JP5023950B2 - Exhaust gas component purification catalyst material and particulate filter with the catalyst material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the performance of purifying exhaust gas ingredients, including HCs, CO and particulate, and the heat resistance of the performance. <P>SOLUTION: A catalyst metal is supported by a support material in which primary particles of activated alumina, those of a Ce type composite oxide and those of a Zr type composite oxide are mixed to form secondary particles. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、排ガス成分浄化用触媒材及び同触媒材付パティキュレートフィルタに関する。     The present invention relates to an exhaust gas component purification catalyst material and a particulate filter with the catalyst material.

軽油を主成分とする燃料を用いるディーゼルエンジンや、ガソリンを主成分とする燃料を用いて希薄燃焼させるガソリンエンジンでは、その排ガス中にHC(炭化水素)、CO及びNOx(窒素酸化物)の他にパティキュレート(パティキュレートマターPM;炭素粒子を含む浮遊粒子状物質)が含まれていることが知られている。そこで、このパティキュレートの大気中への排出を抑制するために、このパティキュレートを捕集するフィルタをエンジンの排ガス通路に配置することがなされている。しかし、このフィルタのパティキュレート堆積量が多くなると、エンジン出力や燃費の低下を招くことから、堆積したパティキュレートを適宜燃焼させてフィルタから除去する必要がある。     In diesel engines that use light oil-based fuels and gasoline engines that burn leanly using gasoline-based fuels, in addition to HC (hydrocarbon), CO, and NOx (nitrogen oxides) Are known to contain particulates (particulate matter PM; suspended particulate matter containing carbon particles). Therefore, in order to suppress discharge of the particulates into the atmosphere, a filter for collecting the particulates is disposed in the exhaust gas passage of the engine. However, if the particulate accumulation amount of this filter increases, engine output and fuel consumption are reduced. Therefore, it is necessary to combust the accumulated particulate matter and remove it from the filter.

上記パティキュレートの燃焼を効率的に行なわせる(パティキュレートが比較的低温で着火し、且つその燃焼を短時間で完了させる)ために、フィルタ本体の排ガス通路壁面に、触媒金属を担持したアルミナを含有する触媒層を形成することが行なわれている。このPt担持アルミナはHC、COの浄化に有効であるだけでなく、パティキュレートの燃焼にも有効であるが、近年は更に効率的にパティキュレートを燃焼させるフィルタ用触媒材が開発されている。     In order to efficiently perform the combustion of the particulates (the particulates ignite at a relatively low temperature and complete the combustion in a short time), an alumina carrying a catalyst metal is disposed on the wall of the exhaust gas passage of the filter body. Formation of the catalyst layer containing is performed. This Pt-supported alumina is not only effective for purifying HC and CO, but also effective for burning particulates. In recent years, filter catalyst materials for burning particulates more efficiently have been developed.

例えば特許文献1には、Pr、Nd及びLaから選ばれる希土類金属RとCeとZrとの複合酸化物にPt等の触媒金属を担持させた触媒材をフィルタに用いることが記載されている。この複合酸化物における上記Rの含有率は2mol%以上11mol%以下が好ましいとされている。このような複合酸化物はCeを含有するため酸素吸蔵放出能を有し、該複合酸化物が放出する酸素がパティキュレートの着火・燃焼を促進する。     For example, Patent Document 1 describes that a catalyst material in which a catalytic metal such as Pt is supported on a composite oxide of a rare earth metal R selected from Pr, Nd, and La, Ce, and Zr is used for a filter. The content of R in the composite oxide is preferably 2 mol% or more and 11 mol% or less. Since such a complex oxide contains Ce, it has an oxygen storage / release capability, and oxygen released from the complex oxide promotes ignition and combustion of particulates.

特許文献2には、Yb、Nd及びScから選ばれる希土類金属RとZrとの複合酸化物ZrRO粒子(R含有率は最大18mol%)と、Sm及びGdから選ばれる希土類金属MとCeとの複合酸化物CeMO粒子とを含有し、それら複合酸化物粒子に触媒金属を担持させた触媒材をフィルタに用いることが記載されている。上記ZrRO粒子は酸素イオン伝導性を有し、活性酸素を放出するが、その酸素放出メカニズムは特許文献1に示されるようなCe系複合酸化物とは異なる。     Patent Document 2 discloses a composite oxide ZrRO particle of R and Zr selected from Yb, Nd and Sc (R content is 18 mol% at the maximum), and a rare earth metal M and Ce selected from Sm and Gd. It is described that a catalyst material containing composite oxide CeMO particles and having a catalyst metal supported on the composite oxide particles is used for a filter. The ZrRO particles have oxygen ion conductivity and release active oxygen, but the oxygen release mechanism is different from the Ce-based composite oxide as disclosed in Patent Document 1.

すなわち、Ce系複合酸化物は、高い酸素吸蔵能力を有し、Ceイオンの価数変化により活性な酸素を放出する。一方、ZrRO粒子は、酸素イオン伝導性、所謂、酸素ポンプ機能を有するものであって、当該粒子表面に酸素濃度の高い部分と低い部分とが存在するときに、酸素濃度の高い部分から低い部分へ酸素イオンを輸送して活性酸素として放出する。     That is, the Ce-based composite oxide has a high oxygen storage capacity and releases active oxygen due to a change in the valence of Ce ions. On the other hand, ZrRO particles have oxygen ion conductivity, so-called oxygen pumping function, and when there are a high oxygen concentration portion and a low oxygen concentration portion on the particle surface, the low oxygen oxygen concentration portion to the low oxygen concentration portion. Oxygen ions are transported to and released as active oxygen.

従って、上記ZrRO粒子の場合、その表面にパティキュレートを燃焼させる小さな火種ができ、その火種部位が酸素不足状態になると、別の酸素濃度が高い部分から酸素が輸送されてくるため、燃焼が継続されて当該火種から燃焼領域が周囲に広がり易くなる。     Therefore, in the case of the above ZrRO particles, a small fire type that burns particulates can be formed on the surface, and when the fire type part is in an oxygen-deficient state, oxygen is transported from another part having a high oxygen concentration, and thus combustion continues. As a result, the combustion region easily spreads from the fire type.

また、特許文献3には、上述の如き酸素イオン伝導性を有するZrROとアルミナとを含み且つそれらに触媒貴金属を担持させてなる触媒材をフィルタに用いることが記載されている。     Patent Document 3 describes that a catalyst material containing ZrRO and alumina having oxygen ion conductivity as described above and having a catalyst noble metal supported thereon is used for the filter.

また、特許文献4には排ガス成分浄化用触媒材の製法が記載されている。それは、硝酸Al水溶液と硝酸La水溶液との混合液にアンモニア水を過剰に添加することにより、AlとLaとを含む第1水酸化物を沈殿させ、次いで硝酸Ce水溶液と硝酸Zr水溶液との混合液を添加することにより、CeとZrとを含む第2水酸化物を上記第1水酸化物の沈殿物上に析出させ、得られた沈殿物の濾過、乾燥及び焼成を行なうというものである。この製法によれば、Laを含有する活性アルミナ粒子がコアとなり、その表面が全面にわたってシェル材としてのCeZr複合酸化物で覆われた触媒材が得られる。
特開2006−326573号公報 特開2007−54713号公報 特開2007−83224号公報 特開2007−98200号公報
Patent Document 4 describes a method for producing an exhaust gas component purification catalyst material. That is, by adding ammonia water excessively to a mixed solution of an aqueous solution of Al nitrate and an aqueous solution of La nitrate, the first hydroxide containing Al and La is precipitated, and then mixing of an aqueous solution of Ce nitrate and an aqueous solution of Zr nitrate By adding a liquid, a second hydroxide containing Ce and Zr is deposited on the precipitate of the first hydroxide, and the resulting precipitate is filtered, dried and fired. . According to this production method, a catalyst material in which activated alumina particles containing La serve as a core and the entire surface is covered with a CeZr composite oxide as a shell material can be obtained.
JP 2006-326573 A JP 2007-54713 A JP 2007-83224 A JP 2007-98200 A

上述の酸素吸蔵能を有するCe系複合酸化物粒子や、酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物粒子は、HCの酸化浄化を促進し、また、フィルタに堆積したパティキュレートの着火・燃焼を促進するものの、次の問題がある。 The Ce-based composite oxide particles having the above-described oxygen storage ability and the Zr-based composite oxide particles having oxygen ion conductivity promote the oxidative purification of HC , and also ignite / burn the particulates deposited on the filter. However, there are the following problems.

すなわち、これら複合酸化物粒子は、Ce、Zr等の金属イオンを含む酸性溶液に塩基性溶液を添加混合し、得られた沈殿物を乾燥・焼成するという共沈法で得ることができる。この場合、沈殿物の焼成によって複合酸化物の一次粒子ができ、その一次粒子がさらに凝集・成長して二次粒子となっている。このような複合酸化物二次粒子は、高温の排気ガスに晒されると、さらに凝集・粒成長し、その表面積が小さくなる。そのことによって、粒子内部への排ガスの拡散が円滑に進まなくなり、さらには触媒金属がその粒子内部に埋没し或いは凝集して、HCの浄化性能、並びにパティキュレート燃焼性能が低下する。 That is, these composite oxide particles can be obtained by a coprecipitation method in which a basic solution is added to and mixed with an acidic solution containing metal ions such as Ce and Zr, and the resulting precipitate is dried and fired. In this case, primary particles of the composite oxide are formed by firing the precipitate, and the primary particles are further aggregated and grown into secondary particles. When such composite oxide secondary particles are exposed to high-temperature exhaust gas, they are further agglomerated and grain-grown and their surface area is reduced. By thereof will not proceed smoothly diffusion of exhaust gas into the particle inside, more catalyst metal embedded therein particles or agglomerated, purification performance of the H C, and the particulate combustion performance decreases.

また、酸素吸蔵能を有するCe系複合酸化物粒子の場合は、主としてその粒子表面部分で酸素の吸蔵・放出が行なわれ、粒子内部は酸素の吸蔵・放出に殆ど関与しないところ、その粒径が大きくなると、酸素の吸蔵・放出に利用されない内部容積が大きくなり、それだけ酸素の吸蔵・放出効率が低下する。     In the case of Ce-based composite oxide particles having oxygen storage capacity, oxygen is stored and released mainly on the surface of the particle, and the inside of the particle hardly participates in storage and release of oxygen. When it becomes larger, the internal volume that is not used for oxygen storage / release increases, and the oxygen storage / release efficiency decreases accordingly.

また、酸素イオン伝導性を有するZr系複合酸化物粒子の場合も、その粒径が大きくなると、酸素イオンが酸素濃度の高い粒子表面部から酸素濃度の低い粒子表面部まで粒子内部を伝導する距離が長くなり、また、粒子内部の酸素濃度勾配も小さくなるため、酸素イオン伝導性が低下し、粒子内部から供給される酸素が減少する。     Also, in the case of Zr-based composite oxide particles having oxygen ion conductivity, when the particle size becomes large, the distance that oxygen ions conduct inside the particle from the particle surface portion having a high oxygen concentration to the particle surface portion having a low oxygen concentration. And the oxygen concentration gradient inside the particle is also reduced, so that the oxygen ion conductivity is lowered and the oxygen supplied from the inside of the particle is reduced.

一方、特許文献4に記載されている触媒材の場合、シェル材となるCeZr複合酸化物粒子の粒径は比較的小さいものになるが、コア材である活性アルミナ粒子の粒径も小さい(大きくても0.05μm程度である。)。これは、AlとLaとを含む水酸化物の沈殿粒子が活性アルミナ一次粒子の前駆体となるところ、その一次粒子前駆体である沈殿粒子上にCeとZrとを含む水酸化物(CeZr複合酸化物前駆体)が析出して該沈殿粒子を覆うため、活性アルミナの一次粒子同士の凝集がCeZr複合酸化物によって妨げられることによる。     On the other hand, in the case of the catalyst material described in Patent Document 4, the particle size of the CeZr composite oxide particles as the shell material is relatively small, but the particle size of the active alumina particles as the core material is also small (largely). Even about 0.05 μm). This is because when the precipitated particles of hydroxide containing Al and La become the precursor of activated alumina primary particles, the hydroxide containing Ce and Zr (CeZr composite) on the precipitated particles which are the primary particle precursors. This is because the aggregation of primary particles of activated alumina is hindered by the CeZr composite oxide because the oxide precursor) is deposited and covers the precipitated particles.

その結果、活性アルミナ粒子は、その表面がCeZr複合酸化物粒子によって全面的に覆われた状態になり、触媒金属はCeZr複合酸化物には担持されても、コアになっている活性アルミナ粒子には殆ど担持されなくなる。そのため、活性アルミナ粒子が触媒金属を高分散に担持させるサポート材として有効に活用されず、高い触媒活性を期待することができない。また、触媒粒子(活性アルミナ粒子の表面がCeZr複合酸化物で覆われてなるもの)同士は、互いに同じ組成のCeZr複合酸化物で接触した状態になるため、高温の排ガスに晒されたとき、凝集して粒成長し易く、その活性の低下を招くという問題もある。     As a result, the surface of the activated alumina particles is entirely covered with the CeZr composite oxide particles, and the catalyst metal is supported on the core of the activated alumina particles even if supported by the CeZr composite oxide. Is hardly carried. For this reason, the activated alumina particles are not effectively used as a support material for supporting the catalyst metal in a highly dispersed state, and high catalytic activity cannot be expected. Moreover, since the catalyst particles (the surfaces of the activated alumina particles covered with CeZr composite oxide) are in contact with each other with CeZr composite oxide having the same composition, when exposed to high-temperature exhaust gas, There is also a problem that the particles tend to aggregate and grow easily, leading to a decrease in their activity.

そこで、本発明は、低温でのHC浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain a high particulate combustibility while improving the HC purifying property at a low temperature .

本発明は、上記課題を解決するために、活性アルミナと、酸素吸蔵能を有する複合酸化物と、酸素イオン伝導性を有する複合酸化物とが互いに一次粒子同士で混ざり合って二次粒子を形成するようにした。     In order to solve the above-mentioned problem, the present invention forms secondary particles by mixing activated alumina, a composite oxide having oxygen storage ability, and a composite oxide having oxygen ion conductivity with each other in primary particles. I tried to do it.

すなわち、本発明は、活性アルミナの一次粒子と、Zr、Nd、及びCe以外の希土類金属を含有するZr系複合酸化物の一次粒子と、Ce、Zr、及びCe以外の希土類金属Rを含有するCe系複合酸化物の一次粒子とが、互いに混ざり合って二次粒子を形成するように凝集してなり、
上記活性アルミナの一次粒子、Zr系複合酸化物の一次粒子及びCe系複合酸化物の一次粒子の質量比が、図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、B(15:75:10)及びC(75:15:10)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にあり、
上記Ce系複合酸化物の一次粒子は、上記希土類金属RとしてNd、La及びPrから選ばれる少なくとも一種を含有し、CeO を20mol%以上45mol%以下の割合で含有し、
上記Zr系複合酸化物の一次粒子は、ZrO を55mol%以上75mol%以下の割合で含有することを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材である。
That is, the present invention includes primary particles of activated alumina, primary particles of a Zr-based composite oxide containing rare earth metals M other than Zr, Nd, and Ce, and rare earth metals R other than Ce, Zr, and Ce. the primary particles of the Ce-based composite oxide is, Ri Na aggregate to form secondary particles mixed with each other,
The mass ratio of the primary particles of the active alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide is indicated by points A (15:10:75) and B (15:15: 75:10) and C (75:15:10).
The primary particles of the Ce-based composite oxide contain at least one selected from Nd, La and Pr as the rare earth metal R, and contain CeO 2 in a proportion of 20 mol% to 45 mol%,
The primary particle of the Zr-based composite oxide is an exhaust gas component purification catalyst material characterized by containing ZrO 2 in a proportion of 55 mol% to 75 mol% .

このように活性アルミナの一次粒子と、Zr系複合酸化物の一次粒子と、Ce系複合酸化物の一次粒子とが混ざり合って二次粒子を形成しているから、高温の排ガスに晒されたとき、活性アルミナ粒子同士が凝集して粒成長することがZr系複合酸化物粒子やCe系複合酸化物粒子によって妨げられ、Zr系複合酸化物粒子同士が凝集して粒成長すること、或いはCe系複合酸化物粒子同士が凝集して粒成長することも、それぞれ他の複合酸化物粒子或いは活性アルミナ粒子によって妨げられる。     In this way, the primary particles of activated alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide are mixed to form secondary particles, and thus exposed to high-temperature exhaust gas. When the activated alumina particles are agglomerated with each other, the Zr-based composite oxide particles and the Ce-based composite oxide particles are prevented from agglomerating, and the Zr-based composite oxide particles are agglomerated to grow particles, or Ce. Aggregation of the system composite oxide particles and particle growth are also hindered by other composite oxide particles or activated alumina particles, respectively.

そうして、Ce系複合酸化物粒子は、一次粒子であってその粒径が小さく、従って、その比表面積が大きいから、酸素の吸蔵・放出効率が高い。この複合酸化物粒子は、酸素過剰状態(リーン状態)と酸素不足状態(リッチ状態)とを繰り返す三元触媒に用いられる場合は、リーン状態では酸素を吸蔵し、リッチ状態では酸素を放出するとされているが、リーン状態でも粒子内部に酸素を取り込む一方で、粒子内部から活性な酸素を放出する働き「酸素交換反応(酸素置換反応)」を有する(本出願人による特開2007−190460号公報参照)。従って、酸素過剰のガス雰囲気においても、当該複合酸化物粒子がCeイオンの価数変化により活性な酸素を放出するため、HCの酸化促進、パティキュレートの燃焼促進に有利になる。 Thus, the Ce-based composite oxide particles are primary particles and have a small particle size, and therefore have a large specific surface area, so that the oxygen storage / release efficiency is high. When this composite oxide particle is used in a three-way catalyst that repeats an oxygen-excess state (lean state) and an oxygen-deficient state (rich state), it is assumed that oxygen is occluded in the lean state and oxygen is released in the rich state. However, it has an “oxygen exchange reaction (oxygen substitution reaction)” that releases active oxygen from the inside of the particle while incorporating oxygen into the particle even in the lean state (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-190460 by the present applicant). reference). Accordingly, even in an oxygen-excess gas atmosphere, the composite oxide particles release active oxygen due to a change in the valence of Ce ions, which is advantageous for promoting the oxidation of HC and promoting the combustion of particulates.

一方、Zr系複合酸化物粒子も、一次粒子であってその粒径が小さいから、酸素濃度が高い表面部から酸素濃度が低い表面部へ供給される酸素イオン量が増加し、HCの酸化促進、パティキュレートの燃焼促進に有利になる。 On the other hand, Zr-based composite oxide particles, because the particle diameter is small, the oxygen ion amount of oxygen concentration the oxygen concentration from the high surface portion is supplied to a lower surface portion increases a primary particle, the oxidation of H C It is advantageous for promoting and promoting combustion of particulates.

加えて、上記活性アルミナ粒子及び両複合酸化物粒子各々が互いに混ざり合って当該二次粒子の表面に露出しているから、本発明に係る触媒材に触媒金属を担持させると、その触媒金属は、活性アルミナ粒子及び両複合酸化物粒子各々に担持されることになる。     In addition, since the activated alumina particles and the composite oxide particles are mixed with each other and exposed on the surface of the secondary particles, when the catalyst metal is supported on the catalyst material according to the present invention, the catalyst metal is The active alumina particles and both composite oxide particles are supported on each.

従って、比表面積の大きな活性アルミナ粒子が触媒金属(例えばPt)を高分散に担持するサポート材として有効に働き、この活性アルミナ粒子に担持された触媒金属を利用して排ガス中のHCの酸化、並びにNOのNOへの酸化を図ることができる。しかも、かかる排ガス成分の酸化反応によって発生する熱が上記パティキュレートの燃焼を促進するとともに、上記NOはパティキュレートを効率良く燃焼させる酸化剤となる。 Accordingly, the activated alumina particles having a large specific surface area effectively work as a support material for supporting the catalyst metal (for example, Pt) in a highly dispersed state, and oxidation of HC in the exhaust gas is performed using the catalyst metal supported on the activated alumina particles. In addition, oxidation of NO to NO 2 can be achieved. Moreover, the heat generated by the oxidation reaction of the exhaust gas component promotes the combustion of the particulates, and the NO 2 becomes an oxidizing agent that efficiently burns the particulates.

また、Zr系複合酸化物粒子における酸素イオン伝導の促進、並びにCe系複合酸化物粒子における酸素の吸蔵・放出の促進に触媒金属が有効に働くとともに、これら複合酸化物粒子から放出される活性酸素が当該触媒金属によるHCの酸化、パティキュレートの燃焼に効率良く利用されることになる。 In addition, the catalytic metal effectively works to promote the oxygen ion conduction in the Zr-based composite oxide particles and the oxygen storage / release in the Ce-based composite oxide particles, and active oxygen released from these composite oxide particles. Is efficiently used for the oxidation of HC by the catalyst metal and the combustion of particulates.

上記活性アルミナの一次粒子、Zr系複合酸化物の一次粒子及びCe系複合酸化物の一次粒子の質量比は、図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、B(15:75:10)及びC(75:15:10)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にある。これにより、低温でのHC浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができる。 The mass ratio of the primary particles of the activated alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide is indicated by points A (15:10:75) and B (15:15) in the triangular chart shown in FIG. 75:10) and C (75:15:10) area by the near area enclosed by the lines connecting the. Thereby, it is possible to obtain a high particulate combustibility while improving the HC purifying property at a low temperature.

なお、図1の三角図表の中心点(33:33:33)の数値「33」は、厳密には「33+1/3」であるが、便宜上「33」と表記している。この点は、後に説明する図9〜11も同じである。     The numerical value “33” of the center point (33:33:33) in the triangular chart of FIG. 1 is strictly “33 + 1/3”, but is expressed as “33” for convenience. This also applies to FIGS. 9 to 11 described later.

上記Ce系複合酸化物粒子が含有する希土類金属Rとしては、La、Nd、Pr、Sm、Gd、Y等を採用することができるが、なかでも、Nd、La及びPrから選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。また、上記Ce系複合酸化物粒子は、CeOを20mol%以上45mol%以下の割合で含有する。これにより、低温でのHC浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができる。 As the rare earth metal R contained in the Ce-based composite oxide particles, La, Nd, Pr, Sm, Gd, Y and the like can be adopted, and among them, at least one selected from Nd, La and Pr is used. It is preferable to contain. Also, the Ce-based composite oxide particles, you in a proportion of CeO 2 below 20 mol% or more 45 mol%. Thereby, it is possible to obtain a high particulate combustibility while improving the HC purifying property at a low temperature.

上記Zr系複合酸化物の一次粒子は、ZrOを55mol%以上75mol%以下の割合で含有する。これにより、低温でのHC浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができる。 The primary particles of the Zr-based composite oxide, you containing ZrO 2 in a proportion of less 55 mol% or more 75 mol%. Thereby, it is possible to obtain a high particulate combustibility while improving the HC purifying property at a low temperature.

また、Zr系複合酸化物粒子が含有する希土類金属としては、Ndの他に、La、Pr、Sm、Gd、Y等を採用することができるが、なかでも、La及びPrから選ばれる少なくとも一種とNdとを採用することがパティキュレートの燃焼性を高める上で好ましい。 In addition to Nd , La, Pr, Sm, Gd, Y and the like can be adopted as the rare earth metal contained in the Zr-based composite oxide particles. Among these, at least one selected from La and Pr And Nd are preferable in terms of enhancing the combustibility of the particulates.

上記排ガス成分浄化用触媒材をパティキュレートフィルタに利用する場合、エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路壁面に触媒層を形成し、この触媒層に上記排ガス成分浄化用触媒材を含ませるようにすればよい。これにより、排ガス中のHCの浄化を図りながら、フィルタ本体に堆積するパティキュレートを効率良く燃焼除去することができる。 When the exhaust gas component purification catalyst material is used in a particulate filter, a catalyst layer is formed on the exhaust gas passage wall surface of the filter body that collects particulates discharged from the engine, and the exhaust gas component purification catalyst is formed on the catalyst layer. The material may be included. Thereby, the particulates deposited on the filter main body can be efficiently burned and removed while purifying HC in the exhaust gas.

また、上記排ガス成分浄化用触媒材の触媒金属としてはPtを採用することが好ましい。これにより、活性アルミナ粒子にPtを担持させることができるため、排ガス中のNOのNOへの酸化が図れ、このNOを酸化剤としてパティキュレートを効率良く燃焼させることができる。 Moreover, it is preferable to employ Pt as the catalyst metal of the exhaust gas component purification catalyst material. Accordingly, since it is possible to carry the Pt active alumina particles, Hakare oxidation of NO to NO 2 in the exhaust gas, the NO 2 can be efficiently burn the particulates as an oxidizing agent.

以上のように本発明によれば、活性アルミナの一次粒子とZr系複合酸化物の一次粒子とCe系複合酸化物の一次粒子とが互いに混ざり合って二次粒子を形成してなり、活性アルミナの一次粒子、Zr系複合酸化物の一次粒子及びCe系複合酸化物の一次粒子の質量比が、図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、B(15:75:10)及びC(75:15:10)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にあり、Ce系複合酸化物の一次粒子は、希土類金属RとしてNd、La及びPrから選ばれる少なくとも一種を含有し、CeO を20mol%以上45mol%以下の割合で含有し、Zr系複合酸化物の一次粒子は、ZrO を55mol%以上75mol%以下の割合で含有するから、Zr系複合酸化物粒子の酸素イオン伝導性が高くなるとともに、Ce系複合酸化物粒子の酸素吸蔵放出効率が高くなり、また、活性アルミナ粒子が触媒金属を高分散に担持するサポート材として有効に働き、よって、低温でのHC浄化性を向上させながら、高いパティキュレートの燃焼性を得ることができ、しかも、耐熱性の向上が図れる。 According to the present invention as described above, Ri and primary particles of the primary particles and the Ce-based composite oxide primary particles and Zr-based composite oxide of the active alumina greens to form a mixed each other by secondary particles together, active The mass ratio of the primary particles of alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide is indicated by points A (15:10:75) and B (15:75: 10) and C (75:15:10) in a range surrounded by a straight line, the Ce-based composite oxide primary particles contain at least one kind selected from Nd, La and Pr as the rare earth metal R, Since CeO 2 is contained in a proportion of 20 mol% or more and 45 mol% or less, and the primary particles of the Zr-based composite oxide contain ZrO 2 in a proportion of 55 to 75 mol% , the oxygen ions of the Zr-based composite oxide particles With higher conductivity , Oxygen storage efficiency of Ce-based mixed oxide particles is increased, also works effectively as a support material in which the active alumina particles support the catalyst metal in a highly dispersed, therefore, while improving the HC purification at low temperatures, High particulate combustibility can be obtained, and heat resistance can be improved.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。     Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図2において、1はエンジンの排ガス通路11に配置されたパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」という。)である。フィルタ1よりも排ガス流の上流側の排ガス通路11には、活性アルミナ等のサポート材にPt、Pd等に代表される触媒金属を担持した酸化触媒(図示省略)を配置することができる。このような酸化触媒をフィルタ1の上流側に配置するときは、該酸化触媒によって排ガス中のHC、COが酸化され、その酸化燃焼熱でフィルタ1に流入する排ガス温度が高められる。また、NOがNOに酸化され、該NOがフィルタ1にパティキュレートを燃焼させる酸化剤として供給されることになる。 In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) disposed in the exhaust gas passage 11 of the engine. In the exhaust gas passage 11 on the upstream side of the exhaust gas flow from the filter 1, an oxidation catalyst (not shown) in which a catalytic metal typified by Pt, Pd or the like is supported on a support material such as activated alumina can be disposed. When such an oxidation catalyst is arranged on the upstream side of the filter 1, HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the oxidation catalyst, and the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 1 is increased by the oxidation combustion heat. Further, NO is oxidized to NO 2, the NO 2 is to be supplied as an oxidizing agent for burning particulates to the filter 1.

図3及び図4にフィルタ1を模式的に示すように、このフィルタ1は、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排ガス通路2,3を備えている。すなわち、フィルタ1は、下流端が栓4により閉塞された排ガス流入路2と、上流端が栓4により閉塞された排ガス流出路3とが交互に設けられ、排ガス流入路2と排ガス流出路3とは薄肉の隔壁5を介して隔てられている。なお、図3においてハッチングを付した部分は排ガス流出路3の上流端の栓4を示している。     As schematically shown in FIG. 3 and FIG. 4, the filter 1 has a honeycomb structure and includes a large number of exhaust gas passages 2 and 3 extending in parallel to each other. That is, in the filter 1, the exhaust gas inflow passage 2 whose downstream end is closed by the plug 4 and the exhaust gas outflow passage 3 whose upstream end is closed by the plug 4 are alternately provided. Is separated by a thin partition wall 5. In FIG. 3, hatched portions indicate the plugs 4 at the upstream end of the exhaust gas outflow passage 3.

フィルタ1は、上記隔壁5を含むフィルタ本体がコージェライト、SiC、Si、サイアロンのような無機多孔質材料から形成されており、排ガス流入路2内に流入した排ガスは図4において矢印で示したように周囲の隔壁5を通って隣接する排ガス流出路3内に流出する。すなわち、図5に示すように、隔壁5は排ガス流入路2と排ガス流出路3とを連通する微細な細孔(排ガス通路)6を有し、この細孔6を排ガスが通る。そして、パティキュレートは、主に排ガス流入路2と細孔6の壁面に捕捉され堆積する。 In the filter 1, the filter body including the partition wall 5 is formed of an inorganic porous material such as cordierite, SiC, Si 3 N 4 , sialon, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 2 is indicated by an arrow in FIG. As shown in Fig. 5, the gas flows out through the surrounding partition wall 5 into the adjacent exhaust gas outflow passage 3. That is, as shown in FIG. 5, the partition wall 5 has fine pores (exhaust gas passages) 6 that connect the exhaust gas inflow passage 2 and the exhaust gas outflow passage 3, and the exhaust gas passes through the pores 6. The particulates are trapped and deposited mainly on the wall surfaces of the exhaust gas inflow passage 2 and the pores 6.

上記フィルタ1のフィルタ本体の上記排ガス通路(排ガス流入路2、排ガス流出路3及び細孔6)の壁面には触媒層7が形成されている。なお、排ガス流出路3の壁面に触媒層を形成することは必ずしも要しない。     A catalyst layer 7 is formed on the wall surface of the exhaust gas passage (exhaust gas inflow path 2, exhaust gas outflow path 3 and pore 6) of the filter body of the filter 1. It is not always necessary to form a catalyst layer on the wall surface of the exhaust gas outflow passage 3.

本発明の一つ特徴は、上記触媒層7が、図6に模式的に示す触媒粒子(触媒材)を含有することである。すなわち、この触媒粒子は、活性アルミナの一次粒子(白丸の粒子;Al)と、Zr、Nd、及びCe以外の希土類金属を含有するZr系複合酸化物の一次粒子(交差する並行斜線を付した粒子;ZrNdMO)と、Ce、Zr、及びCe以外の希土類金属Rを含有するCe系複合酸化物の一次粒子(並行斜線を付した粒子;CeZrRO)と、が互いに混ざり合って二次粒子を形成するように凝集してなり、活性アルミナの一次粒子(Al)、Zr系複合酸化物の一次粒子(ZrNdMO)及びCe系複合酸化物の一次粒子(CeZrRO)各々に触媒金属としてPt(黒丸で表している。)が担持されている。活性アルミナの一次粒子の平均粒径は1nm〜100nmであり、Zr系複合酸化物の一次粒子の平均粒径は5nm〜50nmであり、Ce系複合酸化物の一次粒子の平均粒径は5nm〜100nmである。 One feature of the present invention is that the catalyst layer 7 contains catalyst particles (catalyst material) schematically shown in FIG. That is, the catalyst particles include primary particles of active alumina (white circle particles; Al 2 O 3 ) and primary particles of Zr-based composite oxide containing rare earth metal M other than Zr, Nd, and Ce (crossing parallel particles). The slanted particles; ZrNdMO) and the primary particles of Ce-based composite oxide containing rare earth metal R other than Ce, Zr, and Ce (parallel-shaded particles; CeZrRO) are mixed with each other. Agglomerated so as to form secondary particles, and the catalyst is added to each of primary particles of activated alumina (Al 2 O 3 ), primary particles of Zr-based composite oxide (ZrNdMO), and primary particles of Ce-based composite oxide (CeZrRO). Pt (represented by black circles) is supported as a metal. The average particle size of primary particles of activated alumina is 1 nm to 100 nm, the average particle size of primary particles of Zr-based composite oxide is 5 nm to 50 nm, and the average particle size of primary particles of Ce-based composite oxide is 5 nm to 100 nm.

なお、図中、Zr系複合酸化物粒子を「ZrNdMO」で表しているが、これは、該Zr系複合酸化物粒子の一例として、Zr、Nd、並びにCe及びNd以外の希土類金属Mを含有する複合酸化物粒子を示したものである。 In the figure, the Zr-based composite oxide particles are represented by “ZrNdMO”, which contains Zr, Nd, and rare earth metal M other than Ce and Nd as an example of the Zr-based composite oxide particles. Ru der shows the composite oxide particles.

<触媒材の調製法>
本発明に係る排ガス成分浄化用触媒材は、以下の方法によって調製することができる。
<Preparation method of catalyst material>
The exhaust gas component purification catalyst material according to the present invention can be prepared by the following method.

−活性アルミナ粒子前駆体の調製−
Alイオン及びLaイオンを含む酸性溶液を調製する。Al源としては硝酸アルミニウム九水和物を、La源としては硝酸ランタン六水和物を、それぞれ採用することができる。Al源及びLa源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。
-Preparation of activated alumina particle precursor-
An acidic solution containing Al ions and La ions is prepared. Aluminum nitrate nonahydrate can be used as the Al source, and lanthanum nitrate hexahydrate can be used as the La source. A predetermined amount of each of the Al source and La source and water are mixed to obtain a raw material solution (acidic).

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、活性アルミナ一次粒子の前駆体であるAl及びLaの複合水酸化物の沈殿粒子を生成する。この場合、原料溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     A basic solution is added to and mixed with the raw material solution to produce precipitated particles of composite hydroxides of Al and La, which are precursors of activated alumina primary particles. In this case, after stirring the raw material solution at room temperature for about 1 hour, an aqueous ammonia having a concentration of, for example, about 7% may be added thereto as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−Zr系複合酸化物粒子前駆体の調製−
Zrイオン、Ndイオン、並びにCe及びNd以外の希土類金属Mのイオンを含む酸性溶液を調製する。Zr源としてはオキシ硝酸ジルコニウム二水和物を、Nd源としては硝酸ネオジムをそれぞれ採用することができる。希土類金属M源としては、La、Pr、Y等の硝酸塩を採用することができる。これらZr源、Nd源及びM源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。
-Preparation of Zr-based composite oxide particle precursor-
An acidic solution containing Zr ions, Nd ions, and ions of rare earth metal M other than Ce and Nd is prepared. As the Zr source, zirconium oxynitrate dihydrate can be used, and as the Nd source, neodymium nitrate can be used. As the rare earth metal M source, nitrates such as La, Pr, and Y can be employed. A predetermined amount of each of these Zr source, Nd source, and M source and water are mixed to form a raw material solution (acidic).

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、Zr系複合酸化物一次粒子の前駆体であるZr、Nd及びMの複合水酸化物の沈殿粒子を生成する。この場合、原料溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     A basic solution is added to and mixed with the raw material solution to produce precipitated particles of Zr, Nd, and M composite hydroxides, which are precursors of Zr-based composite oxide primary particles. In this case, after stirring the raw material solution at room temperature for about 1 hour, an aqueous ammonia having a concentration of, for example, about 7% may be added thereto as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−Ce系複合酸化物粒子前駆体の調製−
Ceイオン、Zrイオン、並びにCe以外の希土類金属Rのイオンを含む酸性溶液を調製する。Ce源としては硝酸セリウム(III)六水和物を、Zr源としてはオキシ硝酸ジルコニウム二水和物を、それぞれ採用することができる。Ce以外の希土類金属R源としては、Nd、La、Pr、Y等の硝酸塩を採用することができる。これらCe源、Zr源及びR源各々の所定量と水とを混合して原料溶液(酸性)とする。
-Preparation of Ce-based composite oxide particle precursor-
An acidic solution containing Ce ions, Zr ions, and ions of rare earth metal R other than Ce is prepared. Cerium (III) nitrate hexahydrate can be used as the Ce source, and zirconium oxynitrate dihydrate can be used as the Zr source. As the rare earth metal R source other than Ce, nitrates such as Nd, La, Pr, and Y can be employed. A predetermined amount of each of these Ce source, Zr source and R source and water are mixed to obtain a raw material solution (acidic).

上記原料溶液に塩基性溶液を添加混合して、Ce系複合酸化物一次粒子の前駆体であるCe、Zr及びRの複合水酸化物の沈殿粒子を生成する。この場合、原料溶液を室温で約1時間攪拌した後、これに塩基性溶液として例えば濃度7%程度のアンモニア水を添加すればよい。苛性ソーダ水溶液など他の塩基性溶液を採用することもできる。     A basic solution is added to and mixed with the raw material solution to produce precipitated particles of Ce, Zr and R composite hydroxides, which are precursors of Ce-based composite oxide primary particles. In this case, after stirring the raw material solution at room temperature for about 1 hour, an aqueous ammonia having a concentration of, for example, about 7% may be added thereto as a basic solution. Other basic solutions such as aqueous caustic soda can also be employed.

−三種の粒子前駆体の混合−
上記各工程で得られた活性アルミナ粒子前駆体とZr系複合酸化物粒子前駆体とCe系複合酸化物粒子前駆体とを混合する。すなわち、上記活性アルミナ粒子前駆体の沈殿物を含有する溶液とCe系複合酸化物粒子前駆体の沈殿物を含有する溶液とZr系複合酸化物粒子前駆体の沈殿物を含有する溶液とを混合する。その際、各溶液のpHは互いに同一になるように調整しておく。
-Mixing of three kinds of particle precursors-
The activated alumina particle precursor, Zr-based composite oxide particle precursor, and Ce-based composite oxide particle precursor obtained in each of the above steps are mixed. That is, the solution containing the precipitate of the activated alumina particle precursor, the solution containing the precipitate of the Ce-based composite oxide particle precursor, and the solution containing the precipitate of the Zr-based composite oxide particle precursor are mixed. To do. At that time, the pH of each solution is adjusted to be the same.

−水洗・脱水−
上記三種の粒子前駆体沈殿物を含む混合溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する。この上澄み液を除去した沈殿脱水物にさらにイオン交換水を加えて攪拌し再び遠心分離器にかける(脱水する)、という水洗・脱水操作を必要回数繰り返す。当該水洗・脱水操作により、余剰塩基性溶液が除去される。
-Washing and dehydration-
The mixed solution containing the three kinds of particle precursor precipitates is centrifuged to remove the supernatant. The water washing and dehydration operation of adding ion-exchanged water to the precipitated dehydrated product from which the supernatant has been removed, stirring, and re-centrifuged (dehydrated) is repeated as many times as necessary. The excess basic solution is removed by the washing / dehydrating operation.

−乾燥・焼成−
上記沈殿脱水物を乾燥させた後、焼成し、粉砕する。乾燥は、例えば大気雰囲気において100℃〜250℃程度の温度に所定時間保持することによって行なうことができる。また、焼成は、例えば大気雰囲気において400℃〜600℃程度の温度に数時間保持することによって行なうことができる。これにより、活性アルミナの一次粒子と、Zr系複合酸化物の一次粒子と、Ce系複合酸化物の一次粒子とが互いに混ざり合って二次粒子を形成するように凝集してなるサポート材粉末が得られる。
-Drying and firing-
The precipitate dehydrated product is dried, fired and pulverized. Drying can be performed, for example, by holding at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. for a predetermined time in an air atmosphere. Moreover, baking can be performed by hold | maintaining at the temperature of about 400 to 600 degreeC for several hours, for example in an atmospheric condition. Thereby, the support material powder formed by agglomerating the primary particles of the activated alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide to be mixed with each other to form secondary particles. can get.

−触媒金属の担持−
得られたサポート材粉末に触媒金属イオンを含有する触媒金属溶液を添加混合し、蒸発乾固させた後、粉砕する。これにより、図6に示す触媒粒子よりなる触媒材が得られる。触媒金属溶液としては、ジニトロジアミン白金硝酸溶液や硝酸パラジウム水溶液等の貴金属溶液を採用することができる。サポート材粉末に触媒金属溶液を含浸させ、乾燥・焼成するようにしてもよい。
-Catalytic metal support-
A catalyst metal solution containing catalyst metal ions is added to and mixed with the obtained support material powder, evaporated to dryness, and then pulverized. Thereby, the catalyst material which consists of a catalyst particle shown in FIG. 6 is obtained. As the catalytic metal solution, a noble metal solution such as a dinitrodiamine platinum nitric acid solution or a palladium nitrate aqueous solution can be employed. The support material powder may be impregnated with the catalyst metal solution, dried and fired.

[好適な触媒材について]
以下、上記Ce系複合酸化物粒子、Zr系複合酸化物粒子、並びに触媒粒子の好ましい組成等について、パティキュレートとしてカーボンを採用したカーボン燃焼性能試験及び排ガス(HC,CO)浄化性能試験に基いて説明する。
[About suitable catalyst materials]
Hereinafter, the preferred composition of the Ce-based composite oxide particles, the Zr-based composite oxide particles, and the catalyst particles are based on the carbon combustion performance test and the exhaust gas (HC, CO) purification performance test using carbon as a particulate. explain.

<Ce系複合酸化物粒子について>
−供試材の調製−
Ce系複合酸化物(CeZrRO)における希土類金属Rの種類及び配合比率を変えた種々の複合酸化物粉末を調製した。CeOとZrOのモル比は1:3とした。各複合酸化物粉末にジニトロジアミン白金硝酸溶液及びイオン交換水を混合して蒸発乾固を行ない、十分に乾燥させた後、500℃×2時間(大気中)で焼成することにより、Ptを担持させた各触媒材を調製した。但し、これら触媒材には活性アルミナは含まれていない。
<About Ce-based composite oxide particles>
-Preparation of test material-
Various composite oxide powders were prepared by changing the kind and blending ratio of rare earth metal R in Ce-based composite oxide (CeZrRO). The molar ratio of CeO 2 and ZrO 2 was 1: 3. Each composite oxide powder is mixed with dinitrodiamineplatinum nitrate solution and ion-exchanged water, evaporated to dryness, dried sufficiently, and then fired at 500 ° C for 2 hours (in air) to support Pt. Each catalyst material was prepared. However, these catalyst materials do not contain activated alumina.

得られた各触媒材を、バインダー及びイオン交換水と混合してスラリーとし、SiC製フィルタ担体(フィルタ本体,容量;25mL,セル壁厚;12mil(304.8×10−3mm)、300cpsi(1平方インチ(635.16mm)当たりのセル数;300))にコーティングした後、乾燥させ、大気雰囲気において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なうことにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタ1L当たりのCe系複合酸化物粉末の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は0.5g/Lにした。そうして、各供試材に大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。 Each obtained catalyst material was mixed with a binder and ion-exchanged water to form a slurry, and a SiC filter carrier (filter body, capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil (304.8 × 10 −3 mm), 300 cpsi ( After coating to 300 cells) per square inch (635.16 mm 2 ), drying and firing for 2 hours at 500 ° C. in an air atmosphere, each test material (with catalyst) A particulate filter) was obtained. The supported amount of Ce-based composite oxide powder per liter of filter was 50 g / L, and the supported amount of Pt was 0.5 g / L. Then, each sample material was subjected to a thermal aging treatment in which it was kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere.

次いで、フィルタ1L当たり10g相当量のカーボン(カーボンブラック)に10mLのイオン交換水を加え、スターラーを用いて5分間攪拌することにより、カーボンを水中に十分に分散させた。このカーボン分散液に各供試材の一端面を浸すと同時に、他端面よりアスピレータによる吸引を行なった。この吸引によって除去できない水分を、上記一端面からのエアブローにより除去し、次いで供試材を乾燥器に入れ150℃の温度に2時間保持して乾燥させた。これにより、カーボンを供試材フィルタの排ガス通路壁面に堆積させた。     Next, 10 mL of ion-exchanged water was added to an amount of carbon (carbon black) equivalent to 10 g per liter of filter, and the carbon was sufficiently dispersed in water by stirring for 5 minutes using a stirrer. At the same time as immersing one end face of each specimen in this carbon dispersion, suction was performed from the other end face by an aspirator. Moisture that could not be removed by this suction was removed by air blowing from the one end face, and then the specimen was placed in a dryer and kept at a temperature of 150 ° C. for 2 hours for drying. Thereby, carbon was deposited on the exhaust gas passage wall surface of the test material filter.

−カーボン燃焼性能試験−
供試材を固定床模擬ガス流通反応装置に取り付け、模擬排ガス(O;10%,NO;300ppm,HO;10%,残N)を空間速度80000/hで供試材に流し、且つ供試材入口ガス温度を15℃/分の速度で上昇させていき、該温度が590℃に達した時点のカーボン燃焼速度を測定した。この場合、カーボン燃焼速度は、カーボンの燃焼によって生成するCO及びCO量に基いて次式により算出した。
-Carbon combustion performance test-
The test material was attached to the fixed bed simulated gas flow reactor, and the simulated exhaust gas (O 2 ; 10%, NO; 300 ppm, H 2 O; 10%, remaining N 2 ) was passed through the test material at a space velocity of 80000 / h. The sample gas inlet gas temperature was increased at a rate of 15 ° C./min, and the carbon combustion rate when the temperature reached 590 ° C. was measured. In this case, the carbon burning rate was calculated by the following equation based on the amount of CO and CO 2 generated by burning carbon.

カーボン燃焼速度(g/hr)
={ガス流速(L/hr)×[(CO+CO)濃度(ppm)/(1×10)]}×12(g/mol)/22.4(L/mol)
結果を図7に示す。図7の横軸はCe系複合酸化物における希土類金属Rの酸化物R−Oの比率(mol%)を示す。
Carbon burning rate (g / hr)
= {Gas flow rate (L / hr) x [(CO + CO 2 ) concentration (ppm) / (1 x 10 6 )]} x 12 (g / mol) /22.4 (L / mol)
The results are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 7 shows the ratio (mol%) of the oxide R—O of the rare earth metal R in the Ce-based composite oxide.

同図によれば、Prの場合はその酸化物としての比率が0.3mol%以上2mol%以下の少量であるときに比較的大きなカーボン燃焼速度が得られ、他の希土類金属Nd、La及びYの場合は酸化物としての比率が1mol%以上7mol%以下ないしは6mol%以下において比較的大きなカーボン燃焼速度が得られることがわかる。また、当該4種類の希土類金属のなかでは、Ndを採用することがカーボン燃焼性の向上に最も有利であり、Nd比率を4mol%にすることが好ましいということができる。 According to the figure, in the case of Pr, a relatively large carbon burning rate is obtained when the ratio of the oxide is a small amount of 0.3 mol% or more and 2 mol% or less, and other rare earth metals Nd, La and Y In this case, it can be seen that a relatively large carbon burning rate can be obtained when the ratio as an oxide is 1 mol% or more and 7 mol% or less or 6 mol% or less. In addition, among the four types of rare earth metals, it is most advantageous to adopt Nd for improving the carbon combustibility, and it is preferable to set the Nd 2 O 3 ratio to 4 mol%.

<Zr系複合酸化物粒子について>
−供試材の調製−
Zr系複合酸化物の好ましい組成を策定するために、希土類金属MとしてLa、Pr及びY各々を採用し、且つNd及びMの酸化物の配合比率が異なる各種の複合酸化物粉末を調製した。各複合酸化物粉末にジニトロジアミン白金硝酸溶液及びイオン交換水を混合して蒸発乾固を行ない、十分に乾燥させた後、500℃×2時間(大気中)で焼成することにより、Ptを担持させた各触媒材を調製した。但し、これら触媒材には活性アルミナは含まれていない。
<About Zr-based complex oxide particles>
-Preparation of test material-
In order to formulate a preferred composition of the Zr-based composite oxide, various composite oxide powders that employ La, Pr, and Y as the rare earth metal M and have different blending ratios of Nd 2 O 3 and M oxides Prepared. Each composite oxide powder is mixed with dinitrodiamineplatinum nitrate solution and ion-exchanged water, evaporated to dryness, dried sufficiently, and then fired at 500 ° C for 2 hours (in air) to support Pt. Each catalyst material was prepared. However, these catalyst materials do not contain activated alumina.

得られた各触媒材をバインダー及びイオン交換水と混合してスラリーとし、SiC製フィルタ担体(容量;25mL,セル壁厚;16mil、セル数;178cpsi)にコーティングした後、乾燥させ、大気雰囲気において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なうことにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。     Each obtained catalyst material was mixed with a binder and ion-exchanged water to form a slurry, which was coated on a SiC filter carrier (capacity: 25 mL, cell wall thickness: 16 mil, number of cells: 178 cpsi), dried, and then in an air atmosphere Each sample material (particulate filter with a catalyst) was obtained by carrying out baking for 2 hours at a temperature of 500 ° C.

当該供試材は、先に説明したCe系複合酸化物のケースと同じく、Zr系複合酸化物粉末の担持量を50g/Lとし、Pt担持量を0.5g/Lにし、また、大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を施した。さらに、10g/Lのカーボンを供試材フィルタの排ガス通路壁面に堆積させた。     In the same manner as in the case of the Ce-based composite oxide described above, the test material has a Zr-based composite oxide powder loading of 50 g / L, a Pt loading of 0.5 g / L, and an atmospheric atmosphere. The sample was subjected to heat aging treatment at a temperature of 800 ° C. for 24 hours. Further, 10 g / L of carbon was deposited on the wall of the exhaust gas passage of the test material filter.

そうして、上述のカーボン燃焼性能試験により、590℃でのカーボン燃焼速度を測定するとともに、CO発生量を求めた。結果を表1に示す。     Thus, the carbon combustion rate at 590 ° C. was measured and the amount of CO generated was determined by the above-described carbon combustion performance test. The results are shown in Table 1.

Figure 0005023950
Figure 0005023950

Ndを含まない供試材3,4よりも、La、Pr又はYとNdとを組み合わせた供試材5,12,21の方がカーボン燃焼速度が大であるから、Ndを必須とすることが好ましいということができる。但し、供試材1,2のように希土類金属としてNdのみを用いたケースでは、Nd量が多くなっても、カーボン燃焼速度は大きくならないから、La、Pr又はYとNdとを組み合わせることが好適であるということができる。     Specimens 5, 12, and 21 combining La, Pr, or Y and Nd have a higher carbon burning rate than specimens 3 and 4 that do not contain Nd, so Nd is essential. Can be said to be preferable. However, in the case where only Nd is used as the rare earth metal as in the test materials 1 and 2, the carbon combustion rate does not increase even if the amount of Nd increases, so La, Pr or Y and Nd can be combined. It can be said that it is preferable.

希土類金属Mの比率が少ないケース(供試材7,14,22或いは供試材8,15,23)では、La、Pr又はYを比較すると、希土類金属MとしてLaを用いた方がカーボン燃焼速度を大きくする上で有利であるということができる。一方、希土類金属Mの比率が多いケース(供試材6,13、或いは供試材11,20,25)では、La、Pr又はYを比較すると、希土類金属MとしてPrを用いた方がカーボン燃焼速度を大きくする上で有利であるということができる。     In cases where the ratio of rare earth metal M is small (samples 7, 14, 22 or specimens 8, 15, 23), when La, Pr or Y is compared, it is better to use La as the rare earth metal M for carbon combustion. It can be said that it is advantageous in increasing the speed. On the other hand, in the case where the ratio of the rare earth metal M is large (the specimens 6 and 13, or the specimens 11, 20, and 25), when La, Pr, or Y is compared, it is better to use Pr as the rare earth metal M. It can be said that it is advantageous in increasing the burning rate.

例外はあるが、基本的にはNd及びM両酸化物の合計量の比率を大きくすると、カーボン燃焼速度が大きくなる。しかし、供試材16〜20からわかるように、当該合計量を大きくしてカーボン燃焼速度を大きくすると、カーボンの不完全燃焼によるCO発生量が増大する傾向がある。従って、パティキュレートの燃焼性を高める上では上記合計量の比率を大きくすることが好ましいが、CO発生量の増大を抑制するために、当該合計量の比率は45mol%未満、さらには40mol%未満にすることが好ましい。     Although there are exceptions, basically, increasing the ratio of the total amount of both Nd and M oxides increases the carbon burning rate. However, as can be seen from the test materials 16 to 20, when the total amount is increased to increase the carbon combustion rate, the amount of CO generated due to incomplete combustion of carbon tends to increase. Therefore, in order to increase the combustibility of the particulates, it is preferable to increase the ratio of the total amount. However, in order to suppress an increase in the amount of CO generated, the ratio of the total amount is less than 45 mol%, and further less than 40 mol%. It is preferable to make it.

一方、上記合計量の比率が20mol%を超えると概ね、大きなカーボン燃焼速度が得られることから、パティキュレートの燃焼性を高める上では上記合計量の比率を20mol%よりも多くすることが好ましいということができる。特に、Nd又はPrの比率を大きくして上記合計量の比率を20mol%よりも多くすることが好ましい。     On the other hand, when the ratio of the total amount exceeds 20 mol%, a large carbon burning rate can be obtained. Therefore, it is preferable to increase the ratio of the total amount to more than 20 mol% in order to improve the combustibility of the particulates. be able to. In particular, it is preferable to increase the ratio of Nd or Pr so that the ratio of the total amount is greater than 20 mol%.

図8は希土類金属MとしてPr又はLaを用いたZr系複合酸化物(活性アルミナは含まない。)を先のケースとはセル壁厚及びセル数が異なるSiC製フィルタ担体にコーティングしてなる供試材について、590℃でのカーボン燃焼速度を先と同じ条件で測定した結果を示す。但し、Nd比率は、表1から6mol%以上18mol%以下で良好な結果を示すことがわかるから、12mol%に固定した。フィルタ本体は、容量が25mL,セル壁厚が12mil、セル数が300cpsiである。また、先のケースと同じく、フィルタ1L当たりのZr系複合酸化物粉末の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は0.5g/Lとし、各供試材には大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。 FIG. 8 shows a case where a SiC filter carrier having a cell wall thickness and a cell number different from those of the previous case is coated with a Zr-based composite oxide (not including activated alumina) using Pr or La as the rare earth metal M. About the sample, the result of having measured the carbon burning rate in 590 degreeC on the same conditions as the previous is shown. However, it can be seen from Table 1 that the Nd 2 O 3 ratio is 6 mol% or more and 18 mol% or less, and good results are shown. Therefore, the Nd 2 O 3 ratio was fixed to 12 mol%. The filter body has a capacity of 25 mL, a cell wall thickness of 12 mil, and a cell count of 300 cpsi. As in the previous case, the loading amount of the Zr-based composite oxide powder per 1 L of filter is 50 g / L, the loading amount of Pt is 0.5 g / L, and each test material is 800 ° C. in the air atmosphere. A thermal aging treatment was carried out at a temperature for 24 hours.

同図によれば、希土類金属MとしてPrを採用し、Pr比率を6mol%以上にすることがカーボン燃焼速度を大きくする上で好ましいことがわかる。 According to the figure, it is preferable to employ Pr as the rare earth metal M and to make the Pr 2 O 3 ratio 6 mol% or more in order to increase the carbon combustion rate.

<Zr系複合酸化物のZrO比率,Ce系複合酸化物のCeO比率>
−供試材の調製−
上述の触媒粒子の調製法により、活性アルミナの一次粒子(Al)、Zr系複合酸化物の一次粒子(ZrNdMO)及びCe系複合酸化物の一次粒子(CeZrRO)が、Al:ZrNdMO:CeZrRO=66:22:12の質量比で混じり合い、且つZr系複合酸化物粒子中のZrO比率(ZrO/ZrNdMOのmol%)、並びにCe系複合酸化物粒子中のCeO比率(CeO/CeZrROのmol%)各々が異なる実施例及び参考例の各触媒材を調製した。Zr系複合酸化物粒子の希土類金属MとしてはPrを採用し、そのPr比率は12mol%に固定した。Ce系複合酸化物粒子の希土類金属RとしてはNdを採用し、そのNd比率は4mol%に固定した。また、触媒金属Ptの担持には蒸発乾固法を採用した。
<ZrO 2 ratio of Zr-based composite oxide, CeO 2 ratio of Ce-based composite oxide>
-Preparation of test material-
By the above-described method for preparing catalyst particles, primary particles of activated alumina (Al 2 O 3 ), primary particles of Zr-based composite oxide (ZrNdMO), and primary particles of Ce-based composite oxide (CeZrRO) are converted into Al 2 O 3. : ZrNdMO: CeZrRO = 66: 22: 12, and the ratio of ZrO 2 in the Zr-based composite oxide particles (ZrO 2 / mol% of ZrNdMO) and CeO 2 in the Ce-based composite oxide particles The catalyst materials of Examples and Reference Examples having different ratios (mol% of CeO 2 / CeZrRO) were prepared. Pr was adopted as the rare earth metal M of the Zr-based composite oxide particles, and the Pr 2 O 3 ratio was fixed at 12 mol%. Nd was employed as the rare earth metal R of the Ce-based composite oxide particles, and the Nd 2 O 3 ratio was fixed at 4 mol%. Further, the evaporation to dryness method was adopted for supporting the catalyst metal Pt.

また、比較例触媒材として、活性アルミナの二次粒子、ZrO比率が相異なる数種類のZr系複合酸化物の二次粒子(Pr比率;12mol%)、並びにCeO比率が相異なる数種類のCe系複合酸化物の二次粒子(Nd比率;4mol%)を、それぞれ共沈法によって調製し、その活性アルミナの二次粒子、Zr系複合酸化物の二次粒子及びCe系複合酸化物の二次粒子を実施例及び参考例と同じく「66:22:12」の質量比で物理的に混合することにより、Zr系複合酸化物粒子中のZrO比率及びCe系複合酸化物粒子中のCeO比率各々が異なる各種のサポート材粉末とし、これらに蒸発乾固法によってPtを担持させた。 Moreover, as a comparative example catalyst material, secondary particles of activated alumina, secondary particles of Zr-based composite oxides having different ZrO 2 ratios (Pr 2 O 3 ratio; 12 mol%), and CeO 2 ratios are different. Several kinds of Ce-based composite oxide secondary particles (Nd 2 O 3 ratio; 4 mol%) were prepared by coprecipitation, respectively. The activated alumina secondary particles, Zr-based composite oxide secondary particles, and Ce The secondary particles of the system composite oxide are physically mixed in the same mass ratio of “66:22:12” as in the examples and reference examples , so that the ZrO 2 ratio in the Zr system composite oxide particles and the Ce system composite are Various support material powders having different CeO 2 ratios in the oxide particles were used, and Pt was supported on these powders by evaporation to dryness.

先に説明した供試材の調製法により、実施例、参考例及び比較例の各触媒材をSiC製フィルタ担体(容量;25mL,セル壁厚;12mil、セル数;300cpsi)にコーティングすることにより、各供試材(触媒付パティキュレートフィルタ)を得た。フィルタ1L当たりの触媒材の担持量は50g/Lとし、Pt担持量は1.0g/Lにした。次いで、各供試材に大気雰囲気において800℃の温度に24時間保持する熱エージング処理を行なった。 By coating the catalyst materials of Examples , Reference Examples and Comparative Examples on SiC filter carriers (capacity: 25 mL, cell wall thickness: 12 mil, cell number: 300 cpsi) by the preparation method of the test material described above. Each sample material (particulate filter with catalyst) was obtained. The amount of catalyst material supported per liter of filter was 50 g / L, and the amount of Pt supported was 1.0 g / L. Subsequently, each sample material was subjected to a heat aging treatment in which it was kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere.

−カーボン燃焼性能の評価−
上記実施例、参考例及び比較例の各供試材について、フィルタ1L当たり10g相当量のカーボン(カーボンブラック)を排ガス通路壁面に堆積させた後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定した。実施例及び参考例の結果を表2に、比較例の結果を表3に示す。
-Evaluation of carbon combustion performance-
About each sample material of the said Example , a reference example, and a comparative example, after depositing carbon (carbon black) equivalent to 10g per 1L of filter on an exhaust gas passage wall surface, by the above-mentioned carbon combustion performance test, at a temperature of 590C The carbon burning rate was measured. Table 2 shows the results of Examples and Reference Examples , and Table 3 shows the results of Comparative Examples.

Figure 0005023950
Figure 0005023950

Figure 0005023950
Figure 0005023950

表2及び表3によれば、CeO比率が20mol%以上45mol%以下であり且つZrO比率が55mol%以上75mol%以下である実施例は、例外はあるものの概ね比較例よりもカーボン燃焼速度が大きくなっている。この結果は、実施例の場合、Ce系複合酸化物とZr系複合酸化物とが粒径の小さな一次粒子の状態で混ざり合って二次粒子となっていることから、Ce系複合酸化物の酸素吸蔵放出能及びZr系複合酸化物の酸素イオン伝導性が高くなっていること、並びに触媒材の耐熱性が高くなっていることによると考えられる。特にCeO比率20mol%且つZrO比率55mol%の実施例が良い結果を示している。 According to Table 2 and Table 3, Example and ZrO 2 ratio is in CeO 2 ratio of less 20 mol% or more 45 mol% is Ru der less 55 mol% or more 75 mol%, the carbon burning than approximately Comparative Examples although exceptions The speed is increasing. This result shows that, in the case of the example, the Ce-based composite oxide and the Zr-based composite oxide are mixed in the state of primary particles having a small particle size to form secondary particles. This is probably because the oxygen storage / release capability and the oxygen ion conductivity of the Zr-based composite oxide are high, and the heat resistance of the catalyst material is high. In particular, an example with a CeO 2 ratio of 20 mol% and a ZrO 2 ratio of 55 mol% shows good results.

−排ガス浄化のライトオフ特性の評価−
上述の実施例、参考例及び比較例の各供試材(表2,3のデータを得たものと同じ供試材)について、上記カーボン燃焼性能試験の場合とは異なり、カーボンブラックを堆積させることなく、排ガス中のHC及びCOの浄化に関するライトオフ特性を調べた。すなわち、各供試材を模擬ガス流通反応装置にセットし、模擬排ガス(O;10%,HO;10%,NO;100ppm,C;200ppmC,CO;400ppm,残N)を空間速度50000/hで供試材に流し、且つ供試材入口ガス温度を15℃/分の速度で上昇させていった。そして、供試材下流で検出されるガスの各成分(HC、CO)濃度が、供試材に流入するガスの各成分(HC、CO)濃度の半分になった時点(すなわち浄化率が50%になった時点)の供試材入口ガス温度T50(℃)を求めた。実施例及び参考例の結果を表4に、比較例の結果を表5に示す。
-Evaluation of light-off characteristics of exhaust gas purification-
Unlike the case of the above-described carbon combustion performance test, carbon black is deposited on each of the above-described sample materials of the examples , reference examples, and comparative examples (same sample materials as those obtained in Tables 2 and 3). The light-off characteristics relating to the purification of HC and CO in the exhaust gas were investigated. That is, each test material was set in a simulated gas flow reactor, and simulated exhaust gas (O 2 ; 10%, H 2 O; 10%, NO; 100 ppm, C 3 H 6 ; 200 ppm C, CO; 400 ppm, remaining N 2 ) Was allowed to flow through the specimen at a space velocity of 50000 / h, and the specimen inlet gas temperature was increased at a rate of 15 ° C./minute. Then, when the concentration of each component (HC, CO) of the gas detected downstream of the sample material becomes half of the concentration of each component (HC, CO) of the gas flowing into the sample material (that is, the purification rate is 50). The gas inlet gas temperature T50 (° C.) at the time when the sample gas was% was obtained. Table 4 shows the results of Examples and Reference Examples , and Table 5 shows the results of Comparative Examples.

Figure 0005023950
Figure 0005023950

Figure 0005023950
Figure 0005023950

表4及び表5によれば、CeO比率が20mol%以上45mol%以下であり且つZrO比率が55mol%以上75mol%以下である実施例は全て比較例よりもHCの浄化に関するライトオフ温度が低くなっている。この結果も、実施例触媒材では、比較例触媒材に比べて、酸素吸蔵放出性及び酸素イオン伝導性が高くなり、また、耐熱性が高くなっているためと認められる。 Table 4 and according to Table 5, the light-off temperature for purification of HC than all and ZrO 2 ratio is in CeO 2 ratio of less 20 mol% or more 45 mol% is Example Ru der less 55 mol% or more 75 mol% Comparative Example Is low. This result is also considered to be due to the fact that the example catalyst material has higher oxygen storage / release properties and oxygen ion conductivity and higher heat resistance than the comparative example catalyst material.

<活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の混合比>
−供試材の調製−
そこで、Zr系複合酸化物のZrO比率を55mol%に固定し、Ce系複合酸化物のCeO比率を20mol%に固定し、活性アルミナとZr系複合酸化物とCe系複合酸化物との混合比(Al:ZrNdMO:CeZrROの質量比)が異なる各実施例(一次粒子混合)及び各比較例(二次粒子混合)の供試材を先に説明した方法によって調製した。
<Mixing ratio of activated alumina, Zr composite oxide and Ce composite oxide>
-Preparation of test material-
Therefore, the ZrO 2 ratio of the Zr-based composite oxide is fixed to 55 mol%, the CeO 2 ratio of the Ce-based composite oxide is fixed to 20 mol%, and the active alumina, the Zr-based composite oxide, and the Ce-based composite oxide The test materials of Examples (primary particle mixing) and Comparative Examples (secondary particle mixing) having different mixing ratios (mass ratio of Al 2 O 3 : ZrNdMO: CeZrRO) were prepared by the method described above.

−カーボン燃焼性能の評価−
実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理及びカーボン堆積処理を行なった後、上述のカーボン燃焼性能試験により、温度590℃でのカーボン燃焼速度を測定した。各供試材のフィルタ担体、触媒材の担持量及びPt担持量も表2〜5の場合と同じである。結果を表6及び図9に示す。
-Evaluation of carbon combustion performance-
After performing the above-mentioned thermal aging treatment and carbon deposition treatment on each sample material of the example and the comparative example, the carbon combustion rate at a temperature of 590 ° C. was measured by the above-described carbon combustion performance test. The filter carrier of each test material, the loading amount of the catalyst material and the loading amount of Pt are also the same as those in Tables 2 to 5. The results are shown in Table 6 and FIG.

Figure 0005023950
Figure 0005023950

表6及び図9によれば、いずれの混合比においても実施例の方が比較例よりもカーボン燃焼速度が大きくなっている。また、実施例のカーボン燃焼速度は、Al:ZrNdMO:CeZrROの比が(66:22:12)であるとき最も大きく、図1に示す三角図表の周辺へいくと、すなわち、Al比率が大きい点C(75:15:10)、ZrNdMO比率が大きい点B(15:75:10)、並びにCeZrRO比率が大きい点A(15:10:75)になると、その燃焼速度が小さくなる傾向が見られる。また、実施例及び比較例のカーボン燃焼速度差も三角図表(図1)の周辺へいくと小さくなる傾向が見られる。 According to Table 6 and FIG. 9, the carbon burning speed of the example is higher than that of the comparative example at any mixing ratio. The carbon burning rate of example, Al 2 O 3: ZrNdMO: ratio CeZrRO the largest when it is (66:22:12), and go to the periphery of the triangular diagram shown in FIG. 1, i.e., Al 2 When the point C (75:15:10) where the O 3 ratio is large, the point B (15:75:10) where the ZrNdMO ratio is large, and the point A (15:10:75) where the CeZrRO ratio is large, There is a tendency to become smaller. In addition, the carbon combustion rate difference between the example and the comparative example also tends to decrease as it goes to the periphery of the triangular chart (FIG. 1).

−排ガス浄化のライトオフ特性の評価−
実施例及び比較例の各供試材に上述の熱エージング処理を行なった後、上述のライトオフ性能評価試験により、HC及びCOの浄化に関するライトオフ温度を測定した。HC浄化のライトオフ温度を表7及び図10に示し、CO浄化のライトオフ温度を表7及び図11に示す。
-Evaluation of light-off characteristics of exhaust gas purification-
After performing the above-mentioned heat aging treatment on each sample material of the example and the comparative example, the light-off temperature relating to the purification of HC and CO was measured by the above-described light-off performance evaluation test. The light-off temperature for HC purification is shown in Table 7 and FIG. 10, and the light-off temperature for CO purification is shown in Table 7 and FIG.

Figure 0005023950
Figure 0005023950

表7,8及び図10,11によれば、いずれの混合比においても実施例の方が比較例よりもライトオフ温度が低くなっている。また、実施例のライトオフ温度は、CeZrRO比率が大きい点A(15:10:75)は例外になっているが、基本的には三角図表(図1)の周辺へいくと高くなる傾向が見られる。また、実施例及び比較例のライトオフ温度差も三角図表(図1)の周辺へいくと小さくなる傾向が見られる。     According to Tables 7 and 8 and FIGS. 10 and 11, the light-off temperature is lower in the example than in the comparative example at any mixing ratio. Further, the light-off temperature of the example is an exception at the point A (15:10:75) where the CeZrRO ratio is large, but basically, the light-off temperature tends to become higher when going to the periphery of the triangular chart (FIG. 1). It can be seen. In addition, the light-off temperature difference between the example and the comparative example also tends to decrease as it goes to the periphery of the triangular chart (FIG. 1).

−混合比についてのまとめ−
以上のカーボン燃焼性能及びライトオフ性能の評価結果から、本発明においては、活性アルミナ粒子とZr系複合酸化物粒子とCe系複合酸化物粒子との質量比を、図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、B(15:75:10)及びC(75:15:10)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にすると、低温でのHC浄化性及びCO浄化性を高めながら、パティキュレートの燃焼性を高めることができるということができる。
-Summary of mixing ratio-
From the evaluation results of the above carbon combustion performance and light-off performance, in the present invention, the mass ratio of the activated alumina particles, the Zr-based composite oxide particles, and the Ce-based composite oxide particles is shown in the triangle chart shown in FIG. While it is within the range surrounded by the straight line connecting A (15:10:75), B (15:75:10) and C (75:15:10), while improving the HC purification and CO purification at low temperatures It can be said that the combustibility of the particulates can be enhanced.

より好ましいのは、上記三種の質量比を図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、C(75:15:10)及びD(22:66:12)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にすることである。     More preferably, the above three mass ratios are surrounded by straight lines connecting points A (15:10:75), C (75:15:10) and D (22:66:12) in the triangular chart shown in FIG. It is within the range.

上記実施形態は本発明に係る触媒材をパティキュレートフィルタに採用しているが、当該触媒材は、HC、CO及びNOxの浄化を目的とし、パティキュレートの捕集を目的としない排ガス浄化用触媒にも利用することができる。     In the above embodiment, the catalyst material according to the present invention is employed in the particulate filter. However, the catalyst material is intended to purify HC, CO and NOx, and does not aim to collect particulates. Can also be used.

活性アルミナ(Al)、Zr系複合酸化物(ZrNdMO)及びCe系複合酸化物(CeZrRO)の質量比を示す三角図表である。Activated alumina (Al 2 O 3), a triangular diagram showing the mass ratio of Zr-based composite oxide (ZrNdMO) and Ce-based composite oxide (CeZrRO). パティキュレートフィルタをエンジンの排ガス通路に配置した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has arrange | positioned the particulate filter in the exhaust gas path of an engine. パティキュレートフィルタを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows a particulate filter typically. パティキュレートフィルタを模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a particulate filter typically. パティキュレートフィルタの排気ガス流入路と排気ガス流出路とを隔てる壁を模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing typically the wall which separates the exhaust-gas inflow path and exhaust-gas outflow path of a particulate filter. 本発明に係る触媒粒子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the catalyst particle which concerns on this invention. Ce系複合酸化物における希土類金属R酸化物の比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the rare earth metal R oxide in Ce type complex oxide, and a carbon combustion rate. Zr系複合酸化物における希土類金属M酸化物の比率とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the rare earth metal M oxide in Zr system complex oxide, and a carbon combustion rate. 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の混合比とカーボン燃焼速度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mixing ratio of the activated alumina of Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and a carbon combustion rate. 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の混合比とHC浄化のライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mixing ratio of the active alumina of an Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and the light-off temperature of HC purification | cleaning. 実施例及び比較例の活性アルミナ、Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物の混合比とCO浄化のライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mixing ratio of the activated alumina of an Example and a comparative example, Zr type complex oxide, and Ce type complex oxide, and the light-off temperature of CO purification | cleaning.

1 パティキュレートフィルタ
2 排ガス流入路(排ガス通路)
3 排ガス流出路(排ガス通路)
4 栓
5 隔壁
6 細孔通路(排ガス通路)
7 触媒層
1 Particulate filter 2 Exhaust gas inflow passage (exhaust gas passage)
3 Exhaust gas outflow passage (exhaust gas passage)
4 Plug 5 Bulkhead 6 Pore passage (exhaust gas passage)
7 Catalyst layer

Claims (3)

活性アルミナの一次粒子と、Zr、Nd、及びCe以外の希土類金属を含有するZr系複合酸化物の一次粒子と、Ce、Zr、及びCe以外の希土類金属Rを含有するCe系複合酸化物の一次粒子とが、互いに混ざり合って二次粒子を形成するように凝集してなり、
上記活性アルミナの一次粒子、Zr系複合酸化物の一次粒子及びCe系複合酸化物の一次粒子の質量比が、図1に示す三角図表の点A(15:10:75)、B(15:75:10)及びC(75:15:10)を結ぶ直線で囲まれる範囲内にあり、
上記Ce系複合酸化物の一次粒子は、上記希土類金属RとしてNd、La及びPrから選ばれる少なくとも一種を含有し、CeO を20mol%以上45mol%以下の割合で含有し、
上記Zr系複合酸化物の一次粒子は、ZrO を55mol%以上75mol%以下の割合で含有することを特徴とする排ガス成分浄化用触媒材。
Primary particles of activated alumina, primary particles of Zr-based composite oxide containing rare earth metal M other than Zr, Nd, and Ce , and Ce-based composite oxide containing rare earth metal R other than Ce, Zr, and Ce the primary particles of, Ri Na aggregate to form secondary particles mixed with each other,
The mass ratio of the primary particles of the active alumina, the primary particles of the Zr-based composite oxide, and the primary particles of the Ce-based composite oxide is indicated by points A (15:10:75) and B (15:15: 75:10) and C (75:15:10).
The primary particles of the Ce-based composite oxide contain at least one selected from Nd, La and Pr as the rare earth metal R, and contain CeO 2 in a proportion of 20 mol% to 45 mol%,
The exhaust gas component purification catalyst material , wherein the primary particles of the Zr-based composite oxide contain ZrO 2 in a proportion of 55 mol% to 75 mol% .
エンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタ本体の排ガス通路壁面に触媒層が形成されているパティキュレートフィルタであって、
上記触媒層に請求項1に記載された排ガス成分浄化用触媒材が含まれていることを特徴とするパティキュレートフィルタ。
A particulate filter in which a catalyst layer is formed on an exhaust gas passage wall surface of a filter body that collects particulates discharged from an engine,
A particulate filter comprising the catalyst layer containing the exhaust gas component purification catalyst material according to claim 1 .
請求項2において、
上記排ガス成分浄化用触媒材は、上記二次粒子に触媒金属としてPtが担持されているであることを特徴とするパティキュレートフィルタ。
In claim 2 ,
The particulate filter, wherein the exhaust gas component purification catalyst material comprises Pt supported as a catalyst metal on the secondary particles.
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