JP2014223587A - Exhaust gas purification catalyst carrier, manufacturing method of exhaust gas purification catalyst carrier, exhaust gas purification catalyst, and manufacturing method of exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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堂野前 等
Hitoshi Donomae
等 堂野前
永井 徹
Toru Nagai
徹 永井
向井 俊夫
Toshio Mukai
俊夫 向井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purification catalyst carrier and an exhaust gas purification catalyst, excellent in heat resistance and purification performance with a reduced amount of rare earth elements for use, and a manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst carrier and the exhaust gas purification catalyst.SOLUTION: The exhaust gas purification catalyst carrier satisfies the following conditions: including an oxide 1 of perovskite type oxide and an oxide 2 having low reactivity with the perovskite type oxide which are mixed; the surfaces of a plurality of particles of the oxide 1 being sintered with each other into a secondary particle made of porous body with a porosity of 20 to 60% and an average particle diameter of 5 μm or more; the oxide 1 having an average particle diameter of 0.05 to 0.5 μm; the oxide 2 having an average particle diameter of 0.1 μm or less, mainly existing at the boundary between the oxide 1 and pores; and the oxide 2 being at least one selected from YO, LaO, CeO, and NiO, essentially including YO, with a total amount of Y, La, Ce, and Ni of 5 to 30 mol% relative to the total number of moles of Sr and A of the oxide 1.

Description

本発明は、燃焼排ガス中の一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)、及び未燃炭化水素(HC)を浄化する排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用触媒担体の製造方法、及び排ガス浄化用触媒に関する。特に、自動車エンジン等の内燃機関から排出される一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)、及び未燃炭化水素(HC)を浄化する排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用触媒担体の製造方法、及び排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst carrier for purifying carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), and unburned hydrocarbons (HC) in combustion exhaust gas, a method for producing an exhaust gas purification catalyst carrier, and The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst. In particular, an exhaust gas purification catalyst carrier that purifies carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), and unburned hydrocarbons (HC) discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine, and an exhaust gas purification catalyst carrier. The present invention relates to a manufacturing method and an exhaust gas purifying catalyst.

自動車エンジン等の内燃機関から排出されるガス中には有害なCO、NO、HCが含まれており、それらを無害な二酸化炭素(CO)、窒素(N)、水(HO)に変換して、CO、NO、及びHCの排出量を低減させる触媒技術が一般に知られている。このような触媒技術は、内燃機関からの排ガスのみならず、他の燃焼排ガスに対しても利用されている。 Gases emitted from internal combustion engines such as automobile engines contain harmful CO, NO x , and HC, which are harmless carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), water (H 2 O). In general, a catalytic technique for reducing CO, NO x , and HC emissions is known. Such a catalyst technology is used not only for exhaust gas from an internal combustion engine but also for other combustion exhaust gas.

自動車排ガス中のCO、NO、HCを同時に浄化する三元触媒には、Pt、Pd、Rh等の貴金属が組み合わせて用いられている。これら貴金属は、活性アルミナ(γ−アルミナ、ρ−アルミナ、χ−アルミナ、η−アルミナ、δ−アルミナ、κ−アルミナ、θ−アルミナ、無定形アルミナ等)系酸化物粉を担体として、その表面に担持されて触媒粉となり、さらに触媒粉は金属あるいはセラミックスのハニカムに塗布・焼付されて使用される。 A three-way catalyst that simultaneously purifies CO, NO x , and HC in automobile exhaust gas uses a combination of noble metals such as Pt, Pd, and Rh. These noble metals have active alumina (γ-alumina, ρ-alumina, χ-alumina, η-alumina, δ-alumina, κ-alumina, θ-alumina, amorphous alumina, etc.) oxide powder as a support and their surface. The catalyst powder is used as a catalyst powder, and the catalyst powder is applied and baked on a metal or ceramic honeycomb.

三元触媒は、理論空燃比付近で有効に働くが、その有効に働く空燃比の幅を拡大すべく、希土類酸化物であるセリウム酸化物等の酸素吸蔵材料を担体とし、該担体に貴金属を担持することで、触媒性能を向上させることも行われている。活性アルミナ系酸化物にセリアを適量添加した担体に貴金属を担持した触媒が、例えば特許文献1に開示されている。セリアによる酸素吸蔵能が触媒性能を向上させているが、貴金属量の削減まで至っていない。   The three-way catalyst works effectively near the stoichiometric air-fuel ratio, but in order to expand the range of the air-fuel ratio that works effectively, an oxygen storage material such as cerium oxide, which is a rare earth oxide, is used as a carrier, and a noble metal is used as the carrier. The catalyst performance is also improved by carrying it. For example, Patent Document 1 discloses a catalyst in which a noble metal is supported on a support obtained by adding an appropriate amount of ceria to an activated alumina oxide. The oxygen storage capacity by ceria improves the catalyst performance, but the amount of noble metals has not been reduced.

また、酸素吸蔵能を有するセリア以外の酸化物として、複合酸化物も検討されており、特に、希土類元素を含むペロブスカイト型構造の複合酸化物が担体として検討されてきている。ペロブスカイト型構造の酸化物は、ABO3-δと表され、Aの部分(Aサイト)には希土類元素やアルカリ土類金属元素を含み、またBの部分(Bサイト)には遷移元素を中心に多くの元素を含み得るものである。ペロブスカイト型酸化物の酸素吸蔵能が高いのは、δが0.5程度までの範囲での大きな酸素欠損が存在してもペロブスカイト型構造を安定に維持できるためである。しかしながら、結晶の骨格である酸素原子が動きやすいことに伴い、触媒が使用される1000℃程度の比較的低い温度で酸化物担体の焼結が進み、焼結に伴って浄化特性が劣化する、という耐熱性の課題が指摘されてきた。 In addition, composite oxides have been studied as oxides other than ceria having oxygen storage capacity, and in particular, composite oxides having a perovskite structure containing rare earth elements have been studied as carriers. The oxide of perovskite structure is expressed as ABO 3-δ . The A part (A site) contains rare earth elements and alkaline earth metal elements, and the B part (B site) mainly contains transition elements. It can contain many elements. The reason why the perovskite oxide has a high oxygen storage capacity is that the perovskite structure can be stably maintained even when a large oxygen deficiency exists in the range of δ up to about 0.5. However, with the oxygen atoms that are the skeleton of the crystals being easy to move, the sintering of the oxide carrier proceeds at a relatively low temperature of about 1000 ° C. where the catalyst is used, and the purification characteristics deteriorate with the sintering. The problem of heat resistance has been pointed out.

ペロブスカイト型酸化物そのものの耐熱性の付与については、Aサイト構成元素としてLaを代表例とする希土類元素を多量に含むことを必須とする技術が開示されている。特許文献2では、(La,Sr)FeO3や(La,Sr)MnO3のような希土類元素を含むペロブスカイト型酸化物に貴金属元素を担持させることが開示されているが、実施例においてはAサイトの80%以上が希土類元素となっている。さらに、前記(La,Sr)FeO3や(La,Sr)MnO3の組成やさらに別の元素を添加し、耐熱性の改善が図られているが、希土類元素をAサイトの50%以上と多量に含有している(特許文献3)。また、貴金属の触媒活性の耐熱性を向上するために、貴金属PdないしRhがペロブスカイト型格子に取り込まれ、Aサイトを希土類元素のLaとした、La(Fe,Pd)O3ないしLa(Fe,Rh)O3等の複合酸化物が開示されている(特許文献4、特許文献5)。上記の技術において、La等の希土類元素は比較的高価であり、ペロブスカイト型酸化物の主要成分として多量に含有させる場合には、コスト的に改善の余地がある。最近では希土類元素を含む、いわゆるレアメタルの供給の不安定化が大きな問題となっており、希土類元素の使用量の低減は重要な課題である。 In order to impart heat resistance to the perovskite oxide itself, a technique is disclosed that essentially requires a large amount of rare earth elements including La as a representative element of the A site. Patent Document 2 discloses that a noble metal element is supported on a perovskite oxide containing a rare earth element such as (La, Sr) FeO 3 or (La, Sr) MnO 3. Over 80% of the sites are rare earth elements. Furthermore, the composition of the (La, Sr) FeO 3 and (La, Sr) MnO 3 and other elements are added to improve the heat resistance, but the rare earth element is 50% or more of the A site. Contains a large amount (Patent Document 3). Further, in order to improve the heat resistance of the catalytic activity of the noble metal, the noble metals Pd to Rh are incorporated into the perovskite lattice, and La (Fe, Pd) O 3 to La (Fe, Complex oxides such as Rh) O 3 are disclosed (Patent Documents 4 and 5). In the above technique, rare earth elements such as La are relatively expensive, and there is room for improvement in cost when they are contained in a large amount as the main component of the perovskite oxide. Recently, the destabilization of supply of so-called rare metals containing rare earth elements has become a major problem, and reduction of the amount of rare earth elements used is an important issue.

耐熱性向上のためのもう一つの方法として、ペロブスカイト型複合酸化物に耐熱性酸化物を共存させることで、触媒担体全体としての耐熱性を担保する技術が開示されている。特許文献6においては、耐熱性を有する複合酸化物と、Aサイト構成元素として希土類元素を含むことを必須とするペロブスカイト型酸化物と、貴金属とを共存させた触媒が開示されている。この公報では、耐熱性酸化物上にペロブスカイト型酸化物を複合化させているが、それでも実施例によればペロブスカイト型構造ABO3-δのAサイトの50%以上と多量の希土類元素を含有しており、希土類元素の使用量の低減が課題である。特許文献7においては、貴金属とペロブスカイト型複合酸化物と耐熱性酸化物からなる排ガス浄化用触媒が開示されているが、この公報においても、実施例によればペロブスカイト型構造のいわゆるAサイトの60%以上と多量の希土類元素を含有しており、希土類元素の使用量の低減が課題である。また、耐熱性酸化物を多量に混合する必要があり、触媒重量当たりの浄化特性は十分でない。 As another method for improving the heat resistance, a technique for ensuring the heat resistance of the entire catalyst carrier by allowing the perovskite complex oxide to coexist with the heat resistant oxide is disclosed. Patent Document 6 discloses a catalyst in which a heat-resistant composite oxide, a perovskite oxide that must contain a rare earth element as an A-site constituent element, and a noble metal coexist. In this publication, a perovskite-type oxide is compounded on a heat-resistant oxide. However, according to the examples, more than 50% of the A site of the perovskite-type structure ABO 3-δ contains a large amount of rare earth elements. The reduction of the amount of rare earth elements used is a problem. Patent Document 7 discloses an exhaust gas purification catalyst comprising a noble metal, a perovskite complex oxide, and a heat-resistant oxide. In this publication as well, according to an embodiment, a so-called A site 60 having a perovskite structure is disclosed. % And a large amount of rare earth elements are contained, and reduction of the amount of rare earth elements used is a problem. Moreover, it is necessary to mix a large amount of heat-resistant oxide, and the purification characteristics per catalyst weight are not sufficient.

特許文献8では、ペロブスカイト型酸化物に貴金属を担持した複合粒子集合体に複合酸化物スペーサーを複合させ、ペロブスカイト型酸化物の焼結を抑制する技術が開示されており、特許文献9では、ペロブスカイト型酸化物と耐熱性酸化物との混合物に貴金属が共存した排ガス浄化用触媒に関する技術、特許文献10では、ペロブスカイト型酸化物と耐熱性酸化物との混合物に貴金属が共存しかつイットリア等のゾルを結合剤として含む排ガス浄化用触媒に関する技術、が開示されているが、特許文献8では、ペロブスカイト型酸化物とスペーサー複合酸化物の混合比は明示されていないが、ペロブスカイト型酸化物の周囲にスペーサー酸化物を配してペロブスカイト型酸化物の粒同士を互いに隔離するのであるから、最低でもペロブスカイト型酸化物と等量のスペーサー酸化物を混合すべきことは明らかである。特許文献9、10の実施例によればペロブスカイト型酸化物と等量の耐熱性酸化物が添加することが明示されている。いずれの技術も耐熱性酸化物を多量に混合する必要があり、触媒重量当たりの浄化特性は十分でない。   Patent Document 8 discloses a technique in which a composite oxide spacer is combined with a composite particle aggregate in which a noble metal is supported on a perovskite oxide to suppress sintering of the perovskite oxide. Technology for exhaust gas purification catalyst in which noble metal coexists in mixture of type oxide and heat resistant oxide, Patent Document 10 discloses a sol such as yttria in which noble metal coexists in a mixture of perovskite type oxide and heat resistant oxide Although a technology relating to an exhaust gas purifying catalyst containing a binder as a binder is disclosed, in Patent Document 8, the mixing ratio between the perovskite oxide and the spacer composite oxide is not clearly shown, but around the perovskite oxide. Perovskite-type oxide grains are separated from each other by arranging spacer oxide, so at least perovskite It is clear that to be mixed with preparative oxide and an equal volume of the spacer oxide. According to Examples of Patent Documents 9 and 10, it is clearly indicated that an equivalent amount of heat-resistant oxide is added to perovskite oxide. Both techniques require mixing a large amount of heat-resistant oxide, and the purification characteristics per catalyst weight are not sufficient.

特許文献11では、ペロブスカイト型酸化物に希土類酸化物と酸化アルミニウムと酸化鉄、及びカルシウムまたはバリウムのうち1種以上の酸化物を混合することで、貴金属の凝集を抑制する技術が開示されているが、貴金属そのものの凝集が抑制できても、ペロブスカイト型酸化物の焼結の抑制はできず、担体であるペロブスカイト型酸化物の焼結の際に、浄化特性が劣化することは明らかである。   Patent Document 11 discloses a technique for suppressing aggregation of noble metals by mixing one or more of a rare earth oxide, aluminum oxide, iron oxide, and calcium or barium with a perovskite oxide. However, even if aggregation of the noble metal itself can be suppressed, sintering of the perovskite oxide cannot be suppressed, and it is clear that the purification characteristics deteriorate when the perovskite oxide as a support is sintered.

コスト改善を目的とし、最初から希土類元素を含まないペロブスカイト型酸化物も検討されている(特許文献12)。当該公報においては、AαB1-xB'xO3-δ(AはBa及びSr、BはFe及びCo、B'はNb、Ta、及びTiから選択される1種の元素又は2種以上の元素の組み合わせ)なるペロブスカイト型酸化物が開示されているが、ペロブスカイト型酸化物の比表面積を10m2/g未満とすることにより、高温における比表面積変化が小さく、結果として触媒の使用過程での特性変化が小さく、耐熱性の高い触媒を実現している。しかし発明者の経験からは、このような浄化触媒は、400℃以下の低温の条件、あるいは排ガス成分の速い時間変化に対して触媒の応答速度が求められる条件、における浄化特性に課題を生じる場合が多いことが判った。また、貴金属を担持している酸化物が低比表面積であるために、触媒の使用過程において、貴金属の粒径の粗大化を生じやすく、貴金属の耐熱性に課題がある場合があることが判った。 For the purpose of cost improvement, perovskite oxides that do not contain rare earth elements have been studied from the beginning (Patent Document 12). In this publication, A α B 1-x B ′ x O 3δ (A is Ba and Sr, B is Fe and Co, B ′ is one element selected from Nb, Ta, and Ti, or 2 Perovskite type oxides, which are a combination of more than one element, are disclosed, but by making the specific surface area of the perovskite type oxides less than 10 m 2 / g, the change in specific surface area at high temperatures is small, resulting in the use of catalysts. It has realized a catalyst with little change in characteristics in the process and high heat resistance. However, from the inventor's experience, such a purification catalyst has a problem in purification characteristics under a low temperature condition of 400 ° C. or lower or a condition in which the response speed of the catalyst is required for a rapid time change of exhaust gas components. It turned out that there are many. In addition, since the oxide supporting the noble metal has a low specific surface area, it is found that the particle size of the noble metal is likely to become coarse in the process of using the catalyst, and there are cases where the heat resistance of the noble metal may be problematic. It was.

従来の三元触媒においては、原料を溶媒に溶かして均一化した後、ゲル化や沈殿形成などのプロセスを経た上で、乾燥、焼成して酸化物を得る、いわゆる溶液法で製造を行うことにより、高い比表面積の粉末を得て、高い浄化特性を達成することが一般的である。例えば、特許文献13においては、触媒活性及び耐熱性の向上を目的とした三元触媒として、比表面積が10m2/g以上の欠陥ペロブスカイト型酸化物中にパラジウムが含有されてなる触媒であって、前記パラジウムの10〜50%が欠陥ペロブスカイト型酸化物中に固溶し、残部のパラジウムがPdOあるいはPdの状態で欠陥ペロブスカイト型酸化物に担持されてなることを特徴とする触媒が開示されており、該欠陥ペロブスカイト型酸化物は、溶液法の一種の共沈法で製造される。本発明者らの経験によれば、このような溶液法で製造する触媒は、初期には比較的優れた浄化活性を有するが、高温で焼結し易く、使用中に比表面積が減少し、触媒活性が低下すると共に、共存する別の酸化物と固相反応して変質し易い傾向にあり、耐熱性が低い課題がある。また、共沈法などの溶液法による製造は、操作が煩雑で、コスト的にも不利である。 In a conventional three-way catalyst, the raw material is dissolved in a solvent and homogenized, and then subjected to a process such as gelation and precipitation formation, followed by drying and firing to obtain an oxide, which is produced by a so-called solution method. Thus, it is common to obtain a powder with a high specific surface area and achieve high purification characteristics. For example, Patent Document 13 discloses a catalyst in which palladium is contained in a defective perovskite oxide having a specific surface area of 10 m 2 / g or more as a three-way catalyst for the purpose of improving catalyst activity and heat resistance. Further, there is disclosed a catalyst characterized in that 10 to 50% of the palladium is dissolved in a defect perovskite oxide and the remaining palladium is supported on the defect perovskite oxide in a PdO or Pd state. The defect perovskite oxide is produced by a kind of coprecipitation method of the solution method. According to the experience of the present inventors, the catalyst produced by such a solution method has a relatively excellent purification activity in the initial stage, but is easily sintered at a high temperature, and the specific surface area is reduced during use. There is a problem that the catalyst activity is lowered, and it tends to be deteriorated by solid-phase reaction with another coexisting oxide, resulting in low heat resistance. In addition, production by a solution method such as a coprecipitation method is complicated in operation and disadvantageous in terms of cost.

特開昭54−159391号公報JP 54-159391 A 特開2006−36558号公報JP 2006-36558 A 特開2003−175337号公報JP 2003-175337 A 特開2004−41866号公報JP 2004-41866 A 特開2004−41867号公報JP 2004-41867 A 特開平1−168343号公報JP-A-1-168343 特開2007−313500号公報JP 2007-313500 A 特開2010−99638号公報JP 2010-99638 A 特開平6−210175号公報JP-A-6-210175 特開平5−253484号公報JP-A-5-253484 特開平5−38448号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-38448 特開2007−160149号公報JP 2007-160149 A 特開昭62−269747号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-269747

以上のように、燃焼排ガス中のCO、NOx、及びHCを浄化する触媒に関し、従来のペロブスカイ型酸化物を用いる三元触媒において、触媒性能を効果的に向上させ、耐熱性を得るには、比較的高価な希土類元素をペロブスカイト型酸化物の主要成分として多量に含むことが、事実上必須であった。また、希土類元素を該ペロブスカイト型酸化物の主要成分として含まない触媒担体においては、触媒担体の比表面積を高くしないことにより、触媒担体の耐熱性を高める技術が開発されているが、この技術においては、低温での浄化性能や浄化の応答速度に課題が残っていた。ペロブスカイト型酸化物に耐熱性酸化物を共存させることで、耐熱性を向上させる技術については、耐熱性酸化物を多量に混合する必要があり十分な浄化特性が得られていない。さらに、これらの触媒担体の製造においては、溶液法を用いることが一般的であったが、製品の耐熱性や、製造操作の容易性、コストなどに課題がある。   As described above, regarding a catalyst for purifying CO, NOx, and HC in combustion exhaust gas, in a three-way catalyst using a conventional perovskite oxide, in order to effectively improve the catalyst performance and obtain heat resistance, It was practically essential to contain a relatively expensive rare earth element as a major component of the perovskite oxide. In addition, a catalyst carrier that does not contain a rare earth element as a main component of the perovskite oxide has been developed to increase the heat resistance of the catalyst carrier by not increasing the specific surface area of the catalyst carrier. However, problems remained in the purification performance at low temperatures and the response speed of the purification. The technology for improving the heat resistance by coexisting a heat-resistant oxide with the perovskite oxide requires mixing a large amount of the heat-resistant oxide, and sufficient purification characteristics are not obtained. Further, in the production of these catalyst carriers, it is common to use a solution method, but there are problems in the heat resistance of the product, the ease of production operations, the cost, and the like.

そこで本発明は、上記従来技術の課題を解決し、希土類元素の使用量を大幅に減少させ、耐熱性と浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用触媒担体の製造方法及び排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described problems of the prior art, greatly reduces the amount of rare earth elements used, and has excellent heat resistance and purification performance. Exhaust gas purification catalyst carrier, method for producing exhaust gas purification catalyst carrier, and exhaust gas purification It is an object to provide a catalyst for use.

これまで発明者らは、大気中で900℃5時間の熱処理を行った後の比表面積がすくなくとも5m2/g有するペロブスカイト型酸化物材料から成る排ガス浄化用触媒担体を発明した(特願2012-206532)。それは、平均粒径0.2μm以下であるペロブスカイト型酸化物材料と、Y2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種で平均粒径が前記ペロブスカイト型酸化物より小さくかつ0.1μm以下である酸化物を混合したものである。 The inventors have so far invented a catalyst support for exhaust gas purification comprising a perovskite oxide material having a specific surface area of at least 5 m 2 / g after heat treatment at 900 ° C. for 5 hours in the atmosphere (Japanese Patent Application 2012- 206532). It has a perovskite oxide material is an average particle diameter of 0.2μm or less, Y 2 O 3, La 2 O 3, average particle size of at least one of CeO 2, NiO always be comprise choosing a Y 2 O 3 from the It is a mixture of oxides smaller than the perovskite oxide and 0.1 μm or less.

すなわち、Y2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種の酸化物粒子は、ペロブスカイト型酸化物とは反応しない別の第二相としてペロブスカイト型酸化物と共存し、ペロブスカイト型酸化物の焼結が進むことを抑制する。希土類元素をペロブスカイト型酸化物に成分として含有させるのではなく、ペロブスカイト型酸化物とは別の第二相として希土類酸化物を存在させ、ペロブスカイト型酸化物ABO3-δのAサイトはアルカリ土類金属元素のみで構成するほうが耐熱性を確保できて、結果として希土類元素の使用量を低減できることを見出した。第二相としてペロブスカイト型酸化物と共存しても、反応性が低く、触媒担体の耐熱性を向上できる酸化物として、希土類酸化物のY2O3、La2O3、CeO2、および、遷移金属酸化物のNiOが有ることを見出したが、この中でも特にY2O3が耐熱性向上に対し効果的であった。 That is, at least one oxide particle selected from Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and NiO by including Y 2 O 3 is used as another second phase that does not react with the perovskite oxide. Coexists with the perovskite oxide and suppresses the sintering of the perovskite oxide. Rare earth elements are present as a second phase separate from the perovskite oxide, rather than containing the rare earth element as a component in the perovskite oxide, and the A site of the perovskite oxide ABO 3-δ is an alkaline earth It has been found that heat resistance can be ensured by using only metal elements, and as a result, the amount of rare earth elements used can be reduced. Rare earth oxides Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and oxides that have low reactivity and can improve the heat resistance of the catalyst support even when coexisting with the perovskite type oxide as the second phase, It was found that there was NiO as a transition metal oxide. Among these, Y 2 O 3 was particularly effective for improving heat resistance.

しかしながらその後の検討により、以下の更なる課題が明らかになった。上記の先願発明は、大気中で900℃5時間の熱処理を行った後の比表面積を、実使用時の排ガス浄化に十分な、すくなくとも5m2/gと規定してなるものである。希土類元素を含まないペロブスカイト型酸化物材料でも、一旦25m2/g程度の比表面積をもつペロブスカイト型酸化物を作製し、Y2O3などの第二相の酸化物粒子を添加することにより、大気中で900℃5時間の熱処理を行った後の比表面積をすくなくとも5m2/gにできるのである。25m2/gから比表面積が減少する原因は、粒径の小さなペロブスカイト型酸化物が焼結して粒径が粗大化するからであるが、前記先願発明では、25m2/g程度のペロブスカイト型酸化物にY2O3などの第二相の酸化物粒子を添加する際に、同時に貴金属を担持することを特徴としていた。斯様な形態では、粒径の小さなペロブスカイト型酸化物が焼結して粒径が粗大化するその際に、粗大なペロブスカイト型酸化物内に貴金属が固溶してしまい、浄化ガスと接触できない貴金属表面が増加、よって浄化性能を低下させていることが分かった。そこでペロブスカイト型酸化物を予め一定レベルまで焼結させた本願発明のペロブスカイト型酸化物担体、さらに該ペロブスカイト型酸化物担体に貴金属を担持した本願発明の排ガス浄化用触媒、の考案に至った。 However, further studies revealed the following further issues. The above-mentioned prior invention specifies that the specific surface area after heat treatment at 900 ° C. for 5 hours in the atmosphere is at least 5 m 2 / g, which is sufficient for exhaust gas purification during actual use. Even perovskite-type oxide materials that do not contain rare earth elements, once a perovskite-type oxide having a specific surface area of about 25 m 2 / g is produced, by adding second phase oxide particles such as Y 2 O 3 , The specific surface area after heat treatment at 900 ° C. for 5 hours in the atmosphere can be at least 5 m 2 / g. The reason why the specific surface area decreases from 25 m 2 / g is that the perovskite oxide having a small particle size is sintered and the particle size becomes coarse, but in the prior invention, the perovskite of about 25 m 2 / g is used. When adding second phase oxide particles such as Y 2 O 3 to the type oxide, noble metal is supported at the same time. In such a form, when the perovskite type oxide having a small particle size is sintered and the particle size becomes coarse, the noble metal is dissolved in the coarse perovskite type oxide and cannot contact the purified gas. It has been found that the surface of the noble metal is increased, thus reducing the purification performance. Accordingly, the inventors have devised a perovskite oxide support of the present invention in which perovskite oxide is sintered to a certain level in advance, and an exhaust gas purification catalyst of the present invention in which a noble metal is supported on the perovskite oxide support.

すなわち、本発明は、以下の要旨とするものである。
[1]ペロブスカイト型複合酸化物である酸化物1と、ペロブスカイト型酸化物との反応性が低い酸化物2とが混在されてなり(i)、
複数の酸化物1の粒の表面同士が焼結し、かつ気孔率が20%以上60%以下である多孔体から成る平均粒径が5μm以上の二次粒子を成してなり(ii)、
酸化物1の平均粒径が0.05μm以上0.5μm以下であり(iii)、
酸化物2は、その平均粒径が0.1μm以下であって主に酸化物1と気孔の界面に存在し(iv)、
酸化物1の組成が下記の(式1)で表され(v)、
酸化物2はY2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種であって、かつY、La、Ce、Niの合計量が酸化物1のSrとAの合計のmol数に対して5mol%以上30mol%以下である(vi)、
ことを特徴とする、排ガス浄化用触媒担体。
{Sr (1-a)Aa}sFe(1-b-t-c)BbTitCcO3-δ ・・・(式1)
(ここでA、B、Cは元素を配置しない場合もあるが、
Aを配置する場合はBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上の元素、
Bを配置する場合はCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素、
Cを配置する場合はNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素、
1.0≦s≦1.1、0≦a≦0.5、
0≦b≦0.25、0.05≦t≦0.3、0≦c≦0.25、0.05≦t+c≦0.3、
δは材料の履歴によって決まる値)
That is, the present invention has the following gist.
[1] A mixture of oxide 1 which is a perovskite complex oxide and oxide 2 having low reactivity with the perovskite oxide (i),
The surfaces of the plurality of oxide 1 grains are sintered, and secondary particles having an average particle diameter of 5 μm or more are formed of a porous body having a porosity of 20% or more and 60% or less (ii),
The average particle diameter of the oxide 1 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less (iii),
The oxide 2 has an average particle size of 0.1 μm or less and exists mainly at the interface between the oxide 1 and the pores (iv),
The composition of oxide 1 is represented by the following (formula 1) (v),
Oxide 2 is at least one selected from Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and NiO, including Y 2 O 3 , and the total amount of Y, La, Ce, and Ni is an oxide. 1 to 30 mol% with respect to the total number of moles of Sr and A (vi),
A catalyst carrier for exhaust gas purification characterized by the above.
{Sr (1-a) A a } s Fe (1-btc) B b Ti t C c O 3-δ (Formula 1)
(Here, A, B, C may not arrange elements,
When arranging A, one or more elements selected from Ba, Ca, and La,
When arranging B, one or more elements selected from Co, Cu and Ni,
When C is arranged, one or more elements selected from Nb, Ta and Mn,
1.0 ≦ s ≦ 1.1, 0 ≦ a ≦ 0.5,
0 ≦ b ≦ 0.25, 0.05 ≦ t ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.25, 0.05 ≦ t + c ≦ 0.3,
δ is a value determined by the history of the material)

[2](式1)で定義されるペロブスカイト型酸化物である酸化物1において、Aを配置する場合はBa、Caから選ばれる1種又は2種以上の元素から選ばれ、
酸化物2はY2O3、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれることを特徴とする、[1]に記載の排ガス浄化用触媒担体。
[3](式1)で定義されるペロブスカイト型酸化物である酸化物1において、A、B、Cを配置せず、
酸化物2はY2O3のみからなることを特徴とする、[1]または[2]に記載の排ガス浄化用触媒担体。
[4]前記[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒担体に、Pd、Pt、Rhから選ばれる少なくとも1種の貴金属を担持して成ることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[2] In oxide 1 which is a perovskite oxide defined by (Formula 1), when A is arranged, it is selected from one or more elements selected from Ba and Ca.
The oxide 2, characterized in that selected by always contains Y 2 O 3 from Y 2 O 3, NiO, a catalyst carrier for purifying an exhaust gas according to [1].
[3] In oxide 1, which is a perovskite oxide defined by (formula 1), A, B, and C are not arranged,
The catalyst support for exhaust gas purification according to [1] or [2], wherein the oxide 2 comprises only Y 2 O 3 .
[4] Exhaust gas, characterized in that at least one noble metal selected from Pd, Pt, and Rh is supported on the exhaust gas purification catalyst carrier according to any one of [1] to [3]. Purification catalyst.

[5]前記[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体を製造する方法であって、前記(式1)で表されるペロブスカイト型構造の結晶相を有する平均粒径0.5μm以下の酸化物1の前駆体を製造する工程と、Yを必ず含んで選ばれるY、La、Ce、Niイオンを少なくとも1種含有するS液を前記の酸化物1の前駆体と混合する工程と、前記のS液と酸化物1の前駆体の混合物を酸素ガスを含有する雰囲気中で700℃以上の温度で熱処理する工程と、前記熱処理後に二次粒子径100μm未満に解砕する工程と、を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
[6]前記ペロブスカイト型構造の結晶相を有する平均粒径0.5μm以下の酸化物1の前駆体を製造する工程が、前記(式1)に記載の金属元素(Sr、Fe、Tiは必須で、A、B、C(AはBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上、BはCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素、CはNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素)は任意)それぞれの炭酸塩、水酸化物、及び酸化物からなる群から選ばれる粉末を混合する工程と、得られた混合粉末を900℃以上1200℃以下の温度で焼成して酸化物を合成する工程と、得られた酸化物の粉末を機械的に粉砕して微粉化する工程と、を含むことを特徴とする[5]に記載の排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
[7]前記[4]に記載の排ガス浄化用触媒を製造する方法であって、前記[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体に対し、Pd、Pt、Rhから選ばれる少なくとも1種の貴金属の溶液を含浸させ、貴金属を担持して成ることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
[5] A method for producing an exhaust gas-purifying catalyst carrier according to any one of [1] to [3], wherein the average has a crystal phase of a perovskite structure represented by (Formula 1). A step of producing a precursor of oxide 1 having a particle size of 0.5 μm or less, and an S liquid containing at least one kind of Y, La, Ce, and Ni ions that must be selected to include Y. A step of heat-treating the mixture of the S liquid and the oxide 1 precursor in an atmosphere containing oxygen gas at a temperature of 700 ° C. or higher, and a secondary particle size of less than 100 μm after the heat treatment. And a crushing step. A method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier.
[6] The step of producing a precursor of oxide 1 having an average particle size of 0.5 μm or less having a crystal phase of the perovskite type structure is essential for the metal elements (Sr, Fe, Ti) described in (Formula 1) , A, B, C (A is one or more selected from Ba, Ca, La, B is one or more elements selected from Co, Cu, Ni, C is Nb, Ta, Mn 1) or 2 or more elements selected from: optional) a step of mixing powders selected from the group consisting of carbonates, hydroxides, and oxides, and the resulting mixed powder is 900 ° C. or higher and 1200 ° C. The exhaust gas according to [5], comprising a step of synthesizing an oxide by firing at a temperature of ℃ or less and a step of mechanically pulverizing the obtained oxide powder to make it fine. A method for producing a purification catalyst carrier.
[7] A method for producing the exhaust gas purifying catalyst according to [4], wherein the exhaust gas purifying catalyst carrier according to any one of [1] to [3] is provided with Pd, Pt, A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising impregnating a solution of at least one noble metal selected from Rh and supporting the noble metal.

自動車排ガス中のCO、NO、HCを同時に浄化する三元触媒には、Pt、Pd、Rh等の貴金属を組み合わせた触媒が広く使用されており、排ガス浄化作用を直接に具備するのはPt、Pd、Rh等の貴金属である。本願発明で触媒担体とは、それら貴金属の微粒子をその表面に付着させて保持する(担持すると記載する)ための粒子である。本願発明の触媒とは、少なくともPt、Pd、及びRhから選ばれた1種又は2種以上の元素をこの触媒担体に担持した粒子である。また、排ガス浄化触媒としての実使用時おいては、触媒をセラミックス製ないし金属製のハニカム基材に塗布・焼付して、排ガスを流通させる。塗布・焼付にあたっては、たとえば活性アルミナなどの結合剤などを水に混合してスラリーとし、前記のハニカム基材に塗布し、600℃程度の温度で焼成して密着させ固定する。 Catalysts that combine noble metals such as Pt, Pd, and Rh are widely used as three-way catalysts that simultaneously purify CO, NO x , and HC in automobile exhaust gas, and it is Pt that has an exhaust gas purification action directly. , Pd, Rh and the like. In the present invention, the catalyst carrier is a particle for adhering and holding the fine particles of the noble metal on the surface (described as supported). The catalyst of the present invention is a particle in which at least one element selected from Pt, Pd, and Rh is supported on the catalyst carrier. In actual use as an exhaust gas purification catalyst, the catalyst is applied and baked on a ceramic or metal honeycomb base material to distribute the exhaust gas. In applying and baking, for example, a binder such as activated alumina is mixed with water to form a slurry, which is applied to the honeycomb substrate, and fired at a temperature of about 600 ° C. to be adhered and fixed.

本願発明による触媒は、以下の効果を発現する。
(イ)ペロブスカイト型酸化物の高い助触媒効果に加え、貴金属を高分散に担持する十分な表面積を保持することで、高い排ガス浄化特性を発現する。
The catalyst according to the present invention exhibits the following effects.
(A) In addition to the high promoter effect of the perovskite oxide, high exhaust gas purification characteristics are exhibited by maintaining a sufficient surface area for supporting the noble metal in a highly dispersed state.

前記のように、排ガス浄化作用を直接に具備するのはPt、Pd、Rh等の貴金属であるが、ABO3-δ(Aには希土類元素やアルカリ土類金属元素を含み、Bには遷移元素を中心に、多くの元素を含み得る)で表わされるペロブスカイト型酸化物が持つ高い酸素吸蔵能は、前記貴金属の排ガス浄化特性を高める(これをペロブスカイト型酸化物の助触媒効果と呼ぶ)。本願発明のペロブスカイト型酸化物は、組成が適切に選ばれており高い助触媒効果を発現する。 As described above, noble metals such as Pt, Pd, Rh, etc. have an exhaust gas purification action directly, but ABO 3-δ (A contains rare earth elements and alkaline earth metal elements, and B transitions. The high oxygen storage ability of the perovskite oxide represented by (which can contain many elements, mainly elements) enhances the exhaust gas purification characteristics of the noble metal (this is called the promoter effect of the perovskite oxide). The composition of the perovskite oxide of the present invention is appropriately selected and exhibits a high promoter effect.

また、排ガス浄化は前記貴金属粒子の表面で進行する。よって、貴金属の表面積が大きければ浄化特性は高い。同じ貴金属の量に対して表面積を大きくするには、貴金属の粒径を小さくすることが効果的であり、かつ経済的である。貴金属の粒径を小さくするには、貴金属を担持する触媒担体の表面積を大きくすることが効果的であり、担持できる表面積が大きいほど小さい粒径の貴金属粒子を均一に保持することが可能となる(これを貴金属を高分散に担持すると記載する)。実使用時おいては、貴金属は高温や還元雰囲気により粒径が増大する傾向にあり、粒径が増大することによって浄化特性は劣化する(これを実使用時における貴金属の自己焼結と記載する。)が、貴金属を担持する触媒担体の表面積が大きいと、貴金属粒子間の距離が広いために貴金属の自己焼結が抑制される。本願発明の触媒担体は、貴金属を高分散に担持し得る大きな表面積を実現している。   Further, exhaust gas purification proceeds on the surface of the noble metal particles. Therefore, if the surface area of the noble metal is large, the purification characteristics are high. In order to increase the surface area for the same amount of precious metal, it is effective and economical to reduce the particle size of the precious metal. In order to reduce the particle size of the noble metal, it is effective to increase the surface area of the catalyst carrier supporting the noble metal, and the larger the surface area that can be supported, the more uniformly the noble metal particles having a smaller particle size can be held. (This is described as supporting a precious metal in a highly dispersed state). In actual use, noble metals tend to increase in particle size due to high temperature and reducing atmosphere, and purification properties deteriorate as the particle size increases (this is described as self-sintering of noble metals in actual use). However, when the surface area of the catalyst carrier supporting the noble metal is large, the distance between the noble metal particles is large, and thus self-sintering of the noble metal is suppressed. The catalyst carrier of the present invention realizes a large surface area capable of supporting a noble metal in a highly dispersed state.

(ロ)実使用時において、ペロブスカイト型酸化物からなる触媒担体自身の自己焼結を抑制し、貴金属の有効表面積の低下を抑制して、排ガス浄化特性の劣化を抑制する。   (B) During actual use, the self-sintering of the catalyst carrier itself made of a perovskite oxide is suppressed, the decrease in the effective surface area of the noble metal is suppressed, and the deterioration of the exhaust gas purification characteristics is suppressed.

触媒担体は、排ガス浄化触媒としての実使用時おいても安定であることが求められる。排ガス浄化触媒としての実使用時おいて、触媒担体が焼結などによって表面積が小さくなると(これを実使用時における触媒担体の自己焼結と記載する。)、触媒担体の表面に保持された貴金属の自己焼結が促されたり、貴金属が触媒担体の中に埋もれてしまい、排ガスと接触できる有効な貴金属の表面積が小さくなる(これを実使用時における貴金属の有効表面積の低下と記載する。)。本願発明の触媒担体は、実使用時の自己焼結の度合いが小さく、貴金属の有効表面積の低下が抑えられている。   The catalyst carrier is required to be stable even in actual use as an exhaust gas purification catalyst. In actual use as an exhaust gas purification catalyst, if the surface area of the catalyst carrier becomes small due to sintering or the like (this is referred to as self-sintering of the catalyst carrier in actual use), the noble metal held on the surface of the catalyst carrier Self-sintering is promoted, or the noble metal is buried in the catalyst carrier, and the surface area of the effective noble metal that can come into contact with the exhaust gas is reduced (this is described as a reduction in the effective surface area of the noble metal in actual use). . The catalyst carrier of the present invention has a low degree of self-sintering during actual use, and a reduction in the effective surface area of the noble metal is suppressed.

(ハ)実使用時において、アルミナなどの結合剤とペロブスカイト型酸化物の反応を抑制し、貴金属の有効表面積の低下を抑制して、排ガス浄化特性の劣化を抑制する。   (C) During actual use, the reaction between the binder such as alumina and the perovskite oxide is suppressed, the decrease in the effective surface area of the noble metal is suppressed, and the deterioration of the exhaust gas purification characteristics is suppressed.

ペロブスカイト型酸化物は、ハニカム基材に塗布・焼付にあたって混合するアルミナなどの結合剤と化学反応しやすく、排ガス浄化触媒としての実使用時おいて結合剤と共に高温に晒されることで、別の化合物に変化する。ペロブスカイト酸化物が減少した分だけ助触媒効果は減少して、排ガス浄化特性が低下する。また、結合剤と化学反応する際に、貴金属を担持した表面も変化し、前記の貴金属の有効表面積の低下に繋がる。本願発明の触媒担体は結合剤との反応性が低く、実使用時でも助触媒効果を維持し、貴金属の有効表面積の低下も抑えられている。   Perovskite-type oxides easily react with binders such as alumina that are mixed during application and baking on honeycomb substrates, and are exposed to high temperatures together with the binder during actual use as exhaust gas purification catalysts. To change. As the perovskite oxide is reduced, the cocatalyst effect is reduced and the exhaust gas purification characteristics are deteriorated. In addition, when chemically reacting with the binder, the surface carrying the noble metal also changes, leading to a reduction in the effective surface area of the noble metal. The catalyst carrier of the present invention has low reactivity with the binder, maintains the promoter effect even during actual use, and suppresses the reduction in the effective surface area of the noble metal.

本願発明では上記(イ)(ロ)(ハ)の効果により、貴金属の使用量を下げ、コスト低減を図ることができる。また、ペロブスカイト型酸化物の耐熱性向上のために希土類元素を多量に使用することもなく、コスト低減を図ることができる。   In the present invention, due to the effects (a), (b) and (c), the amount of noble metal used can be reduced and the cost can be reduced. In addition, the cost can be reduced without using a large amount of rare earth elements in order to improve the heat resistance of the perovskite oxide.

以下、前記[1]の発明について詳細に説明するが、本項は触媒担体に関する。   The invention [1] will be described in detail below, but this item relates to a catalyst carrier.

前記[1]の発明の構成要件iは、ペロブスカイト型複合酸化物である酸化物1と、Y2O3などの希土類酸化物からなる酸化物2が混在されてなることを特徴とする。ペロブスカイト型酸化物は、Pdなどの貴金属の排ガス浄化特性を改善する助触媒として作用し、結果として貴金属の使用量を削減することにも繋がる本願発明の最も基本的な構成要件である。しかし、ペロブスカイト型酸化物は焼結性が高く、自己焼結による貴金属の有効反応面積の低下を招く、すなわち耐熱性が低いという課題があった。本願発明の酸化物2は実使用時における触媒担体の自己焼結の進行を抑制する。Y2O3などはそのものが焼結しにくい化合物である上に、ペロブスカイト型酸化物との反応性が低く、ペロブスカイト型酸化物と混合して高温で焼成しても、第二相としてペロブスカイト型酸化物と共存する。したがって、酸化物2は酸化物1の表面にあって酸化物1同士の反応を抑制、すなわち酸化物1の自己焼結による粒径増大を抑制する。ペロブスカイト型酸化物との反応性が低く、ペロブスカイト型酸化物の自己焼結を抑制できる酸化物として、様々な酸化物を試験した結果、希土類酸化物のY2O3、La2O3、CeO2、および、遷移金属酸化物のNiOが有ることを見出したが、この中でも特にY2O3が耐熱性向上に対し効果的であった。本構成要件によって、前記の効果(ロ)が得られ、排ガス浄化特性の劣化を抑制する。 The constituent element i of the invention [1] is characterized in that the oxide 1 which is a perovskite complex oxide and the oxide 2 made of a rare earth oxide such as Y 2 O 3 are mixed. The perovskite oxide is the most basic constituent element of the present invention that acts as a co-catalyst for improving the exhaust gas purification characteristics of noble metals such as Pd, and as a result, reduces the amount of noble metal used. However, the perovskite type oxide has a high sinterability, and there is a problem that the effective reaction area of the noble metal is reduced by self-sintering, that is, the heat resistance is low. The oxide 2 of the present invention suppresses the progress of self-sintering of the catalyst support during actual use. Y 2 O 3 and the like are compounds that are difficult to sinter themselves, and have low reactivity with perovskite oxides. Even if they are mixed with perovskite oxides and fired at high temperatures, they are perovskite type as the second phase. Coexists with oxides. Therefore, the oxide 2 is on the surface of the oxide 1 and suppresses the reaction between the oxides 1, that is, suppresses the increase in particle size due to the self-sintering of the oxide 1. Various oxides have been tested as oxides that have low reactivity with perovskite oxides and can suppress self-sintering of perovskite oxides. As a result, Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and CeO of rare earth oxides were tested. 2 and the transition metal oxide NiO were found. Among them, Y 2 O 3 was particularly effective for improving heat resistance. By this configuration requirement, the above-mentioned effect (b) is obtained, and deterioration of exhaust gas purification characteristics is suppressed.

前記[1]の発明の構成要件iiは、複数の酸化物1の粒の表面同士が焼結し、かつ気孔率が20%以上60%以下である多孔体から成る平均粒径5μm以上の二次粒子を成してなることを特徴とする。気孔率とは、すなわち気孔の体積分率のことである。   Constitutional requirement ii of the invention of the above [1] is that two surfaces having an average particle diameter of 5 μm or more composed of a porous body in which the surfaces of the plurality of oxide 1 grains are sintered and the porosity is 20% to 60%. It is characterized by comprising secondary particles. The porosity is the volume fraction of the pores.

前記[1]の発明に係る触媒担体は、以下のような製造方法によって得られる。後述するように、酸化物1の原料(前駆体)は比表面積が少なくとも20m/gになるまで微粉化された後、酸化物2の原料(前駆体)と混合され、大気中で700℃以上の温度で熱処理される。この熱処理を施すことで構成要件iiおよびiiiで規定される焼結された酸化物1が生成するが、巨視的にも焼結が進展して数mmもの大きさの二次粒子が形成される場合もあるため、さらに乳鉢やジェットミルなどにより5μm以上100μm未満まで粉砕する。尚、二次粒子径はレーザー回折・散乱法を用いた粒度分布測定装置によって評価できる。 The catalyst carrier according to the invention of [1] can be obtained by the following production method. As will be described later, the raw material (precursor) of the oxide 1 is pulverized until the specific surface area becomes at least 20 m 2 / g, and then mixed with the raw material (precursor) of the oxide 2 and is 700 ° C. in the atmosphere. Heat treatment is performed at the above temperature. By performing this heat treatment, the sintered oxide 1 defined by the constituent requirements ii and iii is generated. However, macroscopically, the sintering progresses and secondary particles having a size of several millimeters are formed. In some cases, it is further pulverized to 5 μm or more and less than 100 μm with a mortar or jet mill. The secondary particle diameter can be evaluated by a particle size distribution measuring apparatus using a laser diffraction / scattering method.

前記熱処理によって、ペロブスカイト型酸化物を予め本構成要件iiで規定される状態に焼結させ、すなわち、ペロブスカイト型酸化物の自己焼結が既に一定程度進んだ状態を提供するため、実使用時でのペロブスカイト型酸化物の自己焼結が抑制される(前記の効果(ロ))。ここで熱処理により、酸化物1の比表面積は酸化物1の前駆体の比表面積から大きく低下する。従来、貴金属を高分散に担持するために、触媒担体の比表面積は大きいほど良いとされてきたため、折角粉砕して比表面積を高めた材料に再度熱処理を施して、比表面積を小さくすることはなかった。また、熱処理の前に酸化物2の前駆体を添加しないものは、焼結が進みすぎて比表面積の著しい低下をもたらす一方、酸化物2の前駆体の添加は、酸化物1の前駆体の比表面積が少なくとも20m/gになるまで微粉化された後でないと効果がなく、酸化物2の前駆体の組成や添加量も含め、繰り返し試験を重ねることによって本願発明を完成することができた。 By the heat treatment, the perovskite oxide is sintered in advance to the state specified in the constituent requirement ii, that is, the self-sintering of the perovskite oxide has already been advanced to a certain degree. Self-sintering of the perovskite oxide is suppressed (the above-mentioned effect (b)). Here, the specific surface area of the oxide 1 is greatly reduced from the specific surface area of the precursor of the oxide 1 by the heat treatment. Conventionally, in order to carry a noble metal in a highly dispersed state, it has been said that the larger the specific surface area of the catalyst carrier, the better. Therefore, it is possible to reduce the specific surface area by subjecting a material whose specific surface area has been increased by corner pulverization to heat treatment again. There wasn't. In addition, when the precursor of the oxide 2 is not added before the heat treatment, the sintering progresses too much and the specific surface area is significantly reduced. On the other hand, the addition of the precursor of the oxide 2 It is effective only after it has been micronized until the specific surface area becomes at least 20 m 2 / g, and the present invention can be completed by repeating repeated tests including the composition and addition amount of the precursor of oxide 2. It was.

また、二次粒子を成すことにより、前記の効果(ハ)が得られ、排ガス浄化特性の劣化を抑制する。本発明の触媒担体とアルミナなど結合剤を混合してハニカム基材に塗布・焼付する時、ペロブスカイト型酸化物と結合剤の界面で反応が進行し、ペロブスカイト型酸化物は別の酸化物に変化して失われる。結合剤と混合する前にペロブスカイト型酸化物が二次粒子を成していれば、結合剤が二次粒子内に深く浸透しない限り、結合剤と反応するペロブスカイト型酸化物は二次粒子の外殻部分である。よって、二次粒子の大きさが大きいほど相対的に反応量は少なく、二次粒子の平均粒径が5μm以上であることが望ましい。反応して失われるペロブスカイト型酸化物の量は、実使用時の温度、各々の酸化物の組成や粒度などに依存し一概には決められないが、粒径が5μm以上であれば、反応によって失われるペロブスカイト型酸化物の量は5%以内に抑えられることが分かった。一方、二次粒子の粒径が大きすぎると、結合剤と混合して作製するスラリーへの分散や塗布・焼付に支障をきたすが、厳密に決められるものではないが100μm未満が望ましい。   Further, by forming secondary particles, the above effect (c) is obtained, and deterioration of exhaust gas purification characteristics is suppressed. When the catalyst carrier of the present invention and a binder such as alumina are mixed and applied to a honeycomb substrate and baked, the reaction proceeds at the interface between the perovskite oxide and the binder, and the perovskite oxide changes to another oxide. And lost. If the perovskite oxide forms secondary particles before mixing with the binder, the perovskite oxide that reacts with the binder will be outside the secondary particles unless the binder penetrates deeply into the secondary particles. It is a shell part. Therefore, the larger the size of the secondary particles, the smaller the reaction amount, and the average particle size of the secondary particles is desirably 5 μm or more. The amount of perovskite oxide lost by the reaction depends on the temperature at actual use and the composition and particle size of each oxide. It was found that the amount of perovskite oxide lost was kept within 5%. On the other hand, if the particle size of the secondary particles is too large, the dispersion into the slurry prepared by mixing with the binder and the application / baking are hindered, but although not strictly determined, it is preferably less than 100 μm.

また、二次粒子の隙間から結合剤を含むスラリーが深く浸透する場合もあるが、気孔率が小さいほど浸透を抑制することができる。浸透する量は酸化物1の粒度などにも依存し一概には決められないが、気孔率が60%以下であれば、浸透部分の体積は二次粒子体積の5%以内に抑えられ、前記(ハ)の効果が得られることが分かった。ただし、この効果をさらに完全に得るためには、さらに望ましくは気孔率50%以下である。一方、前記の効果(イ)の観点から、二次粒子の内側の酸化物1表面も触媒担体の有効表面積として利用することが必要であり、すなわち、貴金属粒子を内部に容易に形成できるとともに、二次粒子の内部まで排ガスが容易に流通できることが求められ、そのためには気孔率が大きいことが望ましい。実際には二次粒子径や酸化物1の粒径にも依存するところではあるが、気孔率が20%以上であれば、概ねの場合、二次粒子の内部まで貴金属粒子が形成でき、15%を下回ると二次粒子内部の中心まで貴金属粒子が形成できない場合が増加することがわかっている。この効果を完全なものにするためには、さらに望ましくは気孔率30%以上である。貴金属は液体中で担持されるが、二次粒子の内部まで貴金属を均一に形成できる気孔率であれば、排気ガスは気体であるために二次粒子の内部まで十分に侵入できるため、排ガス浄化の妨げにはならない。尚、気孔率は、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡などで確認することができる。   In some cases, the slurry containing the binder penetrates deeply from the gaps between the secondary particles, but the penetration can be suppressed as the porosity decreases. The amount penetrating depends on the particle size of the oxide 1 and cannot be determined in general. However, if the porosity is 60% or less, the volume of the penetrating portion can be suppressed within 5% of the secondary particle volume. It was found that the effect (c) can be obtained. However, in order to obtain this effect more completely, the porosity is more preferably 50% or less. On the other hand, from the viewpoint of the effect (a), it is necessary to use the surface of the oxide 1 inside the secondary particles as an effective surface area of the catalyst carrier, that is, the noble metal particles can be easily formed inside, It is required that the exhaust gas can easily flow to the inside of the secondary particles, and for that purpose, a high porosity is desirable. Actually, it depends on the secondary particle size and the particle size of oxide 1, but if the porosity is 20% or more, in most cases, noble metal particles can be formed to the inside of the secondary particles. It is known that when the percentage is less than%, the number of cases where noble metal particles cannot be formed up to the center inside the secondary particles increases. In order to complete this effect, the porosity is more preferably 30% or more. Precious metal is supported in a liquid, but if the porosity is such that the precious metal can be uniformly formed up to the interior of the secondary particles, the exhaust gas is a gas, so it can penetrate sufficiently into the interior of the secondary particles, so exhaust gas purification. It will not hinder. The porosity can be confirmed with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope.

前記[1]の発明の構成要件iiiは、酸化物1の平均粒径が0.05μm以上0.5μm以下であることを特徴とする。酸化物1の平均粒径が0.05μm以上であることにより、前記の効果(ロ)が得られる。一般に酸化物粒子の粒径が小さいほど単位重量当たりの表面積が大きく、焼結の駆動力が大きい。酸化物1の自己焼結の度合いは、焼成温度や各々の酸化物の組成などに依存し一概には決められないが、平均粒径が0.05μm以下の場合には排ガス浄化用触媒の実使用時における平均粒径の増加量は5%を超え、平均粒径が0.05μm以上の場合には、排ガス浄化用触媒の実使用時における平均粒径の増加量は5%以下に抑えられることが分かっている。一方、酸化物1の平均粒径が0.5μm以下であることにより、前記の効果(イ)が得られる。酸化物1の平均粒径が0.5μmより大きいと、触媒担体としての表面積が不十分であり、貴金属の分散が不十分となり、浄化特性が低下する。また、実使用時における貴金属の自己焼結も進んでしまう。浄化特性は、貴金属の量や温度、排ガス濃度などに依存するが、酸化物1の平均粒径が0.6μm以上の場合、十分な浄化特性が得られないケースが増加する。尚、粒径は透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡などで確認することができる。   The constituent requirement iii of the invention [1] is characterized in that the average particle diameter of the oxide 1 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. When the average particle diameter of the oxide 1 is 0.05 μm or more, the above effect (b) can be obtained. In general, the smaller the particle size of oxide particles, the larger the surface area per unit weight and the greater the driving force for sintering. The degree of self-sintering of oxide 1 cannot be determined unconditionally depending on the firing temperature and the composition of each oxide, but when the average particle size is 0.05 μm or less, The increase in average particle size during use exceeds 5%, and when the average particle size is 0.05 μm or more, the increase in average particle size during actual use of the exhaust gas purification catalyst can be suppressed to 5% or less. I know that. On the other hand, when the average particle size of the oxide 1 is 0.5 μm or less, the above-mentioned effect (A) is obtained. When the average particle diameter of the oxide 1 is larger than 0.5 μm, the surface area as a catalyst carrier is insufficient, the precious metal is not sufficiently dispersed, and the purification characteristics are deteriorated. Moreover, self-sintering of precious metals during actual use will also progress. The purification characteristics depend on the amount of precious metal, temperature, exhaust gas concentration, etc., but when the average particle size of the oxide 1 is 0.6 μm or more, the case where sufficient purification characteristics cannot be obtained increases. The particle size can be confirmed with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope.

前記[1]の発明の構成要件ivは、酸化物2が好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下の粒径であって主に酸化物1と気孔の界面に存在することを特徴とする。本要件により、前記の効果(ロ)が得られる。前述のように、Y2O3などから成る酸化物2は実使用時における酸化物1の自己焼結の進行を抑制する。Y2O3などはそのものが焼結しにくい化合物である上に、ペロブスカイト型酸化物との反応性が低く、ペロブスカイト型酸化物と混合して高温で焼成しても、第二相としてペロブスカイト型酸化物と共存するために、ペロブスカイト型酸化物の自己焼結による粒径増大を抑制する。したがって、酸化物2は酸化物1の粒子表面を覆うように広く分布していること、すなわち粒径が小さいことが必要である。酸化物1の自己焼結の度合いは、焼成温度や酸化物1、酸化物2各々の組成などにも依存し一概には決められないが、酸化物2の平均粒径が0.1μm以下の場合には、排ガス浄化用触媒の実使用時における酸化物1の平均粒径の増加量を5%以下にできる場合が多いことが分かった。酸化物2の平均粒径が0.2μm以上では、排ガス浄化用触媒の実使用時における酸化物1の平均粒径の増加量が5%を超えることが多かった。一方、酸化物2の平均粒径を0.005μmより小さくすることは極めて難しい。酸化物2が0.1μm以下の粒径であって主に酸化物1と気孔の界面に存在することは、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡などで確認することができる。 The constituent requirement iv of the invention of [1] is that the oxide 2 preferably has a particle size of 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and exists mainly at the interface between the oxide 1 and the pores. Features. This requirement (b) can be obtained by this requirement. As described above, the oxide 2 made of Y 2 O 3 or the like suppresses the progress of self-sintering of the oxide 1 during actual use. Y 2 O 3 and the like are compounds that are difficult to sinter themselves, and have low reactivity with perovskite oxides. Even if they are mixed with perovskite oxides and fired at high temperatures, they are perovskite type as the second phase. In order to coexist with the oxide, the particle size increase due to self-sintering of the perovskite oxide is suppressed. Therefore, it is necessary that the oxide 2 is widely distributed so as to cover the particle surface of the oxide 1, that is, the particle size is small. The degree of self-sintering of the oxide 1 depends on the firing temperature and the composition of each of the oxide 1 and oxide 2 and cannot be determined unconditionally, but the average particle size of the oxide 2 is 0.1 μm or less. In some cases, it has been found that the increase in the average particle size of the oxide 1 during actual use of the exhaust gas purification catalyst can often be reduced to 5% or less. When the average particle size of the oxide 2 was 0.2 μm or more, the increase amount of the average particle size of the oxide 1 during actual use of the exhaust gas purification catalyst often exceeded 5%. On the other hand, it is extremely difficult to make the average particle size of the oxide 2 smaller than 0.005 μm. It can be confirmed with a transmission electron microscope, a scanning electron microscope, or the like that the oxide 2 has a particle size of 0.1 μm or less and exists mainly at the interface between the oxide 1 and the pores.

前記[1]の発明の構成要件vは、酸化物1の組成が前記[1]に記載の(式1)、すなわち{Sr (1-a)Aa}sFe(1-b-t-c)BbTitCcO3-δ(ここでA、B、Cは元素を配置しない場合もあるが、Aを配置する場合はBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上の元素、Bを配置する場合はCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素、Cを配置する場合はNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素、1.0≦s≦1.1、0≦a≦0.5、0≦b≦0.25、0.05≦t≦0.3、0≦c≦0.25、0.05≦t+c≦0.3、δは材料の履歴によって決まる値即ち、陽イオン( Sr、A、Fe、B、Ti、C) の価数の和が陰イオン(O)の価数と等しくなるように定まる値である)で表わされるペロブスカイト型構造の相を有してなることを特徴とする。 The constituent element v of the invention of [1] is that the composition of the oxide 1 is (Formula 1) described in [1], that is, {Sr (1-a) A a } s Fe (1-btc) B b Ti t C c O 3-δ (Here, A, B, and C may not arrange elements, but when A is arranged, one or more elements selected from Ba, Ca, and La, B When arranging C, one or more elements selected from Co, Cu and Ni, when arranging C, one or more elements selected from Nb, Ta and Mn, 1.0 ≦ s ≦ 1.1 , 0 ≦ a ≦ 0.5, 0 ≦ b ≦ 0.25, 0.05 ≦ t ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.25, 0.05 ≦ t + c ≦ 0.3, δ is a value determined by the history of the material, that is, cations (Sr, A, Fe, B, Ti, C) having a perovskite structure phase represented by the sum of the valences of Fe, B, Ti, and C). .

酸化物1において、Aは元素を配置しない場合もあるが、Aを配置する場合はBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上の元素である。前記の効果(ロ)の観点からはAは多い方が良いが、前記の効果(イ)の観点からはAは少ない方が良い。効果(ロ)について、すなわち酸化物1の自己焼結の度合いについて検討した結果、a=0で排ガス浄化用触媒の実使用時における酸化物1の平均粒径の増加量が10%であった場合に対し、a=0.1とするだけで、酸化物1の平均粒径の増加量を5%に抑制できた場合が多かった。一方、効果(イ)について検討した結果、a=0.5を超えるときには浄化特性がほとんどの場合で不十分であり、a=0.2を超えると浄化特性が不十分である場合が2割あった。   In oxide 1, A may not arrange an element, but when A is arranged, it is one or more elements selected from Ba, Ca, and La. From the viewpoint of the effect (b), it is better that A is larger, but from the viewpoint of the effect (b), A is better. As a result of examining the effect (b), that is, the degree of self-sintering of the oxide 1, the increase in the average particle size of the oxide 1 during actual use of the exhaust gas purification catalyst was 10% when a = 0. In many cases, the increase in the average particle size of oxide 1 could be suppressed to 5% simply by setting a = 0.1. On the other hand, as a result of examining the effect (A), when a = 0.5 is exceeded, the purification characteristics are insufficient in most cases, and when a = 0.2 is exceeded, there are 20% of cases where the purification characteristics are insufficient.

sは前記のように一般的にABO3-δと表されたペロブスカイト型酸化物の、Aの部分(Aサイト)とBの部分(Bサイト)の元素量の比であるが、前記の効果(イ)の観点からsは1.0以上1.1以下である。ペロブスカイト型酸化物である酸化物1はこの範囲でしか存在しない。sが0.9および1.2である酸化物1を作製しようとすると、ペロブスカイト型ではない複合酸化物が生成したり、ペロブスカイト型酸化物とそれ以外の酸化物の混合物ができるため、それ以外の酸化物が生成した分だけ浄化特性が小さくなる。 As described above, s is the ratio of the element amounts of the A portion (A site) and the B portion (B site) of the perovskite oxide generally expressed as ABO 3-δ. From the viewpoint of (A), s is 1.0 or more and 1.1 or less. The oxide 1 which is a perovskite oxide exists only in this range. When an oxide 1 having s of 0.9 and 1.2 is prepared, a composite oxide that is not a perovskite type is formed or a mixture of a perovskite type oxide and another oxide is formed. The purification characteristics are reduced by the amount generated.

Bは無くてもよいが、BにCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素を含有させると、より高い浄化性能を得ることができ、前記の効果(イ)の観点から望ましい。一方、該元素の含有量が多過ぎると、酸化物1は自己焼結しやすくなり、効果(ロ)の観点から望ましくない。すなわち、bは0.25以下である。酸化物1の自己焼結の度合いは、焼成温度や酸化物1、酸化物2各々の組成などにも依存し一概には決められないが、bが0.3の場合には、排ガス浄化用触媒の実使用時における酸化物1の平均粒径の増加量が5%を超えてしまい、望ましくない。また、効果(ロ)の観点から、Bの元素としてCuが最も好ましい。   B may be omitted, but if B contains one or more elements selected from Co, Cu, and Ni, higher purification performance can be obtained, from the viewpoint of the above effect (ii). desirable. On the other hand, if the content of the element is too large, the oxide 1 is likely to be self-sintered, which is not desirable from the viewpoint of effect (b). That is, b is 0.25 or less. The degree of self-sintering of oxide 1 depends on the firing temperature and the composition of each of oxide 1 and oxide 2 and cannot be determined unconditionally, but when b is 0.3, the exhaust gas purification catalyst The increase in the average particle diameter of the oxide 1 during actual use exceeds 5%, which is not desirable. From the viewpoint of the effect (b), Cu is most preferable as the element of B.

Tiは効果(ハ)、すなわちアルミナなど結合剤との反応抑制の観点から最も効果的な添加元素であるため、tは好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、であることが好ましい。反応して失われるペロブスカイト型酸化物の量は、実使用時の温度、各々の酸化物の組成や粒度などに依存し一概には決められないが、tが0.05以上であれば反応によって失われるペロブスカイト型酸化物の量は5%以内に抑えられ、tが0.1以上であれば2%以内に抑えられることが分かった。一方、tを大きくするほど浄化特性が低下してしまうため、効果(イ)の観点からはtは0.3以下である。t=0.4の場合、浄化特性が不十分である場合が2割あった。   Since Ti is the most effective additive element from the viewpoint of effect (c), that is, reaction suppression with a binder such as alumina, t is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more. The amount of perovskite oxide lost due to the reaction cannot be determined unconditionally depending on the temperature at the time of actual use, the composition and particle size of each oxide, but is lost by the reaction if t is 0.05 or more. It was found that the amount of perovskite oxide was suppressed to 5% or less, and to 2% or less when t was 0.1 or more. On the other hand, as t is increased, the purification characteristics are degraded. Therefore, from the viewpoint of effect (A), t is 0.3 or less. In the case of t = 0.4, there were 20% of cases where the purification characteristics were insufficient.

Cは無くてもよいが、CにNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素を含有させると、効果(ロ)の観点、すなわち酸化物1の自己焼結が抑制されるため望ましい。一方、t+cが大きいほど浄化特性が低下してしまうため、効果(イ)の観点からはt+cは0.3以下である。t=0.4の場合、浄化特性が不十分である場合が2割あった。   C may be omitted, but if C contains one or more elements selected from Nb, Ta, and Mn, the effect (b), that is, self-sintering of oxide 1 is suppressed. This is desirable. On the other hand, as t + c is larger, the purification characteristics are degraded. Therefore, from the viewpoint of effect (A), t + c is 0.3 or less. In the case of t = 0.4, there were 20% of cases where the purification characteristics were insufficient.

前記[1]の発明の構成要件viは、酸化物2がY2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種であって、混在されてなる酸化物2のY、La、Ce、Niの合計量が、酸化物1のSrおよびAのmol数の合計に対して5mol%以上30mol%以下であることを特徴とする。構成要件viは前記の効果(ロ)、すなわち酸化物1の自己焼結を抑制する。酸化物2の割合が5mol%以上であることが好ましく、さらに10%以上である場合により高い(ロ)の効果を発揮する。実使用時における酸化物1の自己焼結の度合いは、使用温度や各々の酸化物の組成などに依存し一概には決められないが、酸化物2の割合が5mol%未満の場合には、排ガス浄化用触媒の実使用時における平均粒径の増加量は5%を超え、酸化物2の割合が10mol%以上の場合には、排ガス浄化用触媒の実使用時における平均粒径の増加量は2%以下に抑えられる。一方、酸化物2を多く混合しすぎると浄化特性が低下してしまうため、効果(イ)の観点からは、酸化物2は好ましくは30mol%以下である。35mol%を混合した場合、浄化特性が不十分である場合が2割あった。また、酸化物2としてY2O3、La2O3、CeO2、NiOの内、Y2O3が最も好ましく、2種類以上選ばれるときにも必ずY2O3を選んでなることが望ましい。したがって、酸化物1のSrおよびAのmol数の合計に対してYは5mol%以上混在させる。 The configuration requirements vi invention of [1], oxide 2 is at least one kind chosen by always contains Y 2 O 3, La 2 O 3, Y 2 O 3 from CeO 2, NiO, is mixed with The total amount of Y, La, Ce and Ni in the oxide 2 is 5 mol% or more and 30 mol% or less with respect to the total number of moles of Sr and A in the oxide 1. The component requirement vi suppresses the above effect (b), that is, self-sintering of the oxide 1. The ratio of the oxide 2 is preferably 5 mol% or more, and when it is 10% or more, a higher (b) effect is exhibited. The degree of self-sintering of the oxide 1 during actual use depends on the use temperature, the composition of each oxide, etc. and cannot be determined unconditionally, but when the proportion of the oxide 2 is less than 5 mol%, The increase in average particle diameter during actual use of the exhaust gas purification catalyst exceeds 5%, and when the ratio of oxide 2 is 10 mol% or more, the increase in average particle diameter during actual use of the exhaust gas purification catalyst Is suppressed to 2% or less. On the other hand, if too much oxide 2 is mixed, the purification properties are deteriorated. Therefore, from the viewpoint of effect (ii), oxide 2 is preferably 30 mol% or less. When 35 mol% was mixed, there were 20% of cases where the purification characteristics were insufficient. Among the oxides 2 of Y 2 O 3, La 2 O 3, CeO 2, NiO, and most preferably Y 2 O 3, that will always select the Y 2 O 3 even when the selected two or more desirable. Therefore, 5 mol% or more of Y is mixed with respect to the total number of moles of Sr and A in the oxide 1.

本願発明の触媒担体において、ペロブスカイト型酸化物からなる酸化物1と、ペロブスカイト型酸化物の耐熱性向上に有効な、Y2O3などの酸化物2が混在してなり、酸化物1および酸化物2の組成を特定範囲にするという要件は、先願(特願2012-206532)にかかる要件に含まれる。本願発明では、それら要件に加え、酸化物1および酸化物2の粒径をそれぞれ制御しつつ、ペロブスカイト型酸化物が一定程度焼結している酸化物1を形成したことにより、先願における実使用時の劣化(触媒担体自体の自己焼結、およびアルミナなど結合剤との反応)を改善し、希土類元素の使用量が少ないにも関わらず、十分な浄化性能を担保することができた。 In the catalyst carrier of the present invention, the oxide 1 composed of a perovskite oxide and the oxide 2 such as Y 2 O 3 effective for improving the heat resistance of the perovskite oxide are mixed, and the oxide 1 and the oxide The requirement that the composition of the product 2 is in a specific range is included in the requirement relating to the prior application (Japanese Patent Application No. 2012-206532). In the present invention, in addition to these requirements, the oxide 1 in which the perovskite oxide is sintered to a certain degree is formed while controlling the particle diameters of the oxide 1 and the oxide 2, respectively. The deterioration at the time of use (self-sintering of the catalyst carrier itself and reaction with a binder such as alumina) was improved and sufficient purification performance was ensured despite the small amount of rare earth elements used.

前記[2]の発明は、前記[1]における(式1)において、酸化物1にLaを含有しない、かつ酸化物2にLaおよびCeを含有しないものに限定している。酸化物1にLa、酸化物2にLa、Ceを含有させなくとも、前記効果(イ)、(ロ)、(ハ)について十分な特性を発現できるため、高価なLa、Ceを使用することなく製造コストをさらに低く抑えることができる。   The invention of [2] is limited to that in (Formula 1) of [1], the oxide 1 does not contain La and the oxide 2 does not contain La and Ce. Even if the oxide 1 does not contain La and the oxide 2 does not contain La and Ce, the above effects (a), (b), and (c) can be expressed sufficiently, so that expensive La and Ce are used. The manufacturing cost can be further reduced.

前記[3]の発明は、より高い耐熱性を得るために、前記[1]に記載した酸化物1組成を以下の(式2)で表わされる組成に限定し、酸化物2をY2O3に限定することを特徴とする。
SrsFe(1- t)TitO3-δ ・・・(式2)
(ここで、1.0≦s≦1.1、0.05≦t<0.3、δは材料の履歴によって決まる値)
In the invention of [3], in order to obtain higher heat resistance, the composition of the oxide 1 described in [1] is limited to the composition represented by the following (formula 2), and the oxide 2 is converted to Y 2 O. It is characterized by being limited to 3 .
Sr s Fe (1-t) Ti t O 3-δ (Formula 2)
(Where 1.0 ≦ s ≦ 1.1, 0.05 ≦ t <0.3, δ is a value determined by the history of the material)

前記[4]の発明は、前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒担体に、Pd、Pt、Rhから選ばれる少なくとも1種の貴金属を担持して成ることを特徴とする排ガス浄化用触媒である。前記[1]乃至[3]の発明になる触媒担体は、前記のように少なくともPt、Pd、及びRhから選ばれた1種又は2種以上の元素が担持されて初めて、排ガス浄化用触媒として優れた性能を発揮する。前記貴金属を担持しない場合には、十分な排ガス浄化性能が得られない。前記の貴金属の担持量は、望ましくは複合酸化物に対して質量パーセントで0.1%以上2%以下の範囲である。0.1%未満であると、十分な浄化特性を示さない。2%を超えて貴金属を担持した場合、触媒のコストが高くなるとともに、実使用時おける貴金属の自己焼結が進み易くなり、貴金属の担持量に見合った浄化特性を示さない。また、上記範囲よりも少量の貴金属の担持量である場合、触媒の浄化性能が不十分になる場合が生じ可能性がある。   The invention [4] is characterized in that the exhaust gas purifying catalyst carrier according to any one of [1] to [3] is loaded with at least one noble metal selected from Pd, Pt, and Rh. An exhaust gas purifying catalyst. The catalyst carrier according to the inventions [1] to [3] is not a catalyst for exhaust gas purification until at least one or more elements selected from Pt, Pd, and Rh are supported as described above. Excellent performance. If the noble metal is not supported, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained. The amount of the precious metal supported is desirably in the range of 0.1% or more and 2% or less by mass percent with respect to the composite oxide. If it is less than 0.1%, sufficient purification characteristics are not exhibited. When the precious metal is supported in excess of 2%, the cost of the catalyst is increased, and self-sintering of the precious metal during actual use is facilitated, and the purification characteristics corresponding to the amount of the precious metal supported are not exhibited. In addition, when the amount of the noble metal supported is smaller than the above range, the catalyst purification performance may be insufficient.

ここで上記に開示した詳細な説明に基づき、前記従来技術との差異について補足説明する。   Here, based on the detailed description disclosed above, the difference from the prior art will be supplementarily described.

従来技術(特許文献2、3、4、5、6および7)において、ペロブスカイト型酸化物の自己焼結を抑制し耐熱性を向上させるために、ABO3-δと表されるペロブスカイト型酸化物のAの部分(Aサイト)にLaなどの希土類元素をAの50mol%以上の多量に含む技術が開示されているが、前記[1]の発明の構成要件vはABO3-δと表されるペロブスカイト型酸化物のAの部分(Aサイト)には、希土類元素であるLaないしCeを含まなくても良い。すなわち本発明では、ペロブスカイト型酸化物自体への希土類元素の添加による自己焼結の抑制は補助的な要件であり、構成要件vi、すなわちY2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種である酸化物2を混在させてなることにより、高い耐熱性を付与するものである。その時、酸化物2の添加量は、混在されてなる酸化物2のY、La、Ce、Niの合計量が、酸化物1のSrおよびAのmol数の合計に対して5mol%以上30mol%以下であり、酸化物2の構成元素としては、Yのみが必須であり、希土類元素であるLaないしCeを含まなくても良い。本願発明では、高価かつ希少なLa、Ceを多量に含まなくても前記の効果(イ)(ロ)(ハ)が満たされる。前記[2]乃至[3]においては、希土類元素であるLaないしCeを全く含まない構成となっている。 In the prior art (Patent Documents 2, 3, 4, 5, 6 and 7), in order to suppress the self-sintering of the perovskite oxide and improve the heat resistance, the perovskite oxide represented as ABO 3-δ A technology that contains a rare earth element such as La in a large amount of 50 mol% or more of A in the A portion (A site) of the above [1] is represented by ABO 3-δ. The portion A (A site) of the perovskite oxide may not contain La or Ce as rare earth elements. That is, in the present invention, suppression of self-sintering by addition of rare earth elements to the perovskite type oxide itself is an auxiliary requirement, and from constituent requirement vi, that is, Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , NiO High heat resistance is imparted by mixing at least one oxide 2 that is always selected to contain Y 2 O 3 . At this time, the added amount of the oxide 2 is such that the total amount of Y, La, Ce, and Ni in the mixed oxide 2 is 5 mol% or more and 30 mol% with respect to the total number of moles of Sr and A in the oxide 1 In the following, as a constituent element of the oxide 2, only Y is essential, and it is not necessary to include La or Ce which are rare earth elements. In the present invention, the above effects (A), (B), and (C) are satisfied without containing a large amount of expensive and rare La and Ce. [2] to [3] are configured so as not to include La or Ce as rare earth elements.

従来技術(特許文献6、7、8、9および10)において、ペロブスカイト型酸化物に耐熱性酸化物を添加して耐熱性を向上させる技術が開示されているが、耐熱性酸化物の添加量は典型的にペロブスカイト型酸化物と等量であり、触媒単位重量に占めるペロブスカイト型酸化物の割合は5割以下となり、ペロブスカイト型酸化物の助触媒効果が半減する。それに対し前記[1]における耐熱性酸化物である酸化物2の混在量は、Y、La、Ce、Niの合計量が、酸化物1のSrおよびAのmol数の合計に対して5mol%以上30mol%以下であり、酸化物1よりも少なく、酸化物2の添加がペロブスカイト型酸化物の助触媒効果の大幅な低下をもたらさない。   In the prior art (Patent Documents 6, 7, 8, 9 and 10), a technique for improving heat resistance by adding a heat resistant oxide to a perovskite oxide is disclosed. Is typically equivalent to the perovskite oxide, the proportion of the perovskite oxide in the catalyst unit weight is 50% or less, and the promoter effect of the perovskite oxide is halved. On the other hand, the amount of oxide 2, which is a heat-resistant oxide in [1], is such that the total amount of Y, La, Ce, and Ni is 5 mol% with respect to the total number of moles of Sr and A in oxide 1. The content is 30 mol% or less, less than that of oxide 1, and the addition of oxide 2 does not cause a significant decrease in the cocatalyst effect of the perovskite oxide.

従来技術(特許文献9、10)では、耐熱性酸化物の組成にCeないしYが含まれているが、Yを必ず含むという記載はなく、前記[1]における酸化物1の組成に好適な耐熱酸化物2としてYが必須の構成元素であることは、本願で初めて明らかにされた。尚、特許文献10で開示されたイットリアゾルは、セラミックス製ないし金属製のハニカム基材に塗布・焼付するときにペロブスカイト型酸化物と混合する結合剤に用いられているもので、本願発明の耐熱性酸化物とは用途が異なる。   In the prior art (Patent Documents 9 and 10), Ce or Y is included in the composition of the heat-resistant oxide, but there is no description that Y is necessarily included, and it is suitable for the composition of oxide 1 in [1]. It has been clarified for the first time in the present application that Y is an essential constituent element as the heat-resistant oxide 2. The yttria sol disclosed in Patent Document 10 is used as a binder mixed with a perovskite type oxide when applied and baked on a ceramic or metal honeycomb substrate. The use is different from the functional oxide.

以下、本願発明の前記[5]および[6]で開示した触媒担体の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the method for producing the catalyst carrier disclosed in the above [5] and [6] of the present invention will be described in detail.

前記[5]の発明は、前記[1]乃至[3]に記載の触媒担体の製造方法である。酸化物1と同じ組成であって粒径が数百μmであるペロブスカイト型酸化物が得られている場合、その工程に引き続き、得られた酸化物を平均粒径が0.5μm以下、より好ましくは0.2μm以下になるまで粉砕により微粉化する。比表面積としては、少なくとも20m/gになるまで微粉化する。本願発明では、この状態を酸化物1の前駆体と定義している。従来、このような微細で高比表面積の酸化物粉末を、粉砕法で製造する事は困難であったが、本発明の複合酸化物においては、粉砕に直径0.5mmから0.01mm程度のセラミックスボールを用いる、ビーズミルなどの媒体撹拌型粉砕装置を用いる事で、容易に前記の微粉化が可能である。尚、酸化物1の前駆体の製造においては、アルコキシドなどの原料を用いる、いわゆる溶液法を用いてもよい。しかしながら、製造コストは上昇するので好ましくない。 The invention [5] is the method for producing a catalyst carrier according to the above [1] to [3]. When a perovskite oxide having the same composition as that of oxide 1 and having a particle size of several hundred μm is obtained, the average particle size of the obtained oxide is preferably 0.5 μm or less following the process. Is pulverized by grinding until it becomes 0.2 μm or less. The specific surface area is pulverized until it reaches at least 20 m 2 / g. In the present invention, this state is defined as the precursor of oxide 1. Conventionally, it has been difficult to produce such fine and high specific surface area oxide powders by a pulverization method. However, in the composite oxide of the present invention, a ceramic ball having a diameter of about 0.5 mm to 0.01 mm is used for pulverization. By using a medium stirring type pulverizer such as a bead mill, it is possible to easily make the fine powder. In the production of the precursor of oxide 1, a so-called solution method using a raw material such as alkoxide may be used. However, the manufacturing cost increases, which is not preferable.

次に、酸化物1と同じ組成からなり平均粒径が0.2μm以下であるペロブスカイト型酸化物、すなわち酸化物1の前駆体を水やエチルアルコールなどの溶媒に分散してスラリー化し、該スラリーに酸化物2の原料を混合する。該酸化物2の原料としては、事前に平均粒径0.1μm以下に調整したY2O3、La2O3、CeO2、NiOがある。あるいは、好ましくはY(NO、Y(CHCOO)・4HO、La(NO、La(CHCOO)・1.5HO、Ce(NO、Ce(CHCOO)・HO、Ni(NO・6HO、NiCl・6HOなどを水やエタノールなどの溶媒に溶解した溶液であり、Y、La、Ce、Niが原子レベルで分散しているため、酸化物1の焼結を効率良く抑制する。前記酸化物2の原料は前記酸化物1の前駆体スラリーに直接を混合する。次に、上記混合物を乾燥させて溶媒を除去したのち、大気中で700度以上の温度で熱処理し、さらに乳鉢やジェットミルなどにより100μm未満まで粉砕して、本願発明の触媒担体が完成する。尚、二次粒子径は、レーザー方式など一般的な粒度分布測定器によって評価できる。 Next, a perovskite oxide having the same composition as that of oxide 1 and having an average particle size of 0.2 μm or less, that is, a precursor of oxide 1 is dispersed in a solvent such as water or ethyl alcohol to form a slurry. The raw materials for oxide 2 are mixed. Examples of the raw material for the oxide 2 include Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and NiO that have been adjusted to an average particle size of 0.1 μm or less in advance. Alternatively, preferably Y (NO 3 ) 3 , Y (CH 3 COO) 3 .4H 2 O, La (NO 3 ) 3 , La (CH 3 COO) 3 .1.5H 2 O, Ce (NO 3 ) 3 , Ce (CH 3 COO) 3 .H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NiCl 2 .6H 2 O and the like are dissolved in a solvent such as water or ethanol. Y, La, Ce Since Ni is dispersed at the atomic level, sintering of the oxide 1 is efficiently suppressed. The raw material of the oxide 2 is directly mixed with the precursor slurry of the oxide 1. Next, after the mixture is dried to remove the solvent, it is heat-treated at a temperature of 700 ° C. or higher in the atmosphere, and further pulverized to less than 100 μm by a mortar or jet mill to complete the catalyst carrier of the present invention. The secondary particle diameter can be evaluated by a general particle size distribution measuring device such as a laser method.

酸化物1、酸化物2が、各々ペロブスカイト型酸化物、酸化物であることは、X線回折法により確認できる。酸化物1および酸化物2の平均粒径、隣り合う酸化物1の焼結割合、気孔率は、日本電子製JEM-2100Fなどの透過型電子顕微鏡によって評価できる。該電子顕微鏡の元素分布分析によって、酸化物1と酸化物2の粒子をそれぞれ100個程度選択し、電子顕微鏡写真をもとにラインインターセプト法によって該平均粒径を求められる。即ち、該写真上に複数の直線を描き、各粒子を横切る直線部分の長さの平均値を算出してこれを平均粒径することができる。気孔率についても、電子顕微鏡写真を画像処理し、気孔部位の面積割合から求められる。酸化物2が主に酸化物1と気孔の界面にも存在するが、焼結し隣り合う酸化物1と気孔との三相界面に特に濃化して存在することも透過型電子顕微鏡によって評価することができる。触媒担体の比表面積は、窒素ガス吸着によるBET法により求めることできる。   It can be confirmed by the X-ray diffraction method that the oxides 1 and 2 are perovskite oxide and oxide, respectively. The average particle diameter of oxide 1 and oxide 2, the sintering ratio of adjacent oxide 1, and the porosity can be evaluated by a transmission electron microscope such as JEM-2100F manufactured by JEOL. About 100 particles of oxide 1 and oxide 2 are selected by element distribution analysis of the electron microscope, and the average particle diameter can be obtained by a line intercept method based on an electron micrograph. That is, it is possible to draw a plurality of straight lines on the photograph, calculate the average value of the lengths of the straight lines crossing each particle, and make the average particle diameter. The porosity is also obtained from the area ratio of the pore site by image processing of an electron micrograph. Although the oxide 2 is mainly present at the interface between the oxide 1 and the pores, it is also evaluated by the transmission electron microscope that the oxide 2 is particularly concentrated at the three-phase interface between the adjacent oxide 1 and the pores. be able to. The specific surface area of the catalyst carrier can be determined by the BET method using nitrogen gas adsorption.

前記[6]の発明は、前記[1]乃至[3]の発明である触媒担体の製造方法の一つであって、前記[5]に記載のペロブスカイト型構造の結晶相を有する平均粒径0.5μm以下の酸化物1の前駆体を製造する工程に特徴がある。   The invention [6] is one of the methods for producing a catalyst carrier according to the inventions [1] to [3], and has an average particle size having a crystal phase of a perovskite structure as described in [5]. It is characterized by a process for producing a precursor of oxide 1 of 0.5 μm or less.

組成式(式1)におけるBa、S r、Caの原料としてはアルカリ土類金属炭酸塩およびアルカリ土類金属水酸化物から選ばれる1種以上の炭酸塩または水酸化物、好ましくはBaCO、SrCO、CaCO、Ba(OH)2・8HO、Sr(OH)2・8HO、Sr(OH)、Ca(OH)から選ばれる炭酸塩または水酸化物が、Laの原料としてはLa(CO・8HO、Laから選ばれ、F eの原料としてはFe2O3が、B元素であるCo、Cu、Niの原料としてはCoO、Co3O4、CuO、NiOなどが、Tiの原料としてはTiO2が、C元素であるNb、Ta、Mnの原料としてはTiO2、Nb2O5、Ta2O5、Mnなどの酸化物が、それぞれ好適に使用できる。 The raw materials for Ba, Sr, and Ca in the composition formula (formula 1) are one or more carbonates or hydroxides selected from alkaline earth metal carbonates and alkaline earth metal hydroxides, preferably BaCO 3 , A carbonate or hydroxide selected from SrCO 3 , CaCO 3 , Ba (OH) 2 .8H 2 O, Sr (OH) 2 .8H 2 O, Sr (OH) 2 and Ca (OH) 2 is La. The raw material is selected from La 2 (CO 3 ) 3 · 8H 2 O, La 2 O 3 , Fe 2 O 3 as the raw material of Fe, CoO as the raw material of Co, Cu, and Ni as B elements, Co 3 O 4 , CuO, NiO, etc., TiO 2 as the raw material for Ti, and TiO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5, Mn 3 O 4 as the raw materials for the N elements Cb, Nb, Ta, and Mn Each of these oxides can be suitably used.

該酸化物1の原料として、前記炭酸塩、水酸化物、酸化物などを所要量秤量した後、水やエチルアルコール等を分散媒とし、ボールミル等のミルで湿式混合する。また、場合によっては分散媒を用いない乾式混合でもよい。得られたスラリーを乾燥、解砕し(乾式混合の場合には、通常、この工程は必要ない)、その後、アルミナ製等のセラミック容器に入れて、大気中で数時間焼成し、酸化物1の混合物を得る。焼成温度は900℃以上1200℃以下である。焼成は異なる温度で複数回行うことが望ましく、また、焼成と焼成の間には乳鉢などによって粉を粉砕し、粗粒を除去しておくことが望ましい。複数回行う焼成のそれぞれの焼成温度は、順番に高い温度として行くことが望ましい。典型的には1回目に900℃で焼成を行い、2回目には1100℃で焼成する事で優れた特性の触媒担体を製造する事が可能となる。焼成温度が1200℃を超えると、後工程の粉砕が困難になる。また、焼成温度が900℃を下回ると、ペロブスカイト型構造の形成が不十分で、必要な触媒特性が得られない問題が生じる。   As a raw material of the oxide 1, the carbonate, hydroxide, oxide, and the like are weighed, and then wet mixed with a mill such as a ball mill using water or ethyl alcohol as a dispersion medium. In some cases, dry mixing without using a dispersion medium may be used. The obtained slurry is dried and crushed (in the case of dry mixing, this step is usually not necessary), and then put in a ceramic container made of alumina or the like and baked for several hours in the atmosphere. To obtain a mixture of The firing temperature is 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. Firing is preferably performed a plurality of times at different temperatures, and it is desirable to grind powder with a mortar or the like to remove coarse particles between the firing. It is desirable that the firing temperatures of the firings that are performed a plurality of times be sequentially increased. Typically, it is possible to produce a catalyst carrier having excellent characteristics by firing at 900 ° C. for the first time and firing at 1100 ° C. for the second time. When the firing temperature exceeds 1200 ° C., pulverization in the subsequent process becomes difficult. On the other hand, when the calcination temperature is lower than 900 ° C., the formation of the perovskite structure is insufficient and the necessary catalyst characteristics cannot be obtained.

上記までの工程によって、酸化物1と同じ組成であって粒径が数百μmであるペロブスカイト型酸化物が得られている。その工程に引き続き、得られた酸化物を平均粒径が0.5μm以下、より好ましくは0.2μm以下になるまで粉砕により微粉化する。比表面積としては、少なくとも20m/gになるまで微粉化する。 Through the steps described above, a perovskite oxide having the same composition as that of oxide 1 and a particle size of several hundred μm is obtained. Subsequent to the step, the obtained oxide is pulverized by pulverization until the average particle size becomes 0.5 μm or less, more preferably 0.2 μm or less. The specific surface area is pulverized until it reaches at least 20 m 2 / g.

通常、ペロブスカイト型酸化物の触媒担体を得るために用いられる製造方法は、アルコキシドなどの原料を用いる、いわゆる溶液法が一般的である。溶液法は、原料を均一に溶解した溶液から製造するため、比較的低温の焼成でペロブスカイト型構造を得ることが可能であり、低温焼成の効果として比表面積の高い触媒担体を製造しやすい特徴を有する。しかしながら、ペロブスカイト型酸化物単体で大きな比表面積を有する触媒担体が得られても、それだけでは排ガス浄化用触媒としての実使用の段階で焼結が進み触媒特性が劣化し、溶液法だけでは必ずしも優れた方法ではない。本願発明では酸化物1の前駆体の粒径は0.05μm程度でよく、セラミックスボールによる粉砕で十分に得られる粒径であり、コストの高い溶液法を用いる必要はない。   Usually, a so-called solution method using a raw material such as an alkoxide is generally used as a production method used for obtaining a catalyst support of a perovskite oxide. Since the solution method is manufactured from a solution in which raw materials are uniformly dissolved, it is possible to obtain a perovskite type structure by relatively low-temperature firing, and it is easy to manufacture a catalyst carrier having a high specific surface area as an effect of low-temperature firing. Have. However, even if a catalyst carrier having a large specific surface area is obtained with a single perovskite oxide, sintering progresses at the stage of actual use as an exhaust gas purification catalyst, and the catalyst characteristics deteriorate, and the solution method alone is not necessarily excellent. It's not the way. In the present invention, the particle size of the precursor of the oxide 1 may be about 0.05 μm, and is a particle size sufficiently obtained by pulverization with a ceramic ball, and it is not necessary to use an expensive solution method.

前記[7]の発明は、前記[1]乃至[3]に記載の触媒担体へのPt、Pd、Rhを担持する方法に関する。Pt、Pd、及びRhの原料としては、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液、硝酸パラジウム水溶液、又は硝酸ロジウム水溶液等が好適に使用できる。それらの所要量を秤量して混合溶液とし、さらに、その混合溶液の所定量を、所定量の酸化物1と酸化物2の混合物に含浸させ、ロータリーエバポレータ等を利用して乾燥する。その後、600℃ 程度の温度で大気中数時間熱処理する。また、貴金属塩をエタノールなどのアルコールに溶解し、アルコール溶媒を用いた含浸を行うことも可能である。   The invention of [7] relates to a method for supporting Pt, Pd, Rh on the catalyst carrier according to the above [1] to [3]. As raw materials for Pt, Pd, and Rh, dinitrodiammine platinum nitric acid aqueous solution, palladium nitrate aqueous solution, rhodium nitrate aqueous solution, or the like can be suitably used. These required amounts are weighed to form a mixed solution, and a predetermined amount of the mixed solution is impregnated into a predetermined amount of the mixture of oxide 1 and oxide 2 and dried using a rotary evaporator or the like. After that, heat treatment is performed in the atmosphere for several hours at a temperature of about 600 ° C. It is also possible to dissolve the noble metal salt in an alcohol such as ethanol and impregnate using an alcohol solvent.

最後に本願発明の触媒を排ガス浄化に供する際に用いる排ガス浄化用触媒部材について説明する。   Finally, an exhaust gas purification catalyst member used when the catalyst of the present invention is used for exhaust gas purification will be described.

本発明の排ガス浄化用触媒部材は、前述した本発明の触媒を基材に塗布・焼付して成るものである。基材に塗布・焼付することにより、触媒の空間濃度を最適に制御すると共に、排ガスとの接触面において、触媒表面を有効に利用することができる。さらに、基材との結合により、触媒粒子の飛散防止が可能である。加えて、触媒反応の際の発熱に伴う過昇温、熱劣化や、吸熱に伴う温度低下、活性低下と言った影響を少なくすると言う効果が得られる。   The exhaust gas purifying catalyst member of the present invention is formed by applying and baking the above-described catalyst of the present invention on a substrate. By applying and baking to the base material, the spatial concentration of the catalyst can be optimally controlled, and the catalyst surface can be effectively used at the contact surface with the exhaust gas. Furthermore, it is possible to prevent the catalyst particles from being scattered by being bonded to the base material. In addition, it is possible to obtain an effect of reducing influences such as excessive temperature increase, heat deterioration due to heat generation in the catalytic reaction, temperature decrease due to heat absorption, and activity decrease.

本発明の排ガス浄化用触媒部材に用いる基材としては、セラミックス又は金属から成るハニカム状の部材が好適に利用できる。前記セラミックスとしては、例えばコージェライトが好適であるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、前記金属としては、例えば耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼が好適であるが、本発明はこれに限定されるものではない。これらセラミックス又は金属のハニカム状部材を用いると、排ガスの通気抵抗がより小さく、本発明触媒が排ガスと接触する実効面積が増加する。   As the base material used in the exhaust gas purifying catalyst member of the present invention, a honeycomb-like member made of ceramics or metal can be preferably used. For example, cordierite is suitable as the ceramic, but the present invention is not limited to this. Moreover, as said metal, the ferritic stainless steel excellent in oxidation resistance is suitable, for example, However, This invention is not limited to this. When these ceramic or metal honeycomb-shaped members are used, the ventilation resistance of the exhaust gas is smaller, and the effective area where the catalyst of the present invention comes into contact with the exhaust gas increases.

本発明の排ガス浄化用触媒部材を製造するためには、本発明の触媒の粒子を結合剤と共にハニカム状部材に固定して利用する。まず、触媒及び結合剤等が分散するスラリーを調製し、その中にセラミックス又は金属のハニカム状部材を浸漬する。次いで、ハニカム状部材表面の余剰スラリーを吹き飛ばす等の方法で取り除き、乾燥した後、500℃ 程度の温度でハニカム状部材ごと大気中数時間熱処理する。前記の結合剤としては、耐熱性を有する酸化物又は水酸化物を用いることができる。該結合剤は、上述のように、触媒粒子等を結合させるものであり、加えて、本発明の触媒を基材に塗布・焼付させる際に高い密着性を与える機能も併せて有すると共に、高温酸化条件下でも安定に存在するため、結合剤としての性能が劣化することが少ない。具体的には、アルミナ、活性アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、シリカ、シリカ-アルミナ、ゼオライト等の酸化物、水酸化物が好適に利用される。とりわけ、活性アルミナは、入手が容易かつ安価であり、より好適である。   In order to manufacture the exhaust gas purifying catalyst member of the present invention, the particles of the catalyst of the present invention are fixed to a honeycomb member together with a binder. First, a slurry in which a catalyst, a binder, and the like are dispersed is prepared, and a ceramic or metal honeycomb member is immersed therein. Next, the excess slurry on the surface of the honeycomb-shaped member is removed by a method such as blowing off, and after drying, the honeycomb-shaped member is heat-treated in the atmosphere for several hours at a temperature of about 500 ° C. As the binder, an oxide or hydroxide having heat resistance can be used. As described above, the binder binds catalyst particles and the like, and in addition, has a function of giving high adhesion when the catalyst of the present invention is applied and baked on a substrate, and also has a high temperature. Since it exists stably even under oxidizing conditions, its performance as a binder is rarely deteriorated. Specifically, oxides and hydroxides such as alumina, activated alumina, boehmite, aluminum hydroxide, silica, silica-alumina, and zeolite are preferably used. In particular, activated alumina is more suitable because it is easily available and inexpensive.

(実施例1)
本実施例の酸化物1の組成はSr1.05Fe0.9Ti0.1O3-δである。Sr、Fe、Tiの原料として、各々、粒状のSrCO3、Fe2O3、及びTiO2を用いた。モル比で、Sr:Fe:Ti=1.05:0.9:0.1となるように、前記原料を秤量して、エチルアルコール(分散媒)に加え、ボールミルにより粉砕しながら湿式混合することにより、スラリーを得た。前記スラリーから、ロータリーエバポレータにより固形分を分離し、およそ120℃で1時間乾燥した。次に、得られた乾固物を解砕後、MgOセラミック製の角さや容器に入れ、電気炉にて大気中900℃で5時間焼成し、多孔質塊状の焼成物を得た。焼成物を解砕後、自動乳鉢により乾式粉砕し、再びMgOセラミック製の角さや容器に入れ、電気炉にて大気中1100℃で5時間焼成した。該複合酸化物の粉末を、直径0.2mmのジルコニアビーズを用い、エタノールを溶媒とするビーズミルにて3時間粉砕した。得られた粉末(酸化物1の前駆体)の比表面積は、日本ベル社製Belsorbを用い窒素ガス吸着によるBET法により求めた。31m2/gであった。
(Example 1)
The composition of the oxide 1 of this example is Sr 1.05 Fe 0.9 Ti 0.1 O 3-δ . Granular SrCO 3 , Fe 2 O 3 , and TiO 2 were used as raw materials for Sr, Fe, and Ti, respectively. The raw materials are weighed so that the molar ratio is Sr: Fe: Ti = 1.05: 0.9: 0.1, added to ethyl alcohol (dispersion medium), and wet-mixed while pulverizing with a ball mill to obtain a slurry. It was. The slurry was separated from the slurry by a rotary evaporator and dried at approximately 120 ° C. for 1 hour. Next, the dried product thus obtained was crushed and then put into a corner or container made of MgO ceramic and baked in the electric furnace at 900 ° C. for 5 hours in the air to obtain a porous lumped baked product. The fired product was pulverized and then dry-pulverized with an automatic mortar. The powder was again put in a corner box made of MgO ceramic and fired in an electric furnace at 1100 ° C. for 5 hours in the atmosphere. The composite oxide powder was pulverized in a bead mill using ethanol as a solvent for 3 hours using zirconia beads having a diameter of 0.2 mm. The specific surface area of the obtained powder (precursor of oxide 1) was determined by a BET method by nitrogen gas adsorption using Belsorb manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. It was 31 m 2 / g.

次に、エタノールを溶媒として硝酸イットリウムの溶液(酸化物2の前駆体)を作製し、前記のビーズミルで3時間粉砕したスラリー(酸化物1の前駆体)と混合して良く攪拌した。Yの量はSrの10mol%となるように調製した(表2参照)。ロータリーエバポレータにより混合後のスラリーから固形分を分離し、得られた乾固物を解砕後、MgOセラミック製の角さや容器に入れ、電気炉にて大気中900℃で5時間焼成したのち、自動乳鉢で軽く解砕して5μm以上100μm未満の粒状とした(酸化物1+酸化物2)。尚、解砕後の二次粒子径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製SALD-3100)によって実施した。   Next, a solution of yttrium nitrate (precursor of oxide 2) was prepared using ethanol as a solvent, mixed with the slurry (precursor of oxide 1) pulverized by the bead mill for 3 hours, and stirred well. The amount of Y was adjusted to be 10 mol% of Sr (see Table 2). After separating the solid content from the slurry after mixing with a rotary evaporator, the dried product obtained was crushed, put in a square sheath made of MgO ceramic, fired in an electric furnace at 900 ° C in the atmosphere for 5 hours, The mixture was lightly crushed with an automatic mortar to form granules of 5 μm or more and less than 100 μm (oxide 1 + oxide 2). The secondary particle size after crushing was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-3100, manufactured by Shimadzu Corporation).

得られた粉末(酸化物1+酸化物2)の比表面積を前記BET法により求めたところ、本実施例では12m2/gであった。またこの粉末(酸化物1+酸化物2)の組成を化学分析により評価したが、仕込んだ化合物中の金属元素の量と一致した。酸化物1、酸化物2が、それぞれSr、Fe、Tiからなるペロブスカイト型酸化物、Y2O3であることは、X線回折法により確認した。酸化物1および酸化物2の平均粒径、隣り合う酸化物1の焼結割合、気孔率は、透過型電子顕微鏡(日本電子製JEM-2100F)によって評価した。該電子顕微鏡の元素分布分析によって、酸化物1と酸化物2の粒子をそれぞれ100個以上選択し、電子顕微鏡写真をもとにラインインターセプト法によって該平均粒径を求めた。即ち、該写真上に複数の直線を描き、各粒子を横切る直線部分の長さの平均値を算出してこれを平均粒径とした。その結果、酸化物1および酸化物2の平均粒径はそれぞれ0.11、0.03μmであった。気孔率については、前記の電子顕微鏡写真を画像処理し、気孔部分の面積割合を気孔率とした。その結果、50%であった。酸化物2が主に酸化物1と気孔の界面に存在することも前記の電子顕微鏡によって確認した(表3参照)。 When the specific surface area of the obtained powder (oxide 1 + oxide 2) was determined by the BET method, it was 12 m 2 / g in this example. Further, the composition of the powder (oxide 1 + oxide 2) was evaluated by chemical analysis, and was consistent with the amount of metal element in the charged compound. It was confirmed by the X-ray diffraction method that the oxides 1 and 2 were perovskite oxides and Y 2 O 3 made of Sr, Fe, and Ti, respectively. The average particle diameters of oxide 1 and oxide 2, the sintering ratio of adjacent oxide 1, and the porosity were evaluated by a transmission electron microscope (JEM-2100F manufactured by JEOL). 100 or more particles of oxide 1 and oxide 2 were selected by element distribution analysis of the electron microscope, and the average particle diameter was determined by a line intercept method based on an electron micrograph. That is, a plurality of straight lines were drawn on the photograph, and the average value of the lengths of the straight line portions crossing each particle was calculated and used as the average particle diameter. As a result, the average particle diameters of oxide 1 and oxide 2 were 0.11 and 0.03 μm, respectively. As for the porosity, the electron micrograph was subjected to image processing, and the area ratio of the pore portion was defined as the porosity. As a result, it was 50%. The presence of oxide 2 mainly at the interface between oxide 1 and pores was also confirmed by the electron microscope (see Table 3).

次に、上記粉末(酸化物1+酸化物2)に対して0.4重量%のPd貴金属を以下のようにして担持した。市販硝酸パラジウムの所定量を秤量し、これをエタノールで希釈して100mL程度の体積の希釈溶液とした。この希釈溶液と前記粉末(酸化物1+酸化物2)100gをロータリーエバポレータに入れ、まず、常温、減圧下で回転攪拌しながら脱泡処理をした。常圧に戻して約50℃に加熱した後、減圧して乾燥した。常温まで冷却後、常圧に戻して固形物を取り出し、約120℃で5時間乾燥した。得られた物を大気中600℃で5時間熱処理した後、解砕して粒状とした。以上の操作により、Pd担持率0.4mass%の触媒粉末を得た(表4参照)。   Next, 0.4% by weight of Pd noble metal was supported on the powder (oxide 1 + oxide 2) as follows. A predetermined amount of commercially available palladium nitrate was weighed and diluted with ethanol to obtain a diluted solution having a volume of about 100 mL. The diluted solution and 100 g of the powder (oxide 1 + oxide 2) were put in a rotary evaporator, and first, defoaming was performed while rotating and stirring at room temperature and under reduced pressure. After returning to normal pressure and heating to about 50 ° C., it was dried under reduced pressure. After cooling to room temperature, the pressure was returned to normal pressure, the solid was taken out, and dried at about 120 ° C. for 5 hours. The obtained product was heat-treated in the atmosphere at 600 ° C. for 5 hours, and then crushed into granules. Through the above operation, a catalyst powder having a Pd loading of 0.4 mass% was obtained (see Table 4).

最後に、上記で得られた触媒粉末をステンレス製のハニカム部材に塗布・焼付した。質量比で、前記Pd担持触媒粉末10質量部、市販γ-アルミナ(活性アルミナ) 5質量部、市販シリカゾル(商品名スノーテックスC)4質量部、純水7質量部、市販メルセルロース溶液(固形分2.5質量%)、及び消泡剤適量を攪拌しながら、良く混合してスラリーとした。ステンレス製ハニカム部材は、セル空孔断面の大きさは縦1mm×横2mm、全体形状は直径25mm高さ60mm、の円筒型である。このハニカム円筒を垂直に保持し、その上部端面に過剰量の前記スラリーをそれぞれ一様に盛り、ハニカム円筒下部端面から吸引してハニカム内壁に塗布すると共に、余剰スラリーを除去し、ハニカム円筒上部端面をエアーブローして乾燥した。さらにハニカム円筒の上下を逆転し、前記ハニカム円筒内壁へのスラリー塗布、乾燥操作を再度行った。その後、大気中600℃で1時間熱処理することによって、本発明の触媒粉末が担持されたステンレス鋼製ハニカム部材を得た。尚、ハニカム部材に固定された触媒量、Pd量は、それぞれ158、0.63g/L-担体であった。   Finally, the catalyst powder obtained above was applied and baked onto a stainless steel honeycomb member. In mass ratio, 10 parts by mass of the Pd-supported catalyst powder, 5 parts by mass of commercially available γ-alumina (activated alumina), 4 parts by mass of commercially available silica sol (trade name Snowtex C), 7 parts by mass of pure water, commercially available melcellulose solution (solid 2.5% by mass) and a suitable amount of antifoaming agent were mixed well with stirring to obtain a slurry. The stainless steel honeycomb member has a cylindrical shape with a cell hole cross-sectional size of 1 mm long × 2 mm wide and an overall shape of 25 mm in diameter and 60 mm in height. The honeycomb cylinder is held vertically, and an excessive amount of the slurry is uniformly deposited on the upper end face thereof, sucked from the lower end face of the honeycomb cylinder and applied to the inner wall of the honeycomb, and the excess slurry is removed to remove the upper end face of the honeycomb cylinder. The product was dried by air blowing. Further, the honeycomb cylinder was turned upside down, and the slurry was applied to the inner wall of the honeycomb cylinder and dried again. Thereafter, a heat treatment was performed in the atmosphere at 600 ° C. for 1 hour to obtain a stainless steel honeycomb member carrying the catalyst powder of the present invention. The catalyst amount and Pd amount fixed to the honeycomb member were 158 and 0.63 g / L-carrier, respectively.

上記の触媒付きハニカム部材は、1体はそのまま、もう1体は大気中900℃5時間の熱処理を施した後に浄化特性を評価した(表5参照)。   One of the above honeycomb members with a catalyst was subjected to a heat treatment at 900 ° C. for 5 hours in the atmosphere, and the other one was evaluated for purification characteristics (see Table 5).

触媒付ハニカム部材の評価装置への設置においては、該ハニカム円筒の外周をアルミナ短繊維の断熱性ウールで巻いたものをカラム内部に設置することにより、該ハニカム部材をカラム内部に固定した。次に、触媒性能の評価方法について述べる。ここで用いた評価装置は、ステンレス製配管で構成された流通型反応装置であり、入り側から第1表の組成のモデルガスを導入し、これを排ガス浄化反応部に流通させて、出口側に排出するものである。モデルガスを外部ヒーターにて加熱して排ガス浄化反応部に送ることで、浄化反応部分が加熱されるものである。浄化特性評価においては、まず触媒付ハニカム部材を第1表のストイキ条件の雰囲気中に450〜500℃で1時間保持した後、一旦、常温付近まで冷却した。続いて、該触媒付ハニカム部材を評価装置のカラム内にセットし、昇温しながら、第1表に示したストイキ条件のガスを流し、流出側(触媒部分通過後)のガス組成を分析し、CO、HC、及びNO濃度の変化率を求めることにより、各々の浄化特性を評価した。空間速度は10万hr-1とした。触媒特性は、CO、HC、NOxが、それぞれ浄化率50%となる温度(T50)を求めて評価した(表5参照)。 In installing the catalyst-equipped honeycomb member in the evaluation apparatus, the honeycomb member was fixed inside the column by placing the outer periphery of the honeycomb cylinder wound with heat insulating wool of short alumina fibers inside the column. Next, a method for evaluating catalyst performance will be described. The evaluation device used here is a flow-type reaction device composed of stainless steel pipes. The model gas having the composition shown in Table 1 is introduced from the inlet side, and this is distributed to the exhaust gas purification reaction section, so that the outlet side To be discharged. The purification reaction part is heated by heating the model gas with an external heater and sending it to the exhaust gas purification reaction part. In the purification characteristics evaluation, first, the honeycomb member with catalyst was held at 450 to 500 ° C. for 1 hour in an atmosphere under the stoichiometric conditions shown in Table 1, and then cooled to near room temperature. Subsequently, the honeycomb member with catalyst is set in the column of the evaluation apparatus, and while raising the temperature, the gas having the stoichiometric condition shown in Table 1 is flowed, and the gas composition on the outflow side (after passing through the catalyst portion) is analyzed. , CO, HC, and by obtaining the change rate of the NO x concentration, it was evaluated purification characteristic of each. The space velocity was 100,000 hr- 1 . The catalytic properties were evaluated by determining the temperature (T50) at which CO, HC, and NOx each had a purification rate of 50% (see Table 5).

触媒の浄化特性については、耐熱処理後でのCO、HC、及びNOのT50の平均値が240℃以下である場合を浄化特性優(◎)、240℃超250℃以下である場合を浄化特性良(○)、250℃超260℃以下である場合を浄化特性可(△)、260℃超であるか浄化率50%に到達しない場合を浄化特性不良(×)とした。本願発明の効果の要件としては、上記耐熱処理後に十分な排ガス浄化特性が得られることであるが、耐熱処理前と比べて排ガス浄化特性の劣化が少ないことも重要な特性であり、耐熱処理前の特性のランクも合わせて評価した(表5参照)。 As for the purification characteristics of the catalyst, the case where the average value of T50 of CO, HC and NO x after heat treatment is 240 ° C. or less is excellent (◎), and the case where it is 240 ° C. or more and 250 ° C. or less is purified. The case where the characteristic was good (◯), the case where the temperature was higher than 250 ° C. and the temperature was 260 ° C. or lower was judged as acceptable (Δ), and the case where the temperature was higher than 260 ° C. or the purification rate did not reach 50%, The requirement of the effect of the present invention is that sufficient exhaust gas purification characteristics can be obtained after the above heat treatment, but it is also an important characteristic that the exhaust gas purification characteristics are less deteriorated than before the heat treatment. The characteristic rank was also evaluated (see Table 5).

本実施例1の触媒付ハニカム部材の排ガス浄化性能を測定したところ、CO、THC、およびNOxのT50はそれぞれ、220℃、229℃、および250℃であった。また、該ハニカム状担体に耐熱試験を行った後のCO、THC、およびNOxのT50はそれぞれ、221℃、230℃、および254℃であった。これら耐熱試験後のT50の平均値は235℃であり、浄化特性優(◎)であった。耐久試験前のT50の平均値は233℃であり耐熱試験による上昇幅は2℃であり、劣化がほとんどないことが分かった(表5参照)。   When the exhaust gas purification performance of the honeycomb member with catalyst of Example 1 was measured, T50s of CO, THC, and NOx were 220 ° C., 229 ° C., and 250 ° C., respectively. Further, T50 of CO, THC, and NOx after the heat resistance test of the honeycomb-shaped carrier was 221 ° C, 230 ° C, and 254 ° C, respectively. The average value of T50 after these heat tests was 235 ° C., and the purification characteristics were excellent (◎). The average value of T50 before the endurance test was 233 ° C, and the increase in heat resistance test was 2 ° C, indicating that there was almost no deterioration (see Table 5).

Figure 2014223587
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(比較例1および比較例2)
比較例1および2は、実施例1に対して酸化物2の混合割合を変えた場合で、比較例1ではYの量をSrの1mol%、比較例2では50mol%、となるようにした(表2参照)。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。触媒担体完成後、X線回折法により酸化物の構造を確認したところ、比較例1においては酸化物2のY2O3は確認できず、気孔率も20%を下回っていた(表3参照)。また、比較例2の電子顕微鏡写真では、Y2O3は酸化物1と気孔の界面に存在するというよりは、気孔を埋めるように存在したり、酸化物1の表面を0.1μm以上の厚みで被覆したりしていた。比較例1、2共に、触媒浄化特性は耐久熱処理の前後共に不良であり、特にNOxの浄化率は50%に達しなかった。
(Comparative Example 1 and Comparative Example 2)
In Comparative Examples 1 and 2, the mixing ratio of the oxide 2 was changed with respect to Example 1. In Comparative Example 1, the amount of Y was 1 mol% of Sr and 50 mol% in Comparative Example 2. (See Table 2). The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. When the structure of the oxide was confirmed by X-ray diffraction after the catalyst support was completed, Y 2 O 3 of the oxide 2 was not confirmed in Comparative Example 1, and the porosity was less than 20% (see Table 3). ). In addition, in the electron micrograph of Comparative Example 2, Y 2 O 3 does not exist at the interface between the oxide 1 and the pores but exists so as to fill the pores, or the surface of the oxide 1 has a thickness of 0.1 μm or more. It was covered with. In both Comparative Examples 1 and 2, the catalyst purification characteristics were poor both before and after the endurance heat treatment, and the NOx purification rate did not reach 50%.

(実施例2および3)
実施例2および3は、実施例1に対して貴金属の種類をそれぞれPt、Rhに変えた場合である(表4参照)。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。実施例1、2共に、触媒浄化特性は耐久熱処理の前後共に優であった(表5参照)。
(Examples 2 and 3)
Examples 2 and 3 are cases where the type of noble metal was changed to Pt and Rh, respectively, as compared to Example 1 (see Table 4). The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. In both Examples 1 and 2, the catalyst purification characteristics were excellent both before and after the durable heat treatment (see Table 5).

(実施例4、5、6)
実施例4、5および6は、実施例1に対して酸化物2の組成を、それぞれY2O3とNiOの混合、Y2O3とCeO2の混合、Y2O3とLa2O3の混合、に変えた場合である。また酸化物2の量は、Yの量をSrの5mol%、Ni、Ce、ないしLaの量をSrの5mol%となるように配合した(表2参照)。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。実施例4、5の触媒浄化特性は耐久熱処理の前後共に良、実施例6では耐久熱処理の前後共に優であったが、それら全ての実施例で耐久熱処理の前後での浄化特性の差異は小さかった(表5参照)。
(Examples 4, 5, and 6)
In Examples 4, 5 and 6, the composition of the oxide 2 is different from that of Example 1 in that Y 2 O 3 and NiO are mixed, Y 2 O 3 and CeO 2 are mixed, Y 2 O 3 and La 2 O, respectively. This is the case of changing to 3 mixing. The amount of oxide 2 was blended so that the amount of Y was 5 mol% of Sr and the amounts of Ni, Ce, or La were 5 mol% of Sr (see Table 2). The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. The catalyst purification characteristics of Examples 4 and 5 were good both before and after the durability heat treatment, and in Example 6, both before and after the durability heat treatment were excellent. However, the difference in purification characteristics before and after the durability heat treatment was small in all of these Examples. (See Table 5).

(比較例3および4)
比較例3および4は、実施例1に対して酸化物1のSrの組成をそれぞれ0.9、1.5に変えた場合である(表2参照)。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。比較例3では酸化物1の粒径が1.1μmと増大するとともに、気孔率が20%を下回っていた(表3参照)。Y2O3の反応度が高まり、Y2O3が焼結阻害として十分に機能しないためと推測される。結果として、比較例3の触媒浄化特性は耐久熱処理の前後共に不良であり(表5参照)、特にNOxの浄化率は50%に達しなかった。比較例4では、表には記載されていないが酸化物1のX線回折の結果、ペロブスカイト型酸化物以外の相が生成していた。結果として、比較例4の触媒浄化特性は耐久熱処理の前後共に可であり(表5参照)、浄化特性は低かった。
(Comparative Examples 3 and 4)
In Comparative Examples 3 and 4, the Sr composition of the oxide 1 was changed to 0.9 and 1.5 with respect to Example 1 (see Table 2). The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. In Comparative Example 3, the particle size of the oxide 1 increased to 1.1 μm, and the porosity was below 20% (see Table 3). It is presumed that the reactivity of Y 2 O 3 increases and Y 2 O 3 does not function sufficiently as a sintering inhibitor. As a result, the catalyst purification characteristics of Comparative Example 3 were poor both before and after the endurance heat treatment (see Table 5), and in particular, the NOx purification rate did not reach 50%. In Comparative Example 4, although not described in the table, as a result of X-ray diffraction of oxide 1, a phase other than the perovskite oxide was generated. As a result, the catalyst purification characteristics of Comparative Example 4 were acceptable both before and after the durable heat treatment (see Table 5), and the purification characteristics were low.

(実施例7、比較例5および6)
実施例7、比較例5および6は、実施例1に対して、酸化物1および2の前駆体を混合したのちの熱処理温度を変えた場合である。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。実施例7は700℃熱処理であり(表2参照)、本願発明の範囲である。酸化物1粒径は0.06μm、気孔率59%であり(表3参照)、耐久熱処理前の浄化特性もT50で228℃であり、優の中でも極めて良い特性であった。しかしながら、耐久熱処理後の浄化特性は良になり、耐久性に若干の課題がある(表5参照)。比較例5は500℃熱処理であるが(表2参照)、酸化物1の構造、浄化特性共に実施例7と同様の傾向であるが、耐久熱処理前の浄化特性は極めて優良だが、耐久熱処理後の浄化特性が低いために実用には供せられない(表5参照)。比較例6は1200℃熱処理であるが(表2参照)、酸化物1の粒径は1.8μmと大きく、気孔率も7%と低い(表3参照)。熱処理温度が高すぎると、酸化物2の働きが相対的に弱く、焼結が進みすぎるものと推測される。比較例6の触媒浄化特性は、耐久熱処理の前後共に不良であり(表5参照)、特にNOxの浄化率は50%に達しなかった。
(Example 7, Comparative Examples 5 and 6)
In Example 7, Comparative Examples 5 and 6, the heat treatment temperature after changing the precursors of oxides 1 and 2 to Example 1 was changed. The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. Example 7 is 700 degreeC heat processing (refer Table 2), and is the range of this invention. The oxide 1 particle size was 0.06 μm, the porosity was 59% (see Table 3), and the purification characteristics before durable heat treatment were 228 ° C. at T50, which was extremely good even among the excellent. However, the purification characteristics after the durability heat treatment are good, and there are some problems in durability (see Table 5). Comparative Example 5 is a heat treatment at 500 ° C. (see Table 2). The structure and purification characteristics of oxide 1 are similar to those in Example 7, but the purification characteristics before durability heat treatment are very good. Because of its low purification properties, it cannot be put to practical use (see Table 5). Comparative Example 6 is a heat treatment at 1200 ° C. (see Table 2), but the particle size of the oxide 1 is as large as 1.8 μm and the porosity is as low as 7% (see Table 3). If the heat treatment temperature is too high, the function of the oxide 2 is relatively weak, and it is assumed that sintering proceeds too much. The catalyst purification characteristics of Comparative Example 6 were poor both before and after the endurance heat treatment (see Table 5), and in particular, the NOx purification rate did not reach 50%.

(実施例8、9、10、11および比較例7)
実施例8、9、10は、実施例1に対して、酸化物1のSrのうちの10mol%をそれぞれBa、La、Caに置換した場合である(表2参照)。それ以外の作製方法および担体の評価は実施例1に準ずる。酸化物1の粒径、気孔率、浄化特性に若干の優劣はあるが、いずれにおいても優良な浄化特性を示し、耐久熱処理前後の差異も小さかった(表5参照)。
(Examples 8, 9, 10, 11 and Comparative Example 7)
Examples 8, 9, and 10 are cases where 10 mol% of Sr of oxide 1 was replaced with Ba, La, and Ca, respectively, as compared to Example 1 (see Table 2). The other production methods and the evaluation of the carrier are in accordance with Example 1. The particle size, porosity, and purification characteristics of the oxide 1 were slightly superior or inferior, but all exhibited excellent purification characteristics, and the difference before and after the durable heat treatment was small (see Table 5).

実施例11および比較例7は、実施例1に対して、酸化物1のSrのうちのそれぞれ40mol%、60mol%をLaに置換した場合である(表2参照)。いずれも、酸化物1の粒径、気孔率、Pd担持後触媒のBET比表面積は良好であり(表3および表4参照)、浄化特性の耐久熱処理前後の差異も小さいものの(表5参照)、浄化特性自体は劣位傾向であり、比較例7では浄化特性が可となり実用に不適当である。   Example 11 and Comparative Example 7 are the cases where 40 mol% and 60 mol% of Sr of oxide 1 were substituted with La for Example 1 (see Table 2). In any case, the particle size of the oxide 1, the porosity, the BET specific surface area of the catalyst after supporting Pd are good (see Table 3 and Table 4), and the difference in purification characteristics before and after the durable heat treatment is also small (see Table 5). The purification characteristics themselves are inferior, and in Comparative Example 7, the purification characteristics are acceptable and are not suitable for practical use.

(実施例12、13、14および比較例8、9)
実施例12、13、14および比較例8、9は、実施例1に対して、酸化物1のFe0.9 Ti0.1のFe0.9をそれぞれFe0.7Cu0.2、Fe0.7Co0.2、Fe0.7Ni0.2、Fe0.6Cu0.3、Fe0.6Cu0.2Co0.1に置換した場合である(表2参照)。比較例8、9は元素B(式1参照)の合計が0.25を超えており、本願発明の範囲外である。FeをCu、Co、Niに置換したことにより、これら5例では実施例と比較して、酸化物1の粒径が大きく、気孔率が低下し(表3参照)、さらにPd担持後触媒のBET比表面積が低下する傾向である(表4参照)。比較例8、9での粒径の増大と気孔率の低下、BET比表面積の低下が著しい。また、耐久熱処理後の浄化特性は実施例12、13、14で良であるが、比較例では不良となっており実用には不適当である(表5参照)。ただし、5例のすべてにおいて、耐久熱処理前に対して熱処理後の特性は劣化しており、Cu、Co、Niへの置換は耐久性を低下させる。
(Examples 12, 13, and 14 and Comparative Examples 8 and 9)
Examples 12, 13, and 14 and Comparative Examples 8 and 9 are different from Example 1 in that Fe0.9 of Fe0.9 Ti0.1 of oxide 1 is Fe0.7Cu0.2, Fe0.7Co0.2, This is a case where it is replaced with Fe0.7Ni0.2, Fe0.6Cu0.3, Fe0.6Cu0.2Co0.1 (see Table 2). In Comparative Examples 8 and 9, the total of the elements B (see Formula 1) exceeds 0.25, which is outside the scope of the present invention. By substituting Fe with Cu, Co, and Ni, in these five examples, the particle diameter of the oxide 1 is larger and the porosity is lower than in the examples (see Table 3). The BET specific surface area tends to decrease (see Table 4). In Comparative Examples 8 and 9, the increase in particle size, the decrease in porosity, and the decrease in BET specific surface area are remarkable. In addition, the purification characteristics after the durability heat treatment are good in Examples 12, 13, and 14, but in the comparative example, they are poor and unsuitable for practical use (see Table 5). However, in all of the five examples, the characteristics after the heat treatment are deteriorated compared with those before the durability heat treatment, and substitution with Cu, Co, and Ni lowers the durability.

(比較例10および11)
比較例10および11は、実施例1に対して、酸化物1のFe0.9 Ti0.1のTiの比率を変え、それぞれFe0.98Ti0.02、Fe0.5Ti0.5に置換した場合であるが、本願発明の0.05≦t≦0.3の範囲外である(表2参照)。酸化物1の粒径や気孔率の値、触媒担持後のBET比表面積などは良好であるが(表3および表4参照)、比較例10においては耐久試験後の浄化特性の劣化が大きく、耐久性が低下している(表5参照)。比較例11においては耐久熱処理前後ともに浄化特性は可であり(表5参照)、実用に不適当である。
(Comparative Examples 10 and 11)
In Comparative Examples 10 and 11, the Ti ratio of Fe0.9Ti0.1 of the oxide 1 was changed from that of Example 1 and replaced with Fe0.98Ti0.02 and Fe0.5Ti0.5, respectively. This is outside the range of 0.05 ≦ t ≦ 0.3 of the present invention (see Table 2). Although the particle size and porosity of the oxide 1 and the BET specific surface area after supporting the catalyst are good (see Table 3 and Table 4), in Comparative Example 10, the purification property after the durability test is greatly deteriorated, Durability is reduced (see Table 5). In Comparative Example 11, the purification characteristics are acceptable both before and after the durability heat treatment (see Table 5), which is unsuitable for practical use.

(実施例15、16、17および比較例12、13)
実施例15、16、17および比較例12、13は、実施例1に対して、酸化物1のFeをに元素C(式1参照)に置換したものであるが、Fe0.9Ti0.1をそれぞれFe0.8Ti0.1Nb0.1、Fe0.8Ti0.1Ta0.1、Fe0.8Ti0.1Mn0.1、Fe0.5Ti0.1Nb0.4、Fe0.5Ti0.1Nb0.2Ta0.2に置換した場合である(表2参照)。比較例12、13はTiおよび元素C(式1参照)の合計が0.3を超えており、本願発明の範囲外である。FeをNb、Ta、Mnといった元素に置換することで、実施例1に比較して耐熱性が向上し、それが酸化物1の粒径の低下、気孔率の増大、触媒担持後のBET比表面積の増加につながっている(表3〜5参照)。実施例15、16、17では、耐久熱処理前後ともに浄化特性は優である(表5参照)。しかしながら、比較例12、13では、耐久熱処理前後ともに浄化特性は可であり(表5参照)、Feを減らしすぎるとそもそもの浄化特性を低下させる。
(Examples 15, 16, and 17 and Comparative Examples 12 and 13)
Examples 15, 16, and 17 and Comparative Examples 12 and 13 are obtained by substituting Fe of oxide 1 with element C (see Formula 1) for Example 1, but Fe0.9Ti0.1 was changed. It is the case where it replaced with Fe0.8Ti0.1Nb0.1, Fe0.8Ti0.1Ta0.1, Fe0.8Ti0.1Mn0.1, Fe0.5Ti0.1Nb0.4, Fe0.5Ti0.1Nb0.2Ta0.2 respectively (Table 2). In Comparative Examples 12 and 13, the sum of Ti and element C (see Formula 1) exceeds 0.3, which is outside the scope of the present invention. By substituting Fe with an element such as Nb, Ta, or Mn, the heat resistance is improved as compared with Example 1, which reduces the particle size of oxide 1, increases the porosity, and the BET ratio after supporting the catalyst. This leads to an increase in surface area (see Tables 3 to 5). In Examples 15, 16, and 17, the purification characteristics were excellent both before and after the durable heat treatment (see Table 5). However, in Comparative Examples 12 and 13, the purification characteristics are acceptable both before and after the durability heat treatment (see Table 5), and if Fe is reduced too much, the purification characteristics are deteriorated in the first place.

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Claims (7)

ペロブスカイト型酸化物である酸化物1と、ペロブスカイト型酸化物との反応性が低い酸化物2とが混在されてなり(i)、
複数の酸化物1の粒の表面同士が焼結し、かつ気孔率が20%以上60%以下である多孔体から成る平均粒径が5μm以上の二次粒子を成してなり(ii)、
酸化物1の平均粒径が0.05μm以上0.5μm以下であり(iii)、
酸化物2は、その平均粒径が0.1μm以下であって、酸化物1と気孔の界面に存在し(iv)、
酸化物1の組成が下記の(式1)で表され(v)、
酸化物2はY2O3、La2O3、CeO2、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれる少なくとも1種であって、かつY、La、Ce、Niの合計量が酸化物1のSrとAの合計のmol数に対して5mol%以上30mol%以下である(vi)、
ことを特徴とする、排ガス浄化用触媒担体。
{Sr(1-a)Aa}sFe(1-b-t-c)BbTitCcO3-δ ・・・(式1)
(ここでA、B、Cは元素を配置しない場合もあるが、
Aを配置する場合はBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上の元素、
Bを配置する場合はCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素、
Cを配置する場合はNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素、
1.0≦s≦1.1、0≦a≦0.5、
0≦b≦0.25、0.05≦t≦0.3、0≦c≦0.25、0.05≦t+c≦0.3、
δは材料の履歴によって決まる値)
A mixture of oxide 1 which is a perovskite oxide and oxide 2 which has low reactivity with the perovskite oxide (i),
The surfaces of the plurality of oxide 1 grains are sintered, and secondary particles having an average particle diameter of 5 μm or more are formed of a porous body having a porosity of 20% or more and 60% or less (ii),
The average particle diameter of the oxide 1 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less (iii),
The oxide 2 has an average particle size of 0.1 μm or less and exists at the interface between the oxide 1 and the pores (iv),
The composition of oxide 1 is represented by the following (formula 1) (v),
Oxide 2 is at least one selected from Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and NiO, including Y 2 O 3 , and the total amount of Y, La, Ce, and Ni is an oxide. 1 to 30 mol% with respect to the total number of moles of Sr and A (vi),
A catalyst carrier for exhaust gas purification characterized by the above.
{Sr (1-a) A a } s Fe (1-btc) B b Ti t C c O 3-δ (Formula 1)
(Here, A, B, C may not arrange elements,
When arranging A, one or more elements selected from Ba, Ca, and La,
When arranging B, one or more elements selected from Co, Cu and Ni,
When C is arranged, one or more elements selected from Nb, Ta and Mn,
1.0 ≦ s ≦ 1.1, 0 ≦ a ≦ 0.5,
0 ≦ b ≦ 0.25, 0.05 ≦ t ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.25, 0.05 ≦ t + c ≦ 0.3,
δ is a value determined by the history of the material)
(式1)で定義されるペロブスカイト型酸化物である酸化物1において、Aを配置する場合はBa、Caから選ばれる1種又は2種以上の元素から選ばれ、
酸化物2はY2O3、NiOからY2O3を必ず含んで選ばれることを特徴とする、
請求項1に記載の排ガス浄化用触媒担体。
In oxide 1, which is a perovskite oxide defined by (formula 1), when A is arranged, it is selected from one or more elements selected from Ba and Ca,
Oxide 2 is selected from Y 2 O 3 , NiO and including Y 2 O 3 ,
The exhaust gas purifying catalyst carrier according to claim 1.
(式1)で定義されるペロブスカイト型酸化物である酸化物1において、A、B、Cを配置せず、
酸化物2はY2O3からなることを特徴とする、請求項1乃至2に記載の排ガス浄化用触媒担体。
In oxide 1, which is a perovskite oxide defined by (formula 1), A, B, and C are not arranged,
3. The exhaust gas purifying catalyst carrier according to claim 1, wherein the oxide 2 is made of Y 2 O 3 .
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒担体に、Pd、Pt、Rhから選ばれる少なくとも1種の貴金属を担持して成ることを特徴とする排ガス浄化用触媒。   An exhaust gas purification catalyst comprising at least one precious metal selected from Pd, Pt, and Rh supported on the exhaust gas purification catalyst carrier according to any one of claims 1 to 3. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体を製造する方法であって、
前記(式1)で表されるペロブスカイト型構造の結晶相を有する平均粒径0.5μm以下の酸化物1の前駆体を製造する工程と、
Yを必ず含んで選ばれるY、La、Ce、Niイオンを少なくとも1種含有するS液を前記酸化物1の前駆体と混合する工程と、
前記S液と酸化物1の前駆体との混合物を、酸素ガスを含有する雰囲気中で700℃以上の温度で熱処理する工程と、
前記熱処理後に二次粒子径100μm未満に解砕する工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier according to any one of claims 1 to 3,
A step of producing a precursor of oxide 1 having an average particle diameter of 0.5 μm or less having a crystal phase of a perovskite structure represented by (Formula 1);
A step of mixing an S liquid containing at least one kind of Y, La, Ce, and Ni ions, which must be selected by including Y, with the precursor of the oxide 1;
Heat-treating the mixture of the S liquid and the oxide 1 precursor in an atmosphere containing oxygen gas at a temperature of 700 ° C. or higher;
Crushing to a secondary particle size of less than 100 μm after the heat treatment;
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier, comprising:
前記ペロブスカイト型構造の結晶相を有する平均粒径0.5μm以下の酸化物1の前駆体を製造する工程が、
前記(式1)に記載の金属元素(Sr、Fe、Tiは必須で、A、B、C(AはBa、Ca、Laから選ばれる1種又は2種以上、BはCo、Cu、Niから選ばれる1種又は2種以上の元素、CはNb、Ta、Mnから選ばれる1種又は2種以上の元素)は任意)それぞれの炭酸塩、水酸化物、及び酸化物からなる群から選ばれる粉末を混合する工程と、
得られた混合粉末を900℃以上1200℃以下の温度で焼成して酸化物を合成する工程と、
得られた前記酸化物の粉末を機械的に粉砕して微粉化する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項5に記載の排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
Producing a precursor of oxide 1 having an average particle size of 0.5 μm or less having a crystal phase of the perovskite structure,
Metal elements (Sr, Fe, Ti are essential in the above (Formula 1), A, B, C (A is one or more selected from Ba, Ca, La, B is Co, Cu, Ni 1 or 2 or more elements selected from C, 1 or 2 or more elements selected from Nb, Ta, and Mn) are optional) from the group consisting of carbonates, hydroxides, and oxides. Mixing the selected powder;
Baking the obtained mixed powder at a temperature of 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower to synthesize an oxide;
A step of mechanically pulverizing the obtained oxide powder, and
The method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification according to claim 5, comprising:
請求項4に記載の排ガス浄化用触媒を製造する方法であって、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体に対し、Pd、Pt、Rhから選ばれる少なくとも1種の貴金属の溶液を含浸させ、貴金属を担持して成ることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。

A method for producing the exhaust gas purifying catalyst according to claim 4,
The exhaust gas purifying catalyst carrier according to claim 1 is impregnated with a solution of at least one noble metal selected from Pd, Pt, and Rh, and the noble metal is supported. A method for producing an exhaust gas purifying catalyst.

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