JP4715294B2 - 金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法 - Google Patents

金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法に関する。特に本発明は、触媒、より特に排ガス浄化のための触媒として使用される金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法に関する。
排ガス、特に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)等が含まれている。これらの物質は一般に、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浄化した後で、大気中に放出されている。
このような排ガス浄化触媒では、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の触媒金属、特に貴金属を用いて、排ガスを浄化するための反応を促進している。このような触媒の活性は、触媒金属の表面によって提要される。従って、触媒金属の表面積を増加させるために、微粒子状の触媒金属を、γ−アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に担持させて用いている。
このような微粒子状の触媒金属の製造のためには様々な方法が用いられており、一般には金属酸化物担体に金属塩の溶液を含浸させ、乾燥及び焼成して、微粒子状の触媒金属を担持している金属酸化物担体を得ている。
微粒子状の金属、特に触媒金属の提供のために、デンドリマーを用い、このデンドリマーに金属イオンを配位させ、配位させた金属イオンを還元することによって、微小な金属クラスターをデンドリマー内で析出させることも提案されている(特許文献1及び2、並びに非特許文献1〜4)。このようにしてデンドリマーを用いて金属クラスターを得る場合、得られる金属クラスターの原子数を高い均一性で制御することができる(特に非特許文献3)。
しかしながら、デンドリマー内に微小な金属クラスターを析出させた場合であっても、このようにして調製した金属クラスターを保持するデンドリマーを担体表面に堆積させた後で、デンドリマー分子を酸化除去するために酸化雰囲気で加熱すると、金属クラスターが担体表面で拡散し、それによってシンタリング(焼結)して、比較的大きい粒子になることが報告されている(非特許文献4)。
特表2003−519074号公報 特表2002−513047号公報 M. Crooks et. al., Advanced Materials 1999, 11, 217〜220 M. Crooks et. al., Accounts Chemical Research 2001, 34, 181〜190 M. Crooks et. al., Langmuir 2004, 20, 2915〜2920 M. Crooks et. al., Langmuir 2002, 18, 8231〜8236
本発明では、デンドリマーを用いて得ることができる金属クラスターの担体表面での表面拡散及びそれによるシンタリングを防ぐ、金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法を提供する。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体の製造方法は、(a)デンドリマーを含有する溶液に第1の金属のイオンを添加して、デンドリマーに第1の金属のイオンを配位させ、(b)工程(a)で得た溶液に還元剤を添加して、デンドリマーに配位された第1の金属のイオンを還元させ、デンドリマー内で第1の金属のクラスターを析出させ、(c)工程(b)で得た溶液に第2の金属のイオンを添加して、第1の金属のクラスターを保持しているデンドリマーに、第2の金属のイオンを配位させ、そして(d)工程(c)で得た溶液を、金属酸化物担体上で乾燥及び焼成して、第1の金属のクラスター及び第2の金属の酸化物を金属酸化物担体上に担持させることを含む。ここで第2の金属の酸化物は、金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ金属酸化物、又は金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成する金属酸化物である。
本発明の方法によれば、金属酸化物担体上において、第1の金属のクラスターの周囲に第2の金属の酸化物を存在させることができる。ここで第2の金属の酸化物は、金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ金属酸化物又は金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成する金属酸化物、すなわち金属酸化物担体を構成する金属酸化物に対する親和性が大きい金属酸化物である。従って第1の金属のクラスターの周囲の第2の金属の酸化物は、金属酸化物担体に結合し、それによって金属酸化物担体上での第1の金属のクラスターの表面移動を物理的に抑制することができる。これによれば、第1の金属のクラスターのシンタリング及びそれによる粒子成長を抑制できる。また本発明の方法では、第2の金属のイオンをデンドリマーに配位させるので、第1の金属のクラスターの周囲に配置する第2の金属の酸化物の量を制御して、第1の金属のクラスターによる特性、例えば触媒活性を妨げることを抑制できる。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体では、第1の金属のクラスターが、金属酸化物担体上の第2の金属の酸化物によって保持されており、且つ第2の金属の酸化物が、金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ金属酸化物又は金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成する金属酸化物である。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体では、第2の金属の酸化物が、金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ金属酸化物又は金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成する金属酸化物、すなわち金属酸化物担体を構成する金属酸化物に対する親和性が大きい金属酸化物であるので、第1の金属のクラスターの周囲の第2の金属の酸化物は、金属酸化物担体に結合し、それによって金属酸化物担体上での第1の金属のクラスターの表面移動を物理的に抑制することができる。これによれば、第1の金属のクラスターのシンタリング及びそれによる粒子成長を抑制できる。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法の1つの態様では、第1の金属が、白金、金、パラジウム、ロジウム及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
この態様によれば、還元剤によって第1の金属を還元することが容易であり、また金属クラスター担持金属酸化物担体を触媒として用いたときに、これらの金属のクラスターによる良好な触媒活性を提供できる。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法の1つの態様では、金属酸化物担体を構成する金属及び第2の金属が共にアルミニウムである。また本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法の他の1つの態様では、金属酸化物担体を構成する金属及び第2の金属が、セリウム、ジルコニウム及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。
これらの態様によれば、第2の金属の酸化物と金属酸化物担体との親和性が大きく、第2の金属の酸化物を金属酸化物担体に対して良好に結合させることができる。これによれば、金属酸化物担体に結合した第2の金属の酸化物によって、第1の金属のクラスターの移動を良好に抑制できる。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法の1つの態様では、第1の金属のクラスターが、2〜1000個の金属原子を有する。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体の製造方法の1つの態様では、デンドリマーが、第2〜第7世代のデンドリマーである。
以下では、本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体及びその製造方法を、図1〜6を参照して説明する。但し、以下の記載は単に説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。
〔第1の金属のイオンの配位〕
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体の製造方法では始めに、図1で示すようなデンドリマー10を含有する溶液に、第1の金属のイオンを添加して、図2で示すようにデンドリマー10に第1の金属のイオン6を配位させる。ここで使用されるデンドリマー10は、分岐部分を構成する基2と末端基4とを有する。またこの第1の金属のイオン6のデンドリマーへの配位は、デンドリマーを含有する溶液に第1の金属のイオンを添加した後で、得られた溶液を例えば1時間以上、特に1日以上放置することによって、均一に達成することができる。
本発明で使用できるデンドリマーとしては、金属のイオンを配位させることができる任意の星状構造多分岐高分子化合物を選択することができる。従って例えば、本発明で使用するデンドリマーとして、ポリアミドアミン系のデンドリマーを選択することができる。ポリアミドアミン系のデンドリマーでは、図1で示すデンドリマー10において、分岐部分2が窒素(N)であり、末端基4は、アミノ基(−NH)、カルボキシ基(−COO)、ヒドロキシ基(−OH)等である。本発明で用いることができるデンドリマー、特にポリアミドアミンデンドリマーとしては、第2〜第7世代、特に第4及び第5世代、より特に第4世代のポリアミドアミンデンドリマーを挙げることができる。
また、本発明で使用できるデンドリマーの選択は、意図する第1の金属のクラスターの大きさにも依存する。すなわち、本発明で使用するデンドリマーは、意図する第1の金属のクラスターで必要とされる数の金属イオンを配位させることができなければならない。但し、本発明の方法では、使用するデンドリマーのすべての配位部位に金属のイオンを配位させる必要はなく、一部の配位部位にのみ金属のイオンを配位させることもできる。すなわち例えば、約128ヶ所の配位部位を有する第4世代のポリアミドアミンデンドリマーにおいて、40個のみの金属イオンを配位させることができる。これは特に、デンドリマーを含有する溶液に金属イオンを添加した後で、この溶液を熟成させて多数のデンドリマー間で金属イオンの配位数を均等化することによって達成できる。
本発明で用いる第1の金属としては、任意の金属を用いることができる。但し、この第1の金属のイオンは、後の工程において還元剤によって還元されて、金属クラスターを生成しなければならない。従って第1の金属は、還元剤によって還元することが容易な金属、例えば金、銀、及び/又は白金族金元素(テニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金)を用いることが好ましい。すなわち第1の金属として、良好な触媒活性を有することが知られる白金、金、ロジウム、パラジウムを用いることができる。
第1の金属のイオンは任意の形態で、すなわち例えば溶液の状態、固体の塩の状態等で、デンドリマーを含有する溶液に添加することができる。
上述のように、本発明においてデンドリマーに配位させる第1の金属の原子数は、デンドリマーの種類、特に配位部位の数に制限されない。すなわち、デンドリマーが有する多数の配位部位のうちの一部にのみ、第1の金属のイオンを配位させて、意図する数の第1の金属の原子を有する金属クラスターを得ることができる。従ってデンドリマーに配位させる第1の金属の原子数、すなわち第1の金属のクラスターが有する金属の原子数は、得られる金属クラスター担持金属酸化物担体を使用する用途に応じて選択することが好ましい。例えば第1の金属のクラスターは、2〜1000個、特に2〜500個、より特に2〜100の第1の金属原子を有することができる。尚、本発明の方法で得られる金属クラスター担持金属酸化物担体を触媒として用いる場合、このクラスターが有する金属の原子数を変えることによって、触媒の性能を不連続的に変化させることができる。
〔第1の金属のクラスターの析出〕
本発明の方法では、第1の金属のイオン6が配位したデンドリマー10を含有する溶液に還元剤を添加して、デンドリマー10に配位された第1の金属のイオン6を還元させ、図3に示すように、デンドリマー10内で第1の金属のクラスター6aを析出させる。
本発明において用いることができる還元剤は、第1の金属のイオンを還元させ、デンドリマー内でクラスターとして析出させることができる還元剤として選択できる。従って本発明で使用できる還元剤としては、水素、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)、アルコール等を挙げることができる。
〔第2の金属のイオンの配位〕
本発明の方法では、第1の金属のクラスター6aを保持しているデンドリマー10を含有する溶液に第2の金属のイオン8を添加して、図4で示すように、デンドリマー10に更に第2の金属のイオン8を配位させる。この第2の金属のイオンの配位は、第1の金属のイオンの場合と同様に、デンドリマー10を含有する溶液に第2の金属のイオン8を添加した後で、得られた溶液を例えば1時間以上、特に1日以上放置することによって、均一に達成することができる。
本発明において用いることができる第2の金属は、この第2の金属の酸化物が、金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ又は金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成するように、すなわち金属酸化物担体に対する親和性が大きい材料として選択する。従って具体的には、金属酸化物担体がアルミナ担体である場合、第2の金属はアルミニウムであってよい。また金属酸化物担体がセリア、ジルコニア又はセリア−ジルコニア固溶体の担体である場合、第2の金属は、セリウム、ジルコニウム及びそれらの組み合わせからなる群より選択される金属であってよい。
第2の金属のイオンは任意の形態で、すなわち例えば溶液の状態、固体の塩の状態で、デンドリマーを含有する溶液に添加することができる。
第1の金属の場合と同様に、本発明においてデンドリマーに配位させる第2の金属の原子数は、デンドリマーの種類、特に配位部位の数に制限されない。従ってデンドリマーに配位させる第2の金属の原子数、すなわち得られる金属クラスター担持金属酸化物担体において第1の金属のクラスターの周囲に配置される第2の金属の酸化物の量は、得られる金属クラスター担持金属酸化物担体を使用する用途に応じて選択することが好ましい。従って、本発明の方法で得られる金属クラスター担持金属酸化物担体を触媒として用いる場合、このデンドリマーに配位させる第2の金属の原子数は、金属酸化物担体上での第1の金属のクラスターの移動を物理的に制限しつつ、第1の金属のクラスターによる触媒活性を妨げないようにして選択することが好ましい。
〔第1の金属のクラスターの金属酸化物担体への担持〕
本発明の方法では、第1の金属のクラスター及び第2の金属を有するデンドリマー10を含有する溶液を、金属酸化物担体9上で乾燥して、図5で示すようにデンドリマー10を金属酸化物担体9上に担持させる。その後更に、このデンドリマー10を金属酸化物担体9上で焼成して、図6で示すように、第2の金属の酸化物8aが第1の金属のクラスター6aの周囲に配置された金属クラスター担持金属酸化物担体20を得る。
ここで使用できる金属酸化物担体としては、触媒の担体として用いることができる担体、例えばアルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア、シリカ及びそれらの組み合わせの担体、特に粉末状の担体を挙げることができる。
この乾燥及び焼成のための温度及び時間は、使用する第1及び第2の金属、デンドリマー、金属酸化物担体に依存して任意に決定することができるが、例えば120℃の温度で乾燥を行い、450〜550℃の温度で焼成を行うことができる。
〔金属クラスター担持金属酸化物担体〕
第1の金属のクラスター6a及び第2の金属8を有するデンドリマー10を焼成して得られる図6で示すような金属クラスター担持金属酸化物担体20では、第1の金属のクラスター6aと第2の金属のイオン8とが同じデンドリマー10中に存在することによって、第2の金属の酸化物8aが第1の金属のクラスター6aの周囲に配置される。
以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例1〕
ヒドロキシ基末端の第4世代ポリアミドアミンデンドリマー(Aldrich社 Ethylene Diamine Core PAMAM Dendrimer Hydroxyl Surface G=4.0、末端基の数64)とテトラクロロ白金(II)酸カリウム(KPtCl)を原料として用いて、非特許文献1において示されるのと同様な方法で、Pt40クラスターをデンドリマー内に析出させた。
より具体的には、第4世代ポリアミドアミンデンドリマーとテトラクロロ白金酸カリウムとを、デンドリマー1個あたりの白金原子数が40個になるようにして混合し、得られた混合溶液を室温で7日間にわたって撹拌して、白金イオンがそれぞれのデンドリマーに40個ずつ配位するようにした。このようにして得られた溶液に、還元剤としての水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)を添加して、デンドリマー内に白金クラスターを析出させた。
上述のようにして得たPt40クラスターを析出させたデンドリマー溶液に、アルミニウムのモル数が白金のモル数と同じになるようにして硝酸アルミニウム溶液を添加した。その後、得られた溶液を、γ−アルミナ担体粉末に対して白金の担持濃度が1質量%になるようにして含浸させ、120℃で1日乾燥し、450℃で2時間にわたって焼成した。
〔実施例2〕
硝酸アルミニウム溶液の代わりに硝酸セリウム(III)溶液を添加して、セリウムのモル数が白金のモル数と同じになるようにしたこと、担体としてセリア(CeO)担体粉末を用いたことを除いて、実施例1と同様にして実施例2の白金担持担体を得た。
〔実施例3〕
硝酸アルミニウム溶液の代わりにオキシ硝酸ジルコニウム溶液を添加して、ジルコニウムのモル数が白金のモル数と同じになるようにしたこと、担体としてジルコニア(ZrO)担体粉末を用いたことを除いて、実施例1と同様にして実施例3の白金担持担体を得た。
〔比較例1〕
硝酸アルミニウム溶液を添加しなかったことを除いて、実施例1と同様にして比較例1の白金担持担体を得た。
〔比較例2〕
硝酸セリウム(III)溶液を添加しなかったことを除いて、実施例2と同様にして比較例2の白金担持担体を得た。
〔比較例3〕
オキシ硝酸ジルコニウム溶液を添加しなかったことを除いて、実施例3と同様にして比較例3の白金担持担体を得た。
〔評価〕
実施例及び比較例において調製したままの白金担持担体、並びに空気中において800℃で10時間にわたって耐久を行った実施例及び比較例の白金担持担体について、COパルス吸着法を用いて白金粒子径を評価した。尚、このCOパルス吸着法では、大倉理研(株)製の全自動触媒ガス吸着量測定装置R6015に低温制御ユニットを付加した装置を用いて、セリア担体については−60℃で、他の担体については50℃で行った。結果は下記の表1に示す。
Figure 0004715294
表1から理解されるように、本発明の実施例1〜3の白金担持担体では、比較例1〜3の白金担持担体と比較すると、耐久前においても小さい白金粒子径を有している。これは、実施例1〜3の白金担持担体では、デンドリマーを酸化除去して白金担持担体を得るための焼成において、白金粒子の表面拡散及びそれによるシンタリングを抑制できていることによると考えられる。また表1から理解されるように、実施例1〜3の白金担持担体による白金のシンタリング防止効果は、耐久後においてより明確である。
尚、本発明は、主として排ガス浄化のために用いられる金属クラスター担持担体及びその製造方法について説明してきたが、本発明の金属クラスター担持担体は、他の用途の触媒を含む他の用途においても使用できる。
本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体の製造方法において使用することができるデンドリマーを例示する図である。 図1で示すデンドリマーに第1の金属のイオンを配位させた状態を示す図である。 図2で示すデンドリマーから第1の金属のクラスターを析出させた状態を示す図である。 図3で示すデンドリマーに第2の金属のイオンを配位させた状態を示す図である。 図4で示すデンドリマーを担体に担持させた状態を示す図である。 図5で示すデンドリマーを焼成して得ることができる本発明の金属クラスター担持金属酸化物担体を示す図である。
符号の説明
2 分岐構造を構成する基
4 末端基
6 第1の金属のイオン
6a 第1の金属のクラスター
8 第2の金属のイオン
8a 第2の金属の酸化物
9 金属酸化物担体
10 デンドリマー
20 金属クラスター担持金属酸化物担体

Claims (6)

  1. (a)デンドリマーを含有する溶液に第1の金属のイオンを添加して、前記デンドリマーに第1の金属のイオンを配位させ、
    (b)工程(a)で得た溶液に還元剤を添加して、デンドリマーに配位された第1の金属のイオンを還元させ、デンドリマー内で第1の金属のクラスターを析出させ、
    (c)工程(b)で得た溶液に第2の金属のイオンを添加して、第1の金属のクラスターを保持しているデンドリマーに、第2の金属のイオンを配位させ、そして
    (d)工程(c)で得た溶液を、金属酸化物担体上で乾燥及び焼成して、第1の金属のクラスター及び第2の金属の酸化物を金属酸化物担体上に担持させること、
    を含み、前記第2の金属の酸化物が、前記金属酸化物担体を構成する金属酸化物と同じ金属酸化物、又は前記金属酸化物担体を構成する金属酸化物と複合酸化物を形成する金属酸化物である、金属クラスター担持金属酸化物担体の製造方法。
  2. 前記第1の金属が、白金、金、パラジウム、ロジウム及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記金属酸化物担体を構成する金属及び前記第2の金属が共にアルミニウムである、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記金属酸化物担体を構成する金属及び前記第2の金属が、セリウム、ジルコニウム及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 前記第1の金属のクラスターが、2〜1000個の第1の金属の原子を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記デンドリマーが、第2〜第7世代のデンドリマーである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4613853B2 (ja) * 2006-03-01 2011-01-19 トヨタ自動車株式会社 複数金属錯体含有化合物及び金属錯体
JP4998889B2 (ja) * 2008-02-08 2012-08-15 国立大学法人 東京大学 ニトロ基還元用触媒
JP2009191320A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Ne Chemcat Corp パラジウムサブナノ粒子の製造方法
WO2009139749A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Utc Power Corporation A fuel cell having a stabilized cathode catalyst
US8304365B2 (en) * 2008-05-16 2012-11-06 Utc Power Corporation Stabilized platinum catalyst
ES2331505B2 (es) * 2008-07-04 2010-09-20 Universidad Politecnica De Valencia Preparacion de carbamatos con catalizadores solidos.
CN101497692B (zh) * 2009-02-19 2011-03-16 浙江大学 一种磁性负载型催化剂及在水介质中制备聚苯醚的应用
JP5489077B2 (ja) * 2009-06-30 2014-05-14 株式会社豊田中央研究所 自動車排ガス浄化用触媒及びその製造方法
RU2515542C2 (ru) 2009-07-09 2014-05-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Катализатор очистки выхлопных газов и способ его изготовления
JP5197518B2 (ja) * 2009-07-16 2013-05-15 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 白金微粒子およびその製造方法
US20110033353A1 (en) 2009-08-05 2011-02-10 Basf Corporation Preparation of Diesel Oxidation Catalyst Via Deposition of Colloidal Nanoparticles
US8450236B2 (en) * 2010-04-13 2013-05-28 Cristal Usa Inc. Supported precious metal catalysts via hydrothermal deposition
US20140121427A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 The Regents Of The University Of California Methods of Activating Metal Complexes for Catalysts
KR101747766B1 (ko) 2013-03-14 2017-06-15 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼 디실록산을 배위자로 하는 금속착체 및 담지 금속착체, 그 제조 방법, 및 그것을 이용하여 조제한 담지 금속 촉매
KR102478028B1 (ko) * 2015-11-03 2022-12-16 에스케이이노베이션 주식회사 원-폿으로 합성된 전이금속-귀금속 복합산화물 탈수소화 촉매 및 이의 용도
US10159960B2 (en) * 2016-10-25 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes
KR102521607B1 (ko) * 2020-02-13 2023-04-14 경희대학교 산학협력단 덴드리머-캡슐화 나노입자를 포함하는 수소 생성반응 촉매

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10249198A (ja) * 1997-03-10 1998-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP2000296339A (ja) * 1999-04-13 2000-10-24 Toyota Motor Corp 複合金属コロイドとその製造方法及び排ガス浄化用触媒とその製造方法
JP2003126694A (ja) * 2001-10-25 2003-05-07 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
JP2003181293A (ja) * 2001-10-10 2003-07-02 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
JP2003290658A (ja) * 2002-04-02 2003-10-14 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
WO2004110930A1 (ja) * 2003-06-12 2004-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ナノ粒子含有複合多孔体およびその製造方法
JP2005111336A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 耐熱性触媒およびその製造方法
JP2005185956A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd 触媒粉末、排ガス浄化触媒、及び触媒粉末の製造方法
JP2005238027A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd 触媒、排ガス浄化触媒、及び触媒の製造方法
JP2005305300A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
JP2006043654A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
JP2006142137A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒及びその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3466856B2 (ja) * 1997-02-05 2003-11-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒およびその製造方法
JP3749391B2 (ja) * 1998-03-04 2006-02-22 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
US6288197B1 (en) 1998-04-27 2001-09-11 The University Of Akron Supramolecular structures and process for making the same
WO2000002656A2 (en) * 1998-07-10 2000-01-20 Manzer Leo E Supported dendrimer catalyst and its use in hydroformylation or carbon-carbon bond formation
FR2803223B1 (fr) 1999-12-30 2002-06-21 Rhodia Chimie Sa Procede de preparation d'un materiau mesostructure a partir de particules de dimensions nanometriques
CN1428190A (zh) * 2001-12-27 2003-07-09 中国石化上海石油化工股份有限公司 3-羟基丙醛加氢制1,3-丙二醇的催化剂

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10249198A (ja) * 1997-03-10 1998-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP2000296339A (ja) * 1999-04-13 2000-10-24 Toyota Motor Corp 複合金属コロイドとその製造方法及び排ガス浄化用触媒とその製造方法
JP2003181293A (ja) * 2001-10-10 2003-07-02 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
JP2003126694A (ja) * 2001-10-25 2003-05-07 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
JP2003290658A (ja) * 2002-04-02 2003-10-14 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
WO2004110930A1 (ja) * 2003-06-12 2004-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ナノ粒子含有複合多孔体およびその製造方法
JP2005111336A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 耐熱性触媒およびその製造方法
JP2005185956A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd 触媒粉末、排ガス浄化触媒、及び触媒粉末の製造方法
JP2005238027A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd 触媒、排ガス浄化触媒、及び触媒の製造方法
JP2005305300A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
JP2006043654A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
JP2006142137A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒及びその製造方法

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