schematic diagram of the FE-STEM image of the inorganic oxide powder concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…無機酸化物粉末(試料)、12、14、16、18…一次粒子、22、24、25、26、27、28…二次粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inorganic oxide powder (sample), 12, 14, 16, 18 ... Primary particle, 22, 24, 25, 26, 27, 28 ... Secondary particle.

Claims (16)

Alと、
Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、
希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、
一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有することを特徴とする無機酸化物粉末。
Al 2 O 3 and
A metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 ;
A rare earth element and / or a rare earth oxide,
An inorganic oxide powder, wherein 80% or more of primary particles have a particle size of 100 nm or less.
Alと、
Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、
希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、
前記金属酸化物の一次粒子の80%以上が100nm以下の粒子径を有することを特徴とする無機酸化物粉末。
Al 2 O 3 and
A metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 ;
A rare earth element and / or a rare earth oxide,
An inorganic oxide powder, wherein 80% or more of the primary particles of the metal oxide have a particle size of 100 nm or less.
Alと前記金属酸化物を構成する金属との含有比が、モル基準で1:5〜5:1であることを特徴とする請求項1又は2に記載の無機酸化物粉末。 The inorganic oxide powder according to claim 1 or 2, wherein the content ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is 1: 5 to 5: 1 on a molar basis. Alからなる一次粒子と、前記金属酸化物からなる一次粒子と、希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、Alと前記金属酸化物を構成する金属との含有比がモル基準で1:7〜7:1である二次粒子、
を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。
A primary particle composed of Al 2 O 3 , a primary particle composed of the metal oxide, a rare earth element and / or a rare earth oxide, and the content ratio of Al and the metal constituting the metal oxide is molar. Secondary particles that are from 1: 7 to 7: 1 on a basis,
The inorganic oxide powder according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記二次粒子を50原子%以上含むことを特徴とする請求項4記載の無機酸化物粉末。 The inorganic oxide powder according to claim 4, wherein the secondary particles contain 50 atomic% or more. Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、
前記Alからなる一次粒子及び前記金属酸化物からなる一次粒子のうちの、1μm四方の分析範囲におけるFE−STEM及びEDXに基づいて決定される粒子径が100nm以下である一次粒子を、Alと前記金属酸化物を構成する金属とのモル比が原料におけるAlと前記金属とのモル比に対して±20%以内の誤差となるように、含む二次粒子の含有割合が、前記1μm四方の分析範囲において、その分析範囲に存在する二次粒子の50原子%以上となるように調節されていることを特徴とする無機酸化物粉末。
And Al 2 O 3, containing a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, and rare earth elements and / or rare earth oxides, and
Of the primary particles composed of Al 2 O 3 and the primary particles composed of the metal oxide, primary particles having a particle diameter determined based on FE-STEM and EDX in an analysis range of 1 μm square are 100 nm or less, The secondary particle content is 1 μm so that the molar ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is within ± 20% of the molar ratio of Al to the metal in the raw material. An inorganic oxide powder characterized by being adjusted so as to be 50 atomic% or more of secondary particles existing in the analysis range in a four-way analysis range.
Alと、Alとの複合酸化物を形成しない金属酸化物と、希土類元素及び/又は希土類酸化物と、を含有し、
前記Alからなる一次粒子及び前記金属酸化物からなる一次粒子のうちの、耐久試験後の1μm四方の分析範囲におけるFE−STEM及びEDXに基づいて決定される粒子径が100nm以下である一次粒子を、Alと前記金属酸化物を構成する金属とのモル比が原料におけるAlと前記金属とのモル比に対して±20%以内の誤差となるように、含む二次粒子の含有割合が、前記1μm四方の分析範囲において、その分析範囲に存在する二次粒子の50原子%以上となるように調節されていることを特徴とする無機酸化物粉末。
And Al 2 O 3, containing a metal oxide forming no composite oxide of Al 2 O 3, and rare earth elements and / or rare earth oxides, and
Of the primary particles made of Al 2 O 3 and the primary particles made of the metal oxide, the particle diameter determined based on FE-STEM and EDX in the analysis range of 1 μm square after the durability test is 100 nm or less. Secondary particle content ratio including primary particles such that the molar ratio of Al to the metal constituting the metal oxide is within ± 20% of the molar ratio of Al to the metal in the raw material Is adjusted to be 50 atomic% or more of secondary particles existing in the analysis range in the 1 μm square analysis range.
前記希土類酸化物の少なくとも一部が、前記Al、又はAlとの複合酸化物を形成しない前記金属酸化物、に固溶していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。 At least a portion of the rare earth oxide, the Al 2 O 3, or Al 2 O 3 and the metal oxide forming no composite oxide, claim, characterized in that a solid solution to 1-7 The inorganic oxide powder as described in any one of these. Alとの複合酸化物を形成しない前記金属酸化物が、ZrOであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。 The inorganic oxide powder according to claim 1, wherein the metal oxide that does not form a composite oxide with Al 2 O 3 is ZrO 2 . 前記希土類元素及び/又は前記希土類酸化物を構成する希土類元素がLa、Nd、Y、Pr及びTbからなる群より選ばれる1種以上の元素であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。 The rare earth element constituting the rare earth element and / or the rare earth oxide is one or more elements selected from the group consisting of La, Nd, Y, Pr, and Tb. The inorganic oxide powder according to claim 1. Al化合物と、酸化物にしたときにAlの複合酸化物を形成しない金属の化合物と、希土類化合物と、の共沈生成物を得る共沈工程と、前記共沈生成物を600〜1200℃の酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、を経て形成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。 A coprecipitation step of obtaining a coprecipitation product of an Al compound, a metal compound that does not form a composite oxide of Al 2 O 3 when converted into an oxide, and a rare earth compound; The inorganic oxide powder according to any one of claims 1 to 10, wherein the inorganic oxide powder is formed through a baking step of baking in an oxidizing atmosphere at 1200 ° C. 触媒担体として用いられることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末。 The inorganic oxide powder according to claim 1, wherein the inorganic oxide powder is used as a catalyst carrier. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の無機酸化物粉末を含有することを特徴とする触媒担体。 A catalyst carrier comprising the inorganic oxide powder according to any one of claims 1 to 12. 請求項13に記載の触媒担体上にRh、Pt及びPdからなる群より選ばれる1種以上の貴金属を担持してなることを特徴とする触媒。 A catalyst comprising at least one noble metal selected from the group consisting of Rh, Pt and Pd supported on the catalyst carrier according to claim 13. 前記貴金属がRhであることを特徴とする請求項14記載の触媒。 The catalyst according to claim 14, wherein the noble metal is Rh. 排ガス浄化に用いられることを特徴とする請求項14又は15に記載の触媒。 The catalyst according to claim 14 or 15, which is used for exhaust gas purification.
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