JP2017185459A - Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same and exhaust gas purification method using the same - Google Patents

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Satoru Kato
悟 加藤
山口 聡
Satoshi Yamaguchi
山口  聡
豪 濱口
Takeshi Hamaguchi
豪 濱口
寿幸 田中
Toshiyuki Tanaka
寿幸 田中
譲太 山内
Jota Yamauchi
譲太 山内
林 高弘
Takahiro Hayashi
高弘 林
井部 将也
Masaya Ibe
将也 井部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purification catalyst excellent in catalytic performance such as NOx purification performance in a low temperature range and the like.SOLUTION: The exhaust gas purification catalyst comprises a base material and a catalyst-coated layer containing catalyst particles formed on the surface of the base material. Fibrous pores having an average value of an equivalent circle diameter of 8 μm or more with regard to pores in a cross-sectional image of a catalyst-coated layer cross-section perpendicular to an exhaust gas flow direction of the base material and having a pore length of 15 μm or more with regard to a length parallel to an exhaust gas flow direction of the base material are formed in the catalyst-coated layer. The fibrous pores are flat fibrous pores which have an average value of minor axis of pore in the cross-sectional image within the range of 8 to 15 μm, an average value of a prolate axial ratio (major axis/minor axis) of pore in the cross-sectional image of 2 to 5 and has an average value of an aspect ratio (length/minor axis) based on the minor axis of pore in the cross-sectional image within the range of 2 to 10. The proportion of the flat fibrous pores in the apparent volume of the catalyst-coated layer is 0.6 to 6 vol.%.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst, a method for producing the same, and an exhaust gas purification method using the same.

従来から、自動車等に搭載される排ガス浄化用触媒として、排気ガス中に含まれる有害ガス(炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx))等の有害成分を浄化するために、三元触媒や酸化触媒、NOx吸蔵還元型触媒等が開発されている。そして、近年の環境意識の高まりから、自動車等から排出される排ガス規制がより一層強化されており、それに伴いこれら触媒の改良が進められている。   Conventionally, as a catalyst for exhaust gas purification mounted on automobiles, etc., harmful components such as harmful gases (hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NOx)) contained in exhaust gas are purified. For this purpose, a three-way catalyst, an oxidation catalyst, a NOx occlusion reduction type catalyst, and the like have been developed. Due to the recent increase in environmental awareness, regulations on exhaust gases emitted from automobiles and the like have been further strengthened, and improvements in these catalysts have been promoted accordingly.

このような排ガス浄化用触媒として、特開2012−240027号公報(特許文献1)には、触媒層を備える排ガス浄化用触媒であって、前記触媒層内には複数の空隙が存在し、前記空隙の断面の縦横比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2以上であり、前記触媒層における空隙の割合が15vol%以上30vol%以下であり、前記触媒層の最厚部における厚さが150μm以下である排ガス浄化用触媒が開示されており、その排ガス浄化用触媒を得る方法として断面の縦横比(D/L)に関する頻度分布の最頻値が2以上である炭素化合物材を用いる方法が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されている排ガス浄化用触媒においては、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能に関して必ずしも十分なものではなかった。   As such an exhaust gas purification catalyst, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-240027 (Patent Document 1) is an exhaust gas purification catalyst provided with a catalyst layer, and a plurality of voids exist in the catalyst layer, The mode of frequency distribution regarding the aspect ratio (D / L) of the cross section of the void is 2 or more, the void ratio in the catalyst layer is 15 vol% or more and 30 vol% or less, and the thickness in the thickest portion of the catalyst layer An exhaust gas purification catalyst having a length of 150 μm or less is disclosed, and as a method for obtaining the exhaust gas purification catalyst, a carbon compound material having a mode of frequency distribution relating to the aspect ratio (D / L) of the cross section of 2 or more is used. The method used is disclosed. However, the exhaust gas purifying catalyst disclosed in Patent Document 1 is not necessarily sufficient with respect to catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region.

近年は、排ガス浄化用触媒に対する要求特性が益々高まっており、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能に優れた排ガス浄化用触媒が求められるようになってきた。   In recent years, required characteristics for exhaust gas purification catalysts have been increasing, and an exhaust gas purification catalyst having excellent catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region has been demanded.

特開2012−240027号公報JP 2012-240027 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能に優れた排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has an exhaust gas purification catalyst excellent in catalytic performance such as NOx purification performance in a low temperature range, a method for producing the same, and an exhaust gas purification method using the same. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、金属酸化物粒子と、貴金属原料と、特定の寸法を有する断面が扁平形状の繊維状有機物とを混合して触媒スラリーを作製し、これを基材の表面に塗布して触媒スラリー層を形成した後に焼成せしめて前記扁平繊維状有機物の少なくとも一部を除去することにより、特定の寸法を有する断面が扁平形状の繊維状細孔が触媒コート層に形成されている排ガス浄化用触媒が得られるようになり、かかる排ガス浄化用触媒においては、低温域であってもNOxが効率よく吸蔵及び還元されるようになり、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have mixed a metal oxide particle, a noble metal raw material, and a fibrous organic substance having a flat cross section having a specific dimension to obtain a catalyst slurry. Fabricate and apply this to the surface of the substrate to form a catalyst slurry layer, and then calcinate to remove at least a portion of the flat fibrous organic matter, so that the cross section having a specific dimension is a flat fibrous shape An exhaust gas purifying catalyst having pores formed in the catalyst coat layer can be obtained. In such an exhaust gas purifying catalyst, NOx can be efficiently occluded and reduced even in a low temperature range. It has been found that the catalyst performance such as NOx purification performance in the region is improved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、基材と、該基材の表面に形成された触媒粒子を含有する触媒コート層とを備えており、
前記基材の排ガスの流れ方向に垂直な触媒コート層断面の断面画像における細孔の円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記基材の排ガスの流れ方向に平行な細孔の長さが15μm以上である繊維状細孔が前記触媒コート層に形成されており、
前記繊維状細孔が、前記断面画像における細孔の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、前記断面画像における細孔の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、前記断面画像における細孔の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が2〜10の範囲内である扁平繊維状細孔である、
ことを特徴とするものである。
That is, the exhaust gas-purifying catalyst of the present invention includes a base material and a catalyst coat layer containing catalyst particles formed on the surface of the base material.
The average value of the equivalent circle diameters of the pores in the cross-sectional image of the cross section of the catalyst coat layer perpendicular to the exhaust gas flow direction of the base material is 8 μm or more and the length of the pores parallel to the exhaust gas flow direction of the base material is Fibrous pores having a size of 15 μm or more are formed in the catalyst coat layer,
The fibrous pores have an average value of the minor axis of the pores in the cross-sectional image in the range of 8 to 15 μm, and the average value of the aspect ratio (major axis / minor axis) of the pores in the sectional image is 2. Are flat fibrous pores having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 2 to 10 based on the minor axis of the pores in the cross-sectional image.
It is characterized by this.

本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記触媒コート層のX線CTにより測定した空隙率が15〜45容量%の範囲内であること、及び/又は、前記触媒コート層の見かけ容積に対する前記扁平繊維状細孔の占める割合が0.1〜6容量%の範囲内であることが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the porosity measured by X-ray CT of the catalyst coat layer is in the range of 15 to 45% by volume, and / or the flatness relative to the apparent volume of the catalyst coat layer. The ratio of the fibrous pores is preferably in the range of 0.1 to 6% by volume.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分が前記触媒粒子に更に担持されていることが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, at least one NOx occlusion component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba is further added to the catalyst particles. It is preferably supported.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、
金属酸化物粒子と、貴金属原料と、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内である扁平繊維状有機物とを混合して触媒スラリーを得る工程と、
前記触媒スラリーを基材の表面に塗布して触媒スラリー層を形成する工程と、
前記触媒スラリー層中の前記扁平繊維状有機物の少なくとも一部を除去して排ガス浄化用触媒を得る焼成工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
The method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises:
The average value of the equivalent circle diameter of the cross section is 8 μm or more, the average value of the short axis of the cross section is in the range of 8 to 15 μm, and the cross sectional length (long diameter / short) The average value of the diameter) is 2 to 5, and a flat fibrous organic material having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 10 to 100 based on the minor axis of the cross section is mixed. And obtaining a catalyst slurry,
Applying the catalyst slurry to a surface of a substrate to form a catalyst slurry layer;
A firing step of obtaining an exhaust gas purifying catalyst by removing at least a part of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry layer;
It is the method characterized by including.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記触媒スラリーにおける前記扁平繊維状有機物の配合量が、固形分換算で0.1〜9質量%の範囲内であることが好ましい。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry is preferably in the range of 0.1 to 9% by mass in terms of solid content.

また、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分の原料が前記触媒スラリーに更に添加されていることが好ましい。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the raw material of at least one NOx storage component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba is provided. It is preferable that the catalyst slurry is further added.

本発明の排ガス浄化方法は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に内燃機関から排出された排ガスを接触せしめて排ガスを浄化することを特徴とする排ガス浄化方法である。   The exhaust gas purifying method of the present invention is an exhaust gas purifying method characterized by purifying exhaust gas by bringing the exhaust gas discharged from the internal combustion engine into contact with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

なお、本発明の排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法によって上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。   The reason why the above object is achieved by the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the production method thereof, and the exhaust gas purification method using the same is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows.

すなわち、本発明においては、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内である断面が扁平形状の繊維状有機物を用いることにより、かかる扁平繊維状有機物に由来して、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が2〜10の範囲内である断面が扁平形状の繊維状細孔が触媒コート層に形成されるようになる。そのため、かかる扁平繊維状細孔が形成されていることによってNOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が促進されるようになるため、本発明によれば低温域であってもNOxが効率よく吸蔵及び還元されるようになり、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能が向上するものと本発明者らは推察する。   That is, in the present invention, the average value of the equivalent circle diameter of the cross section is 8 μm or more, the average value of the short diameter of the cross section is in the range of 8 to 15 μm, and the cross-sectional length (major axis / minor axis) is Use is made of a fibrous organic material having an average value of 2 to 5 and a flat cross-section in which the average value of the aspect ratio (length / minor axis) in the range of 10 to 100 based on the minor axis of the cross section is used. Accordingly, the average value of the minor axis of the cross section is within the range of 8 to 15 μm, and the average value of the oblateness ratio (major axis / minor axis) of the cross section is 2 to 5, derived from the flat fibrous organic matter. In addition, fibrous pores having a flat cross section with an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 2 to 10 based on the minor axis of the cross section are formed in the catalyst coat layer. become. Therefore, the formation of such flat fibrous pores facilitates the mass transfer of gas derived from fine pressure changes accompanying NOx storage and reduction. Even if it exists, the present inventors speculate that NOx is efficiently occluded and reduced, and that the catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region is improved.

本発明によれば、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能に優れた排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法を提供することを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide providing the exhaust gas purification catalyst excellent in catalyst performances, such as NOx purification performance in a low temperature range, its manufacturing method, and the exhaust gas purification method using the same.

X線CT測定用の試験片の作成方法の一例を示す概略図で、(A)はハニカム状の排ガス浄化用触媒からセルを一つ切り出した状態を示す概略図、(B)はセルを水平に軸方向に切断する位置を点線で示す概略図、(C)は(B)に示す点線の位置で切断された部材をさらに縦に軸方向に切断する位置を示す概略図を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows an example of the preparation method of the test piece for X-ray CT measurement, (A) is the schematic which shows the state which cut out one cell from the honeycomb-shaped exhaust gas purification catalyst, (B) is a horizontal cell. Fig. 6 is a schematic diagram showing a position cut in the axial direction by a dotted line, and Fig. 8C is a schematic diagram showing a position where the member cut at the position of the dotted line shown in (B) is further cut in the axial direction. 図1に示す方法で得られたX線CT測定用の試験片を示す概略図である。It is the schematic which shows the test piece for X-ray CT measurement obtained by the method shown in FIG. 実施例1において得られた径方向連続断面画像のうちの1枚を示す断面図(断面画像)である。It is sectional drawing (sectional image) which shows one sheet among the radial direction continuous cross-section images obtained in Example 1. FIG. 図3に示す径方向連続断面画像において円相当径が8μm以上の細孔を抽出した状態を示す断面図(断面画像)である。FIG. 4 is a cross-sectional view (cross-sectional image) showing a state in which pores having an equivalent circle diameter of 8 μm or more are extracted from the radial-direction continuous cross-sectional image shown in FIG. 3. (A)は細孔の長径の求め方を示す概略図であり、(B)は細孔の短径の求め方を示す概略図である(三谷商事社製、「二次元画像解析ソフトWinROOF」のマニュアルから引用)。(A) is a schematic diagram showing how to determine the major axis of the pores, and (B) is a schematic diagram showing how to determine the minor axis of the pores (Mitani Corporation, “two-dimensional image analysis software WinROOF”). Quoted from the manual). 細孔のフェレ角の求め方を示す概略図である(三谷商事社製、「二次元画像解析ソフトWinROOF」のマニュアルから引用)。It is the schematic which shows how to obtain | require the Ferre angle of a pore (it quotes from the manual of Mitani Corporation, "two-dimensional image analysis software WinROOF"). 実施例2で得られた一つの試験片についての解析結果であって、一枚目の連続断面画像からの距離を横軸とし、各断面画像の左端からの距離を縦軸としたグラフである。It is the analysis result about one test piece obtained in Example 2, Comprising: It is a graph which made the distance from the continuous slice image of the 1st sheet the horizontal axis, and made the distance from the left end of each cross-sectional image the vertical axis. . 実施例2で得られた一つの試験片についての解析結果であって、一枚目の連続断面画像からの距離を横軸とし、細孔の円相当径を縦軸としたグラフである。It is the analysis result about one test piece obtained in Example 2, Comprising: It is the graph which made the distance from the continuous cross-section image of the 1st sheet the horizontal axis, and made the equivalent circle diameter of the pore the vertical axis. 実施例で用いた扁平繊維状有機物の原料とした有機繊維の断面の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the cross section of the organic fiber used as the raw material of the flat fibrous organic substance used in the Example. 実施例で用いた扁平繊維状有機物の断面の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the cross section of the flat fibrous organic substance used in the Example. 実施例で用いた扁平繊維状有機物の側面の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the side surface of the flat fibrous organic substance used in the Example. 実施例で用いた扁平繊維状有機物の断面の長径の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the major axis of the cross section of the flat fibrous organic substance used in the Example. 実施例で用いた扁平繊維状有機物の繊維長の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the fiber length of the flat fibrous organic substance used in the Example. 実施例1〜3及び比較例1で得られた触媒における触媒コート層のLog微分細孔容積分布を示すグラフである。2 is a graph showing Log differential pore volume distribution of a catalyst coat layer in the catalysts obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1〜3及び比較例1により得られた触媒における添加した扁平繊維状有機物(断面の円相当径の平均値:12μm(φ12))の添加量とNOx浄化率との関係を示すグラフであり、It is a graph which shows the relationship between the addition amount of the added flat fibrous organic substance (average value of equivalent circle diameter of a cross section: 12 μm (φ12)) and the NOx purification rate in the catalysts obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Yes, 実施例1及び比較例1〜3により得られた触媒における添加した扁平繊維状有機物の断面の円相当径の平均値(断面積相当径)とNOx浄化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the average value (cross-sectional area equivalent diameter) of the cross-sectional equivalent diameter of the cross-section of the flat fibrous organic substance added in the catalyst obtained by Example 1 and Comparative Examples 1-3, and a NOx purification rate.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

[排ガス浄化用触媒]
本発明の排ガス浄化用触媒は、基材と、該基材の表面に形成された触媒粒子を含有する触媒コート層とを備えており、
前記基材の排ガスの流れ方向に垂直な触媒コート層断面の断面画像における細孔の円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記基材の排ガスの流れ方向に平行な細孔の長さが15μm以上である繊維状細孔が前記触媒コート層に形成されており、
前記繊維状細孔が、前記断面画像における細孔の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、前記断面画像における細孔の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、前記断面画像における細孔の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が2〜10の範囲内である扁平繊維状細孔である、
ことを特徴とするものである。このような排ガス浄化用触媒とすることにより、低温域であってもNOxが効率よく吸蔵及び還元されるようになり、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能を向上させることが可能となる。
[Exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a base material, and a catalyst coat layer containing catalyst particles formed on the surface of the base material,
The average value of the equivalent circle diameters of the pores in the cross-sectional image of the cross section of the catalyst coat layer perpendicular to the exhaust gas flow direction of the base material is 8 μm or more and the length of the pores parallel to the exhaust gas flow direction of the base material is Fibrous pores having a size of 15 μm or more are formed in the catalyst coat layer,
The fibrous pores have an average value of the minor axis of the pores in the cross-sectional image in the range of 8 to 15 μm, and the average value of the aspect ratio (major axis / minor axis) of the pores in the sectional image is 2. Are flat fibrous pores having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 2 to 10 based on the minor axis of the pores in the cross-sectional image.
It is characterized by this. By using such an exhaust gas purification catalyst, NOx is efficiently occluded and reduced even in a low temperature range, and it is possible to improve catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range.

(基材)
本発明の排ガス浄化用触媒における基材は、特に制限されず、排ガス浄化用触媒の基材として用いることが可能な公知の基材が使用でき、ハニカム形状の基材であることが好ましい。このようなハニカム形状の基材としては、特に制限されず、排ガス浄化用触媒の基材として用いることが可能な公知のハニカム形状の基材が使用でき、具体的には、ハニカム形状のモノリス基材(ハニカムフィルタ、高密度ハニカム等)等が好適に採用される。また、このような基材の材質も特に制限されず、コージエライト、炭化ケイ素、シリカ、アルミナ、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。これらの中でも、コストの観点から、コージエライトであることが好ましい。
(Base material)
The base material in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is not particularly limited, and a known base material that can be used as the base material of the exhaust gas purification catalyst can be used, and a honeycomb-shaped base material is preferable. Such a honeycomb-shaped substrate is not particularly limited, and a known honeycomb-shaped substrate that can be used as a substrate for an exhaust gas purifying catalyst can be used. Specifically, a honeycomb-shaped monolith substrate can be used. A material (honeycomb filter, high-density honeycomb, etc.) is preferably employed. In addition, the material of such a base material is not particularly limited, and a base material made of ceramics such as cordierite, silicon carbide, silica, alumina, mullite, or a base material made of metal such as stainless steel including chromium and aluminum is preferable. Adopted. Among these, cordierite is preferable from the viewpoint of cost.

(触媒コート層)
本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層は、前記基材の表面に形成されており、触媒粒子を含有するものであり、触媒粒子からなるものであることが好ましく、触媒粒子からなる多孔質のものが特に好ましい。
(Catalyst coat layer)
The catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is formed on the surface of the substrate, contains catalyst particles, preferably consists of catalyst particles, and is made of porous catalyst particles. Are particularly preferred.

このような触媒コート層の触媒粒子としては、排ガスに対する浄化性能を有するものであれば特に制限されず、具体的には、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、酸化セリウム(CeO、セリア)、酸化ジルコニウム(ZrO、ジルコニア)、酸化チタン(TiO、チタニア)、酸化珪素(SiO、シリカ)、酸化イットリウム(Y、イットリア)、酸化ネオジム(Nd)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)等の酸化物又はこれらの複合酸化物等からなる触媒基材粒子(酸化物粒子(好ましくは、多孔質酸化物粒子))に貴金属が担持されたものを使用することができる。 The catalyst particles of such a catalyst coat layer are not particularly limited as long as they have a purification performance against exhaust gas, and specifically, aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina), cerium oxide (CeO 2 , ceria). ), Zirconium oxide (ZrO 2 , zirconia), titanium oxide (TiO 2 , titania), silicon oxide (SiO 2 , silica), yttrium oxide (Y 2 O 3 , yttria), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), oxide A catalyst base particle (oxide particles (preferably porous oxide particles)) made of an oxide such as zinc (ZnO) or magnesium oxide (MgO) or a composite oxide thereof or the like is used. Can be used.

貴金属としては、特に制限されないが、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)及びルテニウム(Ru)からなる群から選択される少なくとも1種のものを用いることが好ましい。これらの中でも、触媒性能という観点から、Pt、Rh、Pd、Ir及びRuからなる群から選択される少なくとも一種がより好ましく、Pt、Rh及びPdからなる群から選択される少なくとも一種が特に好ましい。   The noble metal is not particularly limited, but is selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), and ruthenium (Ru). It is preferable to use at least one kind. Among these, from the viewpoint of catalyst performance, at least one selected from the group consisting of Pt, Rh, Pd, Ir and Ru is more preferable, and at least one selected from the group consisting of Pt, Rh and Pd is particularly preferable.

貴金属の担持量は、特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよい。このような貴金属の担持量としては、金属換算で、前記触媒基材粒子(酸化物粒子)の100質量部に対して0.01〜10質量部であることが好ましく、0.01〜5質量部であることがより好ましい。このような貴金属の担持量が、前記下限未満では触媒活性が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えて貴金属を担持しても触媒活性が飽和するとともにコストが上昇する傾向にある。   The amount of the noble metal supported is not particularly limited, and it may be appropriately supported according to the intended design. The amount of such noble metal supported is preferably 0.01 to 10 parts by weight, and 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the catalyst base particles (oxide particles). More preferably, it is a part. If the amount of the noble metal supported is less than the lower limit, the catalytic activity tends to be insufficient. On the other hand, even if the noble metal is supported exceeding the upper limit, the catalytic activity is saturated and the cost tends to increase. .

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分が前記触媒粒子に更に担持されていることが好ましい。このようなリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)といったアルカリ金属元素や、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)といったアルカリ土類金属元素はNOx吸蔵能を有するものであり、前者であるアルカリ金属は比較的高温域におけるNOx吸蔵能が高い傾向にあり、他方、後者であるアルカリ土類金属は比較的低温域におけるNOx吸蔵能が高い傾向にある。そのため、両者を併用して用いてもよい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, at least one NOx occlusion component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba is further added to the catalyst particles. It is preferably supported. Such alkali metal elements as lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium ( Alkaline earth metal elements such as Sr) and barium (Ba) have NOx occlusion ability, and the former alkali metal tends to have higher NOx occlusion ability in a relatively high temperature range, while the latter alkaline earth metal element. The similar metals tend to have a high NOx storage capacity in a relatively low temperature range. Therefore, you may use both together.

このようなNOx吸蔵成分としては、熱安定性の観点から、Ba、Sr、K、Na及びLiからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。また、NOxの吸蔵量がより大きく、より優れたNOx浄化性能が発揮される傾向にあるという観点から、Ba及び/又はKを用いることがより好ましい。   Such NOx storage component is preferably at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, K, Na and Li from the viewpoint of thermal stability. Moreover, it is more preferable to use Ba and / or K from the viewpoint that the NOx occlusion amount is larger and the NOx purification performance tends to be exhibited.

NOx吸蔵成分の担持量は、特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよい。このようなNOx吸蔵成分の担持量としては、金属換算で、基材1リットル(単位容量)当たりの担持量が0.01〜0.5モル/Lであることが好ましく、0.03〜0.3モル/Lであることがより好ましい。前記NOx吸蔵成分の担持量が前記下限未満では、十分なNOx吸蔵性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、NOx吸蔵成分により細孔の閉塞や貴金属の被覆が発生して貴金属の活性やNOx浄化性能が低下する傾向にある。   The amount of the NOx occlusion component supported is not particularly limited, and a necessary amount may be appropriately supported according to the target design or the like. The supported amount of such NOx occlusion component is preferably 0.01 to 0.5 mol / L per 1 liter (unit volume) of the base material in terms of metal, 0.03 to 0 More preferably, it is 3 mol / L. If the amount of the NOx occlusion component is less than the lower limit, sufficient NOx occlusion performance tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the NOx occlusion component causes pore clogging or noble metal coating. Therefore, the activity of the precious metal and the NOx purification performance tend to decrease.

なお、本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層において「触媒粒子からなる」とは、前記触媒コート層が触媒粒子のみから構成されるもの、或いは、主として触媒粒子からなり、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含み構成されるものであることを意味する。他の成分としては、この種の用途の触媒コート層として用いられる他の金属酸化物や添加剤等を用いることができる。このような他の成分としては、具体的には、ランタン(La)、イットリウム(Y)、セリウム(Ce)等の希土類元素、鉄(Fe)等の遷移金属等の一種以上が挙げられる。   In the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, “consisting of catalyst particles” means that the catalyst coat layer is composed only of catalyst particles or mainly composed of catalyst particles, and the effects of the present invention are achieved. It means that it is configured to include other components within a range that does not deteriorate. As other components, other metal oxides and additives used as a catalyst coat layer for this type of application can be used. Specific examples of such other components include one or more of rare earth elements such as lanthanum (La), yttrium (Y), and cerium (Ce), and transition metals such as iron (Fe).

このような本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層としては、被覆量が前記基材1リットル(単位容量)当たり50〜300g/Lの範囲内であることが好ましい。前記被覆量が前記下限未満では、触媒粒子の触媒活性性能が十分に得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、圧力損失が増大し燃費が悪化する原因となる傾向にある。なお、このような触媒コート層の被覆量は、圧力損失と触媒性能と耐久性のバランスという観点から、前記基材1リットル(単位容量)当たり50〜250g/Lの範囲内であることがより好ましく、50〜200g/Lの範囲内であることが特に好ましい。   The catalyst coating layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention preferably has a coating amount in the range of 50 to 300 g / L per liter (unit volume) of the base material. When the coating amount is less than the lower limit, the catalytic activity of the catalyst particles tends to be insufficiently obtained. On the other hand, when the upper limit is exceeded, pressure loss increases and fuel consumption tends to deteriorate. The coating amount of the catalyst coat layer is more preferably in the range of 50 to 250 g / L per 1 liter (unit volume) of the base material from the viewpoint of a balance between pressure loss, catalyst performance, and durability. A range of 50 to 200 g / L is particularly preferable.

また、このような本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層としては、平均厚さが25〜160μmの範囲内であることが好ましい。前記平均厚さが前記下限未満では、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、排ガス等が通過する際の圧力損失が大きくなる傾向にある。なお、このような触媒コート層の平均厚さは、圧力損失と触媒性能と耐久性のバランスという観点から、30〜96μmの範囲内であることがより好ましく、32〜92μmの範囲内であることが特に好ましい。なお、「厚さ」とは、前記触媒コート層の基材の平坦部の中心に対して垂直な方向の長さ(高さ)を言う。なお、このような厚さは、前記触媒コート層を走査型電子顕微鏡写真(SEM)観察や光学顕微鏡観察等により求め、任意の10個以上の部分について厚さを測定し、「平均厚さ」はその厚さの平均値を算出することにより測定することができる。   The catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention preferably has an average thickness in the range of 25 to 160 μm. If the average thickness is less than the lower limit, sufficient catalyst performance tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the average thickness exceeds the upper limit, pressure loss when exhaust gas or the like passes tends to increase. The average thickness of the catalyst coat layer is more preferably in the range of 30 to 96 μm, more preferably in the range of 32 to 92 μm, from the viewpoint of a balance between pressure loss, catalyst performance, and durability. Is particularly preferred. The “thickness” refers to a length (height) in a direction perpendicular to the center of the flat portion of the base material of the catalyst coat layer. Such a thickness is obtained by observing the catalyst coat layer by scanning electron micrograph (SEM) observation, optical microscope observation, etc., and measuring the thickness of any 10 or more portions, and the “average thickness” Can be measured by calculating the average thickness.

さらに、このような本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層の触媒粒子の粒径としては、前記触媒コート層の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)観察による前記触媒粒子の断面積基準の累積粒度分布における累積15%径の値で3〜10μmの範囲内であることが好ましい。前記触媒粒子の粒径(断面積基準の累積15%径の値)が前記下限未満では、触媒コート層の空隙率が小さくなり、ガス拡散性が悪くなるため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒粒子内部におけるガス拡散抵抗が大きくなるため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。なお、このような触媒コート層の触媒粒子の粒径は、触媒コート層内及び触媒粒子内の拡散抵抗のバランス、スラリーのコート性という観点から、前記断面積基準の累積15%径の値で3〜9μmの範囲内であることがより好ましく、3〜7μmの範囲内であることが特に好ましい。   Furthermore, the particle diameter of the catalyst particles in the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is the cumulative value based on the cross-sectional area of the catalyst particles by scanning electron microscope (SEM) observation of the cross section of the catalyst coat layer. The cumulative 15% diameter value in the particle size distribution is preferably in the range of 3 to 10 μm. When the particle size of the catalyst particles (the value of the cumulative 15% diameter based on the cross-sectional area) is less than the lower limit, the porosity of the catalyst coat layer is reduced and the gas diffusibility is deteriorated, so that sufficient catalyst performance is difficult to obtain. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the gas diffusion resistance inside the catalyst particles increases, so that sufficient catalyst performance tends to be difficult to obtain. The particle diameter of the catalyst particles of the catalyst coat layer is a cumulative 15% diameter value based on the cross-sectional area from the viewpoint of the balance of diffusion resistance in the catalyst coat layer and the catalyst particles and the coatability of the slurry. More preferably, it is in the range of 3-9 μm, particularly preferably in the range of 3-7 μm.

なお、このような触媒粒子の粒径(断面積基準の累積15%径の値)は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察により測定することができる。具体的には、例えば、排ガス浄化用触媒をエポキシ樹脂等で包埋し、基材(ハニカム形状の基材)の径方向に切断した断面の走査型顕微鏡(SEM)観察(倍率:700〜1500倍、画素分解能:0.2mm/pixel(画素)以上)を行い、触媒粒子の断面積基準の累積粒度分布における累積15%径の値を算出する。なお、触媒粒子の累積15%径とは、触媒粒子サイズ(断面積)の大きいものから触媒粒子の断面積をカウントしたときに、触媒粒子の断面積の和が断面積0.3μm未満の細孔を除いた触媒コート層の断面積全体の15%(面積基準積算頻度が15%)に相当するときの触媒粒子の粒径(以下「D15」と記載することがある)を意味する。このような観察は、触媒コート層の基材平坦部に対して水平方向に200μm以上、かつ、基材平坦部に対して垂直方向に25μm以上からなる四角形の領域について行い求めることができる。なお、粒径とは、断面が円形でない場合には最小外接円の直径をいう。 The particle size of such catalyst particles (the value of the cumulative 15% diameter based on the cross-sectional area) can be measured by observation with a scanning electron microscope (SEM). Specifically, for example, an exhaust gas purification catalyst is embedded with an epoxy resin or the like, and a cross section cut in the radial direction of a base material (honeycomb-shaped base material) is observed with a scanning microscope (SEM) (magnification: 700 to 1500). Double, pixel resolution: 0.2 mm / pixel (pixel) or more), and the value of the cumulative 15% diameter in the cumulative particle size distribution based on the cross-sectional area of the catalyst particles is calculated. The cumulative 15% diameter of the catalyst particles means that the sum of the cross-sectional areas of the catalyst particles is less than 0.3 μm 2 when the cross-sectional area of the catalyst particles is counted from those having a large catalyst particle size (cross-sectional area). This means the particle size of the catalyst particles (hereinafter sometimes referred to as “D15”) when it corresponds to 15% of the entire cross-sectional area of the catalyst coat layer excluding the pores (the area standard integration frequency is 15%). Such observation can be obtained by obtaining a rectangular region of 200 μm or more in the horizontal direction with respect to the substrate flat portion of the catalyst coat layer and 25 μm or more in the direction perpendicular to the substrate flat portion. The particle diameter means the diameter of the minimum circumscribed circle when the cross section is not circular.

また、このような本発明の排ガス浄化用触媒における前記触媒コート層の空隙率としては、X線CTにより測定した空隙率で15〜45容量%の範囲内であることが好ましい。前記空隙率が前記下限未満では、ガス拡散性が悪くなるため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、拡散性が大きすぎることにより、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。なお、このような触媒コート層の空隙率は、ガス拡散性と触媒性能のバランスという観点から、15〜40容量%の範囲内であることが好ましく、20〜40容量%の範囲内であることが特に好ましい。   The porosity of the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is preferably in the range of 15 to 45% by volume as measured by X-ray CT. If the porosity is less than the lower limit, gas diffusibility is deteriorated, so that sufficient catalyst performance tends to be difficult to obtain.On the other hand, if the upper limit is exceeded, the diffusivity is too large, and the catalyst active point The ratio of the gas that passes through the coating layer without contact increases, and it tends to be difficult to obtain sufficient catalyst performance. The porosity of the catalyst coat layer is preferably in the range of 15 to 40% by volume, preferably in the range of 20 to 40% by volume, from the viewpoint of the balance between gas diffusibility and catalyst performance. Is particularly preferred.

さらに、このような本発明の排ガス浄化用触媒における前記触媒コート層としては、水銀圧入法により測定した細孔径分布において、少なくとも2個のピークが存在し、これらのピークのうちの最頻値の細孔径が最も大きいピーク(第一ピーク)の最頻値の細孔径が0.4〜10μmの範囲内であることが好ましい。前記第一ピークの最頻値の細孔径が前記下限未満では、ガスの拡散性が不十分なため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。   Further, as the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, there are at least two peaks in the pore size distribution measured by the mercury intrusion method, and the mode value of these peaks The mode pore diameter of the peak having the largest pore diameter (first peak) is preferably in the range of 0.4 to 10 μm. If the pore diameter of the mode value of the first peak is less than the lower limit, gas diffusibility is insufficient, so that sufficient catalytic performance tends to be difficult to be obtained. The ratio of the gas that passes through the coat layer without coming into contact with the point increases, and it tends to be difficult to obtain sufficient catalyst performance.

本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層においては、前記基材の排ガスの流れ方向に垂直な触媒コート層断面の断面画像における細孔の円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記基材の排ガスの流れ方向に平行な細孔の長さが15μm以上である繊維状細孔が形成されていることが必要である。そして、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記繊維状細孔が、断面が扁平形状の繊維状細孔となっている必要がある。   In the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the average value of the equivalent circle diameters of the pores in the cross-sectional image of the cross section of the catalyst coat layer perpendicular to the flow direction of the exhaust gas of the substrate is 8 μm or more. It is necessary to form fibrous pores having a length of pores of 15 μm or more parallel to the flow direction of the exhaust gas. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the fibrous pores need to be fibrous pores having a flat cross section.

このように本発明の排ガス浄化用触媒においては、先ず、触媒コート層に前記円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記長さが15μm以上である繊維状細孔が形成されていることが必要がある。触媒コート層にこのような比較的大きな繊維状細孔が形成されていないと、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分な速度で進行しないため、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が得られない。   Thus, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, first, fibrous pores having an average value of the equivalent circle diameter of 8 μm or more and the length of 15 μm or more are formed in the catalyst coat layer. There is a need. If such a relatively large fibrous pore is not formed in the catalyst coat layer, the mass transfer of the gas resulting from the fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction will not proceed at a sufficient rate, Improvement in catalyst performance such as NOx purification performance in can not be obtained.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、触媒コート層に形成されている前記繊維状細孔が、以下の条件(i)〜(iii):
(i)前記断面画像における細孔の短径に関し、前記繊維状細孔の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であること、
(ii)前記断面画像における細孔の扁長率(長径/短径)に関し、前記繊維状細孔の扁長率の平均値が2〜5であること、
(iii)前記断面画像における細孔の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)に関し、前記繊維状細孔のアスペクト比の平均値が2〜10の範囲内であること、
の全てを満たす断面が扁平形状(略楕円形状)の繊維状細孔となっていることが必要がある。触媒コート層に形成されている前記繊維状細孔がこのような扁平繊維状細孔となっていないと、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られない。
Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the fibrous pores formed in the catalyst coat layer have the following conditions (i) to (iii):
(I) Regarding the short diameter of the pores in the cross-sectional image, the average value of the short diameter of the fibrous pores is in the range of 8 to 15 μm.
(Ii) Regarding the aspect ratio (long diameter / short diameter) of the pores in the cross-sectional image, the average value of the aspect ratio of the fibrous pores is 2 to 5,
(Iii) Regarding the aspect ratio (length / minor axis) based on the minor axis of the pores in the cross-sectional image, the average aspect ratio of the fibrous pores is in the range of 2 to 10,
It is necessary that the cross section satisfying all of the above is a flat pore (substantially oval) fibrous pore. If the fibrous pores formed in the catalyst coat layer are not such flat fibrous pores, the mass transfer of gas derived from fine pressure changes accompanying NOx occlusion and reduction is sufficiently accelerated. Thus, the catalyst performance such as NOx purification performance in the low temperature region cannot be sufficiently improved.

前記条件(i)に関し、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記短径の平均値が8μm未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が阻害され、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が得られず、他方、15μmを超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られない。また、前記条件(i)に関する同様の観点から、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記短径の平均値は、10〜15μmの範囲内であることが特に好ましい。   With respect to the condition (i), when the average value of the minor diameter of the flat fibrous pores according to the present invention is less than 8 μm, mass transfer of gas resulting from fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction is inhibited, No improvement in catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range can be obtained. On the other hand, if it exceeds 15 μm, the ratio of gas passing through the coating layer without contacting the catalyst active point increases, and sufficient catalyst performance is obtained. Absent. Moreover, from the same viewpoint regarding the condition (i), the average value of the minor axis of the flat fibrous pores according to the present invention is particularly preferably in the range of 10 to 15 μm.

また、前記条件(ii)に関し、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記扁長率の平均値が2未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られず、他方、5を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られない。また、前記条件(ii)に関する同様の観点から、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記扁長率の平均値は、2.1〜4.5の範囲内であることが特に好ましい。   In addition, regarding the condition (ii), when the average value of the flattened pores of the flat fibrous pores according to the present invention is less than 2, the mass transfer of gas resulting from fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction is reduced. If not sufficiently promoted, catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region cannot be sufficiently improved. On the other hand, if it exceeds 5, the proportion of gas passing through the coating layer without contacting the catalyst active point increases. Therefore, sufficient catalyst performance cannot be obtained. Moreover, from the same viewpoint regarding the condition (ii), the average value of the oblateness ratio of the flat fibrous pores according to the present invention is particularly preferably in the range of 2.1 to 4.5.

さらに、前記条件(iii)に関し、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記アスペクト比の平均値が2未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られず、他方、10を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られない。また、前記条件(iii)に関する同様の観点から、本発明にかかる扁平繊維状細孔の前記アスペクト比の平均値は、2〜8の範囲内であることが特に好ましい。   Further, regarding the condition (iii), if the average value of the aspect ratio of the flat fibrous pores according to the present invention is less than 2, the mass transfer of gas derived from the fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction is sufficient. The catalyst performance such as NOx purification performance in the low temperature region is not sufficiently improved, and on the other hand, when it exceeds 10, the ratio of the gas passing through the coat layer without contacting the catalyst active point increases, Sufficient catalyst performance cannot be obtained. Moreover, from the same viewpoint regarding the condition (iii), the average value of the aspect ratio of the flat fibrous pores according to the present invention is particularly preferably in the range of 2-8.

本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記触媒コート層の見かけ容積に対する前記扁平繊維状細孔の占める割合が0.1〜6容量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜4容量%の範囲内であることがより好ましい。前記扁平繊維状細孔の占める割合が前記下限未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the ratio of the flat fibrous pores to the apparent volume of the catalyst coat layer is preferably in the range of 0.1 to 6% by volume, preferably 0.1 to 4% by volume. % Is more preferable. When the proportion of the flat fibrous pores is less than the lower limit, the mass transfer of gas derived from fine pressure changes accompanying NOx storage and reduction is not sufficiently promoted, and catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the proportion of gas that passes through the coat layer without contacting the catalytic active point increases, and sufficient catalytic performance tends to be difficult to obtain. It is in.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、触媒コート層の空隙全体に対して前記扁平繊維状細孔が占める割合が2〜8容量%の範囲内であることが好ましく、2〜7容量%の範囲内であることがより好ましい。前記扁平繊維状細孔の占める割合が前記下限未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the ratio of the flat fibrous pores to the entire voids of the catalyst coat layer is preferably in the range of 2 to 8% by volume, and 2 to 7% by volume. It is more preferable to be within the range. When the proportion of the flat fibrous pores is less than the lower limit, the mass transfer of gas derived from fine pressure changes accompanying NOx storage and reduction is not sufficiently promoted, and catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the proportion of gas that passes through the coat layer without contacting the catalytic active point increases, and sufficient catalytic performance tends to be difficult to obtain. It is in.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、触媒コート層における前記円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記長さが15μm以上である繊維状細孔の細孔密度が0.1〜6[×10−3個/100μm]の範囲内であることが好ましく、0.4〜5[×10−3個/100μm]の範囲内であることがより好ましい。前記繊維状細孔の細孔密度が前記下限未満では、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。 Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the pore density of the fibrous pores in which the average value of the equivalent circle diameter in the catalyst coat layer is 8 μm or more and the length is 15 μm or more is 0.1-6. preferably in the range of [× 10 -3 cells / 100 [mu] m 3], and more preferably in the range of 0.4 to 5 [× 10 -3 cells / 100 [mu] m 3]. When the pore density of the fibrous pores is less than the lower limit, mass transfer of gas derived from fine pressure changes accompanying NOx storage and reduction is not sufficiently promoted, and catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the proportion of gas that passes through the coat layer without contacting the catalytic active point increases, and sufficient catalytic performance tends to be difficult to obtain. It is in.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記触媒コート層に形成されている前記扁平繊維状細孔が、前記基材の排ガスの流れ方向に垂直な触媒コート層断面の断面画像における細孔の長手方向ベクトルと前記基材の平坦部の表面に平行な水平方向ベクトルとがなす角(フェレ角)の平均値が0〜40度の範囲内に配向していることが好ましい。このようにすることにより、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動がより促進され、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能がより向上する傾向にある。なお、前記フェレ角の平均値が前記上限を超えると、触媒コート層の水平方向におけるガスの物質移動が不十分となり、触媒性能の向上が十分に得られにくくなる傾向にある。また、前記フェレ角の平均値は、触媒性能という観点から、10〜30度の範囲内であることがより好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the flat fibrous pores formed in the catalyst coat layer are pores in a cross-sectional image of a cross section of the catalyst coat layer perpendicular to the exhaust gas flow direction of the substrate. It is preferable that the average value of the angle (Ferret angle) formed by the longitudinal vector and the horizontal vector parallel to the surface of the flat portion of the substrate is oriented within a range of 0 to 40 degrees. By doing in this way, the mass transfer of the gas resulting from the fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction is further promoted, and the catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region tends to be further improved. In addition, when the average value of the ferret angle exceeds the upper limit, the mass transfer of gas in the horizontal direction of the catalyst coat layer is insufficient, and it is difficult to sufficiently improve the catalyst performance. The average value of the ferret angle is more preferably in the range of 10 to 30 degrees from the viewpoint of catalyst performance.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記触媒コート層に形成されている前記扁平繊維状細孔が、その長さ方向ベクトルと前記基材の排ガスの流れ方向ベクトルとがなす角(円錐角)の角度基準の累積角度分布における累積80%角度の値で0〜40度の範囲内に配向していることが好ましい。このようにすることにより、排ガスの流れ方向(ハニカム形状の基材の軸方向)におけるガス拡散性が特に向上し、活性点の利用効率を向上させることができる傾向にある。なお、前記円錐角の累積80%角度の値が前記上限を超えると、ガス拡散性の軸方向の成分が不十分となり、活性点の利用効率が低下する傾向にある。また、前記円錐角の累積80%角度の値は、触媒性能という観点から、0〜30度の範囲内であることがより好ましい。   Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the flat fibrous pores formed in the catalyst coat layer have an angle (conical) formed by a length direction vector thereof and an exhaust gas flow direction vector of the base material. The angle is preferably in the range of 0 to 40 degrees with the value of the accumulated 80% angle in the angle-based cumulative angle distribution. By doing so, the gas diffusibility in the flow direction of the exhaust gas (the axial direction of the honeycomb-shaped substrate) is particularly improved, and the utilization efficiency of the active points tends to be improved. In addition, when the value of the cumulative 80% angle of the cone angle exceeds the upper limit, the axial component of the gas diffusibility becomes insufficient, and the utilization efficiency of the active point tends to decrease. The cumulative 80% cone angle value is more preferably in the range of 0 to 30 degrees from the viewpoint of catalyst performance.

(触媒コート層における扁平繊維状細孔の解析方法)
このような触媒コート層における「繊維状細孔の円相当径」、「繊維状細孔の長さ」、「扁平繊維状細孔の短径」、「扁平繊維状細孔の扁長率」、「扁平繊維状細孔のアスペクト比」、「扁平繊維状細孔の空隙率」、「扁平繊維状細孔のフェレ角」及び「円錐角の累積80%角度」は、X線CT、FIB−SEM等で得られる触媒コート層の細孔の二次元情報及び三次元情報から、以下のようにして、前記基材の排ガスの流れ方向(ハニカム状の基材の軸方向)に垂直な触媒コート層断面の断面画像(径方向断面画像)を解析することにより測定することができる。
(Analysis method of flat fibrous pores in the catalyst coating layer)
“Circular equivalent diameter of fibrous pores”, “Length of fibrous pores”, “Short diameter of flat fibrous pores”, “Vertical ratio of flat fibrous pores” in such a catalyst coating layer , “Aspect ratio of flat fibrous pores”, “porosity of flat fibrous pores”, “Ferret angle of flat fibrous pores” and “cumulative 80% angle of cone angle” are X-ray CT, FIB -From the two-dimensional information and three-dimensional information of the pores of the catalyst coat layer obtained by SEM or the like, the catalyst perpendicular to the exhaust gas flow direction of the substrate (the axial direction of the honeycomb substrate) is as follows. It can be measured by analyzing a cross-sectional image (radial cross-sectional image) of the coat layer cross-section.

具体的には、例えば、ハニカム状基材を用いた排ガス浄化用触媒についてX線CT分析により測定を行う場合、先ず、ハニカム状の触媒から図1(A)に示すようにセルを一つ切り出し、次いで、例えばエポキシ樹脂を用いて樹脂埋めした後に図1(B)に示す点線の位置で水平に軸方向に切断して図1(C)に示す形状の部材とし、次に、図1(C)に示す点線の位置で縦に軸方向に切断して図2に示す形状の試験片を得る。試験片の大きさは、測定対象となる触媒コート層のハニカム径方向断面の横(幅)が100μm以上、縦(高さ)が30μm以上、ハニカム軸方向の長さ(奥行)が400μm以上とし、試験片数は5以上とする。   Specifically, for example, when measuring an exhaust gas purification catalyst using a honeycomb substrate by X-ray CT analysis, first, one cell is cut out from the honeycomb catalyst as shown in FIG. Next, for example, the resin is filled with an epoxy resin, and then horizontally cut at the position of the dotted line shown in FIG. 1B to form the member shown in FIG. 1C. Next, FIG. A test piece having the shape shown in FIG. 2 is obtained by longitudinally cutting in the axial direction at the position of the dotted line shown in FIG. The size of the test piece is such that the width (width) of the cross section in the honeycomb radial direction of the catalyst coat layer to be measured is 100 μm or more, the length (height) is 30 μm or more, and the length (depth) in the honeycomb axial direction is 400 μm or more. The number of test pieces is 5 or more.

得られた試験片について、X線CT装置(理化学研究所、SPring−8(Super Photon ring−8)、ビームライン:豊田BL、ボクセル分解能:0.325μm/vox)を用いて測定し、得られたX線CT像から、図2に示す点線のようにハミカム径方向に平行な連続断面画像(径方向連続断面画像)を得る。なお、スライスピッチはボクセル分解能と同等の0.325μmとする。   The obtained test piece was measured using an X-ray CT apparatus (RIKEN, SPring-8 (Super Photoring-8), beam line: Toyota BL, voxel resolution: 0.325 μm / vox). From the obtained X-ray CT image, a continuous cross-sectional image (radial continuous cross-sectional image) parallel to the Hamicam radial direction is obtained as shown by the dotted line in FIG. The slice pitch is set to 0.325 μm, which is equivalent to the voxel resolution.

次に、X線CT分析により得られた径方向連続断面画像から、先ず市販の画像解析ソフトウェア(日本ビジュアルサイエンス社製、「解析ソフトEXFactAnalysis Particle/Pore」)の「Kringing機能」を用いて輝度を基準とする二値化を実施する。X線CT像から得られる連続断面画像において細孔は黒色で示されるため、輝度を基準とする二値化を実施することにより、細孔を容易に抽出することができる。   Next, from the radial direction cross-sectional image obtained by the X-ray CT analysis, first, brightness is obtained using the “Kringing function” of commercially available image analysis software (“analysis software EXFact Analysis Particle / Pore” manufactured by Nippon Visual Science Co., Ltd.). Perform binarization as a reference. Since the pores are shown in black in the continuous cross-sectional image obtained from the X-ray CT image, the pores can be easily extracted by performing binarization based on the luminance.

次いで、上記で二値化処理した後の径方向連続断面画像を基に、市販の画像解析ソフトウェア(Math to Market社製、「解析ソフトGeoDict」)を用いて画像解析を行い、細孔の三次元像を構築し、得られた細孔の三次元像から、径方向連続断面画像を再構築する(スライスピッチ:0.325μm)。このようにして再構築した径方向連続断面画像の一例(後述する実施例1において得られた径方向連続断面画像のうちの1枚)を図3に示す。図3において白い部分が細孔である。   Next, based on the radial continuous cross-sectional image after the binarization process described above, image analysis is performed using a commercially available image analysis software (Math to Market, “analysis software GeoDict”), and the tertiary of the pores. An original image is constructed, and a radial continuous cross-sectional image is reconstructed from the obtained three-dimensional image of the pores (slice pitch: 0.325 μm). FIG. 3 shows an example of the radial continuous cross-section image reconstructed in this way (one of the radial continuous cross-sectional images obtained in Example 1 described later). In FIG. 3, white portions are pores.

次に、このようにして再構築した径方向連続断面画像を基に、市販の画像解析ソフトウェア(三谷商事社製、「二次元画像解析ソフトWinROOF」)を用いて各断面画像における細孔構造解析を行う。すなわち、先ず、解析ソフトに付属のオープニング処理(繰り返し数5)及びクロージング処理(繰り返し数5)を実施した後、各細孔の輪郭内の面積を求め、各細孔と同一面積の粒径に相当する円相当径を求め、円相当径が8μm以上である細孔を抽出して解析対象とする。一例として、図3に示す径方向連続断面画像において円相当径が8μm以上の細孔を抽出した状態を図4に示す。図4において灰色で示した部分(矢印)が抽出された円相当径が8μm以上の細孔である。   Next, based on the radial continuous cross-section image reconstructed in this way, pore structure analysis in each cross-section image using commercially available image analysis software (“Two-dimensional image analysis software WinROOF” manufactured by Mitani Corporation) I do. That is, first, after performing the opening process (repetition number 5) and the closing process (repetition number 5) attached to the analysis software, the area within the contour of each pore is obtained, and the particle size of the same area as each pore is obtained. The equivalent circle equivalent diameter is obtained, and pores having an equivalent circle diameter of 8 μm or more are extracted and set as analysis targets. As an example, FIG. 4 shows a state where pores having an equivalent circle diameter of 8 μm or more are extracted from the radial continuous cross-sectional image shown in FIG. In FIG. 4, the portion (arrow) shown in gray is a pore with an equivalent circle diameter of 8 μm or more extracted.

続いで、このように抽出された円相当径が8μm以上の各細孔について、以下のようにして「長径」、「短径」、「扁長率」及び「フェレ角」を求める。すなわち、「長径」に関しては細孔の最小外接円を想定し、その最小外接円の直径に相当する図5(A)に示す絶対最大長を長径(a)として求める。また、「短径」に関しては、図5(A)に示した長径(a)ベクトルに平行な細孔の接線を2本想定し、図5(B)に示す長径に対する対格幅を短径(b)として求める。そして、このようにして求められた長径(a)及び短径(b)から、その細孔の「扁長率」が長径(a)/短径(b)の比として求められる。さらに、「フェレ角」に関しては、図6に示すように、図5(A)に示した長径(a)ベクトルと基材の平坦部の表面に平行な水平方向(H)ベクトルとがなす角度をフェレ角(θ)として求める。   Subsequently, for each of the pores with an equivalent circle diameter of 8 μm or more extracted as described above, “major axis”, “minor axis”, “flatness ratio”, and “Ferret angle” are obtained as follows. That is, regarding the “major axis”, the minimum circumcircle of the pore is assumed, and the absolute maximum length shown in FIG. 5A corresponding to the diameter of the minimum circumcircle is obtained as the major axis (a). As for the “minor axis”, two tangents of pores parallel to the vector of the major axis (a) shown in FIG. 5A are assumed, and the width corresponding to the major axis shown in FIG. Obtained as b). Then, from the major axis (a) and minor axis (b) obtained in this way, the “oblongation ratio” of the pore is obtained as the ratio of major axis (a) / minor axis (b). Further, regarding the “Ferret angle”, as shown in FIG. 6, the angle formed by the major axis (a) vector shown in FIG. 5A and the horizontal (H) vector parallel to the surface of the flat portion of the substrate. Is determined as the ferret angle (θ).

このような断面画像における細孔構造解析を全ての径方向連続断面画像について実施することにより、全ての断面画像において円相当径が8μm以上である細孔が抽出され、抽出された全ての細孔について長径、短径、扁長率及びフェレ角が求められる。   By performing the pore structure analysis in such cross-sectional images for all radial continuous cross-sectional images, pores having a circle-equivalent diameter of 8 μm or more are extracted in all cross-sectional images, and all the extracted pores The major axis, minor axis, aspect ratio, and ferret angle are required.

続いて、上記の解析をした全ての径方向連続断面画像を基に、細孔の三次元構造解析を行う。すなわち、細孔は三次元構造を持つため、同一の細孔に由来する断面画像が隣接する複数の断面画像において連続して観察される。一例として、後述する実施例2で得られた一つの試験片についての解析結果として、一枚目の連続断面画像からの距離を横軸とし、各断面画像の左端からの距離を縦軸としたグラフを図7に示す。また、同じ試験片についての解析結果として、一枚目の連続断面画像からの距離を横軸とし、細孔の円相当径を縦軸としたグラフを図8に示す。図7及び図8に示すように、解析領域(試験片)における全ての径方向連続断面画像を解析することにより、断面画像における円相当径の平均値が8μm以上でかつ基材の軸方向(基材の排ガスの流れ方向)の長さが15μm以上である繊維状細孔(図7においては1〜16に示す16本の繊維状細孔)が抽出される。   Subsequently, a three-dimensional structural analysis of the pores is performed based on all the radial continuous cross-sectional images analyzed as described above. That is, since the pores have a three-dimensional structure, cross-sectional images derived from the same pore are continuously observed in a plurality of adjacent cross-sectional images. As an example, as a result of analysis for one test piece obtained in Example 2 to be described later, the distance from the first continuous cross-sectional image is the horizontal axis, and the distance from the left end of each cross-sectional image is the vertical axis. A graph is shown in FIG. In addition, FIG. 8 shows a graph in which the horizontal axis represents the distance from the first continuous cross-sectional image and the vertical axis represents the equivalent circle diameter of the pores as the analysis result for the same test piece. As shown in FIGS. 7 and 8, by analyzing all the radial continuous cross-sectional images in the analysis region (test piece), the average value of the equivalent circle diameter in the cross-sectional image is 8 μm or more and the axial direction of the substrate ( Fibrous pores (16 fibrous pores indicated by 1 to 16 in FIG. 7) having a length of the exhaust gas flow direction of the substrate of 15 μm or more are extracted.

なお、このような解析の際に繊維状細孔が交差して観察される場合があるが、その場合は、細孔が交差していると認められる箇所は繊維状細孔から除外し、それぞれの細孔が独立した一本の細孔として繊維状細孔を抽出する。図7に示す6〜9の繊維状細孔はそのようにして抽出された4本の繊維状細孔である。   In addition, in such an analysis, fibrous pores may be observed intersecting, but in that case, the place where the pores are recognized to intersect is excluded from the fibrous pores, The fibrous pores are extracted as one independent pore. The fibrous pores 6 to 9 shown in FIG. 7 are the four fibrous pores extracted as described above.

そして、このように全ての径方向連続断面画像の解析により抽出された前記繊維状細孔のそれぞれについて予め求められている各断面画像における細孔の円相当径、長径、短径、扁長率及びフェレ角と、各繊維状細孔の長さとから、各繊維状細孔の短径(平均値)、各繊維状細孔の扁長率(平均値)、各繊維状細孔の短径基準のアスペクト比(平均値)、各繊維状細孔のフェレ角(平均値)及び各繊維状細孔の空隙(容積)が求められ、さらに、その試験片における全ての前記繊維状細孔について、短径の平均値、扁長率の平均値、短径基準のアスペクト比の平均値及びフェレ角の平均値が求められる。さらに、予め求められている触媒コート層の見かけ容積と各繊維状細孔の空隙(容積)とから触媒コート層の見かけ容積に対する前記繊維状細孔の占める割合(前記繊維状細孔の空隙率)が求められ、また、予め求められている触媒コート層の空隙率と各繊維状細孔の空隙(容積)とから触媒コート層の空隙全体に対して前記繊維状細孔が占める割合が求められる。   Then, the circle equivalent diameter, major axis, minor axis, and aspect ratio of the pores in each sectional image obtained in advance for each of the fibrous pores extracted by the analysis of all the radial continuous sectional images in this way And the ferret angle and the length of each fibrous pore, the short diameter (average value) of each fibrous pore, the oblateness ratio (average value) of each fibrous pore, and the short diameter of each fibrous pore A reference aspect ratio (average value), a ferret angle (average value) of each fibrous pore, and a void (volume) of each fibrous pore are obtained, and for all the fibrous pores in the test piece. The average value of the minor axis, the average value of the aspect ratio, the average value of the aspect ratio based on the minor axis, and the average value of the ferret angle are obtained. Further, the ratio of the fibrous pores to the apparent volume of the catalyst coat layer (the porosity of the fibrous pores) based on the apparent volume of the catalyst coat layer and the voids (volume) of the fibrous pores obtained in advance. ), And the ratio of the fibrous pores to the entire voids of the catalyst coat layer is obtained from the porosity of the catalyst coat layer and the voids (volume) of the fibrous pores obtained in advance. It is done.

また、全ての径方向連続断面画像の解析により抽出された前記繊維状細孔の配向角(円錐角)については以下のようにして求められる。すなわち、前記繊維状細孔の長さ方向ベクトルと前記基材の排ガスの流れ方向(ハニカムの軸方向)ベクトルとがなす角(円錐角)が求められ、得られた円錐角の角度基準の累積角度分布における累積80%角度の値が求められる。なお、繊維状細孔の配向角(累積80%角度の値)は、無作為に20個の繊維状細孔を抽出し、これら繊維状細孔の円錐角の角度基準の累積角度分布における累積80%角度の値を平均することによって求められる。   Further, the orientation angle (conical angle) of the fibrous pores extracted by analysis of all radial continuous cross-sectional images can be obtained as follows. That is, an angle (cone angle) formed by the length direction vector of the fibrous pores and the exhaust gas flow direction (honeycomb axial direction) vector of the substrate is obtained, and the obtained cone angle cumulative reference is obtained. A cumulative 80% angle value in the angular distribution is determined. In addition, the orientation angle of the fibrous pores (cumulative 80% angle value) is calculated by randomly extracting 20 fibrous pores and accumulating them in the cumulative angular distribution based on the angle of the cone angle of the fibrous pores. It is obtained by averaging 80% angle values.

(排ガス浄化用触媒)
本発明の排ガス浄化用触媒は、前記基材と、該基材の表面に形成された触媒粒子を含有する前記触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒である。なお、本発明の排ガス浄化用触媒は、他の触媒と組み合わせて利用してもよい。このような他の触媒としては、特に制限されず、公知の触媒(例えば、自動車の排ガス浄化用触媒の場合は、酸化触媒、NOx還元触媒、NOx吸蔵還元型触媒(NSR触媒)、希薄NOxトラップ触媒(LNT触媒)、NOx選択還元触媒(SCR触媒)等)を適宜用いてもよい。
(Exhaust gas purification catalyst)
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is an exhaust gas purifying catalyst comprising the base material and the catalyst coat layer containing catalyst particles formed on the surface of the base material. The exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be used in combination with other catalysts. Such other catalysts are not particularly limited, and are known catalysts (for example, in the case of automobile exhaust gas purification catalysts, oxidation catalysts, NOx reduction catalysts, NOx occlusion reduction catalysts (NSR catalysts), lean NOx traps). Catalyst (LNT catalyst), NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst, etc.) may be used as appropriate.

[排ガス浄化用触媒の製造方法]
次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を説明する。本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、
金属酸化物粒子と、貴金属原料と、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内である扁平繊維状有機物とを混合して触媒スラリーを得る工程(触媒スラリー調製工程)と、
前記触媒スラリーを基材の表面に塗布して触媒スラリー層を形成する工程(触媒スラリー層形成工程)と、
前記触媒スラリー層中の前記扁平繊維状有機物の少なくとも一部を除去して排ガス浄化用触媒を得る焼成工程(焼成工程)と、
を含むことを特徴とする方法である。
[Method for producing exhaust gas-purifying catalyst]
Next, a method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises:
The average value of the equivalent circle diameter of the cross section is 8 μm or more, the average value of the short axis of the cross section is in the range of 8 to 15 μm, and the cross sectional length (long diameter / short) The average value of the diameter) is 2 to 5, and a flat fibrous organic material having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 10 to 100 based on the minor axis of the cross section is mixed. To obtain a catalyst slurry (catalyst slurry preparation step),
Applying the catalyst slurry to the surface of the substrate to form a catalyst slurry layer (catalyst slurry layer forming step);
A firing step (firing step) for obtaining an exhaust gas purifying catalyst by removing at least a part of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry layer;
It is the method characterized by including.

(酸化物粒子の準備)
本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、まず、レーザ回折法により測定される体積基準の累積粒度分布における累積50%径の値で3〜10μmの範囲内にある金属酸化物粒子を準備することが好ましい(酸化物粒子準備工程)。
(Preparation of oxide particles)
In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, first, metal oxide particles having a cumulative 50% diameter value in a volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction method within a range of 3 to 10 μm are prepared. It is preferable (oxide particle preparation step).

このような酸化物粒子準備工程において準備する金属酸化物粒子としては、前記本発明の排ガス浄化用触媒における触媒コート層において説明した触媒粒子における触媒基材粒子(酸化物粒子)と同様のものを用いる。なお、このような酸化物粒子準備工程において準備する金属酸化物粒子の調製方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。また、このような金属酸化物粒子としては、市販のものを用いてもよい。本発明の酸化物粒子準備工程において準備する金属酸化物粒子の形態としては、公知の方法で調製した金属酸化物粒子(複合酸化物粒子を含む)、市販の金属酸化物粒子(複合酸化物粒子を含む)又はこれらの混合物、或いは、これらをイオン交換水等の溶媒等に分散させた分散液等が挙げられる。   The metal oxide particles prepared in the oxide particle preparation step are the same as the catalyst base particles (oxide particles) in the catalyst particles described in the catalyst coat layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. Use. In addition, it does not restrict | limit especially as a preparation method of the metal oxide particle prepared in such an oxide particle preparation process, A well-known method is employable suitably. As such metal oxide particles, commercially available particles may be used. As the form of the metal oxide particles prepared in the oxide particle preparation step of the present invention, metal oxide particles (including composite oxide particles) prepared by a known method, commercially available metal oxide particles (composite oxide particles) Or a mixture thereof, or a dispersion obtained by dispersing these in a solvent such as ion-exchanged water.

このような本発明の製造方法にかかる酸化物粒子準備工程において用いる金属酸化物粒子の粒径としては、レーザ回折法により測定される体積基準の累積粒度分布における累積50%径の値で3〜10μmの範囲内にあることが好ましい。前記金属酸化物粒子の粒径(体積基準の累積50%径の値)が前記下限未満では、得られる排ガス浄化用触媒における触媒コート層の触媒粒子の粒径(断面積基準の累積15%径の値)が小さくなり過ぎて触媒コート層の空隙率が小さくなり、ガス拡散性が悪くなるため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる排ガス浄化用触媒における触媒コート層の触媒粒子の粒径(断面積基準の累積15%径の値)が大きくなり過ぎて触媒粒子内部におけるガス拡散抵抗が大きくなるため、十分な触媒性能が得られにくくなる傾向にある。なお、このような金属酸化物粒子の粒径は、コート性と触媒粒子内の拡散抵抗と触媒性能のバランスという観点から、前記体積基準の累積50%径の値で3〜9μmの範囲内であることがより好ましく、3〜7μmの範囲内であることが特に好ましい。   The particle size of the metal oxide particles used in the oxide particle preparation step according to the production method of the present invention is 3 to 3 in terms of a cumulative 50% diameter value in a volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction method. It is preferable that it exists in the range of 10 micrometers. When the particle diameter of the metal oxide particles (volume-based cumulative 50% diameter value) is less than the lower limit, the particle diameter of the catalyst particles of the catalyst coat layer in the obtained exhaust gas purification catalyst (cumulative 15% diameter based on the cross-sectional area) Of the catalyst coating layer becomes too small, and the gas diffusibility becomes poor, so that sufficient catalytic performance tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the exhaust gas obtained Since the particle size of the catalyst particles in the catalyst coat layer in the purification catalyst (the value of the cumulative 15% diameter on the basis of the cross-sectional area) becomes too large and the gas diffusion resistance inside the catalyst particles increases, it is difficult to obtain sufficient catalyst performance. Tend to be. In addition, the particle diameter of such metal oxide particles is within a range of 3 to 9 μm in terms of a volume-based cumulative 50% diameter value from the viewpoint of the balance between coatability, diffusion resistance in the catalyst particles, and catalyst performance. More preferably, it is particularly preferably in the range of 3 to 7 μm.

なお、このような金属酸化物粒子の粒径(体積基準の累積50%径の値)は、レーザ回折法により測定することができる。具体的には、例えば、レーザ回折式粒度分布測定装置等のレーザ回折装置を用いたレーザ回折法により、無作為に抽出した(任意の)1000個以上の金属酸化物粒子について測定し、金属酸化物粒子の体積基準の累積粒度分布における累積50%径の値を算出する。なお、金属酸化物粒子の体積基準の累積50%径とは、金属酸化物粒子サイズ(面積)の小さいものから、金属酸化物粒子の数をカウントしたときに、金属酸化物粒子の数が全体の50%(体積基準積算頻度が50%)に相当するときの金属酸化物粒子の粒径を意味する。なお、粒径とは、断面が円形でない場合には最小外接円の直径をいう。   The particle diameter of such metal oxide particles (volume-based cumulative 50% diameter value) can be measured by a laser diffraction method. Specifically, for example, a randomly extracted (arbitrary) 1000 or more metal oxide particles are measured by a laser diffraction method using a laser diffraction device such as a laser diffraction particle size distribution measurement device, and the metal oxidation is performed. The cumulative 50% diameter value in the volume-based cumulative particle size distribution of the product particles is calculated. The cumulative 50% diameter of the metal oxide particles based on the volume is the total number of metal oxide particles when the number of metal oxide particles is counted from the one having a small metal oxide particle size (area). Is equivalent to 50% (volume-based cumulative frequency is 50%). The particle diameter means the diameter of the minimum circumscribed circle when the cross section is not circular.

このような粒径(体積基準の累積50%径の値)を有する金属酸化物粒子の調製方法としては、特に制限されず、例えば、先ず、金属酸化物粒子粉末等の金属酸化物粒子の原料を準備し、次に、金属酸化物粒子粉末等をイオン交換水等の溶媒等と混合した後、得られた溶液に対してビーズミル等の媒体ミルやその他撹拌型粉砕装置等を用いて金属酸化物粒子粉末等を水等の溶媒に撹拌分散せしめて金属酸化物粒子を所定の粒径に調整する方法が挙げられる。なお、ビーズミル等の媒体ミルを用いた場合の撹拌条件としては、特に制限されず、ビーズ径としては100〜5000μmの範囲内、処理時間としては3分〜1時間の範囲内、撹拌速度としては50〜500rpmの範囲内であることが好ましい。   The method for preparing the metal oxide particles having such a particle size (volume-based cumulative 50% diameter value) is not particularly limited. For example, first, a raw material for metal oxide particles such as metal oxide particle powder is used. Next, after mixing the metal oxide particle powder and the like with a solvent such as ion-exchanged water, the resulting solution is subjected to metal oxidation using a media mill such as a bead mill or other stirring type pulverizer. A method of adjusting the metal oxide particles to a predetermined particle size by stirring and dispersing physical particle powder or the like in a solvent such as water may be mentioned. In addition, it does not restrict | limit especially as stirring conditions at the time of using media mills, such as a bead mill, As a bead diameter, it exists in the range of 100-5000 micrometers, As a processing time, it exists in the range of 3 minutes-1 hour, As stirring speed It is preferable to be within the range of 50 to 500 rpm.

(触媒スラリー調製工程)
次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記金属酸化物粒子と、貴金属原料と、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内である扁平繊維状有機物とを混合して触媒スラリーを得る(触媒スラリー調製工程)。
(Catalyst slurry preparation process)
Next, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the average value of the circle equivalent diameter of the cross section is 8 μm or more and the average value of the short diameter of the cross section is 8 μm or more. The average value of the aspect ratio (length / minor axis) based on the minor axis of the cross section is within a range of ˜15 μm, the average value of the cross-sectional oblateness ratio (major axis / minor axis) is 2-5. A catalyst slurry is obtained by mixing with a flat fibrous organic material having a value in the range of 10 to 100 (catalyst slurry preparation step).

このような本発明の製造方法にかかる触媒スラリー調製工程において用いる貴金属原料としては、特に制限されないが、例えば、貴金属(例えば、Pt、Rh、Pd、Ru等、又はその化合物)の塩(例えば、酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩、等)又はそれらの錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を水、アルコール等の溶媒に溶解した溶液が挙げられる。また、貴金属の量は特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよく、得られる触媒コート層における貴金属の担持量が前述の範囲内となるようにすることが好ましい。なお、貴金属として白金を用いる場合、白金塩としては、特に制限されないが、例えば、白金(Pt)の酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩等又はそれらの錯体が挙げられ、中でも、担持されやすさと高分散性の観点から、ジニトロジアンミン塩が好ましい。また、貴金属としてパラジウムを用いる場合、パラジウム塩としては、特に制限されないが、例えば、パラジウム(Pd)の酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩等又はそれらの錯体の溶液が挙げられ、中でも、担持されやすさと高分散性の観点から、硝酸塩やジニトロジアンミン塩が好ましい。さらに、溶媒としては、特に制限されないが、例えば、水(好ましくはイオン交換水及び蒸留水等の純水)等のイオン状に溶解せしめることが可能な溶媒が挙げられる。   The noble metal raw material used in the catalyst slurry preparation step according to the production method of the present invention is not particularly limited. For example, a salt of a noble metal (for example, Pt, Rh, Pd, Ru, etc., or a compound thereof) (for example, Acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine salt, etc.) or a complex thereof (for example, tetraammine complex) dissolved in a solvent such as water or alcohol. Further, the amount of the noble metal is not particularly limited, and may be supported in a necessary amount as appropriate according to the intended design, etc., so that the amount of the noble metal supported in the obtained catalyst coat layer is within the above range. preferable. When platinum is used as the noble metal, the platinum salt is not particularly limited. For example, platinum (Pt) acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine salt, or a complex thereof may be used. Among them, dinitrodiammine salts are preferable from the viewpoint of easy loading and high dispersibility. In addition, when palladium is used as the noble metal, the palladium salt is not particularly limited. For example, palladium (Pd) acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine salt, or a complex thereof. Among them, nitrates and dinitrodiammine salts are preferable from the viewpoint of easy loading and high dispersibility. Furthermore, the solvent is not particularly limited, and examples thereof include a solvent that can be dissolved in an ionic form such as water (preferably pure water such as ion-exchanged water and distilled water).

また、このような触媒スラリー調製工程において用いる繊維状有機物としては、後述する焼成工程により除去可能な物質であれば特に制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、セルロース繊維が挙げられる。その中でも、加工性と焼成温度のバランスの観点から、PET繊維及びナイロン繊維からなる群から選択される少なくとも1種のものを用いることが好ましい。触媒スラリーにこのような繊維状有機物を含有させ、その後の工程において繊維状有機物の少なくとも一部を除去せしめることにより、繊維状有機物の形状と同等形状の空隙を触媒コート層内に形成せしめることが可能となる。   In addition, the fibrous organic substance used in such a catalyst slurry preparation step is not particularly limited as long as it is a substance that can be removed by a firing step described later. For example, polyethylene terephthalate (PET) fiber, acrylic fiber, nylon fiber, rayon A fiber and a cellulose fiber are mentioned. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of PET fibers and nylon fibers from the viewpoint of the balance between processability and firing temperature. By adding such fibrous organic matter to the catalyst slurry and removing at least a part of the fibrous organic matter in the subsequent process, it is possible to form voids having the same shape as the fibrous organic matter in the catalyst coat layer. It becomes possible.

このような繊維状有機物としては、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内であるという条件を満たす断面が扁平形状(略楕円形状)の繊維状有機物を用いることが必要である。用いる繊維状有機物の断面の円相当径の平均値が8μm未満では、得られる触媒コート層に前述の本発明にかかる円相当径の平均値が8μm以上である繊維状細孔が十分に形成されないため、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が阻害され、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が得られない。   As such a fibrous organic material, the average value of the equivalent circle diameter of the cross section is 8 μm or more, the average value of the short axis of the cross section is in the range of 8 to 15 μm, and the cross-sectional length ratio (long diameter / short diameter) ) Having an average value of 2 to 5 and an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 10 to 100 with respect to the minor axis of the cross section being flat. It is necessary to use a (substantially elliptical) fibrous organic material. When the average value of the equivalent circle diameter of the cross section of the fibrous organic material used is less than 8 μm, fibrous pores having the average equivalent circle diameter of the present invention of 8 μm or more are not sufficiently formed in the obtained catalyst coat layer. For this reason, mass transfer of gas derived from minute pressure changes accompanying NOx storage and reduction is hindered, and improvement in catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region cannot be obtained.

また、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内でかつ断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であるという条件を満たす扁平繊維状有機物を用いないと、得られる触媒コート層に前述の本発明にかかる扁平繊維状細孔が十分に形成されないため、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されず、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られない。   In addition, a flat fibrous organic material that satisfies the condition that the average value of the minor axis of the cross section is in the range of 8 to 15 μm and the average value of the cross-sectional length (major axis / minor axis) is 2 to 5 is used. In addition, since the above-described flat fibrous pores according to the present invention are not sufficiently formed in the obtained catalyst coat layer, the mass transfer of gas derived from a fine pressure change accompanying NOx occlusion and reduction is not sufficiently promoted, Improvement in catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature region cannot be obtained sufficiently.

さらに、用いる扁平繊維状有機物の断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10未満では、得られる触媒コート層における細孔の連通性が不十分なため、ガス拡散性が不足し、他方、前記アスペクト比(長さ/短径)の平均値が100を超えると、得られる触媒コート層における拡散性が大きすぎることにより、触媒活性点と接触せずにコート層を素通りするガスの割合が増え、十分な触媒性能が得られない。なお、かかる扁平繊維状有機物の前記アスペクト比(長さ/短径)の平均値は、ガス拡散性と触媒性能のバランスという観点から、10〜50の範囲内であることが特に好ましい。   Furthermore, if the average value of the aspect ratio (length / minor axis) based on the minor axis of the cross-section of the flat fibrous organic material to be used is less than 10, the pore connectivity in the resulting catalyst coat layer is insufficient, On the other hand, when the average value of the aspect ratio (length / minor axis) exceeds 100, the diffusibility in the resulting catalyst coat layer is too large without contacting the catalyst active point. The ratio of gas passing through the coating layer increases, and sufficient catalyst performance cannot be obtained. In addition, it is especially preferable that the average value of the aspect ratio (length / minor axis) of the flat fibrous organic material is in the range of 10 to 50 from the viewpoint of balance between gas diffusibility and catalyst performance.

なお、このような扁平繊維状有機物の「断面の円相当径」、「断面の短径」、「断面の扁長率(長径/短径)」、「断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)」は、それぞれ前述の扁平繊維状細孔の「断面の円相当径」、「断面の短径」、「断面の扁長率(長径/短径)」、「断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)」と同様に定義され、用いる扁平繊維状有機物のSEM像や顕微鏡写真から求めることができる。また、このような扁平繊維状有機物の「断面の円相当径の平均値」、「断面の短径の平均値」、「断面の扁長率(長径/短径)の平均値」、「断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値」は、それぞれ、無作為に50以上の繊維状有機物を抽出して得られた測定値を平均することによって求めることができる。   It should be noted that such flat fibrous organic matter has an “equivalent circular diameter of cross section”, “short diameter of cross section”, “longitudinal ratio of cross section (long diameter / short diameter)”, and “aspect ratio based on short diameter of cross section” (Length / minor axis) ”is the“ equivalent circular diameter of the cross section ”,“ minor axis of the cross section ”,“ longitudinal ratio of the cross section (major axis / minor axis) ”,“ cross section ”of the above-mentioned flat fibrous pores, respectively. Is defined in the same manner as the aspect ratio (length / minor axis) with reference to the minor axis of and can be obtained from an SEM image or a micrograph of the flat fibrous organic material to be used. In addition, “average value of the equivalent circle diameter of the cross section”, “average value of the short axis of the cross section”, “average value of the length of the cross section (major axis / minor axis)”, “cross section of such flat fibrous organic matter” The average value of the aspect ratio (length / minor axis) based on the minor axis of each "can be obtained by averaging measured values obtained by randomly extracting 50 or more fibrous organic substances. it can.

さらに、このような触媒スラリー調製工程において用いる前記扁平繊維状有機物の配合量としては、前記触媒スラリーにおける固形分換算で0.1〜9質量%の範囲内であることが好ましい。前記扁平繊維状有機物の配合量が前記下限未満では、得られる触媒コート層における十分な細孔連通性が得られないため、触媒性能が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる触媒コート層の厚さが増大することで圧力損失が増大する傾向にある。なお、扁平繊維状有機物の配合量は、触媒性能と圧力損失のバランスという観点から、前記触媒スラリーにおける固形分換算で0.5〜5質量%の範囲内であることが特に好ましい。   Furthermore, the amount of the flat fibrous organic material used in such a catalyst slurry preparation step is preferably in the range of 0.1 to 9% by mass in terms of solid content in the catalyst slurry. If the blended amount of the flat fibrous organic material is less than the lower limit, sufficient pore connectivity in the resulting catalyst coat layer cannot be obtained, so that the catalyst performance tends to be insufficient, and on the other hand, when the upper limit is exceeded. The pressure loss tends to increase as the thickness of the resulting catalyst coat layer increases. In addition, it is especially preferable that the compounding quantity of a flat fibrous organic substance exists in the range of 0.5-5 mass% in conversion of solid content in the said catalyst slurry from a viewpoint of the balance of catalyst performance and pressure loss.

また、このような触媒スラリー調製工程において用いる前記扁平繊維状有機物の配合量としては、前記触媒スラリーに添加する全固形有機物中の80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、前記触媒スラリーに添加する全固形有機物の全てが前記扁平繊維状有機物(100質量%)であることが特に好ましい。全固形有機物中の前記扁平繊維状有機物の配合割合が前記下限未満では、得られる触媒コート層に前述の本発明にかかる扁平繊維状細孔が十分に形成されず、NOxの吸蔵及び還元に伴う微細な圧力変化に由来するガスの物質移動が十分に促進されなくなり、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能の向上が十分に得られにくくなる傾向にある。   Further, the amount of the flat fibrous organic material used in the catalyst slurry preparation step is preferably 80% by mass or more, and 90% by mass or more in the total solid organic material added to the catalyst slurry. It is more preferable that all the solid organic substances added to the catalyst slurry are the flat fibrous organic substances (100% by mass). When the blending ratio of the flat fibrous organic material in the total solid organic material is less than the lower limit, the flat fibrous pores according to the present invention are not sufficiently formed in the obtained catalyst coat layer, which accompanies occlusion and reduction of NOx. There is a tendency that mass transfer of gas derived from a minute pressure change is not sufficiently promoted and it is difficult to sufficiently improve catalyst performance such as NOx purification performance in a low temperature range.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分の原料が前記触媒スラリーに更に添加されていることが好ましい。このようなNOx吸蔵成分の原料としては、前記NOx吸蔵成分元素の塩(例えば、酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩、等)又はそれらの錯体(例えば、テトラアンミン錯体)が挙げられる。また、NOx吸蔵成分の量は特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよく、得られる触媒コート層におけるNOx吸蔵成分の担持量が前述の範囲内となるようにすることが好ましい。   Furthermore, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the raw material of at least one NOx storage component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba is provided. It is preferable that the catalyst slurry is further added. Examples of the raw material for the NOx storage component include salts of the NOx storage component element (for example, acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine, etc.) or their complexes (for example, tetraammine). Complex). Further, the amount of the NOx storage component is not particularly limited, and it may be appropriately supported according to the intended design and the like, so that the amount of the NOx storage component in the obtained catalyst coat layer is within the above range. It is preferable to make it.

また、このような触媒スラリー調製工程における触媒スラリーの調製方法としては、特に制限されず、前記金属酸化物粒子と前記貴金属原料と前記扁平繊維状有機物と、必要に応じて前記NOx吸蔵成分原料と、を混合すればよく、公知の方法を適宜採用することができる。なお、このような混合の条件としては、特に制限されず、例えば、撹拌速度としては100〜400rpmの範囲内、処理時間としては30分以上であることが好ましく、このような条件としては繊維状有機物が触媒スラリー中で均一に分散混合できればよい。また、混合する順序は、特に制限されず、金属酸化物粒子を含む分散液に貴金属原料を混合して貴金属を担持させた後に繊維状有機物を混合する方法、金属酸化物粒子を含む分散液に繊維状有機物を混合した後に貴金属原料を混合する方法、金属酸化物粒子を含む分散液に貴金属原料及び繊維状有機物を同時混合する方法、貴金属原料を含む溶液に金属酸化物粒子及び繊維状有機物を混合する方法、等のいずれでもよい。処理条件については特に制限されず、目的とする排ガス浄化用触媒の設計等に応じて適宜選択される。   Further, the method for preparing the catalyst slurry in such a catalyst slurry preparation step is not particularly limited, and the metal oxide particles, the noble metal raw material, the flat fibrous organic material, and, if necessary, the NOx storage component raw material, And a known method can be appropriately employed. The mixing conditions are not particularly limited. For example, the stirring speed is preferably in the range of 100 to 400 rpm, and the treatment time is preferably 30 minutes or more. It is only necessary that the organic substance can be uniformly dispersed and mixed in the catalyst slurry. The order of mixing is not particularly limited, and the method of mixing the fibrous organic matter after mixing the noble metal raw material with the dispersion containing the metal oxide particles and supporting the noble metal, the dispersion containing the metal oxide particles A method of mixing the noble metal raw material after mixing the fibrous organic material, a method of simultaneously mixing the noble metal raw material and the fibrous organic material into the dispersion containing the metal oxide particles, and the metal oxide particles and the fibrous organic material in the solution containing the noble metal raw material. Any of the method of mixing etc. may be sufficient. The treatment conditions are not particularly limited, and are appropriately selected according to the design of the target exhaust gas purification catalyst.

(触媒スラリー層形成工程)
次いで、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記触媒スラリーを基材の表面に塗布して触媒スラリー層を形成する(触媒スラリー層形成工程)。
(Catalyst slurry layer forming step)
Next, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the catalyst slurry is applied to the surface of a substrate to form a catalyst slurry layer (catalyst slurry layer forming step).

このような触媒スラリー層形成工程における触媒コート層の平均厚さとしては、焼成後の触媒コート層の平均厚さで25〜160μmの範囲内であることが好ましく、30〜96μmの範囲内であることがより好ましく、32〜92μmの範囲内であることが特に好ましい。   The average thickness of the catalyst coat layer in such a catalyst slurry layer forming step is preferably in the range of 25 to 160 μm, and in the range of 30 to 96 μm, as the average thickness of the catalyst coat layer after firing. It is more preferable that the thickness is in the range of 32 to 92 μm.

また、このような触媒スラリー層形成工程における触媒コート層の被覆量としては、焼成後の触媒コート層の被覆量で前記基材1リットル(単位容量)当たり50〜300g/Lの範囲内であることが好ましく、50〜250g/Lの範囲内であることがより好ましく、50〜200g/Lの範囲内であることが特に好ましい。   Further, the coating amount of the catalyst coat layer in such a catalyst slurry layer forming step is in the range of 50 to 300 g / L per 1 liter (unit volume) of the base material as the coating amount of the catalyst coat layer after firing. It is preferable that it is in the range of 50 to 250 g / L, more preferably in the range of 50 to 200 g / L.

このような触媒スラリー層形成工程において用いる基材としては、特に制限されず、前記本発明の排ガス浄化用触媒における基材として説明した基材と同様のものを用いることができる。   The substrate used in such a catalyst slurry layer forming step is not particularly limited, and the same substrates as those described as the substrate in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be used.

また、前記触媒スラリーを基材の表面に塗布する方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。具体的には、基材を触媒スラリーに浸漬させて塗布する方法(浸漬法)、ウォッシュコート法、触媒スラリーを圧入手段により圧入する方法、等が挙げられる。   Moreover, it does not restrict | limit especially as a method of apply | coating the said catalyst slurry to the surface of a base material, A well-known method is employable suitably. Specifically, a method of immersing the base material in the catalyst slurry (immersion method), a wash coating method, a method of press-fitting the catalyst slurry by press-fitting means, and the like can be mentioned.

(焼成工程)
次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記触媒スラリー層中の前記扁平繊維状有機物の少なくとも一部を除去して前記本発明の排ガス浄化用触媒を得る(焼成工程)。
(Baking process)
Next, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, at least a part of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry layer is removed to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (firing step).

このような本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法にかかる焼成工程においては、前記触媒スラリー層が形成された基材(触媒スラリー層担持基材)を300〜800℃の範囲内の温度で焼成せしめることが好ましく、400〜700℃の範囲内の温度で焼成せしめることがより好ましい。前記焼成温度が、前記下限未満では、繊維状有機物が残存しやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、貴金属粒子が焼結しやすくなる傾向にある。また、焼成(加熱)時間としては、前記焼成温度により異なるものであるため、一概には言えないが、20分以上であることが好ましく、30分〜2時間であることがより好ましい。さらに、このような焼成工程における雰囲気としては、特に制限されないが、大気中或いは窒素(N)等の不活性ガス中であることが好ましい。 In the firing step according to the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the substrate on which the catalyst slurry layer is formed (catalyst slurry layer supporting substrate) is fired at a temperature in the range of 300 to 800 ° C. It is preferable to bake, and it is more preferable to bake at a temperature within the range of 400 to 700 ° C. If the firing temperature is less than the lower limit, the fibrous organic matter tends to remain, whereas if it exceeds the upper limit, the noble metal particles tend to be sintered. Further, the firing (heating) time varies depending on the firing temperature, and thus cannot be generally described, but is preferably 20 minutes or more, and more preferably 30 minutes to 2 hours. Furthermore, the atmosphere in such a firing step is not particularly limited, but is preferably in the air or in an inert gas such as nitrogen (N 2 ).

[排ガス浄化方法]
次に、本発明の排ガス浄化方法について説明する。本発明の排ガス浄化方法は、前記本発明の排ガス浄化用触媒に内燃機関から排出された排ガスを接触せしめて排ガスを浄化することを特徴とする方法である。
[Exhaust gas purification method]
Next, the exhaust gas purification method of the present invention will be described. The exhaust gas purification method of the present invention is a method characterized by purifying exhaust gas by bringing exhaust gas discharged from an internal combustion engine into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention.

このような本発明の排ガス浄化方法において、前記排ガス浄化用触媒に排ガスを接触させる方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、内燃機関から排出されるガスが流通する排ガス管内に本発明の排ガス浄化用触媒を配置することにより、排ガス浄化用触媒に対して内燃機関からの排ガスを接触させる方法を採用してもよい。   In such an exhaust gas purification method of the present invention, the method of bringing the exhaust gas into contact with the exhaust gas purification catalyst is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, gas discharged from an internal combustion engine By arranging the exhaust gas purifying catalyst of the present invention in the exhaust gas pipe through which the gas flows, a method of bringing the exhaust gas from the internal combustion engine into contact with the exhaust gas purifying catalyst may be adopted.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

<繊維状有機物の調製及び解析>
有機繊維(PET繊維)を加工し、実施例で用いる扁平繊維状有機物を得た。原料として用いた有機繊維の断面をSEMにより観察したところ、図9に示すように断面は円形であった。
<Preparation and analysis of fibrous organic matter>
Organic fibers (PET fibers) were processed to obtain flat fibrous organic materials used in the examples. When the cross section of the organic fiber used as a raw material was observed by SEM, the cross section was circular as shown in FIG.

それに対して、得られた扁平繊維状有機物の断面をSEMにより観察したところ、全ての断面が図10に示すように扁平形状(略楕円形状)であった。なお、SEM像の撮影に際しては、繊維状有機物を樹脂埋めし(樹脂はエポキシ樹脂)、イオンミリングにより断面を削り出したものを試料として用いた。扁平繊維状有機物の断面SEM像から「断面の円相当径の平均値」、「断面の短径の平均値」、「断面の扁長率(長径/短径)の平均値」を求め、得られた結果を表1に示す。   On the other hand, when the cross section of the obtained flat fibrous organic substance was observed by SEM, all the cross sections were flat (substantially oval) as shown in FIG. In photographing the SEM image, a sample obtained by filling a fibrous organic substance with a resin (resin is an epoxy resin) and cutting a cross section by ion milling was used as a sample. From the cross-sectional SEM image of the flat fibrous organic matter, “average value of equivalent circle diameter of cross section”, “average value of short axis of cross section”, and “average value of cross sectional length (major axis / minor axis)” were obtained. The results obtained are shown in Table 1.

また、得られた扁平繊維状有機物の側面を顕微鏡(キーエンス社製、商品名:VHX−5000)により観察したところ、図11に示すように断面の長径(図11では24μm)と繊維長(図11では81μm)が求められた。このようにして得られた断面の長径の分布を図12に、繊維長の分布を図13に示す。なお、顕微鏡撮影に際しては、繊維状有機物を水に分散させ、厚さ0.5mmのサファイアガラス板2枚で挟んだものに、下から光を当てて観察し、ガラス板で挟んだ繊維状有機物を直上から観察することにより扁平繊維状有機物の断面の長径を選択的に観察することができた。扁平繊維状有機物のSEM像と顕微鏡写真とから「断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値」を求め、得られた結果を表1に示す。   Further, when the side surface of the obtained flat fibrous organic matter was observed with a microscope (trade name: VHX-5000, manufactured by Keyence Corporation), as shown in FIG. 11, the cross-sectional major axis (24 μm in FIG. 11) and the fiber length (FIG. 11 was 81 μm). The distribution of the major axis of the cross section thus obtained is shown in FIG. 12, and the distribution of the fiber length is shown in FIG. When photographing with a microscope, the fibrous organic matter is dispersed in water and observed by applying light from below to the sandwich between two sapphire glass plates having a thickness of 0.5 mm, and sandwiched between the glass plates. By observing from above, the major axis of the cross section of the flat fibrous organic matter could be selectively observed. The “average aspect ratio (length / minor axis) based on the minor axis of the cross section” was determined from the SEM image and micrograph of the flat fibrous organic matter, and the obtained results are shown in Table 1.

(実施例1)
先ず、イオン交換水500gに、Al粉末(サソール社製:比表面積100m/g、平均粒子径30μm)100gとAl−ZrO−TiO複合酸化物粉末100gとを添加し、混合して得られた分散液に対し、ビーズミル(アズワン社製、商品名「アルミナボール」、使用ビーズ:直径5000μmアルミナ製マイクロビーズ)を用い、処理時間:25分間、攪拌速度400rpmの条件で撹拌処理を施し、Al−ZrO−TiO複合酸化物粉末とAl粉末との混合物(複合金属酸化物:AZT)からなる金属酸化物粒子を含む分散液を準備した。
Example 1
First, 100 g of Al 2 O 3 powder (manufactured by Sasol: specific surface area 100 m 2 / g, average particle diameter 30 μm) and 100 g of Al 2 O 3 —ZrO 2 —TiO 2 composite oxide powder are added to 500 g of ion-exchanged water. Then, a bead mill (manufactured by ASONE, trade name “alumina ball”, used beads: microbeads having a diameter of 5000 μm alumina) was used for the dispersion obtained by mixing, and the processing time was 25 minutes and the stirring speed was 400 rpm. And a dispersion liquid containing metal oxide particles made of a mixture of Al 2 O 3 —ZrO 2 —TiO 2 composite oxide powder and Al 2 O 3 powder (composite metal oxide: AZT) was prepared. .

次に、得られた分散液に、貴金属原料として白金(Pt)を金属換算で4g含むジニトロジアンミン白金溶液0.05L、NOx吸蔵成分原料として酢酸バリウム76.5g、及び、繊維状有機物として扁平繊維状有機物(PET繊維、断面の円相当径の平均値:12μm、断面の短径の平均値:9μm、断面の扁長率(長径/短径)の平均値:2.7、断面の短径を基準とするアスペクト比の平均値:12)を触媒スラリー中の固形分換算で1質量%をそれぞれ添加し、撹拌速度400rpmの条件で30分間混合して触媒スラリーを調製した。   Next, in the obtained dispersion, 0.05 L of a dinitrodiammine platinum solution containing 4 g of platinum (Pt) as a noble metal raw material in terms of metal, 76.5 g of barium acetate as a NOx storage component raw material, and flat fiber as a fibrous organic substance Organic matter (PET fiber, average value of equivalent circle diameter of cross section: 12 μm, average value of short axis of cross section: 9 μm, average value of cross sectional length (major axis / minor axis): 2.7, short axis of cross section 1% by mass in terms of solid content in the catalyst slurry was added, and the mixture was mixed for 30 minutes at a stirring speed of 400 rpm to prepare a catalyst slurry.

次いで、得られた触媒スラリーを、基材としての六角セルコージェライトモノリスハニカム基材(デンソー社製、600セル、3mil、基材容量:0.9リットル)にウォッシュコート(塗布)し、大気中、100℃の温度条件で0.5時間乾燥した後、さらに、このような触媒スラリーのウォッシュコート、乾燥及び仮焼を基材に対する被覆量が基材1リットル(単位容量)当たり200g(200g/L)となるまで繰り返し行うことにより、前記基材に触媒スラリー層を形成せしめた。   Next, the obtained catalyst slurry was wash-coated (applied) to a hexagonal cell cordierite monolith honeycomb substrate (Denso, 600 cells, 3 mil, substrate volume: 0.9 liter) as a substrate, After drying for 0.5 hours at a temperature of 100 ° C., the coating amount of the catalyst slurry is 200 g (200 g / 200 liters) per liter (unit volume) of the base material. By repeating until L), a catalyst slurry layer was formed on the substrate.

その後、大気中、500℃の温度条件で2時間焼成せしめて、ハニカム形状のコージェライトモノリス基材からなる基材表面に触媒粒子からなる触媒コート層が形成された排ガス浄化用触媒(触媒試料)を得た。   Thereafter, an exhaust gas purifying catalyst (catalyst sample) in which a catalyst coat layer made of catalyst particles is formed on the surface of a base material made of a honeycomb-shaped cordierite monolith base material after firing for 2 hours at 500 ° C. in the atmosphere. Got.

(実施例2)
扁平繊維状有機物の配合量を触媒スラリー中の固形分換算で3質量%としたこと以外は実施例1と同様にして排ガス浄化用触媒(触媒試料)を得た。
(Example 2)
Exhaust gas purification catalyst (catalyst sample) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of the flat fibrous organic matter was 3% by mass in terms of solid content in the catalyst slurry.

(実施例3)
扁平繊維状有機物の配合量を触媒スラリー中の固形分換算で5質量%としたこと以外は実施例1と同様にして排ガス浄化用触媒(触媒試料)を得た。
(Example 3)
Exhaust gas purification catalyst (catalyst sample) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of the flat fibrous organic matter was 5% by mass in terms of solid content in the catalyst slurry.

(比較例1)
繊維状有機物を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして排ガス浄化用触媒(比較用触媒試料)を得た。
(Comparative Example 1)
Exhaust gas purification catalyst (comparative catalyst sample) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fibrous organic material was not blended.

(比較例2)
繊維状有機物として扁平繊維状有機物(PET繊維、断面の円相当径の平均値:0.7μm、断面の短径の平均値:0.7μm、断面の扁長率(長径/短径)の平均値:1、断面の短径を基準とするアスペクト比の平均値:57)を用いたこと以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒(比較用触媒試料)を得た。
(Comparative Example 2)
Flat fibrous organic matter as the fibrous organic matter (PET fiber, average value of equivalent circle diameter of cross section: 0.7 μm, average value of short axis of cross section: 0.7 μm, average of cross section length (major axis / minor axis) Exhaust gas purification catalyst (comparative catalyst sample) was obtained in the same manner as in Example 2 except that the value: 1, the average value of aspect ratio based on the minor axis of the cross section: 57) was used.

(比較例3)
繊維状有機物として扁平繊維状有機物(PET繊維、断面の円相当径の平均値:4μm、断面の短径の平均値:4μm、断面の扁長率(長径/短径)の平均値:1、断面の短径を基準とするアスペクト比の平均値:45)を用いたこと以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒(比較用触媒試料)を得た。
(Comparative Example 3)
As a fibrous organic material, a flat fibrous organic material (PET fiber, average value of equivalent circle diameter of cross section: 4 μm, average value of short axis of cross section: 4 μm, average value of cross sectional length (major axis / minor axis): 1, Exhaust gas purification catalyst (comparative catalyst sample) was obtained in the same manner as in Example 2 except that the average aspect ratio based on the minor axis of the cross section was 45).

<触媒コート層の平均厚さの測定試験>
実施例1〜3で得られた触媒試料及び比較例1〜3で得られた比較用触媒試料をエポキシ樹脂で包埋し、基材(ハニカム形状の基材)の径方向に切断し、断面を研磨したものを測定し、走査型電子顕微鏡(SEM)観察(倍率:700倍)により触媒コート層の平均厚さを測定した。なお、平均厚さは、無作為に10箇所の触媒コート層を抽出し、これら触媒コート層の層厚さを測定して平均することによって求めた。得られた結果を表2に示す。
<Measurement test of average thickness of catalyst coat layer>
The catalyst samples obtained in Examples 1 to 3 and the comparative catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3 were embedded with an epoxy resin, cut in the radial direction of the substrate (honeycomb-shaped substrate), Then, the average thickness of the catalyst coat layer was measured by observation with a scanning electron microscope (SEM) (magnification: 700 times). In addition, average thickness was calculated | required by extracting ten catalyst coat layers at random, measuring the layer thickness of these catalyst coat layers, and averaging. The obtained results are shown in Table 2.

<触媒コート層の空隙率の測定試験>
実施例1〜3で得られた触媒試料及び比較例1〜3で得られた比較用触媒試料の触媒コート層の空隙率を、X線CTにより測定した。得られた結果を表2に示す。
<Measurement test of porosity of catalyst coat layer>
The porosity of the catalyst coating layer of the catalyst samples obtained in Examples 1 to 3 and the comparative catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3 was measured by X-ray CT. The obtained results are shown in Table 2.

<触媒コート層における細孔構造の解析>
実施例1〜3で得られた触媒試料及び比較例1〜3で得られた比較用触媒試料の触媒コート層について、前述の「触媒コート層における繊維状細孔の解析方法」にしたがって細孔構造の解析を行い、得られた触媒コート層の細孔の二次元情報及び三次元情報から、「繊維状細孔の円相当径の平均値」、「繊維状細孔の長さの平均値」、「繊維状細孔の断面の長径の平均値」、「繊維状細孔の断面の短径の平均値」、「繊維状細孔の断面の扁長率の平均値」、「繊維状細孔の断面短径基準のアスペクト比の平均値」、「繊維状細孔の空隙率」、「繊維状細孔のフェレ角の平均値」及び「円錐角の累積80%角度」を求めた。得られた結果を表2に示す。
<Analysis of pore structure in catalyst coat layer>
The catalyst sample layers obtained in Examples 1 to 3 and the catalyst coat layers of the comparative catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3 were measured according to the above-described “analysis method of fibrous pores in the catalyst coat layer”. Analyzing the structure, from the two-dimensional information and three-dimensional information of the pores of the obtained catalyst coat layer, "average value of equivalent circle diameter of fibrous pores", "average value of the length of fibrous pores" ”,“ Average value of the major axis of the cross section of the fibrous pore ”,“ average value of the minor axis of the cross section of the fibrous pore ”,“ average value of the aspect ratio of the cross section of the fibrous pore ”,“ fibrous The average aspect ratio based on the minor axis of the cross section of the pores, the porosity of the fibrous pores, the average value of the ferret angles of the fibrous pores, and the cumulative 80% angle of the cone angle were obtained. . The obtained results are shown in Table 2.

表1及び表2に示した結果から、実施例1〜3で得られた触媒試料においては、原料として用いた扁平繊維状有機物の形状に対応した同等形状の扁平繊維状細孔が触媒コート層内に形成されており、本発明においては、断面が扁平形状(略楕円形状)の繊維状有機物を用いることにより、その形状に対応して断面が扁平形状(略楕円形状)の繊維状細孔が得られていることが確認された。   From the results shown in Table 1 and Table 2, in the catalyst samples obtained in Examples 1 to 3, the flat fibrous pores having the same shape corresponding to the shape of the flat fibrous organic material used as the raw material were catalyst coating layers. In the present invention, by using a fibrous organic material having a flat cross section (substantially elliptical shape), the fibrous pores having a flat cross section (substantially elliptical shape) corresponding to the shape. It was confirmed that

なお、比較例1〜3で得られた比較用触媒試料の触媒コート層においては、断面の円相当径の平均値が8μm以上でかつ基材軸方向の長さが15μm以上である繊維状細孔の存在は確認されなかったが、比較例3で得られた比較用触媒試料の触媒コート層においては、添加した繊維状有機物に起因すると認められる細孔として以下のような細孔が確認された。
(比較例3)平均細孔径:約3μm、平均アスペクト比:約12。
In addition, in the catalyst coat layers of the comparative catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3, the fibrous fine particles having an average equivalent circle diameter of the cross section of 8 μm or more and a length in the substrate axial direction of 15 μm or more. Although the presence of pores was not confirmed, in the catalyst coat layer of the comparative catalyst sample obtained in Comparative Example 3, the following pores were confirmed as pores recognized as being attributable to the added fibrous organic matter. It was.
Comparative Example 3 Average pore diameter: about 3 μm, average aspect ratio: about 12.

<触媒コート層の細孔径分布の測定試験>
実施例1〜3で得られた触媒試料及び比較例1で得られた比較用触媒試料の触媒コート層について、触媒コート層のLog微分細孔容積分布を水銀圧入式ポロシメータで測定した。得られた結果を図14に示す。また、得られたLog微分細孔容積分布において、少なくとも2個のピークが存在することを確認し、これらのピークのうちの最頻値の細孔径が最も大きいピーク(第一ピーク)の最頻値の細孔径を読み取ったところ、以下の結果が得られた。
[第一ピークの最頻値の細孔径]
実施例1:0.7μm
実施例2:4.4μm
実施例3:2.9μm
比較例1:3.5μm。
<Measurement test of pore size distribution of catalyst coat layer>
Regarding the catalyst coating layers of the catalyst samples obtained in Examples 1 to 3 and the comparative catalyst sample obtained in Comparative Example 1, the Log differential pore volume distribution of the catalyst coating layer was measured with a mercury intrusion porosimeter. The obtained result is shown in FIG. In addition, in the obtained Log differential pore volume distribution, it was confirmed that at least two peaks existed, and the mode of the peak (first peak) having the largest pore diameter among these peaks (first peak) is confirmed. When the pore diameter of the value was read, the following results were obtained.
[Mode 1 pore size pore size]
Example 1: 0.7 μm
Example 2: 4.4 μm
Example 3: 2.9 μm
Comparative Example 1: 3.5 μm.

<NOx浄化率測定試験>
実施例1〜3で得られた触媒試料及び比較例1〜3で得られた比較用触媒試料について、以下のようにしてそれぞれ過渡時の過渡変動雰囲気におけるNOx浄化率を測定した。すなわち、先ず、直列4気筒2.4Lエンジンを用いて、14.1、15.1を目標にA/Fフィードバック制御を行い、A/F切り替え時の平均NOx排出量からNOx浄化率を算出した。その際の吸入空気量を40(g/sec)、触媒への流入ガス温度を280℃となるようにエンジン運転条件、配管のセットアップを調整した。得られた結果(NOx浄化率)を表2、並びに図15及び図16に示す。なお、図15は添加した扁平繊維状有機物(断面の円相当径の平均値:12μm(φ12))の添加量とNOx浄化率との関係を示すグラフであり、図16は添加した扁平繊維状有機物の断面の円相当径の平均値(断面積相当径)とNOx浄化率との関係を示すグラフである。
<NOx purification rate measurement test>
With respect to the catalyst samples obtained in Examples 1 to 3 and the comparative catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3, the NOx purification rate in the transient atmosphere at the time of transition was measured as follows. That is, first, using an in-line four-cylinder 2.4L engine, A / F feedback control was performed targeting 14.1 and 15.1, and the NOx purification rate was calculated from the average NOx emission at the time of A / F switching. . The engine operating conditions and piping setup were adjusted so that the intake air amount at that time was 40 (g / sec) and the inflow gas temperature to the catalyst was 280 ° C. The obtained results (NOx purification rate) are shown in Table 2 and FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the amount of added flat fibrous organic matter (average value of equivalent circular diameter of cross section: 12 μm (φ12)) and the NOx purification rate, and FIG. 16 shows the added flat fibrous shape. It is a graph which shows the relationship between the average value (cross-sectional area equivalent diameter) of the equivalent circle diameter of a cross section of organic substance, and a NOx purification rate.

表2、図15及び図16に示した結果から明らかな通り、前述の特定の寸法を有する断面が扁平形状の繊維状細孔が触媒コート層に形成されている本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1〜3)においては、280℃という低温域であってもNOxが効率よく浄化されることが確認された。   As is apparent from the results shown in Table 2, FIG. 15 and FIG. 16, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention in which the fibrous pores having a flat cross section having the specific dimensions described above are formed in the catalyst coat layer ( In Examples 1 to 3), it was confirmed that NOx was efficiently purified even in a low temperature range of 280 ° C.

以上説明したように、本発明によれば、低温域におけるNOx浄化性能等の触媒性能に優れた排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst excellent in catalytic performance such as NOx purification performance in a low temperature region, a method for producing the same, and an exhaust gas purification method using the same. Become.

したがって、本発明の排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法は、自動車用エンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるNOx等の有害成分を浄化するための排ガス浄化用触媒、その製造方法、及び、それを用いた排ガス浄化方法として特に有用である。   Therefore, the exhaust gas purifying catalyst, the manufacturing method thereof, and the exhaust gas purifying method using the same of the present invention purify harmful components such as NOx contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine. The present invention is particularly useful as an exhaust gas purification catalyst, a production method thereof, and an exhaust gas purification method using the same.

Claims (8)

基材と、該基材の表面に形成された触媒粒子を含有する触媒コート層とを備えており、
前記基材の排ガスの流れ方向に垂直な触媒コート層断面の断面画像における細孔の円相当径の平均値が8μm以上でかつ前記基材の排ガスの流れ方向に平行な細孔の長さが15μm以上である繊維状細孔が前記触媒コート層に形成されており、
前記繊維状細孔が、前記断面画像における細孔の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、前記断面画像における細孔の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、前記断面画像における細孔の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が2〜10の範囲内である扁平繊維状細孔である、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
A base material, and a catalyst coat layer containing catalyst particles formed on the surface of the base material,
The average value of the equivalent circle diameters of the pores in the cross-sectional image of the cross section of the catalyst coat layer perpendicular to the exhaust gas flow direction of the base material is 8 μm or more and the length of the pores parallel to the exhaust gas flow direction of the base material is Fibrous pores having a size of 15 μm or more are formed in the catalyst coat layer,
The fibrous pores have an average value of the minor axis of the pores in the cross-sectional image in the range of 8 to 15 μm, and the average value of the aspect ratio (major axis / minor axis) of the pores in the sectional image is 2. Are flat fibrous pores having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 2 to 10 based on the minor axis of the pores in the cross-sectional image.
An exhaust gas purifying catalyst characterized by that.
前記触媒コート層の見かけ容積に対する前記扁平繊維状細孔の占める割合が0.1〜6容量%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein a ratio of the flat fibrous pores to an apparent volume of the catalyst coat layer is in a range of 0.1 to 6% by volume. 前記触媒コート層のX線CTにより測定した空隙率が15〜45容量%の範囲内であることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas-purifying catalyst according to claim 1 or 2, wherein the porosity measured by X-ray CT of the catalyst coat layer is in the range of 15 to 45 vol%. Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分が前記触媒粒子に更に担持されていることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。   The at least one NOx storage component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, and Ba is further supported on the catalyst particles. The exhaust gas purifying catalyst according to any one of? 金属酸化物粒子と、貴金属原料と、断面の円相当径の平均値が8μm以上であり、断面の短径の平均値が8〜15μmの範囲内であり、断面の扁長率(長径/短径)の平均値が2〜5であり、かつ、断面の短径を基準とするアスペクト比(長さ/短径)の平均値が10〜100の範囲内である扁平繊維状有機物とを混合して触媒スラリーを得る工程と、
前記触媒スラリーを基材の表面に塗布して触媒スラリー層を形成する工程と、
前記触媒スラリー層中の前記扁平繊維状有機物の少なくとも一部を除去して排ガス浄化用触媒を得る焼成工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
The average value of the equivalent circle diameter of the cross section is 8 μm or more, the average value of the short axis of the cross section is in the range of 8 to 15 μm, and the cross sectional length (long diameter / short) The average value of the diameter) is 2 to 5, and a flat fibrous organic material having an average aspect ratio (length / minor axis) in the range of 10 to 100 based on the minor axis of the cross section is mixed. And obtaining a catalyst slurry,
Applying the catalyst slurry to a surface of a substrate to form a catalyst slurry layer;
A firing step of obtaining an exhaust gas purifying catalyst by removing at least a part of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry layer;
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
前記触媒スラリーにおける前記扁平繊維状有機物の配合量が、固形分換算で0.1〜9質量%の範囲内であることを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, wherein a blending amount of the flat fibrous organic matter in the catalyst slurry is within a range of 0.1 to 9% by mass in terms of solid content. Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも一種のNOx吸蔵成分の原料が前記触媒スラリーに更に添加されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The raw material of at least one NOx storage component selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba is further added to the catalyst slurry. Item 7. A method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to Item 5 or 6. 請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒に内燃機関から排出された排ガスを接触せしめて排ガスを浄化することを特徴とする排ガス浄化方法。   An exhaust gas purification method comprising purifying the exhaust gas by bringing the exhaust gas discharged from the internal combustion engine into contact with the exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 4.
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