JP2016198759A - Exhaust purification catalyst and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust purification catalyst for exhaust purification, particularly, a composite metal fine particle contained therein and a method of producing the same.SOLUTION: A exhaust purification catalyst has composite metal fine particles comprising Rh and Pd, and when fine particles in the exhaust purification catalyst are analyzed by STEM-EDX, an average ratio of Pd to the total of Rh and Pd is 1.7 atom% or more and 24.8 atom% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、排ガス浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst with improved exhaust gas purification performance and a method for producing the same.

自動車等のための内燃機関、例えば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、有害成分、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、及び窒素酸化物(NOx)等が含まれている。   There are harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from internal combustion engines for automobiles, for example, gasoline engines or diesel engines. (NOx) and the like are included.

このため、一般的には、これらの有害成分を分解除去するための排ガス浄化装置が内燃機関に設けられており、この排ガス浄化装置内に取り付けられた排ガス浄化触媒によってこれらの有害成分がほとんど無害化されている。このような排ガス浄化触媒としては、例えば、三元触媒やNOx吸蔵還元触媒が知られている。   For this reason, in general, an exhaust gas purification device for decomposing and removing these harmful components is provided in the internal combustion engine, and these harmful components are almost harmless by the exhaust gas purification catalyst mounted in the exhaust gas purification device. It has become. As such an exhaust gas purification catalyst, for example, a three-way catalyst and a NOx storage reduction catalyst are known.

三元触媒は、ストイキ(理論空燃比)雰囲気でCO及びHCの酸化と、NOxの還元とを同時に行う触媒である。   The three-way catalyst is a catalyst that simultaneously performs oxidation of CO and HC and reduction of NOx in a stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) atmosphere.

また、NOx吸蔵還元触媒は、排ガス中のNOをリーン雰囲気でNOに酸化して吸蔵し、これをストイキ雰囲気及びリッチ雰囲気で窒素(N)に還元する触媒であり、リーン雰囲気、ストイキ雰囲気、及びリッチ雰囲気の排ガス成分の変化を巧妙に利用している。 The NOx occlusion reduction catalyst is a catalyst that oxidizes and stores NO in exhaust gas to NO 2 in a lean atmosphere and reduces it to nitrogen (N 2 ) in a stoichiometric atmosphere and a rich atmosphere. And the change of the exhaust gas component in the rich atmosphere is skillfully used.

しかしながら、これらの触媒を採用した場合でも、排ガスの浄化は未だに課題であり、種々の検討がなされている。   However, even when these catalysts are employed, purification of exhaust gas is still a problem, and various studies have been made.

特許文献1の複合金属コロイドは複数の金属元素を含み、当該複合金属コロイドの平均粒子径は2〜12nmであり、かつ複数の金属元素が当該複合金属の粒子内において実質的に均一に分布している。特許文献1では、具体的には、塩化パラジウム溶液と、塩化ロジウム溶液とを、mol比で1:1で混合した複合金属コロイド分散体を開示している。   The composite metal colloid of Patent Document 1 includes a plurality of metal elements, the average particle diameter of the composite metal colloid is 2 to 12 nm, and the plurality of metal elements are substantially uniformly distributed in the particles of the composite metal. ing. Specifically, Patent Document 1 discloses a composite metal colloid dispersion in which a palladium chloride solution and a rhodium chloride solution are mixed at a molar ratio of 1: 1.

特許文献2のCO又はHC浄化用の排ガス浄化触媒は、PdとAgとを含有している合金を有し、かつ当該合金が、担体に担持されている。   The exhaust gas purification catalyst for CO or HC purification of Patent Document 2 has an alloy containing Pd and Ag, and the alloy is supported on a carrier.

特開2002−102679号公報JP 2002-102679 A 特開2011−78857号公報JP 2011-78857 A

本発明は、排ガス浄化のための排ガス浄化触媒、特に、これに含有されている複合金属微粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst for exhaust gas purification, in particular, composite metal fine particles contained therein and a method for producing the same.

本発明者らは、以下の手段により、上記の課題を解決できることを見出した。   The present inventors have found that the above problem can be solved by the following means.

〈1〉Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有する排ガス浄化触媒であって、
上記排ガス浄化触媒中の微粒子をSTEM−EDXで分析したときに、RhとPdの合計に対するPdの平均割合が、1.7原子%以上24.8原子%以下である、
上記平均割合は、排ガス浄化触媒から10個以上の微粒子を無作為に選択し、選択された全ての微粒子をそれぞれSTEM−EDXによって測定し、選択された全ての微粒子の中から更にRh及びPdを含有している上記複合金属微粒子を全て選択し、上記各複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合を総計し、この総計を選択された全ての上記複合金属微粒子の総個数で除することによって、算出される値である、
排ガス浄化触媒。
〈2〉粉末担体を更に有し、かつ上記複合金属微粒子が上記粉末担体に担持されている、〈1〉項に記載の排ガス浄化触媒。
〈3〉上記粉末担体が、SiO、MgO、ZrO、CeO、Al、TiO、及びそれらの固溶体、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、〈2〉項に記載の排ガス浄化触媒。
〈4〉上記粉末担体が、CeOを、上記粉末担体の質量に対して0質量%超40質量%以下で含有している、〈2〉又は〈3〉項に記載の排ガス浄化触媒。
〈5〉ストイキ雰囲気において、〈1〉〜〈4〉項のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒に、HC、CO、及びNOxを含有している排ガスを接触させ、それによってHC及びCOを酸化し、かつNOxを還元して浄化する、排ガス浄化方法。
〈6〉リーン雰囲気において、〈1〉〜〈4〉項のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒に、NOxを含有している排ガスを接触させ、リッチ雰囲気において、上記NOxを還元して浄化する、排ガス浄化方法。
〈7〉Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流することによって複合金属微粒子を生成することを含む、排ガス浄化触媒の製造方法であって、
上記Rhイオン及び上記Pdイオンのmol比が、70:30〜99:1である、
排ガス浄化触媒の製造方法。
〈8〉上記複合金属微粒子を粉末担体に担持することを含む、〈7〉項に記載の方法。
〈9〉上記粉末担体が、SiO、MgO、ZrO、CeO、Al、TiO、及びそれらの固溶体、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、〈8〉項に記載の方法。
〈10〉上記粉末担体が、CeOを、上記粉末担体の質量に対して0質量%超40質量%以下で含有している、〈8〉又は〈9〉項に記載の方法。
<1> An exhaust gas purification catalyst having composite metal fine particles containing Rh and Pd,
When the fine particles in the exhaust gas purification catalyst are analyzed by STEM-EDX, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd is 1.7 atomic percent or more and 24.8 atomic percent or less.
The average ratio is determined by randomly selecting 10 or more fine particles from the exhaust gas purification catalyst, measuring all the selected fine particles by STEM-EDX, and further selecting Rh and Pd from all the selected fine particles. All the composite metal fine particles contained are selected, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd of each composite metal fine particle is totaled, and this sum is divided by the total number of all the selected composite metal fine particles. Is a calculated value,
Exhaust gas purification catalyst.
<2> The exhaust gas purification catalyst according to <1>, further comprising a powder carrier, wherein the composite metal fine particles are supported on the powder carrier.
<3> The powder carrier is a powder carrier selected from the group consisting of SiO 2 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , solid solutions thereof, and combinations thereof, <2 Exhaust gas purification catalyst according to item>.
<4> The exhaust gas purification catalyst according to <2> or <3>, wherein the powder carrier contains CeO 2 in an amount of more than 0% by mass and 40% by mass or less with respect to the mass of the powder carrier.
<5> In a stoichiometric atmosphere, an exhaust gas containing HC, CO, and NOx is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst according to any one of <1> to <4>, whereby HC and CO are brought into contact with each other. An exhaust gas purification method that purifies by oxidizing and reducing NOx.
<6> In a lean atmosphere, the exhaust gas purifying catalyst according to any one of <1> to <4> is brought into contact with exhaust gas containing NOx, and the NOx is reduced and purified in a rich atmosphere. An exhaust gas purification method.
<7> A method for producing an exhaust gas purification catalyst, comprising producing composite metal fine particles by heating and refluxing a solution containing Rh ions, Pd ions, a reducing agent, and a protective agent,
The molar ratio of the Rh ion and the Pd ion is 70:30 to 99: 1.
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
<8> The method according to <7>, comprising supporting the composite metal fine particles on a powder carrier.
<9> The powder carrier is a powder carrier selected from the group consisting of SiO 2 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , solid solutions thereof, and combinations thereof, <8 The method according to item>.
<10> The method according to <8> or <9>, wherein the powder carrier contains CeO 2 in an amount of more than 0% by mass and 40% by mass or less based on the mass of the powder carrier.

本発明によれば、排ガス浄化のための排ガス浄化触媒、特に、これに含有されている複合金属微粒子及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification catalyst for exhaust gas purification, especially the composite metal fine particle contained in this, and its manufacturing method can be provided.

図1(a)は、エネルギー分散型X線分析装置付走査透過型電子顕微鏡(STEM−EDX)によって分析した、実施例1の排ガス浄化触媒のSTEM像であり、図1(b)は、実施例1の排ガス浄化触媒から無作為に抽出した10個の微粒子について、それぞれの微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)を示す図である。Fig.1 (a) is a STEM image of the exhaust gas purification catalyst of Example 1 analyzed by the scanning transmission electron microscope (STEM-EDX) with an energy dispersive X-ray analyzer, FIG.1 (b) is implementation. It is a figure which shows the ratio (atomic%) of Pd with respect to the sum total of Rh and Pd of each fine particle about ten fine particles extracted at random from the exhaust gas purification catalyst of Example 1. 図2(a)は、STEM−EDXによって分析した、実施例2の排ガス浄化触媒のSTEM像であり、図2(b)は、実施例2の排ガス浄化触媒から無作為に抽出した10個の微粒子について、それぞれの微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)を示す図である。FIG. 2A is an STEM image of the exhaust gas purification catalyst of Example 2 analyzed by STEM-EDX, and FIG. 2B is a graph of 10 samples randomly extracted from the exhaust gas purification catalyst of Example 2. It is a figure which shows the ratio (atomic%) of Pd with respect to the sum total of Rh and Pd of each fine particle about fine particles. 図3(a)は、STEM−EDXによって分析した、実施例3の排ガス浄化触媒のSTEM像であり、図3(b)は、実施例3の排ガス浄化触媒から無作為に抽出した10個の微粒子について、それぞれの微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)を示す図である。FIG. 3A is an STEM image of the exhaust gas purification catalyst of Example 3 analyzed by STEM-EDX. FIG. 3B is a graph of 10 samples randomly extracted from the exhaust gas purification catalyst of Example 3. It is a figure which shows the ratio (atomic%) of Pd with respect to the sum total of Rh and Pd of each fine particle about fine particles. 図4(a)は、STEM−EDXによって分析した、比較例1の排ガス浄化触媒のSTEM像であり、図4(b)は、比較例1の排ガス浄化触媒から無作為に抽出した10個の微粒子について、それぞれの微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)を示す図である。4A is an STEM image of the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1 analyzed by STEM-EDX, and FIG. 4B is a graph of 10 samples randomly extracted from the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1. It is a figure which shows the ratio (atomic%) of Pd with respect to the sum total of Rh and Pd of each fine particle about fine particles. 図5(a)は、STEM−EDXによって分析した、比較例3の排ガス浄化触媒のSTEM像であり、図5(b)は、比較例3の排ガス浄化触媒から無作為に抽出した10個の微粒子について、それぞれの微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)を示す図である。FIG. 5A is an STEM image of the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 3 analyzed by STEM-EDX, and FIG. 5B is a graph of 10 samples randomly extracted from the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 3. It is a figure which shows the ratio (atomic%) of Pd with respect to the sum total of Rh and Pd of each fine particle about fine particles. 図6は、三元触媒の評価条件に関して、時間(分)と温度(℃)との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between time (minutes) and temperature (° C.) regarding the evaluation conditions for the three-way catalyst. 図7は、実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化触媒の活性を評価したときの温度(℃)とNOx浄化率(%)との関係を示す図である。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature (° C.) and the NOx purification rate (%) when the activities of the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are evaluated. 図8は、実施例1〜3及び比較例1の排ガス浄化触媒のRhとPdの合計に対するPdの割合(原子%)とNOx50%浄化温度(℃)との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ratio (atomic%) of Pd to the total of Rh and Pd of the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and the NOx 50% purification temperature (° C.). 図9は、実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化触媒とNOx50%浄化温度(℃)との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and the NOx 50% purification temperature (° C.). 図10は、実施例1〜3及び比較例1の担体を、それぞれAl−ZrO−TiOに置換し、かつこれに酢酸バリウムを添加した、実施例1’〜3’及び比較例1’の排ガス浄化触媒のサンプルをリーン雰囲気及びリッチ雰囲気に暴露したときの、時間(秒)とNOx排出量(ppm)との関係を示す図である。FIG. 10 shows Examples 1 ′ to 3 ′ and Comparative Examples in which the carriers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were replaced with Al 2 O 3 —ZrO 2 —TiO 2 and barium acetate was added thereto. It is a figure which shows the relationship between time (second) and NOx discharge | emission amount (ppm) when the sample of the exhaust gas purification catalyst of Example 1 'is exposed to lean atmosphere and rich atmosphere. 図11は、図10の一部に関して拡大した拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a part of FIG. 図12は、NOx吸蔵還元触媒としての性能評価Bにおいて、リーン雰囲気及びリッチ雰囲気から構成されるNOx吸蔵還元サイクルの1サイクル分を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing one cycle of a NOx storage reduction cycle composed of a lean atmosphere and a rich atmosphere in the performance evaluation B as a NOx storage reduction catalyst. 図13は、実施例4〜11(●)及び比較例4〜11(■)の排ガス浄化触媒のサンプルについて、粉末担体中のCeOの含有率(質量%)と、NOx排出量/NOx吸蔵量(a.u.)との関係を示す図である。FIG. 13 shows the content (mass%) of CeO 2 in the powder carrier and NOx emissions / NOx occlusion for the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 (●) and Comparative Examples 4 to 11 (■). It is a figure which shows the relationship with quantity (au). 図14は、実施例4〜11(●)及び比較例4〜11(■)の排ガス浄化触媒のサンプルについて、粉末担体中のCeOの含有率(質量%)と、NOx浄化率(%)との関係を示す図である。FIG. 14 shows the content (mass%) of CeO 2 in the powder carrier and the NOx purification rate (%) for the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 (●) and Comparative Examples 4 to 11 (■). It is a figure which shows the relationship. 図15は、昇温還元(TPR:Temperature Programmed Reduction)法による評価条件に関して、時間と、温度との関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between time and temperature with respect to the evaluation conditions by the temperature-programmed reduction (TPR) method. 図16は、実施例6’(実線)及び比較例6’(点線)の排ガス浄化触媒のサンプルに、昇温還元法を適用したときの、温度(℃)と、H消費量(TCD signal)(a.u.)との関係を示す図である。FIG. 16 shows the temperature (° C.) and H 2 consumption (TCD signal) when the temperature reduction method was applied to the exhaust gas purification catalyst samples of Example 6 ′ (solid line) and Comparative Example 6 ′ (dotted line). It is a figure which shows the relationship with (au).

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形して実施できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist of the present invention.

《排ガス浄化触媒》
本発明の排ガス浄化触媒は、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有し、かつ排ガス浄化触媒中の微粒子をSTEM−EDXで分析したときに、RhとPdの合計に対するPdの平均割合が、1.7原子%以上24.8原子%以下である。
<Exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purification catalyst of the present invention has composite metal fine particles containing Rh and Pd, and when the fine particles in the exhaust gas purification catalyst are analyzed by STEM-EDX, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd Is 1.7 atomic percent or more and 24.8 atomic percent or less.

従来の排ガス浄化触媒に関して、多孔質酸化物担体、例えば、アルミナ(Al)等に、白金族元素、例えば、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、及びパラジウム(Pd)等を担持させた触媒が広く知られている。 With respect to conventional exhaust gas purification catalysts, a platinum group element such as platinum (Pt), rhodium (Rh), and palladium (Pd) is supported on a porous oxide carrier such as alumina (Al 2 O 3 ). Catalysts are widely known.

その中でも、Rhに関しては、NOxの還元能力が高く、排ガス浄化触媒を構成する触媒金属として重宝されている。   Among them, Rh has a high NOx reduction ability and is useful as a catalyst metal constituting an exhaust gas purification catalyst.

しかしながら、Rhは酸化され易く、この酸化によって、そのNOxの還元能力が低下してしまう可能性がある。このため、Rhの酸化を見越して、過剰量のRhを排ガス浄化触媒中に含有させている。しかしながら、Rhは非常に高価な希少金属であるため、その過剰な使用は、経済的及び環境的な観点から望ましくない。   However, Rh is easily oxidized, and this oxidation may reduce the NOx reduction ability. For this reason, an excess amount of Rh is contained in the exhaust gas purification catalyst in anticipation of oxidation of Rh. However, since Rh is a very expensive rare metal, its excessive use is undesirable from an economic and environmental point of view.

そこで本発明者らは、酸素との親和力が比較的に弱いPdに着目し、鋭意努力の結果、Rh及びPdを含有し、RhとPdの合計に対するPdの平均割合が1.7原子%以上24.8原子%以下となる複合金属微粒子を開発した。   Therefore, the present inventors have focused on Pd, which has a relatively weak affinity with oxygen, and as a result of diligent efforts, the present inventors contain Rh and Pd, and the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd is 1.7 atomic% or more. We have developed composite metal microparticles of 24.8 atomic% or less.

この複合金属微粒子では、PdがRhの酸化を抑制するため、長時間にわたってRhのメタル状態を維持することが可能となった。これによって、従来、Rhが酸化され易い環境の条件下、例えば、気体組成、圧力、及び温度等の条件下であっても、Rhの触媒活性を維持又は向上させ、かつRhを適切な量で使用することが可能となった。   In this composite metal fine particle, since Pd suppresses the oxidation of Rh, the metal state of Rh can be maintained for a long time. Thus, conventionally, Rh's catalytic activity can be maintained or improved even under conditions in which Rh is easily oxidized, for example, conditions such as gas composition, pressure, and temperature, and Rh can be added in an appropriate amount. It became possible to use.

さらに発明者らは、Pd自体も高い排ガス浄化能を有するため、結果的に、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子が、これら2種の金属元素によって、相乗的な排ガス浄化効果を発揮できることを見出した。   Further, the inventors have high exhaust gas purifying ability, and as a result, the composite metal fine particles containing Rh and Pd exert a synergistic exhaust gas purifying effect by these two kinds of metal elements. I found out that I can do it.

本発明の排ガス浄化触媒は、任意選択的に粉末担体を更に有し、かつ複合金属微粒子が粉末担体に担持されている。   The exhaust gas purification catalyst of the present invention optionally further has a powder carrier, and the composite metal fine particles are supported on the powder carrier.

複合金属微粒子がこの粉末担体に担持されている場合には、粉末担体の比表面積が大きいことから、排ガスと複合金属微粒子との接触面を大きくすることができる。これにより、排ガス浄化触媒の性能を向上させることができる。   When the composite metal fine particles are supported on this powder carrier, the contact surface between the exhaust gas and the composite metal fine particles can be increased because the specific surface area of the powder carrier is large. Thereby, the performance of the exhaust gas purification catalyst can be improved.

〈複合金属微粒子〉
複合金属微粒子は、Rh及びPdを含有している。
<Composite metal fine particles>
The composite metal fine particles contain Rh and Pd.

複合金属微粒子の粒径が十分に小さい場合には、比表面積が大きくなってRhのNOx活性点数及びPdの活性点数が多くなり、排ガス浄化触媒のNOx還元能を向上することができる可能性がある。   When the particle diameter of the composite metal fine particles is sufficiently small, the specific surface area is increased, the number of Rh NOx active sites and the number of Pd active sites are increased, and the NOx reducing ability of the exhaust gas purification catalyst may be improved. is there.

また、複合金属微粒子の粒径が適度に大きい場合には、排ガス浄化触媒のNOx浄化能を十分に発揮できる可能性がある。   Moreover, when the particle diameter of the composite metal fine particles is moderately large, there is a possibility that the NOx purification ability of the exhaust gas purification catalyst can be sufficiently exhibited.

したがって、複数の複合金属微粒子の平均粒径としては、特に限定されないが、0nm超、1nm以上、又は2nm以上の平均粒径を挙げることができる。また、複数の複合金属微粒子の平均粒径としては、特に限定されないが、100nm以下、70nm以下、40nm以下、10nm以下、7nm以下、5nm、4nm、又は3nm以下の平均粒径を挙げることができる。   Accordingly, the average particle size of the plurality of composite metal fine particles is not particularly limited, and examples include an average particle size of more than 0 nm, 1 nm or more, or 2 nm or more. Further, the average particle diameter of the plurality of composite metal fine particles is not particularly limited, and examples thereof include an average particle diameter of 100 nm or less, 70 nm or less, 40 nm or less, 10 nm or less, 7 nm or less, 5 nm, 4 nm, or 3 nm or less. .

具体的には、複合金属微粒子の粒径としては、1nm〜10nmの範囲の粒径が好ましく、2nm〜5nmの範囲の粒径がより好ましく、2nm〜3nmの範囲の粒径がさらに好ましい。   Specifically, the particle diameter of the composite metal fine particles is preferably in the range of 1 nm to 10 nm, more preferably in the range of 2 nm to 5 nm, and still more preferably in the range of 2 nm to 3 nm.

このような粒径を有する複合金属微粒子を触媒成分として使用することで、Rh及びPdがナノレベル共存している複合金属微粒子を実現することが可能であり、これによってPdによるRhの酸化抑制効果を発揮させることができる。したがって、NOx浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒を得ることができる。   By using composite metal fine particles having such a particle size as a catalyst component, it is possible to realize composite metal fine particles in which Rh and Pd coexist at the nano level, and thereby, the effect of suppressing oxidation of Rh by Pd. Can be demonstrated. Therefore, an exhaust gas purification catalyst with improved NOx purification performance can be obtained.

なお、本発明において「平均粒径」とは、特に断りのない限り、走査透過電子顕微鏡(STEM)等の手段を用いて、無作為に選択した10個以上の粒子の円相当径(Heywood径)を測定した場合のそれらの測定値の算術平均値をいうものである。   In the present invention, the “average particle diameter” means a circle equivalent diameter (Heywood diameter) of 10 or more particles randomly selected using means such as a scanning transmission electron microscope (STEM) unless otherwise specified. ) Is the arithmetic average value of those measured values.

複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの平均割合が、十分に大きい場合には、PdによるRhの酸化抑制効果が発揮され易くなる。また、この割合が大き過ぎない場合には、RhのNOx活性点の数を十分に確保することができる。   When the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd of the composite metal fine particles is sufficiently large, the effect of suppressing the oxidation of Rh by Pd is easily exhibited. Moreover, when this ratio is not too large, it is possible to secure a sufficient number of Rh NOx active points.

特に、複数の複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの平均割合としては、1.7原子%以上、2原子%以上、3原子%以上、4原子%以上、及び5原子%以上、並びに/又は24.8原子%以下、20原子%以下、15原子%以下、13原子%以下、10原子%以下、8原子%以下、及び6原子%以下の平均割合を挙げることができる。   In particular, the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd of the plurality of composite metal fine particles is 1.7 atomic% or more, 2 atomic% or more, 3 atomic% or more, 4 atomic% or more, and 5 atomic% or more, and And / or 24.8 atomic% or less, 20 atomic% or less, 15 atomic% or less, 13 atomic% or less, 10 atomic% or less, 8 atomic% or less, and 6 atomic% or less.

また、多数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの割合が、それぞれ、複数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合に近いことは、かかるPdの平均割合に近いPdの割合を有している複合金属微粒子が、多数存在していることを意味する。例えば、かかるPdの平均割合が、本発明の排ガス浄化触媒の作用効果を顕著に発揮するような割合である場合には、かかるPdの平均割合に近いPdの割合を有している複合金属微粒子が多数存在していることは、本発明の排ガス浄化触媒の作用効果をさらに向上させることができることを意味している。   Further, the fact that the ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in a large number of composite metal fine particles is close to the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in a plurality of composite metal fine particles, respectively, is close to the average ratio of Pd. This means that there are a large number of composite metal fine particles having the above ratio. For example, when the average ratio of Pd is such a ratio that the effect of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is remarkably exhibited, the composite metal fine particles having a Pd ratio close to the average ratio of Pd The presence of a large number means that the effects of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be further improved.

これに関して、個数基準で70%、75%、80%、85%、90%、又は95%以上の複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合としては、特に限定されないが、複数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の20%以上、30%以上、40%以上、及び50%以上、並びに190%以下、180%以下、170%以下、及び160%以下の平均割合を挙げることができる。   In this regard, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd of the composite metal fine particles of 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, or 95% or more on the basis of the number is not particularly limited. 20% or more, 30% or more, 40% or more, and 50% or more, and 190% or less, 180% or less, 170% or less, and 160% or less of the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the metal fine particles A percentage can be mentioned.

これによって、NOxの浄化に十分なRhの活性点数を維持しつつ、PdによるRhの酸化抑制効果を効率的に発揮させることができる。したがって、NOx還元能が顕著に向上した排ガス浄化触媒を得ることが可能である。   As a result, the effect of suppressing the oxidation of Rh by Pd can be efficiently exhibited while maintaining the number of Rh active points sufficient for NOx purification. Therefore, it is possible to obtain an exhaust gas purification catalyst having a significantly improved NOx reduction ability.

なお、複数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの割合を、それぞれ、複数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合から故意に遠ざける(例えば複数の複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の1%以下や、400%以上等)ことは、典型的には容易であることは言うまでもない。   Note that the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles is intentionally separated from the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles (for example, Rh in the plurality of composite metal fine particles Needless to say, it is typically easy that the average ratio of Pd to the total of Pd and Pd is 1% or less, or 400% or more.

なお、本発明において「RhとPdの合計に対するPdの割合」とは、複合金属微粒子中に含有されているRh原子及びPd原子の合計原子数に対するPd原子数の割合を意味する。本発明における「RhとPdの合計に対するPdの割合」は、例えば、複合金属微粒子をSTEM−EDX等の光学的な方法を用いて分析することにより算出される値である。また、本発明において「RhとPdの合計に対するPdの平均割合」は、排ガス浄化触媒から、例えば10個以上、100個以上、又は1000個以上の微粒子を無作為に選択し、選択された全ての微粒子をそれぞれSTEM−EDX等によって測定し、選択された全ての微粒子の中から更にRh及びPdを含有している複合金属微粒子を全て選択し、各複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合を総計し、この総計を選択された全ての複合金属微粒子の総個数で除することによって、算出される値である。   In the present invention, the “ratio of Pd to the sum of Rh and Pd” means the ratio of the number of Pd atoms to the total number of Rh atoms and Pd atoms contained in the composite metal fine particles. The “ratio of Pd to the total of Rh and Pd” in the present invention is a value calculated by analyzing composite metal fine particles using an optical method such as STEM-EDX, for example. Further, in the present invention, “the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd” is, for example, randomly selected from 10 or more, 100 or more, or 1000 or more fine particles from the exhaust gas purification catalyst. Each of the composite metal fine particles is measured by STEM-EDX or the like, and all the composite metal fine particles containing Rh and Pd are further selected from all the selected fine particles, and Pd relative to the sum of Rh and Pd of each composite metal fine particle is selected. Is calculated by dividing the total by the total number of all selected composite metal fine particles.

また、本発明において「個数基準」の割合とは、特に断りのない限り、排ガス浄化触媒の全ての複合金属微粒子の個数に対する特定の組成の複合金属微粒子の個数割合を意味する。本発明の排ガス浄化触媒の複合金属微粒子は、優れた排ガス浄化能を有する。したがって、個数基準で少なくとも70%以上の複合金属微粒子が好ましい組成を有している場合には、本発明の排ガス浄化触媒は、その比質量、比体積、又は比表面積あたりに換算して、より多量の排ガスを浄化できることを理解されたい。   In the present invention, the “number basis” ratio means the ratio of the number of composite metal fine particles having a specific composition to the number of all composite metal fine particles of the exhaust gas purification catalyst, unless otherwise specified. The composite metal fine particles of the exhaust gas purification catalyst of the present invention have an excellent exhaust gas purification ability. Therefore, when at least 70% or more of the composite metal fine particles have a preferred composition on a number basis, the exhaust gas purification catalyst of the present invention is more converted in terms of its specific mass, specific volume, or specific surface area. It should be understood that a large amount of exhaust gas can be purified.

〈粉末担体〉
本発明の複合金属微粒子は、粉末担体に担持させることができる。
<Powder carrier>
The composite metal fine particles of the present invention can be supported on a powder carrier.

複合金属微粒子が担持される粉末担体は、特に限定されないが、排ガス浄化触媒の技術分野において一般に粉末担体として用いられる任意の金属酸化物でよい。   The powder carrier on which the composite metal fine particles are supported is not particularly limited, but may be any metal oxide generally used as a powder carrier in the technical field of exhaust gas purification catalysts.

このような粉末担体としては、例えば、シリカ(SiO)、酸化マグネシウム(MgO)、ジルコニア(ZrO)、セリア(CeO)、アルミナ(Al)、チタニア(TiO)、及びそれらの固溶体、並びにそれらの組み合わせ等を挙げることができる。 Examples of such powder carriers include silica (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), and the like. And a combination thereof.

酸性担体、例えば、SiOでは、NOxを還元する触媒金属との相性がよい。塩基性担体、例えば、MgOでは、NOxを吸蔵するKやBaとの相性がよい。ZrOは、他の粉末担体がシンタリングを生じるような高温下において、当該他の粉末担体のシンタリングを抑制し、かつ触媒金属としてのRhと組み合わせることによって、水蒸気改質反応を生じてHを生成し、NOxの還元を効率よく行うことができる。CeOは、リーン雰囲気で酸素を吸蔵し、リッチ雰囲気で酸素を放出するOSC(Oxygen Storage Capacity)特性を有し、したがって、これを三元触媒等で好適に用いることができる。酸塩基両性担体、例えば、Alは高い比表面積を有するため、これをNOxの吸蔵及び還元を効率よく行うのに用いることができる。TiOは、触媒金属の硫黄被毒を抑制する効果を発揮することができる。 An acidic carrier such as SiO 2 has good compatibility with a catalyst metal that reduces NOx. A basic carrier such as MgO has good compatibility with K and Ba that occludes NOx. ZrO 2 suppresses the sintering of other powder carriers at a high temperature at which other powder carriers cause sintering, and combines with Rh as a catalytic metal to cause a steam reforming reaction to generate Hr. 2 can be produced and NOx can be reduced efficiently. CeO 2 has an OSC (Oxygen Storage Capacity) characteristic of occluding oxygen in a lean atmosphere and releasing oxygen in a rich atmosphere. Therefore, it can be suitably used for a three-way catalyst or the like. Since an acid-base amphoteric carrier, for example, Al 2 O 3 has a high specific surface area, it can be used to efficiently store and reduce NOx. TiO 2 can exhibit the effect of suppressing sulfur poisoning of the catalyst metal.

上記の粉末担体の特性によれば、選択した粉末担体の種類、組成、組み合わせとその比率、及び/又は量によって、本発明の排ガス浄化触媒の排ガス浄化能、特に、NOx浄化能が向上する可能性があることを理解されたい。   According to the above characteristics of the powder carrier, the exhaust gas purification ability of the exhaust gas purification catalyst of the present invention, in particular, the NOx purification ability can be improved depending on the type, composition, combination and ratio and / or amount of the selected powder carrier. Please understand that there is sex.

〈Rh微粒子、CeO、及びNOx吸蔵還元機構の関係〉
(NOx吸蔵還元機構)
上記したように、NOx吸蔵還元機構は、排ガス中のNOをリーン雰囲気でNOに酸化して吸蔵し、このNOをストイキ雰囲気及びリッチ雰囲気で窒素(N)に還元する機構である。
<Relationship between Rh fine particles, CeO 2 , and NOx storage reduction mechanism>
(NOx storage reduction mechanism)
As described above, the NOx occlusion / reduction mechanism is a mechanism that oxidizes and stores NO in exhaust gas into NO 2 in a lean atmosphere and reduces the NO 2 to nitrogen (N 2 ) in a stoichiometric atmosphere and a rich atmosphere.

(Rh微粒子をNOx吸蔵還元機構で採用した場合のRh及びNOxの挙動)
上記したように、RhはNOxを還元し易い金属である一方で、比較的酸化され易い金属である。Rh微粒子はリーン雰囲気、特に低温でのリーン雰囲気では、ほとんど酸化されている状態である。このRh酸化物微粒子をリッチ雰囲気に曝した場合には、Rh酸化物微粒子がRh金属微粒子に還元され、これによってRhのNOx還元能力が発現すると考えられている。すなわち、RhがNOx還元能力を発現するためには、Rhが、その酸化物微粒子でなく、金属微粒子の状態である必要がある。
(Rh and NOx behavior when Rh fine particles are used in the NOx storage and reduction mechanism)
As described above, Rh is a metal that easily reduces NOx, while it is a metal that is relatively easily oxidized. The Rh fine particles are almost oxidized in a lean atmosphere, particularly in a lean atmosphere at a low temperature. It is considered that when the Rh oxide fine particles are exposed to a rich atmosphere, the Rh oxide fine particles are reduced to Rh metal fine particles, thereby expressing the NOx reducing ability of Rh. That is, in order for Rh to exhibit the NOx reduction ability, Rh needs to be in the state of metal fine particles, not its oxide fine particles.

(CeOをNOx吸蔵還元機構で採用した場合のCeO及びNOxの挙動)
CeOは、上記のOSC特性に加えてNOを吸着し易い特性を有する。したがって、CeOは、リーン雰囲気で酸素の吸蔵及びNOの吸着を行い、リッチ雰囲気で酸素及びNOを放出する。なお、CeOがNOを吸着し易い理由は、CeOが、Alと比較して塩基性であるためと考えられる。
(CeO 2 and NOx behavior when CeO 2 is employed in the NOx storage and reduction mechanism)
CeO 2 has the characteristic of easily adsorbing NO 2 in addition to the above OSC characteristics. Therefore, CeO 2 performs oxygen storage and NO 2 adsorption in a lean atmosphere, and releases oxygen and NO 2 in a rich atmosphere. Incidentally, easily why CeO 2 adsorbs NO 2 is, CeO 2 is considered because it is basic compared to the Al 2 O 3.

本発明者らは、リッチ雰囲気でCeOがRh酸化物の還元を抑制してNOxの還元が不十分となり、これによってNOx吸蔵還元機構に関してRh及びCeOの特定の組み合わせが不適であることを見出した。 The inventors have found that CeO 2 suppresses the reduction of Rh oxide in a rich atmosphere, resulting in insufficient NOx reduction, which makes certain combinations of Rh and CeO 2 unsuitable for NOx storage and reduction mechanisms. I found it.

したがって、例えば、Rh微粒子と、CeOとを含む排ガス浄化触媒では、NOx吸蔵還元機構に関して、リーン雰囲気で吸蔵されたNOxをリッチ雰囲気で十分に還元することができないため、多量のNOxが外部に排出され、これによって高いNOxスパイクが観測される可能性がある。なお、「NOxスパイク」とは、リーン雰囲気からリッチ雰囲気に切り替わったときに、瞬間的にNOxの排出量が多くなる現象を意味する。 Therefore, for example, in an exhaust gas purification catalyst containing Rh fine particles and CeO 2 , NOx occluded in a lean atmosphere cannot be sufficiently reduced in a rich atmosphere with respect to the NOx occlusion / reduction mechanism. Are exhausted, which can result in high NOx spikes being observed. The “NOx spike” means a phenomenon in which the NOx emission amount instantaneously increases when the lean atmosphere is switched to the rich atmosphere.

これに関して、本発明者らは、鋭意検討し、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子と、粉末担体としてのCeOとを含む排ガス浄化触媒を採用した場合には、かかる問題の発生を抑制できることを知見した。 In this regard, the present inventors have intensively studied, and when an exhaust gas purifying catalyst containing composite metal fine particles containing Rh and Pd and CeO 2 as a powder carrier is adopted, the occurrence of such a problem is caused. It was found that it can be suppressed.

何らの原理よって限定されないが、これは、上記の複合金属微粒子では、PdがRhの酸化を抑制することができるため、リッチ雰囲気、特に低温でのリッチ雰囲気においてRh酸化物がRh金属に容易に還元されるためと考えられる。   Although not limited by any principle, this is because, in the above-mentioned composite metal fine particles, Pd can suppress oxidation of Rh, so that Rh oxide can be easily converted into Rh metal in a rich atmosphere, particularly in a rich atmosphere at low temperature. It is thought that it is reduced.

したがって、本発明の排ガス浄化触媒が、上記の複合金属微粒子と、CeOを含有している粉末担体とを含んでいる場合には、リーン雰囲気においてNOxの吸着量を向上しつつ、リッチ雰囲気、特に低温でのリッチ雰囲気においてRhの触媒活性を向上することができる。したがって、本発明の排ガス浄化触媒に、粉末担体としてのCeOが含有されている場合には、排ガス、特にNOxを含有している排ガスの浄化能力を向上させることができる。 Therefore, when the exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes the composite metal fine particles and a powder carrier containing CeO 2 , the NOx adsorption amount in a lean atmosphere is improved, In particular, the catalytic activity of Rh can be improved in a rich atmosphere at low temperatures. Therefore, when the exhaust gas purification catalyst of the present invention contains CeO 2 as a powder carrier, the purification ability of exhaust gas, particularly exhaust gas containing NOx, can be improved.

特に、本発明の排ガス浄化触媒では、上記の粉末担体は、CeOを、粉末担体の質量に対して0質量%超40質量%以下で含有しているのが好ましい。 In particular, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the powder carrier preferably contains CeO 2 in an amount of more than 0% by mass and 40% by mass or less based on the mass of the powder carrier.

粉末担体が、CeOを、粉末担体の質量に対して比較的大きな割合、例えば0質量%超で含有している場合には、上記のNOx吸着能を向上することができる。したがって、粉末担体が含有しているCeOの量は、粉末担体の質量に対して、0質量%超、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、又は24質量%以上でよい。 When the powder carrier contains CeO 2 in a relatively large proportion with respect to the mass of the powder carrier, for example, more than 0% by mass, the above NOx adsorption ability can be improved. Therefore, the amount of CeO 2 contained in the powder carrier is more than 0% by mass, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, or 24 with respect to the mass of the powder carrier. The mass% or more may be sufficient.

粉末担体が、CeOを、粉末担体の質量に対して比較的小さな割合、例えば40質量%以下で含有している場合には、CeOによるRhの酸化、及び/又はリッチ雰囲気においてCeOから放出される酸素による還元剤、例えば炭化水素等の還元剤の消費を、十分に抑制することができる。したがって、粉末担体が含有しているCeOの量は、粉末担体の質量に対して、40質量%以下、35質量%以下、又は29質量%以下でよい。 When the powder carrier contains CeO 2 in a relatively small proportion with respect to the mass of the powder carrier, for example, 40% by mass or less, oxidation of Rh with CeO 2 and / or CeO 2 in a rich atmosphere. Consumption of a reducing agent such as a hydrocarbon due to released oxygen can be sufficiently suppressed. Therefore, the amount of CeO 2 contained in the powder carrier may be 40% by mass or less, 35% by mass or less, or 29% by mass or less based on the mass of the powder carrier.

粉末担体が担持している複合金属微粒子の担持量は、特に限定されないが、例えば、粉末担体100質量部に対して、一般に、0.01質量部以上、0.05質量部以上、0.1質量部以上、0.5質量部以上、若しくは1質量部以上の担持量でよく、及び/又は5質量部以下、3質量部以下、若しくは1質量部以下でよい。   The amount of the composite metal fine particles supported by the powder carrier is not particularly limited, but for example, generally 0.01 parts by mass or more, 0.05 parts by mass or more, 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the powder carrier. The supported amount may be not less than 0.5 parts by mass, not less than 0.5 parts by mass, or not less than 1 part by mass, and / or not more than 5 parts by mass, not more than 3 parts by mass, or not more than 1 part by mass.

〈NOx吸蔵材〉
本発明の排ガス浄化触媒は、任意選択的にNOx吸蔵材を含有している。
<NOx storage material>
The exhaust gas purification catalyst of the present invention optionally contains a NOx storage material.

NOx吸蔵材は、特に限定されないが、塩基性材料でよい。NOx吸蔵材としては、アルカリ金属及びその塩、例えば、カリウム(K)及び酢酸カリウム等;アルカリ土類金属及びその塩、例えば、バリウム(Ba)及びは酢酸バリウム等;並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。   The NOx storage material is not particularly limited, but may be a basic material. Examples of NOx storage materials include alkali metals and salts thereof, such as potassium (K) and potassium acetate; alkaline earth metals and salts thereof, such as barium (Ba) and barium acetate; and combinations thereof Can do.

《排ガス浄化方法》
排ガスを浄化する本発明の方法は、ストイキ雰囲気において、本発明の排ガス浄化触媒に、HC、CO、及びNOxを含有している排ガスを接触させ、それによってHC及びCOを酸化し、かつNOxを還元して浄化する。
<Exhaust gas purification method>
In the method of the present invention for purifying exhaust gas, the exhaust gas containing HC, CO, and NOx is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention in a stoichiometric atmosphere, thereby oxidizing HC and CO, and Reduce and purify.

本発明の方法を、ストイキ雰囲気で稼働する内燃機関に適用することが好ましい。ストイキ雰囲気では、還元剤としてのHC及びCOと酸化剤としてのNOxとが理論当量比で反応し、これらをHO、CO、及びNに転化することができる。 The method of the present invention is preferably applied to an internal combustion engine operating in a stoichiometric atmosphere. In the stoichiometric atmosphere, HC and CO as reducing agents and NOx as oxidizing agents react at a theoretical equivalent ratio, and these can be converted into H 2 O, CO 2 , and N 2 .

本発明の排ガス浄化触媒に、ストイキ雰囲気において、排ガスを接触させる方法、任意選択的な方法でよい。   The exhaust gas purification catalyst of the present invention may be contacted with exhaust gas in a stoichiometric atmosphere, or may be an optional method.

また、排ガスを浄化する本発明の方法は、リーン雰囲気において、上記本発明の排ガス浄化触媒に、NOxを含有している排ガスを接触させ、リッチ雰囲気において、当該NOxを還元して浄化する。   Further, the method of the present invention for purifying exhaust gas brings NOx-containing exhaust gas into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention in a lean atmosphere, and reduces and purifies the NOx in a rich atmosphere.

本発明の方法を、リーン雰囲気で稼働する内燃機関に適用することが好ましい。これは、リーン雰囲気では、HC及びCOが酸化及び浄化され易い一方で、NOxが還元及び浄化されにくいため、NOxが大量に発生するためである。   The method of the present invention is preferably applied to an internal combustion engine operating in a lean atmosphere. This is because, in a lean atmosphere, HC and CO are easily oxidized and purified, while NOx is difficult to reduce and purify, so a large amount of NOx is generated.

本発明の排ガス浄化触媒に、リーン雰囲気において、NOxを含有している排ガスを接触させる方法としては、任意選択的な方法を採用することができる。   As a method of bringing the exhaust gas containing NOx into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention in a lean atmosphere, an optional method can be adopted.

《排ガス浄化触媒の製造方法》
排ガス浄化触媒を製造する本発明の方法は、Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流することによって複合金属微粒子を生成する工程を含み、上記Rhイオン及び上記Pdイオンのmol比が、70:30〜99:1である。
<Method for producing exhaust gas purification catalyst>
The method of the present invention for producing an exhaust gas purification catalyst includes a step of producing composite metal fine particles by heating and refluxing a solution containing Rh ions, Pd ions, a reducing agent, and a protective agent. The molar ratio of the Pd ions is 70:30 to 99: 1.

一般に、ナノサイズの金属微粒子は、量子サイズ効果によってバルクとは異なる電子エネルギー構造を有し、これによって粒子サイズに依存した電気的・光学的特性を示す。さらに、比表面積が非常に大きいナノサイズの金属微粒子には、高活性な触媒として働くことが期待されている。   In general, nano-sized metal fine particles have an electron energy structure different from that of the bulk due to the quantum size effect, and thus exhibit electrical and optical characteristics depending on the particle size. Furthermore, it is expected that nano-sized metal fine particles having a very large specific surface area will work as a highly active catalyst.

このようなナノサイズの金属微粒子の製造方法に関して、各金属元素の塩を含む混合溶液にアルコール等の還元剤を添加し、必要に応じてかかる混合溶液に加熱等を行いながら、混合溶液中に含まれる各金属元素のイオンを同時に還元する、化学還元法が知られている。   With regard to such a method for producing nano-sized metal fine particles, a reducing agent such as alcohol is added to a mixed solution containing a salt of each metal element, and the mixed solution is heated in the mixed solution as necessary. A chemical reduction method is known in which ions of each metal element contained are simultaneously reduced.

しかしながら、相異なる金属イオンを化学還元させる場合には、一般に、酸化還元電位の高い金属元素のイオンが先に還元される。このため、酸化還元電位の高い金属元素が微粒子の中央領域に存在し、その周りに酸化還元電位の低い金属元素が存在する複合金属微粒子、いわゆるコア−シェル構造の複合金属微粒子が生成することがある。   However, when different metal ions are chemically reduced, generally, ions of metal elements having a high redox potential are reduced first. For this reason, a metal element having a high redox potential is present in the center region of the fine particles, and a composite metal fine particle having a metal element having a low redox potential around it, that is, a composite metal fine particle having a so-called core-shell structure may be generated. is there.

このコア−シェル構造の複合金属微粒子では、元素が均一に分布していないために、触媒の能力を十分に発揮できない可能性がある。   In the composite metal fine particles having the core-shell structure, since the elements are not uniformly distributed, the ability of the catalyst may not be sufficiently exhibited.

そこで、例えば特許文献1は、塩化パラジウム溶液と塩化ロジウム溶液とをmol比で1:1で混合した複合金属コロイド分散体に、レーザー光線を照射して、複合金属コロイド微粒子中の元素の分布を均一にする方法を開示している。   Therefore, for example, in Patent Document 1, a composite metal colloid dispersion in which a palladium chloride solution and a rhodium chloride solution are mixed at a molar ratio of 1: 1 is irradiated with a laser beam to uniformly distribute the elements in the composite metal colloid fine particles. The method of making is disclosed.

これとは対照的に、本発明の方法では、レーザー等を使用することが無い。したがって、より少ない工程数で、Rh及びPdを含有しかつ元素分布が均一な複合金属微粒子を生成することができる。このため、経済的かつ環境フレンドリーな排ガス浄化触媒の製造方法を提供することができる。   In contrast, the method of the present invention does not use a laser or the like. Therefore, composite metal fine particles containing Rh and Pd and having a uniform element distribution can be generated with a smaller number of steps. For this reason, the manufacturing method of an economical and environmentally friendly exhaust gas purification catalyst can be provided.

なんらの原理によって限定されるものではないが、レーザー等を用いること無く、Rh及びPdを含有しかつ元素分布が均一な複合金属微粒子を、液相から生成することができる理由は、Rhの酸化還元電位(0.758V)とPdの酸化還元電位(0.99V)とが近い値であることによって、各金属イオンの還元がほぼ同時に生じるためと考えられる。   Although not limited by any principle, the reason why composite metal fine particles containing Rh and Pd and having a uniform element distribution can be generated from the liquid phase without using a laser or the like is the oxidation of Rh This is probably because the reduction potential (0.758 V) and the redox potential (0.99 V) of Pd are close to each other, so that reduction of each metal ion occurs almost simultaneously.

Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流する時間としては、特に限定されないが、0.5時間以上、1時間以上、1.5時間以上、及び3時間以上、並びに/又は48時間以下、24時間以下、12時間以下、及び6時間以下の時間を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as time to heat-reflux the solution containing Rh ion, Pd ion, a reducing agent, and a protective agent, 0.5 hours or more, 1 hour or more, 1.5 hours or more, and 3 hours The above and / or 48 hours or less, 24 hours or less, 12 hours or less, and 6 hours or less can be mentioned.

また、本発明の方法は、任意選択的に、複合金属微粒子を生成する工程の最中又はその後に、複合金属微粒子を粉末担体に担持する工程をさらに含んでよい。   In addition, the method of the present invention may optionally further include a step of supporting the composite metal fine particles on the powder carrier during or after the step of generating the composite metal fine particles.

複合金属微粒子を粉末担体に担持する順序及び方法は、任意の順序及び方法でよい。複合金属微粒子を粉末担体に担持する順序及び方法は、例えば、Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流した後に、この溶液に粉末担体を添加して撹拌し、複合金属微粒子を粉末担体に担持する順序及び方法でよい。これによって、複合金属微粒子を効率良く粉末担体に担持することができる。   The order and method of supporting the composite metal fine particles on the powder carrier may be any order and method. The order and method of supporting the composite metal fine particles on the powder carrier is, for example, heating and refluxing a solution containing Rh ions, Pd ions, a reducing agent, and a protective agent, and then adding the powder carrier to this solution and stirring. The order and method of supporting the composite metal fine particles on the powder carrier may be used. Thereby, the composite metal fine particles can be efficiently supported on the powder carrier.

〈Rhイオン及びPdイオン〉
Rhイオン及びPdイオンは、還元剤、及び保護剤を含有している溶液に含有されている。
<Rh ion and Pd ion>
Rh ions and Pd ions are contained in a solution containing a reducing agent and a protective agent.

Rhイオンの原料としては、特に限定されないが、例えば、Rhの塩及びRhハロゲン化物等、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。Rhイオンの原料としては、Rhの無機塩、例えば、硝酸塩、リン酸塩、及び硫酸塩等;Rhの有機酸塩、例えば、シュウ酸塩及び酢酸塩等;Rhのハロゲン化物、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物等;並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。   Although it does not specifically limit as a raw material of Rh ion, For example, the salt of Rh, Rh halide, etc., and these combinations can be mentioned. As raw materials for Rh ions, inorganic salts of Rh, such as nitrates, phosphates, and sulfates; organic salts of Rh, such as oxalates and acetates; halides of Rh, such as fluorides , Chlorides, bromides, and iodides; and combinations thereof.

Pdイオンの原料に関して、上記のRhイオンの原料の記載を参照することができる。   Regarding the Pd ion raw material, the above description of the Rh ion raw material can be referred to.

Rhイオン及びPdイオンの濃度は、特に限定しない。Rhイオン及びPdイオンの濃度としては、それらの総イオン濃度が0.01M〜0.20Mの範囲にあることが好ましい。   The concentration of Rh ions and Pd ions is not particularly limited. The concentrations of Rh ions and Pd ions are preferably in the range of 0.01M to 0.20M.

Rhイオン及びPdイオンのmol比としては、特に限定されないが、目的とする複合金属微粒子中のRh及びPdのmol比と相関してよく、例えば、70:30〜99:1のmol比、75:25〜95:5のmol比、及び80:20〜90:10のmol比を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as molar ratio of Rh ion and Pd ion, It may correlate with the molar ratio of Rh and Pd in the target composite metal microparticles, for example, a molar ratio of 70:30 to 99: 1, 75 : The molar ratio of 25-95: 5 and the molar ratio of 80: 20-90: 10 can be mentioned.

Rhイオン及びPdイオンのmol比は、上記の本発明の排ガス浄化触媒の複合金属微粒子を製造することが可能であれば、特に限定されない。これらのモル比は、上記の本発明の排ガス浄化触媒の複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの平均割合と相関してよい。この場合において、これらのモル比は、それらのイオンの還元の尺度、例えば酸化還元電位や、各元素の固溶のし易さを考慮して決定してもよい。   The molar ratio of Rh ions and Pd ions is not particularly limited as long as the composite metal fine particles of the above-described exhaust gas purification catalyst of the present invention can be produced. These molar ratios may be correlated with the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd of the composite metal fine particles of the exhaust gas purification catalyst of the present invention. In this case, these molar ratios may be determined in consideration of a reduction scale of those ions, for example, a redox potential and easiness of solid solution of each element.

〈還元剤〉
還元剤は、Rhイオン、Pdイオン、及び保護剤を含有している溶液に含有されている。
<Reducing agent>
The reducing agent is contained in a solution containing Rh ions, Pd ions, and a protective agent.

還元剤を、Rhイオン及びPdイオンを還元して複合金属微粒子を生成するのに用いることができる。また、還元剤は、任意選択的に溶媒としての機能を有してもよい。   A reducing agent can be used to reduce Rh ions and Pd ions to produce composite metal particulates. Further, the reducing agent may optionally have a function as a solvent.

還元剤としては、特に限定されないが、標準状態において、例えば、95℃以上、100℃以上、110℃以上、又は120℃以上の沸点を有する還元剤が好ましい。   Although it does not specifically limit as a reducing agent, For example, the reducing agent which has a boiling point of 95 degreeC or more, 100 degreeC or more, 110 degreeC or more, or 120 degreeC or more in a standard state is preferable.

還元剤が上記の沸点を有することによって、Rhイオン及びPdイオンを効率的に還元し、かつRh及びPdの元素分布が均一な複合金属微粒子を生成することができる。したがって、Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流する温度としては、上記の還元剤の沸点以上の温度が好ましい。   When the reducing agent has the above boiling point, Rh ions and Pd ions can be efficiently reduced, and composite metal fine particles having a uniform elemental distribution of Rh and Pd can be generated. Therefore, the temperature at which the solution containing the Rh ion, Pd ion, reducing agent, and protective agent is heated to reflux is preferably a temperature equal to or higher than the boiling point of the reducing agent.

還元剤としては、特に限定されないが、アルコール、グリコール、及びアルデヒド等、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。還元剤としては、アルコール、例えば、プロパノール、ブタノール、及びペンタノール等;グリコール、例えば、エチレングリコール等;アルデヒド、例えば、バレルアルデヒド等;並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。   Although it does not specifically limit as a reducing agent, Alcohol, glycol, an aldehyde, etc., and these combinations can be mentioned. Examples of the reducing agent include alcohols such as propanol, butanol, and pentanol; glycols such as ethylene glycol; aldehydes such as valeraldehyde; and combinations thereof.

還元剤の量としては、特に限定されないが、Rh及びPdの合計mol量に対して、1倍〜100000倍の範囲のmol量、1倍〜50000倍の範囲のmol量、及び1倍〜10000倍の範囲のmol量を挙げることができる。   The amount of the reducing agent is not particularly limited, but the molar amount in the range of 1 to 100000 times, the molar amount in the range of 1 to 50000 times, and 1 to 10000 times the total molar amount of Rh and Pd. A mol amount in the double range can be mentioned.

〈保護剤〉
保護剤は、Rhイオン、Pdイオン、及び還元剤を含有している溶液に含有されている。
<Protective agent>
The protective agent is contained in a solution containing Rh ions, Pd ions, and a reducing agent.

保護剤は、複合金属微粒子同士の過度な凝集を防止し、複合金属微粒子を溶液中に適度に分散させることができる。したがって、保護剤は、略均一なナノサイズの複数の複合金属微粒子を、排ガス触媒中に適度に分散させることができる。   The protective agent prevents excessive aggregation of the composite metal fine particles, and can appropriately disperse the composite metal fine particles in the solution. Therefore, the protective agent can appropriately disperse a plurality of substantially uniform nano-sized composite metal fine particles in the exhaust gas catalyst.

保護剤としては、特に限定されないが、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルピロリドンK25(PVP−K25)、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリ(N−カルボキシメチル)アリルアミン、ポリ(N,N−ジカルボキシメチル)、アリルアミン、及びポリ(N−カルボキシメチル)エチレンイミン等、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。この中でも、溶解度の高さの観点から、PVPが好ましい。   The protective agent is not particularly limited, but polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl pyrrolidone K25 (PVP-K25), polyethyleneimine, polyallylamine, poly (N-carboxymethyl) allylamine, poly (N, N-dicarboxymethyl) , Allylamine, and poly (N-carboxymethyl) ethyleneimine, and the like, and combinations thereof. Among these, PVP is preferable from the viewpoint of high solubility.

保護剤の濃度としては、金属微粒子同士の凝集を防止することができれば、特に限定されないが、例えば、Rh及びPdの合計mol量に対して、1倍〜1000倍の範囲のmol量、1倍〜500倍の範囲のmol量、及び1倍〜100倍の範囲のmol量を挙げることができる。ここで、保護剤がPVP等のポリマーである場合には、保護剤のmol量とは、そのモノマー単位のmol量を意味する。   The concentration of the protective agent is not particularly limited as long as aggregation of metal fine particles can be prevented. For example, the concentration is 1 to 1000 times the molar amount of Rh and Pd. Mention may be made of a mol amount in the range of ˜500 times and a mol amount in the range of 1 to 100 times. Here, when the protective agent is a polymer such as PVP, the molar amount of the protective agent means the molar amount of the monomer unit.

〈溶媒〉
溶媒は、Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液に、任意選択的に含有されている。
<solvent>
The solvent is optionally contained in a solution containing Rh ions, Pd ions, a reducing agent, and a protective agent.

溶媒は、特に限定されない。溶媒の沸点としては、上記の還元剤の沸点よりも高いことが好ましい。   The solvent is not particularly limited. The boiling point of the solvent is preferably higher than the boiling point of the reducing agent.

〈その他〉
本発明の方法の構成要素に関しては、上記の排ガス浄化触媒の記載を参照することができる。
<Others>
Regarding the components of the method of the present invention, reference can be made to the above description of the exhaust gas purification catalyst.

以下に示す実施例を参照して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited by these examples.

《実施例1(液相還元法)》
〈触媒金属を含む混合溶液の調製〉
Pdイオンとしての塩化Pd(PdCl)を0.078mmol、及び蒸留水を5mL量りとり、これらを100mLビーカー中で混合した。また、Rhイオンとしての塩化Rh(RhCl)を1.477mmol、及び蒸留水を5mL量りとり、これらを100mLビーカー中で混合した。これらのPd溶液及びRh溶液を混合することによって、溶液Aを調製した。
<< Example 1 (liquid phase reduction method) >>
<Preparation of mixed solution containing catalytic metal>
0.078 mmol of Pd chloride (PdCl 2 ) as Pd ions and 5 mL of distilled water were weighed and mixed in a 100 mL beaker. In addition, 1.477 mmol of Rh chloride (RhCl 3 ) as Rh ions and 5 mL of distilled water were weighed and mixed in a 100 mL beaker. Solution A was prepared by mixing these Pd and Rh solutions.

保護剤としてのPVP−K25を3.452g及び還元剤としての1−プロパノールを150mL量りとり、これらを500mLのセパラブルフラスコで撹拌し、PVP−K25を溶解することによって、溶液Bを調製した。   Solution B was prepared by measuring 15052 mL of PVP-K25 as a protective agent and 150 mL of 1-propanol as a reducing agent, stirring them in a 500 mL separable flask, and dissolving PVP-K25.

上記の溶液Aを、上記の溶液Bが入った500mLのセパラブルフラスコに150mLの1−プロパノールで洗い入れ、かつこの混合溶液を撹拌した。次に、この混合溶液が入った500mLのセパラブルフラスコを102℃のオイルバスに浸し、Nバブリングを行いつつ、1.5時間にわたって加熱還流を行った。加熱還流をした後に、上記の混合溶液を室温まで冷却した。 The solution A was washed into a 500 mL separable flask containing the solution B with 150 mL of 1-propanol, and the mixed solution was stirred. Next, a 500 mL separable flask containing the mixed solution was immersed in an oil bath at 102 ° C., and heated under reflux for 1.5 hours while performing N 2 bubbling. After heating to reflux, the above mixed solution was cooled to room temperature.

〈触媒金属の粉末担体への担持〉
他方で、500mLのビーカーに、粉末担体としてのAl−CeO−ZrOを80g量り取った。この500mLのビーカーに上記の混合溶液を添加して撹拌し、湯煎によって溶媒を蒸発させた。また、この残留物を乾燥炉で一晩にわたって乾燥させた後に、これを解砕し、焼成炉で500℃で2時間にわたって焼成した。
<Supporting catalyst metal on powder carrier>
On the other hand, the beaker 500 mL, the Al 2 O 3 -CeO 2 -ZrO 2 as powder carrier took 80g weighed. The above mixed solution was added to the 500 mL beaker and stirred, and the solvent was evaporated by hot water bath. Moreover, after drying this residue overnight in a drying furnace, this was crushed and fired at 500 ° C. for 2 hours in a baking furnace.

〈焼成物のプレス〉
焼成炉から、焼成物を取り出してCIP(冷間等方圧加工法)用の袋に入れ、真空パックした。これを1トン/cmでプレスし、ふるいにかけ、かつ乳棒で叩いてペレット化した。このペレットを排ガス浄化触媒のサンプルとした。なお、焼成炉から焼成物を取り出す際に、焼成物が凝集していた場合には、焼成物を乳棒で解砕してよい。
<Press of fired product>
The fired product was taken out from the firing furnace, placed in a bag for CIP (cold isostatic processing), and vacuum packed. This was pressed at 1 ton / cm 2 , sieved and struck with a pestle to pelletize. This pellet was used as a sample of the exhaust gas purification catalyst. When the fired product is aggregated when the fired product is taken out from the firing furnace, the fired product may be crushed with a pestle.

《実施例2及び3並びに比較例1及び2(液相還元法)》
なお、Rh及びPdのmol量を変更したことを除き、実施例2及び3並びに比較例1及び2の排ガス浄化触媒のサンプルを、実施例1と同様にして調製した。
<< Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 (Liquid Phase Reduction Method) >>
Exhaust gas purification catalyst samples of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the molar amounts of Rh and Pd were changed.

《比較例3(含浸法)》
〈触媒金属を含む混合溶液の調製〉
Pdイオンとしての硝酸Pd(8.2質量%)を0.09g量り取り、かつRhイオンとしての硝酸Rh(2.75質量%)を1.57g量り取った。これらを、イオン交換水50mLとともに、100mLのビーカーで撹拌し、溶液Cを調製した。
<< Comparative Example 3 (impregnation method) >>
<Preparation of mixed solution containing catalytic metal>
0.09 g of Pd nitrate (8.2% by mass) as Pd ions was weighed and 1.57 g of Rh nitrate (2.75% by mass) as Rh ions was weighed. These were stirred together with 50 mL of ion-exchanged water in a 100 mL beaker to prepare solution C.

〈触媒金属の粉末担体への担持〉
他方で、粉末担体としてのAl−CeO−ZrOを25g量り取った。これを、イオン交換水150mLとともに、500mLのビーカーで撹拌し、溶液Dを調製した。
<Supporting catalyst metal on powder carrier>
On the other hand, the Al 2 O 3 -CeO 2 -ZrO 2 as powder carrier took 25g weighed. This was stirred with a 500 mL beaker together with 150 mL of ion exchange water to prepare a solution D.

上記の溶液C及び溶液Dを、イオン交換水で共洗いしつつ混合し、溶液Eを調製した。この溶液Eを蒸発乾固させた。また、この乾固物を乾燥炉で一晩にわたって乾燥させた後に、これを焼成炉で500℃で2時間にわたって焼成した。   The solution C and the solution D were mixed while being washed with ion-exchanged water to prepare a solution E. This solution E was evaporated to dryness. The dried product was dried overnight in a drying furnace, and then baked at 500 ° C. for 2 hours in a baking furnace.

〈焼成物のプレス〉
焼成炉から、焼成物を取り出してCIP(冷間等方圧加工法)用の袋に入れ、真空パックした。これを1トン/cmでプレスし、ふるいにかけ、かつ乳棒で叩いてペレット化した。このペレットを排ガス浄化触媒のサンプルとした。なお、焼成炉から焼成物を取り出す際に、焼成物が凝集していた場合には、焼成物を乳棒で解砕してよい。
<Press of fired product>
The fired product was taken out from the firing furnace, placed in a bag for CIP (cold isostatic processing), and vacuum packed. This was pressed at 1 ton / cm 2 , sieved and struck with a pestle to pelletize. This pellet was used as a sample of the exhaust gas purification catalyst. When the fired product is aggregated when the fired product is taken out from the firing furnace, the fired product may be crushed with a pestle.

実施例1〜3及び比較例1〜3で使用したRh及びPdのmol量を、下記の表1に示している。   The molar amounts of Rh and Pd used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.

なお、表1中の「85:15」は、比較例3のサンプル中に、Rh微粒子及びPd微粒子が個別に存在し、Rh及びPdがmol比で85:15で含有されていることを示している。 “85 : 15 * ” in Table 1 indicates that Rh fine particles and Pd fine particles are individually present in the sample of Comparative Example 3, and Rh and Pd are contained at a molar ratio of 85:15. Show.

〈STEM−EDX分析〉
実施例1〜3及び比較例1〜3で調製した排ガス浄化触媒のサンプルに、STEM−EDXを適用し、これによって、このSTEM像から複数の金属微粒子を測定点として抽出し、各測定点における金属微粒子の組成及び粒径を評価した。実施例1〜3並びに比較例1及び3の結果を、それぞれ、図1〜5に示している。なお、いずれの例のサンプルも、その平均粒径は、約3nmであった。
<STEM-EDX analysis>
STEM-EDX is applied to the exhaust gas purification catalyst samples prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, thereby extracting a plurality of metal fine particles as measurement points from the STEM image. The composition and particle size of the metal fine particles were evaluated. The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 3 are shown in FIGS. In addition, the average particle diameter of the sample of any example was about 3 nm.

図1(a)からは、排ガス浄化触媒中に微粒子が分散して存在していることが分かる。   FIG. 1 (a) shows that fine particles are dispersed in the exhaust gas purification catalyst.

図1(b)からは、上記の微粒子が、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子であることが分かる。また、図1(b)からは、それらの複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、2原子%〜13.5原子%の範囲にあることが分かる。また、各複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合を算術平均することによって、複数の複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの平均割合が7.5原子%であることが理解される。   FIG. 1B shows that the fine particles are composite metal fine particles containing Rh and Pd. Further, FIG. 1B shows that the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 2 atomic% to 13.5 atomic%. Further, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles is 7.5 atomic% by arithmetically averaging the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in each composite metal fine particle. Is understood.

したがって、複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、複数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の27%〜180%の範囲にあることが理解される。   Therefore, it is understood that the ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 27% to 180% of the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles. .

図2(a)からは、排ガス浄化触媒中に微粒子が分散して存在していることが分かる。   FIG. 2A shows that fine particles are dispersed in the exhaust gas purification catalyst.

図2(b)からは、上記の微粒子が、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子であることが分かる。また、図2(b)からは、それらの複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、12原子%〜31原子%の範囲にあることが分かる。また、各複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合を算術平均することによって、複数の複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの平均割合が16.5原子%であることが理解される。   FIG. 2B shows that the fine particles are composite metal fine particles containing Rh and Pd. Further, FIG. 2B shows that the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 12 atomic% to 31 atomic%. Further, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles is 16.5 atomic% by arithmetically averaging the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in each composite metal fine particle. Is understood.

したがって、複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、複数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の72.7%〜188%の範囲にあることが理解される。   Therefore, it is understood that the ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 72.7% to 188% of the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles. Is done.

図3(a)からは、排ガス浄化触媒中に微粒子が分散して存在していることが分かる。   FIG. 3A shows that fine particles are dispersed in the exhaust gas purification catalyst.

図3(b)からは、上記の微粒子が、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子であることが分かる。また、図3(b)からは、それらの複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、5.5原子%〜46.4原子%の範囲にあることが分かる。また、各複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合を算術平均することによって、複数の複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの平均割合が24.8原子%であることが理解される。   FIG. 3B shows that the fine particles are composite metal fine particles containing Rh and Pd. 3B shows that the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 5.5 atomic% to 46.4 atomic%. Further, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles is 24.8 atomic% by arithmetically averaging the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in each composite metal fine particle. Is understood.

したがって、複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、複数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の22%〜187%の範囲にあることが理解される。   Therefore, it is understood that the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of 22% to 187% of the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles. .

以上のように、複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、複数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の約20%〜約190%の範囲にあることは、換言すれば、かかるPdの平均割合に近いPdの割合を有している複合金属微粒子が、多数存在していることを意味する。   As described above, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of about 20% to about 190% of the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles. In other words, this means that there are a large number of composite metal fine particles having a Pd ratio close to the average ratio of Pd.

図4(a)からは、排ガス浄化触媒中に微粒子が分散して存在していることが分かる。図4(b)からは、上記の微粒子が、Rhのみを含有している金属微粒子であることが分かる。   FIG. 4A shows that fine particles are dispersed in the exhaust gas purification catalyst. FIG. 4B shows that the fine particles are metal fine particles containing only Rh.

図5(a)からは、排ガス浄化触媒中に微粒子が分散して存在していることが分かる。図5(b)からは、上記の微粒子が、Rhのみ又はPdのみを含有している金属微粒子であることが分かる。   FIG. 5A shows that fine particles are dispersed in the exhaust gas purification catalyst. FIG. 5B shows that the fine particles are metal fine particles containing only Rh or only Pd.

《触媒の評価A》
実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化触媒のサンプルについて、三元触媒としての性能を評価し、かつ実施例1〜3及び比較例1の排ガス浄化触媒のサンプルについて、NOx吸蔵還元触媒としての性能を評価した。
《Catalyst evaluation A》
About the sample of the exhaust gas purification catalyst of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3, the performance as a three-way catalyst was evaluated, and about the sample of the exhaust gas purification catalyst of Examples 1-3 and Comparative Example 1, NOx occlusion reduction The performance as a catalyst was evaluated.

〈三元触媒としての性能評価A〉
三元触媒としての性能評価Aでは、ガス流通式の触媒評価装置を用いた。具体的には、当該触媒評価装置に試験ガスを流通させ、赤外分光法(FT−IR)を用いることによって、サンプルに接触させた後の試験ガスの組成を測定した。
<Performance evaluation A as a three-way catalyst>
In performance evaluation A as a three-way catalyst, a gas flow type catalyst evaluation apparatus was used. Specifically, the composition of the test gas after contacting the sample was measured by circulating the test gas through the catalyst evaluation apparatus and using infrared spectroscopy (FT-IR).

なお、上記のサンプルの質量は3gとし、三元触媒の評価の際の試験ガスは、NO:0.15%、O:0.70%、CO:10.00%、CO:0.65%、C:0.10%、HO:3.00%、N:バランスで構成した。 Note that the mass of the above sample is 3 g, and the test gases in the evaluation of the three-way catalyst are NO: 0.15%, O 2 : 0.70%, CO 2 : 10.00%, CO: 0.00. 65%, C 3 H 6 : 0.10%, H 2 O: 3.00%, N 2 : Balance.

また、試験ガスの流速を20L/分に設定し、評価中の昇温速度を20℃/分に設定し、かつ評価の温度は100℃〜400℃の範囲で行った。この測定条件の概略を図6に示している。   Moreover, the flow rate of the test gas was set to 20 L / min, the temperature increase rate during evaluation was set to 20 ° C./min, and the temperature of the evaluation was in the range of 100 ° C. to 400 ° C. An outline of the measurement conditions is shown in FIG.

三元触媒の評価は、具体的には、温度(℃)及びNOx浄化率(%)の測定;並びにRhとPdの合計に対するPdの平均割合(原子%)及びNOx50%浄化温度(℃)の測定によって行った。結果を、それぞれ図7及び図8に示している。   Specifically, the evaluation of the three-way catalyst is performed by measuring the temperature (° C.) and the NOx purification rate (%); and the average ratio (atomic%) of Pd to the total of Rh and Pd and the NOx 50% purification temperature (° C.). Performed by measurement. The results are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.

(温度(℃)及びNOx浄化率(%)の測定)
図7は、実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化触媒の活性を評価したときの温度(℃)とNOx浄化率(%)との関係を示す図である。図7からは、下記の(i)〜(iii)が分かる:
(Measurement of temperature (° C) and NOx purification rate (%))
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature (° C.) and the NOx purification rate (%) when the activities of the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are evaluated. From FIG. 7, the following (i) to (iii) can be seen:

(i)NOx浄化率が約0%〜約60%となる範囲において、Rh微粒子のみを有している比較例1のサンプルの温度と比較して、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有している実施例1〜3のサンプルの温度は、より低温である。特に、NOx浄化率(%)が約0%〜約95%となる範囲において、比較例1のサンプルの温度と比較して、実施例1及び2のサンプルの温度は、より低温である;   (I) Compared to the temperature of the sample of Comparative Example 1 having only Rh fine particles in a range where the NOx purification rate is about 0% to about 60%, composite metal fine particles containing Rh and Pd The temperature of the samples of Examples 1 to 3 having a lower temperature is lower. In particular, in the range where the NOx purification rate (%) is about 0% to about 95%, the temperature of the samples of Examples 1 and 2 is lower than the temperature of the sample of Comparative Example 1;

(ii)NOx浄化率が約5%〜95%となる範囲において、Pd微粒子のみを有している比較例2のサンプルの温度と比較して、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有している実施例1〜3のサンプルの温度は、より低温である;   (Ii) Compared with the temperature of the sample of Comparative Example 2 having only Pd fine particles in the range where the NOx purification rate is about 5% to 95%, the composite metal fine particles containing Rh and Pd The temperature of the samples of Examples 1 to 3 is lower;

(iii)Rh微粒子及びPd微粒子を含有している比較例3のサンプルのNOx浄化率と比較して、Rh及びPdの複合金属微粒子を含有している実施例1〜3のサンプルのNOx浄化率は、少なくとも約260℃〜400℃の範囲でより高い;   (Iii) The NOx purification rate of the samples of Examples 1 to 3 containing the composite metal fine particles of Rh and Pd as compared with the NOx purification rate of the sample of Comparative Example 3 containing the Rh fine particles and the Pd fine particles Is higher in the range of at least about 260 ° C to 400 ° C;

したがって、上記の(i)〜(iii)からは、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有する排ガス浄化触媒のNOx浄化率は、従来のRh微粒子、Pd微粒子、又はRh微粒子及びPd微粒子を含有している排ガス浄化触媒のNOx浄化率よりも高く、より高活性であることが理解される。   Therefore, from the above (i) to (iii), the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst having composite metal fine particles containing Rh and Pd is the same as that of conventional Rh fine particles, Pd fine particles, or Rh fine particles and Pd fine particles. It is understood that the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst containing NO is higher and the activity is higher.

これは、PdがRhの酸化を抑制し、長時間にわたってRhのメタル状態を維持することが可能となったことによって、NOx浄化能力が維持され又は向上したためと考えられる。   This is presumably because the NOx purification ability was maintained or improved by suppressing the oxidation of Rh and maintaining the Rh metal state for a long time.

(RhとPdの合計に対するPdの平均割合(原子%)及びNOx50%浄化率温度(℃)の測定)
図8は、実施例1〜3及び比較例1の排ガス浄化触媒のRhとPdの合計に対するPdの平均割合(原子%)とNOx50%浄化温度(℃)との関係を示す図である。図8からは、Rh微粒子を含有している比較例1のサンプル(Pd:0原子%)と比較して、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有している実施例1〜3のサンプルでは、より低温で50%のNOx浄化率を達成していることが分かる。
(Measurement of the average ratio (atomic%) of Pd to the total of Rh and Pd and NOx 50% purification rate temperature (° C.))
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the average ratio (atomic%) of Pd and the NOx 50% purification temperature (° C.) with respect to the sum of Rh and Pd in the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 8 shows Examples 1 to 3 having composite metal fine particles containing Rh and Pd as compared with the sample of Comparative Example 1 containing Rh fine particles (Pd: 0 atomic%). It can be seen that the NOx purification rate of 50% is achieved at a lower temperature in this sample.

また、RhとPdの合計に対するPdの平均割合(原子%)とNOx50%浄化温度(℃)との関係を示す曲線は、下に凸となる曲線である。この図8からは、NOx50%浄化温度が従来より低くなる温度の領域、すなわち、排ガス浄化触媒が活性化する温度の領域が存在することが分かる。したがって、当該領域でのRhとPdの合計に対するPdの平均割合が、NOxを浄化するのに適したRhとPdの合計に対するPdの平均割合であることが理解される。   A curve showing the relationship between the average ratio (atomic%) of Pd to the total of Rh and Pd and the NOx 50% purification temperature (° C.) is a downwardly convex curve. From FIG. 8, it can be seen that there is a temperature range where the NOx 50% purification temperature is lower than the conventional temperature, that is, a temperature range where the exhaust gas purification catalyst is activated. Therefore, it is understood that the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd in the region is the average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd suitable for purifying NOx.

実施例1〜3のサンプル及び比較例1のサンプルのNOx50%浄化温度を比較すると、実施例3のサンプル(Pd:24.8原子%)のNOx50%浄化温度(294.8℃)が、比較例1のサンプル(Pd:0原子%)の50%NOx浄化温度(296.9℃)より低い。また、図8の曲線からは、RhとPdの合計に対するPdの平均割合が、0原子%超約27原子%未満である場合には、NOx50%浄化温度が296.9℃より低くなることが分かり、さらに実施例3の294.8℃以下の温度の領域において、NOxを浄化するのに最適なRhとPdの合計に対するPdの平均割合が存在し、これは、図8の曲線から約1.7原子%〜24.8原子%であることが理解される。   When comparing the NOx 50% purification temperature of the samples of Examples 1 to 3 and the sample of Comparative Example 1, the NOx 50% purification temperature (294.8 ° C.) of the sample of Example 3 (Pd: 24.8 atomic%) is compared. It is lower than the 50% NOx purification temperature (296.9 ° C.) of the sample of Example 1 (Pd: 0 atomic%). Further, from the curve of FIG. 8, when the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd is more than 0 atomic% and less than about 27 atomic%, the NOx 50% purification temperature may be lower than 296.9 ° C. As can be seen, there is an average ratio of Pd to the sum of Rh and Pd optimal for purifying NOx in the region of the temperature of 294.8 ° C. or less in Example 3, which is about 1 from the curve of FIG. It is understood that it is from 7 atomic% to 24.8 atomic%.

なお、上記のように、複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、複数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の約20%〜約190%の範囲にあることを考慮すれば、実施例1〜3のサンプルでは、NOxを浄化するのに有効であるPdの平均割合(約1.7原子%〜24.8原子%)に近いPdの割合を有する複合金属微粒子が、多数存在していることが理解される。したがって、複数の複合金属微粒子中のRhとPdの合計に対するPdの割合が、多数の上記複合金属微粒子におけるRhとPdの合計に対するPdの平均割合の約20%〜約190%の範囲にあることによって、実施例1〜3のサンプルのNOx浄化能がより向上していることが理解される。   As described above, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the composite metal fine particles is in the range of about 20% to about 190% of the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles. Therefore, in the samples of Examples 1 to 3, the Pd ratio close to the average ratio (about 1.7 atomic% to 24.8 atomic%) of Pd effective in purifying NOx is obtained. It is understood that a large number of composite metal fine particles are present. Therefore, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the plurality of composite metal fine particles is in the range of about 20% to about 190% of the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd in the multiple composite metal fine particles. It is understood that the NOx purification ability of the samples of Examples 1 to 3 is further improved.

なお、実施例1〜3及び比較例1〜3のサンプルとNOx50%浄化温度(℃)との関係を、表2及び図9に示している。   The relationship between the samples of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and the NOx 50% purification temperature (° C.) is shown in Table 2 and FIG.

なお、表2中の「85:15」は、比較例3のサンプル中に、Rh微粒子及びPd微粒子が個別に存在し、Rh及びPdがmol比で85:15で含有されていることを示している。 In Table 2, “85 : 15 * ” indicates that the sample of Comparative Example 3 contains Rh fine particles and Pd fine particles separately, and Rh and Pd are contained at a molar ratio of 85:15. Show.

表2及び図9からは、比較例2及び3のサンプルのNOx50%浄化温度と比較して、実施例1〜3のサンプルのNOx50%浄化温度が低く、このことから、実施例1〜3のサンプルのNOx浄化能がより高いことが分かる。   From Table 2 and FIG. 9, compared with the NOx 50% purification temperature of the samples of Comparative Examples 2 and 3, the NOx 50% purification temperature of the samples of Examples 1 to 3 is low. It can be seen that the NOx purification capacity of the sample is higher.

特に、液相還元法を採用した実施例2のサンプルと、含浸法を採用した比較例3のサンプルとでは、サンプル中のRh及びPdのmol比は略同一であるが、実施例2のサンプルのNOx50%浄化温度は、35℃以上低い。   In particular, the sample of Example 2 adopting the liquid phase reduction method and the sample of Comparative Example 3 adopting the impregnation method have substantially the same molar ratio of Rh and Pd in the sample. The NOx 50% purification temperature is 35 ° C. or more lower.

これは、実施例2のサンプル中において、触媒金属の微粒子がRh及びPdを含有し、かつRh及びPdがナノレベルで共存していることにあると考えられる。すなわち、PdがRhの酸化を抑制し、Rhのメタル状態を維持しているため、Rhが活性化され、実施例2のサンプルのNOx50%浄化温度が低くなったと考えられる。   This is considered to be because in the sample of Example 2, the fine particles of the catalytic metal contain Rh and Pd, and Rh and Pd coexist at the nano level. That is, since Pd suppresses oxidation of Rh and maintains the metal state of Rh, it is considered that Rh is activated and the NOx 50% purification temperature of the sample of Example 2 is lowered.

また、Pd自体も高い排ガス浄化能を有するため、結果的に、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子が、これら2種の金属元素によって、相乗的な排ガス浄化効果を発揮していると考えられる。   Moreover, since Pd itself has a high exhaust gas purification ability, as a result, the composite metal fine particles containing Rh and Pd exhibit a synergistic exhaust gas purification effect by these two kinds of metal elements. Conceivable.

〈NOx吸蔵還元触媒としての性能評価A〉
NOx吸蔵還元触媒としての性能評価では、粉末担体としてAl−ZrO−TiOを32g用いたこと、かつサンプルの質量に基づいて、NOx吸蔵材として酢酸バリウムを11質量%で用いたことを除き、三元触媒の性能評価で用いた実施例1〜3及び比較例1のサンプルと同様のサンプルを採用した。以下、当該性能評価のサンプル(3g)を、実施例1’、2’、及び3’、並びに比較例1’のサンプルとして言及する。
<Performance evaluation A as NOx storage reduction catalyst>
In the performance evaluation as a NOx occlusion reduction catalyst, 32 g of Al 2 O 3 —ZrO 2 —TiO 2 was used as a powder carrier, and barium acetate was used at 11% by mass as a NOx occlusion material based on the mass of the sample. Except this, the same samples as those of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 used in the performance evaluation of the three-way catalyst were employed. Hereinafter, the sample (3 g) for the performance evaluation is referred to as the samples of Examples 1 ′, 2 ′, and 3 ′, and Comparative Example 1 ′.

その他、NOx吸蔵還元触媒としての性能評価では、ガス流通式の触媒評価装置を用いた。具体的には、当該触媒評価装置に試験ガスを流通させ、赤外分光法(FT−IR)を用いることによって、サンプルに接触させた後の試験ガスの組成を測定した。   In addition, in the performance evaluation as the NOx occlusion reduction catalyst, a gas flow type catalyst evaluation device was used. Specifically, the composition of the test gas after contacting the sample was measured by circulating the test gas through the catalyst evaluation apparatus and using infrared spectroscopy (FT-IR).

試験ガスはリーン雰囲気及びリッチ雰囲気で構成され、当該評価では、450℃の温度下で、リーン雰囲気60秒とリッチ雰囲気6秒とを交互に繰り返した。リーン雰囲気及びリッチ雰囲気の試験ガスの組成を下記の表3に示し、かつ評価の結果を図10及び図11に示している。   The test gas was composed of a lean atmosphere and a rich atmosphere. In this evaluation, a lean atmosphere of 60 seconds and a rich atmosphere of 6 seconds were alternately repeated at a temperature of 450 ° C. The composition of the test gas in the lean atmosphere and the rich atmosphere is shown in Table 3 below, and the evaluation results are shown in FIGS.

また、試験ガスの流速を20L/分に設定し、空間速度(SV:Space Velocity)を200000h−1とした。なお、空間速度は、試験ガスの流量(体積/h)をサンプルの体積で除した値を意味する。 In addition, the flow rate of the test gas was set to 20 L / min, and the space velocity (SV) was set to 200000 h- 1 . The space velocity means a value obtained by dividing the flow rate (volume / h) of the test gas by the volume of the sample.

なお、リーン雰囲気の強さの指標である「λ」は、「酸化剤当量/還元剤当量」で定義される。例えば、リッチ、ストイキ、及びリーン雰囲気は、それぞれ、λ<1、λ=1、及びλ>1で表すことができる。   Note that “λ”, which is an index of the strength of the lean atmosphere, is defined as “oxidant equivalent / reducing agent equivalent”. For example, rich, stoichiometric, and lean atmospheres can be represented by λ <1, λ = 1, and λ> 1, respectively.

図10からは、60秒間のリーン雰囲気の間に、サンプルへのNOの吸蔵が飽和し、NOx排出量(ppm)が増加してゆく傾向が分かる。また、図10からは、6秒間のリッチ雰囲気の間に(この間では、NOは試験ガス中に存在しないため、NOx排出量は急減している)、いわゆるリッチスパイクが行われたことが分かる。そして、次の60秒間のリーン雰囲気の間に、NOがサンプルに吸蔵され、かつサンプルへのNOの吸蔵が飽和してゆく傾向が分かる。   From FIG. 10, it can be seen that during the lean atmosphere for 60 seconds, the occlusion of NO into the sample is saturated and the NOx emission (ppm) tends to increase. Further, FIG. 10 shows that a so-called rich spike was performed during a rich atmosphere of 6 seconds (in this period, NO is not present in the test gas, so the NOx emission amount is rapidly decreased). It can be seen that during the next 60-second lean atmosphere, NO is occluded by the sample and the occlusion of NO into the sample is saturated.

なお、リッチスパイクとは極短時間のリッチ燃焼を意味し、これによってNOx吸蔵材に吸蔵されているNOxを、還元することができる。   Note that the rich spike means rich combustion in a very short time, whereby NOx stored in the NOx storage material can be reduced.

図11は、図10の一部に関して拡大した拡大図である。図11からは、比較例1’のサンプルのNOx排出量と比較して、実施例1’〜3’のサンプルのNOx排出量は、より少ないことが分かる。   FIG. 11 is an enlarged view of a part of FIG. From FIG. 11, it can be seen that the NOx emissions of the samples of Examples 1 'to 3' are smaller than the NOx emissions of the sample of Comparative Example 1 '.

これは、触媒金属の微粒子がRh及びPdを含有し、かつRh及びPdがナノレベルで共存していることによって、PdがRhの酸化を抑制し、Rhのメタル状態を維持しているためと考えられる。したがって、実施例1’〜3’のサンプルでは、そのNOx浄化能力が維持又は向上し、NOxを十分に浄化できているため、NOx排出量が少なくなったと考えられる。   This is because the fine particles of the catalytic metal contain Rh and Pd, and Rh and Pd coexist at the nano level, so that Pd suppresses the oxidation of Rh and maintains the metal state of Rh. Conceivable. Therefore, in the samples of Examples 1 'to 3', the NOx purification capacity is maintained or improved, and NOx is sufficiently purified, so it is considered that the NOx emission amount is reduced.

対照的に、比較例1’のサンプルでは、RhのNOx浄化能力がRhの酸化等によって劣化し、かつリッチ雰囲気下でNOxを十分に浄化することができていないと考えられる。したがって、浄化されなかったNOxがそのまま排出されたために、実施例1’〜3’のサンプルのNOx排出量と比較して、比較例1’のサンプルのNOx排出量は、より多くなったと考えられる。   In contrast, in the sample of Comparative Example 1 ', it is considered that the NOx purification ability of Rh deteriorates due to oxidation of Rh or the like, and NOx cannot be sufficiently purified under a rich atmosphere. Therefore, it was considered that the NOx emission amount of the sample of Comparative Example 1 ′ was larger than the NOx emission amount of the samples of Examples 1 ′ to 3 ′ because NOx that was not purified was discharged as it was. .

なお、図11からは、リッチスパイクのピークが、実施例1’〜3’の順に小さくなることが分かる。これは、複合金属微粒子中のPdの含有率が高いほど、Rhの酸化がより抑制されているためと考えられる。   From FIG. 11, it can be seen that the peak of the rich spike becomes smaller in the order of Examples 1 'to 3'. This is presumably because the higher the Pd content in the composite metal fine particles, the more the oxidation of Rh is suppressed.

《実施例4〜11》
実施例2の触媒金属を粉末担体に担持する工程において、Al−CeO−ZrOの代わりに、Al及びCeOから構成されている粉末担体16gを採用し、かつ焼成物を11質量%の酢酸バリウム溶液に浸漬し、NOx吸蔵材としてのバリウムを触媒に担持したことを除き、実施例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプル(ペレットタイプ、1mm〜1.7mm径、3g)を、実施例2の排ガス浄化触媒のサンプルと同様に調製した。なお、実施例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプルに含まれている粉末担体のAl及びCeOの質量比は、それぞれ、100:0、90:10、76:24、71:29、60:40、50:50、40:60、及び20:80であった。
<< Examples 4 to 11 >>
Of the catalytic metal Example 2 in the process of carrying the powder carrier, in place of Al 2 O 3 -CeO 2 -ZrO 2, employs a powder carrier 16g which is composed of Al 2 O 3 and CeO 2, and fired Exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 (pellet type, 1 mm to 1.7 mm diameter, 3 g, except that the product was immersed in an 11% by mass barium acetate solution and barium as a NOx storage material was supported on the catalyst. ) Was prepared in the same manner as the sample of the exhaust gas purification catalyst of Example 2. The mass ratios of Al 2 O 3 and CeO 2 in the powder carrier contained in the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 are 100: 0, 90:10, 76:24, and 71:29, respectively. 60:40, 50:50, 40:60, and 20:80.

《比較例4〜11》
比較例1の触媒金属の粉末担体への担持の工程において、Al−CeO−ZrOの代わりに、Al及びCeOから構成されている粉末担体16gを採用し、かつ焼成物を11質量%の酢酸バリウム溶液に浸漬し、NOx吸蔵材としてのバリウムを触媒に担持したことを除き、比較例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプル(ペレットタイプ、1mm〜1.7mm径、3g)を、比較例1の排ガス浄化触媒のサンプルと同様に調製した。なお、比較例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプルに含まれている粉末担体のAl及びCeOの質量比は、それぞれ、100:0、90:10、76:24、71:29、60:40、50:50、40:60、及び20:80であった。
<< Comparative Examples 4-11 >>
In carrying the process into powder carrier of the catalyst metal in Comparative Example 1, in place of Al 2 O 3 -CeO 2 -ZrO 2 , employs a powder carrier 16g which is composed of Al 2 O 3 and CeO 2, and Samples of exhaust gas purification catalysts of Comparative Examples 4 to 11 (pellet type, 1 mm to 1.7 mm diameter, except that the calcined product was immersed in an 11% by mass barium acetate solution and barium as a NOx storage material was supported on the catalyst. 3 g) was prepared in the same manner as the sample of the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1. The mass ratios of Al 2 O 3 and CeO 2 in the powder carriers included in the exhaust gas purification catalyst samples of Comparative Examples 4 to 11 are 100: 0, 90:10, 76:24, and 71:29, respectively. 60:40, 50:50, 40:60, and 20:80.

《触媒の評価B》
実施例4〜11及び比較例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプルについて、NOx吸蔵還元触媒としての性能を評価し、また、排ガス浄化触媒のサンプルに対して昇温還元(TPR:Temperature Programmed Reduction)法を適用することによって還元温度を評価した。
《Catalyst evaluation B》
Regarding the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 and Comparative Examples 4 to 11, the performance as a NOx storage reduction catalyst was evaluated, and temperature-programmed reduction (TPR) was performed on the exhaust gas purification catalyst samples. The reduction temperature was evaluated by applying the method.

〈NOx吸蔵還元触媒としての性能評価B〉
NOx吸蔵還元触媒としての性能評価Bでは、ガス流通式の触媒評価装置を用いた。具体的には、当該触媒評価装置に試験ガスを流通させ、赤外分光法(FT−IR)を用いることによって、サンプルに接触させた後の試験ガスの組成を測定した。
<Performance evaluation B as NOx storage reduction catalyst>
In the performance evaluation B as the NOx occlusion reduction catalyst, a gas flow type catalyst evaluation apparatus was used. Specifically, the composition of the test gas after contacting the sample was measured by circulating the test gas through the catalyst evaluation apparatus and using infrared spectroscopy (FT-IR).

試験ガスはリーン雰囲気及びリッチ雰囲気で構成され、当該評価では、400℃の温度下で、リーン雰囲気60秒及びリッチ雰囲気6秒を1サイクルとして、5サイクル繰り返した。また、試験ガスの流速を20L/分に設定し、空間速度を200000h−1とした。リーン雰囲気及びリッチ雰囲気の試験ガスの組成を下記の表4に示し、かつ評価の結果を、下記の表5、図13及び図14に示している。 The test gas was composed of a lean atmosphere and a rich atmosphere, and in this evaluation, five cycles were repeated with a lean atmosphere of 60 seconds and a rich atmosphere of 6 seconds as one cycle at a temperature of 400 ° C. The flow rate of the test gas was set to 20 L / min, and the space velocity was set to 200000 h- 1 . The composition of the test gas in the lean atmosphere and the rich atmosphere is shown in Table 4 below, and the evaluation results are shown in Table 5 below, FIG. 13 and FIG.

なお、表5には、実施例4〜11及び比較例4〜11の排ガス浄化触媒のサンプルが有している粉末担体の詳細(微粒子の形態、Rh及びPdの比、粉末担体中のCeOの含有率)と、NOx吸蔵量に対するNOx排出量の割合(NOx排出量/NOx吸蔵量)とが記載されている。なお、表5において、「NOx排出量/NOx吸蔵量」は、上記5サイクルのうち2〜4サイクルを抽出し、これらのNOx排出量/NOx吸蔵量を算術平均した値である。 Table 5 shows the details of the powder carrier (the fine particle form, the ratio of Rh and Pd, the CeO 2 in the powder carrier) included in the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 and Comparative Examples 4 to 11. And the ratio of the NOx emission amount to the NOx occlusion amount (NOx emission amount / NOx occlusion amount). In Table 5, “NOx emission amount / NOx occlusion amount” is a value obtained by arithmetically averaging these NOx emission amount / NOx occlusion amount by extracting 2 to 4 cycles out of the above five cycles.

図12を参照して、表5の「NOx排出量/NOx吸蔵量」を説明する。図12は、NOx吸蔵還元触媒としての性能評価Bにおいて、リーン雰囲気60秒及びリッチ雰囲気6秒から構成されるNOx吸蔵還元サイクルを示す概略図である。図12において、点線は、排ガス浄化触媒のサンプルに接触する前のリーン雰囲気のNOの含有量(一定)を意味し;「S1」の領域は、リーン雰囲気で排ガス浄化触媒のサンプルに吸蔵され、かつ/又は吸着されたNOxの総量(NOx吸蔵量)を意味し;「S2」の領域(NOxスパイクとしても言及される)は、リッチ雰囲気で排ガス浄化触媒のサンプルから還元されることなく排出されたNOxの総量(NOx排出量)を意味している。すなわち、上記の「NOx排出量/NOx吸蔵量」は、図12における「S2/S1」に相当する。   With reference to FIG. 12, “NOx emission amount / NOx occlusion amount” in Table 5 will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing a NOx storage reduction cycle composed of a lean atmosphere 60 seconds and a rich atmosphere 6 seconds in the performance evaluation B as a NOx storage reduction catalyst. In FIG. 12, the dotted line means the NO content (constant) in the lean atmosphere before coming into contact with the exhaust gas purification catalyst sample; the region of “S1” is occluded by the exhaust gas purification catalyst sample in the lean atmosphere; And / or means the total amount of NOx adsorbed (NOx occlusion amount); the region of “S2” (also referred to as NOx spike) is exhausted without being reduced from the exhaust gas purification catalyst sample in a rich atmosphere. It means the total amount of NOx (NOx emission amount). That is, the above “NOx emission amount / NOx occlusion amount” corresponds to “S2 / S1” in FIG.

(NOx吸蔵還元触媒としての性能評価Bの結果)
図13は、実施例4〜11(●)及び比較例4〜11(■)の排ガス浄化触媒のサンプルについて、粉末担体中のCeOの含有率(質量%)と、NOx排出量/NOx吸蔵量(a.u.)との関係を示す図である。なお、粉末担体中のCeOの含有率(質量%)と、NOx排出量/NOx吸蔵量(a.u.)との関係に関して、表5を参照してもよい。
(Result of performance evaluation B as NOx storage reduction catalyst)
FIG. 13 shows the content (mass%) of CeO 2 in the powder carrier and NOx emissions / NOx occlusion for the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 (●) and Comparative Examples 4 to 11 (■). It is a figure which shows the relationship with quantity (au). Incidentally, the content of CeO 2 in the powder carrier and (mass%), with respect to the relationship between the NOx emissions / NOx absorption amount (a.u.), may refer to Table 5.

図13からは、比較例4〜11(■)の排ガス浄化触媒のサンプルについて、粉末担体中のCeOの含有率が上昇するにつれて、NOx排出量/NOx吸蔵量の値が直線的に上昇していることが分かる。これは、粉末担体中のCeOの含有率が多いほど、CeOによってRh酸化物の還元が抑制され、かつ還元剤、例えば炭化水素等の還元剤が、かかる酸素で消費されることによると考えられる。 From FIG. 13, regarding the exhaust gas purification catalyst samples of Comparative Examples 4 to 11 (■), as the CeO 2 content in the powder carrier increases, the value of NOx emission amount / NOx occlusion amount increases linearly. I understand that This is because as the CeO 2 content in the powder carrier increases, the reduction of the Rh oxide is suppressed by CeO 2 and a reducing agent, for example, a reducing agent such as a hydrocarbon, is consumed by such oxygen. Conceivable.

また、図13からは、実施例4〜7(●)の排ガス浄化触媒のサンプルに関して、粉末担体中のCeOの含有率が、0質量%超29%以下の範囲内であるときに、NOx排出量/NOx吸蔵量の値が小さく、かつほとんど同じであることが分かる。これは、Rh及びPdを含有している複合金属微粒子中において、PdがRhの酸化を抑制することができるため、リッチ雰囲気においてCeOによるRhの酸化が抑制され、これによって吸蔵されたNOxの大部分が浄化されたためと考えられる。 From FIG. 13, regarding the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 7 (●), when the CeO 2 content in the powder carrier is in the range of more than 0 mass% and 29% or less, NOx It can be seen that the value of the discharge amount / NOx occlusion amount is small and almost the same. This is because, in the composite metal fine particles containing Rh and Pd, Pd can suppress the oxidation of Rh. Therefore, the oxidation of Rh by CeO 2 is suppressed in a rich atmosphere. This is probably because most of the product was purified.

なお、図13からは、実施例8〜11(●)の排ガス浄化触媒のサンプルに関して、粉末担体中のCeOの含有率が、40質量%〜80質量%の範囲内で上昇するにつれて、NOx排出量/NOx吸蔵量の値が直線的に上昇していることが分かる。しかしながら、図13から、NOx排出量/NOx吸蔵量の値に関して、実施例8及び比較例8;実施例9及び比較例9;実施例10及び比較例10;並びに実施例11及び比較例11をそれぞれ比較した場合には、いずれも実施例のNOx排出量/NOx吸蔵量の値が、より小さいことが理解される。NOx排出量/NOx吸蔵量の値が小さいことは、排ガス浄化触媒に吸蔵されたNOxの大部分が浄化されていることを示している。 From FIG. 13, regarding the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 8 to 11 (●), as the CeO 2 content in the powder carrier increases within the range of 40% by mass to 80% by mass, NOx It can be seen that the value of the discharge amount / NOx occlusion amount increases linearly. However, from FIG. 13, regarding the value of NOx emission / NOx occlusion, Example 8 and Comparative Example 8; Example 9 and Comparative Example 9; Example 10 and Comparative Example 10; and Example 11 and Comparative Example 11 When comparing each, it is understood that the value of the NOx emission amount / NOx occlusion amount in the example is smaller. A small value of NOx emission amount / NOx occlusion amount indicates that most of NOx occluded in the exhaust gas purification catalyst is purified.

図14は、実施例4〜11(●)及び比較例4〜11(■)の排ガス浄化触媒のサンプルについて、粉末担体中のCeOの含有率(質量%)と、NOx浄化率(%)との関係を示す図である。 FIG. 14 shows the content (mass%) of CeO 2 in the powder carrier and the NOx purification rate (%) for the exhaust gas purification catalyst samples of Examples 4 to 11 (●) and Comparative Examples 4 to 11 (■). It is a figure which shows the relationship.

図14からは、これらの粉末担体中のCeOの含有率が同じである実施例及び比較例の排ガス浄化触媒を比較(例えば、実施例7及び比較例7の組み合わせ)した場合には、実施例の排ガス浄化触媒のNOx浄化率が、比較例の排ガス浄化触媒のNOx浄化率より高いことが分かる。 From FIG. 14, when the exhaust gas purification catalysts of Examples and Comparative Examples having the same CeO 2 content in these powder carriers were compared (for example, a combination of Example 7 and Comparative Example 7), It can be seen that the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst of the example is higher than the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst of the comparative example.

また、図14の実施例の曲線からは、粉末担体中のCeOの含有率に関して、0質量%(実施例4)超40質量%(実施例8)以下の範囲で、特に高いNOx浄化率を達成していることが分かる。これは、複合金属微粒子とCeOとを組み合わせた排ガス浄化触媒において、リーン雰囲気においてNOxの吸着量を向上しつつ、リッチ雰囲気においてRhの触媒活性が向上したためと考えられる。 Moreover, from the curve of the Example of FIG. 14, regarding the content rate of CeO 2 in the powder carrier, the NOx purification rate is particularly high in the range of 0% by mass (Example 4) to 40% by mass (Example 8) or less. It can be seen that This is presumably because, in the exhaust gas purification catalyst in which composite metal fine particles and CeO 2 are combined, the NOx adsorption amount is improved in a lean atmosphere, and the catalytic activity of Rh is improved in a rich atmosphere.

〈還元温度の評価B〉
還元温度の評価を行い、結果を図16に示している。
<Evaluation B of reduction temperature>
The reduction temperature was evaluated and the results are shown in FIG.

なお、還元温度の評価は、具体的には、下記の(1)〜(6)の手順を、この順で行うことによって行った:
(1)排ガス浄化触媒のサンプル50mgをサンプル管に導入する。
(2)評価装置を、ガス発生装置、サンプル管、乾燥剤、及び熱伝導度検出器(TCD:Thermal Conductivity Detector)の順で構成する。
(3)ガス発生装置からサンプル管に、O10vol%及びヘリウム90vol%で構成されているガスを30mL/分で流通させつつ、ガスの温度を20℃/分の昇温速度で500℃まで昇温させる。
(4)かかるガスの温度が500℃に到達してから、10分間にわたってその温度を維持し、その後に、かかるガスの温度を50℃に冷却する。
(5)ガス発生装置からサンプル管に、Ar100vol%で構成されているガスを流通させる。
(6)ガス発生装置からサンプル管に、H1vol%及びAr99vol%で構成されているガスを30mL/分で流通させつつ、ガスの温度を10℃/分の昇温速度で500℃まで昇温させる。
In addition, evaluation of reduction temperature was specifically performed by performing the procedure of following (1)-(6) in this order:
(1) A 50 mg sample of the exhaust gas purification catalyst is introduced into the sample tube.
(2) An evaluation apparatus is comprised in order of a gas generator, a sample tube, a desiccant, and a thermal conductivity detector (TCD: Thermal Conductivity Detector).
(3) The gas composed of 10 vol% O 2 and 90 vol% helium is circulated from the gas generator to the sample tube at 30 mL / min, and the gas temperature is increased to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./min. Raise the temperature.
(4) After the temperature of the gas reaches 500 ° C., maintain the temperature for 10 minutes, and then cool the temperature of the gas to 50 ° C.
(5) A gas composed of Ar 100 vol% is circulated from the gas generator to the sample tube.
(6) The gas composed of 1 vol% H 2 and Ar 99 vol% is circulated from the gas generator to the sample tube at 30 mL / min, and the gas temperature is increased to 500 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Let warm.

なお、上記の(2)の乾燥剤の役割は、サンプル管を通過したガスに含まれる水をトラップすることである。また、熱伝導度検出器(TCD)は、ガス成分の変化に伴う、ガスの熱伝導率の変化を測定し、これによってガスの濃度を算出するものである。   The role of the desiccant (2) above is to trap water contained in the gas that has passed through the sample tube. The thermal conductivity detector (TCD) measures a change in the thermal conductivity of the gas accompanying a change in the gas component, and thereby calculates the gas concentration.

また、上記の(1)の排ガス浄化触媒のサンプルは、実施例6’及び比較例6’をそれぞれ採用したものである。実施例6’及び比較例6’は、それぞれ、NOx吸蔵材としてのバリウムを触媒に担持する操作を行わなかったことを除き、実施例6及び比較例6と同様に作製したサンプルである。   In addition, the sample of the exhaust gas purifying catalyst (1) described above employs Example 6 'and Comparative Example 6', respectively. Example 6 'and Comparative Example 6' are samples produced in the same manner as Example 6 and Comparative Example 6, respectively, except that the operation of supporting barium as a NOx storage material on the catalyst was not performed.

なお、上記の手順(1)〜(6)に関して、一連の流れを図15に示している。   Note that a series of flows regarding the procedures (1) to (6) is shown in FIG.

(還元温度の評価Bの結果)
図16は、実施例6’及び比較例6’の排ガス浄化触媒のサンプルに、昇温還元(TPR:Temperature Programmed Reduction)法を適用したときの、温度(℃)と、H消費量(TCD signal)(a.u.)との関係を示す図である。
(Result of reduction temperature evaluation B)
FIG. 16 shows the temperature (° C.) and H 2 consumption (TCD) when the temperature-programmed reduction (TPR) method is applied to the exhaust gas purification catalyst samples of Example 6 ′ and Comparative Example 6 ′. signal) (au).

図16において、実線は実施例6’の排ガス浄化触媒のサンプルを示し、点線は比較例6’の排ガス浄化触媒のサンプルを示している。図16からは、実施例6’の温度のH消費量のピークが約115℃であり、かつ比較例6’の温度のH消費量のピークが約170℃であることが分かる。したがって、実施例6’の排ガス浄化触媒の複合金属微粒子、特にその中のRhは、より低温でその酸化物から金属に転化していることが理解される。 In FIG. 16, the solid line shows the sample of the exhaust gas purification catalyst of Example 6 ′, and the dotted line shows the sample of the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 6 ′. From Figure 16, it can be seen that Example 6 'peak of H 2 consumption temperature is about 115 ° C., and Comparative Example 6' peak of H 2 consumption temperature of about 170 ° C.. Therefore, it is understood that the composite metal fine particles of the exhaust gas purification catalyst of Example 6 ′, particularly Rh therein, are converted from the oxide to the metal at a lower temperature.

これは、かかる複合金属微粒子中においてRh及びPdがナノレベルで共存し、PdによるRhの酸化抑制効果が顕著に発現したためと考えられる。   This is presumably because Rh and Pd coexisted at the nano level in the composite metal fine particles, and the effect of inhibiting Rh oxidation by Pd was remarkably exhibited.

本発明の好ましい実施形態を詳細に記載したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明で使用される装置、機器、及び薬品等について、そのメーカー、等級、及び品質等の変更が可能であることを当業者は理解する。   Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, it is possible to change the manufacturer, grade, quality, etc. of the apparatus, equipment, chemicals, etc. used in the present invention without departing from the scope of the claims. Those skilled in the art understand that.

Claims (10)

Rh及びPdを含有している複合金属微粒子を有する排ガス浄化触媒であって、
前記排ガス浄化触媒中の微粒子をSTEM−EDXで分析したときに、RhとPdの合計に対するPdの平均割合が、1.7原子%以上24.8原子%以下である、
前記平均割合は、排ガス浄化触媒から10個以上の微粒子を無作為に選択し、選択された全ての微粒子をそれぞれSTEM−EDXによって測定し、選択された全ての微粒子の中から更にRh及びPdを含有している前記複合金属微粒子を全て選択し、前記各複合金属微粒子のRhとPdの合計に対するPdの割合を総計し、この総計を選択された全ての前記複合金属微粒子の総個数で除することによって、算出される値である、
排ガス浄化触媒。
An exhaust gas purification catalyst having composite metal fine particles containing Rh and Pd,
When the fine particles in the exhaust gas purification catalyst are analyzed by STEM-EDX, the average ratio of Pd to the total of Rh and Pd is 1.7 atomic percent or more and 24.8 atomic percent or less.
The average ratio is determined by randomly selecting 10 or more fine particles from the exhaust gas purification catalyst, measuring all the selected fine particles by STEM-EDX, and further selecting Rh and Pd from all the selected fine particles. All the composite metal fine particles contained are selected, the ratio of Pd to the total of Rh and Pd of each composite metal fine particle is totaled, and this total is divided by the total number of all the selected composite metal fine particles. Is a calculated value,
Exhaust gas purification catalyst.
粉末担体を更に有し、かつ前記複合金属微粒子が前記粉末担体に担持されている、請求項1に記載の排ガス浄化触媒。   The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, further comprising a powder carrier, wherein the composite metal fine particles are supported on the powder carrier. 前記粉末担体が、SiO、MgO、ZrO、CeO、Al、TiO、及びそれらの固溶体、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、請求項2に記載の排ガス浄化触媒。 The powder carrier is a SiO 2, MgO, ZrO 2, CeO 2, Al 2 O 3, TiO 2, and their solid solutions, as well as powder carrier selected from the group consisting of a combination thereof, according to claim 2 Exhaust gas purification catalyst. 前記粉末担体が、CeOを、前記粉末担体の質量に対して0質量%超40質量%以下で含有している、請求項2又は3に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to claim 2 or 3, wherein the powder carrier contains CeO 2 in an amount of more than 0 mass% and not more than 40 mass% with respect to the mass of the powder carrier. ストイキ雰囲気において、請求項1〜4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒に、HC、CO、及びNOxを含有している排ガスを接触させ、それによってHC及びCOを酸化し、かつNOxを還元して浄化する、排ガス浄化方法。   In a stoichiometric atmosphere, the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4 is contacted with exhaust gas containing HC, CO, and NOx, thereby oxidizing HC and CO, and An exhaust gas purification method that reduces and purifies. リーン雰囲気において、請求項1〜4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒に、NOxを含有している排ガスを接触させ、リッチ雰囲気において、前記NOxを還元して浄化する、排ガス浄化方法。   An exhaust gas purification method in which an exhaust gas containing NOx is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 4 in a lean atmosphere, and the NOx is reduced and purified in a rich atmosphere. Rhイオン、Pdイオン、還元剤、及び保護剤を含有している溶液を加熱還流することによって複合金属微粒子を生成することを含む、排ガス浄化触媒の製造方法であって、
前記Rhイオン及び前記Pdイオンのmol比が、70:30〜99:1である、
排ガス浄化触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purification catalyst, comprising producing composite metal fine particles by heating and refluxing a solution containing Rh ions, Pd ions, a reducing agent, and a protective agent,
The molar ratio of the Rh ion and the Pd ion is 70:30 to 99: 1.
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
前記複合金属微粒子を粉末担体に担持することを含む、請求項7に記載の方法。   The method according to claim 7, comprising supporting the composite metal fine particles on a powder carrier. 前記粉末担体が、SiO、MgO、ZrO、CeO、Al、TiO、及びそれらの固溶体、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、請求項8に記載の方法。 The powder carrier is a SiO 2, MgO, ZrO 2, CeO 2, Al 2 O 3, TiO 2, and their solid solutions, as well as powder carrier selected from the group consisting of a combination thereof, according to claim 8 the method of. 前記粉末担体が、CeOを、前記粉末担体の質量に対して0質量%超40質量%以下で含有している、請求項8又は9に記載の方法。 The method according to claim 8 or 9, wherein the powder carrier contains CeO 2 in an amount of more than 0% by mass and 40% by mass or less based on the mass of the powder carrier.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736030A (en) * 2018-05-17 2018-11-02 福州大学 A kind of porous no C catalyst of used in proton exchange membrane fuel cell and preparation method thereof
DE102018128250A1 (en) 2017-12-26 2019-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha A method of manufacturing an exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying catalyst
JP2020099840A (en) * 2018-12-19 2020-07-02 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP7444762B2 (en) 2020-07-28 2024-03-06 トヨタ自動車株式会社 Catalyst and exhaust gas purification device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114471046A (en) * 2022-02-16 2022-05-13 福建龙净环保股份有限公司 Flue gas purification device and MTO regeneration flue gas purification process system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4983684A (en) * 1972-12-19 1974-08-12
JPS5610334A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst
JPH02293047A (en) * 1989-05-08 1990-12-04 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Catalyst for purification of exhaust gas
US5212142A (en) * 1991-11-04 1993-05-18 Engelhard Corporation High performance thermally stable catalyst
JPH1176819A (en) * 1997-09-09 1999-03-23 Nissan Motor Co Ltd Catalyst for cleaning of exhaust gas
JP2002102679A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 Toyota Motor Corp Composite metal colloid and its production method
JP2005161143A (en) * 2003-12-01 2005-06-23 Mazda Motor Corp Catalyst material for cleaning exhaust gas and its method of production
WO2007066444A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Nippon Steel Materials Co., Ltd. Catalyst for exhaust gas purification and exhaust gas purification catalyst member
JP2011078857A (en) * 2009-10-02 2011-04-21 Toyota Motor Corp Exhaust gas cleaning catalyst for cleaning co or hc and method for manufacturing this catalyst
JP2013220377A (en) * 2012-04-16 2013-10-28 Cataler Corp Exhaust gas purification catalyst
WO2014169235A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Board Of Regents, The University Of Texas System Synthesis of bimetallic nanoparticle catalysts using microwave irradiation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5200315B2 (en) * 2004-12-22 2013-06-05 日産自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst and method for producing exhaust gas purification catalyst

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4983684A (en) * 1972-12-19 1974-08-12
JPS5610334A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst
JPH02293047A (en) * 1989-05-08 1990-12-04 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Catalyst for purification of exhaust gas
US5212142A (en) * 1991-11-04 1993-05-18 Engelhard Corporation High performance thermally stable catalyst
JPH1176819A (en) * 1997-09-09 1999-03-23 Nissan Motor Co Ltd Catalyst for cleaning of exhaust gas
JP2002102679A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 Toyota Motor Corp Composite metal colloid and its production method
JP2005161143A (en) * 2003-12-01 2005-06-23 Mazda Motor Corp Catalyst material for cleaning exhaust gas and its method of production
WO2007066444A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Nippon Steel Materials Co., Ltd. Catalyst for exhaust gas purification and exhaust gas purification catalyst member
JP2011078857A (en) * 2009-10-02 2011-04-21 Toyota Motor Corp Exhaust gas cleaning catalyst for cleaning co or hc and method for manufacturing this catalyst
JP2013220377A (en) * 2012-04-16 2013-10-28 Cataler Corp Exhaust gas purification catalyst
WO2014169235A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Board Of Regents, The University Of Texas System Synthesis of bimetallic nanoparticle catalysts using microwave irradiation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RENZAS, J. R. ET AL.: "Rh1-xPdx nanoparticle composition dependence in CO oxidation by oxygen: catalytic activity enhanceme", PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, vol. 13, JPN6017044736, 2011, pages 2556 - 2562, XP055293599, ISSN: 0003809088, DOI: 10.1039/C0CP01858A *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018128250A1 (en) 2017-12-26 2019-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha A method of manufacturing an exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying catalyst
JP2019111511A (en) * 2017-12-26 2019-07-11 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of catalyst for exhaust gas purification, and catalyst for exhaust gas purification
US10967366B2 (en) 2017-12-26 2021-04-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for producing exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying catalyst
JP7020110B2 (en) 2017-12-26 2022-02-16 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of catalyst for exhaust gas purification and catalyst for exhaust gas purification
CN108736030A (en) * 2018-05-17 2018-11-02 福州大学 A kind of porous no C catalyst of used in proton exchange membrane fuel cell and preparation method thereof
CN108736030B (en) * 2018-05-17 2020-12-25 福州大学 Porous carbon-free catalyst for proton exchange membrane fuel cell and preparation method thereof
JP2020099840A (en) * 2018-12-19 2020-07-02 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP7099304B2 (en) 2018-12-19 2022-07-12 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP7444762B2 (en) 2020-07-28 2024-03-06 トヨタ自動車株式会社 Catalyst and exhaust gas purification device

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