JP2012223694A - Exhaust gas purifying catalyst, method for producing the catalyst, and exhaust gas purifying method using the catalyst - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying catalyst which has CO oxidizing performance and can purify CO even in low temperature conditions.SOLUTION: In the exhaust gas purifying catalyst which is made of a particulate metal oxide, the metal oxide includes a hollandite type crystal phase having a one dimensional pore structure expressed by AMnO[A is a metal element other than Ag and a mono- or di-valent cation, x meets an unequality: x≤1.65 when A is a monovalent cation and an unequality: x≤0.825 when A is a divalent cation, and when a monovalent cation as A and a divalent cation as A coexist, the value xof x regarding A to be a monovalent cation and the value xof x regarding a metal element A to be a divalent cation meet a condition indicated by the unequality: (x+2×x)≤1.65], and the average length in the c axis direction of the crystal structure of the one dimensional particle of the metal oxide is 10-120 nm.

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒、その製造方法並びにそれを用いた排ガス浄化方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst, a method for producing the same, and an exhaust gas purification method using the same.

従来から、ディーゼルエンジン、燃料消費率の低い希薄燃焼式(リーンバーン)エンジン等の内燃機関から排出されるガス中に含まれる有害な成分(例えば一酸化炭素(CO)等)を浄化するために、様々な種類の排ガス浄化用触媒が研究されてきた。そして、このような排ガス浄化用触媒に、ホランダイト型等の特定の結晶構造を有する金属酸化物を利用することが検討されている。   Conventionally, in order to purify harmful components (for example, carbon monoxide (CO), etc.) contained in gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines and lean burn engines with low fuel consumption rate Various types of exhaust gas purification catalysts have been studied. Further, it has been studied to use a metal oxide having a specific crystal structure such as a hollandite type for such an exhaust gas purifying catalyst.

例えば、2005年に発行されたChem. Mater.のvol.17(非特許文献1)の4335頁〜4343頁に記載されたLiyu Liらが著者の「Synthesis and Characterization of Silver Hollandite Application in Emission Control」においては、式:Ag1.8Mn16で表される金属酸化物からなる触媒を用いてCOを酸化して浄化することが記載されている。しかしながら、非特許文献1に記載のような触媒は、低温条件下におけるCO酸化性能は必ずしも十分なものではなかった。 For example, Chem. Mater. Vol. 17 (Non-patent Document 1), pages 4335 to 4343 of Liyu Li et al. In the author's “Synthesis and Characterization of Silver Holland Application in Emission Control” with formula: Ag 1.8 Mn 8 O 16 It describes that CO is oxidized and purified using a metal oxide catalyst. However, the catalyst as described in Non-Patent Document 1 does not always have sufficient CO oxidation performance under low temperature conditions.

一方、従来よりNOxを吸着させる材料(NOx吸着材)として、ホランダイト型等の特定の結晶構造を有する金属酸化物を利用することが知られている。例えば、特開2002−085968号公報(特許文献1)においては、ホランダイト型の結晶構造を有し、一般式:A8−y16(式中、AはK、Na、Rb又はCaであり、MはFe、Ga、Zn、In、Cr、Co、Mg、Al又はNiであり、Nは4価の金属元素のSn又はTiであり、0<x≦2、0<y≦2である。)で表される金属酸化物からなるNOx吸着材が開示されている。そして、特許文献1においては、かかる金属酸化物を製造する方法として、酸化物や炭酸塩(例えばKCO、Ga、SnO)を原料として、これらの原料を混合した後、1375℃以上で24時間熱処理する方法が開示されている。また、特開2002−301364号公報(特許文献2)においては、構造が孔路形態のミクロポアを生じるように繋がる八面体MOを含むホランダイト(OMS2×2型)型の金属酸化物からなるNOx吸着材が開示されている。そして、特許文献2においては、このような金属酸化物の製造方法として、蒸留水600ml中に溶解された酢酸マンガン165gと、酢酸75mlとを含む溶液を、蒸留水2.250リットル中に過マンガン酸カリウム100gを含む溶液に添加し、得られた混合物を還流で24時間加熱し、得られた沈殿物を濾過し、洗浄した後に乾燥炉で100℃で乾燥させ、空気存在下において600℃で焼成する方法等が開示されている。しかしながら、上記特許文献1〜2においては、金属酸化物をCO等を酸化するために用いることは何ら記載されておらず、かかる金属酸化物をCO等を酸化するための排ガス浄化用触媒として利用しても、低温条件下におけるCO酸化性能等は必ずしも十分なものではなかった。 On the other hand, it is conventionally known to use a metal oxide having a specific crystal structure such as a hollandite type as a material (NOx adsorbent) for adsorbing NOx. For example, in JP 2002-085968 (Patent Document 1), has a crystal structure of hollandite type, the general formula: A x M y N 8- y O 16 ( wherein, A represents K, Na, Rb Or Ca, M is Fe, Ga, Zn, In, Cr, Co, Mg, Al, or Ni, N is a tetravalent metal element, Sn or Ti, and 0 <x ≦ 2, 0 <y ≦ 2)), a NOx adsorbent comprising a metal oxide represented by And in patent document 1, after mixing these raw materials as a raw material as a method of manufacturing such a metal oxide, oxides and carbonates (for example, K 2 CO 3 , Ga 2 O 3 , SnO 2 ), A method for heat treatment at 1375 ° C. or higher for 24 hours is disclosed. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-301364 (Patent Document 2), NOx adsorption composed of a hollandite (OMS2 × 2 type) type metal oxide including an octahedron MO whose structure is connected so as to generate micropores having a pore shape. A material is disclosed. And in patent document 2, as a manufacturing method of such a metal oxide, a solution containing 165 g of manganese acetate dissolved in 600 ml of distilled water and 75 ml of acetic acid was added to 2.250 liters of distilled water. A solution containing 100 g of potassium acid is added, the resulting mixture is heated at reflux for 24 hours, the resulting precipitate is filtered, washed and then dried at 100 ° C. in a drying oven and at 600 ° C. in the presence of air. A method for firing is disclosed. However, in Patent Documents 1 and 2, there is no description of using a metal oxide to oxidize CO or the like, and such a metal oxide is used as an exhaust gas purifying catalyst for oxidizing CO or the like. Even so, the CO oxidation performance under low temperature conditions is not always sufficient.

特開2002−085968号公報JP 2002-085968 A 特開2002−301364号公報JP 2002-301364 A

Liyu Li及びDavid L.King、「Synthesis and Characterization of Silver Hollandite Application in Emission Control」、Chem. Mater.、2005年、vol.17、4335頁〜4343頁Liyu Li and David L. King, “Synthesis and Characterization of Silver Holland Application in Emission Control”, Chem. Mater. 2005, vol. 17, pages 4335-4343

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、低温条件下においてもCOを十分に酸化して浄化することが可能な優れたCO酸化性能を有する排ガス浄化用触媒、並びに、それを用いた排ガス浄化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an exhaust gas purifying catalyst having excellent CO oxidation performance capable of sufficiently oxidizing and purifying CO even under low temperature conditions, and An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method using the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、粒子状の金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒において、前記金属酸化物を、その酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなり且つAg以外の金属元素である金属元素Aと、マンガン(Mn)とを含有し且つ下記一般式(1)で表される一次元細孔構造を有するホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物とし、その金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さを10〜120nmとし、且つ、前記金属酸化物の一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合(粒子数基準)を50〜100%とすることにより、排ガス浄化用触媒に低温条件下においてもCOを十分に酸化して浄化できる優れたCO酸化性能を発揮させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the metal oxide is a monovalent or divalent in the oxide in an exhaust gas purification catalyst comprising a particulate metal oxide. Metal containing a hollandite-type crystal phase which is a cation and contains a metal element A which is a metal element other than Ag and manganese (Mn) and has a one-dimensional pore structure represented by the following general formula (1) The average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and the length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is Excellent CO oxidation performance that allows the exhaust gas purification catalyst to oxidize and purify CO even under low temperature conditions by setting the ratio of primary particles in the range of 20 to 100 nm (based on the number of particles) to 50 to 100%. From It found that it becomes possible to, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、粒子状の金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒であって、
前記金属酸化物が、下記一般式(1):
Mn16 (1)
[式(1)中、Aは、Ag以外の金属元素であって酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素であり、
xは、酸化物中において前記Aが1価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦1.65に示す条件を満たす数値を示し、他方、前記Aが2価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦0.825に示す条件を満たす数値を示し、
Aとして酸化物中において1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合においては、1価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xと、2価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xとが不等式:(x+2×x)≦1.65に示す条件を満たす。]
で表される一次元細孔構造を有するホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物であり、
前記金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さが10〜120nmであり、且つ、
前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が粒子数を基準として50〜100%であること、
を特徴とするものである。
That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is an exhaust gas purifying catalyst comprising a particulate metal oxide,
The metal oxide has the following general formula (1):
A x Mn 8 O 16 (1)
[In Formula (1), A is a metal element other than Ag, and is a metal element that becomes a monovalent or divalent cation in the oxide,
x represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 1.65 when A is a monovalent cation in the oxide, while x is a divalent cation. Represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 0.825,
In the case where a metal element that becomes a monovalent cation and a metal element that becomes a divalent cation coexist in the oxide as A, the value x 1 of x relating to the metal element A that becomes a monovalent cation and , divalent and value x 2 of x about the metal element a comprising a cation inequality: (x 1 + 2 × x 2) satisfies the conditions shown in ≦ 1.65. ]
A metal oxide containing a hollandite-type crystal phase having a one-dimensional pore structure represented by:
The average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and
Of the primary particles of the metal oxide, the proportion of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure in the range of 20 to 100 nm is 50 to 100% based on the number of particles,
It is characterized by.

上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記金属元素Aが、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることが好ましく、Kであることが特に好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the metal element A is at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba. Is preferable, and K is particularly preferable.

また、本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法は、Ag以外の金属元素であって化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とを乾式で物理混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を30〜150℃の温度で1〜8時間加熱した後、200〜550℃で焼成して上記本発明の排ガス浄化用触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
Further, the first method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes a first compound containing a metal element A other than Ag, the metal element A being a monovalent or divalent cation in the compound, and Mn. A step of physically mixing the second compound containing in a dry process to obtain a mixture;
Heating the mixture at a temperature of 30 to 150 ° C. for 1 to 8 hours, and calcining at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention;
It is the method characterized by including.

さらに、本発明の第二の排ガス浄化用触媒の製造方法は、Ag以外の金属元素であって化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とをボールミルして粉砕混合物を得る工程と、
前記粉砕混合物を200〜550℃で焼成して上記本発明の排ガス浄化用触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
Furthermore, the second method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes a first compound containing a metal element A that is a metal element other than Ag and becomes a monovalent or divalent cation in the compound, and Mn. Ball milling a second compound containing to obtain a pulverized mixture;
Calcining the pulverized mixture at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention;
It is the method characterized by including.

このような本発明の第二の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記ボールミルに、ジルコニア、アルミナ、メノウ及び窒化ケイ素のうちのいずれか一種の材料からなるボールを用いることが好ましい。   In such a second method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is preferable to use a ball made of any one material of zirconia, alumina, agate and silicon nitride for the ball mill.

本発明の排ガス浄化方法は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に一酸化炭素を含む排ガスを接触せしめて、前記一酸化炭素を酸化して浄化することを特徴とする方法である。   The exhaust gas purification method of the present invention is a method characterized in that the exhaust gas containing carbon monoxide is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention to oxidize and purify the carbon monoxide.

なお、本発明の排ガス浄化用触媒によって、低温条件下においてもCOを十分に酸化して浄化することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物においては、その結晶のc軸と平行な方向に一次元細孔が形成され、その細孔内に前記金属元素Aが1価及び/又は2価の陽イオンとして存在する構造が形成される。このようなホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物からなる触媒においては、金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向の平均長さが短くなると、気体に接する表面として酸化活性の高い結晶構造のc軸方向と垂直な面(結晶の(110)面)の存在比率が高くなり、排ガスが接触した際には高度なCO等の酸化が可能となるものと推察される。このような観点から、本発明においては、金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さを10〜120nmとし、前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合(粒子数を基準)を50〜100%としており、これにより、アスペクト比(粒子のc軸方向の長さと、c軸と垂直な方向の長さの比)が十分に低い金属酸化物を触媒中に高い割合で存在させて、触媒中の金属酸化物の酸化活性の高いc軸方向と垂直な面である結晶の(110)面の存在比率を十分に高くすることが可能となることから、優れたCO等の酸化性能を発揮できるものと本発明者らは推察する。なお、上記非特許文献1及び特許文献1〜2に記載のような従来の金属酸化物の製造方法では、金属酸化物の製造時にc軸方向への成長が促進されてしまうことから、得られる金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さを10〜120nmとしつつ、前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が粒子数を基準として50〜100%とすることはできず、アスペクト比が高い金属酸化物が形成されていた。そのため、従来の排ガス浄化用触媒においては、酸化活性の高い金属酸化物のc軸方向と垂直な面である結晶の(110)面の存在比率が低くなり、これに起因して、高度なCO等の酸化性能が得られなかったものと本発明者らは推察する。   The reason why the exhaust gas purifying catalyst of the present invention makes it possible to sufficiently oxidize and purify CO even under low temperature conditions is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, first, in a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase, a one-dimensional pore is formed in a direction parallel to the c-axis of the crystal, and the metal element A is monovalent and / or A structure that exists as a divalent cation is formed. In such a catalyst composed of a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase, when the average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particle of the metal oxide is shortened, a crystal having high oxidation activity as a surface in contact with the gas The existence ratio of the plane perpendicular to the c-axis direction of the structure (the (110) plane of the crystal) is high, and it is assumed that advanced oxidation of CO or the like is possible when the exhaust gas comes into contact. From such a viewpoint, in the present invention, the average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and among the primary particles of the metal oxide, the c-axis direction of the crystal structure The ratio of primary particles in the range of 20 to 100 nm (based on the number of particles) is set to 50 to 100%, whereby the aspect ratio (the length of the particles in the c-axis direction and the direction perpendicular to the c-axis) (110) plane of the crystal which is a plane perpendicular to the c-axis direction in which the metal oxide in the catalyst is present in a high proportion and has a high oxidation activity. The present inventors infer that the present invention can exhibit an excellent oxidation performance such as CO, because the abundance ratio can be made sufficiently high. In addition, in the manufacturing method of the conventional metal oxide as described in the said nonpatent literature 1 and patent documents 1-2, since the growth to a c-axis direction will be promoted at the time of manufacture of a metal oxide, it is obtained. While the average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, among the primary particles of the metal oxide, the length in the c-axis direction of the crystal structure is in the range of 20 to 100 nm. The proportion of certain primary particles could not be 50 to 100% based on the number of particles, and a metal oxide having a high aspect ratio was formed. Therefore, in the conventional exhaust gas purifying catalyst, the abundance ratio of the (110) plane of the crystal, which is a plane perpendicular to the c-axis direction of the metal oxide having high oxidation activity, is reduced. The present inventors infer that the oxidation performance such as that was not obtained.

本発明によれば、低温条件下においてもCOを十分に酸化して浄化することが可能な優れたCO酸化性能を有する排ガス浄化用触媒、並びに、それを用いた排ガス浄化方法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 CO oxidation performance that can sufficiently oxidize and purify CO even under low temperature conditions, and an exhaust gas purification method using the same. It becomes possible.

実施例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Comparative Example 1. 比較例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Comparative Example 1. 比較例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the metal oxide obtained in Comparative Example 1. 実施例1〜10及び比較例1〜5で得られた排ガス浄化用触媒(A)〜(O)のCO浄化率を示すグラフである。It is a graph which shows the CO purification rate of the exhaust gas purification catalyst (A)-(O) obtained in Examples 1-10 and Comparative Examples 1-5.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、粒子状の金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒であって、
前記金属酸化物が、下記一般式(1):
Mn16 (1)
[式(1)中、Aは、Ag以外の金属元素であって酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素であり、
xは、酸化物中において前記Aが1価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦1.65に示す条件を満たす数値を示し、他方、前記Aが2価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦0.825に示す条件を満たす数値を示し、
Aとして酸化物中において1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合においては、1価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xと、2価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xとが不等式:(x+2×x)≦1.65に示す条件を満たす。]
で表される一次元細孔構造を有するホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物であり、
前記金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さが10〜120nmであり、且つ、
前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が粒子数を基準として50〜100%であること、
を特徴とするものである。
First, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is an exhaust gas purifying catalyst comprising a particulate metal oxide,
The metal oxide has the following general formula (1):
A x Mn 8 O 16 (1)
[In Formula (1), A is a metal element other than Ag, and is a metal element that becomes a monovalent or divalent cation in the oxide,
x represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 1.65 when A is a monovalent cation in the oxide, while x is a divalent cation. Represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 0.825,
In the case where a metal element that becomes a monovalent cation and a metal element that becomes a divalent cation coexist in the oxide as A, the value x 1 of x relating to the metal element A that becomes a monovalent cation and , divalent and value x 2 of x about the metal element a comprising a cation inequality: (x 1 + 2 × x 2) satisfies the conditions shown in ≦ 1.65. ]
A metal oxide containing a hollandite-type crystal phase having a one-dimensional pore structure represented by:
The average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and
Of the primary particles of the metal oxide, the proportion of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure in the range of 20 to 100 nm is 50 to 100% based on the number of particles,
It is characterized by.

このような一般式(1)中のAは、Ag以外の金属元素であって、前記金属酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素である。このような金属元素Aは、Ag以外の金属元素であって1価又は2価の陽イオンとなり得るものであればよく、特に制限されないが、より高度なCO酸化性能を発揮できるという観点から、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaが好ましく、Li、Na、K、Ca、Baがより好ましく、Kが特に好ましい。なお、このような金属元素Aとしては1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、このような金属元素AとしてAgを用いた場合には、必ずしも十分なCO酸化性能を得ることができなくなる。   A in the general formula (1) is a metal element other than Ag, and is a metal element that becomes a monovalent or divalent cation in the metal oxide. Such a metal element A may be any metal element other than Ag and can be a monovalent or divalent cation, and is not particularly limited, but from the viewpoint that it can exhibit higher CO oxidation performance. Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba are preferable, Li, Na, K, Ca and Ba are more preferable, and K is particularly preferable. In addition, as such a metal element A, 1 type can be used individually or in combination of 2 or more types. In addition, when Ag is used as such a metal element A, sufficient CO oxidation performance cannot be obtained.

また、上記一般式(1)で表される金属酸化物は、その一般式からも明らかなように、マンガン(Mn)を必須成分として含有する。このように、本発明にかかる金属酸化物はMnを含有しているため、価数変化を容易に起こすことが可能であり、十分に高度なCO酸化性能を発揮することが可能となる。   Moreover, the metal oxide represented by the general formula (1) contains manganese (Mn) as an essential component, as is apparent from the general formula. As described above, since the metal oxide according to the present invention contains Mn, the valence can be easily changed, and sufficiently high CO oxidation performance can be exhibited.

また、一般式(1)中のxは、金属酸化物中の金属元素Aの存在比(濃度)を示す値である。このようなxの値は、前記金属元素Aの陽イオンの価数に応じて異なるものであり、前記金属元素Aが1価の陽イオンとなる場合には、不等式:x≦1.65に示す条件を満たす数値であり、他方、前記金属元素Aが2価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦0.825に示す条件を満たす数値である。このようなxの値が前記上限を超えると、ホランダイト型構造の細孔全体が金属元素Aの陽イオンで充填された構造となり、欠陥サイトが少なくなり、Mnの価数変化が起こり難くなることから、十分に高度なCO酸化性能が得られなくなる。   Further, x in the general formula (1) is a value indicating the abundance ratio (concentration) of the metal element A in the metal oxide. Such a value of x differs depending on the valence of the cation of the metal element A. When the metal element A is a monovalent cation, the inequality: x ≦ 1.65 On the other hand, when the metal element A becomes a divalent cation, the numerical value satisfies the condition shown in the inequality: x ≦ 0.825. If the value of x exceeds the above upper limit, the entire pore of the hollandite structure is filled with the cation of the metal element A, the defect sites are reduced, and the valence change of Mn hardly occurs. Therefore, a sufficiently high CO oxidation performance cannot be obtained.

また、一般式(1)中のxの値としては、前記金属元素Aが1価の陽イオンとなる場合には、不等式:0.5≦x≦1.60(更に好ましくは0.6≦x≦1.50)の範囲内の数値であることがより好ましい。また、xの値は、前記金属元素Aが2価の陽イオンとなる場合には、不等式:0.25≦x≦0.8(更に好ましくは0.3≦x≦0.75)に示す条件を満たす数値であることがより好ましい。このようなxの値が前記下限未満では熱的に不安定となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとCO酸化活性が低くなる傾向にある。なお、このような一般式(1)中におけるx等の数値は、金属酸化物に対する誘導結合プラズマ(ICP)分析により測定される濃度に基づいて求められる値を採用する。また、このような一般式(1)中のxを用いて金属元素AとMnとのモル比([A]/[Mn])を表せば、そのモル比は、x/8となる。したがって、金属酸化物中の金属元素AとMnとのモル比([A]/[Mn])は、前記金属元素Aが1価の陽イオンとなる場合には0.206以下の値となり、他方、前記金属元素Aが2価の陽イオンとなる場合には0.103以下の値となる。   In addition, the value of x in the general formula (1) is inequality: 0.5 ≦ x ≦ 1.60 (more preferably 0.6 ≦ when the metal element A is a monovalent cation). More preferably, the numerical value is within the range of x ≦ 1.50). The value of x is shown in the inequality: 0.25 ≦ x ≦ 0.8 (more preferably 0.3 ≦ x ≦ 0.75) when the metal element A is a divalent cation. It is more preferable that the numerical value satisfies the condition. If the value of x is less than the lower limit, it tends to be thermally unstable. On the other hand, if it exceeds the upper limit, CO oxidation activity tends to be low. In addition, the value calculated | required based on the density | concentration measured by inductively coupled plasma (ICP) analysis with respect to a metal oxide is employ | adopted for numerical values, such as x in such General formula (1). Moreover, if the molar ratio ([A] / [Mn]) of the metal element A and Mn is expressed using x in the general formula (1), the molar ratio is x / 8. Therefore, the molar ratio ([A] / [Mn]) between the metal element A and Mn in the metal oxide is 0.206 or less when the metal element A becomes a monovalent cation. On the other hand, when the metal element A is a divalent cation, the value is 0.103 or less.

また、前記金属元素Aとして1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合においては、金属元素Aの価数ごとに一般式(1):AMn16で表される式を考慮して、金属酸化物中に存在する1価の陽イオンとなる金属元素Aのxの値をxとし、金属酸化物中に存在する2価の陽イオンとなる各金属元素Aのxの値をxとした場合に、不等式:(x+2×x)≦1.65に示す条件を満たす必要がある。このような式で表される(x+2×x)の値が前記上限を超えるとホランダイト型構造の細孔全体が金属元素Aの陽イオンで充填された構造となり、欠陥サイトが少なくなり、Mnの価数変化を起こり難くなることから、十分に高度なCO酸化性能が得られなくなる。なお、上記xの値は、1価の陽イオンとなる金属元素Aが複数種共存する場合には全ての1価の陽イオンとなる金属元素Aのxの値の合計値とする。同様に、xの値は、2価の陽イオンとなる金属元素Aが複数種共存する場合には、全ての2価の陽イオンとなる金属元素Aのxの値の合計値とする。 In the case where a metal element that becomes a monovalent cation and a metal element that becomes a divalent cation coexist as the metal element A, the general formula (1): A x for each valence of the metal element A In consideration of the formula represented by Mn 8 O 16 , the value of x of the metal element A that becomes a monovalent cation existing in the metal oxide is x 1, and the divalent that exists in the metal oxide the value of x of the respective metal elements a comprising a cation when a x 2, inequality: (x 1 + 2 × x 2) must satisfy the condition shown in ≦ 1.65. When the value of (x 1 + 2 × x 2 ) represented by such a formula exceeds the upper limit, the entire pore of the hollandite structure is filled with the cation of the metal element A, and the number of defect sites is reduced. Since it becomes difficult for the valence of Mn to change, a sufficiently high CO oxidation performance cannot be obtained. The value of the x 1 is the sum of the monovalent value of x for all monovalent becomes cationic metal element A in the case of the metal element A comprising a cation coexist plural kinds. Similarly, the value of x 2, the metal element A to be the divalent cations when the coexisting multiple species, the sum of the values of x for all divalent become cationic metal element A.

さらに、前記金属元素Aとして1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合においては、上記x及びxの値は、0.5≦(x+2×x)≦1.60(更に好ましくは0.6≦(x+2×x)≦1.50)に示す条件を満たすことがより好ましい。このような(x+2×x)の値が、前記下限未満では熱的に不安定となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとCO酸化活性が低くなる傾向にある。 Further, in the case where a metal element that becomes a monovalent cation and a metal element that becomes a divalent cation coexist as the metal element A, the values of x 1 and x 2 are 0.5 ≦ (x 1 + 2 × x 2 ) ≦ 1.60 (more preferably 0.6 ≦ (x 1 + 2 × x 2 ) ≦ 1.50) is more preferable. If such a value of (x 1 + 2 × x 2 ) is less than the lower limit, it tends to be thermally unstable, whereas if it exceeds the upper limit, the CO oxidation activity tends to be low.

さらに、このような金属酸化物は、ホランダイト型の結晶相を含むものである。ここにいう「ホランダイト型」の結晶相とは、式:MnOで表される八面体を基本単位とし、かかる基本単位が縦に2単位及び横に2単位配列して中央に一次元細孔(トンネル状の細孔であってc軸と平行な細孔)が形成されている相である。また、このようなホランダイト型の結晶相は、空間群がI4/m、I2/mに属する相である。更に、このようなホランダイト型の結晶相においては、その一次元細孔内に前記金属元素Aの陽イオンが配置された構造が形成される。なお、このようなホランダイト型の結晶相は、X線回折パターンからその存在を確認することができる。 Furthermore, such a metal oxide includes a hollandite-type crystal phase. The “hollandite-type” crystal phase here has an octahedron represented by the formula: MnO 6 as a basic unit, and such basic units are arranged in two vertical units and two horizontal units, and a one-dimensional pore in the center. This is a phase in which (tunnel-like pores and pores parallel to the c-axis) are formed. Further, such a hollandite crystal phase is a phase whose space group belongs to I4 / m and I2 / m. Further, in such a hollandite-type crystal phase, a structure in which the cation of the metal element A is arranged in the one-dimensional pore is formed. The existence of such a hollandite-type crystal phase can be confirmed from an X-ray diffraction pattern.

また、このような金属酸化物においては、ホランダイト型の結晶相の存在比率の指標が60質量%以上であることが好ましく、70質量%〜100質量%であることが好ましい。このようなホランダイト型の結晶相の存在比率の指標が前記下限未満では、ホランダイト型の金属酸化物に由来する効果を十分に利用することができず、十分に高度なCO酸化性能が得られなくなる傾向にある。なお、本発明にかかる金属酸化物において含まれ得るホランダイト型の結晶相以外の結晶相としては、特に制限されないが、例えば、Mn型の結晶相や、Mn型の結晶相等が挙げられる。このような他の結晶相もX線回折パターンからその存在を確認することができる。また、金属酸化物中の「ホランダイト型の結晶相の存在比率の指標」は、X線回折パターンを測定した後、Rietan−2000等のソフトを用いて、そのX線回折パターンにおける各ピークの結晶相を同定し、金属酸化物中に存在する各結晶相のメインピークのピーク面積をそれぞれ求め、各結晶相のメインピークのピーク面積の総和(全面積)に対するホランダイト型の結晶相のメインピークピーク面積の比率を算出し、その値を「ホランダイト型の結晶相の存在比率の指標」とすることにより求めることができる。なお、ここにいうX線回折パターンの「メインピーク」とは、各結晶相のピークのうち、ピークトップまでの高さがもっとも高いものをいう。 In such a metal oxide, the index of the existence ratio of the hollandite-type crystal phase is preferably 60% by mass or more, and preferably 70% by mass to 100% by mass. When the index of the abundance ratio of such hollandite-type crystal phase is less than the lower limit, the effect derived from the hollandite-type metal oxide cannot be fully utilized, and a sufficiently high CO oxidation performance cannot be obtained. There is a tendency. The crystal phase other than the hollandite-type crystal phase that can be included in the metal oxide according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a Mn 2 O 3 -type crystal phase and a Mn 3 O 4 -type crystal phase. Is mentioned. The presence of such other crystal phases can also be confirmed from the X-ray diffraction pattern. The “index of the abundance ratio of the hollandite-type crystal phase” in the metal oxide is the crystal of each peak in the X-ray diffraction pattern after measuring the X-ray diffraction pattern and using software such as Rietan-2000. Identify the phase, determine the peak area of the main peak of each crystal phase present in the metal oxide, and the main peak peak of the hollandite-type crystal phase with respect to the total peak area of the main peak of each crystal phase (total area) The area ratio can be calculated, and the value can be obtained as “an index of the abundance ratio of the hollandite-type crystal phase”. The “main peak” in the X-ray diffraction pattern referred to here is the peak of each crystal phase that has the highest height to the peak top.

また、このような金属酸化物は、より高度なCO酸化活性を得るという観点から、単相の結晶構造を有するものであることが好ましい。ここで、「単相の結晶構造を有する」とは、X線回折(XRD)測定において特定の1種の結晶相以外の他の結晶相が確認されないことを意味し、本発明においては、X線回折(XRD)測定においてホランダイト型の結晶相以外の他の結晶相が確認されないことを意味する。このように、本発明にかかる金属酸化物においては、ホランダイト型の結晶相の存在比率が100質量%であることが特に好ましい。   Such metal oxides preferably have a single-phase crystal structure from the viewpoint of obtaining higher CO oxidation activity. Here, “having a single-phase crystal structure” means that no other crystal phase other than one specific type of crystal phase is confirmed in the X-ray diffraction (XRD) measurement. It means that no other crystal phase other than the hollandite type crystal phase is confirmed in the line diffraction (XRD) measurement. Thus, in the metal oxide according to the present invention, the abundance ratio of the hollandite-type crystal phase is particularly preferably 100% by mass.

また、このような金属酸化物は粒子状のものである。そして、このような金属酸化物の一次粒子は、結晶構造のc軸方向における長さの平均値(平均長さ)が10〜120nmのものである。このような一次粒子のc軸方向における長さの平均値が10nm未満では、シンタリング(粒成長)し易くなってしまい、十分なCO酸化性能を発揮することができなくなり、他方、120nmを超えると、酸化活性の高い金属酸化物のc軸方向と垂直な面である結晶の(110)面の存在比率が低下するため、十分なCO酸化性能が得られなくなる。また、同様の観点で、より高度なCO酸化性能が得られることから、このような金属酸化物の一次粒子のc軸方向における長さの平均値としては10〜110nmであることがより好ましく、10〜100nmであることが更に好ましい。なお、このような「一次粒子の結晶構造のc軸方向における長さの平均値」は、透過型電子顕微鏡(TEM)により、任意の100個以上の一次粒子のc軸方向((110)面と垂直方向)の長さを測定し、これらの平均値を計算することにより求めることができる。なお、本発明にかかる金属酸化物においては、金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における長さの平均値を10〜120nmとすることにより、酸化活性の高い結晶の(110)面と気体(排ガス)とをより効率よく接触させることが可能となることから、非常に高度なCO酸化性能が得られるものと推察される。   Such metal oxides are in the form of particles. Such metal oxide primary particles have an average length (average length) of 10 to 120 nm in the c-axis direction of the crystal structure. If the average length of such primary particles in the c-axis direction is less than 10 nm, sintering (grain growth) is likely to occur, and sufficient CO oxidation performance cannot be exhibited. On the other hand, it exceeds 120 nm. Then, since the abundance ratio of the (110) plane of the crystal, which is a plane perpendicular to the c-axis direction, of the metal oxide having high oxidation activity is lowered, sufficient CO oxidation performance cannot be obtained. Further, from the same viewpoint, since higher CO oxidation performance can be obtained, the average value of the length of the primary particles of such metal oxide in the c-axis direction is more preferably 10 to 110 nm, More preferably, it is 10-100 nm. In addition, such “average value of the length of the crystal structure of the primary particles in the c-axis direction” is determined by the transmission electron microscope (TEM) in the c-axis direction ((110) plane of any 100 or more primary particles. And the average value of these values can be obtained. In the metal oxide according to the present invention, the average value of the length of the crystal structure of the primary particle of the metal oxide in the c-axis direction is 10 to 120 nm, so that the (110) plane of the crystal with high oxidation activity is obtained. Since it is possible to make the gas and the gas (exhaust gas) contact with each other more efficiently, it is presumed that very high CO oxidation performance can be obtained.

また、このような金属酸化物の一次粒子としては、その一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向における長さが20〜100nm(より好ましくは20〜80nm)の範囲にある一次粒子の割合が、粒子数基準で50〜100%である。このような一次粒子の割合が前記下限未満では酸化活性の高い結晶の(110)面の存在比率が低下するため、十分に高度なCO酸化性能が得られなくなる。また、同様の観点から、一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向における長さが20〜100nm(より好ましくは20〜80nm)の範囲にある粒子の割合は、粒子数を基準として60〜100%であることが好ましく、70〜100%であることがより好ましい。なお、このような「一次粒子の割合」は、透過型電子顕微鏡(TEM)により、任意の100個以上の一次粒子のc軸方向における長さを測定し、これにより測定された数値に基いて、測定した全一次粒子の個数に対する、結晶構造のc軸方向における長さが20〜100nm(より好ましくは20〜80nm)の範囲にある一次粒子の個数を計算することにより求めることができる。   Further, as the primary particles of such a metal oxide, the proportion of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles in the range of 20 to 100 nm (more preferably 20 to 80 nm). , 50 to 100% on the basis of the number of particles. If the ratio of such primary particles is less than the lower limit, the abundance ratio of the (110) plane of the crystal having high oxidation activity is lowered, so that a sufficiently high CO oxidation performance cannot be obtained. From the same viewpoint, the proportion of particles having a crystal structure length in the c-axis direction of primary particles in the range of 20 to 100 nm (more preferably 20 to 80 nm) is 60 to 100 based on the number of particles. %, And more preferably 70 to 100%. In addition, such “ratio of primary particles” is obtained by measuring the length in the c-axis direction of arbitrary 100 or more primary particles with a transmission electron microscope (TEM), and based on the measured value. It can be determined by calculating the number of primary particles whose length in the c-axis direction of the crystal structure is in the range of 20 to 100 nm (more preferably 20 to 80 nm) with respect to the measured number of all primary particles.

また、このような金属酸化物は、上述のように、ホランダイト型の結晶相に由来する一次元構造を有するものである。なお、本発明にかかる金属酸化物においては、Mnを結晶の基本骨格に含有するため、その結晶構造から理論値として求められる細孔の平均細孔直径は0.46nmとなる。このような平均細孔直径の理論値は、基本的に実測される値と一致するものである。また、このような平均細孔径を実際に測定する方法としては、例えば窒素吸着法が挙げられる。   Further, as described above, such a metal oxide has a one-dimensional structure derived from a hollandite crystal phase. In addition, in the metal oxide concerning this invention, since Mn is contained in the basic skeleton of a crystal | crystallization, the average pore diameter calculated | required as a theoretical value from the crystal structure will be 0.46 nm. Such a theoretical value of the average pore diameter basically coincides with the actually measured value. Moreover, as a method of actually measuring such an average pore diameter, for example, a nitrogen adsorption method can be mentioned.

さらに、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物においては、前述のように、細孔がトンネル状の細孔になってc軸と平行な細孔となる。そのため、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物においては、「一次粒子の結晶構造のc軸方向の長さの平均値」を金属酸化物の細孔の平均長さと擬制することができる。本発明においては、上述の「一次粒子の結晶構造のc軸方向の長さの平均値」の測定方法により求められた「一次粒子のc軸方向の長さの平均値」を前記金属酸化物の細孔の平均長さとして採用する。そのため、本発明にかかる金属酸化物は、その細孔の平均長さが10〜120nmであるという条件を満たすものとなる。また、前記金属酸化物の細孔の平均長さの好適な範囲も「一次粒子の結晶構造のc軸方向の長さの平均値」の好適な範囲と同じ範囲となる。   Further, in the metal oxide containing a hollandite-type crystal phase, as described above, the pores become tunnel-like pores and become pores parallel to the c-axis. Therefore, in a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase, the “average value of the length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles” can be simulated with the average length of the pores of the metal oxide. In the present invention, the “average value of the length of the primary particles in the c-axis direction” obtained by the above-described measuring method of “average value of the length of the primary particles in the c-axis direction” is used as the metal oxide The average length of the pores is adopted. Therefore, the metal oxide according to the present invention satisfies the condition that the average length of the pores is 10 to 120 nm. Further, the preferable range of the average length of the pores of the metal oxide is the same as the preferable range of “the average value of the length of the crystal structure of the primary particles in the c-axis direction”.

さらに、このような金属酸化物の一次粒子としては、その粒子のc軸と垂直な面における最大の外接円の平均直径が1〜100nmであることが好ましく、3〜50nmであることがより好ましい。このような外接円の平均直径が前記下限未満ではシンタリングし易くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると比表面積が小さくなり、十分にCO酸化性能を発揮できなくなる傾向にある。なお、このような平均直径は透過型電子顕微鏡(TEM)により100個以上の一次粒子のc軸と垂直な面における大きさを測定することにより求めることができる。   Further, as the primary particle of such a metal oxide, the average diameter of the maximum circumscribed circle in the plane perpendicular to the c-axis of the particle is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 3 to 50 nm. . When the average diameter of the circumscribed circle is less than the lower limit, sintering tends to be easy. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the specific surface area tends to be small, and the CO oxidation performance tends to be insufficient. In addition, such an average diameter can be calculated | required by measuring the magnitude | size in the surface perpendicular | vertical to the c-axis of 100 or more primary particles with a transmission electron microscope (TEM).

また、本発明の排ガス浄化用触媒は、上述のようなホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物の一次粒子からなるものであればよく、排ガスの浄化に利用可能な公知の他の金属酸化物や金属等を適宜組み合わせて用いてもよい。また、このような排ガス浄化用触媒の形態は特に制限されず、例えば、ペレット状に成型する等して用いてもよく、あるいは、排ガス浄化用触媒に利用可能な公知の基材(例えばセラミック製のハニカム基材等)や担体に担持して用いてもよい。   In addition, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention only needs to be composed of primary particles of a metal oxide containing the hollandite type crystal phase as described above, and other known metal oxides that can be used for exhaust gas purification. Or a combination of metals and the like may be used as appropriate. Further, the form of such an exhaust gas purification catalyst is not particularly limited, and may be used, for example, by being molded into a pellet, or a known base material (for example, made of ceramics) that can be used for an exhaust gas purification catalyst. May be used by being supported on a honeycomb substrate or the like) or a carrier.

以上、本発明の排ガス浄化用触媒について説明したが、次に、本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法として好適に利用することが可能な、本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。   The exhaust gas purification catalyst of the present invention has been described above. Next, the first exhaust gas purification catalyst of the present invention that can be suitably used as a method for producing the exhaust gas purification catalyst of the present invention. The manufacturing method will be described.

本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法は、化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とを乾式で物理混合して混合物を得る工程(i)と、
前記混合物を30〜150℃の温度で1〜8時間加熱した後、200〜550℃で焼成して上記本発明の排ガス浄化用触媒を得る工程(ii)と、
を含むことを特徴とする方法である。このような本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、上記本発明の排ガス浄化用触媒を効率よく製造することが可能となる。以下、工程(i)〜(ii)を分けて説明する。
The first method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention is a dry physical mixing of a first compound containing a metal element A that becomes a monovalent or divalent cation in a compound and a second compound containing Mn. To obtain a mixture (i),
Step (ii) of heating the mixture at a temperature of 30 to 150 ° C. for 1 to 8 hours and then calcining at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention,
It is the method characterized by including. According to the first method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present invention, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be efficiently produced. Hereinafter, steps (i) to (ii) will be described separately.

先ず、工程(i)について説明する。工程(i)においては、化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とを乾式で物理混合して混合物を得る。   First, step (i) will be described. In the step (i), the first compound containing the metal element A that becomes a monovalent or divalent cation in the compound and the second compound containing Mn are physically mixed in a dry manner to obtain a mixture.

このような金属元素Aは、上述の本発明の排ガス浄化用触媒において説明したものと同様のものである。このような金属元素Aを含む第一化合物としては、金属元素Aを含有していればよく特に制限されず、例えば、金属元素Aとともにマンガン(Mn)を併せて含有する化合物を用いてもよい。このような第一化合物としては、例えば、金属元素Aの過マンガン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩(例えば酢酸塩)等が挙げられる。このような金属元素Aを含む第一化合物としては、入手の容易性や反応性の高さの観点から、KMnO、Ca(MnO、LiMnO、NaMnO、Ba(MnO、CHCOOKが好ましく、KMnO(過マンガン酸カリウム)が特に好ましい。なお、このような第一化合物は1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、市販の第一化合物を適宜用いてもよい。また、このような第一化合物の形態は特に制限されず、水和物であってもよい。 Such a metal element A is the same as that described in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. The first compound containing the metal element A is not particularly limited as long as it contains the metal element A. For example, a compound containing manganese (Mn) together with the metal element A may be used. . Examples of the first compound include permanganate, nitrate, carbonate, sulfate, organic acid salt (for example, acetate) of metal element A, and the like. As the first compound containing such a metal element A, KMnO 4 , Ca (MnO 4 ) 2 , LiMnO 4 , NaMnO 4 , Ba (MnO 4 ) 2 are used from the viewpoint of easy availability and high reactivity. CH 3 COOK is preferred, and KMnO 4 (potassium permanganate) is particularly preferred. In addition, you may use such a 1st compound individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, you may use a commercially available 1st compound suitably. The form of the first compound is not particularly limited, and may be a hydrate.

また、このような第一化合物は粉末状のものであることが好ましい。このような第一化合物の粒子としては特に制限されないが、平均粒子径が0.01〜2000μmであることが好ましく、0.1〜1000μmであることがより好ましい。このような第一化合物の粒子の平均粒子径が前記下限未満では粉末の取り扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると十分に混合することが困難となる傾向にある。   Moreover, it is preferable that such a 1st compound is a powdery thing. Although it does not restrict | limit especially as a particle | grain of such a 1st compound, It is preferable that an average particle diameter is 0.01-2000 micrometers, and it is more preferable that it is 0.1-1000 micrometers. If the average particle size of the particles of the first compound is less than the lower limit, it tends to be difficult to handle the powder, and if it exceeds the upper limit, mixing tends to be difficult.

また、Mnを含む第二化合物としては、例えば、Mnの硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩(例えば酢酸塩)等が挙げられる。このようなMnを含む第二化合物としては、入手の容易性や反応性の高さの観点から、Mn(CHCOO)が好ましい。なお、このような第二化合物は1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、市販の第二化合物を適宜用いてもよい。更に、このような第二化合物の形態は特に制限されず、水和物(例えばMn(CHCOO)・4HO)であってもよい。また、Mnを含む第二化合物としては、マンガン酢酸塩化合物(マンガンの酢酸塩(例えばMn(CHCOO)等)やその水和物(例えばMn(CHCOO)・4HO等))が特に好ましい。 Moreover, as a 2nd compound containing Mn, nitrate, carbonate, sulfate, organic acid salt (for example, acetate) of Mn, etc. are mentioned, for example. As such a second compound containing Mn, Mn (CH 3 COO) 2 is preferable from the viewpoint of easy availability and high reactivity. In addition, you may use such a 2nd compound individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, you may use a commercially available 2nd compound suitably. Further, the form of the second compound is not particularly limited, and may be a hydrate (for example, Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O). As the second compound containing Mn, manganese acetate compound (acetate manganese (e.g. Mn (CH 3 COO) 2 or the like) or a hydrate thereof (e.g., Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O, etc. )) Is particularly preferred.

また、このような第二化合物は粉末状のものであることが好ましい。このような第二化合物の粒子としては特に制限されないが、平均粒子径が0.01〜2000μmであることが好ましく、0.1〜1000μmであることがより好ましい。このような第二化合物の粒子の平均粒子径が前記下限未満では粉末の取り扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると十分に混合することが困難となる傾向にある。   Moreover, it is preferable that such a 2nd compound is a powdery thing. Although it does not restrict | limit especially as a particle | grain of such a 2nd compound, It is preferable that an average particle diameter is 0.01-2000 micrometers, and it is more preferable that it is 0.1-1000 micrometers. When the average particle size of the particles of the second compound is less than the lower limit, it tends to be difficult to handle the powder. On the other hand, when the average particle size exceeds the upper limit, sufficient mixing tends to be difficult.

また、このように乾式で物理混合して混合物を得る際には、前記混合物中において、前記金属元素Aが1価の陽イオンとなる金属元素である場合には、金属元素Aのモル数[A]とMnのモル数[Mn]とが、不等式:([A]/[Mn])≦0.65(より好ましくは0.12≦([A]/[Mn])≦0.6)に示す条件を満たし、前記金属元素Aが2価の陽イオンとなる金属元素である場合には、金属元素Aのモル数[A]とMnのモル数[Mn]とが不等式:([A]/[Mn])≦0.325(より好ましくは0.06≦([A]/[Mn])≦0.3)に示す条件を満たし、前記金属元素Aとして1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合には、1価の陽イオンとなる金属元素Aのモル数[A]と、2価の陽イオンとなる金属元素Aのモル数[A]と、Mnのモル数[Mn]とが、不等式:([A+2×A]/[Mn])≦0.65(より好ましくは0.12≦([A+2×A]/[Mn])≦0.6)に示す条件を満たすようにして、前記第一化合物及び第二化合物を混合することが好ましい。これらのモル数の比の値が前記上限を超えると、金属元素Aの濃度が高くなりすぎて、細孔全体が金属元素Aの陽イオンで充填された構造となるため、欠陥サイトが少なくなり、Mnの価数変化が起こり難くなることから、十分に高度なCO酸化性能が得られなくなる傾向にあり、他方、前記下限未満では未反応生成物が多量に得られる傾向にある。 In addition, when a mixture is obtained by dry-type physical mixing in this way, when the metal element A is a metal element that becomes a monovalent cation in the mixture, the number of moles of the metal element A [ A] and the number of moles of Mn [Mn] are inequalities: ([A] / [Mn]) ≦ 0.65 (more preferably 0.12 ≦ ([A] / [Mn]) ≦ 0.6) When the metal element A is a metal element that becomes a divalent cation, the number of moles [A] of the metal element A and the number of moles [Mn] of Mn are inequalities: ([A ] / [Mn]) ≦ 0.325 (more preferably 0.06 ≦ ([A] / [Mn]) ≦ 0.3), and the metal element A becomes a monovalent cation. When the metal element and the metal element that becomes a divalent cation coexist, the number of moles of the metal element A that becomes a monovalent cation And A 1], 2-valent moles of metal element A comprising a cation and [A 2], the number of moles of Mn [Mn] and but inequality: ([A 1 + 2 × A 2] / [Mn]) ≦ 0.65 (more preferably 0.12 ≦ ([A 1 + 2 × A 2 ] / [Mn]) ≦ 0.6) The first compound and the second compound are mixed so as to satisfy the condition shown in FIG. It is preferable to do. When the ratio of the number of moles exceeds the above upper limit, the concentration of the metal element A becomes too high and the entire pore is filled with the cation of the metal element A, so that the number of defect sites is reduced. Since the valence change of Mn is difficult to occur, a sufficiently high CO oxidation performance tends to be not obtained. On the other hand, if it is less than the lower limit, a large amount of unreacted product tends to be obtained.

また、工程(i)においては、前記第一化合物と前記第二化合物とを乾式で物理混合する。ここにいう「乾式で物理混合する」とは、前記第一化合物と前記第二化合物とを乾式(乾燥状態)で物理的に混合することをいい、例えば、乾式で乳鉢を用いて混合する方法等で混合することが挙げられる。なお、本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、乾式で前記第一化合物と前記第二化合物とを混合する方法を採用し、湿式(溶媒の存在下)で前記第一化合物と前記第二化合物とを混合する場合を含まない。これは、混合物が前記第一化合物と前記第二化合物との水溶液等である場合には、その後の加熱工程でc軸方向の成長が促進されてc軸の長さの長い金属酸化物が形成され、本発明にかかる金属酸化物(c軸方向の平均長さが10〜120nmの金属酸化物の一次粒子)を製造することができないためである。   In the step (i), the first compound and the second compound are physically mixed in a dry manner. Here, “physically mixing in a dry process” means physically mixing the first compound and the second compound in a dry process (in a dry state), for example, a dry process using a mortar. Etc. to be mixed. In addition, in the manufacturing method of the 1st exhaust gas purification catalyst of this invention, the method of mixing said 1st compound and said 2nd compound with a dry type is employ | adopted, and said 1st compound is wet (in presence of a solvent). And the case where the second compound is mixed. This is because, when the mixture is an aqueous solution of the first compound and the second compound, growth in the c-axis direction is promoted in the subsequent heating step, and a metal oxide having a long c-axis length is formed. This is because the metal oxide according to the present invention (primary particles of the metal oxide having an average length in the c-axis direction of 10 to 120 nm) cannot be produced.

また、前記混合物の粉末の平均粒子径は特に制限されないが、5〜1000nm(より好ましくは10〜500nm)であることが好ましい。このような粉末の大きさが前記下限未満では混合するためのコストが高騰し、経済性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、十分に混合されず、未反応成分が残る傾向にある。   The average particle size of the powder of the mixture is not particularly limited, but is preferably 5 to 1000 nm (more preferably 10 to 500 nm). If the size of the powder is less than the lower limit, the cost for mixing increases, and the economy tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the mixture is not sufficiently mixed and unreacted components tend to remain. It is in.

次に、工程(ii)について説明する。工程(ii)においては、前記混合物を30〜150℃の温度で1〜8時間加熱した後、200〜550℃で焼成して上記本発明の排ガス浄化用触媒を得る。   Next, process (ii) is demonstrated. In step (ii), the mixture is heated at a temperature of 30 to 150 ° C. for 1 to 8 hours and then calcined at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

このように、工程(ii)においては、前記混合物を焼成する前に加熱する(加熱処理)。このような加熱処理における加熱温度は30〜150℃である。このような加熱温度が前記下限未満では、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物が得られなくなる。他方、前記加熱温度が前記上限を超えた場合においても同様に、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物が得られなくなる。このような混合物の加熱温度としては、より効率よく本発明にかかる金属酸化物を製造することが可能となるばかりか、ホランダイト型の単相の結晶相を有する金属酸化物をより確実に製造することが可能となることから、60〜140℃であることが好ましく、70〜120℃であることがより好ましい。   Thus, in step (ii), the mixture is heated (baked) before being baked. The heating temperature in such heat treatment is 30 to 150 ° C. When the heating temperature is lower than the lower limit, a metal oxide containing a hollandite type crystal phase cannot be obtained. On the other hand, when the heating temperature exceeds the upper limit, similarly, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase cannot be obtained. As for the heating temperature of such a mixture, not only can the metal oxide according to the present invention be produced more efficiently, but also a metal oxide having a hollandite-type single phase crystal phase can be produced more reliably. Therefore, the temperature is preferably 60 to 140 ° C, and more preferably 70 to 120 ° C.

また、前記混合物の前記加熱処理における加熱時間は1〜8時間である。このような加熱時間が前記下限未満では、反応が十分に進行せず、本発明にかかる金属酸化物の収率が低下し、効率よく金属酸化物を得ることができなくなり、他方、前記上限を超えると、製造コストが高くなり、経済性が低下する傾向にある。また、同様の観点から、このような加熱時間は2〜7時間とすることが好ましく、3〜6時間とすることがより好ましい。   Moreover, the heating time in the said heat processing of the said mixture is 1 to 8 hours. When the heating time is less than the lower limit, the reaction does not proceed sufficiently, the yield of the metal oxide according to the present invention is reduced, and the metal oxide cannot be obtained efficiently, while the upper limit is exceeded. When it exceeds, manufacturing cost will become high and it exists in the tendency for economical efficiency to fall. From the same viewpoint, such heating time is preferably 2 to 7 hours, and more preferably 3 to 6 hours.

なお、このような加熱処理後においては、余分な金属元素Aを取り除くという観点から、得られた混合物を水により洗浄し、乾燥させてもよい。また、このような混合物に対する加熱処理は、酸素を1容量%以上含むガス雰囲気下で施すことが好ましく、工程の簡便さの観点から、空気中で施すことがより好ましい。   In addition, after such heat treatment, from the viewpoint of removing excess metal element A, the obtained mixture may be washed with water and dried. Moreover, it is preferable to perform the heat processing with respect to such a mixture in the gas atmosphere containing 1 volume% or more of oxygen, and it is more preferable to perform in the air from a viewpoint of the simplicity of a process.

本発明においては、上述のような加熱温度及び時間の条件の加熱処理を施すことにより適度に熟成させることができ、c軸方向への結晶成長を十分に抑制しながら、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を合成できることから、後述の焼成時に金属酸化物の結晶構造のc軸方向の長さが適切なものとなり、これにより金属酸化物のc軸方向の長さの平均値を10〜120nmの範囲内とすることが可能となるとともに、得られる金属酸化物の粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合を粒子数基準で50〜100%とすることが可能となる。   In the present invention, a hollandite-type crystal phase can be obtained by appropriately aging by performing the heat treatment under the conditions of the heating temperature and time as described above, while sufficiently suppressing crystal growth in the c-axis direction. Since the metal oxide can be synthesized, the length in the c-axis direction of the crystal structure of the metal oxide is appropriate at the time of firing described later, whereby the average value of the length in the c-axis direction of the metal oxide is 10 to 10. The ratio of primary particles in which the length in the c-axis direction of the crystal structure of the obtained metal oxide particles is in the range of 20 to 100 nm among the obtained metal oxide particles is 50 on the basis of the number of particles. It becomes possible to set it as -100%.

また、工程(ii)において、前記加熱処理後の混合物を焼成する。このような焼成の際の温度は200〜550℃である。このような焼成温度が前記下限未満では十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなり、他方、前記上限を超えると、複数の結晶相の形成が促進されてしまい、十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなる(特に単相の金属酸化物が得られなくなる。)。また、同様の観点から、上記焼成温度としては300〜550℃であることが好ましく、350〜500℃であることがより好ましい。   In step (ii), the mixture after the heat treatment is baked. The temperature at the time of such baking is 200-550 degreeC. When the firing temperature is lower than the lower limit, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the upper limit is exceeded, formation of a plurality of crystal phases is promoted. In addition, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase cannot be obtained (in particular, a single-phase metal oxide cannot be obtained). Further, from the same viewpoint, the firing temperature is preferably 300 to 550 ° C, and more preferably 350 to 500 ° C.

また、このような焼成の時間としては、1〜8時間であることが好ましく、2〜6時間であることがより好ましい。このような焼成時間が前記下限未満では、十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、結晶構造のc軸方向の成長が促進されて、c軸の長さの平均値が120nmを超える金属酸化物が形成されてしまう傾向にある。   Moreover, as such baking time, it is preferable that it is 1 to 8 hours, and it is more preferable that it is 2 to 6 hours. If the firing time is less than the lower limit, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase tends not to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the crystal structure grows in the c-axis direction. The metal oxide having an average c-axis length exceeding 120 nm tends to be promoted.

このような焼成処理により、c軸方向への結晶成長を十分に抑制しながら、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を合成でき、金属酸化物のc軸方向の長さの平均値を10〜120nmの範囲内とすることが可能となるとともに、得られる金属酸化物の粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合を粒子数基準で50〜100%とすることが可能となり、上記一般式(1)で表される金属酸化物からなる本発明の排ガス浄化用触媒を得ることができる。   By such firing treatment, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase can be synthesized while sufficiently suppressing crystal growth in the c-axis direction, and the average value of the c-axis direction length of the metal oxide is 10 The ratio of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure of the obtained metal oxide particles in the range of 20 to 100 nm among the obtained metal oxide particles is based on the number of particles. Thus, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprising the metal oxide represented by the above general formula (1) can be obtained.

以上、本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明したが、次に、本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法として好適に利用することが可能な、本発明の第二の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。   As mentioned above, although the manufacturing method of the 1st catalyst for exhaust gas purification of this invention was demonstrated, next, it can utilize suitably as a method for manufacturing the catalyst for exhaust gas purification of this invention. A method for producing a second exhaust gas purifying catalyst will be described.

本発明の第二の排ガス浄化用触媒の製造方法は、化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とをボールミルして粉砕混合物を得る工程(I)と、
前記粉砕混合物を200〜550℃で焼成して上記本発明の排ガス浄化用触媒を得る工程(II)と、
を含むことを特徴とする方法である。このような本発明の第二の排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、上記本発明の排ガス浄化用触媒を効率よく製造することが可能となる。以下、工程(I)と工程(II)を分けて説明する。
The second method for producing a catalyst for exhaust gas purification according to the present invention comprises ball milling and grinding a first compound containing a metal element A that becomes a monovalent or divalent cation in a compound and a second compound containing Mn. Obtaining a mixture (I);
A step (II) of obtaining the exhaust gas purifying catalyst of the present invention by calcining the pulverized mixture at 200 to 550 ° C .;
It is the method characterized by including. According to the second method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present invention, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be efficiently produced. Hereinafter, step (I) and step (II) will be described separately.

先ず、工程(I)について説明する。工程(I)においては、前記第一化合物と前記第二化合物とをボールミルして粉砕混合物を得る。このような金属元素A、第一化合物及び第二化合物については、上述の本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法において説明したものと同様のものである。また、上記粉砕混合物中の金属元素Aのモル数とMnモル数との比([A]/[Mn]及び[A+2×A]/[Mn])の好適な条件は、上述の本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法において説明した混合物中の金属元素Aのモル数とMnモル数との比([A]/[Mn]及び[A+2×A]/[Mn])の好適な条件と同様のものである。 First, step (I) will be described. In step (I), the first compound and the second compound are ball milled to obtain a pulverized mixture. The metal element A, the first compound, and the second compound are the same as those described in the first method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention. Moreover, the suitable conditions of the ratio ([A] / [Mn] and [A 1 + 2 × A 2 ] / [Mn]) of the number of moles of metal element A and the number of moles of Mn in the pulverized mixture are as described above. The ratio between the number of moles of metal element A and the number of moles of Mn in the mixture described in the first method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present invention ([A] / [Mn] and [A 1 + 2 × A 2 ] / [Mn]) is the same as the preferred conditions.

また、工程(I)において採用するボールミルの方法としては、特に制限されず、回転ボールミル法、振動ボールミル法、遊星ボールミル法及び攪拌ボールミル法(アトライターとも呼ばれる。)等の公知のボールミルの方法を適宜採用することができる。このようなボールミルの方法の中でも、十分な運動エネルギーを与えることができるという観点から、回転ボールミル法、遊星ボールミル法を用いることが特に好ましい。   Further, the ball mill method employed in the step (I) is not particularly limited, and a known ball mill method such as a rotating ball mill method, a vibrating ball mill method, a planetary ball mill method, and a stirring ball mill method (also referred to as an attritor) is used. It can be adopted as appropriate. Among such ball mill methods, it is particularly preferable to use the rotating ball mill method and the planetary ball mill method from the viewpoint of providing sufficient kinetic energy.

このようなボールミルにおいては、前記第一化合物と前記第二化合物とを混合粉砕用のボールとともに容器(ポット)の中に入れて、その容器を回転運動等させることにより、前記第一化合物と前記第二化合物とを乾式で混合し粉砕して、粉砕混合物を得る。このようボールミルに際しては、粉砕混合物の粉末の平均粒子径が5〜1000nm(より好ましくは10〜500nm)となるようにしてボールミリングを施すことが好ましい。このような粉末の大きさが前記下限未満では混合するためのコストや時間が増大する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、前記第一化合物と前記第二化合物とが十分に混合されず、これを反応させた後に未反応成分が残る傾向にある。   In such a ball mill, the first compound and the second compound are placed in a container (pot) together with a ball for mixing and grinding, and the container is rotated, etc. The second compound is mixed with a dry method and pulverized to obtain a pulverized mixture. In such a ball mill, it is preferable to perform ball milling so that the average particle size of the powder of the pulverized mixture is 5 to 1000 nm (more preferably 10 to 500 nm). If the size of the powder is less than the lower limit, the cost and time for mixing tend to increase. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the first compound and the second compound are not sufficiently mixed. , Unreacted components tend to remain after the reaction.

このようなボールミルに用いるボールとしては、原料との反応性に乏しいという観点から、ジルコニア、アルミナ、メノウ及び窒化ケイ素のうちのいずれか一種の材料からなるボールを用いることが好ましい。また、このようなボールの大きさとしては、使用する容器の容量等によっても好適なものが異なるため、一概には言えないが、粉砕混合物の粉末の大きさを上記範囲とするという観点からは、直径が1〜50mm程度のものを使用することが好ましい。   As a ball used for such a ball mill, it is preferable to use a ball made of any one material of zirconia, alumina, agate and silicon nitride from the viewpoint of poor reactivity with the raw material. In addition, as for the size of such a ball, since a suitable one varies depending on the capacity of the container to be used, etc., it cannot be generally stated, but from the viewpoint that the size of the powder of the pulverized mixture is in the above range. It is preferable to use one having a diameter of about 1 to 50 mm.

また、このようなボールミルに用いる容器(ポット)は特に制限されず、公知の容器を適宜用いることができ、そのサイズや材質、形状等も製造する金属酸化物の量等に応じて適宜変更すればよい(例えば50〜10000mlの容量のステンレス製の容器やPP製の容器等を用いてもよい)。更に、このようなボールミルに際しては、市販のボールミル装置を適宜用いてもよい。   Further, the container (pot) used for such a ball mill is not particularly limited, and a known container can be used as appropriate, and its size, material, shape, etc. can be changed as appropriate according to the amount of metal oxide to be produced. (For example, a stainless steel container or PP container having a capacity of 50 to 10,000 ml may be used). Furthermore, in such a ball mill, a commercially available ball mill apparatus may be used as appropriate.

また、容器の回転数やミリング時間は、用いるボールの種類や目的とする粉砕混合物の粉末の平均粒子径の大きさ等によっても異なるものであることから、一概には言えず、用いる第一化合物等の種類等に応じて適宜決定すればよい。粉砕混合物の粉末の平均粒子径の大きさが前記範囲となるようにしてボールミルするという観点からは、例えば、容器の回転数を100〜1000rpmとして1〜10時間ボールミルする方法を採用してもよい。なお、このようなボールミル後においては、余分な金属元素Aを取り除くという観点から、得られた粉砕混合物を水により洗浄し、乾燥させた後に、後述の焼成処理(工程(II))に用いてもよい。   In addition, since the rotation speed and milling time of the container vary depending on the type of balls used and the average particle size of the target pulverized mixture powder, the first compound to be used cannot be generally stated. What is necessary is just to determine suitably according to the kind etc. of these. From the viewpoint of ball milling so that the average particle size of the powder of the pulverized mixture falls within the above range, for example, a method of ball milling for 1 to 10 hours at a rotation speed of the container of 100 to 1000 rpm may be employed. . In addition, after such a ball mill, from the viewpoint of removing excess metal element A, the obtained pulverized mixture is washed with water and dried, and then used for a firing treatment (step (II)) described later. Also good.

また、本発明においては、前述のようなボールミルを施すことで、c軸方向を結晶成長を十分に抑制しながら、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を合成できることから、後述の焼成時に金属酸化物の結晶構造のc軸方向の長さが適切なものとなり、これにより金属酸化物のc軸方向の長さの平均値を10〜130nmの範囲内とすることが可能となるとともに、得られる金属酸化物の一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合を粒子数基準で50〜100%とすることが可能となる。   Further, in the present invention, by performing the ball mill as described above, a metal oxide containing a hollandite type crystal phase can be synthesized while sufficiently suppressing crystal growth in the c-axis direction. The length in the c-axis direction of the crystal structure of the oxide becomes appropriate, which makes it possible to make the average value of the length in the c-axis direction of the metal oxide within the range of 10 to 130 nm. The proportion of primary particles having a crystal structure length in the range of 20 to 100 nm among the primary particles of the metal oxide to be produced can be 50 to 100% on the basis of the number of particles.

次に、工程(II)について説明する。工程(II)においては、前記粉砕混合物を200〜550℃で焼成して、上記本発明の排ガス浄化陽触媒を得る。   Next, process (II) is demonstrated. In step (II), the pulverized mixture is calcined at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purification positive catalyst of the present invention.

このような焼成温度は200〜550℃である。このような焼成温度が前記下限未満では十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなり、他方、前記上限を超えると、複数の結晶相の形成が促進されてしまい、十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなる(特に単相の金属酸化物が得られなくなる。)。また、同様の観点から、上記焼成温度としては300〜550℃であることが好ましく、350〜500℃であることがより好ましい。   Such a calcination temperature is 200-550 degreeC. When the firing temperature is lower than the lower limit, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the upper limit is exceeded, formation of a plurality of crystal phases is promoted. In addition, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase cannot be obtained (in particular, a single-phase metal oxide cannot be obtained). Further, from the same viewpoint, the firing temperature is preferably 300 to 550 ° C, and more preferably 350 to 500 ° C.

また、このような焼成の時間としては、1〜8時間であることが好ましく、2〜6時間であることがより好ましい。このような焼成時間が前記下限未満では、十分にホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を得ることができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、結晶構造のc軸方向の成長が促進されて、c軸の長さの平均値が120nmを超える金属酸化物が形成されてしまう傾向にある。   Moreover, as such baking time, it is preferable that it is 1 to 8 hours, and it is more preferable that it is 2 to 6 hours. If the firing time is less than the lower limit, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase tends not to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the crystal structure grows in the c-axis direction. The metal oxide having an average c-axis length exceeding 120 nm tends to be promoted.

このような焼成処理により、c軸方向への結晶成長を十分に抑制しながら、ホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物を合成でき、金属酸化物のc軸方向の長さの平均値を10〜120nmの範囲内とすることが可能となるとともに、得られる金属酸化物の粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合を粒子数基準で50〜100%とすることが可能となり、上記一般式(1)で表される金属酸化物からなる本発明の排ガス浄化用触媒を得ることができる。   By such firing treatment, a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase can be synthesized while sufficiently suppressing crystal growth in the c-axis direction, and the average value of the c-axis direction length of the metal oxide is 10 The ratio of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure of the obtained metal oxide particles in the range of 20 to 100 nm among the obtained metal oxide particles is based on the number of particles. Thus, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprising the metal oxide represented by the above general formula (1) can be obtained.

以上、本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法として好適に利用することが可能な、本発明の第一及び第二の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明したが、本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法は、上記本発明の第一及び第二の排ガス浄化用触媒の製造方法に制限されるものではなく、本発明の排ガス浄化用触媒を製造することが可能な方法であれば適宜利用することができる。   As described above, the first and second exhaust gas purification catalyst manufacturing methods of the present invention that can be suitably used as a method for manufacturing the exhaust gas purification catalyst of the present invention have been described. The method for producing the purification catalyst is not limited to the first and second exhaust gas purification catalyst production methods of the present invention, and the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be produced. Any method can be used as appropriate.

このような本発明の排ガス浄化用触媒を製造することが可能な他の方法としては、例えば、化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物を溶解した溶液(例えば水溶液)を、Mnの化合物(より好ましくは酸化物(MnO))に接触させた後に蒸発乾固して、前記第一化合物がMnの化合物に担持された金属酸化物前駆体を得た後、前記金属酸化物前駆体を200〜550℃で焼成して、上記本発明の排ガス浄化陽触媒を得る方法を利用してもよい。このような金属元素A、第一化合物は、上記本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法において説明したものと同様である。なお、第一化合物やMnの酸化物の使用量は、上記一般式(1)で表される金属酸化物が得られるように適宜変更すればよい。また、蒸発乾固する際の条件は特に制限されず、60〜120℃の温度条件で1〜12時間加熱して乾燥させてもよい。また、このようにして得られた混合物を焼成する際の条件は、上記本発明の第一の排ガス浄化用触媒の製造方法において採用する焼成条件と同様の条件とすることができる。このような方法によっても、本発明の排ガス浄化用触媒を製造することは可能である。 As another method capable of producing such an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, for example, a solution in which a first compound containing a metal element A that becomes a monovalent or divalent cation in a compound is dissolved. (For example, an aqueous solution) is contacted with a Mn compound (more preferably, an oxide (MnO 2 )) and then evaporated to dryness to obtain a metal oxide precursor in which the first compound is supported on the Mn compound. Thereafter, the metal oxide precursor may be calcined at 200 to 550 ° C. to obtain the exhaust gas purification positive catalyst of the present invention. Such metal element A and the first compound are the same as those described in the first method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention. In addition, what is necessary is just to change suitably the usage-amount of the oxide of a 1st compound or Mn so that the metal oxide represented by the said General formula (1) may be obtained. Moreover, the conditions in particular at the time of evaporating to dryness are not restrict | limited, You may dry by heating for 1 to 12 hours on 60-120 degreeC temperature conditions. The conditions for calcining the mixture thus obtained can be the same as the calcining conditions employed in the first method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention. It is possible to produce the exhaust gas purifying catalyst of the present invention also by such a method.

また、上述のような本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法(本発明の第一及び第二の排ガス浄化用触媒の製造方法を含む。)を実施することにより、上記一般式(1)で表される金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒を得ることができ、得られた金属酸化物においては、その細孔内に前記金属元素Aの陽イオンが配置された構造が形成される。このように、上記一般式(1)で表される金属酸化物を製造した後においては、金属元素Aと反応してAの塩を形成させることが可能な化合物(例えば、硝酸等)を用いて、かかる化合物が溶解した溶液(例えば水溶液)中に前記金属酸化物を添加して反応させることにより、金属元素Aの一部を塩として細孔内から除去することが可能であり、これにより、金属酸化物の細孔内に配置された金属元素Aの濃度を容易に調整することができる。   Further, by carrying out the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention as described above (including the first and second exhaust gas purifying catalysts of the present invention), the above general formula ( The exhaust gas purifying catalyst comprising the metal oxide represented by 1) can be obtained, and the obtained metal oxide has a structure in which the cations of the metal element A are arranged in the pores. The Thus, after manufacturing the metal oxide represented by the general formula (1), a compound (for example, nitric acid or the like) that can react with the metal element A to form a salt of A is used. In addition, by adding the metal oxide to a solution (for example, an aqueous solution) in which such a compound is dissolved and reacting, it is possible to remove a part of the metal element A from the pores as a salt, The concentration of the metal element A arranged in the pores of the metal oxide can be easily adjusted.

また、上述のような本発明の排ガス浄化用触媒を製造するための方法(本発明の第一及び第二の排ガス浄化用触媒の製造方法を含む。)を実施して上記一般式(1)で表される金属酸化物を製造した後においては、細孔内に存在する金属元素A(便宜上、以下、「金属元素A1」という。)とは違う種類の金属元素A(便宜上、以下、「金属元素A2」という。)を含む化合物を用いて、得られたる金属酸化物に対してイオン交換反応を進行せしめることにより、前記金属酸化物の細孔内に存在する金属元素A1のイオンの少なくとも一部を、金属元素A2のイオンと交換して、異なる種類の上記一般式(1)で表される金属酸化物を得ることも可能である。このような金属元素A2を含む化合物としては、イオン交換反応に利用できるものであればよく、特に制限されず、例えば、上述の第一化合物を適宜用いることもできる。また、このようなイオン交換反応の条件としては細孔内に存在する金属元素A1のイオンを金属元素A2のイオンに交換できる条件であればよく、特に制限されず、公知のイオン交換の方法を適宜利用することができる。このようにイオン交換反応を利用して異なる種類の金属酸化物を得る方法としては、例えば、先ず、CHCOONHを用いて、金属酸化物の細孔内に存在する金属元素A1の一部とNHとをイオン交換した後に、かかる金属酸化物を金属元素A2を含む化合物を溶解した溶液中に添加して反応させて、細孔内に存在するNHと金属元素A2のイオンとを交換して、細孔内にA2のイオンを配置して異なる種類の金属酸化物を得る方法や、得られた金属酸化物を金属元素A2を含む化合物を溶解した溶液中に添加して反応させることにより、細孔内に金属元素A2を配置して、A1のイオンの少なくとも一部を金属元素A2のイオンと交換して、異なる種類の金属酸化物を得る方法等を挙げることができる。なお、このような反応に用いる溶液の溶媒としては特に制限されず、例えば、水を用いてもよい。 In addition, the above-described method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (including the first and second exhaust gas purifying catalyst production methods of the present invention) is carried out to carry out the above general formula (1). After the production of the metal oxide represented by the following formula, a metal element A of a different type from the metal element A present in the pores (for convenience, hereinafter referred to as “metal element A1”) (for convenience, hereinafter referred to as “ By using a compound containing the metal element A2 ")), an ion exchange reaction is allowed to proceed with respect to the obtained metal oxide, whereby at least one of the ions of the metal element A1 present in the pores of the metal oxide. It is also possible to obtain a different kind of metal oxide represented by the general formula (1) by exchanging a part thereof with ions of the metal element A2. The compound containing such a metal element A2 is not particularly limited as long as it can be used for an ion exchange reaction. For example, the above-described first compound can be used as appropriate. The conditions for such an ion exchange reaction are not particularly limited as long as the ions of the metal element A1 existing in the pores can be exchanged for the ions of the metal element A2, and a known ion exchange method is used. It can be used as appropriate. As a method for obtaining different types of metal oxides using the ion exchange reaction as described above, for example, first, using CH 3 COONH 4 , a part of the metal element A1 existing in the pores of the metal oxide is used. After ion exchange between NH 4 and NH 4 , the metal oxide is added to a solution in which the compound containing the metal element A 2 is dissolved and reacted, so that NH 4 and ions of the metal element A 2 are present in the pores. A method of obtaining different types of metal oxides by exchanging A2 ions in the pores, or adding the obtained metal oxides to a solution in which a compound containing the metal element A2 is dissolved. Thus, a method of obtaining a different kind of metal oxide by arranging the metal element A2 in the pores and exchanging at least a part of the ions of A1 with the ions of the metal element A2 can be exemplified. In addition, it does not restrict | limit especially as a solvent of the solution used for such reaction, For example, you may use water.

以上、本発明の排ガス浄化用触媒について説明したが、次に、上記本発明の排ガス浄化用触媒を用いた本発明の排ガスの浄化方法について説明する。   The exhaust gas purification catalyst of the present invention has been described above. Next, the exhaust gas purification method of the present invention using the exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described.

本発明の排ガスの浄化方法は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に一酸化炭素を含む排ガスを接触せしめて、前記一酸化炭素を酸化して浄化することを特徴とする方法である。   The exhaust gas purification method of the present invention is a method characterized in that the exhaust gas containing carbon monoxide is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention to oxidize and purify the carbon monoxide.

このような一酸化炭素(CO)を含む排ガスを接触せしめる方法としては特に制限されず、例えば、排ガス管中に上記本発明の排ガス浄化用触媒を配置し、ガソリン車のエンジン、ディーゼルエンジン、燃料消費率の低い希薄燃焼式(リーンバーン)エンジン等の内燃機関から排出される排ガスを、排ガス管中において上記本発明の排ガス浄化用触媒に接触させる方法等を採用してもよい。   The method for bringing the exhaust gas containing carbon monoxide (CO) into contact with the exhaust gas is not particularly limited. For example, the exhaust gas purification catalyst of the present invention is disposed in an exhaust gas pipe, and the engine of a gasoline vehicle, diesel engine, fuel For example, a method of contacting exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a lean burn engine having a low consumption rate with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention in an exhaust gas pipe may be adopted.

また、本発明の排ガスの浄化方法は、酸素過剰雰囲気下において、COを含む排ガスを接触せしめて、COを浄化する方法に特に好適に利用できる。ここにいう「酸素過剰雰囲気」とは酸素の還元ガス成分に対する化学当量比が1以上である雰囲気をいう。このように本発明によれば、ディーゼルエンジン、燃料消費率の低い希薄燃焼式(リーンバーン)エンジンから排出される酸素過剰雰囲気の排ガスであっても、効率よく浄化することができる。   In addition, the exhaust gas purification method of the present invention can be particularly suitably used for a method of purifying CO by contacting exhaust gas containing CO in an oxygen-excess atmosphere. As used herein, “oxygen-excess atmosphere” refers to an atmosphere having a chemical equivalent ratio of oxygen to reducing gas component of 1 or more. As described above, according to the present invention, even an exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere discharged from a diesel engine or a lean burn engine having a low fuel consumption rate can be efficiently purified.

また、このようにして排ガスを浄化させる際に、本発明の排ガス浄化用触媒は単独であるいは他の材料とともに、基材等に担持せしめて利用してもよい。このような基材としては特に制限されず、排ガス浄化用の触媒を担持するために用いることが可能な公知の基材を適宜利用することができる。また、このようにして排ガスを浄化させる際には、より効率よく排ガスを浄化するという観点から、上記本発明の排ガス浄化用触媒を他の触媒と組み合わせて用いてもよい。このような他の触媒としては、特に制限されず、公知の触媒(例えば、NOx還元触媒、NOx吸蔵還元型(NSR触媒)、NOx選択還元触媒(SCR触媒)、酸化触媒等)を適宜用いることができる。   Further, when purifying exhaust gas in this way, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be used alone or with other materials supported on a base material. Such a substrate is not particularly limited, and a known substrate that can be used for supporting a catalyst for exhaust gas purification can be appropriately used. Further, when purifying the exhaust gas in this manner, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be used in combination with another catalyst from the viewpoint of more efficiently purifying the exhaust gas. Such other catalyst is not particularly limited, and a known catalyst (for example, NOx reduction catalyst, NOx occlusion reduction type (NSR catalyst), NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst), oxidation catalyst, etc.) is appropriately used. Can do.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、KMnO(和光純薬工業社製の商品名「過マンガン酸カリウム」)4.74gと、Mn(AC)・4HO(和光純薬工業社製の商品名「酢酸マンガン(II)四水和物」)11.01gとを乳鉢にて十分に混合して混合物([モル比]K:Mn=4:10)を得た。次に、前記混合物を空気中、80℃で4時間加熱して熟成させて試料を得た。その後、前記試料を500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。次いで、乾燥後の試料を500℃にて4時間焼成し、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化用触媒(A)を得た。
Example 1
First, KMnO 4 (Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd. under the trade name "Potassium permanganate") 4.74 g and, Mn (AC) 2 · 4H 2 O ( Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd. under the trade name "manganese acetate (II ) Tetrahydrate ”) 11.01 g was sufficiently mixed in a mortar to obtain a mixture ([molar ratio] K: Mn = 4: 10). Next, the mixture was aged by heating in air at 80 ° C. for 4 hours to obtain a sample. Thereafter, the sample was washed 4 times with 500 mL of distilled water and dried for 12 hours. Next, the dried sample was calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst (A) composed of metal oxide particles.

(実施例2)
先ず、ボールミル用の装置として日陶科学株式会社製の商品名「ANZ−605」を用い、KMnO(和光純薬工業社製の商品名「過マンガン酸カリウム」)4.74gと、Mn(AC)・4HO(和光純薬工業社製の商品名「酢酸マンガン(II)四水和物」)11.01gとを、直径10mmのアルミナ製のボール(130個使用)とともに、容量1Lのポリプロピレン(PP)製の容器に入れ、室温で前記容器を120rpmの条件で6時間回転させてボールミルし、粉砕混合物の粉末([モル比]K:Mn=4:10)を得た。次に、前記粉砕混合物を500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。次いで、前記粉砕混合物を500℃にて4時間焼成し、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化用触媒(B)を得た。
(Example 2)
First, the product name “ANZ-605” manufactured by Nippon Ceramics Co., Ltd. was used as an apparatus for the ball mill, and 4.74 g of KMnO 4 (trade name “potassium permanganate” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) AC) 2 · 4H 2 O (Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd. under the trade name "manganese (II) acetate tetrahydrate" and) 11.01 g, with alumina balls having a diameter of 10 mm (130 pieces are used), the capacity The container was placed in a 1 L polypropylene (PP) container, and the container was rotated at 120 rpm for 6 hours at room temperature and ball milled to obtain a powder of a pulverized mixture ([molar ratio] K: Mn = 4: 10). Next, the pulverized mixture was washed with 500 mL of distilled water four times and dried for 12 hours. Next, the pulverized mixture was calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst (B) composed of metal oxide particles.

(実施例3)
先ず、CHCOOK(和光純薬工業社製の商品名「酢酸カリウム」)1.42gを100mLの蒸留水に溶解した溶解液を得た後、かかる溶解液中にMnO(中央電気工業株式会社製の商品名「CMD−K200」)10gを浸して混合物([モル比]K:Mn=13:100)を得た。次に、前記混合物を100℃にて3時間加熱し、水を蒸発させて、試料を得た。次いで、前記試料を110℃にて24時間の加熱条件で乾燥した後、500℃にて4時間焼成し、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化用触媒(C)を得た。
(Example 3)
First, after obtaining a solution obtained by dissolving 1.42 g of CH 4 COOK (trade name “potassium acetate” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 100 mL of distilled water, MnO 2 (Chuo Electric Industrial Co., Ltd.) was added to the solution. 10 g of company-made trade name “CMD-K200”) was immersed to obtain a mixture ([molar ratio] K: Mn = 13: 100). Next, the mixture was heated at 100 ° C. for 3 hours to evaporate water and obtain a sample. Next, the sample was dried at 110 ° C. under heating conditions for 24 hours, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst (C) composed of metal oxide particles.

(実施例4)
先ず、実施例1で採用した方法と同様にして金属酸化物の粒子(排ガス浄化用触媒(A))を得た。次に、得られた金属酸化物の粒子を、10質量%の濃度で硝酸が溶解した200mLの水溶液中に投入し、80℃にて5時間加熱処理した。なお、このような処理により、加熱処理前の金属酸化物の細孔内に存在していたKの一部が塩(硝酸塩)として除去される。次いで、前記水溶液から加熱処理後の金属酸化物の粒子を回収し、500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。そして、このようにして得られた金属酸化物の粒子を、そのまま排ガス浄化用触媒(D)とした。
Example 4
First, metal oxide particles (exhaust gas purifying catalyst (A)) were obtained in the same manner as in Example 1. Next, the obtained metal oxide particles were put into a 200 mL aqueous solution in which nitric acid was dissolved at a concentration of 10% by mass, and heat-treated at 80 ° C. for 5 hours. In addition, by such a process, some K which existed in the pore of the metal oxide before heat processing is removed as a salt (nitrate). Next, the metal oxide particles after the heat treatment were collected from the aqueous solution, washed 4 times with 500 mL of distilled water, and dried for 12 hours. The metal oxide particles thus obtained were used as they were as an exhaust gas purification catalyst (D).

(実施例5)
先ず、実施例1で採用した方法と同様にして金属酸化物の粒子(排ガス浄化用触媒(A))を得た。次に、得られた金属酸化物の粒子を、0.05mol/Lの濃度でNaCOが溶解した100mLの水溶液中に投入し、室温(25℃)にて5時間静置した。なお、このような処理により、加熱処理前の金属酸化物中のKの一部がNaとイオン交換される(イオン交換反応)。次いで、前記水溶液から加熱処理後の金属酸化物の粒子を回収し、500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。そして、このようにして得られた金属酸化物の粒子を、そのまま排ガス浄化用触媒(E)とした。
(Example 5)
First, metal oxide particles (exhaust gas purifying catalyst (A)) were obtained in the same manner as in Example 1. Next, the obtained metal oxide particles were put into a 100 mL aqueous solution in which Na 2 CO 3 was dissolved at a concentration of 0.05 mol / L, and allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 5 hours. In addition, by such a process, some K in the metal oxide before heat processing is ion-exchanged with Na (ion exchange reaction). Next, the metal oxide particles after the heat treatment were collected from the aqueous solution, washed 4 times with 500 mL of distilled water, and dried for 12 hours. The metal oxide particles thus obtained were directly used as an exhaust gas purifying catalyst (E).

(実施例6)
先ず、実施例1で採用した方法と同様にして金属酸化物の粒子(排ガス浄化用触媒(A))を得た。次に、得られた金属酸化物の粒子を、0.2mol/Lの濃度で(CHCOOH)Baが溶解した100mLの水溶液中に投入し、室温(25℃)にて5時間静置した。なお、このような処理により、加熱処理前の金属酸化物中のKの一部がBaとイオン交換される(イオン交換反応)。次いで、前記水溶液から加熱処理後の金属酸化物の粒子を回収し、500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。そして、このようにして得られた金属酸化物の粒子を、そのまま排ガス浄化用触媒(F)とした。
(Example 6)
First, metal oxide particles (exhaust gas purifying catalyst (A)) were obtained in the same manner as in Example 1. Next, the obtained metal oxide particles were put into a 100 mL aqueous solution in which (CH 3 COOH) 2 Ba was dissolved at a concentration of 0.2 mol / L, and allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 5 hours. did. In addition, by such a process, some K in the metal oxide before heat processing is ion-exchanged with Ba (ion exchange reaction). Next, the metal oxide particles after the heat treatment were collected from the aqueous solution, washed 4 times with 500 mL of distilled water, and dried for 12 hours. The metal oxide particles thus obtained were used as they were as an exhaust gas purification catalyst (F).

(実施例7)
先ず、実施例1で採用した方法と同様にして金属酸化物の粒子(排ガス浄化用触媒(A))を得た。次に、得られた金属酸化物の粒子を、0.2mol/Lの濃度でCHCOONHが溶解した100mLの水溶液中に投入し、室温(25℃)にて5時間静置した(第一処理)。なお、このような第一処理により、加熱処理前の金属酸化物中のKの一部がNHとイオン交換される(イオン交換反応)。次いで、前記水溶液から第一処理後の金属酸化物の粒子(Kの一部がNHにイオン交換された粒子)を回収した後、500mLの蒸留水で4回洗った。そして、洗浄後の金属酸化物の粒子を、0.2mol/Lの濃度でCa(NO・4HOが溶解した水溶液(100mL)中に投入し、室温(25℃)にて5時間静置した(第二処理)。なお、このような第二処理により、第二処理前の金属酸化物中のNHがCaとイオン交換される(イオン交換反応)。次いで、前記水溶液から第二処理後の金属酸化物の粒子を回収した後、500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させた。そして、このようにして得られた金属酸化物の粒子を、そのまま排ガス浄化用触媒(G)とした。
(Example 7)
First, metal oxide particles (exhaust gas purifying catalyst (A)) were obtained in the same manner as in Example 1. Next, the obtained metal oxide particles were put into a 100 mL aqueous solution in which CH 3 COONH 4 was dissolved at a concentration of 0.2 mol / L, and allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 5 hours. One process). Incidentally, such a first process, a portion of the K in the metal oxide before the heat treatment is NH 4 ion exchange (ion exchange reaction). Subsequently, the metal oxide particles after the first treatment (particles in which part of K was ion-exchanged with NH 4 ) were collected from the aqueous solution, and then washed with 500 mL of distilled water four times. Then, the washed metal oxide particles are put into an aqueous solution (100 mL) in which Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O is dissolved at a concentration of 0.2 mol / L, and 5 ° C. at room temperature (25 ° C.). Allowed to stand for a second time (second treatment). Incidentally, such a second process, the second process NH 4 before the metal oxide is Ca ion exchange (ion exchange reaction). Next, after collecting the metal oxide particles after the second treatment from the aqueous solution, the particles were washed 4 times with 500 mL of distilled water and dried for 12 hours. The metal oxide particles thus obtained were used as they were as an exhaust gas purification catalyst (G).

(実施例8)
第二加熱処理の際に利用する水溶液を、0.2mol/Lの濃度でCa(NO・4HOが溶解した水溶液(100mL)から0.1mol/Lの濃度でCHCOOLiが溶解した水溶液(100mL)中に変更した以外は実施例7と同様にして、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化陽触媒(H)を得た。なお、前記金属酸化物の粒子においてはイオン交換反応により細孔内にLiが導入されている。
(Example 8)
The aqueous solution used for the second heat treatment is CH 3 COOLi at a concentration of 0.1 mol / L from an aqueous solution (100 mL) in which Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O is dissolved at a concentration of 0.2 mol / L. Exhaust gas purification positive catalyst (H) composed of metal oxide particles was obtained in the same manner as in Example 7, except that the solution was changed to a dissolved aqueous solution (100 mL). In the metal oxide particles, Li is introduced into the pores by an ion exchange reaction.

(実施例9)
試料を得る際の加熱温度(熟成工程における加熱温度)を80℃から40℃に変更した以外は実施例1と同様にして、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化陽触媒(I)を得た。
Example 9
Exhaust gas purification positive catalyst (I) made of metal oxide particles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature at the time of obtaining the sample (heating temperature in the aging step) was changed from 80 ° C. to 40 ° C. .

(実施例10)
KMnOの使用量を4.74gから7.11gに変更し、且つ、Mn(AC)・4HOの使用量を11.01gから7.34gに変更して、混合物中のKとMのモル比が6:10となるようにした以外は実施例1と同様にして、金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化陽触媒(J)を得た。
(Example 10)
The amount of KMnO 4 used was changed from 4.74 g to 7.11 g, and the amount of Mn (AC) 2 .4H 2 O was changed from 11.01 g to 7.34 g. Exhaust gas purification positive catalyst (J) made of metal oxide particles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the molar ratio was 6:10.

(比較例1)
先ず、27.5gのMn(NOを50mlの蒸留水に溶解した溶解液中に、酢酸を12.5ml加えた後、更に、16.6gのKMnOを375mlの蒸留水に溶解した水溶液を添加し、混合して、混合液を得た。次に、得られた混合液を還流で24時間加熱した。これにより前記混合液中に沈殿物が形成された。次いで、前記混合液から前記沈殿物をろ過により取り出し、500mLの蒸留水で4回洗い、12時間乾燥させて試料を得た。次に、乾燥後の試料を500℃にて4時間焼成し、比較のための金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化用触媒(K)を得た。
(Comparative Example 1)
First, 12.5 ml of acetic acid was added to a solution obtained by dissolving 27.5 g of Mn (NO 3 ) 2 in 50 ml of distilled water, and then 16.6 g of KMnO 4 was further dissolved in 375 ml of distilled water. An aqueous solution was added and mixed to obtain a mixed solution. The resulting mixture was then heated at reflux for 24 hours. Thereby, a precipitate was formed in the mixed solution. Next, the precipitate was taken out from the mixed solution by filtration, washed 4 times with 500 mL of distilled water, and dried for 12 hours to obtain a sample. Next, the dried sample was calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst (K) composed of metal oxide particles for comparison.

(比較例2)
試料を得る際の加熱温度(熟成工程における加熱温度)を80℃から160℃に変更した以外は実施例1と同様にして、比較のための金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化陽触媒(L)を得た。
(Comparative Example 2)
Exhaust gas purification positive catalyst (L) made of metal oxide particles for comparison in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature at the time of obtaining the sample (heating temperature in the aging step) was changed from 80 ° C. to 160 ° C. )

(比較例3)
KMnOの使用量を4.74gから1.19gに変更し、Mn(AC)・4HOの使用量を11.01gから16.51gに変更して、混合物中のKとMnのモル比が1:10となるようにした以外は実施例1と同様にして、比較のための金属酸化物の粒子からなる排ガス浄化陽触媒(M)を得た。
(Comparative Example 3)
The amount of KMnO 4 used was changed from 4.74 g to 1.19 g, the amount of Mn (AC) 2 .4H 2 O used was changed from 11.01 g to 16.51 g, and the moles of K and Mn in the mixture were changed. Exhaust gas purification positive catalyst (M) composed of metal oxide particles for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio was 1:10.

(比較例4)
1.91gのAgMnOを320mlの蒸留水に溶解した溶解液中に、3mlの硝酸を加えた後、2.25gのMn(NOを添加し、溶解して、混合液を得た。次に、得られた混合液を120℃にて6時間熟成させて沈殿を形成せしめた。次いで、前記混合液から固形分(沈殿物)をろ過して回収し、得られた固形分を蒸留水で5回洗った。その後、前記固形分を大気中、12時間放置して乾燥させた。その後、乾燥した固形分を500℃にて4時間焼成して、金属酸化物の粒子からなる比較のための排ガス浄化用触媒(N)を得た。
(Comparative Example 4)
After adding 3 ml of nitric acid to a solution obtained by dissolving 1.91 g of AgMnO 4 in 320 ml of distilled water, 2.25 g of Mn (NO 3 ) 2 was added and dissolved to obtain a mixed solution. . Next, the obtained mixed solution was aged at 120 ° C. for 6 hours to form a precipitate. Next, the solid (precipitate) was collected by filtration from the mixed solution, and the obtained solid was washed five times with distilled water. Thereafter, the solid content was left to dry in the atmosphere for 12 hours. Thereafter, the dried solid was calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst (N) made of metal oxide particles for comparison.

(比較例5)
MnO(中央電気工業株式会社製の商品名「CMD−K200」)を準備し、かかるMnOからなる金属酸化物の粒子を、そのまま排ガス浄化用触媒(O)とした。
(Comparative Example 5)
MnO 2 (trade name “CMD-K200” manufactured by Chuo Denki Kogyo Co., Ltd.) was prepared, and the metal oxide particles composed of MnO 2 were directly used as an exhaust gas purification catalyst (O).

[実施例1〜10及び比較例1〜5で得られた排ガス浄化用触媒の特性の評価]
<透過型電子顕微鏡(TEM)による測定>
実施例1〜3及び実施例9〜10、並びに、比較例1〜4で得られた各金属酸化物を透過型電子顕微鏡(TEM)により測定した。このような測定の結果として、実施例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図1〜3に示し、比較例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図4〜6に示す。
[Evaluation of characteristics of exhaust gas purification catalysts obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5]
<Measurement by transmission electron microscope (TEM)>
Each metal oxide obtained in Examples 1 to 3 and Examples 9 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 was measured with a transmission electron microscope (TEM). As a result of such measurement, transmission electron microscope (TEM) photographs of the metal oxide obtained in Example 1 are shown in FIGS. 1 to 3, and a transmission electron microscope of the metal oxide obtained in Comparative Example 1 is shown. (TEM) photographs are shown in FIGS.

また、透過型電子顕微鏡(TEM)測定の結果に基づいて、実施例1〜10及び比較例1で得られた金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向の平均長さをそれぞれ求めた。なお、このような一次粒子の結晶構造のc軸方向の平均長さは、測定した各実施例及び各比較例ごとに100個の金属酸化物の一次粒子のc軸方向の長さを測定し、その平均値を計算することにより求めた。結果を表1に示す。   Moreover, based on the result of the transmission electron microscope (TEM) measurement, the average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxides obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 was determined. . In addition, the average length in the c-axis direction of the crystal structure of such primary particles is obtained by measuring the length in the c-axis direction of 100 metal oxide primary particles for each measured Example and each Comparative Example. The average value was calculated. The results are shown in Table 1.

さらに、透過型電子顕微鏡(TEM)測定の結果に基づいて、実施例1〜10及び比較例1で得られた金属酸化物の一次粒子のうち、c軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある粒子の割合を求めた。なお、平均値を求めるために測定した金属酸化物の一次粒子の数は各実施例及び各比較例ごとに100個とした。結果を表1に示す。   Furthermore, among the primary particles of the metal oxides obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, based on the results of transmission electron microscope (TEM) measurement, the length in the c-axis direction is in the range of 20 to 100 nm. The proportion of particles in In addition, the number of primary particles of the metal oxide measured for obtaining the average value was 100 for each example and each comparative example. The results are shown in Table 1.

なお、実施例4〜8で得られた各金属酸化物の粒子は、実施例1で得られた金属酸化物の粒子を用いて、その細孔内の金属元素の濃度を変更するかあるいは細孔内の金属元素のイオン交換反応等を行って得られたものであり、一次粒子のc軸方向の平均長さや、c軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある粒子の割合は実施例1で得られた金属酸化物の粒子と同じ値となる。そのため、実施例4〜8で得られた金属酸化物の粒子(排ガス浄化用触媒(D)〜(H)に関しては、実施例1で得られた金属酸化物の透過型電子顕微鏡(TEM)測定の結果に基づいて、一次粒子のc軸方向の平均長さと、c軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある粒子の割合を求めた。   The metal oxide particles obtained in Examples 4 to 8 were prepared by changing the concentration of the metal element in the pores using the metal oxide particles obtained in Example 1 or fine particles. The average length of primary particles in the c-axis direction and the proportion of particles having a length in the c-axis direction in the range of 20 to 100 nm are obtained by performing an ion exchange reaction of metal elements in the pores. The value is the same as that of the metal oxide particles obtained in Example 1. Therefore, the metal oxide particles (exhaust gas purification catalysts (D) to (H)) obtained in Examples 4 to 8 were measured by transmission electron microscope (TEM) of the metal oxide obtained in Example 1. Based on the results, the average length of the primary particles in the c-axis direction and the proportion of particles having a length in the c-axis direction in the range of 20 to 100 nm were determined.

表1に示す結果からも明らかなように、実施例1〜10で得られた金属酸化物においては、金属酸化物の一次粒子のc軸方向の長さの平均がいずれも120nm以下であり且つc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある粒子の割合も50〜100%の範囲内となっていた。これに対して、表1に示す結果からも明らかなように、比較例1で得られた金属酸化物においては、一次粒子のc軸方向の長さの平均値が120nmを超える値となっていた。また、比較例1で得られた金属酸化物においては、c軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある粒子の割合が50%未満となっていた。なお、実施例1及び比較例1において最終的な焼成の条件が同じであることを考慮すれば、焼成前の工程において、比較例1で採用しているように湿式で混合・熟成する工程を採用した場合には、熟成工程においてc軸方向の成長速度が速くなってしまうことが分かった。   As is clear from the results shown in Table 1, in the metal oxides obtained in Examples 1 to 10, the average length in the c-axis direction of the primary particles of the metal oxide is 120 nm or less and The proportion of particles having a length in the c-axis direction in the range of 20 to 100 nm was also in the range of 50 to 100%. On the other hand, as is clear from the results shown in Table 1, in the metal oxide obtained in Comparative Example 1, the average value of the lengths of the primary particles in the c-axis direction exceeds 120 nm. It was. In the metal oxide obtained in Comparative Example 1, the proportion of particles having a length in the c-axis direction in the range of 20 to 100 nm was less than 50%. In addition, considering that the final firing conditions are the same in Example 1 and Comparative Example 1, the step of mixing and aging in a wet manner as employed in Comparative Example 1 in the step before firing is performed. When it was adopted, it was found that the growth rate in the c-axis direction was increased in the aging process.

<誘導結合プラズマ(ICP)分析>
実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた金属酸化物に対して、それぞれ誘導結合プラズマ(ICP)分析を行った。このような測定の結果を表2に示す。なお、表2においては、上記一般式(1)中の金属元素Aごとのxの値を示す。また、実施例6及び7に関しては、1価の陽イオンとなる金属元素Aと2価の陽イオンとなる金属元素Aとが共存していることから、1価の陽イオンとなる金属元素Aのxの値を「x」とし、2価の陽イオンとなる金属元素Aのxの値をxとして、式:A=(x+2×x)を計算し、求められたAの値を表2に示す。
<Inductively coupled plasma (ICP) analysis>
Inductively coupled plasma (ICP) analysis was performed on the metal oxides obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. The results of such measurement are shown in Table 2. In Table 2, the value of x for each metal element A in the general formula (1) is shown. In Examples 6 and 7, since the metal element A that becomes a monovalent cation and the metal element A that becomes a divalent cation coexist, the metal element A that becomes a monovalent cation. The value of x of “x 1 ” and the value of x of the metal element A that is a divalent cation is x 2 , and the formula: A T = (x 1 + 2 × x 2 ) was calculated and found. Table 2 shows the values of AT .

<X線回折(XRD)による測定>
実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた金属酸化物に対して、X線回折(XRD)分析を行って、結晶構造を測定した。このような測定の結果を表2に示す。
<Measurement by X-ray diffraction (XRD)>
X-ray diffraction (XRD) analysis was performed on the metal oxides obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, and the crystal structure was measured. The results of such measurement are shown in Table 2.

表2に示す結果からも明らかなように、実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた金属酸化物はいずれも、ホランダイト型の結晶相を含有する金属酸化物であることが確認された。なお、実施例9においてはMnの相が確認されたが、X線回折から得られた
X線回折パターンに基づいて各結晶相のメインピークからホランダイト型の結晶相のメインピークのピーク面積の存在比率の指標を算出したところ、ホランダイト型の結晶相の存在比率の指標は91質量%となっていた。また、実施例1〜10においては、一般式(1):AMn16(Aは、酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素である。)で表されるホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物であり、前記Aが1価の陽イオンの場合には不等式:x≦1.65に示す条件を満たしており、前記Aとして1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合には、不等式:A≦1.65に示す条件を満たしていた。他方、比較例2〜3で得られた金属酸化物においては、金属元素AとしてKを含むものであるが、上記一般式(1)中のxの値が1.69以上の値となっており、金属元素Aの濃度が高いものとなっていた。なお、実施例1及び比較例2においては焼成前の熟成工程以外は同じ工程であることから、熟成工程において高温(160℃)の温度条件で加熱した場合には、細孔内における金属元素A(カリウム(K))の含有比率が高くなってしまい、目的とする金属酸化物(上記一般式(1)で表される金属酸化物)を形成することができないことが分かった。
As is clear from the results shown in Table 2, it was confirmed that all of the metal oxides obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 were metal oxides containing a hollandite type crystal phase. It was done. In Example 9, the phase of Mn 2 O 3 was confirmed. Based on the X-ray diffraction pattern obtained from the X-ray diffraction, the main peak of each hollandite crystal phase was changed from the main peak of each crystal phase. When the index of the area ratio was calculated, the index of the ratio of the hollandite-type crystal phase was 91% by mass. In Examples 1-10, the general formula (1): A x Mn 8 O 16 (A is a monovalent or divalent metal element serving as cations in the oxide.) Represented by It is a metal oxide containing a hollandite-type crystal phase, and when A is a monovalent cation, the inequality: x ≦ 1.65 is satisfied, and A is a monovalent cation. When a metal element and a metal element that becomes a divalent cation coexist, the condition shown by the inequality: A T ≦ 1.65 was satisfied. On the other hand, in the metal oxides obtained in Comparative Examples 2 to 3, the metal element A contains K, but the value of x in the general formula (1) is 1.69 or more, The concentration of the metal element A was high. Since Example 1 and Comparative Example 2 are the same steps except the aging step before firing, when heated at a high temperature (160 ° C.) in the aging step, the metal element A in the pores It turned out that the content rate of (potassium (K)) becomes high and the target metal oxide (metal oxide represented by the said General formula (1)) cannot be formed.

[排ガス浄化用触媒(A)〜(O)の特性の評価]
実施例1〜10及び比較例1〜5で得られた排ガス浄化用触媒(A)〜(O)をそれぞれ用い、各触媒のCO酸化性能を測定した。このようなCO酸化性能の測定に際しては、先ず、固定床流通式反応装置を用い、排ガス浄化用触媒(1.0g)を内径15mmの反応管に充填した。次に、200℃(一定)の温度条件下、前記排ガス浄化用触媒に対して、下記表3に示す組成のリーンガスを5L/分の流量で供給し、前記排ガス浄化用触媒に接触する前のガス(入りガス:前記リーンガス)及び前記排ガス浄化用触媒に接触した後のガス(出ガス)中のCO濃度を連続ガス分析計を用いて測定し、定常状態における入りガス中のCO濃度と出ガス中のCO濃度とからCO浄化率を算出した。
[Evaluation of characteristics of exhaust gas purification catalysts (A) to (O)]
Using the exhaust gas purifying catalysts (A) to (O) obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5, the CO oxidation performance of each catalyst was measured. In measuring such CO oxidation performance, first, a fixed bed flow reactor was used to fill a reaction tube having an inner diameter of 15 mm with an exhaust gas purification catalyst (1.0 g). Next, a lean gas having a composition shown in Table 3 below is supplied at a flow rate of 5 L / min to the exhaust gas purifying catalyst under a temperature condition of 200 ° C. (constant), and before contacting the exhaust gas purifying catalyst. The CO concentration in the gas (inlet gas: lean gas) and the gas (outgas) after contacting the exhaust gas purifying catalyst was measured using a continuous gas analyzer, and the CO concentration in the input gas in the steady state and the output The CO purification rate was calculated from the CO concentration in the gas.

このようなCO酸化性能の測定結果(実施例1〜10及び比較例1〜5で得られた排ガス浄化用触媒(A)〜(O)のCO浄化率の結果)を図7に示す。なお、図7中の記号(A)〜(O)は、それぞれ実施例1〜10及び比較例1〜5で得られた排ガス浄化用触媒(A)〜(O)の種類を示す記号(触媒の種類を示す記号)である。   The measurement results of such CO oxidation performance (results of CO purification rates of the exhaust gas purification catalysts (A) to (O) obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5) are shown in FIG. Symbols (A) to (O) in FIG. 7 are symbols (catalysts) indicating the types of exhaust gas purifying catalysts (A) to (O) obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5, respectively. Is a symbol indicating the type).

図7に示す結果からも明らかなように、上記一般式(1)で表され、金属元素Aが1価の陽イオンの場合には式中のxが不等式:x≦1.65に示す条件を満たし且つ前記Aとして1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合には、不等式:A≦1.65に示す条件を満たすホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物であり、しかも、一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さが10〜120nmであり、且つ、一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が粒子数を基準として50〜100%である金属酸化物からなる本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1〜10)においては、いずれもCOを十分に酸化して浄化しており、高度なCO酸化性能を有するものであることが分かった。これに対して、式中のxの値が1.688以上の値となっていた比較例2〜3で得られた金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒のCOの酸化性能は低いものであった。また、一次粒子の平均長さが120nmを超えており且つ一次粒子のうちの結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が50%未満であった比較例1で得られた金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒のCOの酸化性能も十分なものではなかった。このような結果から、金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さが10〜120nmであり、前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合(粒子数を基準)が50〜100%であるような、アスペクト比(粒子のc軸方向の長さと、c軸と垂直な方向の長さの比)が十分に低く且つ十分に均一な金属酸化物からなる本発明の排ガス浄化用触媒においては、酸化活性の高いc軸と垂直な面(結晶の(110)面)の存在比率が十分に高いものとなることから、優れたCO等の酸化性能が発揮されるものと推察される。 As is clear from the results shown in FIG. 7, when the metal element A is a monovalent cation represented by the general formula (1), x is an inequality: x ≦ 1.65 And a metal element which becomes a monovalent cation and a metal element which becomes a divalent cation coexist as A, a hollandite type crystal satisfying the condition represented by the inequality A T ≦ 1.65 It is a metal oxide containing a phase, and the average length of the crystal structure of the primary particles in the c-axis direction is 10 to 120 nm, and the length of the crystal structure of the primary particles in the c-axis direction is 20 to In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 1 to 10) comprising a metal oxide in which the proportion of primary particles in the range of 100 nm is 50 to 100% on the basis of the number of particles, CO is sufficiently oxidized. Purifying and advanced CO oxidation It was found to be one having a capacity. On the other hand, the oxidation performance of CO of the exhaust gas purifying catalyst made of the metal oxide obtained in Comparative Examples 2 to 3 in which the value of x in the formula was 1.688 or more was low. It was. In addition, a comparative example in which the average length of primary particles exceeds 120 nm and the proportion of primary particles in the c-axis direction of the crystal structure in the primary particles in the range of 20 to 100 nm is less than 50%. The CO oxidation performance of the exhaust gas purifying catalyst comprising the metal oxide obtained in 1 was not sufficient. From these results, the average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and among the primary particles of the metal oxide, the length in the c-axis direction of the crystal structure is Aspect ratio (ratio of the length in the c-axis direction of the particle to the length in the direction perpendicular to the c-axis) such that the proportion of primary particles in the range of 20 to 100 nm (based on the number of particles) is 50 to 100%. ) Is sufficiently low and the catalyst for exhaust gas purification of the present invention comprising a sufficiently uniform metal oxide has a sufficiently high abundance ratio of the plane (crystal (110) plane) perpendicular to the c-axis having high oxidation activity Therefore, it is presumed that excellent oxidation performance such as CO is exhibited.

以上説明したように、本発明によれば、低温条件下においてもCOを十分に酸化して浄化することが可能な優れたCO酸化性能を有する排ガス浄化用触媒、並びに、それを用いた排ガス浄化方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, an exhaust gas purification catalyst having excellent CO oxidation performance capable of sufficiently oxidizing and purifying CO even under low temperature conditions, and exhaust gas purification using the same It becomes possible to provide a method.

したがって、本発明の排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法は、自動車のエンジン等の内燃機関から排出されるCOを含む排ガスを浄化するための触媒及びそのような排ガスを浄化するための方法等として特に有用である。
Therefore, the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying method of the present invention are particularly suitable as a catalyst for purifying exhaust gas containing CO discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine and a method for purifying such exhaust gas. Useful.

Claims (7)

粒子状の金属酸化物からなる排ガス浄化用触媒であって、
前記金属酸化物が、下記一般式(1):
Mn16 (1)
[式(1)中、Aは、Ag以外の金属元素であって酸化物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素であり、
xは、酸化物中において前記Aが1価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦1.65に示す条件を満たす数値を示し、他方、前記Aが2価の陽イオンとなる場合には不等式:x≦0.825に示す条件を満たす数値を示し、
Aとして酸化物中において1価の陽イオンとなる金属元素と2価の陽イオンとなる金属元素とが共存する場合においては、1価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xと、2価の陽イオンとなる金属元素Aに関するxの値xとが不等式:(x+2×x)≦1.65に示す条件を満たす。]
で表される一次元細孔構造を有するホランダイト型の結晶相を含む金属酸化物であり、
前記金属酸化物の一次粒子の結晶構造のc軸方向における平均長さが10〜120nmであり、且つ、
前記金属酸化物の一次粒子のうち、結晶構造のc軸方向の長さが20〜100nmの範囲にある一次粒子の割合が粒子数を基準として50〜100%であること、
を特徴とする排ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purifying catalyst comprising a particulate metal oxide,
The metal oxide has the following general formula (1):
A x Mn 8 O 16 (1)
[In Formula (1), A is a metal element other than Ag, and is a metal element that becomes a monovalent or divalent cation in the oxide,
x represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 1.65 when A is a monovalent cation in the oxide, while x is a divalent cation. Represents a numerical value satisfying the condition shown in the inequality: x ≦ 0.825,
In the case where a metal element that becomes a monovalent cation and a metal element that becomes a divalent cation coexist in the oxide as A, the value x 1 of x relating to the metal element A that becomes a monovalent cation and , divalent and value x 2 of x about the metal element a comprising a cation inequality: (x 1 + 2 × x 2) satisfies the conditions shown in ≦ 1.65. ]
A metal oxide containing a hollandite-type crystal phase having a one-dimensional pore structure represented by:
The average length in the c-axis direction of the crystal structure of the primary particles of the metal oxide is 10 to 120 nm, and
Of the primary particles of the metal oxide, the proportion of primary particles having a length in the c-axis direction of the crystal structure in the range of 20 to 100 nm is 50 to 100% based on the number of particles,
An exhaust gas purifying catalyst characterized by.
前記金属元素Aが、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas according to claim 1, wherein the metal element A is at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, and Ba. Purification catalyst. 前記金属元素AがKであることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2, wherein the metal element A is K. 化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とを乾式で物理混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を30〜150℃の温度で1〜8時間加熱した後、200〜550℃で焼成して請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
A step of physically mixing a first compound containing a metal element A which becomes a monovalent or divalent cation in the compound and a second compound containing Mn to obtain a mixture;
After heating the said mixture at the temperature of 30-150 degreeC for 1 to 8 hours, baking at 200-550 degreeC, and obtaining the catalyst for exhaust gas purification as described in any one of Claims 1-3,
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
化合物中において1価又は2価の陽イオンとなる金属元素Aを含む第一化合物と、Mnを含む第二化合物とをボールミルして粉砕混合物を得る工程と、
前記粉砕混合物を200〜550℃で焼成して請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
Ball milling a first compound containing a metal element A that becomes a monovalent or divalent cation in the compound and a second compound containing Mn to obtain a pulverized mixture;
Calcining the pulverized mixture at 200 to 550 ° C to obtain the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
前記ボールミルに、ジルコニア、アルミナ、メノウ及び窒化ケイ素のうちのいずれか一種の材料からなるボールを用いることを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   6. The method for producing an exhaust gas purification catalyst according to claim 5, wherein a ball made of any one of zirconia, alumina, agate, and silicon nitride is used for the ball mill. 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒に一酸化炭素を含む排ガスを接触せしめて、前記一酸化炭素を酸化して浄化することを特徴とする排ガス浄化方法。   An exhaust gas purification method comprising contacting an exhaust gas containing carbon monoxide with the exhaust gas purification catalyst according to claim 1 to oxidize and purify the carbon monoxide.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543964A (en) * 1999-05-07 2002-12-24 ロディア・シミ Compounds which can be used as NOx traps, combining two compositions based on manganese and another element selected from alkali, alkaline earth and rare earth, and their use in the treatment of exhaust gases
JP2003521370A (en) * 2000-02-07 2003-07-15 ロディア テレ ラレ A method for catalytically reducing nitrogen oxide emissions using manganese.
JP2007038073A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning exhaust gas
JP2007527783A (en) * 2004-02-04 2007-10-04 バッテル メモリアル インスティチュート Sulfur oxide adsorbent and emission control
JP2012196653A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toyota Central R&D Labs Inc Catalyst carrier, catalyst for purifying exhaust gas using the same, and method of purifying exhaust gas using the catalyst

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543964A (en) * 1999-05-07 2002-12-24 ロディア・シミ Compounds which can be used as NOx traps, combining two compositions based on manganese and another element selected from alkali, alkaline earth and rare earth, and their use in the treatment of exhaust gases
JP2003521370A (en) * 2000-02-07 2003-07-15 ロディア テレ ラレ A method for catalytically reducing nitrogen oxide emissions using manganese.
JP2007527783A (en) * 2004-02-04 2007-10-04 バッテル メモリアル インスティチュート Sulfur oxide adsorbent and emission control
JP2007038073A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning exhaust gas
JP2012196653A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toyota Central R&D Labs Inc Catalyst carrier, catalyst for purifying exhaust gas using the same, and method of purifying exhaust gas using the catalyst

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014021608; C. WANG et al.: 'Surface structure sensitivity of manganese oxides for low-temperature selective catalytic reduction' Applied Catalysis B: Environmental , 2011, 101, 598-605. *
JPN6014021611; D. PORTEHAULT et al.: 'Morphology Control of Cryptomelane Type MnO2 Nanowires by Soft Chemistry. Growth Mechanisms in Aqueo' Chem. Mater. , 2007, 19, 5410-5417. *
JPN6014021614; G. G. XIA et al.: 'Efficient Stable Catalysts for Low Temperature Carbon Monoxide Oxidation' Journal of Catalysis , 1999, 185, 91-105. *
JPN6014021618; J. LUO et al.: 'Total oxidation of volatile organic compounds with hydrophobic cryptomelane-type octahedral molecula' Microporous and Mesoporous Materials , 2000, 35-36, 209-217. *

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