JP5706339B2 - 複合酸化物、その製造法及び排ガス浄化用触媒 - Google Patents

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Description

本発明は、触媒、機能性セラミックス、燃料電池用固体電解質、研磨剤等に利用可能であり、特に、自動車等の排ガス浄化用触媒における助触媒材料として好適に利用でき、優れた触媒性能を発揮しうる大きな細孔容積を有する複合酸化物、その製造法及び前記複合酸化物を利用した排ガス浄化用触媒に関する。
自動車等の排ガス浄化用触媒は、例えば、アルミナ、コージェライト等の触媒担持体に、触媒金属である白金、パラジウム又はロジウムとこれらの触媒作用を高めるための助触媒とが担持されて構成される。該助触媒材料は、酸化雰囲気下で酸素を吸収し、還元雰囲気下でその酸素を放出するという特性を有し、排ガス浄化用触媒が、排ガス中の有害成分である炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を効率良く浄化するために、燃料と空気量との比を最適に維持するよう作用する。
排ガス浄化用触媒による排ガス浄化の効率は、一般に触媒金属の活性種と排ガスとの接触面積に比例する。また、上記燃料と空気量との比を最適に維持することも重要な問題であって、そのためには、助触媒の細孔容積を大きくし、酸素吸収・放出能を高く維持する必要がある。更に、助触媒として用いられる、例えば、セリウム系酸化物は、排ガス浄化等の高温下における使用によりシンタリング等が生じ、細孔容積が低下することで触媒金属の凝集を引き起こし、排ガスと触媒金属との接触面積が減少し、排ガス浄化の効率が低下する傾向にある。
そこで、特許文献１には、酸化セリウムの耐熱性を改善するために、セリウムとその他の希土類金属元素を含むセリウム複合酸化物の製造法が提案されている。該製造法は、セリウム化合物を含有する液状媒体を生成させ、該媒体を少なくとも１００℃で加熱し、該加熱工程の終わりに得られた沈殿物を分離し、セリウム以外の希土類化合物溶液を添加して、別の液状媒体を生成させる。このようにして得られた液状媒体を少なくとも１００℃で加熱し、得られた反応媒体を塩基性ｐＨとして沈殿物を得、この沈殿物を分離して焼成する方法である。
この方法で得られる複合酸化物は、１０００℃で５時間焼成後の２００ｎｍ以下の細孔容積が少なくとも０．２ｃｍ3／ｇを示すことが記載されている。
しかし、特許文献１に記載された具体的な実施例においては、最も大きな細孔容積の複合酸化物でも、１０００℃で５時間焼成後の２００ｎｍ以下の細孔容積が０．２４ｃｍ3／ｇであり、この複合酸化物の９００℃で５時間焼成後の２００ｎｍ以下の細孔容積は０．２５ｃｍ3／ｇであって、さらなる改善が必要である。
特許文献２には、酸化セリウム（セリア）の熱安定性を改善するために、セリアと、セリアのモル数を基にして５〜２５モル％のランタン、ネオジム、イットリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択されるセリア安定剤を含んでなる組成物が提案されている。このような組成物は、セリア先駆体を、５〜２５モル％のランタン、ネオジム、イットリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択されるセリア安定剤に混合し、得られた混合物を蒸発させるか、またはその水酸化物や、炭酸塩として沈澱させて、セリア先駆体およびセリア安定剤の密な混合物を生成させ、生成した密な混合物を仮焼して製造されることが記載されている。
しかし、特許文献２には、得られた組成物である安定化されたセリアの物性として、９００℃で５時間焼成後の２００ｎｍ以下の細孔容積については記載が無く、また、この文献に記載された上記方法では、特許文献１に記載された９００℃で５時間焼成後の２００ｎｍ以下の細孔容積以上のものは得られない。
国際公開第２００８／１５６２１９号 特開平４−２１４０２６号公報
本発明の課題は、高温環境下で使用される場合でも大きな細孔容積を維持しうる物性を示し、優れた耐熱性及び触媒活性を発揮させうる、特に、排ガス浄化用触媒の助触媒に適した複合酸化物及びそれを利用した排ガス浄化用触媒を提供することにある。
本発明の別の課題は、高温環境下で使用される場合でも高い細孔容積を維持しうる物性を示す上記本発明の複合酸化物を容易に得ることができる複合酸化物の製造法を提供することにある。
本発明によれば、セリウム以外の希土類金属、イットリウム、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素と、セリウムとを含み、セリウムと前記少なくとも１種の元素との比が、酸化物換算の質量比で、８５：１５〜９９：１の範囲であり、且つ９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．３０ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する、下記に示す工程（ａ）〜（ｇ）によって製造される複合酸化物が提供される。
また本発明によれば、セリウムイオンの９０モル％以上が４価であるセリウム溶液を準備する工程(a)と、工程(a)で準備したセリウム溶液を６０℃以上に加熱保持する工程(b)と、加熱保持して得たセリウム懸濁液に、セリウム以外の希土類金属、イットリウム、アルミニウムおよびケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を加える工程(c)と、該前駆体を含むセリウム懸濁液を１００℃以上に加熱保持する工程(d)と、工程(d)で得た懸濁液を中和する工程(e)と、工程(e)で中和した懸濁液に、界面活性剤を添加し、１０分間〜６時間保持して沈殿物を得る工程(f)と、得られた沈殿物を焼成する工程(g)とを含む複合酸化物の製造法が提供される。
更に本発明によれば、上記本発明の複合酸化物を備えた排ガス浄化用触媒が提供される。
本発明の複合酸化物は、セリウム以外の希土類金属、イットリウム（以下、セリウム以外の希土類金属及びイットリウムを特定の希土類金属と称することがある）、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素を特定割合で含み、高温環境下で使用される場合でも大きな細孔容積を維持しうる物性を示すので、特に、排ガス浄化用触媒の助触媒として使用した場合、排ガスを効率良く浄化することができる。
本発明の複合酸化物の製造法は、工程(a)〜(g)、特に、工程(f)における界面活性剤の添加を、工程(e)の後に行うので、上記本発明の複合酸化物を容易に得ることができる。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の複合酸化物は、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．３０ｃｍ3／ｇ以上、好ましくは０．４０ｃｍ3／ｇ以上、特に好ましくは０．５０ｃｍ3／ｇ以上を示すという物性を有する。また、本発明の複合酸化物は、後述する、イットリウムを含み、セリウムを含まない希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素として、少なくともケイ素を含む場合、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が、好ましくは０．６０ｃｍ3／ｇ以上を示すという物性を有する。
本発明の複合酸化物は、８００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が通常０．３２ｃｍ3／ｇ以上、好ましくは０．４２ｃｍ3／ｇ以上、特に好ましくは０．５２ｃｍ3／ｇ以上を示すという物性を有する。９００℃もしくは８００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積の物性値の上限は特に限定されないが、０．８０ｃｍ3／ｇ程度である。該細孔容積の物性値が０．３０ｃｍ3／ｇ未満の場合には、特に、排ガス浄化用触媒とした際に、優れた触媒機能が発揮されない恐れがある。
ここで、細孔容積とは、細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を水銀圧入法により測定した値である。
本発明の複合酸化物は、上記物性を示し、更に、セリウムと、特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素とを酸化物換算の質量比で、８５：１５〜９９：１、好ましくは８５：１５〜９５：５の範囲で含む。セリウムと、特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素との酸化物におけるセリウムのCeO2換算の含有割合が８５質量％未満、また、９９質量％を超える場合には、優れた触媒機能が発揮されない恐れがある。
前記特定の希土類金属としては、例えば、イットリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム又はこれらの２種以上の混合物が挙げられ、特に、イットリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム又はこれらの２種以上の混合物の使用が好ましい。
本発明においてイットリウムはY2O3、ランタンはLa2O3、セリウムはCeO2、プラセオジムはPr6O11、ネオジムはNd2O3、サマリウムはSm2O3、ユウロピウムはEu2O3、ガドリニウムはGd2O3、テルビウムはTb4O7、ジスプロシウムDy2O3、ホルミウムはHo2O3、エルビウムはEr2O3、ツリウムはTm2O3、イッテルビウムはYb2O3、ルテチウムはLu2O3、アルミニウムはAl2O3、ケイ素はSiO2として、それぞれ酸化物に換算される。
本発明の製造法は、本発明の複合酸化物を容易に、再現性良く得ることができる方法であって、まず、セリウムイオンの９０モル％以上が４価であるセリウム溶液を準備する工程(a)を含む。
工程(a)に用いるセリウム溶液としては、例えば、硝酸第二セリウム溶液、硝酸第二セリウムアンモニウムを挙げることができ、特に、硝酸第二セリウム溶液の使用が好ましい。
工程(a)において、セリウムイオンの９０モル％以上が４価であるセリウム溶液の初期濃度は、セリウムをCeO2換算で通常５〜１００ｇ／L、好ましくは５〜８０ｇ／L、特に好ましくは１０〜７０ｇ／Lに調整することができる。セリウム溶液の濃度調整には、通常水を用い、脱イオン水の使用が特に好ましい。該初期濃度は、高すぎると後述する沈澱物の結晶性が上がらず、後述する特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を含有させるのに十分な容積を有する細孔を形成できず、最終的に得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにできない恐れがある。また、濃度が低すぎると生産性が低いため工業的に有利でない。
本発明の製造法は、次いで、工程(a)で準備したセリウム溶液を６０℃以上に加熱保持する工程(b)を行ってセリウム溶液を反応させる。工程(b)の加熱保持により、セリウム溶液から酸化セリウム水和物が生成することでセリウム懸濁液が形成される。工程(b)に使用する反応器としては、密閉タイプの容器、開放タイプの容器のどちらでも良い。好ましくはオートクレーブ反応器を用いることができる。
工程(b)において加熱保持温度は、６０℃以上、好ましくは６０〜２００℃、特に好ましくは８０〜１８０℃、更に好ましくは９０〜１６０℃である。加熱保持時間は、通常１０分〜４８時間、好ましくは３０分〜３６時間、より好ましくは１時間〜２４時間である。加熱保持が十分でないと、後述する沈澱物の結晶性が上がらず、後述する特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を含有させるのに十分な容積を有する細孔を形成できず、最終的に得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにできない恐れがある。また、加熱保持時間が長すぎると工業的に有利でない。
本発明の製造法は、工程(b)の加熱保持で得られたセリウム懸濁液に、イットリウムを含み、セリウムを含まない希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を加える工程(c)を含む。
前記前駆体は、焼成等の酸化処理により特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物となりうる化合物であれば良く、例えば、特定の希土類金属含有硝酸溶液、硝酸アルミニウム、コロイダルシリカ、シリコネート、第４アンモニウムケイ酸塩のゾルが挙げられる。
前記前駆体の添加量は、上記セリウム懸濁液中のセリウムと、前記前駆体中の特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素とを酸化物換算の質量比で、通常８５：１５〜９９：１、好ましくは８５：１５〜９５：５の範囲となるように調整することができる。セリウムと、特定の希土類金属、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素との酸化物におけるセリウムのCeO2換算の含有割合が８５質量％未満、また９９質量％を超える場合には、得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにできない恐れがある。
工程(c)は、工程(b)の加熱保持で得られたセリウム懸濁液を冷却した後に行っても良い。
冷却は、通常、攪拌下に行うことができ、一般的に知られている方法を用いることができる。自然徐冷又は冷却管を用いる強制冷却でも良い。冷却温度は、通常４０℃以下、好ましくは２０〜３０℃の室温程度である。
工程(c)において、前記前駆体を加える前にセリウム懸濁液から母液を除去したり、水を加えることにより、セリウム懸濁液の塩濃度を調整しても良い。母液の除去は、例えば、デカンテーション法、ヌッチェ法、遠心分離法、フィルタープレス法で行うことができ、この際、若干量のセリウムが母液と共に除去されるが、この除去されたセリウム量を考慮して、次の前記前駆体及び水の加える量を調整することができる。
本発明の製造法では、前記前駆体を含むセリウム懸濁液を１００℃以上、好ましくは１００〜２００℃、特に好ましくは１００〜１５０℃に加熱保持する工程(d)を含む。
工程(d)において、加熱保持時間は、通常１０分〜６時間、好ましくは２０分〜５時間、より好ましくは３０分〜４時間である。
この工程(d)の加熱保持において、１００℃未満では後述する沈澱物の結晶性が上がらず、最終的に得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにできない恐れがある。また、加熱保持時間が長すぎると工業的に有利でない。
本発明の製造法では、工程(d)で得られた懸濁液を中和する工程(e)を含む。工程(d)の中和により、懸濁液中に前記前駆体を含む酸化セリウム水和物が生成する。
工程(e)における中和は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、アンモニアガス又はこれらの混合物の塩基、特に、アンモニア水を添加することにより行うことができる。
前記中和は、例えば、工程(d)で得られた懸濁液に撹拌しながら加える方法、また、アンモニアガスの場合は撹拌しながら反応器内に吹き込む方法により実施できる。中和は、通常、懸濁液のpHが７〜９程度の沈澱が生じる量、好ましくはpH７〜８．５とするように行うことができる。
工程(e)は、工程(d)の加熱保持したセリウム懸濁液を冷却した後に行っても良い。
冷却は、通常、攪拌下に行うことができ、一般的に知られている方法を用いることができる。自然徐冷又は冷却管を用いる強制冷却でも良い。冷却温度は、通常４０℃以下、好ましくは２０〜３０℃の室温程度である。
本発明の製造法では、次に、工程(e)で中和した懸濁液に、界面活性剤を添加して沈殿物を得る工程(f)を含む。
工程(f)に用いる界面活性剤は、例えば、エトキシカルボキシレート等の陰イオン界面活性剤、アルコールエトキシレート等の非イオン界面活性剤、ポリエチレングリコール、並びにカルボン酸及びそれらの混合物が挙げられ、特にカルボン酸の使用が好ましい。
前記カルボン酸としては、例えば、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸等の飽和カルボン酸が好ましく挙げられ、特にラウリン酸が好ましい。
工程(f)に用いる界面活性剤の添加量は、工程(e)で中和した懸濁液中のセリウム、特定の希土類金属、アルミニウム、ケイ素の酸化物換算の合計量１００質量部あたり、通常５〜５０質量部、好ましくは７〜４０質量部、特に好ましくは１０〜３０質量部である。該添加量が、上記範囲より小さいと、最終的に得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにできない恐れがあり、また添加量が上記範囲を超えても、細孔容積への影響は微々たるものであり、工業的に有利でない。
工程(f)に用いる界面活性剤が固体の場合は、水あるいはアンモニア水溶液に溶解して界面活性剤溶液として使用しても良い。その際、界面活性剤の濃度は、溶液として安定していれば特に限定されないが、通常１０ｇ／Ｌ〜５００ｇ／Ｌ、好ましくは５０〜３００ｇ／Ｌ程度が作業性及び効率性の点で好ましい。
工程(f)においては、工程(e)で中和した懸濁液中に存在する前記前駆体を含む酸化セリウム水和物粒子の表面に界面活性剤を均一に吸着させるために、界面活性剤を添加した後、保持時間を設けることが好ましい。該保持時間は、通常１０分〜６時間、好ましくは２０分〜５時間、より好ましくは３０分〜４時間である。保持に際しては、沈殿物を撹拌しながら行うことが好ましい。
工程(f)の界面活性剤の添加は、例えば、工程(c)の後で、工程(d)の前に行うと、また、工程(d)の後で、工程(e)の前に行うとその添加の効果が得られず、最終に得られる複合酸化物の細孔容積を所望の物性を示す大きさにすることができない。従って、工程(f)は、工程(e)の後に行う必要がある。
工程(f)により、結晶性が高く、粒子表面に界面活性剤が均一に吸着した前記前駆体を含む酸化セリウム水和物の沈澱物を含むスラリーを得ることができる。該沈澱物は、例えば、ヌッチェ法、遠心分離法、フィルタープレス法で分離できる。また、必要程度に沈澱物の水洗を付加することもできる。更に、次の工程(g)を効率よく行うために、得られた沈澱物を適度に乾燥する工程を付加しても良い。乾燥は、６０〜２００℃程度で実施することができる。
本発明の製造法では、得られた沈殿物を焼成する工程(g)を含む。焼成温度は、通常２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６００℃で行うことができる。
工程(g)において焼成時間は、焼成温度との兼ね合いで適宜設定でき、通常１〜１０時間の範囲で決定することができる。
本発明の製造法により得られる複合酸化物の粉末粒径は、粉砕により所望粒径とすることができるが、例えば、排ガス浄化用触媒の助触媒として用いる場合には、平均粒径１〜５０μmとすることが好ましい。
本発明の排ガス浄化用触媒は、本発明の複合酸化物を含む助触媒を備えたものであれば特に限定されず、その製造や他の材料等は、例えば、公知のものが使用できる。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化ランタンの複合酸化物に関する。
４価のセリウムイオンを９０モル％以上含有する硝酸第二セリウム溶液を、CeO2換算で５０ｇ分取した後、純水にて総量を１Ｌに調整した。次に、得られた溶液を１００℃まで昇温し、３０分保持した後、室温まで自然冷却し、セリウム懸濁液を得た。
得られたセリウム懸濁液から母液を除去した後、硝酸ランタン溶液２０．８ｍｌ（La2O3換算で５．２ｇ含有）を添加し、純水にて総量を１Ｌに調整した。
次いで、酸化ランタンの前駆体を含むセリウム懸濁液を１２０℃にて２時間保持した後、自然冷却し、アンモニア水を加えてpH８．５まで中和した。
得られたスラリーに、ラウリン酸１０．４ｇを１００ｍｌの１．２％アンモニア水に溶解して得られたラウリン酸アンモニウム溶液を添加し３０分間撹拌した後、スラリーをヌッチェろ過にて固液分離し、ろ過ケーキを得た。該ケーキを大気中、３００℃で１０時間焼成して、酸化ランタンを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。
得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、大気中、８００℃で５時間焼成後、並びに９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を水銀圧入法により測定した。結果を表１に示す。
実施例２
この例は、質量割合が８５：１５の酸化セリウム及び酸化ランタンの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の添加量を３３．２ｍｌ（La2O3換算で８．３ｇ含有）とした以外は実施例１と同様にして、酸化ランタンを質量比で１５％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例３
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化プラセオジムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の代わりに硝酸プラセオジム溶液２０．５ｍｌ（Pr6O11換算で５．２ｇ含有）を添加した以外は実施例１と同様にして、酸化プラセオジムを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例４
この例は、質量割合が９０：５：５の酸化セリウム、酸化ランタン及び酸化プラセオジムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の添加量を１０．４ｍｌ（La2O3換算で２．６ｇ含有）とし、さらに硝酸プラセオジム溶液１０．３ｍｌ（Pr6O11換算で２．６ｇ含有）を同じタイミングで添加した以外は実施例１と同様にして、酸化ランタンと酸化プラセオジムとをそれぞれ質量比で５％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例５
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化ネオジムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の代わりに硝酸ネオジム溶液２３．５ｍｌ（Nd2O3換算で５．２ｇ含有）を添加した以外は実施例1と同様にして、酸化ネオジムを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例６
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化イットリウムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の代わりに硝酸イットリウム溶液２２．９ｍｌ（Y2O3換算で５．２ｇ含有）を添加した以外は実施例１と同様にして、酸化イットリウムを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例７
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化アルミニウムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の代わりに硝酸アルミニウム９水和物３８．２ｇ（Al2O3換算で５．２ｇ含有）を添加した以外は実施例１と同様にして、酸化アルミニウムを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例８
この例は、質量割合が８５：５：５：５の酸化セリウム、酸化ランタン、酸化プラセオジム及び酸化アルミニウムの複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の添加量を１１．２ｍｌ（La2O3換算で２．８ｇ含有）とし、さらに硝酸プラセオジム溶液１１．１ｍｌ（Pr6O11換算で２．８ｇ含有）と硝酸アルミニウム９水和物２０．６ｇ（Al2O3換算で２．８ｇ含有）を同じタイミングで添加した以外は実施例１と同様にして、酸化ランタン、酸化プラセオジム及び酸化アルミニウムをそれぞれ質量比で５％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例９
この例は、質量割合が９０：１０の酸化セリウム及び酸化ケイ素の複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の代わりにコロイダルシリカ２５．４ｇ（SiO2換算で５．２ｇ含有）を添加した以外は実施例１と同様にして、酸化ケイ素を質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
実施例１０
この例は、質量割合が８５：５：５：５の酸化セリウム、酸化ランタン、酸化プラセオジム及び酸化ケイ素の複合酸化物に関する。
硝酸ランタン溶液の添加量を１１．２ｍｌ（La2O3換算で２．８ｇ含有）とし、さらに硝酸プラセオジム溶液１１．１ｍｌ（Pr6O11換算で２．８ｇ含有）とコロイダルシリカ１３．７ｇ（SiO2換算で２．８ｇ含有）を同じタイミングで添加した以外は実施例１と同様にして、酸化ランタン、酸化プラセオジム及び酸化ケイ素をそれぞれ質量比で５％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
比較例１〜４
ラウリン酸アンモニウム塩処理を施さなかった以外は実施例１〜４と同様にして各複合酸化物粉末を調製した。すなわちこれは、特許文献１に記載の製造法により得られた複合酸化物である。得られた複合酸化物粉末の物性を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
比較例５
ラウリン酸アンモニウム溶液を硝酸ランタン溶液添加の直後に投入した以外は実施例１と同様にして、酸化ランタンを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
比較例６
ラウリン酸アンモニウム溶液を、アンモニア水にて中和する直前に投入した以外は実施例１と同様にして、酸化ランタンを質量比で１０％含む酸化セリウム主体の複合酸化物粉末を得た。得られた複合酸化物粉末の物性を測定するために、９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
Figure 0005706339
表１の結果から明らかなとおり、特許文献１に記載の製造法により得られた比較例１〜４の複合酸化物に比べ、本発明の製造法で得られた実施例の複合酸化物は、同条件で焼成した後の細孔容積は大きい値を示した。比較例１〜４では、ろ過ケーキを焼成して複合酸化物を得る工程において、沈殿物中の粒子界面に存在する水分の蒸発が粒子同士の凝集を誘発し、十分な細孔容積が得られなかったと推測できる。一方、本発明の製造法で得られた実施例の複合酸化物では、界面活性剤を沈殿物中の粒子表面に均一に吸着させることで粒子表面が疎水化され、焼成時の水分の蒸発による粒子の凝集が防止されたと考えられる。結果、実施例の複合酸化物は、特許文献１に記載のものでは実現し得ない大きい細孔容積を高温焼成後においても維持できたものと思われる。

Claims (9)

  1. セリウム以外の希土類金属、イットリウム、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素と、セリウムとを含み、
    セリウムと前記少なくとも１種の元素との比が、酸化物換算の質量比で、８５：１５〜９９：１の範囲であり、且つ９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．３０ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する、以下の工程（ａ）〜（ｇ）によって製造される複合酸化物。
    （ａ）セリウムイオンの９０モル％以上が４価であるセリウム溶液を準備する工程。
    （ｂ）前記セリウム溶液を６０℃以上に加熱保持してセリウム懸濁液を得る工程。
    （ｃ）前記セリウム懸濁液に前記少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を加える工程。
    （ｄ）前記少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を含むセリウム懸濁液を１００℃以上に加熱保持する工程。
    （ｅ）工程（ｄ）で加熱保持したセリウム懸濁液を中和する工程。
    （ｆ）工程（ｅ）で中和したセリウム懸濁液に、界面活性剤を添加し、１０分間〜６時間保持して沈殿物を得る工程。
    （ｇ）前記沈殿物を焼成する工程。
  2. ９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．４０ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する請求項１記載の複合酸化物。
  3. ９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．５０ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する請求項１または２記載の複合酸化物。
  4. ８００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．３２ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合酸化物。
  5. セリウム以外の希土類金属、イットリウム、アルミニウム及びケイ素から選ばれ、且つケイ素を必須として含む少なくとも１種の元素と、セリウムとを含み、
    セリウムと前記ケイ素を必須として含む少なくとも１種の元素との比が、酸化物換算の質量比で、８５：１５〜９９：１の範囲であり、且つ９００℃で５時間焼成後の細孔径２００ｎｍ以下の細孔容積が０．６０ｃｍ3／ｇ以上を示す物性を有する複合酸化物。
  6. セリウム以外の希土類金属が、ランタン、プラセオジム及びネオジムからなる群より選択される少なくとも１種を含む請求項１〜５のいずれかに記載の複合酸化物。
  7. セリウムイオンの９０モル％以上が４価であるセリウム溶液を準備する工程（ａ）と、
    前記セリウム溶液を６０℃以上に加熱保持してセリウム懸濁液を得る工程（ｂ）と、
    前記セリウム懸濁液に、セリウム以外の希土類金属、イットリウム、アルミニウム及びケイ素から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を加える工程（ｃ）と、
    前記少なくとも１種の元素の酸化物の前駆体を含むセリウム懸濁液を１００℃以上に加熱保持する工程（ｄ）と、
    工程（ｄ）で加熱保持したセリウム懸濁液を中和する工程（ｅ）と、
    工程（ｅ）で中和したセリウム懸濁液に、界面活性剤を添加し、１０分間〜６時間保持して沈殿物を得る工程（ｆ）と、
    前記沈殿物を焼成する工程（ｇ）とを含む複合酸化物の製造法。
  8. 工程（ａ）の前記セリウム溶液中のセリウム濃度が、CeO2換算で５〜１００ｇ／Ｌである請求項７記載の製造法。
  9. 請求項１〜６のいずれかに記載の複合酸化物を備えた排ガス浄化用触媒。
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