JP2012040515A - Catalyst for cleaning exhaust gas and method for producing catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents

Catalyst for cleaning exhaust gas and method for producing catalyst for cleaning exhaust gas Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an exhaust gas cleaning performance of a catalyst.SOLUTION: A first oxide sol having small particle diameter is prepared by performing wet pulverizing first oxide powder carrying a catalyst metal, and then, a composite particle powder in which the first oxide fine particle carrying the catalyst metal is dispersed and carried on a second oxide particle is prepared by mixing the sol and the second oxide powder with a surfactant and drying and calcining. The composite particle powder is carried with a binder material on a carrier to form a catalyst layer.

Description

本発明は排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化用触媒の製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification catalyst manufacturing method.

排気ガス浄化用触媒は一般に、Pt、Pd、Rh等の触媒金属と、これを担持するサポート材としての金属酸化物(例えば、活性アルミナ、Ce含有酸化物等)とを含有する。その触媒金属は、排気ガスとの接触機会を増やすこと、また、触媒金属同士の凝集を防止することを目的として、サポート材表面に分散させた状態で担持するようにされている。そのため、サポート材表面の細孔数を多くして比表面積を大きくし、細孔内に触媒金属を配置することも知られている。しかし、上記触媒金属は、例えば硝酸溶液として、蒸発乾固法や含浸法等の公知の方法でサポート材に担持されているものの、その焼成段階で触媒金属が凝集することは避けられず、クラスター状態でサポート材に担持されているのが通常である。   The exhaust gas purifying catalyst generally contains a catalytic metal such as Pt, Pd, Rh, etc. and a metal oxide (for example, activated alumina, Ce-containing oxide, etc.) as a support material for supporting the catalyst metal. The catalytic metal is supported in a dispersed state on the surface of the support material for the purpose of increasing the chance of contact with the exhaust gas and preventing aggregation of the catalytic metals. For this reason, it is also known to increase the number of pores on the surface of the support material to increase the specific surface area and to dispose the catalyst metal in the pores. However, although the catalyst metal is supported on the support material by a known method such as an evaporative drying method or an impregnation method as a nitric acid solution, for example, the catalyst metal is unavoidably agglomerated at the firing stage. Usually, it is supported on the support material in a state.

これに対して、特許文献1には、触媒金属Pdをサポート材としてのCeZr系複合酸化物粒子に担持し、これをさらにサポート材としてのアルミナ粒子に担持させてなる排気ガス浄化用触媒が記載されている。その製法は、Ce、Zr、及びPdを含有する酸性溶液に塩基性溶液を添加することにより、Ce、Zr、及びPdを含有する第1水酸化物が分散した第1分散液を調製し、Alを含有する酸性溶液に塩基性溶液を添加することにより、Alを含有する第2水酸化物が分散した第2分散液を調製し、この第1分散液と第2分散液とを混合して、乾燥・焼成するというものである。   On the other hand, Patent Document 1 describes an exhaust gas purification catalyst in which catalytic metal Pd is supported on CeZr-based composite oxide particles as a support material and further supported on alumina particles as a support material. Has been. The manufacturing method prepares a first dispersion in which a first hydroxide containing Ce, Zr, and Pd is dispersed by adding a basic solution to an acidic solution containing Ce, Zr, and Pd. By adding a basic solution to an acidic solution containing Al, a second dispersion in which a second hydroxide containing Al is dispersed is prepared, and the first dispersion and the second dispersion are mixed. And drying and firing.

また、特許文献2には、金触媒の製法に関し、金含有微粒子のゾルに界面活性剤を添加して金コロイドの凝集を抑制し、これをサポート材と混合して金微粒子をサポート材に担持させることが記載されている。特許文献3には、触媒金属を担持したサポート材粉末とバインダとポリエチレングリコールとを混合したスラリーを調製し、該スラリーをハニカム担体にコーティングして焼成し、その焼成によってポリエチレングリコールを除去することにより、多孔性の触媒コート層を得ることが記載されている。   Patent Document 2 relates to a method for producing a gold catalyst. A surfactant is added to a sol of gold-containing fine particles to suppress agglomeration of gold colloid, and this is mixed with a support material to support the gold fine particles on the support material. Is described. In Patent Document 3, a slurry is prepared by mixing a support material powder supporting a catalyst metal, a binder, and polyethylene glycol, and the slurry is coated on a honeycomb carrier and fired, and the polyethylene glycol is removed by firing. It is described that a porous catalyst coat layer is obtained.

特開2010−12397号公報JP 2010-12397 A 特開2006−175383号公報JP 2006-175383 A 特開昭62−129146号公報JP 62-129146 A

しかし、特許文献1のように、Pd担持CeZr系複合酸化物粒子をアルミナ粒子に担持させても、Pd担持CeZr系複合酸化物粒子が小さな粒子になってアルミナ粒子表面に分散して担持された状態になるとは限らない。むしろ、Pd担持CeZr系複合酸化物粒子がアルミナ粒子と同様に大きな粒子となって該アルミナ粒子に結合された状態になる可能性がある。その場合、触媒金属と排気ガスとの接触機会増大、すなわち、排気ガス浄化性能の大きな向上は望めない。   However, as in Patent Document 1, even when the Pd-supported CeZr-based composite oxide particles are supported on alumina particles, the Pd-supported CeZr-based composite oxide particles become small particles and are dispersed and supported on the surface of the alumina particles. It does not always become a state. Rather, there is a possibility that the Pd-supported CeZr-based composite oxide particles become large particles like the alumina particles and are bonded to the alumina particles. In that case, an increase in the contact opportunity between the catalyst metal and the exhaust gas, that is, a great improvement in the exhaust gas purification performance cannot be expected.

特許文献2のように、金ゾルに界面活性剤を添加すると、金微粒子の凝集防止、そして、サポート材に対する金微粒子の分散担持に有利になると考えられるものの、サポート材自体の微粒子化が図れるわけではない。また、特許文献3のような触媒コート層の多孔質化は、触媒金属と排気ガスとの接触機会増大に有利になるものの、サポート材粒子の微細化にはならない。   As described in Patent Document 2, adding a surfactant to a gold sol is considered to be advantageous for preventing the aggregation of gold fine particles and dispersing and supporting the gold fine particles on the support material. However, the support material itself can be made fine particles. is not. Further, making the catalyst coat layer porous as in Patent Document 3 is advantageous for increasing the chance of contact between the catalyst metal and the exhaust gas, but does not make the support material particles finer.

すなわち、本発明は、触媒金属を担持したサポート材としての第一酸化物粒子をさらに別のサポート材である第二酸化物粒子に担持させてなる排気ガス浄化用触媒に関して、第一酸化物粒子の微細化及び第二酸化物粒子に対する担持の高分散化によって、排気ガス浄化性能を向上させる。   That is, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst in which first oxide particles as a support material supporting a catalyst metal are supported on second oxide particles as another support material. Exhaust gas purification performance is improved by refinement and high dispersion of the support for the second oxide particles.

本発明は、上記課題を解決するために、触媒金属を担持した第一酸化物粒子をゾル化するとともに、これに界面活性剤を添加するようにした。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the first oxide particles supporting the catalyst metal are made into a sol and a surfactant is added thereto.

ここに開示する製造方法は、エンジンの排気通路に配設され、担体上に触媒金属と第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とを含む触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
上記触媒金属の少なくとも一部を粒子表面に担持した第一酸化物の粉末を得る工程と、
上記触媒金属を担持した第一酸化物の粉末を湿式粉砕することにより、上記第二酸化物粒子よりも平均粒子径が小さい上記第一酸化物粒子が液体中に分散してなるゾルを得る工程と、
上記ゾルと上記第二酸化物の粉末と界面活性剤とを混合し、乾燥させて焼成することにより、上記触媒金属を担持した第一酸化物微粒子が上記第二酸化物粒子に分散して担持されてなる複合粒子の粉末を得る工程と、
上記複合粒子の粉末をバインダ材と共に上記担体に担持する工程とを備えていることを特徴とする。
The manufacturing method disclosed herein is a method for manufacturing an exhaust gas purifying catalyst that is disposed in an exhaust passage of an engine and has a catalyst layer including a catalyst metal, first oxide particles, and second oxide particles formed on a carrier. A method,
Obtaining a powder of a first oxide in which at least a part of the catalyst metal is supported on the particle surface;
Obtaining a sol in which the first oxide particles having an average particle size smaller than that of the second oxide particles are dispersed in a liquid by wet grinding the powder of the first oxide supporting the catalyst metal; ,
The sol, the second oxide powder and the surfactant are mixed, dried and fired, whereby the first oxide fine particles supporting the catalyst metal are dispersed and supported on the second oxide particles. Obtaining a composite particle powder comprising:
And a step of supporting the powder of the composite particles on the carrier together with a binder material.

この製造方法によれば、湿式粉砕によって、触媒金属を担持した第一酸化物粒子の微細化が図れる。そして、その湿式粉砕によって得られる第一酸化物のゾルと第二酸化物粉末とを界面活性剤と共に混合するから、微細化した第一酸化物粒子の凝集が抑制される。その結果、触媒金属を担持した第一酸化物粒子が第二酸化物の粒子表面に微細に分散担持された状態になる。よって、触媒活性が高い排気ガス浄化用触媒が得られる。   According to this manufacturing method, the first oxide particles supporting the catalyst metal can be refined by wet pulverization. And since the 1st oxide sol and 2nd oxide powder which are obtained by the wet grinding are mixed with surfactant, aggregation of the refined 1st oxide particle is suppressed. As a result, the first oxide particles supporting the catalyst metal are finely dispersed and supported on the surface of the second oxide particles. Therefore, an exhaust gas purifying catalyst having high catalytic activity can be obtained.

上記第一酸化物としては、Ce及びZrを含有するCeZr系複合酸化物を採用することが好ましい。すなわち、Ce含有酸化物は酸素吸蔵放出能を有するが、CeZr系複合酸化物は、Zrを含有することにより、セリア(Ce酸化物)よりも耐熱性が高くなり、また、結晶構造に歪みを生ずることによる酸素吸蔵放出能の向上も見込まれる。さらに、このCeZr系複合酸化物の粒子表面に触媒金属が担持されると、その触媒金属が酸素の吸蔵放出を媒介するため酸素吸蔵放出量が増大する。しかし、それでもなお、CeZr系複合酸化物の酸素吸蔵放出能が十分に活用されていないと考えられている。つまり、CeZr系複合酸化物の粒子表面部分だけしか酸素の吸蔵放出に利用されていないということである。   As said 1st oxide, it is preferable to employ | adopt CeZr type complex oxide containing Ce and Zr. That is, Ce-containing oxides have oxygen storage / release ability, but CeZr-based composite oxides have higher heat resistance than ceria (Ce oxides) and contain distortion in the crystal structure due to containing Zr. Oxygen storage / release capability is also expected to improve. Furthermore, when a catalyst metal is supported on the particle surface of the CeZr-based composite oxide, the amount of oxygen storage / release increases because the catalyst metal mediates the storage / release of oxygen. However, it is still considered that the oxygen storage / release ability of CeZr-based composite oxides is not fully utilized. That is, only the particle surface portion of the CeZr-based composite oxide is used for oxygen storage / release.

これに対して、本発明の場合、上述の如く、触媒金属を担持したCeZr系複合酸化物粒子は、湿式粉砕によって微細化され、界面活性剤によって第二酸化物粒子表面に対して高分散に担持された状態になる。この微細化・高分散担持により、個々のCeZr系複合酸化物粒子をみた場合、酸素吸蔵放出に利用される部分が多くなる。その結果、トータルでの酸素吸蔵放出量が多くなり、排気ガス浄化性能の向上に有利になる。上記第二酸化物としては、上記第一酸化物とは異なるCeZr系複合酸化物又は活性アルミナを採用することが好ましい。   On the other hand, in the case of the present invention, as described above, the CeZr-based composite oxide particles supporting the catalyst metal are refined by wet pulverization and supported on the surface of the second oxide particles with high dispersion by the surfactant. It will be in the state. Due to this refinement and high dispersion support, when individual CeZr-based composite oxide particles are viewed, more parts are used for oxygen storage / release. As a result, the total oxygen storage / release amount increases, which is advantageous in improving the exhaust gas purification performance. As said 2nd oxide, it is preferable to employ | adopt CeZr type complex oxide or activated alumina different from said 1st oxide.

上記触媒金属を担持した第一酸化物の粉末は、例えば、該第一酸化物を構成する金属成分と触媒金属成分とを含む酸性溶液と塩基性溶液とを混合して共沈物を生成し、該共沈物を焼成して得ることができる。この調製法によれば、触媒金属が第一酸化物にドープされ(触媒金属が第一酸化物に固溶し)、一部の触媒金属が第一酸化物の粒子表面に露出した状態になる。従って、触媒が高温の排気ガスに晒されたときの触媒金属の凝集防止に有利になる。また、第一酸化物がCeZr系複合酸化物であるときは、上記ドープされた触媒金属が該酸化物の酸素吸蔵放出能を高める働きをする。   The powder of the first oxide supporting the catalyst metal is, for example, formed by co-precipitation by mixing an acidic solution and a basic solution containing the metal component and the catalyst metal component constituting the first oxide. The coprecipitate can be obtained by firing. According to this preparation method, the catalyst metal is doped into the first oxide (the catalyst metal is dissolved in the first oxide), and a part of the catalyst metal is exposed on the particle surface of the first oxide. . Therefore, it is advantageous for preventing aggregation of the catalyst metal when the catalyst is exposed to high-temperature exhaust gas. Further, when the first oxide is a CeZr-based composite oxide, the doped catalyst metal functions to enhance the oxygen storage / release capability of the oxide.

上記界面活性剤としては、イオン性、非イオン性及び両性いずれも利用することができるが、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヘキシタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル、オクタエチレングリコールモノドデシルエーテル、ポリエチレングリコール等の非イオン性のものが好適である。   As the surfactant, any of ionic, nonionic and amphoteric can be used. Polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene hexitan Nonionic ones such as fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, pentaethylene glycol monododecyl ether, octaethylene glycol monododecyl ether, and polyethylene glycol are preferred.

また、ここに開示する排気ガス浄化用触媒は、エンジンの排気通路に配設され、担体上に触媒金属と酸素吸蔵放出能を有する第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とを含む触媒層が形成されているものであって、
上記触媒金属と第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とは、上記触媒金属の少なくとも一部が上記第一酸化物の粒子表面に担持され、該第一酸化物粒子が上記第二酸化物の粒子表面に分散して担持されて複合粒子を形成しており、
上記第二酸化物粒子は個数平均粒子径が0.5μm以上であり、
上記第二酸化物粒子の表面に分散して担持されている上記第一酸化物粒子が、0.05μm以上0.2μm以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつことを特徴とする。
Further, the exhaust gas purifying catalyst disclosed herein is disposed in the exhaust passage of the engine, and has a catalyst layer including a catalyst metal, first oxide particles having oxygen storage / release capability, and second oxide particles on a carrier. Is formed,
The catalyst metal, the first oxide particles, and the second oxide particles are such that at least a part of the catalyst metal is supported on the surface of the first oxide particles, and the first oxide particles are the second oxide particles. It is dispersed and supported on the surface to form composite particles,
The second oxide particles have a number average particle diameter of 0.5 μm or more,
The first oxide particles dispersed and supported on the surface of the second oxide particles have a particle size distribution having a peak in a particle size range of 0.05 μm or more and 0.2 μm or less.

このように触媒金属を担持した第一酸化物は微細な粒子となって第二酸化物粒子の表面に分散して担持され、表面積が大きいことから、優れた酸素吸蔵放出能を示し、触媒活性の向上に有利になる。   As described above, the first oxide supporting the catalyst metal becomes fine particles dispersed and supported on the surface of the second oxide particles, and has a large surface area. It becomes advantageous for improvement.

好ましい実施形態では、上記触媒金属がRhであって、上記第一酸化物の粒子表面に固着し、又は該第一酸化物に固溶して(第一酸化物の結晶格子又は原子間に配置されて)一部が該第一酸化物の粒子表面に露出しており、上記第二酸化物がCeZr系複合酸化物である。従って、Rhが第一酸化物の酸素吸蔵放出を促進し、触媒活性の向上に有利になる。   In a preferred embodiment, the catalyst metal is Rh, and is fixed to the particle surface of the first oxide or is dissolved in the first oxide (disposed between the crystal lattice or the atoms of the first oxide). A part of the second oxide is exposed on the particle surface of the first oxide, and the second oxide is a CeZr-based composite oxide. Therefore, Rh promotes the oxygen storage and release of the first oxide, which is advantageous for improving the catalytic activity.

好ましい実施形態では、上記複合粒子として、上記第一酸化物の粒子表面に担持された触媒金属がPdであり上記第二酸化物が活性アルミナである第一粒子と、上記第一酸化物の粒子表面に担持された触媒金属がRhであり上記第二酸化物がCeZr系複合酸化物である第二粒子とを備え、
上記触媒層は、第一層と、該第一層よりも上側に設けられた第二層とを備え、
上記第一粒子と第二粒子とは、前者が上記第一層に、後者が上記第二層に分かれて配置されている。
In a preferred embodiment, the composite particles include first particles in which the catalyst metal supported on the particle surface of the first oxide is Pd and the second oxide is activated alumina, and the particle surface of the first oxide. And a second particle in which the catalyst metal supported on Rh is Rh and the second oxide is a CeZr-based composite oxide,
The catalyst layer includes a first layer and a second layer provided above the first layer,
The first particles and the second particles are arranged such that the former is divided into the first layer and the latter is divided into the second layer.

すなわち、PdはRhに比べて熱劣化し易く、また、硫黄被毒や燐被毒を生じ易い。そこで、Pdを下層に配置することにより、熱劣化や被毒を生ずることを上層で保護するようにしたものである。そうして、RhはPdと合金化し易いところ、このRhを上層に配置して、両者が同一層内で混在しないようにしたから、エンジンに近い上流側にあっても、このPdとRhとのシンタリング及び合金化が防止される。   That is, Pd is more susceptible to thermal degradation than Rh, and more susceptible to sulfur poisoning and phosphorus poisoning. Therefore, by arranging Pd in the lower layer, the upper layer protects against thermal degradation and poisoning. Then, Rh is easily alloyed with Pd. Since this Rh is arranged in the upper layer so that both are not mixed in the same layer, even if it is on the upstream side near the engine, this Pd and Rh Sintering and alloying are prevented.

従って、本発明によれば、触媒金属を担持した第一酸化物の粉末を湿式粉砕することにより、粒子径が小さい第一酸化物のゾルを調製し、このゾルと第二酸化物の粉末と界面活性剤とを混合し、乾燥させて焼成することにより、上記触媒金属を担持した第一酸化物微粒子が上記第二酸化物粒子に分散して担持されてなる複合粒子の粉末を調製し、この複合粒子の粉末をバインダ材と共に担体に担持して触媒層を形成するようにしたから、触媒金属を担持した微細な第一酸化物粒子が第二酸化物の粒子表面に分散して担持された状態になり、触媒活性が高い排気ガス浄化用触媒を得ることができる。   Therefore, according to the present invention, a first oxide sol having a small particle diameter is prepared by wet-grinding a powder of a first oxide supporting a catalyst metal, and the sol and the second oxide powder are mixed with the interface. An active agent is mixed, dried and fired to prepare a composite particle powder in which the first oxide fine particles supporting the catalyst metal are dispersed and supported on the second oxide particles. Since the particle powder is supported on the carrier together with the binder material to form the catalyst layer, the fine first oxide particles supporting the catalyst metal are dispersed and supported on the surface of the second oxide particles. Thus, an exhaust gas purifying catalyst having high catalytic activity can be obtained.

Rh担持CeZrNd複合酸化物粒子(Rh/10CZN)の湿式粉砕前及び湿式粉砕後の粒度分布を示すグラフ図である。It is a graph which shows the particle size distribution before wet grinding | pulverization of Rh carrying | support CeZrNd complex oxide particle (Rh / 10CZN) and after wet grinding. 本発明に係る複合粒子のAl濃度分布を示す図である。It is a figure which shows Al concentration distribution of the composite particle which concerns on this invention. 本発明に係る複合粒子のZr濃度分布を示す図である。It is a figure which shows Zr density | concentration distribution of the composite particle which concerns on this invention. 比較例に係る複合粒子のAl濃度分布を示す図である。It is a figure which shows Al concentration distribution of the composite particle which concerns on a comparative example. 比較例に係る複合粒子のZr濃度分布を示す図である。It is a figure which shows Zr density | concentration distribution of the composite particle which concerns on a comparative example. 本発明及び比較例各々の活性アルミナ粒子表面に担持されているRh/10CZN粒子の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the Rh / 10CZN particle | grains carry | supported by the activated alumina particle | grain surface of this invention and each comparative example. 実施形態1に係る実施例及び比較例のライトオフ温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the light-off temperature of the Example which concerns on Embodiment 1, and a comparative example. 実施形態2に係る実施例及び比較例のライトオフ温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the light-off temperature of the Example which concerns on Embodiment 2, and a comparative example. 酸素吸蔵放出量測定装置の構成図である。It is a block diagram of an oxygen storage / release amount measuring apparatus. 酸素吸蔵放出量の測定におけるサンプル前後のA/F及びサンプル前後のA/F差の経時変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time-dependent change of A / F before and behind a sample and A / F difference before and after a sample in the measurement of oxygen storage / release amount. 酸素吸蔵放出量の測定における触媒前後のA/F差の経時変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows a time-dependent change of the A / F difference before and behind a catalyst in the measurement of oxygen storage / release amount. 各サンプルの酸素放出量の温度による変化を示すグラフ図である。図である。It is a graph which shows the change by the temperature of the oxygen release amount of each sample. FIG.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。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 for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

<排気ガス浄化触媒用複合粒子>
本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、エンジン(特に自動車のエンジン)の排気通路に配設されて排気ガスを浄化することに適したものであり、以下に述べる複合粒子を用いることに特徴がある。すなわち、その複合粒子は、触媒金属と第一酸化物と第二酸化物とが複合されたものである。具体的には、触媒金属の少なくとも一部が第一酸化物の粒子表面に担持され、該第一酸化物粒子が第二酸化物の粒子表面に分散して担持されて複合粒子が構成されている。
<Composite particles for exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention is disposed in an exhaust passage of an engine (particularly an automobile engine) and is suitable for purifying exhaust gas, and is characterized by using the composite particles described below. is there. That is, the composite particle is a composite of the catalyst metal, the first oxide, and the second oxide. Specifically, at least a part of the catalyst metal is supported on the surface of the first oxide particles, and the first oxide particles are dispersed and supported on the surface of the second oxide particles to form composite particles. .

−複合粒子調製法−
触媒金属としてRhを採用し、第一酸化物としてCeZrNd複合酸化物を採用し、第二酸化物として活性アルミナを採用した具体例によって当該複合粒子の調製法の一例を説明する。
-Composite particle preparation method-
An example of a method for preparing the composite particles will be described using a specific example in which Rh is employed as the catalyst metal, CeZrNd composite oxide is employed as the first oxide, and activated alumina is employed as the second oxide.

まず、CeZrNd複合酸化物粉末を共沈法によって得る。すなわち、硝酸セリウム6水和物とオキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物とをイオン交換水に溶かす。この硝酸塩溶液(酸性溶液)にアンモニア水(塩基性溶液)を添加して中和させることにより、共沈物を得る。この共沈物を遠心分離法で水洗した後、乾燥させて粉砕し、焼成することにより、CeZrNd複合酸化物粉末を得ることができる。   First, CeZrNd composite oxide powder is obtained by a coprecipitation method. That is, cerium nitrate hexahydrate, zirconyl oxynitrate solution, and neodymium nitrate hexahydrate are dissolved in ion-exchanged water. A coprecipitate is obtained by adding ammonia water (basic solution) to this nitrate solution (acidic solution) to neutralize it. The coprecipitate is washed with water by a centrifugal separation method, dried, pulverized, and fired to obtain a CeZrNd composite oxide powder.

得られたCeZrNd複合酸化物粉末と硝酸Rh溶液とを混合し、蒸発乾固する。この乾固物を乾燥し粉砕して焼成することにより、CeZrNd複合酸化物粒子の表面にRhが担持されてなるRh/CZN粉末を得る。なお、「CZN」はCeZrNd複合酸化物の略号である。次にこのRh/CZNを湿式粉砕することによってゾル化する。すなわち、Rh/CZN粉末にイオン交換水を添加してスラリー(固形分25質量%)とし、このスラリーをボールミルに投入して、0.5mmのジルコニアビーズによって粉砕する(約3時間)。これにより、微細なRh/CZN粉末が水中に分散したゾルを得ることができる。   The obtained CeZrNd composite oxide powder and the Rh nitrate solution are mixed and evaporated to dryness. The dried product is dried, pulverized and fired to obtain an Rh / CZN powder in which Rh is supported on the surface of the CeZrNd composite oxide particles. “CZN” is an abbreviation for CeZrNd composite oxide. Next, this Rh / CZN is made into a sol by wet grinding. That is, ion-exchanged water is added to Rh / CZN powder to form a slurry (solid content: 25% by mass), and this slurry is put into a ball mill and pulverized with 0.5 mm zirconia beads (about 3 hours). Thereby, a sol in which fine Rh / CZN powder is dispersed in water can be obtained.

次に上記Rh/CZNのゾルに界面活性剤としてのPEG(ポリエチレングリコール)をゾル中の水分1L当たり50g添加して攪拌する。そして、このPEG添加ゾルと活性アルミナ粉末とを混合し、この混合物を乾燥させて粉砕し、さらに焼成することにより、本発明に係る複合粒子Rh/CZN/アルミナの粉末を得る。   Next, 50 g of PEG (polyethylene glycol) as a surfactant is added to the Rh / CZN sol per 1 L of water in the sol and stirred. Then, the PEG-added sol and the activated alumina powder are mixed, the mixture is dried and pulverized, and further fired to obtain the composite particle Rh / CZN / alumina powder according to the present invention.

−複合粒子を構成する粒子の粒子径−
図1はRh/10CZN粉末の湿式粉砕前と湿式粉砕後の粒度分布(頻度分布)を示す。ここに、10CZNは、CeOを10質量%含有するCZN(CeO:ZrO:Nd=10:80:10(質量比))であり、10CZN10g当たりのRh担持量は0.045gである。粒度分布の測定には、株式会社島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置を用いた。粉砕前のRh/10CZN粉末は、0.04μm以上2μm以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもち、粉砕後のRh/10CZN粉末は、0.02μm以上0.2μm以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつ。
-Particle size of the particles constituting the composite particles-
FIG. 1 shows the particle size distribution (frequency distribution) of the Rh / 10CZN powder before and after wet grinding. Here, 10CZN is, CZN containing CeO 2 10 wt% a (CeO 2: ZrO 2: Nd 2 O 3 = 10:: 80 10 ( mass ratio)), Rh carried per 10CZN10g is 0.045g It is. For measurement of the particle size distribution, a laser diffraction particle size distribution measuring device manufactured by Shimadzu Corporation was used. The Rh / 10CZN powder before pulverization has a particle size distribution having a peak in a particle size range of 0.04 μm to 2 μm, and the Rh / 10CZN powder after pulverization has a particle size range of 0.02 μm to 0.2 μm. It has a particle size distribution with a peak.

図2は上記調製法によって得られた複合粒子Rh/10CZN/アルミナのAl濃度分布を示し、図3は同じくZr濃度分布を示す。この元素濃度分布はTEM(透過電子顕微鏡)を用い、発生する特性X線のスペクトルに基いて得た。この複合粒子のRhを除く組成は、10CZN:活性アルミナ=1:7(質量比)である。活性アルミナとしては、Laを4質量%含有するAlを採用した。 FIG. 2 shows the Al concentration distribution of composite particles Rh / 10CZN / alumina obtained by the above preparation method, and FIG. 3 also shows the Zr concentration distribution. This element concentration distribution was obtained using a transmission electron microscope (TEM) based on the characteristic X-ray spectrum generated. The composition excluding Rh of the composite particles is 10CZN: activated alumina = 1: 7 (mass ratio). The activated alumina was employed Al 2 O 3 containing La 2 O 3 4% by weight.

図2において、Al濃度が高くなっている部分は活性アルミナ粒子のAlが現れているものであり、図3において、Zr濃度が高くなっている部分はRh/10CZNのZrが現れているものである。図2及び図3から、当該活性アルミナ粒子の粒子径は1.5μm〜2μm程度であること、この活性アルミナ粒子の表面に粒子径が0.05μm〜0.3μm程度のRh/10CZN粒子が十数個分散して担持されていることがわかる。   In FIG. 2, the portion where the Al concentration is high is the one where activated alumina particles appear, and in FIG. 3, the portion where the Zr concentration is high is one where Zr of Rh / 10CZN appears. is there. 2 and 3, the activated alumina particles have a particle diameter of about 1.5 μm to 2 μm, and Rh / 10CZN particles having a particle diameter of about 0.05 μm to 0.3 μm are sufficiently formed on the surface of the activated alumina particles. It can be seen that several are dispersed and supported.

図4及び図5は上記調製法においてPEGを添加せずに調製した比較例に係る複合粒子Rh/10CZN/アルミナのAl濃度分布及びZr濃度分布を示す。複合粒子の組成はPEGを添加したケースと同じである。この両図から、当該活性アルミナ粒子の粒子径は1.5μm〜2.5μm程度であること、この活性アルミナ粒子の表面に粒子径が1.5μm〜2μm程度のRh/10CZN粒子1個が担持されていることがわかる。   4 and 5 show the Al concentration distribution and the Zr concentration distribution of the composite particles Rh / 10CZN / alumina according to the comparative example prepared without adding PEG in the above preparation method. The composition of the composite particles is the same as the case where PEG is added. From these figures, the particle diameter of the activated alumina particles is about 1.5 μm to 2.5 μm, and one Rh / 10CZN particle having a particle diameter of about 1.5 μm to 2 μm is supported on the surface of the activated alumina particles. You can see that

図6はPEGを使用した本発明及びPEGを使用しない比較例各々の、活性アルミナ粒子表面に担持されているRh/10CZN粒子の粒度分布を示す。この粒度分布は、TEM像より無作為に抽出した100個のRh/10CZN粒子の粒子径を測定して得た。PEGを使用したケースでは、PEGを使用しないケースよりも、活性アルミナ粒子表面に担持されたRh/10CZN粒子の粒子径が小さいこと、そして、0.05μm以上0.2μm以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつことがわかる。   FIG. 6 shows the particle size distribution of the Rh / 10CZN particles supported on the surface of the activated alumina particles of the present invention using PEG and each of the comparative examples not using PEG. This particle size distribution was obtained by measuring the particle size of 100 Rh / 10CZN particles randomly extracted from the TEM image. In the case using PEG, the particle size of the Rh / 10CZN particles supported on the surface of the activated alumina particles is smaller than in the case where PEG is not used, and peaks in the particle size range of 0.05 μm to 0.2 μm. It can be seen that it has a particle size distribution with

<実施形態1>
−実施例1−
上述の如き複合粒子を有する排気ガス浄化用触媒を調製した。この触媒はハニカム担体上に下側の第一層(以下、「下層」という。)と上側の第二層(以下、上層」という。)とからなる二層構造の触媒層が形成されたものである。
<Embodiment 1>
Example 1
An exhaust gas purification catalyst having composite particles as described above was prepared. This catalyst has a two-layered catalyst layer formed of a lower first layer (hereinafter referred to as “lower layer”) and an upper second layer (hereinafter referred to as upper layer) on a honeycomb carrier. It is.

下層は、Pd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末とPd/アルミナ粉末とCZN粉末とバインダとしてのZrOとを含有する。上層は、Rh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末とRh/ZrLa/アルミナ粉末と活性アルミナ粉末とRhドープ10CZNY粉末とを含有する。Rhドープ10CZNY粉末は、触媒成分の一つであるとともに、上層のバインダとしても機能する。そのため、上層にはバインダとしてのZrOは含まれていない。 The lower layer contains Pd / 23CZN / alumina composite particle powder, Pd / alumina powder, CZN powder, and ZrO 2 as a binder. The upper layer contains Rh / 10CZN / 23CZN composite particle powder, Rh / ZrLa / alumina powder, activated alumina powder, and Rh-doped 10CZNY powder. The Rh-doped 10CZNY powder is one of the catalyst components and also functions as an upper binder. Therefore, the upper layer does not contain ZrO 2 as a binder.

触媒の調製にあたっては、下層を構成する各成分をイオン交換水と共に混合してスラリー化し、該スラリーをハニカム担体にコーティングした後、乾燥及び焼成を行なって下層を形成した。上層についても、各成分をイオン交換水と共に混合してスラリー化し、該スラリーを下層の上にコーティングした後、乾燥及び焼成を行なうことによって形成した。下層及び上層の各成分の担体1L当たりの担持量は表1の通りである。   In preparing the catalyst, each component constituting the lower layer was mixed with ion-exchanged water to form a slurry. After coating the slurry on the honeycomb carrier, drying and firing were performed to form the lower layer. The upper layer was also formed by mixing each component with ion-exchanged water to form a slurry, coating the slurry on the lower layer, and then drying and firing. Table 1 shows the loading amount of each component of the lower layer and the upper layer per 1 L of the carrier.

次に下層及び上層各々の成分粉末について説明する。   Next, the component powders of the lower layer and the upper layer will be described.

下層のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末は、触媒金属としてのPdがCeZrNd複合酸化物の粒子表面に蒸発乾固法によって担持され、該CeZrNd複合酸化物粒子が活性アルミナの粒子表面に分散して担持されたものであり、上述の湿式粉砕及びPEGを用いる複合粒子調製法によって調製した。ここに、23CZNは、CeOを23質量%含有するCZN(CeO:ZrO:Nd=23:67:10(質量比))である。この複合粒子のPdを除く組成は、23CZN:活性アルミナ=1:7(質量比)である。23CZN10g当たりのPd担持量は0.2gである。 In the powder of the lower layer Pd / 23CZN / alumina composite particles, Pd as a catalyst metal is supported on the CeZrNd composite oxide particle surface by evaporation to dryness, and the CeZrNd composite oxide particles are dispersed on the active alumina particle surface. And was prepared by the above-described wet grinding and composite particle preparation method using PEG. Here, 23CZN is, CZN containing CeO 2 23 wt% a (CeO 2: ZrO 2: Nd 2 O 3 = 23:: 67 10 ( weight ratio)). The composition of the composite particles excluding Pd is 23CZN: activated alumina = 1: 7 (mass ratio). The amount of Pd supported per 10 g of 23CZN is 0.2 g.

Pd/アルミナ粉末は、上記活性アルミナ粒子にPdが蒸発乾固法によって担持されたものであり、活性アルミナ45g当たりのPd担持量は0.14gである。CZN粉末としては、上記23CZNを用いた。   The Pd / alumina powder is one in which Pd is supported on the activated alumina particles by evaporation to dryness, and the amount of Pd supported per 45 g of activated alumina is 0.14 g. As the CZN powder, 23CZN was used.

上層のRh/10CZN/23CZN粉末は、Rhが10CNZの粒子表面に蒸発乾固法によって担持され、該10CZN粒子が23CZNの粒子表面に分散して担持されたものであり、上述の湿式粉砕及びPEGを用いる複合粒子調製法によって調製した。この複合粒子のRhを除く組成は、10CZN:23CZN=1:7(質量比)であり、10CZN10g当たりのRh担持量は0.045gである。   The upper layer Rh / 10CZN / 23CZN powder is one in which Rh is supported on the particle surface of 10CNZ by evaporation to dryness, and the 10CZN particles are dispersed and supported on the particle surface of 23CZN. It was prepared by a composite particle preparation method using The composition excluding Rh of the composite particles is 10CZN: 23CZN = 1: 7 (mass ratio), and the amount of Rh supported per 10 g of 10CZN is 0.045 g.

Rh/ZrLa/アルミナ粉末は、ZrLa/アルミナ粒子にRhが蒸発乾固法によって担持されたものである。ZrLa/アルミナは、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物が活性アルミナ粒子の表面に担持されてなるものであり、次のようにして調製した。すなわち、硝酸ジルコニウム及び硝酸ランタンの混合溶液に活性アルミナ粉末を分散させ、これにアンモニア水を加えて沈殿を生成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、200℃で2時間保持する乾燥、並びに500℃に2時間保持する焼成を行なうことにより、ZrLa/アルミナを得た。その組成は、ZrO:La:Al=38.5:2:59.5(質量比)である。また、ZrLa/アルミナ30g当たりのRh担持量は0.01gである。 The Rh / ZrLa / alumina powder is obtained by supporting Rh on ZrLa / alumina particles by the evaporation to dryness method. ZrLa / alumina is obtained by supporting a ZrLa composite oxide containing Zr and La on the surface of activated alumina particles, and was prepared as follows. That is, activated alumina powder was dispersed in a mixed solution of zirconium nitrate and lanthanum nitrate, and ammonia water was added thereto to form a precipitate. The obtained precipitate was filtered, washed, dried at 200 ° C. for 2 hours, and fired at 500 ° C. for 2 hours to obtain ZrLa / alumina. The composition is ZrO 2 : La 2 O 3 : Al 2 O 3 = 38.5: 2: 59.5 (mass ratio). The amount of Rh supported per 30 g of ZrLa / alumina is 0.01 g.

Rhドープ10CZNY粉末は、CeOを10質量%含有するCeZrNdY複合酸化物(CeO:ZrO:Nd:Y=10:80:5:5(質量比))にRhがドープ(固溶)されたものであり、共沈法によって調製した。そうして、このRhドープ10CZNY粉末を、バインダとして機能させるべく、湿式粉砕した。CeZrNdY複合酸化物15g当たりのRhドープ量は0.005gである。湿式粉砕したRhドープ10CZNY粉末の粒度分布は、湿式粉砕したRh/10CZNの粒度分布(図1参照)と略同じである。 Rh-doped 10CZNY powder, CeZrNdY compound oxide containing CeO 2 10 wt% of Rh in (CeO 2: ZrO 2: Nd 2 O 3: Y 2 O 3 = 10: 80:: 5 5 ( mass ratio)) A dope (solid solution) was prepared by a coprecipitation method. Then, the Rh-doped 10CZNY powder was wet-ground to function as a binder. The Rh doping amount per 15 g of CeZrNdY composite oxide is 0.005 g. The particle size distribution of wet-ground Rh-doped 10CZNY powder is substantially the same as the particle size distribution of wet-ground Rh / 10CZN (see FIG. 1).

上層及び下層いずれにおいても、活性アルミナとしては、Laを4質量%含有するAlを採用した。 In any top and bottom layers also, the activated alumina was employed Al 2 O 3 containing La 2 O 3 4% by weight.

−比較例1−
下層では、上記Pd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末に代えて、湿式粉砕をしていないPd/23CZNと活性アルミナとの単純混合粉末を採用し、上層では、Rh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末に代えて、湿式粉砕をしていないRh/10CZNと23CZNとの単純混合粉末を採用する他は、実施例1と同様にして比較例1に係る触媒を調製した。
-Comparative Example 1-
In the lower layer, instead of the powder of the above Pd / 23CZN / alumina composite particles, a simple mixed powder of Pd / 23CZN and activated alumina that has not been wet pulverized is used, and in the upper layer, the powder of Rh / 10CZN / 23CZN composite particles A catalyst according to Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a simple mixed powder of Rh / 10CZN and 23CZN that was not wet pulverized was used.

−比較例2−
上記Pd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末及び上記Rh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末の調製にPEGを使用しないことの他は、実施例1と同様にして比較例2に係る触媒を調製した。
-Comparative Example 2-
A catalyst according to Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that PEG was not used in preparing the Pd / 23CZN / alumina composite particle powder and the Rh / 10CZN / 23CZN composite particle powder.

<実施形態2>
−実施例2−
実施例1の上層のRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末をRhドープ10CZN/23CZN複合粒子の粉末に代えたことの他は、実施例1と同様にして実施例2に係る触媒を調製した。Rhドープ10CZN/23CZN複合粒子の粉末は、湿式粉砕したRhドープ10CZN粒子が23CZNの粒子表面にPEGを用いて分散担持されたものである。Rhドープ10CZNは、硝酸セリウム6水和物とオキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物と硝酸ロジウム溶液とをイオン交換水に溶かし、この硝酸塩溶液(酸性溶液)にアンモニア水(塩基性溶液)を添加して中和させ、得られた共沈物を遠心分離法で水洗した後、乾燥させて粉砕し、焼成することにより得た。
<Embodiment 2>
-Example 2-
A catalyst according to Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the powder of the Rh / 10CZN / 23CZN composite particles in the upper layer of Example 1 was replaced with the powder of Rh-doped 10CZN / 23CZN composite particles. The powder of Rh-doped 10CZN / 23CZN composite particles is obtained by dispersing and supporting wet-ground Rh-doped 10CZN particles on the surface of 23CZN using PEG. Rh-doped 10CZN is prepared by dissolving cerium nitrate hexahydrate, zirconyl oxynitrate solution, neodymium nitrate hexahydrate, and rhodium nitrate solution in ion-exchanged water, and adding aqueous ammonia (basic solution) to the nitrate solution (acid solution). The obtained coprecipitate was washed with water by a centrifugal separation method, dried, pulverized, and fired.

−比較例3−
上記Pd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末及び上記Rhドープ10CZN/23CZN複合粒子の粉末各々の調製にPEGを使用しないことの他は、実施例2と同様にして比較例3に係る触媒を調製した。
-Comparative Example 3-
A catalyst according to Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that PEG was not used in the preparation of each of the Pd / 23CZN / alumina composite particles and the Rh-doped 10CZN / 23CZN composite particles. .

[触媒の評価]
実施形態1,2の実施例及び比較例の各触媒にベンチエージング処理を施した。これは、各触媒をエンジン排気系に取り付け、触媒入口ガス温度が900℃となるようにエンジン回転数を設定し、合計50時間の運転をするものである。
[Evaluation of catalyst]
Bench aging treatment was applied to each of the catalysts of Examples 1 and 2 and Comparative Example. In this method, each catalyst is attached to the engine exhaust system, the engine speed is set so that the catalyst inlet gas temperature is 900 ° C., and the operation is performed for a total of 50 hours.

しかる後、各触媒から担体容量約25mLのコアサンプルを切り出し、これをモデルガス流通反応装置に取り付け、HCの浄化に関するライトオフ温度T50(℃)を測定した。T50(℃)は、触媒に流入するモデルガス温度を常温から漸次上昇させていき、浄化率が50%に達したときの触媒入口のガス温度である。モデルガスは、A/F=14.7±0.9とした。すなわち、A/F=14.7のメインストリームガスを定常的に流しつつ、所定量の変動用ガスを1Hzでパルス状に添加することにより、A/Fを±0.9の振幅で強制的に振動させた。空間速度SVは60000h−1、昇温速度は30℃/分である。A/F=14.7、A/F=13.8及びA/F=15.6のときのガス組成を表2に示し、実施形態1のライトオフ温度T50の測定結果を図7に示し、実施形態2のライトオフ温度T50の測定結果を図8に示す。 Thereafter, a core sample having a carrier capacity of about 25 mL was cut out from each catalyst, and this was attached to a model gas flow reactor, and a light-off temperature T50 (° C.) relating to HC purification was measured. T50 (° C.) is the gas temperature at the catalyst inlet when the model gas temperature flowing into the catalyst is gradually increased from room temperature and the purification rate reaches 50%. The model gas was A / F = 14.7 ± 0.9. That is, the A / F is forced at an amplitude of ± 0.9 by adding a predetermined amount of fluctuation gas in a pulse form at 1 Hz while constantly flowing the main stream gas of A / F = 14.7. Vibrated. The space velocity SV is 60000 h −1 , and the heating rate is 30 ° C./min. The gas composition when A / F = 14.7, A / F = 13.8 and A / F = 15.6 is shown in Table 2, and the measurement result of the light-off temperature T50 of Embodiment 1 is shown in FIG. FIG. 8 shows the measurement results of the light-off temperature T50 of the second embodiment.

実施形態1の結果を示す図7によれば、HC、CO及びNOxのいずれに関しても、実施例1は比較例1,2よりもライトオフ温度が低い。ここに、比較例2は湿式粉砕・ゾル化の手法によって複合粒子の粉末を調製したことにより、単純混合の比較例1よりも、ライトオフ温度が低くなっていると認められる。これに対して、実施例1は、湿式粉砕・ゾル化に加えて、界面活性剤PEGを使用した担持方法を採用して下層のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末及び上層のRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末を調製したものであり、界面活性剤を使用せずにそれら複合粒子の粉末を調製した比較例2よりもさらにライトオフ温度が低くなっている。   According to FIG. 7 showing the result of the first embodiment, the light-off temperature of Example 1 is lower than that of Comparative Examples 1 and 2 for any of HC, CO, and NOx. Here, it is recognized that the light-off temperature of Comparative Example 2 is lower than that of Comparative Example 1 of simple mixing because the powder of composite particles was prepared by a wet pulverization / solation method. On the other hand, in Example 1, in addition to wet pulverization and solification, a support method using a surfactant PEG was adopted, and the lower Pd / 23CZN / alumina composite particle powder and the upper Rh / 10CZN / The powder of 23CZN composite particles was prepared, and the light-off temperature was lower than that of Comparative Example 2 in which the powder of composite particles was prepared without using a surfactant.

実施形態2の結果を示す図8によれば、上層にRhドープ10CZN/23CZN複合粒子の粉末を採用したケースでも、PEGを使用した実施例2はPEGを使用しない比較例3よりもライトオフ温度が低くなっている。実施例1と実施例2とを比べると、実施例2の方がライトオフ温度が低いが、これはRhドープの効果であると考えられる。   According to FIG. 8 showing the result of the second embodiment, even in the case where the powder of the Rh-doped 10CZN / 23CZN composite particles is adopted as the upper layer, the light-off temperature is higher in the example 2 using PEG than in the comparative example 3 not using PEG. Is low. When Example 1 is compared with Example 2, Example 2 has a lower light-off temperature, which is considered to be an effect of Rh doping.

[複合粒子の酸素吸蔵放出能]
PEGを使用した実施例1のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末及びRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末、並びにPEGを使用しない比較例2のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末及びRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末各々の、酸素吸蔵放出能を調べた。これらの粉末は大気中900℃で24時間のエージング処理を行ったものである。
[Oxygen storage capacity of composite particles]
Pd / 23CZN / alumina composite particle powder and Rh / 10CZN / 23CZN composite particle powder of Example 1 using PEG, and Pd / 23CZN / alumina composite particle powder and Rh / 10CZN of Comparative Example 2 using no PEG The oxygen storage / release capacity of each of the powders of / 23CZN composite particles was examined. These powders have been subjected to aging treatment at 900 ° C. for 24 hours in the atmosphere.

図9は、酸素吸蔵放出量を測定するための試験装置の構成を示す。同図において、符号11はサンプル(複合粒子の粉末)12を保持するガラス管であり、サンプル12はヒータ13によって所定温度に加熱保持される。ガラス管11のサンプル12よりも上流側には、ベースガスNを供給しながらO及びCOの各ガスをパルス状に供給可能なパルスガス発生装置14が接続され、ガラス管11のサンプル12よりも下流側には排気部18が設けられている。ガラス管11のサンプル12よりも上流側及び下流側にはA/Fセンサ(酸素センサ)15,16が設けられている。ガラス管11のサンプル保持部には温度制御用の熱電対19が取付けられている。 FIG. 9 shows the configuration of a test apparatus for measuring the oxygen storage / release amount. In the figure, reference numeral 11 denotes a glass tube that holds a sample (powder of composite particles) 12. The sample 12 is heated and held at a predetermined temperature by a heater 13. Connected to the upstream side of the sample 12 of the glass tube 11 is a pulse gas generator 14 capable of supplying O 2 and CO gases in pulses while supplying the base gas N 2. In addition, an exhaust portion 18 is provided on the downstream side. A / F sensors (oxygen sensors) 15 and 16 are provided upstream and downstream of the sample 12 of the glass tube 11. A temperature control thermocouple 19 is attached to the sample holder of the glass tube 11.

測定にあたっては、ガラス管11内のサンプル温度を所定値に保ち、ベースガスNを供給して排気部18から排気しながら、図10に示すようにOパルス(20秒)とCOパルス(20秒)とを交互に且つ間隔(20秒)をおいて発生させることにより、リーン→ストイキ→リッチ→ストイキのサイクルを繰り返すようにした。ストイキからリッチに切り換えた直後から、図11に示すように、サンプル前後のA/Fセンサ15,16によって得られるA/F値出力差(前側A/F値−後側A/F値)がなくなるまでの時間における、当該出力差をO量に換算し、これをサンプルのO放出量(酸素吸蔵放出量)とした。このO放出量を200℃から500℃までの50℃刻みの各温度で測定した。 In the measurement, the sample temperature in the glass tube 11 is kept at a predetermined value, and the base gas N 2 is supplied and exhausted from the exhaust unit 18, while O 2 pulse (20 seconds) and CO pulse ( 20 seconds) alternately and at intervals (20 seconds) to repeat the cycle of lean → stoichi → rich → stoichi. Immediately after switching from stoichiometric to rich, as shown in FIG. 11, the A / F value output difference (front A / F value−rear A / F value) obtained by the A / F sensors 15 and 16 before and after the sample is The output difference in the time until disappearance was converted into an O 2 amount, and this was taken as the O 2 release amount (oxygen occlusion release amount) of the sample. The amount of released O 2 was measured at each temperature in increments of 50 ° C. from 200 ° C. to 500 ° C.

結果を図12に示す。同図の「Rh PEGあり」は実施例1のRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末、「Rh PEG無し」は比較例2のRh/10CZN/23CZN複合粒子の粉末、「Pd PEGあり」は実施例1のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末、「Pd PEG無し」は比較例2のPd/23CZN/アルミナ複合粒子の粉末である。   The results are shown in FIG. In the figure, “With Rh PEG” is the powder of Rh / 10CZN / 23CZN composite particles of Example 1, “No Rh PEG” is the powder of Rh / 10CZN / 23CZN composite particles of Comparative Example 2, and “With Pd PEG” is The Pd / 23CZN / alumina composite particle powder of Example 1 and “without Pd PEG” are the Pd / 23CZN / alumina composite particle powder of Comparative Example 2.

同図によれば、実施例1の「Rh PEGあり」及び「Pd PEGあり」は比較例2の対応する「Rh PEG無し」及び「Pd PEG無し」よりも酸素吸蔵放出量が多い。従って、この酸素吸蔵放出能の違いが、図7に示す実施例1と比較例2のライトオフ温度差になって現れているものと考えられる。   According to the figure, “with Rh PEG” and “with Pd PEG” in Example 1 have larger amounts of oxygen storage and release than the corresponding “without Rh PEG” and “without Pd PEG” in Comparative Example 2. Therefore, it is considered that this difference in oxygen storage / release ability appears as a light-off temperature difference between Example 1 and Comparative Example 2 shown in FIG.

なお、上記実施形態1,2では、触媒金属としてRh又はPdを採用しているが、Pt、その他の貴金属を採用することができ、さらには他の遷移金属を採用することもできる。また、第一酸化物及び第二酸化物としては、上述のCe含有酸化物や活性アルミナ等の金属酸化物の他、ゼオライト、シリカ等を採用することもできる。   In the first and second embodiments, Rh or Pd is used as the catalyst metal, but Pt, other noble metals can be used, and other transition metals can also be used. Further, as the first oxide and the second oxide, zeolite, silica, and the like can be employed in addition to the above-mentioned Ce-containing oxide and metal oxide such as activated alumina.

11 ガラス管
12 サンプル(複合粒子の粉末)
14 パルスガス発生装置
15,16 A/Fセンサ
11 Glass tube 12 Sample (powder of composite particles)
14 Pulse gas generator 15, 16 A / F sensor

Claims (8)

エンジンの排気通路に配設され、担体上に触媒金属と第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とを含む触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
上記触媒金属の少なくとも一部を粒子表面に担持した第一酸化物の粉末を得る工程と、
上記触媒金属を担持した第一酸化物の粉末を湿式粉砕することにより、上記第二酸化物粒子よりも平均粒子径が小さい上記第一酸化物粒子が液体中に分散してなるゾルを得る工程と、
上記ゾルと上記第二酸化物の粉末と界面活性剤とを混合し、乾燥させて焼成することにより、上記触媒金属を担持した第一酸化物微粒子が上記第二酸化物粒子に分散して担持されてなる複合粒子の粉末を得る工程と、
上記複合粒子の粉末をバインダ材と共に上記担体に担持する工程とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst that is disposed in an exhaust passage of an engine and has a catalyst layer including a catalyst metal, first oxide particles, and second oxide particles formed on a carrier,
Obtaining a powder of a first oxide in which at least a part of the catalyst metal is supported on the particle surface;
Obtaining a sol in which the first oxide particles having an average particle size smaller than that of the second oxide particles are dispersed in a liquid by wet grinding the powder of the first oxide supporting the catalyst metal; ,
The sol, the second oxide powder and the surfactant are mixed, dried and fired, whereby the first oxide fine particles supporting the catalyst metal are dispersed and supported on the second oxide particles. Obtaining a composite particle powder comprising:
And a process for supporting the powder of the composite particles together with a binder material on the carrier.
請求項1において、
上記第一酸化物は、CeZr系複合酸化物であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
In claim 1,
The method for producing an exhaust gas purifying catalyst, wherein the first oxide is a CeZr-based composite oxide.
請求項1又は請求項2において、
上記第二酸化物は、上記第一酸化物とは異なるCeZr系複合酸化物又は活性アルミナであることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
In claim 1 or claim 2,
The method for producing an exhaust gas purifying catalyst, wherein the second oxide is a CeZr composite oxide or activated alumina different from the first oxide.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
上記触媒金属を担持した第一酸化物の粉末は、該第一酸化物を構成する金属成分と触媒金属成分とを含む酸性溶液と塩基性溶液とを混合して共沈物を生成し、該共沈物を焼成して得ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
In any one of Claim 1 thru | or 3,
The powder of the first oxide carrying the catalyst metal is mixed with an acidic solution containing a metal component constituting the first oxide and the catalyst metal component and a basic solution to form a coprecipitate, A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, wherein the coprecipitate is obtained by firing.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記界面活性剤はポリエチレングリコールを含むことを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The method for producing an exhaust gas purifying catalyst, wherein the surfactant contains polyethylene glycol.
エンジンの排気通路に配設され、担体上に触媒金属と酸素吸蔵放出能を有する第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とを含む触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記触媒金属と第一酸化物粒子と第二酸化物粒子とは、上記触媒金属の少なくとも一部が上記第一酸化物の粒子表面に担持され、該第一酸化物粒子が上記第二酸化物の粒子表面に分散して担持されて複合粒子を形成しており、
上記第二酸化物粒子は個数平均粒子径が0.5μm以上であり、
上記第二酸化物粒子の表面に分散して担持されている上記第一酸化物粒子が、0.05μm以上0.2μm以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purifying catalyst that is disposed in an exhaust passage of an engine and has a catalyst layer formed on a carrier and containing a catalyst metal, first oxide particles having oxygen storage / release ability, and second oxide particles,
The catalyst metal, the first oxide particles, and the second oxide particles are such that at least a part of the catalyst metal is supported on the surface of the first oxide particles, and the first oxide particles are the second oxide particles. It is dispersed and supported on the surface to form composite particles,
The second oxide particles have a number average particle diameter of 0.5 μm or more,
The exhaust gas, wherein the first oxide particles dispersed and supported on the surface of the second oxide particles have a particle size distribution having a peak in a particle size range of 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. Purification catalyst.
請求項6において、
上記触媒金属がRhであって、上記第一酸化物の粒子表面に固着し、又は該第一酸化物に固溶して一部が該第一酸化物の粒子表面に露出しており、上記第二酸化物がCeZr系複合酸化物であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
In claim 6,
The catalyst metal is Rh, and is fixed to the particle surface of the first oxide, or is partly exposed on the particle surface of the first oxide by being dissolved in the first oxide, An exhaust gas purifying catalyst, wherein the second oxide is a CeZr-based composite oxide.
請求項6において、
上記複合粒子として、上記第一酸化物の粒子表面に担持された触媒金属がPdであり、上記第二酸化物が活性アルミナである第一粒子と、上記第一酸化物の粒子表面に担持された触媒金属がRhであり、上記第二酸化物がCeZr系複合酸化物である第二粒子とを備え、
上記触媒層は、第一層と、該第一層よりも上側に設けられた第二層とを備え、
上記第一粒子と第二粒子とは、前者が上記第一層に、後者が上記第二層に、分かれて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 claim 6,
As the composite particles, the catalyst metal supported on the particle surface of the first oxide is Pd, the second oxide is activated alumina, and the particle supported on the particle surface of the first oxide. A catalyst metal is Rh, and the second oxide is a CeZr-based composite oxide.
The catalyst layer includes a first layer and a second layer provided above the first layer,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the first particles and the second particles are arranged separately in the former in the first layer and in the latter in the second layer.
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