JP2013180235A - Catalyst for cleaning exhaust gas and method for producing the catalyst - Google Patents

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

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve diffusibility of the exhaust gas inside a catalyst particle constituting a catalyst layer.SOLUTION: A catalyst (1) for cleaning exhaust gas: includes a plurality of catalyst units (8) each including a noble metal particle (3) and a noble metal particle-supporting anchor particle (4); and the catalyst particles (2) containing a clathrate material (6) including the plurality of the catalyst units (8) and parting the catalyst units from one another. A plurality of pores (7) are present inside the secondary particle of the catalyst particle (2). Further, the mode value of a frequency distribution of ratios of major axes (D) to minor axes (L) (D/L) in the cross sections of pores (7) is ≥2.0. The total value of the pore volume of pores having 0.1-10 μm pore size in the plurality of catalyst particles (2) is ≥0.5 cc/g.

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。詳細には、本発明は、触媒粒子の二次粒子内における排気ガスの拡散性を向上させることができる排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst capable of improving the diffusibility of exhaust gas in secondary particles of catalyst particles and a method for producing the same.

自動車等に搭載される排ガス浄化触媒として、排気ガス中に含まれる有害ガス(炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx))を酸化又は還元する三元触媒が知られている。そして、近年の環境意識の高まりから、自動車等から排出される排気ガス規制がより一層強化されており、それに伴い三元触媒の改良が進められている。   As an exhaust gas purification catalyst mounted on automobiles, etc., a three-way catalyst that oxidizes or reduces harmful gases (hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NOx)) contained in exhaust gas is known. It has been. Due to the recent increase in environmental awareness, regulations on exhaust gas emitted from automobiles and the like have been further strengthened, and the three-way catalyst has been improved accordingly.

このような排ガス浄化触媒では、ハニカム担体などの耐火性無機担体の内面に排気ガスを浄化するための触媒層が形成されている。そして、従来の排ガス浄化触媒では、触媒層内における排気ガスの拡散性を向上させるため、触媒層の内部に細孔を形成している(例えば、特許文献1参照)。つまり、特許文献1では触媒粉末間に細孔を形成することにより、触媒層内のガス拡散性を向上させ、貴金属と排気ガスとの接触率を上げることにより、浄化性能を向上させている。   In such an exhaust gas purification catalyst, a catalyst layer for purifying exhaust gas is formed on the inner surface of a refractory inorganic carrier such as a honeycomb carrier. And in the conventional exhaust gas purification catalyst, in order to improve the diffusibility of the exhaust gas in the catalyst layer, pores are formed inside the catalyst layer (see, for example, Patent Document 1). In other words, Patent Document 1 improves the gas diffusibility in the catalyst layer by forming pores between the catalyst powders, and improves the purification performance by increasing the contact rate between the noble metal and the exhaust gas.

特開2008−279428号公報JP 2008-279428 A

しかしながら、触媒層内のガス拡散性をさらに向上させ、貴金属と排気ガスとの接触率を高めるためには、触媒層内の空隙率をより向上させる必要がある。そのため、触媒層だけでなく、触媒層を構成する触媒粒子の内部にも細孔を形成する必要性が生じてきた。特に、特許文献1の排ガス浄化触媒では貴金属が触媒粒子の内部にも存在するため、触媒粒子内部の空隙率を向上させる必要があった。   However, in order to further improve the gas diffusibility in the catalyst layer and increase the contact rate between the noble metal and the exhaust gas, it is necessary to further improve the porosity in the catalyst layer. Therefore, it has become necessary to form pores not only in the catalyst layer but also in the catalyst particles constituting the catalyst layer. In particular, in the exhaust gas purification catalyst of Patent Document 1, since noble metals are also present inside the catalyst particles, it is necessary to improve the porosity inside the catalyst particles.

また、触媒粒子内部の細孔の大きさはナノメートルオーダーからサブミクロンオーダーである。そして、この領域の細孔容積は主に使用する材料の物性に大きく起因し、さらに触媒基材の製造時の焼成温度や合成方法等により決まることが多い。このため、触媒基材の材料の種類を固定した場合、細孔容積を大きくコントロールすることは非常に難しかった。   The size of the pores inside the catalyst particles is on the order of nanometers to submicrons. The pore volume in this region largely depends on the physical properties of the material used, and is often determined by the firing temperature at the time of production of the catalyst substrate, the synthesis method, and the like. For this reason, when the kind of material of the catalyst base is fixed, it is very difficult to control the pore volume greatly.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、触媒層を構成する触媒粒子内部における排気ガスの拡散性を向上させることができる排ガス浄化触媒及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art. And the objective of this invention is providing the exhaust gas purification catalyst which can improve the diffusibility of the exhaust gas inside the catalyst particle | grains which comprise a catalyst layer, and its manufacturing method.

本発明の第一の態様に係る排ガス浄化触媒は、貴金属粒子と貴金属粒子を担持するアンカー粒子とを含む複数の触媒ユニットと、複数の触媒ユニットを内包し、かつ、触媒ユニット同士を互いに隔てる包接材とを含有する触媒粒子を備える。そして、触媒粒子の二次粒子の内部には複数の細孔が存在し、細孔の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2.0以上である。更に、複数の触媒粒子における、細孔径が0.1〜10μmの範囲の細孔に係る細孔容積の合計値が0.5cc/g以上である。   The exhaust gas purifying catalyst according to the first aspect of the present invention includes a plurality of catalyst units including noble metal particles and anchor particles supporting the noble metal particles, a package containing the plurality of catalyst units, and separating the catalyst units from each other. Catalyst particles containing the contact material are provided. A plurality of pores exist inside the secondary particles of the catalyst particles, and the mode of the frequency distribution regarding the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of the pores. Is 2.0 or more. Furthermore, in the plurality of catalyst particles, the total value of the pore volumes related to the pores having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 μm is 0.5 cc / g or more.

本発明の第二の態様に係る排ガス浄化触媒の製造方法は、前記触媒ユニットを、包接材の前駆体と、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が2.0以上である消失材とを含有したスラリーに混合し、乾燥及び焼成する工程を有する。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to the second aspect of the present invention, the catalyst unit includes a precursor of an inclusion material, and a ratio of a major axis (D) to a minor axis (L) in a cross section (D / L). Is mixed with a slurry containing an extinguisher that is 2.0 or more, and is dried and fired.

本発明の排ガス浄化触媒は、伸長形状を有する複数の細孔が形成されている。そのため、細孔同士が繋がり、触媒粒子の二次粒子中でのガス拡散経路が増加するため、排気ガスの拡散性を向上させることができる。さらに、伸長形状の細孔と増加した細孔容積の相乗効果により、高い排気ガス浄化性能が得られる。   The exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a plurality of elongated pores. Therefore, the pores are connected to each other, and the gas diffusion path in the secondary particles of the catalyst particles is increased, so that the diffusibility of the exhaust gas can be improved. Furthermore, a high exhaust gas purification performance is obtained by the synergistic effect of the elongated pores and the increased pore volume.

図1は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化触媒を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention. 図2は、上記排ガス浄化触媒に含有される触媒粒子を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing catalyst particles contained in the exhaust gas purification catalyst. 図3は、排ガス浄化触媒内の細孔の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)の測定方法を説明するための顕微鏡写真である。図3(a)は、排ガス浄化触媒における触媒粒子の二次粒子の拡大写真である。図3(b)は、図3(a)の顕微鏡写真を二値化処理した図である。FIG. 3 is a photomicrograph for explaining a method of measuring the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of the pores in the exhaust gas purification catalyst. FIG. 3A is an enlarged photograph of secondary particles of catalyst particles in the exhaust gas purification catalyst. FIG. 3B is a diagram obtained by binarizing the micrograph of FIG. 図4(a)〜(c)は、排ガス浄化触媒内の細孔における長径及び短径を説明するための概略図である。4A to 4C are schematic diagrams for explaining the major axis and minor axis of the pores in the exhaust gas purification catalyst. 図5は、排気耐久試験前の複合粒子の平均粒子径Daと包接材の平均細孔径Dbの比Da/Dbを横軸に、排気耐久試験後のCeOの結晶成長比及びPtの表面積を縦軸にして、これらの関係を示すグラフである。FIG. 5 shows the ratio Da / Db between the average particle diameter Da of the composite particles before the exhaust durability test and the average pore diameter Db of the clathrate, and the CeO 2 crystal growth ratio and the surface area of Pt after the exhaust durability test. It is a graph which shows these relationships by making ordinate the vertical axis. 図6は、貴金属の粒子径と表面積との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the particle diameter and surface area of the noble metal. 図7は、貴金属の粒子径と原子数及び表面積との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the particle diameter, the number of atoms, and the surface area of the noble metal. 図8(a)は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化触媒構造体を示す斜視図である。図8(b)は、図8(a)の符号Bの部分を拡大した概略図である。Fig.8 (a) is a perspective view which shows the exhaust gas purification catalyst structure which concerns on embodiment of this invention. FIG. 8B is an enlarged schematic diagram of a portion indicated by reference sign B in FIG. 図9(a)は、消失材を焼失する前の触媒前駆体を示す概略図である、図9(b)は、消失材を焼失した後の排ガス浄化触媒を示す概略図である。FIG. 9A is a schematic view showing the catalyst precursor before the lost material is burned out. FIG. 9B is a schematic view showing the exhaust gas purification catalyst after the lost material is burned out. 図10は、実施例1と比較例1の触媒における細孔の頻度分布を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the frequency distribution of pores in the catalysts of Example 1 and Comparative Example 1. 図11(a)は、実施例1の触媒のSEM写真である。図11(b)は、比較例1の触媒のSEM写真である。FIG. 11A is an SEM photograph of the catalyst of Example 1. FIG. FIG. 11B is an SEM photograph of the catalyst of Comparative Example 1. 図12は、実施例1及び2並びに比較例1〜3における細孔容積とHC転化率との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the pore volume and the HC conversion rate in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3.

車両用排ガス浄化触媒において、触媒層内のガス拡散性の向上は、加速時など高空間速度条件下で、活性点である貴金属粒子と排気ガスとの接触率を上げることに繋がる。そのため、触媒層内のガス拡散性の向上は、触媒性能の向上に必須の条件である。   In a vehicle exhaust gas purification catalyst, the improvement in gas diffusibility in the catalyst layer leads to an increase in the contact rate between noble metal particles, which are active sites, and exhaust gas under high space velocity conditions such as during acceleration. Therefore, improvement of gas diffusibility in the catalyst layer is an essential condition for improvement of catalyst performance.

そして、排ガス浄化触媒におけるガス拡散性を向上させる手法は、主に2つに分けられる。1つ目は触媒層内の細孔容積の拡大である。例えば、触媒層内の細孔容積は、触媒層を構成する触媒粒子のサイズを大きくすることで、間接的に粒子間空隙を拡大し、細孔容積を増加させることができる。また、触媒層の製造過程における最終焼成時などで消失する高分子材料などの造孔材を用いて触媒層に直接空隙を生成することにより、細孔容積を増加させることができる。そして、このようにして形成される触媒層の細孔サイズは数ミクロンオーダーであり、主に水銀ポロシメータ等で細孔径及び細孔容積を測定することが可能である。   And the method of improving the gas diffusibility in an exhaust gas purification catalyst is mainly divided into two. The first is expansion of the pore volume in the catalyst layer. For example, the pore volume in the catalyst layer can increase the pore volume by indirectly expanding the interparticle voids by increasing the size of the catalyst particles constituting the catalyst layer. Moreover, the pore volume can be increased by generating voids directly in the catalyst layer using a pore-forming material such as a polymer material that disappears at the time of the final firing in the production process of the catalyst layer. The pore size of the catalyst layer thus formed is on the order of several microns, and the pore diameter and pore volume can be measured mainly with a mercury porosimeter or the like.

そして、ガス拡散性を向上させる手法の2つ目は、本発明の主眼である、触媒粒子個々の内部に存在する細孔の容積の拡大である。以下、このような手法を適用した本発明の排ガス浄化触媒の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   And the 2nd method of improving gas diffusivity is expansion of the volume of the pore which exists in the inside of each catalyst particle | grain which is the main point of this invention. Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification catalyst of the present invention to which such a technique is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

[排ガス浄化触媒]
図1に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化触媒1(以下、触媒ともいう。)は、図2に示す触媒粒子2を複数備えている。つまり、排ガス浄化触媒1は、触媒粒子2の二次粒子(凝集体)からなるものである。そして、触媒粒子2は、図1及び図2に示す包接構造を有する。具体的には、触媒粒子2は、貴金属粒子3とアンカー粒子4とを含有している。アンカー粒子4は、貴金属粒子3のアンカー材として貴金属粒子3を表面に担持している。さらに触媒粒子2は、貴金属粒子3とアンカー粒子4との複合粒子5を包接し、隣接する複合粒子5の間を互いに隔てる包接材6を含有する。
[Exhaust gas purification catalyst]
As shown in FIG. 1, an exhaust gas purification catalyst 1 (hereinafter also referred to as a catalyst) according to this embodiment includes a plurality of catalyst particles 2 shown in FIG. That is, the exhaust gas purification catalyst 1 is composed of secondary particles (aggregates) of the catalyst particles 2. And the catalyst particle 2 has the inclusion structure shown in FIG.1 and FIG.2. Specifically, the catalyst particles 2 contain noble metal particles 3 and anchor particles 4. The anchor particle 4 carries the noble metal particle 3 on the surface as an anchor material for the noble metal particle 3. Further, the catalyst particles 2 contain an inclusion material 6 that encloses the composite particles 5 of the noble metal particles 3 and the anchor particles 4 and separates the adjacent composite particles 5 from each other.

触媒粒子2では、貴金属粒子3とアンカー粒子4とが接触して担持することにより、アンカー粒子4が化学的結合のアンカー材として作用し、貴金属粒子3の移動を抑制する。また、貴金属粒子3が担持されたアンカー粒子4を包接材6で覆い、内包する形態とすることにより、貴金属粒子3が包接材6により隔てられた区画を越えて移動することを物理的に抑制する。さらに、包接材6により隔てられた区画内にアンカー粒子4を含むことにより、包接材6により隔てられた区画を越えてアンカー粒子4同士が接触し凝集することを抑制する。これによって、アンカー粒子4が凝集することを防止するだけでなく、アンカー粒子4に担持された貴金属粒子3同士が凝集することも防止できる。その結果、触媒粒子2は、製造コストや環境負荷を大きくすることなく、貴金属粒子3の凝集による触媒活性の低下を抑制することができる。また、アンカー粒子4による貴金属粒子3の活性向上効果を維持することができる。   In the catalyst particles 2, the noble metal particles 3 and the anchor particles 4 are brought into contact with each other, whereby the anchor particles 4 act as an anchor material for chemical bonding and suppress the movement of the noble metal particles 3. Further, by covering the anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3 with the inclusion material 6 and enclosing them, the physical movement of the noble metal particles 3 beyond the section separated by the inclusion material 6 can be confirmed. To suppress. Further, by including the anchor particles 4 in the section separated by the enclosure material 6, the anchor particles 4 are prevented from contacting and aggregating beyond the section separated by the enclosure material 6. This not only prevents the anchor particles 4 from aggregating, but also prevents the noble metal particles 3 supported on the anchor particles 4 from aggregating. As a result, the catalyst particles 2 can suppress a decrease in catalyst activity due to the aggregation of the noble metal particles 3 without increasing the manufacturing cost and the environmental load. Moreover, the activity improvement effect of the noble metal particle 3 by the anchor particle 4 can be maintained.

このように、貴金属粒子3及びアンカー粒子4の両方が包接材6で内包されることにより、貴金属粒子3の凝集を抑制することが可能となる。ただ、貴金属粒子3及びアンカー粒子4の周囲が包接材6により覆われることから、排気ガスが活性点である貴金属粒子3に到達し難くなる可能性がある。   Thus, it becomes possible to suppress aggregation of the noble metal particles 3 by enclosing both the noble metal particles 3 and the anchor particles 4 with the inclusion material 6. However, since the surroundings of the noble metal particles 3 and the anchor particles 4 are covered with the inclusion material 6, the exhaust gas may not easily reach the noble metal particles 3 that are active points.

これに対し、本実施形態の排ガス浄化触媒1では、触媒粒子2の二次粒子の内部に、伸長した細孔7が形成されている。その結果、複合粒子5の周囲に排気ガスが到達しやすくなる。さらに後述のように、包接材6には複数の微細孔6aが存在することから、活性点である貴金属粒子3に対し排気ガスが接触しやすくなり、浄化性能を向上させることが可能となる。   On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst 1 of the present embodiment, elongated pores 7 are formed inside the secondary particles of the catalyst particles 2. As a result, the exhaust gas easily reaches around the composite particles 5. Further, as will be described later, since the inclusion material 6 has a plurality of fine holes 6a, the exhaust gas easily comes into contact with the noble metal particles 3 which are active points, and the purification performance can be improved. .

より詳細に説明すると、本実施形態の排ガス浄化触媒では、触媒粒子2の二次粒子の内部に形成された細孔7が、円筒形や直方体、円盤状など、球に対し伸長した形状となっている。このため、二次粒子の径、重量及び細孔容積を一定とした場合、球状に比べ伸長形状の場合には細孔同士の接点が相対的に増加する。つまり、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が1の細孔が二次粒子内に均等に分布している状態に比べ、当該比(D/L)が1を超えるシンメトリーでない細孔が二次粒子内に均等に分布している状態では、細孔同士の接点が増加する。この接点の数は、細孔の断面形状における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に対し指数的に増加する。その結果、細孔間の繋がりが増大することから、二次粒子の内部に存在する触媒粒子2の貴金属粒子3に対し、より排気ガスが到達しやすくなる。そのため、触媒粒子2における活性点と排気ガスとの接触率が上昇し、触媒性能が向上する。   More specifically, in the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, the pores 7 formed in the secondary particles of the catalyst particles 2 have a shape that extends with respect to a sphere, such as a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped, or a disc shape. ing. For this reason, when the diameter, weight, and pore volume of the secondary particles are constant, the contacts between the pores relatively increase in the case of an elongated shape as compared with the spherical shape. That is, the ratio (D / L) compared to the state where the pores having a ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of 1 are evenly distributed in the secondary particles. In a state where non-symmetry pores exceeding 1 are evenly distributed in the secondary particles, the contacts between the pores increase. The number of contacts increases exponentially with respect to the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross-sectional shape of the pores. As a result, since the connection between the pores increases, it becomes easier for the exhaust gas to reach the noble metal particles 3 of the catalyst particles 2 existing inside the secondary particles. Therefore, the contact rate between the active sites in the catalyst particles 2 and the exhaust gas is increased, and the catalyst performance is improved.

そして、本実施形態において、触媒粒子2の二次粒子内の細孔7の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2.0以上であることが好ましい。つまり、触媒粒子2の二次粒子の内部に存在する全細孔7に関し、細孔径(短径)に対して細孔長(長径)が2倍以上のものが最も多く存在していることが好ましい。これにより、細孔間の接点がより増加するため、二次粒子内での排気ガスの拡散性が向上する。また、二次粒子内でのガス拡散性が向上するため、たとえ二次粒子の粒子径が増大したとしても、二次粒子内部の貴金属粒子と排気ガスとの接触率を向上させることができる。   In this embodiment, the mode of the frequency distribution regarding the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of the pores 7 in the secondary particles of the catalyst particle 2 is 2. It is preferably 0 or more. That is, with respect to all the pores 7 present in the secondary particles of the catalyst particle 2, those having a pore length (major axis) of more than twice the pore diameter (minor axis) are most often present. preferable. Thereby, since the contact between pores increases more, the diffusibility of the exhaust gas in a secondary particle improves. Moreover, since the gas diffusibility in the secondary particles is improved, even if the particle diameter of the secondary particles is increased, the contact ratio between the noble metal particles inside the secondary particles and the exhaust gas can be improved.

なお、触媒粒子2の二次粒子の内部には、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が2.0以上である長細孔が複数存在し、当該長細孔同士は連通していることが好ましい。つまり、前記長細孔同士が接触していることが好ましい。これにより、二次粒子内での排気ガスの拡散性が大幅に向上し、二次粒子内部の貴金属粒子と排気ガスとが効率的に接触することができる。   In addition, a plurality of long pores having a ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of 2.0 or more exist in the secondary particles of the catalyst particle 2, It is preferable that the long pores communicate with each other. That is, the long pores are preferably in contact with each other. Thereby, the diffusibility of the exhaust gas in the secondary particles is greatly improved, and the noble metal particles inside the secondary particles and the exhaust gas can efficiently contact each other.

なお、細孔7の頻度分布の最頻値は2以上であることが好ましいが、最頻値は2以上10以下であることがより好ましく、2以上5以下であることが特に好ましい。細孔7の最頻値が10を超える場合であっても本願発明の効果を得ることができるが、最頻値が10を超える場合では二次粒子内の細孔を基点として二次粒子の破壊が生じ、二次粒子の粒子径が必要以上に微小化する虞がある。なお、細孔7の最頻値が10以下、特に5以下である場合には、二次粒子の破壊の発生をより抑制することが可能となる。   The mode value of the frequency distribution of the pores 7 is preferably 2 or more, but the mode value is more preferably 2 or more and 10 or less, and particularly preferably 2 or more and 5 or less. The effect of the present invention can be obtained even when the mode value of the pores exceeds 10. However, when the mode value exceeds 10, the pores in the secondary particles are based on the pores in the secondary particles. There is a possibility that destruction occurs and the particle diameter of the secondary particles is made smaller than necessary. In addition, when the mode value of the pores 7 is 10 or less, particularly 5 or less, it is possible to further suppress the occurrence of destruction of secondary particles.

ここで、触媒粒子2の二次粒子の内部に形成された細孔7の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)の頻度分布は、次のように求めることができる。
(1)まず、後述する排ガス浄化触媒構造体を切断し、樹脂により包埋し、図3(a)のように二次粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像する。このとき、当該構造体における触媒層の上端部、中央部及び下端部等に測定点が偏らないよう複数撮像することが望ましい。また、各構造体中でも複数のセルを撮影することが望ましい。なお、触媒粒子内部の細孔を観察するために、ミクロトーム処理を行い、超薄膜切片を作成することで、より明瞭に断面画像を得ることが可能である
(2)次に、触媒粒子の二次粒子を拡大する。つまり、SEM像の倍率を上げ、二次粒子中の細孔の長径及び短径が測定可能な倍率にする。
(3)さらに、拡大後のSEM像における細孔部分を二値化抽出する。通常のSEM像では触媒粒子のない部分、つまり試料の前処理時に樹脂が充填された部分は電子線を反射しないため、黒く写る。そのため、図3(b)に示すように、この画像の白黒を反転させ、さらに二値化処理を行うと、細孔部分が白く抽出される。
(4)その後、白く抽出された部分の輪郭抽出を行い、各細孔の長径(D)と短径(L)から比(D/L)を算出する。
(5)得られたデータについて、横軸に当該比(D/L)、縦軸に頻度を取ると、二次粒子中の細孔に関する比(D/L)の頻度分布が得られる。そして、このグラフ中の最頻値を読み取る。
Here, the frequency distribution of the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of the pores 7 formed inside the secondary particles of the catalyst particle 2 is obtained as follows. be able to.
(1) First, an exhaust gas purification catalyst structure, which will be described later, is cut and embedded with resin, and secondary particles are imaged with a scanning electron microscope (SEM) as shown in FIG. At this time, it is desirable to take a plurality of images so that the measurement points are not biased toward the upper end portion, the central portion, the lower end portion, and the like of the catalyst layer in the structure. It is also desirable to photograph a plurality of cells in each structure. In addition, in order to observe the pores inside the catalyst particles, it is possible to obtain a clearer cross-sectional image by performing microtome processing and creating an ultrathin film section. Enlarge the next particle. That is, the magnification of the SEM image is increased so that the major and minor diameters of the pores in the secondary particles can be measured.
(3) Further, the pore portion in the enlarged SEM image is binarized and extracted. In a normal SEM image, a portion without catalyst particles, that is, a portion filled with a resin during sample pretreatment does not reflect an electron beam and appears black. Therefore, as shown in FIG. 3B, when the black and white of this image is inverted and further binarized, the pore portion is extracted white.
(4) Thereafter, the contour of the portion extracted in white is extracted, and the ratio (D / L) is calculated from the major axis (D) and minor axis (L) of each pore.
(5) For the obtained data, when the ratio (D / L) is plotted on the horizontal axis and the frequency is plotted on the vertical axis, the frequency distribution of the ratio (D / L) related to the pores in the secondary particles is obtained. Then, the mode value in this graph is read.

なお、図4に示すように、長径7aは細孔7の輪郭形状における外周上の最大2点間距離をいい、短径7bは、長径7aの中点を通り長径7aの方向に直角な線が、細孔7の輪郭を横切る長さをいう。   As shown in FIG. 4, the major axis 7a is the maximum distance between two points on the outer periphery of the contour shape of the pore 7, and the minor axis 7b is a line passing through the midpoint of the major axis 7a and perpendicular to the direction of the major axis 7a. Refers to the length across the contour of the pore 7.

ここで、本実施形態に係る排ガス浄化触媒は、上記頻度分布を有していることに加え、複数の触媒粒子2における、細孔径が0.1〜10μmの範囲の前記細孔に係る細孔容積の合計値が0.5cc/g以上であることを特徴とする。触媒粒子2からなる触媒粉末の細孔容積を0.5cc/g以上とすることにより、触媒粒子内部の細孔容積の絶対量が増加する。そのため、触媒粒子内部に排気ガスが拡散しやすくなり、触媒反応を向上させることが可能となる。   Here, the exhaust gas purifying catalyst according to the present embodiment has the above frequency distribution, and the pores related to the pores in the plurality of catalyst particles 2 having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 μm. The total volume is 0.5 cc / g or more. By setting the pore volume of the catalyst powder made of the catalyst particles 2 to 0.5 cc / g or more, the absolute amount of the pore volume inside the catalyst particles increases. Therefore, the exhaust gas is easily diffused inside the catalyst particles, and the catalytic reaction can be improved.

本実施形態では、複数の触媒粒子2における上記細孔容積の合計値が0.5cc/g以上であることが好ましいが、細孔容積の合計値が0.5cc/g以上0.7cc/g以下であることが特に好ましい。細孔容積の合計値が0.7cc/gを超える場合であっても本願発明の効果を得ることができるが、0.7cc/gを超える場合では二次粒子の破壊が生じ、二次粒子の粒子径が必要以上に微小化する虞がある。なお、細孔径が0.1〜10μmの範囲の細孔に係る細孔容積は、窒素ガス吸着法により測定することが好ましいが、水銀圧入法でも測定することができる。   In the present embodiment, the total value of the pore volumes in the plurality of catalyst particles 2 is preferably 0.5 cc / g or more, but the total value of the pore volumes is 0.5 cc / g or more and 0.7 cc / g. It is particularly preferred that Even when the total pore volume exceeds 0.7 cc / g, the effect of the present invention can be obtained. However, when the total pore volume exceeds 0.7 cc / g, the secondary particles are destroyed, and the secondary particles There is a risk that the particle size of the particles will be smaller than necessary. The pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 μm is preferably measured by a nitrogen gas adsorption method, but can also be measured by a mercury intrusion method.

また、触媒粒子2の二次粒子は、平均粒子径(D50)が6μm以下であることが好ましい。触媒粒子2の二次粒子が6μmを超える場合であっても本願発明の効果を得ることができるが、6μmを超える場合、ハニカム担体へのコート時に触媒層の剥離や偏りなどが起き易くなる。触媒粒子2の二次粒子の平均粒子径は、剥離を抑制できる3μm〜6μmの範囲であることがより好ましい。なお、触媒粒子2の二次粒子の平均粒子径は、これらの粒子を含有するスラリーをレーザー回折式粒度分布測定装置にかけることにより求めることができる。また、この場合の平均粒子径とは、メジアン径(D50)をいう。   The secondary particles of the catalyst particles 2 preferably have an average particle diameter (D50) of 6 μm or less. Even when the secondary particles of the catalyst particles 2 exceed 6 μm, the effect of the present invention can be obtained. However, when it exceeds 6 μm, the catalyst layer is likely to be peeled off or biased when coated on the honeycomb carrier. The average particle diameter of the secondary particles of the catalyst particles 2 is more preferably in the range of 3 μm to 6 μm that can suppress peeling. In addition, the average particle diameter of the secondary particle | grains of the catalyst particle 2 can be calculated | required by applying the slurry containing these particles to a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus. Moreover, the average particle diameter in this case means a median diameter (D50).

ここで、本実施形態の排ガス浄化触媒に係る触媒粒子2について、さらに詳細に説明する。図2に示した触媒粒子2において、包接材6により隔てられた領域内では、貴金属粒子3と、アンカー粒子4の一次粒子が凝集した二次粒子とを含有した触媒ユニット8が包接されている。しかし、アンカー粒子4は、包接材6により隔てられた領域内において一次粒子として存在しても良い。つまり、触媒ユニット8は、貴金属粒子3とアンカー粒子4の一次粒子とを含有したものであっても良い。   Here, the catalyst particles 2 according to the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment will be described in more detail. In the catalyst particle 2 shown in FIG. 2, a catalyst unit 8 containing noble metal particles 3 and secondary particles in which primary particles of the anchor particles 4 are aggregated is included in a region separated by the inclusion material 6. ing. However, the anchor particles 4 may exist as primary particles in a region separated by the inclusion material 6. That is, the catalyst unit 8 may contain the noble metal particles 3 and the primary particles of the anchor particles 4.

貴金属粒子3としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)及びルテニウム(Ru)の中からなる群から選ばれる少なくとも一つを使用することができる。そして、これらの貴金属の中でも、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)が最も費用対効果が高く、排ガス浄化触媒に用いる貴金属として適当である。   The noble metal particle 3 is at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir) and ruthenium (Ru). One can be used. Among these noble metals, platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh) are the most cost-effective and are suitable as noble metals for use in exhaust gas purification catalysts.

また、アンカー粒子4は、遷移金属を含有することが好ましい。特に、アンカー粒子4は、セリウム(Ce)及びジルコニウム(Zr)の少なくとも一方を含有することが好ましい。アンカー粒子が少なくともCe及びZrから選ばれる1つ以上の元素を含むことで、貴金属粒子に対するアンカー機能が向上し、耐久後の貴金属粒子の凝集を抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the anchor particle 4 contains a transition metal. In particular, the anchor particle 4 preferably contains at least one of cerium (Ce) and zirconium (Zr). When the anchor particles contain at least one element selected from Ce and Zr, the anchor function for the noble metal particles can be improved, and aggregation of the noble metal particles after durability can be suppressed.

なお、アンカー粒子4としては、酸化アルミニウム(Al)、酸化セリウム(CeO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化イットリウム(Y)及び酸化ネオジム(Nd)の中から選ばれる少なくとも一つを主成分とすることができる。この中でも、CeOやZrOは高温耐熱性に優れ、高い比表面積を維持できるため、アンカー粒子4としてCeOやZrOを主成分とすることが好ましい。なお、本明細書において、主成分とは粒子中の含有量が50モルパーセント以上の成分のことをいう。 The anchor particles 4 include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and neodymium oxide (Nd 2 O 3 ). At least one selected from can be the main component. Among these, CeO 2 and ZrO 2 are excellent in high-temperature heat resistance and can maintain a high specific surface area. Therefore, it is preferable that the anchor particles 4 have CeO 2 or ZrO 2 as a main component. In the present specification, the main component means a component having a content of 50 mole percent or more in the particles.

包接材6はアルミニウム(Al)及びケイ素(Si)の少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。包接材6としては、アンカー粒子を包接でき、かつ、ガス透過性を確保できる材料が好ましい。このような観点から、Al及びSiの少なくとも一つを含む化合物、例えばアルミナ(Al)及びシリカ(SiO)などは細孔容積が大きく、高いガス拡散性を確保することができる。また、これらの化合物は、アンカー粒子同士の凝集を抑制するための包接機能を有している。そのため、包接材6は、Al及びSiOを主成分とすることが好ましい。なお、包接材は、Al及びSiの複合化合物であっても良い。 The inclusion material 6 preferably contains at least one of aluminum (Al) and silicon (Si). The inclusion material 6 is preferably a material that can include anchor particles and ensure gas permeability. From such a viewpoint, a compound containing at least one of Al and Si, such as alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ), has a large pore volume and can ensure high gas diffusibility. Moreover, these compounds have an inclusion function for suppressing aggregation of anchor particles. Therefore, the enclosure material 6 is preferably composed mainly of Al 2 O 3 and SiO 2. The inclusion material may be a composite compound of Al and Si.

ここで、触媒粒子2における、アンカー粒子4の重量比が30〜70wt%であり、包接材6の重量比が70〜30wt%であることが好ましい。アンカー粒子の重量比が30wt%以上であることにより、アンカー粒子上に担持される貴金属の密度が低下する。つまり、1つのアンカー粒子に担持される貴金属量が低減されるため、耐久後にアンカー粒子上で貴金属粒子が凝集したとしても、貴金属粒子が大幅に肥大化しない。その結果、貴金属粒子の表面積の低下を抑制することができる。また、アンカー粒子の重量比が70wt%以下であることにより、包接材量が低下することを抑制できる。そのため、耐久後であってもアンカー粒子同士の凝集及びこれに伴う貴金属粒子同士の凝集を抑制することができる。   Here, it is preferable that the weight ratio of the anchor particles 4 in the catalyst particles 2 is 30 to 70 wt%, and the weight ratio of the inclusion material 6 is 70 to 30 wt%. When the weight ratio of the anchor particles is 30 wt% or more, the density of the noble metal supported on the anchor particles is reduced. That is, since the amount of the noble metal supported on one anchor particle is reduced, even if the noble metal particles aggregate on the anchor particle after durability, the noble metal particles do not greatly enlarge. As a result, a decrease in the surface area of the noble metal particles can be suppressed. Moreover, it can suppress that the amount of enclosure materials falls because the weight ratio of an anchor particle is 70 wt% or less. Therefore, even after durability, aggregation of anchor particles and accompanying aggregation of noble metal particles can be suppressed.

ここで、触媒粒子2で使用される包接材6は、触媒ユニット8の周囲を完全に包囲するわけではない。つまり、包接材6は、触媒ユニット8の物理的移動を抑制する程度に覆いつつも、排気ガスや活性酸素が透過できる程度の微細孔を有している。具体的には、図2に示すように、包接材6は、触媒ユニット8を適度に包接し、それぞれのユニット同士の凝集を抑制している。さらに、包接材6は、複数の微細孔6aを有しているため、排気ガスや活性酸素が通過することができる。この微細孔6aの細孔径は、30nm以下が好ましく、10nm〜30nmがより好ましい。なお、この細孔径は、窒素ガス吸着法により求めることができる。   Here, the enclosure material 6 used in the catalyst particles 2 does not completely surround the periphery of the catalyst unit 8. That is, the enclosure material 6 has micropores that allow the exhaust gas and active oxygen to pass through while covering the catalyst unit 8 so as to suppress physical movement. Specifically, as shown in FIG. 2, the enclosure material 6 appropriately encloses the catalyst unit 8 and suppresses aggregation of the units. Furthermore, since the enclosure material 6 has a plurality of fine holes 6a, exhaust gas and active oxygen can pass therethrough. The fine pore 6a has a pore diameter of preferably 30 nm or less, more preferably 10 nm to 30 nm. The pore diameter can be determined by a nitrogen gas adsorption method.

上述のように、このような包接材6としては、アルミナ(Al)やシリカ(SiO)を使用することができる。包接材がアルミナからなる場合、前駆体としてベーマイト(AlOOH)を使用することが好ましい。つまり、貴金属粒子3を担持したアンカー粒子4を、ベーマイトを水等の溶媒に分散させたスラリーに投入し、攪拌する。これにより、アンカー粒子4の周囲にベーマイトが付着する。そして、この混合スラリーを乾燥及び焼成することにより、アンカー粒子4の周囲でベーマイトが脱水縮合し、ベーマイト由来のγアルミナからなる包接材が形成される。このようなベーマイト由来のアルミナからなる包接材は、アンカー粒子4を覆いつつも30nm以下の微細孔を多く有しているため、ガス透過性にも優れている。 As described above, alumina (Al 2 O 3 ) or silica (SiO 2 ) can be used as such an inclusion material 6. When the clathrate is made of alumina, it is preferable to use boehmite (AlOOH) as a precursor. That is, the anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3 are put into a slurry in which boehmite is dispersed in a solvent such as water and stirred. Thereby, boehmite adheres around the anchor particles 4. Then, by drying and firing the mixed slurry, boehmite is dehydrated and condensed around the anchor particles 4, and an inclusion material made of boehmite-derived γ-alumina is formed. Such a clathrate made of boehmite-derived alumina has many fine pores of 30 nm or less while covering the anchor particles 4, and thus has excellent gas permeability.

同様に、包接材がシリカからなる場合には、前駆体としてシリカゾルとゼオライトを使用することが好ましい。つまり、貴金属粒子3を担持したアンカー粒子4を、シリカゾル及びゼオライトを溶媒に分散させたスラリーに投入し、攪拌し、乾燥及び焼成することにより、シリカからなる包接材が形成される。このようなシリカゾル及びゼオライト由来のシリカからなる包接材も、アンカー粒子4を覆いつつも30nm以下の微細孔を多く有しているため、ガス透過性に優れている。   Similarly, when the clathrate is made of silica, it is preferable to use silica sol and zeolite as precursors. That is, the anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3 are put into a slurry in which silica sol and zeolite are dispersed in a solvent, stirred, dried and fired, whereby a clathrate made of silica is formed. Such an inclusion material composed of silica sol and zeolite-derived silica also has excellent gas permeability because it has many fine pores of 30 nm or less while covering the anchor particles 4.

なお、包接材6により隔てられた区画内に含まれる触媒ユニット8の平均粒子径は300nm以下であることが好ましい。そのため、触媒ユニット8に含まれるアンカー粒子4の平均二次粒子径も300nm以下であることが好ましい。この場合には、貴金属を微粒子状態に維持することができる。より好ましい触媒ユニット8の平均粒子径及びアンカー粒子の平均二次粒子径は200nm以下である。これにより、アンカー粒子の二次粒子上に担持される貴金属量がさらに減るため、貴金属の凝集を抑制することができる。なお、触媒ユニット8の平均粒子径及びアンカー粒子4の平均二次粒子径の下限は特に限定されないが、例えば5nmとすることができる。ただ、後述するように、触媒ユニット8の平均粒子径が包接材6に形成されている微細孔6aの平均細孔径より大きいことが好ましい。そのため、触媒ユニット8の平均粒子径及びアンカー粒子4の平均二次粒子径は、30nmを超えることがより好ましい。   In addition, it is preferable that the average particle diameter of the catalyst unit 8 included in the compartments separated by the inclusion material 6 is 300 nm or less. Therefore, it is preferable that the average secondary particle diameter of the anchor particles 4 included in the catalyst unit 8 is also 300 nm or less. In this case, the noble metal can be maintained in a fine particle state. The average particle diameter of the catalyst unit 8 and the average secondary particle diameter of the anchor particles are more preferably 200 nm or less. As a result, the amount of noble metal supported on the secondary particles of the anchor particles is further reduced, so that aggregation of noble metals can be suppressed. In addition, although the minimum of the average particle diameter of the catalyst unit 8 and the average secondary particle diameter of the anchor particle 4 is not specifically limited, For example, it can be 5 nm. However, as will be described later, the average particle diameter of the catalyst unit 8 is preferably larger than the average pore diameter of the micropores 6 a formed in the enclosure material 6. Therefore, it is more preferable that the average particle size of the catalyst unit 8 and the average secondary particle size of the anchor particle 4 exceed 30 nm.

アンカー粒子の平均二次粒子径は、触媒粒子を含有するスラリーを、レーザー回折式粒度分布測定装置にかけることにより求めることができる。なお、この場合の平均二次粒子径とは、メジアン径(D50)をいう。また、得られた触媒粉末の透過型電子顕微鏡(TEM)の写真より、アンカー粒子の平均二次粒子径や後述する貴金属粒子の粒子径を測定することもできる。さらに、触媒ユニット8の平均粒子径もTEM写真より測定することができる。   The average secondary particle diameter of the anchor particles can be determined by applying a slurry containing catalyst particles to a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus. In addition, the average secondary particle diameter in this case means a median diameter (D50). The average secondary particle diameter of anchor particles and the particle diameter of noble metal particles described later can also be measured from a transmission electron microscope (TEM) photograph of the obtained catalyst powder. Furthermore, the average particle diameter of the catalyst unit 8 can also be measured from a TEM photograph.

また、貴金属粒子3の平均粒子径は2nm以上10nm以下の範囲内にあることが望ましい。貴金属粒子3の平均粒子径が2nm以上である場合には、貴金属粒子3自身の移動によるシンタリングを低減することができる。また、貴金属粒子3の平均粒子径が10nm以下である場合には、排気ガスとの反応性の低下を抑えることができる。   The average particle diameter of the noble metal particles 3 is preferably in the range of 2 nm to 10 nm. When the average particle diameter of the noble metal particles 3 is 2 nm or more, sintering due to the movement of the noble metal particles 3 themselves can be reduced. Moreover, when the average particle diameter of the noble metal particles 3 is 10 nm or less, a decrease in reactivity with the exhaust gas can be suppressed.

ここで、貴金属粒子3とアンカー粒子4とを含有した触媒ユニット8に関し、その触媒ユニット8の平均粒子径Daと、触媒ユニット8を内包する包接材6に形成されている微細孔6aの平均細孔径Dbとが、Db<Daの関係を満たすことが好ましい。つまり、図2に示すように、Db<Daは、触媒ユニット8の平均粒子径Daが、包接材6の微細孔6aの平均細孔径Dbよりも大きいことを意味している。Db<Daであることにより、貴金属粒子3とアンカー粒子4との複合粒子5が、包接材6に形成されている微細孔6aを通して移動することが抑制される。従って、他の区画に包接される複合粒子5との凝集を低減することができる。   Here, regarding the catalyst unit 8 containing the noble metal particles 3 and the anchor particles 4, the average particle diameter Da of the catalyst unit 8 and the average of the fine holes 6 a formed in the enclosure material 6 containing the catalyst unit 8 are included. The pore diameter Db preferably satisfies the relationship Db <Da. That is, as shown in FIG. 2, Db <Da means that the average particle diameter Da of the catalyst unit 8 is larger than the average pore diameter Db of the fine holes 6 a of the enclosure material 6. When Db <Da, the movement of the composite particles 5 of the noble metal particles 3 and the anchor particles 4 through the fine holes 6a formed in the inclusion material 6 is suppressed. Therefore, aggregation with the composite particles 5 included in other compartments can be reduced.

なお、上記不等式Db<Daの効果は、本発明者らの実験により確認されている。図5は、排気耐久試験前の複合粒子5の平均粒子径Daと包接材の平均細孔径Dbとの比Da/Dbを横軸に、排気耐久試験後のアンカー粒子4としてのセリアの結晶成長比及び貴金属粒子3としての白金の表面積を縦軸にして、これらの関係を示すグラフである。図5から、Da/Dbが1を超える場合にはCeOの結晶成長比が顕著に低下し、CeOの焼結が少ないことが分かる。また、耐久試験後でもPtの表面積が高い状態で維持され、Ptの凝集が抑制されていることが分かる。 The effect of the inequality Db <Da has been confirmed by the experiments of the present inventors. FIG. 5 shows ceria crystals as anchor particles 4 after the exhaust durability test with the horizontal axis representing the ratio Da / Db between the average particle diameter Da of the composite particles 5 before the exhaust durability test and the average pore diameter Db of the inclusion material. It is a graph which shows these relationship, making the growth ratio and the surface area of platinum as the noble metal particle 3 a vertical axis. From FIG. 5, it can be seen that when Da / Db exceeds 1, the crystal growth ratio of CeO 2 is remarkably lowered and the sintering of CeO 2 is small. In addition, it can be seen that even after the durability test, the surface area of Pt is maintained in a high state, and aggregation of Pt is suppressed.

さらに、貴金属粒子3の80%以上はアンカー粒子4に接触していることが望ましい。
アンカー粒子4と接触している貴金属粒子3の割合が80%未満の場合であっても本願発明の効果を得ることができる。しかし、当該割合が80%未満であると、アンカー粒子4上に存在しない貴金属粒子3が増加するため、貴金属粒子3の移動によってシンタリングが進むことがある。
Further, it is desirable that 80% or more of the noble metal particles 3 are in contact with the anchor particles 4.
Even if the ratio of the noble metal particles 3 in contact with the anchor particles 4 is less than 80%, the effect of the present invention can be obtained. However, if the ratio is less than 80%, the noble metal particles 3 that do not exist on the anchor particles 4 increase, and thus sintering may be caused by the movement of the noble metal particles 3.

また、アンカー粒子4は、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)から選ばれる少なくとも一つをさらに含む酸化物であることが好ましい。つまり、上述のように、アンカー粒子4はセリアやジルコニアを主成分としている。そして、アンカー粒子に上記遷移金属を添加物として含有することが望ましい。これらの遷移金属を少なくとも一つを含有することで、遷移金属が有する活性酸素により触媒性能、特にCO及びNOx浄化率を向上させることができる。   The anchor particles 4 are preferably an oxide further containing at least one selected from iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni). That is, as described above, the anchor particles 4 are mainly composed of ceria and zirconia. And it is desirable to contain the transition metal as an additive in the anchor particles. By containing at least one of these transition metals, the catalytic performance, particularly the CO and NOx purification rate, can be improved by the active oxygen contained in the transition metal.

また、アンカー粒子4は、バリウム(Ba),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr)及びナトリウム(Na)から選ばれる少なくとも一つのNOx吸着材をさらに含むことが好ましい。これらの元素を含む化合物は、いずれもNOx吸着材として作用する。そのため、アンカー粒子にNOx吸着材を含むことで、NOx浄化性能を向上させることができる。これはNOx吸着反応がガスの接触に非常に感度があるためである。これらのNOx吸着材を含む触媒は、理論空燃比付近で燃焼させるエンジンよりも大量にNOxが生じるリーンバーンエンジン用の触媒として好適である。なお、ストイキ雰囲気での燃焼を主としたガソリンエンジンに用いる場合にはこの限りではない。   The anchor particles 4 preferably further include at least one NOx adsorbent selected from barium (Ba), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and sodium (Na). Any compound containing these elements acts as a NOx adsorbent. Therefore, NOx purification performance can be improved by including the NOx adsorbent in the anchor particles. This is because the NOx adsorption reaction is very sensitive to gas contact. A catalyst containing these NOx adsorbents is suitable as a catalyst for a lean burn engine in which a large amount of NOx is generated than an engine that burns near the stoichiometric air-fuel ratio. Note that this is not the case when used in a gasoline engine mainly for combustion in a stoichiometric atmosphere.

さらに、包接材6は、セリウム(Ce)、ジルコニウム(Zr)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びナトリウム(Na)の少なくともいずれか一つを含有する酸化物であることが好ましい。セリウムを含有することにより、包接材にも酸素吸蔵放出能を与え、排気ガス浄化性能を向上させることができる。また、ジルコニウム及びランタンを含有させることで、包接材の耐熱性を向上させることができる。さらに、包接材にバリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びナトリウムのようなNOx吸着材を含有させることで、NOx浄化性能を向上させることができる。なお、ストイキ雰囲気での燃焼を主としたガソリンエンジンに用いる場合にはこの限りではない。また、これらの元素は包接材の前駆体スラリーにこれらの元素の硝酸塩や酢酸塩等を混合することにより、含有させることができる。   Further, the clathrate 6 is composed of at least one of cerium (Ce), zirconium (Zr), lanthanum (La), barium (Ba), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and sodium (Na). An oxide containing any one of these is preferable. By containing cerium, the oxygen storage and release ability can be imparted to the inclusion material, and the exhaust gas purification performance can be improved. Moreover, the heat resistance of an enclosure material can be improved by containing a zirconium and lanthanum. Furthermore, the NOx purification performance can be improved by containing a NOx adsorbent such as barium, magnesium, calcium, strontium and sodium in the clathrate. Note that this is not the case when used in a gasoline engine mainly for combustion in a stoichiometric atmosphere. Moreover, these elements can be contained by mixing a nitrate slurry or acetate of these elements into the precursor slurry of the clathrate.

また、包接材6により隔てられた区画内には、貴金属粒子3を合計で8×10−20モル以下の量で含有することが好ましい。つまり、一つの触媒ユニット8内において、貴金属粒子3のモル数は8×10−20モル以下であることが好ましい。包接材6により隔てられた区画内では、高温状態において複数個の貴金属粒子3が移動し、互いに凝集する場合がある。この場合、貴金属粒子3はアンカー粒子4の効果によって包接材6には移動せず、アンカー粒子4の表面で一つ又は複数個の貴金属粒に凝集する。 Moreover, it is preferable to contain the noble metal particles 3 in a total amount of 8 × 10 −20 mol or less in the compartments separated by the inclusion material 6. That is, the number of moles of the noble metal particles 3 in one catalyst unit 8 is preferably 8 × 10 −20 moles or less. In a section separated by the inclusion material 6, a plurality of noble metal particles 3 may move and aggregate together in a high temperature state. In this case, the noble metal particles 3 do not move to the enclosure material 6 due to the effect of the anchor particles 4, but aggregate into one or a plurality of noble metal particles on the surface of the anchor particles 4.

ここで、一つの触媒ユニット8内で貴金属粒子3が凝集した場合に、凝集した貴金属粒子3の粒径が10nm以下であれば、充分な触媒活性を示し、凝集による劣化を抑制することができる。図6は、貴金属としての白金やパラジウムに関し、粒子径と表面積との関係を示すグラフである。なお、図6では白金とパラジウムの場合でほぼ同じ曲線を示すので、一つの曲線として示している。図6から明らかなように、貴金属の粒子径が10nm以下であれば表面積が大きいため、凝集による触媒活性の劣化を抑制することができる。   Here, when the noble metal particles 3 aggregate in one catalyst unit 8, if the particle diameter of the aggregated noble metal particles 3 is 10 nm or less, sufficient catalytic activity is exhibited and deterioration due to aggregation can be suppressed. . FIG. 6 is a graph showing the relationship between the particle diameter and the surface area for platinum and palladium as noble metals. In FIG. 6, since the same curve is shown in the case of platinum and palladium, it is shown as one curve. As is clear from FIG. 6, since the surface area is large if the particle diameter of the noble metal is 10 nm or less, it is possible to suppress the deterioration of the catalyst activity due to aggregation.

そして、図7は、貴金属としての白金やパラジウムに関し、粒子径と原子数との関係を示すグラフである。なお、図7では白金とパラジウムの場合でほぼ同じ曲線を示すので、一つの曲線として示している。図7から明らかなように、粒子径が10nmであるとき、貴金属の原子数は約48000であり、この値をモル数に換算すると約8×10−20モルとなる。これらの観点から、触媒ユニット8内の貴金属量を制限し、8×10−20モル以下とすることで、たとえ触媒ユニット8内で貴金属が1個に凝集しても、触媒活性の劣化を抑制することができる。なお、触媒ユニット8内に含まれる貴金属量を8×10−20モル以下にする方法としては、貴金属粒子3を担持するアンカー粒子4の粒径を小さくすることが挙げられる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the particle diameter and the number of atoms for platinum and palladium as noble metals. In FIG. 7, since the same curve is shown in the case of platinum and palladium, it is shown as one curve. As is apparent from FIG. 7, when the particle diameter is 10 nm, the number of atoms of the noble metal is about 48000, and when this value is converted into the number of moles, it becomes about 8 × 10 −20 moles. From these viewpoints, by limiting the amount of noble metal in the catalyst unit 8 to 8 × 10 −20 mol or less, even if the noble metal aggregates in the catalyst unit 8, deterioration of catalyst activity is suppressed. can do. In addition, as a method of making the amount of noble metal contained in the catalyst unit 8 8 × 10 −20 mol or less, it is possible to reduce the particle diameter of the anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3.

さらに、触媒粒子2において、貴金属粒子3のアンカー粒子4への吸着安定化エネルギーがEaであり、貴金属粒子3の包接材6への吸着安定化エネルギーがEbであるとき、EaがEbよりも小さい値であること(Ea<Eb)が好ましい。貴金属粒子3のアンカー粒子4への吸着安定化エネルギーEaが、貴金属粒子3の包接材6への吸着安定化エネルギーEbよりも小さいことにより、貴金属粒子3が包接材6に移動することを抑制できる。その結果、貴金属粒子3の凝集をさらに低減することができる。   Further, in the catalyst particle 2, when the adsorption stabilization energy of the noble metal particle 3 to the anchor particle 4 is Ea and the adsorption stabilization energy of the noble metal particle 3 to the enclosure 6 is Eb, Ea is more than Eb. A small value (Ea <Eb) is preferable. The fact that the adsorption stabilization energy Ea of the noble metal particles 3 on the anchor particles 4 is smaller than the adsorption stabilization energy Eb of the noble metal particles 3 on the enclosure material 6, so that the noble metal particles 3 move to the enclosure material 6. Can be suppressed. As a result, aggregation of the noble metal particles 3 can be further reduced.

また、貴金属粒子3のアンカー粒子4への吸着安定化エネルギーEaと、貴金属粒子3の包接材6への吸着安定化エネルギーEbとの差(Eb−Ea)が、10.0cal/molを超えることがより好ましい。吸着安定化エネルギー差が10.0cal/molを超えることにより、貴金属粒子3が包接材6に移動することをより確実に抑制することができる。   Further, the difference (Eb−Ea) between the adsorption stabilization energy Ea of the noble metal particle 3 on the anchor particle 4 and the adsorption stabilization energy Eb of the noble metal particle 3 on the enclosure 6 exceeds 10.0 cal / mol. It is more preferable. When the adsorption stabilization energy difference exceeds 10.0 cal / mol, it is possible to more reliably suppress the movement of the noble metal particles 3 to the inclusion material 6.

なお、貴金属粒子3のアンカー粒子4への吸着安定化エネルギーEaや、貴金属粒子3の包接材6への吸着安定化エネルギーEbは、いずれも密度汎関数法を用いたシミュレーションにより算出することができる。この密度汎関数法は、多電子間の相関効果を取り入れたハミルトニアンを導入して、結晶の電子状態を予測する方法である。その原理は、系の基底状態の全エネルギーを電子密度汎関数法で表すことができるという数学的定理に基づいている。そして、密度汎関数法は、結晶の電子状態を計算する手法として信頼性が高い。   The adsorption stabilization energy Ea of the noble metal particles 3 to the anchor particles 4 and the adsorption stabilization energy Eb of the noble metal particles 3 to the enclosure 6 can be calculated by simulation using a density functional method. it can. This density functional method is a method for predicting the electronic state of a crystal by introducing a Hamiltonian that incorporates a correlation effect between many electrons. The principle is based on the mathematical theorem that the total energy of the ground state of the system can be expressed by an electron density functional method. The density functional method is highly reliable as a method for calculating the electronic state of a crystal.

このような密度汎関数法は、アンカー粒子4や包接材6と貴金属粒子3との界面における電子状態を予測するのに適している。そして、実際のシミュレーション値を基に選択した貴金属粒子、アンカー粒子及び包接材の組み合わせを基に設計した本実施形態の触媒は、貴金属粒子の粗大化が生じにくく、高温耐久後も高い浄化性能を維持することが確認されている。このような密度汎関数法を用いたシミュレーションのための解析ソフトウェアは市販されており、解析ソフトの計算条件の一例としては、以下のものが挙げられる。   Such a density functional method is suitable for predicting an electronic state at the interface between the anchor particle 4 or the inclusion material 6 and the noble metal particle 3. The catalyst of the present embodiment, which is designed based on a combination of precious metal particles, anchor particles and inclusion materials selected based on actual simulation values, is less prone to coarsening of precious metal particles and has high purification performance even after high temperature durability. Has been confirmed to maintain. Analysis software for simulation using such a density functional method is commercially available, and examples of calculation conditions of the analysis software include the following.

プリ/ポスト:Materials studio 3.2 (Accelrys社製)、ソルバ:DMol3 (Accelrys社製)、温度:絶対零度、近似:GGA近似   Pre / post: Materials studio 3.2 (manufactured by Accelrys), solver: DMol3 (manufactured by Accelrys), temperature: absolute zero, approximation: GGA approximation

[排ガス浄化触媒構造体]
図8では、本実施形態に係る排ガス浄化触媒構造体20を示す。排ガス浄化触媒構造体20は、図8(a)に示すように、複数のセル21aを有するハニカム担体(耐火性無機担体)21を備えている。排気ガスは、矢印Fに沿って各セル21a内を流通し、そこで触媒層22と接触することにより浄化される。
[Exhaust gas purification catalyst structure]
FIG. 8 shows an exhaust gas purification catalyst structure 20 according to the present embodiment. As shown in FIG. 8A, the exhaust gas purification catalyst structure 20 includes a honeycomb carrier (refractory inorganic carrier) 21 having a plurality of cells 21a. The exhaust gas flows through each cell 21 a along the arrow F and is purified by contacting with the catalyst layer 22 there.

そして、排ガス浄化触媒構造体20では、図8(b)に示すように、ハニカム担体21の内表面上に触媒層22が形成されている。そして、触媒層22は、排ガス浄化触媒1、つまり触媒粒子2の二次粒子(凝集体)により形成されている。このような構成の排ガス浄化触媒構造体20が内燃機関の排気ガス流路に設置された場合には、内燃機関から排出される排気ガスと触媒層22中の貴金属粒子3との接触率を高めることが可能となる。   In the exhaust gas purification catalyst structure 20, a catalyst layer 22 is formed on the inner surface of the honeycomb carrier 21 as shown in FIG. The catalyst layer 22 is formed by the exhaust gas purification catalyst 1, that is, the secondary particles (aggregates) of the catalyst particles 2. When the exhaust gas purification catalyst structure 20 having such a configuration is installed in the exhaust gas passage of the internal combustion engine, the contact rate between the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and the noble metal particles 3 in the catalyst layer 22 is increased. It becomes possible.

ハニカム担体21としては、コージェライト製ハニカム担体を用いることができる。コージェライト製ハニカム担体は、耐熱性、耐衝撃性及び製造コストに優れ、自動車用排ガス浄化触媒の担体として一般的に用いられる。流路(セル21a)の断面形状は四角形や六角形などがあるが、本実施形態ではいずれの形状でも使用することができる。また、耐火性無機担体21としては、ステンレス製のメタル担体も用いることができる。メタル担体は、壁厚を薄く加工できることから、圧力損失の低減が要求される高出力車を中心に採用される。メタル担体は、波状に加工されたステンレス箔を同心円状に巻き取る加工するため、流路形状は主として3箇所に隅部をもつ不定形な形状となる。本実施形態ではこの形状の担体にも使用することができる。   As the honeycomb carrier 21, a cordierite honeycomb carrier can be used. Cordierite honeycomb carriers are excellent in heat resistance, impact resistance and production cost, and are generally used as carriers for exhaust gas purification catalysts for automobiles. The cross-sectional shape of the flow channel (cell 21a) includes a quadrangle and a hexagon, but any shape can be used in the present embodiment. As the refractory inorganic carrier 21, a stainless metal carrier can also be used. Since the metal carrier can be processed with a thin wall thickness, the metal carrier is mainly used for high-power vehicles that require a reduction in pressure loss. Since the metal carrier is processed so as to wind the corrugated stainless steel foil into a concentric shape, the channel shape is an irregular shape having corners mainly at three locations. In this embodiment, it can be used for a carrier having this shape.

さらに本実施形態における排ガス浄化触媒構造体20の触媒層22は、図8(b)に示すように、複数の触媒層22a及び22bが積層された構造とすることができる。触媒層22を複数設けることで、触媒性能を向上させることが可能となる。例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)は互いに合金化しやすく、また合金化することで高温時の凝集が進行し易くなる。このため、各貴金属を担持する層を分けることで、合金化を抑制することが可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 8B, the catalyst layer 22 of the exhaust gas purification catalyst structure 20 in the present embodiment can have a structure in which a plurality of catalyst layers 22a and 22b are stacked. By providing a plurality of catalyst layers 22, the catalyst performance can be improved. For example, platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh) are easily alloyed with each other, and the aggregation at high temperature is facilitated by alloying. For this reason, it becomes possible to suppress alloying by dividing | segmenting the layer which carry | supports each noble metal.

なお、排ガス浄化触媒構造体に複数の触媒層を設けた場合、各触媒層に含有する触媒粒子の細孔容積は、触媒層ごとに異なるようにしても良い。具体的には、ハニカム担体に隣接する内層触媒層中の触媒粒子の細孔容積よりも、表層触媒層中の触媒粒子の細孔容積を増加させても良い。これにより、表層触媒層から内層触媒層へのガス拡散性をより向上させることができる。逆に表層触媒層中の触媒粒子の細孔容積よりも、内層触媒層中の触媒粒子の細孔容積を増加させても良い。   When a plurality of catalyst layers are provided in the exhaust gas purification catalyst structure, the pore volume of the catalyst particles contained in each catalyst layer may be different for each catalyst layer. Specifically, the pore volume of the catalyst particles in the surface catalyst layer may be increased from the pore volume of the catalyst particles in the inner catalyst layer adjacent to the honeycomb carrier. Thereby, the gas diffusibility from the surface catalyst layer to the inner catalyst layer can be further improved. Conversely, the pore volume of the catalyst particles in the inner catalyst layer may be increased from the pore volume of the catalyst particles in the surface catalyst layer.

ここで、ガソリンエンジンを搭載する車両の排ガス浄化システムは、搭載される車両の仕向け及び排気規制に拠るが、マニホールド触媒構造体と床下触媒構造体の2つの触媒を備えることが多い。マニホールド触媒構造体は、エンジンのエキゾーストマニホールドに直結される、又はエキゾーストマニホールドの直下に配置される触媒である。そして、床下触媒構造体は、車両床下部に配置され、マニホールド触媒構造体に対し排気下流側に配置される触媒である。   Here, an exhaust gas purification system for a vehicle equipped with a gasoline engine depends on the destination of the vehicle on which the gasoline engine is mounted and exhaust regulations, but often includes two catalysts, a manifold catalyst structure and an underfloor catalyst structure. The manifold catalyst structure is a catalyst that is directly connected to the exhaust manifold of the engine or disposed immediately below the exhaust manifold. The underfloor catalyst structure is a catalyst that is disposed at the lower part of the vehicle floor and that is disposed on the exhaust downstream side of the manifold catalyst structure.

一般的に、マニホールド触媒構造体は、エンジン出口より排出されるHC,CO及びNOxの95〜97%を浄化し、特にエンジン始動直後の低温時における排気ガス浄化の機能を担う。これに対し、床下触媒構造体は、マニホールド触媒構造体で浄化できなかった成分を、最終的に排気規制値を満足できる値にまで浄化することが求められており、特に近年の排気ガス規制に対しては、NOx浄化率に対する機能がより求められる傾向にある。   In general, the manifold catalyst structure purifies 95 to 97% of HC, CO and NOx discharged from the engine outlet, and plays a role of exhaust gas purification particularly at a low temperature immediately after starting the engine. In contrast, the underfloor catalyst structure is required to purify components that could not be purified by the manifold catalyst structure to a value that can finally satisfy the exhaust emission control value. On the other hand, the function with respect to the NOx purification rate tends to be more demanded.

しかしながら、マニホールド触媒構造体と床下触媒構造体の排気ガス処理量は、一般的にマニホールド触媒構造体の1/10〜1/50程度であり、処理量としてはマニホールド触媒構造体が圧倒的に多い。また、地球環境への配慮及び車両コスト低減の観点から、排ガス浄化触媒に使用する貴金属量の低減が求められている。しかし、マニホールド触媒構造体は床下触媒構造体に対し排気ガス処理量が多いこともあり、従来、マニホールド触媒構造体中の貴金属量の低減と排気ガス浄化性能との両立が極めて難しい状況にあった。   However, the exhaust gas treatment amount of the manifold catalyst structure and the underfloor catalyst structure is generally about 1/10 to 1/50 of the manifold catalyst structure, and the manifold catalyst structure is overwhelmingly large as the treatment amount. . In addition, from the viewpoint of consideration for the global environment and reduction of vehicle cost, reduction of the amount of noble metal used for the exhaust gas purification catalyst is required. However, since the manifold catalyst structure has a larger amount of exhaust gas treatment than the underfloor catalyst structure, it has been extremely difficult to achieve both reduction in the amount of noble metal in the manifold catalyst structure and exhaust gas purification performance. .

これに対し、本実施形態における排ガス浄化触媒構造体は、触媒層を形成している触媒粒子2の二次粒子の内部に、伸長した細孔7が多数形成されている。その結果、触媒粒子2の二次粒子内部での排気ガス拡散性が向上するため、活性点である貴金属粒子3に対し排気ガスが接触しやすくなり、排気ガスを効率的に浄化することができる。そして、このような排ガス浄化触媒構造体をマニホールド触媒構造体として用いることにより、貴金属量を低減しつつも排気ガス浄化性能を向上させることが可能となる。   On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst structure in the present embodiment, a large number of elongated pores 7 are formed in the secondary particles of the catalyst particles 2 forming the catalyst layer. As a result, the exhaust gas diffusibility inside the secondary particles of the catalyst particles 2 is improved, so that the exhaust gas can easily come into contact with the noble metal particles 3 that are active points, and the exhaust gas can be efficiently purified. . And by using such an exhaust gas purification catalyst structure as a manifold catalyst structure, it becomes possible to improve exhaust gas purification performance while reducing the amount of noble metal.

[排ガス浄化触媒の製造方法]
次に、本実施形態に係る排ガス浄化触媒の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、貴金属粒子とアンカー粒子とを含む触媒ユニットを調製する工程を有する。さらに、調製された前記触媒ユニットを、前記包接材の前駆体と、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が2.0以上である消失材とを含有したスラリーに混合し、乾燥及び焼成する工程を有する。
[Method for producing exhaust gas purification catalyst]
Next, the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst according to the present embodiment will be described. The manufacturing method of the present embodiment includes a step of preparing a catalyst unit including noble metal particles and anchor particles. Further, the prepared catalyst unit is prepared by adding a precursor of the inclusion material and a disappearing material in which a ratio (D / L) of a major axis (D) to a minor axis (L) in a cross section is 2.0 or more. It has the process of mixing with the containing slurry, drying and baking.

本実施形態の製造方法では、最初に、貴金属粒子とアンカー粒子とを含む触媒ユニットを調製する。具体的には、まず、アンカー粒子4に貴金属粒子3を担持する。このとき、貴金属粒子3は含浸法により担持することができる。そして、貴金属粒子3を表面に担持したアンカー粒子4をビーズミル等を用いて粉砕し、所望の粒子径とする。アンカー粒子4の粒子径としては、上述のように、例えば300nmとすることができる。なお、アンカー粒子4の原料として、酸化物コロイド等の微細な原料を用いることにより、破砕工程を省略することができる。   In the manufacturing method of the present embodiment, first, a catalyst unit including noble metal particles and anchor particles is prepared. Specifically, first, the noble metal particles 3 are supported on the anchor particles 4. At this time, the noble metal particles 3 can be supported by an impregnation method. Then, the anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3 on the surface are pulverized using a bead mill or the like to obtain a desired particle diameter. As described above, the particle diameter of the anchor particle 4 can be set to, for example, 300 nm. Note that the crushing step can be omitted by using a fine raw material such as an oxide colloid as a raw material of the anchor particle 4.

次に、包接材6の前駆体を含有した包接材スラリーを調製する。包接材6の前駆体としては、上述のように、包接材がアルミナを主成分とする場合にはベーマイト(AlOOH)を使用することが好ましく、シリカを主成分とする場合にはシリカゾルとゼオライトを使用することが好ましい。そして、上記包接材スラリーは、包接材6の前駆体を水等の溶媒に混合した後、攪拌することにより調製することができる。   Next, a clathrate slurry containing a precursor of the clathrate 6 is prepared. As the precursor of the clathrate 6, as described above, when the clathrate is mainly composed of alumina, it is preferable to use boehmite (AlOOH). It is preferred to use zeolite. And the said clathrate slurry can be prepared by mixing the precursor of the clathrate 6 with solvents, such as water, and stirring.

次に、上記包接材スラリーに、貴金属粒子3を担持したアンカー粒子4を粉砕したものを投入し、攪拌する。これにより、触媒ユニット8(複合粒子5)の周囲に包接材6の前駆体が付着した触媒前駆体スラリーを得ることができる。   Next, the crushed anchor particles 4 carrying the noble metal particles 3 are put into the clathrate slurry and stirred. Thereby, the catalyst precursor slurry in which the precursor of the inclusion material 6 is attached around the catalyst unit 8 (composite particle 5) can be obtained.

その後、調製した触媒前駆体スラリーに消失材を混合する。触媒前駆体スラリーにこのような消失材を混合し、その後の工程において焼失させることで、消失材の形状と同じ形状の細孔を触媒粒子2の二次粒子内に造ることが可能となる。このようにして得られた細孔は排気ガスの拡散流路となり、特に加速時など急激にガス流速が増大する際に、触媒性能を向上させることができる。   Thereafter, the disappearing material is mixed into the prepared catalyst precursor slurry. By mixing such a disappearing material into the catalyst precursor slurry and burning it off in the subsequent steps, it becomes possible to create pores having the same shape as the shape of the disappearing material in the secondary particles of the catalyst particles 2. The pores thus obtained serve as a diffusion flow path for the exhaust gas, and the catalyst performance can be improved particularly when the gas flow rate increases rapidly, such as during acceleration.

ただ、触媒粒子2の二次粒子中に伸長した細孔7を多数形成するためには、伸長形状の消失材を混合する必要がある。具体的には、消失材の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に関する頻度分布の最頻値は、2以上である必要がある。このような消失材を使用することにより伸長形状の細孔7が形成されるため、触媒粒子2の二次粒子内のガス拡散性を向上させることができる。   However, in order to form a large number of elongated pores 7 in the secondary particles of the catalyst particles 2, it is necessary to mix an elongated shaped disappearing material. Specifically, the mode of the frequency distribution related to the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of the lost material needs to be 2 or more. By using such a disappearing material, elongated pores 7 are formed, so that the gas diffusibility in the secondary particles of the catalyst particles 2 can be improved.

ここで、消失材の断面における当該比(D/L)に関する頻度分布の最頻値は、細孔7の最頻値と同様に求めることができる。つまり、電子顕微鏡などを用いて消失材の長径と短径を求め、長径(D)と短径(L)との比(D/L)を算出する。そして、得られたデータについて、横軸に当該比(D/L)、縦軸に頻度を取ると、消失材に関する長径(D)と短径(L)との比(D/L)の頻度分布が得られ、このグラフ中の最頻値を読み取る。なお、消失材の長径及び短径の定義は、細孔7と同様とする。具体的には、消失材の長径は消失材の輪郭形状における外周上の最大2点間距離をいい、消失材の短径は、消失材の長径の中点を通り長径方向に直角な線が、消失材の輪郭を横切る長さをいう。   Here, the mode value of the frequency distribution regarding the ratio (D / L) in the cross section of the lost material can be obtained in the same manner as the mode value of the pores 7. That is, the major axis and minor axis of the disappearing material are obtained using an electron microscope or the like, and the ratio (D / L) between the major axis (D) and the minor axis (L) is calculated. For the obtained data, the ratio (D / L) on the horizontal axis and the frequency on the vertical axis indicate the frequency of the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) related to the lost material. A distribution is obtained and the mode value in this graph is read. In addition, the definition of the major axis and the minor axis of the disappearing material is the same as that of the pore 7. Specifically, the major axis of the vanishing material is the maximum distance between two points on the outer periphery of the contour shape of the vanishing material, and the minor axis of the vanishing material is a line perpendicular to the major axis direction through the midpoint of the major axis of the vanishing material. The length across the contour of the lost material.

その後、消失材を混合した触媒前駆体スラリーを乾燥させることにより、図9(a)に示す触媒前駆体1aを調製する。そして、本実施形態では、得られた触媒前駆体1a中の消失材30の少なくとも一部を焼失させる。具体的には、図9(b)に示すように、得られた触媒前駆体を空気中で焼成することにより消失材を消失させて、触媒粒子2の二次粒子中に細孔7を形成することができる。なお、この際の焼成温度は、消失材が消失する温度で焼成すれば良いが、例えば400℃以上の温度で1時間以上焼成することにより、触媒前駆体中の消失材を焼失させることができる。なお、この焼成工程により、包接材前駆体がベーマイトの場合には、アンカー粒子4の周囲でベーマイトが脱水縮合し、ベーマイト由来のアルミナからなる包接材が形成される。また、包接材前駆体がシリカゾルとゼオライトの場合には、シリカゾル及びゼオライト由来のシリカからなる包接材が形成される。   Then, the catalyst precursor 1a shown in FIG. 9A is prepared by drying the catalyst precursor slurry mixed with the disappearing material. And in this embodiment, at least one part of the loss | disappearance material 30 in the obtained catalyst precursor 1a is burned down. Specifically, as shown in FIG. 9 (b), the resulting catalyst precursor is calcined in air to eliminate the disappearing material and form pores 7 in the secondary particles of the catalyst particle 2. can do. The firing temperature at this time may be calcined at a temperature at which the disappearing material disappears. For example, by calcining at a temperature of 400 ° C. or higher for 1 hour or longer, the disappearing material in the catalyst precursor can be burned out. . In addition, by this baking process, when the clathrate precursor is boehmite, the boehmite is dehydrated and condensed around the anchor particles 4 to form a clathrate made of boehmite-derived alumina. When the clathrate precursor is silica sol and zeolite, a clathrate made of silica sol and zeolite-derived silica is formed.

ここで、得られた排ガス浄化触媒が未使用の状態において、触媒粒子の二次粒子中の消失材は完全に焼失されていることが好ましい。ただ、未使用の状態において、二次粒子中の消失材は完全に焼失されていなくても良い。つまり、未使用の状態で二次粒子中の消失材が残存していたとしても、触媒が内燃機関の排気ガス流路に設置され、使用されることにより、触媒の温度を上昇させ、消失材を焼失させることも可能である。   Here, in a state where the obtained exhaust gas purification catalyst is not used, it is preferable that the lost material in the secondary particles of the catalyst particles is completely burned out. However, in the unused state, the disappearing material in the secondary particles may not be completely burned off. That is, even if the vanishing material in the secondary particles remains in an unused state, the catalyst is installed and used in the exhaust gas flow path of the internal combustion engine, thereby increasing the temperature of the catalyst and It is also possible to burn off.

このように、消失材を混合した後に、焼失させる工程を経ない、または一部しか焼失させないで製造を終了することも可能である。ただ、触媒の使用条件によっては、実際の運転中に、消失材が焼失するまでの温度に到達しない場合があるため、製造工程中で焼失させることが好ましい。   In this way, after mixing the disappearing material, it is possible to complete the production without passing through the step of burning or burning only a part. However, depending on the conditions of use of the catalyst, it may not reach the temperature until the lost material is burned off during actual operation.

上述のように、消失材としては、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2以上であり、かつ、空気気流下にて焼失することが可能な物質を使用する必要がある。このような消失材としては、カーボン、高分子化合物、多糖類及び炭水化物の少なくとも一つを用いることが好ましい。また、混合する消失材中には、触媒被毒や活性点への被覆など、触媒性能を低下させる成分を含まないことが望ましい。具体的には、カリウム(K)、リン(P)、亜鉛(Zn)及び塩素(Cl)を極力含まない材料であることが望ましい。   As described above, as the disappearing material, the mode of the frequency distribution relating to the ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section is 2 or more, and under an air stream It is necessary to use materials that can be burned out. As such a disappearing material, it is preferable to use at least one of carbon, a polymer compound, a polysaccharide and a carbohydrate. Further, it is desirable that the disappearing material to be mixed does not contain a component that lowers the catalyst performance, such as catalyst poisoning or coating of active sites. Specifically, a material that contains as little potassium (K), phosphorus (P), zinc (Zn), and chlorine (Cl) as possible is desirable.

消失材としては、具体的には、カーボンやセルロース、ポリカーボネート、ブドウ糖、ポリアクリル酸などが好ましい。これらは触媒性能の低下が起きにくく、また比較的低温(200〜400℃)にて焼失するため、貴金属に対しシンタリング等の熱影響を与えにくいことから、好適な材料である。この中でも特にセルロースが好ましい。セルロースは低温で焼失しやすく、さらに当該比(D/L)が2以上であるものが得られやすい。   Specifically, carbon, cellulose, polycarbonate, glucose, polyacrylic acid and the like are preferable as the disappearing material. These are suitable materials because the catalyst performance is not easily lowered, and they are burned out at a relatively low temperature (200 to 400 ° C.), so that no precious metal is affected by heat such as sintering. Among these, cellulose is particularly preferable. Cellulose is easily burned off at low temperatures, and those having a ratio (D / L) of 2 or more are easily obtained.

消失材として使用するセルロースの大きさは、繊維長が1.0μm〜50μm、繊維径が0.1μm〜5μm程度であることが好ましい。これにより、焼成後に長径が0.6μm〜3μm、短径が0.1μm〜0.5μmの伸長形状の細孔7を得ることができる。なお、ここで述べているセルロースの大きさは触媒前駆体スラリーへ投入する際の値をいう。   The cellulose used as the vanishing material preferably has a fiber length of about 1.0 to 50 μm and a fiber diameter of about 0.1 to 5 μm. Thus, elongated pores 7 having a major axis of 0.6 to 3 μm and a minor axis of 0.1 to 0.5 μm can be obtained after firing. In addition, the size of the cellulose described here refers to a value when charged into the catalyst precursor slurry.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
(Rh触媒粉末の調製)
まず、比表面積が約70m/gの活性ジルコニウム−セリウム複合酸化物(ZrO‐CeO)の基材粉末に、硝酸ロジウム溶液を、ロジウム担持濃度が1.0wt%となるように担持した。この溶液を150℃で一昼夜乾燥後、400℃で1時間焼成して、ロジウムを1.0wt%担持したジルコニウム−セリウム複合酸化物を得た。次に、Rhを担持したジルコニウム−セリウム複合酸化物を粉砕し、平均粒子径(D50)を150nmとした。なお、平均粒子径の測定には、株式会社堀場製作所製レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いた。
[Example 1]
(Preparation of Rh catalyst powder)
First, a rhodium nitrate solution was supported on a base powder of active zirconium-cerium composite oxide (ZrO 2 -CeO 2 ) having a specific surface area of about 70 m 2 / g so that the rhodium supporting concentration was 1.0 wt%. . This solution was dried at 150 ° C. for a whole day and night, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour to obtain a zirconium-cerium composite oxide carrying 1.0 wt% rhodium. Next, the zirconium-cerium composite oxide carrying Rh was pulverized to make the average particle size (D50) 150 nm. For measurement of the average particle diameter, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA-920 manufactured by Horiba, Ltd. was used.

次に、ベーマイトと、硝酸と、水とを混合し、1時間攪拌した。そして、この溶液中に、粉砕したRh担持ジルコニウム−セリウム複合酸化物にゆっくりと投入し、高速攪拌機を用いて更に2時間攪拌することにより、触媒前駆体スラリーを調製した。   Next, boehmite, nitric acid, and water were mixed and stirred for 1 hour. Then, the catalyst precursor slurry was prepared by slowly adding the pulverized Rh-supported zirconium-cerium composite oxide into this solution and further stirring for 2 hours using a high-speed stirrer.

そして、得られた触媒前駆体スラリーに、別途粉砕した消失材を混合し、高速攪拌機を用いて更に2時間攪拌した。その後、得られたスラリーを急速乾燥し、150℃で一昼夜更に乾燥させて水分を除去した。そして、550℃で3時間、空気中で焼成し、実施例1のRh触媒粉末を得た。なお、当該消失材は、表1に示す細孔のD/L最頻値が得られる伸長形状のセルロースを使用した。また、次式1より求めた当該消失材の混合量も表1に示す。   Then, the obtained catalyst precursor slurry was mixed with a separately pulverized disappearing material, and further stirred for 2 hours using a high-speed stirrer. Thereafter, the obtained slurry was rapidly dried and further dried at 150 ° C. for a whole day and night to remove moisture. And it baked in the air at 550 degreeC for 3 hours, and obtained the Rh catalyst powder of Example 1. In addition, the said loss | disappearance material used the cellulose of the elongate shape from which D / L mode value of the pore shown in Table 1 is obtained. Table 1 also shows the mixing amount of the disappearing material obtained from the following formula 1.

(Pd触媒粉末の調製)
まず、比表面積が約70m/gのジルコニア基材粉末(ZrO)に、硝酸パラジウム溶液を、担持濃度が8.0wt%となるように担持した。この溶液を150℃で一昼夜乾燥後、400℃で1時間焼成して、パラジウムを8.0wt%担持したZrO粉末を得た。次に、Pdを担持したZrO粉末を粉砕し、平均粒子径(D50)を150nmとした。
(Preparation of Pd catalyst powder)
First, a palladium nitrate solution was supported on a zirconia base powder (ZrO 2 ) having a specific surface area of about 70 m 2 / g so that the supporting concentration was 8.0 wt%. This solution was dried at 150 ° C. for a whole day and night, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour to obtain ZrO 2 powder supporting 8.0 wt% palladium. Next, the ZrO 2 powder supporting Pd was pulverized, and the average particle diameter (D50) was set to 150 nm.

次に、ベーマイトと、硝酸と、水とを混合し、1時間攪拌した。そして、この溶液中に、粉砕したPd担持ZrO粉末をゆっくりと投入し、高速攪拌機を用いて更に2時間攪拌することにより、触媒前駆体スラリーを調製した。 Next, boehmite, nitric acid, and water were mixed and stirred for 1 hour. Then, the pulverized Pd-supported ZrO 2 powder was slowly put into this solution, and further stirred for 2 hours using a high-speed stirrer to prepare a catalyst precursor slurry.

そして、得られた触媒前駆体スラリーに、別途粉砕した消失材を混合し、高速攪拌機を用いて更に2時間攪拌した。その後、得られたスラリーを急速乾燥し、150℃で一昼夜更に乾燥させて水分を除去した。そして、550℃で3時間、空気中で焼成し、実施例1のPd触媒粉末を得た。なお、使用した前記消失材の種類及び混合量は、上記Rh触媒粉末の場合と同じである。   Then, the obtained catalyst precursor slurry was mixed with a separately pulverized disappearing material, and further stirred for 2 hours using a high-speed stirrer. Thereafter, the obtained slurry was rapidly dried and further dried at 150 ° C. for a whole day and night to remove moisture. And it baked in the air for 3 hours at 550 degreeC, and obtained Pd catalyst powder of Example 1. In addition, the kind and mixing amount of the used disappearance material are the same as in the case of the Rh catalyst powder.

(触媒層の調製)
上記Rh触媒粉末200g、CeO‐ZrO粉末25g、アルミナゾル25g、水230g及び硝酸10gを磁性ボールミルに投入し、混合し粉砕することによりRh触媒スラリーを調製した。
(Preparation of catalyst layer)
200 g of the above Rh catalyst powder, 25 g of CeO 2 —ZrO 2 powder, 25 g of alumina sol, 230 g of water and 10 g of nitric acid were put into a magnetic ball mill, mixed and pulverized to prepare an Rh catalyst slurry.

次に、上記Pd触媒粉末175g、CeO‐ZrO粉末50g、アルミナゾル25g、水230g及び硝酸10gを磁性ボールミルに投入し、混合し粉砕することによりPd触媒スラリーを調製した。 Next, 175 g of the above Pd catalyst powder, 50 g of CeO 2 -ZrO 2 powder, 25 g of alumina sol, 230 g of water and 10 g of nitric acid were put in a magnetic ball mill, mixed and pulverized to prepare a Pd catalyst slurry.

そして、上記Rh触媒スラリーに、長径(D)と短径(L)との比(D/L)の平均が2.5の市販のセルロース粉末を別途粉砕したものを混合した。その後、セルロースを含むRh触媒スラリーをコーデェライト質モノリス担体(0.12L,900セル)に付着させて、空気流にてセル内の余剰のスラリーを取り除いた。さらに、スラリー付き担体を130℃で乾燥した後、400℃で1時間焼成して、Rh触媒層を調製した。   And the thing which grind | pulverized separately the commercially available cellulose powder whose average of ratio (D / L) of a major axis (D) and a minor axis (L) is 2.5 was mixed with the said Rh catalyst slurry. Thereafter, the Rh catalyst slurry containing cellulose was attached to a cordierite monolith support (0.12 L, 900 cells), and excess slurry in the cells was removed by an air flow. Furthermore, after drying the support | carrier with a slurry at 130 degreeC, it baked at 400 degreeC for 1 hour, and prepared the Rh catalyst layer.

さらに、Pd触媒スラリーに、長径(D)と短径(L)との比(D/L)の平均が2.5の市販のセルロース粉末を別途粉砕したものを混合した。その後、セルロースを含むPd触媒スラリーをRh触媒層が担持されたモノリス担体に付着させて、空気流にてセル内の余剰のスラリーを取り除いた。さらに、スラリー付き担体を130℃で乾燥した後、400℃で1時間焼成して、Pd触媒層を調製した。このようにして、表層としてPd触媒層を設け、内層としてRh触媒層を設けた実施例1の触媒構造体を調製した。   Furthermore, what grind | pulverized separately the commercially available cellulose powder whose average of ratio (D / L) of a major axis (D) and a minor axis (L) is 2.5 was mixed with the Pd catalyst slurry. Thereafter, the Pd catalyst slurry containing cellulose was adhered to the monolith support on which the Rh catalyst layer was supported, and excess slurry in the cell was removed by an air flow. Furthermore, after drying the support | carrier with a slurry at 130 degreeC, it baked at 400 degreeC for 1 hour, and prepared the Pd catalyst layer. In this way, the catalyst structure of Example 1 in which the Pd catalyst layer was provided as the surface layer and the Rh catalyst layer was provided as the inner layer was prepared.

[実施例2〜6]
貴金属種並びに消失材の混合量及び種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜6の触媒構造体を調製した。なお、実施例3において、活性ジルコニウム−セリウム複合酸化物の基材粉末にパラジウムを担持する際の溶液としては、硝酸パラジウム溶液を使用した。さらに、ジルコニア基材粉末にロジウムを担持する際の溶液としては、硝酸ロジウム溶液を使用した。また、実施例6において、ジルコニア基材粉末に白金を担持する際の溶液としては、ジニトロジアミン白金溶液を使用した。
[Examples 2 to 6]
Catalyst structures of Examples 2 to 6 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount and type of noble metal species and disappearance material were changed as shown in Table 1. In Example 3, a palladium nitrate solution was used as a solution for supporting palladium on the active zirconium-cerium composite oxide base powder. Further, a rhodium nitrate solution was used as a solution for supporting rhodium on the zirconia base powder. In Example 6, a dinitrodiamine platinum solution was used as a solution for supporting platinum on the zirconia substrate powder.

[実施例7]
貴金属種並びに消失材の混合量及び種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様にして、実施例7の触媒構造体を調製した。つまり、表層の貴金属種として白金を用い、さらに表層に用いたPt触媒粉末及び内層に用いたRh触媒粉末を調製する際の消失材の混合量を、表1のように変更した。なお、実施例7において、ジルコニア基材粉末に白金を担持する際の溶液としては、ジニトロジアミン白金溶液を使用した。
[Example 7]
A catalyst structure of Example 7 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount and type of noble metal species and disappearance material were changed as shown in Table 1. That is, platinum was used as a noble metal species for the surface layer, and the mixing amount of the disappearing material when preparing the Pt catalyst powder used for the surface layer and the Rh catalyst powder used for the inner layer was changed as shown in Table 1. In Example 7, a dinitrodiamine platinum solution was used as a solution for supporting platinum on the zirconia substrate powder.

[比較例1〜3]
消失材の混合量及び種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様にして、比較例1及び2の触媒構造体を調製した。また、比較例3については、消失材を使用しないこと以外は実施例1と同様にして、比較例3の触媒構造体を調製した。
[Comparative Examples 1-3]
Catalyst structures of Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing amount and type of the disappearing material were changed as shown in Table 1. Moreover, about the comparative example 3, the catalyst structure of the comparative example 3 was prepared like Example 1 except not using a loss | disappearance material.

[触媒構造体の細孔観察]
実施例1〜7及び比較例1〜3の触媒構造体を切断し、上述の方法により、触媒粒子の二次粒子の内部に形成された細孔の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)の頻度分布を求めた。
[Observation of pores in catalyst structure]
The catalyst structures of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were cut and the major axis (D) and minor axis (L) in the cross section of the pores formed inside the secondary particles of the catalyst particles by the above-described method. ) And the frequency distribution of the ratio (D / L).

さらに、実施例1〜7及び比較例1〜3の触媒構造体における表層の触媒層及び内層の触媒層を掻き取り、触媒層の粉末を採取した。その後、窒素ガス吸着法により、当該触媒層の粉末における、細孔径が0.1〜10μmの範囲の細孔に係る細孔容積を測定した。各実施例及び比較例における、上記頻度分布の最頻値及び細孔容積の測定結果も表1に示す。   Furthermore, the catalyst layer of the surface layer and the catalyst layer of the inner layer in the catalyst structures of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were scraped off, and the powder of the catalyst layer was collected. Thereafter, the pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 μm in the catalyst layer powder was measured by a nitrogen gas adsorption method. Table 1 also shows the measurement results of the mode of the frequency distribution and the pore volume in each example and comparative example.

[触媒構造体の耐久試験]
排気量3500ccのガソリンエンジンの排気系に実施例1〜7及び比較例1〜3の各触媒構造体を装着し、入口温度を920℃として、50時間運転し、各触媒構造体を劣化させた。その後、排気量3500ccのガソリンエンジンの排気系に劣化後の各触媒構造体を装着し、入口温度を480℃とし、触媒構造体の入口及び出口の炭化水素濃度から、次式2より炭化水素の転化率(HC転化率)を測定した。
[Durability test of catalyst structure]
The catalyst structures of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were mounted on an exhaust system of a gasoline engine with a displacement of 3500 cc, and were operated for 50 hours at an inlet temperature of 920 ° C. . After that, each of the deteriorated catalyst structures is attached to the exhaust system of a 3500 cc gasoline engine, the inlet temperature is set to 480 ° C., and the hydrocarbon concentration at the inlet and the outlet of the catalyst structure The conversion rate (HC conversion rate) was measured.

実施例1〜7及び比較例1〜3の耐久試験後のHC転化率も表1に示す。さらに、実施例1〜7及び比較例1〜3の貴金属種、貴金属担持基材種も表1に示す。なお、表1の貴金属担持基材における「ZrO‐CeO/Al」は、アンカー粒子としてZrO‐CeOを用い、包接材としてAlを用いたことを表す。同様に「ZrO/Al」は、アンカー粒子としてZrOを用い、包接材としてAlを用いたことを表す。 Table 1 also shows the HC conversion ratios after endurance tests of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3. Furthermore, Table 1 also shows the noble metal species and noble metal-supporting substrate species of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3. Note that “ZrO 2 —CeO 2 / Al 2 O 3 ” in the noble metal-supporting base material in Table 1 represents that ZrO 2 —CeO 2 was used as the anchor particle and Al 2 O 3 was used as the inclusion material. Similarly, “ZrO 2 / Al 2 O 3 ” represents that ZrO 2 was used as the anchor particle and Al 2 O 3 was used as the inclusion material.

図10は、実施例1及び比較例1における、細孔の長径(D)と短径(L)との比(D/L)の頻度分布を示す。また、図11(a)は実施例1における触媒粒子の二次粒子のSEM写真を示し、図11(b)は比較例1における触媒粒子の二次粒子のSEM写真を示す。図10に示すように、実施例1の触媒では頻度分布の最頻値が2.5であり、さらに図11(a)より、伸長形状の細孔7が複数形成されていることが分かる。さらに、伸長形状の細孔同士が接触し、連通していることも確認できる。これに対し、比較例1の触媒では頻度分布の最頻値が1.4であり、さらに図11(b)より、球状に近い細孔7Aが多数形成されていることが分かる。   FIG. 10 shows the frequency distribution of the ratio (D / L) of the major axis (D) and minor axis (L) of the pores in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 11A shows an SEM photograph of secondary particles of catalyst particles in Example 1, and FIG. 11B shows an SEM photograph of secondary particles of catalyst particles in Comparative Example 1. As shown in FIG. 10, in the catalyst of Example 1, the mode value of the frequency distribution is 2.5, and from FIG. 11 (a), it can be seen that a plurality of elongated pores 7 are formed. Further, it can be confirmed that the elongated pores are in contact with each other and communicate with each other. In contrast, in the catalyst of Comparative Example 1, the mode value of the frequency distribution is 1.4, and it can be seen from FIG. 11B that many spherical pores 7A are formed.

図12は、実施例1及び2並びに比較例1〜3における、細孔容積とHC転化率との関係を示す散布図である。図12より、細孔径が0.1〜10μmの範囲の細孔に係る細孔容積が0.5cc/g以上である実施例1及び2は、比較例1〜3と比べ、HC転化率が上昇していることが分かる。   FIG. 12 is a scatter diagram showing the relationship between the pore volume and the HC conversion rate in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. From FIG. 12, Examples 1 and 2 in which the pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 μm is 0.5 cc / g or more have an HC conversion rate as compared with Comparative Examples 1 to 3. You can see that it is rising.

ここで、図12に示すように、比較例1〜3のプロットに基づく回帰直線を延長したとき、実施例1及び2のプロットに基づく回帰直線と符号Aの分だけHC転化率に差が生じることが分かる。つまり、比較例のような略球状の細孔を単に増加し、細孔容積を増大させたとしても、細孔同士が十分に連通しないため、二次粒子内部のガス拡散性が向上しにくい。これに対し、実施例のように、伸長形状の細孔を増加させた場合には、細孔同士が連通するため、二次粒子内部のガス拡散性が向上し、二次粒子内部の貴金属粒子と排気ガスとが効率的に接触することができる。そのため、HC転化率が大幅に向上したものと推測される。   Here, as shown in FIG. 12, when the regression line based on the plots of Comparative Examples 1 to 3 is extended, a difference occurs in the HC conversion rate by the amount corresponding to the reference line and the regression line based on the plots of Examples 1 and 2. I understand that. That is, even if the number of substantially spherical pores as in the comparative example is simply increased and the pore volume is increased, the pores are not sufficiently communicated with each other, so that the gas diffusibility inside the secondary particles is difficult to improve. On the other hand, when the elongated pores are increased as in the example, the pores communicate with each other, so that the gas diffusibility inside the secondary particles is improved, and the noble metal particles inside the secondary particles are improved. And the exhaust gas can contact efficiently. Therefore, it is estimated that the HC conversion rate has been greatly improved.

このように、細孔のD/Lに関する頻度分布の最頻値が2.0以上であり、かつ、細孔容積の合計値が0.5cc/g以上の場合には、伸長形状の細孔と増加した細孔容積の相乗効果により、高い排気ガス浄化性能が得られることが分かる。   Thus, when the mode of the frequency distribution regarding the D / L of the pores is 2.0 or more and the total value of the pore volumes is 0.5 cc / g or more, the elongated pores It can be seen that high exhaust gas purification performance can be obtained by the synergistic effect of the increased pore volume.

以上、本発明を実施例及び比較例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the examples and comparative examples, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

1 排ガス浄化触媒
2 触媒粒子
3 貴金属粒子
4 アンカー粒子
6 包接材
7 細孔
8 触媒ユニット
20 排ガス浄化触媒構造体
22 触媒層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification catalyst 2 Catalyst particle 3 Noble metal particle 4 Anchor particle 6 Inclusion material 7 Pore 8 Catalyst unit 20 Exhaust gas purification catalyst structure 22 Catalyst layer

Claims (8)

貴金属粒子と、前記貴金属粒子のアンカー材として貴金属粒子を担持するアンカー粒子とを含む複数の触媒ユニットと、
前記複数の触媒ユニットを内包し、かつ、前記触媒ユニット同士を互いに隔てる包接材と、
を含有する触媒粒子を複数備え、
前記触媒粒子の二次粒子の内部には複数の細孔が存在し、前記細孔の断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2.0以上であり、
前記複数の触媒粒子における、細孔径が0.1〜10μmの範囲の前記細孔に係る細孔容積の合計値が0.5cc/g以上であることを特徴とする排ガス浄化触媒。
A plurality of catalyst units including noble metal particles and anchor particles supporting noble metal particles as an anchor material of the noble metal particles;
An enclosure material containing the plurality of catalyst units and separating the catalyst units from each other;
Comprising a plurality of catalyst particles containing
A plurality of pores are present in the secondary particles of the catalyst particles, and the frequency distribution mode of the ratio of the major axis (D) to the minor axis (L) (D / L) in the cross section of the pores. Is 2.0 or more,
An exhaust gas purification catalyst, wherein a total value of pore volumes of the pores having a pore diameter in the range of 0.1 to 10 µm in the plurality of catalyst particles is 0.5 cc / g or more.
前記触媒粒子内には、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が2.0以上である長細孔が複数存在し、当該長細孔同士は連通していることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化触媒。   In the catalyst particles, there are a plurality of long pores having a ratio (D / L) of the major axis (D) to the minor axis (L) in the cross section of 2.0 or more. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein 前記触媒粒子における、前記アンカー粒子の重量比が30〜70wt%であり、前記包接材の重量比が70〜30wt%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触媒。   3. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein a weight ratio of the anchor particles in the catalyst particles is 30 to 70 wt%, and a weight ratio of the enclosure material is 70 to 30 wt%. 前記アンカー粒子は、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。   The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the anchor particles contain at least one of cerium and zirconium. 前記包接材は、アルミニウム及びケイ素の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。   The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the enclosure material contains at least one of aluminum and silicon. 前記貴金属粒子は、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。   The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the noble metal particles contain at least one selected from the group consisting of platinum, palladium, and rhodium. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒を含有した複数の触媒層と、
前記触媒層を担持する耐火性無機担体と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化触媒構造体。
A plurality of catalyst layers containing the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6;
A refractory inorganic carrier carrying the catalyst layer;
An exhaust gas purification catalyst structure comprising:
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒の製造方法において、
前記貴金属粒子とアンカー粒子とを含む触媒ユニットを調製する工程と、
調製された前記触媒ユニットを、前記包接材の前駆体と、断面における長径(D)と短径(L)との比(D/L)が2.0以上である消失材とを含有したスラリーに混合し、乾燥及び焼成する工程と、
を有することを特徴とする排ガス浄化触媒の製造方法。
In the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 6,
Preparing a catalyst unit comprising the noble metal particles and anchor particles;
The prepared catalyst unit contained a precursor of the inclusion material and a disappearing material having a ratio (D / L) of a major axis (D) to a minor axis (L) in a cross section of 2.0 or more. Mixing with slurry, drying and firing;
A method for producing an exhaust gas purification catalyst, comprising:
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