JP2010094625A - Catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst for cleaning an exhaust gas which enhances the cleaning efficiency of NOx at a low temperature of the exhaust gas. <P>SOLUTION: In the catalyst for cleaning an exhaust gas which includes such an occluding agent that NOx in the exhaust gas is occluded when the air-fuel ratio is leaner than a theoretical air-fuel ratio or that the NOx is released when the air-fuel ratio is near or richer than the theoretical air-fuel ratio, to a catalyst layer 2 formed on a carrier 1, and CePr-based composite oxide particles; the CePr-based composite oxide particles are compounded so that Ce, Pr and a catalyst metal may form oxide particles, at least parts of respective oxides of Ce and Pr are solid-dissolved into each other, and the catalyst metal is solid-dissolved into the oxide particles. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。     The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst.

ディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンから排出される排気ガス中には、比較的多くのNOx(窒素酸化物)が含まれている。このNOxを浄化するために、酸素過剰雰囲気(排気ガスの空燃比がリーンであるとき)においてNOxを吸蔵し、雰囲気の酸素濃度が下がったとき(理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになったとき)に吸蔵していたNOxを放出し、排気ガス中のHC(炭化水素)等の還元剤成分によって還元浄化するようにした、所謂リーンNOxトラップ触媒が利用されている。     A relatively large amount of NOx (nitrogen oxide) is contained in exhaust gas discharged from a diesel engine or a lean burn gasoline engine. In order to purify this NOx, NOx is occluded in an oxygen-excess atmosphere (when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean), and when the oxygen concentration in the atmosphere decreases (near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio) A so-called lean NOx trap catalyst is used in which NOx stored in the exhaust gas is released and reduced and purified by a reducing agent component such as HC (hydrocarbon) in the exhaust gas.

上記リーンNOxトラップ触媒は、一般には、Pt、Rh等の触媒金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属よりなるNOx吸蔵材と、Ce含有酸化物よりなる酸素吸蔵材とを組み合わせて構成されている。この場合、酸素吸蔵材は、NOx吸蔵材によるNOxの吸蔵を促進する働きをする。     The lean NOx trap catalyst is generally composed of a combination of a catalyst metal such as Pt or Rh, a NOx occlusion material made of alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal, and an oxygen occlusion material made of Ce-containing oxide. Has been. In this case, the oxygen storage material functions to promote the storage of NOx by the NOx storage material.

すなわち、酸素吸蔵材は、酸素過剰雰囲気で酸素を吸蔵し、その酸素を雰囲気の酸素濃度が低下したときに活性酸素として放出する。この活性酸素によって、触媒金属によるHCやCOの酸化が促進され、その触媒反応熱によってNOx吸蔵材の温度が高まり、該NOx吸蔵材のNOx吸蔵性が高くなる。また、酸素吸蔵材は、酸素過剰雰囲気においても、Ceイオンの価数変化により、排気ガス中の酸素を取り込んで該酸素吸蔵材内の酸素と交換する酸素交換反応を起こす性質がある。その酸素交換反応によって放出される活性酸素は、排気ガス中のNOをNOx吸蔵材に吸蔵され易いNOに転化することに働く。 That is, the oxygen storage material stores oxygen in an oxygen-excess atmosphere, and releases the oxygen as active oxygen when the oxygen concentration in the atmosphere decreases. This active oxygen promotes the oxidation of HC and CO by the catalytic metal, and the catalytic reaction heat increases the temperature of the NOx occlusion material, thereby increasing the NOx occlusion property of the NOx occlusion material. Further, the oxygen storage material has a property of causing an oxygen exchange reaction in which oxygen in the exhaust gas is taken in and exchanged with oxygen in the oxygen storage material due to a change in the valence of Ce ions even in an oxygen-excess atmosphere. The active oxygen released by the oxygen exchange reaction works to convert NO in the exhaust gas into NO 2 that is easily stored in the NOx storage material.

上記酸素吸蔵材としては、CeZr系複合酸化物、CePr系複合酸化物等が知られており、例えば特許文献1には、CeZrSr複合酸化物を含有する火花点火式エンジン用リーンNOx触媒について開示され、特許文献2には、CePr複合酸化物を含有するリーンNOxトラップ触媒について開示されている。     Known examples of the oxygen storage material include CeZr-based composite oxides and CePr-based composite oxides. For example, Patent Document 1 discloses a lean NOx catalyst for a spark ignition engine containing a CeZrSr composite oxide. Patent Document 2 discloses a lean NOx trap catalyst containing a CePr composite oxide.

また、特許文献3には、空気から酸素を分離するための組成物として、V、Mn、Cu、Mo、W、Pt、Tl、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種の表面ドープ剤を少量含有するCePr複合酸化物を開示する。但し、実施例として開示されている表面ドープ剤はAgであり、他のPt等の金属を表面ドープ剤とする具体例については開示がない。また、当文献には、当該CePr複合酸化物の酸素吸蔵放出性能についての開示もなく、また、そのCePr複合酸化物を排気ガス浄化に利用することについての開示もない。
特開2004−267843号公報 特開2003−245552号公報 特開昭50−73893号公報
Patent Document 3 discloses at least one surface dope selected from the group consisting of V, Mn, Cu, Mo, W, Pt, Tl, Pb and Bi as a composition for separating oxygen from air. A CePr composite oxide containing a small amount of an agent is disclosed. However, the surface dopant disclosed as an example is Ag, and there is no disclosure about specific examples using other metals such as Pt as the surface dopant. Further, this document does not disclose the oxygen storage / release performance of the CePr composite oxide, and does not disclose the use of the CePr composite oxide for exhaust gas purification.
JP 2004-267843 A JP 2003-245552 A JP 50-73893 A

ところで、ディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンの排気ガスは、定常運転状態では250℃〜400℃程度の低い温度になっており、このような低温度域でも高いNOx浄化率が得られることが求められている。また、エンジン始動から定常運転状態に至る間の排気ガス温度が更に低いときのNOx浄化率の向上も要望されている。また、エンジンとモータとを動力源として備えているハイブリッド自動車において、ディーゼルエンジンを採用する場合は、エンジンの運転と停止とが頻繁に繰り返されて、排気ガス温度は250℃以下になることが予想され、また、燃料として軽油にアルコールを添加した混合燃料が用いられる場合には、さらに排気ガス温度が低くなることが予想される。     By the way, the exhaust gas of a diesel engine or a lean-burn gasoline engine has a low temperature of about 250 ° C. to 400 ° C. in a steady operation state, and a high NOx purification rate is required even in such a low temperature range. It has been. There is also a demand for an improvement in the NOx purification rate when the exhaust gas temperature is lower during the period from engine startup to steady operation. In addition, in a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor as a power source, when a diesel engine is used, the engine is frequently started and stopped repeatedly, and the exhaust gas temperature is expected to be 250 ° C. or lower. In addition, when a mixed fuel obtained by adding alcohol to light oil is used as the fuel, the exhaust gas temperature is expected to be further lowered.

すなわち、本発明の課題は、排気ガス温度が低いときの触媒のNOx浄化性能を高めることにある。     That is, an object of the present invention is to improve the NOx purification performance of the catalyst when the exhaust gas temperature is low.

本発明は、上記課題を解決するために、触媒金属が固溶したCePr系複合酸化物を利用して排気ガス浄化用触媒を構成した。     In order to solve the above-mentioned problems, the present invention configures an exhaust gas purification catalyst using a CePr-based composite oxide in which a catalytic metal is dissolved.

すなわち、本発明は、担体上に形成された触媒層に、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに該排気ガス中のNOxを吸蔵し理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチであるときに該NOxを放出するNOx吸蔵材と、CePr系複合酸化物粒子とが含まれている排気ガス浄化用触媒において、
上記CePr系複合酸化物粒子は、CeとPrと触媒金属とが酸化物粒子を形成するように複合されてなり、且つ上記Ceの酸化物及び上記Prの酸化物各々の少なくとも一部が互いに固溶し、上記触媒金属が当該酸化物粒子に固溶していることを特徴とする。
That is, according to the present invention, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx in the exhaust gas is occluded in the catalyst layer formed on the carrier, and near the stoichiometric air-fuel ratio or from the stoichiometric air-fuel ratio. In the exhaust gas purifying catalyst containing the NOx storage material that releases the NOx when it is also rich, and the CePr-based composite oxide particles,
The CePr-based composite oxide particles are composed of Ce, Pr, and a catalyst metal so as to form oxide particles, and at least a part of each of the Ce oxide and the Pr oxide is fixed to each other. The catalyst metal is dissolved in the oxide particles.

ここに、上記CePr系複合酸化物粒子は、金属成分としてCeとPrとを組み合わせたから、高い酸素吸蔵放出性能が得られ、さらに、このCePr系複合酸化物に固溶している触媒金属が当該粒子の酸素の吸蔵放出を促進し、低温域においても、高い酸素吸蔵放出性能が得られる。また、上記CePr系複合酸化物粒子は、排気ガス中のNOxを吸着する働きを有する。     Here, since the CePr-based composite oxide particles combine Ce and Pr as metal components, high oxygen storage / release performance can be obtained, and further, the catalyst metal dissolved in the CePr-based composite oxide can be obtained. Oxygen storage and release of particles is promoted, and high oxygen storage and release performance can be obtained even in a low temperature range. The CePr-based composite oxide particles have a function of adsorbing NOx in the exhaust gas.

従って、排気ガスの温度が低いときであっても、酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気(排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき)においては、上記CePr系複合酸化物粒子が先に述べた酸素交換反応によって活性酸素を放出し、排気ガス中のNOをNOに転化することにより、NOx吸蔵材のNOx吸蔵性を高める。一方、排気ガスの酸素濃度が低下したとき(理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになったとき)は、上記CePr系複合酸化物粒子が放出する活性酸素によって排気ガス中のHCやCOの酸化が進み、触媒温度、すなわち、NOx吸蔵材の温度が高くなって、そのNOx吸蔵・放出性が高くなる。しかも、上記CePr系複合酸化物粒子は排気ガス中のNOxを吸着する働きを有するから、排気ガスの温度が低いときに排気ガス中のNOxが未浄化のまま排出されることが抑制される。 Therefore, even when the temperature of the exhaust gas is low, in the oxygen-excess atmosphere with a high oxygen concentration (when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), the CePr-based composite oxide particles are the first. the active oxygen released by oxygen exchange reactions mentioned, by the conversion of NO in the exhaust gas to NO 2, increase the NOx occlusion of the NOx-absorbing material. On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas decreases (in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or when it becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio), the active oxygen released by the CePr-based composite oxide particles causes HC and CO in the exhaust gas. As the oxidation proceeds, the catalyst temperature, that is, the temperature of the NOx occlusion material becomes higher, and the NOx occlusion / release property becomes higher. Moreover, since the CePr-based composite oxide particles have a function of adsorbing NOx in the exhaust gas, NOx in the exhaust gas is suppressed from being unpurified when the temperature of the exhaust gas is low.

上記NOx吸蔵材については、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属の中から選ばれる少なくとも1種によって構成することができる。     The NOx storage material can be composed of at least one selected from alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals.

上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している触媒金属の一部は、該複合酸化物粒子の表面に分散して露出していることが好ましい。これにより、該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、該複合酸化物粒子による排気ガス中のHCやCOの酸化、並びにNOのNOへの酸化に有利になる。 It is preferable that a part of the catalyst metal dissolved in the CePr-based composite oxide particles is dispersedly exposed on the surface of the composite oxide particles. Thus, the oxygen storage performance of the composite oxide particles is increased, HC and CO oxidation in the exhaust gas by the composite oxide particles, and which is advantageous in the oxidation of NO into NO 2.

上記CePr系複合酸化物粒子の表面から2nm深さまでの表層領域における上記触媒金属の濃度が、該複合酸化物粒子全体での該Ptの平均濃度の2.5倍以下であることが好ましい。この表面Pt濃度比は2.0倍未満であることがより好ましく、更に1.8倍以下が好ましく、更に好ましいのは1.5倍以下である。     The concentration of the catalyst metal in the surface layer region from the surface of the CePr-based composite oxide particles to a depth of 2 nm is preferably 2.5 times or less of the average concentration of the Pt in the entire composite oxide particles. The surface Pt concentration ratio is more preferably less than 2.0 times, further preferably 1.8 times or less, and more preferably 1.5 times or less.

すなわち、従来の複合酸化物粒子は、触媒金属の多くが粒子表面に酸化物となって担持されており、そのため粒子表面の触媒金属濃度が高い。そのような酸化物として担持されている触媒金属は、酸素過剰雰囲気では、酸素を介してCe等に結合しているが、雰囲気の酸素濃度が低下すると、その結合が切れて凝集・シンタリングし易いと考えられている。従って、そのような複合酸化物では、高温の排気ガスに晒されると、粒子表面の触媒金属のシンタリングにより、当該複合酸化物では酸素吸蔵放出性能ないしは排気ガス浄化性能が大きく低下する。     That is, in the conventional composite oxide particles, most of the catalyst metal is supported on the particle surface as an oxide, and therefore the catalyst metal concentration on the particle surface is high. The catalytic metal supported as such an oxide is bonded to Ce or the like through oxygen in an oxygen-excess atmosphere, but when the oxygen concentration in the atmosphere decreases, the bond is broken and agglomerates / sinters. It is considered easy. Therefore, when such a composite oxide is exposed to high-temperature exhaust gas, the oxygen storage / release performance or the exhaust gas purification performance of the composite oxide is greatly deteriorated due to sintering of the catalyst metal on the particle surface.

これに対して、本発明において、粒子表層の触媒金属濃度が上述の如く粒子全体の平均濃度の2.5倍以下に抑えられている、ということは、粒子表面に酸化物として担持されている触媒金属量が少ないこと、つまり、触媒金属の多くは上記複合酸化物粒子に固溶していることを意味する。従って、当該複合酸化物粒子が高温の排気ガスに晒されても、触媒金属の凝集・シンタリングを生じ難く、凝集・シンタリングするとしても、そのシンタリングの程度は低いことを意味する。つまり、粒子表面の触媒金属がシンタリングしても、酸素吸蔵放出性能ないしは排気ガスの浄化に有効に働く活性点が大きく減少しないことになる。しかも、上記触媒金属の固溶により、上記複合酸化物粒子自体のシンタリングが抑制され、そのため、高温の排気ガスに晒されても、広い細孔容積が確保され、良好なガス拡散性が維持される。     On the other hand, in the present invention, the catalyst metal concentration of the particle surface layer is suppressed to 2.5 times or less of the average concentration of the entire particle as described above, which means that it is supported as an oxide on the particle surface. It means that the amount of catalytic metal is small, that is, most of the catalytic metal is dissolved in the composite oxide particles. Therefore, even if the composite oxide particles are exposed to high-temperature exhaust gas, it is difficult for the catalyst metal to agglomerate and sinter, and even if agglomeration / sintering, the degree of sintering is low. In other words, even if the catalytic metal on the particle surface is sintered, the oxygen storage / release performance or the active point that works effectively for purification of exhaust gas is not greatly reduced. Moreover, due to the solid solution of the catalyst metal, sintering of the composite oxide particles itself is suppressed, so that a wide pore volume is ensured even when exposed to high-temperature exhaust gas, and good gas diffusibility is maintained. Is done.

上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している触媒金属はPtであり、上記触媒層には、上記CePr系複合酸化物粒子に固溶しているPtの他に、Pt溶液が含浸されて担持されたPtが設けられていることが好ましい。     The catalyst metal solid-dissolved in the CePr-based composite oxide particles is Pt, and the catalyst layer is impregnated with a Pt solution in addition to Pt solid-dissolved in the CePr-based composite oxide particles. Preferably, supported Pt is provided.

これにより、CePr系複合酸化物粒子上の含浸担持されたPtが、排気ガス中のNOをNOx吸蔵材に吸蔵され易いNOに転化すること、並びに排気ガス中のHCやCOを酸化浄化して触媒温度、ひいてはNOx吸蔵材温度を高め、そのNOx吸蔵性を高めることに働き、NOx浄化性能の向上に有利になる。 As a result, Pt impregnated and supported on the CePr-based composite oxide particles converts NO in the exhaust gas into NO 2 that is easily stored in the NOx storage material, and oxidizes and purifies HC and CO in the exhaust gas. Thus, the catalyst temperature, and thus the NOx storage material temperature, is increased to increase the NOx storage performance, which is advantageous in improving the NOx purification performance.

上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している固溶Pt量と、上記触媒層に含浸担持されたPt量との合計量中に占める上記固溶Pt量の割合(以下、これを「ドープ割合」という。)が20質量%以上60質量%以下であることが好ましい。     The ratio of the solid solution Pt amount in the total amount of the solid solution Pt amount dissolved in the CePr-based composite oxide particles and the Pt amount impregnated and supported on the catalyst layer (hereinafter referred to as “dope”). The ratio is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less.

すなわち、実験によれば、上記ドープ割合によってNOx浄化率が異なり、該ドープ割合が20質量%以上60質量%以下であるときに、NOx浄化率が高くなる。より好ましいドープ割合は20質量%以上45質量%以下である。     That is, according to experiments, the NOx purification rate varies depending on the dope ratio, and the NOx purification rate increases when the dope ratio is 20 mass% or more and 60 mass% or less. A more preferable dope ratio is 20 mass% or more and 45 mass% or less.

上記担体には、Rhを担持した酸化物粒子を含有する触媒層が設けられ、該触媒層よりも下側に、上記NOx吸蔵材及びCePr系複合酸化物粒子を含有する触媒層が配置されていることが好ましい。     The carrier is provided with a catalyst layer containing oxide particles supporting Rh, and a catalyst layer containing the NOx storage material and CePr-based composite oxide particles is disposed below the catalyst layer. Preferably it is.

これにより、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気においては、NOx吸蔵材及びCePr系複合酸化物粒子を含有する下側の触媒層が主としてNOxを吸蔵してNOxの排出を抑制することに働く。そして、排気ガスの酸素濃度が低下したときには、上側の触媒層の酸化物粒子に担持されたRhが、排気ガス中のHCやCOを還元剤として、NOx吸蔵材から放出されるNOxの還元浄化に効果的な働きをする。     As a result, in an oxygen-excess atmosphere where the oxygen concentration of the exhaust gas is high, the lower catalyst layer containing the NOx storage material and the CePr-based composite oxide particles mainly stores NOx and suppresses NOx emission. . When the oxygen concentration of the exhaust gas decreases, Rh supported on the oxide particles in the upper catalyst layer reduces and purifies NOx released from the NOx occlusion material using HC and CO in the exhaust gas as a reducing agent. To work effectively.

以上のように、本発明によれば、担体上に形成された触媒層にNOx吸蔵材とCePr系複合酸化物粒子とが含まれている排気ガス浄化用触媒において、CePr系複合酸化物粒子には触媒金属が固溶しているから、CePr系複合酸化物がNOx吸蔵材のNOx吸蔵性を高めるとともに、NOxを吸着することにより、排気ガスの温度が低いときであっても、NOxが未浄化の排出されることが抑制され、また、排気ガスの酸素濃度が低下したときの排気ガス中のHCやCOの酸化が進み易くなるから、その酸化反応熱を利用してNOx吸蔵材の温度を上げてNOx吸蔵・放出性を高めることができ、排気ガス浄化用触媒のNOx浄化性能の向上に有利になる。     As described above, according to the present invention, in the exhaust gas purification catalyst in which the catalyst layer formed on the support contains the NOx storage material and the CePr-based composite oxide particles, the CePr-based composite oxide particles Since the catalyst metal is in solid solution, the CePr-based composite oxide enhances the NOx occlusion of the NOx occlusion material and adsorbs NOx, so that NOx is not present even when the exhaust gas temperature is low. The exhaust of the purification is suppressed, and the oxidation of HC and CO in the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced easily proceeds. Therefore, the temperature of the NOx occlusion material is utilized using the heat of the oxidation reaction. And NOx occlusion / release performance can be improved, which is advantageous for improving the NOx purification performance of the exhaust gas purification catalyst.

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はディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化する、特に排気ガス中のNOxを浄化する排気ガス浄化用触媒の構成を示す。同図において、1はハニカム担体のセル壁、2はセル壁1に形成された下触媒層、3は下触媒層2の上に積層された上触媒層である。ハニカム担体1はコージェライト等の耐熱性無機材料によって形成することができる。     FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purifying catalyst that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine or a lean burn gasoline engine, particularly purifies NOx in the exhaust gas. In the figure, 1 is a cell wall of the honeycomb carrier, 2 is a lower catalyst layer formed on the cell wall 1, and 3 is an upper catalyst layer laminated on the lower catalyst layer 2. The honeycomb carrier 1 can be formed of a heat resistant inorganic material such as cordierite.

好ましいのは、下触媒層2に触媒金属としてのPtを固溶(ドープ)したCePr系複合酸化物粒子及び活性アルミナ粒子を配置し、上触媒層3に触媒金属としてのRhを担持した活性アルミナ粒子を配置し、さらにこの上下の触媒層2,3にPt、Rh及びNOx吸蔵材成分を含浸させて担持させることである。この含浸担持は、Pt溶液、Rh溶液及びNOx吸蔵材溶液を触媒層2,3に含浸させて乾燥及び焼成をすることによって行なうことができる。NOx吸蔵材としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を採用することができ、特にBa、Sr等のアルカリ土類金属が好ましい。     Preferably, CePr-based composite oxide particles and activated alumina particles in which Pt as a catalyst metal is dissolved (doped) are arranged in the lower catalyst layer 2, and activated alumina carrying Rh as the catalyst metal in the upper catalyst layer 3. The particles are arranged, and the upper and lower catalyst layers 2 and 3 are impregnated with and supported by Pt, Rh and NOx storage material components. This impregnation support can be performed by impregnating the catalyst layers 2 and 3 with Pt solution, Rh solution and NOx storage material solution, followed by drying and firing. As the NOx occlusion material, an alkali metal, an alkaline earth metal or a rare earth metal can be employed, and an alkaline earth metal such as Ba or Sr is particularly preferable.

この場合、酸素過剰雰囲気では、下触媒層2の活性アルミナに担持されたPtは、排気ガス中のNOをNOx吸蔵材に吸蔵され易いNOに転化する。また、PtドープCePr系複合酸化物粉末は、酸素過剰雰囲気で酸素を吸蔵し、雰囲気の酸素濃度が低下すると、吸蔵していた酸素を活性酸素として放出するが、酸素過剰雰囲気においても、Ceイオンの価数変化により、排気ガス中の酸素を取り込んで当該複合酸化物粒子内の酸素と交換する酸素交換反応を起こす性質があり、その酸素交換反応によって放出される活性酸素が排気ガス中のNOのNOへの転化することに働く。排気ガスの酸素濃度が下がったときには、活性アルミナに担持されたPtは、上記複合酸化物粉末から放出される活性酸素によって排気ガス中のHCやCOを酸化し、その反応熱で触媒温度を高める一方、HCやCOを還元剤として、NOx吸蔵材から放出されるNOxを還元浄化する。また、上触媒層3の活性アルミナに担持されたRhは、雰囲気の酸素濃度が低下した状態において、HCやCOを還元剤とするNOxの還元浄化に効果的な働きをする。 In this case, in an oxygen-excess atmosphere, Pt supported on the activated alumina of the lower catalyst layer 2 converts NO in the exhaust gas into NO 2 that is easily stored in the NOx storage material. The Pt-doped CePr-based composite oxide powder occludes oxygen in an oxygen-excess atmosphere and releases the occluded oxygen as active oxygen when the oxygen concentration in the atmosphere decreases. As a result of the change in the valence of oxygen, oxygen in the exhaust gas is taken in and exchanged with oxygen in the composite oxide particles to cause an oxygen exchange reaction. The active oxygen released by the oxygen exchange reaction is converted into NO in the exhaust gas. Works to convert NO to NO 2 . When the oxygen concentration of the exhaust gas decreases, Pt supported on the activated alumina oxidizes HC and CO in the exhaust gas by the active oxygen released from the composite oxide powder, and raises the catalyst temperature by the reaction heat. On the other hand, NOx released from the NOx storage material is reduced and purified using HC or CO as a reducing agent. In addition, Rh supported on the activated alumina of the upper catalyst layer 3 works effectively for reducing and purifying NOx using HC and CO as a reducing agent in a state where the oxygen concentration in the atmosphere is reduced.

本発明の重要な特徴は上記排気ガス浄化用触媒に、触媒金属をドープしたCePr系複合酸化物粒子を用いたことにある。以下、この点を中心に当該排気ガス浄化用触媒の特徴を説明する。     An important feature of the present invention resides in that CePr-based composite oxide particles doped with a catalytic metal are used for the exhaust gas purification catalyst. Hereinafter, the characteristics of the exhaust gas purifying catalyst will be described focusing on this point.

<PtドープCePr系複合酸化物粒子のTEM写真>
図2は本発明に係るPtドープCePr系複合酸化物粒子の、大気雰囲気において1000℃の温度に24時間加熱した後のTEM(透過型電子顕微鏡)写真である。この複合酸化物粒子は、触媒金属としてのPtが結晶格子又は原子間に配置されるように固溶したCePr系複合酸化物粒子であり、Ptを除く組成式は、Ce0.9Pr0.1である。また、該複合酸化物粒子のPtドープ量、すなわち、粒子全体のPt濃度(平均濃度)は0.5質量%である。同TEM写真の矢符は当該複合酸化物粒子の表面に分散して露出しているPt粒子を指しており、該Pt粒子の直径は3nm以下である。Ptドープ量は0.1質量%以上2.0質量%以下とすることが好ましい。
<TEM photograph of Pt-doped CePr-based composite oxide particles>
FIG. 2 is a TEM (transmission electron microscope) photograph of the Pt-doped CePr-based composite oxide particles according to the present invention after being heated to a temperature of 1000 ° C. for 24 hours in an air atmosphere. This composite oxide particle is a CePr-based composite oxide particle in which Pt as a catalyst metal is solid-solved so as to be arranged between crystal lattices or atoms, and the composition formula excluding Pt is Ce 0.9 Pr 0. 1 O 2 . The Pt doping amount of the composite oxide particles, that is, the Pt concentration (average concentration) of the entire particles is 0.5% by mass. The arrows in the TEM photograph indicate the Pt particles that are dispersed and exposed on the surface of the composite oxide particles, and the diameter of the Pt particles is 3 nm or less. The Pt doping amount is preferably 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less.

<PtドープCePr系複合酸化物粉末の製法>
Ceイオン、Prイオン、及びPtのヒドロキソ錯体を含む酸性溶液を調製する。Ce源としては硝酸セリウム(III)六水和物を、Pr源としては硝酸プラセオジム(III)六水和物を、Pt源(ヒドロキソ錯体)としてはヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液又はヘキサヒドロキソ白金(IV)酸硝酸溶液を、それぞれ採用することができる。これらCe源、Pr源及びPt源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。図3はヘキサヒドロキソ白金(IV)錯イオンの構造を示す。
<Method for producing Pt-doped CePr-based composite oxide powder>
An acidic solution containing Ce ions, Pr ions, and a hydroxo complex of Pt is prepared. Cerium (III) nitrate hexahydrate as the Ce source, praseodymium nitrate (III) nitrate hexahydrate as the Pr source, hexahydroxoplatinum (IV) acid ethanolamine solution or hexagonal as the Pt source (hydroxo complex) Hydroxoplatinum (IV) acid nitric acid solution can be respectively employed. A predetermined amount of each of these Ce source, Pr source and Pt source and water are mixed to obtain a raw material solution (acidic). FIG. 3 shows the structure of the hexahydroxoplatinum (IV) complex ion.

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、当該複合酸化物粒子の前駆体であるCe、Pr及びPt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 Ce, Pr and Pt composite hydroxides, which are precursors of the composite oxide 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.

上記の粒子前駆体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。     The solution containing the particle precursor precipitate 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.

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。     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.

これにより、CeとPrとPtとが酸化物粒子を形成するように複合されてなり、Ce酸化物及びPr酸化物各々の少なくとも一部が互いに固溶し、Ptは上記酸化物粒子に固溶し、その一部が上記酸化物粒子表面に分散して露出している複合酸化物粒子が得られる。     As a result, Ce, Pr, and Pt are combined so as to form oxide particles, and at least a part of each of the Ce oxide and the Pr oxide is in solid solution, and Pt is dissolved in the oxide particles. As a result, composite oxide particles that are partly dispersed and exposed on the surface of the oxide particles can be obtained.

<各種複合酸化物粒子表層のPt濃度>
以下に述べる実施例1〜4、比較例1の各複合酸化物粉末を調製し、各々の表層領域のPt濃度が粒子全体のPtの平均濃度の何倍になっているかを調べた。
<Pt concentration of various composite oxide particle surface layers>
The composite oxide powders of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 described below were prepared, and it was examined how many times the average concentration of Pt in each surface layer region was Pt.

−実施例1−
Pt源としてヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液を使用し、上述のPtドープCePr系複合酸化物粉末の製法に従って、実施例1に係る複合酸化物粉末を調製した。Ce/Prモル比は9/1とした。Pt源の仕込み量は粒子全体のPt濃度が0.5質量%となるように調整した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「EthanolPtドープ Ce/Pr=9/1」又は「EthanolPtドープ Ce0.9Pr0.1」と記する。
Example 1
A composite oxide powder according to Example 1 was prepared according to the above-described method for producing a Pt-doped CePr-based composite oxide powder using a hexahydroxoplatinum (IV) acid ethanolamine solution as a Pt source. The Ce / Pr molar ratio was 9/1. The amount of Pt source charged was adjusted so that the Pt concentration of the entire particle was 0.5% by mass. The obtained composite oxide powder is described as “Ethanol Pt-doped Ce / Pr = 9/1” or “Ethanol Pt-doped Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ” in the drawings or tables.

−実施例2−
Ce/Prモル比を1/9とする他は実施例1と同じ条件及び方法で実施例2に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「EthanolPtドープ Ce/Pr=1/9」又は「EthanolPtドープ Ce0.1Pr0.9」と記する。
-Example 2-
A composite oxide powder according to Example 2 was prepared under the same conditions and method as in Example 1 except that the Ce / Pr molar ratio was 1/9. The obtained composite oxide powder is described as “Ethanol Pt-doped Ce / Pr = 1/9” or “Ethanol Pt-doped Ce 0.1 Pr 0.9 O 2 ” in the drawings or tables.

−実施例3−
Pt源として図4に示すジニトロジアミン白金(II)の硝酸溶液(通称;白金Pソルト)を使用し、他は実施例1と同じ条件及び方法で実施例3に係る複合酸化物粉末を調製した。ジニトロジアミン白金(II)の硝酸溶液Pt源とする場合、アンモニア等の塩基性溶液を添加しても、Pt水酸化物として共沈するのは約80%であるので、この実施例の場合のPt源の仕込み量を目標値の1.25倍にすることで、粒子全体のPt濃度が0.5質量%となるように調整した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−Pドープ Ce/Pr=9/1」又は「Pt−Pドープ Ce0.9Pr0.1」と記する。
-Example 3-
A composite oxide powder according to Example 3 was prepared under the same conditions and method as in Example 1 except that a nitric acid solution of dinitrodiamine platinum (II) shown in FIG. . In the case of the nitric acid solution Pt source of dinitrodiamine platinum (II), even if a basic solution such as ammonia is added, the coprecipitation as Pt hydroxide is about 80%. By adjusting the charged amount of the Pt source to 1.25 times the target value, the Pt concentration of the entire particle was adjusted to 0.5% by mass. The obtained composite oxide powder is described as “Pt—P doped Ce / Pr = 9/1” or “Pt—P doped Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ” in the drawings or tables.

−実施例4−
Ce/Prモル比を1/9とする他は実施例3と同じ条件及び方法で実施例4に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−Pドープ Ce/Pr=1/9」又は「Pt−Pドープ Ce0.1Pr0.9」と記する。
Example 4
A composite oxide powder according to Example 4 was prepared under the same conditions and method as in Example 3 except that the Ce / Pr molar ratio was 1/9. The obtained composite oxide powder is described as “Pt—P doped Ce / Pr = 1/9” or “Pt—P doped Ce 0.1 Pr 0.9 O 2 ” in the drawings or tables.

−比較例1−
Ce/Prモル比=9/1のCePr複合酸化物粉末とジニトロジアミン白金(II)硝酸溶液とを混合し、蒸発乾固することにより、比較例1に係る複合酸化物粉末を調製した。Pt担持量は当該複合酸化物粉末の0.5質量%となるようにした。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−P乾固 Ce/Pr=9/1」又は「Pt−P乾固 Ce0.9Pr0.1」と記する。
-Comparative Example 1-
A CePr composite oxide powder having a Ce / Pr molar ratio of 9/1 and a dinitrodiamine platinum (II) nitric acid solution were mixed and evaporated to dryness to prepare a composite oxide powder according to Comparative Example 1. The amount of Pt supported was 0.5% by mass of the composite oxide powder. The obtained composite oxide powder is described as “Pt—P dry Ce / Pr = 9/1” or “Pt—P dry Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ” in the drawings or tables.

−Pt濃度測定−
上記実施例1〜4及び比較例1の各複合酸化物粒子の表層領域(表面から2nm深さまでの領域)のPt濃度をXPS(X線光電子分光)分析によって測定し、表面Pt濃度比(表層領域のPt濃度/粒子全体のPt濃度)を求めた(ここで、表面からの特性X線の侵入深さはその特性X線の強度に依存することが知られており、今回は1000eVの強度のX線を用いていることから、上記「2nm」を特定した。)。結果を図5に示す。
-Pt concentration measurement-
The Pt concentration in the surface layer region (region from the surface to a depth of 2 nm) of each composite oxide particle of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis, and the surface Pt concentration ratio (surface layer) It is known that the penetration depth of the characteristic X-ray from the surface depends on the intensity of the characteristic X-ray, and this time the intensity of 1000 eV The above “2 nm” was specified from the above X-rays.) The results are shown in FIG.

各複合酸化物粒子の表面Pt濃度比をみると、実施例1〜4は2.5倍以下であるが、比較例1は当該濃度比が2.5倍よりも大きくなっている。すなわち、実施例1〜4では、複合酸化物粒子表面に酸化物となって担持されているPt量が比較例1よりも少なく、Ptの多くは該複合酸化物粒子に固溶している、ということができる。表面Pt濃度比は2.0倍未満が好ましく、更に1.8倍以下が好ましく、更に好ましいのは1.5倍以下である。また、表面Pt濃度比は1倍よりも大きいことが好ましい。これは、当該複合酸化物粒子の表面に露出している触媒金属を、酸素を吸蔵放出するための仲介物として存在させる、並びに排気ガス浄化に寄与せしめる、という目的のためである。     Looking at the surface Pt concentration ratio of each composite oxide particle, Examples 1-4 are 2.5 times or less, but in Comparative Example 1, the concentration ratio is larger than 2.5 times. That is, in Examples 1 to 4, the amount of Pt supported as an oxide on the surface of the composite oxide particles is less than that of Comparative Example 1, and most of Pt is dissolved in the composite oxide particles. It can be said. The surface Pt concentration ratio is preferably less than 2.0 times, more preferably 1.8 times or less, and further preferably 1.5 times or less. Further, the surface Pt concentration ratio is preferably larger than 1 time. This is for the purpose of allowing the catalytic metal exposed on the surface of the composite oxide particles to exist as an intermediate for storing and releasing oxygen and to contribute to exhaust gas purification.

<各種複合酸化物粒子の細孔容積、細孔径、結晶子径、比表面積>
上記実施例1〜4及び比較例1の各複合酸化物粉末に加えて、さらに次の実施例5〜7及び比較例2,3の各複合酸化物粉末を調製し、各々の細孔容積等を調べた。
<Pore volume, pore diameter, crystallite diameter, specific surface area of various composite oxide particles>
In addition to the composite oxide powders of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the composite oxide powders of the following Examples 5 to 7 and Comparative Examples 2 and 3 were further prepared. I investigated.

−実施例5−
Ce/Prモル比を7/3とする他は実施例1と同じ条件及び方法で実施例5に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「EthanolPtドープ Ce/Pr=7/3」又は「EthanolPtドープ Ce0.7Pr0.3」と記する。
-Example 5
A composite oxide powder according to Example 5 was prepared under the same conditions and method as in Example 1 except that the Ce / Pr molar ratio was 7/3. The obtained composite oxide powder is described as “Ethanol Pt-doped Ce / Pr = 7/3” or “Ethanol Pt-doped Ce 0.7 Pr 0.3 O 2 ” in the drawings or tables.

−実施例6−
Ce/Prモル比を5/5とする他は実施例1と同じ条件及び方法で実施例6に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「EthanolPtドープ Ce/Pr=5/5」又は「EthanolPtドープ Ce0.5Pr0.5」と記する。
-Example 6
A composite oxide powder according to Example 6 was prepared under the same conditions and method as in Example 1 except that the Ce / Pr molar ratio was 5/5. The obtained composite oxide powder is described as “Ethanol Pt-doped Ce / Pr = 5/5” or “Ethanol Pt-doped Ce 0.5 Pr 0.5 O 2 ” in the drawings or tables.

−実施例7−
Ce/Prモル比を5/5とする他は実施例3(Pt−Pドープ)と同じ条件及び方法で実施例7に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−Pドープ Ce/Pr=5/5」又は「Pt−Pドープ Ce0.5Pr0.5」と記する。
-Example 7-
A composite oxide powder according to Example 7 was prepared under the same conditions and method as Example 3 (Pt—P dope) except that the Ce / Pr molar ratio was 5/5. The obtained complex oxide powder is described as “Pt—P doped Ce / Pr = 5/5” or “Pt—P doped Ce 0.5 Pr 0.5 O 2 ” in the drawings or tables.

−比較例2−
Ce/Prモル比を5/5とする他は比較例1(Pt−P乾固)と同じ条件及び方法で比較例2に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−P乾固 Ce/Pr=5/5」又は「Pt−P乾固 Ce0.5Pr0.5」と記する。
-Comparative Example 2-
A composite oxide powder according to Comparative Example 2 was prepared under the same conditions and method as Comparative Example 1 (Pt—P dried) except that the Ce / Pr molar ratio was 5/5. The obtained composite oxide powder is described as “Pt—P dry Ce / Pr = 5/5” or “Pt—P dry Ce 0.5 Pr 0.5 O 2 ” in the drawings or tables.

−比較例3−
Ce/Prモル比を1/9とする他は比較例1(Pt−P乾固)と同じ条件及び方法で比較例3に係る複合酸化物粉末を調製した。得られた複合酸化物粉末を図面又は表においては「Pt−P乾固 Ce/Pr=1/9」又は「Pt−P乾固 Ce0.1Pr0.9」と記する。
-Comparative Example 3-
A composite oxide powder according to Comparative Example 3 was prepared under the same conditions and method as Comparative Example 1 (Pt—P dried) except that the Ce / Pr molar ratio was 1/9. The obtained composite oxide powder is described as “Pt—P dry Ce / Pr = 1/9” or “Pt—P dry Ce 0.1 Pr 0.9 O 2 ” in the drawings or tables.

−細孔容積、細孔径、結晶子径、比表面積の測定結果−
上記実施例1〜7及び比較例1〜3の各複合酸化物について、大気雰囲気において750℃又は1000℃の温度に24時間加熱するエージングを行なった後の、細孔容積、細孔径、結晶子径、及びBET比表面積の測定結果を表1に示す。なお、表1において、「細孔径」は平均細孔径であり、「結晶子径」はX線回折装置を用い、シェラーの式(結晶子径(hkl)=0.9λ/(β1/2・cosθ),ここで、hklはミラー指数、λは特性X線の波長(オングストローム)、β1/2は(hkl)面の半価幅(ラジアン)、θはX線反射角度である。)により求めた。また、「EthanolPtドープ Ce/Pr=1/9」及び「Pt−P乾固 Ce/Pr=1/9」は1000℃×24時間のエージングによってPr11の分相を生ずることから、該エージング後の結晶子径は母相酸化物と分相酸化物の平均値となっている。
-Measurement results of pore volume, pore diameter, crystallite diameter, specific surface area-
About each complex oxide of the said Examples 1-7 and Comparative Examples 1-3, after performing the aging which heats to the temperature of 750 degreeC or 1000 degreeC in air | atmosphere for 24 hours, pore volume, pore diameter, crystallite Table 1 shows the measurement results of the diameter and BET specific surface area. In Table 1, “pore diameter” is an average pore diameter, and “crystallite diameter” is an X-ray diffractometer, and Scherrer's formula (crystallite diameter (hkl) = 0.9λ / (β 1/2 (Cos θ), where hkl is the Miller index, λ is the characteristic X-ray wavelength (angstrom), β 1/2 is the half width (radian) of the (hkl) plane, and θ is the X-ray reflection angle. Determined by In addition, “Ethanol Pt-doped Ce / Pr = 1/9” and “Pt-P dried Ce / Pr = 1/9” cause Pr 6 O 11 phase separation by aging at 1000 ° C. × 24 hours. The crystallite size after aging is an average value of the parent phase oxide and the phase separation oxide.

「EthanolPtドープ」品は、Ce/Pr=1/9のケースが例外になるが、基本的には、「Pt−Pドープ」品及び「Pt−P乾固」品とは違って、平均細孔径の大きさに比べて細孔容積が大きくなっており、BET比表面積も大きくなっている。このことは、「EthanolPtドープ」品は、細孔数が多くてガスの拡散性が良いこと、従って、酸素吸蔵放出性能が高いことを意味する。また、「Pt−Pドープ」品と「Pt−P乾固」品とを比較すると、「Pt−Pドープ」品は「Pt−P乾固」品よりも細孔容積と細孔径が小さくなっているが、一方で前者はBET比表面積が大きくなっている。従って、「Pt−Pドープ」品は「Pt−P乾固」品よりも細孔数が増加していると考えられ、ガスの拡散性が良く、酸素吸蔵放出性能が高くなっている。     The “Ethanol Pt-doped” product is an exception in the case of Ce / Pr = 1/9, but basically, unlike the “Pt-P-doped” product and the “Pt-P dry” product, The pore volume is larger than the pore size, and the BET specific surface area is also larger. This means that the “Ethanol Pt-doped” product has a large number of pores and good gas diffusibility, and therefore has high oxygen storage / release performance. In addition, comparing the “Pt—P dope” product and the “Pt—P dry” product, the “Pt—P dope” product has a smaller pore volume and pore size than the “Pt—P dry” product. On the other hand, the former has a larger BET specific surface area. Therefore, it is considered that the “Pt—P dope” product has a larger number of pores than the “Pt—P dry” product, and the gas diffusibility is good and the oxygen storage / release performance is high.

また、シェラー式による平均結晶子径をみると、「EthanolPtドープ」品は、「Pt−P乾固」品よりも小さくなっており、エージングによる粒成長が甚だしくないこと、即ち、耐熱性が高いことがわかる。     In addition, looking at the average crystallite diameter according to Scherrer formula, the “Ethanol Pt-doped” product is smaller than the “Pt-P dry” product, and the grain growth due to aging is not significant, that is, the heat resistance is high. I understand that.

ここに、Ce/Prモル比が1/9以上9/1以下である「EthanolPtドープ」の複合酸化物においては、1000℃×24時間エージング後のシェラー式による結晶子径が60nm未満であること、750℃×24時間エージング後の細孔容積が0.12cm/g以上であること、或いは750℃×24時間エージング後の平均細孔径が35nm未満であることが好ましい。 Here, in the complex oxide of “EthanolPt dope” having a Ce / Pr molar ratio of 1/9 or more and 9/1 or less, the crystallite diameter by Scherrer formula after aging at 1000 ° C. × 24 hours is less than 60 nm. it is preferable that the pore volume after 750 ° C. × 24 hours aging is 0.12 cm 3 / g or more, or the average pore size after 750 ° C. × 24 hours aging is less than 35 nm.

<酸素吸蔵放出性能>
上記実施例1〜3,5〜7及び比較例1の複合酸化物粉末、並びに「EthanolPtドープCeO」粉末について、大気雰囲気において750℃の温度に24時間加熱するエージング後の酸素吸蔵放出量を調べた。「EthanolPtドープCeO」粉末は、実施例1の製法においてPr源の量を零として調製したものであり、Pt濃度は0.5質量%である。酸素吸蔵放出量の測定にあたっては、供試材0.10gに、5%Oガス(残;He)を100mL/分の流速で供給しながら、20℃/分の速度で昇温させていき、600℃の温度に20分間保持した後、室温まで冷却する前処理(酸素吸蔵処理)を行なった。しかる後、2%COガス(残;He)を100mL/分の流速で供給しながら、10℃/分の速度で昇温させていき、供試材から放出されるCO量の温度による変化を計測した。そのCO放出量は供試材の酸素放出量に対応する。
<Oxygen storage and release performance>
With respect to the composite oxide powders of Examples 1 to 3, 5 to 7 and Comparative Example 1, and the “EthanolPt-doped CeO 2 ” powder, the oxygen storage / release amount after aging that is heated to a temperature of 750 ° C. for 24 hours in the air atmosphere. Examined. “Ethanol Pt-doped CeO 2 ” powder was prepared in the production method of Example 1 with the amount of Pr source being zero, and the Pt concentration was 0.5 mass%. In measuring the amount of oxygen occluded and released, the temperature was increased at a rate of 20 ° C./min while supplying 5% O 2 gas (residue; He) at a flow rate of 100 mL / min to 0.10 g of the test material. After maintaining at a temperature of 600 ° C. for 20 minutes, a pretreatment (oxygen storage treatment) for cooling to room temperature was performed. Then, while supplying 2% CO gas (residue; He) at a flow rate of 100 mL / min, the temperature was increased at a rate of 10 ° C./min, and the change in the amount of CO 2 released from the test material depending on the temperature. Was measured. The CO 2 release amount corresponds to the oxygen release amount of the test material.

結果を図6に示す。Ptをドープした複合酸化物粉末はいずれも、Ptを乾固担持した複合酸化物粉末よりも、酸素放出量が多く、また、その酸素放出量が150℃ないし200℃以上の温度域において多くなっている。また、Ptをドープした複合酸化物粉末同士で比較すると、Ce/Pr=9/1(Ce0.9Pr0.1)である「EthanolPtドープ」品と「Pt−Pドープ」品では、前者は後者よりも、酸素放出量が多く、且つその放出ピーク温度が低温側にある。Ce/Pr=5/5(Ce0.5Pr0.5)である「EthanolPtドープ」品及び「Pt−Pドープ」品をみても、前者は後者よりも、酸素放出量が多く、且つその放出ピーク温度が低温側にある。また、EthanolPtドープ例はいずれも低温から高温に亘る広い温度域で比較的多量の酸素放出がある。以上から、Ptをドープした複合酸化物粉末は、耐熱性が高く、酸素吸蔵放出性能が優れていること(特に、「EthanolPtドープ」の複合酸化物粉末が優れていること)、従って、排気ガス浄化用触媒に有用であることがわかる。なお、「EthanolPtドープCe0.1Pr0.9」に関し、酸素放出量のピークが低温部と高温部の2箇所に現れているのは、Pr11の分相が影響していると考えられる。 The results are shown in FIG. All of the complex oxide powders doped with Pt have a higher oxygen release amount than that of the Pt-supported composite oxide powder, and the oxygen release amount increases in the temperature range of 150 ° C. to 200 ° C. or higher. ing. In addition, when the composite oxide powders doped with Pt are compared, the “EthanolPt-doped” product and the “Pt-P-doped” product with Ce / Pr = 9/1 (Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ) are used. The former has a larger oxygen release amount than the latter, and its release peak temperature is on the low temperature side. Looking at the “EthanolPt-doped” product and the “Pt-P-doped” product with Ce / Pr = 5/5 (Ce 0.5 Pr 0.5 O 2 ), the former has a larger oxygen release amount than the latter, And the release peak temperature is on the low temperature side. Further, all of the EthanolPt dope examples release a relatively large amount of oxygen in a wide temperature range from low temperature to high temperature. From the above, the composite oxide powder doped with Pt has high heat resistance and excellent oxygen storage / release performance (particularly, the composite oxide powder of “Ethanol Pt dope” is excellent), and therefore, exhaust gas. It turns out that it is useful for the catalyst for purification | cleaning. In addition, regarding “EthanolPt-doped Ce 0.1 Pr 0.9 O 2 ”, the peak of the oxygen release amount appears in two places, the low temperature portion and the high temperature portion, because of the phase separation of Pr 6 O 11. It is thought that there is.

図7はCe/Pr=9/1(Ce0.9Pr0.1)である実施例の「EthanolPtドープ」品と比較例の「Pt−P乾固」品の50℃〜600℃での酸素放出量を比較したものである。同図から、実施例は酸素放出量が多いことがわかる。 FIG. 7 shows 50 ° C. to 600 ° C. of the “EthanolPt dope” product of the example in which Ce / Pr = 9/1 (Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ) and the “Pt-P dry” product of the comparative example. Comparison of oxygen release amounts at From the figure, it can be seen that the embodiment has a large oxygen release amount.

図8は、図6の実施例1,2,5,6及び「EthanolPtドープCeO」のデータに基いて、「EthanolPtドープ」品に関し、Pr/(Ce+Pr)モル比が50℃〜600℃での酸素放出量(トータル量)に及ぼす影響をみたものである。なお、同図の「□」は「Pt−P乾固Ce0.9Pr0.1」品についてのプロットである。同図によれば、Pr比率が高くなるに従って酸素放出量が増大することがわかる。 FIG. 8 is based on the data of Examples 1, 2, 5, 6 and “Ethanol Pt-doped CeO 2 ” in FIG. 6, and regarding the “Ethanol Pt-doped” product, the Pr / (Ce + Pr) molar ratio is 50 ° C. to 600 ° C. This shows the effect of oxygen on the amount of oxygen released (total amount). In the figure, “□” is a plot for a “Pt—P dried Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ” product. According to the figure, it can be seen that the oxygen release amount increases as the Pr ratio increases.

<PtドープCePr系複合酸化物のNOx吸着脱離特性>
上記実施例1,2,5,6及び「EthanolPtドープCeO」、並びに「EthanolPtドープPr11」の各複合酸化物粉末について、NOx吸着脱離特性をNO−TPD(昇温脱離)テストにより調べた。「EthanolPtドープPr11」粉末は、実施例1の製法においてCe源の量を零として調製したものであり、Pt濃度は0.5質量%である。
<NOx adsorption / desorption characteristics of Pt-doped CePr-based composite oxide>
For each of the composite oxide powders of Examples 1, 2, 5, 6 and “Ethanol Pt-doped CeO 2 ” and “Ethanol Pt-doped Pr 6 O 11 ”, the NOx adsorption / desorption characteristic is NO-TPD (temperature-programmed desorption). It was examined by testing. "EthanolPt doped Pr 6 O 11" powder is one prepared for zero amount of Ce source in the preparation process of Example 1, Pt concentration of 0.5% by weight.

まず、供試粉末に還元性ガス(H;0.45%,残He,流量;100mL/分)を供給しながら、そのガス温度を30℃/分の速度で室温(25℃)から上昇させ、600℃の温度に10分間保持した後、ガス温度を室温に戻した。次に供試粉末にNO含有ガス(NO;4000ppm,O;3.0%,残He,流量;100mL/分)を室温で15分間供給し、その後に、Heガス(流量;100mL/分)を供給しながら、ガス温度を20℃/分の速度で600℃まで上昇させることにより、供試粉末からNOxを脱離させ、その脱離量を測定した。 First, while supplying a reducing gas (H 2 ; 0.45%, residual He, flow rate: 100 mL / min) to the test powder, the gas temperature was increased from room temperature (25 ° C.) at a rate of 30 ° C./min. And kept at a temperature of 600 ° C. for 10 minutes, and then the gas temperature was returned to room temperature. Then subjected試粉end to the NO-containing gas (NO; 4000ppm, O 2; 3.0%, remaining He, flow rate; 100 mL / min) were fed for 15 minutes at room temperature, then, He gas (flow rate; 100 mL / min ), The gas temperature was increased to 600 ° C. at a rate of 20 ° C./min to desorb NOx from the test powder, and the amount of desorption was measured.

結果を図9に示す。同図から、CePr系複合酸化物は少量のPrを添加すると(Pr/(Ce+Pr)モル割合を20%以下にすると)、NOx吸着性能が高くなること、そして、このPr割合が増大するにつれてNOx脱離量が減少する傾向があるが、大きな減少ではなく、Pr割合が多くなっても比較的高いNOx吸着性能が得られることがわかる。     The results are shown in FIG. From this figure, CePr-based composite oxides have a high NOx adsorption performance when a small amount of Pr is added (when the Pr / (Ce + Pr) molar ratio is 20% or less), and NOx increases as the Pr ratio increases. Although the amount of desorption tends to decrease, it is understood that a relatively high NOx adsorption performance can be obtained even if the Pr ratio increases, not a large decrease.

<排気ガス浄化用触媒のPtドープ割合とNOx浄化性能との関係>
図1に示す排気ガス浄化用触媒の構成において、下触媒層2にPtドープCePr複合酸化物(Ptを除く組成;Ce0.9Pr0.1)粉末及び活性アルミナ粉末を配置し、上触媒層3にRh担持活性アルミナ粉末を配置し、この上下の触媒層2,3にPt、Rh及びNOx吸蔵材としてのBa及びSrを含浸させたPtドープ割合が異なる4種類の供試触媒を調製した。
<Relationship between Pt doping ratio of exhaust gas purification catalyst and NOx purification performance>
In the configuration of the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. 1, (composition except Pt; Ce 0.9 Pr 0.1 O 2 ) to the lower catalyst layer 2 Pt doped CePr composite oxide Place powder and activated alumina, Four kinds of test catalysts having different Pt dope ratios in which Rh-supported activated alumina powder is disposed in the upper catalyst layer 3 and the upper and lower catalyst layers 2 and 3 are impregnated with Ba and Sr as Pt, Rh and NOx storage materials. Was prepared.

担体1リットル当たりの担持量は、下触媒層2のCePr複合酸化物粉末及び活性アルミナ粉末は共に135g/Lとし、上触媒層3の活性アルミナ粉末は50g/Lとした。Pt担持量は、CePr複合酸化物にドープされている量と、触媒層2,3に含浸担持させた量とを合わせたトータル量が2.0g/Lとなるようにし、Rhの含浸担持量は0.1g/L、Baの含浸担持量は30g/L、Srの含浸担持量は10g/Lとした。また、上触媒層3にRh担持活性アルミナ粉末として担持させたRh量は0.4g/Lとした。     The supported amount per liter of the carrier was 135 g / L for the CePr composite oxide powder and the activated alumina powder in the lower catalyst layer 2 and 50 g / L for the activated alumina powder in the upper catalyst layer 3. The amount of Pt supported is such that the total amount of the amount doped in the CePr composite oxide and the amount impregnated and supported on the catalyst layers 2 and 3 is 2.0 g / L. Was 0.1 g / L, the impregnation load of Ba was 30 g / L, and the impregnation load of Sr was 10 g / L. The amount of Rh supported on the upper catalyst layer 3 as Rh-supported activated alumina powder was 0.4 g / L.

4種類の供試触媒は、CePr複合酸化物粒子のPtドープ量が異なり、そのドープ量は0質量%、0.1質量%、0.5質量%及び1.0質量%である。従って、この4種類の供試触媒各々のPtドープ割合(ドープによるPt量/(ドープによるPt量+含浸担持Pt量))は、計算すると、0%、6.75%、33.75%、67.5%となる。PtドープCePr複合酸化物粉末はいずれも、実施例1と同じく、Pt源としてヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液を使用して調製した。     The four types of test catalysts differ in the Pt doping amount of the CePr composite oxide particles, and the doping amounts are 0% by mass, 0.1% by mass, 0.5% by mass, and 1.0% by mass. Therefore, the Pt dope ratio (Pt amount by dope / (Pt amount by dope + impregnated supported Pt amount)) of each of the four types of test catalysts is calculated as 0%, 6.75%, 33.75%, 67.5%. Each Pt-doped CePr composite oxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 using a hexahydroxoplatinum (IV) acid ethanolamine solution as the Pt source.

そうして、供試触媒について、750℃の大気雰囲気に24時間保持するエージングを行なった後、モデルガス流通反応装置及び排気ガス分析装置を用いてNOx浄化性能を調べた。まず、表2に示す前処理ガスを600℃の温度で10分間流し、次に、リーン(A/F=22)のモデル排気ガスを60秒間流し、ガス組成をリッチ(A/F=14.5)のモデル排気ガスに切り換えてこれを60秒間流す、というサイクルを数回繰り返した後、ガス組成をリッチからリーンに切り換えた時点から60秒間のリーンNOx浄化率、並びにリーンからリッチに切り換えた時点から60秒間のリッチNOx浄化率を測定し、その平均値を求めた。リーンモデル排気ガス及びリッチのモデル排気ガスの組成は表2に示すとおりであり、空間速度は35000/hとした。また、モデル排気ガスの温度は150℃、175℃及び200℃の3通りとした。     Thus, the test catalyst was aged for 24 hours in an air atmosphere at 750 ° C., and then the NOx purification performance was examined using a model gas flow reactor and an exhaust gas analyzer. First, the pretreatment gas shown in Table 2 was allowed to flow at a temperature of 600 ° C. for 10 minutes, and then a lean (A / F = 22) model exhaust gas was allowed to flow for 60 seconds to enrich the gas composition (A / F = 14. 5) After switching the model exhaust gas to the model exhaust gas for 60 seconds and repeating the cycle several times, the lean NOx purification rate for 60 seconds from the time when the gas composition was switched from rich to lean and the lean to rich were switched. The rich NOx purification rate for 60 seconds from the time was measured, and the average value was obtained. The composition of the lean model exhaust gas and the rich model exhaust gas is as shown in Table 2, and the space velocity was 35000 / h. Further, the model exhaust gas has three temperatures of 150 ° C., 175 ° C., and 200 ° C.

結果を図10に示す。Ptドープ割合が33.75%(Ptドープ量=0.5質量%)であるときが最もNOx浄化率が高い。これは、CePr複合酸化物粒子へのPtのドープによって、その酸素吸蔵放出性能が高くなったことによると考えられる。Ptドープ割合が6.75%(Ptドープ量0.1質量%)であるときのNOx浄化率がPtドープ割合0%のときよりも低くなっているのは、Ptドープ量0.1質量%では、該Ptのドープによる酸素吸蔵放出性能の向上効果が顕著でなく、Ptのドープによって含浸担持Pt量が減少したことによるNOx浄化性能の低下の効果の方が大きいためと考えられる。Ptドープ割合が33.75%を越えて大きくなると、NOx浄化率が低下しているが、これは、含浸担持Pt量の減少によるNOx浄化性能の低下の効果が大きくなったためと考えられる。     The results are shown in FIG. The NOx purification rate is the highest when the Pt doping ratio is 33.75% (Pt doping amount = 0.5 mass%). This is presumably because the oxygen storage / release performance of the CePr composite oxide particles was enhanced by doping Pt. The NOx purification rate when the Pt doping ratio is 6.75% (Pt doping amount 0.1% by mass) is lower than when the Pt doping rate is 0%. Then, it is considered that the effect of improving the oxygen storage / release performance due to the Pt doping is not remarkable, and the effect of the NOx purification performance reduction due to the decrease in the amount of impregnated Pt due to the Pt doping is greater. When the Pt doping ratio increases beyond 33.75%, the NOx purification rate decreases. This is considered to be because the effect of lowering the NOx purification performance due to the decrease in the amount of impregnated Pt was increased.

温度150℃でのNOx浄化率測定結果から、Ptドープ割合は20%以上60%以下にすることが好ましいということができ、温度200℃でのNOx浄化率測定結果から、Ptドープ割合は20%以上45%以下にすることがさらに好ましいということができる。     From the NOx purification rate measurement result at a temperature of 150 ° C., it can be said that the Pt dope ratio is preferably 20% or more and 60% or less. From the NOx purification rate measurement result at a temperature of 200 ° C., the Pt dope ratio is 20%. It can be said that it is more preferable to make it 45% or less.

<CePr複合酸化物のPr比率とNOx浄化性能との関係>
Ptドープ量はいずれも0.5質量%としてPr/(Ce+Pr)モル%を変えた複数のPtドープCePr複合酸化物粉末、並びに、Ptドープ量はいずれも0.5質量%としてPr/(Ce+Pr)モル%を変えた複数のPt担持CePr複合酸化物粉末を調製した。PtドープCePr複合酸化物粉末はいずれも、実施例1と同じく、Pt源としてヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液を使用して共沈法により調製した。Pt担持CePr複合酸化物粉末はいずれも、比較例1と同じく、Pt源としてジニトロジアミン白金(II)硝酸溶液を使用して蒸発乾固法により調製した。
<Relation between Pr ratio of CePr composite oxide and NOx purification performance>
A plurality of Pt-doped CePr composite oxide powders in which Pr / (Ce + Pr) mol% is changed with 0.5% by mass of Pt doping, and Pr / (Ce + Pr) with 0.5% by mass of Pt-doping. ) A plurality of Pt-supported CePr composite oxide powders with different mol% were prepared. As in Example 1, each Pt-doped CePr composite oxide powder was prepared by coprecipitation using a hexahydroxoplatinum (IV) acid ethanolamine solution as a Pt source. As in Comparative Example 1, all of the Pt-supported CePr composite oxide powders were prepared by evaporation to dryness using a dinitrodiamine platinum (II) nitric acid solution as a Pt source.

そうして、上記PtドープCePr複合酸化物粉末及びPt担持CePr複合酸化物粉末各々を用い、先のNOx浄化性能の評価の場合と同じく、上触媒層3にRh担持活性アルミナ粉末を50g/L(Rh;0.4g/L)を配置し、下触媒層2にPtドープCePr複合酸化物粉末を135g/L、活性アルミナ粉末を135g/Lを配置し、両触媒層2,3にPtを1.325g/L、Rhを0.1g/L、Baを30g/L、Srを10g/Lそれぞれ含浸担持させた各供試触媒を調製した。     Then, using each of the Pt-doped CePr composite oxide powder and the Pt-supported CePr composite oxide powder, 50 g / L of Rh-supported activated alumina powder was added to the upper catalyst layer 3 in the same manner as in the previous evaluation of NOx purification performance. (Rh; 0.4 g / L), 135 g / L of Pt-doped CePr composite oxide powder and 135 g / L of active alumina powder are arranged in the lower catalyst layer 2, and Pt is added to both catalyst layers 2 and 3. Each test catalyst was impregnated and supported by 1.325 g / L, Rh 0.1 g / L, Ba 30 g / L, and Sr 10 g / L.

上記各供試触媒について、先のNOx浄化特性の評価と同じ条件及び方法により、モデル排気ガス温度200℃、250℃及び300℃各々でのリーンNOx浄化率及びリッチNOx浄化率を測定した。結果を図11に示す。同図の「CePrPt複合酸化物」はPtドープCePr複合酸化物粉末による供試触媒を意味し、「Pt担持CePr複合酸化物」はPt担持CePr複合酸化物粉末による供試触媒を意味する。     For each of the above test catalysts, the lean NOx purification rate and the rich NOx purification rate at the model exhaust gas temperatures of 200 ° C., 250 ° C., and 300 ° C. were measured under the same conditions and methods as in the previous evaluation of the NOx purification characteristics. The results are shown in FIG. “CePrPt composite oxide” in the figure means a test catalyst made of Pt-doped CePr composite oxide powder, and “Pt-supported CePr composite oxide” means a test catalyst made of Pt-supported CePr composite oxide powder.

同図によれば、Pt源としてヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液を使用して共沈法によりPtドープCePr複合酸化物粉末を調製した実施例(黒塗りの◆、■及び▲)は、蒸発乾固法を採用した比較例(白抜きの◇、□及び△)よりも、NOx浄化率が高い。200℃でのリーンNOx浄化率(◆及び◇)を除いて他は全て、Pr/(Ce+Pr)モル%が大きくなるにつれてNOx浄化率が低下しているが、これは、図9に示すNOx吸着脱離特性の傾向と符合しており、Pr/(Ce+Pr)モル%が大きくなるにつれてNOx吸着量が減少した結果、NOx浄化率も低下しているということができる。     According to the figure, Examples (black-colored ◆, ■, and ▲) in which Pt-doped CePr composite oxide powder was prepared by a coprecipitation method using a hexahydroxoplatinum (IV) acid ethanolamine solution as a Pt source In addition, the NOx purification rate is higher than that of comparative examples (open ◇, □, and Δ) employing the evaporation to dryness method. Except for the lean NOx purification rate (♦ and ◇) at 200 ° C., all the others are decreasing as the Pr / (Ce + Pr) mol% increases. This is the NOx adsorption shown in FIG. This agrees with the tendency of desorption characteristics, and it can be said that as the Pr / (Ce + Pr) mol% increases, the NOx adsorption amount decreases, and as a result, the NOx purification rate also decreases.

なお、上記実施例の複合酸化物の金属成分はCe、Pr及びPtであるが、これにZrなど他の金属成分を配合することもできる。     In addition, although the metal component of the composite oxide of the said Example is Ce, Pr, and Pt, other metal components, such as Zr, can also be mix | blended with this.

本発明の実施例に係る排気ガス浄化用触媒の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the exhaust gas purification catalyst which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る複合酸化物粒子のTEM写真である。It is a TEM photograph of complex oxide particles concerning an example of the present invention. ヘキサヒドロキソ白金(IV)錯イオンの構造式を示す図である。It is a figure which shows the structural formula of a hexahydroxo platinum (IV) complex ion. ジニトロジアミン白金(II)の構造式を示す図である。It is a figure which shows the structural formula of dinitrodiamine platinum (II). 各種複合酸化物粒子の表面Pt濃度比を示すグラフ図である。It is a graph which shows the surface Pt density | concentration ratio of various composite oxide particles. 各種複合酸化物粉末の酸素吸蔵放出量の温度変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature change of the oxygen storage-and-release amount of various composite oxide powder. 本発明の実施例に係る複合酸化物と従来の複合酸化物の酸素放出量を比較したグラフ図である。It is the graph which compared the oxygen release amount of the complex oxide which concerns on the Example of this invention, and the conventional complex oxide. 本発明の実施例に係る複合酸化物のPr/(Ce+Pr)モル比と酸素放出量との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Pr / (Ce + Pr) molar ratio of the complex oxide which concerns on the Example of this invention, and oxygen release amount. PtドープCePr複合酸化物粉末の(Pr/(Ce+Pr)モル割合とNOx吸着脱離性能との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the (Pr / (Ce + Pr) molar ratio and NOx adsorption / desorption performance of Pt dope CePr complex oxide powder. 排気ガス浄化用触媒のCePr複合酸化物粉末に対するPtドープ割合とNOx浄化率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the Pt dope ratio with respect to the CePr complex oxide powder of the exhaust gas purification catalyst, and a NOx purification rate. 排気ガス浄化用触媒のPtドープCePr複合酸化物粉末の(Pr/(Ce+Pr)モル割合とNOx浄化率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the (Pr / (Ce + Pr) molar ratio and NOx purification rate of Pt dope CePr complex oxide powder of the exhaust gas purification catalyst.

符号の説明Explanation of symbols

1 担体
2 上触媒層
3 下触媒層
1 Support 2 Upper catalyst layer 3 Lower catalyst layer

Claims (6)

担体上に形成された触媒層に、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに該排気ガス中のNOxを吸蔵し理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチであるときに該NOxを放出するNOx吸蔵材と、CePr系複合酸化物粒子とが含まれている排気ガス浄化用触媒において、
上記CePr系複合酸化物粒子は、CeとPrと触媒金属とが酸化物粒子を形成するように複合されてなり、且つ上記Ceの酸化物及び上記Prの酸化物各々の少なくとも一部が互いに固溶し、上記触媒金属が当該酸化物粒子に固溶していることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
When the catalyst layer formed on the carrier stores NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and is near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio In the exhaust gas purifying catalyst containing the NOx storage material for releasing the NOx and CePr-based composite oxide particles,
The CePr-based composite oxide particles are composed of Ce, Pr, and a catalyst metal so as to form oxide particles, and at least a part of each of the Ce oxide and the Pr oxide is fixed to each other. An exhaust gas purifying catalyst, wherein the catalyst metal is dissolved in the oxide particles.
請求項1において、
上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している触媒金属の一部は、該複合酸化物粒子の表面に分散して露出していることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In claim 1,
An exhaust gas purifying catalyst, wherein a part of the catalyst metal solid-dissolved in the CePr-based composite oxide particles is dispersed and exposed on the surface of the composite oxide particles.
請求項1又は請求項2において、
上記CePr系複合酸化物粒子の表面から2nm深さまでの表層領域における上記触媒金属の濃度が、該複合酸化物粒子全体での該触媒金属の平均濃度の2.5倍以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In claim 1 or claim 2,
The concentration of the catalytic metal in the surface layer region from the surface of the CePr-based composite oxide particles to a depth of 2 nm is 2.5 times or less of the average concentration of the catalytic metal in the entire composite oxide particles, Exhaust gas purification catalyst.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している触媒金属はPtであり、上記触媒層には、上記CePr系複合酸化物粒子に固溶しているPtの他に、Pt溶液が含浸されて担持されたPtが設けられていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In any one of Claim 1 thru | or 3,
The catalyst metal solid-dissolved in the CePr-based composite oxide particles is Pt, and the catalyst layer is impregnated with a Pt solution in addition to Pt solid-dissolved in the CePr-based composite oxide particles. An exhaust gas purifying catalyst characterized in that a supported Pt is provided.
請求項4において、
上記CePr系複合酸化物粒子に固溶している固溶Pt量と、上記触媒層に含浸担持されたPt量との合計量中に占める上記固溶Pt量の割合が20質量%以上60質量%以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In claim 4,
The ratio of the solid solution Pt amount in the total amount of the solid solution Pt amount dissolved in the CePr-based composite oxide particles and the Pt amount impregnated and supported in the catalyst layer is 20% by mass or more and 60% by mass. % Or less, an exhaust gas purification catalyst characterized by being less than or equal to%.
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記担体には、Rhを担持した酸化物粒子を含有する触媒層が設けられ、該触媒層よりも下側に、上記NOx吸蔵材及びCePr系複合酸化物粒子を含有する触媒層が配置されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The carrier is provided with a catalyst layer containing oxide particles supporting Rh, and a catalyst layer containing the NOx storage material and CePr-based composite oxide particles is disposed below the catalyst layer. An exhaust gas purifying catalyst characterized by comprising:
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