JP2017164735A - 排ガス浄化触媒及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記パラジウム粒子の粒子径が10nm以上であり、そして
X線回折分析により測定した前記パラジウムの合金化率が45%以下であることを特徴とする、前記触媒。
前記ロジウム粒子がセリア・ジルコニア複合酸化物から成る担体粒子に担持されている、[2]に記載の触媒。
基体上に、前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
該触媒層を有する基体を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。
粒子径:レーザー回折散乱法によって測定したメディアン径として、好ましくは1〜10μm、より好ましくは4〜7μm
BET比表面積:吸着媒にN2を用いた測定値として、好ましくは10〜300m2/g、より好ましくは30〜150m2/g
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
基体上に、第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
触媒層を有する基体を焼成する工程
を含む方法。
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含む方法。
第1の製造方法に使用する、Pd粒子を担持する第1の担体粒子、及びRh粒子を担持する第2の担体粒子としては、それぞれ、上記に説明したものから選択して用いることができる。
第2の製造方法における第1の材料を製造する工程は、第1の製造方法の場合と同様に行うことができる。第2の材料は、第1の製造方法の場合と同様に製造されてよい。
アルミナ:BET比表面積:100m2/g、平均粒径:30μm
CZ:セリア・ジルコニア複合酸化物、BET比表面積:50m2/g、平均粒径:5μm
以下の実施例1〜12及び比較例1では、Pd及びRhの濃度(担持量)を一定に維持したうえで、Pd及びRhの初期粒子径が、耐久後のPd粒子の粗大化率及び合金化率、並びに触媒性能に及ぼす影響を調べた。
アルミナを硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によりPd(0.5)/Al2O3を調製し、5体積%CO(N2バランス)雰囲気下、900℃において20時間加熱してPd粒子を成長させた。同様に、CZを塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によりRh(0.1)/CZを調製し、10体積%酸素(N2バランス)雰囲気下、900℃において1時間加熱してRh粒子を成長させた。
上記実施例1と同様にして調製したPd(0.5)/Al2O3及びRh(0.1)/CZについて、Pd粒子及びRh粒子を成長させる際の加熱条件を、それぞれ、表1に示したとおりとした他は実施例1と同様にして、基材上に触媒層を有する触媒を調製した。表1における耐久条件中の「−」は、当該欄に相当する耐久を行わなかったことを示す。
各実施例及び比較例で調製した触媒の触媒層を少量掻き取り、リガク社製のX線回折測定装置を用いて得られたチャートにおけるPdピークの半値幅から、計算により求めた。
各実施例及び比較例で調製した触媒の触媒層を少量掻き取り、400℃において、O2(20体積%)−He(バランス)環境下の酸化処理、及びCO(20体積%)−He(バランス)環境下の還元処理を、この順で交互に15分間ずつ2サイクル行った。次いで、He100%ガスでパージして50℃まで降温した後、CO(10体積%)−He(バランス)ガスをパルス的に導入してCO吸着を行った。このときのCO吸着量Vから、上記で得られたパラジウムの粒径dPd(nm)から下記数式(1)によって算出したPdによるCO吸着分VPdを差し引き、RhによるCO吸着量VRhを得た(数式(2))。
上記Pdの粒子径及びRhの粒子径は、それぞれ、下記の条件下における耐久試験の実施前後に測定し、耐久試験前後の粗大化率(単位=倍)を下記数式(5)により算出した。この値を、表2に合わせて示した。
粗大化率={(耐久試験後の粒子径)−(耐久試験前の粒子径)}/(耐久試験前の粒子径) (5)
(1)耐久試験
各実施例及び比較例で調製した触媒を直径30mm及び長さ50mmのサイズにくり抜き、導入ガス温度を1,000℃として、O2(10体積%)、N2(90体積%)、及び流量1L/分の酸化処理と、CO(5体積%)、N2(95体積%)、及び流量1L/分の還元処理とを、この順で交互に5分ずつ繰り返す方法により、5時間の耐久試験を行った。
上記耐久試験後の触媒の触媒層を少量掻き取り、リガク社製のX線回折測定装置を用いてPdピークの位置を調べた。2θ=40°付近のPd(111)面のピーク位置が、Pd参照(2θ=40.12°)及びRh参照(2θ=41.07°)に対して相対的にどのような位置にあるかによって、Pdの合金化率を推定した。ここで、Pd(111)面のピーク位置がPd参照と一致した場合には合金化率=0%とし、Rh参照と一致した場合には合金化率=100%とし、これらの中間であった場合には、ピーク位置のシフト量に比例して合金化率を算出した。例えば、ピーク位置がPd参照とRh参照との中間であった場合には、合金化率50%とした。
上記各実施例及び比較例で調製した触媒をモデル的な排ガス流通試験装置に組み込んで、実使用を想定した加速試験を行った。
以下の実施例14〜23では、Pd及びRhの初期粒子径を一定とし、且つPd濃度(担持率)及びRh濃度(担持率)をそれぞれ変量として、各種評価結果に対する各触媒金属濃度の影響を調べた。
Pd/Al2O3及びRh/CZを調製する際の浸漬条件、及び粒子成長条件を、それぞれ、表3に記載のとおりに変更した他は、実施例1と同様にして基材上に触媒層を有する触媒を調製した。
以下の実施例24及び25では、担体の種類が触媒活性に及ぼす影響を調べた。
CZを硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によりPd(0.5)/CZを調製し、CO雰囲気下、1,000℃において10時間加熱してPd粒子を成長させた。同様に、アルミナを塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によりRh(0.1)/CZを調製し、10体積%酸素(N2バランス)雰囲気下、900℃において5時間加熱してPh粒子を成長させた。これら粒子成長後の担持物を使用した他は実施例1と同様の手法により、基体上にPd0.5g/L、Rh0.1g/L、CZ100g/L、及びAl2O3100g/Lの触媒層を有する触媒を得た。
重量比1:1のアルミナ及びCZを混合し、得られた混合物を硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によってPd(0.5)/(Al2O3+CZ)を調製し、CO雰囲気下、1,000℃において10時間加熱して、Pd粒子を成長させた。重量比1:1のアルミナ及びCZを混合し、得られた混合物を塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によってRh(0.1)/(Al2O3+CZ)を調製し、10体積%酸素(N2バランス)雰囲気下、900℃において5時間加熱してRh粒子を成長させた。
Claims (9)
- パラジウム粒子、ロジウム粒子、及び担体粒子を含む触媒層を有する排ガス浄化触媒であって、
前記パラジウム粒子の粒子径が10nm以上であり、そして
X線回折分析により測定した前記パラジウムの合金化率が45%以下であることを特徴とする、前記触媒。 - 前記パラジウム粒子と前記ロジウム粒子とが、それぞれ別個の担体粒子上に担持されている、請求項1に記載の触媒。
- 前記パラジウム粒子がアルミナから成る担体粒子に担持されており、
前記ロジウム粒子がセリア・ジルコニア複合酸化物から成る担体粒子に担持されている、請求項2に記載の触媒。 - 前記ロジウム粒子の粒子径が0.7〜10nmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒。
- 前記触媒層が基体上に存在する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の触媒。
- 前記触媒層が基体の一部を構成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の触媒。
- 第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
基体上に、前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
該触媒層を有する基体を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。 - 第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。 - 前記第2の材料が、前記第2の担体粒子にロジウム前駆体を接触させた後に酸化雰囲気下で加熱してロジウム粒子を成長させる工程を経て製造されたものである、請求項7又は8に記載の方法。
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