JP5299603B2 - Oxide complex precursor aqueous solution, oxide complex production method, oxide complex, exhaust gas purification catalyst including the oxide complex, and exhaust gas purification method using the exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化物複合体前駆体水溶液、酸化物複合体の製造方法、酸化物複合体、その酸化物複合体を備える排ガス浄化用触媒及びその排ガス浄化用触媒を用いた排ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an oxide complex precursor aqueous solution, a method for producing an oxide complex, an oxide complex, an exhaust gas purification catalyst including the oxide complex, and an exhaust gas purification method using the exhaust gas purification catalyst.
従来から、自動車等の排ガスに含まれる有害な窒素酸化物(NOx)を浄化するために、NOxの吸蔵及び/又は還元が可能な酸化物複合体が排ガス浄化触媒(NOx吸蔵還元型触媒)の材料として利用されてきた。そして、このような酸化物複合体としては、バリウムとセリウムの酸化物複合体が知られている。 Conventionally, in order to purify harmful nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas of automobiles and the like, an oxide complex capable of storing and / or reducing NOx has been used as an exhaust gas purification catalyst (NOx storage reduction type catalyst). It has been used as a material. As such an oxide composite, an oxide composite of barium and cerium is known.
例えば、特開2005−21878号公報(特許文献1)においては、バリウムとセリウムとを担持した担体を含む触媒が開示されている。更に、特許文献1においては、前記触媒の製造方法として、少なくともバリウム及びセリウムをイオンの状態で混合した水溶液により、バリウム及びセリウムを沈殿させずに担体に含浸し、焼成する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、バリウムとセリウムの酸化物複合体を担体に微細な状態で担持させることができなかった。また、前記水溶液中にセリウムをイオンの状態で混合するために酢酸セリウムを用いた場合には、酢酸セリウムの水に対する溶解度が水100gに対して20gと低いため酢酸セリウムを高濃度で含有させることができなかった(東京化学同人「化学大辞典」参照)。そのため、セリウムの担持量の高い触媒を製造する場合に前記水溶液を用いると担持工程やコストが増加するという問題があった。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-21878 (Patent Document 1) discloses a catalyst including a carrier supporting barium and cerium. Furthermore, Patent Document 1 discloses a method for producing the catalyst by impregnating a support with an aqueous solution in which at least barium and cerium are mixed in an ionic state without impregnating barium and cerium and calcining. . However, in the method for producing a catalyst as described in Patent Document 1, an oxide composite of barium and cerium cannot be supported in a fine state on a carrier. In addition, when cerium acetate is used to mix cerium in an ionic state in the aqueous solution, the solubility of cerium acetate in water is as low as 20 g with respect to 100 g of water, so that cerium acetate is contained in a high concentration. (See Tokyo Chemical Doujin "Chemical Dictionary"). For this reason, when the above aqueous solution is used in the production of a catalyst having a high cerium loading, there is a problem in that the loading process and cost increase.
また、特開2000−262897号公報(特許文献2)においては、MgO−Al2O3で表される第1複合酸化物と、TiO2−ZrO2で表わされる第2複合酸化物とよりなる担体と、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選択され少なくともナトリウム及びバリウムを含む前記担体に担持されたNOx吸蔵材と、前記担体に担持された貴金属とを含んでなる排ガス浄化用触媒が開示されている。しかしながら、特許文献2に記載のような排ガス浄化用触媒においては、耐熱性や硫黄被毒耐久性が必ずしも十分なものではなかった。
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、水溶液中に酸化物複合体の前駆体である金属元素を高濃度で且つ安定した状態で含有させることができ、十分に微細化された酸化物複合体を得ることが可能な酸化物複合体前駆体水溶液、それを用いた酸化物複合体の製造方法、並びに、それにより得られる酸化物複合体を提供することを目的とする。また、本発明は、上記本発明の酸化物複合体を備え、十分に高い耐熱性や硫黄被毒耐久性を有し、硫黄や高温に長期間晒された場合でも十分に優れた触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒、及びその排ガス浄化用触媒を用いた排ガス浄化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-described problems of the prior art, and can contain a metal element that is a precursor of an oxide composite in an aqueous solution at a high concentration and in a stable state. An object of the present invention is to provide an oxide complex precursor aqueous solution capable of obtaining a refined oxide complex, a method for producing an oxide complex using the oxide complex precursor, and an oxide complex obtained thereby. And Further, the present invention comprises the above oxide composite of the present invention, has sufficiently high heat resistance and sulfur poisoning durability, and has sufficiently excellent catalytic activity even when exposed to sulfur or high temperature for a long period of time. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst that can be exerted, and an exhaust gas purifying method using the exhaust gas purifying 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、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含有する第1の化合物と、希土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含有する第2の化合物とを用いて酸化物複合体を製造する際に用いる酸化物複合体前駆体水溶液に、前記第1及び第2の化合物とともに、多座配位子を有する第3の化合物と、アンモニアとを含有させることにより、水溶液中に前記第1及び第2の化合物を高濃度且つ安定した状態で含有させることができ、これを焼成することにより十分に微細化された酸化物複合体を得ることが可能となることを見出すとともに、担体と、前記担体に担持された前記酸化物複合体と、前記担体に担持された酸化還元能を有する金属とを含有する触媒によって、十分に高い耐熱性や硫黄被毒耐久性を有し、硫黄や高温に長期間晒された場合でも優れた触媒活性を発揮す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 found that a first compound containing at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, and a rare earth metal In the oxide complex precursor aqueous solution used when producing an oxide complex using a second compound containing at least one metal element selected from the group consisting of By containing the third compound having a polydentate ligand and ammonia together with the compound, the first and second compounds can be contained in an aqueous solution in a high concentration and in a stable state. It is found that it is possible to obtain a sufficiently refined oxide composite by firing, and the support, the oxide composite supported on the support, and the acid supported on the support. A catalyst containing a metal having a reducing ability has sufficiently high heat resistance and sulfur poisoning durability, and can exhibit excellent catalytic activity even when exposed to sulfur or high temperature for a long time. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液は、第一金属元素であるバリウムを含有する化合物である第1の化合物と、第二金属元素であるセリウムを含有する化合物であり且つ酢酸セリウムである第2の化合物と、多座配位子を有する第3の化合物と、アンモニアとを含むことを特徴とするものである。
That is, the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention is a compound containing a first compound that contains barium, which is the first metal element, and a compound containing cerium, which is the second metal element, and cerium acetate. It includes a certain second compound, a third compound having a polydentate ligand, and ammonia.
さらに、上記本発明にかかる第3の化合物としては、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、アジピン酸、酒石酸、マロン酸、フマル酸、アコニット酸、グルタル酸、エチレンジアミン四酢酸、乳酸、グリコール酸、グリセリン酸、サリチル酸、メバロン酸、エチレンジアミン、アセト酢酸エチル、マロン酸エステル、グリコール及びピナコールからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、クエン酸であることがより好ましい。 Further, the third compound according to the present invention includes citric acid, oxalic acid, succinic acid, maleic acid, malic acid, adipic acid, tartaric acid, malonic acid, fumaric acid, aconitic acid, glutaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, It is preferably at least one selected from the group consisting of lactic acid, glycolic acid, glyceric acid, salicylic acid, mevalonic acid, ethylenediamine, ethyl acetoacetate, malonic acid ester, glycol and pinacol, more preferably citric acid. .
また、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液においては、前記第3の化合物の含有量が、前記第2の化合物中に含有される第二金属元素の含有量に対してモル換算で2倍以上であることが好ましい。 In the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention, the content of the third compound is 2 in terms of mole with respect to the content of the second metal element contained in the second compound. It is preferable that it is twice or more.
また、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液においては、前記アンモニアの含有量が、前記第3の化合物の含有量に対してモル換算で2倍以上であることが好ましい。 Moreover, in the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention, it is preferable that the content of ammonia is twice or more in terms of mole relative to the content of the third compound.
また、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液においては、前記アンモニアの含有量が、0.4mol/L以上であることが好ましい。 In the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention, the ammonia content is preferably 0.4 mol / L or more.
さらに、本発明の酸化物複合体の製造方法は、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して酸化物複合体を得ることを特徴とする方法である。 Furthermore, the manufacturing method of the oxide composite of the present invention is a method characterized in that the oxide composite precursor aqueous solution of the present invention is fired to obtain an oxide composite.
また、本発明の酸化物複合体は、第一金属元素であるバリウムと、第二金属元素であるセリウムとを含有する酸化物複合体であって、
上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して得られたものであること、及び、
前記酸化物複合体の表面上の10nm角の20点以上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差が10%以下であること、
を特徴とするものである。
The oxide complexes of the present invention, barium is the first metallic element, an oxide complex containing cerium and a second metal element,
It is obtained by firing the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention, and
Of the first metal element relative to the sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element obtained from TEM-EDX analysis at 20 or more measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite. The standard deviation of the distribution of the ratio of peak areas ([peak area of the first metal element] / [sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) is 10% or less ,
It is characterized by.
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、前記担体に担持された上記本発明の酸化物複合体と、前記担体に担持された酸化還元能を有する金属とを備えることを特徴とするものである。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier, the oxide composite of the present invention carried on the carrier, and a metal having oxidation-reduction ability carried on the carrier. Is.
上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体が、アルミニウム、ジルコニウム、アルカリ土類金属及び希土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第三金属元素の酸化物を含有することが好ましく、組成式:MgAl2O4で表される金属酸化物を含有することがより好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the support preferably contains at least one oxide of a third metal element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, alkaline earth metals, and rare earth metals. It is more preferable to contain a metal oxide represented by the composition formula: MgAl 2 O 4 .
さらに、上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体が、チタン、ケイ素、鉄、マンガン及びタングステンからなる群から選択される第四金属元素の酸化物を更に含有することが好ましい。 Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is preferable that the carrier further contains an oxide of a fourth metal element selected from the group consisting of titanium, silicon, iron, manganese and tungsten.
また、本発明の排ガス浄化方法は、酸素過剰雰囲気下において、上記本発明の排ガス浄化用触媒に窒素酸化物を含む排ガスを接触せしめて排ガスを浄化することを特徴とする方法である。 The exhaust gas purification method of the present invention is a method characterized in that exhaust gas containing nitrogen oxides is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention to purify the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere.
なお、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液及び酸化物複合体の製造方法によって、上記目的が達成され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、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液においては、前記第1及び第2の化合物とともに、多座配位子を有する第3の化合物と、アンモニアとが含有されている。そのため、前記水溶液においては、前記第1の化合物と前記第2の化合物とが前記多座配位子を介して互いに相互作用し、近接した状態で保持される。また、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液においては、アンモニアが含有されていることから、前記第1の化合物と前記第2の化合物と前記多座配位子とが含有されている水溶液に沈殿が生じることなく、前記第1の化合物と前記第2の化合物とが高濃度で且つ安定した状態で保持される。そして、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成すると、配位子として存在する嵩高い多座配位子が酸化分解され、前記第1の化合物と前記第2の化合物とが十分に微細化された状態で複合化されるものと本発明者らは推察する。また、本発明の酸化物複合体は、前記酸化物複合体の表面上の10nm角の20点以上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差が10%以下である。そのため、本発明の酸化物複合体は、第一金属元素と第二金属元素とが十分に均一に混合されたものであり、担体に担持した場合に十分に高い触媒活性を示すことが可能となる。 The reason why the above object is achieved by the oxide complex precursor aqueous solution and the oxide complex production method of the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention contains the third compound having a polydentate ligand and ammonia together with the first and second compounds. Therefore, in the aqueous solution, the first compound and the second compound interact with each other via the polydentate ligand and are held in close proximity. In addition, since the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention contains ammonia, the aqueous solution containing the first compound, the second compound, and the multidentate ligand is used as an aqueous solution. The first compound and the second compound are maintained at a high concentration and in a stable state without causing precipitation. And when the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention is fired, the bulky multidentate ligand existing as a ligand is oxidatively decomposed, and the first compound and the second compound are sufficiently fine. The present inventors infer that they are combined in a converted state. In addition, the oxide composite of the present invention includes the peak area of the first metal element and the second metal element determined by TEM-EDX analysis at 20 or more measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite. Standard of the distribution of the ratio of the peak area of the first metal element to the sum of the peak area ([peak area of the first metal element] / [sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) The deviation is 10% or less. Therefore, the oxide composite of the present invention is a mixture in which the first metal element and the second metal element are sufficiently uniformly mixed, and can exhibit sufficiently high catalytic activity when supported on a support. Become.
また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に前記第一金属元素の酸化物と前記第二金属元素の酸化物とが均一に混合され且つ微細な状態で複合化された上記本発明の酸化物複合体が担持されている。このように微細で且つ十分に均一に混合された状態で酸化物複合体が担持されると、担体の塩基性が強くても酸化物複合体の硫酸塩は不安定化される。そのため、本発明においては、硫黄被毒による触媒活性の低下が十分に抑制される。また、塩基性の強い担体は、担持された金属酸化物成分をより強い塩基の状態に保つことができる。一般に、高温域におけるNOx浄化性能が塩基点量に比例することから、触媒に塩基性のより強い担体を用いた場合には、高温でのNOx吸蔵性能が向上する傾向にある。そして、本発明においては、塩基性の強い担体を用いても担持される酸化物複合体の硫黄被毒を十分に防止できることから、MgAl2O4を含むような塩基性の強い担体を好適に用いることが可能であり、より塩基性の強い担体を用いて、高温でのNOx吸蔵性能をより向上させることが可能であるものと本発明者らは推察する。なお、上記本発明の酸化物複合体の担体上での分散性は、塩基性がより高い担体を用いた場合により優れたものとなる傾向にある。従って、担体として、例えばMgAl2O4を含むような塩基性の強い担体を用いた場合には、酸化物複合体の分散性が特に優れ、硫黄被毒後においても、硫黄成分の脱離速度をより十分に速くすることが可能となるものと推察される。 Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the present invention wherein the oxide of the first metal element and the oxide of the second metal element are uniformly mixed in the carrier and complexed in a fine state. The oxide composite is supported. When the oxide composite is supported in such a finely and sufficiently uniformly mixed state, the sulfate of the oxide composite is destabilized even if the support is strongly basic. Therefore, in this invention, the fall of the catalyst activity by sulfur poisoning is fully suppressed. In addition, a strongly basic carrier can keep the supported metal oxide component in a stronger base state. In general, since the NOx purification performance in a high temperature range is proportional to the amount of base points, the use of a stronger basic carrier for the catalyst tends to improve the NOx storage performance at high temperatures. In the present invention, since a sulfur poisoning of the oxide complex supported can be sufficiently prevented even when a strong basic support is used, a strong basic support containing MgAl 2 O 4 is preferably used. The present inventors infer that the NOx occlusion performance at a high temperature can be further improved by using a more basic carrier. The dispersibility of the oxide composite of the present invention on the carrier tends to be more excellent when a carrier having higher basicity is used. Accordingly, when a strongly basic carrier such as MgAl 2 O 4 is used as the carrier, the dispersibility of the oxide complex is particularly excellent, and the desorption rate of the sulfur component even after sulfur poisoning. It is presumed that this can be made sufficiently faster.
本発明によれば、水溶液中に酸化物複合体の前駆体である金属元素を高濃度で且つ安定した状態で含有させることができ、十分に微細化された酸化物複合体を得ることが可能な酸化物複合体前駆体水溶液、それを用いた酸化物複合体の製造方法、並びに、それにより得られる酸化物複合体を提供することを目的とする。また、本発明は、上記本発明の酸化物複合体を備え、十分に高い耐熱性や硫黄被毒耐久性を有し、硫黄や高温に長期間晒された場合でも十分に優れた触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒及びその排ガス浄化用触媒を用いた排ガス浄化方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, a metal element that is a precursor of an oxide composite can be contained in an aqueous solution at a high concentration and in a stable state, and a sufficiently fine oxide composite can be obtained. An object is to provide an aqueous oxide complex precursor aqueous solution, a method for producing an oxide complex using the same, and an oxide complex obtained thereby. Further, the present invention comprises the above oxide composite of the present invention, has sufficiently high heat resistance and sulfur poisoning durability, and has sufficiently excellent catalytic activity even when exposed to sulfur or high temperature for a long period of time. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification catalyst that can be exhibited and an exhaust gas purification method using the exhaust gas purification catalyst.
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、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液について説明する。すなわち、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一金属元素を含有する第1の化合物と、希土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二金属元素を含有する第2の化合物と、多座配位子を有する第3の化合物と、アンモニアとを含むことを特徴とするものである。 First, the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention will be described. That is, the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention includes a first compound containing at least one first metal element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, and a group consisting of rare earth metals. And a second compound containing at least one second metal element selected from: a third compound having a polydentate ligand; and ammonia.
第1の化合物が含有する前記第一金属元素として選択され得るアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等が挙げられる。また、前記第一金属元素として選択され得るアルカリ土類金属としてはバリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等が挙げられる。また、第1の化合物としては、アルカリ金属又は前記アルカリ土類金属の水酸化物、酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられる。このような第1の化合物としては、高い塩基性を有し、酸化物を形成させた際に十分に高いNOx吸蔵能を発揮できるという観点から、バリウムを含有する化合物(硝酸バリウム、酢酸バリウム等)を用いることが好ましい。なお、このような第1の化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the alkali metal that can be selected as the first metal element contained in the first compound include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium. Examples of the alkaline earth metal that can be selected as the first metal element include barium, magnesium, calcium, and strontium. Examples of the first compound include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, acetates, carbonates, nitrates, and the like. As such a first compound, a compound containing barium (barium nitrate, barium acetate, etc.) has a high basicity and can exhibit a sufficiently high NOx occlusion ability when an oxide is formed. ) Is preferably used. In addition, you may use such 1st compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
また、第2の化合物が含有する前記第二金属元素として選択され得る希土類金属としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム等が挙げられる。また、第2の化合物としては、希土類金属の水酸化物、酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられる。このような第2の化合物としては、酸化物を形成させた際に比較的高比表面積を有するという観点から、セリウムを含有する化合物(酢酸セリウム、硝酸セリウム等)が好ましく、酢酸セリウムがより好ましい。なお、このような第2の化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the rare earth metal that can be selected as the second metal element contained in the second compound include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, and neodymium. Examples of the second compound include rare earth metal hydroxides, acetates, carbonates, nitrates, and the like. Such a second compound is preferably a compound containing cerium (cerium acetate, cerium nitrate, etc.), more preferably cerium acetate, from the viewpoint of having a relatively high specific surface area when an oxide is formed. . In addition, you may use such a 2nd compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
第3の化合物が有する多座配位子とは、2個以上の配位基で配位し得るものをいう。このような第3の化合物としては、クエン酸、シュウ酸等の多価カルボン酸類、グリコール、ピナコール等のジオール類、エチレンジアミン等のジアミン類、アセト酢酸エチル等の2つのカルボニル基を有するエステル類等が挙げられる。このような第3の化合物としては、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、アジピン酸、酒石酸、マロン酸、フマル酸、アコニット酸、グルタル酸、エチレンジアミン四酢酸、乳酸、グリコール酸、グリセリン酸、サリチル酸、メバロン酸、エチレンジアミン、アセト酢酸エチル、マロン酸エステル、グリコール及びピナコールが好ましく、中でも、ヒドロキシ基を併せ持つカルボン酸であるという観点から、クエン酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、グリコール酸、サリチル酸がより好ましく、嵩高く、より微細化された酸化物複合体を製造できるという観点から、クエン酸が特に好ましい。なお、このような第3の化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。 The multidentate ligand that the third compound has is a ligand that can coordinate with two or more coordination groups. Examples of the third compound include polyvalent carboxylic acids such as citric acid and oxalic acid, diols such as glycol and pinacol, diamines such as ethylenediamine, and esters having two carbonyl groups such as ethyl acetoacetate. Is mentioned. Such third compounds include citric acid, oxalic acid, succinic acid, maleic acid, malic acid, adipic acid, tartaric acid, malonic acid, fumaric acid, aconitic acid, glutaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, lactic acid, glycolic acid. , Glyceric acid, salicylic acid, mevalonic acid, ethylenediamine, ethyl acetoacetate, malonic acid ester, glycol and pinacol are preferred, and among them, citric acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, glycol from the viewpoint of being a carboxylic acid having a hydroxy group. Acid and salicylic acid are more preferable, and citric acid is particularly preferable from the viewpoint that a bulky and finer oxide complex can be produced. In addition, you may use such 3rd compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
また、本発明において、第1の化合物と、第2の化合物と、第3の化合物と、前記アンモニアとを含有させる溶媒は、水(好ましくはイオン交換水及び蒸留水等の純水)である。 In the present invention, the solvent containing the first compound, the second compound, the third compound, and the ammonia is water (preferably pure water such as ion-exchanged water and distilled water). .
また、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液における第1の化合物の含有量としては、0.05mol/L以上であることが好ましく、0.2mol/L〜2.0mol/Lであることがより好ましい。また、第2の化合物の含有量としては、0.05mol/L以上であることが好ましく、0.2mol/L〜1.0mol/Lであることがより好ましい。このような第1及び第2の化合物の含有量が前記下限未満では、第1及び第2の化合物の濃度が低すぎて製造効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第1及び第2の化合物の濃度が高くなりすぎて焼成した際に均一に反応が起こらず、酸化物複合体を均一に製造できなくなる傾向にある。 The content of the first compound in the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention is preferably 0.05 mol / L or more, and preferably 0.2 mol / L to 2.0 mol / L. More preferred. Moreover, as content of a 2nd compound, it is preferable that it is 0.05 mol / L or more, and it is more preferable that it is 0.2 mol / L-1.0 mol / L. When the content of the first and second compounds is less than the lower limit, the concentrations of the first and second compounds tend to be too low and the production efficiency tends to decrease. When the concentrations of the first and second compounds become too high, the reaction does not occur uniformly when baked, and the oxide composite tends to be unable to be produced uniformly.
また、このような第2の化合物中の第二金属元素の含有量としては、第1の化合物中の第一金属元素の含有量に対してモル換算で0.2〜5倍となるようにすることが好ましい。第一及び第二金属元素の含有割合が前記割合となるようにして第1の化合物と第2の化合物とを含有させることで、得られる酸化物複合体に、より高度なNOx吸蔵能を発揮させることが可能となる。また、第2の化合物中の第二金属元素の含有量が第1の化合物中の第一金属元素の含有量に対してモル比で0.2倍未満では、第1の化合物の単独相が多くなり、得られる酸化物複合体の割合が低下し、効果が小さくなる傾向にあり、他方、5倍を超えると、第2の化合物の単独相が多くなり、同様に得られる酸化物複合体の割合が低下する傾向にある。 Moreover, as content of the 2nd metal element in such a 2nd compound, it is 0.2-5 times in molar conversion with respect to content of the 1st metal element in a 1st compound. It is preferable to do. By including the first compound and the second compound so that the content ratio of the first and second metal elements is the above ratio, the obtained oxide composite exhibits a higher NOx storage capacity. It becomes possible to make it. Further, when the content of the second metal element in the second compound is less than 0.2 times in molar ratio with respect to the content of the first metal element in the first compound, the single phase of the first compound is The ratio of the resulting oxide composite decreases and the effect tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 5 times, the single phase of the second compound increases, and the oxide composite obtained in the same manner The ratio tends to decrease.
さらに、第3の化合物の含有量としては、0.15mol/L以上であることが好ましく、0.7mol/L〜2.0mol/Lであることがより好ましい。このような第3の化合物の含有量が前記下限未満では、第1の化合物及び第2の化合物に対する多座配位子の含有量が少なくなるため、水溶液中において、第1の化合物及び第2の化合物を近接した状態で保持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、第1の化合物及び第2の化合物の濃度が低下することで担持効率が低下する傾向にある。 Furthermore, the content of the third compound is preferably 0.15 mol / L or more, and more preferably 0.7 mol / L to 2.0 mol / L. When the content of the third compound is less than the lower limit, the content of the polydentate ligand with respect to the first compound and the second compound is decreased. Therefore, in the aqueous solution, the first compound and the second compound are contained. It tends to be difficult to hold the compound in a close state. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the concentration of the first compound and the second compound tends to decrease, and the supporting efficiency tends to decrease. .
また、このような第3の化合物の含有量としては、前記第2の化合物中に含有される金属元素の含有量に対してモル換算で2倍以上(より好ましくは2.5〜10倍)であることが好ましい。第3の化合物の含有量が前記第2の化合物中に含有される金属元素の含有量に対してモル換算で2倍未満であると、水溶液中において第2の化合物との錯体の形成が困難となり、第1の化合物及び第2の化合物を近接した状態で保持することが困難となり、酸化物複合体の製造が困難となる傾向にある。 Moreover, as content of such a 3rd compound, it is 2 times or more (more preferably 2.5 to 10 times) in molar conversion with respect to content of the metal element contained in a said 2nd compound. It is preferable that When the content of the third compound is less than twice the molar content of the metal element contained in the second compound, it is difficult to form a complex with the second compound in an aqueous solution. Therefore, it becomes difficult to hold the first compound and the second compound in a close state, and the production of the oxide composite tends to be difficult.
また、前記アンモニアの含有量としては、0.4mol/L以上であることが好ましく、2.0mol/L〜10mol/Lであることが更に好ましい。このようなアンモニアの含有量が前記下限未満では、得られる水溶液に沈殿が生じる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第1の化合物及び第2の化合物の濃度が低下することで担持効率が低下する傾向にある。 In addition, the ammonia content is preferably 0.4 mol / L or more, and more preferably 2.0 mol / L to 10 mol / L. When the ammonia content is less than the lower limit, precipitation tends to occur in the resulting aqueous solution. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the concentration of the first compound and the second compound is decreased, thereby supporting efficiency. Tend to decrease.
さらに、前記アンモニアの含有量としては、前記第3の化合物の含有量に対してモル換算で2倍以上(より好ましくは2.8〜5倍)であることが好ましい。アンモニアの含有量が前記第3の化合物の含有量に対してモル換算で2倍未満では、第1の化合物及び第2の化合物を安定した状態で含有させることが困難となり、沈殿が生じ易くなる傾向にある。 Furthermore, the ammonia content is preferably 2 times or more (more preferably 2.8 to 5 times) in terms of mole relative to the content of the third compound. If the ammonia content is less than twice the molar content of the third compound, it is difficult to contain the first compound and the second compound in a stable state, and precipitation tends to occur. There is a tendency.
また、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を製造するための方法としては、第1の化合物と、第2の化合物と、第3の化合物と、アンモニアとを水に溶解させることが可能な方法であればよく、特に制限されない。このような本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を製造するための好適な方法としては、例えば、第3の化合物を水に溶解させた後に第2の化合物を添加して沈殿物を生じせしめ、その後、アンモニアを添加して、前記沈殿物を再度溶解させた後、この溶液に、第一の化合物を更に加えて撹拌し、沈殿物を生じせしめた後に再度溶解させて酸化物複合体前駆体水溶液を製造する方法が挙げられる。また、第3の化合物とアンモニアとを予め化合したアンモニウム塩(例えばクエン酸アンモニウム等)を用いて、酸化物複合体前駆体水溶液を製造してもよい。 In addition, as a method for producing the aqueous oxide complex precursor solution of the present invention, the first compound, the second compound, the third compound, and ammonia can be dissolved in water. The method is not particularly limited. As a suitable method for producing such an oxide complex precursor aqueous solution of the present invention, for example, a third compound is dissolved in water, and then the second compound is added to form a precipitate. Then, ammonia is added to dissolve the precipitate again, and then the first compound is further added to the solution and stirred. After the precipitate is formed, the oxide complex precursor is dissolved again. The method of manufacturing body aqueous solution is mentioned. Alternatively, an oxide complex precursor aqueous solution may be manufactured using an ammonium salt (for example, ammonium citrate) obtained by combining a third compound and ammonia in advance.
以上、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液について説明したが、以下において、本発明の酸化物複合体の製造方法について説明する。 The oxide complex precursor aqueous solution of the present invention has been described above. Hereinafter, the method for producing the oxide complex of the present invention will be described.
本発明の酸化物複合体の製造方法は、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して酸化物複合体を製造する方法である。 The method for producing an oxide complex of the present invention is a method for producing an oxide complex by firing the aqueous oxide complex precursor solution of the present invention.
このような焼成の条件は、特に制限されないが、例えば、大気中において、300℃〜600℃の温度範囲で加熱することが好ましく、300℃〜500℃の温度条件で加熱することがより好ましい。また、加熱時間としては、加熱温度によって異なるものであるため一概には言えないが、1〜3時間程度とすることができる。 Such firing conditions are not particularly limited, but for example, heating in the air is preferably performed in a temperature range of 300 ° C. to 600 ° C., and more preferably heating is performed in a temperature condition of 300 ° C. to 500 ° C. Further, the heating time varies depending on the heating temperature and cannot be generally described, but it can be set to about 1 to 3 hours.
このような焼成条件で上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成することで酸化物複合体を製造することができる。そして、このようにして得られた酸化物複合体は、その酸化物複合体の表面上の10nm角の20点以上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差が10%以下となる。すなわち、前記第1の化合物と前記第2の化合物とが近接した状態で保持されている本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を用い、これを焼成して得られる酸化物複合体は、第一金属元素と第二金属元素が十分に均一に混合され且つ十分に微細化されたものとなる。そのため、得られる酸化物複合体は、十分に高いNOx吸蔵性能を発揮でき、これにNOxを接触させることによって十分な量のNOxを効率よく吸蔵させることができるものとなる。 An oxide composite can be produced by firing the aqueous oxide composite precursor solution of the present invention under such firing conditions. The oxide composite thus obtained has the peak area of the first metal element determined by TEM-EDX analysis at 20 or more measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite. Ratio of the peak area of the first metal element to the sum of the peak areas of the two metal elements ([peak area of the first metal element] / [sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) The standard deviation of the distribution is 10% or less. That is, using the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention in which the first compound and the second compound are held in proximity to each other, the oxide complex obtained by firing the oxide complex is The one metal element and the second metal element are sufficiently uniformly mixed and sufficiently refined. Therefore, the obtained oxide composite can exhibit sufficiently high NOx occlusion performance, and a sufficient amount of NOx can be efficiently occluded by bringing NOx into contact therewith.
以上、本発明の酸化物複合体の製造方法について説明したが、次に、本発明の酸化物複合体について説明する。 As mentioned above, although the manufacturing method of the oxide composite of this invention was demonstrated, next, the oxide composite of this invention is demonstrated.
本発明の酸化物複合体は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の第一金属元素と、希土類金属からなる群より選ばれる少なくともの1種の第二金属元素とを含有する酸化物複合体であって、
前記酸化物複合体の表面上の10nm角の20点以上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差が10%以下であることを特徴とするものである。
The oxide composite of the present invention includes at least one first metal element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, and at least one second metal element selected from the group consisting of rare earth metals. An oxide composite containing
Of the first metal element relative to the sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element obtained from TEM-EDX analysis at 20 or more measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite. The standard deviation of the distribution of the ratio of the peak areas ([peak area of the first metal element] / [sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) is 10% or less. To do.
本発明にかかる第一金属元素として選択され得るアルカリ金属及びアルカリ土類金属、並びに、本発明にかかる第二金属元素として選択され得る希土類金属は、上述の本発明の酸化物複合体水溶液において説明した第一金属元素及び第二金属元素と同様のものである。なお、このような第一金属元素としては、高い塩基性を有し、酸化物を形成させた際に十分に高いNOx吸蔵能を発揮できるという観点から、バリウムが好ましく、第二金属元素としては、酸化物を形成させた際に比較的高比表面積を有するという観点から、セリウムが好ましい。 The alkali metal and alkaline earth metal that can be selected as the first metal element according to the present invention, and the rare earth metal that can be selected as the second metal element according to the present invention are described in the above-described aqueous oxide composite solution of the present invention. The same as the first metal element and the second metal element. In addition, as such a first metal element, barium is preferable from the viewpoint of having a high basicity and capable of exhibiting a sufficiently high NOx occlusion ability when an oxide is formed. As the second metal element, From the viewpoint of having a relatively high specific surface area when the oxide is formed, cerium is preferable.
また、このような酸化物複合体中に含有される第一金属元素と第二金属元素の組み合わせは特に制限されないが、NOx吸蔵材として用いるという観点からは、Ba(第一金属元素)と、Ce(第二金属元素)とを組み合わせて用いることが好ましく、SOx吸蔵材として用いるという観点からは、Ba又はMg(第一金属元素)と、Ce又はY(第二金属元素)とを組み合わせて用いることが好ましい。 Further, the combination of the first metal element and the second metal element contained in such an oxide composite is not particularly limited, but from the viewpoint of using it as a NOx storage material, Ba (first metal element), It is preferable to use a combination of Ce (second metal element), and from the viewpoint of use as a SOx storage material, Ba or Mg (first metal element) and Ce or Y (second metal element) are combined. It is preferable to use it.
本発明において採用するTEM−EDX分析においては、測定装置として、従来公知の透過型電子顕微鏡(TEM)に、従来公知のエネルギー分散型X線分光器(EDX分析装置)を装備したTEM−EDX装置を用いることができる。このようなTEM−EDX分析においては、先ず、TEM−EDX装置を用いて、前記酸化物複合体の表面上の任意の領域内において、10nm角の測定点内のエネルギー分散型の蛍光X線スペクトルを求める。次に、得られたエネルギー分散型の蛍光X線スペクトルから、第一の金属元素に由来するピークの面積と、第二の金属元素に由来するピークの面積を求め、第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比(面積比)を求める。なお、このようなピーク面積比は、式:
[ピーク面積比(%)]=([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])×100
を計算することにより算出できる。また、ここにいう「ピーク」とは、前記スペクトルのベースラインからピークトップまでの高さの強度差が1cts以上のものをいう。また、このようなピークは、例えば、金属元素がバリウムである場合にはエネルギーが4.5KeVの位置(BaLα線)に現れ、金属元素がセリウムの場合には、4.8KeVの位置(CeLα線)に現れる。
In the TEM-EDX analysis employed in the present invention, a TEM-EDX apparatus in which a conventionally known transmission electron microscope (TEM) is equipped with a conventionally known energy dispersive X-ray spectrometer (EDX analyzer) as a measuring apparatus. Can be used. In such a TEM-EDX analysis, first, using a TEM-EDX apparatus, in an arbitrary region on the surface of the oxide composite, an energy dispersive X-ray fluorescence spectrum in a 10 nm square measurement point. Ask for. Next, from the obtained energy dispersive X-ray fluorescence spectrum, the peak area derived from the first metal element and the peak area derived from the second metal element are obtained, and the peak area of the first metal element is obtained. The ratio (area ratio) of the peak area of the first metal element to the sum of the peak area of the second metal element and the sum of the peak area of the second metal element is determined. In addition, such a peak area ratio is represented by the formula:
[Peak area ratio (%)] = ([Peak area of the first metal element] / [Sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) × 100
Can be calculated by calculating. Further, the “peak” referred to here is one having a height difference of 1 cts or more from the baseline of the spectrum to the peak top. Further, such a peak appears at a position (BaLα line) where the energy is 4.5 KeV when the metal element is barium, for example, and a position (CeLα line) when the metal element is cerium. ).
また、このようなピーク面積比の分布の標準偏差は、任意の20点以上の測定点においてTEM−EDX分析を行って、各測定点における上記ピーク面積比を求め、得られたピーク面積比の値に基づいて、ピーク面積比の分布の標準偏差(%)を算出することにより求めることができる。本発明の酸化物複合体においては、このようなピーク面積比の標準偏差が10%以下(より好ましくは9%以下)である。このような標準偏差が10%を超えた酸化物複合体は、第一金属元素と、第二金属元素とが十分に均一に混合したものとはならず、硫黄被毒を十分に抑制することができないとともに、硫黄被毒後に再生処理を施した場合に硫黄成分の脱離速度が十分なものとはならない。 In addition, the standard deviation of the distribution of the peak area ratio is determined by performing a TEM-EDX analysis at any 20 or more measurement points to obtain the above peak area ratio at each measurement point. Based on the value, it can be obtained by calculating a standard deviation (%) of the distribution of the peak area ratio. In the oxide composite of the present invention, the standard deviation of such peak area ratio is 10% or less (more preferably 9% or less). Such an oxide composite having a standard deviation of more than 10% is not a sufficiently uniform mixture of the first metal element and the second metal element, and sufficiently suppresses sulfur poisoning. In addition, when the regeneration treatment is performed after sulfur poisoning, the desorption rate of the sulfur component is not sufficient.
このようなピーク面積比の分布の標準偏差が10%以下の酸化物複合体をより確実に得る方法としては、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して酸化物複合体を得る方法を挙げることができる。従って、本発明の酸化物複合体としては、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して得られたものであることが好ましい。このような酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して得られた酸化物複合体は、酸化物複合体前駆体水溶液中において第一金属元素を含有する前記第1の化合物と第二金属元素を含有する前記第2の化合物とが高濃度で且つ安定した状態で保持されているため、第一金属元素と第二金属元素が十分に均一に混合され且つ微細化されたものである。なお、このような焼成の際の条件等は、上記本発明の酸化物複合体の製造方法において説明した焼成の際の条件等と同様である。 As a method for more reliably obtaining an oxide composite having a standard deviation of the peak area ratio distribution of 10% or less, the oxide composite precursor aqueous solution of the present invention is fired to obtain an oxide composite. A method can be mentioned. Therefore, the oxide composite of the present invention is preferably obtained by firing the aqueous oxide composite precursor solution of the present invention. An oxide complex obtained by firing such an oxide complex precursor aqueous solution contains the first compound and the second metal element containing the first metal element in the oxide complex precursor aqueous solution. Since the second compound to be contained is held at a high concentration and in a stable state, the first metal element and the second metal element are sufficiently uniformly mixed and refined. In addition, the conditions at the time of such baking are the same as the conditions at the time of baking demonstrated in the manufacturing method of the oxide composite of the said invention.
また、このような酸化物複合体の形状は特に制限されず、粉末状、ペレット状等の形状としてもよい。また、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を担体に担持させた後、焼成して、酸化物複合体を担体に担持させてもよい。 Further, the shape of such an oxide composite is not particularly limited, and may be a powder shape, a pellet shape, or the like. Alternatively, the oxide composite precursor aqueous solution of the present invention may be supported on a carrier and then baked to support the oxide composite on the support.
また、このような酸化物複合体が粉末状のものである場合には、粉末状の酸化物複合体粒子の平均粒子径が0.1〜20μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。このような平均粒子径が前記下限未満では、取り扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると反応ガスとの接触性が低下し、NOxやSOxの吸蔵性能が低下する傾向にある。なお、このような平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を行い、任意の100個の粒子の粒径分布をとることにより求めることができる。 Moreover, when such an oxide composite is in a powder form, the average particle diameter of the powdered oxide composite particles is preferably 0.1 to 20 μm, and preferably 1 to 10 μm. Is more preferable. When the average particle size is less than the lower limit, handling tends to be difficult. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the contact property with the reaction gas is lowered, and the NOx and SOx occlusion performance tends to be lowered. . In addition, such an average particle diameter can be calculated | required by observing with a scanning electron microscope (SEM), and taking the particle size distribution of arbitrary 100 particles.
さらに、このような酸化物複合体が粉末状である場合には、比表面積は5〜200m2/gであることが好ましい。このような比表面積が前記下限未満では、反応に有効な表面サイト数が不足する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱安定性が低下し、比表面積低下が大きくなる傾向にある。 Furthermore, when such an oxide composite is in powder form, the specific surface area is preferably 5 to 200 m 2 / g. When such a specific surface area is less than the lower limit, the number of surface sites effective for the reaction tends to be insufficient. On the other hand, when the upper limit is exceeded, thermal stability is lowered and the specific surface area tends to be lowered.
なお、このような酸化物複合体は、排ガス浄化触媒の材料(例えばNOx吸蔵材やSOx吸蔵材等)として好適に用いることができる。例えば、前記酸化物複合体をバリウム(第一金属元素)とセリウム(第二金属元素)との酸化物複合体とした場合においては、前記酸化物複合体を自動車等の排ガスと接触させた場合に、排ガス中のNOxをBa(NO3)2として吸蔵し、除去して排ガスを浄化できる。また、このような酸化物複合体は、硫黄被毒耐久性にも優れているとともに硫黄被毒回復性に優れるため、自動車等の排ガスのような酸化硫黄を含有するガスを浄化するために用いた場合に、長期にわたって十分に高いNOx吸蔵性能を発揮することができる。 Such an oxide composite can be suitably used as a material for an exhaust gas purification catalyst (for example, NOx storage material, SOx storage material, etc.). For example, in the case where the oxide composite is an oxide composite of barium (first metal element) and cerium (second metal element), the oxide composite is brought into contact with exhaust gas such as an automobile. Furthermore, NOx in the exhaust gas can be occluded as Ba (NO 3 ) 2 and removed to purify the exhaust gas. In addition, such oxide composites are excellent in sulfur poisoning durability and have excellent sulfur poisoning recovery properties, and are therefore used for purifying sulfur-containing gases such as exhaust gases from automobiles. In such a case, a sufficiently high NOx storage performance can be exhibited over a long period of time.
以上、本発明の酸化物複合体について説明したが、次に、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。 The oxide composite of the present invention has been described above. Next, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described.
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、前記担体に担持された上記本発明の酸化物複合体と、前記担体に担持された酸化還元能を有する金属とを備えることを特徴とするものである。 An exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a support, the oxide composite of the present invention supported on the support, and a metal having oxidation-reduction ability supported on the support. is there.
このような担体としては特に制限されないが、前記酸化物複合体をより高度に分散した状態で担持することができることから、塩基性の担体であることが好ましく、アルミニウム、ジルコニウム、アルカリ土類金属及び希土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第三金属元素の酸化物を含有する担体がより好ましい。このような塩基性の担体を用いることにより、酸化物複合体中の第一金属元素と担体とが反応して酸化物複合体が分解することを十分に抑制することが可能となり、十分に高い触媒活性を維持できる傾向にある。 Such a carrier is not particularly limited, but is preferably a basic carrier because the oxide composite can be supported in a highly dispersed state, and is preferably an aluminum, zirconium, alkaline earth metal and A support containing an oxide of at least one third metal element selected from the group consisting of rare earth metals is more preferable. By using such a basic support, it is possible to sufficiently suppress the decomposition of the oxide composite due to the reaction between the first metal element in the oxide composite and the support, which is sufficiently high. The catalyst activity tends to be maintained.
このような第三金属元素として選択され得るアルカリ土類金属元素としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)が挙げられ、中でも、担体の塩基性がより高いものとなり、酸化物複合体の分散性がより向上するという観点並びに貴金属及びその酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点から、Mg、Ca、Baを用いることが好ましく、Mgを用いることが特に好ましい。また、希土類元素としては、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Ga)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が挙げられ、中でも、貴金属及びその酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点から、La、Ce、Nd、Pr、Y、Scが好ましく、La、Ce、Y、Ndがより好ましい。このような電気陰性度の低い希土類元素及びアルカリ土類金属元素は、貴金属や前記酸化物複合体との相互作用が強いため、貴金属の蒸散やシンタリングを抑制するとともに、活性点である貴金属の劣化を十分に抑制することができる。 Examples of the alkaline earth metal element that can be selected as the third metal element include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra). From the viewpoint that the basicity of the oxide is higher, the dispersibility of the oxide composite is further improved, and the interaction between the noble metal and its oxide tends to be strong and the affinity tends to be large, Mg, Ca, Ba Is preferable, and Mg is particularly preferable. As rare earth elements, yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Ga), terbium (Tb), dysprosium (Dy) ), Ytterbium (Yb), lutetium (Lu), etc. Among them, La, Ce, Nd, Pr, Y, from the viewpoint that the interaction with the noble metal and its oxide tends to be strong and has a high affinity. Sc is preferable, and La, Ce, Y, and Nd are more preferable. Such rare earth elements and alkaline earth metal elements having low electronegativity have strong interactions with noble metals and the oxide composites, and thus suppress transpiration and sintering of the noble metals, Deterioration can be sufficiently suppressed.
また、このような第三金属元素の酸化物を含有する担体としては、ジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含有する担体が好ましく、より塩基性の強い担体であるという観点から、MgとAlの複合酸化物であることが更に好ましい。このようなMgとAlの複合酸化物は、式:MgO−nAl2O3で表され、nの値は様々な数値となり得る。このようなnが1未満のときは、遊離のMgOが存在し、耐熱性が低下する傾向にある。他方、nが1を超えると、MgとAlの複合酸化物は、MgO−xAl2O3とyAl2O3(1≦x,x+y=n)の2相系になり、Al2O3と複合酸化物中の第一金属元素との反応が生じやすくなる傾向にある。そのため、このような第三金属元素の酸化物を含有する担体としては、組成式:MgAl2O4で表される金属酸化物を含有する担体が特に好ましい。 In addition, as a carrier containing such an oxide of a third metal element, a composite oxide of zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements and rare earth elements From the viewpoint that a support containing bismuth is preferred and a more basic support, a composite oxide of Mg and Al is still more preferred. Such a composite oxide of Mg and Al is represented by the formula: MgO—nAl 2 O 3 , and the value of n can be various numerical values. When n is less than 1, free MgO is present and the heat resistance tends to decrease. On the other hand, when n exceeds 1, the composite oxide of Mg and Al becomes a two-phase system of MgO—xAl 2 O 3 and yAl 2 O 3 (1 ≦ x, x + y = n), and Al 2 O 3 and The reaction with the first metal element in the composite oxide tends to occur easily. Therefore, as the carrier containing the oxide of the third metal element, a carrier containing a metal oxide represented by the composition formula: MgAl 2 O 4 is particularly preferable.
また、前記担体が組成式:MgAl2O4で表される金属酸化物を含有する担体である場合には、例えばAl2O3からなる担体とした場合に比べて高温域での担体と前記酸化物複合体との固相反応性がより低くなり、触媒が高温に曝された場合により十分にNOx吸蔵能の低下を抑制できる傾向にある。また、MgAl2O4を含有する担体は、上述のようにAl2O3からなる担体等と比べて塩基性が高いことから、酸化物複合体をより強い塩基の状態で保持することができる傾向にある。一般に、高温域におけるNOx浄化性能は、塩基点量と比例するため、MgAl2O4を含有する担体を用いることにより高温域でのNOx吸蔵性能が高くなる傾向にある。なお、MgAl2O4を含有する担体に従来のNOx吸蔵材を担持した従来の触媒においては、MgAl2O4を含有する担体上でNOx吸蔵材の硫酸塩がより安定化されることから、硫黄被毒に対しては耐久性が低かった。しかしながら、本発明においては、前記酸化物複合体が微細複合化して高度に分散された状態で担持されるため、MgAl2O4担体上で前記酸化物複合体の硫酸塩が不安定化され、硫黄被毒による活性低下が小さい。また、MgAl2O4を含有する担体のような塩基性の強い担体上で前記酸化物複合体の分散性が特に優れるため、MgAl2O4を含有する担体を用いた場合には、硫黄被毒後に再生処理を施した場合に、触媒からの硫黄成分の脱離速度がより速くなり、硫黄被毒による活性低下をより十分に抑制できる傾向にある。 Further, when the carrier is a carrier containing a metal oxide represented by the composition formula: MgAl 2 O 4 , for example, the carrier in the high temperature region and the carrier are compared with the case where the carrier is made of Al 2 O 3. The solid phase reactivity with the oxide complex becomes lower, and when the catalyst is exposed to a high temperature, the NOx occlusion ability tends to be sufficiently suppressed. In addition, since the support containing MgAl 2 O 4 has higher basicity than the support made of Al 2 O 3 as described above, the oxide complex can be held in a stronger base state. There is a tendency. In general, since the NOx purification performance in the high temperature range is proportional to the amount of base points, the use of a carrier containing MgAl 2 O 4 tends to increase the NOx storage performance in the high temperature range. In the conventional catalyst supporting conventional NOx-absorbing material to a carrier containing MgAl 2 O 4, since the sulfate of the NOx storage material on the carrier containing MgAl 2 O 4 is more stabilized, The durability against sulfur poisoning was low. However, in the present invention, since the oxide composite is supported in a finely dispersed and highly dispersed state, the sulfate of the oxide composite is destabilized on the MgAl 2 O 4 support, Small decrease in activity due to sulfur poisoning. Further, since the dispersibility of the oxide composite is particularly excellent on a strongly basic carrier such as a carrier containing MgAl 2 O 4 , when a carrier containing MgAl 2 O 4 is used, When the regeneration treatment is performed after poisoning, the desorption rate of the sulfur component from the catalyst becomes faster, and the decrease in activity due to sulfur poisoning tends to be more sufficiently suppressed.
また、組成式:MgAl2O4で表される金属酸化物を含有する担体においては、MgAl2O4で表される金属酸化物の含有量が、担体の全質量に対して10〜90質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましい。このような担体におけるMgAl2O4で表される金属酸化物の含有量が、前記下限未満では酸化物複合体を担持させた際にMgAl2O4で表される金属酸化物により得られる効果が小さくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、活性温度域の拡大や硫黄被毒耐久性向上の面で他の担体との併用のメリットを受け難くなる傾向にある。 Further, the composition formula: In the carrier containing metal oxide represented by MgAl 2 O 4, the content of metal oxide represented by MgAl 2 O 4, 10 to 90 mass relative to the total weight of the carrier %, And more preferably 30 to 70% by mass. When the content of the metal oxide represented by MgAl 2 O 4 in such a support is less than the lower limit, the effect obtained by the metal oxide represented by MgAl 2 O 4 when the oxide composite is supported. On the other hand, if the upper limit is exceeded, there is a tendency that it is difficult to receive the merit of combined use with other carriers in terms of expansion of the active temperature range and improvement of sulfur poisoning durability.
また、このような担体においては、前記第三金属元素の酸化物以外にも、他の金属元素の酸化物を更に含有させることができる。このような他の金属元素としては、特に制限されず、排ガス浄化用触媒の担体に含有させることが可能な公知の金属の酸化物を適宜用いることができるが、中でも、チタン、ケイ素、鉄、マンガン及びタングステンからなる群から選択される第四金属元素の酸化物が好ましい。従って、本発明にかかる担体においては、例えば、チタニア(TiO2)及びジルコニア(ZrO2)の複合酸化物、チタニア(TiO2)及びセリア(CeO2)の複合酸化物等を含有していてもよい。 Moreover, in such a support | carrier, in addition to the oxide of the said 3rd metal element, the oxide of another metal element can further be contained. Such other metal elements are not particularly limited, and known metal oxides that can be contained in the carrier of the exhaust gas purifying catalyst can be used as appropriate. Among these, titanium, silicon, iron, An oxide of a fourth metal element selected from the group consisting of manganese and tungsten is preferred. Therefore, the carrier according to the present invention may contain, for example, a composite oxide of titania (TiO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ), a composite oxide of titania (TiO 2 ) and ceria (CeO 2 ), and the like. Good.
また、前記担体がMgAl2O4で表される金属酸化物を含有する場合には、TiO2及びZrO2の複合酸化物(TiO2−ZrO2)を更に含有させることが好ましい。このような複合酸化物(TiO2−ZrO2)は、TiO2のアナターゼ相にZrO2が固溶するとともに、ZrO2のテトラゴナル相にTiO2が固溶し、互いに固溶し合い、熱安定性が高い。そのため、このような複合酸化物(TiO2−ZrO2)を含有させた場合においては、高温に曝された場合においても比表面積の低下が抑制される傾向にある。また、このような複合酸化物(TiO2−ZrO2)においては、上述のような固溶体が形成されるため、前記酸化物複合体との固相反応が抑制されるとともに、TiO2の機能である硫黄被毒抑制作用が促進される傾向にある。従って、チタニア(TiO2)及びジルコニア(ZrO2)の複合酸化物を含有させることによって、耐熱性と硫黄被毒耐久性をより向上させることが可能となる。なお、このようなTiO2及びZrO2の複合酸化物中のTiO2とZrO2の含有比率は特に制限されないが、質量比でTiO2/ZrO2=95/5〜5/95の範囲とするのが好ましい。TiO2がこの範囲より少ないと硫黄被毒抑制作用が低下し、ZrO2がこの範囲より少ないと耐熱性が低下する。 Further, if the carrier contains a metal oxide represented by MgAl 2 O 4, it preferably contains a composite oxide of TiO 2 and ZrO 2 The (TiO 2 -ZrO 2) further. In such a composite oxide (TiO 2 —ZrO 2 ), ZrO 2 is solid-solved in the anatase phase of TiO 2 , and TiO 2 is solid-solved in the tetragonal phase of ZrO 2 , so that they are in solid solution with each other, and are thermally stable. High nature. Therefore, when such a composite oxide (TiO 2 —ZrO 2 ) is contained, the decrease in specific surface area tends to be suppressed even when exposed to high temperatures. Further, in such a composite oxide (TiO 2 —ZrO 2 ), since the solid solution as described above is formed, the solid phase reaction with the oxide composite is suppressed, and the function of TiO 2 There is a tendency that a certain sulfur poisoning suppressing action is promoted. Therefore, it becomes possible to further improve heat resistance and sulfur poisoning durability by including a composite oxide of titania (TiO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ). Although such TiO 2 and the content ratio of TiO 2 and ZrO 2 in the composite oxide of ZrO 2 is not particularly limited, the range of TiO 2 / ZrO 2 = 95 / 5~5 / 95 in mass ratio Is preferred. When TiO 2 is less than this range, the sulfur poisoning suppressing action is lowered, and when ZrO 2 is less than this range, the heat resistance is lowered.
また、前記担体として、MgAl2O4で表される金属酸化物とTiO2及びZrO2の複合酸化物とを組み合わせた担体を用いる場合には、MgAl2O4で表される金属酸化物とTiO2及びZrO2の複合酸化物との混合比は特に制限されないが、質量比でMgAl2O4:TiO2−ZrO2で表される比率が4:1〜1:4の範囲とすることが好ましい。MgAl2O4で表される金属酸化物の含有比率が上記下限未満では、耐熱性と触媒活性が低下する傾向にあり、他方、上記上限を超えると、硫黄被毒抑制効果が低下する傾向にある。 In addition, when a carrier in which a metal oxide represented by MgAl 2 O 4 and a composite oxide of TiO 2 and ZrO 2 are used as the carrier, a metal oxide represented by MgAl 2 O 4 and The mixing ratio with the composite oxide of TiO 2 and ZrO 2 is not particularly limited, but the ratio represented by the mass ratio of MgAl 2 O 4 : TiO 2 —ZrO 2 should be in the range of 4: 1 to 1: 4. Is preferred. If the content ratio of the metal oxide represented by MgAl 2 O 4 is less than the above lower limit, the heat resistance and catalytic activity tend to decrease. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the sulfur poisoning suppression effect tends to decrease. is there.
さらに、本発明にかかる担体の形状としては特に制限されないが、比表面積が向上し、より高い触媒活性が得られることから、粉体状であることが好ましい。このような担体が粉体状のものである場合においては、前記担体の粒度(二次粒子径)は特に制限されず、1〜100μmであることが好ましい。前記粒子径が前記下限未満では、担体の微細化にコストがかかるとともに、その扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、後述するような基材に本発明の排ガス浄化用触媒のコート層を安定に形成させることが困難となる傾向にある。 Furthermore, the shape of the carrier according to the present invention is not particularly limited, but is preferably in the form of a powder because the specific surface area is improved and higher catalytic activity is obtained. When such a carrier is in powder form, the particle size (secondary particle size) of the carrier is not particularly limited, and is preferably 1 to 100 μm. If the particle diameter is less than the lower limit, it tends to be costly and difficult to handle, and on the other hand, if the upper limit is exceeded, the substrate for exhaust gas purification of the present invention will be described later. It tends to be difficult to stably form a catalyst coating layer.
また、このような担体の比表面積は、20m2/g以上であることが好ましく、50〜300m2/gであることがさらに好ましい。比表面積が前記下限未満では、十分な触媒活性を発揮させるために妥当な量の酸化還元能を有する金属(好ましくは貴金属)を担持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、熱劣化による比表面積低下が大きくなる傾向にある。なお、このような比表面積は吸着等温線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。 The specific surface area of such carriers is preferably at 20 m 2 / g or more, further preferably 50 to 300 m 2 / g. If the specific surface area is less than the lower limit, it tends to be difficult to support a metal (preferably a noble metal) having an appropriate amount of redox ability to exhibit sufficient catalytic activity, while exceeding the upper limit. And, there is a tendency for the specific surface area to decrease due to thermal degradation. Such a specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from an adsorption isotherm using a BET isotherm adsorption equation.
また、本発明にかかる担体の製造方法は、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。例えば、2種以上の金属元素を含有する担体を製造する場合には、少なくとも前記第三金属元素の塩(例えば、硝酸塩)を含有する2種類以上の金属元素を含有する水溶液を用い、アンモニアの存在下で上記金属元素の共沈殿物を生成せしめ、得られた共沈殿物を濾過、洗浄した後に乾燥し、更に焼成することによって前記第三金属元素の酸化物を含有する担体を得る方法を採用することができる。 Moreover, the manufacturing method in particular of the support | carrier concerning this invention is not restrict | limited, A well-known method can be employ | adopted suitably. For example, when producing a support containing two or more metal elements, an aqueous solution containing two or more metal elements containing at least a salt of the third metal element (for example, nitrate) is used. A method of producing a support containing the oxide of the third metal element by forming a coprecipitate of the metal element in the presence, filtering, washing and drying the obtained coprecipitate and further firing. Can be adopted.
また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に上記本発明の酸化物複合体が担持されている。このような酸化物複合体は、触媒中において、前記第一金属元素及び前記第二金属元素の組み合わせを適宜変更することにより、いわゆるNOx吸蔵材やSOx吸蔵材等として機能させることが可能なものである。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the oxide composite of the present invention is supported on the carrier. Such an oxide composite can function as a so-called NOx occlusion material, SOx occlusion material, or the like by appropriately changing the combination of the first metal element and the second metal element in the catalyst. It is.
このような酸化物複合体としては、上述のように、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して得られたものであることが好ましい。上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成することによって得られた酸化物複合体は、前記第一金属元素と前記第二金属元素とが微細複合化され、担体上においてより均一で且つより分散された状態となる傾向にある。また、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成することによって得られた酸化物複合体は、前記酸化物複合体前駆体水溶液中の多座配位子を有する第3の化合物が焼成中に酸化分解されることで、第一金属元素と第二金属元素が均一に混合されたものとなるとともに、担体上に高度に分散された状態で担持されるためNOx吸蔵材やSOx吸蔵材等としての有効表面積を十分に高く維持することが可能となる傾向にある。 As described above, such an oxide composite is preferably obtained by firing the aqueous oxide composite precursor solution of the present invention. In the oxide composite obtained by firing the aqueous oxide composite precursor solution of the present invention, the first metal element and the second metal element are finely composited, and are more uniform on the support. It tends to be more dispersed. In addition, the oxide complex obtained by firing the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention is fired by the third compound having a polydentate ligand in the oxide complex precursor aqueous solution. By being oxidized and decomposed inside, the first metal element and the second metal element are uniformly mixed, and are supported in a highly dispersed state on the carrier, so that the NOx occlusion material and the SOx occlusion material It tends to be possible to keep the effective surface area as high enough.
また、前記酸化物複合体は、より細粒化された粒子の状態で前記担体に担持されることが好ましい。このような酸化物複合体の担持粒子の平均粒子径としては0.5〜10nmであることが好ましく、0.5〜5nm以下であることがより好ましい。前記酸化物複合体の粒子径が前記下限未満では、均一な複合体が得られにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えるとNOxやSOxの吸蔵に有効な表面サイト数が減少する傾向にある。なお、このような担持粒子の平均粒子径は、XRD測定やTEM観察をすることにより求めることができる。 The oxide composite is preferably supported on the carrier in the form of finer particles. The average particle size of such oxide composite-supported particles is preferably 0.5 to 10 nm, and more preferably 0.5 to 5 nm. If the particle size of the oxide composite is less than the lower limit, a uniform composite tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the number of surface sites effective for storing NOx and SOx tends to decrease. . Note that the average particle diameter of such supported particles can be obtained by XRD measurement or TEM observation.
また、担体に前記酸化物複合体を担持する方法としては、担体に上記本発明の酸化物複合体を担持することが可能な方法であればよく、特に制限されないが、上記本発明の酸化物複合体前駆体水溶液を担体に含浸させて焼成する方法を採用することが好ましい。このような焼成の条件は、上記本発明の酸化物複合体の製造方法において説明した焼成条件と同様である。 The method for supporting the oxide composite on the support is not particularly limited as long as it is a method capable of supporting the oxide composite of the present invention on the support, but the oxide of the present invention is not particularly limited. It is preferable to employ a method of impregnating a carrier with an aqueous solution of a complex precursor and baking it. Such firing conditions are the same as the firing conditions described in the method for producing an oxide composite of the present invention.
また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に酸化還元能を有する金属が担持されている。このような酸化還元能を有する金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、金等の貴金属や銀、銅、コバルト、鉄等が挙げられるが、得られる排ガス浄化用触媒がより高い触媒活性を示すという観点からは、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属が好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a metal having oxidation-reduction ability is supported on the carrier. Examples of such a metal having redox ability include noble metals such as platinum, rhodium, palladium, osmium, iridium, and gold, silver, copper, cobalt, iron, and the like, but a catalyst having a higher exhaust gas purification catalyst is obtained. From the viewpoint of showing activity, noble metals such as platinum, rhodium and palladium are preferable.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において、酸化還元能を有する金属の担持量は、前記触媒の質量に対して0.05〜10質量%(より好ましくは0.1〜5質量%)であることが好ましい。前記酸化還元能を有する金属の担持量が前記下限未満では、酸化還元能を有する金属により得られる触媒活性が不十分となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると、コストが高騰するとともに前記金属の粒成長が起こり易くなる傾向にある。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the supported amount of the metal having oxidation-reduction ability is 0.05 to 10% by mass (more preferably 0.1 to 5% by mass) with respect to the mass of the catalyst. It is preferable. If the amount of the metal having the redox ability is less than the lower limit, the catalytic activity obtained by the metal having the redox ability tends to be insufficient, while if the upper limit is exceeded, the cost increases and the cost increases. Metal grain growth tends to occur easily.
また、本発明の排ガス浄化用触媒において、前記酸化還元能を有する金属はより細粒化された粒子の状態で担体に担持されることが好ましい。このような酸化還元能を有する金属の粒子径としては1〜20nmであることがより好ましく、1〜10nmであることがより好ましい。前記酸化還元能を有する金属の粒子径が前記下限未満では、担体と反応し、酸化物化して失活する傾向にあり、他方、前記上限を超えると高度な触媒活性が得ることが困難になる傾向にある。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is preferable that the metal having oxidation-reduction ability is supported on a carrier in the form of finer particles. The particle diameter of the metal having such redox ability is more preferably 1 to 20 nm, and more preferably 1 to 10 nm. If the particle diameter of the metal having the redox capacity is less than the lower limit, it tends to react with the support and oxidize and deactivate, whereas if it exceeds the upper limit, it becomes difficult to obtain a high catalytic activity. There is a tendency.
なお、前記担体に前記酸化還元能を有する金属を担持させる方法としては特に制限されず、例えば、前記酸化還元能を有する金属が貴金属の場合には、貴金属の塩(例えば、ジニトロジアミン塩)や錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用することができる。 The method for supporting the metal having the oxidation-reduction ability on the carrier is not particularly limited. For example, when the metal having the oxidation-reduction ability is a noble metal, a salt of a noble metal (for example, a dinitrodiamine salt), A method in which an aqueous solution containing a complex (for example, a tetraammine complex) is brought into contact with the carrier, dried, and further baked can be employed.
また、本発明の排ガス浄化用触媒の形態は特に制限されず、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態とすることができる。ここで用いられる基材も特に制限されず、得られる触媒の用途等に応じて適宜選択されるが、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される。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が好適に採用される。さらに、このような基材を用いる場合における触媒の製造方法も特に制限されず、例えば、モノリス状基材に担体を担持せしめて上述の担体の粉末からなるコート層を形成した後、前記コート層に酸化還元能を有する金属(好ましくは貴金属)を担持し、その後、前記コート層に酸化物複合体を担持する方法や、予め酸化還元能を有する金属を担持した担体を用い、これをモノリス状基材に担持せしめてコート層を形成した後、前記コート層に酸化物複合体を担持する方法等を採用することができる。 The form of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited, and may be a form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. The substrate used here is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the use of the obtained catalyst, etc., but a DPF substrate, a monolith substrate, a pellet substrate, a plate substrate, etc. are suitably employed. Is done. 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 chromium and aluminum is suitably employed. Is done. Further, the method for producing the catalyst in the case of using such a substrate is not particularly limited. For example, after the carrier is supported on a monolithic substrate to form a coat layer made of the above carrier powder, the coat layer A method in which a metal having oxidation / reduction ability (preferably a noble metal) is supported and then an oxide composite is supported on the coating layer, or a carrier that has previously supported a metal having oxidation-reduction ability, is used as a monolith. For example, a method of supporting an oxide composite on the coating layer after the coating layer is formed on the substrate can be employed.
なお、本発明の排ガス浄化用触媒は、長期間の使用により硫黄被毒が生じた場合には、硫黄成分を脱離させることが可能な再生処理を施すことが好ましい。このような再生処理の方法は特に制限されず、触媒に所定のリーンガスとリッチガスを交互に接触せしめて硫黄成分を脱離させる方法等、公知の方法を適宜採用できる。なお、本発明の排ガス浄化用触媒においては、このような再生処理を施すことにより、排ガス浄化用触媒の低温域でのNOx浄化性能が、未使用の排ガス浄化用触媒と比較して向上する傾向にある。このような低温域でのNOx浄化性能が向上する理由は必ずしも定かではないが、硫黄被毒後、再生処理を施すことにより、担体に担持された酸化物複合体の塩基強度がわずかに弱められ、これにより担体に担持された酸化還元能を有する金属の活性が向上するためであると本発明者らは推察する。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is preferably subjected to a regeneration treatment capable of desorbing a sulfur component when sulfur poisoning occurs due to long-term use. Such a regeneration treatment method is not particularly limited, and a known method such as a method of desorbing a sulfur component by bringing a predetermined lean gas and rich gas into contact with the catalyst alternately can be appropriately employed. In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, by performing such regeneration treatment, the NOx purification performance in the low temperature region of the exhaust gas purification catalyst tends to be improved as compared with an unused exhaust gas purification catalyst. It is in. The reason why the NOx purification performance is improved in such a low temperature region is not necessarily clear, but the base strength of the oxide complex supported on the carrier is slightly weakened by performing the regeneration treatment after sulfur poisoning. The present inventors speculate that this is because the activity of the metal having oxidation-reduction ability supported on the carrier is improved.
以上、本発明の排ガス浄化用触媒について説明したが、以下、本発明の排ガス浄化方法について説明する。 While the exhaust gas purification catalyst of the present invention has been described above, the exhaust gas purification method of the present invention will be described below.
本発明の排ガス浄化方法は、酸素過剰雰囲気下において、上記本発明の排ガス浄化用触媒に窒素酸化物を含む排ガスを接触せしめて排ガスを浄化することを特徴とする方法である。 The exhaust gas purification method of the present invention is a method characterized by purifying exhaust gas by bringing exhaust gas containing nitrogen oxides into contact with the exhaust gas purification catalyst of the present invention in an oxygen-excess atmosphere.
本発明にいう「酸素過剰雰囲気」とは、酸素、窒素酸化物等の酸化性ガスが、H2、CO、HC等の還元性ガスに対して量論的に過剰となる雰囲気をいう。本発明においては、このような酸素過剰雰囲気中において窒素酸化物を含有する排ガスを上記本発明の排ガス浄化用触媒に接触せしめる。このように、本発明の排ガス浄化方法においては、本発明の排ガス用浄化触媒を用いるため、硫黄成分(SO2等)を含む排ガスに曝さらされるような環境下においても、NOxを十分に浄化することが可能である。そのため、本発明の排ガス浄化方法は、例えば、自動車の内燃機関等から排出される排ガスを浄化するための方法に採用することができる。 The “oxygen-excess atmosphere” in the present invention refers to an atmosphere in which an oxidizing gas such as oxygen or nitrogen oxide is stoichiometrically excessive with respect to a reducing gas such as H 2 , CO, or HC. In the present invention, the exhaust gas containing nitrogen oxides is brought into contact with the exhaust gas purifying catalyst of the present invention in such an oxygen-excess atmosphere. Thus, in the exhaust gas purification method of the present invention, since the exhaust gas purification catalyst of the present invention is used, NO x is sufficiently removed even in an environment where the exhaust gas containing sulfur components (SO 2 etc.) is exposed. It is possible to purify. Therefore, the exhaust gas purification method of the present invention can be employed in a method for purifying exhaust gas discharged from, for example, an internal combustion engine of an automobile.
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)
クエン酸(和光純薬工業製)0.9molをイオン交換水165mlに溶解させ、80℃に加熱した後、得られた溶液に酢酸セリウム(和光純薬工業製)0.3molを加えて攪拌し、沈殿を生成した後、28質量%のNH3水170mlを滴下し、沈殿を溶解させ、室温まで冷却してセリウムクエン酸アンモニウム水溶液(セリウムクエン酸アンモニウムの含有量:0.65mol/L)を調製した。その後、得られたセリウムクエン酸アンモニウム水溶液54mlに2.16mol/L酢酸バリウム水溶液16mlを加えた後、攪拌して沈殿を生成し、その沈殿を再度溶解させてBaとCeを含有する酸化物複合体前駆体水溶液を調製した。前記水溶液中のBa/Ceモル比は1であり、Ba及びCeの濃度は0.5mol/Lである。
Example 1
0.9 mol of citric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 165 ml of ion exchange water and heated to 80 ° C., and then 0.3 mol of cerium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added to the resulting solution and stirred. After producing a precipitate, 170 ml of 28% by mass NH 3 water was added dropwise to dissolve the precipitate and cooled to room temperature to obtain an aqueous cerium citrate solution (content of cerium ammonium citrate: 0.65 mol / L). Prepared. Then, after adding 16 ml of 2.16 mol / L barium acetate aqueous solution to 54 ml of the obtained ammonium cerium citrate aqueous solution, the precipitate was stirred to form an oxide composite containing Ba and Ce by dissolving the precipitate again. A body precursor aqueous solution was prepared. The Ba / Ce molar ratio in the aqueous solution is 1, and the concentrations of Ba and Ce are 0.5 mol / L.
(実施例2)
クエン酸(和光純薬工業製)0.9molをイオン交換水165mlに溶解させ、28%NH3水170mlを加えてクエン酸アンモニウム水溶液を調製した。次に、得られたクエン酸アンモニウム水溶液に酢酸セリウム(和光純薬工業製)0.3molを加えて攪拌し、セリウムクエン酸アンモニウム水溶液(セリウムクエン酸アンモニウムの含有量:0.65mol/L)を調製した。次いで、得られたセリウムクエン酸アンモニウム水溶液54mlに2.16mol/L酢酸バリウム水溶液16mlを加えた後、攪拌してBaとCeを含有する酸化物複合体前駆体水溶液を調製した。前記水溶液中のBa/Ceモル比は1であり、Ba及びCeの濃度は0.5mol/Lである。
(Example 2)
Citric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.9 mol was dissolved in 165 ml of ion exchange water, and 170 ml of 28% NH 3 water was added to prepare an aqueous ammonium citrate solution. Next, 0.3 mol of cerium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the obtained ammonium citrate aqueous solution and stirred, and an aqueous cerium citrate aqueous solution (content of cerium ammonium citrate: 0.65 mol / L) was added. Prepared. Subsequently, after adding 16 ml of 2.16 mol / L barium acetate aqueous solution to 54 ml of obtained cerium ammonium citrate aqueous solution, it stirred and the oxide complex precursor aqueous solution containing Ba and Ce was prepared. The Ba / Ce molar ratio in the aqueous solution is 1, and the concentrations of Ba and Ce are 0.5 mol / L.
(比較例1)
酢酸セリウム(和光純薬工業製)0.1molと酢酸バリウム0.1molをイオン交換水300mlに溶解させて、BaCe含有水溶液を調製した。前記水溶液中のBa/Ceモル比は1であり、Ba及びCeの濃度は0.31mol/Lである。
(Comparative Example 1)
A BaCe-containing aqueous solution was prepared by dissolving 0.1 mol of cerium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.1 mol of barium acetate in 300 ml of ion-exchanged water. The Ba / Ce molar ratio in the aqueous solution is 1, and the concentrations of Ba and Ce are 0.31 mol / L.
(比較例2)
酢酸バリウム0.3molをイオン交換水114mlに溶解させて、酢酸バリウム水溶液を調製した。前記水溶液中のBa濃度は2.16mol/Lである。
(Comparative Example 2)
An aqueous barium acetate solution was prepared by dissolving 0.3 mol of barium acetate in 114 ml of ion-exchanged water. The Ba concentration in the aqueous solution is 2.16 mol / L.
(比較例3)
クエン酸(和光純薬工業製)0.9molをイオン交換水165mlに溶解させ、80℃に加熱し、溶液を得た。次に、得られた溶液に酢酸セリウム(和光純薬工業製)0.3molを加えて攪拌し、沈殿を生成した後、2.14mol/L酢酸バリウム水溶液139mlを更に加えた。このようにしてイオン交換水にクエン酸、酢酸セリウム及び酢酸バリウムを添加したところ、沈殿が生じてしまい、安定した水溶液が得られなかった。
(Comparative Example 3)
0.9 mol of citric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 165 ml of ion-exchanged water and heated to 80 ° C. to obtain a solution. Next, 0.3 mol of cerium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the resulting solution and stirred to form a precipitate, and then 139 ml of an aqueous 2.14 mol / L barium acetate solution was further added. Thus, when citric acid, cerium acetate and barium acetate were added to ion-exchanged water, precipitation occurred and a stable aqueous solution could not be obtained.
(比較例4)
酢酸セリウム(和光純薬工業製)0.3molをイオン交換水303mlに溶解させた。次いで、得られた溶液に2.14mol/L酢酸バリウム水溶液139mlを加えた後、28質量%のNH3水170mlを更に加えた。このようにしてイオン交換水にアンモニア、酢酸セリウム及び酢酸バリウムを添加したところ、ゲル化が進行し、安定した水溶液が得られなかった。
(Comparative Example 4)
0.3 mol of cerium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 303 ml of ion-exchanged water. After the addition of the resulting solution to 2.14mol / L aqueous solution of barium acetate 139 ml, it was further added NH 3 water 170ml of 28 wt%. Thus, when ammonia, cerium acetate, and barium acetate were added to ion-exchanged water, gelation proceeded and a stable aqueous solution could not be obtained.
(合成例1:Pt担持触媒の調製)
先ず、直径30mm×50mmLの六角セルコージェライトモノリス基材に、アルミナ100g、チタニア−ジルコニア複合酸化物100g、Rhを0.5g/50g担持したジルコニア50g、及びセリア−ジルコニア複合酸化物20gを含有する担体を270g/Lの割合でコートし、担体担持基材を得た。次に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を用いて、前記担体担持基材に対して2g/LとなるようにPtを選択吸着担持し、Pt担持基材を得た。その後、得られたPt担持基材を大気中、300℃の温度条件で3時間焼成し、Pt担持触媒を調製した。
(Synthesis Example 1: Preparation of Pt-supported catalyst)
First, 100 g of alumina, 100 g of titania-zirconia composite oxide, 50 g of zirconia carrying 0.5 g / 50 g of Rh, and 20 g of ceria-zirconia composite oxide are contained in a hexagonal cell cordierite monolith substrate having a diameter of 30 mm × 50 mmL. The carrier was coated at a rate of 270 g / L to obtain a carrier-supporting substrate. Next, using a dinitrodiammine platinum nitric acid solution, Pt was selectively adsorbed and supported at 2 g / L with respect to the carrier-supporting substrate to obtain a Pt-supporting substrate. Thereafter, the obtained Pt-supported base material was calcined in the atmosphere at a temperature condition of 300 ° C. for 3 hours to prepare a Pt-supported catalyst.
(実施例3)
実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液を、合成例1で得られたPt担持触媒にBaとCeの担持量がそれぞれ0.2mol/L(Ba)、0.2mol/L(Ce)となるようにして含浸させることにより、前記Pt担持触媒に前記酸化物複合体前駆体水溶液を担持させた後、大気中、300℃の温度条件下で3時間焼成し、前記Pt担持触媒上に酸化物複合体を形成せしめ、排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。なお、後述するTEM−EDX分析と同様の方法を採用して、本実施例で得られた排ガス浄化用触媒中の酸化物複合体に対してTEM−EDX分析を行ったところ、アルミナ担体上におけるBaのピーク面積とCeのピーク面積の和に対するBaのピーク面積の面積比の分布の標準偏差は8.7%であった。
(Example 3)
The aqueous oxide complex precursor solution obtained in Example 1 was loaded on the Pt-supported catalyst obtained in Synthesis Example 1 with a supported amount of Ba and Ce of 0.2 mol / L (Ba) and 0.2 mol / L ( The Pt-supported catalyst is impregnated with the oxide composite precursor aqueous solution by impregnation so as to be Ce), and then calcined in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 3 hours, and the Pt-supported catalyst An oxide composite was formed thereon to prepare an exhaust gas purification catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst). In addition, when the method similar to the TEM-EDX analysis mentioned later was employ | adopted and the TEM-EDX analysis was performed with respect to the oxide composite in the exhaust gas purification catalyst obtained in the present Example, on the alumina support | carrier. The standard deviation of the distribution of the area ratio of the Ba peak area to the sum of the Ba peak area and the Ce peak area was 8.7%.
(実施例4)
実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液に代えて実施例2で得られた酸化物複合体前駆体水溶液を用いた以外は実施例3と同様の方法を採用して、合成例1で得られたPt担持触媒上に酸化物複合体を形成せしめ、排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。なお、後述するTEM−EDX分析と同様の方法を採用して、本実施例で得られた排ガス浄化用触媒中の酸化物複合体に対してTEM−EDX分析を行ったところ、アルミナ担体上におけるBaのピーク面積とCeのピーク面積の和に対するBaのピーク面積の面積比の分布の標準偏差は8.6%であった。
Example 4
A synthesis example using the same method as in Example 3 except that the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 2 was used instead of the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 1. An oxide complex was formed on the Pt-supported catalyst obtained in 1 to prepare an exhaust gas purifying catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst). In addition, when the method similar to the TEM-EDX analysis mentioned later was employ | adopted and the TEM-EDX analysis was performed with respect to the oxide composite in the exhaust gas purification catalyst obtained in the present Example, on the alumina support | carrier. The standard deviation of the distribution of the area ratio of the Ba peak area to the sum of the Ba peak area and the Ce peak area was 8.6%.
(比較例5)
実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液に代えて比較例1で得られたBaCe含有水溶液を用いた以外は実施例3と同様の方法を採用して、合成例1で得られたPt担持触媒上において酸化物複合体を形成せしめ、比較のための排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。なお、後述するTEM−EDX分析と同様の方法を採用して、本比較例で得られた排ガス浄化用触媒中の酸化物複合体に対してTEM−EDX分析を行ったところ、アルミナ担体上におけるBaのピーク面積とCeのピーク面積の和に対するBaのピーク面積の面積比の分布の標準偏差は13.1%であった。
(Comparative Example 5)
The same method as in Example 3 was adopted except that the BaCe-containing aqueous solution obtained in Comparative Example 1 was used instead of the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 1, and obtained in Synthesis Example 1. An oxide composite was formed on the Pt-supported catalyst to prepare an exhaust gas purifying catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst) for comparison. In addition, when the method similar to the TEM-EDX analysis mentioned later was employ | adopted and the TEM-EDX analysis was performed with respect to the oxide composite in the exhaust gas purification catalyst obtained by this comparative example, on an alumina support | carrier. The standard deviation of the distribution of the area ratio of the Ba peak area to the sum of the Ba peak area and the Ce peak area was 13.1%.
(比較例6)
実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液に代えて比較例2で得られた酢酸バリウム水溶液を用い、前記酢酸バリウム水溶液を合成例1で得られたPt担持触媒にBaの担持量が0.2mol/Lとなるようにして含浸させた以外は実施例3と同様の方法を採用して、Pt担持触媒上においてバリウムの酸化物を形成せしめ、比較のための排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。
(Comparative Example 6)
The barium acetate aqueous solution obtained in Comparative Example 2 was used in place of the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 1, and the amount of Ba supported on the Pt-supported catalyst obtained in Synthesis Example 1 was used. Except for impregnation so as to be 0.2 mol / L, the same method as in Example 3 was adopted to form barium oxide on the Pt-supported catalyst. NOx storage reduction catalyst) was prepared.
<排ガス浄化用触媒(実施例3〜4及び比較例5〜6)の性能試験>
[耐久試験1]
実施例3〜4及び比較例5〜6で得られた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を用い、各触媒に対して、それぞれ750℃の温度条件下において、表1に示す組成のリーンガス及びリッチガスをリーン/リッチ=110秒/10秒の間隔で変動させながら5時間流通させた。
<Performance test of exhaust gas purifying catalyst (Examples 3 to 4 and Comparative Examples 5 to 6)>
[Durability test 1]
Using the exhaust gas purifying catalysts (NOx occlusion reduction type catalysts) obtained in Examples 3 to 4 and Comparative Examples 5 to 6, the compositions shown in Table 1 were used for each catalyst at a temperature of 750 ° C. Lean gas and rich gas were allowed to flow for 5 hours while varying at intervals of lean / rich = 110 seconds / 10 seconds.
[耐久試験2]
実施例3〜4及び比較例5〜6で得られた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を用い、各触媒に対して、それぞれ750℃の温度条件下において空気を5時間流通させた後、650℃の温度条件下において表2に示す組成の前処理用のリッチガスを10分流通させて前処理を行った。次いで、得られた前処理後の各触媒に対して、それぞれ400℃の温度条件下において表2に示す硫黄被毒処理用のリッチガス及びリーンガスをリーン/リッチ=120秒/3秒の間隔で変動させながら41分間流通させ、触媒2Lあたり硫黄を3g供給してS被毒処理を行った。次に、S被毒処理の各触媒に対して、600℃の温度条件下において、表2に示す組成のS再生処理用のリーンガスを5分間流通させた後に、表2に示す組成のS再生処理用のリッチガスを10分間流通させて、被毒したSを脱離させ、触媒の再生処理を行った。
[Durability test 2]
Using the exhaust gas purifying catalysts (NOx occlusion reduction type catalysts) obtained in Examples 3 to 4 and Comparative Examples 5 to 6, air was passed through each catalyst for 5 hours under a temperature condition of 750 ° C. Thereafter, pretreatment was performed by circulating a pretreatment rich gas having the composition shown in Table 2 for 10 minutes under a temperature condition of 650 ° C. Subsequently, the rich gas and the lean gas for sulfur poisoning treatment shown in Table 2 are changed at intervals of lean / rich = 120 seconds / 3 seconds with respect to each of the obtained pretreated catalysts under a temperature condition of 400 ° C. The mixture was allowed to flow for 41 minutes while supplying 3 g of sulfur per 2 L of catalyst to perform S poisoning treatment. Next, for each catalyst of the S poisoning treatment, a lean gas for S regeneration treatment having the composition shown in Table 2 was circulated for 5 minutes under a temperature condition of 600 ° C., and then the S regeneration having the composition shown in Table 2 was performed. A rich gas for treatment was circulated for 10 minutes to desorb the poisoned S, and the catalyst was regenerated.
[NOx浄化試験1]
耐久試験1後の実施例3〜4及び比較例5〜6で得られた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を用い、各触媒に対して、400℃の温度条件下において、表3に示す組成のリッチガス及びリーンガスをリーン/リッチ=120秒/3秒の間隔で変動させながら流通させ、定常状態におけるNOx浄化率を測定した。なお、空間速度(SV)はすべて51400h−1とした。また、NOx浄化率は、各触媒について、それぞれ触媒に接触する前後のガス中に含有されるNOxの濃度を測定し、そのNOx濃度の値に基づいて求めた。得られた結果を図1に示す。
[NOx purification test 1]
Using the exhaust gas purifying catalysts (NOx occlusion reduction type catalysts) obtained in Examples 3 to 4 and Comparative Examples 5 to 6 after the endurance test 1, each catalyst was subjected to a temperature condition of 400 ° C. in Table 3 The rich gas and the lean gas having the composition shown in FIG. 1 were circulated while varying at intervals of lean / rich = 120 seconds / 3 seconds, and the NOx purification rate in a steady state was measured. All space velocities (SV) were set to 51400 h −1 . Further, NOx purification rate, for each catalyst, the concentration of the NO x contained in each of the front and rear of the gas that contacts the catalyst was measured to determine based on the value of the concentration of NO x. The obtained results are shown in FIG.
[NOx浄化試験2]
耐久試験2後の実施例3〜4及び比較例5〜6で得られた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を用いた以外は、NOx浄化試験1と同様の方法を採用してNOx浄化率を測定した。得られた結果を図1に示す。
[NOx purification test 2]
Except for using the exhaust gas purification catalysts (NOx storage reduction type catalysts) obtained in Examples 3 to 4 and Comparative Examples 5 to 6 after the durability test 2, the same method as in the NOx purification test 1 was adopted and NOx was used. The purification rate was measured. The obtained results are shown in FIG.
図1に示した結果から明らかなように、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液(実施例1及び2)を用い、本発明の酸化物複合体の製造方法を採用して得られた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒:実施例3〜4)は、耐久試験後のNOx浄化率が優れたものであった。これに対して、本発明にかかる酸化物複合体前駆体水溶液を用いなかった場合(比較例5〜6)においては、NOx吸蔵還元型触媒の耐久試験後のNOx浄化率が低いものとなっていた。 As is apparent from the results shown in FIG. 1, the exhaust gas obtained by employing the oxide composite precursor aqueous solution of the present invention (Examples 1 and 2) and employing the method for producing the oxide composite of the present invention. The purification catalyst (NOx storage reduction catalyst: Examples 3 to 4) was excellent in NOx purification rate after the durability test. On the other hand, when the oxide complex precursor aqueous solution according to the present invention was not used (Comparative Examples 5 to 6), the NOx purification rate after the durability test of the NOx storage reduction catalyst was low. It was.
このような結果から、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液(実施例1〜2)を用いて酸化物複合体を担持させた排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒:実施例3〜4)においては、得られる酸化物複合体が十分に微細化され、しかも酸化物複合体が十分に分散された状態で触媒に担持されるため、高いNOx浄化性能を発揮できるということが確認された。 From such a result, the exhaust gas purifying catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst: Examples 3 to 4) in which the oxide complex was supported using the oxide complex precursor aqueous solution (Examples 1 and 2) of the present invention. ), It was confirmed that the obtained oxide composite was sufficiently refined, and the oxide composite was supported on the catalyst in a sufficiently dispersed state, so that high NOx purification performance could be exhibited. .
(実施例5)
先ず、直径30mm×50mmLの六角セルコージェライトモノリス基材に、触媒担体としてアルミナを200g/Lの割合でコートし、担体担持基材を得た。次に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を用いて、前記担体担持基材に対して2g/LとなるようにしてPtを選択吸着担持せしめてPt担持基材を得た。その後、得られたPt担持基材を大気中、300℃の温度条件で3時間焼成し、Pt担持触媒を調製した。次に、得られたPt担持触媒に対して、実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液を、BaとCeの担持量がそれぞれ0.2mol/L(Ba)、0.2mol/L(Ce)となるようにして含浸させることにより、前記Pt担持触媒に前記酸化物複合体前駆体水溶液を担持させた後、大気中、300℃の温度条件下で3時間焼成し、前記Pt担持触媒上において酸化物複合体を形成せしめ、本発明の排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。
(Example 5)
First, a hexagonal cell cordierite monolith substrate having a diameter of 30 mm × 50 mmL was coated with alumina as a catalyst carrier at a rate of 200 g / L to obtain a carrier-supporting substrate. Next, using a dinitrodiammine platinum nitric acid solution, Pt was selectively adsorbed and supported at 2 g / L on the carrier-supporting substrate to obtain a Pt-supporting substrate. Thereafter, the obtained Pt-supported base material was calcined in the atmosphere at a temperature condition of 300 ° C. for 3 hours to prepare a Pt-supported catalyst. Next, with respect to the obtained Pt-supported catalyst, the oxide composite precursor aqueous solution obtained in Example 1 was loaded with 0.2 and 0.2 mol / L of Ba and Ce, respectively. After impregnating with L (Ce), the Pt-supported catalyst supports the oxide composite precursor aqueous solution, and then calcined in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 3 hours. An oxide complex was formed on the supported catalyst to prepare an exhaust gas purifying catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst) of the present invention.
(比較例7)
実施例1で得られた酸化物複合体前駆体水溶液に代えて比較例1で得られたBaCe含有水溶液を用いた以外は実施例5と同様の方法を採用して、比較のための排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。
(Comparative Example 7)
Exhaust gas purification for comparison using the same method as in Example 5 except that the BaCe-containing aqueous solution obtained in Comparative Example 1 was used instead of the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 1 Catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst) was prepared.
<排ガス浄化用触媒(実施例5及び比較例7)の性能試験>
[TEM−EDX分析]
実施例5及び比較例7で得られた排ガス浄化用触媒のコート層(モノリス基材上に形成されたコート層)から掻き採った触媒粉末を、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、前記触媒粉末中の酸化物複合体の表面上の10nm角の32点の測定点に対して、EDX分析を行った。なお、このようなEDX分析には、日本電子社製の商品名「JEM−2200FS」を測定装置として用いた。
<Performance Test of Exhaust Gas Purification Catalyst (Example 5 and Comparative Example 7)>
[TEM-EDX analysis]
The catalyst powder scraped from the coating layer (the coating layer formed on the monolith substrate) of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 5 and Comparative Example 7 was observed with a transmission electron microscope (TEM), and EDX analysis was performed on 32 measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite in the catalyst powder. For such EDX analysis, a trade name “JEM-2200FS” manufactured by JEOL Ltd. was used as a measuring device.
このような測定の結果として、実施例5で得られた排ガス浄化用触媒の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図2〜4に示し、比較例7で得られた排ガス浄化用触媒の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図5〜7に示す。なお、図2〜5上の001〜032で示す10nm角の正方形は、EDX分析の際の測定点である。また、実施例5で得られた排ガス浄化用触媒の酸化物複合体の表面上の測定点001〜007(図2参照)におけるエネルギー分散型の蛍光X線スペクトルを図8に示し、比較例7で得られた排ガス浄化用触媒の酸化物複合体の表面上の測定点001〜006(図5参照)におけるエネルギー分散型の蛍光X線スペクトルを図9に示す。 As a result of such measurement, transmission electron microscope (TEM) photographs of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 5 are shown in FIGS. 2 to 4, and the transmission type of the exhaust gas purification catalyst obtained in Comparative Example 7 is shown. An electron microscope (TEM) photograph is shown in FIGS. A square of 10 nm square indicated by 001 to 032 on FIGS. 2 to 5 is a measurement point in EDX analysis. Further, FIG. 8 shows an energy dispersive X-ray fluorescence spectrum at measurement points 001 to 007 (see FIG. 2) on the surface of the oxide complex of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 5, and Comparative Example 7 FIG. 9 shows an energy dispersive X-ray fluorescence spectrum at measurement points 001 to 006 (see FIG. 5) on the surface of the oxide complex of the exhaust gas purifying catalyst obtained in the above.
また、このようなEDX分析結果から、各測定点におけるBaのピーク面積(BaLα線のピーク面積)とCeのピーク面積(CeLα線のピーク面積)とを割り出し、式:
[ピーク面積比]=([Baのピーク面積]/[Baのピーク面積とCeのピーク面積の和])×100
を計算して、各測定点におけるBaのピーク面積とCeのピーク面積の和に対するBaのピーク面積の面積比を算出した。そして、このようにして算出された面積比の値から、面積比の分布の標準偏差を求めた。得られた結果を表4に示す。
Further, from such an EDX analysis result, the peak area of Ba (peak area of BaLα line) and the peak area of Ce (peak area of CeLα line) at each measurement point are calculated, and the formula:
[Peak area ratio] = ([Ba peak area] / [Sum of Ba peak area and Ce peak area]) × 100
The area ratio of the peak area of Ba to the sum of the peak area of Ba and the peak area of Ce at each measurement point was calculated. And the standard deviation of the distribution of area ratio was calculated | required from the value of the area ratio calculated in this way. Table 4 shows the obtained results.
表4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)においては、担持された酸化物複合体の表面上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素(Ba)のピーク面積と第二金属元素(Ce)のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差は10%以下であることが確認された。このような結果から、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例5)においては、BaとCeとが十分に均一に混合された酸化物複合体が担体上に担持されていることが分かった。これに対して、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例7)においては、前記標準偏差が10%を超えた値となっており、BaとCeの分散度にばらつきがあることが分かった。 As is apparent from the results shown in Table 4, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 5), the first obtained from the TEM-EDX analysis at the measurement point on the surface of the supported oxide composite. Ratio of the peak area of the first metal element to the sum of the peak area of the metal element (Ba) and the peak area of the second metal element (Ce) ([peak area of the first metal element] / [peak of the first metal element] The standard deviation of the distribution of the area and the sum of the peak areas of the second metal elements]) was confirmed to be 10% or less. From these results, it was found that in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 5), an oxide composite in which Ba and Ce were sufficiently uniformly mixed was supported on the support. On the other hand, in the exhaust gas purifying catalyst for comparison (Comparative Example 7), the standard deviation was a value exceeding 10%, and it was found that the dispersion degree of Ba and Ce varied. .
このようなTEM観察及びEDX分析の結果から、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液(実施例1)を用いて酸化物複合体を担持させた場合(実施例5)においては、担体上に担持される酸化物複合体が十分に微細化されることが確認され、コート層内のマクロ分布及び担体粉末上のnmオーダにおけるミクロ分布において、酸化物複合体が均一な分散をとることが確認された。 From the results of such TEM observation and EDX analysis, when the oxide composite was supported using the aqueous oxide composite precursor solution (Example 1) of the present invention (Example 5), It was confirmed that the supported oxide composite was sufficiently refined, and confirmed that the oxide composite had a uniform dispersion in the macro distribution in the coating layer and the micro distribution in the nm order on the carrier powder. It was done.
[NOx浄化試験3]
先ず、実施例5及び比較例7で得られた排ガス浄化用触媒を用いた以外は上述の耐久試験1と同様の方法を採用して、実施例5及び比較例7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。次に、前記耐久試験後の各排ガス浄化用触媒を用いた以外は上述のNOx浄化試験1と同様の方法を採用して、実施例5及び比較例7で得られた排ガス浄化用触媒のNOx浄化率を測定した。得られた結果を表5に示す。
[NOx purification test 3]
First, except for using the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 5 and Comparative Example 7, the same method as in the durability test 1 described above was adopted, and the exhaust gas purifying obtained in Example 5 and Comparative Example 7 was used. Durability tests were performed on the catalyst. Next, the NOx of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 5 and Comparative Example 7 was adopted by adopting the same method as in the above NOx purification test 1 except that each exhaust gas purification catalyst after the durability test was used. The purification rate was measured. The results obtained are shown in Table 5.
表5に示す結果からも明らかなように、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液(実施例1)を用いて得られた本発明の排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒:実施例5)は、耐久試験後のNOx浄化率が優れたものであることが確認された。これに対して、本発明にかかる酸化物複合体前駆体水溶液を用いなかった比較のための排ガス浄化用触媒(比較例7)においては、耐久試験後のNOx浄化率が低いものであることが確認された。このような結果から、本発明の酸化物複合体が担持された本発明の排ガス浄化用触媒(実施例5)においては、十分に高い耐熱性を有することが分かった。 As apparent from the results shown in Table 5, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (NOx occlusion reduction type catalyst: Example 5) obtained using the oxide composite precursor aqueous solution of the present invention (Example 1). ) Was confirmed to have an excellent NOx purification rate after the durability test. In contrast, the exhaust gas purification catalyst for comparison (Comparative Example 7) that did not use the oxide complex precursor aqueous solution according to the present invention had a low NOx purification rate after the durability test. confirmed. From these results, it was found that the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 5) on which the oxide composite of the present invention was supported had sufficiently high heat resistance.
(実施例6)
クエン酸(和光純薬工業)0.9molをイオン交換水165mlに溶解させた後、28質量%のNH3水170mlを加えて、クエン酸アンモニウム水溶液を調製した。次に、得られたクエン酸アンモニウム水溶液に酢酸セリウム(和光純薬工業)0.3molを加えて攪拌し、セリウムクエン酸アンモニウム水溶液(0.67mol/L)を調製した。その後、前記セリウムクエン酸アンモニウム水溶液52mlに対して、2.16mol/Lの酢酸バリウム水溶液16mlを加えて攪拌し、BaとCeを含有する酸化物複合体前駆体水溶液を調製した。前記水溶液中のBa/Ceモル比は1であり、Ba及びCeの濃度は0.51mol/Lであった。
(Example 6)
After 0.9 mol of citric acid (Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 165 ml of ion-exchanged water, 170 ml of 28% by mass NH 3 water was added to prepare an aqueous ammonium citrate solution. Next, 0.3 mol of cerium acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the obtained ammonium citrate aqueous solution and stirred to prepare an aqueous solution of cerium ammonium citrate (0.67 mol / L). Then, 16 ml of 2.16 mol / L barium acetate aqueous solution was added to 52 ml of the ammonium cerium citrate aqueous solution and stirred to prepare an oxide complex precursor aqueous solution containing Ba and Ce. The Ba / Ce molar ratio in the aqueous solution was 1, and the concentrations of Ba and Ce were 0.51 mol / L.
(合成例2:Pt担持触媒の調整)
先ず、直径30mm×50mmLの六角セルコージェライトモノリス基材に、MgAl2O4100g、TiO2とZrO2の複合酸化物100g、Rhを0.5g/50gの割合で担持したZrO250g、及びCeO2とZrO2の複合酸化物20gを含有する担体を270g/Lの割合でコートして、担体担持基材を得た。次に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を用いて、前記担体担持基材に対して2g/LとなるようにしてPtを選択吸着担持せしめてPt担持基材を得た。その後、得られたPt担持基材を大気中、300℃の温度条件で3時間焼成し、Pt担持触媒を調製した。
(Synthesis Example 2: Preparation of Pt-supported catalyst)
First, a hexagonal cell cordierite monolith substrate having a diameter of 30 mm × 50 mmL, MgAl 2 O 4 100 g, TiO 2 and ZrO 2 composite oxide 100 g, ZrO 2 50 g carrying Rh at a ratio of 0.5 g / 50 g, and A carrier containing 20 g of a composite oxide of CeO 2 and ZrO 2 was coated at a rate of 270 g / L to obtain a carrier-supporting substrate. Next, using a dinitrodiammine platinum nitric acid solution, Pt was selectively adsorbed and supported at 2 g / L on the carrier-supporting substrate to obtain a Pt-supporting substrate. Thereafter, the obtained Pt-supported base material was calcined in the atmosphere at a temperature condition of 300 ° C. for 3 hours to prepare a Pt-supported catalyst.
(実施例7)
実施例6で得られた酸化物複合体前駆体水溶液を、合成例2で得られたPt担持触媒にBaとCeの担持量がそれぞれ0.2mol/L(Ba)、0.2mol/L(Ce)となるようにして含浸させることにより、前記Pt担持触媒に前記酸化物複合体前駆体水溶液を担持させた後、大気中、300℃の温度条件下で3時間焼成し、前記Pt担持触媒上に酸化物複合体を形成せしめ、本発明の排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。なお、上述のTEM−EDX分析と同様の方法を採用して、得られた排ガス浄化用触媒中の酸化物複合体に対してTEM−EDX分析を行ったところ、MgAl2O4上のBaのピーク面積とCeのピーク面積の和に対するBaのピーク面積の面積比の分布の標準偏差は8.1%であった。
(Example 7)
The aqueous oxide complex precursor solution obtained in Example 6 was loaded on the Pt-supported catalyst obtained in Synthesis Example 2 with a supported amount of Ba and Ce of 0.2 mol / L (Ba) and 0.2 mol / L ( The Pt-supported catalyst is impregnated with the oxide composite precursor aqueous solution by impregnation so as to be Ce), and then calcined in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 3 hours, and the Pt-supported catalyst An oxide composite was formed thereon to prepare an exhaust gas purifying catalyst (NOx storage reduction catalyst) of the present invention. In addition, when the same method as the above-mentioned TEM-EDX analysis was adopted, and the TEM-EDX analysis was performed on the obtained oxide composite in the exhaust gas purification catalyst, Ba of MgAl 2 O 4 was analyzed. The standard deviation of the distribution of the area ratio of the peak area of Ba to the sum of the peak area and the peak area of Ce was 8.1%.
(比較例8)
実施例6で得られた酸化物複合体前駆体水溶液の代わりに酢酸バリウム水溶液を用い、酢酸バリウム水溶液を合成例2で得られたPt担持触媒にBaの担持量が0.2mol/Lとなるようにして含浸させた以外は、実施例7と同様にして、比較のための排ガス浄化用触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を調製した。
(Comparative Example 8)
The barium acetate aqueous solution was used instead of the oxide complex precursor aqueous solution obtained in Example 6, and the amount of Ba supported on the Pt-supported catalyst obtained in Synthesis Example 2 was 0.2 mol / L. Exhaust gas purification catalyst (NOx occlusion reduction type catalyst) for comparison was prepared in the same manner as in Example 7 except that the impregnation was performed as described above.
<排ガス浄化用触媒(実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8)の性能試験>
[S脱離量の測定]
実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒を用いた以外は上述の耐久試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8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。次に、前記耐久試験後の各排ガス浄化用触媒(実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8)に対して、それぞれ、650℃の温度条件下において上記表2に示す組成の前処理用のリッチガスを10分流通させて前処理を行った。次いで、得られた前処理後の各触媒に対して、それぞれ400℃の温度条件下において上記表2に示す硫黄被毒処理用のリッチガス及びリーンガスをリーン/リッチ=120秒/3秒の間隔で変動させながら41分間流通させ、触媒2Lあたり硫黄(S)を3g供給してS被毒処理を行った。次に、S被毒処理後の各触媒に対して、600℃の温度条件下において、上記表2に示す組成のS再生処理用のリーンガスを5分間流通させた後に、上記表2に示す組成のS再生処理用のリッチガスを10分間流通させた(以下、単に「S脱離試験」という。)。このようにして、各排ガス浄化用触媒からSを脱離させて、S再生処理用のガスを導入した時点から3分間及び10分間の間の各排ガス浄化用触媒のS脱離量を、各排ガス浄化用触媒に接触した後のガス中のSO2の量を測定することにより、それぞれ求めた。得られた結果を図10に示す。
<Performance Test of Exhaust Gas Purification Catalysts (Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8)>
[Measurement of S Desorption]
Except for using the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8, the same method as in the above durability test 1 was adopted, and Example 3, Example 7, Durability tests were performed on the exhaust gas-purifying catalysts obtained in Comparative Examples 6 and 8. Next, for each exhaust gas purifying catalyst (Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8) after the endurance test, the composition shown in Table 2 above was obtained under the temperature condition of 650 ° C. Pre-treatment was performed by flowing a pre-treatment rich gas for 10 minutes. Next, for each of the catalysts after the pretreatment, the sulfur poisoning rich gas and the lean gas shown in Table 2 were added at an interval of lean / rich = 120 seconds / 3 seconds under the temperature condition of 400 ° C. The mixture was allowed to flow for 41 minutes while being fluctuated, and 3 g of sulfur (S) was supplied per 2 L of catalyst to perform S poisoning treatment. Next, for each catalyst after S poisoning treatment, a lean gas for S regeneration treatment having the composition shown in Table 2 above was circulated for 5 minutes under a temperature condition of 600 ° C., and then the composition shown in Table 2 above. A rich gas for S regeneration treatment was circulated for 10 minutes (hereinafter simply referred to as “S desorption test”). In this way, S is desorbed from each exhaust gas purification catalyst, and the S desorption amount of each exhaust gas purification catalyst for 3 minutes and 10 minutes from the time when the gas for S regeneration treatment is introduced, Each amount was determined by measuring the amount of SO 2 in the gas after contacting the exhaust gas purification catalyst. The obtained result is shown in FIG.
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3及び実施例7)においては、再生ガスの流通開始直後から十分に高い硫黄(S)成分の脱離性能を示し、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例6及び比較例8)と比べてS脱離速度が十分に速いことが確認された。このような結果から、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例3及び実施例7)においては、硫黄被毒による触媒活性の低下を十分に抑制できることが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 10, in the exhaust gas purifying catalysts (Examples 3 and 7) of the present invention, a sufficiently high sulfur (S) component desorption performance immediately after the start of circulation of the regeneration gas. It was confirmed that the S desorption rate was sufficiently faster than the exhaust gas purifying catalysts for comparison (Comparative Examples 6 and 8). From these results, it was found that the catalyst for exhaust gas purification of the present invention (Example 3 and Example 7) can sufficiently suppress a decrease in catalyst activity due to sulfur poisoning.
[NOx浄化試験4]
上記S脱離量の測定の際の条件と同様の条件で耐久試験1及びS脱離試験を施した後の実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒を用い、更に、温度条件を400℃から300℃に変更した以外は、上述のNOx浄化試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒のNOx浄化率を測定した。得られた結果を図11に示す。
[NOx purification test 4]
Exhaust gas purification obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8 after performing the durability test 1 and the S desorption test under the same conditions as those for measuring the amount of S desorption. Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example were adopted using the same method as in the NOx purification test 1 except that the catalyst was used and the temperature condition was changed from 400 ° C. to 300 ° C. The NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst obtained in 8 was measured. The obtained results are shown in FIG.
[NOx浄化試験5]
上記S脱離量の測定の際の条件と同様の条件で耐久試験1及びS脱離試験を施した後の実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒を用い、更に、温度条件を400℃から500℃に変更した以外は、上述のNOx浄化試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒のNOx浄化率を測定した。得られた結果を図12に示す。
[NOx purification test 5]
Exhaust gas purification obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8 after performing the durability test 1 and the S desorption test under the same conditions as those for measuring the amount of S desorption. Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example were adopted using the same method as in the above NOx purification test 1 except that the catalyst was used and the temperature condition was changed from 400 ° C. to 500 ° C. The NOx purification rate of the exhaust gas purification catalyst obtained in 8 was measured. The obtained result is shown in FIG.
図11〜12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3及び実施例7)においては、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例6及び比較例8)と比べて十分に高いNOx浄化性能を発揮することが確認された。また、担体中にMgAl2O4を含有する実施例7で得られた排ガス浄化用触媒の方が、より高いNOx浄化性能を発揮することが分かった。 As is clear from the results shown in FIGS. 11 to 12, in the exhaust gas purifying catalyst (Example 3 and Example 7) of the present invention, the exhaust gas purifying catalyst for comparison (Comparative Example 6 and Comparative Example 8). It was confirmed that it exhibits sufficiently high NOx purification performance as compared with the above. It was also found that the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 7 containing MgAl 2 O 4 in the support exhibits higher NOx purification performance.
[NOx浄化試験6及び7]
〈NOx浄化試験6〉
実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒を用いた以外は上述の耐久試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8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。次に、前記耐久試験後の各排ガス浄化用触媒(実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8)を用い、温度条件を400℃から300℃に変更した以外は、上述のNOx浄化試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒のNOx浄化率を測定した。
[NOx purification tests 6 and 7]
<NOx purification test 6>
Except for using the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8, the same method as in the above durability test 1 was adopted, and Example 3, Example 7, Durability tests were performed on the exhaust gas-purifying catalysts obtained in Comparative Examples 6 and 8. Next, the NOx described above was used except that the exhaust gas purifying catalysts after the endurance test (Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8) were used and the temperature condition was changed from 400 ° C to 300 ° C. By adopting the same method as in the purification test 1, the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalysts obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8 was measured.
〈NOx浄化試験7〉
実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒を用いた以外は上述の耐久試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8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。次に、前記耐久試験後の各排ガス浄化用触媒(実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8)を用い、温度条件を400℃から500℃に変更した以外は、上述のNOx浄化試験1と同様の方法を採用して、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒のNOx浄化率を測定した。
<NOx purification test 7>
Except for using the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8, the same method as in the above durability test 1 was adopted, and Example 3, Example 7, Durability tests were performed on the exhaust gas-purifying catalysts obtained in Comparative Examples 6 and 8. Next, the NOx described above was used except that the exhaust gas purifying catalysts (Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8) after the durability test were used and the temperature condition was changed from 400 ° C to 500 ° C. By adopting the same method as in the purification test 1, the NOx purification rate of the exhaust gas purification catalysts obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8 was measured.
このようなNOx浄化試験4〜7で得られた結果から、実施例3、実施例7、比較例6及び比較例8で得られた排ガス浄化用触媒のS脱離試験前後のNOx浄化率の維持率を求めた。なお、かかる維持率は、NOx浄化試験の際の温度条件(300℃又は500℃)ごとに求め、式:
[維持率(%)]=[S脱離試験後のNOx浄化率]/[S脱離試験前のNOx浄化率]×100
により算出した。得られた結果を図13に示す。
From the results obtained in the NOx purification tests 4 to 7, the NOx purification rate before and after the S desorption test of the exhaust gas purification catalysts obtained in Example 3, Example 7, Comparative Example 6 and Comparative Example 8 was obtained. The maintenance rate was determined. In addition, this maintenance factor is calculated | required for every temperature conditions (300 degreeC or 500 degreeC) in the case of a NOx purification test, Formula:
[Maintenance rate (%)] = [NOx purification rate after S desorption test] / [NOx purification rate before S desorption test] × 100
Calculated by The obtained result is shown in FIG.
図13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3及び実施例7)においては、温度条件によらず、80%以上のNOx浄化率の維持率を有していることが確認され、十分に高い耐熱性及び硫黄被毒耐久性を有していることが確認された。これに対して比較例6で得られた排ガス浄化用触媒は、NOx浄化率の維持率が十分なものとはならなかった。また、比較例8で得られた排ガス浄化用触媒においては、温度条件が300℃のNOx浄化試験の際のNOx浄化率の維持率は十分なものではあるものの、500℃のNOx浄化試験の際のNOx浄化率の維持率は70%以下となっており、温度条件を上げることで極端にNOx浄化率の維持率が低下し、耐熱性が十分なものではないことが確認された。 As is apparent from the results shown in FIG. 13, the exhaust gas purifying catalysts (Examples 3 and 7) of the present invention have a NOx purification rate maintenance rate of 80% or more regardless of temperature conditions. It was confirmed that it had sufficiently high heat resistance and sulfur poisoning durability. On the other hand, the exhaust gas purification catalyst obtained in Comparative Example 6 did not have a sufficient maintenance rate of the NOx purification rate. Further, in the exhaust gas purification catalyst obtained in Comparative Example 8, the maintenance rate of the NOx purification rate during the NOx purification test at a temperature condition of 300 ° C. is sufficient, but during the NOx purification test at 500 ° C. The maintenance rate of the NOx purification rate was 70% or less, and it was confirmed that the maintenance rate of the NOx purification rate was extremely lowered by increasing the temperature condition, and the heat resistance was not sufficient.
以上説明したように、本発明によれば、水溶液中に酸化物複合体の前駆体である金属元素を高濃度で且つ安定した状態で含有させることができ、十分に微細化された酸化物複合体を得ることが可能な酸化物複合体前駆体水溶液及びそれを用いた酸化物複合体の製造方法を提供する並びに、それにより得られる酸化物複合体を提供することが可能となる。また、本発明によれば、上記本発明の酸化物複合体を備え、十分に高い耐熱性や硫黄被毒耐久性を有し、硫黄や高温に長期間晒された場合でも十分に優れた触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒、及びその排ガス浄化用触媒を用いた排ガス浄化方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a metal element that is a precursor of an oxide complex can be contained in an aqueous solution at a high concentration and in a stable state, and a sufficiently miniaturized oxide complex. It is possible to provide an oxide complex precursor aqueous solution capable of obtaining a body and a method for producing an oxide complex using the same, and to provide an oxide complex obtained thereby. Further, according to the present invention, the catalyst is provided with the oxide composite of the present invention, has sufficiently high heat resistance and sulfur poisoning durability, and is sufficiently excellent even when exposed to sulfur or high temperature for a long period of time. It is possible to provide an exhaust gas purification catalyst capable of exhibiting activity and an exhaust gas purification method using the exhaust gas purification catalyst.
このように、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液によって、十分に微細化された酸化物複合体を効率よく製造することが可能となるため、本発明の酸化物複合体前駆体水溶液は、NOx吸蔵材、SOx吸蔵材、NOx吸蔵還元型触媒等を製造するための材料として有用である。 As described above, since the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention can efficiently produce a sufficiently miniaturized oxide complex, the oxide complex precursor aqueous solution of the present invention comprises: It is useful as a material for producing NOx storage materials, SOx storage materials, NOx storage reduction catalysts, and the like.
Claims (13)
前記請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の酸化物複合体前駆体水溶液を焼成して得られたものであること、及び、
前記酸化物複合体の表面上の10nm角の20点以上の測定点におけるTEM−EDX分析から求められる第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積との和に対する第一金属元素のピーク面積の比([第一金属元素のピーク面積]/[第一金属元素のピーク面積と第二金属元素のピーク面積の和])の分布の標準偏差が10%以下であること、
を特徴とする酸化物複合体。 An oxide composite containing barium as the first metal element and cerium as the second metal element,
It is obtained by firing the oxide complex precursor aqueous solution according to any one of claims 1 to 6, and
Of the first metal element relative to the sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element obtained from TEM-EDX analysis at 20 or more measurement points of 10 nm square on the surface of the oxide composite. The standard deviation of the distribution of the ratio of peak areas ([peak area of the first metal element] / [sum of the peak area of the first metal element and the peak area of the second metal element]) is 10% or less ,
Oxide composite, wherein.
An exhaust gas purification method comprising purifying exhaust gas by bringing exhaust gas containing nitrogen oxides into contact with the exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 9 to 12 in an oxygen-excess atmosphere.
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