JP4631360B2 - Method for producing exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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Description

この発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスを浄化するための触媒に関し、特に白金(Pt)やロジウム(Rh)などの少なくとも二種類の触媒成分粒子を担持させた構成の触媒の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, and in particular, a catalyst having a structure in which at least two types of catalyst component particles such as platinum (Pt) and rhodium (Rh) are supported. It relates to a manufacturing method.

白金とロジウムとを担持した排ガス浄化用触媒の製法の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された方法は、弱塩基性の有機白金水溶液を使用する方法であって、ジニトロジアミノ白金の所定量を硝酸水溶液に投入して溶解させ、これを常圧下で所定温度に煮沸して、白金の価数を2価から4価に反応させる。こうして得られた白金塩溶液に水および硝酸水溶液を混合して所定の濃度に調整した後、セラミック担体に浸漬して白金を吸着させる。この白金を吸着した担体を乾燥および焼成することにより、白金塩を熱分解で還元する。その後に、硝酸ロジウム溶液に上記の担体を浸漬してロジウムを吸着させ、これを更に、乾燥および焼成して白金−ロジウム担持触媒を得る。   An example of a method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrying platinum and rhodium is described in Patent Document 1. The method described in Patent Document 1 is a method using a weakly basic organic platinum aqueous solution, in which a predetermined amount of dinitrodiaminoplatinum is poured into a nitric acid aqueous solution and dissolved, and this is brought to a predetermined temperature under normal pressure. It is boiled and the valence of platinum is reacted from 2 to 4. The platinum salt solution thus obtained is mixed with water and an aqueous nitric acid solution to adjust to a predetermined concentration, and then immersed in a ceramic carrier to adsorb platinum. By drying and calcining the carrier on which the platinum is adsorbed, the platinum salt is reduced by thermal decomposition. Thereafter, the carrier is immersed in a rhodium nitrate solution to adsorb rhodium, and this is further dried and calcined to obtain a platinum-rhodium supported catalyst.

白金やロジウムなどの貴金属あるいは触媒成分元素を担体上に担持する場合、従来では、白金ジニトロジアンミンや硝酸ロジウムなどの貴金属化合物の溶液を、多孔質の担体に含浸させ、それを乾燥および焼成している。このような担持方法では、高温に加熱した場合の白金の移動やシンタリングが生じやすく、またイオウ被毒を生じやすいなどの可能性があった。これに対して上記の特許文献1に記載された方法では、担体上の酸性質点などの電子受容点に選択的に白金が吸着されるので、白金を担体に対して強固に固定してシンタリングを抑制でき、またそれに伴ってイオウ被毒を抑制するなど触媒活性を向上させることができる。
特開平6−178936号公報
When a noble metal such as platinum or rhodium or a catalyst component element is supported on a support, conventionally, a porous support is impregnated with a solution of a noble metal compound such as platinum dinitrodiammine or rhodium nitrate, and then dried and calcined. Yes. In such a supporting method, platinum is likely to move and sinter when heated to a high temperature, and sulfur poisoning is likely to occur. On the other hand, in the method described in Patent Document 1 above, platinum is selectively adsorbed to an electron accepting point such as an acid property point on the carrier. The catalytic activity can be improved, for example, the ring can be suppressed and the sulfur poisoning can be suppressed accordingly.
JP-A-6-178936

上記の特許文献1に記載された方法は、白金を担体に吸着させた後にこれを加熱して還元し、その後にロジウムを担持する方法であるが、これとは反対に、ロジウムを担体に担持した後に、白金を担持させる場合がある。その場合においても、弱塩基性の有機白金水溶液を使用することが好ましい。しかしながら、担体に先に担持させたロジウムは、酸化ロジウム(Rh23)の形で存在しており、その電気陰性度は、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸素吸蔵能材とされるセリアなどの電気陰性度より大きくなる。白金の電気陰性度はこれらより小さいから、ロジウムより後に担持させるとすると、白金が担体上だけでなく、ロジウムの上にも吸着され、その結果、焼成して得られた触媒におけるロジウムが白金によって覆われ、その露出度が低下するために、触媒活性が損なわれる可能性があった。 The method described in Patent Document 1 above is a method in which platinum is adsorbed on a support and then reduced by heating and then rhodium is supported. On the contrary, rhodium is supported on a support. After that, platinum may be supported. Even in that case, it is preferable to use a weakly basic organic platinum aqueous solution. However, rhodium previously supported on the carrier exists in the form of rhodium oxide (Rh 2 O 3 ), and its electronegativity is alumina, zirconia, titania, ceria which is used as an oxygen storage material, and the like. Greater than electronegativity. Since the electronegativity of platinum is smaller than these, if it is supported after rhodium, platinum is adsorbed not only on the support but also on rhodium. As a result, rhodium in the catalyst obtained by calcination is absorbed by platinum. Since it was covered and the degree of exposure decreased, the catalytic activity could be impaired.

すなわち、電気陰性度の大きい触媒成分粒子を担体上に先に吸着もしくは担持させた状態で、これより電気陰性度の小さい触媒成分粒子を担持させると、先に吸着もしくは担持されている電気陰性度の大きい触媒成分粒子の上に、後続の触媒成分粒子が吸着されてこれを覆ってしまうので、本来の触媒としての機能が損なわれる。   In other words, when catalyst component particles having a large electronegativity are previously adsorbed or supported on a carrier and catalyst component particles having a smaller electronegativity are supported, the electronegativity previously adsorbed or supported Since the subsequent catalyst component particles are adsorbed onto and cover the large catalyst component particles, the function as the original catalyst is impaired.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、触媒成分粒子の担体に対する吸着時の電気陰性度の影響を抑制して各触媒成分粒子を担体上に所期どおり担持させて触媒活性の高い排ガス浄化用触媒を製造することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and suppresses the influence of the electronegativity at the time of adsorption of the catalyst component particles on the carrier so that each catalyst component particle is supported on the carrier as expected. The object of the present invention is to produce an exhaust gas purifying catalyst having high catalytic activity.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、ロジウムを担体に担持した後に白金をその担体に担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法において、ロジウムを担持した前記担体に還元処理を施してロジウムを金属化し、ついで白金を、前記担体上における電子受容点あるいは前記担体上における前記金属化されたロジウムよりも電気陰性度の大きい部位に担持される弱塩基性有機白金水溶液を使用して、前記担体に担持させることを特徴とする方法である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a method for producing an exhaust gas purifying catalyst in which platinum is supported on a carrier after rhodium is supported on the carrier, and the carrier carrying rhodium is subjected to a reduction treatment. rhodium metalized, then a platinum, using a weakly basic organic aqueous solution of platinum carried on the large site of electric negativity than the metallized rhodium in electron accepting point or the upper support on said carrier Te Te is a method which is characterized in that is supported in front Symbol carrier.

求項1の発明では、請求項2に記載してあるように、前記担体が、セリウム含有複合酸化物とセリウム非含有酸化物とを含むコート層を表面に備えているものであってもよい。 In the invention Motomeko 1, as are described in claim 2, wherein said carrier, even those that are provided on a surface coat layer containing a cerium-containing composite oxide and a cerium-free oxide Good.

また、これら請求項1または2の発明では、請求項3に記載してあるように、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の一種以上からなるNOx吸蔵材が前記担体に担持されていてもよい。 These in claim 1 or 2 inventions, as are described in claim 3, even if the alkali metal and / or alkaline earth NOx-absorbing material consisting of one or more metals are supported on the support Good.

項1の発明によれば、担体に先に担持させたロジウムに還元処理を施してこれを金属化し、その状態で、白金を弱塩基性の有機白金水溶液を使用して担持させるので、ロジウムの電気陰性度が白金と同程度になっていることにより、白金がロジウム上に吸着されることを抑制できる。その結果、ロジウムを白金粒子が覆うことを抑制もしくは防止して、活性の高い排ガス浄化触媒を得ることができる。 According to the invention billed to claim 1, which was metallized by performing reduction treatment rhodium is supported above the support, in that state, since the carrying platinum by using a weakly basic organic platinum aqueous solution, Since the electronegativity of rhodium is about the same as that of platinum, it can be suppressed that platinum is adsorbed on rhodium. As a result, it is possible to suppress or prevent rhodium from being covered with platinum particles and obtain an exhaust gas purifying catalyst having high activity.

また、請求項2の発明によれば、白金とセリウムとによって水性ガスシフト反応を促進させ、その結果、排ガスの浄化性能、特にNOxの浄化性能を向上させることができる。 Further, according to the invention of claim 2, to promote the water gas shift reaction by platinum and cerium, as a result, it is possible to purification performance of the exhaust gas, thereby particularly improving the purification performance of NOx.

さらに、請求項3の発明によれば、NOx吸蔵材のイオウ被毒を抑制し、あるいはイオウ被毒からの再生を促進して、触媒活性を良好な状態に維持することができる。 Furthermore, according to the invention of claim 3, it is possible to maintain the catalytic activity in a good state by suppressing sulfur poisoning of the NOx storage material or promoting regeneration from sulfur poisoning.

この発明を具体的に説明する。この発明の方法は、担体上に少なくとも二種類の触媒成分粒子を担持した排ガス浄化触媒を製造する方法である。その担体は、モノリス型あるいはペレット状のいずれかの基材上に設けたコート層として形成される。その基材は、一例としてコージュライト製であり、またコート層にはセリアが含まれていてよく、その場合、セリアの安定化のためにジルコニアなどの他の金属酸化物が併用され、より具体的には、セリウム−ジルコニウム複合酸化物を用いることができる。   The present invention will be specifically described. The method of the present invention is a method for producing an exhaust gas purification catalyst having at least two kinds of catalyst component particles supported on a carrier. The carrier is formed as a coat layer provided on either a monolithic or pellet substrate. The base material is made of cordierite as an example, and the coating layer may contain ceria, in which case other metal oxides such as zirconia are used in combination for stabilization of ceria, and more specifically. Specifically, a cerium-zirconium composite oxide can be used.

上記の担体上に担持される触媒成分は、白金(Pt)やロジウム(Rh)あるいはパラジウム(Pd)などの貴金属を例示することができる。   Examples of the catalyst component supported on the carrier include noble metals such as platinum (Pt), rhodium (Rh), and palladium (Pd).

上記のセリウム−ジルコニウム複合酸化物におけるセリウムの含有率は、その複合酸化物が含有する金属原子の全モル数を基準にして、30mol%未満に設定され、好ましくは、0.1〜25mol%、さらに好ましくは0.5〜10mol%である。これは、セリアを主に表面近くに存在させ、これによりイオウ酸化物の離脱を促進し、それに伴ってセリアの水性ガスシフト反応を促進するためである。   The content of cerium in the cerium-zirconium composite oxide is set to less than 30 mol%, preferably 0.1 to 25 mol%, based on the total number of moles of metal atoms contained in the composite oxide. More preferably, it is 0.5-10 mol%. This is because ceria is mainly present near the surface, thereby accelerating the release of sulfur oxides and accompanyingly promoting the water gas shift reaction of ceria.

コート層には、上記のセリウム−ジルコニウム複合酸化物に加えてセリウム非含有酸化物を混合させることができる。そのセリウム非含有酸化物としては、アルミナ、ジルコニア、チタニアが使用される。   The coat layer can be mixed with a cerium-free oxide in addition to the cerium-zirconium composite oxide. As the cerium-free oxide, alumina, zirconia, and titania are used.

触媒粒子は、所定の順序に従って担体上に担持される。具体的には、酸化物としては電気陰性度が高く、還元して金属化した場合に担体より電気陰性度が小さくなる触媒成分を、先ず、担持し、その後に還元して電気陰性度を低下させた状態で、他の触媒成分を、電気陰性度の高い部位に担持させる担持液を使用して担持させる。例えば、白金とロジウムとを触媒成分として担持する場合、先ず、ロジウムを担持する。これは、例えば、硝酸ロジウム溶液を担体に含浸させ、余分な溶液を吹き飛ばした後に乾燥および焼成して担持する。そのために、ロジウムは酸化物として担体上に担持された状態となるので、その電気陰性度が大きく、そこでこれを還元処理して金属化する。なお、その還元処理は、従来知られている適宜の方法でおこなえばよく、例えば水素ガスなどの還元性気体を使用した気相処理として実行することができる。その結果、ロジウムの電気陰性度が担体より小さくなり、その状態で白金を担持する。   The catalyst particles are supported on the support according to a predetermined order. Specifically, the oxide component has high electronegativity, and when it is reduced and metallized, the catalyst component becomes smaller than that of the carrier, firstly supported, and then reduced to lower the electronegativity. In this state, the other catalyst components are supported using a supporting liquid that is supported on a site having a high electronegativity. For example, when platinum and rhodium are supported as catalyst components, rhodium is first supported. For example, the support is impregnated with a rhodium nitrate solution, and the excess solution is blown off, followed by drying and firing, and supporting. For this reason, rhodium is in a state of being supported on the support as an oxide, and thus has a high electronegativity, and is reduced to be metallized there. The reduction process may be performed by an appropriate method known in the art, and can be performed as a gas phase process using a reducing gas such as hydrogen gas. As a result, the electronegativity of rhodium is smaller than that of the carrier, and platinum is supported in this state.

白金の担持は、担体における酸性質点などのいわゆる電子受容点あるいは電気陰性度の大きい部位に選択的に担持させる方法によっておこなう。具体的には、弱塩基性の有機白金水溶液を、金属化したロジウムを担持している担体に含浸させることによりおこなう。その弱塩基性の有機白金水溶液は、一例として前記特許文献1に記載された溶液、もしくは石福金属興業株式会社製の有機白金水溶液SNあるいはCN(それぞれ商品名)である。   Platinum is supported by a method of selectively supporting a so-called electron accepting point such as an acid property point on the support or a site having a large electronegativity. Specifically, it is carried out by impregnating a weakly basic organic platinum aqueous solution into a carrier carrying metallized rhodium. The weakly basic organic platinum aqueous solution is, for example, the solution described in Patent Document 1, or an organic platinum aqueous solution SN or CN (trade name, respectively) manufactured by Ishifuku Metal Industry Co., Ltd.

ロジウムは金属化してその電気陰性度が小さくなっているのに対して、白金はプラスに帯電していて電気陰性度が金属ロジウムに近似しているから、白金は主として担体上のマイナスの点に吸着される。すなわち、ロジウムが白金粒子によって覆われることが抑制される。その後、乾燥および焼成工程を経て触媒とされる。なお、電子受容点以外にもPt粒子が付着していることを否定するものではない。   Rhodium is metallized and its electronegativity is small, whereas platinum is positively charged and its electronegativity is close to that of metal rhodium. Adsorbed. That is, rhodium is suppressed from being covered with platinum particles. Then, it is set as a catalyst through a drying and baking process. In addition, it does not deny that Pt particles are attached other than the electron accepting point.

このような方法では、焼成の際に加熱されても、Pt粒子はセリウム−ジルコニウム複合酸化物上の電子受容点に強く吸着されていて、移動することが殆どなく、またプラスに帯電していてPt粒子に酸素が吸着することが抑制されるので、Pt粒子およびRh粒子をそれぞれ離隔させた状態で担持し、それぞれの触媒活性が良好になる。   In such a method, even when heated during firing, the Pt particles are strongly adsorbed on the electron accepting points on the cerium-zirconium composite oxide, hardly move, and are positively charged. Since the adsorption of oxygen to the Pt particles is suppressed, the Pt particles and the Rh particles are supported while being separated from each other, and the respective catalytic activities are improved.

従来、例えば硝酸系のPt担持溶液(Ptの周りにニトロ基が4個配位した形のもの)が使用されていたが、そのPt担持溶液では錯体イオンがマイナスに帯電していることにより担体上のプラスに帯電している位置に担持される必要がある。しかしながら、セリウム−ジルコニウム複合酸化物ではそのような点が僅少のために、Pt粒子の担持効率が低く生産性に劣る問題があった。また従来、Pt周りに4個のアンモニウムイオンを配したPtアンミン錯体が使用されることがあったが、錯体イオン自体はプラスに帯電していてセリウム−ジルコニウム複合酸化物に吸着しやすいものの、再溶解性が高いために、一旦、セリウム近傍の酸素に吸着した後、周囲の過剰のアンモニウムイオンの存在が原因で簡単に再溶解し、その結果、全体としての担持効率が低くなる問題があった。これに対して上記の石福金属興業株式会社製の有機白金水溶液SNあるいはCNなどのいわゆる選択担持有機白金溶液を使用すると、Pt粒子との間で電子の授受が生じ易いセリア近傍の酸素にPt粒子を吸着させるので、Pt粒子の担持効率が向上する。   Conventionally, for example, a nitric acid-based Pt-supported solution (in the form of four nitro groups coordinated around Pt) has been used. It needs to be carried at the positively charged position above. However, since the cerium-zirconium composite oxide has few such points, there is a problem that the supporting efficiency of the Pt particles is low and the productivity is inferior. Conventionally, a Pt ammine complex in which four ammonium ions are arranged around Pt has been used, but the complex ion itself is positively charged and easily adsorbed to the cerium-zirconium composite oxide. Due to the high solubility, once adsorbed to oxygen in the vicinity of cerium, it was easily re-dissolved due to the presence of excess ammonium ions in the surroundings, resulting in a problem that the overall loading efficiency was lowered. . On the other hand, when a so-called selective supported organic platinum solution such as the above organic platinum aqueous solution SN or CN manufactured by Ishifuku Metal Industry Co., Ltd. is used, oxygen in the vicinity of ceria which easily generates electrons between Pt particles is converted into Pt. Since particles are adsorbed, the efficiency of supporting Pt particles is improved.

電子受容点に吸着されたPt粒子は、上述したように、電子をセリアに受け渡してプラスに帯電する。これは、セリウムの特性により、酸素イオンとセリウムイオンとの間の結合が、ジルコニウムと酸素イオンとの結合より弱いことが要因となっているものと推定される。そのため、高温耐久をおこなった場合でも、酸素がPt粒子に吸着しにくく、その結果、Pt粒子の触媒活性が維持される。これを、Pt粒子の周囲の酸素との関係で検討すると、Pt粒子がその周囲の酸素を弱く吸着することにより、その酸素あるいはNOxなどから生成される酸素イオン(活性酸素)の活性を高めることができるものと推定され、これが要因となって、炭化水素(HC)との反応性が高くなり、またNOx放出還元能が促進される。また、酸素が付きにくいことによりPt粒子がいわゆる酸化された状態にならず、したがってその蒸気圧が低い状態に維持され、しかもPt粒子とセリアとが共有結合もしくは配位結合などの強固な結合状態となるので、Pt粒子の移動が阻止されるものと推定される。そのため、Pt粒子のシンタリングやそれに基づく粒径の増大が生じにくく、またセリアとの距離が近い状態に維持されるので、高温耐久の後であっても、低温での触媒活性が良好な状態に維持される。   As described above, the Pt particles adsorbed on the electron accepting point deliver electrons to ceria and are positively charged. This is presumed to be due to the fact that the bond between oxygen ions and cerium ions is weaker than the bond between zirconium and oxygen ions due to the characteristics of cerium. Therefore, even when high temperature durability is performed, oxygen is not easily adsorbed to the Pt particles, and as a result, the catalytic activity of the Pt particles is maintained. Considering this in relation to the oxygen surrounding the Pt particles, the Pt particles weakly adsorb the surrounding oxygen, thereby increasing the activity of oxygen ions (active oxygen) generated from the oxygen or NOx. As a result, this increases the reactivity with hydrocarbons (HC) and promotes NOx release and reduction ability. In addition, Pt particles are not in an oxidized state due to the difficulty of being attached with oxygen, so that the vapor pressure is kept low, and the Pt particles and ceria are in a strong bonding state such as a covalent bond or a coordinate bond. Therefore, it is estimated that the movement of the Pt particles is prevented. Therefore, sintering of Pt particles and increase in particle size based on the same are difficult to occur, and since the distance from ceria is maintained close, the catalytic activity at low temperature is good even after high temperature durability. Maintained.

この発明の方法は、吸蔵還元型NOx浄化触媒を製造する場合にも適用でき、その場合には、NOx吸蔵材が担持される。このNOx吸蔵材は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)のアルカリ土類金属の少なくとも1種が例示され、好ましくは、Li、K、Baのうちから選択された1種の金属である。このNOx吸蔵材は、上述したセリウム−ジルコニウム複合酸化物およびセリウム非含有酸化物からなるコート層に担持される。その担持処理は、貴金属粒子の担持をおこなった後におこなうことが好ましく、上記のアルカリ金属などの酢酸塩、硝酸塩などの溶液をコート層に含浸させ、その後に乾燥と焼成とをおこなって担持させることができる。   The method of the present invention can also be applied to the production of a NOx storage reduction catalyst, in which case the NOx storage material is supported. This NOx storage material is composed of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb) alkali metals, and magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba). At least one kind of alkaline earth metal is exemplified, and one kind of metal selected from Li, K, and Ba is preferable. This NOx occlusion material is supported on the coating layer made of the above-described cerium-zirconium composite oxide and cerium-free oxide. The supporting treatment is preferably performed after supporting the noble metal particles. The coating layer is impregnated with a solution of acetate, nitrate, etc., such as the alkali metal, and then dried and baked for supporting. Can do.

この発明に係る排ガス浄化触媒は三元触媒として構成することができ、この場合、セリウム−ジルコニウム複合酸化物の細孔容積を0.1/g以上に調整する。なお、この細孔容積とは、窒素吸着量から求めた値である。これは、例えばいわゆるマイクロエマルション法によって前記複合酸化物の前駆体の一次粒子を形成した後、その一次粒子を凝集させて二次粒子を形成し、その二次粒子同士の間に充分な大きさの細孔が生じるように二次粒子を次第に凝集させ、ついで焼成することにより得られる。このような二次粒子相互の間隔の調整や凝集の進行状態は、二次粒子を含むミセルが分散しているコロイド溶液の塩基度pHや撹拌時間などを適宜に設定して調整することができる。   The exhaust gas purification catalyst according to the present invention can be configured as a three-way catalyst. In this case, the pore volume of the cerium-zirconium composite oxide is adjusted to 0.1 / g or more. The pore volume is a value obtained from the nitrogen adsorption amount. This is because, for example, after forming primary particles of the composite oxide precursor by a so-called microemulsion method, the primary particles are aggregated to form secondary particles, and the secondary particles are sufficiently large between the secondary particles. The secondary particles are gradually agglomerated so as to form the pores, and then fired. The adjustment of the interval between the secondary particles and the progress of aggregation can be adjusted by appropriately setting the basicity pH, the stirring time, etc. of the colloidal solution in which the micelles containing the secondary particles are dispersed. .

この発明の排ガス浄化触媒を三元触媒として構成した場合であっても、上述したように、Pt粒子のシンタリングが抑制されるので、Pt粒子の比表面積が大きくなる。その結果、三元触媒反応で各成分の浄化率が向上し、貴金属粒子の担持量を増大させたのと同様の排ガス浄化能を得ることができる。   Even when the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is configured as a three-way catalyst, as described above, sintering of Pt particles is suppressed, so that the specific surface area of Pt particles is increased. As a result, the purification rate of each component is improved by the three-way catalytic reaction, and it is possible to obtain the same exhaust gas purification ability as when the amount of noble metal particles supported is increased.

つぎにこの発明による効果を確認するためにおこなった実施例と比較例とを示す。   Next, examples and comparative examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.

(実施例)
セリウム−ジルコニウム複合酸化物とセリウム非含有酸化物とからなる担体に、硝酸ロジウム溶液を含浸させた後、余分な硝酸ロジウム溶液を吹き飛ばし、これを乾燥および焼成して、先ず、ロジウムを担持させた。これを気相で還元処理して、酸化ロジウム(Rh23)を金属化した。つぎに、弱塩基性の有機白金水溶液(石福金属興業株式会社製の有機白金水溶液SNあるいはCN)に水および硝酸水溶液を加えてその濃度およびpHを適宜に調整し、その溶液を、上記のロジウムを担持した担体に含浸させ、かつ乾燥および焼成して、白金を更に担持させた。白金の担持量は、触媒の1リットルに対して2g、ロジウムの担持量は、触媒の1リットルに対して0.5gである。こうして得られた触媒の構造を図1の(a)に模式的に示してある。
(Example)
A carrier composed of a cerium-zirconium composite oxide and a cerium-free oxide was impregnated with a rhodium nitrate solution, and then the excess rhodium nitrate solution was blown off, followed by drying and firing. . This was reduced in the gas phase to metallize rhodium oxide (Rh 2 O 3 ). Next, water and a nitric acid aqueous solution are added to a weakly basic organic platinum aqueous solution (organic platinum aqueous solution SN or CN manufactured by Ishifuku Metal Industry Co., Ltd.) to adjust its concentration and pH appropriately, A carrier carrying rhodium was impregnated and dried and calcined to further carry platinum. The supported amount of platinum is 2 g per 1 liter of catalyst, and the supported amount of rhodium is 0.5 g per 1 liter of catalyst. The structure of the catalyst thus obtained is schematically shown in FIG.

(比較例1)
従来の方法で白金およびロジウムを担持させた。具体的には、セリウム−ジルコニウム複合酸化物とセリウム非含有酸化物とからなる担体に、ジニトロジアンミン白金錯体水溶液、および硝酸ロジウム水溶液とを含浸させ、これを乾燥および焼成することにより、白金とロジウムとを担体上に担持させた。それぞれの担持量は、上記の実施例と同様とした。
(Comparative Example 1)
Platinum and rhodium were supported by a conventional method. Specifically, platinum and rhodium are obtained by impregnating a carrier composed of a cerium-zirconium composite oxide and a cerium-free oxide with a dinitrodiammine platinum complex aqueous solution and a rhodium nitrate aqueous solution, and drying and firing this. Were supported on a carrier. The amount of each supported was the same as in the above example.

(比較例2)
担体上の酸化ロジウムを還元処理することなく、弱塩基性の有機白金水溶液を使用して白金を担持させた以外は、上記の実施例と同様とした。こうして得られた触媒の構造を図1の(b)に模式的に示してあり、かなりの量の白金粒子が、ロジウム粒子の上に担持されているものと思われる。
(Comparative Example 2)
The same procedure as in the above Example was performed except that platinum was supported using a weakly basic organic platinum aqueous solution without reducing rhodium oxide on the support. The structure of the catalyst thus obtained is schematically shown in FIG. 1B, and it is considered that a considerable amount of platinum particles are supported on the rhodium particles.

(評価)
得られた各排ガス浄化用触媒について、NOxの50%浄化温度(T50)を測定した。使用した排ガスは、ガソリンエンジンの標準的な排ガス組成のモデルガスと、そのモデルガスから水分を除去した排ガスである。測定結果を図2に示してある。なお、図2において、「水有り」は標準的なモデルガスについての結果であり、「水無し」は標準的なモデルガスから水分を除去した排ガスについての結果である。
(Evaluation)
With respect to each of the obtained exhaust gas purification catalysts, the NOx 50% purification temperature (T 50 ) was measured. The exhaust gas used is a model gas having a standard exhaust gas composition of a gasoline engine and an exhaust gas obtained by removing moisture from the model gas. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 2, “with water” is the result for the standard model gas, and “without water” is the result for the exhaust gas obtained by removing moisture from the standard model gas.

従来の方法である「比較例1」で得られた触媒によれば、水分が有る場合、浄化温度が230℃を超えていた。これは、白金および/またはロジウムが水による被毒を受けてその活性が幾分阻害されているためであると考えられる。これに対して水分を除去した排ガスの場合には、浄化温度が230℃を下回った。これは、水による被毒が無いことに加え、ロジウムが十分な活性を示していることによるものと考えられる。   According to the catalyst obtained in “Comparative Example 1” which is a conventional method, the purification temperature exceeded 230 ° C. when water was present. This is considered to be because platinum and / or rhodium is poisoned by water and its activity is somewhat inhibited. In contrast, in the case of exhaust gas from which moisture was removed, the purification temperature was below 230 ° C. This is considered to be due to the fact that rhodium exhibits sufficient activity in addition to no poisoning by water.

また一方、ロジウムを還元処理することなく白金を担持させた比較例2による触媒では、水分の有る排ガスの場合には、浄化温度が従来方法である比較例1によるものと大きな差はなかった。すなわち、水による被毒が発生しているものの、触媒機能が従来の触媒以上に阻害されることはないものと考えられる。これに対して、水分を除去した排ガスの場合には、浄化温度が240℃を超える温度まで高くなり、触媒機能が損なわれていることが認められた。白金はセリウムと共に水性ガスシフト機能を生じるので、水分の有る排ガスについては、比較例1と同様の浄化温度となるが、水分が無い場合には、水性ガスシフトに基づくNOxの浄化機能が生じなくなる。これに加えて、比較例2による触媒では、ロジウムの触媒機能も阻害されており、そのために水分が無い場合の浄化温度が高くなったものと思われる。すなわち、表1に示すように、酸化ロジウムの電気陰性度は“2.98”であり、これは、担体に使用される酸化物のうち電気陰性度で大きいチタニア(TiO2)の“2.83”より大きい。その結果、比較例2の方法では、白金がロジウム上にかなり多く担持され、ロジウムの露出度が低下してその触媒機能が阻害されたことによるものと考えられる。

Figure 0004631360
On the other hand, in the catalyst according to Comparative Example 2 in which platinum was supported without reducing rhodium, in the case of exhaust gas with moisture, the purification temperature was not significantly different from that in Comparative Example 1 which is a conventional method. That is, although the poisoning by water has occurred, it is considered that the catalytic function is not hindered more than the conventional catalyst. On the other hand, in the case of the exhaust gas from which moisture was removed, the purification temperature was increased to a temperature exceeding 240 ° C., and it was recognized that the catalytic function was impaired. Since platinum produces a water gas shift function together with cerium, the exhaust gas with moisture has the same purification temperature as in Comparative Example 1, but in the absence of moisture, the NOx purification function based on the water gas shift does not occur. In addition, in the catalyst according to Comparative Example 2, the catalytic function of rhodium is also inhibited, so that the purification temperature in the absence of moisture seems to have increased. That is, as shown in Table 1, the electronegativity of rhodium oxide is “2.98”, which is the same as that of titania (TiO 2 ) of “2. Greater than 83 ". As a result, in the method of Comparative Example 2, it is considered that a large amount of platinum was supported on rhodium, and the degree of exposure of rhodium was lowered to inhibit the catalytic function.
Figure 0004631360

これら各比較例1,2で得られた触媒に対して、この発明に係る実施例で得られた触媒によれば、水分を含むモデルガスについては、浄化温度が220℃を下回る程度まで低くなり、NOx浄化性能が大きく向上していることが認められた。これは、白金粒子が粒径を増大させることなくセリウムの近くに広く分散させて確実に担持され、その結果、白金とセリウムとによる水性ガスシフト機能が十分に生じることによるものと思われる。これに対して、水分を除去したモデル排ガスについての浄化温度は、従来法である比較例1で得られた触媒とほぼ同様であった。水分がない場合のNOx浄化は、水性ガスシフトを伴わない浄化であるから、ロジウムの寄与するところが大きいと考えられる。したがってこの実施例による触媒におけるロジウムは、白金の担持のために弱塩基性の有機白金水溶液を使用しても白金によって覆われるなどの事態が生じず、その活性が阻害されていないものと考えられる。すなわち、表1に示すように、還元した金属化したロジウムの電気陰性度は、担体より小さくなっており、白金と同じであるから、白金を担持するために弱塩基性の有機白金水溶液を使用した場合、白金が、ロジウムに吸着される度合が低く、主として担体における酸性質点あるいは電気陰性度の大きい部位などの電子受容点に吸着され、その状態で焼成されて担持され、その結果、白金をロジウムより後に担持させるとしても、ロジウムが白金に覆われたり、そのために露出度が低下して活性が阻害されたりすることがないものと思われる。   In contrast to the catalysts obtained in the comparative examples 1 and 2, according to the catalyst obtained in the example according to the present invention, the purification temperature of the model gas containing moisture is lowered to a level below 220 ° C. It was confirmed that the NOx purification performance was greatly improved. This is presumably due to the fact that platinum particles are widely dispersed and reliably supported in the vicinity of cerium without increasing the particle size, and as a result, a water gas shift function is sufficiently generated by platinum and cerium. On the other hand, the purification temperature for the model exhaust gas from which moisture was removed was substantially the same as that of the catalyst obtained in Comparative Example 1 which is a conventional method. Since NOx purification in the absence of moisture is purification that does not involve a water gas shift, rhodium contributes significantly. Therefore, it is considered that rhodium in the catalyst according to this example is not covered by platinum even if a weakly basic organic platinum aqueous solution is used for supporting platinum, and the activity is not hindered. . That is, as shown in Table 1, since the electronegativity of the reduced metallized rhodium is smaller than that of the support and is the same as that of platinum, a weakly basic organic platinum aqueous solution is used to support platinum. In this case, the degree of adsorption of platinum to rhodium is low, and it is adsorbed mainly on an electron accepting point such as an acid property point or a site having a large electronegativity in the carrier, and is baked and supported in that state. Even if it is supported after rhodium, it seems that rhodium is not covered with platinum, and therefore the exposure is not lowered and the activity is not inhibited.

なお、この発明では、アルカリ金属および/またはアルカリ土類の一種以上からなるNOx吸蔵材を担体に、併せて担持させることもできる。その場合、表1に示すように、金属化したロジウムの電気陰性度は、それらのNOx吸蔵材の電気陰性度に近くなるから、NOx吸蔵材をロジウムより後に担持する場合であっても、ロジウムにNOx吸蔵材が付着してその表面を覆うことを抑制もしくは防止することができる。   In the present invention, a NOx occlusion material made of one or more of alkali metals and / or alkaline earths can also be supported on the carrier. In that case, as shown in Table 1, since the electronegativity of metallized rhodium is close to the electronegativity of those NOx occlusion materials, even if the NOx occlusion material is supported after rhodium, rhodium. It is possible to suppress or prevent the NOx storage material from adhering to and covering the surface.

この発明の実施例で得られる触媒の構造と、還元をおこなわない比較例2で得られる触媒の構造とを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the catalyst obtained in the Example of this invention, and the structure of the catalyst obtained in the comparative example 2 which does not reduce. 実施例および比較例1,2で得られた排ガス浄化用触媒についてのNOx50%浄化温度の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of NOx50% purification temperature about the exhaust gas purification catalyst obtained in the Example and the comparative examples 1 and 2. FIG.

Claims (3)

ロジウムを担体に担持した後に白金をその担体に担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法において
ロジウムを担持した前記担体に還元処理を施してロジウムを金属化し、ついで白金を、前記担体上における電子受容点あるいは前記担体上における前記金属化されたロジウムよりも電気陰性度の大きい部位に担持される弱塩基性有機白金水溶液を使用して、前記担体に担持させることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst in which platinum is supported on a carrier after rhodium is supported on the carrier ,
Rhodium subjected to Motosho physical place before Symbol carrier carrying metallised rhodium, then, larger even electric negativity than the metallized rhodium in electron accepting point or the upper support on said carrier platinum using a weakly basic organic aqueous solution of platinum that is carried to the site, method of manufacturing the exhaust gas purifying catalyst, characterized in that it is supported in front Symbol carrier.
記担体が、セリウム含有複合酸化物とセリウム非含有酸化物とを含むコート層を表面に備えてい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の製造方法。 Before Ki担body, method for manufacturing the exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 you characterized by comprising a coating layer on the surface containing the cerium-containing composite oxide and a cerium-free oxide. アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の一種以上からなるNOx吸蔵材が前記担体に担持されていることを特徴とする請求項1または2に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 The method of manufacturing the exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2, characterized in that alkali metal and / or alkaline earth NOx-absorbing material consisting of one or more metal is supported on a front Ki担body.
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