JP2947449B2 - セリウム及びジルコニウムの混成酸化物、製造法並びに用法 - Google Patents
セリウム及びジルコニウムの混成酸化物、製造法並びに用法Info
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Description
生成物として、特に改良された比表面積、特に大きくか
つ熱安定な比表面積を有する、セリウム、ジルコニウム
及び必要に応じてイットリウムの混成酸化物に関する。
本発明は、また、かかる混成酸化物を得る方法、並びに
かかる混成酸化物を、特に触媒の分野において、触媒自
体として用いる用途に関する。
2つの特に重要かつ関心のある構成成分として明らかで
ある。すなわち、例として、それらは両方共に、単独で
或は共同で多機能触媒、特に内燃機関の廃ガスを処理す
る意図の触媒用の多数の組成物において、増々頻繁に遭
遇されるようになってきた。多機能とは、特に廃ガス中
に存在する一酸化炭素及び炭化水素の酸化を行なうこと
ができるだけでなく、また特にこのガス中に存在する窒
素の酸化物の還元も行なうことができる触媒(「スリー
−ウエイ」触媒)を意味すると理解される。このような
触媒は、それらの組成及び作用の原理の両方のレベル
で、すでに広く文献に記載されてきておりかつ多数の特
許及び/又は特許出願の主題となってきたことは留意さ
れるものと思う。たとえ今日までこのことを説明しょう
として出されてきた化学的理由が依然幾分疑わしく、時
には矛盾さえすると思われるとしても、それでも今同時
に酸化セリウム及び酸化ジルコニウムを含有する「スリ
ー−ウエイ」産業触媒は、凝集体で、前述した2種の酸
化物が全く存在しないか或はそれらの内の1種だけが存
在しないかのいずれかの触媒に比べて一層有効であるこ
とは確立されていると思われる。
機能及び/又は白金、ロジウム及びその他の貴金属のよ
うな他の触媒元素について単純な担体機能を発揮するこ
とができる酸化セリウム及び酸化ジルコニウムは未結合
形態で存在するのが普通である。すなわちこれらの2つ
の構成成分は、最終の触媒のレベルで、十分に個別化さ
れた酸化物粒子の単純な物理的混合物の形態で認められ
る。これは、一部、酸化セリウム及び酸化ジルコニウム
をベースにしたこれらの触媒が対応する酸化物粉末、或
はこれらの酸化物の熱分解可能なプリカーサーをさえ均
質に混合することによって得られるのが最もしばしばで
あることから生じる。
おいて、セリウム及びジルコニウム元素を触媒組成物
に、もはや別々のかつ未結合の形態でなく、これに反し
て固溶体タイプの真の混成オキシドCeO2 −ZrO2
の形態で直接導入して用いることを試みることの増々著
しくなる傾向が現われている。しかし、このような情況
で、できるだけ大きく、かつまた好ましくは熱安定な比
表面積を有する混成酸化物を利用可能にさせることがで
きることが触媒の分野における全く普通の要求の問題で
あり、次いで必要になっている。実際、触媒(触媒的に
活性な相)と反応体との間の接触表面が大きい場合、触
媒の効率が通常一層大きくなることを考慮に入れると、
触媒は、新規な状態で及び幾分高い温度で長期に使用し
た後の両方で、できるだけ最も分割された状態、すなわ
ち形態ができるだけ小さくかつ個別化されたままであ
り、大きな比表面積を有する混成酸化物から出発するこ
とによる以外は得ることができずかつ比較的温度に対し
て安定な固体粒子、或は微粒子に保たれるのが好都合で
ある。
おける固溶体タイプのいくつかの混成酸化物はすでに文
献に記載されことに留意されるものと思う。しかし、そ
れらの製法は下記の通りに単一の立方相を得るのに、比
較的高い温度の仮焼段階を必要とするのが普通である:
例えばJ.Am.Ceram.Soc.,1983年、
66巻、7号、506〜510頁に発表されたE.タ
ニ、M.ヨシムラ及びS.ソミヤの「1400℃より低
いZrO2 −CeO2 系の改訂相図」なる表題の刊行
物。すなわち、この刊行物に挙げられている相図は、立
方晶系で結晶化する安定な相を得るために、仮焼及び/
又は焼き入れを少なくとも1000℃より高い温度で行
なうことが必要であることを示しており、これは比表面
積の大きい混成酸化物を得るのに適合し得ないのはもち
ろんである。実際、所望の固溶体が確実に形成されるこ
のような仮焼温度では、得られる生成物の比表面積は1
0m2/gを越えず、5m2 /gより小さいのが普通で
さえある。換言すれば、従来技術に記載さている混成酸
化物は、従って触媒の用途用に好都合になることが可能
でない。
される。更に一層詳細には、本発明は大きな比表面積を
有し、これを広い範囲の組成にわたり、特にジルコニウ
ムの高い含量で有するCeO2 −ZrO2 系における固
溶体タイプの混成酸化物を提案することを目的とする。
発明は、また高い温度で仮焼した後でさえ、大きな比表
面積を保持する上記のような混成酸化物を提案すること
を目的とする。発明は、最後に発明に従う新規な混成酸
化物を簡単、経済的かつ再現可能な方法で入手すること
を可能にする合成方法を提案することを目的とする。
の研究を行なった後に、酸化セリウムと酸化ジルコニウ
ムと(必要に応じて酸化イットリウムと)の間で真の固
溶体を調製するのに適した新規な方法を見出した。該方
法の主要なかつ本質的に独創的な特徴の内の一つは、今
日固溶体を合成する分野において知られている反応温度
に比べて異常に低いので、それで到達する生成物は当然
触媒用途用に適する程に大きな比表面積を有することに
なる反応温度を用いることを可能にすることに在る。こ
の知見は本発明のベースを形成する。
は、定期刊行物「The Journal of th
e American Chemical Socie
ty,60,309頁(1938)」に記載されたブル
ーナウアー−エメット−テラー法から出発して作成され
たASTM D 3663−78基準に従う窒素の吸着
により求めるB.E.T.比表面積を意味すると了解さ
れる。加えて、セリウム及びジルコニウムをベースにし
た混成酸化物なる表現を用いる度に、その表現は、また
酸化セリウムにおける固溶体に更にイットリウムを含有
することができる組成物も目的とするものと理解される
べきである。
目的はセリウム、ジルコニウム及び必要に応じてイット
リウムの混成酸化物であって、比表面積少なくとも80
m2/gを有することを特徴とする混成酸化物に在る。
物を入手することを可能にする合成方法であって、下記
の必須の段階: (i)初めに、セリウム、ジルコニウム及び必要に応じ
てイットリウムの可溶性化合物を、要求される化学量論
的割合で含有する水溶液中の混合物を調製し、 (ii)次いで、該混合物を加熱し、 (iii)次いで、このようにして得られた反応生成物
を回収し、 (iv)最後に、適する場合には、このようにして回収
された反応生成物を焼成する を含むことを特徴とする合成方法によって形成され、該
手段によって、発明に一致する混成酸化物が得られる。
物タイプの純相を約100℃程に低い合成温度で得るこ
とが可能である。このようにして形成される相は、後に
約400℃で焼成する生成物に関してX線回折分析を行
なうことによって明瞭に示される。従って、焼成段階
は、本質的に固溶体の結晶度を発展させ及び/又はそれ
らの比表面積を所定の用途について所望の最終値に調節
することを可能にする。しかし、発明のその他の特徴、
態様及び利点は、下記の明細書、並びに例示する意図の
種々の実例を読めば、一層完全に明らかになるものと思
う。
わけ極めて大きな比表面積、すなわち80m2/gより
大きな比表面積を特徴とする。発明に従う混成酸化物は
比表面積少なくとも100m2/gを有するのが有利で
あり、少なくとも140m2/gを有するのが一層好ま
しく、少なくとも150m2/gを有するのが更に一層
好ましい。
徴に従えば、混成酸化物を、例えば触媒の分野、特に排
気装置において用いるうちに、そうなり得るが、比較的
高い仮焼温度に暴露させる場合に、混成酸化物は依然極
めて適した比表面積を有し続ける。すなわち、発明に従
う混成酸化物は、800℃に加熱して、比表面積少なく
とも30m2/g、好ましくは少なくとも40m2/
g、更に好ましくは少なくとも50m2/gを保持し、
これらの混成酸化物を900℃に加熱する場合、比表面
積は少なくとも20m2/g、好ましくは少なくとも3
0m2/gの値に保持される。換言すれば、発明に従う
混成酸化物は、それらの比表面積のレベルにおいて、極
めて良好な熱安定性を有する。
びジルコニウム(及び必要に応じてイットリウム)元素
が存在することは簡単な化学分析により明らかにされる
ことができ、慣用のX線回折分析は、この存在がある形
態を示す。
は発明に従う混成酸化物中に、本質的にかつ好ましくは
全体として固溶体或は混成酸化物タイプの結合形態で存
在する。これらの混成酸化物のX線回折スペクトルは、
実際、混成酸化物内に、単一の識別可能な相だけが存在
する(検出可能な妨害二次層が存在しない)ことを示
し、この相は、実際、立方晶系で結晶化される酸化第二
セリウムの相に一致し、その格子単位パラメーターは純
酸化第二セリウムに比べて幾分シフトされており、これ
よりジルコニウム(及び必要に応じてイットリウム)が
酸化セリウムの結晶格子に組み入れられ、従って真の固
溶体が得られたことを示す。
記の一般式に一致する: Cex Zr1-x O2 (式中、xは0.4〜1(1は含まれない)になること
ができる)。xは、有利には0.5より大きくなること
ができる。一層特には、xは0.4〜0.9になること
ができ、更に一層特には、xは0.5〜0.9になるこ
とができる。
な固溶体は極めて広い組成の範囲内で変わることができ
ることが分かる。混成酸化物におけるジルコニウムの含
量上限は、実際、ただこの種の酸化セリウムへの溶解度
の唯一の限界により置かれるだけである。すべての場合
に、更に特にはジルコニウムの有意の濃度(特に10原
子%より大きい)において、発明に従う混成酸化物は、
極めて大きくかつ安定な比表面積を有することに加え
て、完全に単相でありかつ立方晶CeO2タイプの形態
で存在し続ける。
例示するつもりで、ここでCe0.7Zr0.3 O2 式は、
結合体で、例えば酸化セリウムにおける固溶体にジルコ
ニウム30原子%を含有する発明に従う混成酸化物に一
致する。
に詳細に発展させることにする。上述した通りに、発明
に従う方法の第一段階は、従って、少なくとも一種の可
溶性セリウム化合物、少なくとも一種の可溶性ジルコニ
ウム化合物及び必要に応じて少なくとも一種の可溶性イ
ットリウム化合物を含有する混合物を水性相で調製する
に在る。混合物は、初め固体状態の化合物から出発し、
該化合物を次いで水のベースストックに導入するか、或
は一層直接にはこれらの化合物の溶液から出発し、次い
で該溶液を任意の順序で混合するかのいずれかで等しく
得ることができる。
ウムIVの塩、例えば硝酸塩或は硝酸アンモニウム第二
セリウムを特に挙げることができる。これらは本発明に
おいて特に良く適している。硝酸第二セリウムを用いる
のが好ましい。セリウムIV塩の溶液は第一セリウム状
態のセリウムを不利なく含有することができるが、セリ
ウムIVを少なくとも85%含有することが望ましい。
硝酸第二セリウムの水溶液は、例えば硝酸を、第一セリ
ウム塩、例えば炭酸第一セリウムの溶液とアンモニアの
溶液とを過酸化水素の存在において反応させることによ
り慣用法で作成される水和酸化第二セリウムに反応させ
ることによって得ることができる。好ましくは、文献F
R−A−2 570 087に記載されているような硝
酸第一セリウムの溶液を電解酸化するプロセスに従って
得られる硝酸第二セリウムの溶液もまた用いることがで
き、これは本発明において好適な第一物質を構成する。
液は所定の初期遊離酸度、例えば0.1〜4Nの範囲の
規定度を有することができることに留意されるものと思
う。本発明に従えば、上述した通りの遊離酸度を有効に
有するセリウムIVの塩の初期溶液を、あらかじめ多少
広範囲にわたる方法で、例えばアンモニア或は水酸化ア
ルカリ金属(ナトリウム、カリウム、- - - )でさえの
溶液(アンモニアの溶液が好ましい)のような塩基を、
この酸度を制限するように加えることによって中和して
おく溶液として用いることが同様に可能である。この最
後の場合、セリウムの初期溶液の中和比(r)を下記式
(数1)により実用的方法で規定することが可能であ
る:
の全モル数を表わし;n2はセリウムIVの塩の水溶液
に起因する初期遊離酸度を中和するのに有効に必要なO
H- イオンのモル数を表わし;n3は塩基を添加するこ
とに起因するOH- イオンの全モル数を表わす。変形
「中和」を用いる場合、すべての場合に、水酸化物種C
e(OH)4 (r=4)の全沈殿を得るのに必要な塩基
の量に比べて是非とも少なくしなければならない塩基の
量を用いる。これより、実施において、これは1を越え
ない、一層好ましくは0.5を越えない中和比に制限さ
れる。
ムの可溶性化合物として、例えば硫酸ジルコニウム、硝
酸ジルコニル或はその上塩化ジルコニルタイプの塩を挙
げることが可能である。硝酸ジルコニルが特に良く適し
ていることに留意されるものと思う。
有する最終混成酸化物を得ることを所望する場合、イッ
トリウムの可溶性化合物、例えば硝酸塩、錯酸塩、ハロ
ゲン化物、例えば特に塩化物を用いることが可能であ
る。上に挙げかつ初期混合物の調製において用いること
ができるセリウム、ジルコニウム及び必要に応じてイッ
トリウム化合物は、もちろん単に例示で挙げ、制限する
意味で挙げるのでないことに留意されるものと思う。混
合物中に存在するセリウム、ジルコニウム及び必要に応
じてイットリウムの量は所望の最終混成酸化物を得るた
めに必要な化学量論的割合に一致しなければならない。
明に従う方法の第二段階(段階(ii))に従う手順は
初期混合物を加熱することである。熱加水分解とも呼ば
れるこの熱処理を行なう温度は80°〜350℃、好ま
しくは90°〜200℃、更に一層特には120°〜2
00℃にすることができる。
通常の大気圧下、か或は例えば熱処理の温度に相当する
飽和蒸気圧のような加圧下のいずれかで行うことができ
る。処理温度を反応混合物の還流温度より高くするよう
に選ぶ(すなわち通常100℃より高い)、例えば15
0°〜350℃にするように選ぶ場合、作業は、上述し
た種を含有する水性混合物を閉空間(一層一般的にはオ
ートクレーブと呼ばれる閉反応装置)に導入することに
よって行ない、必要な圧力は、次いで単に反応混合物を
ただ加熱することから生じる(自生圧)。上に挙げた温
度条件下でかつ水性媒体において、これより、例示とし
て、閉反応装置内の圧力は1バール(105 Pa)より
高い値〜165バール(165・105 Pa)の範囲、
好ましくは5バール(5・105 Pa)〜165バール
(165・105 Pa)の範囲になることを詳細に述べ
ることができる。また、加熱した後に、次いでそれに外
部圧力を加えることが可能であるのはもちろんである。
雰囲気下、好ましくは窒素下のいずれかで行うことがで
きる。処理の期間は臨界的なものでなく、これより広い
範囲内で、例えば1〜48時間、好ましくは2〜24時
間の間で変えることができる。同じ方法で、昇温を臨界
的でない速度で行ない、混合物を、例えば30分〜4時
間の間加熱することにより固定された反応温度を達成す
ることができる。これらの値は完全に例示として挙げる
ものである。熱処理する間、反応媒体のpHは、処理の
初めに約0〜2の範囲にし、処理の終りに約0〜3の範
囲にするのが普通である。
を回収する。固体生成物はあらゆる慣用の固−液分離技
術、例えばろ過、分離、排液或は遠心分離によって媒体
から分離することができる。必要ならば、生成物を得る
のを完全にするために、塩基、例えばアンモニアの溶液
を、加熱段階の直ぐ後に、反応媒体に導入することがで
きる。この段階は、こうして得られる種の回収収率を増
大させることができる。上述したような加熱/反応段階
を、例えば熱処理のサイクルを採用することにより、1
度又はそれ以上、同じ方法で或は同じでない方法で反復
することが可能であるのはもちろんであることに留意さ
れるものと思う。
施すことができる。洗浄はアンモニアの溶液で行うのが
好ましい。残留水を除くために、洗浄した生成物を、最
終的に、適する場合、例えば空気中で、80°〜300
℃、好ましくは100°〜150℃の範囲にすることが
できる温度で乾燥させることができる。乾燥は、一定の
重量が得られるまで続ける。
v))で、この段階は必須のものではないが、洗浄及び
/又は乾燥した後の回収された生成物を、適する場合、
次いで焼成(仮焼)することができる。この焼成は形成
された固溶体相の結晶化度を発展させることができ、か
つまた用いる焼成を高くする程、生成物の比表面積がず
っと小さくなることを考慮に入れて、発明に従う組成物
について残しておく後の使用温度の関数として調節及び
/又は選定することができる。このような焼成は空気中
で行うのが普通であるが、例えば不活性ガス下で行う焼
成を完全には排除しないことは自明である。
う方法により、100℃程の格別に低い合成温度を用い
ることによって、最も大きな比表面積を有する固溶体を
得ることが可能である。また、実施において、最終の焼
成段階を採用する場合、焼成温度は200゜〜1000
℃、好ましくは400゜〜800℃の値の範囲に限定さ
れるのが普通である。高い温度、すなわち特に所望の固
溶体の形成をX線により明らかにさせるために精確に必
要な温度より高い温度で焼成した後でさえ、発明に従う
混成酸化物は完全に許容し得る比表面積を保持する。
は、比表面積が著しく大きいことにより、極めて多くの
用途を見出すことが可能である。混成酸化物は、こうし
て触媒の分野で触媒として及び/又は触媒担体として用
いるのに特に良く適応される。混成酸化物は、例えば下
記のような種々の反応を行なうための触媒或は触媒担体
として用いることができる:炭化水素或はその他の有機
化合物の脱水、ヒドロサルフレーション、水素化脱窒
素、脱硫、水素化脱硫、脱ハロゲン化水素、リホーミン
グ、ベーパー−リホーミング、分解、水素化分解、水素
化、脱水素化、異性化、不均化、オキシクロリネーショ
ン、脱水素環化、酸化及び/又は還元反応、クラウス反
応、内燃機関からの排ガスの処理、脱金属、メタン化及
びシフトコンバージョン。
要な用途の内の一つは、すでに上記の記述で強調した通
りに、混成酸化物を内燃機関からの排ガスを処理するた
めに意図する触媒用の構成成分として用いることに在る
のはもちろんである。すなわち、この用途では、発明に
従う混成酸化物に、貴金属のような触媒的に活性な元素
を含浸させる前に或は含浸させた後に、通常アルミニウ
ムを混合し、この混合物を次いで造形して、例えばビー
ズ形態の触媒を形成するか、或はこの混合物を用いてセ
ラミック或は金属モノリスのような超耐熱性体のライニ
ングを形成する。このライニングは技術の現状で「薄め
(ウオッシュ)コート」の用語で良く知られている。下
記の例は発明を例示するものであり、発明を制限するも
のではない。
ニウムの混成酸化物の調製の関係で発明を例示する。硝
酸ジルコニルZr(NO3 )2 ・2H2 Oの第一溶液
と、初期遊離酸度を、初めにアンモニアを0.5に等し
い中和比r(上記に規定したような)が得られるまで加
えることによって、中和しておいた硝酸第二セリウムの
第二溶液とを、上記の混成酸化物を得るのに要する化学
量論的割合で混合する。
オートクレーブ(PARRオートクレーブ)に入れ、1
60℃で4時間熱処理を施す。この処理の終りに、得ら
れた生成物をろ過によって回収し、次いで2Mのアンモ
ア溶液で洗浄し、最後にオーブン中で80℃において一
晩乾燥させる。生成物に、最終的に空気中400℃で6
時間仮焼段階を施す。このようにして焼成した生成物の
BET比表面積は、それで153m2 /gである。この
生成物のX線回折図を図1にカーブaとして挙げる。
の不存在において製造した純酸化第二セリウムのX線回
折スペクトル(図1、カーブb)に比べて、発明の生成
物について回折ピークの位置における大きい角度の方に
向いた明瞭な置換が観察される。これはジルコニウムが
酸化セリウムの結晶格子に組み込まれたことを示す。加
えて、生成物のX線回折図において、CeO2 タイプの
立方晶相に相当するピークだけを検出することができ、
妨害二次相を検出することは可能でない。
二次仮焼(この場合700℃で2時間行う)を行う場合
に、確認される。実際、このようにして得られた生成物
のX線回折スペクトル(図2)は、常に単一の結晶相を
示すだけである。加えて、これらの条件下で、生成物の
結晶化度は、得られたCeO2 タイプの立方晶相の格子
単位パラメーターを測定することが可能な程である。測
定されたこの格子単位パラメーターの値はそれで5.3
6オングストローム(0.536nm)である。それは
Ce0.8 Zr0.2 O2 組成の混成酸化物についての上述
したE.タニ、等の刊行物(「セリウム原子のジルコニ
ウム原子による置換速度の関数としてのCeO2 −Zr
O2 系における格子パラメーターの発生の評価」を参
照)から予測することができ、また5.36オングスト
ローム(0.536nm)である値に極めてよく一致す
る。
ば、固溶体タイプのCe0.8 Zr0.2O2 相が精々40
0℃から存在し、BET比表面積153m2 /gを有す
ることを明らかに立証する。
コニウム及びイットリウムの混成酸化物の調製の関係で
発明を例示する。 (a)遊離酸度0.62Nを有する硝酸第二セリウムの
溶液と、(b)硝酸ジルコニルの溶液と、(c)硝酸イ
ットリウムの溶液とを、上記の混成酸化物を得るのに要
する化学量論的割合で振盪しながら混合する。次いで、
混合物をオートクレーブ中150℃で4時間、媒体を絶
えず機械的に攪拌しながら、熱処理する。この処理の終
りに、得られた懸濁体にアンモニアの溶液を、pHを
9.5に上げるように導入し、次いで全体を均一にさせ
るために30分間振盪する。
いで排液し、次いで水に再懸濁させる。この懸濁体を次
いで1時間100℃に加熱する。生成物を再びろ過し、
次いでオーブン中で120℃において乾燥させる。乾燥
させた生成物を、最後に空気中で3つの異なる温度、す
なわち400°、800°及び900℃において6時間
焼成する。得られた生成物の比表面積は、それぞれ15
7m2 /g、53m2/g及び39m2 /gである。8
00℃において6時間焼成した後に得られた生成物のX
線回折図を図3に挙げる。測定された格子単位パラメー
ターはそれで5.33オングストローム(0.533n
m)であり、これは再び上述したE.タニ、等の刊行物
から予測することができる理論的格子単位パラメーター
に一致する。
ニウムの混成酸化物の調製の関係で発明を例示する。硝
酸ジルコニル溶液と、初期遊離酸度を、あらかじめアン
モニアにより0に等しい中和比rを得るように中和して
おいた硝酸第二セリウムの溶液とを、上記の混成酸化物
を得るのに要する化学量論的割合で混合する。次いで、
次ぎに続く手順は正確に例2の手順と同じである。
時間)における比表面積は下記の通りである: 400℃:118m2 /g 800℃: 35m2 /g 900℃: 26m2 /g 800℃において焼成した生成物は、測定された格子単
位パラメーターが5.38オングストローム(0.53
8nm)である立方晶固溶体相を有する。
式であるが、例2と異なる手順(150℃におけるオー
トクレービング段階を用いない)に従う混成酸化物の調
製の関係で発明を例示する。例2で製造した水性混合物
に下記の熱処理(加熱)のサイクルを施す:初めに10
0℃で2時間30分加熱し、混合物を45℃に60分で
冷却し、アンモニアを、媒体のpHを9〜9.5の値に
調整するように加え。100℃で1時間二次加熱し、周
囲温度に冷却する。
いでオーブン中で120℃において乾燥させる。得られ
た最終生成物の異なる焼成温度(6時間)における比表
面積は下記の通りである: 400℃:112m2 /g 800℃: 54m2 /g 900℃: 33m2 /g 800℃において焼成した後に得られた生成物は、測定
された格子単位パラメーターが5.33オングストロー
ム(0.533nm)である立方晶固溶体相を有する。
この生成物のX線回折図を図4に挙げる。
じ式であるが、異なる手順(150℃におけるオートク
レービング段階を用いない)に従う混成酸化物の調製の
関係で発明を例示する。初めに、硝酸ジルコニルの溶液
と、遊離酸度0.62Nを有する硝酸第二セリウムの溶
液とを、所望の混成酸化物を得るのに要する化学量論的
割合で混合する。そのようにして製造された混合物を正
確に例4に挙げる手順に従って処理する。
時間)における比表面積は下記の通りである: 400℃:151m2 /g 800℃: 57m2 /g 900℃: 33m2 /g 800℃において焼成した後に得られた生成物は、測定
された格子単位パラメーターが5.36オングストロー
ム(0.536nm)である立方晶固溶体相である。こ
の生成物のX線回折図を図5に挙げる。
同じ式であるが、含浸による慣用のルートを用いて混成
酸化物を調製しようとする。上記の混成酸化物を得るの
に要する化学量論的割合で、比表面積250m2 /gを
有する商用品質の酸化第二セリウムCeO2 (ローヌ−
プーラン社により市販されている製品)に硝酸ジルコニ
ルの第一溶液を含浸させ、このようにして含浸させた生
成物を、次いで空気中110℃で乾燥させ、次いで乾燥
させた生成物に酢酸イットリウムY(C2 H3 O2 )3
・4H2 Oの第二溶液を含浸させ、このようにして含浸
させた生成物を再び空気中110℃で乾燥させる。この
ようにしてジルコニウム及びイットリウムを含浸させた
酸化第二セリウムを次いで900℃において6時間焼成
する。
図を図6に挙げる。スペクトルの分析は、酸化ジルコニ
ウム相ZrO2 が存在することに起因する回折ピークの
存在することを示し、こうして混成酸化物タイプの純相
を得ることが可能でないことを立証する。この生成物の
比表面積は20m2 /gである。
Claims (17)
- 【請求項1】 Cex Zr1-x O2 式(式中、xは0.
5〜1未満の範囲の数である)を有しかつ800℃で6
時間仮焼した後に、比表面積少なくとも30m2 /gを
有する、CeO2 タイプの純立方結晶相を呈する、内燃
機関の排ガス処理用セリウム/ジルコニウム混成酸化
物。 - 【請求項2】 ジルコニウムが酸化セリウム中に固溶体
で存在し、800℃で6時間仮焼した後に、比表面積少
なくとも30m2 /gを有する、CeO2タイプの純立
方結晶相を呈する、内燃機関の排ガス処理用セリウム/
ジルコニウム混成酸化物。 - 【請求項3】 800℃で6時間仮焼した後に、比表面
積少なくとも40m2 /gを有する請求項1又は2の混
成酸化物。 - 【請求項4】 800℃で6時間仮焼した後に、比表面
積少なくとも50m2 /gを有する請求項1〜3のいず
れか一の混成酸化物。 - 【請求項5】 900℃で6時間仮焼した後に、比表面
積少なくとも20m2 /gを有する請求項1〜4のいず
れか一の混成酸化物。 - 【請求項6】 900℃で6時間仮焼した後に、比表面
積少なくとも30m2 /gを有する請求項1〜5のいず
れか一の混成酸化物。 - 【請求項7】 xが0.5〜0.8の範囲である請求項
1の混成酸化物。 - 【請求項8】 xが0.5〜0.7の範囲である請求項
1の混成酸化物。 - 【請求項9】 下記の段階: (i)セリウム、ジルコニウム及び必要に応じてイット
リウムの可溶性化合物を、所望の生成物の化学量論に一
致する割合で含有する水性混合物を含む反応媒体を調製
し、 (ii)次いで、反応媒体にpH0〜3の範囲で熱加水
分解を施し、 (iii)このようにして得られた反応生成物を回収
し、 (iv)最後に、適する場合には、回収された反応生成
物を仮焼する を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一に記
載するセリウム/ジルコニウム混成酸化物の製造方法。 - 【請求項10】 可溶性セリウム化合物を硝酸塩及び硝
酸アンモニウム第二セリウムの中から単独で或は混合物
で選ぶことを特徴とする請求項9の方法。 - 【請求項11】 前記可溶性ジルコニウム化合物を硫酸
ジルコニウム、硝酸ジルコニル及び塩化ジルコニルの中
から単独で或は混合物で選ぶことを特徴とする請求項9
の方法。 - 【請求項12】 前記加熱を温度80°〜350℃で行
うことを特徴とする請求項9〜11のいずれか一の方
法。 - 【請求項13】 前記加熱段階の後に、塩基を反応媒体
に加えることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一
の方法。 - 【請求項14】 回収された反応生成物を、必要に応じ
て洗浄し、次いで乾燥させることを特徴とする請求項9
〜13のいずれか一の方法。 - 【請求項15】 前記仮焼を温度200°〜1,000
℃で行うことを特徴とする請求項9〜14のいずれか一
の方法。 - 【請求項16】 多孔質担体及び触媒的に活性な元素を
含み、該多孔質担体が、請求項1〜8のいずれか一に記
載する混成酸化物或は請求項9〜15のいずれか一の方
法に従って得られる混成酸化物にアルミニウムを混合し
て含むことを特徴とするタイプの、内燃機関の排ガス処
理用触媒。 - 【請求項17】 超耐熱性構造(担体)に多孔質層のラ
イニングを施し、多孔質層の上に触媒的に活性な元素を
付着させたモノリスタイプの、内燃機関の排ガス処理用
触媒であって、該多孔質層が、請求項1〜8のいずれか
一に記載する混成酸化物或は請求項9〜15のいずれか
一の方法に従って得られる混成酸化物にアルミニウムを
混合して含むことを特徴とする触媒。
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