JP2011131142A - Catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst.
近年、自動車等に対する排ガス規制が強化されてきている。これに対応するため、排ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)等をより効率的に浄化するための種々の排ガス浄化用触媒が開発されている。 In recent years, exhaust gas regulations for automobiles and the like have been strengthened. In order to cope with this, various exhaust gas purification catalysts have been developed for more efficiently purifying hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), etc. in the exhaust gas. .
例えば、特許文献1には、「希土類元素とアルカリ土類元素と貴金属とを含み、前記希土類元素の一部と前記アルカリ土類元素の一部とは複合酸化物を形成し、この複合酸化物と前記貴金属の一部とは固溶体を形成していることを特徴とする排ガス浄化用触媒」が記載されている。
For example,
また、特許文献2には、「希土類元素とアルカリ土類元素とジルコニウムと貴金属とを含み、希土類元素とジルコニウムとの和に対するアルカリ土類元素の原子比は10原子%以上であり、希土類元素の一部とジルコニウムの一部とはアルカリ土類元素の少なくとも一部と複合酸化物を形成し、この複合酸化物と貴金属の一部とは固溶体を形成していることを特徴とする排ガス浄化用触媒」が記載されている。
更に、特許文献3には、「複合酸化物を含む触媒組成物であって、前記複合酸化物は、前記複合酸化物に対して、酸化雰囲気下で固溶し、還元雰囲気下で析出する遷移元素(白金族元素を除く)を含んでいることを特徴とする、触媒組成物」が記載されている。
Furthermore,
しかしながら、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化性能については、更なる改良の余地がある。そこで、本発明は、優れた排ガス浄化性能を有している排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 However, there is room for further improvement in the exhaust gas purification performance of the exhaust gas purification catalyst. Then, an object of this invention is to provide the catalyst for exhaust gas purification which has the outstanding exhaust gas purification performance.
本発明の一側面によると、一般式AiOj・p(D2-q-rEqGrO3)で表される第1複合酸化物及び一般式(Al2-x-yJxLy)O3で表される第2複合酸化物の少なくとも一方と、アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の塩、アルカリ土類金属を含んだ有機金属化合物、アルカリ土類金属の単純酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ土類金属又はその化合物とを含み、元素Aは、1価の元素、2価の元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、元素Dは、Al又はAlと白金族元素を除く遷移金属元素との組み合わせであり、元素Eは白金族元素を除く遷移金属元素であり、元素Gは白金族元素であり、元素Jは白金族元素を除く遷移金属元素であり、元素Lは白金族元素であり、i及びjは、一般式AiOjで表される酸化物における前記元素Aの価数がkであるときにki=2jを満たす最小の自然数の組合せであり、pは正の数であり、qは0<q<2を満たしており、rは0<r<2を満たしており、xは0<x<2を満たしており、yは0<y<2を満たしている排ガス浄化用触媒が提供される。 According to one aspect of the present invention, the first composite oxide represented by the general formula A i O j · p (D 2 -qr E q G r O 3 ) and the general formula (Al 2 -xy J x L y ) At least one of the second composite oxide represented by O 3 , an alkaline earth metal simple substance, an alkaline earth metal salt, an organometallic compound containing an alkaline earth metal, an alkaline earth metal simple oxide, and An alkaline earth metal selected from the group consisting of these mixtures or a compound thereof, and element A is at least one element selected from the group consisting of monovalent elements, divalent elements, and rare earth elements , Element D is Al or a combination of Al and a transition metal element excluding a platinum group element, element E is a transition metal element excluding a platinum group element, element G is a platinum group element, and element J is platinum. Transition metal elements excluding group elements, and element L is a platinum group element. I and j are combinations of the minimum natural numbers satisfying ki = 2j when the valence of the element A in the oxide represented by the general formula A i O j is k, and p is a positive number Q satisfies 0 <q <2, r satisfies 0 <r <2, x satisfies 0 <x <2, and y satisfies 0 <y <2. An exhaust gas purifying catalyst is provided.
本発明によると、優れた排ガス浄化性能を有している排ガス浄化用触媒を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst having excellent exhaust gas purification performance.
以下、本発明の態様について説明する。なお、ここで「複合酸化物」とは、複数の酸化物を単に物理的に混合したものではなく、複数の酸化物が固溶体を形成しているものを意味することとする。また、「アルカリ土類金属元素」には、Be及びMgが含まれるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Here, the “composite oxide” is not simply a physical mixture of a plurality of oxides, but a thing in which a plurality of oxides form a solid solution. Further, “alkaline earth metal element” includes Be and Mg.
本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒は、一般式AiOj・p(D2-q-rEqGrO3)で表される第1複合酸化物及び一般式(Al2-x-yJxLy)O3で表される第2複合酸化物の少なくとも一方と、アルカリ土類金属又はその化合物とを含んでいる。そして、このアルカリ土類金属又はその化合物は、アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の塩、アルカリ土類金属を含んだ有機金属化合物、アルカリ土類金属の単純酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択される。 An exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention includes a first composite oxide represented by a general formula A i O j · p (D 2 -qr E q G r O 3 ) and a general formula (Al 2 -xy). at least one of J x L y) O 3 in the second composite oxide represented, and a alkaline earth metal or a compound thereof. The alkaline earth metal or a compound thereof is composed of a simple substance of alkaline earth metal, a salt of alkaline earth metal, an organic metal compound containing alkaline earth metal, a simple oxide of alkaline earth metal, and a mixture thereof. Selected from the group consisting of
まず、一般式AiOj・p(D2-q-rEqGrO3)で表される第1複合酸化物について説明する。pは、後述するように、一般式 AiOj で表される部分と一般式D2-q-rEqGrO3で表される部分とのモル比を表している。 First, the first composite oxide represented by the general formula A i O j · p (D 2 -qr E q G r O 3 ) will be described. As will be described later, p represents a molar ratio between a portion represented by the general formula A i O j and a portion represented by the general formula D 2 -qr E q G r O 3 .
この第1複合酸化物は、XYO型の複合酸化物である。即ち、この第1複合酸化物の組成は、一般式 XlYmOn(l,m及びnは正の数)により表すこともできる。ここで、元素Xと元素Yとは、典型的には、単位格子中で異なるサイトを占めている。そして、元素Xは元素Aであり、元素Yは、元素D、E及びGの組合せである。即ち、この第1複合酸化物は、典型的には、XYO型の複合酸化物におけるYに対応したサイトの一部が元素Dにより占有され、他の一部が元素Eにより占有され、残りの部分が元素Gにより占有された化合物である。 This first composite oxide is an XYO-type composite oxide. That is, the composition of the first composite oxide is represented by the general formula X l Y m O n (l , m and n are positive numbers) can also be represented by. Here, the element X and the element Y typically occupy different sites in the unit cell. Element X is element A, and element Y is a combination of elements D, E, and G. That is, in the first composite oxide, typically, a part of the site corresponding to Y in the XYO-type composite oxide is occupied by the element D, the other part is occupied by the element E, and the rest A compound in which the portion is occupied by the element G.
元素Aは、1価の元素、2価の元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素である。元素Aは、例えば、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素である。元素Aは、典型的には、白金族元素以外の元素である。 The element A is at least one element selected from the group consisting of a monovalent element, a divalent element, and a rare earth element. The element A is, for example, at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements, alkaline earth metal elements, and rare earth elements. The element A is typically an element other than the platinum group element.
1価の元素としては、例えば、Li、Na及びKなどのアルカリ金属元素を使用する。 As the monovalent element, for example, alkali metal elements such as Li, Na, and K are used.
2価の元素としては、例えば、Be、Mg及びCaなどのアルカリ土類金属元素を使用する。或いは、2価の元素として、Co、Ni、Cu及びZnなどの2価の遷移金属元素を使用してもよい。 As the divalent element, for example, alkaline earth metal elements such as Be, Mg, and Ca are used. Alternatively, a divalent transition metal element such as Co, Ni, Cu, and Zn may be used as the divalent element.
希土類元素としては、例えば、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb又はLuを使用する。 As the rare earth element, for example, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or Lu are used.
典型的には、元素Aは、アルカリ土類金属元素、特にはMgを含んでいる。例えば、元素Aは、Mg、Mgと他の2価の元素との組み合わせ、又は、Mgと1価の元素との組み合わせである。 Typically, element A contains an alkaline earth metal element, in particular Mg. For example, the element A is Mg, a combination of Mg and another divalent element, or a combination of Mg and a monovalent element.
元素Dは、Alであるか、又は、Alと遷移金属元素との組み合わせである。元素Dは、雰囲気の組成が変化することに伴う価数の変化を生じないか又はこの価数の変化が極めて小さい元素である。元素Dは、第1複合酸化物の結晶構造を保持する役割を担っている。即ち、元素Dは、雰囲気の組成が変化することに伴う第1複合酸化物の結晶構造の変化を抑制する役割を担っている。 The element D is Al or a combination of Al and a transition metal element. The element D is an element that does not cause a change in valence associated with a change in the composition of the atmosphere or has a very small change in valence. The element D plays a role of maintaining the crystal structure of the first composite oxide. That is, the element D plays a role of suppressing a change in the crystal structure of the first composite oxide accompanying a change in the composition of the atmosphere.
元素Dが含み得る遷移金属元素は、後述する元素E及びGとは異なった元素である。また、この遷移金属元素は、典型的には、白金族元素以外の元素である。この遷移金属元素は、例えば、Ti、V、Cu又はZnである。元素Dは、複数の遷移金属元素を含んでいてもよい。典型的には、元素DはAlである。 The transition metal element that can be contained in the element D is an element different from elements E and G described later. The transition metal element is typically an element other than the platinum group element. This transition metal element is, for example, Ti, V, Cu, or Zn. The element D may contain a plurality of transition metal elements. Typically, element D is Al.
元素Eは、白金族元素を除く遷移金属元素である。元素Eは、雰囲気の組成が変化することに伴う価数の変化を生じ易い。 Element E is a transition metal element excluding platinum group elements. The element E tends to cause a change in valence associated with a change in the composition of the atmosphere.
元素Eは、第1複合酸化物中に固溶している。元素Eの少なくとも一部は、還元雰囲気において、第1複合酸化物から析出する。還元雰囲気及び酸化雰囲気における元素Eの挙動については、後で詳しく説明する。 The element E is dissolved in the first composite oxide. At least a part of the element E is precipitated from the first composite oxide in a reducing atmosphere. The behavior of the element E in the reducing atmosphere and the oxidizing atmosphere will be described in detail later.
元素Eは、排ガス浄化反応を触媒する活性成分としての役割を担っている。元素Eは、例えば、Cr、Mn、Fe、Co及びNi等の2価及び3価の原子価をとり得る遷移金属元素である。元素Eは、複数の元素を含んでいてもよい。典型的には、元素EはFeである。 The element E plays a role as an active component that catalyzes the exhaust gas purification reaction. The element E is a transition metal element that can have divalent and trivalent valences, such as Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. The element E may contain a plurality of elements. Typically, the element E is Fe.
元素Gは、白金族元素である。元素Gは、雰囲気の組成が変化することに伴う価数の変化を生じ易い。 The element G is a platinum group element. The element G tends to cause a change in valence accompanying a change in the composition of the atmosphere.
元素Gは、第1複合酸化物中に固溶している。元素Gの少なくとも一部は、還元雰囲気において、第1複合酸化物から析出する。還元雰囲気及び酸化雰囲気における元素Gの挙動については、後で詳しく説明する。 The element G is dissolved in the first composite oxide. At least a part of the element G is precipitated from the first composite oxide in a reducing atmosphere. The behavior of the element G in the reducing atmosphere and the oxidizing atmosphere will be described in detail later.
元素Gは、還元雰囲気における元素Eの析出を促進する役割を担っている。また、元素Gは、排ガス浄化反応を触媒する活性成分としての役割を担っている。元素Gは、例えば、Pd、Pt又はRhである。元素Gは、複数の白金族元素を含んでいてもよい。典型的には、元素GはPdである。 The element G plays a role of promoting the precipitation of the element E in the reducing atmosphere. The element G plays a role as an active component that catalyzes the exhaust gas purification reaction. The element G is, for example, Pd, Pt, or Rh. The element G may contain a plurality of platinum group elements. Typically, the element G is Pd.
上記pは、正の数であり、第1複合酸化物において一般式 AiOj で表される部分と一般式D2-q-rEqGrO3で表される部分とのモル比を表している。後述するように、第1複合酸化物がとる結晶相は、pの大きさに応じて変化する。pは、自然数であってもよく、自然数でなくてもよい。 The p is a positive number, and the molar ratio between the portion represented by the general formula A i O j and the portion represented by the general formula D 2-qr E q G r O 3 in the first composite oxide is expressed as follows. Represents. As will be described later, the crystal phase taken by the first composite oxide changes according to the magnitude of p. p may be a natural number or may not be a natural number.
pは、典型的には、1≦p≦9を満たしている。この場合、第1複合酸化物は、スピネル型結晶相、マグネトプランバイト型結晶相、アルミナ型結晶相、又はこれらの混合相を有した複合酸化物である。 p typically satisfies 1 ≦ p ≦ 9. In this case, the first composite oxide is a composite oxide having a spinel crystal phase, a magnetoplumbite crystal phase, an alumina crystal phase, or a mixed phase thereof.
例えば、1≦p≦3の場合、第1複合酸化物は、主な結晶相としてスピネル型結晶相を有した複合酸化物である。4≦p≦6の場合、第1複合酸化物は、主な結晶相として、スピネル型結晶相、マグネトプランバイト型結晶相及びアルミナ型結晶相の混合相を有した複合酸化物である。7≦p≦9の場合、第1複合酸化物は、主な結晶相として、アルミナ型結晶相を有した複合酸化物である。
なお、第1複合酸化物は、pが異なる複数の複合酸化物の混合物であってもよい。
For example, when 1 ≦ p ≦ 3, the first composite oxide is a composite oxide having a spinel crystal phase as a main crystal phase. When 4 ≦ p ≦ 6, the first composite oxide is a composite oxide having a mixed phase of a spinel crystal phase, a magnetoplumbite crystal phase, and an alumina crystal phase as the main crystal phase. In the case of 7 ≦ p ≦ 9, the first composite oxide is a composite oxide having an alumina crystal phase as a main crystal phase.
The first composite oxide may be a mixture of a plurality of composite oxides having different p.
上記i及びjは、一般式AiOjで表される酸化物における元素Aの価数がkであるときにki=2jを満たす最小の自然数の組合せである。例えば、元素Aが2価である場合(k=2である場合)は、(i,j)=(1,1)である。また、元素Aが1価である場合(k=1である場合)は、(i,j)=(2,1)である。なお、一般式AiOj で表される部分は、酸素の一部が欠損していてもよい。即ち、上記の「ki=2j」なる等式は、数学的な厳密さで満たされていなくてもよい。 The above i and j are combinations of the minimum natural numbers that satisfy ki = 2j when the valence of the element A in the oxide represented by the general formula A i O j is k. For example, when the element A is divalent (when k = 2), (i, j) = (1, 1). Further, when the element A is monovalent (when k = 1), (i, j) = (2, 1). Note that in the portion represented by the general formula A i O j , part of oxygen may be deficient. That is, the above equation “ki = 2j” does not have to be satisfied with mathematical rigor.
上記qは0<q<2を満たしており、上記rは0<r<2を満たしている。即ち、第1複合酸化物は、元素D、元素E及び元素Gの全てを必須成分として含んでいる。 The q satisfies 0 <q <2, and the r satisfies 0 <r <2. That is, the first composite oxide includes all of the element D, the element E, and the element G as essential components.
上記qは、例えば、0<q≦1.2を満たしている。qが小さいと、元素Eの触媒活性を十分に発現させられない場合がある。qが大きいと、第1複合酸化物の結晶構造が不安定となる場合がある。 The q satisfies, for example, 0 <q ≦ 1.2. If q is small, the catalytic activity of element E may not be sufficiently expressed. If q is large, the crystal structure of the first composite oxide may become unstable.
上記rは、例えば、0<r≦0.5を満たしている。rが小さいと、還元雰囲気において元素Eが析出し難くなると共に、元素Gの触媒活性を十分に発現させられない場合がある。rが大きいと、第1複合酸化物の結晶構造が不安定となる場合がある。 The r satisfies, for example, 0 <r ≦ 0.5. If r is small, the element E is difficult to precipitate in a reducing atmosphere, and the catalytic activity of the element G may not be fully expressed. If r is large, the crystal structure of the first composite oxide may become unstable.
第1複合酸化物としては、典型的には、上記一般式においてi=j=p=1である複合酸化物を使用する。この複合酸化物は、一般式A(D2-q-rEqGr)O4で表される化合物であり、スピネル型の結晶構造を有している。この化合物としては、例えば、式MgAl2-q-rFeqPdr)O4で表される化合物が挙げられる。 As the first composite oxide, a composite oxide in which i = j = p = 1 in the above general formula is typically used. The composite oxide is a general formula A compound represented by (D 2-qr E q G r) O 4, has a spinel crystal structure. As the compound, for example, a compound represented by the formula MgAl 2-qr Fe q Pd r ) O 4 and the like.
第1複合酸化物の例としては、MgO(Al1.588Fe0.397Pd0.015O3)即ちMgAl1.588Fe0.397Pd0.015O4、MgO(Al0.9925Fe0.9925Pd0.015O3)即ちMgAl0.9925Fe0.9925Pd0.015O4、及びMgO・1.1(Al1.589Fe0.397Pd0.014O3)等で表される化合物が挙げられる。 Examples of the first composite oxide include MgO (Al 1.588 Fe 0.397 Pd 0.015 O 3 ), that is, MgAl 1.588 Fe 0.397 Pd 0.015 O 4 , MgO (Al 0.9925 Fe 0.9925 Pd 0.015 O 3 ), that is, MgAl 0.9925 Fe 0.9925 Pd 0.015 O. 4 and MgO.1.1 (Al 1.589 Fe 0.397 Pd 0.014 O 3 ) and the like.
なお、第1複合酸化物は、酸素の一部が欠損していてもよい。即ち、第1複合酸化物は、理論構成比とは異なった組成を有していてもよい。
また、この触媒は、元素Gの単体又はその化合物を更に含んでいてもよい。元素Gの単体又はその化合物を触媒に含有させることにより、例えば、触媒の初期性能を向上させることが可能となる。
Note that the first composite oxide may be partially deficient in oxygen. That is, the first composite oxide may have a composition different from the theoretical composition ratio.
Moreover, this catalyst may further contain a simple substance of element G or a compound thereof. By including a simple substance of element G or a compound thereof in the catalyst, for example, the initial performance of the catalyst can be improved.
次に、一般式(Al2-x-yJxLy)O3で表される第2複合酸化物について説明する。 Next, the general formula (Al 2-xy J x L y) second composite oxide represented by O 3 will be described.
元素Jは、白金族元素を除く遷移金属元素である。元素Jは、雰囲気の組成が変化することに伴う価数の変化を生じ易い。 Element J is a transition metal element excluding platinum group elements. The element J tends to cause a change in valence due to a change in the composition of the atmosphere.
元素Jは、第2複合酸化物中に固溶している。元素Jの少なくとも一部は、還元雰囲気において、第2複合酸化物から析出する。還元雰囲気及び酸化雰囲気における元素Eの挙動については、後で詳しく説明する。 Element J is dissolved in the second composite oxide. At least a part of the element J is precipitated from the second composite oxide in a reducing atmosphere. The behavior of the element E in the reducing atmosphere and the oxidizing atmosphere will be described in detail later.
元素Jは、例えば、Mn、Fe、Co及びNi等の3d軌道に最外殻電子を有した元素である。元素Jは、複数の元素を含んでいてもよい。典型的には、元素JはFeである。 Element J is an element having outermost electrons in 3d orbitals such as Mn, Fe, Co, and Ni. The element J may include a plurality of elements. Typically, the element J is Fe.
元素Lは、白金族元素である。元素Lは、雰囲気の組成が変化することに伴う価数の変化を生じ易い。 The element L is a platinum group element. The element L is likely to cause a change in valence accompanying a change in the composition of the atmosphere.
元素Lは、第2複合酸化物中に固溶している。元素Lの少なくとも一部は、還元雰囲気において、第2複合酸化物から析出する。還元雰囲気及び酸化雰囲気における元素Lの挙動については、後で詳しく説明する。 The element L is dissolved in the second composite oxide. At least a part of the element L is precipitated from the second composite oxide in a reducing atmosphere. The behavior of the element L in the reducing atmosphere and the oxidizing atmosphere will be described in detail later.
元素Lは、排ガス浄化反応を触媒する活性成分としての役割を担っている。元素Lは、例えば、Pd、Pt又はRhである。元素Lは、複数の白金族元素を含んでいてもよい。典型的には、元素LはPdである。 The element L plays a role as an active component that catalyzes the exhaust gas purification reaction. The element L is, for example, Pd, Pt, or Rh. The element L may contain a plurality of platinum group elements. Typically, the element L is Pd.
上記xは0<x<2を満たしており、上記yは0<y<2を満たしている。即ち、第2複合酸化物は、Al、元素J及び元素Lの全てを必須成分として含んでいる。xが大きいと、第2複合酸化物の結晶構造が不安定となる場合がある。yが大きいと、元素Lのシンタリングが生じ易くなる可能性がある。 The above x satisfies 0 <x <2, and the above y satisfies 0 <y <2. That is, the second composite oxide contains all of Al, element J, and element L as essential components. If x is large, the crystal structure of the second composite oxide may become unstable. If y is large, there is a possibility that sintering of the element L is likely to occur.
第2複合酸化物は、アルミナAl2O3 に元素J及び元素Lが固溶した化合物である。この第2複合酸化物は、例えば、γ、δ、θ、α又はκ−アルミナと同形である。なお、この第2複合酸化物は、酸素の一部が欠損していてもよい。 The second composite oxide is a compound in which element J and element L are dissolved in alumina Al 2 O 3 . The second composite oxide has the same shape as, for example, γ, δ, θ, α, or κ-alumina. The second composite oxide may be partially deficient in oxygen.
また、この触媒は、元素Lの単体又はその化合物を更に含んでいてもよい。元素Lの単体又はその化合物を触媒に含有させることにより、例えば、触媒の初期性能を向上させることが可能となる。 Further, this catalyst may further contain a simple element of element L or a compound thereof. By including the element L alone or a compound thereof in the catalyst, for example, the initial performance of the catalyst can be improved.
元素Eと元素Jとの合計量は、排ガス浄化用触媒(基材を除く)の単位質量を基準として、例えば、0.1質量%乃至14質量%の範囲内とする。 The total amount of element E and element J is, for example, in the range of 0.1% by mass to 14% by mass based on the unit mass of the exhaust gas purifying catalyst (excluding the base material).
元素Gと元素Lとの合計量は、排ガス浄化用触媒(基材を除く)の単位質量を基準として、例えば、0.01質量%乃至10質量%の範囲内とする。 The total amount of element G and element L is, for example, in the range of 0.01% by mass to 10% by mass based on the unit mass of the exhaust gas purifying catalyst (excluding the base material).
アルカリ土類金属又はその化合物は、上述したように、アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の塩、アルカリ土類金属を含んだ有機金属化合物、アルカリ土類金属の単純酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択される。 As described above, the alkaline earth metal or a compound thereof includes a simple substance of alkaline earth metal, a salt of alkaline earth metal, an organic metal compound containing alkaline earth metal, a simple oxide of alkaline earth metal, and these Selected from the group consisting of mixtures.
アルカリ土類金属の塩は、例えば、アルカリ土類金属の無機塩又は有機塩である。アルカリ土類金属の無機塩としては、例えば、その硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩及び塩化物が挙げられる。アルカリ土類金属の有機塩としては、例えば、その酢酸塩、シュウ酸塩及びクエン酸塩が挙げられる。 The alkaline earth metal salt is, for example, an inorganic or organic salt of an alkaline earth metal. Examples of the alkaline earth metal inorganic salts include sulfates, nitrates, phosphates and chlorides thereof. Examples of the alkaline earth metal organic salts include acetates, oxalates and citrates thereof.
アルカリ土類金属を含んだ有機金属化合物としては、例えば、アルカリ土類金属のアルコキシドが挙げられる。アルカリ土類金属のアルコキシドとしては、例えば、そのアルコラート及びアルコキシアルコラートが挙げられる。 Examples of the organometallic compound containing an alkaline earth metal include an alkaline earth metal alkoxide. Alkali earth metal alkoxides include, for example, their alcoholates and alkoxy alcoholates.
これら単体又は化合物を構成しているアルカリ土類金属元素は、例えば、Mg、Ca、Sr又はBaである。典型的には、このアルカリ土類金属元素はBaである。 The alkaline earth metal element constituting these simple substances or compounds is, for example, Mg, Ca, Sr or Ba. Typically, the alkaline earth metal element is Ba.
このアルカリ土類金属元素は、元素Eと元素Gとの合金化に起因した元素Gの触媒活性の低下を抑制する役割を担っている。また、このアルカリ土類金属元素は、元素Jと元素Lとの合金化に起因した元素Lの触媒活性の低下を抑制する役割を担っている。還元雰囲気及び酸化雰囲気におけるアルカリ土類金属又はその化合物の挙動については、後で詳しく説明する。 This alkaline earth metal element plays a role of suppressing a decrease in catalytic activity of the element G due to alloying of the element E and the element G. Further, the alkaline earth metal element plays a role of suppressing a decrease in catalytic activity of the element L due to alloying of the element J and the element L. The behavior of the alkaline earth metal or its compound in a reducing atmosphere and an oxidizing atmosphere will be described in detail later.
このアルカリ土類金属元素は、典型的には、排ガス浄化用触媒中にほぼ均一に分散させる。こうすると、アルカリ土類金属元素と、元素E及び元素G、及び/又は、元素J及び元素Lとの接触が生じ易くなる。それゆえ、こうすると、元素Eと元素Gとの合金化及び/又は元素Jと元素Lとの合金化に起因した触媒活性の低下をより効果的に抑制することが可能となる。アルカリ土類金属元素のこのような分布を可能とする方法の例については、後で説明する。 The alkaline earth metal element is typically dispersed almost uniformly in the exhaust gas purifying catalyst. This facilitates contact between the alkaline earth metal element and the element E and element G and / or the element J and element L. Therefore, in this case, it is possible to more effectively suppress a decrease in catalytic activity due to alloying of element E and element G and / or alloying of element J and element L. Examples of methods that allow such distribution of alkaline earth metal elements will be described later.
なお、この排ガス浄化用触媒において、第1複合酸化物、第2複合酸化物、及びアルカリ土類金属又はその化合物の各々は、典型的には、粒子の形態で存在している。そして、第1複合酸化物及び/又は第2複合酸化物からなる第1粒子は、典型的には、アルカリ土類金属又はその化合物からなる第2粒子を担持している。この第1粒子の粒径は、典型的には、第2粒子の粒径と比較してより大きい。 In the exhaust gas-purifying catalyst, each of the first composite oxide, the second composite oxide, and the alkaline earth metal or a compound thereof typically exists in the form of particles. The first particles made of the first composite oxide and / or the second composite oxide typically carry the second particles made of an alkaline earth metal or a compound thereof. The particle size of the first particles is typically larger compared to the particle size of the second particles.
本発明者らは、この排ガス浄化用触媒が、高温条件下において雰囲気の組成を変化させた場合に、以下のような状態変化を示すと考えている。なお、ここで「高温条件」とは、例えば「1000℃」を意味している。 The present inventors consider that this exhaust gas-purifying catalyst exhibits the following state changes when the composition of the atmosphere is changed under high temperature conditions. Here, “high temperature condition” means, for example, “1000 ° C.”.
以下では、一例として、排ガス浄化用触媒が第1複合酸化物を含んでいる場合について説明する。第1複合酸化物には、上述したように、元素Eと元素Gとの双方が固溶している。 Below, the case where the exhaust gas purifying catalyst contains the first composite oxide will be described as an example. As described above, both the element E and the element G are dissolved in the first composite oxide.
まず、この排ガス浄化用触媒を高温条件下で低酸素濃度雰囲気に晒した場合、例えばエンジンに多量の燃料を供給し続けている場合に起こり得る状態変化について説明する。即ち、この排ガス浄化用触媒を高温還元雰囲気に晒した場合に起こり得る状態変化について説明する。 First, a description will be given of a state change that may occur when the exhaust gas-purifying catalyst is exposed to a low oxygen concentration atmosphere under a high temperature condition, for example, when a large amount of fuel is continuously supplied to the engine. That is, the state change that can occur when this exhaust gas-purifying catalyst is exposed to a high-temperature reducing atmosphere will be described.
この場合、上述したように、元素Eの少なくとも一部及び元素Gの少なくとも一部が第1複合酸化物から析出する。析出した元素Eの少なくとも一部は、元素Eの単体からなる粒子を形成する。同様に、析出した元素Gの少なくとも一部は、元素Gの単体からなる粒子を形成する。これら粒子は、排ガス浄化反応を触媒する活性成分として機能する。これら粒子は、一般に粒径が極めて小さいため、優れた活性を発揮し得る。 In this case, as described above, at least a part of the element E and at least a part of the element G are precipitated from the first composite oxide. At least a part of the deposited element E forms particles made of the element E alone. Similarly, at least a part of the precipitated element G forms particles composed of the element G alone. These particles function as active components that catalyze the exhaust gas purification reaction. Since these particles generally have a very small particle size, they can exhibit excellent activity.
次に、この排ガス浄化用触媒を高温条件下で高酸素濃度雰囲気に晒す。即ち、この排ガス浄化用触媒を高温酸素雰囲気に晒す。例えば、エンジンへの燃料供給を停止する。こうすると、第1複合酸化物から析出した元素Eの少なくとも一部と元素Gの少なくとも一部とは、第1複合酸化物中に再度固溶する。 Next, the exhaust gas-purifying catalyst is exposed to a high oxygen concentration atmosphere under high temperature conditions. That is, the exhaust gas-purifying catalyst is exposed to a high-temperature oxygen atmosphere. For example, the fuel supply to the engine is stopped. As a result, at least a part of the element E and at least a part of the element G precipitated from the first composite oxide are again dissolved in the first composite oxide.
次いで、この排ガス浄化用触媒を再び還元雰囲気に晒すと、先に述べたのと同様に、元素Eの少なくとも一部及び元素Gの少なくとも一部が第1複合酸化物から析出する。これら元素は、先に述べたのと同様に、優れた触媒活性を示し得る。 Next, when the exhaust gas-purifying catalyst is again exposed to a reducing atmosphere, at least a part of the element E and at least a part of the element G are precipitated from the first composite oxide, as described above. These elements can exhibit excellent catalytic activity as described above.
このように、この排ガス浄化用触媒は、これを取り巻く雰囲気を高温還元雰囲気と高温酸化雰囲気との間で交互に変化させると、この雰囲気の変化に応じて、第1複合酸化物からの元素E及びGの析出と、第1複合酸化物への元素E及びGの固溶とを繰り返す。従って、この触媒は、長期間に亘って優れた排ガス浄化性能を発揮することが可能である。 As described above, when the atmosphere surrounding the exhaust gas purifying catalyst is alternately changed between the high temperature reducing atmosphere and the high temperature oxidizing atmosphere, the element E from the first composite oxide is changed according to the change in the atmosphere. And precipitation of G and the solid solution of elements E and G in the first composite oxide are repeated. Therefore, this catalyst can exhibit excellent exhaust gas purification performance over a long period of time.
ところで、本発明者らは、高温還元雰囲気において、第1複合酸化物から析出した元素Eの一部と元素Gの一部とは合金(以下、合金EGともいう)を形成する場合があることを見出している。合金EGを形成している元素Gは、単体としての元素Gと比較して、第1複合酸化物中への固溶を生じ難い。そのため、合金EGからなる粒子が成長し、その結果、元素Gの触媒活性が低下する可能性がある。 By the way, the present inventors may form an alloy (hereinafter also referred to as an alloy EG) between a part of the element E precipitated from the first composite oxide and a part of the element G in a high temperature reducing atmosphere. Is heading. The element G forming the alloy EG is less likely to cause solid solution in the first composite oxide as compared with the element G as a simple substance. Therefore, particles made of the alloy EG grow, and as a result, the catalytic activity of the element G may be reduced.
なお、本発明者らは、この合金化の原因を以下のように推測している。即ち、元素E及びGは、第1複合酸化物に固溶していたため、互いに近接した状態で析出し易い。それゆえ、析出したこれら元素の単体からなる粒子は、互いに接触し易い。従って、これら粒子は、合金化反応を生じ易い。 In addition, the present inventors presume the cause of this alloying as follows. That is, since the elements E and G were dissolved in the first composite oxide, they are likely to precipitate in a state of being close to each other. Therefore, the deposited particles of these elements are easily in contact with each other. Therefore, these particles tend to cause an alloying reaction.
この排ガス浄化用触媒は、上記の通り、アルカリ土類金属又はその化合物を含んでいる。高温酸化雰囲気中において、このアルカリ土類金属又はその化合物が含んでいるアルカリ土類金属元素の少なくとも一部は、合金EGの酸化物が含んでいる元素Eの少なくとも一部と反応して、複合酸化物を形成する。例えば、元素EがFeであり、アルカリ土類金属元素がBaである場合、これら元素は、典型的にはBaFe12O19で表される化合物を形成する。 As described above, the exhaust gas-purifying catalyst contains an alkaline earth metal or a compound thereof. In the high-temperature oxidizing atmosphere, at least a part of the alkaline earth metal element contained in the alkaline earth metal or the compound thereof reacts with at least a part of the element E contained in the oxide of the alloy EG, thereby forming a composite. An oxide is formed. For example, when the element E is Fe and the alkaline earth metal element is Ba, these elements typically form a compound represented by BaFe 12 O 19 .
元素Eとアルカリ土類金属元素との複合酸化物は、典型的には、熱力学的及び速度論的に安定である。即ち、この複合酸化物を形成している元素Eが、元素Gと合金EGを再度形成することは殆んどない。 Complex oxides of element E and alkaline earth metal elements are typically thermodynamically and kinetically stable. That is, the element E forming the composite oxide hardly forms the element G and the alloy EG again.
このように、合金EGが含んでいる元素Eの少なくとも一部はアルカリ土類金属元素との反応に消費されるため、合金EGを形成している元素Gの少なくとも一部は、単体金属又は単一金属酸化物となる。単体金属としての元素G及び単一金属酸化物が含んでいる元素Gは、合金EGを形成している元素Gと比較して、第1複合酸化物中により容易に固溶する。即ち、合金EGを形成していた元素Gの少なくとも一部は、高温還元雰囲気において合金EGを再び形成することなしに、酸化雰囲気において第1複合酸化物中に再固溶する。 Thus, since at least a part of the element E contained in the alloy EG is consumed in the reaction with the alkaline earth metal element, at least a part of the element G forming the alloy EG is a single metal or single element. One metal oxide. The element G as a single metal and the element G contained in the single metal oxide are more easily dissolved in the first composite oxide as compared with the element G forming the alloy EG. That is, at least a part of the element G forming the alloy EG is re-dissolved in the first composite oxide in the oxidizing atmosphere without forming the alloy EG again in the high temperature reducing atmosphere.
従って、アルカリ土類金属又はその化合物を使用した場合、これを使用しない場合と比較して、より多くの元素Gが、第1複合酸化物からの析出と第1複合酸化物への固溶とを繰り返すことが可能である。即ち、この場合、元素Gの触媒活性をより長期間に亘って保持することが可能となる。 Therefore, when an alkaline earth metal or a compound thereof is used, more elements G are precipitated from the first composite oxide and dissolved in the first composite oxide as compared with the case where this is not used. Can be repeated. That is, in this case, the catalytic activity of the element G can be maintained over a longer period.
なお、ここでは、第1複合酸化物を使用した場合について説明したが、第2複合酸化物を使用した場合にも同様の効果を得ることができる。本発明者らは、この場合に、元素Lの触媒活性を長期間に亘って保持することが可能であるのは、排ガス浄化用触媒が第2複合酸化物を含んでいる場合も上述したのと同様の状態変化が生じるため、即ち、元素Jとアルカリ土類金属元素とが複合酸化物を形成するためであると考えている。 In addition, although the case where the 1st complex oxide was used was demonstrated here, the same effect can be acquired also when the 2nd complex oxide is used. In this case, the present inventors can maintain the catalytic activity of the element L over a long period of time as described above even when the exhaust gas-purifying catalyst contains the second composite oxide. It is considered that the same state change occurs, that is, the element J and the alkaline earth metal element form a composite oxide.
この排ガス浄化用触媒は、例えば、以下の方法により製造する。 This exhaust gas-purifying catalyst is produced, for example, by the following method.
<第1複合酸化物の製造>
まず、元素Aの化合物と元素Dの化合物と元素Eの化合物とを、水等の溶媒に溶解させる。次に、得られた混合溶液に塩基を加えることにより、共沈物を得る。次いで、この共沈物を乾燥させた後、焼成する。このようにして、元素Aと元素Dと元素Eとを含んだ複合酸化物を得る。ここでは共沈法を利用しているが、その代わりに、含浸法、クエン酸錯体法及びアルコキシド法等を用いてもよい。
<Production of first composite oxide>
First, the compound of element A, the compound of element D, and the compound of element E are dissolved in a solvent such as water. Next, a coprecipitate is obtained by adding a base to the obtained mixed solution. Next, the coprecipitate is dried and fired. In this way, a composite oxide containing element A, element D, and element E is obtained. Although a coprecipitation method is used here, an impregnation method, a citric acid complex method, an alkoxide method, or the like may be used instead.
続いて、得られた複合酸化物に、元素Gの化合物の溶液を含浸させる。次いで、これを乾燥及び焼成して、上記の複合酸化物に元素Gを固溶させる。このようにして、第1複合酸化物を得る。なお、上記の含浸法の代わりに、共沈法、クエン酸錯体法及びアルコキシド法等を用いてもよい。 Subsequently, the obtained complex oxide is impregnated with a solution of the element G compound. Next, this is dried and fired, and the element G is dissolved in the composite oxide. In this way, the first composite oxide is obtained. Instead of the above impregnation method, a coprecipitation method, a citric acid complex method, an alkoxide method, or the like may be used.
<第2複合酸化物の製造>
まず、アルミナ粉末を、元素Jを含んだ化合物の溶液に浸漬させる。その後、これを乾燥及び焼成して、元素Jが固溶したアルミナ粉末を調製する。ここでは含浸法を利用しているが、その代わりに、共沈法、クエン酸錯体法及びアルコキシド法等を用いてもよい。
<Production of second composite oxide>
First, the alumina powder is immersed in a solution of a compound containing the element J. Thereafter, this is dried and fired to prepare an alumina powder in which the element J is dissolved. Although the impregnation method is used here, a coprecipitation method, a citric acid complex method, an alkoxide method, or the like may be used instead.
次に、この粉末を元素Lの化合物の溶液に浸漬させる。その後、これを乾燥及び焼成して、元素Jと元素Lとが固溶したアルミナ粉末を得る。即ち、このようにして、第2複合酸化物を得る。なお、上記の含浸法の代わりに、共沈法、クエン酸錯体法及びアルコキシド法等を用いてもよい。 Next, this powder is immersed in a solution of the element L compound. Thereafter, this is dried and fired to obtain an alumina powder in which element J and element L are dissolved. That is, the second composite oxide is obtained in this way. Instead of the above impregnation method, a coprecipitation method, a citric acid complex method, an alkoxide method, or the like may be used.
<アルカリ土類金属又はその化合物の導入>
第1複合酸化物及び/又は第2複合酸化物の粉末に、アルカリ土類金属元素の無機塩又は有機塩の溶液を含浸させる。次いで、加熱により溶媒を除去した後、これを焼成する。このようにして、第1複合酸化物及び/又は第2複合酸化物からなる第1粒子上に、アルカリ土類金属又はその化合物からなる第2粒子を担持させる。
<Introduction of alkaline earth metals or their compounds>
The powder of the first composite oxide and / or the second composite oxide is impregnated with an inorganic salt or organic salt solution of an alkaline earth metal element. Next, after removing the solvent by heating, it is fired. In this way, the second particles made of alkaline earth metal or a compound thereof are supported on the first particles made of the first composite oxide and / or the second composite oxide.
さらに、得られた粉末を圧縮成形し、必要に応じて、成形物を粉砕する。以上のようにして、ペレット状の排ガス浄化用触媒を得る。 Further, the obtained powder is compression-molded, and the molded product is pulverized as necessary. As described above, a pellet-shaped exhaust gas-purifying catalyst is obtained.
なお、アルカリ土類金属又はその化合物の導入は、上記の含浸法の代わりに、共沈法及びアルコキシド法等を用いて行ってもよい。但し、上記の含浸法を用いてアルカリ土類金属又はその化合物を導入すると、アルカリ土類金属元素を、触媒中にほぼ均一に分散させることが可能となる。それゆえ、こうすると、上述したように、元素Eと元素Gとの合金化及び/又は元素Jと元素Lとの合金化に起因した触媒活性の低下をより効果的に抑制することが可能となる。 In addition, you may introduce | transduce alkaline-earth metal or its compound using a coprecipitation method, an alkoxide method, etc. instead of said impregnation method. However, when an alkaline earth metal or a compound thereof is introduced using the above impregnation method, the alkaline earth metal element can be dispersed almost uniformly in the catalyst. Therefore, in this way, as described above, it is possible to more effectively suppress a decrease in catalytic activity due to alloying of element E and element G and / or alloying of element J and element L. Become.
また、上では排ガス浄化用触媒がペレット触媒である場合を例に説明したが、排ガス浄化用触媒は様々な形態をとりうる。例えば、排ガス浄化用触媒は、モノリス触媒であってもよい。 Moreover, although the case where the exhaust gas purifying catalyst is a pellet catalyst has been described above as an example, the exhaust gas purifying catalyst can take various forms. For example, the exhaust gas purifying catalyst may be a monolith catalyst.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
<例1:触媒C1の製造>
107.2gの酢酸マグネシウム四水和物〔(CH3COO)2Mg・4H2O〕と、337.6gの硝酸アルミニウム九水和物〔Al(NO3)3・9H2O〕と、40.4gの硝酸鉄九水和物〔Fe(NO3)3・9H2O〕とを、2000mLのイオン交換水に溶解させた。即ち、これら化合物の混合水溶液を、MgとAlとFeとの原子比が1:1.8:0.2となるようにして調製した。
<Example 1: Production of catalyst C1>
107.2 g of magnesium acetate tetrahydrate [(CH 3 COO) 2 Mg · 4H 2 O], 337.6 g of aluminum nitrate nonahydrate [Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O], 40 4 g of iron nitrate nonahydrate [Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] was dissolved in 2000 mL of ion-exchanged water. That is, a mixed aqueous solution of these compounds was prepared so that the atomic ratio of Mg, Al, and Fe was 1: 1.8: 0.2.
この混合水溶液に、70gのNH3を1000mLのイオン交換水に溶解させた水溶液を室温で滴下して、共沈物を得た。この共沈物を110℃で乾燥した後、大気中で3時間に亘り600℃で仮焼した。得られた粉末を乳鉢を用いて粉砕した後、これを大気中で5時間に亘り980℃で焼成した。 To this mixed aqueous solution, an aqueous solution in which 70 g of NH 3 was dissolved in 1000 mL of ion exchange water was dropped at room temperature to obtain a coprecipitate. The coprecipitate was dried at 110 ° C. and calcined at 600 ° C. for 3 hours in the air. The obtained powder was pulverized using a mortar, and then baked at 980 ° C. for 5 hours in the air.
焼成後の粉末について、X線回折スペクトルを測定した。その結果、この粉末は、スピネル型の結晶構造を有したMgAl1.8Fe0.2O4の単相からなることが分かった。 The X-ray diffraction spectrum was measured about the powder after baking. As a result, it was found that this powder was composed of a single phase of MgAl 1.8 Fe 0.2 O 4 having a spinel type crystal structure.
次に、この粉末に、硝酸パラジウム水溶液を含浸させた。この含浸は、触媒の全質量を基準としたPdの含量が0.5質量%となるようにして行った。その後、これを110℃で12時間に亘って乾燥させた。次いで、これを大気中で3時間に亘り800℃で焼成した。このようにして、MgAl1.8Fe0.2O4で表される化合物にPdを固溶させた。 Next, this powder was impregnated with an aqueous solution of palladium nitrate. This impregnation was performed such that the Pd content was 0.5% by mass based on the total mass of the catalyst. Thereafter, it was dried at 110 ° C. for 12 hours. This was then calcined at 800 ° C. for 3 hours in air. In this way, Pd was dissolved in the compound represented by MgAl 1.8 Fe 0.2 O 4 .
得られた粉末の一部を抜き取り、これを、室温に維持した10%のフッ化水素水溶液中に12時間浸漬させた。なお、この条件は、先の粉末のうち複合酸化物のみが溶解する条件である。続いて、この液を濾過し、濾液を誘導結合高周波プラズマ(ICP)分光分析に供した。その結果、上記の硝酸パラジウム水溶液に含まれていたPdのうち35%がMgAl1.8Fe0.2O4で表される化合物に固溶していることが分かった。 A part of the obtained powder was extracted and immersed in a 10% aqueous hydrogen fluoride solution maintained at room temperature for 12 hours. This condition is a condition in which only the composite oxide is dissolved in the previous powder. Subsequently, this liquid was filtered, and the filtrate was subjected to inductively coupled radio frequency plasma (ICP) spectroscopic analysis. As a result, it was found that 35% of Pd contained in the aqueous palladium nitrate solution was dissolved in the compound represented by MgAl 1.8 Fe 0.2 O 4 .
また、蛍光X線分析(XRF分析;PANalytical MagiX PRO)により、得られた化合物が、式MgAl1.798Fe0.200Pd0.002O4によって表される化合物であることが分かった。 Moreover, it was found by fluorescent X-ray analysis (XRF analysis; PANalytical MagicX PRO) that the obtained compound was a compound represented by the formula MgAl 1.798 Fe 0.200 Pd 0.002 O 4 .
続いて、得られた粉末のうち20gを、2.24gの酢酸バリウム四水和物〔(CH3COO)2Ba・4H2O〕を50mLのイオン交換水に溶解させた溶液に加えた。30分間に亘ってこれを攪拌した後、加熱により水分を除去した。これにより、MgAl1.8Fe0.2O4にPdが固溶した化合物に、Baを担持させた。その後、得られた粉末を、大気中で1時間に亘り500℃で焼成した。なお、得られた粉末において、Feに対するBaの割合は、25原子%であった。 Subsequently, 20 g of the obtained powder was added to a solution in which 2.24 g of barium acetate tetrahydrate [(CH 3 COO) 2 Ba · 4H 2 O] was dissolved in 50 mL of ion-exchanged water. After stirring for 30 minutes, moisture was removed by heating. As a result, Ba was supported on a compound in which Pd was dissolved in MgAl 1.8 Fe 0.2 O 4 . Thereafter, the obtained powder was fired at 500 ° C. in the air for 1 hour. In the obtained powder, the ratio of Ba to Fe was 25 atomic%.
次いで、得られた粉末を圧縮成形した。さらに、この成形物を粉砕し、粒径が0.5mm乃至1.0mmのペレット状の排ガス浄化用触媒を得た。以下、この触媒を「触媒C1」と呼ぶ。 The resulting powder was then compression molded. Further, this molded product was pulverized to obtain a pellet-shaped exhaust gas purification catalyst having a particle size of 0.5 mm to 1.0 mm. Hereinafter, this catalyst is referred to as “catalyst C1”.
<例2:触媒C2の製造>
Baを担持させる工程を省略したことを除いては、例1と同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C2」と呼ぶ。
<Example 2: Production of catalyst C2>
Exhaust gas purification catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that the step of supporting Ba was omitted. Hereinafter, this catalyst is referred to as “catalyst C2”.
<耐久試験>
触媒C1及びC2の各々を耐久試験に供した。具体的には、窒素ガスに5体積%の酸素を加えたリーンガスを5分間流通させる第1期間と、窒素ガスに5体積%の一酸化炭素を加えたリッチガスを5分間流通させる第2期間とからなるサイクルを、床温1000℃、流量100mL/minの条件下、40時間に亘って繰り返した。
<Durability test>
Each of the catalysts C1 and C2 was subjected to an endurance test. Specifically, a first period in which a lean gas in which 5% by volume of oxygen is added to nitrogen gas is circulated for 5 minutes, and a second period in which a rich gas in which 5% by volume of carbon monoxide is added to nitrogen gas are circulated for 5 minutes; The cycle consisting of was repeated for 40 hours under conditions of a bed temperature of 1000 ° C. and a flow rate of 100 mL / min.
<活性評価>
耐久試験後の触媒C1及びC2の各々を、常圧固定床流通反応装置に設置した。次いで、理論空燃比としたモデルガスを流通させながら、100℃から500℃まで、12℃/minの速度で昇温した。この間、THC(全炭化水素)、CO及びNOx浄化率を連続的に測定した。そして、THC、CO及びNOxの各々について、50%浄化温度を求めた。その結果を、下記表1に示す。
Each of the catalysts C1 and C2 after the durability test was installed in an atmospheric pressure fixed bed flow reactor. Next, the temperature was raised from 100 ° C. to 500 ° C. at a rate of 12 ° C./min while circulating a model gas having a theoretical air-fuel ratio. During this time, THC (total hydrocarbons), CO and NO x purification rates were continuously measured. Then, THC, for each of the CO and NO x, was determined 50% purification temperature. The results are shown in Table 1 below.
表1に示すように、触媒C1は、触媒C2と比較して、THC、CO及びNOxの浄化性能がより優れていた。 As shown in Table 1, the catalyst C1, as compared to the catalyst C2, THC, the purification performance of the CO and NO x were superior.
<X線回折プロファイル>
耐久試験後の触媒C1及びC2の各々について、粉末X線回折スペクトルを測定した。その結果を図1に示す。
<X-ray diffraction profile>
A powder X-ray diffraction spectrum was measured for each of the catalysts C1 and C2 after the durability test. The result is shown in FIG.
図1は、触媒の粉末X線回折プロファイルの一例を示すグラフである。図1において、横軸は回折角度2θを表しており、縦軸は回折強度を表している。
図1に示すように、触媒C1では、PdとFeとの合金に対応したピークと共に、Pdの単体に対応したピークが確認された。他方、触媒C2では、PdとFeとの合金に対応したピークは観察されたものの、Pdの単体に対応したピークは確認されなかった。
FIG. 1 is a graph showing an example of a powder X-ray diffraction profile of a catalyst. In FIG. 1, the horizontal axis represents the diffraction angle 2θ, and the vertical axis represents the diffraction intensity.
As shown in FIG. 1, in the catalyst C1, a peak corresponding to a simple substance of Pd was confirmed together with a peak corresponding to an alloy of Pd and Fe. On the other hand, in the catalyst C2, although a peak corresponding to the alloy of Pd and Fe was observed, a peak corresponding to the simple substance of Pd was not confirmed.
<走査型電子顕微鏡(SEM)観察>
耐久試験後の触媒C1及びC2の各々を、電界放出型SEM(FE−SEM)を用いて観察した。その結果を図2及び図3に示す。
<Scanning electron microscope (SEM) observation>
Each of the catalysts C1 and C2 after the durability test was observed using a field emission SEM (FE-SEM). The results are shown in FIGS.
図2は、実施例に係る触媒のSEM写真である。図3は、比較例に係る触媒のSEM写真である。 FIG. 2 is an SEM photograph of the catalyst according to the example. FIG. 3 is an SEM photograph of a catalyst according to a comparative example.
図2に示すように、触媒C1では、粒径が100nm以下のPd粒子が観察された。他方、図3に示すように、触媒C2では、粒径が100nmより大きなPdとFeとの合金からなる粒子が観察された。 As shown in FIG. 2, in the catalyst C1, Pd particles having a particle size of 100 nm or less were observed. On the other hand, as shown in FIG. 3, in the catalyst C2, particles made of an alloy of Pd and Fe having a particle size larger than 100 nm were observed.
Claims (10)
アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の塩、アルカリ土類金属を含んだ有機金属化合物、アルカリ土類金属の単純酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ土類金属又はその化合物とを含み、
元素Aは、1価の元素、2価の元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、元素Dは、Al又はAlと白金族元素を除く遷移金属元素との組み合わせであり、元素Eは白金族元素を除く遷移金属元素であり、元素Gは白金族元素であり、元素Jは白金族元素を除く遷移金属元素であり、元素Lは白金族元素であり、i及びjは、一般式AiOjで表される酸化物における前記元素Aの価数がkであるときにki=2jを満たす最小の自然数の組合せであり、pは正の数であり、qは0<q<2を満たしており、rは0<r<2を満たしており、xは0<x<2を満たしており、yは0<y<2を満たしている排ガス浄化用触媒。 The first composite oxide represented by the general formula A i O j · p (D 2 -qr E q G r O 3 ) and the second composite oxide represented by the general formula (Al 2 -xy J x L y ) O 3 At least one of the composite oxides;
Alkaline earth metal selected from the group consisting of simple alkaline earth metals, alkaline earth metal salts, organometallic compounds containing alkaline earth metals, simple alkaline earth metal oxides, and mixtures thereof, or the like A compound,
Element A is at least one element selected from the group consisting of monovalent elements, divalent elements, and rare earth elements, and element D is a combination of Al or Al and a transition metal element excluding a platinum group element. The element E is a transition metal element excluding a platinum group element; the element G is a platinum group element; the element J is a transition metal element excluding the platinum group element; the element L is a platinum group element; j is a combination of the smallest natural numbers satisfying ki = 2j when the valence of the element A in the oxide represented by the general formula A i O j is k, p is a positive number, and q Satisfies 0 <q <2, r satisfies 0 <r <2, x satisfies 0 <x <2, and y satisfies 0 <y <2. .
高温酸化雰囲気において、前記高温還元雰囲気において析出した前記元素Eの少なくとも一部と、前記アルカリ土類金属又はその化合物に含まれるアルカリ土類金属元素の少なくとも一部とが第3複合酸化物を形成する請求項1乃至7の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。 In a high temperature reducing atmosphere, at least a part of the element E and at least a part of the element G are precipitated from the first composite oxide,
In a high temperature oxidizing atmosphere, at least a part of the element E deposited in the high temperature reducing atmosphere and at least a part of the alkaline earth metal element contained in the alkaline earth metal or compound thereof form a third composite oxide. The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 7.
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