JP5606191B2 - Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and exhaust gas purification method - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの浄化用触媒およびその製造方法ならびにこれを用いた排気ガス浄化方法に関するものである。詳しくは、本発明は、高温耐久処理後であっても、理論空燃費(A/F)が低い燃料過剰な条件で内燃機関から排出されるガス、特に当該ガス中の窒素酸化物(NOx)を効率良く浄化することができる排気ガス浄化用触媒およびその製造方法ならびに排気ガス浄化方法に関する。   The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a method for producing the same, and a method for purifying exhaust gas using the same. Specifically, the present invention relates to a gas discharged from an internal combustion engine under a fuel excess condition with a low theoretical air-fuel consumption (A / F) even after high-temperature endurance treatment, particularly nitrogen oxide (NOx) in the gas. The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that can efficiently purify gas, a method for producing the same, and an exhaust gas purification method.

内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒として、一般的に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)等の貴金属成分を活性アルミナ等の担体に担持したものが使用されている。これらの触媒のうち、パラジウムを使用した触媒(Pd触媒)は、白金やロジウムを使用した触媒(Pt/Rh触媒)に比して、燃料過剰な理論空燃費(A/F)の低い条件下では、窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)の浄化率が低いことが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。   As a catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, a catalyst in which a noble metal component such as platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh) is supported on a support such as activated alumina is generally used. Among these catalysts, a catalyst using palladium (Pd catalyst) is a condition in which the theoretical air fuel consumption (A / F) is excessive as compared with a catalyst using platinum or rhodium (Pt / Rh catalyst). Then, it is reported that the purification rate of nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) is low (for example, refer nonpatent literature 1).

また、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムなどの電子供与性および/または二酸化窒素の吸収や放出作用を有する物質と白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属とを含む低温着火性触媒組成物とゼオライトからなる吸着材とが内燃機関の排気管内に配置されてなる排気ガス浄化システムが開示されており、電子供与性物質から貴金属へ電子が供与されるため、炭化水素(HC)および/または一酸化炭素(CO)の貴金属に対する吸着力が弱められ、HCおよび/またはCOとOとの反応が促進されると示されている(例えば、特許文献1参照)。 Also, an adsorbent comprising a low-temperature ignitable catalyst composition containing a substance having an electron-donating and / or nitrogen dioxide absorption or emission action such as magnesium, strontium, or barium and a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium, and zeolite. Is disclosed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, and since electrons are donated from an electron donating substance to a noble metal, hydrocarbon (HC) and / or carbon monoxide (CO) It has been shown that the adsorptive power to noble metals is weakened and the reaction between HC and / or CO and O 2 is promoted (see, for example, Patent Document 1).

また、パラジウムとマグネシウムとを含む排気ガス浄化触媒において、マグネシウムが排気ガス中のHCを捕獲・吸着することによってパラジウムへのHCの吸着が抑制されることが開示されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, it is disclosed that, in an exhaust gas purification catalyst containing palladium and magnesium, adsorption of HC to palladium is suppressed when magnesium captures and adsorbs HC in the exhaust gas (for example, Patent Document 2). reference).

さらに、パラジウムと水酸化カルシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも一方とを混合した水溶液を用いて作製した触媒が開示されており、カルシウムおよびマグネシウムが硫黄成分と反応して硫化物となるためパラジウムの硫黄被毒が抑制されることが開示されている(例えば、特許文献3参照)。   Furthermore, a catalyst prepared using an aqueous solution in which palladium and at least one of calcium hydroxide and magnesium hydroxide are mixed is disclosed. Since calcium and magnesium react with a sulfur component to form a sulfide, the sulfur coverage of palladium is disclosed. It is disclosed that poison is suppressed (for example, refer patent document 3).

特開平9−872号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-872 特開平8−229395号公報JP-A-8-229395 特開平7−136512号公報JP-A-7-136512

J.C.Summers,J.J.White,W.B.Williamson,SAE PAPER,890794(1989)J. et al. C. Summers, J. et al. J. et al. White, W.W. B. Williamson, SAE PAPER, 890794 (1989)

しかしながら、非特許文献1に記載の触媒では、燃料過剰なA/F値の低い条件でのNOx浄化率が低く、内燃機関からの排気ガスの排出規制が強化されている現行では、NOx浄化率が十分であるとはいいがたい。また、ロジウムは、パラジウムに比してA/F値の低い条件でのNOx浄化率は高いものの、パラジウムより高価であるため、経済的な観点からは、その削減が望まれている。   However, the catalyst described in Non-Patent Document 1 has a low NOx purification rate under conditions where the fuel is excessive and the A / F value is low, and at present, the exhaust gas emission regulation from the internal combustion engine is strengthened, the NOx purification rate Is not enough. Moreover, although rhodium has a higher NOx purification rate under conditions where the A / F value is lower than that of palladium, it is more expensive than palladium, so that reduction thereof is desired from an economical viewpoint.

また、特許文献1や2に記載の触媒は、貴金属粒子の大部分が担体(担持基材)表面に存在するため、貴金属のシンタリングに対する物理的障壁が少なく、高温下での使用や長持間高温に曝すと貴金属粒子のシンタリングが生じやすく、性能低下を招くという問題がある。また、特許文献1〜3に記載の触媒はいずれも、アルミナゾルを用いて調製されているが、ゾルやゲルを乾燥、焼成する過程を少なくとも2回必要とするため、触媒調製コストが高くなったり、触媒調製サイクルタイムが長くなったりする問題がある。さらに、特許文献2及び3に記載の触媒はいずれも、要求される細孔径が、それぞれ、5〜20nm及び20〜60nmであるが、これらの触媒は活性成分である貴金属等の担体として用いられており、貴金属が被覆された触媒において要求される細孔径とは領域が異なる。   In addition, the catalysts described in Patent Documents 1 and 2 have most of the noble metal particles on the surface of the support (supporting base material), so that there are few physical barriers to sintering of the noble metal, and use at high temperatures and long-lasting time When exposed to high temperatures, there is a problem that sintering of noble metal particles is likely to occur, leading to performance degradation. In addition, all of the catalysts described in Patent Documents 1 to 3 are prepared using alumina sol, but the process of drying and firing the sol or gel is required at least twice, which may increase catalyst preparation costs. There is a problem that the catalyst preparation cycle time becomes long. Further, the catalysts described in Patent Documents 2 and 3 each have a required pore size of 5 to 20 nm and 20 to 60 nm, respectively. These catalysts are used as a support for a noble metal or the like which is an active component. Therefore, the region is different from the pore diameter required for the catalyst coated with the noble metal.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、A/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満、すなわち、還元性の炭化水素を多く含む燃料過剰なリッチな雰囲気下において、貴金属としてパラジウムのみを使用した場合であっても、内燃機関からの窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒、及びその製造方法、並びに当該排気ガス浄化用触媒を用いて効率よく内燃機関の排気ガスを浄化する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is that the A / F value (air-fuel ratio) is less than the theoretical air-fuel ratio of 14.7, that is, it contains a large amount of reducing hydrocarbons. Exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently purifying nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) from an internal combustion engine even when only palladium is used as a noble metal in a rich atmosphere with excessive fuel, Another object of the present invention is to provide a method for efficiently purifying exhaust gas from an internal combustion engine using the exhaust gas purifying catalyst.

また、本発明の他の目的は、高温に曝された後においても優れた触媒性能(熱安定性)を有する高温耐久性に優れた排気ガス浄化用触媒およびその安価な製造方法ならびに当該排気ガス浄化用触媒を用いて効率よく内燃機関の排気ガスを浄化する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst excellent in high temperature durability having excellent catalytic performance (thermal stability) even after being exposed to a high temperature, its inexpensive production method, and the exhaust gas. An object of the present invention is to provide a method for efficiently purifying exhaust gas from an internal combustion engine using a purifying catalyst.

上記課題に鑑み鋭意検討した結果、パラジウムまたはパラジウム酸化物とマグネシウムまたは酸化マグネシウムとの複合体の少なくとも一部を、ランタン含有アルミナによって被覆することにより、得られた触媒は、高温に曝された後においても優れた触媒性能(熱安定性)及び高温耐久性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the catalyst obtained by coating at least part of a composite of palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide with lanthanum-containing alumina is exposed to high temperatures. The present inventors have found that the catalyst has excellent catalytic performance (thermal stability) and high temperature durability, and has completed the present invention.

上記課題は、パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む複合体、ならびにランタン含有アルミナを含み、前記複合体の少なくとも一部が前記ランタン含有アルミナによって被覆される、排気ガス浄化用触媒により解決される。   The above problem is solved by an exhaust gas purifying catalyst comprising a composite containing palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide, and lanthanum-containing alumina, wherein at least a part of the composite is coated with the lanthanum-containing alumina. Is done.

本発明の排気ガス浄化用触媒は、高温に曝された後においても優れた触媒性能(熱安定性)及び高温耐久性に優れ、A/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満、すなわち、還元性の炭化水素を多く含む燃料過剰なリッチ雰囲気下でも、内燃機関からの排気ガス、特に排気ガス中の窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できる。   The exhaust gas purifying catalyst of the present invention has excellent catalytic performance (thermal stability) and high-temperature durability even after being exposed to high temperatures, and the A / F value (air-fuel ratio) is the stoichiometric air-fuel ratio. Efficiently purifies exhaust gas from internal combustion engines, especially nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) in exhaust gas, even in rich atmospheres with excess of fuel containing a large amount of reducing hydrocarbons, less than 7. it can.

本発明の排気ガス浄化用触媒の担持状態を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the support state of the exhaust gas purification catalyst of this invention. ランタン含有アルミナによってPd/Pd酸化物は被覆されるが、Mg/Mg酸化物が上記Pd/Pd酸化物とは近接せずに担持された複合体の状態を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing a state of a composite in which Pd / Pd oxide is coated with lanthanum-containing alumina, but Mg / Mg oxide is supported without being in close proximity to the Pd / Pd oxide. 含浸法を用いて作製される従来の排気ガス浄化用触媒におけるPd/Pd酸化物とアルミナとの担持状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the support state of the Pd / Pd oxide and alumina in the conventional exhaust gas purification catalyst produced using the impregnation method. 本発明の実施例の触媒AのTEM−EDS分析結果を示す図である。It is a figure which shows the TEM-EDS analysis result of the catalyst A of the Example of this invention. 本発明の実施例の触媒BのTEM−EDS分析結果を示す図である。It is a figure which shows the TEM-EDS analysis result of the catalyst B of the Example of this invention. 比較例の触媒DのTEM−EDS分析結果を示す図である。It is a figure which shows the TEM-EDS analysis result of the catalyst D of a comparative example.

本発明による排気ガス浄化用触媒は、パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む複合体、ならびにランタン含有アルミナを含み、前記複合体の少なくとも一部が前記ランタン含有アルミナによって被覆されることを特徴とするものである。このような構造を有する本発明の排気ガス浄化用触媒は、高温に曝された後においても優れた触媒性能(熱安定性)及び高温耐久性に優れ、A/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満、すなわち、還元性の炭化水素を多く含む燃料過剰なリッチ雰囲気下でも、内燃機関からの排気ガス、特に排気ガス中の窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できる。このように本発明の排気ガス浄化用触媒が上記したような効果を奏する理由は不明であるが、以下のように推論される。なお、本発明は、下記推論によって限定されるものではない。   The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention includes a composite containing palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide, and lanthanum-containing alumina, and at least a part of the composite is coated with the lanthanum-containing alumina. It is a feature. The exhaust gas purifying catalyst of the present invention having such a structure has excellent catalytic performance (thermal stability) and high-temperature durability even after being exposed to high temperatures, and has an A / F value (air-fuel ratio) theoretically. Even when the air-fuel ratio is less than 14.7, that is, in a rich atmosphere containing a large amount of reducing hydrocarbons and excessive fuel, exhaust gas from the internal combustion engine, particularly nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide ( CO) can be efficiently purified. As described above, the reason why the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has the above-mentioned effects is unknown, but it is inferred as follows. The present invention is not limited by the following inference.

すなわち、触媒にはMg/Mg酸化物が存在するが、このMg/Mg酸化物は、排気ガス中の水素(H)を選択的に吸蔵すると、局所的に出力向上や排気ガスの浄化に適したストイキ状態よりに雰囲気を緩和すると考えられる。また、局所的な雰囲気変動が起こるとPd/Pd酸化物をA/F値の低い(リッチ)雰囲気下においても酸化状態で保持することが可能であり、酸化パラジウム上の酸素を利用して、NO+O→NO、HC+NO→N+HO+COの反応が進行すると考えられる。複合体がランタン含有アルミナで被覆されると、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが高温に晒された後においても近接して担持されるため、上記酸化状態を保持しやすいと、考えられる。このため、本発明による触媒は、高温に曝された後においても、A/F値が低い雰囲気下において、上記反応が進行しやすいと、考えられる。 That is, Mg / Mg oxide is present in the catalyst, but this Mg / Mg oxide, when selectively storing hydrogen (H 2 ) in the exhaust gas, locally improves the output and purifies the exhaust gas. It is thought that the atmosphere is relaxed rather than a suitable stoichiometric state. In addition, when local atmospheric fluctuation occurs, it is possible to keep the Pd / Pd oxide in an oxidized state even in an atmosphere having a low A / F value (rich), using oxygen on palladium oxide, The reaction of NO + O → NO 2 , HC + NO 2 → N 2 + H 2 O + CO 2 is considered to proceed. When the composite is coated with lanthanum-containing alumina, the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are supported in close proximity even after being exposed to a high temperature. Conceivable. For this reason, it is considered that the reaction according to the present invention easily proceeds in an atmosphere having a low A / F value even after being exposed to a high temperature.

なお、本明細書では、「本発明の排気ガス浄化用触媒」を「本発明の触媒」とも;「パラジウムまたはパラジウム酸化物」を「Pd/Pd酸化物」とも;および「マグネシウムまたは酸化マグネシウム」を「Mg/Mg酸化物」とも、それぞれ称する。   In the present specification, “the exhaust gas purification catalyst of the present invention” is also referred to as “the catalyst of the present invention”; “palladium or palladium oxide” is also referred to as “Pd / Pd oxide”; and “magnesium or magnesium oxide” Are also referred to as “Mg / Mg oxides”, respectively.

以下、本発明の実施の形態を説明する。しかし、本発明は、下記に限定されるものではない。なお、本明細書中の「A〜B」は「A以上、B以下」を意味し、例えば、明細書中で「1質量%〜30質量%」または「1〜30質量%」と記載されていれば「1質量%以上、30質量%以下」を示す。また、本明細書中の「Cおよび/またはD」とは、C及びDのいずれか一方または両方を含むことを意味する。また、本明細書で挙げられている各種物性は、特記しない限り、後述する実施例に記載の方法により測定した値を意味する。   Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following. In the present specification, “A to B” means “A or more and B or less”, and for example, “1% by mass to 30% by mass” or “1 to 30% by mass” is described in the specification. "1 mass% or more and 30 mass% or less". In addition, “C and / or D” in the present specification means to include one or both of C and D. Further, various physical properties mentioned in the present specification mean values measured by the methods described in Examples described later unless otherwise specified.

(I)排気ガス浄化用触媒
本発明の触媒は、パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む複合体が、ランタン含有アルミナによって少なくとも一部が被覆されてなる複合体を含む。ここで、「ランタン含有アルミナによって少なくとも一部が被覆された、パラジウムまたはパラジウム酸化物とマグネシウムまたは酸化マグネシウムとからなる複合体」を、図1を参照しながら説明する。なお、図1〜3は、各成分の位置関係を模式的に示した図であるため、実際の距離、形状、粒子径を表すものではない。
(I) Exhaust gas purification catalyst The catalyst of the present invention includes a composite in which a composite containing palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide is at least partially coated with lanthanum-containing alumina. Here, “a composite composed of palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide, at least partially coated with lanthanum-containing alumina” will be described with reference to FIG. In addition, since FIGS. 1-3 is the figure which showed the positional relationship of each component typically, it does not represent an actual distance, a shape, and a particle diameter.

図1は、本発明の触媒に含まれる、ランタン含有アルミナによって少なくとも一部が被覆された、パラジウムまたはパラジウム酸化物とマグネシウムまたは酸化マグネシウムとからなる複合体の状態を模式的に示す平面図および部分拡大図である。例えば、図1において、符号1は一つのランタン含有アルミナしか指していないが、白色の不定形で表されている物質は全てランタン含有アルミナであり、他の符号についても同様のことを意味する。また、図2,3においても同様である。   FIG. 1 is a plan view and a part schematically showing a state of a composite composed of palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide, at least partly covered with lanthanum-containing alumina contained in the catalyst of the present invention. It is an enlarged view. For example, in FIG. 1, reference numeral 1 indicates only one lanthanum-containing alumina, but all the substances represented by white amorphous shapes are lanthanum-containing alumina, and the same is true for the other reference numerals. The same applies to FIGS.

図1に示されるように、ランタン含有アルミナ1は、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体2の周囲に近接して担持される。ここで、「近接して担持される」とは、Pd/Pd酸化物またはMg/Mg酸化物とランタン含有アルミナ1とが一部接触している状態を指す。また、「近接して担持された状態」では、Pd/Pd酸化物またはMg/Mg酸化物とランタン含有アルミナ1との接触部において、Pd/Pd酸化物またはMg/Mg酸化物に吸着可能な分子(例えば酸素(O)や一酸化炭素(CO))が吸着できない。 As shown in FIG. 1, the lanthanum-containing alumina 1 is supported in the vicinity of the periphery of a composite 2 of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide. Here, “supported in close proximity” refers to a state in which the Pd / Pd oxide or Mg / Mg oxide and the lanthanum-containing alumina 1 are partially in contact. Further, in the “closely supported state”, the Pd / Pd oxide or Mg / Mg oxide can be adsorbed at the contact portion between the Pd / Pd oxide or Mg / Mg oxide and the lanthanum-containing alumina 1. Molecules (for example, oxygen (O 2 ) and carbon monoxide (CO)) cannot be adsorbed.

図1に示すように、「Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とからなる複合体」は、Pd/Pd酸化物及びMg/Mg酸化物のそれぞれ1原子以上が、少なくとも一部接触してなる複合体であり、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との固溶体、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との混合物等、またはこれらの2以上の組み合わせが含まれる。   As shown in FIG. 1, the “composite composed of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide” has at least a partial contact of at least one atom of each of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide. And a solid solution of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide, a mixture of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide, or a combination of two or more thereof.

Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが複合体2を形成した状態であれば、Mg/Mg酸化物がPd/Pd酸化物の近傍に存在するため、燃料過剰な理論空燃費(A/F)の低い条件下でも、窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できる。また、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とからなる複合体の少なくとも一部がランタン含有アルミナによって被覆されることにより、ランタン含有アルミナがパラジウムのシンタリングに対する物理的障壁になるため、高温に曝されても、Pd粒子のシンタリングを抑制・防止できるとともに、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接した状態で担持できる。ゆえに、本発明の触媒は、高温に曝された後においても優れた触媒性能(熱安定性)及び高温耐久性を発揮できる。なお、本発明は、上記推論に限定されない。   If the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide form the composite 2, the Mg / Mg oxide is present in the vicinity of the Pd / Pd oxide. / F), nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) can be efficiently purified even under low conditions. In addition, since at least a part of the composite composed of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide is coated with lanthanum-containing alumina, the lanthanum-containing alumina becomes a physical barrier against palladium sintering. Even if exposed to Pt, sintering of Pd particles can be suppressed / prevented and Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide can be supported in close proximity. Therefore, the catalyst of the present invention can exhibit excellent catalytic performance (thermal stability) and high temperature durability even after being exposed to high temperatures. The present invention is not limited to the above reasoning.

これに対して、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが複合体を形成していない、例えば、図2に示されるように、ランタン含有アルミナ1によってPd/Pd酸化物3は被覆されているが、Mg/Mg酸化物4がPd/Pd酸化物3とは近接せずにかつランタン含有アルミナ1に被覆されない状態で担持された場合には、多くのPd/Pd酸化物およびMg/Mg酸化物は近接せずに担持される、またはMg/Mg酸化物はPd/Pd酸化物と無関係に担持される。このため、燃料過剰な理論空燃費(A/F)の低い条件下では、Pd本来の触媒性能しか示さず、窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できない。   In contrast, the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide do not form a composite. For example, as shown in FIG. 2, the Pd / Pd oxide 3 is covered with the lanthanum-containing alumina 1. However, when the Mg / Mg oxide 4 is supported in a state where it is not close to the Pd / Pd oxide 3 and is not covered with the lanthanum-containing alumina 1, many Pd / Pd oxides and Mg / Mg oxide is supported in close proximity, or Mg / Mg oxide is supported independently of Pd / Pd oxide. For this reason, under the condition of low theoretical air fuel consumption (A / F) with excessive fuel, only Pd's original catalytic performance is exhibited, and nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) cannot be efficiently purified.

また、図3に示されるように、Pd/Pd酸化物3が担体であるランタン含有アルミナ1の表面に担持される場合には、Mg/Mg酸化物4は、Pd/Pd酸化物3の比較的近傍に担持されるが、Pd/Pd酸化物3は、図1及び図2のように被覆されていないためシンタリングを起こし易く、Mg/Mg酸化物も被覆層という物理的障壁がないために移動が容易である。したがって、触媒調製時にPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接した状態で担持されたとしても、高温に曝された場合には、近接した状態を保持することは困難である。なお、図3は、含浸法を用いて作製される従来の排気ガス浄化用触媒におけるPd/Pd酸化物3とランタン含有アルミナ1との担持状態を模式的に示す平面図である。   In addition, as shown in FIG. 3, when the Pd / Pd oxide 3 is supported on the surface of the lanthanum-containing alumina 1 as a support, the Mg / Mg oxide 4 is compared with the Pd / Pd oxide 3. Although Pd / Pd oxide 3 is not coated as shown in FIG. 1 and FIG. 2, sintering is likely to occur, and Mg / Mg oxide also has no physical barrier of a coating layer. Easy to move to. Therefore, even if the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are supported in a close state at the time of catalyst preparation, it is difficult to maintain the close state when exposed to a high temperature. FIG. 3 is a plan view schematically showing a supported state of the Pd / Pd oxide 3 and the lanthanum-containing alumina 1 in a conventional exhaust gas purifying catalyst produced using an impregnation method.

なお、上記「シンタリング」とは、高温に曝されることで粒子同士が結合して粗大化することを意味する。触媒成分であるPd/Pd酸化物がシンタリングを起こすと、Pd/Pd酸化物粒子の表面積が減少し、触媒活性が低下するため好ましくない。   The “sintering” means that particles are bonded and coarsened by exposure to a high temperature. When Pd / Pd oxide, which is a catalyst component, causes sintering, the surface area of the Pd / Pd oxide particles decreases, and the catalytic activity decreases, which is not preferable.

以下、本実施の形態に係る上記複合体を構成する各成分について説明する。   Hereafter, each component which comprises the said composite_body | complex which concerns on this Embodiment is demonstrated.

(i)触媒活性成分
本発明の触媒は、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体を触媒活性成分として含む。ここで、一方の触媒活性成分である、Pd/Pd酸化物は、パラジウムまたはパラジウム酸化物いずれの形態で存在してもよいが、好ましくはパラジウム酸化物の形態で存在することが好ましい。このような形態により、加速時などのA/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満の燃料リッチな雰囲気下でも、Rhを用いない場合においても排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を浄化できる。また、Pd/Pd酸化物は、少なくとも一部がランタン含有アルミナによって被覆されているが、本発明の触媒は、Pd/Pd酸化物を上記被覆形態で使用されてもよいが、被覆形態のPd/Pd酸化物を三次元構造体上にさらに担持した構造を有することが好ましい。このように表面積が大きい三次元構造体を用いることにより、排気ガス浄化用触媒を効率よく担持することができるため、排気ガス浄化用触媒の排気ガス浄化効率を向上させることができる。ここで、Pd/Pd酸化物の担持量は、特に制限されないが、例えば、触媒活性成分が三次元構造体上に担持される場合には、三次元構造体1リットル(以下、「L」と表記する場合がある)当り、パラジウム換算(Pd換算)で、好ましくは0.05〜20g、より好ましくは0.1〜10g、さらにより好ましくは1〜7g/L、特に好ましくは2〜4g/Lである。Pd/Pd酸化物の担持量が上記範囲であれば、NOxやCOを効率よく浄化でき、また、炭化水素の燃焼が充分進行し、投入量に見合ったHCの燃焼性を達成できるなど、優れた触媒性能を発揮できる。また、少量で十分な効果を奏するので、コストパフォーマンスの面でも好ましい。なお、上記Pd/Pd酸化物の担持量は、本発明の触媒に使用される総Pd/Pd酸化物量を意味し、例えば、下記に詳述されるように、ランタン含有アルミナにより被覆されないPd/Pd酸化物が存在する場合には、被覆されたおよび被覆されないPd/Pd酸化物の合計担持量を意味する。
(I) Catalyst active component The catalyst of the present invention contains a composite of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide as a catalyst active component. Here, the Pd / Pd oxide, which is one of the catalytically active components, may be present in the form of palladium or palladium oxide, but is preferably present in the form of palladium oxide. With such a configuration, carbon monoxide in the exhaust gas even in a fuel-rich atmosphere where the A / F value (air-fuel ratio) during acceleration or the like is less than 14.7, which is the stoichiometric air-fuel ratio, even when Rh is not used. (CO) and hydrocarbons (HC) can be purified. The Pd / Pd oxide is at least partially coated with lanthanum-containing alumina. However, the catalyst of the present invention may use the Pd / Pd oxide in the above-mentioned coated form. It is preferable to have a structure in which / Pd oxide is further supported on a three-dimensional structure. By using the three-dimensional structure having a large surface area in this way, the exhaust gas purification catalyst can be efficiently supported, and therefore the exhaust gas purification efficiency of the exhaust gas purification catalyst can be improved. Here, the amount of Pd / Pd oxide supported is not particularly limited. For example, when a catalytically active component is supported on a three-dimensional structure, one liter of the three-dimensional structure (hereinafter referred to as “L”). (In some cases, in terms of palladium), preferably in terms of palladium (in terms of Pd), preferably 0.05 to 20 g, more preferably 0.1 to 10 g, even more preferably 1 to 7 g / L, and particularly preferably 2 to 4 g / L. L. If the amount of Pd / Pd oxide supported is in the above range, NOx and CO can be efficiently purified, and combustion of hydrocarbons can proceed sufficiently to achieve HC combustibility commensurate with the input amount. The catalyst performance can be demonstrated. Moreover, since a sufficient effect can be obtained with a small amount, it is preferable in terms of cost performance. The amount of Pd / Pd oxide supported means the total amount of Pd / Pd oxide used in the catalyst of the present invention. For example, as described in detail below, Pd / Pd oxide not covered with lanthanum-containing alumina. When Pd oxide is present, it means the total loading of coated and uncoated Pd / Pd oxide.

また、ランタン含有アルミナで被覆された形態のPd/Pd酸化物の被覆の程度は、特に制限されないが、ランタン含有アルミナで被覆される被覆Pd/Pd酸化物の量は、パラジウム換算(Pd換算)で、Pd:ランタン含有アルミナの質量比が、好ましくは4:1〜1:100、より好ましくは2:1〜1:50、特に好ましくは1:2〜1:12となるような量である。ここで、Pd:ランタン含有アルミナの質量比が4:1以下であることにより、Pd/Pd酸化物をランタン含有アルミナにより被覆することができ、Pd/Pd酸化物の移動に対する物理的障壁となることができる。一方、Pd:ランタン含有アルミナの質量比が1:100以上であることにより、被覆されたPd/Pd酸化物でも排気ガスの浄化を効率よく行える。   Further, the degree of coating of the Pd / Pd oxide coated with the lanthanum-containing alumina is not particularly limited, but the amount of the coated Pd / Pd oxide coated with the lanthanum-containing alumina is converted to palladium (Pd conversion). The mass ratio of Pd: lanthanum-containing alumina is preferably 4: 1 to 1: 100, more preferably 2: 1 to 1:50, particularly preferably 1: 2 to 1:12. . Here, when the mass ratio of Pd: lanthanum-containing alumina is 4: 1 or less, the Pd / Pd oxide can be coated with the lanthanum-containing alumina, which becomes a physical barrier against the movement of the Pd / Pd oxide. be able to. On the other hand, when the mass ratio of Pd: lanthanum-containing alumina is 1: 100 or more, the exhaust gas can be purified efficiently even with the coated Pd / Pd oxide.

本発明の触媒は、ランタン含有アルミナにより被覆されていないPd/Pd酸化物を含んでもよい。本実施の形態に係る触媒活性成分を三次元構造体上に担持する場合、ランタン含有アルミナにより被覆されていないPd/Pd酸化物の使用量は、パラジウム換算(Pd換算)で、三次元構造体1リットル当たり、0.5〜15gであることが好ましく、1〜10gであることがより好ましい。また、三次元構造体に担持させない場合における、ランタン含有アルミナにより被覆されていないPd/Pd酸化物の使用量は、パラジウム換算(Pd換算)で、全パラジウム質量の0〜90質量%であることが好ましく、0〜85質量%であることがより好ましい。   The catalyst of the present invention may comprise a Pd / Pd oxide not coated with lanthanum-containing alumina. When the catalytically active component according to the present embodiment is supported on a three-dimensional structure, the amount of Pd / Pd oxide not coated with lanthanum-containing alumina is converted to palladium (Pd) and the three-dimensional structure. It is preferable that it is 0.5-15g per liter, and it is more preferable that it is 1-10g. The amount of Pd / Pd oxide not coated with lanthanum-containing alumina when not supported on the three-dimensional structure is 0 to 90% by mass of the total palladium mass in terms of palladium (Pd). Is preferable, and it is more preferable that it is 0-85 mass%.

また、Pd/Pd酸化物の形状は特に制限されず、Pd/Pd酸化物は、粒状、微粒子状、粉末状、円筒状、円錐状、角柱状、立方体状、角錐状、不定形など、いずれの形状をとることができる。かかる場合、Pd/Pd酸化物粒子は、一次粒子であっても二次粒子であってもよいが、一次粒子が凝集した二次粒子であることが好ましい。   The shape of the Pd / Pd oxide is not particularly limited, and the Pd / Pd oxide may be any of granular, fine particle, powder, cylindrical, conical, prismatic, cubic, pyramidal, indefinite, etc. The shape can be taken. In such a case, the Pd / Pd oxide particles may be primary particles or secondary particles, but are preferably secondary particles in which the primary particles are aggregated.

また、もう一方の触媒活性成分である、Mg/Mg酸化物は、マグネシウムまたはマグネシウム酸化物いずれの形態で存在してもよいが、好ましくはマグネシウム酸化物の形態で存在することが好ましい。このような形態でPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接して担持されることにより、加速時などのA/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満の燃料リッチな雰囲気下でも、貴金属としてPdのみでも排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を浄化できる。また、Mg/Mg酸化物は、少なくとも一部がランタン含有アルミナによって被覆されているが、本発明の触媒は、Mg/Mg酸化物を上記被覆形態で使用されてもよいが、被覆形態のMg/Mg酸化物を三次元構造体上にさらに担持した構造を有することが好ましい。このように表面積が大きい三次元構造体を用いることにより、排気ガス浄化用触媒を効率よく担持することができるため、排気ガス浄化用触媒の排気ガス浄化効率を向上させることができる。ここで、マグネシウムの担持量は、特に制限されないが、Pd(パラジウム換算(Pd換算)):Mg(酸化マグネシウム換算(MgO換算))の質量比が10:1〜1:5が好ましく、より好ましくは5:1〜1:2、特に好ましくは3:1〜2:3である。Mg/Mg酸化物の量が上記範囲であれば、Mg/Mg酸化物がPd/Pd酸化物の表面に過剰に被覆することなく、Pd/Pd酸化物の効果を十分発揮させることができる。なお、上記Mg/Mg酸化物の担持量は、本発明の触媒に使用される総Mg/Mg酸化物量を意味し、例えば、下記に詳述されるように、ランタン含有アルミナにより被覆されないMg/Mg酸化物が存在する場合には、被覆されたおよび被覆されないMg/Mg酸化物の合計担持量を意味する。   The other catalytically active component, Mg / Mg oxide, may be present in the form of either magnesium or magnesium oxide, but is preferably present in the form of magnesium oxide. By supporting Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide close to each other in such a form, the A / F value (air-fuel ratio) at the time of acceleration or the like is less than 14.7 which is the theoretical air-fuel ratio. Even in a fuel-rich atmosphere, carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in the exhaust gas can be purified only with Pd as the noble metal. The Mg / Mg oxide is at least partially coated with lanthanum-containing alumina. However, the catalyst of the present invention may use Mg / Mg oxide in the above-mentioned coated form. It is preferable to have a structure in which / Mg oxide is further supported on a three-dimensional structure. By using the three-dimensional structure having a large surface area in this way, the exhaust gas purification catalyst can be efficiently supported, and therefore the exhaust gas purification efficiency of the exhaust gas purification catalyst can be improved. Here, the amount of magnesium supported is not particularly limited, but the mass ratio of Pd (palladium equivalent (Pd equivalent)): Mg (magnesium oxide equivalent (MgO equivalent)) is preferably 10: 1 to 1: 5, more preferably. Is 5: 1 to 1: 2, particularly preferably 3: 1 to 2: 3. If the amount of Mg / Mg oxide is in the above range, the effect of Pd / Pd oxide can be sufficiently exhibited without excessively covering the surface of Pd / Pd oxide with Mg / Mg oxide. The amount of Mg / Mg oxide supported means the total amount of Mg / Mg oxide used in the catalyst of the present invention. For example, as detailed below, Mg / Mg oxide not covered with lanthanum-containing alumina When Mg oxide is present, it means the total loading of coated and uncoated Mg / Mg oxide.

本実施の形態に係る触媒活性成分を三次元構造体上に担持する場合、ランタン含有アルミナにより被覆されていないMg/Mg酸化物の使用量は、Pd(パラジウム換算(Pd換算)):Mg(酸化マグネシウム換算(MgO換算))の質量比が10:1〜1:5が好ましく、より好ましくは5:1〜1:2、特に好ましくは3:1〜2:3となるような量である。   When the catalytically active component according to the present embodiment is supported on a three-dimensional structure, the amount of Mg / Mg oxide not coated with lanthanum-containing alumina is Pd (palladium equivalent (Pd equivalent)): Mg ( The mass ratio in terms of magnesium oxide (MgO) is preferably 10: 1 to 1: 5, more preferably 5: 1 to 1: 2, particularly preferably 3: 1 to 2: 3. .

また、Mg/Mg酸化物は、粒状、微粒子状、粉末状、円筒状、円錐状、角柱状、立方体状、角錐状、不定形など、いずれの形状をとることができる。好ましくは、Mg/Mg酸化物は、Mg/Mg酸化物粒子である。かかる場合、Mg/Mg酸化物粒子は、一次粒子であっても二次粒子であってもよいが、一次粒子が凝集した二次粒子であることがより好ましい。また、Mg/Mg酸化物粒子の大きさは特に制限されないが、スラリーとする前のMg/Mg酸化物粒子の平均粒子径が、好ましくは0.5〜150μm、より好ましくは1〜50μmである。   The Mg / Mg oxide can take any shape such as granular, fine particle, powder, cylindrical, conical, prismatic, cubic, pyramid, and indeterminate. Preferably, the Mg / Mg oxide is Mg / Mg oxide particles. In such a case, the Mg / Mg oxide particles may be primary particles or secondary particles, but more preferably secondary particles in which the primary particles are aggregated. The size of the Mg / Mg oxide particles is not particularly limited, but the average particle size of the Mg / Mg oxide particles before forming the slurry is preferably 0.5 to 150 μm, more preferably 1 to 50 μm. .

ここで、上述したように、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との担持位置は、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接し、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが少なくとも一部接触した状態である。ここで、「Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが少なくとも一部接触した状態である」とは、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが部分的に互いに接触している状態に加え、Pd/Pd酸化物がMg/Mg酸化物を被覆した状態、あるいはMg/Mg酸化物がPd/Pd酸化物を被覆した状態をも包含するが、好ましくは、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが部分的に互いに接触するか、またはPd/Pd酸化物がMg/Mg酸化物を被覆する状態である。さらに、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物が一部接触していなくても、数nm以下の近隣に存在していれば良い。このような担持状態にすることでPd/Pd酸化物を酸化状態が支配的な状況で担持することが可能となる。また、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物が一部接触した状態として担持させるために、酸化Mg/Mg酸化物上に直接Pd/Pd酸化物を担持しても良い、またはPd/Pd酸化物上に直接酸化Mg/Mg酸化物を担持しても良い。近接して担持された状態は、例えば、TEM−EDX、TEM−EDSなどエネルギー分散型X線検出器を備えた電子顕微鏡観察、X線回折分析によって確認できる。   Here, as described above, the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are supported at positions where the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are close to each other. In this state, the oxide is at least partially in contact. Here, “the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are in a state of at least partially contacting” means that the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are partially in contact with each other. In addition to the state, it includes a state in which the Pd / Pd oxide is coated with the Mg / Mg oxide, or a state in which the Mg / Mg oxide is coated with the Pd / Pd oxide. And Mg / Mg oxide partially contact each other, or Pd / Pd oxide covers Mg / Mg oxide. Furthermore, even if the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are not partly in contact, they may be present in the vicinity of several nm or less. By making such a supported state, it becomes possible to support the Pd / Pd oxide in a state where the oxidation state is dominant. Further, in order to support the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide in a partially contacted state, the Pd / Pd oxide may be directly supported on the oxidized Mg / Mg oxide, or Pd / Pd An oxidized Mg / Mg oxide may be supported directly on the oxide. The state of being supported in close proximity can be confirmed by, for example, observation with an electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray detector such as TEM-EDX, TEM-EDS, or X-ray diffraction analysis.

TEM−EDSでは図4及び5に示されるようにPdに帰属するスペクトルが検出された粒子上または近傍にMgに帰属するスペクトルが検出されることで近接した状態を確認できる。また、図4及び図5に示されるように、粒子近傍のマッピング測定を行うことで視覚的にもPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが同一粒子上に存在し、少なくとも一部接触した状態であることが確認できる。   In TEM-EDS, as shown in FIGS. 4 and 5, the close state can be confirmed by detecting the spectrum attributed to Mg on or near the particle where the spectrum attributed to Pd is detected. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide are visually present on the same particle by performing mapping measurement in the vicinity of the particle, and at least partially contact with each other. This can be confirmed.

さらに、ランタン含有アルミナが、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体の周囲に近接して担持された状態についても、図4及び図5に示されるように、Pd粒子の周囲にAlおよびLaが検出されることで確認できる。   Furthermore, as shown in FIGS. 4 and 5, the lanthanum-containing alumina is supported in the vicinity of the Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide composite. This can be confirmed by the detection of Al and La.

一方、X線回折分析では、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接した状態である場合、Pdの一部がMgの一部と化合物の形成を確認することで近接した状態で担持されていることを確認できる。すなわち、Pd/Pd酸化物およびMg/Mg酸化物を含む本発明に係る複合体において、パラジウムとマグネシウムとからなる化合物(MgとPdとの化合物)が形成されていることが好ましい。ここで、MgとPdとの化合物とは、MgPd、MgPd、MgPd、MgPd、MgPd、MgPd、MgPd、MgPdなどであり、好ましくはMgPdである。 On the other hand, in the X-ray diffraction analysis, when the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are in a close state, a part of Pd is in a close state by confirming the formation of a compound with a part of the Mg. It can be confirmed that it is supported. That is, in the composite according to the present invention including Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide, it is preferable that a compound composed of palladium and magnesium (compound of Mg and Pd) is formed. Here, the compound of Mg and Pd is MgPd 3 , MgPd 2 , MgPd, Mg 2 Pd, Mg 3 Pd, Mg 4 Pd, Mg 5 Pd, Mg 6 Pd, etc., preferably MgPd 3 .

(ii)ランタン含有アルミナ
本発明の触媒は、上記Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体に加えて、ランタン含有アルミナを含む。ここで、ランタン含有アルミナは、特に限定されるものではなく、ランタンとアルミナとが混合されているものであればよい。ランタン含有アルミナとしては、例えば、酸化ランタン(La)とアルミナ(Al)との混合物、ランタン−アルミナ複合酸化物(LaAlO等)、ランタン−アルミナ複合酸化物(LaAlO等)と酸化ランタン(La)との混合物およびランタン−アルミナ複合酸化物(LaAlO等)とアルミナ(Al)との混合物などが挙げられる。このうち、ランタンは、酸化ランタンおよび/またはランタン−アルミナ複合酸化物(LaAlO等)の形態で含有されることが好ましく、酸化ランタン(La)の形態で含有されることがより好ましい。また、「ランタン含有アルミナ」は、酸化ランタンとランタン−アレミナ複合酸化物とを共に含むものであることがさらに好ましい。上記ランタン含有アルミナは、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Ii) Lanthanum-containing alumina The catalyst of the present invention contains lanthanum-containing alumina in addition to the Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide composite. Here, the lanthanum-containing alumina is not particularly limited as long as lanthanum and alumina are mixed. Examples of the lanthanum-containing alumina include a mixture of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ), lanthanum-alumina composite oxide (LaAlO 3 etc.), lanthanum-alumina composite oxide (LaAlO 3 etc.). ) And lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and lanthanum-alumina composite oxides (LaAlO 3 etc.) and alumina (Al 2 O 3 ). Among these, lanthanum is preferably contained in the form of lanthanum oxide and / or lanthanum-alumina composite oxide (LaAlO 3 or the like), and more preferably contained in the form of lanthanum oxide (La 2 O 3 ). . The “lanthanum-containing alumina” more preferably contains both lanthanum oxide and a lanthanum-allemina composite oxide. The lanthanum-containing alumina may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

上記ランタン含有アルミナにおけるランタンの含有量は、酸化ランタン換算(La換算)で、ランタン(La換算)とアルミナ(Al換算)との合計量に対して、0.2〜30質量%であることが好ましく、0.5〜15質量%であることがより好ましい。ランタンの含有量が0.2質量%以上であることにより、高温耐久後においてもPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接して担持することが可能であるため、好ましく、また、15質量%以下であることにより、アルミナと比較して表面積が小さいランタンの割合が大きくなりすぎないため、他の触媒および/または助触媒成分の分散性を低下させ難いため好ましい。 The content of lanthanum in the lanthanum-containing alumina, lanthanum oxide in terms (La 2 O 3 basis), based on the total amount of lanthanum (La 2 O 3 equivalent) and alumina (Al 2 O 3 conversion), 0. It is preferable that it is 2-30 mass%, and it is more preferable that it is 0.5-15 mass%. Since the content of lanthanum is 0.2% by mass or more, the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide can be supported close to each other even after high-temperature durability. The content of 15% by mass or less is preferable because the proportion of lanthanum having a small surface area compared to alumina does not become too large, and it is difficult to reduce the dispersibility of other catalysts and / or promoter components.

(iii)耐火性無機酸化物
本発明の触媒は、上記Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体およびランタン含有アルミナに加えて、耐火性無機酸化物、より好ましくは耐火性無機酸化物粉末を含むことが好ましい。これにより、上記複合体が耐火性無機酸化物により分散されるため、排気ガスをより効率的に排気ガス浄化用触媒成分に接触させることができる。よって、高温下における排気ガス浄化をより効率的に行うことができる。
(Iii) Refractory Inorganic Oxide In addition to the Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide composite and lanthanum-containing alumina, the catalyst of the present invention comprises a refractory inorganic oxide, more preferably a refractory inorganic oxide. It is preferable that oxide powder is included. Thereby, since the said composite body is disperse | distributed by a refractory inorganic oxide, exhaust gas can be made to contact the exhaust gas purification catalyst component more efficiently. Therefore, exhaust gas purification at a high temperature can be performed more efficiently.

耐火性無機酸化物は、特に制限されず、公知の耐火性無機酸化物が使用できるが、融点の高い無機酸化物、より好ましくは融点が1000℃以上の無機酸化物が好ましく使用される。より好ましくは融点が1000〜3000℃、特に好ましくは1500〜3000℃の無機酸化物が使用される。耐火性無機酸化物としては、通常、排気ガス用の触媒担体として用いられるものであれば特に限定されない。例えば、α−アルミナ(Al)、若しくはγ、δ、η、θなどの活性アルミナ、シリカ(SiO)、ゼオライト、チタニア(TiO)、マグネシア(MgO)、もしくはジルコニア、チタニア、酸化珪素またはこれらの複合酸化物、例えば、シリカ−アルミナ(SiO−A1)などを用いることができるが、好ましくはアルミナ、ジルコニア、マグネシアであり、より好ましくはアルミナ、特にアルミナの粉体である。ここで、耐火性無機酸化物は、単独で配合されてもあるいは2種以上の混合物の形態で配合されてもよい。 The refractory inorganic oxide is not particularly limited, and a known refractory inorganic oxide can be used, but an inorganic oxide having a high melting point, more preferably an inorganic oxide having a melting point of 1000 ° C. or more is preferably used. More preferably, an inorganic oxide having a melting point of 1000 to 3000 ° C., particularly preferably 1500 to 3000 ° C. is used. The refractory inorganic oxide is not particularly limited as long as it is usually used as a catalyst carrier for exhaust gas. For example, α-alumina (Al 2 O 3 ) or activated alumina such as γ, δ, η, θ, silica (SiO 2 ), zeolite, titania (TiO 2 ), magnesia (MgO), zirconia, titania, oxidation Silicon or a composite oxide thereof such as silica-alumina (SiO 2 -A 1 2 O 3 ) can be used, and preferably alumina, zirconia, and magnesia, more preferably alumina, especially alumina powder. It is. Here, the refractory inorganic oxide may be blended alone or in the form of a mixture of two or more.

また、上記耐火性無機酸化物は、希土類金属を含有していてもよい。その含有形態としては、単独で含まれてもまたは2種以上の混合物の形態であってもよい。後者の場合には、混合状態は、単なる物理的な混合状態でもまたは2種以上の希土類金属の複合酸化物の形態でもよい。ここで、希土類金属としては、セリウム(Ce)、ランタン(La)、ネオジム(Nd)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、プラセオジム(Pr)等があり、好ましくは、セリウム、ランタン、ネオジム、イットリウム、プラセオジム等である。なお、上記希土類金属は、金属そのままの形態であってもあるいは酸化物の形態であってもあるいは耐火性無機酸化物との複合酸化物の形態であってもよい。該希土類金属の使用量は、特に制限されないが、酸化物換算で、三次元構造体1リットル当り5〜150g、好ましくは5〜80gである。   The refractory inorganic oxide may contain a rare earth metal. The contained form may be contained alone or in the form of a mixture of two or more. In the latter case, the mixed state may be a simple physical mixed state or a complex oxide of two or more rare earth metals. Here, as the rare earth metal, there are cerium (Ce), lanthanum (La), neodymium (Nd), yttrium (Y), scandium (Sc), praseodymium (Pr), etc., preferably cerium, lanthanum, neodymium, Yttrium, praseodymium, etc. The rare earth metal may be in the form of the metal as it is, in the form of an oxide, or in the form of a complex oxide with a refractory inorganic oxide. The amount of the rare earth metal used is not particularly limited, but is 5 to 150 g, preferably 5 to 80 g per liter of the three-dimensional structure in terms of oxide.

または、上記耐火性無機酸化物には、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン等の遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらの酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を添加することもできる。   Alternatively, the refractory inorganic oxide may be added with at least one selected from the group consisting of transition metals such as iron, nickel, cobalt, and manganese, alkali metals, alkaline earth metals, and oxides thereof. it can.

また、上記耐火性無機酸化物は、ランタン含有アルミナにより被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。なお、「ランタン含有アルミナにより被覆されていない」とは、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの接触部において、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの間に当該物質が存在しない状態をいう。つまり、例えば、「耐火性無機酸化物がランタン含有アルミナにより被覆されていない」状態とは、「耐火性無機酸化物が、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの間に存在しない」状態を意味する。   Moreover, the said refractory inorganic oxide may be coat | covered with the lanthanum containing alumina, and does not need to be coat | covered. Note that “not covered with lanthanum-containing alumina” means that the substance does not exist between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina at the contact portion between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina. Say. That is, for example, the state “the refractory inorganic oxide is not covered with lanthanum-containing alumina” means the state “the refractory inorganic oxide is not present between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina”. means.

また、上記耐火性無機酸化物は、そのままあるいはランタン含有アルミナに担持されてもよいが、上記形態でさらに三次元構造体上に担持されることが好ましい。しかし、触媒活性成分である、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体が、一部、耐火性無機酸化物上に担持されることを排除するものではない。本発明の触媒が耐火性無機酸化物をさらに含む場合の、該耐火性無機酸化物の担持量は、特に制限されないが、例えば、耐火性無機酸化物が三次元構造体上に担持される場合には、三次元構造体1リットル当り、好ましくは10〜300g、より好ましくは30〜200g、特に好ましくは70〜150gである。または、三次元構造体に担持させない場合における、耐火性無機酸化物の使用量は、全触媒質量の5〜80質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましい。耐火性無機酸化物の使用量が上記範囲であれば、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体が十分に分散でき、耐久性を十分確保でき、また、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体と温度上昇用に導入される炭化水素との接触状態を良好にでき、温度上昇を速やかに促しうる。   The refractory inorganic oxide may be supported as it is or on lanthanum-containing alumina, but it is preferable that the refractory inorganic oxide is further supported on the three-dimensional structure in the above-described form. However, it is not excluded that a composite of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide, which are catalytically active components, is partially supported on a refractory inorganic oxide. When the catalyst of the present invention further contains a refractory inorganic oxide, the amount of the refractory inorganic oxide supported is not particularly limited. For example, the refractory inorganic oxide is supported on a three-dimensional structure. Is preferably 10 to 300 g, more preferably 30 to 200 g, and particularly preferably 70 to 150 g per liter of the three-dimensional structure. Alternatively, the amount of the refractory inorganic oxide used when not supported on the three-dimensional structure is preferably 5 to 80% by mass, and more preferably 10 to 60% by mass based on the total catalyst mass. If the amount of the refractory inorganic oxide used is in the above range, the composite of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide can be sufficiently dispersed, and sufficient durability can be secured. The contact state between the Mg / Mg oxide composite and the hydrocarbon introduced for temperature rise can be improved, and the temperature rise can be promptly promoted.

本発明に使用される耐火性無機酸化物は、例えば、粒状、微粒子状、粉末状、円筒状、円錐状、角柱状、立方体状、角錐状、不定形など、いずれの形状をとることができる。好ましくは、耐火性無機酸化物、粒状、微粒子状、粉末状であり、より好ましくは粉末状である。耐火性無機酸化物が粒状、微粒子状、粉末状である際の耐火性無機酸化物の平均粒径は、特に制限されないが、例えば、0.5〜150μm、より好ましくは1〜100μmの範囲であることが好ましい。このような範囲であれば、三次元構造体上に良好に被覆(コート)することができる。なお、本発明における耐火性無機酸化物の「平均粒径」は、分級などの公知の方法によって測定される耐火性無機酸化物の粒子径の平均値により測定することができる。   The refractory inorganic oxide used in the present invention can take any shape such as granular, fine particle, powder, cylindrical, conical, prismatic, cubic, pyramid, and indeterminate. . Preferably, it is a refractory inorganic oxide, granular, fine particle, or powder, more preferably a powder. The average particle diameter of the refractory inorganic oxide when the refractory inorganic oxide is granular, particulate, or powder is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.5 to 150 μm, more preferably 1 to 100 μm. Preferably there is. Within such a range, the three-dimensional structure can be satisfactorily coated (coated). The “average particle diameter” of the refractory inorganic oxide in the present invention can be measured by the average value of the particle diameter of the refractory inorganic oxide measured by a known method such as classification.

該耐火性無機酸化物のBET比表面積は、特に制限されないが、好ましくは50〜750m/g、より好ましくは150〜750m/gである。 The BET specific surface area of the refractory inorganic oxide is not particularly limited, but is preferably 50 to 750 m 2 / g, more preferably 150 to 750 m 2 / g.

(iv)セリウム酸化物、セリア−ジルコニア複合酸化物
本発明の触媒は、セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物をさらに含むことが好ましい。上記セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物は、酸素吸蔵放出材として機能すると共に、助触媒として作用することができ、排気ガス浄化用触媒の耐熱性を向上させたり、排気ガス浄化用触媒の活性種による酸化還元反応を促進させたりする作用を有するものであるため、高温下における排気ガス浄化をより効率的に行うことができる。
(Iv) Cerium oxide, ceria-zirconia composite oxide The catalyst of the present invention preferably further contains cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide. The cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide functions as an oxygen storage / release material and can act as a co-catalyst, improve the heat resistance of the exhaust gas purification catalyst, Since it has an action of promoting the oxidation-reduction reaction by the active species of the catalyst, the exhaust gas purification at a high temperature can be performed more efficiently.

ここで、セリウム酸化物およびセリア−ジルコニア複合酸化物は、単独で配合されてもあるいは2種以上の混合物の形態で配合されてもよい。上記セリウム酸化物およびセリア−ジルコニアは、そのままの形態で使用されてもよいが、三次元構造体上に担持されることが好ましい。この際の、セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物の担持量は、特に制限されないが、例えば、耐火性無機酸化物が三次元構造体上に担持される場合には、三次元構造体1リットル当り、好ましくは250g以下、より好ましくは5〜150g、特に好ましくは10〜80gである。すなわち、該担持量が上記範囲内であれば、セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物による排出ガス浄化または浄化補助効果を十分発現でき、また、コージェライト等の三次元構造体への担持性またはコート性もまた十分確保できる。また、排出ガス低減効果やコストパフォーマンスの点についても十分満足できる。   Here, the cerium oxide and the ceria-zirconia composite oxide may be blended alone or in the form of a mixture of two or more. The cerium oxide and ceria-zirconia may be used as they are, but are preferably supported on a three-dimensional structure. In this case, the amount of cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide supported is not particularly limited. For example, when a refractory inorganic oxide is supported on a three-dimensional structure, the three-dimensional structure is supported. It is preferably 250 g or less, more preferably 5 to 150 g, and particularly preferably 10 to 80 g per liter of body. That is, if the supported amount is within the above range, the exhaust gas purification or purification assisting effect by the cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide can be sufficiently expressed, and the three-dimensional structure such as cordierite can be applied. Supportability or coatability can also be sufficiently secured. In addition, the exhaust gas reduction effect and cost performance can be sufficiently satisfied.

なお、上記「セリア−ジルコニア複合酸化物」とは、セリアにジルコニアが固溶した状態の複合酸化物のことであり、同時にランタン、イットリウム、プラセオジム等を含んでいてもかまわない。セリア−ジルコニア複合酸化物におけるセリアとジルコニアとの比は、質量比で90:10〜10:90であることが好ましく、セリア−ジルコニア複合酸化物に含まれるその他の成分の含有量はセリア−ジルコニア複合酸化物あたり20質量%以下であることが好ましい。セリア−ジルコニア複合酸化物は、例えば、共沈法(参考文献:触媒の事典、194頁、朝倉書店)によって調製することができる。   The “ceria-zirconia composite oxide” is a composite oxide in which zirconia is dissolved in ceria, and may contain lanthanum, yttrium, praseodymium and the like at the same time. The ratio of ceria to zirconia in the ceria-zirconia composite oxide is preferably 90:10 to 10:90 by mass ratio, and the content of other components contained in the ceria-zirconia composite oxide is ceria-zirconia. It is preferable that it is 20 mass% or less per complex oxide. The ceria-zirconia composite oxide can be prepared, for example, by a coprecipitation method (reference: encyclopedia of catalysts, page 194, Asakura Shoten).

また、上記セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物はセリウムを除く希土類金属を含有していてもよい。その含有形態としては、単なる物理的な混合状態でも良く、セリウムとの複合酸化物でもよい。ここで、希土類金属(セリウムを除く)としては、ランタン(La)、ネオジム(Nd)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、プラセオジム(Pr)等があり、好ましくは、ランタン、ネオジム、イットリウム、プラセオジム等である。なお、上記希土類金属は、金属そのままの形態であってもあるいは酸化物の形態であってもよい。該希土類金属(セリウムを除く)の使用量は、特に制限されないが、酸化物換算で、三次元構造体1リットル当り、5〜80g、好ましくは10〜50gである。   The cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide may contain a rare earth metal excluding cerium. The inclusion form may be a simple physical mixed state or a complex oxide with cerium. Here, as rare earth metals (excluding cerium), there are lanthanum (La), neodymium (Nd), yttrium (Y), scandium (Sc), praseodymium (Pr), etc., preferably lanthanum, neodymium, yttrium, Such as praseodymium. The rare earth metal may be a metal as it is or an oxide. The amount of the rare earth metal (excluding cerium) is not particularly limited, but is 5 to 80 g, preferably 10 to 50 g per liter of the three-dimensional structure in terms of oxide.

また、上記セリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物は、ランタン含有アルミナにより被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。ここで、セリア−ジルコニア複合酸化物は、ランタン含有アルミナにより複覆されていないことがより好ましい。これによって、排気ガスをより効率よく浄化することができる。なお、「ランタン含有アルミナにより被覆されていない」とは、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの接触部において、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの間に当該物質が存在しない状態をいう。つまり、例えば、「セリア−ジルコニア複合酸化物がランタン含有アルミナにより被覆されていない」状態とは、「セリア−ジルコニア複合酸化物が、Pd/Pd酸化物とランタン含有アルミナとの間に存在しない」状態を意味する。   The cerium oxide and / or ceria-zirconia composite oxide may be coated with lanthanum-containing alumina or may not be coated. Here, the ceria-zirconia composite oxide is more preferably not covered with lanthanum-containing alumina. As a result, the exhaust gas can be purified more efficiently. Note that “not covered with lanthanum-containing alumina” means that the substance does not exist between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina at the contact portion between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina. Say. That is, for example, the state “the ceria-zirconia composite oxide is not coated with lanthanum-containing alumina” means “the ceria-zirconia composite oxide does not exist between the Pd / Pd oxide and the lanthanum-containing alumina”. Means state.

(v)その他の成分
本発明の触媒は、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物との複合体、ランタン含有アルミナおよび必要であれば耐火性無機酸化物やセリウム酸化物および/またはセリア−ジルコニア複合酸化物に加えて、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有していてもよい。ここで、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、セシウムが挙げられ、好ましくはカリウムである。また、アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられ、好ましくはバリウムである。ここで、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属は、単独で配合されてもあるいは2種以上の混合物の形態で配合されてもよい。上記アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属は、そのままの形態で使用されてもよいが、三次元構造体上に担持されることが好ましい。アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属が三次元構造体上に担持される際の、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の使用量は、特に制限されないが、酸化物換算で、三次元構造体1リットル当り、好ましくは0.5〜40gである。
(V) Other components The catalyst of the present invention comprises a composite of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide, lanthanum-containing alumina and, if necessary, refractory inorganic oxide, cerium oxide and / or ceria. In addition to the zirconia composite oxide, an alkali metal and / or an alkaline earth metal may be contained. Here, examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and potassium is preferable. Examples of the alkaline earth metal include calcium, strontium, and barium, and barium is preferable. Here, the alkali metal and / or alkaline earth metal may be blended alone or in the form of a mixture of two or more. The alkali metal and / or alkaline earth metal may be used as it is, but is preferably supported on a three-dimensional structure. The amount of alkali metal and / or alkaline earth metal used when the alkali metal and / or alkaline earth metal is supported on the three-dimensional structure is not particularly limited. It is preferably 0.5 to 40 g per liter.

また、本発明の触媒は、貴金属としてパラジウムのみを使用した場合であっても、内燃機関からの窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)を効率よく浄化できる。このため、本発明の触媒は、貴金属としてパラジウムのみを含めば、上記したような十分な性能を達成しうる。しかし、本発明の触媒は、上記パラジウムに加えて、他の貴金属を含んでもよい。ここで、使用できる貴金属としては、特に限定されるものではなく、例えば、金、銀、白金、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、イリジウムなどが挙げられる。上記貴金属は、単独で使用されてもあるいは2種類以上の混合物の形態で使用されてもよい。上記貴金属のうち、三元触媒性能の高さなどを考慮すると、ロジウム、白金が好ましく使用される。また、窒素酸化物及び炭化水素の浄化率の高さを考慮すると、パラジウムであることが更に好ましい。本発明の触媒が貴金属を含む際の、貴金属の含有量は、特に制限されないが、例えば、触媒活性成分が三次元構造体上に担持される場合には、三次元構造体1リットル当り、金属換算で、好ましくは0.01〜5g、より好ましくは0.05〜3g、特に好ましくは0.1〜2gである。   The catalyst of the present invention can efficiently purify nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) from an internal combustion engine even when only palladium is used as a noble metal. For this reason, the catalyst of the present invention can achieve sufficient performance as described above if only palladium is included as a noble metal. However, the catalyst of the present invention may contain other noble metals in addition to the palladium. Here, the noble metal that can be used is not particularly limited, and examples thereof include gold, silver, platinum, ruthenium, rhodium, osmium, and iridium. The noble metal may be used alone or in the form of a mixture of two or more. Of the noble metals, rhodium and platinum are preferably used in view of the high performance of the three-way catalyst. In view of the high purification rate of nitrogen oxides and hydrocarbons, palladium is more preferable. The content of the noble metal when the catalyst of the present invention contains a noble metal is not particularly limited. For example, when a catalytically active component is supported on a three-dimensional structure, the metal per liter of the three-dimensional structure In terms of conversion, it is preferably 0.01 to 5 g, more preferably 0.05 to 3 g, and particularly preferably 0.1 to 2 g.

(vi)三次元構造体
本発明の触媒は、三次元構造体上に担持されてなることが好ましい。つまり、本案施の形態に係る排気ガス浄化用触媒では、上述した各成分が、三次元構造体上に担持されていることが好ましい。
(Vi) Three-dimensional structure The catalyst of the present invention is preferably supported on a three-dimensional structure. That is, in the exhaust gas purifying catalyst according to the present embodiment, it is preferable that the above-described components are supported on the three-dimensional structure.

三次元構造体としては特に限定されるものではなく、例えば、ハニカム担体等の耐熱性担体が奉げられる。また、三次元構造体としては一体成形型のもの(一体構堰体)が好ましく、例えば、モノリス担体、メタルハニカム担体、ディーゼルパティキュレートフィルター等のプラグドハニカム担体、パンチングメタル等が好ましく用いられる。なお、必ずしも三次元一体構造体である必要はなく、例えばペレット担体等を用いることもできる。   The three-dimensional structure is not particularly limited, and for example, a heat-resistant carrier such as a honeycomb carrier can be used. Further, as the three-dimensional structure, an integrally molded type (integrated weir body) is preferable, and for example, a monolith carrier, a metal honeycomb carrier, a plugged honeycomb carrier such as a diesel particulate filter, a punching metal, or the like is preferably used. Note that the three-dimensional integrated structure is not necessarily required, and for example, a pellet carrier can be used.

モノリス担体としては、通常、セラミックハニカム担体と称されるものであればよく、特に、コージェライト、ムライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を材料とするものが好ましく、中でもコージェライト質のもの(コージェライト担体)が特に好ましい。その他、ステンレス鋼、Fe−Cr−Al合金等を含む酸化抵抗性の耐熱性金属を用いて一体構造体としたもの等が用いられる。   As the monolithic carrier, what is usually referred to as a ceramic honeycomb carrier may be used, and in particular, cordierite, mullite, α-alumina, silicon carbide, silicon nitride, and the like are preferable. Particularly preferred are cordierite carriers. In addition, an integrated structure using an oxidation-resistant heat-resistant metal including stainless steel, Fe—Cr—Al alloy, or the like is used.

これらモノリス担体は、押出成型法やシート状素子を巻き固める方法等によって製造される。そのガス通気口(セル形状)の形は、六角形、四角形、三角形又はコルゲーション形の何れであってもよい。セル密度(セル数/単位断面積)は100〜1200セル/平方インチであれば十分に使用可能であり、好ましくは200〜900セル/平方インチである。   These monolithic carriers are manufactured by an extrusion molding method or a method of winding and solidifying a sheet-like element. The shape of the gas vent (cell shape) may be any of a hexagon, a quadrangle, a triangle, and a corrugation. A cell density (number of cells / unit cross-sectional area) of 100 to 1200 cells / in 2 is sufficient, preferably 200 to 900 cells / in 2.

本発明の触媒を三次元構造体上に担持する方法は、特に限定されるものではない。例えば、ウォッシュコート等の方法を用いることができる。   The method for supporting the catalyst of the present invention on the three-dimensional structure is not particularly limited. For example, a method such as a wash coat can be used.

(vii)排気ガス浄化用触媒の特性
本発明の排気ガス浄化用触媒の諸特性は、特に制限されないが、以下のような特性を有することが好ましい。
(Vii) Characteristics of Exhaust Gas Purification Catalyst The various characteristics of the exhaust gas purification catalyst of the present invention are not particularly limited, but preferably have the following characteristics.

(触媒の細孔構造)
本発明の排気ガス浄化用触媒の細孔の細孔容積は、特に制限されないが、160nm以上1000nm未満の範囲内の直径を有する細孔の細孔容積が、全細孔容積の5%以上20%以下であることが好ましい。より好ましくは、160nm以上800nm未満の範囲内の直径を有する細孔の細孔容積が、全細孔容積の5%以上18%未満であり、より好ましくは160nm以上600nm未満の範囲内の直径を有する細孔の細孔容積が、全細孔容積の5%以上16%未満である。また、160nm未満の直径を有する細孔の細孔容積が、全細孔容積の70%以上90%以下であることが好ましい。より好ましくは、72%以上90%以下であり、さらに好ましくは77%以上89%以下である。このような細孔分布を有する触媒であれば、ランタン含有アルミナがMg/Mg酸化物とPd/Pd酸化物との複合体の周囲に近接して担持できるため、排気ガスがPd/Pd酸化物及びMg/Mg酸化物に吸着し易く、耐久処理後においてもシンタリングを抑制することができると共に、排気ガスの浄化反応が起こり易い。したがって、上記構成によれば、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とがランタン含有アルミナで被覆されているにも関わらず、効率良く排気ガスを浄化することができる。また、上記形態によると、Mg/Mg酸化物がPd/Pd酸化物の近傍に存在するため、酸素過剰のガスが流入した場合に、酸素吸蔵し、Pd/Pd酸化物周囲のガス雰囲気を酸素過剰の状態から緩和すると考えられる。同様に、酸素不足である還元雰囲気においては、酸素過剰雰囲気において吸蔵した酸素をPd/Pd酸化物周囲に放出するため酸素が有効に活用されると考えられる。
(Catalyst pore structure)
The pore volume of the pore of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited, but the pore volume of the pore having a diameter in the range of 160 nm or more and less than 1000 nm is 5% or more of the total pore volume 20 % Or less is preferable. More preferably, the pore volume of a pore having a diameter in the range of 160 nm or more and less than 800 nm is 5% or more and less than 18% of the total pore volume, more preferably in the range of 160 nm or more and less than 600 nm. The pore volume of the pores is 5% or more and less than 16% of the total pore volume. The pore volume of pores having a diameter of less than 160 nm is preferably 70% or more and 90% or less of the total pore volume. More preferably, they are 72% or more and 90% or less, More preferably, they are 77% or more and 89% or less. If the catalyst has such a pore distribution, the lanthanum-containing alumina can be supported close to the periphery of the composite of Mg / Mg oxide and Pd / Pd oxide, so that the exhaust gas is Pd / Pd oxide. In addition, it is easily adsorbed by Mg / Mg oxide, and sintering can be suppressed even after the endurance treatment, and an exhaust gas purification reaction is likely to occur. Therefore, according to the said structure, although Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide are coat | covered with the lanthanum containing alumina, exhaust gas can be purified efficiently. Further, according to the above embodiment, since Mg / Mg oxide exists in the vicinity of the Pd / Pd oxide, when oxygen-excess gas flows in, oxygen is occluded and the gas atmosphere around the Pd / Pd oxide is changed to oxygen. It is thought to ease from the excessive state. Similarly, in a reducing atmosphere in which oxygen is insufficient, oxygen stored in the oxygen-excessing atmosphere is released around the Pd / Pd oxide, so that oxygen is considered to be used effectively.

なお、本明細書では、800℃〜1000℃の温度に触媒を曝すことを「耐久処理」という。   In the present specification, exposing the catalyst to a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. is referred to as “endurance treatment”.

(触媒の使用条件)
本発明の排気ガス浄化用触媒は、温度が800℃〜1000℃である内燃機関の排気ガスに曝された後においても、ランタン含有アルミナによって被覆された複合体を含有することが好ましい。即ち、この場合には、触媒床温度が達しうる最高温度に曝されても、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とが近接して担持されることで、加速時などのA/F値(空燃比)が理論空燃比である14.7未満の燃料リッチな雰囲気下でも、貴金属としてPdのみでも排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を浄化できる。よって、高温耐久処理に曝された後であってもなお、Pd/Pd酸化物によって排気ガスを効率よく浄化することが可能となる。
(Catalyst usage conditions)
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention preferably contains a composite coated with lanthanum-containing alumina even after being exposed to the exhaust gas of an internal combustion engine having a temperature of 800 ° C to 1000 ° C. That is, in this case, even if the catalyst bed temperature is exposed to the highest temperature that can be reached, the Pd / Pd oxide and the Mg / Mg oxide are supported in close proximity, so that the A / F during acceleration or the like is supported. Even in a fuel-rich atmosphere having a value (air-fuel ratio) of less than 14.7, which is the stoichiometric air-fuel ratio, carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in the exhaust gas can be purified even with Pd alone as the noble metal. Therefore, even after being subjected to the high-temperature durability treatment, the exhaust gas can be efficiently purified by the Pd / Pd oxide.

(II)排気ガス浄化用触媒の製造方法
本発明の触媒は、Pd/Pd酸化物およびMg/Mg酸化物の少なくとも一部を、ランタン含有アルミナで被覆することによって製造される。
(II) Method for Producing Exhaust Gas Purifying Catalyst The catalyst of the present invention is produced by coating at least part of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide with lanthanum-containing alumina.

(i)複合体の調製
本発明において、Pd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とからなる複合体がランタン含有アルミナによって少なくとも一部が被覆されてなる本発明の触媒の製造方法は、特に制限されないが、例えば、ゾルゲル法、アルコキシド法、逆ミセル法、水熱合成法等を用いることができる。
(I) Preparation of composite In the present invention, the method for producing a catalyst of the present invention, in which a composite composed of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide is at least partially coated with lanthanum-containing alumina, Although not limited, for example, a sol-gel method, an alkoxide method, a reverse micelle method, a hydrothermal synthesis method, or the like can be used.

上記方法において、Pd/Pd酸化物の出発原料としてのパラジウム(Pd)源は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、パラジウム;塩化パラジウム等のハロゲン化物;パラジウムの、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン塩、テトラアンミン塩等の、無機塩類;酢酸塩等のカルボン酸塩;および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが挙げられる。好ましくは硝酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、アミン塩、テトラアンミン塩、塩化物、炭酸塩が挙げられる。これらのうち、硝酸塩(硝酸パラジウム)、塩化物(塩化パラジウム)、酢酸塩(酢酸パラジウム)、テトラアンミン塩(テトラアンミンパラジウム)が好ましく、硝酸パラジウムがより好ましい。なお、本発明では、上記パラジウム源は、単独であってもあるいは2種以上の混合物であってもよい。ここで、パラジウム源の添加量は、上記したような量で三次元構造体上に担持される量である。   In the above method, the palladium (Pd) source as a starting material for the Pd / Pd oxide is not particularly limited, and a material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specifically, palladium; halides such as palladium chloride; inorganic salts such as nitrates, sulfates, ammonium salts, amine salts, and tetraammine salts of palladium; carboxylates such as acetates; and hydroxides, alkoxides And oxides. Nitrate, acetate, ammonium salt, amine salt, tetraammine salt, chloride and carbonate are preferable. Of these, nitrates (palladium nitrate), chlorides (palladium chloride), acetates (palladium acetate), and tetraammine salts (tetraammine palladium) are preferable, and palladium nitrate is more preferable. In the present invention, the palladium source may be a single source or a mixture of two or more types. Here, the addition amount of the palladium source is an amount carried on the three-dimensional structure in the amount as described above.

また、Mg/Mg酸化物の出発原料としてのマグネシウム原料(Mg源)は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、マグネシウム;酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、チタン酸マグネシウム、クロム酸マグネシウム等の酸化物;塩化マグネシウム等のハロゲン化物;硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等のマグネシウム塩などが挙げられる。これらのうち、酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムが好ましく使用される。なお、本発明では、上記マグネシウム源は、単独であってもあるいは2種以上の混合物であってもよい。ここで、マグネシウム源の添加量は、上記したような量で三次元構造体上に担持される量である。   Further, the magnesium raw material (Mg source) as a starting material for Mg / Mg oxide is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specifically, magnesium; oxides such as magnesium oxide, magnesium peroxide, magnesium titanate, and magnesium chromate; halides such as magnesium chloride; magnesium sulfate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium acetate, magnesium nitrate, etc. A magnesium salt etc. are mentioned. Of these, magnesium oxide, magnesium acetate, magnesium hydroxide, magnesium nitrate, and magnesium sulfate are preferably used. In the present invention, the magnesium source may be a single source or a mixture of two or more types. Here, the addition amount of the magnesium source is an amount carried on the three-dimensional structure in the amount as described above.

なお、本発明の触媒が貴金属としてパラジウム以外の貴金属を含む際の、出発原料としての貴金属原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、貴金属単体;ハロゲン化物;硝酸塩、ジニトロジアンミン塩、テトラアンミン塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン塩、炭酸塩、重炭酸塩、亜硝酸塩等の、無機塩類;蟻酸塩、シュウ酸塩などのカルボン酸塩;ビスエタノールアミン塩、ビスアセチルアセトナート塩等の、有機塩;および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが挙げられる。なお、本発明では、上記貴金属源は、単独であってもあるいは2種以上の混合物であってもよい。ここで、貴金属源の添加量は、上記したような量で三次元構造体上に担持される量である。   In addition, when the catalyst of the present invention contains a noble metal other than palladium as a noble metal, the noble metal raw material as a starting material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. . Specifically, noble metals alone; halides; nitrates, dinitrodiammine salts, tetraammine salts, sulfates, ammonium salts, amine salts, carbonates, bicarbonates, nitrites, and other inorganic salts; formates and oxalates Carboxylates such as: organic salts such as bisethanolamine salts and bisacetylacetonate salts; and hydroxides, alkoxides, oxides, and the like. In the present invention, the noble metal source may be a single source or a mixture of two or more types. Here, the addition amount of the noble metal source is an amount carried on the three-dimensional structure in the amount as described above.

上記複合体における、出発原料としてのランタン源は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、酢酸ランタン(III)n水和物、硝酸ランタン六水和物、塩化ランタン七水和物、硫酸ランタン(III)n水和物、酸化ランタン等を用いることができる。これらのうち、酢酸ランタン(III)n水和物、硝酸ランタン六水和物が好ましく、酢酸ランタン(III)n水和物がより好ましい。上記ランタン源は、単独であってもあるいは2種以上の混合物であってもよい。ここで、ランタン源の添加量は、上記したような量で三次元構造体上に担持される量である。なお、「n水和物」におけるnは1以上の整数を意味する。   The lanthanum source as a starting material in the composite is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specifically, lanthanum acetate (III) n hydrate, lanthanum nitrate hexahydrate, lanthanum chloride heptahydrate, lanthanum sulfate (III) n hydrate, lanthanum oxide and the like can be used. Of these, lanthanum acetate (III) n hydrate and lanthanum nitrate hexahydrate are preferred, and lanthanum acetate (III) n hydrate is more preferred. The lanthanum source may be a single source or a mixture of two or more types. Here, the addition amount of the lanthanum source is an amount carried on the three-dimensional structure in the amount as described above. In the “n hydrate”, n means an integer of 1 or more.

上記複合体における、出発原料としてのアルミニウム源は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、アルミナゾル、べーマイト、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムsec−ブトキシド、硝酸アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウム、水酸化アルミニウム等を用いることができる。これらのうち、アルミナゾル、べーマイト、アルミニウムイソプロポキシドが好ましく、アルミナゾルがより好ましい。上記アルミナ源は、単独であってもあるいは2種以上の混合物であってもよい。ここで、アルミナ源の添加量は、上記したような量で三次元構造体上に担持される量である。   The aluminum source as a starting material in the composite is not particularly limited, and a material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specifically, alumina sol, boehmite, aluminum isopropoxide, aluminum ethoxide, aluminum n-butoxide, aluminum sec-butoxide, aluminum nitrate, basic aluminum nitrate, aluminum hydroxide, and the like can be used. Of these, alumina sol, boehmite, and aluminum isopropoxide are preferable, and alumina sol is more preferable. The alumina source may be a single source or a mixture of two or more types. Here, the addition amount of the alumina source is an amount carried on the three-dimensional structure in the amount as described above.

本実施の形態において、ランタン含有アルミナでPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とからなる複合体を被覆する方法は、特に限定されるものではなく、アルミニウム源(アルミナ原料)の種類に応じて合った被覆法を適宜用いることが好ましい。例えば、アルミニウムのアルコキシドのアルコール溶液に、パラジウム源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)とマグネシウム源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)との混合物を添加した後、ランタン源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)を添加し、乾燥、必要に応じて焼成する方法;アルミナゾルに、パラジウム源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)及びマグネシウム源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)を混合し、得られた混合物を添加してアルミナゾルをゲル化して、パラジウム源及びマグネシウム源をアルミナゲルでゲル化した後、ランタン源(溶液、好ましくは水溶液の形態を含む)を添加し、乾燥、必要に応じて焼成する方法などが挙げられる。   In the present embodiment, the method for coating the composite of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide with lanthanum-containing alumina is not particularly limited, and depends on the type of aluminum source (alumina raw material). It is preferable to use an appropriate coating method. For example, after adding a mixture of a palladium source (including a solution, preferably in the form of an aqueous solution) and a magnesium source (including a solution, preferably in the form of an aqueous solution) to an alcohol solution of aluminum alkoxide, a lanthanum source (solution, A method of adding preferably an aqueous solution form, drying, and optionally calcining; an alumina sol, a palladium source (including a solution, preferably an aqueous solution form) and a magnesium source (solution, preferably an aqueous solution form). The mixture is added, the resulting mixture is added to gel the alumina sol, the palladium source and the magnesium source are gelled with the alumina gel, and then the lanthanum source (including solution, preferably in the form of an aqueous solution) is added. , Drying, and firing as necessary.

なお、上記排気ガス浄化用触媒を構成する各成分原料は、上述した各成分の含有量の範囲内となるように使用すればよい。   In addition, what is necessary is just to use each component raw material which comprises the said exhaust gas purification catalyst so that it may become in the range of content of each component mentioned above.

(ii)排気ガス浄化用触媒の製造方法
本実施の形態に係る排気ガス浄化用触媒を調製する方法としては、特に限定されるものではないが、上述した複合体を含む触媒組成物を十分に混合した後、円柱、球状等に成形して、排気ガス浄化用触媒とする方法等が挙げられる。
(Ii) Method for Producing Exhaust Gas Purifying Catalyst The method for preparing the exhaust gas purifying catalyst according to the present embodiment is not particularly limited, but a catalyst composition containing the above-described composite is sufficiently used. Examples of the method include a method of forming a cylinder, a sphere, or the like after mixing and making an exhaust gas purifying catalyst.

なお、上記触媒組成物には、アルミナ、セリア−ジルコニア複合酸化物等の耐火性無機酸化物、ランタン含有アルミナにより被覆されないMg/Mg酸化物、ランタン含有アルミナにより被覆されないPd/Pd酸化物等の上述した複合体以外の成分を含ませることができる。   The catalyst composition includes refractory inorganic oxides such as alumina and ceria-zirconia composite oxide, Mg / Mg oxide not covered with lanthanum-containing alumina, Pd / Pd oxide not covered with lanthanum-containing alumina, etc. Components other than the complex described above can be included.

また、上記三次元構造体を用いる場合は、上記触媒組成物を一括してボールミル等に投入し、湿式粉砕して水性スラリーとし、上記三次元構造体を上記水性スラリーに浸漬し、乾燥、焼成する方法等が挙げられる。   Also, when using the above three-dimensional structure, the catalyst composition is collectively put into a ball mill or the like, wet-pulverized to form an aqueous slurry, the three-dimensional structure is immersed in the aqueous slurry, dried and fired. And the like.

<複合体の原料としてアルミナゾルを用いる場合の製造方法>
まず、ゾルとは、コロイド溶液とほぼ同義で使用され、液体中に分散していて流動性を示している状態をいう。また、ゲルとは、コロイド粒子が独立した運動性を失って(流動性を失って)、三次元網目構造を形成した状態をいう。
<Production method in the case of using alumina sol as a raw material for the composite>
First, the sol is used in almost the same meaning as a colloidal solution and is in a state where it is dispersed in a liquid and exhibits fluidity. The gel means a state in which the colloidal particles have lost their independent motility (losing fluidity) to form a three-dimensional network structure.

流動性を失った場合とは具体的には、ゲルの粘度が5,000mPa・s(cP)以上500,000mPa・s(cP)以下であり、好ましくは10,000mPa・s(cP)以上100,000mPa・s(cP)以下であり、より好ましくは12,000mPa・s(cP)以上50,000mPa・s(cP)以下の場合である。5,000mPa・s(cP)以上であればゲル化が十分に進行しており、Pd/Pd酸化物及びMg/Mg酸化物を三次元網目構造内に良好に取り込むことができる。この場合には、Pd/Pd酸化物及びMg/Mg酸化物がランタン含有アルミナにより十分被覆されるため好ましい。また、500,000mPa・s(cP)以下であれば、スラリー化工程でのスラリー粘度が高くなりすぎず、三次元構造体へのウォッシュコートを良好に行うことができる。なお、上記ゲルの粘度の測定は、公知の方法によって行なわれ、具体的には、ブルックフィールド粘度計などの回転粘度計を用いて行なわれる。   Specifically, when the fluidity is lost, the gel has a viscosity of 5,000 mPa · s (cP) to 500,000 mPa · s (cP), preferably 10,000 mPa · s (cP) to 100. 2,000 mPa · s (cP) or less, more preferably 12,000 mPa · s (cP) or more and 50,000 mPa · s (cP) or less. If it is 5,000 mPa · s (cP) or more, gelation is sufficiently advanced, and Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide can be well taken into the three-dimensional network structure. In this case, Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide are preferable because they are sufficiently covered with lanthanum-containing alumina. Moreover, if it is 500,000 mPa * s (cP) or less, the slurry viscosity in a slurrying process will not become high too much, and the washcoat to a three-dimensional structure can be performed favorably. The measurement of the viscosity of the gel is performed by a known method, and specifically, it is performed using a rotational viscometer such as a Brookfield viscometer.

ゾルをゲルに変化させるためには、ゾルが安定に存在できないpHにする必要がある。例えば、pH3〜5で安定なゾルを、ゲル化させるためには、pHを3未満とするか、5よりも高くすることが好ましい。   In order to change the sol into a gel, it is necessary to set the pH so that the sol cannot exist stably. For example, in order to gel a sol that is stable at pH 3 to 5, it is preferable that the pH is less than 3 or higher than 5.

複合体の原料としてアルミナゾルを用いる場合には、作製される、ランタン含有アルミナゲルによりPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とからなる複合体が被覆されたゲルを、乾燥及び焼結させることなく、他の触媒組成物と混合して水性スラリーとし、上記三次元構造体を上記水性スラリーに浸漬し、乾燥、焼成する方法等が挙げられる。つまり、かかる場合における、排気ガス浄化用触媒の製造方法は、ゲル作製工程を含み、さらに、スラリー化工程と、ウォッシュコート工程と、乾燥焼結工程と、を含むことが好ましい。したがって、本発明の触媒の製造方法は、
パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたは酸化マグネシウムを含む複合体の少なくとも一部を、アルミナゾルで被覆した複合体を含むゲルを得、さらに該ゲルをスラリーにし、該スラリーを三次元構造体にウォッシュコートし、該スラリーをウォッシュコートさせた三次元構造体を乾燥、焼成することをさらに有することが好ましい。
When alumina sol is used as a raw material for the composite, the gel prepared by coating a composite made of Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide with a lanthanum-containing alumina gel is dried and sintered. And a method of mixing with another catalyst composition to form an aqueous slurry, immersing the three-dimensional structure in the aqueous slurry, drying, and firing. That is, in this case, the method for producing the exhaust gas purifying catalyst preferably includes a gel preparation step, and further includes a slurrying step, a wash coat step, and a dry sintering step. Therefore, the method for producing the catalyst of the present invention comprises:
A gel containing a composite in which at least a part of a composite containing palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide is coated with an alumina sol is obtained, the gel is further made into a slurry, and the slurry is wash-coated on a three-dimensional structure. It is preferable to further include drying and firing the three-dimensional structure obtained by wash-coating the slurry.

当該方法では、パラジウム源とマグネシウム源との複合体がランタン含有アルミナによって被覆された状態で三次元構造体上に担持された触媒を製造することにより、焼成回数を減らすことができ、焼成にかかる費用及び製造にかかる時間を短縮することができる。このため、より安価で且つより高い生産効率で排気ガス浄化用触媒を製造することができる。   In this method, the number of times of firing can be reduced by producing a catalyst supported on a three-dimensional structure in a state where a complex of a palladium source and a magnesium source is coated with lanthanum-containing alumina. Cost and manufacturing time can be reduced. For this reason, the exhaust gas purifying catalyst can be manufactured at a lower cost and with higher production efficiency.

(ゲル作製工程)
上記ゲル作製工程は、パラジウム源とマグネシウム源とからなる複合体が、ランタン含有アルミナゲルにより被覆した複合体を含むゲルを作製する工程である。具体的には、以下の方法により当該ゲルを作製することができる。
(Gel preparation process)
The said gel preparation process is a process of producing the gel containing the composite_body | complex which the composite_body | complex consisting of a palladium source and a magnesium source coat | covered with the lanthanum containing alumina gel. Specifically, the gel can be prepared by the following method.

例えば、pH3〜5で安定なpH4.0のアルミナゾルを用いる場合では、アルミナゾルに、パラジウム源(溶液形態を含む)とマグネシウム源(溶液形態を含む)との混合水溶液をpHが1〜2となるように添加することによりゲル化が進行する。この時、粘度が上記範囲となることを確認する。粘度の変化が±100mPa・s(cP)/秒となるまで攪拌し、ランタン源(溶液形態を含む)をさらに添加することにより、ランタン含有アルミナゲルによりパラジウム源とマグネシウム源とがゲルの三次元網目構造内に取り込まれた複合体が得られる。この複合体を、必要であれば、耐火性無機酸化物等と共に三次元構造体にウォッシュコートすることでPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物とがランタン含有アルミナに被覆された触媒が得られる。   For example, in the case of using an alumina sol having a pH of 4.0 and stable at pH 3 to 5, a mixed aqueous solution of a palladium source (including a solution form) and a magnesium source (including a solution form) is added to the alumina sol to have a pH of 1 to 2. By adding in this manner, gelation proceeds. At this time, it is confirmed that the viscosity is within the above range. The mixture is stirred until the change in viscosity becomes ± 100 mPa · s (cP) / second, and a lanthanum source (including solution form) is further added, so that the palladium source and the magnesium source are three-dimensional with the lanthanum-containing alumina gel. A complex incorporated in the network structure is obtained. If necessary, this composite is wash-coated on a three-dimensional structure together with a refractory inorganic oxide or the like to obtain a catalyst in which Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide are coated with lanthanum-containing alumina. It is done.

(スラリー化工程)
上記スラリー化工程とは、パラジウム源とマグネシウム源とからなる複合体がランタン含有アルミナゲルにより被覆された上記ゲルをスラリーにする工程である。具体的には、上記ゲルに、耐火性無機酸化物等のその他の成分と混合して、湿式粉砕することにより作製することができる。
(Slurry process)
The slurrying step is a step of forming a slurry of the gel in which a complex composed of a palladium source and a magnesium source is coated with a lanthanum-containing alumina gel. Specifically, it can be prepared by mixing the gel with other components such as a refractory inorganic oxide and performing wet pulverization.

この時、複合体と耐火性無機酸化物等その他の成分との混合物における、複合体の含有率は、2〜40質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。2質量%以上であれば、複合体の割合の占める割合が十分高いため、耐熱性向上効果を十分に発現させることができる。また、40質量%以下であれば、複合体の割合が高くなりすぎないため、細孔径を所定の範囲に調整し易い。   At this time, the content of the composite in the mixture of the composite and other components such as a refractory inorganic oxide is preferably 2 to 40% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass. If it is 2 mass% or more, since the ratio of the composite is sufficiently high, the effect of improving heat resistance can be sufficiently exhibited. Moreover, if it is 40 mass% or less, since the ratio of a composite_body | complex will not become high too much, it will be easy to adjust a pore diameter to the predetermined range.

なお、上記「湿式粉砕」とは、ボールミル等の粉砕装置を用いて、上記複合体と耐火性無機酸化物等その他の成分との混合溶液を粉砕することを指す。   The “wet pulverization” refers to pulverization of a mixed solution of the composite and other components such as a refractory inorganic oxide using a pulverizer such as a ball mill.

上記スラリー中に含まれる上記混合成分の動的光散乱法により測定した粒子径は、2〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは3〜8μmである。粒子径がこのような範囲内であれば、三次元構造体に対する密着強度をより高くすることができ、所定の細孔径分布で良好に担持きせることができる。また、スラリーにおける固形分濃度は、10〜60質量%の範囲が好ましい。   The particle diameter of the mixed component contained in the slurry measured by a dynamic light scattering method is preferably 2 to 10 μm, more preferably 3 to 8 μm. If the particle diameter is within such a range, the adhesion strength to the three-dimensional structure can be increased, and the particles can be supported well with a predetermined pore size distribution. Moreover, the solid content concentration in the slurry is preferably in the range of 10 to 60% by mass.

(ウォッシュコート工程)
上記ウォッシュコート工程とは、上記スラリー化工程で得られたスラリーを三次元構造体に担持させる工程である。
(Wash coat process)
The washcoat step is a step of supporting the slurry obtained in the slurrying step on a three-dimensional structure.

(乾燥焼結工程)
上記乾燥焼結工程とは、上記ウォッシュコート工程でスラリーをウォッシュコートした三次元構造体を、乾燥及び焼成する工程である。乾燥及び焼成に必要な温度及び時間等の条件は特には制限されないが、上記三次元構造体の質量変化がなくなるまで行う条件であることが好ましい。
(Dry sintering process)
The dry sintering step is a step of drying and firing the three-dimensional structure obtained by wash-coating the slurry in the wash coat step. Conditions such as temperature and time required for drying and firing are not particularly limited, but are preferably performed until the mass change of the three-dimensional structure disappears.

上記乾燥は、例えば、空気中で50〜200℃、より好ましくは80〜180℃の温度で、好ましくは1分〜10時間、より好ましくは3分〜8時間、特に好ましくは5〜60分の条件で行うことができる。   The drying is performed, for example, in air at a temperature of 50 to 200 ° C., more preferably 80 to 180 ° C., preferably 1 minute to 10 hours, more preferably 3 minutes to 8 hours, and particularly preferably 5 to 60 minutes. Can be done under conditions.

また、上記焼成は、例えば、300〜1000℃、好ましくは400〜600℃で10分〜10時間、好ましくは30分〜6時間、特に好ましくは1〜3時間の条件で行うことができる。焼成温度が300℃以上であれば、原料中に含まれる炭化水素等を良好に焼失除去でき、1000℃以下であれば細孔の収縮を抑制できるため好ましい。   Moreover, the said baking is 300-1000 degreeC, for example, Preferably it is 400-600 degreeC for 10 minutes-10 hours, Preferably it is 30 minutes-6 hours, Especially preferably, it can carry out on the conditions for 1-3 hours. If the calcination temperature is 300 ° C. or higher, hydrocarbons and the like contained in the raw material can be removed by burning, and if it is 1000 ° C. or lower, pore shrinkage can be suppressed.

(III)排気ガス浄化方法
上記したような本発明の触媒または上記したような方法によって製造される触媒は、A/F値が理論空燃比(14.7)である内燃機関からの排出ガスのみならず、理論空燃比未満であるような内燃機関からの排出ガスに対して、高い浄化能を有する。ゆえに、本発明に係る触媒は、内燃機関の排気ガス中に還元性ガスを含む排気ガスを処理するのに好適に使用でき、特にガソリンエンジン等の内燃機関からの加速時などの還元性の高い排気ガス中に含まれる窒素酸化物および一酸化炭素の浄化に優れた効果を奏する。好ましくは、本発明に係る触媒は、内燃機関の排気ガス中のA/F値が14.7未満の排気ガスを処理するのに好適に使用できる。
(III) Exhaust gas purification method The catalyst of the present invention as described above or the catalyst produced by the method as described above is only exhaust gas from an internal combustion engine having an A / F value of the theoretical air-fuel ratio (14.7). In other words, it has a high purification capacity for exhaust gas from an internal combustion engine that is less than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the catalyst according to the present invention can be suitably used for treating exhaust gas containing reducing gas in the exhaust gas of the internal combustion engine, and particularly has high reducibility during acceleration from an internal combustion engine such as a gasoline engine. It has an excellent effect on purification of nitrogen oxides and carbon monoxide contained in the exhaust gas. Preferably, the catalyst according to the present invention can be suitably used for treating exhaust gas having an A / F value of less than 14.7 in exhaust gas of an internal combustion engine.

したがって、本発明は、本発明の触媒を用いて還元性ガスを含む内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素を処理することを特徴とする排気ガスの浄化方法、すなわち、排気ガス浄化用触媒を用いて、内燃機関の排気ガス中の空燃比が14.7未満の排気ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素を浄化する方法をも提供する。当該方法は、本発明の触媒を還元性ガスを含む内燃機関の排気ガスに曝す工程を含む。ここで、本明細書において「ガスに曝す」とは、排気ガス浄化用触媒をガスと接触させることをいい、触媒表面の全部分をガスと接触させる場合だけでなく、触媒表面の一部分をガスと接触させる場合も含まれる。   Accordingly, the present invention provides a method for purifying exhaust gas, that is, exhaust gas, characterized by treating nitrogen oxide and carbon monoxide in exhaust gas of an internal combustion engine including a reducing gas using the catalyst of the present invention. There is also provided a method for purifying nitrogen oxides and carbon monoxide in exhaust gas having an air-fuel ratio of less than 14.7 in the exhaust gas of an internal combustion engine using a purification catalyst. The method includes the step of exposing the catalyst of the present invention to an exhaust gas of an internal combustion engine containing a reducing gas. Here, “exposing to gas” in this specification refers to bringing the exhaust gas purifying catalyst into contact with the gas, and not only bringing the entire catalyst surface into contact with the gas, but also a part of the catalyst surface into the gas. It is also included in the case of contact.

上記排気ガス浄化用触媒を上記排気ガスに曝す方法は特に限定されるものではなく、例えば、排気ガス浄化用触媒を内燃機関の排気ポートの排気流路中に設置し、排気ガスを排気流路に流入させることによって行うことができる。   The method of exposing the exhaust gas purification catalyst to the exhaust gas is not particularly limited. For example, the exhaust gas purification catalyst is installed in the exhaust flow path of the exhaust port of the internal combustion engine, and the exhaust gas is discharged to the exhaust flow path. This can be done by letting it flow into.

上記ガスとしては、内燃機関の排気ガスであれば特に限定されるものではなく、例えば、窒素酸化物(例えば、NO、NO、NO)、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、アンモニア、水、二酸化硫黄、炭化水素全般が挙げられる。 The gas is not particularly limited as long as it is an exhaust gas of an internal combustion engine. For example, nitrogen oxide (for example, NO, NO 2 , N 2 O), carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, hydrogen, Ammonia, water, sulfur dioxide, hydrocarbons in general.

上記内燃機関としては、特に限定されるものではない。例えば、ガソリンエンジン、ハイブリッドエンジン、天然ガス、エタノール、ジメチルエーテル等を燃料として用いるエンジン等を用いることができる。中でもガソリンエンジンであることが好ましい。   The internal combustion engine is not particularly limited. For example, a gasoline engine, a hybrid engine, an engine using natural gas, ethanol, dimethyl ether or the like as a fuel can be used. Of these, a gasoline engine is preferred.

上記排気ガス浄化用触媒を上記排気ガスに曝す時間は特に限定されるものではなく、上記排気ガス浄化用触媒の少なくとも一部分が上記排気ガスと接触することができる時間が確保されればよい。   The time for which the exhaust gas purifying catalyst is exposed to the exhaust gas is not particularly limited as long as at least a part of the exhaust gas purifying catalyst can be in contact with the exhaust gas.

上記排気ガスの温度は、特に限定されるものではないが、0℃〜750℃、つまり通常運転時の排気ガスの温度範囲内であることが好ましい。ここで、温度が0℃〜750℃である上記内燃機関の排気ガスにおける空燃比は、10〜30未満であり、11以上14.7未満であることが好ましい。   The temperature of the exhaust gas is not particularly limited, but is preferably 0 ° C. to 750 ° C., that is, within the temperature range of the exhaust gas during normal operation. Here, the air-fuel ratio in the exhaust gas of the internal combustion engine having a temperature of 0 ° C. to 750 ° C. is less than 10 to 30, preferably 11 or more and less than 14.7.

上記したような本発明の触媒または上記したような方法によって製造される触媒は、温度が750〜1200℃である排気ガスに曝されていてもよい。ここで、温度が750〜1200℃である排気ガスの空燃比は、10〜18.6であることが好ましい。また、上記排気ガス浄化用触媒を温度が750〜1200℃の酸素過剰の排気ガスに曝す時間も、特に限定されるものではなく、例えば、5〜100時間曝されていてもよい。   The catalyst of the present invention as described above or the catalyst produced by the method as described above may be exposed to an exhaust gas having a temperature of 750 to 1200 ° C. Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas having a temperature of 750 to 1200 ° C. is preferably 10 to 18.6. Further, the time for which the exhaust gas purifying catalyst is exposed to the oxygen-excess exhaust gas having a temperature of 750 to 1200 ° C. is not particularly limited, and may be exposed for 5 to 100 hours, for example.

なお、上記排気ガスの温度は、触媒入口部における排気ガスであることが好ましい。ここで、「触媒入口部」とは、排気ガス浄化用触媒が設置された排気ガス流入側の触媒端面から20cm内燃機関側までで、且つ、排気管垂直方向に対して中心の箇所をいう。また、「触媒床部」とは、排気ガス流入側端面から排気ガス流出側端面までの距離の中央で、且つ、排気管垂直方向に対して中心の箇所(排気管が円形でない場合は、排気管垂直方向の断面に対して重心の箇所)をいう。   The temperature of the exhaust gas is preferably the exhaust gas at the catalyst inlet. Here, the “catalyst inlet portion” refers to a central portion with respect to the exhaust pipe vertical direction from the catalyst end surface on the exhaust gas inflow side where the exhaust gas purifying catalyst is installed to the 20 cm internal combustion engine side. The “catalyst bed” is the center of the distance from the end surface on the exhaust gas inflow side to the end surface on the exhaust gas outflow side and the center in the vertical direction of the exhaust pipe (if the exhaust pipe is not circular, The center of gravity of the cross section in the vertical direction of the tube.

また、前記本発明の触媒の前段(流入側)または後段(流出側)に同様の、または異なる排気ガス浄化触媒を配置しても良い。   Further, a similar or different exhaust gas purifying catalyst may be arranged at the front stage (inflow side) or the rear stage (outflow side) of the catalyst of the present invention.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

実施例1
パラジウム原料として硝酸パラジウム水溶液、マグネシウム原料として水酸化マグネシウム、被覆材であるアルミナの原料として、NO3−を安定剤として含み、pH3〜5において安定なpH4のアルミナゾル、ランタン原料として酢酸ランタンを用いて、被覆パラジウム:酸化マグネシウムMgO(マグネシウムMg):アルミナ:酸化ランタンの質量比が0.5:1(0.6):3.85:0.4となるように各原料をそれぞれ秤量した。
Example 1
A palladium nitrate aqueous solution as a palladium raw material, magnesium hydroxide as a magnesium raw material, NO 3 -as a raw material for alumina as a coating material, and a stable pH 4 alumina sol at pH 3 to 5, and lanthanum acetate as a lanthanum raw material Each raw material was weighed so that the mass ratio of coated palladium: magnesium oxide MgO (magnesium Mg): alumina: lanthanum oxide was 0.5: 1 (0.6): 3.85: 0.4.

次に、硝酸パラジウム及び水酸化マグネシウムを混合し、当該混合溶液をアルミナゾルに添加した。添加直後から、アルミナゾルがゲル化し、硝酸パラジウム及び水酸化マグネシウムがアルミナゲルによって被覆されたゲルを得た。このゲルを5分間攪拌した後、酢酸ランタンを添加し、更に10分間攪拌することで、硝酸パラジウム及び水酸化マグネシウムが、酢酸ランタンを含むアルミナ層に被覆されたゲルGaを得た。この時のゲルGaの粘度は5,000cPを超え、ゲル化が確認された。   Next, palladium nitrate and magnesium hydroxide were mixed, and the mixed solution was added to the alumina sol. Immediately after the addition, the alumina sol was gelled to obtain a gel in which palladium nitrate and magnesium hydroxide were coated with the alumina gel. After stirring this gel for 5 minutes, lanthanum acetate was added and further stirred for 10 minutes to obtain gel Ga in which palladium nitrate and magnesium hydroxide were coated on an alumina layer containing lanthanum acetate. The viscosity of the gel Ga at this time exceeded 5,000 cP, and gelation was confirmed.

次に、含浸パラジウム:アルミナ:セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が2:127.75:50:7となるように各原料を秤量し溶液Saを得た。ゲルGa中の被覆パラジウム:溶液Sa中のパラジウムの質量比が0.5:2となるようにゲルGaおよび溶液Saを混合し、湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.7Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、192.5g(PdはPd換算、MgはMgO換算)の触媒成分がコートされた触媒Aを得た。   Next, each raw material was weighed so that the mass ratio of impregnated palladium: alumina: ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 2: 127.75: 50: 7 to obtain a solution Sa. The gel Ga and the solution Sa were mixed so that the mass ratio of the coated palladium in the gel Ga: palladium in the solution Sa was 0.5: 2, and wet-pulverized to form a slurry. This slurry was coated on 0.7 L of cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst of 192.5 g (Pd converted to Pd, Mg converted to MgO) Catalyst A coated with the components was obtained.

実施例2
実施例1と同様の原料を用いて、被覆パラジウム:酸化マグネシウムMgO(マグネシウムMg):アルミナ:酸化ランタンの質量比が0.5:0.5(0.3):3.85:0.4となるように各原料をそれぞれ秤量し、実施例1と同様の手順でゲルGbを得た。
この時のゲルGbの粘度は5,000cPを超え、ゲル化が確認された。
Example 2
Using the same raw materials as in Example 1, the mass ratio of coated palladium: magnesium oxide MgO (magnesium Mg): alumina: lanthanum oxide was 0.5: 0.5 (0.3): 3.85: 0.4. Each raw material was weighed so that the gel Gb was obtained by the same procedure as in Example 1.
The viscosity of the gel Gb at this time exceeded 5,000 cP, and gelation was confirmed.

次に、含浸パラジウム:アルミナ:セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が2:128.25:50:7となるように各原料を秤量し溶液Saを得た。ゲルGb中の被覆パラジウム:溶液Sa中のパラジウムの質量比が0.5:2となるようにゲルGbおよび溶液Sbを混合し、湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.7Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、192.5g(PdはPd換算、MgはMgO換算)の触媒成分がコートされた触媒Bを得た。   Next, each raw material was weighed so that the mass ratio of impregnated palladium: alumina: ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 2: 128.25: 50: 7 to obtain a solution Sa. The gel Gb and the solution Sb were mixed so that the mass ratio of the covered palladium in the gel Gb: palladium in the solution Sa was 0.5: 2, and wet-pulverized to form a slurry. This slurry was coated on 0.7 L of cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst of 192.5 g (Pd converted to Pd, Mg converted to MgO) Catalyst B coated with the components was obtained.

比較例1
実施例1と同様の原料を用いて、被覆パラジウム:アルミナ:酸化ランタンの質量比が0.5:3.85:0.4となるように各原料をそれぞれ秤量し、実施例1と同様の手順でゲルGcを得た。この時のゲルGcの粘度は5,000cPを超え、ゲル化が確認された。
Comparative Example 1
Using the same raw materials as in Example 1, each raw material was weighed so that the mass ratio of coated palladium: alumina: lanthanum oxide was 0.5: 3.85: 0.4. Gel Gc was obtained by the procedure. The viscosity of the gel Gc at this time exceeded 5,000 cP, and gelation was confirmed.

次に、含浸パラジウム:アルミナ:セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が2:128.75:50:7となるように各原料を秤量し溶液Scを得た。ゲルGc中の被覆パラジウム:溶液Sc中のパラジウムの質量比が0.5:2となるようにゲルGbおよび溶液Sbを混合し、湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.7Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、192.5g(PdはPd換算)の触媒成分がコートされた触媒Cを得た。   Next, each raw material was weighed so that the mass ratio of impregnated palladium: alumina: ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 2: 128.75: 50: 7 to obtain a solution Sc. The gel Gb and the solution Sb were mixed so that the mass ratio of the covered palladium in the gel Gc: palladium in the solution Sc was 0.5: 2, and wet-pulverized to form a slurry. This slurry was wash-coated on a 0.7 L cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air baked at 500 ° C. for 1 hour to coat 192.5 g (Pd is converted to Pd) of the catalyst component. Catalyst C was obtained.

比較例2
実施例1と同様の原料を用いて、含浸パラジウム:含浸酸化マグネシウム:アルミナ:セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が2.5:1:132:50:7となるように各原料を秤量し溶液Sdを得た。溶液Sdを湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.7Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、192.5g(PdはPd換算、MgはMgO換算)の触媒成分がコートされた触媒Dを得た。
Comparative Example 2
Using the same raw materials as in Example 1, each raw material was adjusted so that the mass ratio of impregnated palladium: impregnated magnesium oxide: alumina: ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 2.5: 1: 132: 50: 7. Were weighed to obtain a solution Sd. The solution Sd was wet pulverized to form a slurry. This slurry was coated on 0.7 L of cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst of 192.5 g (Pd converted to Pd, Mg converted to MgO) Catalyst D coated with the components was obtained.

比較例3
実施例1と同様の原料を用いて、含浸パラジウム:アルミナ:セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が2.5:133:50:7となるように各原料を秤量し溶液Seを得た。溶液Seを湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0,7Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、192.5g(PdはPd換算)の触媒成分がコートされた触媒Eを得た。
Comparative Example 3
Using the same raw materials as in Example 1, each raw material was weighed so that the mass ratio of impregnated palladium: alumina: ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 2.5: 133: 50: 7, and a solution Se was prepared. Obtained. The solution Se was wet pulverized to form a slurry. This slurry was wash-coated on a 0.7 L cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour to coat a catalyst component of 192.5 g (Pd is converted to Pd). Catalyst E was obtained.

上記実施例1及び2で得られた触媒A及びBならびに比較例1〜3で得られた触媒C、D及びEの組成を下記表1に要約する。   The compositions of Catalysts A and B obtained in Examples 1 and 2 and Catalysts C, D and E obtained in Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 below.

ここで、被覆パラジウムおよび被覆酸化マグネシウムとは、ランタン含有アルミナによって被覆される状態で調製されるパラジウムおよび酸化マグネシウムを意味する。一方、含浸パラジウムおよび含浸酸化マグネシウムなどの含浸とは、ランタン含有アルミナによって被覆されない状態で担持されたパラジウムおよび酸化マグネシウムを意味する。   Here, coated palladium and coated magnesium oxide mean palladium and magnesium oxide prepared in a state of being coated with lanthanum-containing alumina. On the other hand, impregnation such as impregnated palladium and impregnated magnesium oxide means palladium and magnesium oxide supported without being covered with lanthanum-containing alumina.

<耐久処理>
上記実施例1及び2で得られた触媒A及びBならびに比較例1〜3で得られた触媒C、D及びEを、それぞれ、直列6気筒、3.0Lエンジンの排気口から40cm下流側に設置し、触媒床部の温度を980℃とした。触媒入口部のA/Fが14.6で20秒運転し、続いて燃料供給を停止して5秒運転するサイクルを繰り返して合計50時間運転し、耐久処理を行った。
<Durability treatment>
Catalysts A and B obtained in Examples 1 and 2 and Catalysts C, D and E obtained in Comparative Examples 1 to 3 were respectively 40 cm downstream from the exhaust ports of the inline 6-cylinder and 3.0 L engines. It was installed and the temperature of the catalyst bed was 980 ° C. The catalyst inlet part A / F was operated at 14.6 for 20 seconds, and then a cycle of stopping the fuel supply and operating for 5 seconds was repeated for a total of 50 hours to perform the durability treatment.

<排気ガス浄化触媒の性能評価>
上記耐久処理後の各触媒を、それぞれ、直列6気筒、2.4Lエンジン排気口から30cm下流側に設置し、触媒床部温度を400℃に設定し、A/Fを14.1、14.3でA/F振幅±0.5で周波数0.5Hzで変動させながら、触媒出口から排出されるガスをサンプリングし、CO、THC、NOxの各浄化率を算出した。結果を表2及び表3に示す。また、同様にして触媒床部温度を500℃に設定し、A/Fを14.1で測定した。結果を表4に示す。
<Performance evaluation of exhaust gas purification catalyst>
Each catalyst after the endurance treatment is installed 30 cm downstream from the in-line 6-cylinder, 2.4-L engine exhaust port, the catalyst bed temperature is set to 400 ° C., and the A / F is 14.1, 14. 3, the gas discharged from the catalyst outlet was sampled while varying the A / F amplitude ± 0.5 at a frequency of 0.5 Hz, and the CO, THC, and NOx purification rates were calculated. The results are shown in Tables 2 and 3. Similarly, the catalyst bed temperature was set to 500 ° C., and A / F was measured at 14.1. The results are shown in Table 4.

表2〜4に示されるように、実施例1及び2の触媒A及び触媒Bは、比較例1〜3の触媒C、D及びEに比して、高いNOx浄化率を示すことが確認できる。   As shown in Tables 2 to 4, it can be confirmed that the catalysts A and B of Examples 1 and 2 show a higher NOx purification rate than the catalysts C, D and E of Comparative Examples 1 to 3. .

実施例3
実施例1と同様の原料を用いて、被覆パラジウム:酸化マグネシウムMgO(マグネシウムMg):アルミナ:酸化ランタンの質量比が3:6(3.6):63.1=1.9となるように各原料をそれぞれ秤量し、実施例1と同様の手順でゲルGfを得た。この時のゲルGfの粘度は5,000cPを超え、ゲル化が確認された。
Example 3
Using the same raw materials as in Example 1, the mass ratio of coated palladium: magnesium oxide MgO (magnesium Mg): alumina: lanthanum oxide was 3: 6 (3.6): 63.1 = 1.9. Each raw material was weighed, and a gel Gf was obtained in the same procedure as in Example 1. The viscosity of the gel Gf at this time exceeded 5,000 cP, and gelation was confirmed.

次に、セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が50:9となるように各原料を秤量し溶液Sfを得た。ゲルGf中の被覆パラジウム:溶液Sf中のセリア−ジルコニア複合酸化物の質量比が3:50となるようにゲルGfおよび溶液Sfを混合し、湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.875Lのコージェライト担体にウォッシュコートし、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、133g(PdはPd換算、MgはMgO換算)の触媒成分がコートされた触媒Fを得た。   Next, each raw material was weighed so that the mass ratio of ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 50: 9 to obtain a solution Sf. The gel Gf and the solution Sf were mixed so that the mass ratio of the coated palladium in the gel Gf: ceria-zirconia composite oxide in the solution Sf was 3:50, and wet-pulverized to form a slurry. This slurry was wash-coated on 0.875 L cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour. Coated catalyst F was obtained.

比較例4
実施例1と同様の原料を用いて、被覆パラジウム:アルミナ:酸化ランタンの質量比が3:63.1:1.9となるように各原料をそれぞれ秤量し、実施例1と同様の手順でゲルGgを得た。この時のゲルGgの粘度は5,000cPを超え、ゲル化が確認された。
Comparative Example 4
Using the same raw materials as in Example 1, each raw material was weighed so that the mass ratio of coated palladium: alumina: lanthanum oxide was 3: 63.1: 1.9, and the same procedure as in Example 1 was performed. A gel Gg was obtained. The viscosity of the gel Gg at this time exceeded 5,000 cP, and gelation was confirmed.

次に、セリア−ジルコニア複合酸化物:酸化バリウムの質量比が56:9となるように各原料を秤量し溶液Sgを得た。ゲルGg中の被覆パラジウム:溶液Sg中のセリア−ジルコニア複合酸化物の質量比が3:56となるようにゲルGgおよび溶液Sgを混合し、湿式粉砕することでスラリーとした。このスラリーを0.875Lのコージェライト担体にウォッシュコー卜し、150℃で10分乾燥後、500℃で1時間の空気焼成を行い、133g(PdはPd換算、MgはMgO換算)の触媒成分がコートされた触媒Gを得た。   Next, each raw material was weighed so that the mass ratio of ceria-zirconia composite oxide: barium oxide was 56: 9 to obtain a solution Sg. The gel Gg and the solution Sg were mixed so that the mass ratio of the coated palladium in the gel Gg: ceria-zirconia composite oxide in the solution Sg was 3:56, and wet-pulverized to form a slurry. This slurry was washed with 0.875 L of cordierite carrier, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then air calcined at 500 ° C. for 1 hour to obtain 133 g (Pd is converted to Pd, Mg is converted to MgO) Catalyst G coated with

<耐久処理>
実施例3の触媒F及び比較例4の触媒Gを、それぞれ、直列6気筒、3.0Lエンジンの排気口から40cm下流側に設置し、触媒床部の温度を980℃とした。触媒入口部のA/Fが14.6で20秒運転し、続いて燃料供給を停止して5秒運転するサイクルを繰り返して合計50時間運転し、耐久処理を行った。
<Durability treatment>
The catalyst F of Example 3 and the catalyst G of Comparative Example 4 were installed 40 cm downstream from the exhaust ports of the inline 6-cylinder and 3.0 L engines, respectively, and the temperature of the catalyst bed was 980 ° C. The catalyst inlet part A / F was operated at 14.6 for 20 seconds, and then a cycle of stopping the fuel supply and operating for 5 seconds was repeated for a total of 50 hours to perform the durability treatment.

<排気ガス浄化用触媒の性能評価>
上記耐久処理後の各触媒を、直列6気筒、2.4Lエンジン排気口から30cm下流側に設置し、触媒床部温度を400℃に設定し、A/Fを14.1、14.3、14.5でA/F振幅±0.5で周波数0.5Hzで変動させながら、触媒出口から排出されるガスをサンプリングし,CO、THC、NOxの各浄化率を算出した。結果を表5に示す。また、同様にして触媒床部温度を500℃に設定し、A/Fを14.1、14.3、14.5(A/F振幅±0.5)で測定した。結果を表6に示す。さらに、同様にして触媒床部温度を500℃に設定し、A/Fを14.1、14.3、14.5(A/F振幅±1.0)で測定した。結果を表7に示す。
<Performance evaluation of exhaust gas purification catalyst>
Each catalyst after the endurance treatment is installed 30 cm downstream from the inline 6 cylinder, 2.4 L engine exhaust port, the catalyst bed temperature is set to 400 ° C., and the A / F is 14.1, 14.3, The gas discharged from the catalyst outlet was sampled while varying the A / F amplitude ± 0.5 at 14.5 and the frequency 0.5 Hz, and the purification rates of CO, THC, and NOx were calculated. The results are shown in Table 5. Similarly, the catalyst bed temperature was set to 500 ° C., and A / F was measured at 14.1, 14.3, 14.5 (A / F amplitude ± 0.5). The results are shown in Table 6. Further, similarly, the catalyst bed temperature was set to 500 ° C., and A / F was measured at 14.1, 14.3, 14.5 (A / F amplitude ± 1.0). The results are shown in Table 7.

表5〜7に示されるように、400℃においても、500℃においても、A/F値が14.1〜14.5の燃料過剰条件下において、実施例の触媒は比較例の触媒に対して高い浄化性能を示すことが確認される。   As shown in Tables 5 to 7, at 400 ° C. and 500 ° C., the catalyst of the example was compared with the catalyst of the comparative example under the fuel excess condition of A / F value of 14.1 to 14.5. High purification performance is confirmed.

<TEM−EDS分析>
上記耐久処理および排気ガス浄化用触媒の性能評価後の各触媒を触媒活性成分のみをコージェライト担体から剥がし取り、TEM−EDS分析を行った。実施例の触媒A及びBは、それぞれ、図4及び図5に示されるように、Pd及びMgが同一粒子上に検出され、複合体として近接した状態で担持されていた。また、Pd及びMgに対して白色点線の領域について線分析を行った結果を、白色点線上の距離に対してEDSスペクトル強度をプロットしたところ、実施例の触媒A及びBは、図4及び図5に示されるように、Pd粒子とMg粒子との強度分布が同様であることから、複合体を形成していることが分かる。
<TEM-EDS analysis>
Only the catalytically active component of each catalyst after performance evaluation of the durability treatment and exhaust gas purification catalyst was peeled off from the cordierite carrier, and TEM-EDS analysis was performed. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the catalysts A and B in the examples were detected in the same particle as Pd and Mg, and were supported in close proximity as a composite. Moreover, when the EDS spectrum intensity was plotted with respect to the distance on the white dotted line, the results of the line analysis performed on the white dotted line region with respect to Pd and Mg, the catalysts A and B of the examples are shown in FIGS. As shown in FIG. 5, since the intensity distributions of the Pd particles and the Mg particles are similar, it can be seen that a composite is formed.

これに対して、比較例の触媒Dは、図6に示されるように、MgはPdと無関係に検出されていることから、Pd及びMgは複合体を形成していないことが示される。   On the other hand, as shown in FIG. 6, in the catalyst D of the comparative example, Mg is detected regardless of Pd, indicating that Pd and Mg do not form a complex.

さらに、Al及びLaが前記複合体粒子を網羅するように検出されていることから、ランタン含有アルミナによって前記複合体が被覆されていることが示される。また、ゲルを乾燥・焼成することによって粉体化し、該粉体を含むスラリーをコージェライト担体にコートし、2回目の乾燥・焼成を行うのではなく、ゲルを含むスラリーを直接コートすることによって、焼成過程が1回でもPd/Pd酸化物とMg/Mg酸化物をランタン含有アルミナによって被覆できることが示される。   Furthermore, since Al and La are detected so as to cover the composite particles, it is indicated that the composite is covered with lanthanum-containing alumina. In addition, the gel is pulverized by drying and firing, and the cordierite carrier is coated with the slurry containing the powder, and the slurry containing the gel is directly coated instead of performing the second drying and firing. It is shown that Pd / Pd oxide and Mg / Mg oxide can be coated with lanthanum-containing alumina even in one firing process.

本発明の触媒は、高温下でも内燃機関からの排気ガスを効率よく浄化することができる。したがって、内燃機関を用いる産業全般、例えば、自動車、鉄道、船舶、航空機、各種産業機械などに、幅広く応用することが可能である。   The catalyst of the present invention can efficiently purify exhaust gas from an internal combustion engine even at high temperatures. Therefore, it can be widely applied to all industries using an internal combustion engine, for example, automobiles, railways, ships, aircrafts, various industrial machines and the like.

1…ランタン含有アルミナ、
2…パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたは酸化マグネシウムとの複合体、
3…パラジウムまたはパラジウム酸化物
4…マグネシウムまたは酸化マグネシウム。
1 ... lanthanum-containing alumina,
2 ... complex of palladium or palladium oxide and magnesium or magnesium oxide,
3 ... Palladium or palladium oxide 4 ... Magnesium or magnesium oxide.

Claims (9)

パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたはマグネシウム酸化物を含む複合体(a)、ならびに該複合体(a)の少なくとも一部がランタン含有アルミナ(b)によって被覆されてなる排気ガス浄化用触媒。 Complexes of palladium or palladium oxide and magnesium also containing magnesium oxide (a), arranged in at least a portion Gala lanthanum-containing alumina (b) Ru exhaust gas purification name is covered with the said complex (a) Catalyst. 該複合体におけるPd(Pd換算)/Mg(Mg換算)質量比が10/1〜1/5であ
る請求項1に記載の触媒。
The catalyst according to claim 1, wherein the composite has a Pd (Pd equivalent) / Mg (Mg equivalent) mass ratio of 10/1 to 1/5.
該複合体中のPdとランタン含有アルミナとの質量比が4:1〜1:100であり、ま
たMgとランタン含有アルミナとの質量比が10:1〜1:5である請求項1または2に
記載の触媒。
The mass ratio of Pd to lanthanum-containing alumina in the composite is 4: 1 to 1: 100, and the mass ratio of Mg to lanthanum-containing alumina is 10: 1 to 1: 5. The catalyst according to 1.
該ランタン含有アルミナ中のランタン(La2O3換算)の含有量は、ランタン(La
2O3換算)とアルミナ(Al2O3換算)合計量に対して0.2〜30質量%である請
求項1〜3のいずれか一つに記載の触媒。
The content of lanthanum (in terms of La2O3) in the lanthanum-containing alumina is lanthanum (La
The catalyst according to any one of claims 1 to 3, which is 0.2 to 30% by mass relative to the total amount of 2O3 and alumina (Al2O3).
酸化セリウムまたはセリア−ジルコニア複合酸化物をさらに含む請求項1〜4のいずれ
か一つに記載の排気ガス浄化用触媒。
The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 4, further comprising cerium oxide or a ceria-zirconia composite oxide.
請求項1〜5のいずれか一つに記載の触媒の活性成分を、耐火性三次元構造上に担持し
てなる排ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purifying catalyst comprising the active component of the catalyst according to any one of claims 1 to 5 supported on a fire-resistant three-dimensional structure.
パラジウムまたはパラジウム酸化物およびマグネシウムまたはマグネシウム酸化物を含む
複合体の少なくとも一部を、ランタン含有アルミナで被覆した複合体を得ることを有する
、請求項1〜6のいずれか一つに記載の排気ガス浄化用触媒の製造方法。
At least a portion of the complex is a palladium or palladium oxide and magnesium also comprising magnesium oxide, having to obtain a complex coated with lanthanum-containing alumina, according to any one of claims 1 to 6 A method for producing an exhaust gas purifying catalyst.
前記ランタン含有アルミナで被覆した複合体を含むゲルを得、さらに該ゲルをスラリー
にし、該スラリーを三次元構造体にウォッシュコートし、該スラリーをウォッシュコート
させた三次元構造体を乾燥、焼成することをさらに有する請求項7に記載の製造方法。
A gel containing a composite coated with the lanthanum-containing alumina is obtained, the gel is further made into a slurry, the slurry is washcoated on the three-dimensional structure, and the three-dimensional structure on which the slurry is coated is dried and fired. The manufacturing method according to claim 7, further comprising:
請求項1〜5のいずれか一つに記載の排気ガス浄化用触媒または請求項6〜8のいずれ
か一つに記載の方法によって製造される排気ガス浄化用触媒を用いて、内燃機関の排気ガ
ス中の空燃比が14.7未満の排気ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素を浄化すること
を有する炭化水素または窒素酸化物の浄化方法。
Exhaust gas from an internal combustion engine using the exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 5 or the exhaust gas purification catalyst produced by the method according to any one of claims 6 to 8. A method for purifying hydrocarbons or nitrogen oxides, comprising purifying nitrogen oxides and carbon monoxide in exhaust gases having an air-fuel ratio of less than 14.7.
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