JP2007301471A - Catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst.
近年、地球環境保護の観点から、自動車等の内燃機関から排出される炭化水素(HC)やNOX等が問題視されている。そして、このような内燃機関の排ガス中の有害成分を除去するために、従来から様々な排ガス浄化用触媒が用いられてきた。このような排ガス浄化用触媒は、一般に、三元触媒やNOX吸蔵還元型触媒等が用いられている。また、このような排ガス浄化用触媒は、硫黄成分を含む排ガスに曝された場合に、硫黄成分を安定な硫酸塩あるいは亜硫酸塩として吸蔵してしまう。そして、排ガス浄化用触媒に吸蔵された硫黄成分が蓄積すると触媒活性が低下する(硫黄被毒)。また、吸蔵された硫黄成分は、高温リッチ状態で脱離し、排ガス中の水素と反応して強い臭気を発生させる硫化水素(H2S)として排出される。そのため、H2Sの発生を抑えながら排ガスを浄化することが可能な排ガス浄化用触媒の研究がなされ、H2Sの発生を抑制するために、ニッケルや鉄等の成分を触媒に担持させることが有効である旨が知られている。 Recently, in view of global environmental protection, hydrocarbons (HC) and NO X, etc. discharged from the internal combustion engine such as an automobile is seen as a problem. In order to remove harmful components in the exhaust gas of such an internal combustion engine, various exhaust gas purification catalysts have been conventionally used. Such exhaust gas purifying catalyst is generally a three-way catalyst and the NO X storage reduction catalyst or the like is used. In addition, such an exhaust gas purifying catalyst occludes the sulfur component as a stable sulfate or sulfite when exposed to an exhaust gas containing a sulfur component. And if the sulfur component occluded in the exhaust gas purification catalyst accumulates, the catalytic activity decreases (sulfur poisoning). Further, the occluded sulfur component is desorbed in a high temperature rich state, and is discharged as hydrogen sulfide (H 2 S) that reacts with hydrogen in the exhaust gas to generate a strong odor. Therefore, research on exhaust gas purifying catalysts capable of purifying exhaust gas while suppressing generation of H 2 S has been conducted, and in order to suppress generation of H 2 S, a component such as nickel or iron is supported on the catalyst. Is known to be effective.
このような鉄が担持された排ガス浄化用触媒としては、例えば、特開2005−138100号公報(特許文献1)において、白金(Pt)とセリア(CeO2)と鉄(Fe)とを含有し、白金と鉄のモル比(鉄/白金)が0.0035〜1.0である排ガス浄化用触媒が開示されている。そして、特許文献1に記載の実施例1においては、Ptが1.1質量%担持されたCeO279.5%と、アルミナゾル9.9質量%と、γ−アルミナ10.6質量%とを混合して得られたスラリーをモノリス基材に担持させ、これにRhを0.35g/L、Feを0.53g/Lの割合で担持させた排ガス浄化用触媒が開示されている。
As such an exhaust gas purifying catalyst on which iron is supported, for example, in JP 2005-138100 A (Patent Document 1), platinum (Pt), ceria (CeO 2 ), and iron (Fe) are contained. An exhaust gas purifying catalyst having a platinum to iron molar ratio (iron / platinum) of 0.0035 to 1.0 is disclosed. In Example 1 described in
しかしながら、このような特許文献1に記載の排ガス浄化用触媒においては、H2Sの発生を抑制する効果は十分なものではなく、また、長期間使用した場合には、触媒活性を十分に維持することができなかった。
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、排ガスを浄化させる際に硫化水素の生成を十分に抑制することができ、更には長期間使用した場合においても触媒活性を維持することが可能な排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can sufficiently suppress the generation of hydrogen sulfide when purifying exhaust gas. Furthermore, even when used for a long period of time, the catalytic activity is improved. An object of the present invention is to provide a catalyst for exhaust gas purification that can be maintained.
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、セリア含有複合酸化物からなる担体粉末(A)と、アルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有する担体粉末(B)と、担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された貴金属と、担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された鉄化合物とを含む排ガス浄化用触媒であって、担体粉末(A)に、触媒に含まれる鉄化合物の総量の45質量%以上(金属換算)の鉄化合物を選択的に担持させて得られる排ガス浄化用触媒によって、H2Sの生成を抑制する効果が相乗的に向上し、排ガスを浄化させる際に硫化水素の生成を十分に抑制でき、しかも長期間使用した場合においても触媒活性を維持することが可能となることを見出し、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 found that a carrier powder (A) composed of a ceria-containing composite oxide and a carrier powder (B) containing alumina and / or zirconia as a main component. An exhaust gas purifying catalyst comprising a noble metal supported on carrier powder (A) and / or carrier powder (B) and an iron compound supported on carrier powder (A) and / or carrier powder (B). The generation of H 2 S is suppressed by an exhaust gas purifying catalyst obtained by selectively supporting 45 mass% or more (metal equivalent) of the iron compound contained in the catalyst on the carrier powder (A). The effect of synergistically improving, it is found that the generation of hydrogen sulfide can be sufficiently suppressed when purifying exhaust gas, and the catalytic activity can be maintained even when used for a long time. It was completed
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、セリア含有複合酸化物からなる担体粉末(A)と、
アルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有する担体粉末(B)と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された貴金属と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された鉄化合物と、
を含む排ガス浄化用触媒であって、
担体粉末(A)に担持された前記鉄化合物の量が、前記触媒に含まれる前記鉄化合物の総量に対して金属換算で45質量%以上であること、
を特徴とするものである。
That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier powder (A) comprising a ceria-containing composite oxide,
A carrier powder (B) containing alumina and / or zirconia as a main component;
A noble metal supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B);
An iron compound supported on carrier powder (A) and / or carrier powder (B);
An exhaust gas purifying catalyst containing
The amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is 45% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of the iron compound contained in the catalyst;
It is characterized by.
上記本発明の排ガス浄化用触媒としては、担体粉末(B)に担持された前記貴金属の量が、前記触媒に含まれる前記貴金属の総量に対して金属換算で65質量%以上(より好ましくは80質量%以上)であることが好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the noble metal supported on the carrier powder (B) is 65% by mass or more (more preferably 80%) in terms of metal with respect to the total amount of the noble metal contained in the catalyst. (Mass% or more) is preferable.
また、上記本発明の排ガス浄化用触媒としては、担体粉末(A)に担持された前記鉄化合物の量が、前記触媒に含まれる前記鉄化合物の総量に対して金属換算で80質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましい。更に、上記本発明の排ガス浄化用触媒としては、担体粉末(A)と担体粉末(B)との質量比が20:80〜75:25の範囲にあることが好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is 80% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of the iron compound contained in the catalyst. More preferably, it is more preferably 95% by mass or more. Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the mass ratio of the carrier powder (A) and the carrier powder (B) is preferably in the range of 20:80 to 75:25.
なお、本発明の排ガス浄化用触媒によって、上記目的が達成され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、本発明においては、特に硫黄被毒されやすいセリアが含有された担体粉末(A)に、触媒中に含まれるFe化合物の総量の45質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上(金属換算)を選択的に担持させているため、セリアに蓄積された硫黄をSOxとして脱離し易くすることが可能となる。そのため、触媒全体(特に担体粉末(A))から脱離するSOxの割合を多くできることから、H2Sの発生が抑制される。また、Fe化合物とアルミナとが共存すると担体の耐熱性が低下し、これによって担体の表面積の低下及び貴金属の活性低下が引き起こされる傾向にあるが、本発明においては、アルミナ及び/又はジルコニアを主成分とする担体粉末(B)に含有されるFe化合物の量が少ないため、触媒活性を維持し易くできると推察する。 Although the reason why the above object is achieved by the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not necessarily clear, the present inventors speculate as follows. That is, in the present invention, the carrier powder (A) containing ceria that is particularly susceptible to sulfur poisoning is 45% by mass or more of the total amount of Fe compounds contained in the catalyst, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably. it becomes possible to easily desorbed since the selectively allowed to support more than 90 wt% (metal basis) of sulfur stored in the ceria as sO x. Therefore, since the proportion of SO x desorbed from the entire catalyst (particularly the carrier powder (A)) can be increased, the generation of H 2 S is suppressed. Further, when the Fe compound and alumina coexist, the heat resistance of the support decreases, and this tends to cause a decrease in the surface area of the support and a decrease in the activity of the noble metal. In the present invention, however, alumina and / or zirconia is mainly used. It is assumed that the catalyst activity can be easily maintained because the amount of the Fe compound contained in the carrier powder (B) as a component is small.
また、担体粉末(B)に担持された前記貴金属の量を、前記触媒に含まれる前記貴金属の総量に対して金属換算で65質量%以上(より好ましくは80質量%以上)とした場合においては、触媒活性が更に高度に維持される傾向にある。すなわち、担体粉末(B)に貴金属を高濃度で選択的に担持させた場合には、Fe化合物と貴金属とが接触する確率が低下するため、触媒使用時にFe化合物が貴金属の表面を覆うことに起因する触媒活性の低下がより防止される傾向にある。 In the case where the amount of the noble metal supported on the carrier powder (B) is 65% by mass or more (more preferably 80% by mass or more) in terms of metal with respect to the total amount of the noble metal contained in the catalyst. The catalytic activity tends to be maintained at a higher level. That is, when the noble metal is selectively supported at a high concentration on the carrier powder (B), the probability that the Fe compound and the noble metal come into contact with each other decreases, so that the Fe compound covers the surface of the noble metal when using the catalyst. There is a tendency that the resulting decrease in catalytic activity is more prevented.
本発明によれば、排ガスを浄化させる際に硫化水素の生成を抑制することができ、更には長期間使用した場合においても触媒活性を維持することが可能な排ガス浄化用触媒を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst that can suppress the generation of hydrogen sulfide when purifying exhaust gas, and can maintain the catalytic activity even when used for a long period of time. It becomes possible.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
本発明の排ガス浄化用触媒は、セリア含有複合酸化物からなる担体粉末(A)と、
アルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有する担体粉末(B)と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された貴金属と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された鉄化合物と、
を含む排ガス浄化用触媒であって、
担体粉末(A)に担持された前記鉄化合物の量が、前記触媒に含まれる前記鉄化合物の総量に対して金属換算で45質量%以上であること、
を特徴とするものである。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier powder (A) comprising a ceria-containing composite oxide,
A carrier powder (B) containing alumina and / or zirconia as a main component;
A noble metal supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B);
An iron compound supported on carrier powder (A) and / or carrier powder (B);
An exhaust gas purifying catalyst containing
The amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is 45% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of the iron compound contained in the catalyst;
It is characterized by.
本発明にかかる担体粉末(A)としては、セリアを含有する複合酸化物からなるものであればよく、特に制限されず、セリアと他の金属酸化物とを複合化させた公知の複合酸化物からなる担体粉末を適宜用いることができる。このような他の金属酸化物としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、シリカ−アルミナ、アルカリ土類金属元素、希土類元素、3A族元素等の排ガス浄化用触媒の担体に用いることが可能な金属の酸化物が挙げられる。また、このような他の金属酸化物は1種をセリアと複合化させてもよく、あるいは複数種をセリアと複合化させてもよい。 The carrier powder (A) according to the present invention is not particularly limited as long as it is composed of a complex oxide containing ceria, and is a known complex oxide obtained by complexing ceria and another metal oxide. A carrier powder made of can be used as appropriate. Examples of such other metal oxides include alumina, titania, zirconia, silica, silica-alumina, alkaline earth metal elements, rare earth elements, group 3A elements, and the like that can be used as a carrier for exhaust gas purification catalysts. The oxide of this is mentioned. Further, such other metal oxides may be combined with one kind of ceria, or plural kinds may be combined with ceria.
また、このような担体粉末(A)としては、具体的には、セリア−ジルコニア複合酸化物、アルミナ−セリア複合酸化物、アルミナ−セリア−ジルコニア複合酸化物、シリカ−セリア−ジルコニア複合酸化物、シリカ−セリア複合酸化物等が挙げられ、ジルコニアによるセリアの構造安定化に基いて高い酸素貯蔵能が得られるという観点から、セリア−ジルコニア複合酸化物、シリカ−セリア−ジルコニア複合酸化物を用いることが好ましく、セリア−ジルコニア複合酸化物が特に好ましい。 As such carrier powder (A), specifically, ceria-zirconia composite oxide, alumina-ceria composite oxide, alumina-ceria-zirconia composite oxide, silica-ceria-zirconia composite oxide, Examples include silica-ceria composite oxides, and ceria-zirconia composite oxides and silica-ceria-zirconia composite oxides are used from the viewpoint that high oxygen storage capacity can be obtained based on the structural stabilization of ceria by zirconia. Is preferred, and ceria-zirconia composite oxide is particularly preferred.
また、担体粉末(A)としては、その担体中に含まれるセリアの含有量は特に制限されず、目的とする触媒の設計に合せてその量を適宜調整することができ、例えば、触媒をハニカム触媒とする場合には、硫黄被毒をより十分に防止するという観点からは、触媒1リットル当たり50g〜5gとすることが好ましい。 In the carrier powder (A), the content of ceria contained in the carrier is not particularly limited, and the amount can be appropriately adjusted according to the design of the target catalyst. In the case of using a catalyst, it is preferably 50 to 5 g per liter of the catalyst from the viewpoint of sufficiently preventing sulfur poisoning.
さらに、このような担体粉末(A)がセリア−ジルコニア複合酸化物である場合においては、セリア(CeO2)とジルコニア(ZrO2)との含有比率は特に制限されないが、金属換算によるモル比(Ce:Zr)で0.8:0.2〜0.1:0.9(より好ましくは0.6:0.4〜0.15:0.85)であることが好ましい。このようなモル比が前記下限未満では、担体粉末(A)に十分な酸素貯蔵能を発揮させることができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、構造安定性が低下するとともに耐硫黄被毒性が低下する傾向にある。例えば、前記モル比を0.5:0.5程度とした場合においては、担体粉末(A)は十分な構造安定性を有するとともに十分な酸素貯蔵能を発揮することがでる。また、前記モル比を0.2:0.8程度とすると、担体粉末(A)は高い構造安定性を有するとともに耐硫黄被毒性がより優れたものとなる。 Furthermore, in the case where such a carrier powder (A) is a ceria-zirconia composite oxide, the content ratio of ceria (CeO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ) is not particularly limited, but the molar ratio ( Ce: Zr) is preferably 0.8: 0.2 to 0.1: 0.9 (more preferably 0.6: 0.4 to 0.15: 0.85). If the molar ratio is less than the lower limit, the carrier powder (A) tends to be unable to exhibit sufficient oxygen storage capacity. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the structural stability is lowered and sulfur resistance is reduced. Toxicity tends to decrease. For example, when the molar ratio is about 0.5: 0.5, the carrier powder (A) has sufficient structural stability and sufficient oxygen storage ability. When the molar ratio is about 0.2: 0.8, the carrier powder (A) has high structural stability and is more excellent in sulfur poisoning resistance.
また、担体粉末(A)におけるセリアと他の金属酸化物との固溶度としては、特に制限されないが、70%以上(より好ましくは90%以上)であることが好ましい。このような固溶体度が前記下限未満では、十分な酸素貯蔵能が得られない傾向にある。なお、このような固溶体度に関しては、特開平9−221304号公報に例示されている酸化物固溶体粒子や方法を採用することができる。さらに、担体粉末(A)の平均粒子径も特に制限されないが、0.1〜10μmであることがより好ましい。 The solid solubility of ceria and other metal oxides in the carrier powder (A) is not particularly limited, but is preferably 70% or more (more preferably 90% or more). When the solid solution degree is less than the lower limit, sufficient oxygen storage ability tends to be not obtained. In addition, regarding such a solid solution degree, the oxide solid solution particle | grains and method which are illustrated by Unexamined-Japanese-Patent No. 9-221304 are employable. Furthermore, the average particle size of the carrier powder (A) is not particularly limited, but is more preferably 0.1 to 10 μm.
また、担体粉末(A)の比表面積としては特に制限されないが、0.1〜100m2/gであることが好ましく、0.5〜30m2/gであることがより好ましい。前記比表面積が前記下限未満では、十分な触媒活性を発揮させるために妥当な量の酸素貯蔵能を示すことが困難となり、他方、前記上限を超えると、硫黄被毒される部分が増加し、前記Fe化合物を担持しても効果的なH2S低減を得ることが困難となる。なお、このような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
また、担体粉末(A)は高温雰囲気中で比表面積の変化を起こさないことが触媒活性維持に対して重要な要素の一つであることから、予め熱履歴(例えば1100℃程度の高温で焼成する等)を加えることによって比表面積を落としたものを利用してもよい。このような観点からは、担体粉末(A)としては、予め熱履歴を加えて比表面積を20m2/g以下としたものを利用してもよい。更に、担体粉末(A)としては、触媒活性の維持とともに硫黄被毒をより十分に抑制するという観点から、予め熱履歴を加えて、比表面積を10m2/g以下、より好ましくは5m2/g以下、更に好ましくは3m2/g以下、特に好ましくは1m2/g以下としたものを利用してもよい。
There are no particular limitations on the specific surface area of the support powder (A), is preferably in the be 0.1 to 100 m 2 / g, more preferably 0.5 to 30 m 2 / g. When the specific surface area is less than the lower limit, it becomes difficult to exhibit an appropriate amount of oxygen storage capacity to exert sufficient catalytic activity, while when the upper limit is exceeded, the sulfur-poisoned portion increases, Even if the Fe compound is supported, it is difficult to obtain an effective H 2 S reduction. Such a specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from the adsorption isotherm using a BET isotherm adsorption equation. Further, the carrier powder (A) is a catalyst that the specific surface area does not change in a high temperature atmosphere. Since this is one of the important factors for maintaining the activity, a material having a specific surface area reduced by adding a heat history (for example, firing at a high temperature of about 1100 ° C.) in advance may be used. From such a viewpoint, as the carrier powder (A), a carrier having a specific surface area of 20 m 2 / g or less by adding a heat history in advance may be used. Furthermore, as the support powder (A), from the viewpoint of more fully suppress the sulfur poisoning with maintenance of catalytic activity, in addition to previously heat history, the specific surface area of 10 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or less, particularly preferably 1 m 2 / g or less may be used.
なお、担体粉末(A)においては、排ガス浄化用触媒の担体に含有させることが可能な各種添加剤(例えば、より高度な熱安定化を図るために添加されるLa、Nd、Y、Pr、Sc、Ba等の熱安定化剤)を適宜含有させてもよい。 In the carrier powder (A), various additives that can be contained in the carrier of the exhaust gas purifying catalyst (for example, La, Nd, Y, Pr, added to achieve higher thermal stabilization) (A heat stabilizer such as Sc or Ba) may be appropriately contained.
さらに、担体粉末(A)の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、以下のような方法を採用することができる。すなわち、上述の担体粉末(A)の原料となる各金属の塩(例えば、硝酸塩)と、更に必要に応じて界面活性剤(例えば、ノニオン系界面活性剤)とを含有する水溶液から、アンモニアの存在下で共沈殿物を生成せしめ、得られた共沈殿物を濾過、洗浄した後に乾燥し、更に焼成する方法等を採用することができる。また、担体粉末(A)として好適なセリア−ジルコニア複合酸化物を製造する場合には、例えば特開平9−221304号公報等に記載の製造方法を参照することができる。 Furthermore, it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of carrier powder (A), A well-known method can be employ | adopted suitably, for example, the following methods can be employ | adopted. That is, from an aqueous solution containing a salt of each metal (for example, nitrate) as a raw material of the carrier powder (A) and, if necessary, a surfactant (for example, a nonionic surfactant), A method in which a coprecipitate is produced in the presence, the obtained coprecipitate is filtered, washed, dried, and further calcined can be employed. In the case of producing a ceria-zirconia composite oxide suitable as the carrier powder (A), for example, the production method described in JP-A-9-221304 can be referred to.
また、本発明にかかる担体粉末(B)は、アルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有するものであればよく、特に制限されず、排ガス浄化用触媒に用いることが可能な公知のアルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有する担体粉末を適宜用いることができる。また、担体粉末(B)においては、主成分であるアルミナ及び/又はジルコニアは担体粉末(B)中に60質量%以上(より好ましくは70質量%以上)含有されていることが好ましい。このような主成分の含有比率が前記下限未満では耐久性が不十分となる傾向にある。 Further, the carrier powder (B) according to the present invention is not particularly limited as long as it contains alumina and / or zirconia as a main component, and is known alumina and / or can be used as an exhaust gas purifying catalyst. Alternatively, a carrier powder containing zirconia as a main component can be used as appropriate. In the carrier powder (B), it is preferable that alumina and / or zirconia as the main component is contained in the carrier powder (B) in an amount of 60% by mass or more (more preferably 70% by mass or more). If the content ratio of such a main component is less than the lower limit, the durability tends to be insufficient.
このような担体粉末(B)としては、例えば、アルミナ担体、アルミナとジルコニアとの複合酸化物を含む担体、ジルコニア担体等を適宜用いることができる。このようなアルミナ担体としては、例えば、α−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ、η−アルミナ、δ−アルミナ等の各種のアルミナからなる担体が挙げられる。また、前記アルミナとしては、市販のアルミナを用いてもよく、更には、硝酸アルミニウム、ハロゲン化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の水溶性アルミニウム溶液から沈殿させて得られるものを用いてもよい。更に、このようなアルミナ担体としては、前述のようなアルミナと、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、3A族元素、遷移金属等の他の金属の酸化物との複合酸化物を含むものであってもよい。例えば、このようなアルミナ担体としては、硫黄被毒の観点からアルミナとチタニアとの複合酸化物を用いてもよく、耐熱性の観点からアルミナとランタナとの複合酸化物を用いてもよい。なお、このような担体粉末(B)として好適なアルミナとランタナの複合酸化物からなる担体としては、例えば、特公平5−21030号公報に記載のアルミナとランタナとの複合酸化物からなる担体(99.95%の純度を有するアルミナと、前記アルミナに対して1.5〜6質量%の割合でランタンを含浸せしめてなり、1200℃、5時間の加熱後における比表面積が60m2/gのアルミナ担体)を挙げることができる。 As such a carrier powder (B), for example, an alumina carrier, a carrier containing a composite oxide of alumina and zirconia, a zirconia carrier and the like can be used as appropriate. Examples of such an alumina carrier include carriers made of various types of alumina such as α-alumina, γ-alumina, θ-alumina, η-alumina, and δ-alumina. Moreover, as said alumina, you may use a commercially available alumina, Furthermore, you may use what is precipitated from water-soluble aluminum solutions, such as aluminum nitrate, aluminum halide, and aluminum sulfate. Further, such an alumina carrier includes a composite oxide of alumina as described above and an oxide of another metal such as an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth element, a group 3A element, or a transition metal. It may be. For example, as such an alumina carrier, a composite oxide of alumina and titania may be used from the viewpoint of sulfur poisoning, or a composite oxide of alumina and lantana may be used from the viewpoint of heat resistance. Examples of the carrier composed of a composite oxide of alumina and lantana suitable as such a carrier powder (B) include, for example, a carrier composed of a composite oxide of alumina and lantana described in Japanese Patent Publication No. 5-21030 ( Alumina having a purity of 99.95% and lanthanum impregnated at a ratio of 1.5 to 6% by mass with respect to the alumina, and having a specific surface area of 60 m 2 / g after heating at 1200 ° C. for 5 hours (Alumina carrier).
また、前記アルミナとジルコニアとの複合酸化物を含む担体としては特に制限されず、排ガス浄化用触媒に用いることが可能な公知のアルミナとジルコニアとの複合酸化物を含む担体を適宜用いることができ、例えば、ジルコニア及びアルミナと、遷移金属、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素等の他の金属の酸化物との複合酸化物を含む担体が挙げられる。更に、前記ジルコニア担体としては特に制限されず、排ガス浄化用触媒に用いることが可能な公知のジルコニア担体を適宜用いることができ、例えば、ジルコニアと、遷移金属、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素等の他の金属の酸化物との複合酸化物を含む担体が挙げられる。 Further, the carrier containing the composite oxide of alumina and zirconia is not particularly limited, and a known carrier containing a composite oxide of alumina and zirconia that can be used for an exhaust gas purification catalyst can be appropriately used. For example, a support containing a composite oxide of zirconia and alumina and an oxide of another metal such as a transition metal, an alkaline earth metal element, a rare earth element, and a group 3A element can be given. Further, the zirconia support is not particularly limited, and a known zirconia support that can be used as a catalyst for exhaust gas purification can be used as appropriate. For example, zirconia, transition metals, alkaline earth metal elements, rare earth elements and Examples thereof include a support containing a complex oxide with an oxide of another metal such as a group 3A element.
また、このような複合酸化物に含有させることが可能な前述の他の金属としては、担体粉末(B)に担持させる貴金属及びその酸化物との相互作用が強く、親和性が大きい傾向にあるという観点からは、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)が好ましい。 In addition, as the other metals that can be contained in such a composite oxide, there is a strong interaction with the noble metal supported on the carrier powder (B) and the oxide, and the affinity tends to be large. From the viewpoint, magnesium (Mg), calcium (Ca), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd) preferable.
また、担体粉末(B)の平均粒子径としては特に制限されないが、0.01〜10μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましい。担体粉末(B)の平均粒子径が前記範囲を超えると、触媒層が剥離し易くなる場合がある。 The average particle size of the carrier powder (B) is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. When the average particle diameter of the carrier powder (B) exceeds the above range, the catalyst layer may be easily peeled off.
また、担体粉末(B)の比表面積としては特に制限されないが、1〜150m2/gであることが好ましく、20〜100m2/gであることがより好ましい。前記比表面積が前記下限未満では、貴金属の分散度が低下し、十分な触媒活性を得ることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、硫黄被毒量が増加する傾向にある。 There are no particular limitations on the specific surface area of the support powder (B), it is preferably 1~150m 2 / g, and more preferably 20 to 100 m 2 / g. When the specific surface area is less than the lower limit, the degree of dispersion of the noble metal tends to be low and it is difficult to obtain sufficient catalytic activity. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the sulfur poisoning amount tends to increase. .
さらに、担体粉末(B)としては、1000℃の温度条件下において5時間の加熱後における比表面積が10m2/g以上のものが好ましく、15m2/g以上のものがより好ましい。 Furthermore, the carrier powder (B) preferably has a specific surface area of 10 m 2 / g or more, more preferably 15 m 2 / g or more after heating for 5 hours under a temperature condition of 1000 ° C.
さらに、担体粉末(B)の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば以下のような方法によって得ることができる。すなわち、上述の複合酸化物の原料となる各金属の塩(例えば、硝酸塩)と、更に必要に応じて界面活性剤(例えば、ノニオン系界面活性剤)とを含有する水溶液から、アンモニアの存在下で上記複合酸化物の共沈殿物を生成せしめ、得られた共沈殿物を濾過、洗浄した後に乾燥し、更に焼成することによって前記複合酸化物からなる担体粉末(B)を得ることができる。また、担体粉末(B)の製造方法としては、例えば、特公平5−21030号公報等に記載の製造方法を参照してもよい。 Furthermore, it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of carrier powder (B), A well-known method can be employ | adopted suitably, For example, it can obtain by the following methods. That is, from the aqueous solution containing each metal salt (for example, nitrate) used as the raw material of the composite oxide and, if necessary, a surfactant (for example, a nonionic surfactant) in the presence of ammonia. The carrier powder (B) made of the composite oxide can be obtained by forming a coprecipitate of the composite oxide and filtering, washing and drying the resulting coprecipitate, followed by firing. Moreover, as a manufacturing method of carrier powder (B), you may refer the manufacturing method as described in Japanese Patent Publication No. 5-21030 etc., for example.
また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、触媒に含有される担体粉末(A)と担体粉末(B)との質量比は20:80〜75:25(より好ましくは30:70〜65:35)の範囲にあることが好ましい。このような担体粉末(A)の質量比が前記下限未満では、酸素貯蔵能が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、硫黄被毒量が増加すると共に、触媒層が剥離し易くなったり、貴金属の耐久性を十分に得られなくなる傾向にある。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the mass ratio of the carrier powder (A) and the carrier powder (B) contained in the catalyst is 20:80 to 75:25 (more preferably 30:70 to 65: 35) is preferable. If the mass ratio of the carrier powder (A) is less than the lower limit, the oxygen storage capacity tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the sulfur poisoning amount increases and the catalyst layer is peeled off. Or the durability of the precious metal tends to be insufficient.
さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された鉄(Fe)化合物が担持されている。本発明にかかるFe化合物は、担体に担持されたFeを含有する化合物を示すものであって、例えばFe酸化物等をいう。このようなFe化合物は、ストイキ状態の近くでH2Sを臭気の少ないSO2に転化し放出する。そのため、本発明においては、H2Sの発生を抑制することが可能となる。 Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, an iron (Fe) compound supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B) is supported. The Fe compound according to the present invention refers to a compound containing Fe supported on a carrier, for example, Fe oxide. Such an Fe compound converts and releases H 2 S into SO 2 with less odor near the stoichiometric state. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress the generation of H 2 S.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において、担体粉末(A)に担持された前記鉄化合物の量が、前記触媒に含まれる前記鉄化合物の総量に対して金属換算で45質量%以上(より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上)である。担体粉末(A)に担持される前記鉄化合物の量が前記下限未満では、担体粉末(A)が硫黄被毒を十分に防止できなくなり、触媒全体の耐硫黄被毒性が低下し、硫化水素の生成を十分に抑制することができない。すなわち、本発明においては、担体粉末(A)に、触媒中に含まれるFe化合物の総量の45質量%以上(金属換算)を選択的に担持させることで、蓄積された硫黄を500〜600℃以下でSOxとして容易に脱離させることを可能とし、触媒全体に吸蔵蓄積される硫黄成分の量を低減させることを可能とする。そのため、高温で排ガスの空燃比がリッチ状態にある場合に、触媒全体(特に担体粉末(A))から脱離するH2Sの量を低減させることができる。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is 45% by mass or more (more preferably) in terms of metal with respect to the total amount of the iron compound contained in the catalyst. Is 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more. When the amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is less than the lower limit, the carrier powder (A) can not sufficiently prevent sulfur poisoning, the sulfur poisoning resistance of the entire catalyst is reduced, and hydrogen sulfide Generation cannot be suppressed sufficiently. That is, in the present invention, the carrier powder (A) is selectively loaded with 45 mass% or more (in metal conversion) of the total amount of Fe compounds contained in the catalyst, so that the accumulated sulfur is 500 to 600 ° C. In the following, SO x can be easily desorbed, and the amount of sulfur component stored and accumulated in the entire catalyst can be reduced. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a rich state at a high temperature, the amount of H 2 S desorbed from the entire catalyst (particularly the carrier powder (A)) can be reduced.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において前記触媒に含まれるFe化合物の総量は特に制限されず、目的とする触媒の設計に合せて適宜その量を調整できるが、例えば、触媒をハニカム触媒とする場合には、硫黄被毒をより十分に防止するという観点からは、金属換算で触媒1リットル当たり0.01〜0.3モル(より好ましくは0.03〜0.2モル)とすることが好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the total amount of the Fe compound contained in the catalyst is not particularly limited, and the amount can be appropriately adjusted according to the design of the target catalyst. For example, the catalyst is a honeycomb catalyst. In this case, from the viewpoint of more sufficiently preventing sulfur poisoning, the amount may be 0.01 to 0.3 mol (more preferably 0.03 to 0.2 mol) per liter of the catalyst in terms of metal. preferable.
さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、Fe化合物は担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)上で高分散状態となっていることが好ましい。Fe化合物が担体により分散された状態とすることによって、Fe化合物の効果が大きくなる傾向にある。 Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the Fe compound is preferably in a highly dispersed state on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B). By making the Fe compound dispersed by the carrier, the effect of the Fe compound tends to increase.
なお、各担体粉末に前記Fe化合物を担持させる方法としては特に制限されず、共沈法、噴霧熱分解法、気相法、含浸法等の公知の方法を適宜採用することができ、例えば、鉄の塩(例えば、炭酸塩、硝酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、硫酸塩)や錯体を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用してもよい。また、担体粉末(A)に担持された鉄化合物の量が触媒に含まれる鉄化合物の総量に対して金属換算で45質量%以上となるように調整するために、例えば、Fe化合物を担持させる操作を担体粉末(A)と担体粉末(B)とでそれぞれ別個に行った後、Fe化合物の担持量が異なる担体粉末(A)と担体粉末(B)とをそれぞれ混ぜ合わせてもよい。 The method for supporting the Fe compound on each carrier powder is not particularly limited, and a known method such as a coprecipitation method, a spray pyrolysis method, a gas phase method, and an impregnation method can be appropriately employed. A method may be employed in which an aqueous solution containing an iron salt (for example, carbonate, nitrate, citrate, acetate, sulfate) or a complex is contacted with the carrier, dried, and further calcined. In order to adjust the amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) to 45% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of iron compound contained in the catalyst, for example, an Fe compound is supported. After the operations are separately performed for the carrier powder (A) and the carrier powder (B), the carrier powder (A) and the carrier powder (B) having different Fe compound loadings may be mixed.
また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に貴金属が担持されている。このような貴金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、金等が挙げられ、得られる排ガス浄化用触媒がより高い触媒活性を示すという観点から、白金、ロジウム、パラジウムが好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a noble metal is supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B). Examples of such noble metals include platinum, rhodium, palladium, osmium, iridium, gold, and the like, and platinum, rhodium, and palladium are preferable from the viewpoint that the obtained exhaust gas purifying catalyst exhibits higher catalytic activity.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において、担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持させる貴金属の担持量は特に制限されず、目的とする触媒の設計に合せて適宜その量を調整できるが、例えば、触媒全体の質量に対して0.1〜5質量%(より好ましくは0.5〜3質量%)の範囲とすることが好ましく、また、触媒をハニカム触媒とする場合には、硫黄被毒をより十分に防止するという観点から触媒1リットル当たり0.1〜5g(より好ましくは0.5〜3g)とすることが好ましい。前記貴金属の担持量が前記下限未満では、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、コストが高騰するとともに粒成長を起こし易くなる傾向にある。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the noble metal supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B) is not particularly limited, and the amount is appropriately determined according to the design of the target catalyst. For example, when the catalyst is a honeycomb catalyst, it is preferable that the amount be in the range of 0.1 to 5% by mass (more preferably 0.5 to 3% by mass) with respect to the total mass of the catalyst. Is preferably 0.1 to 5 g (more preferably 0.5 to 3 g) per liter of the catalyst from the viewpoint of sufficiently preventing sulfur poisoning. If the amount of the noble metal supported is less than the lower limit, the catalytic activity obtained from the noble metal tends to be insufficient. On the other hand, if the amount exceeds the upper limit, the cost increases and grain growth tends to occur.
さらに、担体粉末(B)に担持された前記貴金属の量が、前記触媒に含まれる前記貴金属の総量に対して金属換算で65質量%以上であることが好ましく、80〜99質量%であることがより好ましい。このような担体粉末(B)に対する貴金属の担持量が前記下限未満では、Fe化合物が担体粉末(A)の高濃度で担持されていることから、Fe化合物と貴金属とがより近傍に担持される確率が高くなり、触媒使用時にFe化合物に貴金属の表面が覆われる場合があり、これに起因して触媒活性が低下し易くなる傾向にある。他方、担体粉末(B)に対する貴金属の担持量が前記上限を超えると、十分な酸素貯蔵能が得られない傾向にある。 Furthermore, the amount of the noble metal supported on the carrier powder (B) is preferably 65% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of the noble metal contained in the catalyst, and is 80 to 99% by mass. Is more preferable. When the amount of the noble metal supported on the carrier powder (B) is less than the lower limit, the Fe compound is supported at a high concentration of the carrier powder (A), so that the Fe compound and the noble metal are supported closer. The probability increases, and the surface of the noble metal may be covered with the Fe compound when the catalyst is used, and the catalytic activity tends to decrease due to this. On the other hand, when the amount of the noble metal supported on the carrier powder (B) exceeds the upper limit, sufficient oxygen storage ability tends to be not obtained.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において、前記貴金属はより細粒化された粒子の状態で担体に担持されることが好ましい。このような貴金属の粒子径としては5nm以下であることが好ましく、3nm以下であることがより好ましく、2nm以下であることが更に好ましい。前記貴金属の粒子径が前記上限を超えると高度な触媒活性が得ることが困難になる傾向にある。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the noble metal is preferably supported on a carrier in the form of finer particles. The particle diameter of such noble metal is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and even more preferably 2 nm or less. When the particle diameter of the noble metal exceeds the upper limit, it tends to be difficult to obtain high catalytic activity.
なお、前記担体に前記貴金属を担持させる方法としては特に制限されず、例えば、貴金属の塩(例えば、ジニトロジアミン塩)や錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用することができる。 The method for supporting the noble metal on the carrier is not particularly limited. For example, after bringing an aqueous solution containing a salt of a noble metal (eg, dinitrodiamine salt) or a complex (eg, tetraammine complex) into contact with the carrier. A method of drying and further firing can be employed.
また、本発明の排ガス浄化用触媒の形態は特に制限されず、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態とすることができる。ここで用いられる基材も特に制限されず、得られる触媒の用途等に応じて適宜選択されるが、DPF基材、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用される。また、このような基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。さらに、このような触媒を製造する方法も特に制限されず、例えば、モノリス触媒を製造する場合は、コーディエライトや金属箔から形成されたハニカム形状の基材に、Fe化合物の担持量がそれぞれ異なる担体粉末(A)及び担体粉末(B)を用いてコート層を形成し、それに貴金属を担持せしめる方法が好適に採用される。また、上述の担体粉末(A)及び担体粉末(B)に予め貴金属を担持せしめた後、その貴金属担持粉末を用いて前記基材にコート層を形成する方法で製造してもよい。 The form of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited, and may be a form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. The substrate used here is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the use of the obtained catalyst, etc., but a DPF substrate, a monolith substrate, a pellet substrate, a plate substrate, etc. are suitably employed. Is done. Also, the material of such a base material is not particularly limited, but a base material made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of a metal such as stainless steel including chromium and aluminum is suitably employed. Is done. Further, the method for producing such a catalyst is not particularly limited. For example, in the case of producing a monolithic catalyst, the amount of Fe compound supported on the honeycomb-shaped base material formed from cordierite or metal foil, respectively. A method in which a coat layer is formed using different carrier powder (A) and carrier powder (B) and a noble metal is supported thereon is preferably employed. Alternatively, the above-described carrier powder (A) and carrier powder (B) may be preliminarily supported with a noble metal, and then the coating layer may be formed on the substrate using the noble metal-supported powder.
なお、このような本発明の排ガス浄化用触媒は、これを排ガスと接触させることで、H2Sの発生を十分に抑制しながら排ガスを浄化することができる。そして、本発明の排ガス用浄化触媒を用いた場合には、HCやNOxを十分に浄化することが可能であり、しかも硫黄成分を含む排ガスに曝されてもH2Sの発生が抑制されるともに触媒活性を維持できる。そのため、本発明の排ガス浄化用触媒は、例えば、自動車の内燃機関等から排出される排ガスを浄化するために好適に用いることができる。 In addition, such an exhaust gas purifying catalyst of the present invention can purify the exhaust gas while sufficiently suppressing the generation of H 2 S by bringing the catalyst into contact with the exhaust gas. When the exhaust gas purification catalyst of the present invention is used, it is possible to sufficiently purify HC and NO x , and even when exposed to exhaust gas containing a sulfur component, generation of H 2 S is suppressed. In addition, the catalytic activity can be maintained. Therefore, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be suitably used for purifying exhaust gas discharged from, for example, an internal combustion engine of an automobile.
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.
(製造例1:担体粉末(A))
担体粉末(A)を以下のようにして調製した。すなわち、先ず、硝酸セリウム(III)と硝酸ジルコニルを、金属換算によるCeとZrとのモル比(Ce/Zr)が5/5となるように、混合した水溶液を調製し、続いて、この混合水溶液に含まれるセリウムイオンの1/2のモル数の過酸化水素を含む過酸化水素水を添加し、混合攪拌した後、攪拌しながらアンモニア水に滴下して中和し沈殿を生成させた。
(Production Example 1: Carrier powder (A))
Carrier powder (A) was prepared as follows. That is, first, an aqueous solution in which cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate were mixed so that the molar ratio of Ce to Zr (Ce / Zr) in terms of metal was 5/5 was prepared. A hydrogen peroxide solution containing hydrogen peroxide having a mole number ½ of the cerium ion contained in the aqueous solution was added, mixed and stirred, and then dropped into ammonia water while stirring to neutralize to form a precipitate.
次に、得られたスラリーを水洗、ろ過後、導入空気温度800℃、排出空気温度650℃の雰囲気中に噴霧し、乾燥焼成させるとともに、共存する硝酸アンモニウムを蒸発または分解し、酸化物固溶体粒子を含む担体粉末(A)を調製した。このような酸化物固溶体粒子の固溶度をX線回折による格子定数と出発原料の配合比から算出したところ、固溶度は100%であった。また結晶子の平均径をX線回折パターンの311ピークからシュラーの式を用いて算出したところ、平均径は10nmであった。さらにBET法により測定された担体粉末(A)の比表面積は45m2/gであった。 Next, the obtained slurry is washed with water, filtered, sprayed in an atmosphere having an introduced air temperature of 800 ° C. and a discharged air temperature of 650 ° C., dried and fired, and the coexisting ammonium nitrate is evaporated or decomposed to form oxide solid solution particles. A carrier powder (A) containing was prepared. When the solid solubility of such oxide solid solution particles was calculated from the lattice constant by X-ray diffraction and the blending ratio of the starting materials, the solid solubility was 100%. Moreover, when the average diameter of the crystallites was calculated from the 311 peak of the X-ray diffraction pattern using the Schuler equation, the average diameter was 10 nm. Furthermore, the specific surface area of the carrier powder (A) measured by the BET method was 45 m 2 / g.
(製造例2:担体粉末(B))
担体粉末(B)を以下のようにして調製した。すなわち、先ず、純度99.99%以上の市販のアルミナ(δ−アルミナ)に、含浸割合が3.0mol%となるようにして硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O)水溶液を含浸した。このような含浸は、硝酸ランタン水溶液中に上記アルミナを浸漬し、十分に撹拌することにより行った。そして、このようにしてアルミナに硝酸ランタン水溶液を含浸せしめた後、乾燥させ、その後600℃の温度条件で10時間、大気中で仮焼して担体粉末(B)を調製した。
(Production Example 2: Carrier powder (B))
Carrier powder (B) was prepared as follows. That is, first, to a purity of 99.99% or more commercially available alumina (.delta.-alumina), lanthanum nitrate (La (NO 3) 3 · 6H 2 O) as the impregnation ratio is 3.0 mol% impregnated with an aqueous solution did. Such impregnation was performed by immersing the alumina in an aqueous lanthanum nitrate solution and stirring sufficiently. And after impregnating the alumina lanthanum nitrate aqueous solution in this way, it was made to dry, and after that, it calcined in air | atmosphere for 10 hours at the temperature conditions of 600 degreeC, and prepared the carrier powder (B).
(実施例1)
製造例1で得られた担体粉末(A)及び製造例2で得られた担体粉末(B)を用い、排ガス浄化用触媒を得た。すなわち、先ず、硝酸鉄(III)九水和物を溶解した水溶液に担体粉末(A)を浸漬し、蒸発乾固により鉄化合物を含浸担持させた粉末を準備し、粉砕後、大気中で500℃の温度条件で3時間焼成してFe担持担体粉末(A)を得た。
Example 1
Using the carrier powder (A) obtained in Production Example 1 and the carrier powder (B) obtained in Production Example 2, an exhaust gas purification catalyst was obtained. That is, first, a carrier powder (A) is immersed in an aqueous solution in which iron nitrate (III) nonahydrate is dissolved, and a powder impregnated and supported by an iron compound is prepared by evaporation to dryness. The Fe-supported carrier powder (A) was obtained by firing for 3 hours under the temperature condition of ° C.
次に、Fe担持担体粉末(A)と、担体粉末(B)と、酢酸安定化アルミナゾルとを混合して触媒スラリーを調製した。次いで、セル密度:400セル/in、セル厚:4ミルのコージェライトハニカム基材に、スラリーをウォッシュコートし、更に大気中で500℃の温度条件で1時間焼成して触媒前駆体を得た。その後、触媒前駆体を硝酸白金水溶液に浸漬し、白金を吸着担持せしめ、大気中で300℃の温度条件で1時間焼成して、本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、このような排ガス浄化用触媒の調製に際しては、用いた担体粉末(A)及び担体粉末(B)の量は、それぞれのコート量が触媒1リットル当たり、それぞれ60g、40gとなるように調整した。また、用いた鉄の量は、触媒1リットル当たり金属換算で0.05mol担持されるように調整した。更に、用いた白金の量は、触媒全体の質量に対して1質量%の白金が担持されるように調整した。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。 Next, a catalyst slurry was prepared by mixing Fe-supported carrier powder (A), carrier powder (B), and acetic acid-stabilized alumina sol. Next, the cordierite honeycomb substrate having a cell density of 400 cells / in and a cell thickness of 4 mil was wash-coated, and further fired in the atmosphere at 500 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst precursor. . Thereafter, the catalyst precursor was immersed in an aqueous platinum nitrate solution to adsorb and carry platinum, and calcined in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 1 hour to obtain an exhaust gas purifying catalyst of the present invention. In the preparation of such an exhaust gas purification catalyst, the amounts of the carrier powder (A) and the carrier powder (B) used were adjusted so that the respective coating amounts were 60 g and 40 g per liter of the catalyst. did. Further, the amount of iron used was adjusted so that 0.05 mol was supported in terms of metal per liter of catalyst. Further, the amount of platinum used was adjusted so that 1% by mass of platinum was supported with respect to the total mass of the catalyst. Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
(実施例2)
担体粉末(B)の代わりに、担体粉末(A)にFeを含浸担持させた方法と同様の方法を採用して担体粉末(B)に鉄を担持せしめたFe担持担体粉末(B)を用いた以外は実施例1と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒において、用いられた担体粉末(A)及び担体粉末(B)の量、担持された鉄及び白金の量は実施例1と同様である。また、担体粉末(A)及び担体粉末(B)に担持された鉄の割合を、質量比(担体粉末(A):担体粉末(B))で90:10となるようにした。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。
(Example 2)
Instead of the carrier powder (B), an Fe-supported carrier powder (B) in which iron is supported on the carrier powder (B) using the same method as the method in which the carrier powder (A) is impregnated with Fe is used. Exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that. In the obtained exhaust gas purifying catalyst, the amounts of the carrier powder (A) and the carrier powder (B) used and the amounts of supported iron and platinum were the same as in Example 1. Further, the ratio of iron supported on the carrier powder (A) and the carrier powder (B) was set to 90:10 by mass ratio (carrier powder (A): carrier powder (B)). Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
(実施例3)
担体粉末(A)及び担体粉末(B)に担持された鉄の割合が質量比(担体粉末(A):担体粉末(B))で70:30となるようにした以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。
(Example 3)
The same as Example 2 except that the ratio of the iron supported on the carrier powder (A) and the carrier powder (B) was 70:30 in the mass ratio (carrier powder (A): carrier powder (B)). Thus, an exhaust gas purification catalyst was obtained. Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
(実施例4)
担体粉末(A)及び担体粉末(B)に担持された鉄の割合が質量比(担体粉末(A):担体粉末(B))で50:50となるようにした以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。
Example 4
Similar to Example 2 except that the ratio of the iron supported on the carrier powder (A) and the carrier powder (B) was 50:50 in mass ratio (carrier powder (A): carrier powder (B)). Thus, an exhaust gas purification catalyst was obtained. Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
(比較例1)
担体粉末(A)及び担体粉末(B)に担持された鉄の割合が質量比(担体粉末(A):担体粉末(B))で40:60となるようにした以外は実施例2と同様にして比較のための排ガス浄化用触媒を得た。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Same as Example 2 except that the ratio of the iron supported on the carrier powder (A) and the carrier powder (B) is 40:60 by mass ratio (carrier powder (A): carrier powder (B)). Thus, an exhaust gas purification catalyst for comparison was obtained. Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
(比較例2)
担体粉末(A)及び担体粉末(B)に担持された鉄の割合が質量比(担体粉末(A):担体粉末(B))で30:70となるようにした以外は実施例2と同様にして比較のための排ガス浄化用触媒を得た。得られた排ガス浄化触媒中における鉄化合物や白金等の担持割合等を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Example 2 except that the ratio of the iron supported on the carrier powder (A) and the carrier powder (B) was 30:70 by mass ratio (carrier powder (A): carrier powder (B)). Thus, an exhaust gas purification catalyst for comparison was obtained. Table 1 shows the loading ratio of iron compounds and platinum in the obtained exhaust gas purification catalyst.
<実施例1〜4及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化用触媒の特性の評価>
表2に示すリーンガス及びリッチガス(エンジン排気モデルガス)を流量が40L/分となるように1.5分間の間隔で交互に流すリッチ/リーン変動雰囲気下に、実施例1〜4及び比較例1〜2で得られた排ガス浄化用触媒を置いて、800℃の温度条件下で10分間処理した後、650℃の温度条件下、表2に示すリッチ/リーン変動雰囲気下で出ガスの中の全硫黄成分に対する硫化水素の生成割合(H2S/全S)を調べた。結果を表3及び図1に示す。
<Evaluation of Characteristics of Exhaust Gas Purification Catalysts Obtained in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2>
Examples 1-4 and Comparative Example 1 in a rich / lean fluctuation atmosphere in which lean gas and rich gas (engine exhaust model gas) shown in Table 2 are alternately flowed at intervals of 1.5 minutes so that the flow rate is 40 L / min. After placing the exhaust gas purifying catalyst obtained in ~ 2 for 10 minutes under the temperature condition of 800 ° C, the exhaust gas in the rich / lean fluctuation atmosphere shown in Table 2 under the temperature condition of 650 ° C The production ratio (H 2 S / total S) of hydrogen sulfide with respect to the total sulfur component was examined. The results are shown in Table 3 and FIG.
表3及び図1に示す結果からも明らかなように、担体粉末(A)への鉄担持割合を45質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上とすることにより、H2Sの生成割合が低下し、H2Sの発生が抑制される。 As is apparent from the results shown in Table 3 and FIG. 1, the iron loading ratio on the carrier powder (A) is 45% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more. , The generation ratio of H 2 S is reduced, and the generation of H 2 S is suppressed.
(実施例5〜9)
製造例1で得られた担体粉末(A)及び製造例2で得られた担体粉末(B)を用い、排ガス浄化用触媒を得た。すなわち、先ず、硝酸鉄(III)九水和物を溶解した水溶液に担体粉末(A)を浸漬し、蒸発乾固により鉄化合物を含浸担持させた粉末を準備し、粉砕後、大気中で500℃の温度条件で3時間焼成してFe担持担体粉末(A)を得た。次に、Fe担持担体粉末(A)をイオン交換水に分散させた後、そこに硝酸白金を添加して30分間吸着担持させ、ろ過、乾燥させた後、大気中で500℃の温度条件で1時間焼成し、Pt担持/Fe担持担体粉末(A)を得た。
(Examples 5 to 9)
Using the carrier powder (A) obtained in Production Example 1 and the carrier powder (B) obtained in Production Example 2, an exhaust gas purification catalyst was obtained. That is, first, a carrier powder (A) is immersed in an aqueous solution in which iron nitrate (III) nonahydrate is dissolved, and a powder impregnated and supported by an iron compound is prepared by evaporation to dryness. The Fe-supported carrier powder (A) was obtained by firing for 3 hours under the temperature condition of ° C. Next, after the Fe-supported carrier powder (A) is dispersed in ion-exchanged water, platinum nitrate is added thereto, adsorbed and supported for 30 minutes, filtered and dried, and then at 500 ° C. in the atmosphere. Firing was carried out for 1 hour to obtain a Pt-supported / Fe-supported carrier powder (A).
次に、担体粉末(B)をイオン交換水に分散させた後、そこに硝酸白金を添加して30分間吸着担持させ、ろ過、乾燥させた後、大気中で500℃の温度条件で1時間焼成し、Pt担持担体粉末(B)を得た。 Next, after dispersing the carrier powder (B) in ion-exchanged water, platinum nitrate is added thereto, adsorbed and supported for 30 minutes, filtered and dried, and then in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 1 hour. Firing was performed to obtain a Pt-supported carrier powder (B).
次いで、Pt担持/Fe担持担体粉末(A)と、Pt担持担体粉末(B)と、酢酸安定化アルミナゾル(バインダー)とを混合しスラリーを調製した。そして、セル密度:400セル/in、セル厚:4ミルのコージェライトハニカム基材に、得られたスラリーをウォッシュコートし、更に大気中で500℃の温度条件で1時間焼成して排ガス浄化用触媒を得た(実施例5〜9)。なお、このような排ガス浄化用触媒の調製に際しては、得られた排ガス浄化用触媒中における各成分がそれぞれ下記表4に示す割合で担持等されるように、用いた各成分の量を調整した。また、得られた排ガス浄化用触媒中における担体粉末(A)の担持量、担体粉末(A)及び担体粉末(B)の割合、鉄の担持量、白金の担持量、担体粉末(A)及び担体粉末(B)に対する白金の担持割合を表4に示す。 Next, Pt-supported / Fe-supported carrier powder (A), Pt-supported carrier powder (B), and acetic acid-stabilized alumina sol (binder) were mixed to prepare a slurry. Then, the obtained slurry is wash-coated on a cordierite honeycomb substrate having a cell density of 400 cells / in and a cell thickness of 4 mils, and further fired in the atmosphere at 500 ° C. for 1 hour for exhaust gas purification. Catalysts were obtained (Examples 5-9). In the preparation of such an exhaust gas purification catalyst, the amount of each component used was adjusted so that each component in the obtained exhaust gas purification catalyst was supported at a ratio shown in Table 4 below. . Further, the amount of carrier powder (A) supported in the obtained exhaust gas purification catalyst, the ratio of carrier powder (A) and carrier powder (B), the amount of iron supported, the amount of platinum supported, the carrier powder (A) and Table 4 shows the loading ratio of platinum with respect to the carrier powder (B).
<実施例5〜9で得られた排ガス浄化用触媒の特性の評価>
表2に示すリーンガス及びリッチガス(エンジン排気モデルガス)を1分間の間隔で流量が40L/分となるように交互に流すリッチ/リーン変動雰囲気下に、実施例5〜9で得られた排ガス浄化用触媒を置いて、850℃の温度条件下で5時間処理した(耐久試験)。次に、このような耐久試験後の各排ガス浄化用触媒をNO(0.1容量%)及びSO2(0.002容量%)を含むモデル排ガス雰囲気下で250℃〜400℃まで昇温してNOXの50%浄化温度を測定した。得られた結果を、表5及び図2に示す。
<Evaluation of Characteristics of Exhaust Gas Purification Catalysts Obtained in Examples 5-9>
Exhaust gas purification obtained in Examples 5 to 9 in a rich / lean fluctuation atmosphere in which lean gas and rich gas (engine exhaust model gas) shown in Table 2 are alternately flowed so as to have a flow rate of 40 L / min at intervals of 1 minute The catalyst for catalyst was placed and treated at 850 ° C. for 5 hours (endurance test). Then, such catalysts the NO (0.1% by volume) for each exhaust gas purification after the durability test and SO 2 was heated to 250 ° C. to 400 ° C. under a model gas atmosphere containing (0.002% by volume) It was measured 50% purification temperature of the NO X Te. The obtained results are shown in Table 5 and FIG.
表5及び図2に示す結果からも明らかなように、担体粉末(B)に触媒中に含まれる貴金属の65質量%以上が含まれる実施例5〜6で得られた排ガス浄化用触媒においては、実施例7〜9で得られた排ガス浄化用触媒よりも、より高度なNOX浄化活性を発揮していることから、担体粉末(B)に触媒中に含まれる貴金属の65質量%以上を担持させることで、より高度に触媒活性を維持することが可能となっていることが確認された。 As is clear from the results shown in Table 5 and FIG. 2, in the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 5 to 6 in which the support powder (B) contains 65% by mass or more of the noble metal contained in the catalyst. , than the exhaust gas purifying catalyst obtained in example 7-9, from the fact that exhibits higher NO X purification activity, over 65% of the noble metal contained in the catalyst to the support powder (B) It was confirmed that the catalyst activity can be maintained at a higher level by supporting the catalyst.
以上説明したように、本発明によれば、排ガスを浄化させる際に硫化水素の生成を十分に抑制することができ、更には長期間使用した場合においても触媒活性を維持することが可能な排ガス浄化用触媒を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the exhaust gas that can sufficiently suppress the production of hydrogen sulfide when purifying the exhaust gas, and can maintain the catalytic activity even when used for a long period of time. It is possible to provide a purification catalyst.
したがって、本発明の排ガス浄化用触媒は、硫化水素の生成を抑制できる点で特に優れるため、自動車の排ガスを浄化するための触媒として特に有用である。 Therefore, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is particularly useful in that it can suppress the production of hydrogen sulfide, and is therefore particularly useful as a catalyst for purifying automobile exhaust gas.
Claims (2)
アルミナ及び/又はジルコニアを主成分として含有する担体粉末(B)と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された貴金属と、
担体粉末(A)及び/又は担体粉末(B)に担持された鉄化合物と、
を含む排ガス浄化用触媒であって、
担体粉末(A)に担持された前記鉄化合物の量が、前記触媒に含まれる前記鉄化合物の総量に対して金属換算で45質量%以上であること、
を特徴とする排ガス浄化用触媒。 A carrier powder (A) comprising a ceria-containing composite oxide;
A carrier powder (B) containing alumina and / or zirconia as a main component;
A noble metal supported on the carrier powder (A) and / or the carrier powder (B);
An iron compound supported on carrier powder (A) and / or carrier powder (B);
An exhaust gas purifying catalyst containing
The amount of the iron compound supported on the carrier powder (A) is 45% by mass or more in terms of metal with respect to the total amount of the iron compound contained in the catalyst;
An exhaust gas purifying catalyst characterized by.
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2006
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