JP5288261B2 - Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、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 and a method for producing the same.

従来から、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の成分を十分に浄化するために様々な触媒が用いられてきた。このような排ガス浄化用触媒としては、例えば、γ−Al等からなる担体に白金(Pt)やロジウム(Rh)などの貴金属を担持させた触媒が知られている。また、このような排ガス浄化用触媒の製造方法としては、一般に、貴金属の塩を含有する溶液を担体に接触させた後、これを焼成して担体に貴金属を担持せしめる方法が採用されてきた。そして、近年では、より高い触媒活性を有する触媒を得るために様々な排ガス浄化用触媒の製造方法が研究されている。 Conventionally, various catalysts have been used to sufficiently purify components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles. Has been used. As such an exhaust gas purifying catalyst, for example, a catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt) or rhodium (Rh) is supported on a carrier made of γ-Al 2 O 3 or the like is known. Further, as a method for producing such an exhaust gas purifying catalyst, a method in which a solution containing a noble metal salt is brought into contact with a carrier and then calcined to carry the noble metal on the carrier has been adopted. In recent years, various methods for producing exhaust gas purifying catalysts have been studied in order to obtain a catalyst having higher catalytic activity.

例えば、特開2006−55807号公報(特許文献1)においては、複数の有機多座配位子と複数の貴金属原子からなる多核錯体を酸化物担体上に析出させ、次いで有機多座配位子を除去することで、貴金属クラスターが担持された触媒を得る触媒の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載のような触媒の製造方法においては、必ずしも十分な触媒活性を有する触媒を得ることができず、特にこのような触媒の製造方法で得られる触媒は、長期間使用した場合における触媒活性の点で必ずしも十分なものではなかった。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-55807 (Patent Document 1), a multinuclear complex composed of a plurality of organic polydentate ligands and a plurality of noble metal atoms is deposited on an oxide carrier, and then an organic polydentate ligand is formed. A method for producing a catalyst is disclosed in which a catalyst carrying a noble metal cluster is obtained by removing. However, in the method for producing a catalyst as described in Patent Document 1, it is not always possible to obtain a catalyst having sufficient catalytic activity. In particular, the catalyst obtained by such a method for producing a catalyst has been used for a long time. In some cases, the catalyst activity was not always sufficient.

特開2006−55807号公報JP 2006-55807 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムの粒成長を十分に抑制することができて十分な触媒活性が維持される排ガス浄化用触媒、並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, the rhodium grain growth can be sufficiently suppressed and sufficient catalytic activity is maintained. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying catalyst and a method for producing an exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently and reliably producing the catalyst.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ロジウムを担体に担持する際にロジウムカルボニル多核錯体を用いることにより、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムの粒成長を十分に抑制することができて十分な触媒活性が維持される排ガス浄化用触媒を得ることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used rhodium carbonyl polynuclear complex when supporting rhodium on a carrier, so that even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, The inventors have found that it is possible to obtain an exhaust gas purifying catalyst that can sufficiently suppress grain growth and maintain sufficient catalytic activity, and has completed the present invention.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、ロジウムカルボニル多核錯体を用いて前記担体に原子状態で担持されたロジウムとを備えており、前記ロジウムの50at%以上が複数のロジウム原子からなるクラスターとして前記担体に担持されていることを特徴とするものである。 That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes a carrier and rhodium supported on the carrier in an atomic state using a rhodium carbonyl polynuclear complex, and 50 at% or more of the rhodium is composed of a plurality of rhodium atoms. those characterized that you have been supported on the support as clusters.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記ロジウムカルボニル多核錯体が、下記一般式(1):
[Rh(CO)] ・・・(1)
[式(1)中、xは2以上の整数を示し、yは0以上の整数を示し、zは1以上の整数を示す。]
で表されるロジウムカルボニル多核錯体であることが好ましい。
Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the rhodium carbonyl polynuclear complex is represented by the following general formula (1):
[Rh x H y (CO) z ] (1)
[In Formula (1), x represents an integer of 2 or more, y represents an integer of 0 or more, and z represents an integer of 1 or more. ]
It is preferable that it is a rhodium carbonyl polynuclear complex represented by these.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、ロジウムカルボニル多核錯体及び溶媒としてのクロロホルムを含有するロジウム含有液を担体に接触させ、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめて、焼成することにより、前記担体に原子状態でロジウムが担持されており、前記ロジウムの50at%以上が複数のロジウム原子からなるクラスターとして前記担体に担持された排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする方法である。 In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a rhodium carbonyl polynuclear complex and a rhodium-containing liquid containing chloroform as a solvent are brought into contact with a carrier, the rhodium carbonyl polynuclear complex is supported on the carrier, and calcined. In the method, rhodium is supported in an atomic state on the carrier, and an exhaust gas purifying catalyst is obtained in which 50 at% or more of the rhodium is supported on the carrier as a cluster composed of a plurality of rhodium atoms .

なお、本発明によれば、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムの粒成長を十分に抑制することができて十分な触媒活性が維持される排ガス浄化用触媒を得ることができ、またその触媒を効率よく確実に製造することができる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、ロジウムカルボニル多核錯体を用いて前記担体にロジウムを担持させている。また、ロジウムカルボニル多核錯体のうち、例えばロジウムカルボニル六核錯体においては、配位子であるカルボニル基のC原子がRh原子と配位結合し、錯体の外側にはO原子が存在している構造となっている(図1参照)。このようなロジウムカルボニル多核錯体は、従来の触媒の製造方法に用いられてきたロジウム塩化物等が担体と静電的な弱い結合を形成するのに対して、図2(a)に示すように、カルボニル基の酸素原子と担体を構成する金属原子(例えば、Al原子)との間に化学結合を形成することが可能である(なお、図2(a)においては、Al原子と化学結合しているカルボニル基のみを表示している。)。このような配位結合が形成されると、その強い結合力によって、安定性に優れた状態で錯体が担体に担持されるものと推察される。そして、このようなロジウムカルボニル多核錯体を担体に担持せしめた後に焼成する場合には、配位子であるカルボニル基によりロジウムカルボニル多核錯体におけるロジウム同士の結合が保たれやすくなるため、図2(b)に示すように、ロジウムカルボニル多核錯体におけるロジウム同士が結合した状態(例えば、錯体が四核の場合には4原子クラスターの状態、錯体が六核の場合には6原子クラスターの状態)でクラスターとして担体に担持される。また、このような場合には、錯体同士の凝集を十分に抑制しながら配位子を除去することが可能となるため、ロジウムのクラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持される。このように、本発明の排ガス浄化用触媒においては、複数のロジウム原子からなるクラスターがクラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持される。そして、このようなクラスターはロジウム原子と比較して重いために担体上を移動しにくく、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムが粒成長しにくくなるために触媒活性が維持されるものと推察される。また、クラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持されたものとなるため、十分な量の活性点を有し、十分な触媒活性を発揮できるものと推察される。   According to the present invention, it is possible to obtain an exhaust gas purifying catalyst that can sufficiently suppress the growth of rhodium particles and maintain sufficient catalytic activity even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time. The reason why the catalyst can be produced efficiently and reliably is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the present invention, rhodium is supported on the carrier using a rhodium carbonyl polynuclear complex. Among rhodium carbonyl polynuclear complexes, for example, in the rhodium carbonyl hexanuclear complex, a structure in which the C atom of the carbonyl group, which is a ligand, is coordinated to the Rh atom and an O atom exists outside the complex. (See FIG. 1). In such a rhodium carbonyl polynuclear complex, rhodium chloride or the like used in the conventional method for producing a catalyst forms an electrostatic weak bond with a carrier, whereas as shown in FIG. It is possible to form a chemical bond between the oxygen atom of the carbonyl group and the metal atom (for example, Al atom) constituting the carrier (in FIG. 2 (a), it is chemically bonded to the Al atom). Only the carbonyl groups that are present. When such a coordination bond is formed, it is presumed that the complex is supported on the carrier in an excellent stability state due to the strong binding force. When such a rhodium carbonyl multinuclear complex is baked after being supported on a carrier, the bond between rhodium in the rhodium carbonyl multinuclear complex is easily maintained by the carbonyl group as a ligand. ) In the state in which rhodium in the rhodium carbonyl polynuclear complex is bonded to each other (for example, the state of a 4-atom cluster when the complex is tetranuclear, or the state of a 6-atom cluster when the complex is hexanuclear). As a carrier. In such a case, the ligand can be removed while sufficiently suppressing the aggregation of the complexes. Therefore, the rhodium clusters are supported on the carrier in a sufficiently dispersed state. Thus, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, clusters composed of a plurality of rhodium atoms are supported on the carrier in a state where the clusters are sufficiently dispersed. And since such clusters are heavier than rhodium atoms, they are difficult to move on the support, and even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, rhodium does not grow easily, so the catalytic activity is maintained. Inferred. Further, since the clusters are supported on the carrier in a sufficiently dispersed state, it is presumed that they have a sufficient amount of active sites and can exhibit a sufficient catalytic activity.

本発明によれば、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムの粒成長を十分に抑制することができて十分な触媒活性が維持される排ガス浄化用触媒、並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒の製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, an exhaust gas purifying catalyst capable of sufficiently suppressing rhodium grain growth and maintaining sufficient catalytic activity even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, and the catalyst are efficiently produced. It is possible to provide a method for producing an exhaust gas purifying catalyst that can be reliably produced.

本発明にかかるロジウムカルボニル多核錯体のうちの一つであるロジウムカルボニル六核錯体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the rhodium carbonyl hexanuclear complex which is one of the rhodium carbonyl polynuclear complexes concerning this invention. 図2(a)は本発明にかかるロジウムカルボニル多核錯体が担体と化学結合している状態を示す模式図であり、図2(b)は本発明にかかるロジウムカルボニル多核錯体を用いて担体にロジウムを原子状態で担持させた状態を示す模式図である。FIG. 2 (a) is a schematic diagram showing a state in which the rhodium carbonyl multinuclear complex according to the present invention is chemically bonded to the carrier, and FIG. 2 (b) shows the rhodium carbonyl multinuclear complex according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the state which carried | supported in an atomic state. 実施例1で用いたロジウム含有液におけるエレクトロスプレーイオン化質量分析のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of electrospray ionization mass spectrometry in a rhodium-containing liquid used in Example 1. FIG. 実施例1で得られた排ガス浄化用触媒の粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。2 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst powder obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。4 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst powder obtained in Example 2. FIG. 比較例1で得られた排ガス浄化用触媒の粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。3 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst powder obtained in Comparative Example 1. FIG. 実施例4及び比較例2で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を示すグラフである。It is a graph which shows the rhodium dispersion degree after the endurance test of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Example 4 and Comparative Example 2. 実施例5〜6及び比較例3で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を示すグラフである。It is a graph which shows the rhodium dispersion degree after the endurance test of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Examples 5-6 and Comparative Example 3. 実施例7〜8及び比較例4で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を示すグラフである。It is a graph which shows the rhodium dispersion degree after the endurance test of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Examples 7-8 and Comparative Example 4. 実施例5〜8及び比較例3〜4で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後の50%浄化温度を示すグラフである。It is a graph which shows the 50% purification temperature after the endurance test of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Examples 5-8 and Comparative Examples 3-4. 実施例4〜8及び比較例2〜4で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のNO浄化率を示すグラフである。It is a graph which shows NO purification rate after the endurance test of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Examples 4-8 and Comparative Examples 2-4.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、ロジウムカルボニル多核錯体を用いて前記担体に原子状態で担持されたロジウムとを備えることを特徴とするものである。   First, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier and rhodium supported in an atomic state on the carrier using a rhodium carbonyl polynuclear complex.

このような担体としては特に制限されず、排ガス浄化用の触媒に用いることが可能な公知の担体を適宜用いることができ、例えば、金属酸化物からなる担体を適宜用いることができる。このような担体に利用される金属酸化物としては、例えば、活性アルミナ、アルミナ−セリア−ジルコニア、セリア−ジルコニア、ジルコニア、ランタン安定化活性アルミナ等が挙げられ、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)及びバナジウム(V)の酸化物、これらの固溶体、並びにこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。また、このような金属酸化物の中でも、より高い触媒活性が得られるという観点から、CeO、ZrO、Y、TiO、Al、これらの固溶体、及びこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含有するものがより好ましい。 Such a carrier is not particularly limited, and a known carrier that can be used as a catalyst for exhaust gas purification can be appropriately used. For example, a carrier made of a metal oxide can be suitably used. Examples of the metal oxide used for such a carrier include activated alumina, alumina-ceria-zirconia, ceria-zirconia, zirconia, lanthanum stabilized activated alumina, and the like. Lanthanum (La), cerium (Ce) , Praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er) , Oxides of thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), yttrium (Y), zirconium (Zr), aluminum (Al), magnesium (Mg) and vanadium (V), solid solutions thereof, and these At least selected from the group consisting of complex oxides of Seed is preferred. Among such metal oxides, CeO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , solid solutions thereof, and composite oxides thereof are obtained from the viewpoint that higher catalytic activity can be obtained. What contains at least 1 type selected from the group which consists of a thing is more preferable.

また、このような担体の形状は特に制限されないが、十分な比表面積が得られるという観点から粉末状であることが好ましい。また、このような担体の比表面積は特に制限されないが、より高い触媒活性を得るという観点からは、30m/g以上であることがより好ましい。 In addition, the shape of such a carrier is not particularly limited, but is preferably a powder from the viewpoint of obtaining a sufficient specific surface area. Further, the specific surface area of such a carrier is not particularly limited, but is more preferably 30 m 2 / g or more from the viewpoint of obtaining higher catalytic activity.

また、前記ロジウムは、前記ロジウムカルボニル多核錯体を用いて担体に原子状態で担持されたものである。本発明においては、ロジウムが前記ロジウムカルボニル多核錯体を用いて原子状態で担体に担持されており、複数のロジウム原子からなるクラスターがクラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持される。そして、本発明においては、クラスターはロジウム原子と比較して重いために担体上を移動しにくくなるため、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムが粒成長しにくくなり、また、クラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持されたものとなるため、十分な量の活性点を有し、十分な触媒活性を発揮できる。このようなロジウムカルボニル多核錯体を用いたロジウムの担持状態は、後述する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を採用することにより達成できる。   The rhodium is supported on a carrier in an atomic state using the rhodium carbonyl polynuclear complex. In the present invention, rhodium is supported on the carrier in an atomic state using the rhodium carbonyl polynuclear complex, and clusters composed of a plurality of rhodium atoms are supported on the carrier in a state where the clusters are sufficiently dispersed. In the present invention, since the clusters are heavier than the rhodium atoms, it is difficult for them to move on the support. Therefore, even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, rhodium is less likely to grow. Since they are supported on the carrier in a sufficiently dispersed state, they have a sufficient amount of active sites and can exhibit a sufficient catalytic activity. The supported state of rhodium using such a rhodium carbonyl polynuclear complex can be achieved by employing the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention described later.

本発明にかかるロジウムカルボニル多核錯体は、一つの錯体の中に2以上のロジウム原子を有し且つロジウム原子にカルボニル基を有する配位子が配位結合したものである。錯体一分子中にロジウムが一原子である場合には、得られる触媒においてロジウムの粒成長を十分に抑制することができない。また、このようなロジウムカルボニル多核錯体においては、配位子としては少なくとも一つのカルボニル基を有する配位子を有していればよく、他の配位子を有していてもよい。このようなロジウムカルボニル多核錯体としては、例えば、下記一般式(1):
[Rh(CO)] ・・・(1)
で表される錯体を挙げられる。なお、前記一般式(1)で表される錯体は、錯体分子としてプラス(+)又はマイナス(−)にチャージされていてもよく、チャージされていなくともよい。また、錯体分子としてチャージされている場合には、その錯体の製造時、保存時、使用時等に用いられる溶媒により溶媒和(例えば前記製造時や使用時等の溶媒が水の場合には水和)されていてもよい。
The rhodium carbonyl polynuclear complex according to the present invention is a complex in which a ligand having two or more rhodium atoms and a carbonyl group on the rhodium atom is coordinated. When rhodium is one atom in one molecule of the complex, rhodium grain growth cannot be sufficiently suppressed in the obtained catalyst. Moreover, in such a rhodium carbonyl polynuclear complex, what is necessary is just to have the ligand which has at least 1 carbonyl group as a ligand, and you may have another ligand. As such a rhodium carbonyl polynuclear complex, for example, the following general formula (1):
[Rh x H y (CO) z ] (1)
The complex represented by these is mentioned. The complex represented by the general formula (1) may be charged as plus (+) or minus (−) as a complex molecule, or may not be charged. In addition, when charged as a complex molecule, it is solvated by a solvent used at the time of manufacture, storage, use, etc. of the complex (for example, water when the solvent at the time of manufacture or use is water). May be).

また、前記一般式(1)においては、xは2以上の整数を示す。また、得られる触媒における触媒活性及びロジウムの粒成長の更なる抑制という観点から、xが2〜17の範囲の整数であることがより好ましく、4〜6の範囲の整数であることが特に好ましい。また、yは0以上の整数を示す。さらに、zは1以上の整数を示すが、1〜32の範囲の整数であることがより好ましく、12〜16の範囲の整数であることが特に好ましい。   In the general formula (1), x represents an integer of 2 or more. Further, from the viewpoint of further suppressing the catalytic activity and rhodium grain growth in the obtained catalyst, x is more preferably an integer in the range of 2 to 17, and particularly preferably an integer in the range of 4 to 6. . Y represents an integer of 0 or more. Furthermore, although z shows an integer greater than or equal to 1, it is more preferable that it is an integer of the range of 1-32, and it is especially preferable that it is an integer of the range of 12-16.

このようなロジウムカルボニル多核錯体としては、例えば、組成式:[Rh(CO)12]で表されるロジウムカルボニル四核錯体、組成式:[Rh(CO)16]で表されるロジウムカルボニル六核錯体が挙げられる。また、このようなロジウムカルボニル多核錯体の合成方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用できる。さらに、このようなロジウムカルボニル多核錯体としては市販のものを用いてもよい。 Examples of such a rhodium carbonyl polynuclear complex include a rhodium carbonyl tetranuclear complex represented by a composition formula: [Rh 4 (CO) 12 ] and a rhodium carbonyl represented by a composition formula: [Rh 6 (CO) 16 ]. Examples include hexanuclear complexes. The method for synthesizing such a rhodium carbonyl polynuclear complex is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. Furthermore, as such a rhodium carbonyl polynuclear complex, a commercially available product may be used.

さらに、本発明においては、全ロジウム原子の50at%以上(より好ましくは70at%以上)が複数のロジウム原子からなるクラスターとして前記担体に担持されていることが好ましい。このような状態で担持されたロジウムの割合が前記範囲にあると、クラスター同士が十分に分散して担持された状態となるため、触媒の活性点の数が十分なものとなり、より高度な触媒活性が得られる傾向にある。また、複数のロジウム原子からなるクラスターとして存在するロジウムの割合が前記下限未満では、十分に高い触媒活性が得られなくなる傾向にある。また、本発明においては、複数のロジウム原子を有する前記ロジウムカルボニル多核錯体を用いて前記担体に担持されているため、前記クラスターは前記ロジウムカルボニル多核錯体の核数と等しい数のロジウム原子からなるものと推察される。本発明において、複数のロジウム原子からなるクラスターとして存在するロジウム原子の割合(at%)を求める方法は、排ガス浄化用触媒の担体上の縦12nm、横12nmの任意の領域を、収束レンズに球面収差補正装置を備えた走査透過電子顕微鏡(STEM)により測定し、得られたSTEM像に基づいてその領域中に存在する全ロジウムの原子数と、複数のロジウム原子からなるクラスターとして存在するロジウムの原子数とをそれぞれ求め、全ロジウムの原子数に対するそれらの原子数の比を算出することにより求める方法を採用する。なお、前記走査透過電子顕微鏡(STEM)としては、例えば日本電子製の商品名「JEM−2100F」を用いることができる。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that 50 at% or more (more preferably 70 at% or more) of all rhodium atoms are supported on the carrier as clusters composed of a plurality of rhodium atoms. If the ratio of rhodium supported in such a state is in the above range, the clusters are sufficiently dispersed and supported, so that the number of active sites of the catalyst is sufficient, and a more advanced catalyst. Activity tends to be obtained. Further, when the proportion of rhodium existing as a cluster composed of a plurality of rhodium atoms is less than the lower limit, a sufficiently high catalytic activity tends to be not obtained. In the present invention, since the rhodium carbonyl polynuclear complex having a plurality of rhodium atoms is supported on the carrier, the cluster is composed of rhodium atoms having the same number as the number of nuclei of the rhodium carbonyl multinuclear complex. It is guessed. In the present invention, a method for determining the ratio (at%) of rhodium atoms present as a cluster composed of a plurality of rhodium atoms is obtained by using an arbitrary region of 12 nm in length and 12 nm on the support of the exhaust gas purifying catalyst as a spherical surface on a converging lens Measured with a scanning transmission electron microscope (STEM) equipped with an aberration corrector, and based on the obtained STEM image, the total number of rhodium atoms present in the region and the rhodium existing as a cluster composed of a plurality of rhodium atoms. A method is adopted in which the number of atoms is determined and the ratio of the number of atoms to the total number of rhodium atoms is calculated. As the scanning transmission electron microscope (STEM), for example, a trade name “JEM-2100F” manufactured by JEOL Ltd. can be used.

また、本発明の排ガス浄化用触媒は、前記担体と、前記ロジウムカルボニル多核錯体を用いて担体に原子状態で担持されたロジウムとを備えていればよく、その形態は特に制限されず、例えば、前記触媒を基材に担持せしめたハニカム形状のモノリス触媒や、ペレット形状のペレット触媒の形態等としてもよい。ここで用いられる基材も特に制限されず、パティキュレートフィルタ基材(DPF基材)、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用することができる。また、このような基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材を好適に採用することができる。また、このような基材に前記触媒を担持せしめる方法も特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。なお、このような排ガス浄化用触媒においては、本発明の効果を損なわない範囲で排ガス浄化用触媒に用いることが可能な他の成分(例えばNOx吸蔵材等)を適宜担持せしめてもよい。   Further, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention may be provided with the carrier and rhodium supported in an atomic state on the carrier using the rhodium carbonyl polynuclear complex, and the form thereof is not particularly limited. It may be in the form of a honeycomb-shaped monolith catalyst in which the catalyst is supported on a substrate, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. The base material used here is not particularly limited, and a particulate filter base material (DPF base material), a monolithic base material, a pellet base material, a plate base material, and the like can be suitably employed. Also, the material of such a base material is not particularly limited, but a base material made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of a metal such as stainless steel including chrome and aluminum is preferably used. can do. Further, the method for supporting the catalyst on such a substrate is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. In such an exhaust gas purifying catalyst, other components (for example, NOx occlusion material) that can be used for the exhaust gas purifying catalyst may be appropriately supported within a range not impairing the effects of the present invention.

次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、ロジウムカルボニル多核錯体を含有するロジウム含有液を担体に接触させ、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめて、焼成することにより、前記担体に原子状態でロジウムが担持された排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする方法である。   Next, the manufacturing method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. That is, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a rhodium-containing liquid containing a rhodium carbonyl polynuclear complex is brought into contact with a carrier, the rhodium carbonyl polynuclear complex is supported on the carrier, and calcined. And obtaining an exhaust gas purifying catalyst in which rhodium is supported in an atomic state.

このようなロジウム含有液は、前述のロジウムカルボニル多核錯体を含有するものである。そして、本発明においては、このようなロジウムカルボニル多核錯体を用いることで、これを担体に担持せしめた際に、錯体と担体との間で配位結合を形成させることが可能となり、複数のロジウム原子からなるクラスターをクラスター同士は十分に分散された状態で担体に担持させることが可能となる。   Such a rhodium-containing liquid contains the aforementioned rhodium carbonyl polynuclear complex. In the present invention, by using such a rhodium carbonyl polynuclear complex, when this is supported on a carrier, it becomes possible to form a coordinate bond between the complex and the carrier. It becomes possible to support the cluster of atoms on the carrier in a state where the clusters are sufficiently dispersed.

また、前記ロジウム含有液の溶媒としては特に制限されず、ロジウムカルボニル多核錯体を溶解させることが可能なものを適宜用いることができるが、担体への選択吸着効率の観点から有機溶媒を用いることが好ましく、クロロホルム、ジエチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、エタノール、トルエン、ピリジンを用いることが特に好ましい。   The solvent for the rhodium-containing liquid is not particularly limited, and a solvent capable of dissolving the rhodium carbonyl polynuclear complex can be used as appropriate, but an organic solvent can be used from the viewpoint of selective adsorption efficiency on the carrier. It is particularly preferable to use chloroform, diethyl ether, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, toluene, or pyridine.

さらに、このようなロジウム含有液中のロジウム(金属)の含有比率としては特に制限されないが、金属換算で0.001〜1質量%となるようにすることが好ましい。このようなロジウムの比率が前記下限未満では、担体にロジウムカルボニル多核錯体を効率よく担持させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、選択吸着されにくく、ロジウムカルボニル多核錯体を均一に担持させることが困難となる傾向にある。なお、このようなロジウム含有液の調製方法は特に制限されず、例えば、前記ロジウムカルボニル多核錯体を前記溶媒中に溶解させることが可能な方法を適宜採用すればよい。   Further, the content ratio of rhodium (metal) in such a rhodium-containing liquid is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 1% by mass in terms of metal. If the ratio of rhodium is less than the lower limit, it tends to be difficult to efficiently support the rhodium carbonyl polynuclear complex on the support. On the other hand, if the upper limit is exceeded, selective adsorption is difficult, and the rhodium carbonyl polynuclear complex is reduced. It tends to be difficult to carry uniformly. The method for preparing such a rhodium-containing liquid is not particularly limited, and for example, a method capable of dissolving the rhodium carbonyl polynuclear complex in the solvent may be adopted as appropriate.

また、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前述のロジウム含有液を前記担体に接触させ、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめる。その方法としては特に制限されず、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持させることが可能な公知の方法を適宜採用することができ、例えば、前記ロジウム含有液中に前記担体を浸漬することにより前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめる方法を採用してもよい。また、前記ロジウム含有液中に前記担体を浸漬することにより前記担体の表面に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめる場合には、1〜10atmの圧力、前記ロジウム含有液の溶媒の凝固点以上で且つ沸点以下(より好ましくは室温程度)の温度の条件下で0.1〜24時間程度撹拌することが好ましい。前記担体の表面に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持させる際の圧力や温度の条件が前記下限未満では担持効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると余剰な撹拌と続けることにより製造コストが増加する傾向にある。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the rhodium-containing liquid is brought into contact with the carrier, and the rhodium carbonyl polynuclear complex is supported on the carrier. The method is not particularly limited, and a known method capable of supporting the rhodium carbonyl polynuclear complex on the carrier can be appropriately employed. For example, by immersing the carrier in the rhodium-containing liquid. A method of supporting the rhodium carbonyl polynuclear complex on the carrier may be adopted. When the rhodium carbonyl polynuclear complex is supported on the surface of the carrier by immersing the carrier in the rhodium-containing liquid, the pressure is 1 to 10 atm, the freezing point of the rhodium-containing liquid is higher than the freezing point. It is preferable to stir for about 0.1 to 24 hours under the following temperature conditions (more preferably about room temperature). If the pressure and temperature conditions for supporting the rhodium carbonyl polynuclear complex on the surface of the support are less than the lower limit, the supporting efficiency tends to decrease. Tend to increase.

また、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめた後に焼成する方法としては、200〜700℃(更に好ましくは300〜600℃)の温度条件で1〜5時間程度焼成する方法を採用することが好ましい。このような焼成温度及び時間が前記下限未満では、配位子を効率よく且つ十分に除去することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、担体にロジウムを担持させる際にロジウム原子が凝集し易くなる傾向にある。   In addition, as a method of firing after supporting the rhodium carbonyl polynuclear complex on the carrier, a method of firing for about 1 to 5 hours at a temperature of 200 to 700 ° C. (more preferably 300 to 600 ° C.) is adopted. Is preferred. When the firing temperature and time are less than the lower limit, it tends to be difficult to efficiently and sufficiently remove the ligand. On the other hand, when the upper limit is exceeded, rhodium is supported when rhodium is supported on the support. The atoms tend to aggregate.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、ロジウム前駆体としてロジウムカルボニル六核錯体であるヘキサデカカルボニル六ロジウム(Aldrich社製、組成式:[Rh(CO)16])51.8mgをクロロホルム1L中に溶解させてロジウム含有液を調製した後、前記ロジウム含有液中にEMS(組成式:MgAl、比表面積:100m/g)10gを加えて混合溶液(担持液)を得た。なお、前記ロジウム含有液について、エレクトロスプレーイオン化質量分析装置(ESIMS、Micro Mass社製)を使用して質量分析を行った。得られた結果を図3に示す。図3に示す結果からも明らかなように、前記ロジウム含有液中においてはロジウムカルボニル六核錯体として存在していることが確認された。
Example 1
First, as a rhodium precursor, 51.8 mg of hexadecacarbonyl hexarhodium which is a rhodium carbonyl hexanuclear complex (manufactured by Aldrich, composition formula: [Rh 6 (CO) 16 ]) is dissolved in 1 L of chloroform to prepare a rhodium-containing liquid. After the preparation, 10 g of EMS (compositional formula: MgAl 2 O 4 , specific surface area: 100 m 2 / g) was added to the rhodium-containing liquid to obtain a mixed solution (supporting liquid). The rhodium-containing liquid was subjected to mass spectrometry using an electrospray ionization mass spectrometer (ESIMS, manufactured by Micro Mass). The obtained results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 3, it was confirmed that the rhodium-containing liquid was present as a rhodium carbonyl hexanuclear complex.

次に、得られた混合溶液を、ホットスターラーを用いて約30℃の条件下において12時間撹拌した後、前記混合溶液中からろ過により粉体を取り出して、温度400℃で3時間大気中にて焼成することにより、γ−アルミナにロジウムが担持された排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析(高周波誘導結合プラズマ分析)し、その値を表1に示す。   Next, the obtained mixed solution is stirred for 12 hours under a condition of about 30 ° C. using a hot stirrer, and then the powder is taken out from the mixed solution by filtration, and placed in the atmosphere at 400 ° C. for 3 hours. Then, an exhaust gas purifying catalyst having rhodium supported on γ-alumina was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP (high frequency inductively coupled plasma analysis), and the value is shown in Table 1.

(実施例2)
EMSに代えてγ−アルミナ(住友化学株式会社製の「AKP−G0−01」)10gを用いた以外は実施例1と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 2)
An exhaust gas purifying catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10 g of γ-alumina (“AKP-G0-01” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used instead of EMS. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例3)
ロジウムカルボニル六核錯体に代えてロジウムカルボニル四核錯体であるドデカカルボニル四ロジウム(Aldrich社製、組成式:[Rh(CO)12])54.5mgを用いた以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 3)
Instead of the rhodium carbonyl hexanuclear complex, dodecacarbonyl tetrarhodium (Aldrich, composition formula: [Rh 4 (CO) 12 ]) 54.5 mg, which is a rhodium carbonyl tetranuclear complex, was used in the same manner as in Example 2. Thus, an exhaust gas purification catalyst was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例4)
ロジウムカルボニル六核錯体であるヘキサデカカルボニル六ロジウムの添加量を25.9mgとし、焼成温度を500℃とした以外は実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
Example 4
Exhaust gas purification catalyst was obtained in the same manner as in Example 2 except that the addition amount of hexadecacarbonyl hexarhodium, which is a rhodium carbonyl hexanuclear complex, was 25.9 mg and the calcination temperature was 500 ° C. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例5)
γ−アルミナに代えてAZL(組成:Al(200モル)/ZrO(95モル)/La(2.5モル)、比表面積:110m/g)10gを用いた以外は実施例4と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 5)
Except for using 10 g of AZL (composition: Al 2 O 3 (200 mol) / ZrO 2 (95 mol) / La 2 O 3 (2.5 mol), specific surface area: 110 m 2 / g) instead of γ-alumina. Obtained an exhaust gas purifying catalyst in the same manner as in Example 4. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例6)
ロジウムカルボニル六核錯体に代えてロジウムカルボニル四核錯体であるドデカカルボニル四ロジウム(Aldrich社製、組成式:[Rh(CO)12])27.25mgを用いた以外は実施例5と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 6)
Instead of rhodium carbonyl hexanuclear complex, dodecacarbonyl tetrarhodium which is a rhodium carbonyl tetranuclear complex (manufactured by Aldrich, composition formula: [Rh 4 (CO) 12 ]) 27.25 mg was used in the same manner as in Example 5. Thus, an exhaust gas purification catalyst was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例7)
γ−アルミナに代えてNd−AZL(組成:Nd(2質量%)/AZL(98質量%)、比表面積:105m/g)10gを用いた以外は実施例4と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 7)
The same as Example 4 except that 10 g of Nd-AZL (composition: Nd 2 O 3 (2% by mass) / AZL (98% by mass), specific surface area: 105 m 2 / g) was used instead of γ-alumina. An exhaust gas purification catalyst was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(実施例8)
ロジウムカルボニル六核錯体に代えてロジウムカルボニル四核錯体であるドデカカルボニル四ロジウム(Aldrich社製、組成式:[Rh(CO)12])27.25mgを用いた以外は実施例7と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Example 8)
Instead of rhodium carbonyl hexanuclear complex, dodecacarbonyl tetrarhodium (Aldrich, composition formula: [Rh 4 (CO) 12 ]) 27.25 mg, which is a rhodium carbonyl tetranuclear complex, was used in the same manner as in Example 7. Thus, an exhaust gas purification catalyst was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(比較例1)
先ず、ロジウム前駆体として硝酸ロジウム(組成式:Rh(NO)水溶液(田中貴金属製の「Rh−10H」、ロジウム含有率:2.75質量%)1.09gをイオン交換水1L中に溶解させて溶液を調製した後、前記溶液中にγ−アルミナ(住友化学株式会社製の「AKP−G0−01」)10gを加えて混合溶液を得た。次に、得られた混合溶液を、ホットスターラーを用いて約30℃の条件下において12時間撹拌した後、前記混合溶液中からろ過により粉体を取り出して、温度300℃で3時間大気中にて焼成することにより、γ−アルミナにロジウムが担持された比較のための排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Comparative Example 1)
First, 1.09 g of rhodium nitrate (composition formula: Rh 2 (NO 3 ) 3 ) aqueous solution (“Rh-10H” manufactured by Tanaka Kikinzoku, rhodium content: 2.75 mass%) as a rhodium precursor is added to 1 L of ion-exchanged water. After preparing the solution by dissolving in, 10 g of γ-alumina (“AKP-G0-01” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added to the solution to obtain a mixed solution. Next, the obtained mixed solution is stirred for 12 hours under a condition of about 30 ° C. using a hot stirrer, and then the powder is taken out from the mixed solution by filtration, and is then placed in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 3 hours. Then, an exhaust gas purifying catalyst for comparison in which rhodium was supported on γ-alumina was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(比較例2)
硝酸ロジウム水溶液の添加量を0.545gとし、焼成温度を500℃とした以外は比較例1と同様にしてγ−アルミナにロジウムが担持された比較のための排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Comparative Example 2)
An exhaust gas purifying catalyst for comparison in which rhodium was supported on γ-alumina was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of rhodium nitrate added was 0.545 g and the firing temperature was 500 ° C. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(比較例3)
γ−アルミナに代えてAZL(組成:Al(200モル)/ZrO(95モル)/La(2.5モル)、比表面積:110m/g)10gを用いた以外は比較例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Except for using 10 g of AZL (composition: Al 2 O 3 (200 mol) / ZrO 2 (95 mol) / La 2 O 3 (2.5 mol), specific surface area: 110 m 2 / g) instead of γ-alumina. Obtained an exhaust gas purification catalyst in the same manner as in Comparative Example 2. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

(比較例4)
γ−アルミナに代えてNd−AZL(組成:Nd(2質量%)/AZL(98質量%)、比表面積:105m/g)10gを用いた以外は比較例2と同様にして排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるロジウム担持量をICP分析し、その値を表1に示す。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Comparative Example 2, except that 10 g of Nd-AZL (composition: Nd 2 O 3 (2% by mass) / AZL (98% by mass), specific surface area: 105 m 2 / g) was used instead of γ-alumina. An exhaust gas purification catalyst was obtained. The amount of rhodium supported in the obtained exhaust gas purification catalyst was analyzed by ICP, and the value is shown in Table 1.

[実施例1〜8及び比較例1〜4で得られた排ガス浄化用触媒の性能の評価]
<球面収差補正装置付走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM)による測定>
実施例1〜2及び比較例1で得られた排ガス浄化用触媒の粉末の縦12nm、横12nmの領域を、それぞれ走査透過型電子顕微鏡(日本電子製の商品名「JEM−2100F」)により観測した。このような観測により得られた、実施例1〜2及び比較例1で得られた排ガス浄化用触媒のSTEM写真をそれぞれ図4(実施例1)、図5(実施例2)及び図6(比較例1)に示す。
[Evaluation of Performance of Exhaust Gas Purification Catalysts Obtained in Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4]
<Measurement by Scanning Transmission Electron Microscope (Cs-STEM) with Spherical Aberration Correction Device>
The 12-nm and 12-nm regions of the exhaust gas purifying catalyst powders obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were observed with a scanning transmission electron microscope (trade name “JEM-2100F” manufactured by JEOL). did. STEM photographs of the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 obtained by such observation are shown in FIG. 4 (Example 1), FIG. 5 (Example 2), and FIG. Shown in Comparative Example 1).

図4及び図5に示す結果からも明らかなように、ロジウムカルボニル六核錯体を用いて担体にロジウムを担持せしめた本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1〜2)においては、担体上に複数のロジウム原子からなるクラスターが分散されて担持されていることが確認された。また、図4及び図5に示す結果から、実施例1〜2で得られた排ガス浄化用触媒の担体に担持されたロジウムは、全ロジウム原子の70at%以上が6原子クラスターとして担持されていることが確認された(なお、図4及び図5中、丸で囲った領域には6原子クラスターとしてロジウムが存在している)。これに対して、図6に示す結果からも明らかなように、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例1)においては、ロジウム原子は単原子状に分散しているものもあるがクラスターとして担持されているものもあることが確認され、また、これらのクラスターの原子数は定まっておらず、例えば数十個のロジウム原子からなるクラスターも存在することが確認された(図6中、丸で囲った領域にはロジウム原子が集まってできた原子数の定まっていないクラスターが存在している)。このような結果から、ロジウムカルボニル多核錯体を用いてロジウムを前記担体に担持させることにより、ロジウム原子が十分に分散して均一に担持せしめ、しかも全ロジウム原子の70at%以上を複数のロジウム原子からなるクラスターとして担持せしめることが可能となることが確認された。   As is clear from the results shown in FIG. 4 and FIG. 5, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 1 and 2) in which rhodium is supported on a carrier using a rhodium carbonyl hexanuclear complex, the catalyst is not formed on the carrier. It was confirmed that clusters composed of a plurality of rhodium atoms were dispersed and supported. From the results shown in FIGS. 4 and 5, the rhodium supported on the carrier of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Examples 1 and 2 has 70 at% or more of all rhodium atoms supported as 6-atom clusters. (It is noted that, in FIGS. 4 and 5, rhodium is present as a 6-atom cluster in the circled region). On the other hand, as is clear from the results shown in FIG. 6, in the exhaust gas purifying catalyst for comparison (Comparative Example 1), rhodium atoms are dispersed in a monoatomic form, but as a cluster. It was confirmed that some of them were supported, and the number of atoms of these clusters was not fixed, for example, it was confirmed that there were also clusters composed of several tens of rhodium atoms (in FIG. 6, circles). In the region surrounded by, there are clusters of rhodium atoms with undefined number of atoms). From these results, by supporting rhodium on the support using a rhodium carbonyl polynuclear complex, the rhodium atoms are sufficiently dispersed and uniformly supported, and more than 70 at% of all rhodium atoms are formed from a plurality of rhodium atoms. It was confirmed that it can be supported as a cluster.

<耐久試験後のロジウム分散度の測定> 先ず、実施例2〜8及び比較例1〜4で得られた排ガス浄化用触媒に対して耐久試験を行った。すなわち、先ず、各排ガス浄化用触媒に対して、H(2容量%)、CO(10容量%)、HO(3容量%)及びN(残部)からなるリッチガスと、O(1容量%)、CO(10容量%)、HO(3容量%)及びN(残部)からなるリーンガスとを5分ずつ交互に50時間供給した。なお、このようなリッチガスとリーンガスは、温度1000℃の条件下、触媒2gあたりに500mL/minで通過するように供給し、触媒の耐久試験を実施した。 <Measurement of degree of rhodium dispersion after endurance test> First, an endurance test was performed on the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4. That is, first, for each exhaust gas purification catalyst, a rich gas composed of H 2 (2% by volume), CO 2 (10% by volume), H 2 O (3% by volume) and N 2 (remainder), and O 2 (1% by volume), CO 2 (10% by volume), H 2 O (3% by volume), and lean gas consisting of N 2 (remainder) were alternately supplied for 5 minutes each for 50 hours. The rich gas and the lean gas were supplied so as to pass at a rate of 500 mL / min per 2 g of the catalyst under the condition of a temperature of 1000 ° C., and the durability test of the catalyst was performed.

次に、前記耐久試験後の排ガス浄化用触媒(実施例2〜8及び比較例1〜4)のロジウム分散度を測定した。このようなロジウム分散度の測定にはCOパルス測定法を採用した。すなわち、先ず、耐久試験後の排ガス浄化用触媒を、O(100容量%)のガス雰囲気下、400℃まで40分で昇温した後、15分間保持する。次に、ガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更した後、400℃で40分間保持する。次いで、ガス雰囲気をH(100容量%)のガス雰囲気に変更した後、400℃で15分間保持し、その後、更に、ガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更して400℃で15分間保持し、He(100容量%)のガス雰囲気を保ったまま、50℃まで自然冷却した。その後、He(100容量%)のガス雰囲気下において、各排ガス浄化用触媒に対して、1.0μmol/pulseのCOを吸着が飽和するまでパルスした。そして、熱伝導検出器を用いて、パルスしたCOのうちの触媒に吸着されなかったCOの量を検出し、パルス回数と吸着が飽和した時のTCD面積からCOの吸着量を測定した。そして、得られたCO吸着量と、ロジウム(Rh)の担持量とから、下記式:[Rh分散度(%)]=([CO吸着量(mol)]/[Rh担持量(mol)])×100を計算して、ロジウム分散度を求めた。得られた結果を表1に示す。また、実施例4及び比較例2で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度、実施例5〜6及び比較例3で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度、並びに実施例7〜8及び比較例4で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度をそれぞれ図7、図8及び図9に示す。 Next, the rhodium dispersity of the exhaust gas purifying catalysts (Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) after the durability test was measured. The CO pulse measurement method was adopted for the measurement of such rhodium dispersity. That is, first, the exhaust gas purifying catalyst after the endurance test is heated to 400 ° C. in 40 minutes in a gas atmosphere of O 2 (100% by volume) and then held for 15 minutes. Next, after changing the gas atmosphere to a gas atmosphere of He (100% by volume), it is held at 400 ° C. for 40 minutes. Next, after changing the gas atmosphere to a gas atmosphere of H 2 (100% by volume), the gas atmosphere was maintained at 400 ° C. for 15 minutes, and then the gas atmosphere was changed to a gas atmosphere of He (100% by volume) to 400 ° C. And then naturally cooled to 50 ° C. while maintaining a He (100% by volume) gas atmosphere. Thereafter, in a gas atmosphere of He (100% by volume), 1.0 μmol / pulse CO was pulsed with respect to each exhaust gas purifying catalyst until adsorption was saturated. And the amount of CO which was not adsorbed by the catalyst among the pulsed CO was detected using a heat conduction detector, and the amount of CO adsorbed was measured from the number of pulses and the TCD area when the adsorption was saturated. Then, from the obtained CO adsorption amount and the rhodium (Rh) loading amount, the following formula: [Rh dispersity (%)] = ([CO adsorption amount (mol)] / [Rh loading amount (mol)] ) × 100 was calculated to determine the rhodium dispersity. The obtained results are shown in Table 1. Moreover, the rhodium dispersion after the endurance test of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 4 and Comparative Example 2, the rhodium dispersion after the endurance test of the exhaust gas purification catalyst obtained in Examples 5 to 6 and Comparative Example 3 FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 show the rhodium dispersion degree after the durability test of the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 7 to 8 and Comparative Example 4, respectively.

表1に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例2〜4)においては、耐久試験後においてもロジウム分散度が高く、高温雰囲気下に長時間曝された場合においても担体上のロジウムの粒成長が十分に抑制されていることが確認された。これに対し、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例1)においては、担体の種類及びロジウム担持量が比較例1と同じである実施例2で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、耐久試験後におけるロジウム分散度が低いことが確認された。また、図7に示すように、実施例4及び比較例2で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を比較すると、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例4)においては、担体の種類及びロジウム担持量が実施例4と同じである比較例2で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、耐久試験後におけるロジウム分散度が71%高くなることが確認された。さらに、図8に示すように、実施例6及び比較例3で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を比較すると、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例6)においては、担体の種類及びロジウム担持量が実施例6と同じである比較例3で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、耐久試験後におけるロジウム分散度が109%高くなることが確認された。また、図9に示すように、実施例8及び比較例3で得られた排ガス浄化用触媒の耐久試験後のロジウム分散度を比較すると、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例8)においては、担体の種類及びロジウム担持量が実施例8と同じである比較例4で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、耐久試験後におけるロジウム分散度が96%高くなることが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 2 to 4) has a high degree of rhodium dispersion even after an endurance test and is exposed to a high temperature atmosphere for a long time. Also, it was confirmed that the rhodium grain growth on the support was sufficiently suppressed. On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst for comparison (Comparative Example 1), compared with the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 2 in which the type of carrier and the amount of rhodium supported are the same as those in Comparative Example 1. It was confirmed that the rhodium dispersity after the durability test was low. Moreover, as shown in FIG. 7, when the rhodium dispersion degree after the durability test of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 4 and Comparative Example 2 is compared, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 4), It was confirmed that the degree of rhodium dispersion after the durability test was 71% higher than that of the exhaust gas-purifying catalyst obtained in Comparative Example 2 in which the type of carrier and the amount of rhodium supported were the same as in Example 4. Furthermore, as shown in FIG. 8, when the rhodium dispersion degree after the durability test of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 6 and Comparative Example 3 is compared, in the exhaust gas purification catalyst (Example 6) of the present invention, It was confirmed that the degree of rhodium dispersion after the durability test was increased by 109% as compared with the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Example 3 in which the type of carrier and the amount of rhodium supported were the same as in Example 6. Moreover, as shown in FIG. 9, when the rhodium dispersion degree after the durability test of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 8 and Comparative Example 3 is compared, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 8), It was confirmed that the degree of rhodium dispersion after the durability test was 96% higher than that of the exhaust gas-purifying catalyst obtained in Comparative Example 4 in which the type of carrier and the amount of rhodium supported were the same as in Example 8.

<耐久試験後のNO浄化率の評価>
前記耐久試験後の排ガス浄化用触媒(実施例4〜8及び比較例2〜4)のNO浄化率を評価した。すなわち、耐久試験後の排ガス浄化用触媒を試料として常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器製)に設置した。次に、CO(0.7容量%)、H(0.23容量%)、NO(0.12容量%)、C(0.16容量%)、C(0.64容量%)、CO(10容量%)、HO(3容量%)及びN(残部)からなるモデルガスを3500mL/minのガス流量で供給し、触媒入りガス温度が100℃となるように調整し、触媒入りガスのNO濃度を測定した。その後、触媒入りガス温度を15℃/minの昇温速度で500℃まで昇温しつつ、触媒出ガスのNO濃度を測定し、触媒入りガス及び触媒出ガスにおけるそれぞれの測定値の差からNO浄化率を算出した。
<Evaluation of NO purification rate after endurance test>
The NO purification rate of the exhaust gas purifying catalysts (Examples 4 to 8 and Comparative Examples 2 to 4) after the durability test was evaluated. That is, the exhaust gas purifying catalyst after the endurance test was used as a sample and installed in a normal pressure fixed bed flow type reactor (manufactured by Best Sokki). Then, CO (0.7 volume%), H 2 (0.23 volume%), NO (0.12 volume%), C 3 H 6 ( 0.16 volume%), C 2 (0.64 volume %), CO 2 (10% by volume), H 2 O (3% by volume), and N 2 (the balance) are supplied at a gas flow rate of 3500 mL / min so that the gas temperature with catalyst becomes 100 ° C. And the NO concentration of the catalyst-containing gas was measured. Then, while raising the temperature of the gas containing the catalyst to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 15 ° C./min, the NO concentration of the catalyst outgas is measured, and NO The purification rate was calculated.

そして、供給されたモデルガス中のNO浄化率がそれぞれ50%に到達する温度(NO50%浄化温度)を測定した。得られた結果を図10に示す。図10に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例5〜8)においては、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例3〜4)と比較して、50%浄化温度が低いことが確認された。   The temperature at which the NO purification rate in the supplied model gas reaches 50% (NO 50% purification temperature) was measured. The obtained result is shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 10, the exhaust gas purifying catalyst (Examples 5 to 8) of the present invention has 50 as compared with the exhaust gas purifying catalyst (Comparative Examples 3 to 4) for comparison. % Purification temperature was confirmed to be low.

また、温度400℃及び500℃におけるNO浄化率を測定した。得られた結果を図11に示す。図11に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例4〜8)においては、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例2〜4)と比較してNO浄化率が高く、十分な触媒活性を有していることが確認された。   Further, the NO purification rate at temperatures of 400 ° C. and 500 ° C. was measured. The obtained results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 11, in the exhaust gas purifying catalysts (Examples 4 to 8) of the present invention, NO purification is performed in comparison with the exhaust gas purifying catalysts (Comparative Examples 2 to 4) for comparison. The rate was high and it was confirmed that the catalyst had sufficient catalytic activity.

以上説明したように、本発明によれば、高温雰囲気下に長時間曝された場合においてもロジウムの粒成長を十分に抑制することができて十分な触媒活性が維持される排ガス浄化用触媒、並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒の製造方法を提供することが可能となる。このような本発明の排ガス浄化用触媒は、自動車から排出される排ガスを浄化するために用いる三元触媒等として利用することが可能である。   As described above, according to the present invention, an exhaust gas purifying catalyst capable of sufficiently suppressing rhodium grain growth and maintaining sufficient catalytic activity even when exposed to a high temperature atmosphere for a long time, In addition, it is possible to provide a method for producing an exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently and reliably producing the catalyst. Such an exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be used as a three-way catalyst used for purifying exhaust gas discharged from automobiles.

Claims (3)

担体と、ロジウムカルボニル多核錯体を用いて前記担体に原子状態で担持されたロジウムとを備えており、前記ロジウムの50at%以上が複数のロジウム原子からなるクラスターとして前記担体に担持されていることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 And carrier, by using a rhodium carbonyl multinuclear complex and a supported rhodium atomic state on the support, the Rukoto than 50at% of the rhodium is supported on the support as clusters of a plurality of rhodium atoms A catalyst for exhaust gas purification. 前記ロジウムカルボニル多核錯体が、下記一般式(1):
[Rh(CO)] ・・・(1)
[式(1)中、xは2以上の整数を示し、yは0以上の整数を示し、zは1以上の整数を示す。]
で表されるロジウムカルボニル多核錯体であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
The rhodium carbonyl polynuclear complex has the following general formula (1):
[Rh x H y (CO) z ] (1)
[In Formula (1), x represents an integer of 2 or more, y represents an integer of 0 or more, and z represents an integer of 1 or more. ]
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is a rhodium carbonyl multinuclear complex represented by the formula:
ロジウムカルボニル多核錯体及び溶媒としてのクロロホルムを含有するロジウム含有液を担体に接触させ、前記担体に前記ロジウムカルボニル多核錯体を担持せしめて、焼成することにより、前記担体に原子状態でロジウムが担持されており、前記ロジウムの50at%以上が複数のロジウム原子からなるクラスターとして前記担体に担持された排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。 The rhodium-containing liquid containing chloroform as a rhodium carbonyl multinuclear complex and a solvent into contact with a carrier, the rhodium carbonyl polynuclear complex allowed supported on the support, by firing, rhodium is supported in an atomic state on the support A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising obtaining an exhaust gas purifying catalyst supported on the carrier as a cluster in which 50 at% or more of the rhodium is composed of a plurality of rhodium atoms .
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