JP2013132580A - 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1)リン酸アルミニウム焼成体上に、
Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持してなる、排ガス浄化用触媒であって、
前記リン酸アルミニウム焼成体が、トリディマイト型結晶構造を有し、そして前記リン酸アルミニウム焼成体の、300nm以下の累積細孔分布に対する、10nm以下の累積細孔分布の割合が、20%以上である、排ガス浄化用触媒。
(2)所定のpH範囲になるように調整した水溶液から得たリン酸アルミニウムを所定の温度で所定の時間焼成してリン酸アルミニウム焼成体を得る工程と、
前記リン酸アルミニウム焼成体上に、Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持させる工程と、
を含んでなる、排ガス用浄化触媒の製造方法。
【選択図】図2
Description
この対応策として、内燃機関においては、排ガス浄化用触媒が用いられる。この排ガス浄化用触媒において、排ガス中のハイドロカーボン(以下、HCと略記することもある。)、COおよび窒素酸化物を効率的に浄化するために、触媒成分としてPt、Pd、Rh等の白金族元素などを含め種々の触媒が使用されている。
(1)リン酸アルミニウム焼成体上に、
Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持してなる、排ガス浄化用触媒であって、
前記リン酸アルミニウム焼成体が、トリディマイト型結晶構造を有し、そして前記リン酸アルミニウム焼成体の、300nm以下の累積細孔分布に対する、10nm以下の累積細孔分布の割合が、約20%以上である、排ガス浄化用触媒。
(2)前記白金族金属が、Pdである、(1)に記載の排ガス浄化用触媒。
(3)pHが3.5〜4.5になるように調整した水溶液から得たリン酸アルミニウムを約1000℃〜約1200℃の温度で約2時間以上焼成してリン酸アルミニウム焼成体を得る工程と、
前記リン酸アルミニウム焼成体上に、Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持させる工程と、
を含んでなる、排ガス用浄化触媒の製造方法。
前記白金族金属が、Pdである、(3)に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
累積細孔分布とは、0超〜所定の孔径までの細孔のdV/dlog10(D)(ただし、Vは細孔の容積であり、Dは細孔の直径である。)の積分値をいい、本明細書中では、細孔のdV/dlog10(D)の、0超から300nm以下までの積分値が100%、すなわち1となるように、正規化している。
(a)所定のpHのリン酸アルミニウム水溶液から得たリン酸アルミニウムを所定の温度で所定の時間焼成する方法、
(b)リン酸アルミニウム焼成体を製造するに際して、アルミニウムイオンに対して、リン酸イオンを過剰量加えて、未反応のリン酸イオンを生成物中に残留させる方法、
(c)リン酸アルミニウム焼成体の製造原料中に、所望の細孔径を生成できる直径を有するオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂等の熱可塑性樹脂などの発泡剤を混合させて、焼成工程で発泡剤を焼失させる方法など、広範な方法を用いることができる。
硝酸アルミニウム9水和物(製造メーカー:和光純薬工業(株))をイオン交換水に溶解させ、このアルミニウム水溶液に85wt%リン酸を加えた。これに対し28wt%アンモニア水を滴下し、pHが3.5〜4.5になるように調整して12時間室温で攪拌した。この時点で溶液は白濁していた。
この白濁液を遠心分離器で沈殿と上澄みに分離し、沈殿をイオン交換水で2回精製した。これを120℃で12時間乾燥した。乾燥物を解砕して、1050℃(実施例1)、1100℃(実施例2)で5時間焼成した。放冷後、焼成物を解砕しリン酸アルミニウム焼成体の粉末を得た。
一方、Pdナノ粒子の担持は含侵法により行った。Pd源としてPVP(ポリビニルピロリドン)保護Pdコロイド(Pd粒径2nm)を用いた。Pdナノ粒子の担持量は担体に対し0.5wt%となるようにした。上記リン酸アルミニウム焼成体の粉末をイオン交換水に分散し、これに上記Pdナノ粒子のコロイドを加えた。攪拌しながら120〜150℃に昇温し溶媒を蒸発させた。得られた乾燥物を解砕して500℃で2時間焼成した。放冷後、焼成物を解砕し触媒粉末を得た。
0.5モルの硝酸アルミニウム9水和物(製造メーカー:和光純薬工業(株)、及び0.7モルのリン酸を1000mlの水に溶解した。この溶液に、よく攪拌しながら、10質量%アンモニア水をゆっくりと滴下してpH4.5とした。生じた白色沈殿を、遠心分離機を用いて水で洗浄し、100℃で24時間乾燥させた。得られた試料をアルミナるつぼに入れ、ふたをし、マッフル炉を用いて空気中で、1000℃で、5時間焼成してリン酸アルミニウム焼成体の粉末を得た。
また、得られた焼成体の粉末を1000℃で5時間熱処理した後のBET比表面積は、102m2/g、Al/Pの平均値は1.01であった。
リン酸アルミニウムの焼成温度を、500℃とした点を除き上記(製造例1)の方法によって、0.5wt%Pd担持AlPO4触媒の粉末を得て、比較例2のサンプルとした。
比表面積−細孔分布測定装置(メーカー名:Micrometrics社、型番:ASAP2010)を用いて、定容法によるガス吸着法により、サンプル粉末:0.15gを用いて、350℃、10mmHg以下で前処理した後、使用ガス:N2を用いて、液体N2温度(−196℃)で測定を行った。次に吸脱着等温線を求め、log微分細孔容積分布(dV/d(log10D)を算出した。
触媒粉末を2tの圧力を加えた後、これを粉砕して得られた直径3mm程度の顆粒を評価サンプルとした。これをリッチ/リーンの切り替え可能なガス流通式恒温炉に入れ、ガス雰囲気を周期的に変えながら1000℃、5時間の熱処理を施した(エージング処理)。
実施例1、2および比較例1で得られたリン酸アルミニウム焼成体の粉末をX線回折計器(メーカー名:(株)リガク、型番:RINT)で測定したところ、トリディマイト型結晶構造を有するリン酸アルミニウム焼成体の生成が確認された。
表1に得られたリン酸アルミニウム焼成体の材料物性を、そして表2にそれらにPdが担持された触媒の性能を示す。
なお、比表面積は、BET法により測定した。
Claims (4)
- リン酸アルミニウム焼成体上に、
Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持してなる、排ガス浄化用触媒であって、
前記リン酸アルミニウム焼成体が、トリディマイト型結晶構造を有し、そして前記リン酸アルミニウム焼成体の、300nm以下の累積細孔分布に対する、10nm以下の累積細孔分布の割合が、20%以上である、排ガス浄化用触媒。 - 前記白金族金属が、Pdである、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- pHが3.5〜4.5になるように調整した水溶液から得たリン酸アルミニウムを1000℃〜1200℃の温度で2時間以上焼成してリン酸アルミニウム焼成体を得る工程と、
前記リン酸アルミニウム焼成体上に、Pt、Rd、Pdからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持させる工程と、
を含んでなる、排ガス用浄化触媒の製造方法。 - 前記白金族金属が、Pdである、請求項3に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
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