JP2006326477A - Method for manufacturing catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To deposit a NOx storage material on a carrier oxide in a minuter state and deposit a noble metal and the NOx storage material respectively in highly dispersed states. <P>SOLUTION: The noble metal and the NOx storage material are deposited on the carrier oxide by using a target containing a noble metal source, a NOx storage material source and a carrier oxide source and by a laser ablation method. When the target is irradiated with laser beams, the noble metal source and the NOx storage material source are mixed with each other on the atomic levels in ionized states or neutral particle states and the obtained mixture is then mixed with the carrier oxide source on the atomic levels. As a result, the noble metal and the NOx storage material can be deposited dispersedly on the carrier oxide by atomic units and respectively in highly dispersed states. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、NOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a NO x storage reduction type exhaust gas purification catalyst.

常時は酸素過剰のリーン雰囲気でNOx 吸蔵材にNOx を吸蔵し、パルス的に還元剤過剰のリッチ雰囲気とすることで、NOx 吸蔵材から放出されたNOx を還元浄化するNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒が知られている。この排ガス浄化用触媒は、アルミナなどの担体酸化物にPtなどの貴金属と、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属などのNOx 吸蔵材とを担持してなるものである。 Normally occluding NO x in the NO x storage material in an oxygen excess lean atmosphere, by the rich atmosphere of the pulse to the reducing agent excess, the NO x storage to reduce and purify the released NO x from the NO x storage material Reduction-type exhaust gas purification catalysts are known. This exhaust gas-purifying catalyst is obtained by supporting a noble metal such as Pt and a NO x storage material such as an alkali metal or alkaline earth metal on a carrier oxide such as alumina.

リーン雰囲気の排ガス中では、貴金属によってHC及びCOが酸化浄化されるとともに、NOが酸化されてなるNOx がNOx 吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。そしてパルス的にリッチ雰囲気とされると、NOx 吸蔵材からNOx が放出され、貴金属によって雰囲気中に過剰に存在するHC、COなどと反応して還元浄化される。 In exhaust gas in a lean atmosphere, HC and CO are oxidized and purified by noble metals, and NO x that is oxidized by NO is stored in the NO x storage material as nitrate. When the pulse to be a rich atmosphere, it is NO x is released from the NO x storage material, HC present in excess in the atmosphere by the noble metal is reduced and purified by the reaction such as CO.

しかし従来のNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒においては、高温に曝されると貴金属に粒成長が生じ、活性が低下するという問題があった。また、燃料中に含まれる硫黄成分によってNOx 吸蔵能が急激に劣化するという問題もあった。 However, in the conventional NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst, grain growth is the noble metal exposed to high temperatures occurs, there is a problem that activity is reduced. There is also a problem that the NO x storage capacity is rapidly deteriorated by the sulfur component contained in the fuel.

上記した反応機構から、貴金属とNOx 吸蔵材とは互いにできるだけ近接していることが望ましい。すなわち排ガス中のNOは、酸化されてNO2 となることによって初めてNOx 吸蔵材と反応して硝酸塩となるので、NOの酸化を行う貴金属とNOx 吸蔵材は互いに近接していることが望ましい。またリッチ雰囲気においては、硝酸塩の分解によって放出されたNOx が貴金属によって還元されるので、この場合も貴金属とNOx 吸蔵材とは互いに近接していることが望ましい。 From the reaction mechanism described above, it is desirable that the noble metal and the NO x storage material be as close as possible to each other. That is, since NO in exhaust gas is oxidized to NO 2 and reacts with the NO x storage material to become nitrate, it is desirable that the noble metal that oxidizes NO and the NO x storage material are close to each other. . In a rich atmosphere, NO x released by the decomposition of nitrate is reduced by the noble metal. In this case, it is desirable that the noble metal and the NO x storage material be close to each other.

さらに、硫黄成分によってNOx 吸蔵能が急激に劣化する硫黄被毒の問題は、NOx 吸蔵材が硫黄成分と反応して硫酸塩となり、この硫酸塩は硝酸塩より安定であることに起因している。しかし硫酸塩であっても、貴金属の触媒作用によって分解が可能であるので、この場合も貴金属とNOx 吸蔵材とは互いに近接していることが望ましい。 Furthermore, the problem of sulfur poisoning, in which the NO x storage capacity deteriorates rapidly due to the sulfur component, is caused by the fact that the NO x storage material reacts with the sulfur component to become sulfate, which is more stable than nitrate. Yes. However, even a sulfate can be decomposed by the catalytic action of a noble metal. In this case as well, it is desirable that the noble metal and the NO x storage material be close to each other.

また、貴金属及びNOx 吸蔵材は、排ガスと接触する面積が大きいほど活性が高いことが自明である。したがってNOx 吸蔵材と貴金属とを互いに近接して担持するには、両者をそれぞれ高分散状態で互いに近接して担持することが望ましい。例えば貴金属は、水溶性貴金属化合物の水溶液を担体酸化物に含浸させ、それを焼成することで微細な状態で担持することができる。 Further, it is obvious that the precious metal and the NO x storage material are more active as the area in contact with the exhaust gas is larger. Therefore, in order to support the NO x storage material and the noble metal close to each other, it is desirable to support both close to each other in a highly dispersed state. For example, a noble metal can be supported in a fine state by impregnating a carrier oxide with an aqueous solution of a water-soluble noble metal compound and firing it.

しかしPtなどの貴金属は、高温での使用時に粒成長が生じ、それによって活性が低下するという不具合がある。そこで特開2003−080077号公報には、物理的蒸発法を用いてCeO2などからナノメートルサイズの基粒子を調製し、それに原子レベルの貴金属層を被覆することが記載されている。また特開2004−195339号公報には、レーザーアブレーション法を用いてナノメートルサイズの担体層を形成し、それに分散状態を維持させながら貴金属を担持する方法が記載されている。これらの方法によれば、1個の触媒粒子全体として 100nm以下のサイズにでき、比表面積が大きく高活性のものにできる。 However, noble metals such as Pt have a problem that grain growth occurs when used at a high temperature, thereby reducing the activity. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-080077 describes that nanometer-sized base particles are prepared from CeO 2 or the like using a physical evaporation method and coated with a noble metal layer at an atomic level. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-195339 describes a method in which a nanometer-sized carrier layer is formed using a laser ablation method, and a noble metal is supported while maintaining a dispersed state. According to these methods, the size of one catalyst particle as a whole can be reduced to 100 nm or less, and the specific surface area can be large and highly active.

ところが従来のNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒の製造方法において、NOx 吸蔵材を担持するには、NOx 吸蔵材の硝酸塩又は酢酸塩などの水溶液を担体酸化物に含浸させ、その後焼成する方法が一般的である。そのため焼成時に結晶化やシンタリングが起こり、NOx 吸蔵材は粒径が数十nm以上の大きな粒子として担持されてしまう。したがって、貴金属とNOx 吸蔵材とを互いに高分散状態で担持するにも限界があり、NOx 吸蔵材をさらに微細な状態で担持する方法の開発が望まれている。
特開2003−080077号 特開2004−195339号
However in the conventional method of manufacturing a NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst, in carrying the NO x storage material is an aqueous solution, such as nitrates or acetates of the NO x storage material impregnated with a carrier oxide, then calcined The method to do is common. Therefore, crystallization and sintering occur during firing, and the NO x storage material is supported as large particles having a particle size of several tens of nanometers or more. Therefore, there is a limit to supporting the noble metal and the NO x storage material in a highly dispersed state, and development of a method for supporting the NO x storage material in a finer state is desired.
JP2003-080077A JP2004-195339

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、NOx 吸蔵材をさらに微細な状態で担持し、貴金属とNOx 吸蔵材とを互いに高分散状態で担持することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, carrying the NO x storage material further fine state, and object to be achieved by carrying the noble metal and the NO x storage material in a highly dispersed state with each other To do.

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法の特徴は、貴金属源と、NOx 吸蔵材源と、担体酸化物源とを含むターゲットを用い、レーザーアブレーション法により担体酸化物に貴金属とNOx 吸蔵材を担持することにある。 Features of the method of manufacturing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention for solving the aforementioned problems is use of a target containing a noble metal source, and the NO x storage material source and a carrier oxide source, a noble metal on the carrier oxide by laser ablation It is to carry the the NO x storage material and.

担体酸化物には、 Al2O3及びCeO2が含まれていることが望ましい。この場合ターゲットは、ターゲットは、少なくとも貴金属源及びCeO2源を含む第1ターゲットと、 Al2O3源を含む第2ターゲットとからなり、第1ターゲット及び第2ターゲットを同時にレーザーアブレーションすることが望ましい。 The carrier oxide preferably contains Al 2 O 3 and CeO 2 . In this case, the target includes a first target including at least a noble metal source and a CeO 2 source, and a second target including an Al 2 O 3 source, and the first target and the second target can be laser ablated simultaneously. desirable.

本発明の製造方法によれば、貴金属源と、NOx 吸蔵材源と、担体酸化物源と、を含むターゲットを用いているので、レーザー照射によって貴金属源とNOx 吸蔵材源とはイオン状態あるいは中性粒子状態で原子レベルで混合され、それが原子レベルで担体酸化物源と混合されることになる。これにより貴金属及びNOx 吸蔵材は、担体酸化物上に原子単位で分散担持され、互いに高分散状態で担持することができる。 According to the production method of the present invention, since a target including a noble metal source, a NO x storage material source, and a carrier oxide source is used, the noble metal source and the NO x storage material source are in an ionic state by laser irradiation. Alternatively, it is mixed at the atomic level in the neutral particle state and mixed with the carrier oxide source at the atomic level. As a result, the noble metal and the NO x storage material are dispersed and supported in atomic units on the carrier oxide, and can be supported in a highly dispersed state.

したがって本発明の製造方法により製造されたNOx 吸蔵還元型の触媒によれば、NOx 吸蔵能及びNOx 還元能に優れ、硫黄被毒からの回復能にも優れている。 Therefore, according to the NO x storage-and-reduction type catalyst produced by the production method of the present invention is excellent in the NO x storage capacity and the NO x reduction ability, is superior in recovery ability from sulfur poisoning.

また、担体酸化物に Al2O3及びCeO2が含まれていれば、CeO2によって貴金属の粒成長をさらに抑制することができる。そして少なくとも貴金属源及びCeO2源を含む第1ターゲットと、 Al2O3源を含む第2ターゲットとを同時にレーザーアブレーションすれば、得られた触媒ではCeO2による貴金属の粒成長抑制効果が最大に発現する。 Further, if the carrier oxide contains Al 2 O 3 and CeO 2 , the grain growth of the noble metal can be further suppressed by CeO 2 . If the first target containing at least a noble metal source and a CeO 2 source and the second target containing an Al 2 O 3 source are laser ablated at the same time, the effect of suppressing the grain growth of noble metal by CeO 2 is maximized in the obtained catalyst. To express.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法では、貴金属源と、NOx 吸蔵材源と、担体酸化物源とを含むターゲットを用い、レーザーアブレーション法により担体酸化物に貴金属とNOx 吸蔵材を担持している。以下、貴金属源と、NOx 吸蔵材源と、担体酸化物源とを触媒原料という。ターゲットは、触媒原料全種を含む一つのターゲットでもよいし、触媒原料から選ばれる任意の一種又は複数種を含む複数のターゲットを用い、それぞれのターゲットに同時にあるいは若干の時間差をもってレーザーを照射してもよい。 In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a target including a noble metal source, an NO x storage material source, and a carrier oxide source is used, and the noble metal and the NO x storage material are supported on the carrier oxide by a laser ablation method. is doing. Hereinafter, the noble metal source, the NO x storage material source, and the carrier oxide source are referred to as catalyst raw materials. The target may be one target including all kinds of catalyst raw materials, or a plurality of targets including any one or plural kinds selected from catalyst raw materials, and each target may be irradiated with a laser simultaneously or with a slight time difference. Also good.

貴金属としては、Pt、Rh、Pd、Irなどが例示され、NOx 吸蔵材としてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素が挙げられる。NOx 吸蔵能が高いアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一種を用いることが望ましい。希土類元素も用い得るがそのNOx 吸蔵能は低く、CeはNOx 吸蔵材には分類されない。また担体酸化物としては、 Al2O3、TiO2、ZrO2、CeO2、SiO2などが例示される。 Examples of the noble metal include Pt, Rh, Pd, and Ir, and examples of the NO x storage material include alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements. It is desirable to use at least one of alkali metals and alkaline earth metals having a high NO x storage capacity. Rare earth elements may also be used but that the NO x storage capacity low, Ce is not classified as the NO x storage material. Examples of the carrier oxide include Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , and SiO 2 .

したがってターゲットに含まれる貴金属源は、レーザーアブレーションによって貴金属が生成すればよく、各種貴金属化合物を使用することができる。またNOx 吸蔵材源は、レーザーアブレーションによってNOx 吸蔵材(酸化物、炭酸塩など)が生成すればよく、水酸化物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを用いることができる。さらに担体酸化物源としては、レーザーアブレーションによって担体酸化物が生成すればよく、金属、酸化物、各種金属塩、水酸化物などを用いることができる。 Therefore, the noble metal source included in the target may be generated by laser ablation, and various noble metal compounds can be used. As the NO x storage material source, a NO x storage material (oxide, carbonate, etc.) may be generated by laser ablation, and hydroxide, oxide, carbonate, nitrate, etc. can be used. Furthermore, as the carrier oxide source, a carrier oxide may be generated by laser ablation, and metals, oxides, various metal salts, hydroxides, and the like can be used.

ターゲット中の各触媒原料の比率は、目的とする触媒の組成比率と同等ではない。原料種によってアブレーションされる度合いが異なるので、最終的に目的とする触媒の組成比率となるように、各触媒原料の比率を調整する必要がある。複数のターゲットに配分した場合は、全てのターゲットの合計における各触媒原料の比率がこのようになればよい。   The ratio of each catalyst raw material in the target is not equal to the composition ratio of the target catalyst. Since the degree of ablation varies depending on the raw material species, it is necessary to adjust the ratio of each catalyst raw material so that the final composition ratio of the catalyst is obtained. In the case of distribution to a plurality of targets, the ratio of each catalyst raw material in the total of all targets may be as described above.

ターゲットにレーザーを照射すると、ターゲットからはイオンあるいは原子、分子、クラスタなどの中性粒子が脱離する。また複数種の触媒原料を含むターゲットからは、複数種のイオンあるいは中性粒子が脱離し、それぞれが互いに近傍に存在する触媒が得られる。したがって、互いに近傍に存在する方が好ましい触媒原料については、同一のターゲットに含ませておくことが望ましい。   When the target is irradiated with a laser, neutral particles such as ions, atoms, molecules, and clusters are desorbed from the target. Moreover, from the target containing a plurality of types of catalyst raw materials, a plurality of types of ions or neutral particles are desorbed, and a catalyst is obtained in which each exists in the vicinity of each other. Therefore, it is desirable that catalyst raw materials that are preferably present in the vicinity of each other are included in the same target.

例えば貴金属にPtを用いる場合、担体酸化物にはPtの粒成長抑制効果をもつCeO2を用いることが望ましいので、Pt源とCeO2源とは同一のターゲットに含むことが望ましい。また貴金属にRhを用いる場合、担体酸化物にはZrO2が望ましいので、Rh源とZrO2源とは同一のターゲットに含むことが望ましい。さらに、PtとRhを含む場合には、互いの活性を最大に発現するためには、PtとRhとはできるだけ分離することが望ましい。すなわちPt源とRh源とは、別のターゲットに含むことが好ましい。したがってPt及びRhを担持した触媒を製造する場合は、Pt源とCeO2源を含むターゲットと、Rh源とZrO2源とを含むターゲットとの二種類のターゲットを用いることが特に望ましい。またNOx 吸蔵材は、Rhの活性を低下させる場合があるので、NOx 吸蔵材源とRh源とは別のターゲットに含むことが望ましい。 For example, when Pt is used as the noble metal, it is desirable to use CeO 2 having a grain growth suppressing effect of Pt as the support oxide, and therefore it is desirable that the Pt source and the CeO 2 source are included in the same target. In addition, when Rh is used as the noble metal, ZrO 2 is desirable for the carrier oxide, and therefore it is desirable that the Rh source and the ZrO 2 source be included in the same target. Further, when Pt and Rh are contained, it is desirable to separate Pt and Rh as much as possible in order to maximize the mutual activity. That is, the Pt source and the Rh source are preferably included in different targets. Therefore, when producing a catalyst supporting Pt and Rh, it is particularly desirable to use two types of targets, a target including a Pt source and a CeO 2 source, and a target including an Rh source and a ZrO 2 source. In addition, since the NO x storage material may reduce the activity of Rh, it is desirable to include it in a separate target from the NO x storage material source and the Rh source.

レーザーアブレーションの条件は、それぞれの触媒原料がイオンあるいは中性粒子としてほぼ同時にターゲットから脱離し、その後混合される条件であればよい。ターゲットから脱離した各触媒原料は、レーザーアブレーション装置から外部へ導出することで、触媒粉末が得られる。またレーザーアブレーション装置内に基板などを配置しておけば、基板上に触媒が膜状に形成される。   The conditions for laser ablation may be any conditions in which the respective catalyst raw materials are desorbed from the target almost simultaneously as ions or neutral particles and then mixed. Each catalyst raw material desorbed from the target is led out from the laser ablation device to obtain catalyst powder. If a substrate or the like is placed in the laser ablation apparatus, a catalyst is formed on the substrate in the form of a film.

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

(実施例1)
図1に、本実施例で用いたレーザーアブレーション装置を模式的に示す。この装置は、真空槽1と、真空槽1にアルゴンガスを供給するガス導入系2と、真空槽1内に配置された二つのホルダ3と、ホルダ3に保持されたターゲットA,Bにエキシマレーザー光をほぼ同時に照射する二つのレーザー光学系4と、真空槽1内を排気するとともに生成した触媒粉末を捕集する排気系5と、から構成されている。
Example 1
FIG. 1 schematically shows the laser ablation apparatus used in this example. This apparatus includes an excimer in a vacuum chamber 1, a gas introduction system 2 for supplying argon gas to the vacuum chamber 1, two holders 3 disposed in the vacuum chamber 1, and targets A and B held in the holder 3. It comprises two laser optical systems 4 that irradiate laser beams almost simultaneously, and an exhaust system 5 that exhausts the inside of the vacuum chamber 1 and collects the generated catalyst powder.

白金ブラックを5重量部と、CeO2粉末を20重量部と、炭酸バリウム粉末を20重量部と、を混合し、一軸成型機でペレット化した後、大気中 500℃で焼成して、ターゲットAを調製した。一方、高比表面積 Al2O3粉末に吸水法でRhが担持されてなるRh/Al2O3粉末をRhとして2重量部と、高比表面積 Al2O3粉末を 120重量部と、高比表面積ZrO2粉末を20重量部と、を混合し、一軸成形機でペレット化した後、大気中 500℃で焼成して、ターゲットBを調製した。 5 parts by weight of platinum black, 20 parts by weight of CeO 2 powder, and 20 parts by weight of barium carbonate powder are mixed, pelletized with a uniaxial molding machine, fired at 500 ° C. in the atmosphere, and target A Was prepared. On the other hand, Rh / Al 2 O 3 powder in which Rh is supported on the high specific surface area Al 2 O 3 powder by the water absorption method is 2 parts by weight as Rh, and high specific surface area Al 2 O 3 powder is 120 parts by weight. 20 parts by weight of a specific surface area ZrO 2 powder was mixed, pelletized with a uniaxial molding machine, and then fired in air at 500 ° C. to prepare target B.

なおターゲットを調製するには、上記方法に限るものではなく、一般の触媒の製造方法に用いられているような含浸法(吸水担持法)などを用いることもできる。しかしアブレーション速度を揃えるためには、 500℃前後で焼成することが望ましい。   In addition, in order to prepare a target, it is not restricted to the said method, The impregnation method (water absorption carrying | support method) etc. which are used for the manufacturing method of a general catalyst can also be used. However, in order to make the ablation rate uniform, it is desirable to bake at around 500 ° C.

上記ターゲットA,Bをそれぞれホルダ3に保持し、ガス導入系2によるアルゴンガス流量を30L/分、排気系6による排気速度を30L/分として、給排気を安定させた。そしてレーザー光学系4により、出力:400mJ/1パルス、出力密度:50J/cm2 、照射時間:50nsecの条件で、パルスレーザーを 0.5HzでターゲットA,Bに照射し、レーザーアブレーションを行った。 The targets A and B were respectively held in the holder 3, the argon gas flow rate by the gas introduction system 2 was 30 L / min, and the exhaust speed by the exhaust system 6 was 30 L / min to stabilize supply and exhaust. Then, laser ablation was performed by irradiating the targets A and B with a pulsed laser at 0.5 Hz under the conditions of output: 400 mJ / 1 pulse, output density: 50 J / cm 2 , and irradiation time: 50 nsec.

排気系5で捕集された粉末を一軸成形機で成形し、軽く粉砕して平均粒径1〜2mmのペレット触媒を調製した。   The powder collected by the exhaust system 5 was molded by a uniaxial molding machine and lightly pulverized to prepare a pellet catalyst having an average particle diameter of 1 to 2 mm.

(実施例2)
白金ブラックを5重量部と、炭酸バリウム粉末を20重量部と、を混合し、実施例1と同様にしてターゲットAを調製した。一方、実施例1と同様のRh/Al2O3粉末をRhとして2重量部と、高比表面積 Al2O3粉末を 120重量部と、高比表面積ZrO2粉末を20重量部と、CeO2粉末を20重量部と、を混合し、実施例1と同様にしてターゲットBを調製した。このターゲットA,Bをそれぞれホルダ3に保持し、実施例1と同様にレーザーアブレーションを行い、同様にしてペレット触媒を調製した。
(Example 2)
5 parts by weight of platinum black and 20 parts by weight of barium carbonate powder were mixed, and a target A was prepared in the same manner as in Example 1. On the other hand, the same Rh / Al 2 O 3 powder as in Example 1 was used as Rh, 2 parts by weight, 120 parts by weight of high specific surface area Al 2 O 3 powder, 20 parts by weight of high specific surface area ZrO 2 powder, and CeO. 2 parts of the powder was mixed with 20 parts by weight, and a target B was prepared in the same manner as in Example 1. The targets A and B were respectively held in the holder 3 and laser ablation was performed in the same manner as in Example 1 to prepare a pellet catalyst in the same manner.

(実施例3)
炭酸バリウムのみを用い、実施例1と同様にしてターゲットAを調製した。一方、白金ブラックを5重量部と、実施例1と同様のRh/Al2O3粉末をRhとして2重量部と、高比表面積 Al2O3粉末を 120重量部と、高比表面積ZrO2粉末を20重量部と、CeO2粉末を20重量部と、を混合し、実施例1と同様にしてターゲットBを調製した。このターゲットA,Bをそれぞれホルダ3に保持し、実施例1と同様にレーザーアブレーションを行い、同様にしてペレット触媒を調製した。
(Example 3)
Target A was prepared in the same manner as Example 1 using only barium carbonate. On the other hand, 5 parts by weight of platinum black, 2 parts by weight of Rh / Al 2 O 3 powder similar to Example 1 as Rh, 120 parts by weight of high specific surface area Al 2 O 3 powder, and high specific surface area ZrO 2 20 parts by weight of the powder and 20 parts by weight of the CeO 2 powder were mixed, and the target B was prepared in the same manner as in Example 1. The targets A and B were respectively held in the holder 3 and laser ablation was performed in the same manner as in Example 1 to prepare a pellet catalyst in the same manner.

(実施例4)
白金ブラックを5重量部と、実施例1と同様のRh/Al2O3粉末をRhとして2重量部と、高比表面積 Al2O3粉末を 120重量部と、高比表面積ZrO2粉末を20重量部と、CeO2粉末を20重量部と、炭酸バリウム粉末を20重量部と、を混合し、実施例1と同様にしてターゲットAを調製した。このターゲットAを両方のホルダ3にそれぞれ保持した後、実施例1と同様にレーザーアブレーションを行い、同様にしてペレット触媒を調製した。
Example 4
5 parts by weight of platinum black, 2 parts by weight of Rh / Al 2 O 3 powder as in Example 1 as Rh, 120 parts by weight of high specific surface area Al 2 O 3 powder, and high specific surface area ZrO 2 powder 20 parts by weight, 20 parts by weight of CeO 2 powder, and 20 parts by weight of barium carbonate powder were mixed, and a target A was prepared in the same manner as in Example 1. After holding the target A in both holders 3, laser ablation was performed in the same manner as in Example 1 to prepare a pellet catalyst in the same manner.

(比較例1)
実施例1で用いた高比表面積 Al2O3粉末を 120gと、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液をPt換算で 2.0gと、硝酸ロジウム水溶液をRh換算で 0.5gと、イオン交換水1000ccとを混合し、2時間撹拌後、 120℃で2時間乾燥し 300℃で1時間焼成した。これに高比表面積ZrO2粉末20gとCeO2粉末20gを混合し、酢酸バリウム51.1gをイオン交換水 500ccに溶解した水溶液にこの混合粉末全量を投入して、2時間撹拌後に水分を蒸発させ、 120℃で2時間乾燥後 500℃で5時間焼成した。
(Comparative Example 1)
120 g of the high specific surface area Al 2 O 3 powder used in Example 1, 2.0 g of dinitrodiammine platinum nitrate aqueous solution in terms of Pt, 0.5 g of rhodium nitrate aqueous solution in terms of Rh, and 1000 cc of ion-exchanged water were mixed. After stirring for 2 hours, it was dried at 120 ° C. for 2 hours and calcined at 300 ° C. for 1 hour. To this, 20 g of high specific surface area ZrO 2 powder and 20 g of CeO 2 powder were mixed, and this mixed powder was put into an aqueous solution in which 51.1 g of barium acetate was dissolved in 500 cc of ion-exchanged water. After drying at 120 ° C. for 2 hours, it was calcined at 500 ° C. for 5 hours.

得られた触媒粉末を用い、一軸成形機で成形し、軽く粉砕して平均粒径1〜2mmのペレット触媒を調製した。   Using the obtained catalyst powder, it was molded by a uniaxial molding machine and lightly pulverized to prepare a pellet catalyst having an average particle diameter of 1 to 2 mm.

(比較例2)
比較例1で調製された触媒粉末を、大気中にてさらに 700℃で焼成し、その後一軸成形機で成形し、軽く粉砕して平均粒径1〜2mmのペレット触媒を調製した。
(Comparative Example 2)
The catalyst powder prepared in Comparative Example 1 was further calcined at 700 ° C. in the atmosphere, then molded with a uniaxial molding machine, and lightly pulverized to prepare a pellet catalyst having an average particle diameter of 1 to 2 mm.

(比較例3)
実施例1で用いた高比表面積 Al2O3粉末を 120gと、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液をPt換算で 2.0gと、硝酸ロジウム水溶液をRh換算で 0.5gと、イオン交換水1000ccとを混合し、2時間撹拌後、 120℃で2時間乾燥し 300℃で1時間焼成した。これを大気中でさらに 900℃で焼成し、貴金属を粒成長させた。
(Comparative Example 3)
120 g of the high specific surface area Al 2 O 3 powder used in Example 1, 2.0 g of dinitrodiammine platinum nitrate aqueous solution in terms of Pt, 0.5 g of rhodium nitrate aqueous solution in terms of Rh, and 1000 cc of ion-exchanged water were mixed. After stirring for 2 hours, it was dried at 120 ° C. for 2 hours and calcined at 300 ° C. for 1 hour. This was further fired at 900 ° C. in the atmosphere to grow noble metal grains.

その後実施例1と同様に、高比表面積ZrO2粉末20gとCeO2粉末20gを混合し、酢酸バリウム51.1gをイオン交換水 500ccに溶解した水溶液にこの混合粉末全量を投入して、2時間撹拌後に水分を蒸発させ、 120℃で2時間乾燥後 500℃で5時間焼成した。 Thereafter, in the same manner as in Example 1, 20 g of high specific surface area ZrO 2 powder and 20 g of CeO 2 powder were mixed, and this mixed powder was put into an aqueous solution in which 51.1 g of barium acetate was dissolved in 500 cc of ion-exchanged water, and stirred for 2 hours. Thereafter, the water was evaporated, dried at 120 ° C. for 2 hours, and calcined at 500 ° C. for 5 hours.

得られた触媒粉末を用い、一軸成形機で成形し、軽く粉砕して平均粒径1〜2mmのペレット触媒を調製した。   Using the obtained catalyst powder, it was molded by a uniaxial molding machine and lightly pulverized to prepare a pellet catalyst having an average particle diameter of 1 to 2 mm.

<試験・評価>
各実施例におけるターゲットの組成を表1にまとめて示す。
<Test and evaluation>
Table 1 summarizes the composition of the target in each example.

Figure 2006326477
Figure 2006326477

各実施例及び各比較例のペレット触媒について、Baの粒径をXRDにて測定した。結果を図4に示している。   About the pellet catalyst of each Example and each comparative example, the particle size of Ba was measured by XRD. The results are shown in FIG.

次に各実施例及び各比較例のペレット触媒を評価装置にそれぞれ同量充填し、表2に示すモデルガス及びN2ガスを用いて、図2に示すパターンで耐久試験を行った。それぞれのガス流量は25L/分である。 Next, the same amount of the pellet catalyst of each Example and each Comparative Example was filled in the evaluation apparatus, and the durability test was performed using the model gas and N 2 gas shown in Table 2 in the pattern shown in FIG. Each gas flow rate is 25 L / min.

Figure 2006326477
Figure 2006326477

耐久試験後の各ペレット触媒を、固定床流通式反応器にそれぞれ2g充填し、表3に示すモデルガスを用いて、先ずリッチガスにて 600℃で10分間処理した後、 600℃においてリーンガス/リッチガス=20分/10秒で繰り返し流通させた。それぞれのガス流量は 6.6L/分である。   Each pellet catalyst after the endurance test was charged in 2 g in a fixed bed flow reactor, and first treated with rich gas at 600 ° C. for 10 minutes using the model gas shown in Table 3, and then lean gas / rich gas at 600 ° C. = Repeated distribution at 20 minutes / 10 seconds. Each gas flow rate is 6.6 L / min.

Figure 2006326477
Figure 2006326477

そしてリーンガスを20分間流した直後の出ガス中のNO濃度をそれぞれ測定し、NOx 吸蔵量を評価した。触媒1LあたりのNOx 吸蔵量に換算し、結果を図3に示す。またそれぞれのNOx 吸蔵量をBaの粒径について整理し、図4に示している。 Then the concentration of NO output gas immediately after flowing lean 20 minutes were measured respectively, it was assessed the NO x storage amount. The results are shown in FIG. 3 in terms of the NO x storage amount per liter of the catalyst. Further, each NO x storage amount is arranged with respect to the particle size of Ba and is shown in FIG.

図3及び図4から、各実施例で製造された触媒は高いNOx 吸蔵能を示し、これはBaの粒径が約15nm以下と小さいことに起因していることが明らかである。すなわち本発明の製造方法によれば、NOx 吸蔵材を微細な状態で担持した触媒を容易にかつ安定して製造できることが明らかである。 From FIG. 3 and FIG. 4, it is clear that the catalyst produced in each example shows a high NO x storage capacity, which is caused by the small particle size of Ba of about 15 nm or less. That is, according to the production method of the present invention, it is apparent that a catalyst carrying the NO x storage material in a fine state can be produced easily and stably.

また各実施例どうしを比較すると、実施例1で製造された触媒が特に高いNOx 吸蔵量を示していることから、PtとCeを同一ターゲットに含ませることで、CeO2によるPtの粒成長抑制効果が良好に発現されたと考えられる。 In addition, when the Examples are compared, the catalyst produced in Example 1 shows a particularly high NO x occlusion amount. By including Pt and Ce in the same target, the grain growth of Pt by CeO 2 is achieved. It is thought that the inhibitory effect was expressed well.

本発明の一実施例に用いたレーザーアブレーション装置の模式的説明図である。It is typical explanatory drawing of the laser ablation apparatus used for one Example of this invention. 本発明の実施例で製造された触媒の試験条件を示す温度−時間チャートである。It is a temperature-time chart which shows the test conditions of the catalyst manufactured in the Example of this invention. NOx 吸蔵量を示す棒グラフである。Is a bar graph showing the NO x storage amount. Ba粒径とNOx 吸蔵量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the Ba particle size and the NO x storage amount.

符号の説明Explanation of symbols

1:真空槽 2:ガス導入系2 3:ホルダ
4:レーザー光学系 5:排気系 A,B:ターゲット
1: Vacuum tank 2: Gas introduction system 2 3: Holder 4: Laser optical system 5: Exhaust system A, B: Target

Claims (3)

貴金属源と、NOx 吸蔵材源と、担体酸化物源とを含むターゲットを用い、レーザーアブレーション法により担体酸化物に貴金属とNOx 吸蔵材を担持することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。 Production of a catalyst for exhaust gas purification using a target containing a noble metal source, a NO x storage material source, and a carrier oxide source, and carrying the noble metal and NO x storage material on the carrier oxide by a laser ablation method Method. 前記担体酸化物には、 Al2O3及びCeO2が含まれている請求項1に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the carrier oxide contains Al 2 O 3 and CeO 2 . 前記ターゲットは、少なくとも前記貴金属源及びCeO2源を含む第1ターゲットと、 Al2O3源を含む第2ターゲットとからなり、該第1ターゲット及び該第2ターゲットを同時にレーザーアブレーションする請求項2に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
The target comprises at least a first target including the noble metal source and a CeO 2 source and a second target including an Al 2 O 3 source, and laser ablating the first target and the second target simultaneously. The manufacturing method of the catalyst for exhaust gas purification as described in any one of.
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