JP4165443B2 - 金属酸化物粒子の製造方法、及び排ガス浄化触媒 - Google Patents

金属酸化物粒子の製造方法、及び排ガス浄化触媒 Download PDF

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Description

本発明は、金属酸化物粒子の製造方法、並びにこの金属酸化物粒子から製造される排ガス浄化触媒に関する。
自動車エンジン等の内燃機関からの排ガス中には、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が含まれるが、これらの物質は、CO及びHCを酸化すると同時に、NOxを還元できる排ガス浄化触媒によって除去できる。排ガス浄化触媒の代表的なものとしては、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属をγ−アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に担持させた三元触媒などが知られている。
この金属酸化物担体は様々な材料で作ることができるが、従来は高表面積を得るためにアルミナ(Al23)を使用することが一般的であった。しかしながら近年では、担体の化学的性質を利用して排ガスの浄化を促進するために、セリア(CeO2)、ジルコニア(ZrO2)、チタン(TiO2)などの様々な他の材料を、アルミナと組み合わせて又は組み合わせないで、使用することも提案されている。
例えば、排ガス中の酸素濃度の変動を吸収して三元触媒の排ガス浄化能力を高めるために、排ガス中の酸素濃度が高いときに酸素を吸蔵し、排ガス中の酸素濃度が低いときに酸素を放出する酸素吸蔵能(OSC能)を有する材料を、排ガス浄化触媒のための担体として用いることが行われている。OSC能を有する材料として代表的なものはセリアである。
三元触媒の作用によってCO及びHCの酸化と、NOxの還元とが効率的に進行するためには、内燃機関の空燃比が理論空燃比(ストイキ)であることが必要であるので、排ガス中の酸素濃度の変動を吸収して理論空燃比付近の酸素濃度を維持することは、三元触媒が排ガス浄化能力を発揮するために好ましい。更に近年の研究によれば、セリアはOSC能を有するだけでなく、その上に担持される貴金属、特に白金との親和性が強いために、この貴金属の粒成長(シンタリング)を抑制できることが見出されている。
このように、セリアは排ガス浄化触媒での使用に関して好ましい性質を有するが、この用途において必要とされる耐熱性を有さないことがある。従って、セリア及びジルコニアを固溶体化して耐熱性を高める方法が開発されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特開平10−194742号公報 特開平6−279027号公報
セリアとジルコニアが均一に混合した固溶体は良好なOSC能及び耐熱性を有することが知られているが、この複合金属酸化物によってはセリアによる白金等の貴金属のシンタリング防止を充分に行えないことがある。すなわち、この複合金属酸化物の表面にはセリア及びジルコニアの両者が存在するので、一部の貴金属はセリア部分にではなくジルコニア部分に担持され、従ってシンタリングが防止されないことがある。
従って本発明では、セリア−ジルコニア固溶体によるOSC能とセリアによる白金のシンタリング防止とを良好に組み合わせることができる金属酸化物粒子の製造方法、及びこのような金属酸化物粒子から作られる排ガス浄化触媒を提供する。
本発明の排ガス浄化触媒は、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部とセリアを比較的多く含む外皮部とを有する金属酸化物粒子に、白金が担持されてなるここで、この金属酸化物粒子では、特に中心部と外皮部とがそれぞれ複数の一次粒子からなる。
尚、中心部と外皮部が含む金属酸化物に関して使用される表現「比較的多く含む」は、中心部と外皮部のそれぞれにおける金属の全モル数に基づくモル分率に関して使用している。従って例えば「セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部」は、中心部におけるセリア−ジルコニア固溶体を構成するセリウム(Ce)及びジルコニウム(Zr)のモル分率が、外皮部におけるこのセリウム及びジルコニウムのモル分率よりも高いことを意味している。
本発明の排ガス浄化触媒によれば、金属酸化物粒子の中心部のセリア−ジルコニア固溶体によOSC能と、金属酸化物粒子の外皮部のセリアによる白金のシンタリング防とを達成できる
本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子においては、金属酸化物粒子中の金属の全モル数に基づいて、セリウムとジルコニウムのモル分率が合計で、少なくとも85mol%、特に少なくとも90mol%、より特に少なくとも95mol%であってよい。
本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子においては、外皮部が、セリアの他に、アルカリ土類金属及び希土類からなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物、特に酸化イットリウム(Y23)を更に含んでいてもよい
これによれば、外皮部の耐熱性及び/又は酸素伝導性が改良され、中心部のセリア−ジルコニア固溶体によるOSC能を良好に活用できる。
セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部とセリアを比較的多く含む外皮部とを有する金属酸化物粒子を製造する本発明の方法は、それぞれ異なる等電点を有するセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子とセリアのコロイド粒子とを少なくとも含有するゾルを提供し;ゾルのpHを、セリアのコロイド粒子の等電点よりもセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点に近づけて、特にセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点±1.0、より特に等電点±0.5の範囲内まで近づけて、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を凝集させ;ゾルのpHを、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点よりもセリアのコロイド粒子の等電点に近づけて、特にセリアのコロイド粒子の等電点±1.0、より特に等電点±0.5の範囲内まで近づけて、凝集したセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の周囲に、セリアのコロイド粒子を凝集させ;そして得られた凝集物を乾燥及び焼成することを含む。
本発明の方法によれば、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部と、セリアを比較的多く含む外皮部とを有し、且つ中心部と外皮部とがそれぞれ複数の一次粒子からなる金属酸化物粒子を得ることができる。
この方法によって得られる金属酸化物粒子は、本発明の排ガス浄化触媒において用いることができる。また、この方法によって得られる金属酸化物粒子は、比較的小さい粒径、例えば10μm未満、5μm未満、1μm未満、500nm未満、200nm未満、100nm未満、又は50nm未満の平均粒子径で、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部と、セリアを比較的多く含む外皮部とからなる構造を有することができる。例えば実際に原料として用いたゾルが5nm程度の平均粒子径を有する場合、本発明の方法によって合成された金属酸化物粒子の平均粒子径は50nm以下にできる。
ここで、用語「コロイド粒子」は、液体、特に水に分散している金属酸化物又は酸素に結合した金属を有する粒子であって、分散媒を除去し、焼成することによって金属酸化物を生成するものを意味している。この「コロイド粒子」は、一般には1〜1000nm、特に1〜500nmの直径を有するものとして理解され、例えば100nm未満又は50nm未満の直径を有するものを入手できる。
またここで、用語「ゾル」は、コロイド粒子を液体である分散媒に分散させてなる分散系を意味し、コロイド溶液として言及されることもある。ゾルに含まれる分散媒は、水であることが一般的であるが、必要に応じてアルコール、アセチルアセトン等の有機分散媒を含むこともできる。
本発明について図1及び2を用いて説明する。ここで図1及び2は、それぞれ本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子の断面図である。
この図1で示されるように、本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子は、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部1とセリアを比較的多く含む外皮部2とを有する。ここで、中心部と外皮部は、図2で示すように、それぞれ複数の一次粒子(1a,2a)からなっていてもよい。
この金属酸化物粒子は、例えば10μm未満、5μm未満、1μm未満、500nm未満、200nm未満、100nm未満、又は50nm未満の平均粒子径を有することができる。
ここで中心部1と外皮部2との境界は必ずしも明確なものではなく、組成が徐々に変化している部分として現れていてもよい。また、中心部1と外皮部2との境界部がセリア−ジルコニア固溶体セリアとの混合物、特に固溶体であってもよい。尚、図1では外皮部2が連続であるように示されているが、これは不連続であってもよい。
中心部と外皮部とがそれぞれ複数の一次粒子からなっていている場合、これらの一次粒子は、金属酸化物粒子をゾルから形成する場合にはそのゾル中のコロイド粒子に対応するものであり、それぞれの一次粒子の間に明確な境界を有することも有さないこともある。
図1から明らかなように、この金属酸化物粒子では、従来技術で得ることを意図しているセリア−ジルコニア固溶体自体を金属酸化物粒子の中心部とし、その外皮部としてセリアを用いている。
セリア−ジルコニア固溶体を含む外皮部、並びにセリアを含む中心部は、セリウム(Ce)及びジルコニウム(Zr)以外の金属、例えばアルカリ土類金属及び希土類元素からなる群より選択される金属、特にイットリウム(Y)を含むことができる。これらのアルカリ土類金属及び希土類元素、特にイットリウムの酸化物は、セリア及び/又はセリア−ジルコニア固溶体に優れた耐熱性を提供する傾向がある。
本発明の排ガス浄化触媒は本発明の方法によって製造される金属酸化物粒子に、白金を担持して製造できる。
金属酸化物粒子への白金のような貴金属の担持は、公知の方法を任意に使用して行うことができるが、例えば貴金属の塩及び/又は錯塩を含有する溶液を吸水担持し、乾燥及び焼成する方法が挙げられる。金属酸化物粒子への貴金属の担持量は、金属酸化物粒子に対して0.01〜5質量%、特に0.1〜2質量%であってよい。
本発明の排ガス浄化触媒は、それ自体を成形して用いるだけでなく、モノリス担体、例えばセラミックス製ハニカムにコートして用いることもできる。
以下では金属酸化物粒子を製造する本発明の方法の各工程について説明する。
〔混合ゾルの提供〕
この本発明の方法では、始めに、それぞれ異なる等電点を有するセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子とセリアのコロイド粒子とを少なくとも含有するゾルを提供する。
ここで提供される具体的なゾルとしては、金属のアルコキシド、アセチルアセトナート、酢酸塩、及び硝酸塩などを加水分解及び縮合して得られた物質を挙げることができる。アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル及びセリアゾルのようなゾルは、公知の材料であり、市販されているものを入手することもできる。
セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を含有するゾルは、セリア−ジルコニア固溶体を得るための一般的な方法で得ることができる。すなわち、例えばセリウム塩とジルコニウム塩とを含有する溶液において加水分解及び縮合を行わせ、これを熟成させ、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を含有するゾルを得ることができる。この熟成は一般に高温及び高圧で行うことが好ましく、例えば耐圧容器内において120℃で72時間にわたって行うことができる。
一般に販売されている金属酸化物のゾルは、含有されるコロイド粒子の等電点と離れたpHを有し、それによって含有されるコロイド粒子が互いに静電気的に反発して凝集を防ぐようにされている。すなわち等電点がアルカリ側にあるコロイド粒子を含有するゾルでは、ゾルを酸性にすることによって安定化している(酸性安定化ゾル)。また等電点が酸性側にあるコロイド粒子を含有するゾルでは、ゾルをアルカリ性にすることによって安定化している(アルカリ安定化ゾル)。
ここでこのコロイド粒子の等電点は粒子を構成する酸化物のような材料自体によって限定されるものではなく、コロイド粒子の表面改質、特に有機化合物によるコロイド粒子の表面改質などによって任意に設定できるものである。従って本発明の方法で用いるセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子、及びセリアのコロイド粒子は、本発明のために適切なpHを有するように任意に選択できる。例えば、これらのコロイド粒子の等電点のpHが、3以上、特に4以上、より特に5以上離れているように選択できる。
本発明の方法の実施に関して必要なコロイド粒子の等電点は、任意の方法によって得ることができるが、例えば電気泳動光散乱法で測定できる。
本発明の方法で使用できる少なくとも2種類のコロイド粒子を含有するゾルは、任意の方法で得ることができるが、特に異なるゾルを混合することによって得ることができる。またこれらのコロイド粒子の混合比は、所望とされる金属酸化物粒子の性質に依存して任意に決定できる。
本発明の方法において、金属酸化物粒子に含ませることが好ましいアルカリ土類金属及び希土類のような元素は、コロイド粒子としてだけではなく、金属塩、例えば硝酸塩としても、ゾルに含有させることができる。
〔セリア−ジルコニア固溶体の凝集〕
この本発明の方法では、次に、ゾルのpHを、セリアのコロイド粒子の等電点よりもセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点に近づけて、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を凝集させる。
上述のように、一般に入手できるゾルは、コロイド粒子の等電点と離れたpHを有し、それによってコロイド粒子が大きい正又は負の電荷を有し、静電気的な作用によって沈殿を抑制するようにされている。従ってセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子とセリアのコロイド粒子とを含有するゾルにおいて、ゾルのpHをセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点付近まで変動させると、このセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子のゼータ電位が小さくなって粒子間の電気的な反発が小さくなり、それによってセリアジルコニア固溶体のコロイド粒子の凝集が促進される。ここではゾルのpHが、セリアのコロイド粒子の等電点からは比較的離れているので、セリアのコロイド粒子は比較的大きいゼータ電位を有し、従ってセリアのコロイド粒子の凝集は抑制されている。
尚、コロイド粒子を凝集させるときに、凝集させようとするコロイド粒子の等電点を通過するようにゾルのpHを変動させると、ゾルのpHがこの等電点を通過するときにこのコロイド粒子のゼータ電位がゼロになり、従ってこのコロイド粒子の凝集をより確実に行うことができる。
ゾルのpHの調節は、任意の酸又はアルカリを添加することによって行うことができる。例えば、酸としては鉱酸、例えば硝酸、塩酸等を用いることができ、アルカリとしては、アンモニア水、水酸化ナトリウム等を用いることができる。また、ゾルのpHの調節は、単に複数種のゾルを混合することによって達成することもできる。
このゾルのpHの調節は、pHメーターでゾルのpHを測定しながら、酸又はアルカリをゾルに添加して達成できる。またこれは、予めサンプリングしたゾルを用いてpH調節に必要な酸又はアルカリの量を測定し、それに基づいてゾル全体のために必要とされる酸又はアルカリの量を決定し、ゾル全体に添加することによっても達成できる。
セリアのコロイド粒子の凝集〕
この本発明の方法では、次に、ゾルのpHを、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点よりもセリアのコロイド粒子の等電点に近づけて、凝集したセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の周囲に、セリアのコロイド粒子を凝集させる。
このように、凝集したセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を含有するゾルのpHを、セリアのコロイド粒子の等電点付近まで変動させると、セリアのコロイド粒子のゼータ電位が小さくなって粒子間の電気的な反発が小さくなり、それによってセリアのコロイド粒子の凝集が促進される。ここではゾルのpHが、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点からは比較的離れているので、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の凝集が抑制されて、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の周囲にセリアのコロイド粒子が堆積する。
尚、ゾルのpHの調節については上記セリア−ジルコニア固溶体の凝集の場合と同様である。
〔凝集物の乾燥及び焼成〕
上記のようにして得られる凝集体を乾燥及び焼成することによって、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部と、セリアを比較的多く含む外皮部とを有し、且つ中心部と外皮部とがそれぞれ複数の一次粒子からなる金属酸化物粒子が得られる。
ゾルからの分散媒の除去及び乾燥は、任意の方法及び任意の温度で行うことができるこれは例えば、ゾルを120℃のオーブンに入れて達成できる。このようにしてゾルから分散媒を除去及び乾燥して得られた原料を焼成して、金属酸化物粒子を得ることができる。この焼成は、金属酸化物合成において一般的に用いられる温度、例えば500〜1100℃の温度で行うことができる。
以下、本発明を実施例に基づき更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の実験におけるゾルのpHの測定は、pHメーターを使用し、pHメーター電極をゾルに直接に浸漬して行った。
〔実施例1〕
この実施例では、中心部がセリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含み、且つ外皮部がセリア及び酸化イットリウム(イットリア)を比較的多く含む金属酸化物粒子を得て、これに白金を担持する。
硝酸アンモニウムセリウムとオキシ硝酸ジルコニウム・二水和物とを、セリア(CeO2)とジルコニア(ZrO2)との重量比が60:40になるようにして蒸留水に溶解し、0.5molの混合水溶液を得た。耐圧容器内において120℃で72時間にわたってこの混合溶液を熟成させ、セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を含有するゾルを得た。
その後、このセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子(等電点pH8.2)を含有する酸性安定化ゾルと、アルカリ安定化セリアゾル(等電点pH4.0)と、アルカリ安定化イットリア(Y23)ゾルとを混合して、セリアとセリア−ジルコニア固溶体とイットリアとの重量比が58:38:4になるようにした。撹拌を行いながら、この混合ゾルにアンモニア(NH3)水溶液を滴下してpHを10にし、セリア−ジルコニア固溶体を凝集させた。その後、撹拌を行いながら、この混合ゾルに硝酸(HNO3)水溶液を滴下してpHを3.0にし、セリア及びイットリアを凝集させた。この溶液を120℃で24時間にわたって乾燥し、得られた乾燥物を700℃で5時間にわたって焼成して、金属酸化物粒子を得た。
このようにして得た金属酸化物粒子を、重量にして6倍の蒸留水に分散させ、白金が金属酸化物粒子に対して1.0重量%となるようにして、ジニトロジアンミン白金溶液を添加し、1時間にわたって撹拌した。更に120℃で水分を乾燥し、500℃で2時間にわたって焼成した。得られた触媒を1mm角のペレット状に成形して性能評価に用いた。
〔比較例1〕
この実施例では、イットリアを添加したジルコニア粉末に白金を担持する。
イットリアを添加したジルコニア粉末(イットリア含有率は3重量%)に、実施例1と同様にして白金を担持した。得られた触媒を1mm角のペレット状に成形して性能評価に用いた。
〔比較例3〕
この実施例では、セリア粉末に白金を担持する。
セリア粉末に、実施例1と同様にして白金を担持した。得られた触媒を1mm角のペレット状に成形して性能評価に用いた。
〔比較例5〕
この実施例では、セリア−ジルコニア−イットリア固溶体からなる金属酸化物粒子を得て、これに白金を担持する。
蒸留水に、硝酸アンモニウムセリウム、オキシ硝酸ジルコニウム二水和物、硝酸イットリウムを、セリアとジルコニアとイットリアとの重量比が58:38:4になるように加え、撹拌して溶解させた。撹拌を行いながら、この溶液にアンモニア水溶液を滴下してpHを9にし、沈殿を生じさせた。この溶液を、実施例1と同様に乾燥及び焼成して、金属酸化物粒子を得た。
このようにして得た金属酸化物粒子に、実施例1と同様にして白金を担持させた。得られた触媒を1mm角のペレット状に成形して性能評価に用いた。
〔比較例7〕
この実施例では、中心部がジルコニアを比較的多く含み、且つ外皮部がセリア及びイットリアを比較的多く含む金属酸化物粒子を得て、これに白金を担持する。
酸性安定化ジルコニアゾル(等電点pH8.5)と、アルカリ性安定化セリアゾル(等電点pH3.5)と、アルカリ安定化イットリア(Y23)ゾルとを混合して、セリアとジルコニアとイットリアとの重量比が58:38:4になるようにした。撹拌を行いながら、この混合ゾルにアンモニア水溶液を滴下してpHを10にし、ジルコニアを凝集させた。その後、撹拌を行いながら、この混合ゾルに硝酸水溶液を滴下してpHを3.0にし、セリア及びイットリアを凝集させた。この溶液を実施例1と同様に乾燥及び焼成して、金属酸化物粒子を得た。
このようにして得た金属酸化物粒子に、実施例1と同様にして白金を担持させた。得られた触媒を1mm角のペレット状に成形して性能評価に用いた。
〔触媒性能評価〕
表1の組成のリッチガス及びリーンガスを1分毎に切り替えて、1,000℃で5時間にわたって耐久を行った。耐久を行った触媒に対し、表1の組成のリッチガス及びリーンガスを1Hzで切り替えながらこれらのガスを昇温させて、HC(炭化水素)の浄化率が50%になる温度(HC−T50)を調べた。またCO(2%)とO2(1%)とを1分間隔で切り替えて、COを流通させているときのCO2発生量からOSC能(酸素貯蔵能力)(O2mmol/担体−g)を算出した。また比表面積(SSA)を、BET一点法を用いて測定した。また更に、これらの触媒の白金粒子径を、−80℃でのCOパルス吸着法で求めた。得られた結果を表2に示している。
Figure 0004165443
Figure 0004165443
表2から明らかなように、実施例1の触媒は、比較例1、3、5及び7の触媒と比較して、HC−T50温度が低く、すなわち比較的低温でも高い活性を有する。これは下記のような本発明の利益に起因するものと考えられる:OSC能の測定結果で示されているように、本発明の実施例1の触媒では、外皮部のセリアの存在にも関わらず、セリア−ジルコニア固溶体による大きいOSC能を有する。比表面積の測定結果で示されているように、本発明の実施例1の触媒では、セリア−ジルコニア固溶体又はジルコニアの担体(比較例1、5及び7)で示されるような大きい比表面積を維持している。Pt粒子径で示されているように、本発明の実施例1の触媒では、外皮部にセリアが主に存在することによって、セリア−ジルコニア固溶体(比較例5)でよりも良好に白金のシンタリングを防止している
本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子の1つの態様を表す断面図である。 本発明の排ガス浄化触媒で用いられる金属酸化物粒子の他の態様を表す断面図である。
符号の説明
1 中心部
1a 中心部を構成する1次粒子
2 外皮部
2a 外皮部を構成する1次粒子

Claims (7)

  1. セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部とセリアを比較的多く含む外皮部とを有する金属酸化物粒子に、白金が担持されてなる、排ガス浄化触媒
  2. 前記中心部と前記外皮部とがそれぞれ複数の一次粒子からなる、請求項1に記載の排ガス浄化触媒
  3. 前記外皮部が、アルカリ土類金属及び希土類からなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物を更に含む、請求項1又は2に記載の排ガス浄化触媒
  4. それぞれ異なる等電点を有するセリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子とセリアのコロイド粒子とを少なくとも含有するゾルを提供し、
    前記ゾルのpHを、前記セリアのコロイド粒子の等電点よりも前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点に近づけて、前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を凝集させ、
    前記ゾルのpHを、前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点よりも前記セリアのコロイド粒子の等電点に近づけて、凝集した前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の周囲に、前記セリアのコロイド粒子を凝集させ、そして
    得られた凝集物を乾燥及び焼成すること、
    を含む、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部とセリアを比較的多く含む外皮部とを有する金属酸化物粒子の製造方法。
  5. 前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点と、前記セリアのコロイド粒子の等電点との差が、3以上である、請求項4に記載の方法。
  6. 前記ゾルのpHを、前記セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子の等電点を通過するように変動させることによって、前記第セリア−ジルコニア固溶体のコロイド粒子を凝集させ、且つ
    前記ゾルのpHを、前記セリアのコロイド粒子の等電点を通過するように変動させることによって、前記セリアのコロイド粒子を凝集させる、
    請求項4又は5に記載の方法。
  7. 請求項4〜6のいずれかに記載の方法によって前記金属酸化物粒子を得、そして
    前記金属酸化物粒子に、白金を担持すること、
    を含む、セリア−ジルコニア固溶体を比較的多く含む中心部とセリアを比較的多く含む外皮部とを有する金属酸化物粒子に白金が担持されてなる排ガス浄化触媒の製造方法。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4165419B2 (ja) 2004-03-09 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子及び排ガス浄化触媒の製造方法
JP4165443B2 (ja) 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子の製造方法、及び排ガス浄化触媒
EP1742738B1 (en) 2004-04-27 2019-01-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Process for producing metal oxide particle and exhaust gas purifying catalyst
JP4179299B2 (ja) 2005-03-23 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 触媒担体粉末及び排ガス浄化触媒
US7632776B2 (en) * 2005-04-27 2009-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst and production process thereof
JP4901175B2 (ja) * 2005-10-11 2012-03-21 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP4930898B2 (ja) * 2006-03-31 2012-05-16 株式会社豊田中央研究所 排ガス浄化用触媒の製造方法及び排ガス浄化用触媒
JP2007268460A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toyota Motor Corp 金属酸化物触媒担体粒子、及び排ガス浄化触媒
JP4175387B2 (ja) * 2006-05-31 2008-11-05 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒製造方法
JP5008355B2 (ja) 2006-06-30 2012-08-22 第一稀元素化学工業株式会社 酸化セリウム−酸化ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法
JP2008289971A (ja) 2007-05-23 2008-12-04 Toyota Motor Corp コアシェル構造体及びその製造方法並びに当該コアシェル構造体を含む排ガス浄化用触媒
CN104353457B (zh) 2008-09-02 2017-05-24 日产自动车株式会社 废气净化用催化剂及其制造方法
US9539543B2 (en) * 2009-01-29 2017-01-10 Basf Corporation Mechanically fused materials for pollution abatement in mobile and stationary sources
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
JP5581314B2 (ja) * 2009-04-14 2014-08-27 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
WO2011108457A1 (ja) 2010-03-01 2011-09-09 第一稀元素化学工業株式会社 酸化セリウム-酸化ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法
FR2959735B1 (fr) * 2010-05-06 2012-06-22 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium d'au moins une autre terre rare, a porosite specifique, procede de preparation et utilisation en catalyse.
US8580701B2 (en) 2010-11-19 2013-11-12 Corning Incorporated Method of controlling Ce:Zr ratio in oxide nanoparticles
WO2012105454A1 (ja) * 2011-02-01 2012-08-09 株式会社アイシーティー 排ガス浄化用触媒
JP4843107B2 (ja) * 2011-02-02 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒の再生処理方法
JP2012179573A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP5805986B2 (ja) 2011-04-22 2015-11-10 三井金属鉱業株式会社 内燃機関排気ガス浄化用触媒のための担体
JP5883425B2 (ja) * 2013-10-04 2016-03-15 株式会社豊田中央研究所 セリア−ジルコニア系複合酸化物及びその製造方法、並びにそのセリア−ジルコニア系複合酸化物を用いた排ガス浄化用触媒
CN105983403B (zh) * 2015-02-09 2019-01-01 有研稀土新材料股份有限公司 一种铈锆复合氧化物、其制备方法及催化剂的应用
US10512897B2 (en) * 2015-02-15 2019-12-24 Tianjin University Micron-scale cerium oxide particle having multi-core single-shell structure and preparation method therefor
WO2016143722A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Core-shell support, method for producing the same, catalyst for purification of exhaust gas using the core- shell support, method for producing the same, and method for purification of exhaust gas using the catalyst for purification of exhaust gas
JP6676394B2 (ja) * 2015-03-12 2020-04-08 株式会社豊田中央研究所 コアシェル担体及びその製造方法、そのコアシェル担体を用いた排ガス浄化用触媒及びその製造方法、並びに、その排ガス浄化用触媒を用いた排ガス浄化方法
JP5976891B2 (ja) * 2015-06-19 2016-08-24 三井金属鉱業株式会社 内燃機関排気ガス浄化用触媒のための担体
US9868087B2 (en) * 2016-03-31 2018-01-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Core-shell oxide material, method for producing the same, and catalyst and method for purification of exhaust gas using the core-shell oxide material
CN111939894A (zh) * 2020-09-17 2020-11-17 河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司 一种核壳结构铈锆基复合氧化物及其制备方法

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601056B2 (ja) * 1980-02-19 1985-01-11 千代田化工建設株式会社 アスファルテンを含む重質炭化水素油の水素化処理
JPS5881441A (ja) * 1981-11-11 1983-05-16 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 排ガス浄化用触媒の製法
AU604083B2 (en) 1987-01-20 1990-12-06 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co. Ltd. Catalyst for purifying exhaust gas and method for production thereof
US4981825A (en) * 1989-09-12 1991-01-01 Board Of Trustees Operating Michigan State University Dried metal oxide and clay particle compositions and method for the preparation thereof
FR2654953B1 (fr) 1989-11-27 1994-02-04 Rhone Poulenc Chimie Catalyseurs supportes et procede de fabrication de ceux-ci.
US5232889A (en) * 1989-11-27 1993-08-03 Rhone-Poulenc Chimie Supported catalysts
JPH03277060A (ja) * 1990-03-27 1991-12-09 Nec Corp 音声/文字変換による自動伝言板装置
CN1060793A (zh) * 1990-10-22 1992-05-06 华东化工学院 非贵金属三效催化剂
CA2074634A1 (en) 1991-07-25 1993-01-26 Patricia Ann Beauseigneur Pore impregnated catalyst device
US5334570A (en) * 1991-07-25 1994-08-02 Corning Incorporated Pore impregnated catalyst device
JP3285614B2 (ja) * 1992-07-30 2002-05-27 日本碍子株式会社 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
FR2701471B1 (fr) * 1993-02-10 1995-05-24 Rhone Poulenc Chimie Procédé de synthèse de compositions à base d'oxydes mixtes de zirconium et de cérium, compositions ainsi obtenues et utilisations de ces dernières.
JP3505236B2 (ja) 1994-10-05 2004-03-08 株式会社三徳 酸素吸収・放出能を有する複合酸化物及びその製造法
JP3386594B2 (ja) 1994-10-05 2003-03-17 株式会社三徳 酸素吸収・放出能を有する複合酸化物の製造法
US5346875A (en) * 1993-07-21 1994-09-13 Exxon Research And Engineering Company Method of manufacturing fluid catalytic cracking catalyst
US5492870A (en) * 1994-04-13 1996-02-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Hollow ceramic microspheres by sol-gel dehydration with improved control over size and morphology
JP3505235B2 (ja) 1994-10-05 2004-03-08 株式会社三徳 酸素吸収・放出能を有する複合酸化物
JP3861303B2 (ja) * 1995-10-31 2006-12-20 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
US5753581A (en) * 1995-12-18 1998-05-19 General Motor Corporation Method of associating precious metals with specific oxides in mixed oxide systems for use as catalysts
JPH09255331A (ja) 1996-03-27 1997-09-30 Kinya Adachi 逆ミセル法による単分散希土類酸化物超微粒子の製造
JP3640130B2 (ja) 1996-11-14 2005-04-20 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP4053623B2 (ja) 1996-12-27 2008-02-27 阿南化成株式会社 ジルコニウム−セリウム系複合酸化物及びその製造方法
FR2770790B1 (fr) * 1997-11-10 1999-12-10 Rhodia Chimie Sa Composition a support a base d'un oxyde de cerium, d'un oxyde de zirconium et d'un oxyde de scandium ou de terre rare et utilisation pour le traitement des gaz d'echappement
JP3595874B2 (ja) 1999-03-05 2004-12-02 第一稀元素化学工業株式会社 ジルコニウム−セリウム系複合酸化物及びその製造方法
JP2001089143A (ja) 1999-09-22 2001-04-03 Kinya Adachi 酸素吸収・放出能に優れたセリウム含有複合酸化物とその製造方法
US6569392B1 (en) * 2000-02-02 2003-05-27 Ford Global Technologies Llc Three-way rare earth oxide catalyst
US20030007926A1 (en) * 2000-03-02 2003-01-09 Weibin Jiang Metal catalyst and method of preparation and use
ES2242673T3 (es) * 2000-03-28 2005-11-16 UMICORE AG & CO. KG Catalizador de alto rendimiento de capa simple.
JP3858625B2 (ja) * 2000-07-27 2006-12-20 株式会社豊田中央研究所 複合酸化物とその製造方法及び排ガス浄化用触媒とその製造方法
JP4169140B2 (ja) 2000-10-02 2008-10-22 日揮触媒化成株式会社 新規な金属酸化物粒子およびその用途
JP4564645B2 (ja) * 2000-11-27 2010-10-20 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
WO2002066155A1 (fr) 2001-02-19 2002-08-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyseur de clarification de gaz d'échappement
US6528451B2 (en) * 2001-03-13 2003-03-04 W.R. Grace & Co.-Conn. Catalyst support material having high oxygen storage capacity and method of preparation thereof
JP2002346386A (ja) 2001-05-29 2002-12-03 Ibiden Co Ltd 排気ガス浄化用触媒担持フィルタ
EP1284277B1 (de) * 2001-08-08 2004-10-20 Degussa Aktiengesellschaft Mit Siliziumdioxid umhüllte Metalloxidpartikel
JP3861647B2 (ja) 2001-10-09 2006-12-20 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP3946982B2 (ja) 2001-11-01 2007-07-18 ニッケイ・メル株式会社 ジルコニア・セリア基複合酸化物の製造方法
FR2836067B1 (fr) 2002-02-15 2004-05-21 Rhodia Chimie Sa Compose mesostructure homogene comprenant une phase minerale d'alumine et des particules au moins partiellement cristallines d'un compose de cerium, de titane ou de zirconium, son procede de preparation et ses utilisations
JP3956733B2 (ja) 2002-03-22 2007-08-08 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒用セリウム−ジルコニウム複合金属酸化物
JP2004074138A (ja) * 2002-06-17 2004-03-11 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
JP4584555B2 (ja) * 2002-10-17 2010-11-24 株式会社デンソー セラミック触媒体
JP3797313B2 (ja) * 2002-10-28 2006-07-19 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子の製造法及び排ガス浄化用触媒
EP1464622A1 (en) * 2003-03-17 2004-10-06 Umicore AG & Co. KG An oxygen storage material, comprising Cerium oxide and at least one other oxide of a metal, process for its preparation and its application in a catalyst
US7384888B2 (en) * 2003-09-15 2008-06-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cerium-zirconium composite metal oxide
EP1516855B1 (en) 2003-09-15 2017-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cerium-zirconium composite metal oxide with a cerium oxide core surrounded by zirconium oxide
JP4165419B2 (ja) * 2004-03-09 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子及び排ガス浄化触媒の製造方法
JP4513372B2 (ja) 2004-03-23 2010-07-28 日産自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化触媒
EP1742738B1 (en) * 2004-04-27 2019-01-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Process for producing metal oxide particle and exhaust gas purifying catalyst
JP4165443B2 (ja) 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子の製造方法、及び排ガス浄化触媒
JP4165442B2 (ja) 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
JP4179215B2 (ja) 2004-04-27 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排ガス浄化用触媒
JP4165441B2 (ja) 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒の製造方法
US20070197373A1 (en) * 2005-04-27 2007-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Zirconia core particles coated with ceria particles, production process thereof and exhaust gas purifying catalyst
US7632776B2 (en) * 2005-04-27 2009-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst and production process thereof
JP2007268460A (ja) 2006-03-31 2007-10-18 Toyota Motor Corp 金属酸化物触媒担体粒子、及び排ガス浄化触媒

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