JP2005247585A - Method for producing zirconia-ceria compound oxide powder - Google Patents

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Nobuo Eto
伸生 衛藤
Hiroyuki Fujisaki
浩之 藤崎
Masanori Sawano
雅典 沢野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a zirconia-ceria compound oxide exhibiting heat resistance high enough for the compound oxide to keep a high specific surface area even at a high temperature and having a homogeneous solid solution crystal phase by a process which is simple and is industrially advantageous in respect that a high concentration system and low-cost chemicals are used. <P>SOLUTION: The method comprises mixing water-insoluble cerium hydroxide with a zirconium salt in an aqueous solution, heat-treating the mixed slurry containing the cerium component and the zirconium component in a total concentration of 0.1 to 5 mol/L to form hydrated zirconia microparticles and to simultaneously dissolve the cerium hydroxide with the aid of the acid generated by the hydrolysis of the zirconium salt and/or a previously added acid to hydrolytically form zirconia-ceria compound microparticles, subjecting the reaction mixture to solid-liquid separation, drying the separated solid, and calcining the dried solid. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水に不溶なため、従来は使用されなかった水酸化セリウムを使用するジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法に関するものである。また、このジルコニア−セリア複合酸化物粉末は、高温雰囲気でも高比表面積を有する特性、均一な固溶体を生成できることを活かして、内燃機関から排出される排ガス浄化用助触媒、排ガス浄化用触媒担体として使用され、固体電解質用途や構造材用途などのセラミックス用途への利用も可能である。 The present invention relates to a method for producing a zirconia-ceria composite oxide powder that uses cerium hydroxide, which has not been conventionally used, because it is insoluble in water. In addition, this zirconia-ceria composite oxide powder is used as an exhaust gas purifying co-catalyst and exhaust gas purifying catalyst carrier discharged from an internal combustion engine by taking advantage of the characteristics of having a high specific surface area even in a high temperature atmosphere and the ability to generate a uniform solid solution. It can be used for ceramic applications such as solid electrolyte applications and structural material applications.

内燃機関、特に自動車の排ガス浄化用触媒として、排ガス中のCO、炭化水素(HC)の酸化反応と、窒素酸化物(NOx)の還元反応を同時に行い浄化する三元触媒が使用されている。CO、炭化水素(HC)の酸化反応効率と、窒素酸化物(NOx)の還元反応効率は排ガス中の酸素濃度に大きく影響される為、一般的には酸素吸蔵放出能(OSC)をもつセリアを助触媒として添加し、排ガス中の雰囲気変動を調整することで、CO、HC、NOxを効率的に浄化することができるようになる。   As a catalyst for exhaust gas purification of an internal combustion engine, particularly an automobile, a three-way catalyst that purifies by simultaneously performing oxidation reaction of CO and hydrocarbon (HC) in exhaust gas and reduction reaction of nitrogen oxide (NOx) is used. Since the oxidation reaction efficiency of CO and hydrocarbons (HC) and the reduction reaction efficiency of nitrogen oxides (NOx) are greatly affected by the oxygen concentration in the exhaust gas, ceria generally has an oxygen storage / release capacity (OSC). Is added as a cocatalyst, and CO, HC and NOx can be efficiently purified by adjusting the atmospheric fluctuation in the exhaust gas.

ところで、排ガス浄化用助触媒や触媒担体に使用されるセリアは、高温排ガス雰囲気下に長時間晒した場合、セリア粒子のシンタリングや凝集、粒成長により比表面積が低下することから、触媒活性物質である貴金属粒子の凝集や、酸素吸蔵放出能も低下などの原因で触媒性能が著しく低下してくることが最大の課題であった。   By the way, the ceria used for the exhaust gas purification co-catalyst and the catalyst carrier is reduced in specific surface area due to sintering, agglomeration and grain growth of the ceria particles when exposed to a high temperature exhaust gas atmosphere for a long time. The biggest problem is that the catalyst performance is remarkably lowered due to the aggregation of the noble metal particles and the decrease in oxygen storage / release capability.

また、近年では、排ガス規制の強化により、エンジン始動時の排ガス浄化効率の向上が要求されており、エンジン始動時での触媒温度を短時間で上昇させるために、自動車メーカーではエンジン近傍に排ガス浄化触媒を配置させるようになった。このため、触媒材料に対して、耐熱性の向上、即ち高温下での比表面積が高いもの、かつ変化の少ないものが、ますます要求されるようになってきた。   In recent years, exhaust gas regulations have been tightened, and it has been required to improve exhaust gas purification efficiency when starting the engine. The catalyst was arranged. For this reason, the catalyst material has been increasingly required to have improved heat resistance, that is, a material having a high specific surface area at high temperatures and a material with little change.

このような要求に対して、セリアの耐熱性を向上させる為に、近年ジルコニア−セリア複合酸化物が使用されてきている。ジルコニア−セリア複合酸化物は、セリアと比較して、高耐熱性、即ち高温下でも高比表面積を維持すること、及び、高酸素吸蔵放出能を有するという特性を持っており、本用途でのセリア材料の置き換えが一気に進んでいる状況にある。   In response to such demands, zirconia-ceria composite oxides have been recently used to improve the heat resistance of ceria. Compared with ceria, zirconia-ceria composite oxide has the characteristics of having high heat resistance, that is, maintaining a high specific surface area even at high temperatures and having a high oxygen storage / release capability. The replacement of ceria materials is progressing at a stretch.

ここで、酸素吸蔵放出能はジルコニア−セリア複合体の結晶相に大きく影響されることが知られており、ジルコニア−セリアの固溶体相を形成することで、酸素吸蔵能は著しく向上する。このため、高酸素吸蔵放出能を有する為には、固溶体結晶相を有することが望まれている。   Here, it is known that the oxygen storage / release ability is greatly influenced by the crystal phase of the zirconia-ceria complex, and the oxygen storage capacity is significantly improved by forming a solid solution phase of zirconia-ceria. For this reason, in order to have a high oxygen storage / release capability, it is desired to have a solid solution crystal phase.

従来、本用途に使用されるジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法としては、次のような製造方法が挙げられる。
(1)セリウム塩とジルコニウム塩、場合により第三成分の塩の混合水溶液にアンモニアを添加して共沈させ、それを仮焼する方法(例えば、特許文献1参照)。
(2)ジルコニアゾルとセリアゾルを混合し、この混合スラリーにアルカリを添加して共沈させ、この沈殿物を仮焼、もしくは噴霧乾燥を用いて複合乾燥粉末を得た後仮焼する方法(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。
(3)ジルコニアゾルもしくはセリアゾルにセリウム塩もしくはジルコニア塩を添加して中和共沈させ、この沈殿物を仮焼する方法(例えば、特許文献4及び特許文献5参照)。
(4)セリウム塩とジルコニウム塩の混合水溶液にシュウ酸、炭酸塩や重炭酸塩などを添加することにより、各種沈殿物を生成させ、この沈殿物を仮焼する方法(例えば、特許文献6及び特許文献7参照)。
(5)セリウム(IV)塩とジルコニウム塩、もしくはセリウム(III)塩とジルコニウム塩に酸化剤としてペルオクソ二硫酸塩を用い、それらの塩を同時並行的に加水分解することにより、セリアとジルコニアの粉末を直接合成する方法(例えば、特許文献8参照)。
(6)ジルコニウム化合物及びセリウム(IV)化合物を含有する液状混合物より、100℃以上の温度で加熱し、引き続きアルカリを添加して共沈し沈殿物をpH8よりも高いpHで熟成した後、焼成する方法(例えば、特許文献9参照)。
Conventionally, the following manufacturing methods are mentioned as a manufacturing method of the zirconia-ceria complex oxide powder used for this use.
(1) A method of coprecipitation by adding ammonia to a mixed aqueous solution of a cerium salt and a zirconium salt, and optionally a third component salt, and calcining it (eg, see Patent Document 1).
(2) A method in which zirconia sol and ceria sol are mixed, alkali is added to the mixed slurry and co-precipitated, and the precipitate is calcined or obtained by using spray drying to obtain a composite dry powder and then calcining (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
(3) A method in which cerium salt or zirconia salt is added to zirconia sol or ceria sol and neutralized and coprecipitated, and the precipitate is calcined (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5).
(4) A method of generating various precipitates by adding oxalic acid, carbonate, bicarbonate, or the like to a mixed aqueous solution of cerium salt and zirconium salt, and calcining the precipitate (for example, Patent Document 6 and (See Patent Document 7).
(5) By using peroxodisulfate as an oxidizing agent for cerium (IV) salt and zirconium salt, or cerium (III) salt and zirconium salt, and simultaneously hydrolyzing those salts, ceria and zirconia A method of directly synthesizing powder (for example, see Patent Document 8).
(6) From a liquid mixture containing a zirconium compound and a cerium (IV) compound, heating at a temperature of 100 ° C. or higher, subsequently adding an alkali and coprecipitating, aging the precipitate at a pH higher than pH 8, and then firing (See, for example, Patent Document 9).

しかしながら、前記(1)の製造方法では、比較的均一な固溶体結晶相は得られやすいが、高温処理で高比表面積になりにくいという欠点を持つ。例えば、特許文献1には1000℃で仮焼した場合の比表面積は18〜27m/gであることが記載されている。
また、前記(2)の方法では、比較的簡易な手法ではあるが、高温処理による高比表面積、かつ均一な固溶体結晶相のものは得られないという欠点がある。例えば、特許文献2には、本製造方法で製造された粉末の比表面積は、900℃で仮焼した場合に20〜25m/g、また、特許文献3には900℃で焼成した場合の比表面積が15〜35m/g、X線回折からはセリアの結晶相とジルコニアの結晶相が分離されていることが記載されており、均一な固溶体結晶相のものが得られていない。
However, in the production method (1), a relatively uniform solid solution crystal phase can be easily obtained, but has a drawback that a high specific surface area is hardly obtained by high-temperature treatment. For example, Patent Document 1 describes that the specific surface area when calcined at 1000 ° C. is 18 to 27 m 2 / g.
The method (2) is a relatively simple method, but has a disadvantage that a high specific surface area by a high temperature treatment and a uniform solid solution crystal phase cannot be obtained. For example, Patent Document 2 discloses that the specific surface area of the powder produced by this production method is 20 to 25 m 2 / g when calcined at 900 ° C., and Patent Document 3 discloses the case where calcined at 900 ° C. The specific surface area is 15 to 35 m 2 / g, and X-ray diffraction indicates that the ceria crystal phase and the zirconia crystal phase are separated, and a uniform solid solution crystal phase is not obtained.

前記(3)の方法では、比較的簡易な方法ではあるが、高温下で高比表面積のものは得られない。例えば、特許文献5には、セリアの粒子にジルコニウム塩を添加した場合であるが、結晶相に関する記載はないものの、900℃で仮焼した場合の比表面積が24〜32m/gであることが記載されている。また、本発明者らの検討結果では、本製造方法では、均一な固溶体結晶相が得られないことが判明した。 The method (3) is a relatively simple method, but a high specific surface area cannot be obtained at a high temperature. For example, Patent Document 5 shows a case where a zirconium salt is added to ceria particles, but there is no description regarding the crystal phase, but the specific surface area when calcined at 900 ° C. is 24-32 m 2 / g. Is described. Further, as a result of examination by the present inventors, it has been found that a uniform solid solution crystal phase cannot be obtained by this production method.

前記(4)の方法では、比較的均一な固溶体結晶相は得られやすいが、高比表面積になりにくい。例えば、特許文献6には、900℃で仮焼した場合の比表面積が28〜32m/gであることが記載されており、また、特許文献7では均一な結晶相で、900℃で仮焼した場合の比表面積が22〜35m/gであることが記載されている。 In the method (4), a relatively uniform solid solution crystal phase is easily obtained, but it is difficult to achieve a high specific surface area. For example, Patent Document 6 describes that the specific surface area when calcined at 900 ° C. is 28 to 32 m 2 / g, and Patent Document 7 is a uniform crystal phase and is temporarily treated at 900 ° C. It is described that the specific surface area when baked is 22 to 35 m 2 / g.

前記(5)の方法では、例えば、特許文献8には、得られた粉末は、均一な固溶体結晶相であり、また、1000℃で焼成した場合の比表面積も40m/g以上と高いものが得られることが記載されている。しかしながら、加水分解時の溶液中の濃度が0.005〜0.05モル/Lと極めて希薄な溶液が使用されている為に膨大な溶液を取り扱う必要があり、また、使用されている薬剤(セリア原料として硝酸第二セリウムアンモニウム(NHCe(NOなど特別な原料を使用している。)も大変高価な薬剤であり、経済的にも不利な製造方法であった。 In the method (5), for example, in Patent Document 8, the obtained powder is a uniform solid solution crystal phase, and the specific surface area when firing at 1000 ° C. is as high as 40 m 2 / g or more. Is obtained. However, since a very dilute solution having a concentration in the solution at the time of hydrolysis of 0.005 to 0.05 mol / L is used, it is necessary to handle an enormous amount of solution, and the used drug ( A special raw material such as ceric ammonium nitrate (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 is used as a ceria raw material.) Is also a very expensive chemical, and is an economically disadvantageous manufacturing method.

前記(6)の方法でも、特許文献9には、得られた粉末は、均一な固溶体結晶相であり、また、1000℃で焼成した場合の比表面積も25〜51m/gと高いものが得られることが記載されている。しかしながら、使用されているセリウム(IV)化合物としては、可溶性の化合物である硝酸第二セリウムや硝酸第二セリウムアンモニウムが使用されているが、一般にこれらの化合物は市販されてなく、例えば、過酸化水素などの酸化剤と硝酸第一セリウムとアンモニアを厳密な条件で反応させる方法、もしくは、電解酸化法のような特別な処理によって始めて製造されることができる。 Even in the method (6), Patent Document 9 discloses that the obtained powder has a uniform solid solution crystal phase and a high specific surface area of 25 to 51 m 2 / g when fired at 1000 ° C. It is described that it is obtained. However, as the cerium (IV) compound used, ceric nitrate and ceric ammonium nitrate, which are soluble compounds, are used, but these compounds are generally not commercially available. It can be produced only by a method in which an oxidizing agent such as hydrogen, cerium nitrate and ammonia are reacted under strict conditions, or by a special treatment such as an electrolytic oxidation method.

特開平6−63403号公報、3頁表1JP-A-6-63403, page 3, table 1

特公平8−16015号公報、5頁、実施例、例1から例7Japanese Examined Patent Publication No. 8-16015, page 5, Examples, Examples 1 to 7 特開平6−279027号公報、7頁、実施例、例1から例4JP-A-6-279027, page 7, Examples, Examples 1 to 4 特開平10−212122号公報、6頁、実施例1から実施例8JP-A-10-212122, page 6, Examples 1 to 8 特許3306147号(特開平6−198175号)公報、5頁(実施例1)表1Japanese Patent No. 3306147 (JP-A-6-198175), page 5 (Example 1) Table 1 特開平7−16452号公報、3頁、実施例1から実施例3Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-16452, page 3, Examples 1 to 3 特表平9−506587号公報、15頁、例1から例8、及び20頁表1Japanese National Publication No. 9-506578, page 15, examples 1 to 8 and table 20 on page 1 特開2001−348223号公報、5頁、実施例1JP 2001-348223 A, page 5, Example 1 特許第3490456号公報、6頁、例1から例9Japanese Patent No. 3490456, page 6, examples 1 to 9

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、高温下でも高比表面積を維持する、例えば、800℃で仮焼した場合の比表面積が50m/g以上、900℃で仮焼した場合の比表面積が40m/g以上、1000℃で仮焼した場合の比表面積が25m/g以上であるような高耐熱性を示し、更に、均一な固溶体結晶相を有するジルコニア−セリア複合酸化物を、簡易なプロセスで、しかも、高濃度系で低コストの薬剤を使用することで工業的に有利な製造することができる方法を提供することが目的である。 The present invention has been made in view of such circumstances, and maintains a high specific surface area even at high temperatures. For example, the specific surface area when calcined at 800 ° C. is 50 m 2 / g or more and calcined at 900 ° C. Zirconia-ceria having a high heat resistance such that the specific surface area is 40 m 2 / g or more when calcined, and the specific surface area when calcined at 1000 ° C. is 25 m 2 / g or more, and further has a uniform solid solution crystal phase An object of the present invention is to provide a method by which a complex oxide can be produced in an industrially advantageous manner by using a simple process and using a high-concentration and low-cost chemical.

本発明者らは、前記課題に対して鋭意検討した結果、セリア原料として水に不溶な水酸化セリウムを使用すること、また、ジルコニア原料として加水分解して酸を発生させるジルコニウム塩を使用すること、水に不溶な水酸化セリウムと、加水分解により酸を発生させるジルコニウム塩を水溶液中で混合し、セリウム成分とジルコニウム成分の合わせた濃度が0.1〜5モル/Lの混合スラリーを加熱処理することにより、水和ジルコニア微粒子を生成させると同時に、発生する酸により水酸化セリウムを溶解させ、加水分解によりジルコニア−セリアの複合微粒子を生成させ、引き続き固液分離後、乾燥、仮焼してジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造すると、このジルコニア−セリア複合酸化物粉末は、高比表面積を示し、均一な固溶体結晶相となることを見出し本発明に至った。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors use cerium hydroxide that is insoluble in water as a ceria raw material, and use a zirconium salt that hydrolyzes to generate an acid as a zirconia raw material. In addition, water-insoluble cerium hydroxide and a zirconium salt that generates an acid by hydrolysis are mixed in an aqueous solution, and a mixed slurry having a combined concentration of cerium and zirconium components of 0.1 to 5 mol / L is heat-treated. In this way, hydrated zirconia fine particles are produced, and at the same time, cerium hydroxide is dissolved by the generated acid, and zirconia-ceria composite fine particles are produced by hydrolysis, followed by solid-liquid separation, drying and calcining. When the zirconia-ceria composite oxide powder is produced, the zirconia-ceria composite oxide powder exhibits a high specific surface area and exhibits a uniform solid state. Leading to the present invention found that a body crystalline phase.

以下、本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明のセリア原料として水に不溶の水酸化セリウムを使用する。ここで、水酸化セリウムとは、一般式Ce(OH)・nHOで表され、CeO・2HO、CeO・3HO、8CeO・10HO、8CeO・11HOなどのいわゆる水和セリアを含む。水酸化セリウムは不溶性の化合物であるが、酸性領域下では反応性を示すことが特徴である。このような水酸化セリウムは比較的安価に入手が可能な原料であり、経済的にも有利な材料である。 As the ceria raw material of the present invention, cerium hydroxide insoluble in water is used. Here, the cerium hydroxide is represented by the general formula Ce (OH) 4 · nH 2 O, CeO 2 · 2H 2 O, CeO 2 · 3H 2 O, 8CeO 2 · 10H 2 O, 8CeO 2 · 11H 2 Contains so-called hydrated ceria such as O. Cerium hydroxide is an insoluble compound, but is characterized by being reactive in the acidic region. Such cerium hydroxide is a raw material that can be obtained relatively inexpensively, and is also an economically advantageous material.

前記水酸化セリウムの粒度は、特に制約はないが、予め通常の粉砕処理を施し、粒度分布をよりシャープにしておくことが望ましく、好ましい粒度は、平均粒度で0.1μmから5μmである。0.1μmより小さい場合、通常の粉砕処理では困難であり、また、5μmより大きい場合は前記反応が起こりにくくなる為である。前記粉砕処理は何ら制約はないが、好ましくはボールミルやビーズミルなどによる湿式粉砕が望ましい。このような処理で得られた水酸化セリウムスラリーは高活性を示すことから、より反応しやすい粒子となっている為である。   The particle size of the cerium hydroxide is not particularly limited, but it is desirable to perform normal pulverization in advance to sharpen the particle size distribution, and the preferable particle size is from 0.1 μm to 5 μm in average particle size. This is because if it is smaller than 0.1 μm, it is difficult for ordinary pulverization treatment, and if it is larger than 5 μm, the reaction hardly occurs. The pulverization treatment is not limited at all, but wet pulverization with a ball mill or a bead mill is preferable. This is because the cerium hydroxide slurry obtained by such a treatment exhibits high activity, and thus becomes more easily reactive particles.

また、本発明で使用されるジルコニア原料としては、水溶液状態で加熱することにより加水分解しジルコニアを生成するジルコニウム塩を使用することを特徴とする。具体的には、オキシ塩化ジルコニウム(塩化ジルコニル)、塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム(硝酸ジルコニル)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウムなどが挙げられる。   Moreover, as a zirconia raw material used by this invention, the zirconium salt which hydrolyzes and produces | generates zirconia by heating in aqueous solution state is used. Specific examples include zirconium oxychloride (zirconyl chloride), zirconium chloride, zirconium oxynitrate (zirconyl nitrate), zirconium nitrate, and zirconium sulfate.

本発明において、重要なことは、該ジルコニウム塩溶液を加熱することによって加水分解反応が生じることである。加水分解反応は、具体的には、下記の反応式で示される。
Zr4++(n+2)HO→ZrO・nHO+4H
ZrO2++(n+1)HO→ZrO・nHO+2H
前記反応式により生成したZrO・nHO(水和ジルコニア)は、微粒子を形成し水和ジルコニアゾルを形成することが可能である。
In the present invention, what is important is that a hydrolysis reaction occurs by heating the zirconium salt solution. Specifically, the hydrolysis reaction is represented by the following reaction formula.
Zr 4+ + (n + 2) H 2 O → ZrO 2 .nH 2 O + 4H +
ZrO 2+ + (n + 1) H 2 O → ZrO 2 .nH 2 O + 2H +
ZrO 2 · nH 2 O (hydrated zirconia) produced by the above reaction formula can form fine particles to form a hydrated zirconia sol.

ここで、セリア原料として使用する水酸化セリウムは一般的に水には不溶性であり、スラリー状態で存在する。本発明では、このスラリー状態で存在する水酸化セリウムと加水分解反応が可能なジルコニア塩とが混合したスラリー状態で、加水分解反応を行わせることが極めて重要である。このような状態で、加水分解反応を行うことで、均一な組成でかつ高耐熱性のジルコニア−セリア複合微粒子を形成することができる。   Here, cerium hydroxide used as a ceria raw material is generally insoluble in water and exists in a slurry state. In the present invention, it is extremely important that the hydrolysis reaction be performed in a slurry state in which cerium hydroxide present in the slurry state and a zirconia salt capable of hydrolysis reaction are mixed. By performing the hydrolysis reaction in such a state, zirconia-ceria composite fine particles having a uniform composition and high heat resistance can be formed.

このように均一な組成でかつ高耐熱性のジルコニア−セリア複合微粒子の生成メカニズムは明確でないが、次のようなことが考えられる。ジルコニウム塩は加熱により前記の反応式により加水分解反応が開始されると同時に、酸が発生する。この酸は固相の水酸化セリウムと反応し、一部溶解される。この時の溶解したセリウムは、酸濃度やアニオンなどの水溶液の状態にもよるが、完全なCe4+イオン状態でなく、CeO2+やCe(OH)3+イオンのような状態で溶解しているものと考えられる。ここで、酸濃度を制御することにより前記水酸化セリウムの溶解量を制御することが可能となり、高濃度系での反応も可能となる。 The generation mechanism of the zirconia-ceria composite fine particles having a uniform composition and high heat resistance is not clear, but the following may be considered. In the zirconium salt, an acid is generated at the same time as the hydrolysis reaction is started by the above reaction formula by heating. This acid reacts with solid phase cerium hydroxide and is partially dissolved. The dissolved cerium at this time is dissolved in a state such as CeO 2+ or Ce (OH) 3+ ion, not a complete Ce 4+ ion state, although it depends on the state of aqueous solution such as acid concentration and anion. it is conceivable that. Here, the amount of the cerium hydroxide dissolved can be controlled by controlling the acid concentration, and the reaction in a high concentration system is also possible.

一方、ジルコニウム塩の加水分解初期ではジルコニウムの方もZrO2+イオンのような状態で存在すると考えられ、これらのイオン種が水和ジルコニア微粒子の前駆体となりえる。このような水和ジルコニア微粒子の前駆体と水酸化セリウムから発生するイオン種と共存する状態となり、これにより複合化されやすく、また、均一な組成となるものと考えられる。また、一旦生成した複合微粒子も加熱処理により、溶解析出を繰り返すことで、より均一な組成で結晶性の粒子になるものと考えられ、耐熱性にも優れる複合微粒子になっているものと考えられる。 On the other hand, it is considered that zirconium is present in a state like ZrO 2+ ions at the early stage of hydrolysis of the zirconium salt, and these ionic species can be precursors of hydrated zirconia fine particles. Such a precursor of hydrated zirconia fine particles and an ionic species generated from cerium hydroxide are coexisted, thereby being easily combined and having a uniform composition. In addition, it is considered that the composite fine particles once formed are crystalline particles with a more uniform composition by repeating dissolution and precipitation by heat treatment, and are considered to be composite fine particles having excellent heat resistance. .

本発明に於いては、混合スラリーに予め酸を添加することも可能である。酸の添加によりジルコニウム塩の加水分解速度を速めることができることや、水酸化セリウムの溶解量を制御することが可能となり、処理時間が短縮でき、また高濃度スラリー系となるため経済的に有利となる。前記添加する酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、炭酸、有機酸などが挙げられるが、塩酸、硝酸を使用することが望ましい。予め添加する酸の量は、前記反応式に伴って生成するH量の20倍以下にすることが好ましい。20倍以上にすると、前記の粒子生成メカニズムで示したCeO2+イオンやZrO2+イオンのような複合酸化物微粒子の前駆体として働く形態で存在しなくなり、複合化されにくくなるためである。 In the present invention, it is also possible to add an acid in advance to the mixed slurry. The addition of acid can increase the hydrolysis rate of the zirconium salt, control the amount of cerium hydroxide dissolved, reduce the processing time, and provide a highly concentrated slurry system, which is economically advantageous. Become. Examples of the acid to be added include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, carbonic acid, and organic acids. It is preferable to use hydrochloric acid and nitric acid. The amount of acid added in advance is preferably 20 times or less of the amount of H + produced in accordance with the reaction formula. This is because if it is 20 times or more, it does not exist in a form that acts as a precursor of complex oxide fine particles such as CeO 2+ ions and ZrO 2+ ions shown in the particle generation mechanism, and it is difficult to be compounded.

ここで、前記水酸化セリウムとジルコニウム塩との混合割合は、所望の組成で生成が可能となるが、高耐熱性のジルコニア−セリア複合酸化物を得る為には、ZrO/CeO換算のモル比が95/5〜5/95であり、好ましくは80/20〜30/70である。 Here, the mixing ratio of the cerium hydroxide and the zirconium salt can be generated with a desired composition, but in order to obtain a highly heat-resistant zirconia-ceria composite oxide, it is converted into ZrO 2 / CeO 2 . The molar ratio is 95/5 to 5/95, preferably 80/20 to 30/70.

また、この混合スラリーにジルコニア、セリア以外の少なくとも1種類以上の第三成分を共存させることで、更に高耐熱性、即ち高温下での高比表面積を維持できるジルコニア−セリア複合酸化物粉末を得ることができる。ここで、第三成分としては、ハフニウム、希土類元素(特にイットリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、ガドリウム、イッテルビウム、サマリウム、スカンジウム)、アルカリ土類元素(特に、マグネシウム、カルシウム、バリウム)、アルミニウム、ビスマス、ニッケル、マンガン、ホウ素、チタニウムが挙げられる。このような元素を塩、例えば塩化物、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩などの状態、もしくは酸化物のゾルで混合スラリー中に、少なくとも1種類以上の元素を添加することにより、複合酸化物として得ることが可能となる。   Further, by allowing the mixed slurry to coexist with at least one or more third components other than zirconia and ceria, a zirconia-ceria composite oxide powder that can further maintain high heat resistance, that is, a high specific surface area at high temperature, is obtained. be able to. Here, as the third component, hafnium, rare earth elements (especially yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, gadolinium, ytterbium, samarium, scandium), alkaline earth elements (especially magnesium, calcium, barium), aluminum, bismuth, Examples include nickel, manganese, boron, and titanium. Such an element is obtained as a composite oxide by adding at least one kind of element into a mixed slurry in the form of a salt, for example, chloride, nitrate, carbonate, sulfate or the like, or an oxide sol. It becomes possible.

第三成分の添加量としては、20モル%以下が好ましい。20モル%以上では、セリアとジルコニアの固溶を妨げる効果が働くからである。   The amount of the third component added is preferably 20 mol% or less. This is because the effect of preventing solid solution of ceria and zirconia works at 20 mol% or more.

前記加熱処理温度は、80℃〜250℃が望ましい。80℃以下ではジルコニウム塩の加水分解速度が極めて遅くなり、250℃以上ではオートクレーブなどの加圧装置への負荷が極めて大きくなる為である。また、加熱処理時間は、完全に反応が進む為には1時間から10日間程度が必要となる。   As for the said heat processing temperature, 80 to 250 degreeC is desirable. This is because the hydrolysis rate of the zirconium salt becomes extremely slow at 80 ° C. or less, and the load on the pressure device such as an autoclave becomes extremely large at 250 ° C. or more. In addition, the heat treatment time requires about 1 hour to 10 days for the reaction to proceed completely.

本発明におけるスラリー濃度は、ジルコニア−セリア成分を合わせて、もしくはジルコニア−セリア−第三成分を合わせて、酸化物換算で0.1モル/Lから5モル/Lの濃度とすることが必須である。0.1モル/L以下の濃度では、処理するスラリー量が膨大なものとなるため経済的には不利となるし、5モル/L以上の濃度では高粘度のスラリーとなり、取り扱いが極めて困難となるからである。   The slurry concentration in the present invention is required to be 0.1 mol / L to 5 mol / L in terms of oxide by combining the zirconia-ceria component or the zirconia-ceria-third component. is there. If the concentration is 0.1 mol / L or less, the amount of slurry to be processed becomes enormous, which is economically disadvantageous. If the concentration is 5 mol / L or more, it becomes a highly viscous slurry and is extremely difficult to handle. Because it becomes.

次に、得られた微粒子は任意の固液分離技術、例えば濾過、遠心分離などの方法により回収できる。好ましい態様としては、アルカリを添加することで凝集させ、沈殿物として濾過する方法である。この際、使用されるアルカリとしては、アンモニア、アルカリ金属の水酸化物、アミンなどが挙げられるが、高純度の沈殿を得られることからアンモニアを使用することが望ましい。また、添加後のpHは8〜10にすることで効率的に沈殿を生成させることができる。   The resulting microparticles can then be recovered by any solid-liquid separation technique, such as filtration or centrifugation. A preferred embodiment is a method of agglomerating by adding an alkali and filtering as a precipitate. In this case, examples of the alkali used include ammonia, alkali metal hydroxides, amines, and the like, but it is desirable to use ammonia because a high-purity precipitate can be obtained. Moreover, precipitation can be efficiently produced | generated by setting pH after addition to 8-10.

引き続き、本発明では、得られた微粒子を水洗し、60℃〜200℃で乾燥することにより複合酸化物の乾燥物を得ることができる。水洗方法については特に制限はないが、例えば、固液分離した沈殿物を純水中に再懸濁させ再濾過する方法が挙げられる。水洗のための水量は、沈殿物重量に対して1〜50倍の水量で水洗すればよい。   Subsequently, in the present invention, the obtained fine particles can be washed with water and dried at 60 ° C. to 200 ° C. to obtain a dried composite oxide. Although there is no restriction | limiting in particular about the washing method, For example, the method of resuspending the solid-liquid-separated deposit in pure water and re-filtering is mentioned. The amount of water for washing may be 1 to 50 times the amount of the precipitate.

尚、ジルコニア−セリア複合酸化物の微粒子スラリーを直接、噴霧乾燥することで乾燥物を得ることもできる。また、噴霧乾燥する前に複合酸化物微粒子のスラリー状態で限外濾過膜を使用することにより、水洗・濃縮することも可能である。   A dried product can also be obtained by directly spray-drying the zirconia-ceria composite oxide fine particle slurry. Moreover, it is also possible to wash and concentrate by using an ultrafiltration membrane in a slurry state of composite oxide fine particles before spray drying.

次いで、得られた乾燥物を300℃〜1000℃で仮焼することにより、均一な固溶体結晶相を持つジルコニア−セリア複合粉末を得ることができる。   Subsequently, the obtained dried product is calcined at 300 ° C. to 1000 ° C., whereby a zirconia-ceria composite powder having a uniform solid solution crystal phase can be obtained.

この仮焼の際には、還元雰囲気で処理することができる。還元雰囲気で処理することにより、より均一な固溶体結晶相を持つジルコニア−セリア複合粉末を得ることが可能である。還元雰囲気としては、HやCOなどの還元性ガスを共存させることで容易に可能となる。HやCOガス濃度は、10%以下程度であれば、固溶促進の効果が得られる。 In the case of this calcination, it can process in a reducing atmosphere. By processing in a reducing atmosphere, it is possible to obtain a zirconia-ceria composite powder having a more uniform solid solution crystal phase. The reducing atmosphere can be easily achieved by coexisting a reducing gas such as H 2 or CO. If the H 2 or CO gas concentration is about 10% or less, the effect of promoting solid solution can be obtained.

以上、説明したとおり、本発明の製造方法によって、高温下でも高比表面積を維持する、例えば、800℃で仮焼した場合の比表面積が50m/g以上、900℃で仮焼した場合の比表面積が40m/g以上、1000℃で仮焼した場合の比表面積が25m/g以上であるような高耐熱性を示し、更に、均一な固溶体結晶相を有するジルコニア−セリア複合酸化物を、簡易なプロセスで、しかも、高濃度系で低コストの薬剤を使用することで工業的に有利な製造することができる。 As described above, by the production method of the present invention, a high specific surface area is maintained even at a high temperature. For example, the specific surface area when calcined at 800 ° C. is 50 m 2 / g or more and calcined at 900 ° C. A zirconia-ceria composite oxide having a specific surface area of 40 m 2 / g or more and high heat resistance such that the specific surface area when calcined at 1000 ° C. is 25 m 2 / g or more and further having a uniform solid solution crystal phase Can be produced industrially advantageous by using a simple process and using a high-concentration and low-cost chemical.

以下、実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、この実施例に何等限定されるものではない。   Hereinafter, although an Example demonstrates in detail, this invention is not limited to this Example at all.

実施例1
蒸留水500gに、水酸化セリウム(IV)水和物(和光純薬工業株式会社製1級試薬)21.7g(酸化セリウム換算で16.7g相当)、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(キシダ化学株式会社製特級試薬)46.0g(酸化ジルコニウム換算で17.6g相当)と塩化ランタン七水和物(キシダ化学株式会社製1級試薬)4.6g(酸化ランタン換算で2.0g相当)を添加し、即ち濃度0.5モル/Lの混合スラリーを調整した。引き続き、この混合スラリーを攪拌させながら100℃に加熱した後、168時間加水分解してジルコニア−セリア複合微粒子を含む溶液を得た。次いで、この溶液を冷却した後、撹半をしながら2.8%のアンモニア水溶液を溶液のpHが9.0になるまで添加し、複合微粒子を凝集させた。この凝集物をろ過した後、蒸留水800mL(複合酸化物量に対して22倍量)で水洗し、得られた沈殿物を110℃で乾燥させた。次に、得られた乾燥粉を大気雰囲気下において800℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア系複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積は60m/gであった。また、この粉末を900℃、1000℃で5時間焼成した後、BET比表面積を測定したところ、それぞれ47m/g、28m/gであった。
Example 1
To 500 g of distilled water, 21.7 g of cerium (IV) hydroxide hydrate (first grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (corresponding to 16.7 g in terms of cerium oxide), zirconium oxychloride octahydrate (Kishida Chemical) 46.0 g (equivalent to 17.6 g in terms of zirconium oxide) and 4.6 g (equivalent to 2.0 g in terms of lanthanum oxide) of lanthanum chloride heptahydrate (first grade reagent made by Kishida Chemical Co., Ltd.) That is, a mixed slurry having a concentration of 0.5 mol / L was prepared. Subsequently, the mixed slurry was heated to 100 ° C. with stirring, and then hydrolyzed for 168 hours to obtain a solution containing zirconia-ceria composite fine particles. Next, after cooling the solution, a 2.8% aqueous ammonia solution was added while stirring until the pH of the solution reached 9.0, thereby agglomerating the composite fine particles. After filtering this aggregate, it was washed with 800 mL of distilled water (22 times the amount of complex oxide), and the resulting precipitate was dried at 110 ° C. Next, the obtained dry powder was baked at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria-based composite oxide powder. The resulting composite powder had a BET specific surface area of 60 m 2 / g. Also, the powder 900 ° C., was fired for 5 hours at 1000 ° C., and the BET specific surface area, respectively 47m 2 / g, was 28 m 2 / g.

実施例2
蒸留水500gに水酸化セリウム(IV)n水和物21.7g(酸化セリウム換算で16.7g相当)、オキシ塩化ジルコニウム八水和物46.0g(酸化ジルコニウム換算で17.6g相当)と塩化ランタン七水和物4.6g(酸化ランタン換算で2.0g相当)を添加し、即ち濃度0.5モル/Lの混合スラリーを調整した。引き続き、この混合スラリーを攪拌させながら100℃に加熱した後、168時間加水分解してジルコニア−セリア複合微粒子を含む溶液を得た。次いで、この溶液を室温まで冷却した後、入口ガス温度180℃の条件でスプレー乾燥を行い複合微粒子の乾燥粉を得た。
Example 2
500 g of distilled water was mixed with 21.7 g of cerium hydroxide (IV) n hydrate (equivalent to 16.7 g in terms of cerium oxide), 46.0 g of zirconium oxychloride octahydrate (equivalent to 17.6 g in terms of zirconium oxide) and chloride 4.6 g of lanthanum heptahydrate (corresponding to 2.0 g in terms of lanthanum oxide) was added, that is, a mixed slurry having a concentration of 0.5 mol / L was prepared. Subsequently, the mixed slurry was heated to 100 ° C. with stirring, and then hydrolyzed for 168 hours to obtain a solution containing zirconia-ceria composite fine particles. Next, the solution was cooled to room temperature, and then spray-dried under conditions of an inlet gas temperature of 180 ° C. to obtain a dry powder of composite fine particles.

得られた乾燥粉を大気雰囲気下において800℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア系複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積は55m/gであった。また、この粉末を900℃、1000℃で5時間焼成した後、BET比表面積を測定したところ、それぞれ41m/g、26m/gであった。 The obtained dry powder was baked at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria based composite oxide powder. The obtained composite powder had a BET specific surface area of 55 m 2 / g. Also, the powder 900 ° C., was fired for 5 hours at 1000 ° C., and the BET specific surface area, respectively 41m 2 / g, was 26m 2 / g.

実施例3
実施例1で得られた乾燥粉を2vol%水素−窒素雰囲気下において700℃で2時間還元焼成した。得られた粉末のBET比表面積を測定したところ82m/gであった。次いで大気雰囲気下において800℃、900℃、1000℃で5時間焼成して、ジルコニア−セリア系複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積はそれぞれ59m/g、42m/g及び29m/gであった。
Example 3
The dried powder obtained in Example 1 was reduced and fired at 700 ° C. for 2 hours in a 2 vol% hydrogen-nitrogen atmosphere. It was 82 m < 2 > / g when the BET specific surface area of the obtained powder was measured. Subsequently, it was calcined at 800 ° C., 900 ° C., and 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria based composite oxide powder. The BET specific surface areas of the obtained composite powder were 59 m 2 / g, 42 m 2 / g and 29 m 2 / g, respectively.

比較例1
蒸留水1000gに硝酸セリウム(III)六水和物(キシダ化学株式会社製特級試薬)64.4g(酸化セリウム換算で25.5g相当)、硝酸ジルコニウム二水和物(キシダ化学株式会社製特級試薬)54.8g(酸化ジルコニウム換算で25.3g相当)と硝酸イットリウムn水和物(和光製薬工業株式会社99.99%試薬)2.7g(酸化イットリウム換算で0.8g相当)を溶解し、この混合溶液を撹半しながら、150g/Lの重炭酸アンモニウム水溶液1Lを素早く添加し、複合炭酸塩の沈殿物を得た。この沈殿物をろ過、水洗した後、110℃で乾燥させた。
Comparative Example 1
1000 g of distilled water, 64.4 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (special grade reagent manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) (corresponding to 25.5 g in terms of cerium oxide), zirconium nitrate dihydrate (special grade reagent manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) ) 54.8 g (equivalent to 25.3 g in terms of zirconium oxide) and 2.7 g (equivalent to 0.8 g in terms of yttrium oxide) of yttrium nitrate n hydrate (99.99% reagent, Wako Pharmaceutical Co., Ltd.) While stirring this mixed solution, 1 L of 150 g / L aqueous ammonium bicarbonate solution was quickly added to obtain a composite carbonate precipitate. The precipitate was filtered, washed with water, and dried at 110 ° C.

得られた乾燥粉を大気雰囲気下において800℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア系複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積は43m/gであった。この粉末を更に900℃、1000℃で5時間焼成したところ、BET比表面積はそれぞれ35m/g、16m/gであった。 The obtained dry powder was baked at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria based composite oxide powder. The BET specific surface area of the obtained composite powder was 43 m 2 / g. The powder addition 900 ° C., was calcined for 5 hours at 1000 ° C., BET specific surface area was respectively 35m 2 / g, 16m 2 / g.

比較例2
蒸留水1500gに酢酸セリウム(III)一水和物(キシダ化学株式会社製1級試薬)26.0g(酸化セリウム換算で13.3g相当)を溶解し、次いで35%過酸化水素水22.7gを加えた。この溶液を100℃に昇温し、1時間加水分解反応を行い、酸化セリウムゾルを得た。その平均粒子径は100オングストロームであった。これとは別に0.05モル/Lのオキシ塩化ジルコニウム溶液を作り、攪拌しながら100℃に加熱し、168時間加水分解反応させて酸化ジルコニウムゾルを得た。得られた酸化ジルコニウムの平均粒子径は660オングストロームだった。このジルコニアゾルを限外濾過膜により濾別後、水洗し、再度蒸留水を加えて、酸化ジルコニウム分として3.4重量%含まれる酸化ジルコニウムゾル281g(酸化ジルコニウム換算で9.6g相当)を得た。この酸化ジルコニウムゾルを前記セリウムゾル溶液に加え、混合した。次いで、この混合ゾルを入口ガス温度180℃でスプレー乾燥し、混合微粒子の乾燥粉を得た。
Comparative Example 2
Dissolve 26.0 g (corresponding to 13.3 g in terms of cerium oxide) of cerium (III) acetate monohydrate (first grade reagent manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in 1500 g of distilled water, and then 22.7 g of 35% aqueous hydrogen peroxide. Was added. This solution was heated to 100 ° C. and subjected to a hydrolysis reaction for 1 hour to obtain a cerium oxide sol. The average particle size was 100 angstroms. Separately, a 0.05 mol / L zirconium oxychloride solution was prepared, heated to 100 ° C. with stirring, and subjected to a hydrolysis reaction for 168 hours to obtain a zirconium oxide sol. The average particle diameter of the obtained zirconium oxide was 660 angstroms. This zirconia sol is separated by an ultrafiltration membrane, washed with water, and distilled water is added again to obtain 281 g of zirconium oxide sol (corresponding to 9.6 g in terms of zirconium oxide) containing 3.4% by weight of zirconium oxide. It was. This zirconium oxide sol was added to the cerium sol solution and mixed. Next, the mixed sol was spray-dried at an inlet gas temperature of 180 ° C. to obtain a dry powder of mixed fine particles.

得られた乾燥粉を大気雰囲気下において800℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積は39m/gであった。この粉末を、900℃、1000℃で焼成したところ、BET比表面積は29、19m/gであった。 The obtained dried powder was baked at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria composite oxide powder. The BET specific surface area of the obtained composite powder was 39 m 2 / g. When this powder was fired at 900 ° C. and 1000 ° C., the BET specific surface area was 29, 19 m 2 / g.

比較例3
蒸留水311gに硝酸セリウム(III)六水和物74.0gを溶解し、これとは別にオキシ塩化ジルコニウムの加水分解反応により得られた平均粒子径660オングストロームのジルコニアゾルをろ過、水洗し、ZrOとして3.4重量%含まれるジルコニアゾル615gを加え、混合した。次いで、この混合溶液を撹半しながら、2.8%のアンモニア水溶液を溶液のpHが9.0になるまで添加し、混合沈殿物を得た。この沈殿物をろ過、水洗した後、110℃で乾燥させた。
Comparative Example 3
Dissolve 74.0 g of cerium (III) nitrate hexahydrate in 311 g of distilled water. Separately, zirconia sol having an average particle size of 660 angstroms obtained by hydrolysis reaction of zirconium oxychloride is filtered, washed with water, and washed with ZrO. 2 , 615 g of zirconia sol contained in 3.4% by weight was added and mixed. Next, while stirring the mixed solution, 2.8% aqueous ammonia solution was added until the pH of the solution reached 9.0 to obtain a mixed precipitate. The precipitate was filtered, washed with water, and dried at 110 ° C.

得られた乾燥粉を大気雰囲気下において800℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積は46m/gであった。得られた粉末を900℃、1000℃で5時間焼成したところ、BET比表面積はそれぞれ34m/g、23m/gであった。 The obtained dried powder was baked at 800 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria composite oxide powder. The obtained composite powder had a BET specific surface area of 46 m 2 / g. The resulting powder was 900 ° C., was calcined for 5 hours at 1000 ° C., BET specific surface area was respectively 34m 2 / g, 23m 2 / g.

比較例4
蒸留水1000gに硝酸セリウム(III)六水和物64.4g(酸化セリウム換算で25.5g相当)、硝酸ジルコニウム二水和物54.8g(酸化ジルコニウム換算で25.3g相当)を溶解し、この混合溶液を攪拌しながら、150g/Lの重炭酸アンモニウム水溶液1Lを素早く添加し、複合炭酸塩の沈殿物を得た。この沈殿物をろ過、水洗した後、110℃で乾燥させた。
Comparative Example 4
Dissolve 64.4 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (equivalent to 25.5 g in terms of cerium oxide) and 54.8 g of zirconium nitrate dihydrate (equivalent to 25.3 g in terms of zirconium oxide) in 1000 g of distilled water, While stirring the mixed solution, 1 L of 150 g / L aqueous ammonium bicarbonate solution was quickly added to obtain a composite carbonate precipitate. The precipitate was filtered, washed with water, and dried at 110 ° C.

得られた乾燥粉を2vol%水素−窒素雰囲気下において700℃で2時間還元焼成した。得られた粉末のBET比表面積は50m/gであった。次いで大気雰囲気下において800℃、900℃、1000℃で5時間焼成し、ジルコニア−セリア複合酸化物粉末を得た。得られた複合粉末のBET比表面積はそれぞれ45m/g、36m/g及び24m/gであった。
The obtained dried powder was reduced and fired at 700 ° C. for 2 hours in a 2 vol% hydrogen-nitrogen atmosphere. The BET specific surface area of the obtained powder was 50 m 2 / g. Next, it was calcined at 800 ° C., 900 ° C., and 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a zirconia-ceria composite oxide powder. The BET specific surface areas of the obtained composite powder were 45 m 2 / g, 36 m 2 / g, and 24 m 2 / g, respectively.

Claims (6)

水に不溶な水酸化セリウムと、ジルコニウム塩を水溶液中で混合し、セリウム成分とジルコニウム成分の合わせた濃度が0.1〜5モル/Lの混合スラリーを加熱処理し、水和ジルコニア微粒子を生成させると同時に、酸により水酸化セリウムを溶解させ、加水分解によりジルコニア−セリアの複合微粒子を生成させた後、固液分離後、乾燥、仮焼することを特徴とするジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。 Water-insoluble cerium hydroxide and zirconium salt are mixed in an aqueous solution, and a mixed slurry having a combined concentration of cerium and zirconium components of 0.1 to 5 mol / L is heat-treated to produce hydrated zirconia fine particles. At the same time, cerium hydroxide is dissolved with an acid, and zirconia-ceria composite fine particles are formed by hydrolysis, followed by solid-liquid separation, drying and calcining. Manufacturing method. 酸が、ジルコニウム塩の加水分解によって発生する酸及び/又は前記混合スラリーを加熱処理する前に予め添加した酸であることを特徴とする請求項1に記載のジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。 The zirconia-ceria composite oxide powder according to claim 1, wherein the acid is an acid generated by hydrolysis of a zirconium salt and / or an acid added in advance before heat-treating the mixed slurry. Method. セリウム、ジルコニウム以外の第三成分の塩またはゾルを水溶液中に添加し、セリウム成分、ジルコニウム成分及び第三成分を合わせた濃度が0.1〜5モル/Lの混合スラリーを加熱処理することを特徴とする請求項1及至請求項2に記載のジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。 Adding a salt or sol of a third component other than cerium and zirconium to the aqueous solution, and subjecting the mixed slurry having a concentration of 0.1 to 5 mol / L to the combined concentration of the cerium component, the zirconium component and the third component to heat treatment. The method for producing a zirconia-ceria composite oxide powder according to claim 1 or 2, wherein the zirconia-ceria composite oxide powder is characterized. 前記第三成分が、ハフニウム、希土類元素、アルカリ土類元素、アルミニウム、ビスマス、ニッケル、マンガン、ホウ素、チタニウムの中から少なくとも1種類を含むことを特徴とする請求項3に記載のジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。 The zirconia-ceria composite according to claim 3, wherein the third component contains at least one of hafnium, rare earth elements, alkaline earth elements, aluminum, bismuth, nickel, manganese, boron, and titanium. Manufacturing method of oxide powder. 前記希土類元素がイットリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、ガドリウム、イッテルビウム、サマリウム又はスカンジウムの何れかの元素であり、前記アルカリ土類元素がマグネシウム、カルシウム又はバリウムの何れかの元素であることを特徴とする請求項4記載のジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。 The rare earth element is any element of yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, gadolinium, ytterbium, samarium, or scandium, and the alkaline earth element is any element of magnesium, calcium, or barium. The manufacturing method of the zirconia-ceria complex oxide powder of Claim 4. 前記仮焼時の雰囲気中が還元雰囲気であることを特徴とする請求項1及至請求項5に記載のジルコニア−セリア複合酸化物粉末の製造方法。
The method for producing a zirconia-ceria composite oxide powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the atmosphere during the calcination is a reducing atmosphere.
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