JP2007063057A - Compound metal oxide porous body - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound metal oxide porous body having extremely excellent high temperature durability, keeping the specific surface area and cleaning performance at a high level even after a high-temperature durability test, and useful as a catalyst for purifying exhaust gas or the like. <P>SOLUTION: The compound metal oxide porous body comprises metal oxide fine particles comprising primary particles having diameters of 50 nm or less and alumina fine particles comprising primary particles having diameters of 50 nm or less and at least one crystal phase selected from a group consisting of γ-phase, δ-phase, θ-phase and α-phase and is characterized in that the content of the metal oxide is 45 mass% or more and that the specific surface area after a durability test at 1,000°C for 5 hours is 40 m<SP>2</SP>/g or more. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は複合金属酸化物多孔体に関し、詳しくは、排ガス中のHC、NO、CO等を浄化するための排ガス浄化用触媒等として有用な複合金属酸化物多孔体に関する。 The present invention relates to a composite metal oxide porous body, and more particularly to a composite metal oxide porous body useful as an exhaust gas purifying catalyst for purifying HC, NO x , CO and the like in exhaust gas.

近年、人間を取り巻く環境に存在し得る成分であって人体に影響を及ぼす可能性のある有害ガスの存在が問題視されるようになってきており、例えば排ガス中の有害成分であるHC、NO、CO等をより確実に浄化することが可能な排ガス浄化用触媒の開発が望まれている。 In recent years, the presence of harmful gases that can exist in the environment surrounding humans and can affect the human body has been regarded as a problem. For example, HC and NO that are harmful components in exhaust gas. Development of an exhaust gas purifying catalyst capable of more reliably purifying x , CO and the like is desired.

このような背景の下で、排ガスを浄化するための各種の触媒が開発されており、例えば特開平10−182155号公報(特許文献1)には、セリウム若しくはジルコニウムのうちの少なくとも1種、及びアルミニウムからなる複数元素の塩溶液から短時間で該複数元素からなる酸化物前駆体を形成する前駆体形成工程と、該酸化物前駆体を加熱して複合酸化物とする焼成工程とによって製造されることを特徴とする複合酸化物担体が開示されている。   Under such a background, various catalysts for purifying exhaust gas have been developed. For example, JP-A-10-182155 (Patent Document 1) discloses at least one kind of cerium or zirconium, and Manufactured by a precursor forming step of forming a multi-element oxide precursor from a multi-element salt solution of aluminum in a short time, and a firing step of heating the oxide precursor to form a composite oxide. A composite oxide support characterized by the above is disclosed.

しかしながら、特開平10−182155号公報に記載のような従来の複合酸化物担体においては、その合成過程においていわゆる共沈法により拡散障壁となるアルミナを導入しているものの、拡散障壁の耐熱性が必ずしも万全ではなく、より高温耐久性に優れた、すなわち高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能がより高水準に維持される排ガス浄化用触媒の開発が望まれている。
特開平10−182155号公報
However, in the conventional composite oxide support as described in JP-A-10-182155, although alumina as a diffusion barrier is introduced by a so-called coprecipitation method in the synthesis process, the heat resistance of the diffusion barrier is low. There is a demand for the development of an exhaust gas purifying catalyst that is not always perfect and has excellent high-temperature durability, that is, the specific surface area and purification performance are maintained at a higher level even after a high-temperature durability test.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-182155

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高温耐久性に非常に優れており、高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能が高水準に維持され、排ガス浄化用触媒等として有用な複合金属酸化物多孔体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is very excellent in high temperature durability. Even after the high temperature durability test, the specific surface area and purification performance are maintained at a high level, and the exhaust gas is exhausted. An object of the present invention is to provide a composite metal oxide porous body useful as a purification catalyst or the like.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物微粒子と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ微粒子とを分散及び混合せしめることにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have made metal oxide fine particles composed of primary particles having a diameter of 50 nm or less, and primary particles having a diameter of 50 nm or less, and a γ phase, δ phase, and θ phase. In addition, the inventors have found that the above object can be achieved by dispersing and mixing alumina fine particles having at least one crystal phase selected from the group consisting of α and α phases, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の複合金属酸化物多孔体は、直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物微粒子と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ微粒子とを備え、前記金属酸化物の含有率が45質量%以上であり、且つ、1000℃で5時間の耐久試験後における比表面積が40m/g以上であることを特徴とするものである。 That is, the composite metal oxide porous body of the present invention is a group consisting of metal oxide fine particles composed of primary particles having a diameter of 50 nm or less, and primary particles composed of particles having a diameter of 50 nm or less and composed of a γ phase, a δ phase, a θ phase, and an α phase. Alumina fine particles having at least one crystal phase selected from the above, the metal oxide content is 45% by mass or more, and the specific surface area after an endurance test at 1000 ° C. for 5 hours is 40 m 2 / It is characterized by being g or more.

前記本発明の複合金属酸化物多孔体においては、前記金属酸化物微粒子と前記アルミナ微粒子とがナノレベルで均一混合されていることが好ましく、前記金属酸化物が酸素貯蔵能を有するものであることがより好ましい。   In the composite metal oxide porous body of the present invention, the metal oxide fine particles and the alumina fine particles are preferably uniformly mixed at a nano level, and the metal oxide has an oxygen storage ability. Is more preferable.

また、本発明の複合金属酸化物多孔体は、下記の条件(I)〜(III)のうちの少なくとも1つを満たしていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the composite metal oxide porous body of the present invention satisfies at least one of the following conditions (I) to (III).

(I)1000℃で5時間の耐久試験後における中心細孔直径が5〜30nmで且つ前記耐久試験後における細孔径が0.1μm以下の細孔の細孔容積が0.2cc/g以上であること。   (I) The pore volume of pores having a pore diameter of 5 to 30 nm after a durability test at 1000 ° C. for 5 hours and a pore diameter of 0.1 μm or less after the durability test is 0.2 cc / g or more. There is.

(II)1000℃で5時間の耐久試験後における酸素放出速度が1.5μmol−O/g・sec以上であること。 (II) The oxygen release rate after a 5 hour endurance test at 1000 ° C. is 1.5 μmol-O 2 / g · sec or more.

(III)1000℃で5時間の耐久試験後におけるTotal酸素貯蔵能が200μmol−O/g以上であること。 (III) The total oxygen storage capacity after an endurance test at 1000 ° C. for 5 hours is 200 μmol-O 2 / g or more.

さらに、本発明の複合金属酸化物多孔体は、前記金属酸化物微粒子及び/又は前記アルミナ微粒子に担持されている貴金属を更に備えていることが好ましく、それによって排ガス浄化用触媒として有用なものとなる。   Furthermore, the composite metal oxide porous body of the present invention preferably further comprises a noble metal supported on the metal oxide fine particles and / or the alumina fine particles, thereby being useful as an exhaust gas purifying catalyst. Become.

このような本発明の複合金属酸化物多孔体は、
直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物の粉末と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナの粉末とを、直径150μm以下のマイクロビーズを用いて分散媒中で分散及び混合せしめ、金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子との均一分散液を得る分散混合工程と、
前記均一分散液を乾燥して複合金属酸化物多孔体を得る乾燥工程と、
を含む方法により好適に得られる。
Such a composite metal oxide porous body of the present invention is:
A metal oxide powder comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less, and an alumina comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less and having at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase and α phase Dispersion and mixing in a dispersion medium using microbeads having a diameter of 150 μm or less to obtain a uniform dispersion of metal oxide fine particles and alumina fine particles,
A drying step of drying the uniform dispersion to obtain a composite metal oxide porous body;
It is suitably obtained by a method comprising

なお、本発明によって高温耐久性に非常に優れた複合金属酸化物多孔体が得られるようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、直径50nm以下の一次粒子からなり且つ予め熱処理を施して安定化されているγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ微粒子が拡散障壁として金属酸化物微粒子の間に障壁となって存在しているため、乾燥工程や高温処理時における金属酸化物微粒子の粒成長が十分に抑制され、結果として高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能が高水準に維持されるようになると本発明者らは推察する。   In addition, although the reason for which the composite metal oxide porous body which was very excellent in high temperature durability by this invention comes to be obtained is not necessarily certain, the present inventors guess as follows. That is, alumina fine particles having at least one crystal phase selected from the group consisting of a γ phase, a δ phase, a θ phase, and an α phase, which are composed of primary particles having a diameter of 50 nm or less and have been stabilized by heat treatment in advance, are diffused. As a barrier exists between the metal oxide fine particles, the particle growth of the metal oxide fine particles during the drying process and high temperature treatment is sufficiently suppressed, and as a result, even after the high temperature durability test The inventors speculate that the surface area and purification performance will be maintained at high levels.

本発明によれば、高温耐久性に非常に優れており、高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能が高水準に維持され、排ガス浄化用触媒等として有用な複合金属酸化物多孔体を提供することが可能となる。   According to the present invention, the composite metal oxide porous body is very excellent in high temperature durability, has a high specific surface area and purification performance even after a high temperature durability test, and is useful as an exhaust gas purification catalyst or the like. Can be provided.

以下、本発明の複合金属酸化物多孔体をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the composite metal oxide porous body of the present invention will be described in detail according to the preferred embodiments.

本発明の複合金属酸化物多孔体は、直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物微粒子と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ微粒子とを備える。   The composite metal oxide porous body of the present invention is selected from the group consisting of metal oxide fine particles comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less and primary particles having a diameter of 50 nm or less and comprising a γ phase, a δ phase, a θ phase and an α phase. And alumina fine particles having at least one crystal phase.

本発明において用いられる金属酸化物の種類は特に制限されず、卑金属元素(Y,La,Ce,Pr,Nd,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Ca,Mg,K,Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ga,Rb,Sr,Zr,Nb,Mo,In,Sn,Cs,Ba,Ta,W等)、貴金族元素(Pt,Pd,Rh,Ru,Au,Ag,Os,Ir)及びメタロイド元素(Si,Ge,As,Sb等)からなる群から選択される少なくとも一種の金属の酸化物が挙げられ、中でもCe,Zr,Ti,Si,Mg,Fe,Mn,Ni,Zn及びCuからなる群から選択される少なくとも一種の金属の単独酸化物又は複合酸化物が好ましく、セリア、ジルコニア、セリア−ジルコニア複合酸化物(固溶体)、チタニア、セピオライト、ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。なお、本発明にかかる金属にはメタロイド(半金属)も含まれ、また、金属酸化物はセリア−ジルコニア複合酸化物、セピオライト、ゼオライトのように複数の金属元素を含有していてもよい。   The type of metal oxide used in the present invention is not particularly limited, and base metal elements (Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg) , K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Cs, Ba, Ta, W, etc.), noble metal elements (Pt, Pd, Rh, Ru, Au, Ag, Os, Ir) and an oxide of at least one metal selected from the group consisting of metalloid elements (Si, Ge, As, Sb, etc.), among others, Ce, Zr, A single oxide or composite oxide of at least one metal selected from the group consisting of Ti, Si, Mg, Fe, Mn, Ni, Zn and Cu is preferred, and ceria, zirconia, ceria-zirconia composite oxide (solid solution). More preferred is at least one selected from the group consisting of titania, sepiolite and zeolite. The metal according to the present invention includes metalloid (semimetal), and the metal oxide may contain a plurality of metal elements such as ceria-zirconia composite oxide, sepiolite, and zeolite.

このような本発明で用いる金属酸化物は、目的とする複合金属酸化物多孔体の用途等に応じて適宜選択される。例えば、排ガス浄化用触媒として有用な複合金属酸化物多孔体を得る場合は、いわゆる酸素を貯蔵及び放出する酸素貯蔵能(oxygen storage capacity:OSC)を有する金属酸化物が好ましく、セリア、セリア−ジルコニア複合酸化物、酸化鉄、酸化プラセオジム等からなる群から選択される少なくとも一つが特に好ましい。   The metal oxide used in the present invention is appropriately selected according to the intended use of the composite metal oxide porous body. For example, when obtaining a composite metal oxide porous body useful as a catalyst for exhaust gas purification, a metal oxide having an oxygen storage capacity (OSC) for storing and releasing oxygen is preferable, and ceria, ceria-zirconia. Particularly preferred is at least one selected from the group consisting of complex oxide, iron oxide, praseodymium oxide and the like.

また、本発明において用いられるアルミナは、γ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するものであり、前記金属酸化物の一次粒子同士の接触を阻害して粒子の成長を抑制する拡散障壁(diffusion barrier)となる。なお、アルミナの結晶相が上記条件を満たすものであることはXRDにより確認することができる。また、本発明において用いられるアルミナにおける前記結晶相の含有率は70質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。   The alumina used in the present invention has at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase, and α phase, and makes contact between primary particles of the metal oxide. It becomes a diffusion barrier that inhibits and suppresses the growth of particles. It can be confirmed by XRD that the crystal phase of alumina satisfies the above conditions. The content of the crystal phase in the alumina used in the present invention is preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more.

このような本発明で用いる金属酸化物微粒子は、直径50nm以下(より好ましくは20nm以下、特に好ましくは2〜10nm)の一次粒子(結晶子)からなるものであることが必要である。かかる一次粒子の直径が50nmを超えていると、アルミナ微粒子とナノレベルで分散及び混合することができず、結果として高温耐久性に十分に優れた複合金属酸化物多孔体が得られない。   Such metal oxide fine particles used in the present invention must be composed of primary particles (crystallites) having a diameter of 50 nm or less (more preferably 20 nm or less, particularly preferably 2 to 10 nm). If the diameter of such primary particles exceeds 50 nm, it cannot be dispersed and mixed with alumina fine particles at the nano level, and as a result, a composite metal oxide porous body sufficiently excellent in high temperature durability cannot be obtained.

また、かかる金属酸化物微粒子は、平均粒径が1〜50nm(より好ましくは1〜30nm)であり且つ80質量%以上の粒子が直径75nm以下(より好ましくは80質量%以上の粒子が直径50nm以下)であることが好ましい。金属酸化物微粒子がこれらの条件を満たさない場合、得られる複合金属酸化物多孔体の高温耐久性が低下する傾向にある。   The metal oxide fine particles have an average particle diameter of 1 to 50 nm (more preferably 1 to 30 nm) and 80% by mass or more of particles having a diameter of 75 nm or less (more preferably 80% by mass or more of particles having a diameter of 50 nm. Or less). When the metal oxide fine particles do not satisfy these conditions, the high temperature durability of the obtained composite metal oxide porous body tends to be lowered.

本発明で用いるアルミナ微粒子も、直径50nm以下(より好ましくは20nm以下、特に好ましくは2〜10nm)の一次粒子(結晶子)からなるものであることが必要である。かかる一次粒子の直径が50nmを超えていると、金属酸化物微粒子とナノレベルで分散及び混合することができず、結果として高温耐久性に十分に優れた複合金属酸化物多孔体が得られない。   The alumina fine particles used in the present invention are also required to be composed of primary particles (crystallites) having a diameter of 50 nm or less (more preferably 20 nm or less, particularly preferably 2 to 10 nm). When the diameter of such primary particles exceeds 50 nm, it cannot be dispersed and mixed with the metal oxide fine particles at the nano level, and as a result, a composite metal oxide porous body sufficiently excellent in high temperature durability cannot be obtained. .

また、かかるアルミナ微粒子は、平均粒径が1〜130nm(より好ましくは1〜50nm)であり且つ80質量%以上の粒子が直径160nm以下(より好ましくは80質量%以上の粒子が直径75nm以下)であることが好ましい。アルミナ微粒子がこれらの条件を満たさない場合、得られる複合金属酸化物多孔体の高温耐久性が低下する傾向にある。   The alumina fine particles have an average particle diameter of 1 to 130 nm (more preferably 1 to 50 nm) and 80% by mass or more of particles having a diameter of 160 nm or less (more preferably 80% by mass or more of particles having a diameter of 75 nm or less). It is preferable that When the alumina fine particles do not satisfy these conditions, the high temperature durability of the obtained composite metal oxide porous body tends to be lowered.

本発明の複合金属酸化物多孔体は、前述の金属酸化物微粒子及びアルミナ微粒子により構成される多孔体であって、両者がナノレベルの均一混合状態で凝集しており、後述するナノ細孔が形成されているものである。そして、本発明の複合金属酸化物多孔体においては、前記金属酸化物の含有率が45質量%以上であることが必要であり、50〜80質量%であることがより好ましい。前記金属酸化物の含有率が45質量%未満では、得られる複合金属酸化物多孔体において十分な浄化活性が達成されない。他方、前記金属酸化物の含有率が80質量%を超えると、得られる複合金属酸化物多孔体の高温耐久性が低下する傾向にある。   The composite metal oxide porous body of the present invention is a porous body composed of the aforementioned metal oxide fine particles and alumina fine particles, both of which are aggregated in a nano-level uniform mixed state, and the nanopores described later have Is formed. And in the composite metal oxide porous body of this invention, it is required that the content rate of the said metal oxide is 45 mass% or more, and it is more preferable that it is 50-80 mass%. When the content of the metal oxide is less than 45% by mass, sufficient purification activity is not achieved in the obtained composite metal oxide porous body. On the other hand, when the content of the metal oxide exceeds 80% by mass, the high temperature durability of the obtained composite metal oxide porous body tends to be lowered.

本発明の複合金属酸化物多孔体は、1000℃で5時間の耐久試験後における比表面積が40m/g以上(より好ましくは、1100℃で5時間の耐久試験後における比表面積が40m/g以上)のものである。かかる比表面積が40m/g未満では十分な浄化性能が達成されない。 Composite metal oxide porous body of the present invention has a specific surface area after the durability test 5 hours 40 m 2 / g or more at 1000 ° C. (more preferably, the specific surface area after the durability test of 5 hours at 1100 ° C. 40 m 2 / g or more). If the specific surface area is less than 40 m 2 / g, sufficient purification performance cannot be achieved.

このように本発明の複合金属酸化物多孔体は、前記金属酸化物を45質量%以上含有しているにも拘らず、高温耐久試験後であっても比表面積が高水準に維持される。このように高温耐久性に優れている複合金属酸化物多孔体が得られるようになったということは画期的なことであり、従来の複合金属酸化物多孔体では決して達成されなかった。なお、本発明の複合金属酸化物多孔体は、製造直後(freshな状態)においては、比表面積が70m/g以上であることが好ましい。 Thus, although the composite metal oxide porous body of the present invention contains 45% by mass or more of the metal oxide, the specific surface area is maintained at a high level even after the high temperature durability test. Thus, it has been epoch-making that the composite metal oxide porous body excellent in high-temperature durability can be obtained, and was never achieved by the conventional composite metal oxide porous body. The composite metal oxide porous body of the present invention preferably has a specific surface area of 70 m 2 / g or more immediately after production (fresh state).

さらに、本発明の複合金属酸化物多孔体は、下記の条件(I)〜(III)のうちの少なくとも1つを満たしていることが好ましい。
(I)1000℃で5時間の耐久試験後における中心細孔直径が5〜30nm(より好ましくは10〜30nm)で且つ前記耐久試験後における細孔径が0.1μm以下の細孔の細孔容積が0.2cc/g以上(より好ましくは0.3cc/g以上)であること。
Furthermore, the composite metal oxide porous body of the present invention preferably satisfies at least one of the following conditions (I) to (III).
(I) The pore volume of pores having a center pore diameter of 5 to 30 nm (more preferably 10 to 30 nm) after a durability test at 1000 ° C. for 5 hours and a pore diameter of 0.1 μm or less after the durability test. Is 0.2 cc / g or more (more preferably 0.3 cc / g or more).

(II)1000℃で5時間の耐久試験後における酸素放出速度が1.5μmol−O/g・sec以上(より好ましくは2.0μmol−O/g・sec以上)であること。 (II) The oxygen release rate after a durability test at 1000 ° C. for 5 hours is 1.5 μmol-O 2 / g · sec or more (more preferably 2.0 μmol-O 2 / g · sec or more).

(III)1000℃で5時間の耐久試験後におけるTotal酸素貯蔵能が200μmol−O/g以上(より好ましくは250μmol−O/g以上)であること。 (III) The total oxygen storage capacity after an endurance test at 1000 ° C. for 5 hours is 200 μmol-O 2 / g or more (more preferably 250 μmol-O 2 / g or more).

このように本発明の複合金属酸化物多孔体は、前記アルミナを20〜55質量%含有しているにも拘らず、以上の条件(I)〜(III)のうちの少なくとも1つを更に達成することができる。このように多面的な観点から高温耐久性に優れている複合金属酸化物多孔体が得られるようになったということは更に画期的なことであり、従来の複合金属酸化物多孔体では決して達成されなかった。なお、本発明の複合金属酸化物多孔体は、製造直後(freshな状態)においては、中心細孔直径が5〜25nmで且つ細孔径が0.1μm以下の細孔の細孔容積が0.3cc/g以上であること、酸素放出速度が20μmol−O/g・sec以上であること、Total酸素貯蔵能が250μmol−O/g以上であることがそれぞれ好ましい。 Thus, the composite metal oxide porous body of the present invention further achieves at least one of the above conditions (I) to (III) despite containing 20 to 55 mass% of the alumina. can do. The fact that a composite metal oxide porous body excellent in high-temperature durability has been obtained from a multifaceted viewpoint is further epoch-making. Not achieved. In the composite metal oxide porous body of the present invention, immediately after production (fresh state), the pore volume of pores having a center pore diameter of 5 to 25 nm and a pore diameter of 0.1 μm or less is 0.00. It is preferably 3 cc / g or more, an oxygen release rate of 20 μmol-O 2 / g · sec or more, and a total oxygen storage capacity of 250 μmol-O 2 / g or more.

なお、本発明において、(i)1000℃で5時間の耐久試験、(ii)中心細孔直径、(iii)細孔容積、(iv)酸素放出速度、(v)Total酸素貯蔵能、(vi)比表面積はそれぞれ以下の方法によって測定したものである。   In the present invention, (i) durability test at 1000 ° C. for 5 hours, (ii) center pore diameter, (iii) pore volume, (iv) oxygen release rate, (v) total oxygen storage capacity, (vi ) The specific surface area is measured by the following method.

(i)1000℃で5時間の耐久試験
表1に示す組成を有するリッチガスとリーンガスを全流量が330ml/minとなるように5分間隔で交互に流した雰囲気中で、試料(直径0.5〜1mmのペレット状触媒)1.5gを1000℃に5時間保持する(高温耐久試験)。
(i) Endurance test for 5 hours at 1000 ° C. In an atmosphere in which rich gas and lean gas having the composition shown in Table 1 are alternately flowed at intervals of 5 minutes so that the total flow rate is 330 ml / min, the sample (diameter 0.5 (About 1 mm pellet catalyst) is held at 1000 ° C. for 5 hours (high temperature durability test).

Figure 2007063057
Figure 2007063057

(ii)中心細孔直径及び(iii)細孔容積
中心細孔直径とは、細孔容積(V)を細孔直径(D)で微分した値(dV/dD)を細孔直径(D)に対してプロットした曲線(細孔径分布曲線)の最大ピークにおける細孔直径である。中心細孔直径及び細孔容積は、水銀ポロシメータによる水銀圧入法により求めることができる。
(ii) Central pore diameter and (iii) Pore volume The central pore diameter is a value obtained by differentiating the pore volume (V) by the pore diameter (D) (dV / dD). It is a pore diameter in the maximum peak of the curve (pore diameter distribution curve) plotted against. The central pore diameter and pore volume can be determined by a mercury intrusion method using a mercury porosimeter.

(iv)酸素放出速度(OSC初速度)
酸素放出速度は、T.Tanabe, et al., Stud. Sci. Catal., 138, 135(2001)に記載されている流通式反応装置を用い、COとOを交互に注入する過渡雰囲気下でのCO生成量を測定することにより求める。すなわち、測定には通常触媒反応に用いられる固定床流通式反応装置を用いる。この装置は、ガス混合部付近にインジェクタが付属しており、CO及びOを交互に触媒に供給できる構造になっている。この反応装置を用い、Nキャリア中にCO及びOを交互に供給することにより、試料には所定濃度のCO/N及びO/Nが交互に供給される。この反応ではCO又はOは同時には試料へ供給されず、COは試料から供給される酸素によってのみ酸化される。この際に試料での反応により生成したCO量を積分することにより試料から放出された酸素量が定量され、測定温度での総積分値から試料の飽和OSCを算出することができる。また、1Hz単位の時間領域のOSC速度を求めるために、OからCOヘガスを切り替え、COが生成し始める時間(0sec付近)の傾きを求める。この傾きは反応開始直後の単位時間当たりの酸素放出量、すなわち酸素放出速度(OSC初速度)に相当する。
(iv) Oxygen release rate (OSC initial rate)
The oxygen release rate was measured under a transient atmosphere in which CO and O 2 were alternately injected using a flow reactor described in T. Tanabe, et al., Stud. Sci. Catal., 138, 135 (2001). It is determined by measuring the amount of CO 2 produced at. That is, for the measurement, a fixed bed flow type reaction apparatus usually used for catalytic reaction is used. This apparatus has an injector attached in the vicinity of the gas mixing portion, and has a structure capable of alternately supplying CO and O 2 to the catalyst. By using this reaction apparatus and alternately supplying CO and O 2 into the N 2 carrier, a predetermined concentration of CO / N 2 and O 2 / N 2 are alternately supplied to the sample. In this reaction, CO or O 2 is not supplied to the sample at the same time, and CO is oxidized only by oxygen supplied from the sample. At this time, the amount of oxygen released from the sample is quantified by integrating the amount of CO 2 produced by the reaction in the sample, and the saturated OSC of the sample can be calculated from the total integrated value at the measurement temperature. In addition, in order to obtain the OSC speed in the time domain of 1 Hz unit, the gas is switched from O 2 to CO, and the slope of the time when CO 2 starts to be generated (near 0 sec) is obtained. This inclination corresponds to the oxygen release amount per unit time immediately after the start of the reaction, that is, the oxygen release rate (OSC initial rate).

<測定条件>
インジェクションガス:CO(100%)、O(50%)/N2
インジェクション時間:CO(180sec)、O(180sec)
キャリアーガス:N
ガス濃度(触媒通過時):CO(2%)/N、O(1%)/N
流量:5L/min
触媒:1g
前処理条件:500℃、18min
反応温度:300℃
分析計:CO、CO−NDIR、O−磁気風方式。
<Measurement conditions>
Injection gas: CO (100%), O 2 (50%) / N2
Injection time: CO (180 sec), O 2 (180 sec)
Carrier gas: N 2
Gas concentration (when passing through the catalyst): CO (2%) / N 2 , O 2 (1%) / N 2
Flow rate: 5L / min
Catalyst: 1g
Pretreatment conditions: 500 ° C., 18 min
Reaction temperature: 300 ° C
Analyzer: CO, CO 2 -NDIR, O 2 - magnetic wind method.

(v)Total酸素貯蔵能(Total OSC)
試料15mgを秤量し、Hを20%含むNガスと、Oを50%含むNガスとを交互に流しながら、500℃における各試料の酸化還元処理を繰り返し行い、生じる重量変化を熱重量分析を用いて測定することによってTotal酸素貯蔵能を求める。
(v) Total oxygen storage capacity (Total OSC)
Samples 15mg were weighed, and N 2 gas containing H 2 20% while flowing O 2 alternating with N 2 gas containing 50%, repeated oxidation-reduction process of each sample at 500 ° C., a weight change caused The total oxygen storage capacity is determined by measurement using thermogravimetric analysis.

(vi)比表面積
比表面積は、吸着等温線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。
(vi) Specific surface area The specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from the adsorption isotherm using the BET isotherm adsorption equation.

また、本発明の複合金属酸化物多孔体は貴金属(貴金属微粒子)を更に備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the composite metal oxide porous body of the present invention further includes a noble metal (noble metal fine particles).

かかる貴金属は特に制限されず、Pt、Pd、Rh、Ru、Au、Ag、Os、Irからなる群から選択される少なくとも一種の貴金属が挙げられ、中でも触媒活性の観点からPt、Rh、Pd、Irが好ましく、Ptが特に好ましい。また、かかる貴金属の量も特に制限されないが、担体となる複合金属酸化物100質量部に対して貴金属の量が0.1〜10質量部程度であることが好ましい。貴金属の量が上記下限未満では、貴金属により得られる触媒活性が不十分となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると、貴金属による触媒活性が飽和すると共にコストが高騰する傾向にある。また、担持される貴金属微粒子の粒径も特に制限されないが、平均粒径が0.1〜10nm程度であることが一般的である。   Such noble metal is not particularly limited, and includes at least one kind of noble metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, Ru, Au, Ag, Os, and Ir. Among them, Pt, Rh, Pd, Ir is preferable, and Pt is particularly preferable. The amount of the noble metal is not particularly limited, but the amount of the noble metal is preferably about 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composite metal oxide serving as a support. When the amount of the noble metal is less than the above lower limit, the catalytic activity obtained by the noble metal tends to be insufficient, while when the amount exceeds the upper limit, the catalytic activity due to the noble metal is saturated and the cost tends to increase. Further, the particle size of the noble metal fine particles supported is not particularly limited, but the average particle size is generally about 0.1 to 10 nm.

なお、従来の複合金属酸化物多孔体においてはそれを構成する複合金属酸化物の全体に貴金属を担持せざるを得なかったが、本発明においては前記金属酸化物微粒子と前記アルミナ微粒子のいずれか一方にのみ貴金属を担持させることが可能となる。したがって、本発明の複合金属酸化物多孔体においては、貴金属が担持されるのに最適な担体にのみ貴金属が担持されていることが好ましく、そのようにすることによって得られる複合金属酸化物多孔体の触媒活性及び高温耐久性がより向上する傾向にある。例えば、金属酸化物としてセリア−ジルコニア複合酸化物を用いる場合は、貴金属はセリア−ジルコニア複合酸化物の表面上にある方が触媒活性が向上する傾向にあることから、貴金属のうちの90質量%以上をセリア−ジルコニア複合酸化物に担持せしめることが好ましい。   In addition, in the conventional composite metal oxide porous body, noble metal had to be supported on the entire composite metal oxide constituting it, but in the present invention, either the metal oxide fine particles or the alumina fine particles are used. It becomes possible to carry a noble metal only on one side. Therefore, in the composite metal oxide porous body of the present invention, it is preferable that the noble metal is supported only on the most suitable carrier for supporting the noble metal, and the composite metal oxide porous body obtained by doing so is preferable. There is a tendency that the catalytic activity and the high-temperature durability of the catalyst are further improved. For example, when a ceria-zirconia composite oxide is used as the metal oxide, since the catalytic activity tends to be improved when the noble metal is on the surface of the ceria-zirconia composite oxide, 90% by mass of the noble metal The above is preferably supported on a ceria-zirconia composite oxide.

以上説明した本発明の複合金属酸化物多孔体の形状は特に制限されず、粉末状であっても、薄膜状であってもよい。また、粉末状の場合、その粒径は特に制限されず、その用途等に応じて適宜調整されるが、一般的には50〜200μm程度が好ましい。また、本発明の複合金属酸化物多孔体は、必要に応じて成形して使用してもよい。成形する手段はどのようなものでも良いが、押出成形、打錠成形、転動造粒、圧縮成形、CIPなどが好ましい。その形状は使用箇所、方法に応じて決めることができ、たとえば円柱状、破砕状、球状、ハニカム状、凹凸状、波板状等が挙げられる。   The shape of the composite metal oxide porous body of the present invention described above is not particularly limited, and may be a powder or a thin film. In the case of powder, the particle size is not particularly limited and is appropriately adjusted according to the use and the like, but generally about 50 to 200 μm is preferable. Moreover, you may shape | mold and use the composite metal oxide porous body of this invention as needed. Any molding means may be used, but extrusion molding, tablet molding, rolling granulation, compression molding, CIP and the like are preferable. The shape can be determined according to the place of use and method, and examples thereof include a columnar shape, a crushed shape, a spherical shape, a honeycomb shape, an uneven shape, and a corrugated plate shape.

さらに、本発明の複合金属酸化物多孔体の用途は特に制限されず、例えば排ガス浄化用触媒、VOC類浄化用触媒、改質触媒、空気清浄機用触媒等として有効に用いられる。また、本発明の複合金属酸化物多孔体の具体的な使用方法も特に制限されず、例えば排ガス浄化用触媒として用いる場合は、処理対象となる有害成分を含む気体と触媒とをバッチ式あるいは連続的に接触させることによって有害成分の浄化が達成される。処理対象となる有害成分としては、排ガス中のNO、CO、HC、SO等が挙げられる。 Furthermore, the use of the composite metal oxide porous body of the present invention is not particularly limited, and is effectively used as, for example, an exhaust gas purification catalyst, a VOCs purification catalyst, a reforming catalyst, an air cleaner catalyst, and the like. Further, the specific method of using the composite metal oxide porous body of the present invention is not particularly limited. For example, when used as an exhaust gas purification catalyst, a gas containing a harmful component to be treated and a catalyst are batch-type or continuous. The harmful components can be purified by contact with each other. Examples of harmful components to be treated include NO x , CO, HC, SO x in exhaust gas.

このような本発明の複合金属酸化物多孔体を得る方法は特に限定されないが、前述の金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子とをより確実にナノレベルで分散及び混合せしめることができるという観点から、以下に詳述する方法が特に好ましい。   The method for obtaining the composite metal oxide porous body of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint that the metal oxide fine particles and the alumina fine particles can be more reliably dispersed and mixed at the nano level, the following. The method described in detail below is particularly preferred.

本発明に好適な複合金属酸化物多孔体の製造方法は、
直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物の粉末と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナの粉末とを、直径150μm以下のマイクロビーズを用いて分散媒中で分散及び混合せしめ、金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子との均一分散液を得る分散混合工程と、
前記均一分散液を乾燥して複合金属酸化物多孔体を得る乾燥工程と、
を含む方法である。
A method for producing a composite metal oxide porous body suitable for the present invention includes:
A metal oxide powder comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less, and an alumina comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less and having at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase and α phase Dispersion and mixing in a dispersion medium using microbeads having a diameter of 150 μm or less to obtain a uniform dispersion of metal oxide fine particles and alumina fine particles,
A drying step of drying the uniform dispersion to obtain a composite metal oxide porous body;
It is a method including.

なお、このような金属酸化物粉末及びアルミナ粉末の製造方法は特に制限されず、例えば、原料となる金属塩の溶液を用いたいわゆる沈殿法や、それによって得られた沈殿を焼成する方法によって、適宜得ることができる。また、このようなγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ粉末は、例えば、非晶質のアルミナ粉末に対して大気中で800℃以上で5時間以上の熱処理を施すことにより得ることができる。   In addition, the manufacturing method of such a metal oxide powder and alumina powder is not particularly limited, for example, by a so-called precipitation method using a solution of a metal salt as a raw material, or a method of firing a precipitate obtained thereby, It can be obtained as appropriate. Further, the alumina powder having at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase, and α phase is, for example, 800 ° C. in the atmosphere with respect to amorphous alumina powder. It can obtain by performing the heat processing for 5 hours or more by the above.

本発明で用いる金属酸化物粉末の平均粒径は、特に制限されないが、ナノサイズの微粒子が効率良く得られるようになるという観点から、200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。また、本発明で用いるアルミナ粉末の平均粒径も、特に制限されないが、ナノサイズの微粒子が効率良く得られるようになるという観点から、200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。さらに、処理前の金属酸化物粉末とアルミナ粉末の粒径に大きな差がないことが好ましく、一方の平均粒径が他方の平均粒径の1〜5倍程度であることが好ましい。   The average particle diameter of the metal oxide powder used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 200 nm or less and more preferably 100 nm or less from the viewpoint that nano-sized fine particles can be efficiently obtained. preferable. The average particle size of the alumina powder used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less from the viewpoint that nano-sized fine particles can be obtained efficiently. preferable. Furthermore, it is preferable that there is no great difference in the particle size between the metal oxide powder before the treatment and the alumina powder, and one average particle size is preferably about 1 to 5 times the other average particle size.

前記分散混合工程で用いるマイクロビーズは、直径150μm以下のものであることが必要であり、10〜100μmのものであることがより好ましく、15〜50μmのものであることが特に好ましい。マイクロビーズの直径が150μmを超えていると、十分に小さいナノサイズの微粒子、更にはナノレベルの均一混合状態が達成されず、結果として高温耐久性に十分に優れた複合金属酸化物多孔体が得られない。また、マイクロビーズの直径が150μmを超えていると、粒子自体の組成変形や結晶の破壊が発生し、この観点からも十分な耐熱性が得られない。   The microbeads used in the dispersion and mixing step need to have a diameter of 150 μm or less, more preferably 10 to 100 μm, and particularly preferably 15 to 50 μm. If the diameter of the microbeads exceeds 150 μm, sufficiently small nano-sized fine particles, and furthermore, a nano-level uniform mixed state cannot be achieved, and as a result, a composite metal oxide porous body sufficiently excellent in high-temperature durability is obtained. I can't get it. On the other hand, when the diameter of the microbead exceeds 150 μm, the composition of the particle itself is deformed and the crystal is broken, and sufficient heat resistance cannot be obtained from this viewpoint.

また、分散混合工程において用いるマイクロビーズの直径は、前述の金属酸化物粉末及びアルミナ粉末の平均粒径の250〜1000倍のものが好ましい。マイクロビーズの直径が前記下限未満では分散の効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると十分に小さいナノサイズの微粒子が得られにくくなる傾向にある。   The diameter of the microbeads used in the dispersion mixing step is preferably 250 to 1000 times the average particle diameter of the metal oxide powder and alumina powder. If the diameter of the microbead is less than the lower limit, the dispersion efficiency tends to decrease. On the other hand, if the microbead exceeds the upper limit, sufficiently small nano-sized fine particles tend to be hardly obtained.

さらに、用いるマイクロビーズの材質は特に制限されず、例えばジルコニア、ガラス等が挙げられる。このようなマイクロビーズの材質は、用いる金属酸化物やアルミナに応じて適宜選択されることが好ましい。   Furthermore, the material of the microbead used is not particularly limited, and examples thereof include zirconia and glass. The material of such microbeads is preferably selected as appropriate according to the metal oxide or alumina used.

前記分散混合工程で用いる分散媒は、得られる金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子とを分散させることができる液体であればよく、特に制限されないが、水等が好適に用いられる。また、かかる分散媒に他の成分を添加する必要は特にないが、後述するように分散媒のpHを調整する場合は、そのための酢酸等の酸、アンモニア等の塩基、緩衝剤等を適宜添加してもよい。   The dispersion medium used in the dispersion and mixing step is not particularly limited as long as it is a liquid that can disperse the obtained metal oxide fine particles and alumina fine particles, but water or the like is preferably used. In addition, it is not particularly necessary to add other components to such a dispersion medium, but when adjusting the pH of the dispersion medium as will be described later, an acid such as acetic acid, a base such as ammonia, a buffering agent, etc. are appropriately added. May be.

このような分散混合工程において用いる具体的な装置は、上記の分散媒中でマイクロビーズと共に金属酸化物粉末及びアルミナ粉末を混合して金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子との均一分散液を得ることができるものであればよく、特に限定されないが、例えば寿工業株式会社製「ウルトラアペックスミル」を用いれば遠心力による微粒子とマイクロビーズとの効率的な分離が可能となる。   A specific apparatus used in such a dispersion mixing step is to mix a metal oxide powder and an alumina powder together with microbeads in the above dispersion medium to obtain a uniform dispersion of metal oxide fine particles and alumina fine particles. Although it is not particularly limited as long as it can be used, for example, if “Ultra Apex Mill” manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd. is used, the fine particles and the microbeads can be efficiently separated by centrifugal force.

本発明に好適な方法においては、前述の金属酸化物粉末とアルミナ粉末とを上記マイクロビーズを用いて分散媒中で分散及び混合せしめ、金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子とがナノレベルの均一混合状態にある均一分散液を得る(分散混合工程)。このような分散混合工程における分散混合処理の具体的な条件は特に制限されず、通常は室温〜80℃程度の温度で20〜200分程度の処理時間が採用される。   In a method suitable for the present invention, the above-mentioned metal oxide powder and alumina powder are dispersed and mixed in a dispersion medium using the above microbeads, and the metal oxide fine particles and alumina fine particles are in a nano-level uniform mixed state. To obtain a uniform dispersion (dispersion mixing step). Specific conditions of the dispersion mixing process in such a dispersion mixing process are not particularly limited, and a treatment time of about 20 to 200 minutes is usually employed at a temperature of about room temperature to 80 ° C.

また、かかる分散混合工程においては、分散媒のpHを、用いる金属酸化物のゼータ電位及びアルミナのゼータ電位の絶対値がいずれも10mV以上となる領域のpHとすることが好ましい。分散媒のpHが上記条件を満たさない場合、pHによっては分散効率が低下する傾向にある。例えば、図1に示すセリア−ジルコニア複合酸化物(CZ)とアルミナのゼータ電位から明らかな通り、第1金属酸化物としてセリア−ジルコニア複合酸化物を用いる場合は、分散混合工程における分散媒のpHは6〜9とすることが好ましいこととなる。   Further, in such a dispersion mixing step, it is preferable that the pH of the dispersion medium is a pH in a region where the absolute values of the zeta potential of the metal oxide to be used and the zeta potential of alumina are both 10 mV or more. When the pH of the dispersion medium does not satisfy the above conditions, the dispersion efficiency tends to decrease depending on the pH. For example, as apparent from the zeta potential of the ceria-zirconia composite oxide (CZ) and alumina shown in FIG. 1, when the ceria-zirconia composite oxide is used as the first metal oxide, the pH of the dispersion medium in the dispersion mixing step Is preferably 6-9.

さらに、分散混合工程において混合される金属酸化物とアルミナとの混合比(質量比)は、得られる複合金属酸化物多孔体における前記金属酸化物の含有率が45質量%以上となるように前記金属酸化物とアルミナとを混合する必要があり、(金属酸化物の質量):(アルミナの質量)の値が45:55〜80:20であることが好ましい。   Furthermore, the mixing ratio (mass ratio) of the metal oxide and alumina mixed in the dispersion mixing step is such that the content of the metal oxide in the obtained composite metal oxide porous body is 45% by mass or more. It is necessary to mix metal oxide and alumina, and the value of (mass of metal oxide) :( mass of alumina) is preferably 45:55 to 80:20.

本発明に好適な方法においては、上記の分散混合工程に続いて、同工程で得られた金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子との均一分散液を乾燥して複合金属酸化物多孔体を得る(乾燥工程)。このような均一分散液を乾燥させる乾燥処理の具体的な条件は特に制限されず、例えば、80〜400℃程度の温度で1〜24時間程度の時間をかけて乾燥せしめる常温又は加熱乾燥、液体窒素を用いて0°以下の温度に凍結させた後に減圧下で乾燥せしめる凍結乾燥といった手法が適宜採用される。   In a method suitable for the present invention, following the above-described dispersion mixing step, a uniform dispersion of metal oxide fine particles and alumina fine particles obtained in the same step is dried to obtain a composite metal oxide porous body (drying). Process). The specific conditions of the drying treatment for drying such a uniform dispersion are not particularly limited, and for example, normal temperature or heat drying that allows drying for about 1 to 24 hours at a temperature of about 80 to 400 ° C., liquid A technique such as freeze-drying in which nitrogen is used to freeze at a temperature of 0 ° C. or less and then dried under reduced pressure is appropriately employed.

また、このような乾燥工程において、以下に詳述するように前記均一分散液に界面活性剤を添加して混合した後に加熱乾燥することが好ましい。このような乾燥方法を採用することにより、多層の構造を有する複合金属酸化物多孔体が得られ、その層の形態を界面活性剤の種類によって制御することが可能となる。また、前記均一分散液に界面活性剤を添加することにより、二次粒子の周囲を界面活性剤で被覆することで二次粒子同士の凝集が抑制されることとなり、さらに界面活性剤の分散効果により凝集により得られた二次粒子の分散性が向上する傾向にある。そして、これらの作用により、所望の中心細孔直径(好ましくは5〜30nm)及び所望の細孔容積(好ましくは0.2cc/g以上)を有する複合金属酸化物多孔体がより効率良く得られ、さらに得られる複合金属酸化物多孔体の高温耐久性がより向上する傾向にある。   Moreover, in such a drying process, it is preferable to heat-dry after adding and mixing a surfactant to the uniform dispersion as described in detail below. By adopting such a drying method, a composite metal oxide porous body having a multilayer structure can be obtained, and the form of the layer can be controlled by the type of the surfactant. In addition, by adding a surfactant to the uniform dispersion, the secondary particles are coated with a surfactant to suppress the aggregation of secondary particles, and further the effect of dispersing the surfactant. Therefore, the dispersibility of secondary particles obtained by aggregation tends to be improved. By these actions, a composite metal oxide porous body having a desired central pore diameter (preferably 5 to 30 nm) and a desired pore volume (preferably 0.2 cc / g or more) can be obtained more efficiently. Further, the high temperature durability of the obtained composite metal oxide porous body tends to be further improved.

かかる乾燥工程で用いる界面活性剤としては、陰イオン系、陽イオン系、非イオン系のいずれのものも用いることができるが、その中でも形成するミセルが内部に狭い空間を形成しうる形状、例えば球状ミセルを形成し易い界面活性剤が好ましい。また、臨界ミセル濃度(cmc)が0.1mol/リットル以下の界面活性剤が好ましく、0.01mol/リットル以下のものがより好ましい。なお、臨界ミセル濃度(cmc)とは、ある界面活性剤がミセルを形成する最低の濃度のことである。   As the surfactant used in the drying step, any of anionic, cationic, and nonionic surfactants can be used. Among them, a shape in which the micelle to be formed can form a narrow space inside, for example, A surfactant that easily forms spherical micelles is preferred. A surfactant having a critical micelle concentration (cmc) of 0.1 mol / liter or less is preferable, and a surfactant having a critical micelle concentration (cmc) of 0.01 mol / liter or less is more preferable. The critical micelle concentration (cmc) is the lowest concentration at which a surfactant forms micelles.

このような界面活性剤としては、以下のものから選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
(i)陰イオン性界面活性剤:
アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、αオレフィンスルホン酸及びその塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、フェニルエーテル硫酸エステル塩、メチルタウリン酸塩、スルホコハク酸塩、エーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、エーテルスルホン酸塩、飽和脂肪酸及びその塩、オレイン酸等の不飽和脂肪酸及びその塩、その他のカルボン酸、スルホン酸、硫酸、リン酸、フェノールの誘導体等。
(ii)非イオン性界面活性剤:
ポリオキシエチレンポリプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシポリプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、多価アルコール(グリコール,グリセリン、ソルビトール、マンニトール、ペンタエリスリトール、ショ糖等)、多価アルコールの脂肪酸部分エステル、多価アルコールのポリオキシエチレン脂肪酸部分エステル、多価アルコールのポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、ポリグリセリン脂肪酸エステル、脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸部分エステル、トリアルキルアミンオキサイド等。
(iii)陽イオン牲界面活性剤:
脂肪酸第一アミン塩、脂肪酸第二アミン塩、脂肪酸第三アミン塩、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルピロジニウム塩、2−アルキル−1−アルキル−1−ヒドロキシエチルイミダゾリニウム塩、N,N−ジアルキルモルホリニウム塩、ポリエチレンポリアミン、脂肪酸アミド塩等の第四級アンモニウム塩等。
(iv)両イオン性界面活性剤:
ベタイン化合物等。
As such a surfactant, at least one selected from the following can be used.
(i) Anionic surfactant:
Alkyl benzene sulfonic acid and its salt, α-olefin sulfonic acid and its salt, alkyl sulfate ester salt, alkyl ether sulfate ester salt, phenyl ether sulfate ester salt, methyl taurate, sulfosuccinate, ether sulfate, alkyl sulfate, ether Sulfonates, saturated fatty acids and salts thereof, unsaturated fatty acids such as oleic acid and salts thereof, other carboxylic acids, sulfonic acids, sulfuric acids, phosphoric acids, phenol derivatives and the like.
(ii) Nonionic surfactant:
Polyoxyethylene polypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene polystyryl phenyl ether, polyoxyethylene polyoxypolypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyhydric alcohol (glycol Glycerin, sorbitol, mannitol, pentaerythritol, sucrose, etc.), polyhydric alcohol fatty acid partial ester, polyhydric alcohol polyoxyethylene fatty acid partial ester, polyhydric alcohol polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylenated castor oil , Polyglycerol fatty acid ester, fatty acid diethanolamide, polyoxyethylene alkylamine, triethanolamine Fatty acid partial esters, trialkylamine oxide and the like.
(iii) Cationic surfactant:
Fatty acid primary amine salt, fatty acid secondary amine salt, fatty acid tertiary amine salt, tetraalkylammonium salt, trialkylbenzylammonium salt, alkylpyrodinium salt, 2-alkyl-1-alkyl-1-hydroxyethylimidazolinium Quaternary ammonium salts such as salts, N, N-dialkylmorpholinium salts, polyethylene polyamines and fatty acid amide salts.
(iv) Amphoteric surfactant:
Betaine compounds and the like.

このような界面活性剤の添加量は、特に制限されないが、得られる複合金属酸化物多孔体に対して2〜40質量%となる範囲、すなわち質量比で複合金属酸化物多孔体:界面活性剤=98〜60:2〜40の範囲が好ましい。界面活性剤の添加量が2質量%未満では添加した効果が小さく、他方、40質量%を超えて添加すると界面活性剤どうしの凝集によって得られた二次粒子の分散性が低下し、また加熱乾燥時に界面活性剤の燃焼による発熱量が大きくなるため金属酸化物の凝集が生じて比表面積が低下し易くなる傾向にある。   The addition amount of such a surfactant is not particularly limited, but is in the range of 2 to 40% by mass with respect to the obtained composite metal oxide porous body, that is, the composite metal oxide porous body: surfactant in a mass ratio. = The range of 98-60: 2-40 is preferable. When the addition amount of the surfactant is less than 2% by mass, the effect of the addition is small. On the other hand, when the addition amount exceeds 40% by mass, the dispersibility of the secondary particles obtained by the aggregation of the surfactants decreases, and heating is performed. Since the amount of heat generated by combustion of the surfactant increases during drying, the metal oxide tends to aggregate and the specific surface area tends to decrease.

かかる乾燥工程における撹拌速度は200sec−1以上とすることが好ましく、10〜30℃の温度で5分間以上撹拌することが好ましい。撹拌による剪断力が大き過ぎると発熱したり装置の消耗が激しくなり、他方、剪断力が小さ過ぎると界面活性剤の分散状態が不十分となる傾向にある。また、撹拌時の温度がこの範囲より低いと撹拌時間が長時間となり、他方、この範囲より高い温度では発熱や装置の消耗が生じ易くなる傾向にある。 The stirring speed in the drying step is preferably 200 sec −1 or more, and is preferably stirred at a temperature of 10 to 30 ° C. for 5 minutes or more. If the shearing force due to agitation is too large, heat will be generated or the apparatus will be exhausted too much. On the other hand, if the shearing force is too small, the dispersed state of the surfactant will tend to be insufficient. Further, if the temperature during stirring is lower than this range, the stirring time becomes longer, and on the other hand, if the temperature is higher than this range, heat generation and apparatus wear tend to occur.

また、このような界面活性剤を用いる乾燥方法における加熱温度は、150〜800℃とすることが好ましい。この温度が150℃より低いと加熱乾燥に長時間必要となり、他方、800℃より高くなると金属酸化物の凝集が生じて比表面積が低下し易くなる傾向にある。また、加熱時間は特に制限されないが、1〜10時間程度が好ましい。   Moreover, it is preferable that the heating temperature in the drying method using such a surfactant shall be 150-800 degreeC. When this temperature is lower than 150 ° C., heat drying is required for a long time. On the other hand, when the temperature is higher than 800 ° C., aggregation of metal oxide occurs and the specific surface area tends to decrease. The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 10 hours.

さらに、このような乾燥方法を採用する場合、界面活性剤と混合された均一分散液を噴霧器にかけ、窒素等のキャリアガスによって大きさの揃ったエアロゾル小滴を生成せしめた後、その小滴を加熱器に通してテフロンフィルタ等の捕集手段によって捕集することが好ましい。このようにすることによって、分散性の高い複合金属酸化物多孔体がより効率良く得られる傾向にある。なお、この場合の流速は特に制限されない。   Furthermore, when adopting such a drying method, a uniform dispersion mixed with a surfactant is applied to a sprayer to generate aerosol droplets of uniform size with a carrier gas such as nitrogen, and then the droplets are removed. It is preferable to collect by a collecting means such as a Teflon filter through a heater. By doing so, a composite metal oxide porous body with high dispersibility tends to be obtained more efficiently. In this case, the flow rate is not particularly limited.

また、本発明に好適な方法おいては、上記の乾燥工程の後に焼成工程を含んでいてもよく、かかる焼成工程においては複合金属酸化物多孔体を400〜1000℃程度の温度で1〜10時間程度の時間保持することが好ましい。このような焼成工程を採用することにより、耐久試験後における担体の比表面積低下による貴金属凝集を抑制できる傾向にある。   Moreover, in the method suitable for this invention, the baking process may be included after said drying process, In this baking process, the composite metal oxide porous body is 1-10 at the temperature of about 400-1000 degreeC. It is preferable to hold for about an hour. By employing such a firing step, noble metal aggregation tends to be suppressed due to a decrease in the specific surface area of the carrier after the durability test.

さらに、本発明に好適な方法においては、前記金属酸化物粉末及び/又は前記アルミナ粉末の表面に貴金属(貴金属微粒子)を担持せしめる前担持工程、或いは、前記金属酸化物微粒子及び前記アルミナ微粒子の表面に貴金属(貴金属微粒子)を担持せしめる後担持工程が更に含まれていることが好ましく、前担持工程が含まれていることがより好ましい。このように貴金属を担持せしめる具体的な方法は特に制限されず、例えば、貴金属塩の溶液に担体となる粉末又は微粒子を接触せしめ、更に必要に応じて還元処理及び/又は焼成処理を施すといった方法が適宜採用される。また、担持される貴金属微粒子の粒径も特に制限されないが、平均粒径が0.1〜10nm程度であることが一般的である。   Further, in a method suitable for the present invention, a pre-supporting step of supporting a noble metal (noble metal fine particles) on the surface of the metal oxide powder and / or the alumina powder, or surfaces of the metal oxide fine particles and the alumina fine particles. It is preferable that a post-supporting step for supporting a precious metal (noble metal fine particles) is further included in the base plate, and a pre-supporting step is more preferable. The specific method for supporting the noble metal in this way is not particularly limited. For example, a method in which powder or fine particles serving as a carrier is brought into contact with a solution of the noble metal salt, and further reduction treatment and / or firing treatment is performed as necessary. Is appropriately adopted. Further, the particle size of the noble metal fine particles supported is not particularly limited, but the average particle size is generally about 0.1 to 10 nm.

なお、前記金属酸化物に貴金属を担持せしめることが好ましい場合は、かかる担持工程が分散混合工程の前に存在することが好ましい(前担持工程)。そのようにすることによって主として金属酸化物微粒子に貴金属を担持せしめることが可能となり、得られる複合金属酸化物多孔体の触媒活性及び高温耐久性がより向上する傾向にある。一方、貴金属を高分散に担持させることが可能であれば、後担持工程であってもよい。   In addition, when it is preferable to carry | support a noble metal on the said metal oxide, it is preferable that this carrying | support process exists before a dispersion | distribution mixing process (pre-carrying process). By doing so, it becomes possible to support the noble metal mainly on the metal oxide fine particles, and the catalytic activity and high-temperature durability of the resulting composite metal oxide porous body tend to be further improved. On the other hand, a post-supporting step may be used as long as the precious metal can be supported in a highly dispersed state.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、直径約10nmの一次粒子の凝集体で且つ平均粒径が110nmである非晶質アルミナの粉末に対して大気中で1000℃5時間の熱処理を施した。熱処理後のアルミナ粉末の比表面積は120m/gであり、またその結晶相をXRDにより確認したところγ相、α相及びθ相の結晶相が混在したものであった。
Example 1
First, an amorphous alumina powder having an average particle diameter of 110 nm and an aggregate of primary particles having a diameter of about 10 nm was heat-treated at 1000 ° C. for 5 hours in the air. The specific surface area of the alumina powder after the heat treatment was 120 m 2 / g, and when the crystal phase was confirmed by XRD, the crystal phases of γ phase, α phase and θ phase were mixed.

次に、このアルミナ粉末と、直径約8nmの一次粒子の凝集体で且つ平均粒径が100nmであるセリウム−ジルコニウム複合酸化物(CZ)の粉末(Ce:Zr=1:1(モル比))とを、両者を質量比で5:5で混合したpH7の水溶液中で、直径50μmのジルコニア製マイクロビーズを用いて120分間分散及び混合せしめた(分散混合工程)。さらに、得られた均一分散液をプロペラ撹拌器を用いて撹拌しながら、ノニオン系界面活性剤(ライオン社製、商品名:レオコン、物質名:ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノ−2−エチルヘキシルエーテル)をCZ粉末と同質量となるように添加した。そして、得られた分散液を、プロペラ撹拌と同時にホモジナイザ撹拌を用いて室温で10分間撹拌(撹拌速度:200sec−1)した後、400℃で5時間かけて加熱乾燥し、CZ微粒子とアルミナ微粒子とからなる複合酸化物多孔体(ACZ粉末、平均粒径:120nm)を得た。 Next, this alumina powder and a cerium-zirconium composite oxide (CZ) powder (Ce: Zr = 1: 1 (molar ratio)) that is an aggregate of primary particles having a diameter of about 8 nm and an average particle diameter of 100 nm. Were dispersed and mixed for 120 minutes using a microbead made of zirconia having a diameter of 50 μm in an aqueous solution of pH 7 in which both were mixed at a mass ratio of 5: 5 (dispersion mixing step). Further, while stirring the obtained uniform dispersion using a propeller stirrer, a nonionic surfactant (manufactured by Lion Corporation, trade name: Leocon, substance name: polyoxyethylene polyoxypropylene mono-2-ethylhexyl ether) Was added so as to have the same mass as the CZ powder. The obtained dispersion was stirred for 10 minutes at room temperature using a homogenizer stirring simultaneously with propeller stirring (stirring speed: 200 sec −1 ), and then heat-dried at 400 ° C. for 5 hours to obtain CZ fine particles and alumina fine particles. A composite oxide porous body (ACZ powder, average particle size: 120 nm) was obtained.

次いで、得られたACZ粉末に、硝酸Ptの硝酸溶液(Pt濃度:4.5wt%)を用いて以下のようにしてPtを担持せしめ、Ptが担持された複合酸化物多孔体(Pt/ACZ粉末)を得た。すなわち、Pt硝酸溶液をACZ粉末に含浸担持せしめ、300℃で3時間焼成した。なお、担持されたPtの量は、ACZ粉末100質量部に対して0.5質量部であった。   Next, Pt is supported on the obtained ACZ powder using a nitric acid solution of Pt nitrate (Pt concentration: 4.5 wt%) as follows, and a composite oxide porous body (Pt / ACZ) supporting Pt is supported. Powder). That is, the Pt nitric acid solution was impregnated and supported on the ACZ powder and baked at 300 ° C. for 3 hours. The amount of supported Pt was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ACZ powder.

さらに、得られたPt/ACZ粉末を金型プレス(1t/cm)で圧粉成形し、粉砕して直径0.5〜1mmのペレット状触媒を得た。 Further, the obtained Pt / ACZ powder was compacted with a mold press (1 t / cm 2 ) and pulverized to obtain a pellet-shaped catalyst having a diameter of 0.5 to 1 mm.

なお、分散混合工程において得られたCZ微粒子の平均粒径は18nmで且つ80質量%以上の粒子が直径24nm以下(D80=24nm)であり、また、アルミナ微粒子の平均粒径は30nmで且つ80質量%以上の粒子が直径44nm以下(D80=44nm)であった。また、得られた複合酸化物多孔体に含有されているアルミナの結晶相はγ相、α相及びθ相の結晶相が混在したものであった。さらに、得られた複合酸化物多孔体の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。   The average particle size of the CZ fine particles obtained in the dispersion mixing step is 18 nm and 80% by mass or more of the particles have a diameter of 24 nm or less (D80 = 24 nm), and the average particle size of the alumina fine particles is 30 nm and 80 nm. More than mass% of particles had a diameter of 44 nm or less (D80 = 44 nm). The crystal phase of alumina contained in the obtained composite oxide porous body was a mixture of crystal phases of γ phase, α phase, and θ phase. Furthermore, the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained composite oxide porous body were as shown in Table 3, respectively.

(実施例2)
アルミナ粉末とCZの粉末との混合比を質量比で4:6とした以外は実施例1と同様にして触媒を得た。得られた触媒におけるCZ微粒子及びアルミナ微粒子の平均粒径等は表2に示すとおりであり、また、得られた触媒の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。
(Example 2)
A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the alumina powder and the CZ powder was 4: 6 by mass ratio. The average particle diameters of CZ fine particles and alumina fine particles in the obtained catalyst are as shown in Table 2, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained catalyst are as shown in Table 3, respectively. there were.

(実施例3)
ACZ粉末へのPt担持は実施せず、CZ粉末に予め以下のようにしてPtを担持した以外は実施例1と同様にして触媒を得た。すなわち、Pt硝酸溶液(Pt濃度:4.5wt%)をCZ粉末に含浸担持せしめ、300℃で3時間焼成した。なお、担持されたPtの量は、CZ粉末100質量部に対して1質量部であった。得られた触媒におけるCZ微粒子及びアルミナ微粒子の平均粒径等は表2に示すとおりであり、また、得られた触媒の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。
(Example 3)
The catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that Pt was not supported on ACZ powder, and Pt was supported on CZ powder in advance as follows. That is, a Pt nitric acid solution (Pt concentration: 4.5 wt%) was impregnated and supported on CZ powder, and calcined at 300 ° C. for 3 hours. The amount of supported Pt was 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the CZ powder. The average particle diameters of CZ fine particles and alumina fine particles in the obtained catalyst are as shown in Table 2, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained catalyst are as shown in Table 3, respectively. there were.

(比較例1)
非晶質アルミナ粉末に対する熱処理を施さずそのまま用いた以外は実施例1と同様にして触媒を得た。得られた触媒におけるCZ微粒子及びアルミナ微粒子の平均粒径等は表2に示すとおりであり、また、得られた触媒の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。
(Comparative Example 1)
A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amorphous alumina powder was used as it was without being subjected to a heat treatment. The average particle diameters of CZ fine particles and alumina fine particles in the obtained catalyst are as shown in Table 2, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained catalyst are as shown in Table 3, respectively. there were.

(比較例2)
アルミナ粉末とCZの粉末との混合比を質量比で6:4とした以外は実施例1と同様にして触媒を得た。得られた触媒におけるCZ微粒子及びアルミナ微粒子の平均粒径等は表2に示すとおりであり、また、得られた触媒の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。
(Comparative Example 2)
A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the alumina powder and the CZ powder was 6: 4 by mass ratio. The average particle diameters of CZ fine particles and alumina fine particles in the obtained catalyst are as shown in Table 2, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained catalyst are as shown in Table 3, respectively. there were.

(比較例3)
25%アンモニア水溶液800gを溶解した水溶液を撹拌し、その中に硝酸アルミニウム九水和物2.8モル、硝酸セリウム(III)0.5モル、硝酸ジルコニウム二水和物0.5モルを混合した水溶液を素早く添加し、10分間撹拌した。得られた沈殿物を濾過し、400℃で5時間乾燥せしめた後、700℃で5時間焼成してCZとアルミナからなる複合金属酸化物多孔体(ACZ粉末、平均CZ粒径:9nm)を得た。そして、このようにして得られたACZ粉末を用いた以外は実施例1と同様にして触媒を得た。得られた触媒におけるCZ微粒子及びアルミナ微粒子の平均粒径等は表2に示すとおりであり、また、得られた触媒の比表面積、中心細孔直径、細孔容積はそれぞれ表3に示すとおりであった。
(Comparative Example 3)
An aqueous solution in which 800 g of 25% aqueous ammonia solution was dissolved was stirred, and 2.8 mol of aluminum nitrate nonahydrate, 0.5 mol of cerium (III) nitrate, and 0.5 mol of zirconium nitrate dihydrate were mixed therein. The aqueous solution was quickly added and stirred for 10 minutes. The obtained precipitate was filtered, dried at 400 ° C. for 5 hours, and then fired at 700 ° C. for 5 hours to obtain a composite metal oxide porous body composed of CZ and alumina (ACZ powder, average CZ particle size: 9 nm). Obtained. And the catalyst was obtained like Example 1 except having used the ACZ powder obtained by doing in this way. The average particle diameters of CZ fine particles and alumina fine particles in the obtained catalyst are as shown in Table 2, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the obtained catalyst are as shown in Table 3, respectively. there were.

Figure 2007063057
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Figure 2007063057
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<高温耐久性試験>
表1に示す組成を有するリッチガスとリーンガスを全流量が330ml/minとなるように5分間隔で交互に流した雰囲気中で、前記実施例及び前記比較例で得られた各ペレット状触媒1.5gを1000℃に5時間保持し、かかる耐久試験後の比表面積、中心細孔直径、細孔容積を測定した。得られた結果を表3に示す。
<High temperature durability test>
Each pellet-like catalyst obtained in the examples and the comparative examples in the atmosphere in which rich gas and lean gas having the composition shown in Table 1 are alternately flowed at intervals of 5 minutes so that the total flow rate is 330 ml / min. 5 g was held at 1000 ° C. for 5 hours, and the specific surface area, central pore diameter, and pore volume after the durability test were measured. The obtained results are shown in Table 3.

<触媒性能評価試験>
常圧固定床流通反応装置を用い、前記実施例及び前記比較例で得られた各ペレット状触媒(初期品)1gとそれらに高温耐久性試験を施したもの(耐久試験後品)1gとのそれぞれに対して、表4に示す組成を有するリッチガスとリーンガスを全流量が7L/minとなるように1秒間隔で流通させ、入りガス温度を100〜500℃とした各温度におけるHC浄化率を測定し、それぞれのHC50%浄化温度を求めた。得られた結果を表3に示す。
<Catalyst performance evaluation test>
Using an atmospheric pressure fixed bed flow reactor, 1 g of each pellet-shaped catalyst (initial product) obtained in the examples and the comparative examples and 1 g of those subjected to a high temperature durability test (product after durability test) For each, a rich gas and a lean gas having the composition shown in Table 4 were circulated at intervals of 1 second so that the total flow rate was 7 L / min, and the HC purification rate at each temperature was 100 to 500 ° C. Measurements were made to determine the respective 50% HC purification temperature. The obtained results are shown in Table 3.

Figure 2007063057
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<酸素放出速度及び酸素貯蔵能試験>
前記実施例及び前記比較例で得られた各ペレット状触媒(初期品)とそれらに高温耐久性試験を施したもの(耐久試験後品)とのそれぞれに対して、前述の方法によって酸素放出速度及びTotal酸素貯蔵能を測定した。得られた結果を表3に示す。
<Oxygen release rate and oxygen storage capacity test>
For each of the pellet-like catalysts (initial products) obtained in the examples and comparative examples and those subjected to a high temperature durability test (products after the durability test), the oxygen release rate by the method described above. And the total oxygen storage capacity was measured. The obtained results are shown in Table 3.

表3に示した結果から明らかな通り、本発明の複合金属酸化物多孔体からなる触媒(実施例1〜3)は、高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能が高水準に維持されており、高温耐久性に非常に優れたものであった。中でも、貴金属を前担持工程においてCZ粉末に担持せしめて得た複合金属酸化物多孔体からなる触媒(実施例3)は特に高温耐久性に優れたものであった。   As is clear from the results shown in Table 3, the specific surface area and purification performance of the catalysts (Examples 1 to 3) composed of the composite metal oxide porous body of the present invention are maintained at a high level even after the high temperature durability test. It was excellent in high temperature durability. Especially, the catalyst (Example 3) which consists of a composite metal oxide porous body obtained by carrying | supporting a noble metal on the CZ powder in the pre-loading process was especially excellent in high temperature durability.

以上説明したように、本発明によれば、高温耐久性に非常に優れており、高温耐久試験後であっても比表面積及び浄化性能が高水準に維持される複合金属酸化物多孔体を提供することが可能となる。したがって、本発明は、高温耐久性に優れた排ガス浄化用触媒等を提供する技術として非常に有用である。   As described above, according to the present invention, there is provided a composite metal oxide porous body that is very excellent in high-temperature durability and that maintains a high specific surface area and purification performance even after a high-temperature durability test. It becomes possible to do. Therefore, the present invention is very useful as a technique for providing an exhaust gas purifying catalyst and the like excellent in high temperature durability.

セリア−ジルコニア複合酸化物(CZ)とアルミナのゼータ電位を示すグラフである。It is a graph which shows the zeta potential of a ceria-zirconia composite oxide (CZ) and alumina.

Claims (9)

直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物微粒子と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナ微粒子とを備え、前記金属酸化物の含有率が45質量%以上であり、且つ、1000℃で5時間の耐久試験後における比表面積が40m/g以上であることを特徴とする複合金属酸化物多孔体。 Alumina fine particles comprising metal oxide fine particles composed of primary particles having a diameter of 50 nm or less, and primary particles composed of primary particles having a diameter of 50 nm or less and having at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase and α phase. And a metal oxide content of 45% by mass or more, and a specific surface area of 40 m 2 / g or more after an endurance test at 1000 ° C. for 5 hours. Porous body. 前記金属酸化物微粒子と前記アルミナ微粒子とがナノレベルで均一混合されていることを特徴とする請求項1に記載の複合金属酸化物多孔体。   2. The composite metal oxide porous body according to claim 1, wherein the metal oxide fine particles and the alumina fine particles are uniformly mixed at a nano level. 前記金属酸化物が酸素貯蔵能を有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の複合金属酸化物多孔体。   The composite metal oxide porous body according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide has an oxygen storage capacity. 1000℃で5時間の耐久試験後における中心細孔直径が5〜30nmで且つ前記耐久試験後における細孔径が0.1μm以下の細孔の細孔容積が0.2cc/g以上であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。   The pore volume of the pores having a center pore diameter of 5 to 30 nm after a durability test at 1000 ° C. for 5 hours and a pore diameter of 0.1 μm or less after the durability test is 0.2 cc / g or more. The composite metal oxide porous body according to any one of claims 1 to 3, wherein the porous body is a composite metal oxide. 1000℃で5時間の耐久試験後における酸素放出速度が1.5μmol−O/g・sec以上であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。 The mixed metal oxidation according to any one of claims 1 to 4, wherein an oxygen release rate after an endurance test at 1000 ° C for 5 hours is 1.5 µmol-O 2 / g · sec or more. Porous material. 1000℃で5時間の耐久試験後におけるTotal酸素貯蔵能が200μmol−O/g以上であることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。 The composite metal oxide porous body according to any one of claims 1 to 5, wherein a total oxygen storage capacity after an endurance test at 1000 ° C for 5 hours is 200 µmol-O 2 / g or more. . 直径50nm以下の一次粒子からなる金属酸化物の粉末と、直径50nm以下の一次粒子からなり且つγ相、δ相、θ相及びα相からなる群から選択される少なくとも一つの結晶相を有するアルミナの粉末とを、直径150μm以下のマイクロビーズを用いて分散媒中で分散及び混合せしめ、金属酸化物微粒子とアルミナ微粒子との均一分散液を得る分散混合工程と、
前記均一分散液を乾燥して複合金属酸化物多孔体を得る乾燥工程と、
を含む方法により得られたものであることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。
A metal oxide powder comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less, and an alumina comprising primary particles having a diameter of 50 nm or less and having at least one crystal phase selected from the group consisting of γ phase, δ phase, θ phase and α phase Dispersion and mixing in a dispersion medium using microbeads having a diameter of 150 μm or less to obtain a uniform dispersion of metal oxide fine particles and alumina fine particles,
A drying step of drying the uniform dispersion to obtain a composite metal oxide porous body;
The composite metal oxide porous body according to any one of claims 1 to 6, which is obtained by a method comprising:
前記金属酸化物微粒子及び/又は前記アルミナ微粒子に担持されている貴金属を更に備えていることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。   The composite metal oxide porous body according to any one of claims 1 to 7, further comprising a noble metal supported on the metal oxide fine particles and / or the alumina fine particles. 前記複合金属酸化物多孔体が排ガス浄化用触媒であることを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の複合金属酸化物多孔体。   The composite metal oxide porous body according to any one of claims 1 to 8, wherein the composite metal oxide porous body is an exhaust gas purifying catalyst.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008264703A (en) * 2007-04-20 2008-11-06 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas purifying catalyst and manufacturing method thereof
JP2009227541A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Toyota Central R&D Labs Inc Compound oxide, exhaust gas purification catalyst using the same and production method of compound oxide
JP2010047432A (en) * 2008-08-19 2010-03-04 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Aggregate of particles and manufacturing method thereof
WO2011030875A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 株式会社豊田中央研究所 Composite metal oxide porous body, catalyst using same, and method for producing each
JP2012236763A (en) * 2012-07-17 2012-12-06 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Method for producing particle aggregate
JP2013208582A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology γ-ALUMINA FOR CATALYST CARRIER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP2015085241A (en) * 2013-10-29 2015-05-07 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP2015202440A (en) * 2014-04-11 2015-11-16 株式会社豊田中央研究所 Catalyst for voc decomposition removal, production method thereof, and voc decomposition removal method using the same
JP2018008255A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社豊田中央研究所 Catalyst carrier for purifying exhaust gas, catalyst for purifying exhaust gas using the same, and manufacturing method of catalyst carrier for purifying exhaust gas
WO2018012562A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-18 イビデン株式会社 Honeycomb structure and production method for said honeycomb structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279027A (en) * 1993-02-10 1994-10-04 Rhone Poulenc Chim Composition based on mixture of zirconium oxide and cerium oxide and method for synthetic production and use thereof
JPH1029877A (en) * 1996-07-18 1998-02-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Porous material
JPH10182155A (en) * 1996-10-07 1998-07-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Multiple oxide, multiple oxide support and catalyst containing the multiple oxide
JPH10249198A (en) * 1997-03-10 1998-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Catalyst for purifying exhaust gas and production thereof
JP2003245554A (en) * 2002-02-22 2003-09-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Hydrogen generating catalyst

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279027A (en) * 1993-02-10 1994-10-04 Rhone Poulenc Chim Composition based on mixture of zirconium oxide and cerium oxide and method for synthetic production and use thereof
JPH1029877A (en) * 1996-07-18 1998-02-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Porous material
JPH10182155A (en) * 1996-10-07 1998-07-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Multiple oxide, multiple oxide support and catalyst containing the multiple oxide
JPH10249198A (en) * 1997-03-10 1998-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Catalyst for purifying exhaust gas and production thereof
JP2003245554A (en) * 2002-02-22 2003-09-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Hydrogen generating catalyst

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008264703A (en) * 2007-04-20 2008-11-06 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas purifying catalyst and manufacturing method thereof
JP2009227541A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Toyota Central R&D Labs Inc Compound oxide, exhaust gas purification catalyst using the same and production method of compound oxide
JP2010047432A (en) * 2008-08-19 2010-03-04 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Aggregate of particles and manufacturing method thereof
JP5534249B2 (en) * 2009-09-11 2014-06-25 株式会社豊田中央研究所 Composite metal oxide porous body, catalyst using the same, and production method thereof
WO2011030875A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 株式会社豊田中央研究所 Composite metal oxide porous body, catalyst using same, and method for producing each
US9556023B2 (en) 2009-09-11 2017-01-31 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Porous composite metal oxide, catalyst using the same, and methods for producing the porous composite metal oxide and the catalyst
JPWO2011030875A1 (en) * 2009-09-11 2013-02-07 株式会社豊田中央研究所 Composite metal oxide porous body, catalyst using the same, and production method thereof
JP2013208582A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology γ-ALUMINA FOR CATALYST CARRIER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP2012236763A (en) * 2012-07-17 2012-12-06 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Method for producing particle aggregate
JP2015085241A (en) * 2013-10-29 2015-05-07 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP2015202440A (en) * 2014-04-11 2015-11-16 株式会社豊田中央研究所 Catalyst for voc decomposition removal, production method thereof, and voc decomposition removal method using the same
WO2018012562A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-18 イビデン株式会社 Honeycomb structure and production method for said honeycomb structure
CN109414691A (en) * 2016-07-14 2019-03-01 揖斐电株式会社 The manufacturing method of honeycomb structure and the honeycomb structure
JPWO2018012562A1 (en) * 2016-07-14 2019-05-09 イビデン株式会社 Honeycomb structure and method for manufacturing the honeycomb structure
JP2018008255A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社豊田中央研究所 Catalyst carrier for purifying exhaust gas, catalyst for purifying exhaust gas using the same, and manufacturing method of catalyst carrier for purifying exhaust gas

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