JP2006341152A - Catalyst carrier manufacturing method and manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst - Google Patents

Catalyst carrier manufacturing method and manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a catalyst carrier which develops good catalytic capacity when rhodium is carried by the catalyst carrier, and an exhaust gas purifying catalyst using the catalyst carrier. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the catalyst carrier 10 which is a mixture of primary particles 1 of zirconia and primary particles 2 of alumina with each other includes a process for providing a salt solution containing a zirconium salt, an aluminum salt and urea, a process for heating the salt solution to decompose urea to produce ammonia and making the salt solution alkaline to form a deposit containing zirconium hydroxide and aluminum hydroxide and a process for drying and baking the yielded flocs. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、触媒担体及び排ガス浄化触媒の製造方法に関する。   The present invention relates to a catalyst carrier and a method for producing an exhaust gas purification catalyst.

自動車エンジン等の内燃機関からの排ガス中には、窒素酸化物(NO)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が含まれる。従って一般に、CO及びHCを酸化し、且つNOを還元する排ガス浄化触媒によって浄化した後で、これらの排ガスを大気中に放出している。この排ガス浄化触媒の代表的なものとしては、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属をγ−アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に担持させた三元触媒が知られている。 The exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine includes nitrogen oxide (NO x ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and the like. Therefore, in general, after purifying by an exhaust gas purifying catalyst that oxidizes CO and HC and reduces NO x , these exhaust gases are released into the atmosphere. A typical example of this exhaust gas purification catalyst is a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) is supported on a porous metal oxide carrier such as γ-alumina. It has been.

この金属酸化物担体は様々な材料で作ることができるが、従来は高表面積を得るためにアルミナを使用することが一般的であった。しかしながら近年では、担体の化学的性質を利用して排ガスの浄化を促進するために、セリア(CeO)、ジルコニア(ZrO)、チタン(TiO)などの様々な他の材料を、アルミナと組み合わせて又は組み合わせないで、使用することも提案されている。 The metal oxide support can be made of various materials, but conventionally, alumina has generally been used to obtain a high surface area. In recent years, however, various other materials such as ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titanium (TiO 2 ), etc., have been used with alumina in order to promote exhaust gas purification utilizing the chemical nature of the support. It has also been proposed to use it in combination or not.

例えば、排ガス中の酸素濃度の変動を吸収して三元触媒の排ガス浄化能力を高めるために、排ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵し、排ガス中の酸素濃度が低いときに酸素を放出する酸素吸蔵能(OSC能)を有する材料を、排ガス浄化触媒に用いることが行われている。OSC能を有する材料として代表的なものはセリアである。また、近年の研究によれば、セリアはOSC能を有するだけでなく、その上に担持される貴金属、特に白金との親和性が強いために、貴金属の粒成長(シンタリング又は焼結)を抑制できることが見出されている。排ガス浄化触媒の使用の間に白金がシンタリングすると、触媒の活性点が減少し、それによってNOの酸化還元効率が低下する。従って白金のシンタリングを抑制することは非常に重要である。 For example, in order to absorb fluctuations in the oxygen concentration in the exhaust gas and enhance the exhaust gas purification capacity of the three-way catalyst, oxygen is stored when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, and oxygen is stored when the oxygen concentration in the exhaust gas is low. A material having an oxygen storage capacity (OSC capacity) to be released is used for an exhaust gas purification catalyst. A typical material having OSC ability is ceria. In addition, according to recent research, ceria not only has OSC ability, but also has a strong affinity with noble metals supported thereon, especially platinum, and therefore, noble metal grain growth (sintering or sintering) has occurred. It has been found that it can be suppressed. When platinum during use of the exhaust gas purifying catalyst is sintering, the active sites of the catalyst is reduced, thereby lowering the oxidation reduction efficiency of NO x. Therefore, it is very important to suppress platinum sintering.

このようにセリアは触媒担体へのOSC能の提供及び白金のシンタリング防止に関して重要である。しかしながら、セリアは比較的シンタリングし易いので、セリア自身がシンタリングし、それによってセリアによる白金のシンタリング防止効果が低下することがある。   Thus, ceria is important for providing OSC capability to the catalyst support and preventing platinum sintering. However, since ceria is relatively easy to sinter, ceria itself sinters, which may reduce the platinum sintering prevention effect of ceria.

これに関して、特許文献1及び2では、アルミニウム塩、セリウム塩及びジルコニウム塩を含有する溶液にアルカリ性溶液を添加して、アルミナ、セリア及びジルコニアが相互に分散している触媒担体を得ることを開示している。   In this regard, Patent Documents 1 and 2 disclose that an alkaline solution is added to a solution containing an aluminum salt, a cerium salt, and a zirconium salt to obtain a catalyst carrier in which alumina, ceria, and zirconia are dispersed with each other. ing.

また、特許文献3では、アルミナ、セリア及びジルコニアが相互に分散しているこのような触媒担体を、金属アルコキシドから製造することを提案している。この特許文献3によれば、このようにして製造された触媒担体では、アルミナ、セリア及びジルコニアが特に均一に混合されており、それによって高温での耐久後においても安定したOSC能を有するとしている。   Patent Document 3 proposes manufacturing such a catalyst carrier in which alumina, ceria and zirconia are dispersed from each other from a metal alkoxide. According to Patent Document 3, alumina, ceria, and zirconia are particularly uniformly mixed in the catalyst carrier manufactured in this way, thereby having stable OSC ability even after endurance at high temperatures. .

更に、特許文献4では、セリア及びジルコニアの少なくとも一方の粒子と、アルミナの粒子とが高度に均一に分散している触媒担体及びその製造方法について開示している。この特許文献4によれば、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方の塩とアルミニウム塩とを含有する塩溶液を、アルカリ性溶液と短時間で混合することによって、このような触媒担体が得られるとしている。このような触媒担体では、セリア及びジルコニアの少なくとも一方の粒子がアルミナ粒子と高度に均一に分散していることによって、セリア及びジルコニアの少なくとも一方の粒子の焼結が、それらの間のアルミナ粒子によって抑制されている。   Further, Patent Document 4 discloses a catalyst carrier in which at least one of ceria and zirconia particles and alumina particles are dispersed highly uniformly and a method for producing the same. According to Patent Document 4, such a catalyst carrier is obtained by mixing a salt solution containing at least one salt of cerium and zirconium and an aluminum salt with an alkaline solution in a short time. In such a catalyst support, at least one particle of ceria and zirconia is highly uniformly dispersed with alumina particles, so that sintering of at least one particle of ceria and zirconia is caused by alumina particles therebetween. It is suppressed.

尚、触媒担体としてのジルコニアの使用は従来から知られており、特にジルコニアにロジウムを担持させると、アルミナにロジウムを担持させる場合と比較して優れた触媒性能を提供することが知られている。   In addition, the use of zirconia as a catalyst carrier has been conventionally known. Particularly, it is known that when rhodium is supported on zirconia, excellent catalytic performance is provided as compared with the case where rhodium is supported on alumina. .

特開平10−202101号公報JP-A-10-202101 特開平11−267501号公報JP-A-11-267501 特許3379369号公報Japanese Patent No. 3379369 特許3262044号公報Japanese Patent No. 3262444

本発明では、ジルコニア及びアルミナを含有する触媒担体の新規の製造方法、及びこのような触媒担体を用いる排ガス浄化触媒の製造方法を提供する。   The present invention provides a novel method for producing a catalyst carrier containing zirconia and alumina, and a method for producing an exhaust gas purification catalyst using such a catalyst carrier.

ジルコニア及びアルミナを含有する触媒担体を製造する本発明の方法は、ジルコニウム塩、アルミニウム塩及び尿素を含有している塩溶液を提供すること;塩溶液を加熱して尿素を分解し、アンモニアを発生させて、塩溶液をアルカリ性にすることによって、ジルコニウム及びアルミニウムの水酸化物を含有する沈殿物を形成すること;並びにこの凝集物を乾燥及び焼成することを含む。   The method of the present invention for producing a catalyst support containing zirconia and alumina provides a salt solution containing zirconium salt, aluminum salt and urea; heating the salt solution to decompose urea and generate ammonia Forming a precipitate containing hydroxides of zirconium and aluminum by making the salt solution alkaline; and drying and calcining the agglomerates.

触媒担体を製造する本発明の方法によれば、尿素を含有する塩溶液を加熱して尿素を分解し、アンモニアを発生させることによって、塩溶液を均一且つ迅速に塩基性に変化させることができる。このようにして均一且つ迅速に塩溶液を塩基性にすることは、ジルコニウム及びアルミニウムが均一に分散した沈殿物を得ることを可能にする。また、尿素の使用は、加熱等により除去が容易な点でも好ましい。   According to the method of the present invention for producing a catalyst support, a salt solution containing urea can be heated to decompose urea to generate ammonia, whereby the salt solution can be uniformly and rapidly changed to basic. . Making the salt solution basic in this way uniformly and quickly makes it possible to obtain a precipitate in which zirconium and aluminum are uniformly dispersed. The use of urea is also preferable because it can be easily removed by heating or the like.

このようにして得られる凝集物を焼成して得られる触媒担体では、ジルコニアの一次粒子とアルミナの一次粒子とが相互に混合されている。ジルコニアは一般に比較的シンタリングしやすいが、ジルコニアとアルミナとは実質的に固溶体を作らないので、本発明の方法によって得られる触媒担体では、高温における使用においても、ジルコニアとアルミナとが互いに反応障壁となってそれぞれのシンタリングが抑制される。   In the catalyst carrier obtained by firing the agglomerates thus obtained, primary particles of zirconia and primary particles of alumina are mixed with each other. Although zirconia is generally relatively easy to sinter, zirconia and alumina do not substantially form a solid solution. Therefore, in the catalyst support obtained by the method of the present invention, zirconia and alumina are not allowed to react with each other even when used at high temperatures. And each sintering is suppressed.

触媒担体を製造する本発明の方法の1つの態様では、触媒担体におけるZrO:Alの質量比が95:5〜40:60、特に90:10〜40:60、更により特に80:20〜60:40である。 In one embodiment of the process of the invention for producing a catalyst support, the mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 in the catalyst support is 95: 5 to 40:60, in particular 90:10 to 40:60, even more particularly 80. : 20 to 60:40.

本発明の方法のこの態様によって製造される触媒担体によれば、ロジウムを担持させて排ガス浄化触媒としたときに、ジルコニアとロジウムとの新和性によってロジウムのシンタリングを防ぎ、好ましい触媒性能を発揮させることができる。   According to the catalyst carrier produced by this aspect of the method of the present invention, when rhodium is supported and used as an exhaust gas purification catalyst, rhodium sintering is prevented by the newness of zirconia and rhodium, and preferable catalyst performance is obtained. It can be demonstrated.

本発明の排ガス浄化触媒の製造方法は、本発明の方法によって得られる触媒担体に、ロジウム、並びに随意にアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素からなる群より選択されるNO吸蔵材を担持させることを含む。 In the method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present invention, the catalyst support obtained by the method of the present invention carries rhodium and optionally a NO x storage material selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth elements. Including.

[触媒担体]
本発明について図1を用いて説明する。ここで図1は本発明の方法によって得られる触媒担体の概念図である。
[Catalyst support]
The present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a conceptual diagram of a catalyst carrier obtained by the method of the present invention.

本発明の方法によって得られる触媒担体10は、図1で示されるように、ジルコニアの一次粒子1とアルミナの一次粒子2とが相互に混合されてなる。   As shown in FIG. 1, the catalyst carrier 10 obtained by the method of the present invention comprises zirconia primary particles 1 and alumina primary particles 2 mixed with each other.

このようにジルコニアの一次粒子とアルミナの一次粒子とが混合されてなる触媒担体では、ジルコニアとアルミナとが互いに固溶しないので、これらの一次粒子の界面において焼結が抑制される。すなわち、このような触媒担体では、触媒担体全体としての焼結が抑制される。この焼結の抑制効果は、互いに固溶しない一次粒子が相互に均等に混合されているときに特に良好に発揮される。   Thus, in the catalyst carrier in which the primary particles of zirconia and the primary particles of alumina are mixed, since zirconia and alumina do not form a solid solution with each other, sintering is suppressed at the interface between these primary particles. That is, in such a catalyst carrier, sintering of the catalyst carrier as a whole is suppressed. This suppression effect of sintering is exhibited particularly well when primary particles that do not dissolve in each other are evenly mixed with each other.

[触媒担体の製造方法]
塩溶液の提供
触媒担体を製造する本発明の方法では始めに、ジルコニウム塩、アルミニウム塩及び尿素を含有している塩溶液、特に塩水溶液を提供する。
[Method for producing catalyst carrier]
Providing a salt solution The method of the present invention for producing a catalyst support first provides a salt solution, particularly an aqueous salt solution, containing a zirconium salt, an aluminum salt and urea.

ここで用いることができるジルコニウム又はアルミニウム塩としては、水のような媒体に溶解させてジルコニウム又はアルミニウムイオンを発生させることができる任意の塩を用いることができる。従ってこれらの塩は同じ基を有していても、異なる基を有していてもよい。例えばここで用いることができる塩は、塩化物塩、硝酸塩、オキシ硝酸塩又は酢酸塩、特に硝酸塩である。   As the zirconium or aluminum salt that can be used here, any salt that can be dissolved in a medium such as water to generate zirconium or aluminum ions can be used. Therefore, these salts may have the same group or different groups. For example, the salts which can be used here are chloride salts, nitrates, oxynitrates or acetates, in particular nitrates.

沈殿物の生成
触媒担体を製造する本発明の方法では次に、ジルコニウム塩、アルミニウム塩及び尿素を含有している塩溶液を加熱して尿素を分解し、アンモニアを発生させ、それによってこの塩溶液をアルカリ性にすることによって、ジルコニウム及びアルミニウムの水酸化物を含有する沈殿物を作る。
Formation of Precipitate In the process of the present invention for producing the catalyst support, the salt solution containing the zirconium salt, aluminum salt and urea is then heated to decompose urea and generate ammonia, thereby producing this salt solution. Is made alkaline to produce a precipitate containing zirconium and aluminum hydroxides.

沈殿物の乾燥及び焼成
触媒担体を製造する本発明の方法では最後に、得られた凝集物を乾燥及び焼成することによって、ジルコニア及びアルミナを含有する触媒担体を製造する。
Drying and calcination of the precipitate Finally, in the method of the present invention for producing the catalyst carrier, the obtained aggregate is dried and calcined to produce a catalyst carrier containing zirconia and alumina.

凝集物からの溶媒成分の除去及び乾燥は、任意の方法及び任意の温度で行うことができ、例えば凝集物を120℃のオーブンに入れて達成できる。このようにして凝集物から溶媒成分を除去及び乾燥して得られた原料を焼成して、触媒担体を得ることができる。焼成は、金属酸化物合成において一般的に用いられる温度、例えば250〜600℃で行うことができる。   Removal of the solvent component from the agglomerate and drying can be done in any manner and at any temperature, for example, the agglomerate can be accomplished in a 120 ° C. oven. Thus, the catalyst carrier can be obtained by calcining the raw material obtained by removing the solvent component from the aggregate and drying it. Firing can be performed at a temperature generally used in metal oxide synthesis, for example, 250 to 600 ° C.

尚、凝集物の乾燥の前には洗浄を行うことが好ましく、この洗浄は例えば水、炭素原子数1〜5の低級アルコール等で行うことができる。   In addition, it is preferable to wash | clean before drying an aggregate, This washing | cleaning can be performed with water, a C1-C5 lower alcohol, etc., for example.

本発明の触媒担体の使用においては、チタニア、ジルコニア、アルミナ、シリカ等の他の担体材料と混合して使用することもできる。   In using the catalyst carrier of the present invention, it can also be used by mixing with other carrier materials such as titania, zirconia, alumina and silica.

[排ガス浄化触媒の製造方法]
本発明の方法で得られる排ガス浄化触媒は、本発明の方法によって得られる触媒担体にロジウム及び随意にバリウム等のNO吸蔵材を担持させることによって達成できる。これらのロジウム及びNO吸蔵材の担持は任意の方法によって達成できる。例えばロジウムは、硝酸ロジウム水溶液を触媒担体に含浸させ、これを乾燥及び焼成して、0.5〜2重量%のロジウムを担持させることができる。またバリウム等のNO吸蔵材の担持は、これらの金属の塩を含有する溶液、例えば酢酸バリウム溶液を触媒担体に含浸させ、これを乾燥及び焼成して達成できる。
[Method for producing exhaust gas purification catalyst]
Exhaust gas purifying catalyst obtained by the method of the present invention, the the NO x storage material such as barium on the rhodium and optionally a catalyst support obtainable by the process of the present invention can be achieved by carrying. Supporting these rhodium and NO x storage materials can be achieved by any method. For example, rhodium can be impregnated with a rhodium nitrate aqueous solution on a catalyst carrier, dried and calcined, and 0.5 to 2% by weight of rhodium can be supported. In addition, the loading of the NO x storage material such as barium can be achieved by impregnating a catalyst carrier with a solution containing these metal salts, for example, a barium acetate solution, and drying and calcining it.

以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited thereto.

〔参考例〕
オキシ硝酸ジルコニウム217.5g及び尿素5000gをイオン交換水1000ccに溶解させ、2時間にわたって撹拌した。この塩溶液を加熱することによって尿素を分解し、複合水酸化物を沈殿させた。
[Reference example]
Zirconium oxynitrate (217.5 g) and urea (5000 g) were dissolved in ion-exchanged water (1000 cc) and stirred for 2 hours. By heating this salt solution, urea was decomposed and a composite hydroxide was precipitated.

このようにして得られた複合水酸化物沈殿物を含有する塩溶液から水分を濾過し、洗浄し、120℃で2時間にわたって乾燥し、300℃で2時間にわたって焼成して、参考例の触媒担体粉末(ジルコニア粉末)を得た。   From the salt solution containing the composite hydroxide precipitate thus obtained, water was filtered, washed, dried at 120 ° C. for 2 hours, and calcined at 300 ° C. for 2 hours to obtain the catalyst of the reference example. A carrier powder (zirconia powder) was obtained.

その後、ロジウム1.0g分の硝酸ロジウム水溶液をイオン交換水500cc中に投入した水溶液に、参考例の触媒担体粉末100gを浸し、2時間にわたって撹拌した。この水溶液を120℃で2時間にわたって乾燥し、300℃で1時間にわたって焼成して、貴金属担持粉末を得た。その後、酢酸バリウム38.3gをイオン交換水500ccに投入した溶液に、この貴金属担持粉末を浸漬し、撹拌した後で、120℃で2時間にわたって乾燥し、480℃で5時間にわたって焼成して、参考例の触媒を得た。   Thereafter, 100 g of the catalyst support powder of Reference Example was immersed in an aqueous solution in which an aqueous solution of rhodium nitrate corresponding to 1.0 g of rhodium was added to 500 cc of ion-exchanged water, and stirred for 2 hours. This aqueous solution was dried at 120 ° C. for 2 hours and calcined at 300 ° C. for 1 hour to obtain a noble metal-supported powder. Thereafter, the noble metal-supported powder is immersed in a solution of 38.3 g of barium acetate in 500 cc of ion-exchanged water, stirred, dried at 120 ° C. for 2 hours, and calcined at 480 ° C. for 5 hours. The catalyst of the reference example was obtained.

〔実施例1〕
オキシ硝酸ジルコニウム195.6g、硝酸アルミニウム9水和物73.5g及び尿素5000gをイオン交換水1000ccに溶解後、2時間にわたって撹拌して混合塩溶液を得たことを除いて参考例と同様にして、実施例1の触媒を得た。この実施例1の担体粉末では、ZrO:Alの質量比が90:10であった。
[Example 1]
Except that 195.6 g of zirconium oxynitrate, 73.5 g of aluminum nitrate nonahydrate and 5000 g of urea were dissolved in 1000 cc of ion-exchanged water and stirred for 2 hours to obtain a mixed salt solution. The catalyst of Example 1 was obtained. In the carrier powder of Example 1, the mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 was 90:10.

〔実施例2〜4〕
原料塩溶液に含有させるオキシ硝酸ジルコニウム及び硝酸アルミニウム9水和物の量を変化させて、担体粉末のZrO:Alの質量比がそれぞれ70:30、40:60及び20:80になるようにしたことを除いて実施例1と同様にして、実施例2〜4の触媒を得た。
[Examples 2 to 4]
By changing the amounts of zirconium oxynitrate and aluminum nitrate nonahydrate contained in the raw salt solution, the mass ratios of ZrO 2 : Al 2 O 3 in the carrier powder were 70:30, 40:60 and 20:80, respectively. Except for this, the catalysts of Examples 2 to 4 were obtained in the same manner as Example 1.

〔比較例1〕
触媒担体粉末としてジルコニア粉末100gを用いたことを除いて参考例と同様にして、比較例1の触媒を得た。
[Comparative Example 1]
A catalyst of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in the Reference Example except that 100 g of zirconia powder was used as the catalyst support powder.

〔比較例2〕
触媒担体粉末として比較例1と同じジルコニア粉末90gと高比表面積アルミナ粉末10gとの混合粉末を用いたことを除いて参考例と同様にして、比較例2の触媒を得た。従ってこの比較例2の担体粉末では、ZrO:Al質量比が90:10であった。
[Comparative Example 2]
The catalyst of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in the Reference Example except that the same mixed powder of 90 g of zirconia powder and 10 g of high specific surface area alumina powder as in Comparative Example 1 was used as the catalyst carrier powder. Therefore, in the carrier powder of Comparative Example 2, the mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 was 90:10.

〔比較例3〕
触媒担体粉末として比較例1と同じジルコニア粉末70gと高比表面積アルミナ粉末30gとの混合粉末を用いたことを除いて参考例と同様にして、比較例3の触媒を得た。従ってこの比較例3の担体粉末では、ZrO:Al質量比が70:30であった。
[Comparative Example 3]
A catalyst of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in the Reference Example except that the same mixed powder of 70 g of zirconia powder and 30 g of high specific surface area alumina powder as in Comparative Example 1 was used as the catalyst carrier powder. Therefore, the carrier powder of Comparative Example 3 had a ZrO 2 : Al 2 O 3 mass ratio of 70:30.

〔比較例4〕
触媒担体粉末として比較例1と同じジルコニア粉末40gと高比表面積アルミナ粉末60gとの混合粉末を用いたことを除いて参考例と同様にして、比較例4の触媒を得た。従ってこの比較例4の担体粉末では、ZrO:Al質量比が40:60であった。
[Comparative Example 4]
A catalyst of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in the Reference Example except that the same mixed powder of 40 g of zirconia powder and 60 g of high specific surface area alumina powder as in Comparative Example 1 was used as the catalyst carrier powder. Therefore, in the carrier powder of Comparative Example 4, the mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 was 40:60.

〔比較例5〕
オキシ硝酸ジルコニウム217.5gをイオン交換水1000ccに溶解させ、2時間にわたって撹拌した。その後、この塩溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、pHを9に維持したままで複合水酸化物を沈殿させた。
[Comparative Example 5]
217.5 g of zirconium oxynitrate was dissolved in 1000 cc of ion exchange water and stirred for 2 hours. Thereafter, this salt solution was dropped into an aqueous sodium hydroxide solution to precipitate a composite hydroxide while maintaining the pH at 9.

参考例と同様にして、このようにして得られた複合水酸化物沈殿物から触媒担体粉末(ジルコニア粉末)を得、ロジウム及びバリウムを担持させて、比較例5の触媒を得た。   In the same manner as in the reference example, a catalyst carrier powder (zirconia powder) was obtained from the composite hydroxide precipitate thus obtained, and rhodium and barium were supported thereon, whereby the catalyst of Comparative Example 5 was obtained.

〔比較例6〕
オキシ硝酸ジルコニウム152.3g及び硝酸アルミニウム9水和物220.5gをイオン交換水1000ccに溶解させ、2時間にわたって撹拌した。その後、この塩溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、pHを9に維持したままで複合水酸化物を沈殿させた。
[Comparative Example 6]
Zirconium oxynitrate (152.3 g) and aluminum nitrate nonahydrate (220.5 g) were dissolved in ion-exchanged water (1000 cc) and stirred for 2 hours. Thereafter, this salt solution was dropped into an aqueous sodium hydroxide solution to precipitate a composite hydroxide while maintaining the pH at 9.

参考例と同様にして、このようにして得られた複合水酸化物沈殿物から触媒担体粉末を得、ロジウム及びバリウムを担持させて、比較例6の触媒を得た。この比較例6の担体粉末では、ZrO:Alの質量比が70:30であった。 In the same manner as in the reference example, a catalyst carrier powder was obtained from the composite hydroxide precipitate thus obtained, and rhodium and barium were supported thereon to obtain a catalyst of Comparative Example 6. In the carrier powder of Comparative Example 6, the mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 was 70:30.

参考例、実施例及び比較例の触媒の評価では、これらの触媒を1mm角のペレット状に成形して用いた。   In the evaluation of the catalysts of Reference Examples, Examples, and Comparative Examples, these catalysts were used after being formed into 1 mm square pellets.

〔評価〕
(耐久)
参考例、実施例及び比較例の触媒の耐久後の触媒性能を評価するために、これらの触媒を空気中において750℃で24時間にわたって焼成した。
[Evaluation]
(Durable)
In order to evaluate the catalyst performance after endurance of the catalysts of Reference Examples, Examples and Comparative Examples, these catalysts were calcined in air at 750 ° C. for 24 hours.

(担体比表面積)
耐久を行った触媒の担体比表面積を測定した。この評価は、吸着占有面積が既知のガス分子であるNを吸着させ、その吸着量を測定することによって行った。結果は図2に示す。
(Carrier specific surface area)
The specific surface area of the supported catalyst was measured. This evaluation was performed by adsorbing N 2 , which is a gas molecule having a known adsorption occupation area, and measuring the amount of adsorption. The results are shown in FIG.

(ロジウム粒子径)
耐久を行った触媒のロジウム粒子径を評価した。この評価では、触媒に吸着するCO量に基づいて、ロジウムの粒子径を求めた。COはロジウムにのみ均一に吸着するので、CO吸着量が多いことはロジウムの粒子径が小さいことを意味する。結果は図3に示す。
(Rhodium particle size)
The rhodium particle diameter of the endured catalyst was evaluated. In this evaluation, the rhodium particle size was determined based on the amount of CO adsorbed on the catalyst. Since CO is adsorbed uniformly only to rhodium, a large amount of CO adsorption means that the rhodium particle size is small. The results are shown in FIG.

(NO浄化率)
耐久を行った触媒ペレット1gを固定床流通式反応器に充填し、下記の表1の組成のリッチガス(ガス流量:6.6L/分)を600℃において10分間流通させ、その後で下記の表1の組成のリーンガス及びリッチガスをそれぞれ2分間づつ交互に流通させた。このリーン/リッチのサイクルの間の入口側NO濃度(ppm)と出口側NO濃度(ppm)とから、NO浄化率を評価した。結果は図4に示す。
(NO x purification rate)
1 g of the durable catalyst pellets was charged into a fixed bed flow type reactor, and rich gas (gas flow rate: 6.6 L / min) having the composition shown in Table 1 below was allowed to flow at 600 ° C. for 10 minutes. A lean gas and a rich gas having a composition of 1 were alternately circulated for 2 minutes each. Because the inlet side concentration of NO x during the lean / rich cycle (ppm) and the outlet concentration of NO x (ppm), it was evaluated the NO x purification rate. The results are shown in FIG.

Figure 2006341152
Figure 2006341152

〔結果〕
(担体比表面積)
図2で示されているように、本発明の実施例1〜4の触媒担体では、参考例及び比較例の触媒担体と比較して、耐久後に比較的大きい比表面積を維持している。これは、本発明の触媒担体では、固溶体を形成しないジルコニアとアルミナとが相互に良好に混合されていることによって、ジルコニアとアルミナとが互いに反応障壁となってそれぞれのシンタリングが抑制されていることによると考えられる。
〔result〕
(Carrier specific surface area)
As shown in FIG. 2, the catalyst carriers of Examples 1 to 4 of the present invention maintain a relatively large specific surface area after endurance as compared with the catalyst carriers of Reference Examples and Comparative Examples. This is because in the catalyst carrier of the present invention, zirconia and alumina, which do not form a solid solution, are well mixed with each other, so that zirconia and alumina act as a reaction barrier with each other to suppress sintering. It is thought that.

尚、実施例2の触媒と比較例6の触媒はいずれも、ZrO:Alの質量比が70:30であり、且つ共沈法によって製造されたものである。しかしながら、共沈のためのアルカリ源として尿素を使用した実施例2の触媒は、アルカリ源として水酸化ナトリウムを使用した比較例6の触媒よりも大きい比表面積を維持している。これは、アルカリ源として尿素を使用し、加熱によってこの尿素を分解してアンモニアを発生させ、塩溶液をアルカリ性にして共沈を行なわせることが、ジルコニアとアルミナとが相互に良好に混合された担体を得るために好ましいことによると考えられる。 The catalyst of Example 2 and the catalyst of Comparative Example 6 are both manufactured by the coprecipitation method with a mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 of 70:30. However, the catalyst of Example 2 using urea as the alkali source for coprecipitation maintains a higher specific surface area than the catalyst of Comparative Example 6 using sodium hydroxide as the alkali source. This is because urea is used as an alkali source, ammonia is decomposed by heating to generate ammonia, and the salt solution is made alkaline so that coprecipitation is performed. Zirconia and alumina are mixed well with each other. This is considered to be preferable for obtaining a carrier.

(ロジウム粒子径)
図3で示されているように、本発明の実施例1〜4、特に実施例1〜3の触媒担体では、参考例及び比較例の触媒担体と比較して、耐久後に比較的小さいロジウム粒子径を維持している。これは、実施例の触媒担体では、比較的大きい担体比表面積が維持されていることによると考えられる。
(Rhodium particle size)
As shown in FIG. 3, the catalyst carriers of Examples 1 to 4 of the present invention, particularly Examples 1 to 3 of the present invention, have relatively small rhodium particles after endurance as compared with the catalyst carriers of Reference Example and Comparative Example The diameter is maintained. This is considered to be due to the relatively large support specific surface area being maintained in the catalyst support of the example.

また、実施例1〜4の触媒のなかでは、ジルコニア含有率が比較的大きい実施例1〜3の触媒が特に小さいロジウム粒子径を有している。これは、ジルコニアとロジウムとの親和性によって、ジルコニアに担持されたロジウム粒子のシンタリングが良好に抑制されていることによると考えられる。   Moreover, among the catalysts of Examples 1 to 4, the catalysts of Examples 1 to 3 having a relatively large zirconia content have a particularly small rhodium particle diameter. This is considered to be because the sintering of rhodium particles supported on zirconia is well suppressed by the affinity between zirconia and rhodium.

(NO浄化率)
図4で示されているように、本発明の実施例1〜4、特に実施例1〜3の触媒担体では、参考例及び比較例の触媒担体と比較して、優れたNO浄化性能を示している。これは、実施例の触媒担体では、ジルコニアに担持されたロジウムによる良好な触媒性能が発揮されていることによると考えられる。
(NO x purification rate)
As shown in FIG. 4, the catalyst carriers of Examples 1 to 4 of the present invention, particularly of Examples 1 to 3, have superior NO x purification performance as compared with the catalyst carriers of Reference Examples and Comparative Examples. Show. This is considered to be due to the fact that the catalyst carrier of the example exhibits good catalytic performance with rhodium supported on zirconia.

(その他)
尚、比較例5及び6では共沈のためのアルカリ源として水酸化ナトリウムを使用しているが、アルカリ源として水酸化カリウムを用いた同様な実験も行った。これによれば、アルカリ源として水酸化カリウムを用いた場合、いずれの評価においても、アルカリ源として水酸化ナトリウムを使用した比較例5及び6と同様な結果が得られた。
(Other)
In Comparative Examples 5 and 6, sodium hydroxide was used as the alkali source for coprecipitation, but similar experiments were also conducted using potassium hydroxide as the alkali source. According to this, when potassium hydroxide was used as the alkali source, the same results as Comparative Examples 5 and 6 using sodium hydroxide as the alkali source were obtained in any evaluation.

本発明の触媒担体の概念図である。It is a conceptual diagram of the catalyst carrier of this invention. 参考例、実施例及び比較例の触媒担体の耐久後の比表面積を示す図である。It is a figure which shows the specific surface area after durability of the catalyst support | carrier of a reference example, an Example, and a comparative example. 参考例、実施例及び比較例の触媒の耐久後のロジウム粒子径を示す図である。It is a figure which shows the rhodium particle diameter after durability of the catalyst of a reference example, an Example, and a comparative example. 参考例、実施例及び比較例の触媒のNO浄化率を示す図である。Reference Example illustrates the the NO x purification rate of the catalysts of Examples and Comparative Examples.

符号の説明Explanation of symbols

1 ジルコニアの一次粒子
2 アルミナの一次粒子
10 本発明の方法によって得られる触媒担体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary particle | grains of zirconia 2 Primary particle | grains of alumina 10 The catalyst support | carrier obtained by the method of this invention

Claims (3)

ジルコニウム塩、アルミニウム塩及び尿素を含有している塩溶液を提供すること、
前記塩溶液を加熱して尿素を分解し、アンモニアを発生させて、前記塩溶液をアルカリ性にすることによって、ジルコニウム及びアルミニウムの水酸化物を含有する沈殿物を形成すること、並びに
前記凝集物を乾燥及び焼成すること、
を含む、ジルコニア及びアルミナを含有する触媒担体の製造方法。
Providing a salt solution containing a zirconium salt, an aluminum salt and urea;
Heating the salt solution to decompose urea, generating ammonia to make the salt solution alkaline, thereby forming a precipitate containing zirconium and aluminum hydroxides; and Drying and firing,
A process for producing a catalyst carrier containing zirconia and alumina.
前記触媒担体におけるZrO:Alの質量比が95:5〜40:60である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein a mass ratio of ZrO 2 : Al 2 O 3 in the catalyst support is 95: 5 to 40:60. 請求項1又は2のいずれかに記載の方法によって得られる触媒担体に、ロジウムを担持させることを含む、排ガス浄化触媒の製造方法。   A method for producing an exhaust gas purification catalyst, comprising supporting rhodium on a catalyst carrier obtained by the method according to claim 1.
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