JP2014018753A - 抗シンタリング触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】シンタリング現象による性能低下が生じない抗シンタリング触媒を提供する。
【解決手段】多孔質体により構成された抗シンタリング触媒であって、前記多孔質体が、反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とする細孔を有し、前記多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記金属原子が、前記多孔質体に酸素原子を介して結合している抗シンタリング触媒。
【選択図】なし
【解決手段】多孔質体により構成された抗シンタリング触媒であって、前記多孔質体が、反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とする細孔を有し、前記多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記金属原子が、前記多孔質体に酸素原子を介して結合している抗シンタリング触媒。
【選択図】なし
Description
本発明は、排気浄化などの用途に用いることができる抗シンタリング性を有する触媒に関する。
浄化対象となる物質に対して触媒活性を有する金属からなる微粒子が内部に担持された多孔質体が、自動車（ガソリンエンジン、あるいは、ディーゼルエンジン）の排気ガス中の一般的な窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ））などを分解する排気浄化触媒として一般に用いられている。
しかしながら、このような排気浄化触媒を長期間使用すると、微粒子を構成する上記の金属の融点未満での使用にもかかわらず、微粒子が移動して微粒子同士が凝集し、その結果、微粒子の比表面積が減少して、触媒活性が低くなると云うシンタリング現象と云われる問題が生じる。
このようなシンタリング防止のために、酸化セリウム膜上に上記金属からなる微粒子を配置する技術、あるいは、磁力を用いる技術（特許文献１）等の対策が検討されているが、前者では多孔質体内部でのシンタリング防止は困難であり、後者ではシンタリング防止のために設備が必要となるなど、ともに本質的な解決をもたらすものではなかった。
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、シンタリング現象による性能低下が生じない抗シンタリング触媒を提供することを目的とする。
本発明の抗シンタリング触媒は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、多孔質体により構成された抗シンタリング触媒であって、前記多孔質体が、反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とする細孔を有し、前記多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記金属原子が、前記多孔質体に酸素原子を介して結合していることを特徴とする抗シンタリング触媒である。
また、本発明の抗シンタリング触媒は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の抗シンタリング触媒において、前記多孔質体が、四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成された四面体構造体が前記頂点位置の原子を互いに共有して多数連結されて構成されていることを特徴とする。
また、本発明の抗シンタリング触媒は、請求項３に記載の通り、請求項２に記載の抗シンタリング触媒において、前記頂点位置に配置された原子が酸素原子であり、かつ、前記中心位置に配置された原子が、ケイ素、リン、及び、アルミニウムから選ばれた１種または２種以上の原子であることを特徴とする。
また、本発明の抗シンタリング触媒は、請求項４に記載の通り、請求項２に記載の抗シンタリング触媒において、前記中心位置に配置された前記原子の一部が、前記金属原子に置換されていることを特徴とする。
また、本発明の抗シンタリング触媒は、請求項５に記載の通り、請求項３ないし請求項４のいずれか１項に記載の抗シンタリング触媒において、前記金属原子が、前記四面体の頂点の前記酸素原子と結合したセリウムと酸素原子を介して結合していることを特徴とする。
本発明の抗シンタリング触媒は、多孔質体が、反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とする細孔を有し、前記多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記金属原子が、前記多孔質体に酸素原子を介して結合している構成を有しているので、シンタリングによる性能低下が生じない、優れた抗シンタリング触媒である。
また、前記多孔質体が、四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成された四面体構造体が前記頂点位置の原子を互いに共有して多数連結されて構成されていると、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐熱性が向上し、さらには多孔質対の細孔の形状、大きさが特定の範囲となる多孔質体が多く、そのような多孔質体を用いた場合に、細孔による物質選択性を高めることができるので、触媒反応の効率が高くなるとともに、触媒としての寿命も長くなる。
ここで、前記頂点位置に配置された原子が酸素原子であり、かつ、前記中心位置に配置された原子が、ケイ素、リン、及び、アルミニウムから選ばれた１種または２種以上の原子であると機械的強度、耐摩耗性、及び、耐熱性が向上する。
また、前記中心位置に配置された前記原子の一部が、前記金属原子に置換されているとより高いシンタリング防止効果が得られる。
また、前記金属原子が、前記四面体の頂点の前記酸素原子と結合したセリウムと酸素原子を介して結合していると、特に高いシンタリング防止効果が得られる。
本発明における反応対象物質としては、有機物、無機物どちらであってもよく、反応が気相反応の場合には、反応対象物質としてはガス（あるいは蒸気）であっても固体粒子であってもよい。
このような反応対象物質の例として、排気ガス中に含まれる、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、あるいは、粒子状物質（ＰＭ）が挙げられる。
本発明の抗シンタリング触媒は、多孔質体により構成されていることが必要である。多孔質体は内部の面積が大きいので、多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子からなる粒子、すなわち、触媒効果を付与するサイトを多く持つことができ、反応対象物質に対して高い触媒効果を得ることができるとともに、多孔質体の細孔により、反応対象物質を選択して内部に取り込むことができるので、触媒効果を妨げる物質を排除することができる等、触媒効果を高く、かつ、長期間維持させることが可能となる。
さらに、本発明における多孔質体は、例えば、多孔質性オキソ酸塩などのように、細孔を有しているものである必要があり、その細孔は反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とすることが必要である。すなわち、用いる多孔質体は、反応対象物質に適した細孔径を有する細孔、例えば、細孔径が０．３ｎｍ〜１ｎｍの細孔を有する多孔質体から選択する。
また、多孔質体の大きさとしては、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましい範囲は０．０５μｍ以上０．２μｍ以下である。多孔質体の大きさが小さすぎると、取り扱い性が低下するとともに、多孔質体の強度が低く,壊れやすく、また、大きすぎると反応対象物質との接触効率が低くなりやすくなるとともに、例えばハニカム構造体に担持させるときの密着性が低下して脱落しやすい。
このような多孔質体の内、四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成された四面体構造体が上記頂点位置の原子を互いに共有して多数連結されて構成されている多孔質体であると、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐熱性が向上し、さらには多孔質対の細孔の形状、大きさが特定の範囲となる多孔質体が多く、そのような多孔質体を用いた場合に、細孔による物質選択性を高めることができるので、触媒反応の効率が高くなるとともに、触媒としての寿命も長くなる。
このような四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成された四面体構造体の例として、中心位置に配置された原子がケイ素、リン、及び、アルミニウムから選ばれた１つまたは２つ以上の原子であり、かつ、前記頂点位置に配置された原子が酸素原子である多孔質体が挙げられ、このような多孔質対では、特に機械的強度、耐摩耗性、及び、耐熱性が高い。このような多孔質体の代表例として、ゼオライトが挙げられ、このようなゼオライトの例としては、フォージャサイト、ゼオライトＡ、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、フェリエライト、モルデナイト、ＺＳＭ−５などが挙げられる。
さらに、本発明における多孔質体は、反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、このような金属原子が上記の多孔質体に酸素原子を介して結合している必要がある。このような構成により、本発明に係る抗シンタリング触媒では使用開始当初から高い触媒活性が得られるともに、長期間維持される。
このような、酸素を介して結合されている、反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子を有する多孔質体は、多孔質体を合成する際に、多孔質体を形成する原料に対して、多孔質体に酸素原子を介して上記金属原子を結合させる原料を添加することで得ることができる。
反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子の金属としては、求められる触媒活性を有する金属を遷移金属及び希土類元素から選択する。
本発明における多孔質体が、上述のように四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成され、かつ、四面体の４つの頂点位置に配置された原子が酸素原子である四面体構造体から構成されるとき、触媒活性を付与する金属原子も同様の、４つの頂点位置に配置された原子が酸素原子である四面体構造体の中心原子として配置され、かつ、この触媒活性を付与する金属原子を有する四面体構造体が上記多孔質体と一体となっていると、非常に高い抗シンタリング性が得られるので好ましい。ここで、このような４つの頂点位置に配置された原子が酸素原子である四面体構造体の中心原子となる原子の例としては鉄、コバルト、マンガン、モリブデン、銅などが挙げられる。
これら金属原子の、最終的に上記のように多孔質体に酸素を介して結合を行う金属化合物としては水溶性、可溶性を有する化合物を選択する。
多孔質体がゼオライトである場合、そのケイ素やアルミニウムが上記金属原子に一部置換されたゼオライトは、例えばゼオライトの代表的な合成方法の一つであるアルカリ水熱反応法において、酸素を介して結合される金属の供給源となる金属化合物を、公知のゼオライト合成原料、例えば、シリカ源となる物質、アルミニウム源となる物質、水、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤、及び、必要に応じて添加される鋳型剤あるいはテンプレート剤と呼ばれる有機分子（以下、「テンプレート剤」と云う）等とともに配合して反応させることにより得ることができる。さらにこの合成に際して、合成条件の変更、例えば、シリカ源となる物質とアルミニウム源となる物質との配合比、温度、圧力、及び、テンプレート剤を適宜選択することで、ゼオライトのタイプを選択して合成することができるので、所望の、大きさ、構造、細孔径などを備えた抗シンタリング触媒を得ることができる。
ここで、四面体構造体の中心位置に配置されたケイ素、リン、及び、アルミニウムから選ばれた１種または２種以上の原子であり、その一部が反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子により置換されていると、より高いシンタリング防止効果が得られるので好ましい。
さらに上記金属原子が、多孔質体に酸素原子を介して結合したセリウムと酸素原子を介して結合していると、より高いシンタリング防止効果が得られるので好ましい。
本発明の抗シンタリング触媒は、粉状など、いかなる形状であってもよいが、処理対象である排気ガスとの接触効率が良好となるように、公知の手段を用いて粒状形状やハニカム形状とすることが好ましい。
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の抗シンタリング触媒は、排気浄化や気相反応用触媒等の上記実施形態の構成に限定されるものではない。
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の抗シンタリング触媒を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の抗シンタリング触媒の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
［実施例１（ＺＳＭ−５タイプのフレームワークを有する多孔質体により構成された抗シンタリング触媒）］
＜抗シンタリング触媒Ａの作製＞
ＺＳＭ−５タイプのフレームワークを有する多孔質体により構成された抗シンタリング触媒、すなわち、多孔質体が基本的にＺＳＭ−５タイプのフレームワークを有するゼオライト構造を有し、この多孔質体に自動車の排気ガス中のＮＯｘに対する触媒活性を付与する金属原子として鉄が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記の鉄が前記多孔質体に酸素原子を介して結合している抗シンタリング触媒を作製した。
＜抗シンタリング触媒Ａの作製＞
ＺＳＭ−５タイプのフレームワークを有する多孔質体により構成された抗シンタリング触媒、すなわち、多孔質体が基本的にＺＳＭ−５タイプのフレームワークを有するゼオライト構造を有し、この多孔質体に自動車の排気ガス中のＮＯｘに対する触媒活性を付与する金属原子として鉄が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、前記の鉄が前記多孔質体に酸素原子を介して結合している抗シンタリング触媒を作製した。
すなわち、ケイ素源としてオルトケイ酸テトラエチルを１０５ｇ、アルミニウム源としてアルミニウムブトキシドを２ｇ、テンプレート剤としてはテトラプロピルアンモニウムブロマイドを１５ｇ、触媒活性を付与する金属原子源として硝酸鉄（ＩＩＩ）３ｇ、さらに、０．１４ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液４００ｇをオートクレーブに仕込み、１７０℃に保ち、７２時間反応させた。得られた粉末を濾別し、水で洗浄した後に十分乾燥させて、抗シンタリング触媒Ａ（実施例１）１０５ｇを得た。
上記で得られた抗シンタリング触媒Ａの個数平均粒径は２μｍ（顕微鏡写真を撮影し、各粒子（約１００個）の該当円直径を測定し、平均した値）であった。
さらに、上記の抗シンタリング触媒Ａについて、多孔質体の性状、触媒活性を付与する金属である鉄の化学結合状態を解析した。
抗シンタリング触媒Ａの多孔質体の性状について、Ｘ線回折分析を行って調べた。その結果を図１（ａ）に、また、国際ゼオライト学会によるＺＳＭ−５のＸ線解析パターン（Ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ Ｚｅｏｌｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ＭＦＩ）を図１（ｂ）に、それぞれ示す。これらデータより、抗シンタリング触媒Ａにおける多孔質がＺＳＭ−５のフレームワークを有するものであることが確認された。
また、抗シンタリング触媒Ａ中の鉄の含有量について、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ−７２０ 島津製作所社製）で分析したところ、ケイ素（抗シンタリング触媒Ａ中ケイ素量は３０質量％）に対しての存在量(重量比)は５％であることが判った。
また、触媒活性を付与する金属である鉄の化学結合状態をＸＰＳ（アルバック・ファイ社製ＰＨＩ５０００ Ｖｅｒｓａ Ｐｒｏｂｅ）により調べた。同時に比較のために水酸化鉄（ＩＩＩ）（試薬。特級）、及び、鉄橄欖石（化学組成Ｆｅ2ＳｉＯ4）についてもそれらの鉄の化学結合状態を調べた、これら結果を表１に示す。
表１のデータにより、抗シンタリング触媒Ａにおいては、鉄原子は、Ｆｅ−Ｏ−Ｓｉ状に、酸素原子を介して多孔質体を構成するケイ素原子に結合していることが確認された。
また、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）日本電子社製ＪＸＡ−８２００によって、上記抗シンタリング触媒Ａの粒子の断面を観察したところ、鉄が触媒粒子内に均一に分散していることが確認された。
＜抗シンタリング触媒Ａの評価＞
《排気ガス浄化性能評価方法》
次のようにして、抗シンタリング触媒Ａの排気ガス浄化性能を評価した。評価では、図２にモデル的に示す評価装置を用いた。図中、円筒状の電気炉１の中空部に石英製の反応管２（内径：２１ｍｍ）が挿入されている。反応管２内部には、反応管２を通過するガスが評価対象の抗シンタリング触媒Ａに接触するように抗シンタリング触媒Ａを空間密度が２００ｇ／Ｌとなるよう、直径２１ｍｍ、長さ２０ｍｍの（嵩体積：７ｍＬ）金属製の、一辺が２５．４ｍｍの正方形中に３００セルが形成されるセル密度（３００ｃｐｓｉ）の円筒形ハニカム形状体の壁面に均一に添着させて作製されたサンプル３が設置されている。この評価装置ではサンプル３付近の温度が、熱電対４により測定可能となっている。
《排気ガス浄化性能評価方法》
次のようにして、抗シンタリング触媒Ａの排気ガス浄化性能を評価した。評価では、図２にモデル的に示す評価装置を用いた。図中、円筒状の電気炉１の中空部に石英製の反応管２（内径：２１ｍｍ）が挿入されている。反応管２内部には、反応管２を通過するガスが評価対象の抗シンタリング触媒Ａに接触するように抗シンタリング触媒Ａを空間密度が２００ｇ／Ｌとなるよう、直径２１ｍｍ、長さ２０ｍｍの（嵩体積：７ｍＬ）金属製の、一辺が２５．４ｍｍの正方形中に３００セルが形成されるセル密度（３００ｃｐｓｉ）の円筒形ハニカム形状体の壁面に均一に添着させて作製されたサンプル３が設置されている。この評価装置ではサンプル３付近の温度が、熱電対４により測定可能となっている。
反応管３には、上方から水蒸気供給ラインと、２つ標準ガス供給ラインとが接続されている。水蒸気供給ラインには、水用ポンプ７と水蒸発器８とを介して水供給ラインが接続されており、必要に応じて反応管３に水蒸気を供給することができるようになっている。一方、２つの標準ガス供給ライン（排気ガス浄化性能評価用ガスライン５、及び、後述する抗シンタリング性評価用ガスライン）はそれぞれマスフローコントローラー５及び６を介して、各種標準ガスをそれぞれ所定の流量で反応管３に供給することができるようになっている。
サンプル３を通過したガスは、クーラ９で冷却されベント（排気）されるが、その一部がサンプリングされ、分析計１０で必要な項目について分析される。
評価は次のようにして行った。
上記サンプル３を２００℃前後の温度から毎分１０℃の昇温速度で５５０℃付近まで昇温させながら、窒素（Ｎ2）をベースとして体積比で、一酸化窒素（ＮＯ）を２５０ｐｐｍ、二酸化炭素（ＣＯ2）を６．５％、酸素（Ｏ2）を１０％、アンモニア（ＮＨ3）を２２５ｐｐｍ（アンモニアの一酸化窒素に対するモル比は０．９である）、及び、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を１０％、それぞれ含有する、自動車のガソリンエンジンの排気ガスを想定したガスを、上記の反応管２に、０．１７４ｍ3／ｈ（標準状態、すなわち１気圧、０℃換算）（サンプルに対するＳＶ：２５０００ｈ-1）の流速で供給した。このとき、反応管出口ガスの一酸化窒素濃度を測定し、反応管入り口側のその一酸化窒素の濃度（１００％とする）と比較し、一酸化窒素濃度の減少率をＮＯｘ分解率として調べた。
《抗シンタリング性の評価方法》
抗シンタリング性については、図２に示した装置を用い、次のようにして評価した。すなわち、サンプルの温度を６５０℃に保ちながら５０時間、窒素ガスをベースとし、体積比で、酸素１０％、及び、水蒸気１０％を含む、空気を想定したガスを、標準状態、すなわち１気圧、０℃換算でサンプルに対するＳＶが３０００ｈ-1となる流速でサンプルに供給し、エージングを行った。
抗シンタリング性については、図２に示した装置を用い、次のようにして評価した。すなわち、サンプルの温度を６５０℃に保ちながら５０時間、窒素ガスをベースとし、体積比で、酸素１０％、及び、水蒸気１０％を含む、空気を想定したガスを、標準状態、すなわち１気圧、０℃換算でサンプルに対するＳＶが３０００ｈ-1となる流速でサンプルに供給し、エージングを行った。
このようにエージングを行ったサンプルについても上記同様に排気ガス浄化性能を調べた。
［比較例 従来技術に係る排気浄化触媒Ｚ］
従来技術に係る、すなわち、抗シンタリング性のない排気浄化触媒Ｚとして、硝酸鉄（ＩＩＩ）の添加を行わない以外は、上記抗シンタリング性触媒Ａ同様にして、多孔質体を合成し、洗浄及び乾燥後（収量は１０５ｇ、個数平均粒径は３．５μｍ。Ｘ線回折分析よりＺＳＭ−５とおなじフレームワークを有するものであることを確認）、硝酸鉄（ＩＩＩ）水溶液（０．０３ｍｏｌ／Ｌ）４００ｍＬ中に入れ、攪拌をしながら１８０分間浸漬した後、乾燥させて、従来技術に係る触媒Ｚを作製した。
従来技術に係る、すなわち、抗シンタリング性のない排気浄化触媒Ｚとして、硝酸鉄（ＩＩＩ）の添加を行わない以外は、上記抗シンタリング性触媒Ａ同様にして、多孔質体を合成し、洗浄及び乾燥後（収量は１０５ｇ、個数平均粒径は３．５μｍ。Ｘ線回折分析よりＺＳＭ−５とおなじフレームワークを有するものであることを確認）、硝酸鉄（ＩＩＩ）水溶液（０．０３ｍｏｌ／Ｌ）４００ｍＬ中に入れ、攪拌をしながら１８０分間浸漬した後、乾燥させて、従来技術に係る触媒Ｚを作製した。
この触媒Ｚにおける鉄含有量を上記同様に蛍光Ｘ線により分析したところ、ケイ素（抗シンタリング触媒Ａ中ケイ素量は３０質量％）に対する鉄の存在量（重量比）は５％であることが判った。
この従来技術に係る触媒ＺについてＸＰＳ分析を行った。結果を表１に併せて示す。この結果より従来技術に係る触媒Ｚでは、鉄原子は、多孔質体を構成するケイ素原子に結合していないことが確認された。
上記の従来技術に係る触媒Ｚを用いて、上記排気浄化触媒Ａと同様にして抗シンタリング性を評価した。
これら結果を図３に併せて示す。
図３より、耐久試験後の実施例１の排気浄化触媒Ａは、低温域（２００℃程度）から中温域（３５０℃）にかけては耐久試験後の比較例（従来技術）の触媒Ｚと同等のＮＯｘ分解率しか得られないものの、３５０℃から５００℃超の高音域では高くなり、５００℃付近では、耐久試験前の性能の８０％以上の性能を有していることが判る。この結果により、本発明に係る抗シンタリング触媒の優れた抗シンタリング性が確認された。
また、実施例１及び比較例の触媒におけるシンタリング処理前後での４００℃での分解率、すなわち、触媒活性の保持率（シンタリング処理前の触媒での分解率を１００％とする）を図６（ａ）に示した。このグラフにより実施例１の抗シンタリング触媒が触媒活性に重要な温度（低中温域）において高い抗シンタリング性を有することが判る。
［実施例２（ＺＳＭ−５タイプの抗シンタリング触媒（その２））］
＜抗シンタリング触媒Ｂの作製＞
抗シンタリング触媒Ａと同様にして、但し、硝酸鉄（ＩＩＩ）を３ｇではなく、９ｇ用いて、抗シンタリング触媒Ｂを得た。この抗シンタリング触媒Ｂの多孔質体はＸ線回折分析（結果を図４に示す）により抗シンタリング触媒Ｂにおける多孔質はＺＳＭ−５のフレームワークを有することが確認された。
＜抗シンタリング触媒Ｂの作製＞
抗シンタリング触媒Ａと同様にして、但し、硝酸鉄（ＩＩＩ）を３ｇではなく、９ｇ用いて、抗シンタリング触媒Ｂを得た。この抗シンタリング触媒Ｂの多孔質体はＸ線回折分析（結果を図４に示す）により抗シンタリング触媒Ｂにおける多孔質はＺＳＭ−５のフレームワークを有することが確認された。
この触媒Ｂにおける鉄含有量を上記同様に蛍光Ｘ線により分析したところ、ケイ素（抗シンタリング触媒Ｂ中ケイ素量は３０質量％）に対する鉄の存在量（重量比）は１５％であることが判った。
また、触媒活性を付与する金属である鉄の化学結合状態をＸＰＳにより調べた。結果を上記表１に併せて示す。
表１のデータにより、抗シンタリング触媒Ｂにおいても、抗シンタリング触媒Ａ同様に、鉄原子が、Ｆｅ−Ｏ−Ｓｉ状に、酸素原子を介して多孔質体を構成するケイ素原子に結合していることが確認された。
また、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によって、上記抗シンタリング触媒Ｂの粒子の断面を観察したところ、鉄が触媒内に均一に分散していることが確認された。
この抗シンタリング触媒Ｂ（実施例２）について抗シンタリング性を上記同様に調べた。結果を図５に示す。
図５より、本発明に係る抗シンタリング触媒Ｂでは、実際の自動車の排気ガスのＮＯｘ転換性能において重要な、低音域での高いＮＯｘ転換性能が維持されており、本発明の抗シンタリング触媒Ｂの優れた抗シンタリング性が確認された。
また、実施例２及び比較例の触媒におけるシンタリング処理前後での３００℃での分解率、すなわち、触媒活性の保持率（シンタリング処理前の触媒での分解率を１００％とする）を図６（ｂ）に示した。このグラフにより実施例２の抗シンタリング触媒が触媒活性に重要な温度（低中温域）において高い抗シンタリング性を有することが判る。
Claims (5)
- 多孔質体により構成された抗シンタリング触媒であって、
前記多孔質体が、反応対象物質を前記多孔質体内部に進入可能とする細孔を有し、
前記多孔質体に前記反応対象物質に対する触媒活性を付与する金属原子が、前記多孔質体内に分散して存在し、かつ、
前記金属原子が、前記多孔質体に酸素原子を介して結合していることを特徴とする抗シンタリング触媒。 - 前記多孔質体が、四面体の４つの頂点位置と中心位置とにそれぞれ原子が配置されて構成された四面体構造体が前記頂点位置の原子を互いに共有して多数連結されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の抗シンタリング触媒。
- 前記頂点位置に配置された原子が酸素原子であり、かつ、
前記中心位置に配置された原子が、ケイ素、リン、及び、アルミニウムから選ばれた１種または２種以上の原子であることを特徴とする請求項２に記載の抗シンタリング触媒。 - 前記中心位置に配置された前記原子の一部が、前記金属原子に置換されていることを特徴とする請求項３に記載の抗シンタリング触媒。
- 前記金属原子が、前記四面体の頂点の前記酸素原子と結合したセリウムと酸素原子を介して結合していることを特徴とする請求項３ないし請求項４のいずれか１項に記載の抗シンタリング触媒。
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