JP2009106856A - Catalyst material for cleaning exhaust gas component and particulate filter with the same catalyst material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst material for cleaning exhaust gas component which can improve cleaning performance for exhaust gas components (including HC, CO and particulates) and has improved heat resistance. <P>SOLUTION: The catalyst material for cleaning exhaust gas component comprises activated alumina and a CeZr-based conjugated oxide, wherein primary particles of the CeZr-based conjugated oxide are dispersively carried on the surface of secondary particles of activated alumina and the primary particles of the CeZr-based conjugated oxide contain CeO<SB>2</SB>at a proportion of 15 to 60 mol%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、排ガス成分浄化用触媒材及び同触媒材付パティキュレートフィルタに関する。     The present invention relates to an exhaust gas component purification catalyst material and a particulate filter with the catalyst material.

軽油を主成分とする燃料を用いるディーゼルエンジンや、ガソリンを主成分とする燃料を用いて希薄燃焼させるガソリンエンジンでは、その排ガス中にHC(炭化水素)、CO及びNOx(窒素酸化物)の他にパティキュレート(パティキュレートマターPM;炭素粒子を含む浮遊粒子状物質)が含まれていることが知られている。そこで、このパティキュレートの大気中への排出を抑制するために、このパティキュレートを捕集するフィルタをエンジンの排ガス通路に配置することがなされている。しかし、このフィルタのパティキュレート堆積量が多くなると、エンジン出力や燃費の低下を招くことから、堆積したパティキュレートを適宜燃焼させてフィルタから除去する必要がある。     In diesel engines that use light oil-based fuels and gasoline engines that burn leanly using gasoline-based fuels, in addition to HC (hydrocarbon), CO, and NOx (nitrogen oxides) Are known to contain particulates (particulate matter PM; suspended particulate matter containing carbon particles). Therefore, in order to suppress discharge of the particulates into the atmosphere, a filter for collecting the particulates is disposed in the exhaust gas passage of the engine. However, if the particulate accumulation amount of this filter increases, engine output and fuel consumption are reduced. Therefore, it is necessary to combust the accumulated particulate matter and remove it from the filter.

上記パティキュレートの燃焼を効率的に行なわせる(パティキュレートが比較的低温で着火し、且つその燃焼を短時間で完了させる)ために、フィルタ本体の排ガス通路壁面に、触媒金属を担持したアルミナを含有する触媒層を形成することが行なわれている。このPt担持アルミナはHC、COの浄化に有効であるだけでなく、パティキュレートの燃焼にも有効であるが、近年は更に効率的にパティキュレートを燃焼させるフィルタ用触媒材が開発されている。     In order to efficiently perform the combustion of the particulates (the particulates ignite at a relatively low temperature and complete the combustion in a short time), an alumina carrying a catalyst metal is disposed on the wall of the exhaust gas passage of the filter body. Formation of the catalyst layer containing is performed. This Pt-supported alumina is not only effective for purifying HC and CO, but also effective for burning particulates. In recent years, filter catalyst materials for burning particulates more efficiently have been developed.

例えば特許文献1には、Pr、Nd及びLaから選ばれる希土類金属RとCeとZrとの複合酸化物にPt等の触媒金属を担持させた触媒材をフィルタに用いることが記載されている。この複合酸化物における上記Rの含有率は2mol%以上11mol%以下が好ましいとされている。このような複合酸化物はCeを含有するため酸素吸蔵放出能を有し、該複合酸化物が放出する酸素がパティキュレートの着火・燃焼を促進する。     For example, Patent Document 1 describes that a catalyst material in which a catalytic metal such as Pt is supported on a composite oxide of a rare earth metal R selected from Pr, Nd, and La, Ce, and Zr is used for a filter. The content of R in the composite oxide is preferably 2 mol% or more and 11 mol% or less. Since such a complex oxide contains Ce, it has an oxygen storage / release capability, and oxygen released from the complex oxide promotes ignition and combustion of particulates.

特許文献2には、Yb、Nd及びScから選ばれる希土類金属RとZrとの複合酸化物ZrRO粒子(R含有率は最大18mol%)と、Sm及びGdから選ばれる希土類金属MとCeとの複合酸化物CeMO粒子とを含有し、それら複合酸化物粒子に触媒金属を担持させた触媒材をフィルタに用いることが記載されている。上記ZrRO粒子は酸素イオン伝導性を有し、活性酸素を放出するが、その酸素放出メカニズムは特許文献1に示されるようなCeZr系複合酸化物とは異なる。     Patent Document 2 discloses a composite oxide ZrRO particle of R and Zr selected from Yb, Nd and Sc (R content is 18 mol% at the maximum), and a rare earth metal M and Ce selected from Sm and Gd. It is described that a catalyst material containing composite oxide CeMO particles and having a catalyst metal supported on the composite oxide particles is used for a filter. The ZrRO particles have oxygen ion conductivity and release active oxygen, but the oxygen release mechanism is different from that of CeZr-based composite oxide as disclosed in Patent Document 1.

すなわち、CeZr系複合酸化物は、高い酸素吸蔵能力を有し、Ceイオンの価数変化により活性な酸素を放出する。一方、ZrRO粒子は、酸素イオン伝導性、所謂、酸素ポンプ機能を有するものであって、当該粒子表面に酸素濃度の高い部分と低い部分とが存在するときに、酸素濃度の高い部分から低い部分へ酸素イオンを輸送して活性酸素として放出する。     That is, the CeZr-based composite oxide has a high oxygen storage capacity and releases active oxygen due to a change in the valence of Ce ions. On the other hand, ZrRO particles have oxygen ion conductivity, so-called oxygen pumping function, and when there are a high oxygen concentration portion and a low oxygen concentration portion on the particle surface, the low oxygen oxygen concentration portion to the low oxygen concentration portion. Oxygen ions are transported to and released as active oxygen.

従って、上記ZrRO粒子の場合、その表面にパティキュレートを燃焼させる小さな火種ができ、その火種部位が酸素不足状態になると、別の酸素濃度が高い部分から酸素が輸送されてくるため、燃焼が継続されて当該火種から燃焼領域が周囲に広がり易くなる。     Therefore, in the case of the above ZrRO particles, a small fire type that burns particulates can be formed on the surface, and when the fire type part is in an oxygen-deficient state, oxygen is transported from another part having a high oxygen concentration, and thus combustion continues. As a result, the combustion region easily spreads from the fire type.

また、特許文献3には、上述の如き酸素イオン伝導性を有するZrROとアルミナとを含み且つそれらに触媒貴金属を担持させてなる触媒材をフィルタに用いることが記載されている。     Patent Document 3 describes that a catalyst material containing ZrRO and alumina having oxygen ion conductivity as described above and having a catalyst noble metal supported thereon is used for the filter.

また、特許文献4には排ガス成分浄化用触媒材の製法が記載されている。それは、硝酸Al水溶液と硝酸La水溶液との混合液にアンモニア水を過剰に添加することにより、AlとLaとを含む第1水酸化物を沈殿させ、次いで硝酸Ce水溶液と硝酸Zr水溶液との混合液を添加することにより、CeとZrとを含む第2水酸化物を上記第1水酸化物の沈殿物上に析出させ、得られた沈殿物の濾過、乾燥及び焼成を行なうというものである。この製法によれば、Laを含有する活性アルミナ粒子がコアとなり、その表面が全面にわたってシェル材としてのCeZr複合酸化物で覆われた触媒材が得られる。
特開2006−326573号公報 特開2007−54713号公報 特開2007−83224号公報 特開2007−98200号公報
Patent Document 4 describes a method for producing an exhaust gas component purification catalyst material. That is, by adding ammonia water excessively to a mixed solution of an aqueous solution of Al nitrate and an aqueous solution of La nitrate, the first hydroxide containing Al and La is precipitated, and then mixing of an aqueous solution of Ce nitrate and an aqueous solution of Zr nitrate By adding a liquid, a second hydroxide containing Ce and Zr is deposited on the precipitate of the first hydroxide, and the resulting precipitate is filtered, dried and fired. . According to this production method, a catalyst material in which activated alumina particles containing La serve as a core and the entire surface is covered with a CeZr composite oxide as a shell material can be obtained.
JP 2006-326573 A JP 2007-54713 A JP 2007-83224 A JP 2007-98200 A

上述の酸素吸蔵能を有するCeZr系複合酸化物粒子や、酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物粒子は、HCやCOの酸化浄化を促進し、また、フィルタに堆積したパティキュレートの着火・燃焼を促進するものの、次の問題がある。     The CeZr-based composite oxide particles having the above-described oxygen storage capacity and the Zr-based composite oxide particles having oxygen ion conductivity promote the oxidative purification of HC and CO, and also ignite particulates deposited on the filter. Although it promotes combustion, it has the following problems.

すなわち、これら複合酸化物粒子は、Ce、Zr等の金属イオンを含む酸性溶液に塩基性溶液を添加混合し、得られた沈殿物を乾燥・焼成するという共沈法で得ることができる。この場合、沈殿物の焼成によって複合酸化物の一次粒子ができ、その一次粒子がさらに凝集・成長して二次粒子となっている。このような複合酸化物二次粒子は、高温の排気ガスに晒されると、さらに凝集・粒成長し、その表面積が小さくなる。そのことによって、粒子内部への排ガスの拡散が円滑に進まなくなり、さらには触媒金属が粒子内部に埋没し或いは凝集して、HC、COの浄化性能、並びにパティキュレート燃焼性能が低下する。     That is, these composite oxide particles can be obtained by a coprecipitation method in which a basic solution is added to and mixed with an acidic solution containing metal ions such as Ce and Zr, and the resulting precipitate is dried and fired. In this case, primary particles of the composite oxide are formed by firing the precipitate, and the primary particles are further aggregated and grown into secondary particles. When such composite oxide secondary particles are exposed to high-temperature exhaust gas, they are further agglomerated and grain-grown and their surface area is reduced. As a result, the diffusion of the exhaust gas into the particles does not proceed smoothly, and the catalytic metal is buried or agglomerated inside the particles, thereby reducing the HC and CO purification performance and the particulate combustion performance.

また、酸素吸蔵能を有するCeZr系複合酸化物粒子の場合は、主としてその粒子表面部分で酸素の吸蔵・放出が行なわれ、粒子内部は酸素の吸蔵・放出に殆ど関与しないところ、その粒径が大きくなると、酸素の吸蔵・放出に利用されない内部容積が大きくなり、それだけ酸素の吸蔵・放出効率が低下する。     In addition, in the case of CeZr-based composite oxide particles having oxygen storage capacity, oxygen is stored / released mainly on the surface of the particle, and the inside of the particle hardly participates in storage / release of oxygen. When it becomes larger, the internal volume that is not used for oxygen storage / release increases, and the oxygen storage / release efficiency decreases accordingly.

また、酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物粒子の場合も、その粒径が大きくなると、酸素イオンが酸素濃度の高い粒子表面部から酸素濃度の低い粒子表面部まで粒子内部を伝導する距離が長くなり、また、粒子内部の酸素濃度勾配も小さくなるため、酸素イオン伝導性が低下し、粒子内部から供給される酸素が減少する。     Also, in the case of Zr-based composite oxide particles having oxygen ion conductivity, when the particle size becomes large, the distance that oxygen ions conduct inside the particle from the particle surface portion having a high oxygen concentration to the particle surface portion having a low oxygen concentration. And the oxygen concentration gradient inside the particle is also reduced, so that the oxygen ion conductivity is lowered and the oxygen supplied from the inside of the particle is reduced.

一方、特許文献4に記載されている触媒材の場合、シェル材となるCeZr複合酸化物粒子の粒径は比較的小さいものになるが、コア材である活性アルミナ粒子の粒径も小さい(大きくても0.1μm程度である。)。これは、AlとLaとを含む水酸化物の沈殿粒子が活性アルミナ一次粒子の前駆体となるところ、その一次粒子前駆体である沈殿粒子上にCeとZrとを含む水酸化物(CeZr複合酸化物前駆体)が析出して該沈殿粒子を覆うため、活性アルミナの一次粒子同士の凝集がCeZr複合酸化物によって妨げられることによる。     On the other hand, in the case of the catalyst material described in Patent Document 4, the particle size of the CeZr composite oxide particles serving as the shell material is relatively small, but the particle size of the activated alumina particles serving as the core material is also small (largely). Even about 0.1 μm). This is because when the precipitated particles of hydroxide containing Al and La become the precursor of activated alumina primary particles, the hydroxide containing Ce and Zr (CeZr composite) on the precipitated particles which are the primary particle precursors. This is because the aggregation of primary particles of activated alumina is hindered by the CeZr composite oxide because the oxide precursor) is deposited and covers the precipitated particles.

その結果、活性アルミナ粒子は、その表面がCeZr複合酸化物粒子によって全面的に覆われた状態になり、触媒金属はCeZr複合酸化物には担持されても、コアになっている活性アルミナ粒子には殆ど担持されなくなる。そのため、活性アルミナ粒子が触媒金属を高分散に担持させるサポート材として有効に活用されず、高い触媒活性を期待することができない。     As a result, the surface of the activated alumina particles is entirely covered with the CeZr composite oxide particles, and the catalyst metal is supported on the core of the activated alumina particles even if supported by the CeZr composite oxide. Is hardly carried. For this reason, the activated alumina particles are not effectively used as a support material for supporting the catalyst metal in a highly dispersed state, and high catalytic activity cannot be expected.

そこで、本発明は、活性アルミナと酸素吸蔵能を有する複合酸化物とを組み合わせてなる触媒材に関し、排ガス成分(HC、CO、パティキュレート等)の浄化性能の向上を図るとともに、その耐熱性の向上を図ることを課題とする。     Therefore, the present invention relates to a catalyst material comprising a combination of activated alumina and a composite oxide having an oxygen storage capacity, and aims to improve the purification performance of exhaust gas components (HC, CO, particulates, etc.) and to improve its heat resistance. The task is to improve.

本発明は、上記課題を解決するために、活性アルミナを含有する二次粒子の表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子を分散担持させて排ガス成分浄化用触媒材とした。     In order to solve the above problems, the present invention provides an exhaust gas component purification catalyst material in which primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surface of secondary particles containing activated alumina.

すなわち、本発明は、一次粒子として活性アルミナ粒子を含み該一次粒子が凝集してなる二次粒子の表面に、Ceと、Zrと、Nd及びPrのうちの少なくとも一種の希土類金属Rとを含有するCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されており、
上記CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが15mol%以上60mol%以下の割合で含まれていることを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材である。
That is, the present invention contains Ce, Zr, and at least one rare earth metal R of Nd and Pr on the surface of secondary particles containing activated alumina particles as primary particles and aggregated with the primary particles. The primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported.
The primary particles of the CeZr-based composite oxide is that exhaust gas component purifying catalyst material, characterized in that CeO 2 is contained in an amount of less 15 mol% or more 60 mol%.

上記CeZr系複合酸化物の一次粒子は、酸素吸蔵能を有するところ、活性アルミナ粒子を含む二次粒子の表面に分散して担持されているから、高温の排ガスに晒されても、該複合酸化物が二次粒子になっている場合とは違って、凝集して粒成長することが少なく、その酸素吸蔵能が大きく低下することが避けられる。     The primary particles of the CeZr-based composite oxide have an oxygen storage capacity, and are dispersed and supported on the surface of secondary particles containing activated alumina particles. Therefore, even when exposed to high-temperature exhaust gas, Unlike the case where the object is a secondary particle, it is less likely to agglomerate and grow, so that the oxygen storage capacity is largely prevented from decreasing.

しかも、上記CeZr系複合酸化物粒子は、小さな一次粒子の形で上記二次粒子に担持されているから、該複合酸化物が大きな二次粒子になっている場合よりも、比表面積が大きくなり、酸素の吸蔵・放出効率が高い。このCeZr系複合酸化物粒子は、酸素過剰状態(リーン状態)と酸素不足状態(リッチ状態)とを繰り返す三元触媒に用いられる場合は、リーン状態では酸素を吸蔵し、リッチ状態では酸素を放出するとされているが、リーン状態でも粒子内部に酸素を取り込む一方で、粒子内部から活性な酸素を放出する働き「酸素交換反応(酸素置換反応)」を有する(本出願人による特開2007−190460号公報参照)。従って、酸素過剰のガス雰囲気においても、当該複合酸化物粒子がCeイオンの価数変化により活性な酸素を放出するため、HCやCOの酸化促進、パティキュレートの燃焼促進に有利になる。     Moreover, since the CeZr-based composite oxide particles are supported on the secondary particles in the form of small primary particles, the specific surface area is larger than when the composite oxide is large secondary particles. , Oxygen storage / release efficiency is high. When this CeZr-based composite oxide particle is used for a three-way catalyst that repeats an oxygen-excess state (lean state) and an oxygen-deficient state (rich state), it stores oxygen in the lean state and releases oxygen in the rich state. However, it has an “oxygen exchange reaction (oxygen substitution reaction)” that releases active oxygen from the inside of the particle while incorporating oxygen into the particle even in a lean state (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-190460 by the present applicant). No. publication). Therefore, even in an oxygen-excess gas atmosphere, the composite oxide particles release active oxygen due to a change in the valence of Ce ions, which is advantageous for promoting the oxidation of HC and CO and promoting the combustion of particulates.

加えて、本発明に係る触媒材に触媒金属を担持させると、その触媒金属は、上記CeZr系複合酸化物粒子に担持されるだけでなく、隣り合うCeZr系複合酸化物粒子の間に覗く活性アルミナ粒子にも担持される。従って、比表面積の大きな活性アルミナ粒子が触媒金属を高分散に担持するサポート材として有効に働き、この活性アルミナ粒子に担持された触媒金属を利用して排ガス中のHC及びCOの酸化、並びにNOのNOへの酸化を図ることができる。しかも、かかる排ガス成分の酸化反応によって発生する熱が上記パティキュレートの燃焼を促進するとともに、上記NOはパティキュレートを効率良く燃焼させる酸化剤となる。また、上記複合酸化物粒子における酸素吸・放出の促進に触媒金属が有効に働くとともに、該複合酸化物粒子から放出される活性酸素が当該触媒金属によるHCやCOの酸化、パティキュレートの燃焼に効率良く利用されることになる。 In addition, when a catalyst metal is supported on the catalyst material according to the present invention, the catalyst metal is not only supported on the CeZr-based composite oxide particles, but also can be viewed between adjacent CeZr-based composite oxide particles. Also supported on alumina particles. Therefore, the activated alumina particles having a large specific surface area effectively function as a support material for supporting the catalyst metal in a highly dispersed state. The catalyst metal supported on the activated alumina particles is used to oxidize HC and CO in the exhaust gas, and NO. Can be oxidized to NO 2 . Moreover, the heat generated by the oxidation reaction of the exhaust gas component promotes the combustion of the particulates, and the NO 2 becomes an oxidizing agent that efficiently burns the particulates. In addition, the catalytic metal effectively works to promote oxygen absorption / release in the composite oxide particles, and the active oxygen released from the composite oxide particles is used for the oxidation of HC and CO by the catalyst metal and the combustion of particulates. It will be used efficiently.

上記CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが15mol%以上60mol%以下の割合で含まれていることが好ましい。これにより、低温でのHC浄化性やCO浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができる。より好ましいCeO比率は20mol%以上55mol%以下であり、さらには20mol%以上45mol%以下であることが好ましい。 The primary particles of the CeZr-based composite oxide preferably contain CeO 2 at a ratio of 15 mol% to 60 mol%. Thereby, high flammability of particulates can be obtained while improving HC purifying properties and CO purifying properties at low temperatures. A more preferable CeO 2 ratio is 20 mol% or more and 55 mol% or less, and further preferably 20 mol% or more and 45 mol% or less.

上記活性アルミナの一次粒子と上記CeZr系複合酸化物の一次粒子との合計量に占める該CeZr系複合酸化物の一次粒子の割合は30質量%以上90質量%以下であることが好ましい。これにより、低温でのHC浄化性やCO浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができる。より好ましい複合酸化物粒子の割合は35質量%以上75質量%以下であり、さらには35質量%以上50質量%以下であることが好ましい。     The ratio of the primary particles of the CeZr composite oxide to the total amount of the primary particles of the activated alumina and the primary particles of the CeZr composite oxide is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less. Thereby, high flammability of particulates can be obtained while improving HC purifying properties and CO purifying properties at low temperatures. A more preferable ratio of the composite oxide particles is 35% by mass or more and 75% by mass or less, and further preferably 35% by mass or more and 50% by mass or less.

上記二次粒子は、活性アルミナの一次粒子のみが凝集してなるものであってもよいが、ZrとCe以外の希土類金属Mとを含む酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物の一次粒子と上記活性アルミナの一次粒子とが互いに混ざり合って凝集しているものであってもよい。この場合、上記Zr系複合酸化物の一次粒子にはZrOが55mol%以上75mol%以下の割合で含まれ、上記CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが20mol%以上45mol%以下の割合で含まれていることが好ましい。また、活性アルミナはその耐熱性を高めるためにLaを3〜6質量%程度含有していてもよい。 The secondary particles may be formed by agglomeration of only the primary particles of activated alumina, but the primary particles of a Zr-based composite oxide having oxygen ion conductivity containing Zr and rare earth metal M other than Ce. And primary particles of the activated alumina may be mixed with each other and agglomerated. In this case, ZrO 2 the primary particles of the Zr-based composite oxide is contained in an amount of less 55 mol% or more 75 mol%, the primary particles of the CeZr-based mixed oxide is CeO 2 is 45 mol% or less than 20 mol% It is preferable that it is contained in a proportion. Moreover, activated alumina may contain about 3 to 6% by mass of La 2 O 3 in order to increase its heat resistance.

上記Zr系複合酸化物粒子が含有する希土類金属Mとしては、Nd、La、Pr、Sm、Gd、Y等を採用することができるが、なかでも、La及びPrから選ばれる少なくとも一種とNdとを組み合わせて採用することが排ガス浄化性及びパティキュレートの燃焼性を高める上で好ましい。     As the rare earth metal M contained in the Zr-based composite oxide particles, Nd, La, Pr, Sm, Gd, Y and the like can be adopted. Among them, at least one selected from La and Pr and Nd and Adopting a combination of these is preferable in terms of enhancing exhaust gas purification and particulate combustibility.

上記排ガス成分浄化用触媒材をパティキュレートフィルタに利用する場合、エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路壁面に触媒層を形成し、この触媒層に上記排ガス成分浄化用触媒材を含ませるようにすればよい。これにより、排ガス中のHC、COの浄化を図りながら、フィルタ本体に堆積するパティキュレートを効率良く燃焼除去することができる。     When the exhaust gas component purification catalyst material is used in a particulate filter, a catalyst layer is formed on the exhaust gas passage wall surface of the filter body that collects particulates discharged from the engine, and the exhaust gas component purification catalyst is formed on the catalyst layer. The material may be included. Thereby, the particulates deposited on the filter body can be efficiently burned and removed while purifying HC and CO in the exhaust gas.

その場合、触媒金属としてはPtを採用することが好ましい。すなわち、活性アルミナ粒子にPtを担持させると、排ガス中のNOのNOへの酸化に有利になり、このNOを酸化剤としてパティキュレートを効率良く燃焼させることができる。 In that case, it is preferable to employ Pt as the catalyst metal. That is, when the supported Pt on activated alumina particles, be advantageous to the oxidation of NO to NO 2 in the exhaust gas, the NO 2 can be efficiently burn the particulates as an oxidizing agent.

以上のように本発明によれば、一次粒子として活性アルミナ粒子を含み該一次粒子が凝集してなる二次粒子の表面に、CeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されており、該CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが15mol%以上60mol%以下の割合で含まれているから、複合酸化物粒子の酸素吸蔵放出性能が高くなるとともに、耐熱性が向上し、パティキュレートの燃焼促進、並びにHC、COの酸化浄化の促進に有利になる。 As described above, according to the present invention, primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surfaces of secondary particles containing activated alumina particles as primary particles and aggregated with the primary particles. since the primary particles of the CeZr-based mixed oxide CeO 2 is contained in an amount of less 15 mol% or more 60 mol%, with oxygen storage performance of the composite oxide particles is increased to improve the heat resistance, Patti This is advantageous for promoting the combustion of curates and for promoting the oxidative purification of HC and CO.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。     Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図1において、1はエンジンの排ガス通路11に配置されたパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」という。)である。フィルタ1よりも排ガス流の上流側の排ガス通路11には、活性アルミナ等のサポート材にPt、Pd等に代表される触媒金属を担持した酸化触媒(図示省略)を配置することができる。このような酸化触媒をフィルタ1の上流側に配置するときは、該酸化触媒によって排ガス中のHC、COが酸化され、その酸化燃焼熱でフィルタ1に流入する排ガス温度が高められる。また、NOがNOに酸化され、該NOがフィルタ1にパティキュレートを燃焼させる酸化剤として供給されることになる。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) disposed in an exhaust gas passage 11 of an engine. In the exhaust gas passage 11 on the upstream side of the exhaust gas flow from the filter 1, an oxidation catalyst (not shown) in which a catalytic metal typified by Pt, Pd or the like is supported on a support material such as activated alumina can be disposed. When such an oxidation catalyst is arranged on the upstream side of the filter 1, HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the oxidation catalyst, and the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 1 is increased by the oxidation combustion heat. Further, NO is oxidized to NO 2, the NO 2 is to be supplied as an oxidizing agent for burning particulates to the filter 1.

図2及び図3にフィルタ1を模式的に示すように、このフィルタ1は、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排ガス通路2,3を備えている。すなわち、フィルタ1は、下流端が栓4により閉塞された排ガス流入路2と、上流端が栓4により閉塞された排ガス流出路3とが交互に設けられ、排ガス流入路2と排ガス流出路3とは薄肉の隔壁5を介して隔てられている。なお、図2においてハッチングを付した部分は排ガス流出路3の上流端の栓4を示している。     As schematically shown in FIGS. 2 and 3, the filter 1 has a honeycomb structure and includes a large number of exhaust gas passages 2 and 3 extending in parallel with each other. That is, in the filter 1, the exhaust gas inflow passage 2 whose downstream end is closed by the plug 4 and the exhaust gas outflow passage 3 whose upstream end is closed by the plug 4 are alternately provided. Is separated by a thin partition wall 5. In FIG. 2, the hatched portion indicates the plug 4 at the upstream end of the exhaust gas outflow passage 3.

フィルタ1は、上記隔壁5を含むフィルタ本体がコージェライト、SiC、Si、サイアロンのような無機多孔質材料から形成されており、排ガス流入路2内に流入した排ガスは図3において矢印で示したように周囲の隔壁5を通って隣接する排ガス流出路3内に流出する。すなわち、図4に示すように、隔壁5は排ガス流入路2と排ガス流出路3とを連通する微細な細孔(排ガス通路)6を有し、この細孔6を排ガスが通る。そして、パティキュレートは、主に排ガス流入路2と細孔6の壁面に捕捉され堆積する。 In the filter 1, the filter body including the partition wall 5 is formed of an inorganic porous material such as cordierite, SiC, Si 3 N 4 , sialon, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 2 is indicated by an arrow in FIG. As shown in Fig. 5, the gas flows out through the surrounding partition wall 5 into the adjacent exhaust gas outflow passage 3. That is, as shown in FIG. 4, the partition wall 5 has fine pores (exhaust gas passages) 6 that connect the exhaust gas inflow passage 2 and the exhaust gas outflow passage 3, and the exhaust gas passes through the pores 6. The particulates are trapped and deposited mainly on the wall surfaces of the exhaust gas inflow passage 2 and the pores 6.

上記フィルタ1のフィルタ本体の上記排ガス通路(排ガス流入路2、排ガス流出路3及び細孔6)の壁面には触媒層7が形成されている。なお、排ガス流出路3の壁面に触媒層を形成することは必ずしも要しない。     A catalyst layer 7 is formed on the wall surface of the exhaust gas passage (exhaust gas inflow path 2, exhaust gas outflow path 3 and pore 6) of the filter body of the filter 1. It is not always necessary to form a catalyst layer on the wall surface of the exhaust gas outflow passage 3.

[実施形態1]
この実施形態の特徴は、上記触媒層7が、図5に模式的に示す触媒粒子(触媒材)を含有することである。すなわち、この触媒粒子は、活性アルミナの一次粒子(白丸の粒子;Al)が凝集してなる二次粒子の表面に、Ceと、Zrと、Nd及びPrのうちの少なくとも一種の希土類金属Rとを含有するCeZr系複合酸化物の一次粒子(並行斜線を付した粒子;CeZrRO)が分散して担持されてなり、活性アルミナの一次粒子(Al)及びCeZr系複合酸化物の一次粒子(CeZrRO)各々に触媒金属としてPt(黒丸で表している。)が担持されている。活性アルミナの一次粒子の平均粒径は1nm〜100nm(1nm以上100nm以下)であり、その二次粒子の平均粒径は200nm〜500nmであり、CeZr系複合酸化物の一次粒子の平均粒径は5nm〜100nmである。
[Embodiment 1]
A feature of this embodiment is that the catalyst layer 7 contains catalyst particles (catalyst material) schematically shown in FIG. That is, the catalyst particles are formed on the surface of secondary particles formed by agglomeration of primary particles of active alumina (white circle particles; Al 2 O 3 ), and at least one rare earth of Ce, Zr, Nd, and Pr. Primary particles of CeZr-based composite oxide containing particles R (particles with parallel oblique lines; CeZrRO) are dispersed and supported, and primary particles of activated alumina (Al 2 O 3 ) and CeZr-based composite oxide Each primary particle (CeZrRO) carries Pt (represented by a black circle) as a catalyst metal. The average particle size of primary particles of activated alumina is 1 nm to 100 nm (1 nm to 100 nm), the average particle size of secondary particles is 200 nm to 500 nm, and the average particle size of primary particles of CeZr-based composite oxide is 5 nm to 100 nm.

<触媒材の調製法>
上記排ガス成分浄化用触媒材は、以下の方法によって調製することができる。
<Preparation method of catalyst material>
The exhaust gas component purification catalyst material can be prepared by the following method.

−活性アルミナ粒子前駆体の生成−
Alイオン及びLaイオンを含む原料溶液を調製する。Al源としては硝酸アルミニウム九水和物を、La源としては硝酸ランタン六水和物を、それぞれ採用することができる。Al源及びLa源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。
-Production of activated alumina particle precursor-
A raw material solution containing Al ions and La ions is prepared. Aluminum nitrate nonahydrate can be used as the Al source, and lanthanum nitrate hexahydrate can be used as the La source. A predetermined amount of each of the Al source and La source and water are mixed to obtain a raw material solution (acidic).

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、活性アルミナ一次粒子の前駆体であるAl及びLaの複合水酸化物の沈殿粒子を生成する。この場合、原料溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     A basic solution is added to and mixed with the raw material solution to produce precipitated particles of composite hydroxides of Al and La, which are precursors of activated alumina primary particles. In this case, after stirring the raw material solution at room temperature for about 1 hour, an aqueous ammonia having a concentration of, for example, about 7% may be added thereto as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−水洗・脱水−
上記活性アルミナ粒子前駆体の沈殿物を含む溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する。この上澄み液を除去した沈殿脱水物にさらにイオン交換水を加えて攪拌し再び遠心分離器にかける(脱水する)、という水洗・脱水操作を必要回数繰り返す。当該水洗・脱水操作により、余剰塩基性溶液が除去される。
-Washing and dehydration-
The solution containing the precipitate of the activated alumina particle precursor is centrifuged to remove the supernatant. The water washing and dehydration operation of adding ion-exchanged water to the precipitated dehydrated product from which the supernatant has been removed, stirring, and re-centrifuged (dehydrated) is repeated as many times as necessary. The excess basic solution is removed by the washing / dehydrating operation.

−乾燥・焼成−
上記沈殿脱水物を乾燥させた後、焼成し、粉砕する。乾燥は、例えば大気雰囲気において100℃〜250℃程度の温度に所定時間保持することによって行なうことができる。焼成は、例えば大気雰囲気において400℃〜600℃程度の温度に数時間保持することによって行なうことができる。これにより、Laを含有する活性アルミナの一次粒子が凝集してなる二次粒子の粉末が得られる。
-Drying and firing-
The precipitate dehydrated product is dried, fired and pulverized. Drying can be performed, for example, by holding at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. for a predetermined time in an air atmosphere. Firing can be performed, for example, by holding at a temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. for several hours in an air atmosphere. Thereby, a powder of secondary particles formed by agglomerating primary particles of activated alumina containing La 2 O 3 is obtained.

−CeZr系複合酸化物粒子前駆体の生成−
Ceイオン、Zrイオン、並びにNd及びPrのうちの少なくとも一種の希土類金属Rのイオンを含む酸性溶液に上記二次粒子の粉末を分散させてなる溶液を調製する。Ce源としては硝酸セリウム(III)六水和物を、Zr源としてはオキシ硝酸ジルコニウム二水和物を、それぞれ採用することができる。R源、すなわち、Nd源としては硝酸ネオジムを、Pr源としては硝酸プラセオジムをそれぞれ採用することができる。これらCe源、Zr源、R源各々の所定量と上記二次粒子の粉末と水とを混合する。
-Generation of CeZr-based composite oxide particle precursors-
A solution is prepared by dispersing the powder of the secondary particles in an acidic solution containing Ce ions, Zr ions, and ions of at least one rare earth metal R of Nd and Pr. Cerium (III) nitrate hexahydrate can be used as the Ce source, and zirconium oxynitrate dihydrate can be used as the Zr source. As the R source, that is, the Nd source, neodymium nitrate can be used, and as the Pr source, praseodymium nitrate can be used. A predetermined amount of each of the Ce source, the Zr source, and the R source is mixed with the secondary particle powder and water.

上記溶液に塩基性溶液を添加混合することにより、CeZr系複合酸化物一次粒子の前駆体であるCe、Zr及びRの複合水酸化物の沈殿を上記二次粒子の表面に析出させる。この場合、上記溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     By adding and mixing a basic solution to the solution, a precipitate of Ce, Zr and R composite hydroxides, which are precursors of CeZr-based composite oxide primary particles, is deposited on the surface of the secondary particles. In this case, after stirring the said solution at room temperature for about 1 hour, ammonia water with a density | concentration of about 7% should just be added to this as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−水洗・脱水−
上記CeZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿が上記二次粒子表面に析出してなる溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する。この上澄み液を除去した後、さらにイオン交換水を加えて攪拌し再び遠心分離器にかける(脱水する)、という水洗・脱水操作を必要回数繰り返す。当該水洗・脱水操作により、余剰塩基性溶液が除去される。
-Washing and dehydration-
The solution obtained by precipitating the CeZr-based composite oxide particle precursor on the surface of the secondary particles is centrifuged to remove the supernatant. After removing the supernatant, the water washing / dehydration operation of adding ion-exchanged water, stirring, and re-centrifuged (dehydrated) is repeated as many times as necessary. The excess basic solution is removed by the washing / dehydrating operation.

−乾燥・焼成−
上記CeZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿が表面に析出している二次粒子を乾燥させた後、焼成し、粉砕する。乾燥は、例えば大気雰囲気において100℃〜250℃程度の温度に所定時間保持することによって行なうことができる。焼成は、例えば大気雰囲気において400℃〜600℃程度の温度に数時間保持することによって行なうことができる。以上により、上記二次粒子表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されたサポート材粉末が得られる。
-Drying and firing-
The secondary particles on which the precipitation of the CeZr-based composite oxide particle precursor is deposited on the surface are dried, fired and pulverized. Drying can be performed, for example, by holding at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. for a predetermined time in an air atmosphere. Firing can be performed, for example, by holding at a temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. for several hours in an air atmosphere. As described above, the support material powder in which the primary particles of the CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surface of the secondary particles can be obtained.

−触媒金属の担持−
得られたサポート材粉末に触媒金属イオンを含有する触媒金属溶液を添加混合し、蒸発乾固させた後、粉砕する。これにより、図5に示す触媒粒子よりなる触媒材が得られる。触媒金属溶液としては、ジニトロジアミン白金硝酸溶液や硝酸パラジウム水溶液等の貴金属溶液を採用することができる。サポート材粉末に触媒金属溶液を含浸させ、乾燥・焼成するようにしてもよい。
-Catalytic metal support-
A catalyst metal solution containing catalyst metal ions is added to and mixed with the obtained support material powder, evaporated to dryness, and then pulverized. Thereby, the catalyst material which consists of a catalyst particle shown in FIG. 5 is obtained. As the catalytic metal solution, a noble metal solution such as a dinitrodiamine platinum nitric acid solution or a palladium nitrate aqueous solution can be employed. The support material powder may be impregnated with the catalyst metal solution, dried and fired.

以下、上記CeZr系複合酸化物粒子、並びに触媒粒子の好ましい組成等について、パティキュレートとしてカーボンを採用したカーボン燃焼性能試験及び排ガス(HC,CO)浄化性能試験に基いて説明する。     Hereinafter, preferred compositions of the CeZr-based composite oxide particles and catalyst particles will be described based on a carbon combustion performance test and an exhaust gas (HC, CO) purification performance test using carbon as a particulate.

<CeZr系複合酸化物粒子について>
−供試材の調製−
CeZr系複合酸化物(CeZrRO)における希土類金属Rの種類及び配合比率を変えた種々の複合酸化物粉末を調製した。CeOとZrOのモル比は1:3とした。各複合酸化物粉末にジニトロジアミン白金硝酸溶液及びイオン交換水を混合して蒸発乾固を行ない、十分に乾燥させた後、500℃×2時間(大気中)で焼成することにより、Ptを担持させた各触媒材を調製した。但し、これら触媒材には活性アルミナは含まれていない。
<About CeZr-based composite oxide particles>
-Preparation of test material-
Various composite oxide powders were prepared by changing the kind and blending ratio of the rare earth metal R in the CeZr composite oxide (CeZrRO). The molar ratio of CeO 2 and ZrO 2 was 1: 3. Each composite oxide powder is mixed with dinitrodiamineplatinum nitrate solution and ion-exchanged water, evaporated to dryness, dried sufficiently, and then fired at 500 ° C for 2 hours (in air) to support Pt. Each catalyst material was prepared. However, these catalyst materials do not contain activated alumina.

得られた各触媒材を、バインダー及びイオン交換水と混合してスラリーとし、SiC製フィルタ担体(フィルタ本体,容量;25mL,セル壁厚;12mil(304.8×10−3mm)、300cpsi(1平方インチ(635.16mm)当たりのセル数;300))にコーティングした後、乾燥させ、大気雰囲気において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なうことにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタ1L当たりのCeZr系複合酸化物粉末の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は0.5g/Lにした。そうして、各供試材に大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。 Each obtained catalyst material was mixed with a binder and ion-exchanged water to form a slurry, and a SiC filter carrier (filter body, capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil (304.8 × 10 −3 mm), 300 cpsi ( After coating to 300 cells) per square inch (635.16 mm 2 ), drying and firing for 2 hours at 500 ° C. in an air atmosphere, each test material (with catalyst) A particulate filter) was obtained. The amount of CeZr-based composite oxide powder supported per liter of filter was 50 g / L, and the amount of Pt supported was 0.5 g / L. Then, each sample material was subjected to a thermal aging treatment in which it was kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere.

次いで、フィルタ1L当たり10g相当量のカーボン(カーボンブラック)に10mLのイオン交換水を加え、スターラーを用いて5分間攪拌することにより、カーボンを水中に十分に分散させた。このカーボン分散液に各供試材の一端面を浸すと同時に、他端面よりアスピレータによる吸引を行なった。この吸引によって除去できない水分を、上記一端面からのエアブローにより除去し、次いで供試材を乾燥器に入れ150℃の温度に2時間保持して乾燥させた。これにより、カーボンを供試材フィルタの排ガス通路壁面に堆積させた。     Next, 10 mL of ion-exchanged water was added to an amount of carbon (carbon black) equivalent to 10 g per liter of filter, and the carbon was sufficiently dispersed in water by stirring for 5 minutes using a stirrer. At the same time as immersing one end face of each specimen in this carbon dispersion, suction was performed from the other end face by an aspirator. Moisture that could not be removed by this suction was removed by air blowing from the one end face, and then the specimen was placed in a dryer and kept at a temperature of 150 ° C. for 2 hours for drying. Thereby, carbon was deposited on the exhaust gas passage wall surface of the test material filter.

−カーボン燃焼性能試験−
供試材を固定床模擬ガス流通反応装置に取り付け、模擬排ガス(O;10%,NO;300ppm,HO;10%,残N)を空間速度80000/hで供試材に流し、且つ供試材入口ガス温度を15℃/分の速度で上昇させていき、該温度が590℃に達した時点のカーボン燃焼速度を測定した。この場合、カーボン燃焼速度は、カーボンの燃焼によって生成するCO及びCO量に基いて次式により算出した。
カーボン燃焼速度(g/hr)
={ガス流速(L/hr)×[(CO+CO)濃度(ppm)/(1×10)]}×12(g/mol)/22.4(L/mol)
-Carbon combustion performance test-
The test material was attached to the fixed bed simulated gas flow reactor, and the simulated exhaust gas (O 2 ; 10%, NO; 300 ppm, H 2 O; 10%, remaining N 2 ) was passed through the test material at a space velocity of 80000 / h. The sample gas inlet gas temperature was increased at a rate of 15 ° C./min, and the carbon combustion rate when the temperature reached 590 ° C. was measured. In this case, the carbon burning rate was calculated by the following equation based on the amount of CO and CO 2 generated by burning carbon.
Carbon burning rate (g / hr)
= {Gas flow rate (L / hr) x [(CO + CO 2 ) concentration (ppm) / (1 x 10 6 )]} x 12 (g / mol) /22.4 (L / mol)

結果を図6に示す。図6の横軸はCeZr系複合酸化物における希土類金属Rの酸化物ROの比率(mol%)を示す。     The results are shown in FIG. 6 represents the ratio (mol%) of the oxide RO of the rare earth metal R in the CeZr-based composite oxide.

同図によれば、Prの場合はその酸化物としての比率が0.3mol%以上2mol%以下の少量であるときに比較的大きなカーボン燃焼速度が得られ、他の希土類金属Nd、La及びYの場合は酸化物としての比率が1mol%以上7mol%以下ないしは6mol%以下において比較的大きなカーボン燃焼速度が得られることがわかる。また、当該4種類の希土類金属のなかでは、Nd又はPrを採用することがカーボン燃焼性の向上に最も有利であり、Nd比率を4mol%にすること、Pr比率を1.4mol%にすることが好ましいということができる。 According to the figure, in the case of Pr, a relatively large carbon burning rate is obtained when the ratio of the oxide is a small amount of 0.3 mol% or more and 2 mol% or less, and other rare earth metals Nd, La and Y In this case, it can be seen that a relatively large carbon burning rate can be obtained when the ratio as an oxide is 1 mol% or more and 7 mol% or less or 6 mol% or less. Of the four types of rare earth metals, Nd or Pr is most advantageous for improving the carbon combustibility. The Nd 2 O 3 ratio is 4 mol%, and the Pr 2 O 3 ratio is 1 It can be said that it is preferable to make it 4 mol%.

<触媒粒子の好ましい組成等>
−供試材の調製−
上述の触媒材の調製法により、CeZr系複合酸化物粒子中のCeO比率(CeO/CeZrROのmol%)、並びに活性アルミナ二次粒子(La比率;5質量%)とCeZr系複合酸化物粒子との合計量に占める該CeZr系複合酸化物粒子の割合(以下、これを「CeZrRO比率」という。)が相異なる実施例の各触媒材を調製した。CeZrR系複合酸化物粒子の希土類金属RとしてはNdを採用し、そのNd比率は4mol%に固定した。また、触媒金属Ptの担持には蒸発乾固法を採用した。
<Preferred composition of catalyst particles>
-Preparation of test material-
According to the catalyst material preparation method described above, the CeO 2 ratio in the CeZr-based composite oxide particles (mol% of CeO 2 / CeZrRO), and the activated alumina secondary particles (La 2 O 3 ratio; 5 mass%) and the CeZr system Each catalyst material of the Example from which the ratio (henceforth "CeZrRO ratio") of this CeZr type complex oxide particle which occupies for the total amount with complex oxide particle differs was prepared. Nd was adopted as the rare earth metal R of the CeZrR composite oxide particles, and the Nd 2 O 3 ratio was fixed at 4 mol%. Further, the evaporation to dryness method was adopted for supporting the catalyst metal Pt.

また、比較例触媒材として、CeO比率が相異なるCeZr系複合酸化物二次粒子(Nd比率;4mol%)を共沈法によって調製し、これを同じく共沈法で調製したLa含有活性アルミナ二次粒子(La比率;5mol%)と適宜の比率で物理的に混合して各種のサポート材粉末とし、これらに蒸発乾固法によってPtを担持させた。なお、CeZr系複合酸化物の二次粒子は、共沈法で一次粒子前駆体を得た後、これを上記活性アルミナ二次粒子表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子を分散して担持した場合と同じ条件で水洗、乾燥、焼成し、しかる後に粉砕することにより調製している。 Further, as a comparative example catalyst material, CeZr-based composite oxide secondary particles (Nd 2 O 3 ratio; 4 mol%) having different CeO 2 ratios were prepared by a coprecipitation method, which was also prepared by the coprecipitation method. It was physically mixed with the contained activated alumina secondary particles (La 2 O 3 ratio; 5 mol%) at an appropriate ratio to obtain various support material powders, and these were supported with Pt by evaporation to dryness. The secondary particles of the CeZr-based composite oxide were obtained by obtaining primary particle precursors by coprecipitation and then dispersing and supporting the primary particles of the CeZr-based composite oxide on the surface of the active alumina secondary particles. It is prepared by washing with water, drying and firing under the same conditions as in the case, and then pulverizing.

先に説明した供試材の調製法により、実施例及び比較例の各触媒材をSiC製フィルタ担体(容量;25mL,セル壁厚;12mil、セル数;300cpsi)にコーティングすることにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタ1L当たりの触媒材の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は1.0g/Lにした。次いで、各供試材に大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。     By coating the catalyst materials of Examples and Comparative Examples on SiC filter carriers (capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil, cell number: 300 cpsi) according to the preparation method of the test material described above, each sample was prepared. A sample (particulate filter with catalyst) was obtained. The amount of catalyst material supported per liter of filter was 50 g / L, and the amount of Pt supported was 1.0 g / L. Subsequently, each sample material was subjected to a heat aging treatment in which it was kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere.

−カーボン燃焼性能の評価−
上記実施例及び比較例の各供試材について、フィルタ1L当たり10gのカーボン(カーボンブラック)を排ガス通路壁面に堆積させた後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定した。実施例の結果を表1に、比較例の結果を表2に示す。
-Evaluation of carbon combustion performance-
About each test material of the said Example and a comparative example, after depositing 10 g of carbon (carbon black) per 1 L of filter on the wall surface of the exhaust gas passage, the carbon combustion rate at a temperature of 590 ° C. was determined by the above-mentioned carbon combustion performance test. It was measured. Table 1 shows the results of the examples and Table 2 shows the results of the comparative examples.

以下では、表1及び表2の各実施例及び各比較例を、各CeO比率に与えた番号(数字)と、CeZrRO比率に与えた記号(アルファベット)との組み合わせで特定する(例えば、CeO比率が20mol%(番号2)でありCeZrRO比率が50質量%(記号c)である実施例は「実施例2c」と称する。)。この点は後述の表4乃至表9も同じである。 Below, each Example and each comparative example of Table 1 and Table 2 are specified by the combination of the number (number) given to each CeO 2 ratio and the symbol (alphabet) given to CeZrRO ratio (for example, CeO An example in which the 2 ratio is 20 mol% (number 2) and the CeZrRO ratio is 50 mass% (symbol c) is referred to as “Example 2c”). This also applies to Tables 4 to 9 described later.

Figure 2009106856
Figure 2009106856

Figure 2009106856
Figure 2009106856

実施例(表1)と比較例(表2)を対比すると、CeO比率が20mol%、45mol%及び60mol%各々であるときは、例外はあるが(CeO比率が45mol%で且つCeZrRO比率が25質量%であるとき)、実施例の方が比較例よりもカーボン燃焼速度が大きくなっている。特に実施例3b(CeO比率=45mol%,CeZrRO比率=35質量%)においてカーボン燃焼速度が大きくなっている。 When Examples (Table 1) and Comparative Examples (Table 2) are compared, when the CeO 2 ratio is 20 mol%, 45 mol%, and 60 mol%, respectively, there is an exception (CeO 2 ratio is 45 mol% and CeZrRO ratio). The carbon burning rate is higher in the example than in the comparative example. Particularly in Example 3b (CeO 2 ratio = 45 mol%, CeZrRO ratio = 35% by mass), the carbon burning rate is increased.

この結果は、実施例の場合、CeZr系複合酸化物が粒径の小さな一次粒子の状態で活性アルミナ二次粒子表面に分散して担持されていることから、CeZr系複合酸化物の酸素吸蔵・放出量が増加していること、並びにCeZr系複合酸化物が熱によって凝集し難くなっている、すなわち、触媒材の耐熱性が高くなっていることによると考えられる。     This result shows that in the case of the example, the CeZr-based composite oxide is dispersed and supported on the surface of the activated alumina secondary particles in the form of primary particles having a small particle size. This is considered to be due to the increase in the release amount and the CeZr-based composite oxide that is difficult to aggregate due to heat, that is, the heat resistance of the catalyst material is increased.

そこで、CeZrRO比率を35質量%に固定してCeO比率を変化させた実施例1b,2b,3b,4b,5b及び比較例1b,2b,3b,4b,5bのカーボン燃焼速度をグラフにした(図7)。また、CeO比率を45mol%に固定してCeZrRO比率を変化させた実施例3a〜3e及び比較例3a〜3eのカーボン燃焼速度をグラフにした(図8)。 Therefore, the carbon combustion rates of Examples 1b, 2b, 3b, 4b, and 5b and Comparative Examples 1b, 2b, 3b, 4b, and 5b in which the CeO 2 ratio was changed while fixing the CeZrRO ratio to 35% by mass were graphed. (FIG. 7). In addition, the carbon combustion rates of Examples 3a to 3e and Comparative Examples 3a to 3e in which the CeZrRO ratio was changed while fixing the CeO 2 ratio to 45 mol% were graphed (FIG. 8).

図7によれば、CeO比率が15mol%以上60mol%以下であるときのカーボン燃焼速度は実施例の方が比較例よりも大きく、CeO比率が15mol%であるときでも、実施例の方が比較例よりも大きい。従って、このCeO比率は15mol%以上60mol%以下であることが好ましいということができる。より好ましいCeO比率は20mol%以上55mol%以下であり、さらには20mol%以上45mol%以下であることが好ましい。 According to FIG. 7, the carbon burning rate when the CeO 2 ratio is 15 mol% or more and 60 mol% or less is higher in the example than in the comparative example, and even when the CeO 2 ratio is 15 mol%, Is larger than the comparative example. Therefore, it can be said that the CeO 2 ratio is preferably 15 mol% or more and 60 mol% or less. A more preferable CeO 2 ratio is 20 mol% or more and 55 mol% or less, and further preferably 20 mol% or more and 45 mol% or less.

図8によれば、CeZrRO比率が35質量%以上90質量%以下でのカーボン燃焼速度は、実施例の方が比較例よりも大きく、また、CeZrRO比率が30質量%であるときも実施例の方が比較例よりも大きくなることが見込まれる。従って、このCeZrRO比率は30質量%以上90質量%以下であることが好ましいということができる。より好ましいCeZrRO比率は35質量%以上75質量%以下であり、さらには35質量%以上50質量%以下であることが好ましい。     According to FIG. 8, the carbon burning rate when the CeZrRO ratio is 35% by mass or more and 90% by mass or less is higher in the example than in the comparative example, and also when the CeZrRO ratio is 30% by mass. Is expected to be larger than the comparative example. Therefore, it can be said that the CeZrRO ratio is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less. A more preferable CeZrRO ratio is 35 to 75% by mass, and further preferably 35 to 50% by mass.

−排ガス浄化のライトオフ特性の評価−
上記実施例及び比較例の各供試材について、上記カーボン燃焼性能試験の場合とは異なり、カーボンブラックを堆積させることなく、排ガス中のHC及びCOの浄化に関するライトオフ特性を調べた。すなわち、各供試材を模擬ガス流通反応装置にセットし、模擬排ガス(O;10%,HO;10%,NO;100ppm,C;200ppmC,CO;400ppm,残N)を空間速度50000/hで供試材に流し、且つ供試材入口ガス温度を15℃/分の速度で上昇させていった。そして、供試材下流で検出されるガスの各成分(HC、CO)濃度が、供試材に流入するガスの各成分(HC、CO)濃度の半分になった時点(すなわち浄化率が50%になった時点)の供試材入口ガス温度T50(℃)を求めた。実施例の結果を表3に、比較例の結果を表4に示す。
-Evaluation of light-off characteristics of exhaust gas purification-
Unlike the case of the above-described carbon combustion performance test, the light-off characteristics regarding the purification of HC and CO in the exhaust gas were examined for each of the test materials of the above Examples and Comparative Examples without depositing carbon black. That is, each test material was set in a simulated gas flow reactor, and simulated exhaust gas (O 2 ; 10%, H 2 O; 10%, NO; 100 ppm, C 3 H 6 ; 200 ppm C, CO; 400 ppm, remaining N 2 ) Was passed through the specimen at a space velocity of 50000 / h, and the specimen inlet gas temperature was increased at a rate of 15 ° C./min. Then, when the concentration of each component (HC, CO) of the gas detected downstream of the sample material becomes half of the concentration of each component (HC, CO) of the gas flowing into the sample material (that is, the purification rate is 50). The gas inlet gas temperature T50 (° C.) at the time when the sample gas was% was obtained. Table 3 shows the results of the examples and Table 4 shows the results of the comparative examples.

Figure 2009106856
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Figure 2009106856
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表3及び表4によれば、CeO比率が45mol%であるときはいずれのCeZrRO比率においても、実施例のライトオフ温度が比較例よりも低くなっている。また、CeZrRO比率が35質量%であるときは、例外はあるが(CeO比率が小さいとき、及び大きいとき)、概ね実施例のライトオフ温度が比較例よりも低くなっている。この結果も、実施例では、比較例に比べて、酸素吸蔵・放出量が増加していること、並びに耐熱性が高くなっていることによると考えられる。 According to Tables 3 and 4, when the CeO 2 ratio is 45 mol%, the light-off temperature of the example is lower than that of the comparative example at any CeZrRO ratio. When the CeZrRO ratio is 35% by mass, there are exceptions (when the CeO 2 ratio is small and large), but the light-off temperature of the example is generally lower than that of the comparative example. This result is also considered to be due to the increased amount of oxygen occlusion / release and the higher heat resistance in the example than in the comparative example.

CeZrRO比率を35質量%に固定してCeO比率を変化させた実施例1b,2b,3b,4b,5b及び比較例1b,2b,3b,4b,5bのライトオフ温度のグラフを図9に示し、CeO比率を45mol%に固定してCeZrRO比率を変化させた実施例3a〜3e及び比較例3a〜3eのライトオフ温度のグラフを図10に示す。 FIG. 9 is a graph of light-off temperatures of Examples 1b, 2b, 3b, 4b, and 5b and Comparative Examples 1b, 2b, 3b, 4b, and 5b in which the CeO 2 ratio was changed while fixing the CeZrRO ratio to 35% by mass. FIG. 10 shows graphs of light-off temperatures of Examples 3a to 3e and Comparative Examples 3a to 3e, in which the CeO 2 ratio was fixed at 45 mol% and the CeZrRO ratio was changed.

図9によれば、HC及びCOのいずれのライトオフ温度に関しても、CeO比率が15mol%以上60mol%以下では、実施例は比較例と同一か、又は比較例よりも低くなることがわかり、特に20mol%以上45mol%以下において、ライトオフ温度が低くなることがわかる。 According to FIG. 9, it can be seen that for any light-off temperature of HC and CO, when the CeO 2 ratio is 15 mol% or more and 60 mol% or less, the example is the same as or lower than the comparative example. In particular, it can be seen that the light-off temperature is low at 20 mol% or more and 45 mol% or less.

図10によれば、CeZrRO比率が25質量%以上90質量%以下でのライトオフ温度は、実施例の方が比較例よりも低くなっており、CeZrRO比率が20質量%であるときも、実施例の方が比較例よりも低くなることが見込まれる。特に25質量%以上75質量%以下において、実施例はライトオフ温度が低く触媒の低温活性が高いことがわかる。     According to FIG. 10, the light-off temperature when the CeZrRO ratio is 25% by mass or more and 90% by mass or less is lower in the example than in the comparative example, and even when the CeZrRO ratio is 20% by mass. The example is expected to be lower than the comparative example. In particular, in the range of 25% by mass to 75% by mass, it can be seen that the examples have a low light-off temperature and a high low-temperature activity of the catalyst.

[実施形態2]
この実施形態は、CeZr系複合酸化物粒子を担持させる二次粒子が、活性アルミナの一次粒子とZr系複合酸化物の一次粒子とによって形成されていることを特徴とし、触媒粒子の他の構造的特徴は実施形態1と同じである。この場合、活性アルミナの一次粒子と酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物の一次粒子とが互いに混ざり合って凝集し二次粒子を形成している。触媒金属は、CeZr系複合酸化物の一次粒子及び活性アルミナの一次粒子に担持されている他、Zr系複合酸化物の一次粒子にも担持されている。Zr系複合酸化物の一次粒子の平均粒径は5nm〜50nmである。
[Embodiment 2]
This embodiment is characterized in that secondary particles supporting CeZr-based composite oxide particles are formed of primary particles of activated alumina and primary particles of Zr-based composite oxide, and other structures of catalyst particles. The characteristic features are the same as those of the first embodiment. In this case, primary particles of activated alumina and primary particles of Zr-based composite oxide having oxygen ion conductivity are mixed and aggregated to form secondary particles. The catalyst metal is supported not only on the primary particles of CeZr-based composite oxide and primary particles of activated alumina but also on the primary particles of Zr-based composite oxide. The average particle size of the primary particles of the Zr-based composite oxide is 5 nm to 50 nm.

Zr系複合酸化物粒子はZrとCe以外の希土類金属Mとを含む。この希土類金属Mとしては、Nd、La、Pr、Sm、Gd、Y等を採用することができるが、なかでも、La及びPrから選ばれる少なくとも一種とNdとを組み合わせて採用することがパティキュレートの燃焼性を高める上で好ましい。以下では、Zr系複合酸化物粒子が、Zr及びNdを含有し、さらにCe及びNd以外の希土類金属Mを含有するケース(ZrNdMO)について説明する。     Zr-based composite oxide particles contain Zr and rare earth metal M other than Ce. As this rare earth metal M, Nd, La, Pr, Sm, Gd, Y and the like can be adopted, and among them, it is a particulate to employ at least one selected from La and Pr in combination with Nd. It is preferable for improving the flammability of. Hereinafter, a case (ZrNdMO) in which the Zr-based composite oxide particles contain Zr and Nd and further contain a rare earth metal M other than Ce and Nd will be described.

<触媒材の調製法>
本実施形態の排ガス成分浄化用触媒材は、以下の方法によって調製することができる。
<Preparation method of catalyst material>
The exhaust gas component purification catalyst material of the present embodiment can be prepared by the following method.

−活性アルミナ粒子前駆体の調製−
実施形態1の<触媒材の調製法>で説明した方法によって、活性アルミナ粒子前駆体の沈殿を生成させた溶液を得る。
-Preparation of activated alumina particle precursor-
By the method described in <Method for preparing catalyst material> in Embodiment 1, a solution in which a precipitate of active alumina particle precursor is generated is obtained.

−Zr系複合酸化物粒子前駆体の調製−
Zrイオン、Ndイオン、並びにCe及びNd以外の希土類金属Mのイオンを含む原料溶液を調製する。Zr源としてはオキシ硝酸ジルコニウム二水和物を、Nd源としては硝酸ネオジムをそれぞれ採用することができる。希土類金属M源としては、La、Pr、Y等の硝酸塩を採用することができる。これらZr源、Nd源及びM源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。
-Preparation of Zr-based composite oxide particle precursor-
A raw material solution containing Zr ions, Nd ions, and ions of rare earth metal M other than Ce and Nd is prepared. As the Zr source, zirconium oxynitrate dihydrate can be used, and as the Nd source, neodymium nitrate can be used. As the rare earth metal M source, nitrates such as La, Pr, and Y can be employed. A predetermined amount of each of these Zr source, Nd source, and M source and water are mixed to form a raw material solution (acidic).

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、Zr系複合酸化物一次粒子の前駆体であるZr、Nd及びMの複合水酸化物の沈殿粒子を生成する。この場合、原料溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     A basic solution is added to and mixed with the raw material solution to produce precipitated particles of Zr, Nd, and M composite hydroxides, which are precursors of Zr-based composite oxide primary particles. In this case, after stirring the raw material solution at room temperature for about 1 hour, an aqueous ammonia having a concentration of, for example, about 7% may be added thereto as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−活性アルミナ粒子前駆体とZr系複合酸化物粒子前駆体の混合−
上記各工程で得られた活性アルミナ粒子前駆体とZr系複合酸化物粒子前駆体とを混合する。すなわち、上記活性アルミナ粒子前駆体の沈殿物を含有する溶液とZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿物を含有する溶液とを混合する。その際、各溶液のpHは互いに同一になるように調整しておく。
-Mixing of activated alumina particle precursor and Zr-based composite oxide particle precursor-
The activated alumina particle precursor obtained in each of the above steps and the Zr-based composite oxide particle precursor are mixed. That is, a solution containing the activated alumina particle precursor precipitate and a solution containing the Zr-based composite oxide particle precursor precipitate are mixed. At that time, the pH of each solution is adjusted to be the same.

−水洗・脱水−
上記活性アルミナ粒子前駆体及びZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿物を含む混合溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する。この上澄み液を除去した沈殿脱水物にさらにイオン交換水を加えて攪拌し再び遠心分離器にかける(脱水する)、という水洗・脱水操作を必要回数繰り返す。当該水洗・脱水操作により、余剰塩基性溶液が除去される。
-Washing and dehydration-
The mixed solution containing the precipitate of the active alumina particle precursor and the Zr-based composite oxide particle precursor is centrifuged to remove the supernatant. The water washing and dehydration operation of adding ion-exchanged water to the precipitated dehydrated product from which the supernatant has been removed, stirring, and re-centrifuged (dehydrated) is repeated as many times as necessary. The excess basic solution is removed by the washing / dehydrating operation.

−乾燥・焼成−
上記沈殿脱水物を乾燥させた後、焼成し、粉砕する。乾燥は、例えば大気雰囲気において100℃〜250℃程度の温度に所定時間保持することによって行なうことができる。また、焼成は、例えば大気雰囲気において400℃〜600℃程度の温度に数時間保持することによって行なうことができる。これにより、活性アルミナの一次粒子とZr系複合酸化物の一次粒子とが互いに混ざり合って凝集した二次粒子の粉末が得られる。
-Drying and firing-
The precipitate dehydrated product is dried, fired and pulverized. Drying can be performed, for example, by holding at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. for a predetermined time in an air atmosphere. Moreover, baking can be performed by hold | maintaining at the temperature of about 400 to 600 degreeC for several hours, for example in an atmospheric condition. As a result, a powder of secondary particles in which the primary particles of activated alumina and the primary particles of the Zr-based composite oxide are mixed and aggregated is obtained.

−CeZr系複合酸化物粒子の担持−
実施形態1の場合と同様に、Ceイオン、Zrイオン、並びにNd及びPrのうちの少なくとも一方の希土類金属Rのイオンを含む酸性溶液に上記二次粒子の粉末を分散させてなる原料溶液を調製し、これに塩基性溶液を添加混合することにより、CeZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿を上記二次粒子の表面に析出させる。そうして、水洗・脱水の工程及び乾燥・焼成の工程を順に行うことにより、上記二次粒子表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されたサポート材粉末が得られる。
-Supporting CeZr-based composite oxide particles-
As in the first embodiment, a raw material solution is prepared by dispersing the secondary particle powder in an acidic solution containing Ce ions, Zr ions, and ions of at least one rare earth metal R of Nd and Pr. Then, a basic solution is added to and mixed with this to precipitate the CeZr-based composite oxide particle precursor on the surface of the secondary particles. Thus, a support material powder in which the primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surface of the secondary particles is obtained by sequentially performing the steps of washing and dehydration and the steps of drying and firing.

−触媒金属の担持−
得られたサポート材粉末に触媒金属イオンを含有する触媒金属溶液を添加混合し、蒸発乾固させた後、粉砕する。これにより、本実施形態に係る触媒材が得られる。触媒金属溶液としては、ジニトロジアミン白金硝酸溶液や硝酸パラジウム水溶液等の貴金属溶液を採用することができる。サポート材粉末に触媒金属溶液を含浸させ、乾燥・焼成するようにしてもよい。
-Catalytic metal support-
A catalyst metal solution containing catalyst metal ions is added to and mixed with the obtained support material powder, evaporated to dryness, and then pulverized. Thereby, the catalyst material which concerns on this embodiment is obtained. As the catalytic metal solution, a noble metal solution such as a dinitrodiamine platinum nitric acid solution or a palladium nitrate aqueous solution can be employed. The support material powder may be impregnated with the catalyst metal solution, dried and fired.

以下、上記Zr系複合酸化物粒子、並びに触媒粒子の好ましい組成等について、カーボン燃焼性能試験及び排ガス浄化性能試験に基いて説明する。     Hereinafter, preferred compositions of the Zr-based composite oxide particles and catalyst particles will be described based on a carbon combustion performance test and an exhaust gas purification performance test.

<Zr系複合酸化物粒子について>
−供試材の調製−
Zr系複合酸化物の好ましい組成を策定するために、Ndを含有し、且つ他の希土類金属MとしてLa、Pr及びY各々を採用し、且つNd及びMの酸化物の配合比率が異なる各種の複合酸化物粉末を調製した。各複合酸化物粉末にジニトロジアミン白金硝酸溶液及びイオン交換水を混合して蒸発乾固を行ない、十分に乾燥させた後、500℃×2時間(大気中)で焼成することにより、Ptを担持させた各触媒材を調製した。但し、これら触媒材には活性アルミナは含まれていない。
<About Zr-based complex oxide particles>
-Preparation of test material-
In order to formulate a preferred composition of the Zr-based composite oxide, La, Pr and Y are used as the other rare earth metal M, and the compounding ratio of the oxides of Nd 2 O 3 and M is Various different complex oxide powders were prepared. Each composite oxide powder is mixed with dinitrodiamineplatinum nitrate solution and ion-exchanged water, evaporated to dryness, dried sufficiently, and then fired at 500 ° C for 2 hours (in air) to support Pt. Each catalyst material was prepared. However, these catalyst materials do not contain activated alumina.

得られた各触媒材をバインダー及びイオン交換水と混合してスラリーとし、SiC製フィルタ担体(容量;25mL,セル壁厚;16mil、セル数;178cpsi)にコーティングした後、乾燥させ、大気雰囲気において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なうことにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタ1L当たりのZr系複合酸化物粉末の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は0.5g/Lにした。そうして、各供試材に大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。     Each obtained catalyst material was mixed with a binder and ion-exchanged water to form a slurry, which was coated on a SiC filter carrier (capacity: 25 mL, cell wall thickness: 16 mil, number of cells: 178 cpsi), dried, and then in the atmosphere Each sample material (particulate filter with a catalyst) was obtained by carrying out baking for 2 hours at a temperature of 500 ° C. The supported amount of Zr-based composite oxide powder per liter of filter was 50 g / L, and the supported amount of Pt was 0.5 g / L. Then, each sample material was subjected to a thermal aging treatment in which it was kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere.

次いで、フィルタ1L当たり10gのカーボン(カーボンブラック)を排ガス通路壁面に堆積させた後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定するとともに、CO発生量を求めた。結果を表5に示す。     Next, 10 g of carbon (carbon black) per liter of filter was deposited on the wall surface of the exhaust gas passage, and then the carbon combustion rate at a temperature of 590 ° C. was measured and the amount of CO generated was determined by the above-described carbon combustion performance test. The results are shown in Table 5.

Figure 2009106856
Figure 2009106856

Ndを含まない供試材3,4よりも、La、Pr又はYとNdとを組み合わせた供試材5,12,21の方がカーボン燃焼速度が大であるから、Ndを必須とすることが好ましいということができる。但し、供試材1,2のように希土類金属としてNdのみを用いたケースでは、Nd量が多くなっても、カーボン燃焼速度は大きくならないから、La、Pr又はYとNdとを組み合わせることが好適であるということができる。     Specimens 5, 12, and 21 combining La, Pr, or Y and Nd have a higher carbon burning rate than specimens 3 and 4 that do not contain Nd, so Nd is essential. Can be said to be preferable. However, in the case where only Nd is used as the rare earth metal as in the test materials 1 and 2, the carbon combustion rate does not increase even if the amount of Nd increases, so La, Pr or Y and Nd can be combined. It can be said that it is preferable.

希土類金属Mの比率が少ないケース(供試材7,14,22或いは供試材8,15,23)では、La、Pr又はYを比較すると、希土類金属MとしてLaを用いた方がカーボン燃焼速度を大きくする上で有利であるということができる。一方、希土類金属Mの比率が多いケース(供試材6,13、或いは供試材11,20,25)では、La、Pr又はYを比較すると、希土類金属MとしてPrを用いた方がカーボン燃焼速度を大きくする上で有利であるということができる。     In cases where the ratio of rare earth metal M is small (samples 7, 14, 22 or specimens 8, 15, 23), when La, Pr or Y is compared, it is better to use La as the rare earth metal M for carbon combustion. It can be said that it is advantageous in increasing the speed. On the other hand, in the case where the ratio of the rare earth metal M is large (the specimens 6 and 13, or the specimens 11, 20, and 25), when La, Pr, or Y is compared, it is better to use Pr as the rare earth metal M. It can be said that it is advantageous in increasing the burning rate.

例外はあるが、基本的にはNd及びM両酸化物の合計量の比率を大きくすると、カーボン燃焼速度が大きくなる。しかし、供試材16〜20からわかるように、当該合計量を大きくしてカーボン燃焼速度を大きくすると、カーボンの不完全燃焼によるCO発生量が増大する傾向がある。従って、パティキュレートの燃焼性を高める上では上記合計量の比率を大きくすることが好ましいが、CO発生量の増大を抑制するために、当該合計量の比率は45mol%未満にすること(当該ZrNd系複合酸化物粒子のZrO比率を55mol%以上にすること)、さらには40mol%未満にすること(ZrO比率を60mol%以上にすること)が好ましい。また、供試材16〜20をみると、希土類金属Mの酸化物Mの比率が大きくなると、CO発生量が増大する傾向がみられるから、該M比率は20mol%以下が好ましい。 Although there are exceptions, basically, increasing the ratio of the total amount of both Nd and M oxides increases the carbon burning rate. However, as can be seen from the test materials 16 to 20, when the total amount is increased to increase the carbon combustion rate, the amount of CO generated due to incomplete combustion of carbon tends to increase. Therefore, in order to increase the combustibility of the particulates, it is preferable to increase the ratio of the total amount. However, in order to suppress an increase in the amount of CO generated, the ratio of the total amount is set to less than 45 mol% (the ZrNd The ZrO 2 ratio of the system composite oxide particles is preferably 55 mol% or more), and more preferably less than 40 mol% (the ZrO 2 ratio is 60 mol% or more). Further, when looking at the test materials 16 to 20, when the ratio of the oxide M 2 O 3 of the rare earth metal M increases, the amount of CO generated tends to increase, so the M 2 O 3 ratio is 20 mol% or less. Is preferred.

一方、上記合計量の比率10mol%以上とすることができるが、20mol%を超えると概ね、大きなカーボン燃焼速度が得られることから、パティキュレートの燃焼性を高める上では上記合計量の比率を20mol%以上にすることが好ましいということができる。特に、Nd又はPrの比率を大きくして上記合計量の比率を20mol%以上にすることが好ましい。     On the other hand, the ratio of the total amount can be 10 mol% or more. However, when the ratio exceeds 20 mol%, a large carbon combustion rate is generally obtained. Therefore, the ratio of the total amount is set to 20 mol in order to improve the combustibility of the particulates. % Can be said to be preferable. In particular, it is preferable to increase the ratio of Nd or Pr so that the ratio of the total amount is 20 mol% or more.

図11は希土類金属MとしてPr又はLaを用いたZr系複合酸化物(Ndを含有する。)を先のケースとはセル壁厚及びセル数が異なるSiC製フィルタ担体にコーティングしてなる供試材について、590℃でのカーボン燃焼速度を先と同じ条件で測定した結果を示す。但し、Nd比率は、表1から6mol%以上18mol%以下で良好な結果を示すことがわかるから、12mol%に固定した。フィルタ本体は、容量が25mL,セル壁厚が12mil、セル数が300cpsiである。また、先のケースと同じく、フィルタ1L当たりのZrNd系複合酸化物粉末の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は0.5g/Lとし、各供試材には大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。 FIG. 11 shows a test in which a SiC filter carrier having a cell wall thickness and a cell number different from those of the previous case is coated with a Zr-based composite oxide (containing Nd) using Pr or La as the rare earth metal M. The result of having measured the carbon burning rate in 590 degreeC on the same conditions as the previous about a material is shown. However, it can be seen from Table 1 that the Nd 2 O 3 ratio is 6 mol% or more and 18 mol% or less, and good results are shown. Therefore, the Nd 2 O 3 ratio was fixed to 12 mol%. The filter body has a capacity of 25 mL, a cell wall thickness of 12 mil, and a cell count of 300 cpsi. Further, as in the previous case, the loading amount of the ZrNd-based composite oxide powder per 1 L of the filter was 50 g / L, the Pt loading amount was 0.5 g / L, and each test material was 800 ° C. in the air atmosphere. A thermal aging treatment was carried out at a temperature for 24 hours.

同図によれば、希土類金属MとしてPrを採用し、Pr比率を6mol%以上にすることがカーボン燃焼速度を大きくする上で好ましいことがわかる。また、希土類金属MとしてLaを採用する場合、La比率が6mol%でカーボン燃焼速度がピークになり、La比率が20mol%に近づくと、La無添加と大差がなくなることから、該La比率は20mol%以下が好ましい。 According to the figure, it is preferable to employ Pr as the rare earth metal M and to make the Pr 2 O 3 ratio 6 mol% or more in order to increase the carbon combustion rate. In addition, when La is used as the rare earth metal M, the carbon combustion rate reaches a peak when the La 2 O 3 ratio is 6 mol%, and when the La 2 O 3 ratio approaches 20 mol%, there is no significant difference from the addition of no La. The La 2 O 3 ratio is preferably 20 mol% or less.

<CeZr系複合酸化物のCeO比率及びZr系複合酸化物のZrO比率>
−供試材の調製−
上記触媒材の調製法により、活性アルミナとNdを含有するZr系複合酸化物とCeZr系複合酸化物との比率をAl:ZrNdMO:CeZrRO=66:22:12(質量比)に固定し、CeZr系複合酸化物のCeO比率及びZr系複合酸化物のZrO比率が異なる複数種の実施例触媒材を調製した。この実施例触媒材は、サポート材粉末にPtが担持されてなり、そのサポート材は二次粒子表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されたものであり、その二次粒子は活性アルミナ粒子とZr系複合酸化物粒子とが混ざり合って形成されている。
<CeO 2 ratio of CeZr-based composite oxide and ZrO 2 ratio of Zr-based composite oxide>
-Preparation of test material-
The ratio of the Zr-based composite oxide containing CeAr and the active alumina and Nd to CeZr-based composite oxide is fixed to Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO = 66: 22: 12 (mass ratio) by the above-described catalyst material preparation method. A plurality of examples of catalyst materials were prepared in which the CeO 2 ratio of the CeZr-based composite oxide and the ZrO 2 ratio of the Zr-based composite oxide were different. In this example catalyst material, Pt is supported on the support material powder, and the support material is a material in which the primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surface of the secondary particles. Is formed by mixing activated alumina particles and Zr-based composite oxide particles.

一方、比較例として、同じく、Al:ZrNdMO:CeZrRO=66:22:12に固定し、CeZr系複合酸化物のCeO比率及びZr系複合酸化物のZrO比率が異なる複数種の比較例触媒材を調製した。この触媒材は、活性アルミナ二次粒子とCeZr系複合酸化物二次粒子とZr系複合酸化物二次粒子とを物理的に混合してなるサポート材粉末にPtを担持させたものである。 On the other hand, as a comparative example, similarly, Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO = 66: 22: 12 was fixed, and the CeOr composite oxide was different in CeO 2 ratio and Zr composite oxide ZrO 2 ratio. A comparative catalyst material was prepared. This catalyst material is obtained by supporting Pt on a support material powder obtained by physically mixing activated alumina secondary particles, CeZr-based composite oxide secondary particles, and Zr-based composite oxide secondary particles.

上記実施例及び比較例の各触媒材を、SiC製フィルタ担体(フィルタ本体,容量;25mL,セル壁厚;12mil、セル数;300cpsi)担持させることにより、実施例及び比較例の各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。実施例及び比較例のいずれも、フィルタ1L当たりの触媒材担持量は50g/Lとし、Pt担持量は1.0g/Lとし、活性アルミナはLa比率が5mol%となるようにし、CeZr系複合酸化物は希土類金属RとしてNdを採用し、そのNd比率は4mol%となるようにし、Ndを含有するZr系複合酸化物は希土類金属MとしてPrを採用し、そのPr比率は12mol%となるようにした。 Each sample material of Examples and Comparative Examples is supported by supporting each of the catalyst materials of the above Examples and Comparative Examples with a filter carrier made of SiC (filter body, capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil, number of cells: 300 cpsi). (Catalyzed particulate filter) was obtained. In both Examples and Comparative Examples, the amount of catalyst material supported per liter of filter was 50 g / L, the amount of Pt supported was 1.0 g / L, and the activated alumina had a La 2 O 3 ratio of 5 mol%. The CeZr-based composite oxide employs Nd as the rare earth metal R, the Nd 2 O 3 ratio thereof is 4 mol%, and the Zr-based composite oxide containing Nd employs Pr as the rare earth metal M, and the Pr The 2 O 3 ratio was set to 12 mol%.

−カーボン燃焼性能の評価−
実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理及びカーボン堆積処理を行なった後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定した。実施例の結果を表6に示し、比較例の結果を表7に示す。
-Evaluation of carbon combustion performance-
After performing the above-mentioned thermal aging treatment and carbon deposition treatment on each sample material of the example and the comparative example, the carbon combustion rate at a temperature of 590 ° C. was measured by the above-described carbon combustion performance test. The results of Examples are shown in Table 6, and the results of Comparative Examples are shown in Table 7.

Figure 2009106856
Figure 2009106856

Figure 2009106856
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この実施形態2の実施例の場合、質量比「Al:ZrNdMO:CeZrRO=66:22:12」であるから、CeZrRO/(Al+CeZrRO)の質量比は15質量%となる。一方、表1に示す実施形態1の実施例のうちCeZrRO比率が最も小さいのは25質量%である。従って、単純比較はできないが、実施形態1の場合、CeZrRO比率35質量%をピークとしてその比率が小さくなると、カーボン燃焼速度が小さくなる傾向が見られ、ピークの35質量%でも、カーボン燃焼速度の最大値は実施例3bの0.815g/hrである。これに対して、実施形態2の実施例(表6)場合は、ZrO比率が90mol%の場合を除いて、他の各実施例はいずれもカーボン燃焼速度が実施形態1の場合よりも大きくなっている。これは、実施形態2の二次粒子に含まれる酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物一次粒子の効果である。 In this embodiment of the second embodiment, the weight ratio because it is "Al 2 O 3: ZrNdMO: CeZrRO = 66:: 22 12 ", the mass ratio of CeZrRO / (Al 2 O 3 + CeZrRO) is 15 wt% . On the other hand, among the examples of Embodiment 1 shown in Table 1, the smallest CeZrRO ratio is 25% by mass. Therefore, although simple comparison is not possible, in the case of Embodiment 1, when the CeZrRO ratio is 35% by mass and the ratio is small, the carbon combustion rate tends to decrease. Even at 35% by mass of the peak, the carbon combustion rate The maximum value is 0.815 g / hr of Example 3b. On the other hand, in the case of the example of Embodiment 2 (Table 6), except for the case where the ZrO 2 ratio is 90 mol%, the carbon burning rate in each of the other examples is larger than that in the case of Embodiment 1. It has become. This is the effect of the Zr-based composite oxide primary particles having oxygen ion conductivity contained in the secondary particles of the second embodiment.

そうして、実施例(表6)と比較例(表7)とを比較すると、CeZr系複合酸化物のCeO比率が20mol%以上45mol%以下であり且つZrNd系複合酸化物のZrO比率が55mol%以上75mol%以下であるときは、実施例の方が比較例よりも良い結果を示している。上記CeO比率及びZrO比率の範囲において、活性アルミナ粒子とZrNd系複合酸化物粒子とが混ざり合った二次粒子と、CeZr系複合酸化物の一次粒子との組み合わせがカーボン燃焼速度の増大に有効となる点は特異的な現象であるということができる。 Thus, when Examples (Table 6) and Comparative Examples (Table 7) are compared, the CeO 2 ratio of the CeZr-based composite oxide is 20 mol% or more and 45 mol% or less, and the ZrO 2 ratio of the ZrNd-based composite oxide. Is 55 mol% or more and 75 mol% or less, the example shows better results than the comparative example. In the range of the CeO 2 ratio and the ZrO 2 ratio, a combination of secondary particles in which activated alumina particles and ZrNd-based composite oxide particles are mixed with primary particles of CeZr-based composite oxide increases the carbon burning rate. It can be said that the effective point is a specific phenomenon.

−排ガス浄化のライトオフ特性の評価−
上記実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理を行なった後、カーボン堆積処理を行うことなく、上述のライトオフ性能評価試験により、HC及びCOの浄化に関するライトオフ温度を測定した。実施例の結果を表8に示し、比較例の結果を表9に示す。
-Evaluation of light-off characteristics of exhaust gas purification-
Measure the light-off temperature for HC and CO purification by the above-mentioned light-off performance evaluation test without performing the carbon deposition treatment after performing the above-mentioned thermal aging treatment on each sample material of the above-mentioned examples and comparative examples. did. The results of Examples are shown in Table 8, and the results of Comparative Examples are shown in Table 9.

Figure 2009106856
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Figure 2009106856
Figure 2009106856

実施形態2の実施例(表8)と実施形態1の実施例(表3)とを見比べると、排ガス浄化のライトオフ性能には大差が見られないが、実施形態2の実施例(表8)と比較例(表9)とを比較すると、この場合も、CeZr系複合酸化物のCeO比率が20mol%以上45mol%以下であり且つZrNd系複合酸化物のZrO比率が55mol%以上75mol%以下であるときは、実施例の方が比較例よりも良い結果を示している。上記CeO比率及びZrO比率の範囲において、活性アルミナ粒子とZrNd系複合酸化物粒子とが混ざり合った二次粒子と、CeZr系複合酸化物の一次粒子との組み合わせがライトオフ性の向上に有効となる点は特異的な現象であるということができる。 When comparing the example of the second embodiment (Table 8) and the example of the first embodiment (Table 3), there is no significant difference in the light-off performance of exhaust gas purification, but the example of the second embodiment (Table 8). ) And the comparative example (Table 9), the CeO 2 ratio of the CeZr-based composite oxide is 20 mol% to 45 mol% and the ZrO 2 ratio of the ZrNd-based composite oxide is 55 mol% to 75 mol in this case as well. When it is less than or equal to%, the example shows better results than the comparative example. In the range of the CeO 2 ratio and the ZrO 2 ratio, the combination of the secondary particles in which the activated alumina particles and the ZrNd composite oxide particles are mixed with the primary particles of the CeZr composite oxide improves the light-off property. It can be said that the effective point is a specific phenomenon.

以上から、二次粒子を活性アルミナ一次粒子とZr系複合酸化物一次粒子とで形成する場合、CeZr系複合酸化物のCeO比率を20mol%以上45mol%以下とし、ZrNd系複合酸化物のZrO比率を55mol%以上75mol%以下とすることが好ましい、ということができる。 From the above, when the secondary particles are formed of activated alumina primary particles and Zr-based composite oxide primary particles, the CeO 2 ratio of the CeZr-based composite oxide is set to 20 mol% or more and 45 mol% or less, and the ZrNd-based composite oxide ZrO. It can be said that the ratio of 2 is preferably 55 mol% or more and 75 mol% or less.

<活性アルミナ:CeZr系複合酸化物:ZrNd系複合酸化物の比率>
−供試材の調製−
上記触媒材の調製法により、活性アルミナとZrNd系複合酸化物とCeZr系複合酸化物との比率(Al:ZrNdMO:CeZrROの質量比)が異なる4種類の実施例触媒材を調製した。この実施例触媒材は、サポート材粉末にPtが担持されてなり、そのサポート材は二次粒子表面にCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されたものであり、その二次粒子は活性アルミナ粒子とZr系複合酸化物粒子とが混ざり合って形成されている。
<Ratio of activated alumina: CeZr composite oxide: ZrNd composite oxide>
-Preparation of test material-
According to the method for preparing the catalyst material, four examples of catalyst materials having different ratios of active alumina, ZrNd-based composite oxide, and CeZr-based composite oxide (mass ratio of Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO) were prepared. . In this example catalyst material, Pt is supported on the support material powder, and the support material is a material in which the primary particles of CeZr-based composite oxide are dispersed and supported on the surface of the secondary particles. Is formed by mixing activated alumina particles and Zr-based composite oxide particles.

一方、比較例として、同じく活性アルミナとZrNd系複合酸化物とCeZr系複合酸化物との比率が異なる4種類の触媒材を調製した。この触媒材は、活性アルミナ二次粒子とCeZr系複合酸化物二次粒子とZrNd系複合酸化物二次粒子とを物理的に混合してなるサポート材粉末にPtを担持させたものである。     On the other hand, as a comparative example, four types of catalyst materials having different ratios of activated alumina, ZrNd composite oxide, and CeZr composite oxide were prepared. This catalyst material is obtained by supporting Pt on a support material powder obtained by physically mixing activated alumina secondary particles, CeZr-based composite oxide secondary particles, and ZrNd-based composite oxide secondary particles.

実施例及び比較例各々の4種類の触媒材の各成分比率は図12の三角図表に示すとおりである。なお、図12の三角図表の中心点(33:33:33)の数値「33」は、厳密には「33+1/3」であるが、便宜上「33」と表記している。     The component ratios of the four types of catalyst materials in each of the examples and comparative examples are as shown in the triangular chart of FIG. The numerical value “33” of the center point (33:33:33) in the triangular chart of FIG. 12 is strictly “33 + 1/3”, but is expressed as “33” for convenience.

上記実施例及び比較例の各触媒材を、SiC製フィルタ担体(フィルタ本体,容量;25mL,セル壁厚;12mil、セル数;300cpsi)担持させることにより、実施例及び比較例の各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。実施例及び比較例のいずれも、フィルタ1L当たりの触媒材担持量は50g/Lとし、Pt担持量は1.0g/Lとし、活性アルミナはLa比率が5mol%となるようにし、CeZr系複合酸化物は、CeO:ZrO:Nd=20:76:4(モル比)となるようにし、ZrNd系複合酸化物は、ZrO:Nd:Pr=55:33:12(モル比)となるようにした。 Each sample material of Examples and Comparative Examples is supported by supporting each of the catalyst materials of the above Examples and Comparative Examples with a filter carrier made of SiC (filter body, capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil, number of cells: 300 cpsi). (Catalyzed particulate filter) was obtained. In both Examples and Comparative Examples, the amount of catalyst material supported per liter of filter was 50 g / L, the amount of Pt supported was 1.0 g / L, and the activated alumina had a La 2 O 3 ratio of 5 mol%. The CeZr-based composite oxide is CeO 2 : ZrO 2 : Nd 2 O 3 = 20: 76: 4 (molar ratio), and the ZrNd-based composite oxide is ZrO 2 : Nd 2 O 3 : Pr 2 O. 3 = 55: 33: 12 (molar ratio).

−カーボン燃焼性能の評価−
実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理及びカーボン堆積処理を行なった後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定した。結果を表10及び図13に示す。
-Evaluation of carbon combustion performance-
After performing the above-mentioned thermal aging treatment and carbon deposition treatment on each sample material of the example and the comparative example, the carbon combustion rate at a temperature of 590 ° C. was measured by the above-described carbon combustion performance test. The results are shown in Table 10 and FIG.

Figure 2009106856
Figure 2009106856

表10及び図13によれば、いずれの混合比においても実施例の方が比較例よりもカーボン燃焼速度が大きくなっている。また、実施例のカーボン燃焼速度は、Al:ZrNdMO:CeZrROの比が(66:22:12)であるときに最も大きくなっている。 According to Table 10 and FIG. 13, the carbon burning speed of the example is larger than that of the comparative example at any mixing ratio. Further, the carbon burning rate of the example is the highest when the ratio of Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO is (66:22:12).

−排ガス浄化のライトオフ特性の評価−
上記実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理を行なった後、カーボン堆積処理を行うことなく、上述のライトオフ性能評価試験により、HC及びCOの浄化に関するライトオフ温度を測定した。HC浄化のライトオフ温度を表11及び図14に示し、CO浄化のライトオフ温度を表11及び図15に示す。
-Evaluation of light-off characteristics of exhaust gas purification-
Measure the light-off temperature for HC and CO purification by the above-mentioned light-off performance evaluation test without performing the carbon deposition treatment after performing the above-mentioned thermal aging treatment on each sample material of the above-mentioned examples and comparative examples. did. The light off temperature for HC purification is shown in Table 11 and FIG. 14, and the light off temperature for CO purification is shown in Table 11 and FIG.

Figure 2009106856
Figure 2009106856

表11及び図14,15によれば、いずれの混合比においても実施例の方が比較例よりもライトオフ温度が低くなっている。また、実施例のライトオフ温度は、Al:ZrNdMO:CeZrROの比が(66:22:12)であるときに最も低くなっている。 According to Table 11 and FIGS. 14 and 15, the light-off temperature of the example is lower than that of the comparative example at any mixing ratio. In addition, the light-off temperature of the example is the lowest when the ratio of Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO is (66:22:12).

上記実施形態は本発明に係る触媒材をパティキュレートフィルタに採用しているが、当該触媒材は、HC、CO及びNOxの浄化を目的とし、パティキュレートの捕集を目的としない排ガス浄化用触媒にも利用することができる。     In the above embodiment, the catalyst material according to the present invention is employed in the particulate filter. However, the catalyst material is intended to purify HC, CO and NOx, and does not aim to collect particulates. Can also be used.

パティキュレートフィルタをエンジンの排ガス通路に配置した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has arrange | positioned the particulate filter in the exhaust gas path of an engine. パティキュレートフィルタを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows a particulate filter typically. パティキュレートフィルタを模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a particulate filter typically. パティキュレートフィルタの排気ガス流入路と排気ガス流出路とを隔てる壁を模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing typically the wall which separates the exhaust-gas inflow path and exhaust-gas outflow path of a particulate filter. 本発明に係る触媒粒子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the catalyst particle which concerns on this invention. CeZr系複合酸化物における希土類金属R酸化物の比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the rare earth metal R oxide in CeZr type complex oxide, and a carbon combustion rate. 実施例及び比較例のCeZr系複合酸化物のCeO比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the examples and CeO 2 ratio and carbon burning rates of CeZr-based composite oxide of Comparative Example. 実施例及び比較例のCeZrRO比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the CeZrRO ratio of an Example and a comparative example, and a carbon combustion rate. 実施例及び比較例のCeZr系複合酸化物のCeO比率とライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。Is a graph showing the relationship between the CeO 2 ratio and the light-off temperature of the CeZr-based mixed oxide of the examples and comparative examples. 実施例及び比較例のCeZrRO比率とライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the CeZrRO ratio of an Example and a comparative example, and light-off temperature. Zr系複合酸化物における希土類金属M酸化物の比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the rare earth metal M oxide in Zr system complex oxide, and a carbon combustion rate. 活性アルミナ(Al)、Zr系複合酸化物(ZrNdMO)及びCe系複合酸化物(CeZrRO)の質量比を示す三角図表である。Activated alumina (Al 2 O 3), a triangular diagram showing the mass ratio of Zr-based composite oxide (ZrNdMO) and Ce-based composite oxide (CeZrRO). 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の質量比とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mass ratio of the activated alumina of a Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and a carbon combustion rate. 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の質量比とHC浄化のライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mass ratio of the activated alumina of a Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and the light-off temperature of HC purification | cleaning. 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の質量比とCO浄化のライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mass ratio of the activated alumina of an Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and the light-off temperature of CO purification | cleaning.

符号の説明Explanation of symbols

1 パティキュレートフィルタ
2 排ガス流入路(排ガス通路)
3 排ガス流出路(排ガス通路)
4 栓
5 隔壁
6 細孔通路(排ガス通路)
7 触媒層
1 Particulate filter 2 Exhaust gas inflow passage (exhaust gas passage)
3 Exhaust gas outflow passage (exhaust gas passage)
4 Plug 5 Bulkhead 6 Pore passage (exhaust gas passage)
7 Catalyst layer

Claims (5)

一次粒子として活性アルミナ粒子を含み該一次粒子が凝集してなる二次粒子の表面に、Ceと、Zrと、Nd及びPrのうちの少なくとも一種の希土類金属Rとを含有するCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されており、
上記CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが15mol%以上60mol%以下の割合で含まれていることを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材。
A CeZr-based composite oxide containing activated alumina particles as primary particles and containing Ce, Zr, and at least one rare earth metal R of Nd and Pr on the surface of secondary particles formed by aggregation of the primary particles. Primary particles are dispersed and supported,
A catalyst material for exhaust gas component purification, wherein the primary particles of the CeZr-based composite oxide contain CeO 2 at a ratio of 15 mol% to 60 mol%.
請求項1において、
上記活性アルミナの一次粒子と上記CeZr系複合酸化物の一次粒子との合計量に占める該CeZr系複合酸化物の一次粒子の割合が30質量%以上90質量%以下であることを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材。
In claim 1,
Exhaust gas, wherein the proportion of primary particles of the CeZr-based composite oxide in the total amount of primary particles of the activated alumina and the primary particles of the CeZr-based composite oxide is 30% by mass to 90% by mass Catalyst material for component purification.
活性アルミナの一次粒子と、ZrとCe以外の希土類金属Mとを含むZr系複合酸化物の一次粒子とが互いに混ざり合って凝集してなる二次粒子の表面に、Ceと、Zrと、Nd及びPrのうちの少なくとも一種の希土類金属Rとを含有するCeZr系複合酸化物の一次粒子が分散して担持されており、
上記Zr系複合酸化物の一次粒子にはZrOが55mol%以上75mol%以下の割合で含まれ、
上記CeZr系複合酸化物の一次粒子にはCeOが20mol%以上45mol%以下の割合で含まれていることを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材。
On the surface of secondary particles formed by agglomerating primary particles of activated alumina and primary particles of a Zr-based composite oxide containing rare earth metal M other than Zr and Ce, agglomerated with each other, Ce, Zr, and Nd And primary particles of CeZr-based composite oxide containing at least one rare earth metal R of Pr are dispersed and supported.
The primary particles of the Zr-based composite oxide contain ZrO 2 at a ratio of 55 mol% to 75 mol%,
A catalyst material for exhaust gas component purification, wherein the primary particles of the CeZr-based composite oxide contain CeO 2 in a proportion of 20 mol% to 45 mol%.
エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路壁面に触媒層が形成されているパティキュレートフィルタであって、
上記触媒層に請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載された排ガス成分浄化用触媒材が含まれていることを特徴とするパティキュレートフィルタ。
A particulate filter in which a catalyst layer is formed on an exhaust gas passage wall surface of a filter body that collects particulates discharged from an engine,
A particulate filter comprising the catalyst layer containing the exhaust gas component purifying catalyst material according to any one of claims 1 to 3.
請求項4において、
上記排ガス成分浄化用触媒材には、触媒金属としてPtが担持されていることを特徴とするパティキュレートフィルタ。
In claim 4,
The particulate filter, wherein the exhaust gas component purification catalyst material carries Pt as a catalyst metal.
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