JP4998350B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する処理に適用して好適な排ガス浄化用触媒及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst suitable for applying to a process for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and a method for manufacturing the same.
近年、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる炭化水素系化合物(HC),一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)等の有害物質を除去するために、アルミナ(Al2O3)等の金属酸化物担体に白金(Pt)等の貴金属粒子を担持した排気ガス浄化触媒が広く利用されるようになっている。従来の排気ガス浄化触媒では、周囲の雰囲気変動に対する貴金属粒子の耐久性を向上させるために、貴金属粒子が多量に用いられている。しかしながら、貴金属粒子を多量に用いることは地球資源保護の観点から見ると望ましくない。 In recent years, in order to remove harmful substances such as hydrocarbon compounds (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, alumina (Al 2 Exhaust gas purification catalysts in which noble metal particles such as platinum (Pt) are supported on a metal oxide carrier such as O 3 ) are widely used. In conventional exhaust gas purification catalysts, a large amount of noble metal particles is used in order to improve the durability of the noble metal particles against ambient fluctuations. However, using a large amount of noble metal particles is not desirable from the viewpoint of protecting earth resources.
このような背景から、最近では、含浸法によってOSC(Oxygen Storage Component:酸素吸蔵物質)材として機能するセリウム(Ce)やマンガン(Mn)等の遷移金属又は遷移金属化合物を貴金属粒子近傍に配置し、貴金属粒子周囲の雰囲気変動を遷移金属又は遷移金属化合物によって抑制することにより、貴金属粒子の耐久性を向上させる試みがなされている(特許文献1〜4参照)。なお、このような方法によれば、貴金属粒子の耐久性向上に加えて、貴金属粒子の活性向上も期待することができる。
貴金属粒子周囲の雰囲気変動を遷移金属の化合物によって抑制する場合には、貴金属粒子と遷移金属の化合物粒子の双方が微粒子であり、かつ、互いに接触している必要性がある。しかしながら、含浸法を用いた場合には、貴金属粒子と遷移金属の化合物粒子とを接触させることができても双方が微粒子にならない、若しくは、双方が微粒子になっても接触させることができない又は接触させることができる量が少ないために、貴金属粒子近傍に遷移金属の化合物粒子を設計通りに配置させることは難しい。また、貴金属粒子の耐久性向上を図る場合、貴金属粒子の平均粒子径は2[nm]以上、貴金属粒子の活性向上を図る場合には、貴金属粒子の平均粒子径は5[nm]以下とすることが望ましい。しかしながら、含浸法を用いた場合には、貴金属粒子の平均粒子径は1.5[nm]以下になるために、貴金属粒子の耐久性向上や活性向上を期待することは難しい。 In order to suppress the change in atmosphere around the noble metal particles with the transition metal compound, both the noble metal particles and the transition metal compound particles need to be fine particles and in contact with each other. However, when the impregnation method is used, even if the noble metal particles and the transition metal compound particles can be brought into contact with each other, both of them do not become fine particles, or even if both become fine particles, they cannot be brought into contact with each other or are in contact with each other. Since the amount that can be produced is small, it is difficult to arrange the transition metal compound particles in the vicinity of the noble metal particles as designed. Further, when improving the durability of the noble metal particles, the average particle diameter of the noble metal particles is 2 [nm] or more, and when improving the activity of the noble metal particles, the average particle diameter of the noble metal particles is 5 [nm] or less. It is desirable. However, when the impregnation method is used, the average particle diameter of the noble metal particles is 1.5 [nm] or less, and it is difficult to expect improvement in durability and activity of the noble metal particles.
また、遷移金属の化合物は金属酸化物担体として広く利用されているアルミナと固溶しやすいために、遷移金属の化合物を貴金属粒子近傍に単に配置しただけでは貴金属粒子の活性向上効果は得られにくい。なお、このような問題を解決するために、遷移金属の化合物と固溶しない担体上に遷移金属の化合物を担持する方法が考えられてはいるが、この方法を用いた場合には、高温雰囲気下において遷移金属の化合物が移動し、遷移金属の化合物同士が接触することによって遷移金属の化合物が凝集してしまう。また、遷移金属の化合物の凝集を防止するために、逆ミセル法を利用して表面積が大きい遷移金属の化合物粒子を製造する方法も考えられるが、この方法では有機溶媒を使用するために製造コストや環境負荷が大きい。 In addition, since transition metal compounds are easily dissolved in alumina, which is widely used as a metal oxide support, it is difficult to obtain an effect of improving the activity of noble metal particles simply by placing the transition metal compound in the vicinity of the noble metal particles. . In order to solve such a problem, a method of supporting a transition metal compound on a support that does not form a solid solution with the transition metal compound has been considered, but when this method is used, a high temperature atmosphere is considered. The transition metal compound moves below, and the transition metal compounds come into contact with each other, causing the transition metal compounds to aggregate. In order to prevent agglomeration of the transition metal compound, a method of producing transition metal compound particles having a large surface area by using the reverse micelle method may be considered. However, in this method, an organic solvent is used. And environmental load is large.
上記課題を解決するために、本発明に係る排ガス浄化用触媒は、貴金属粒子と、前記貴金属粒子と接触し、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有する酸化物を含む第1の化合物と、前記貴金属粒子と前記第1の化合物を内包し、貴金属粒子の移動を抑制すると共に第1の化合物同士の接触に伴う第1の化合物の凝集を抑制する第2の化合物と、を備え、前記第1の化合物は前記貴金属粒子を担持し、かつ、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物の単体又は集合体を、前記第2の化合物により隔てられた区画内に含み、前記第2の化合物は、前記第1の化合物の単体又は集合体が前記区画を超えて移動し、互いに接触して凝集することを抑制し、昇温脱離試験におけるO2放出量が150[℃]〜500[℃]の範囲において使用貴金属1[g]あたり、400〜1200[mmol/g]であることを要旨とする。 In order to solve the above problems, the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, the noble metal particles, in contact with the noble metal particles, a first compound comprising an oxide containing at least one of cerium and zirconium, the noble metal enclosing the particle first compound and a second compound that inhibits aggregation of the first compounds with the first compound contact between suppresses the movement of the noble metal particles, the first compound carrying the noble metal particles and elemental or aggregates of the first compounds carrying the noble metal particles, comprising the second compartment separated by compound, said second compound, said The first compound alone or aggregate is prevented from moving beyond the compartments and coming into contact with each other to agglomerate, and the amount of O 2 released in the temperature programmed desorption test is 150 [° C.] to 500 [° C.] Precious metal used in range 1 [g] , And summarized in that a 400~1200 [mmol / g].
また、本発明に係る排ガス浄化用触媒は、貴金属粒子と、前記貴金属粒子と接触し、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有する酸化物を含む第1の化合物と、前記貴金属粒子と前記第1の化合物を内包し、貴金属粒子の移動を抑制すると共に第1の化合物同士の接触に伴う第1の化合物の凝集を抑制する第2の化合物と、酸素吸放出能を有する第3の化合物と、を備え、前記第1の化合物は前記貴金属粒子を担持し、かつ、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物の単体又は集合体を、前記第2の化合物により隔てられた区画内に含み、前記第2の化合物は、前記第1の化合物の単体又は集合体が前記区画を超えて移動し、互いに接触して凝集することを抑制し、前記第3の化合物は、貴金属粒子を担持した第1の化合物を内包する第2の化合物の近傍に配置され、昇温脱離試験におけるO2放出量が150[℃]〜500[℃]の範囲において使用貴金属1[g]あたり、400〜1200[mmol/g]であることを要旨とする。 Further, the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, the noble metal particles, the contact between the noble metal particles, a first compound comprising an oxide containing at least one of cerium and zirconium, said first and said noble metal particles the compound was included, the first to the second compound inhibits the aggregation of compounds first compound caused by the contact between suppresses the movement of the noble metal particles, and a third compound having the capability of adsorbing and releasing oxygen, the wherein the first compound carrying the noble metal particles, and includes a simple substance or aggregates of the first compounds carrying the noble metal particles, the second compartment separated by compounds, wherein the The second compound suppresses that the simple substance or aggregate of the first compound moves beyond the compartment and agglomerates in contact with each other , and the third compound includes the first compound carrying noble metal particles. Compound inclusion That is disposed in the vicinity of the second compound, O 2 emissions in the temperature-programmed desorption test 150 [℃] ~500 [℃] Use precious 1 [g] per in the range of, 400~1200 [mmol / g] It is a summary.
本発明に係る排ガス浄化用触媒によれば、助触媒成分の含有効果がいっそう発揮されるようにした構成により、貴金属粒子の耐久性向上や活性向上を図ることができる。 According to the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, the durability and activity of the noble metal particles can be improved by the configuration in which the effect of containing the promoter component is further exhibited.
以下、本発明の排気ガス浄化触媒の実施形態について、図面を用いつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of an exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る排気ガス浄化用触媒の一実施形態の模式図である。 FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an exhaust gas purifying catalyst according to the present invention.
本発明の実施形態となる排気ガス浄化用触媒1は、貴金属粒子2と、貴金属粒子2と接触し、貴金属粒子2の移動を抑制する能力及び酸素吸放出能の少なくともどちらかを有する第1の化合物3と、貴金属粒子2と第1の化合物3を内包し、貴金属粒子2の移動を抑制すると共に、第1の化合物3同士の接触に伴う第1の化合物3の凝集を抑制する第2の化合物4と、酸素吸放出能を有する第3の化合物5を備えている。
The exhaust gas purifying catalyst 1 according to an embodiment of the present invention is a first catalyst that has at least one of a
この第1の化合物3は、貴金属粒子2を担持している。この貴金属粒子2を担持した第1の化合物3は、第2の化合物4により隔てられた区画内に含まれている。第1の化合物3は、図示した例では単体を示しているが、第2の化合物4により隔てられた区画内に複数個が含まれている集合体であってもよい。第3の化合物5は、第2の化合物4により隔てられた区画の外で、貴金属粒子2を担持した第1の化合物3を内包する第2の化合物4の近傍に配置されている。
The
本発明の触媒は、図1に示した各構成要素よりなる粒子ユニット構造を有する実施形態に限定されない。他の実施形態としては、図1に示した実施形態における、第3の化合物5がなく、第1の化合物3が酸素吸放出能を有するものである構造の粒子ユニット構造を有する実施形態とすることもできる。
The catalyst of this invention is not limited to embodiment which has the particle | grain unit structure which consists of each component shown in FIG. As another embodiment, the
図1に示した本発明の実施形態となる排気ガス浄化用触媒1は、貴金属粒子2と第1の化合物3を第2の化合物4で覆うことにより、貴金属粒子2の移動を抑制するとともに、第1の化合物3同士の凝集をも抑制する。したがって、本発明の実施形態となる排気ガス浄化用触媒1によれば、製造コストや環境負荷を大きくすることなく、第1の化合物3による貴金属粒子2の活性向上効果を維持することができる。
The exhaust gas purifying catalyst 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 suppresses the movement of the
詳述すると、発明者らは、精力的な研究を重ねてきた結果、貴金属粒子を酸化物に化学的に結合させることにより貴金属粒子の移動を化学的に抑制することができると共に、貴金属粒子を別の酸化物で覆うことによって貴金属粒子の移動を物理的に抑制することができることを知見した。更に、貴金属粒子と酸化物の双方を別の酸化物で覆うことによって貴金属粒子の移動抑制はもちろん、酸化物の凝集も抑制することができることを知見した。 Specifically, as a result of intensive research, the inventors have been able to chemically inhibit the movement of the noble metal particles by chemically bonding the noble metal particles to the oxide, It was found that the movement of the noble metal particles can be physically suppressed by covering with another oxide. Furthermore, it has been found that by covering both the noble metal particles and the oxide with another oxide, not only the movement of the noble metal particles but also the aggregation of the oxide can be suppressed.
この知見に基づいて構成された図1に示す排気ガス浄化触媒1は、第1の化合物3が貴金属粒子2に接触して担持することにより、この第1の化合物3は化学的結合のアンカー材として作用し、貴金属粒子2の移動を抑制する。また、この貴金属粒子2及び第1の化合物3を第2の化合物4で覆い、包む形態とすることにより、貴金属粒子2移動を物理的に抑制する。更に、粒子ユニット構造を有する触媒1は、この第2の化合物4により隔てられた区画内に貴金属粒子2と第1の化合物3とを含むことにより、この第2の化合物4により隔てられた区画を越えて第1の化合物3が移動し、互いに接触して凝集することを抑制する。これらのことから、図1に示した触媒1の構造を有する排気ガス浄化触媒は、製造コストや環境負荷を大きくすることなく、貴金属粒子2の凝集による触媒活性低下を防止することができ、また、第1の化合物3による貴金属粒子2の活性向上効果を維持することができる。よって、耐熱性が高く、長期間にわたり耐久性の優れた排気ガス浄化触媒とすることができる。
The exhaust gas purifying catalyst 1 shown in FIG. 1 constructed based on this knowledge is supported by the
本発明の排ガス浄化用触媒は、上述した構造を具備することにより、高温−長時間の排ガス処理後においても、貴金属粒子2の凝集が抑制されるため、触媒の性能は向上する。これは、この構造をとることで、貴金属粒子を微粒子化した状態で維持可能となり、活性点である貴金属の表面積が維持されるためである。
By providing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention with the above-described structure, the aggregation of the
しかし、実際の排ガス雰囲気下では、排ガス浄化用触媒に接触する排ガスの雰囲気が変動し、酸素過剰(リーン)雰囲気になったり、酸素不足(リッチ)雰囲気になったりする。そのため、雰囲気によっては貴金属粒子2上での反応が進まなくなる可能性がある。これを回避するため、本発明の排ガス浄化触媒は、触媒中に酸素吸放出能を有する化合物、すなわちOSC材(酸素ストレージ能を有する材料)を含ませる。図1に示した例では、第1の化合物3及び第3の化合物5の少なくとも一方が、酸素吸放出能を有する化合物である。このOSC材を触媒中に配置することで、排ガス雰囲気変動が起こった場合でも、酸素過剰の雰囲気のときはOSC材が雰囲気中の酸素を吸収し、酸素不足の雰囲気のときはOSC材が雰囲気中に酸素を放出する。そのため、排ガス雰囲気が変動しても触媒性能を維持可能となる。
However, under an actual exhaust gas atmosphere, the atmosphere of the exhaust gas that contacts the exhaust gas purification catalyst fluctuates, resulting in an oxygen-excess (lean) atmosphere or an oxygen-deficient (rich) atmosphere. Therefore, depending on the atmosphere, there is a possibility that the reaction on the
このOSC材の量には適正範囲があり、OSC材の量を最適化することにより、触媒性能を更に向上させることができる。本発明の粒子ユニット構造を有する触媒においては、このOSC材量として、昇温脱離試験におけるO2放出量が150〜500[℃]の温度域において、貴金属1[g]に対し400〜1200[mmol/g]であるようにOSC材を配置することが有効となる。上記範囲よりOSC量が少ない領域では、活性点は酸素不足となり、酸化反応が進まなくなるため、性能が悪くなる。また、多い領域では、酸素過剰となり、活性点は酸素被毒が起こるため性能が低下する。 The amount of the OSC material has an appropriate range, and the catalyst performance can be further improved by optimizing the amount of the OSC material. In the catalyst having the particle unit structure of the present invention, the OSC material amount is 400 to 1200 with respect to 1 [g] of the noble metal in the temperature range of O 2 release amount in the temperature programmed desorption test of 150 to 500 [° C.]. It is effective to arrange the OSC material so that it is [mmol / g]. In the region where the amount of OSC is less than the above range, the active site becomes oxygen deficient and the oxidation reaction does not proceed, resulting in poor performance. Further, in a large region, oxygen is excessive, and the active point is deteriorated in performance because oxygen poisoning occurs.
この貴金属の単位重さ当たりの酸素放出量は、従来公知の触媒と比較すると多いものである。酸素放出量は、OSC材の量に比例するので、本発明の貴金属当たりのOSC材の量(重量)は、従来の触媒よりも多いことになる。これは、本発明の触媒が、貴金属粒子の凝集が抑制される結果、微粒子状態を維持していて、従来の触媒よりも貴金属粒子の単位重さ当たりの表面積が格段に大きいからである。触媒に加えられるOSC材の量は、貴金属粒子の表面積に応じた適正範囲があるため、本発明の触媒の貴金属粒子は、従来の触媒よりも貴金属粒子の単位重さ当たりのOSC材の量が多くなる。 The amount of oxygen released per unit weight of the noble metal is larger than that of conventionally known catalysts. Since the oxygen release amount is proportional to the amount of the OSC material, the amount (weight) of the OSC material per noble metal of the present invention is larger than that of the conventional catalyst. This is because the catalyst of the present invention maintains the fine particle state as a result of suppressing the aggregation of the noble metal particles, and the surface area per unit weight of the noble metal particles is much larger than that of the conventional catalyst. Since the amount of the OSC material added to the catalyst has an appropriate range according to the surface area of the noble metal particles, the amount of the OSC material per unit weight of the noble metal particles of the catalyst of the present invention is higher than that of the conventional catalyst. Become more.
本発明の排ガス浄化用触媒は、上述のように従来の触媒よりも貴金属粒子の単位重さ当たりの表面積が格段に大きいことから、排ガスを浄化するための活性点が多くなる。このことから、所定の排ガス浄化性能を得るために必要な貴金属粒子の量(重量)は、従来の触媒よりも少なくて済む。したがって、資源枯渇のおそれがあって高価な貴金属の使用量を従来の触媒よりも減らすことができる。 Since the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a remarkably larger surface area per unit weight of the noble metal particles than the conventional catalyst as described above, the active points for purifying the exhaust gas increase. For this reason, the amount (weight) of noble metal particles necessary for obtaining a predetermined exhaust gas purification performance is smaller than that of a conventional catalyst. Therefore, the amount of expensive noble metal used is likely to be depleted of resources and can be reduced as compared with conventional catalysts.
本発明における排ガス浄化用触媒が具備する特性である、昇温脱離試験におけるO2放出量が150℃〜500[℃]の範囲において使用貴金属1[g]あたり、400〜1200[mmol/g]であることは、この触媒を大気流通下で、室温から600[℃]まで昇温し、600[℃]にて30分保持した後、100[℃]まで降温し、H2流通下で100[℃]から500[℃]まで10[℃/分]の昇温速度で昇温し、触媒中より放出された酸素を水素で還元し、生成した水を質量分析計で定量することで触媒中の酸素量を定量する昇温脱離試験によって測定することができる。排ガス浄化用触媒中のOSC材のO2放出量を測定するために、昇温脱離試験が従来から行われている。本発明で規定する昇温脱離試験によれば、特に本発明の排ガス浄化用触媒のO2放出量を正確に測定することができる。 400 to 1200 [mmol / g per 1 [g] of the precious metal used in the range of 150 to 500 [° C.] O 2 release amount in the temperature programmed desorption test, which is a characteristic of the exhaust gas purifying catalyst in the present invention. The temperature of the catalyst is raised from room temperature to 600 [° C.] under atmospheric flow, held at 600 [° C.] for 30 minutes, then lowered to 100 [° C., and under H 2 flow. By increasing the temperature from 100 [° C] to 500 [° C] at a rate of 10 [° C / min], reducing the oxygen released from the catalyst with hydrogen, and quantifying the generated water with a mass spectrometer It can be measured by a temperature programmed desorption test that quantifies the amount of oxygen in the catalyst. In order to measure the amount of O 2 released from the OSC material in the exhaust gas purification catalyst, a temperature-programmed desorption test has been conventionally performed. According to the temperature-programmed desorption test defined in the present invention, it is possible to accurately measure the O 2 emission amount of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.
図2に、本発明で規定する昇温脱離試験の経時的な温度変化パターンの一例を、横軸が時間、縦軸が温度であるグラフを示す。同図に示す本発明の好適な昇温脱離試験の例では、まず、触媒を約0.1[g]秤量し、大気(酸素20[%])流通下で室温から600[℃]まで20[℃/min]で昇温し、600[℃]にて30分保持した後、100[℃]まで降温する。これは前処理であり、触媒に付着している可能性のある油分等の不純物を酸化除去し、触媒中のOSC材に酸素を吸収させる。 FIG. 2 shows a graph of a time-dependent temperature change pattern of the temperature programmed desorption test defined in the present invention, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing temperature. In the example of the preferred temperature-programmed desorption test of the present invention shown in the figure, first, about 0.1 [g] of the catalyst is weighed, and 20 [ The temperature is raised at [° C / min], held at 600 [° C] for 30 minutes, and then lowered to 100 [° C]. This is a pretreatment, in which impurities such as oil that may adhere to the catalyst are oxidized and removed, and the OSC material in the catalyst absorbs oxygen.
次に、He(100[%])ガス流通下で15分保持し、その後、流通ガスをH2ガスに切り替えて更に15分保持する。これは触媒の表面に物理的に吸着している酸素分を除去して、後で行われる加熱時にOSC材のみから酸素が放出されるようにするためである。 Next, hold for 15 minutes under He (100 [%]) gas flow, then switch the flow gas to H 2 gas and hold for another 15 minutes. This is because the oxygen component physically adsorbed on the surface of the catalyst is removed so that oxygen is released only from the OSC material during the subsequent heating.
次に、H2(100[%])流通下で100[℃]から500[℃]まで10[℃/分]の昇温速度で昇温する。この昇温中に触媒中から出てきた酸素を、質量分析計、例えば四重極型質量分析計で定量する。昇温中に触媒中から放出された酸素は、H2により瞬時にH2Oとなる。そのため、実際には触媒中から出てきた酸素は、H2Oとして確認される。 Next, the temperature is raised from 100 [° C.] to 500 [° C.] at a rate of 10 [° C./min] under the flow of H 2 (100 [%]). The oxygen released from the catalyst during the temperature rise is quantified with a mass spectrometer, for example, a quadrupole mass spectrometer. Oxygen released from the catalyst during the temperature increase becomes H 2 O instantaneously by H 2. Therefore, oxygen that has actually come out of the catalyst is confirmed as H 2 O.
その後は100℃まで降温(10[℃/分])する。 After that, the temperature is lowered to 100 ° C (10 [° C / min]).
触媒の貴金属1グラム当たりの酸素放出量は、基準サンプルとしてCuOを0.1[g]使用し、このピーク面積から求められるOSC量と比較することで、触媒の酸素放出量を算出する。CuOから酸素が放出されるときの反応式は、次のとおりである。 The oxygen release amount per gram of noble metal of the catalyst is calculated by using 0.1 [g] of CuO as a reference sample and comparing it with the OSC amount obtained from this peak area. The reaction formula when oxygen is released from CuO is as follows.
CuO+H2→Cu+H2O
CuOのモル数と等量のH2Oが放出されることから、Cuの0.1グラム(1.3×10-3モル)から1.3×10-3モルのO2が放出される。そこで、各触媒の貴金属1グラム当たりの酸素放出量は、次式により計算できる。
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Since H 2 O equivalent to the number of moles of CuO is released, 1.3 × 10 −3 moles of O 2 are released from 0.1 gram (1.3 × 10 −3 moles) of Cu. Therefore, the oxygen release amount per gram of noble metal of each catalyst can be calculated by the following equation.
各触媒の酸素放出量(mol/貴金属1g)=(1.3×10-3モル×触媒のピーク面積)÷(CuOのピーク面積×サンプル中の貴金属量)
このようにして計算された貴金属1グラム当たりの酸素放出量が、本発明の触媒は、400〜1200[mmol/g]の範囲内である。
Oxygen release amount of each catalyst (mol / noble metal 1g) = (1.3 × 10 −3 mol × catalyst peak area) ÷ (CuO peak area × noble metal amount in sample)
The amount of oxygen released per gram of noble metal calculated in this way is in the range of 400 to 1200 [mmol / g] for the catalyst of the present invention.
本発明の排ガス浄化用触媒に含まれるOSC材は、図1に示したような、第3の化合物5として排ガス浄化用触媒1中に含まれていても良いし、また、第1の化合物3として排ガス浄化用触媒1中に含まれていても良いし、更に、第1の化合物3及び第3の化合物5の両方として排ガス浄化用触媒に含まれていてもよい。また、図1に示した排ガス浄化用触媒1における第3の化合物5を具備しない粒子ユニット構造を有する排ガス浄化触媒について、第1の化合物としてOSC材が当該排ガス浄化用触媒中に含まれていても良い。
The OSC material contained in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be contained in the exhaust gas purifying catalyst 1 as the
このような第1の化合物3及び第3の化合物の少なくとも一方に含まれる、酸素放出能を具備する化合物は、セリア(CeO2)を含む酸化物であることが好ましい。Ceの特性として、雰囲気変動に対し、価数を変化させるという特徴がある。そのため、Ceを含む酸化物は、雰囲気に伴い酸素を吸収又は放出するという能力を有している。したがって、この特性を排ガス浄化用触媒に利用するために、上記第1の化合物3及び第3の化合物5の少なくとも一方がセリアを含むことが重要となる。セリアは、排ガス浄化用触媒用のOSC材として、特に優れた材料である。
The compound having oxygen releasing ability contained in at least one of the
このセリアは、第1の化合物3又は第3の化合物5に単独の酸化物の態様で含まれていても良いし、また、複合酸化物の態様で含まれていても良い。複合酸化物としては、例えば、セリアとジルコニアとの複合酸化物がある。
This ceria may be included in the
第1の化合物3及び第3の化合物の少なくとも一方に含まれる、酸素放出能を具備する化合物は、酸化物であり、かつ、この酸素吸放出能を有する酸化物は、更にY、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のうち少なくとも1種の元素を含むことが、より好ましい。
The compound having an oxygen releasing ability contained in at least one of the
酸素放出能を具備する化合物に添加される元素としては、Y、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のうち少なくとも1種が好ましい。これらの添加元素の少なくとも1種を加えることで、排ガス浄化用触媒の酸素吸着率が向上する。これは、触媒が置かれる雰囲気がリーンであるときでも、酸素を効率よく吸収することを意味する。すなわち、Y、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のうち少なくとも1種をOSC材に含む本発明の排ガス浄化用触媒は、リーン領域での雰囲気変動を緩和する能力が高いと考えられる。また、かかるY、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のうち少なくとも1種を含むOSC材は、雰囲気の変化に対し酸素を吸収若しくは放出することから、リッチ雰囲気下でも、酸素放出率が向上していると考えられる。Y、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のうち少なくとも1種を含むことにより、OSC材の酸素吸着率が向上する理由は不明であるが、Y、Nd、Pr、Al、Ga及びInはいずれも3価の元素であり、かような3価の添加元素がCeと固溶することで酸素空孔が生成し、その結果酸素の吸放出が起こりやすくなるため、酸素吸収放出速度が向上するためと考えられる。また、酸素吸収速度は、早くなればなるほど効果が大きくなると考えられる。Y、Nd、Pr、Al、Ga及びInから選ばれる元素のなかでも、Yは特に好ましい元素である。 The element added to the compound having oxygen releasing ability is preferably at least one element selected from Y, Nd, Pr, Al, Ga and In. By adding at least one of these additive elements, the oxygen adsorption rate of the exhaust gas purifying catalyst is improved. This means that oxygen is efficiently absorbed even when the atmosphere in which the catalyst is placed is lean. That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention containing at least one element selected from Y, Nd, Pr, Al, Ga and In in the OSC material is considered to have a high ability to alleviate atmospheric fluctuations in the lean region. It is done. In addition, since the OSC material containing at least one element selected from Y, Nd, Pr, Al, Ga and In absorbs or releases oxygen in response to changes in the atmosphere, it releases oxygen even in a rich atmosphere. The rate is thought to be improving. The reason why the oxygen adsorption rate of the OSC material is improved by containing at least one element selected from Y, Nd, Pr, Al, Ga, and In is unknown, but Y, Nd, Pr, Al, Ga And In are both trivalent elements, and these trivalent additive elements are dissolved in Ce to form oxygen vacancies. This is probably because the speed is improved. Moreover, it is thought that an effect becomes large, so that an oxygen absorption rate becomes quick. Among elements selected from Y, Nd, Pr, Al, Ga and In, Y is a particularly preferable element.
図3にOSC材にYを添加した場合と添加しなかった場合との二種の排ガス浄化触媒において、触媒中のOSC材に予め所定の酸素量を吸着させている状態から、更に酸素を導入した場合の酸素の吸着率を調べた結果をグラフで示す。図3の横軸の0[mol]はOSC材中に予め吸着させた酸素が全く存在しない状態を示し、0.007[mol]はOSC材中に予め吸着させた酸素が飽和している状態を示す。これらの範囲内で、種々の酸素量を予めOSC材に吸着させておいた。縦軸はこれらの状況下において、さらに一定量の酸素を導入した場合に吸着する酸素比を示す。図3から、YをOSC材に添加した例は、YをOSC材に添加しなかった例に比べて、触媒中の酸素量にかかわらず、高い酸素吸収率を示した。このことは、触媒が様々な雰囲気に置かれた場合でも、周りの酸素を効率よく吸収することが可能となることを示している。すなわち、YをOSC材に添加した本発明の排ガス浄化用触媒は、雰囲気変動を緩和する能力が高いことを示すと言える。 In FIG. 3, in the two types of exhaust gas purification catalysts, when Y is added to the OSC material, oxygen is further introduced from a state in which a predetermined amount of oxygen is adsorbed in advance on the OSC material in the catalyst. The result of examining the adsorption rate of oxygen in this case is shown in a graph. In FIG. 3, 0 [mol] on the horizontal axis indicates a state in which no oxygen preliminarily adsorbed in the OSC material exists, and 0.007 [mol] indicates a state in which the oxygen preliminarily adsorbed in the OSC material is saturated. . Within these ranges, various amounts of oxygen were previously adsorbed on the OSC material. The vertical axis represents the ratio of oxygen adsorbed when a certain amount of oxygen is further introduced under these circumstances. From FIG. 3, the example in which Y was added to the OSC material showed a higher oxygen absorption rate, regardless of the amount of oxygen in the catalyst, compared to the example in which Y was not added to the OSC material. This indicates that the oxygen can be efficiently absorbed even when the catalyst is placed in various atmospheres. That is, it can be said that the exhaust gas purifying catalyst of the present invention in which Y is added to the OSC material has a high ability to alleviate atmospheric fluctuations.
本発明の排ガス浄化用触媒は、耐火性無機材料からなるハニカム構造の内壁面に塗布形成され、触媒コート層の形態で実際の使用に供される。この触媒コート層の形態において、本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒コート層中に、前記酸素吸放出能を有する化合物がCeO2として10〜40wt%含まれることが好ましい。触媒コート層中にCeO2として10〜40wt%含まれることにより、前述した昇温脱離試験において使用貴金属1gあたり、400〜1200mmol/gであるO2が放出可能となるので触媒性能が向上し、例えば、転化率が向上する。本発明の排ガス浄化用触媒は、前述したように貴金属量当たりのOSC材量が従来の触媒よりも多いのであって、触媒コート層中に含まれるCeO2の量も、従来の触媒よりも相対的に多いものとなる。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is applied and formed on the inner wall surface of a honeycomb structure made of a refractory inorganic material, and is actually used in the form of a catalyst coat layer. In the form of the catalyst coat layer, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention preferably contains 10 to 40 wt% of the compound having the ability to absorb and release oxygen as CeO 2 in the catalyst coat layer. By containing 10 to 40 wt% of CeO 2 in the catalyst coat layer, 400 to 1200 mmol / g of O 2 can be released per 1 g of the precious metal used in the temperature programmed desorption test described above, thereby improving the catalyst performance. For example, the conversion rate is improved. As described above, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a larger amount of OSC material per noble metal than the conventional catalyst, and the amount of CeO 2 contained in the catalyst coat layer is also relative to that of the conventional catalyst. It becomes a lot of things.
本発明の排ガス浄化用触媒は、貴金属粒子がPt、Pd及びRhの少なくとも1種を含むものであることが好ましい。Pt、Pd及びRhは、いずれも、排ガス浄化用触媒として好適な貴金属であって、本発明に係る粒子ユニット構造を具備する排ガス浄化用触媒に用いられるのに適している。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the noble metal particles preferably contain at least one of Pt, Pd and Rh. Pt, Pd and Rh are all noble metals suitable as exhaust gas purification catalysts, and are suitable for use in exhaust gas purification catalysts having the particle unit structure according to the present invention.
本発明に係る排ガス浄化用触媒は単層でコートされたものであってもよいが、少なくとも2層の触媒コート層を有するものが、より好ましい。それは、触媒貴金属の種類が異なる複数の層を形成することにより、それぞれの触媒貴金属の特性を生かし、触媒性能を向上をさせることが可能となるからである。 The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention may be coated with a single layer, but more preferably has at least two catalyst coating layers. This is because by forming a plurality of layers having different types of catalytic noble metals, it is possible to take advantage of the characteristics of each catalytic noble metal and improve the catalyst performance.
少なくとも2層の触媒コート層を有するとき、この触媒コート層の内層が貴金属にPt又はRdを含む層、触媒コート層の表層側が貴金属にRhを含む層とすることが好ましい。これは、ガス拡散性を考えた場合、Rhを含む触媒を、ガスとの接触性の高い表層側に配置したほうが、触媒活性のよりいっそうの向上効果があるためである。 When at least two catalyst coat layers are provided, the inner layer of the catalyst coat layer is preferably a layer containing Pt or Rd as a noble metal, and the surface layer side of the catalyst coat layer is preferably a layer containing Rh as a noble metal. This is because, when considering gas diffusivity, it is more effective to improve the catalytic activity when the catalyst containing Rh is arranged on the surface layer side having high contact with the gas.
また、少なくとも2層の触媒コート層を有するときには、OSC材は、それらのコート層のうちの少なくとも1層に含まれていれば良い。例えば、触媒コート層の内層が貴金属にPtを含む層、触媒コート層の表層側が貴金属にRhを含む層とした場合には、Ptを含む内層にOSC材が含まれていれば足りる。 Further, when having at least two catalyst coat layers, the OSC material may be contained in at least one of the coat layers. For example, when the inner layer of the catalyst coat layer is a layer containing Pt in the noble metal and the surface layer side of the catalyst coat layer is a layer containing Rh in the noble metal, it is sufficient that the OSC material is contained in the inner layer containing Pt.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
表1に示す実施例1〜7、比較例1の排ガス浄化用触媒をハニカム担体の内壁面上に塗布作成した。
3層コートとし、ハニカム担体に最も近い層を1層とし、最も遠い層を3層とした。貴金属担持濃度に関しては、明記してないが、各コート量が、明記した量となるように適宜担持した。表中の括弧内数字はmol比を示している。 A three-layer coat was used, with the layer closest to the honeycomb carrier being one layer and the farthest layer being three layers. Although the precious metal loading concentration is not specified, it was supported appropriately so that each coating amount was the specified amount. The numbers in parentheses in the table indicate the mol ratio.
各実施例及び比較例は、以下のようにして作製した。 Each Example and Comparative Example was produced as follows.
(実施例1)
1.粉末調製
(工程1):CeO2をイオン交換水中に分散させた溶液中にジニトロジアミン白金硝酸性水溶液(Pt:8.83wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しPt担持CeO2を得た。前記粉末40g、PVP(ポリビニルピロリドン)50gを150mlのイオン交換水中に分散させ、1時間攪拌した。
Example 1
1. Powder preparation (step 1): A solution in which dinitrodiamine platinum nitrate aqueous solution (Pt: 8.83 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which CeO 2 was dispersed in ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and calcined at 400 ° C. for 1 h to obtain Pt- supported CeO 2 . 40 g of the powder and 50 g of PVP (polyvinylpyrrolidone) were dispersed in 150 ml of ion-exchanged water and stirred for 1 hour.
(工程2):次に、Zr−Laをイオン交換水中に分散させた溶液中に、硝酸ロジウム溶液(Rh:13.81wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しRh担持Zr−Laを得た。 (Step 2): Next, a solution in which a rhodium nitrate solution (Rh: 13.81 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Zr-La was dispersed in ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Rh- supported Zr-La.
(工程3):次にイオン交換水300mlにベーマイト43.5gを加え、1時間攪拌した。これに硝酸セリウム10gをイオン交換水中に溶解させた溶液を加え30分攪拌した。これに工程1で得た溶液を加え1時間攪拌した。この溶液を加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。 (Step 3): Next, 43.5 g of boehmite was added to 300 ml of ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. A solution prepared by dissolving 10 g of cerium nitrate in ion-exchanged water was added thereto and stirred for 30 minutes. The solution obtained in step 1 was added to this and stirred for 1 hour. After heating and drying this solution, the powder was taken out, dried at 150 ° C. for 1 h, pulverized to 500 μm or less, and calcined at 550 ° C. for 3 h.
(工程4):工程2で得られた粉末75g、イオン交換水305gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、取り出したスラリー257.3gにPVP43.6g加え1時間攪拌した。これにベーマイト60.4gをイオン交換水700gに分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。この溶液を加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕後、550℃で3h焼成した。
(Step 4): 75 g of the powder obtained in
2.コーティング
(工程5):アルミナ118.7g、10%硝酸14g、イオン交換水360.3mlを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、1層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 118.7 g of alumina, 14 g of 10% nitric acid, and 360.3 ml of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a first layer slurry.
(工程6):工程3で得た粉末58.8g、Zr−La−Ce12.4g、10%硝酸7.5g、イオン交換水216.2gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
(Step 6): 58.8 g of the powder obtained in
(工程7):工程4で得た粉末45.3g、Zr−La45.3g、アルミナ37.6g、10%硝酸13.5g、イオン交換水349.1gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 7): 45.3 g of the powder obtained in Step 4, 45.3 g of Zr-La, 37.6 g of alumina, 13.5 g of 10% nitric acid, and 349.1 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot and shaken and ground together with alumina balls. A third layer slurry was obtained.
(工程8):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は50g/Lであった。
(Step 8): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られたスラリー、工程7で得られたスラリーの順番で触媒スラリーを塗布した。コート量はそれぞれ100g/L、70g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry was applied in the order of the slurry obtained in step 6 and the slurry obtained in step 7. The coating amounts were 100 g / L and 70 g / L, respectively.
(実施例2)
1.粉末調製
実施例1と同様の手順(工程1〜4)で、粉末を調製した。
(Example 2)
1. Powder preparation Powder was prepared in the same procedure as in Example 1 (steps 1 to 4).
2.コーティング
(工程5):アルミナ118.7g、10%硝酸14g、イオン交換水360.3mlを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、1層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 118.7 g of alumina, 14 g of 10% nitric acid, and 360.3 ml of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a first layer slurry.
(工程6):工程3で得た粉末58.8g、Ce−Zr12.4g、10%硝酸7.5g、イオン交換水216.2gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
(Step 6): 58.8 g of the powder obtained in
(工程7):工程4で得た粉末45.3g、Zr−La45.3g、アルミナ37.6g、10%硝酸13.5g、イオン交換水349.1gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 7): 45.3 g of the powder obtained in Step 4, 45.3 g of Zr-La, 37.6 g of alumina, 13.5 g of 10% nitric acid, and 349.1 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot and shaken and ground together with alumina balls. A third layer slurry was obtained.
(工程8):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は50g/Lであった。
(Step 8): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られたスラリー、工程7で得られたスラリーの順番で触媒スラリーを塗布した。コート量はそれぞれ100g/L、70g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry was applied in the order of the slurry obtained in step 6 and the slurry obtained in step 7. The coating amounts were 100 g / L and 70 g / L, respectively.
(実施例3)
1.粉末調製
実施例1と同様の手順(工程1〜4)で、粉末を調製した。
(Example 3)
1. Powder preparation Powder was prepared in the same procedure as in Example 1 (steps 1 to 4).
2.コーティング
〈工程5〉:工程3で得た粉末54.4g、Ce−Zr24.7g、アルミナ14g、10%硝酸10.4g、イオン交換水281.9gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
2. Coating <
(工程6):工程4で得た粉末50.4g、Zr-La50.4g、アルミナ34.3g、10%硝酸15g、イオン交換水329.7gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 6): 50.4 g of the powder obtained in Step 4, 50.4 g of Zr-La, 34.3 g of alumina, 15 g of 10% nitric acid, and 329.7 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot and shaken and ground together with alumina balls. A layer of slurry was obtained.
(工程7):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は150g/Lであった。
(Step 7): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られた触媒スラリーを塗布した。コート量は70g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry obtained in Step 6 was applied. The coat amount was 70 g / L.
(実施例4)
1.粉末調製
実施例1と同様の手順(工程1〜4)で、粉末を調製した。
Example 4
1. Powder preparation Powder was prepared in the same procedure as in Example 1 (steps 1 to 4).
2.コーティング
(工程5):工程3で得た粉末58.8g、Ce−Zr39.2g、10%硝酸10.4g、イオン交換水281.9gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 58.8g of the powder obtained in
(工程6):工程4で得た粉末50.4g、Zr-La50.4g、アルミナ34.6g、10%硝酸15g、イオン交換水329.7gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 6): 50.4 g of the powder obtained in Step 4, 50.4 g of Zr-La, 34.6 g of alumina, 15 g of 10% nitric acid, and 329.7 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot and shaken and ground together with alumina balls. A layer of slurry was obtained.
(工程7):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は150g/Lであった。
(Step 7): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られた触媒スラリーを塗布した。コート量は70g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry obtained in Step 6 was applied. The coat amount was 70 g / L.
(実施例5)
1.粉末調製
(工程1):Ce−Zrをイオン交換水中に分散させた溶液中にジニトロジアミン白金硝酸性水溶液(Pt:8.83wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しPt担持Ce−Zrを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。
(Example 5)
1. Powder preparation (step 1): A solution in which dinitrodiamine platinum nitrate aqueous solution (Pt: 8.83 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Ce-Zr was dispersed in ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. . This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and calcined at 400 ° C. for 1 h to obtain Pt-supported Ce-Zr. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程2):Zr−Laをイオン交換水中に分散させた溶液中に、硝酸ロジウム溶液(Rh:13.81wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しRh担持Zr−Laを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。 (Step 2): A solution in which a rhodium nitrate solution (Rh: 13.81 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Zr-La was dispersed in ion-exchanged water, and the mixture was stirred for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Rh- supported Zr-La. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程3):イオン交換水262.2g中にベーマイト51.4gを加え、1h攪拌した。これに硝酸セリウム12.6gをイオン交換水100mlに溶解した溶液、硝酸ジルコニウム5.3gをイオン交換水100mlに溶解した溶液を順次加え、30分攪拌した。これに工程1で得られたスラリー500gを加え、1h攪拌した後、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。 (Step 3): 51.4 g of boehmite was added to 262.2 g of ion-exchanged water and stirred for 1 hour. A solution in which 12.6 g of cerium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water and a solution in which 5.3 g of zirconium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were sequentially added to this and stirred for 30 minutes. After adding 500 g of the slurry obtained in step 1 and stirring for 1 h, heating and drying were performed, the powder was taken out, dried at 150 ° C. for 1 h, pulverized to 500 μm or less, and then fired at 550 ° C. for 3 h did.
(工程4):イオン交換水547.7g中にベーマイト60.9gを加え、9.8%硝酸を加えpHを4.5に調整し、1h攪拌した。これに工程2で得られたスラリー271.6gを加え、1h攪拌した後、エバポレータに移し、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。
(Step 4): 60.9 g of boehmite was added to 547.7 g of ion-exchanged water, 9.8% nitric acid was added to adjust the pH to 4.5, and the mixture was stirred for 1 hour. After adding 271.6 g of the slurry obtained in
2.コーティング
(工程5):アルミナ118.7g、10%硝酸14g、イオン交換水360.3mlを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、1層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 118.7 g of alumina, 14 g of 10% nitric acid, and 360.3 ml of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a first layer slurry.
(工程6):工程3で得た粉末107.1g、Zr−Ce29.1g、10%硝酸20g、イオン交換水273.5gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
(Step 6): 107.1 g of the powder obtained in
(工程7):工程4で得た粉末73.5g、Zr−La19g、10%硝酸31.5g、イオン交換水694.2gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 7): 73.5 g of the powder obtained in Step 4, Zr-La19 g, 31.5 g of 10% nitric acid, and 694.2 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot, shaken and pulverized with alumina balls, and the third layer slurry is formed. Obtained.
(工程8):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は50g/Lであった。
(Step 8): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られたスラリー、工程7で得られたスラリーの順番で触媒スラリーを塗布した。コート量はそれぞれ110g/L、60g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry was applied in the order of the slurry obtained in step 6 and the slurry obtained in step 7. The coating amounts were 110 g / L and 60 g / L, respectively.
(実施例6)
1.粉末調製
(工程1):Ce−Zrをイオン交換水中に分散させた溶液中にジニトロジアミン白金硝酸性水溶液(Pt:8.83wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しPt担持Ce−Zrを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。
(Example 6)
1. Powder preparation (step 1): A solution in which dinitrodiamine platinum nitrate aqueous solution (Pt: 8.83 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Ce-Zr was dispersed in ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. . This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and calcined at 400 ° C. for 1 h to obtain Pt-supported Ce-Zr. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程2):Zr−Laをイオン交換水中に分散させた溶液中に、硝酸ロジウム溶液(Rh:13.81wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しRh担持Zr−Laを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。 (Step 2): A solution in which a rhodium nitrate solution (Rh: 13.81 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Zr-La was dispersed in ion-exchanged water, and the mixture was stirred for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Rh- supported Zr-La. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程3):イオン交換水493.3g中にベーマイト77gを加え、1h攪拌した。これに硝酸セリウム18.9gをイオン交換水100mlに溶解した溶液、硝酸ジルコニウム7.9gをイオン交換水100mlに溶解した溶液を順次加え、30分攪拌した。これに工程1で得られたスラリー500gを加え、1h攪拌した後、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。 (Step 3): 77 g of boehmite was added to 493.3 g of ion-exchanged water and stirred for 1 h. A solution in which 18.9 g of cerium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water and a solution in which 7.9 g of zirconium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were sequentially added to this and stirred for 30 minutes. After adding 500 g of the slurry obtained in step 1 and stirring for 1 h, heating and drying were performed, the powder was taken out, dried at 150 ° C. for 1 h, pulverized to 500 μm or less, and then fired at 550 ° C. for 3 h did.
(工程4):イオン交換水2738.6g中にベーマイト304.3gを加え、9.8%硝酸を加えpHを4.5に調整し、1h攪拌した。これに工程2で得られたスラリー1358gを加え、1h攪拌した後、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。
(Step 4): 304.3 g of boehmite was added to 2738.6 g of ion-exchanged water, pH was adjusted to 4.5 by adding 9.8% nitric acid, and the mixture was stirred for 1 hour. 1358 g of the slurry obtained in
2.コーティング
(工程5):アルミナ118.7g、10%硝酸14g、イオン交換水360.3mlを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、1層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 118.7 g of alumina, 14 g of 10% nitric acid, and 360.3 ml of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a first layer slurry.
(工程6):工程3で得た粉末107.1g、Zr−Ce29.1g、10%硝酸20g、イオン交換水273.5gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
(Step 6): 107.1 g of the powder obtained in
(工程7):工程4で得た粉末73.5g、Zr-La19g、10%硝酸31.5g、イオン交換水694.2gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 7): 73.5 g of the powder obtained in Step 4, Zr-La 19 g, 31.5 g of 10% nitric acid and 694.2 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot, shaken and pulverized with alumina balls, and the third layer slurry is obtained. Obtained.
(工程8):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は50g/Lであった。
(Step 8): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られたスラリー、工程7で得られたスラリーの順番で触媒スラリーを塗布した。コート量はそれぞれ110g/L、60g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry was applied in the order of the slurry obtained in step 6 and the slurry obtained in step 7. The coating amounts were 110 g / L and 60 g / L, respectively.
(実施例7)
1.粉末調製
(工程1):Ce−Zrをイオン交換水中に分散させた溶液中にジニトロジアミン白金硝酸性水溶液(Pt:8.83wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しPt担持Ce−Zrを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。
(Example 7)
1. Powder preparation (step 1): A solution in which dinitrodiamine platinum nitrate aqueous solution (Pt: 8.83 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Ce-Zr was dispersed in ion-exchanged water, followed by stirring for 1 hour. . This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and calcined at 400 ° C. for 1 h to obtain Pt-supported Ce-Zr. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程2)Zr−La−Ceをイオン交換水中に分散させた溶液中に、硝酸ロジウム溶液(Rh:13.81wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しRh担持Zr−La−Ceを得た。前記操作を繰り返し得た粉末600gにイオン交換水2400gを加え磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕した。 (Step 2) A solution in which a rhodium nitrate solution (Rh: 13.81 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Zr-La-Ce was dispersed in ion-exchanged water, and the mixture was stirred for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Rh- supported Zr—La—Ce. Ion-exchanged water (2400 g) was added to 600 g of the powder obtained by repeating the above operation, put into a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls.
(工程3):イオン交換水493.3g中にベーマイト77gを加え、1h攪拌する。これに硝酸セリウム18.9gをイオン交換水100mlに溶解した溶液、硝酸ジルコニウム7.9gをイオン交換水100mlに溶解した溶液を順次加え、30分攪拌した。これに工程1で得られたスラリー500gを加え、1h攪拌した後、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。 (Step 3): 77 g of boehmite is added to 493.3 g of ion-exchanged water and stirred for 1 hour. A solution in which 18.9 g of cerium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water and a solution in which 7.9 g of zirconium nitrate was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were sequentially added to this and stirred for 30 minutes. After adding 500 g of the slurry obtained in step 1 and stirring for 1 h, heating and drying were performed, the powder was taken out, dried at 150 ° C. for 1 h, pulverized to 500 μm or less, and then fired at 550 ° C. for 3 h did.
(工程4):イオン交換水2738.6g中にベーマイト304.3gを加え、9.8%硝酸を加えpHを4.5に調整し、1h攪拌する。これに工程2で得られたスラリー1358gを加え、1h攪拌した後、加熱、乾燥を行った後、粉末を取り出し、150℃で1h乾燥を行い、500μm以下に粉砕した後、550℃で3h焼成した。
(Step 4): 304.3 g of boehmite is added to 2738.6 g of ion-exchanged water, pH is adjusted to 4.5 by adding 9.8% nitric acid, and the mixture is stirred for 1 hour. 1358 g of the slurry obtained in
2.コーティング
(工程5):アルミナ118.7g、10%硝酸14g、イオン交換水360.3mlを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、1層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 5): 118.7 g of alumina, 14 g of 10% nitric acid, and 360.3 ml of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a first layer slurry.
(工程6):工程3で得た粉末107.1g、Zr−Ce29.1g、10%硝酸20g、イオン交換水273.5gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
(Step 6): 107.1 g of the powder obtained in
(工程7):工程4で得た粉末73.5g、Zr−La19g、10%硝酸31.5g、イオン交換水694.2gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。 (Step 7): 73.5 g of the powder obtained in Step 4, Zr-La19 g, 31.5 g of 10% nitric acid, and 694.2 g of ion-exchanged water are put into a magnetic pot, shaken and pulverized with alumina balls, and the third layer slurry is formed. Obtained.
(工程8):工程5の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は50g/Lであった。
(Step 8): The catalyst slurry of
同様に工程6で得られたスラリー、工程7で得られたスラリーの順番で触媒スラリーを塗布した。コート量はそれぞれ110g/L、60g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry was applied in the order of the slurry obtained in step 6 and the slurry obtained in step 7. The coating amounts were 110 g / L and 60 g / L, respectively.
(比較例1)
1.粉末調製
(工程1)Ce−Zr−La−Alをイオン交換水中に分散させた溶液中にジニトロジアミン白金硝酸性水溶液(Pt:8.83wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しPt担持Ce−Zr−La−Alを得た。
(Comparative Example 1)
1. Powder preparation (Step 1) A solution in which dinitrodiamine platinum nitrate aqueous solution (Pt: 8.83 wt%) is dispersed in ion-exchanged water is added to a solution in which Ce-Zr-La-Al is dispersed in ion-exchanged water. Stir for hours. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Pt-supported Ce—Zr—La—Al.
(工程2):Zr−Alをイオン交換水中に分散させた溶液中に硝酸ロジウム水溶液(Pt:13.81wt%)をイオン交換水中に分散させた溶液を加え、1時間攪拌した。これを蒸発乾固し、粉砕、整粒したものを400℃、1h焼成しRh担持Zr−Alを得た。 (Step 2): A solution in which an aqueous rhodium nitrate solution (Pt: 13.81 wt%) was dispersed in ion-exchanged water was added to a solution in which Zr-Al was dispersed in ion-exchanged water, and the mixture was stirred for 1 hour. This was evaporated to dryness, pulverized and sized, and fired at 400 ° C. for 1 h to obtain Rh-supported Zr—Al.
2.コーティング
(工程3):工程1で得たPt担持Ce−Zr−La−Al粉末67.5g、Ce−Zr−La-Al粉末77.9g、Ce−Zr粉末23.2g、10%硝酸40g、イオン交換水258.7gを磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に振とう粉砕し、2層目のスラリーを得た。
2. Coating (Step 3): Pt-supported Ce-Zr-La-Al powder obtained in Step 1 67.5 g, Ce-Zr-La-Al powder 77.9 g, Ce-Zr powder 23.2 g, 10% nitric acid 40 g, ion-exchanged water 258.7 g was put into a magnetic pot and shaken and ground together with alumina balls to obtain a second layer slurry.
(工程4):工程2で得たRh担持Zr−Al粉末14.6g、Zr−Al粉末43.9g、Ce−Zr粉末74.4g、10%硝酸30g、イオン交換水319.1gを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、3層目のスラリーを得た。
(Step 4): 14.6 g of Rh-supported Zr-Al powder obtained in
(工程5):工程3の触媒スラリーをコージェライト製、ハニカム担体(600セル/4ミル)に投入し、空気流にて、過剰スラリーを除去し、120℃にて乾燥、400℃、空気気流中焼成した。コート量は84.5g/Lであった。
(Step 5): The catalyst slurry of
同様に工程4で得られた触媒スラリーを塗布した。コート量は60.5g/Lであった。 Similarly, the catalyst slurry obtained in Step 4 was applied. The coat amount was 60.5 g / L.
[評価]
上述した実施例1〜7、比較例1の排ガス浄化用触媒が形成されたハニカム担体を、排気量3500cm3のガソリンエンジンの排気系に装着し、触媒入口温度を900℃とし、30時間運転する耐久試験を行った。この耐久試験後、これらのハニカム担体を排気量2400 cm3のガソリンエンジンの排気系に装着し、排ガス温度400℃で空燃比A/F=14.6、振幅1の条件で運転を行い、浄化率の確認を行った。
[Evaluation]
The honeycomb carrier on which the exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 described above are formed is mounted on the exhaust system of a gasoline engine having a displacement of 3500 cm 3 , the catalyst inlet temperature is 900 ° C., and the operation is performed for 30 hours. A durability test was conducted. After this endurance test, these honeycomb carriers were installed in the exhaust system of a gasoline engine with a displacement of 2400 cm 3 and operated at an exhaust gas temperature of 400 ° C under the conditions of air-fuel ratio A / F = 14.6 and amplitude 1. Confirmed.
この浄化率は転化率を調べたものである。また、ハニカム担体から触媒を約0.1g掻き落とした後、その掻き落とした触媒から0.1g秤量し自動昇温脱離スペクトル装置により放出O2量を測定した。その結果を表2に示し、また、グラフで図4に示す。
表2中、転化率は、HC、CO、NOxの平均値で求めた。また、酸素放出量は、貴金属量1g当たりに必要な酸素量として算出した。更に、CeO2量はコート層中に存在するCeをCeO2(重量%)として算出した。 In Table 2, the conversion rate was determined by the average value of HC, CO, and N O x. The oxygen release amount was calculated as the amount of oxygen required per 1 g of noble metal. Furthermore, the amount of CeO 2 was calculated as CeO 2 (% by weight) of Ce present in the coat layer.
表2及び図4から、本発明に従う実施例1〜7は、酸素放出量が400〜1200mmol/gの範囲にあり、比較例1よりも優れた転化率を示した。したがって、本発明の排ガス浄化用触媒が、優れた排ガス浄化性能を有していることが分かる。 From Table 2 and FIG. 4, Examples 1-7 according to the present invention had an oxygen release amount in the range of 400-1200 mmol / g, and showed a conversion rate superior to that of Comparative Example 1. Therefore, it can be seen that the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has excellent exhaust gas purifying performance.
次に、OSC材に種々の元素を含む実施例8〜10及び、比較のためにこれらの元素をOSC材に含まない実施例11の排ガス浄化用触媒を調製した。これらの触媒は、ハニカム状セラミック基材に塗布された2層構造とした。2層のうち、ハニカム基材に近い層を内層、表面に近い層を表層とした。 Next, exhaust gas purifying catalysts of Examples 8 to 10 containing various elements in the OSC material and Example 11 not containing these elements in the OSC material were prepared for comparison. These catalysts had a two-layer structure applied to a honeycomb ceramic substrate. Of the two layers, the layer close to the honeycomb substrate was the inner layer, and the layer close to the surface was the surface layer.
(表層用触媒粉末の調製)
実施例8の表層用触媒粉末の調製については、市販の酸化ジルコニウム−酸化ランタン−酸化セリウム複合化合物に所定量のRhを担持し、400[℃]で1[h]空気気流下で焼成した後、得られた粉末を粉砕し、Rhを担持した複合化合物を得た。一方でベーマイト、硝酸及び純水を混合したスラリを調製し、上記Rhを担持した複合化合物を含むスラリと混合、攪拌した。この後、混合スラリを乾燥させた後、550[℃]で3時間空気気流下で焼成した。これによりRh粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナで覆われた触媒を得た。
(Preparation of catalyst powder for surface layer)
Regarding the preparation of the catalyst powder for the surface layer of Example 8, after a predetermined amount of Rh was supported on a commercially available zirconium oxide-lanthanum oxide-cerium oxide composite compound and calcined at 400 [° C.] for 1 [h] in an air stream, The obtained powder was pulverized to obtain a composite compound carrying Rh. On the other hand, a slurry in which boehmite, nitric acid and pure water were mixed was prepared, and mixed and stirred with the slurry containing the composite compound supporting Rh. Thereafter, the mixed slurry was dried and then fired at 550 [° C.] for 3 hours in an air stream. As a result, composite particles of zirconium oxide, lanthanum oxide and cerium oxide existed around the Rh particles, and a catalyst covered with alumina was obtained.
実施例9および10の表層用触媒粉末の調製については、実施例8と同様の手順にてRh粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナで被われた触媒を得た。 For the preparation of the catalyst powder for the surface layer of Examples 9 and 10, composite particles of zirconium oxide, lanthanum oxide, and cerium oxide were present around the Rh particles in the same procedure as in Example 8, and were further covered with alumina. A catalyst was obtained.
実施例11の表層用触媒粉末の調製については、実施例8と同様の手順にてRh粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナで被われた触媒を得た。 For the preparation of the catalyst powder for the surface layer of Example 11, a composite particle of zirconium oxide, lanthanum oxide and cerium oxide is present around the Rh particles in the same procedure as in Example 8, and a catalyst covered with alumina is further added. Obtained.
(内層用触媒粉末の調製)
実施例8の内層用触媒粉末の調製については、市販の酸化ジルコニウム−酸化ランタン−酸化セリウム複合化合物にPdを担持し、400[℃]で1[h]空気気流下で焼成した後、得られた粉末を粉砕し、Pdを担持した化合物を得た。一方でベーマイト及び硝酸セリウム、硝酸ジルコニウム、硝酸、純水を混合したこのスラリと、先ほどのPdを担持した化合物を含むスラリとを混合、攪拌した。この後、混合スラリを乾燥させた後、550[℃]で3時間空気気流下で焼成した。これによりPd粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムで覆われた触媒を得た。
(Preparation of catalyst powder for inner layer)
The catalyst powder for the inner layer of Example 8 is obtained after Pd is supported on a commercially available zirconium oxide-lanthanum oxide-cerium oxide composite compound and calcined at 400 [° C.] for 1 [h] in air stream. The obtained powder was pulverized to obtain a compound carrying Pd. On the other hand, this slurry in which boehmite, cerium nitrate, zirconium nitrate, nitric acid, and pure water were mixed with the slurry containing the compound supporting Pd was mixed and stirred. Thereafter, the mixed slurry was dried and then fired at 550 [° C.] for 3 hours in an air stream. As a result, composite particles of zirconium oxide, lanthanum oxide, and cerium oxide were present around the Pd particles, and a catalyst covered with alumina, cerium oxide, and zirconium oxide was obtained.
実施例9および10の内層用触媒粉末の調製については、実施例8と同様の手順にてPd粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムで覆われた触媒を得た。 For the preparation of the inner layer catalyst powders of Examples 9 and 10, composite particles of zirconium oxide, lanthanum oxide, and cerium oxide exist around the Pd particles in the same procedure as in Example 8, and alumina, cerium oxide, A catalyst covered with zirconium oxide was obtained.
実施例11の内層用触媒粉末の調製については、実施例1と同様の手順にてPd粒子の周囲に酸化ジルコニウムと酸化ランタンと酸化セリウムの複合粒子が存在し、さらにアルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムで覆われた触媒を得た。 For the preparation of the inner layer catalyst powder of Example 11, composite particles of zirconium oxide, lanthanum oxide, and cerium oxide exist around the Pd particles in the same procedure as in Example 1, and further, alumina, cerium oxide, zirconium oxide The catalyst covered with was obtained.
(ウォッシュコート層の調製)
実施例8については、上記の内層触媒粉末調製の操作で得られた実施例8の内層触媒粉末を363.6[g]、ベーマイトを50.9[g]、10%硝酸を42.0[g]、イオン交換水を575.3[g]のそれぞれを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、内層用触媒スラリーを得た。また、上記の表層触媒粉末調製の操作で得られた実施例8の表層触媒粉末を363.6[g]、第3の化合物としてYを固溶するセリア−ジルコニア複合酸化物を276[g]、ベーマイトを86.5[g]、10%硝酸を71.4[g]、イオン交換水を978[g]のそれぞれを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、表層用触媒スラリーを得た。次に、上記の内層用触媒スラリーをセラミック製、ハニカム担体(900セル/2.5ミル、0.92[L])に投入し、空気流にて、余剰スラリを除去し、120[℃]にて乾燥、400[℃]、空気気流中で焼成した。コート量は149[g/L]であった。次に、上記の表層用の触媒スラリーをそれぞれ同様に塗布した。コート量は76[g/L]であった。これにより内層にPdが5.2[g/L]、表層にRhが0.4[g/L]を含む実施例8の触媒を得た。
(Preparation of washcoat layer)
For Example 8, 363.6 [g] of the inner layer catalyst powder of Example 8 obtained by the above-described operation for preparing the inner layer catalyst powder, 50.9 [g] of boehmite, 42.0 [g] of 10% nitric acid, ion-exchanged water Each of 575.3 [g] was put in a magnetic pot and shaken and ground with alumina balls to obtain an inner layer catalyst slurry. Also, 363.6 [g] of the surface layer catalyst powder of Example 8 obtained by the above-described operation of preparing the surface layer catalyst powder, 276 [g] of ceria-zirconia composite oxide which solidly dissolves Y as the third compound, boehmite 86.5 [g], 10% nitric acid 71.4 [g], and ion-exchanged water 978 [g] were charged in a magnetic pot, and shaken and ground with alumina balls to obtain a catalyst slurry for the surface layer. Next, the above catalyst slurry for the inner layer is put into a ceramic honeycomb support (900 cells / 2.5 mil, 0.92 [L]), excess slurry is removed by air flow, and drying is performed at 120 [° C.]. Firing was performed in an air stream at 400 [° C.]. The coating amount was 149 [g / L]. Next, the catalyst slurry for the surface layer was applied in the same manner. The coating amount was 76 [g / L]. As a result, the catalyst of Example 8 containing Pd of 5.2 [g / L] in the inner layer and Rh of 0.4 [g / L] in the surface layer was obtained.
実施例9については、表層用スラリー中に第3の化合物として、Ndを固溶するセリア−ジルコニア複合酸化物を用いたこと以外は実施例8と同様の手順にて、内層にPdが5.2[g/L]、表層にRhが0.4[g/L]を含む実施例9の触媒を得た。 About Example 9, Pd was 5.2 [in the inner layer in the same procedure as in Example 8 except that ceria-zirconia composite oxide that solidly dissolves Nd was used as the third compound in the slurry for the surface layer. g / L], and the catalyst of Example 9 containing Rh of 0.4 [g / L] on the surface layer was obtained.
実施例10については、表層用スラリー中に第3の化合物として、Prを固溶するセリア−ジルコニア複合酸化物を用いたこと以外は実施例8と同様の手順にて、内層にPdが5.2[g/L]、表層にRhが0.4[g/L]を含む実施例10の触媒を得た。 For Example 10, the same procedure as in Example 8 was used except that a ceria-zirconia composite oxide capable of dissolving Pr as a third compound was used as the third compound in the surface layer slurry. g / L], and the catalyst of Example 10 containing Rh of 0.4 [g / L] in the surface layer was obtained.
実施例11については、上記の内層触媒粉末調製の操作で得られた実施例11の内層用触媒粉末を363.6[g]、ベーマイトを50.9[g]、10%硝酸を42.0[g]、イオン交換水を575.3[g]のそれぞれをポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、内層用触媒スラリーを得た。また、上記の表層触媒粉末調製の操作で得られた実施例11の表層触媒粉末を363.6[g]、第3の化合物としてセリア−ジルコニア複合酸化物を162[g]、ベーマイトを69.2[g]、10%硝酸を57.1[g]、イオン交換水を782[g]のそれぞれを磁性ポットに投入し、アルミナボールとともに振とう粉砕し、表層用触媒スラリーを得た。次に、上記の内層用触媒スラリーをセラミック製、ハニカム担体(900セル/2.5ミル、0.92[L])に投入し、空気流にて、余剰スラリを除去し、120[℃]にて乾燥、400[℃]、空気気流中で焼成した。コート量は170[g/L]であった。次に、表層用触媒スラリーを同様に塗布した。コート量は66[g/L]であった。これにより、内層にPdが5.2[g/L]、表層にRh0.4[g/L]を含む実施例11の触媒を得た。 For Example 11, 363.6 [g] of the inner layer catalyst powder of Example 11 obtained by the above-described operation for preparing the inner layer catalyst powder, 50.9 [g] of boehmite, 42.0 [g] of 10% nitric acid, and ion exchange Each of 575.3 [g] of water was put into a pot and shaken and ground with alumina balls to obtain an inner layer catalyst slurry. Further, the surface layer catalyst powder of Example 11 obtained by the above-described operation for preparing the surface layer catalyst powder was 363.6 [g], the third compound was ceria-zirconia composite oxide 162 [g], and boehmite 69.2 [g]. Then, 57.1 [g] of 10% nitric acid and 782 [g] of ion-exchanged water were put in a magnetic pot, and shaken and pulverized with alumina balls to obtain a catalyst slurry for the surface layer. Next, the above catalyst slurry for the inner layer is put into a ceramic honeycomb support (900 cells / 2.5 mil, 0.92 [L]), excess slurry is removed by air flow, and drying is performed at 120 [° C.]. Firing was performed in an air stream at 400 [° C.]. The coating amount was 170 [g / L]. Next, the surface layer catalyst slurry was applied in the same manner. The coating amount was 66 [g / L]. As a result, the catalyst of Example 11 containing Pd of 5.2 [g / L] in the inner layer and Rh0.4 [g / L] in the surface layer was obtained.
これらの実施例8〜11並びに参考のために示す前述の実施例4及び実施例7について、昇温脱離試験により測定したOSC量、酸素吸着率を評価するためのO2パルス法により測定したOSC量、CeO2量及びHC排出量を表3に示す。 About these Examples 8-11 and the above-mentioned Example 4 and Example 7 shown for reference, they were measured by the O 2 pulse method for evaluating the amount of OSC and the oxygen adsorption rate measured by the temperature programmed desorption test. Table 3 shows the OSC amount, CeO 2 amount and HC emission amount.
なお、実施例8〜11においてコート量は各層のハニカム基材単位容積あたりのコート量であり、最終焼成後の150[℃]における乾燥コート量である。また、各実施例中では各粉末中の貴金属担持量等を記していないが、各層コート量において、表3に示した貴金属量となるよう適宜担持量を調整した。 In Examples 8 to 11, the coating amount is the coating amount per unit volume of the honeycomb base material of each layer, and is the dry coating amount at 150 [° C.] after the final firing. In each example, the amount of noble metal supported in each powder is not described, but the amount supported was appropriately adjusted so that the amount of noble metal shown in Table 3 was obtained in each layer coating amount.
また、表3中のOSC量1は、昇温脱離試験に基づく測定方法(昇温脱離法)により測定した結果を示す。OSC量2は、O2パルス法により測定した結果を示す。このO2パルス法は、以下の(1)〜(7)の過程を経て測定したものである。(1)触媒(ハニカム込)を粉砕し、粉末状とし、0.2[g]を秤量する。(2)これを流通系反応装置にセットし、He気流中600[℃]まで昇温した後、1h保持する。(3)触媒温度を500℃まで降温する。(4)一定量の酸素を触媒中に導入する。(5)未吸着酸素量をTCDにて確認する。(6)(4)の一定量の酸素の触媒中への導入と、(5)の未吸着酸素量の確認とを、導入酸素量と未吸着酸素量とが等しくなるまで繰り返す。(7)吸着酸素量(OSC量)を計算により算出する(あらかじめ決定している導入酸素量から未吸着酸素量を差し引くことで吸着酸素量を決定する。)。
The amount of OSC 1 in Table 3 shows the result of measurement by a measurement method based on the temperature programmed desorption test (temperature programmed desorption method). The
また、HC排出量は、以下のようにして評価した。まず、耐久処理のために、実施例及び比較例の触媒をそれぞれ無鉛ガソリンを使用した日産自動車製 V型6気筒3.5[L]エンジンV型エンジンの両バンクの排気系に各々1個の触媒コンバータを設置し、触媒BED温度が920[℃]となるようコンバータの位置を調整した。かかる排ガス雰囲気下にて、触媒BED温度920[℃]×200[Hr]耐久処理を行った。上記耐久処理を行った後に、日産自動車製車両(U31、2.5[L])のエンジンアウトに触媒を配置し、車両評価モード(LA4モード、A、B、C-Bag)を走行し、走行中の出口ガス組成を連続分析計にて測定し、得られた出口ガス濃度から、モード中の排出ガス積算量を算出した。
表3から、第3の化合物にY、Nd又はPrを含む実施例8〜10は、これらの元素を含まない実施例11に比べて、O2パルス法により測定されたOSC量2が多く、実施例11よりも酸素吸着率が向上していることがわかる。そして、HC排出量は、実施例11よりも実施例8〜10が少なく、優れた排ガス浄化性能を有していた。また、実施例8〜10のなかでも、Yを含む実施例8は、OSC量2が多く、HC排出量が少なく、優れた酸素吸着率及び優れた排ガス浄化性能を有している。なお、実施例8〜11は、OSC材としてのCeO2量が、表3に示されるように実施例4のCeO2量である37[wt%]と、実施例7のCeO2量である14[wt%]との範囲内の値であり、よって実施例8〜11の、昇温脱離試験により測定したOSC量(OSC量1)は、表中には示していないが、この実施例4のOSC量である1053[mmol/g]と、実施例7のOSC量である472[mmol/g]との間の値になっていることが確認されている。すなわち、本発明で規定するOSC量に適合している。
From Table 3, Y, Examples 8-10 containing Nd or Pr in the third compound, as compared with Example 11 that does not contain these elements, has been OSC of 2 number measured by O 2 pulse method, It can be seen that the oxygen adsorption rate is improved as compared with Example 11. And as for HC discharge | emission amount, Example 8-10 was less than Example 11, and it had the outstanding exhaust gas purification performance. Among Examples 8 to 10, Example 8 containing Y has a large amount of
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventors was applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are all included in the scope of the present invention.
1 排ガス浄化用触媒
2 貴金属粒子
3 第1の酸化物
4 第2の酸化物
5 第3の化合物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust
Claims (8)
前記貴金属粒子と接触し、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有する酸化物を含む第1の化合物と、
前記貴金属粒子と前記第1の化合物を内包し、貴金属粒子の移動を抑制すると共に第1の化合物同士の接触に伴う第1の化合物の凝集を抑制する第2の化合物と、
を備え、
前記第1の化合物は前記貴金属粒子を担持し、かつ、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物の単体又は集合体を、前記第2の化合物により隔てられた区画内に含み、前記第2の化合物は、前記第1の化合物の単体又は集合体が前記区画を超えて移動し、互いに接触して凝集することを抑制し、
昇温脱離試験におけるO2放出量が150℃〜500℃の範囲において使用貴金属1gあたり、400〜1200mmol/gであることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 Precious metal particles,
A first compound comprising an oxide in contact with the noble metal particles and containing at least one of cerium and zirconium ;
A second compound that encapsulates the noble metal particles and the first compound, suppresses movement of the noble metal particles, and suppresses aggregation of the first compound due to contact between the first compounds;
With
The first compound carrying the noble metal particles and the elemental or aggregates of the first compounds supporting the noble metal particles, comprising the second compartment separated by compounds, the second The compound suppresses that the simple substance or aggregate of the first compound moves beyond the compartment, agglomerates in contact with each other,
An exhaust gas purifying catalyst characterized in that the amount of O 2 released in a temperature programmed desorption test is 400 to 1200 mmol / g per gram of precious metal used in the range of 150 to 500 ° C.
前記貴金属粒子と接触し、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有する酸化物を含む第1の化合物と、
前記貴金属粒子と前記第1の化合物を内包し、貴金属粒子の移動を抑制すると共に第1の化合物同士の接触に伴う第1の化合物の凝集を抑制する第2の化合物と、
酸素吸放出能を有する第3の化合物と、
を備え、
前記第1の化合物は前記貴金属粒子を担持し、かつ、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物の単体又は集合体を、前記第2の化合物により隔てられた区画内に含み、前記第2の化合物は、前記第1の化合物の単体又は集合体が前記区画を超えて移動し、互いに接触して凝集することを抑制し、
前記第3の化合物は、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物を内包する第2の化合物の近傍に配置され、
昇温脱離試験におけるO2放出量が150℃〜500℃の範囲において使用貴金属1gあたり、400〜1200mmol/gであることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 Precious metal particles,
A first compound comprising an oxide in contact with the noble metal particles and containing at least one of cerium and zirconium ;
A second compound that encapsulates the noble metal particles and the first compound, suppresses movement of the noble metal particles, and suppresses aggregation of the first compound due to contact between the first compounds;
A third compound having an oxygen storage / release capability;
With
The first compound carrying the noble metal particles and the elemental or aggregates of the first compounds supporting the noble metal particles, comprising the second compartment separated by compounds, the second The compound suppresses that the simple substance or aggregate of the first compound moves beyond the compartment, agglomerates in contact with each other ,
The third compound is disposed in the vicinity of the second compound containing the first compound carrying the noble metal particles,
An exhaust gas purifying catalyst characterized in that the amount of O 2 released in a temperature programmed desorption test is 400 to 1200 mmol / g per gram of precious metal used in the range of 150 to 500 ° C.
前記貴金属粒子と接触し、セリウム及びジルコニウムの少なくとも一方を含有する酸化物を含む第1の化合物と、
前記貴金属粒子と前記第1の化合物を内包し、貴金属粒子の移動を抑制すると共に第1の化合物同士の接触に伴う第1の化合物の凝集を抑制する第2の化合物と、
酸素吸放出能を有する第3の化合物と、よりなる粒子ユニット構造を備え、
前記第1の化合物は前記貴金属粒子を担持し、かつ、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物の単体又は集合体を、前記第2の化合物により隔てられた区画内に含み、前記第2の化合物は、前記第1の化合物の単体又は集合体が前記区画を超えて移動し、互いに接触して凝集することを抑制し、
前記第3の化合物は、前記貴金属粒子を担持した第1の化合物を内包する第2の化合物の近傍に配置されることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 Precious metal particles,
A first compound comprising an oxide in contact with the noble metal particles and containing at least one of cerium and zirconium ;
A second compound that encapsulates the noble metal particles and the first compound, suppresses movement of the noble metal particles, and suppresses aggregation of the first compound due to contact between the first compounds;
A particle unit structure comprising a third compound having an oxygen storage / release capacity; and
The first compound carrying the noble metal particles and the elemental or aggregates of the first compounds supporting the noble metal particles, comprising the second compartment separated by compounds, the second The compound suppresses that the simple substance or aggregate of the first compound moves beyond the compartment, agglomerates in contact with each other ,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the third compound is disposed in the vicinity of the second compound containing the first compound carrying the noble metal particles.
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