JP5822682B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化用触媒、詳しくは、内燃機関などから排出される排気ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst, and more particularly to an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like.
自動車などの内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などが含まれており、これらを浄化するための排ガス浄化用触媒が知られている。 Exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles contains hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), etc., for exhaust gas purification to purify these Catalysts are known.
これらを浄化するための触媒として、活性成分である貴金属元素(Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Pt(白金)など)が、ペロブスカイト複合酸化物などの耐熱性酸化物に担持または固溶している排ガス浄化用触媒が、種々知られている。 As a catalyst for purifying these, noble metal elements (Rh (rhodium), Pd (palladium), Pt (platinum), etc.) as active components are supported or dissolved in heat-resistant oxides such as perovskite complex oxides. Various exhaust gas purifying catalysts are known.
具体的には、例えば、一般式AxB(1−y)PdyO3+δ(式中、Aは、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Bは、遷移元素(希土類元素およびPdを除く。)、AlおよびSiから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、xは、1<xの原子割合を示し、yは、0<y≦0.5の原子割合を示し、δは、酸素過剰分を示す。)で示されるペロブスカイト型複合酸化物を含む排ガス浄化用触媒が、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Specifically, for example, the general formula A x B (1-y) Pd y O 3 + δ (wherein A represents at least one element selected from rare earth elements and alkaline earth metals, and B represents a transition) Element (excluding rare earth elements and Pd), at least one element selected from Al and Si, x represents an atomic ratio of 1 <x, and y represents an atomic ratio of 0 <y ≦ 0.5 And δ represents an excess amount of oxygen), an exhaust gas purifying catalyst containing a perovskite complex oxide is proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかるに、このような排ガス浄化用触媒に含まれるPd(パラジウム)などの貴金属は高価であるところ、特許文献1に記載される触媒担体において、十分な排ガス浄化性能を発現させるためには、多くの貴金属を必要とし、コスト面に劣るという不具合がある。 However, noble metals such as Pd (palladium) contained in such an exhaust gas purification catalyst are expensive. In order to achieve sufficient exhaust gas purification performance in the catalyst carrier described in Patent Document 1, There is a problem that it requires precious metals and is inferior in cost.
本発明の目的は、貴金属の使用量を低減するとともに、より優れたガス浄化性能を発現させることができる排ガス浄化用触媒を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst capable of reducing the amount of noble metal used and exhibiting more excellent gas purifying performance.
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化用触媒は、下記一般式(1)で示されるペロブスカイト型複合酸化物を含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is characterized by containing a perovskite complex oxide represented by the following general formula (1).
La(Fe1−xCux)O3 (1)
(式中、xは、0<x<0.3の原子割合を示す。)
La (Fe 1-x Cu x ) O 3 (1)
(In the formula, x represents an atomic ratio of 0 <x <0.3.)
本発明の排ガス浄化用触媒は、高価な貴金属を含有していないので、コストの低下を図ることができ、また、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトにランタンが、Bサイトに鉄および銅が含有されるとともに、銅の原子割合xがBサイトにおいて0<x<0.3の範囲であるため、排ガスを効率よく浄化することができる。 Since the exhaust gas purifying catalyst of the present invention does not contain expensive noble metals, the cost can be reduced, and lanthanum is contained in the A site of the perovskite complex oxide, and iron and copper are contained in the B site. In addition, since the atomic ratio x of copper is in the range of 0 <x <0.3 at the B site, the exhaust gas can be purified efficiently.
本発明の排ガス浄化用触媒は、下記一般式(1)で示されるペロブスカイト型複合酸化物を含んでいる。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention contains a perovskite complex oxide represented by the following general formula (1).
La(Fe1−xCux)O3 (1)
(式中、xは、0<x<0.3の原子割合を示す。)
このペロブスカイト型複合酸化物は、一般式ABO3(理論構成比A:B:O=1:1:3)で示される結晶構造を有する複合酸化物であって、上記式(1)において、Aサイトには、ランタン(La)が、Bサイトには、鉄(Fe)および銅(Cu)が配置される。
La (Fe 1-x Cu x ) O 3 (1)
(In the formula, x represents an atomic ratio of 0 <x <0.3.)
This perovskite complex oxide is a complex oxide having a crystal structure represented by the general formula ABO 3 (theoretical composition ratio A: B: O = 1: 1: 3). Lanthanum (La) is arranged at the site, and iron (Fe) and copper (Cu) are arranged at the B site.
一般式(1)において、Bサイト中の銅の原子割合xは、0を超過し0.3未満、好ましくは、0.05以上0.2以下である。 In the general formula (1), the atomic ratio x of copper in the B site is more than 0 and less than 0.3, preferably 0.05 or more and 0.2 or less.
また、Bサイト中の鉄の原子割合は、Bサイトに含有される銅の残余であって、0.7を超過し1未満、好ましくは、0.8以上0.95以下である。 Further, the atomic ratio of iron in the B site is the remainder of copper contained in the B site, which exceeds 0.7 and is less than 1, preferably 0.8 or more and 0.95 or less.
このようなペロブスカイト型複合酸化物は、特に制限されることなく、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法などによって、製造することができる。 Such a perovskite complex oxide is not particularly limited, and can be produced by an appropriate method for preparing the complex oxide, for example, a coprecipitation method, a citric acid complex method, an alkoxide method, or the like. .
共沈法では、例えば、上記各元素の塩、すなわち、ランタン(La)、鉄(Fe)および銅(Cu)の塩(原料)を上記した化学量論比で含む混合塩水溶液を調製し、この混合塩水溶液に中和剤を加えて共沈させた後、得られた共沈物を乾燥後、熱処理する。 In the coprecipitation method, for example, a mixed salt aqueous solution containing a salt of each of the above elements, that is, a salt (raw material) of lanthanum (La), iron (Fe) and copper (Cu) in the above stoichiometric ratio is prepared. A neutralizing agent is added to the mixed salt aqueous solution to cause coprecipitation, and the obtained coprecipitate is dried and then heat-treated.
各元素の塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。また、混合塩水溶液は、例えば、各元素の塩を、上記の化学量論比となるような割合で水に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。 Examples of the salt of each element include inorganic salts such as sulfate, nitrate, chloride, and phosphate, and organic acid salts such as acetate and oxalate. Moreover, the mixed salt aqueous solution can be prepared, for example, by adding the salt of each element to water at a ratio that achieves the above stoichiometric ratio and stirring and mixing.
その後、この混合塩水溶液に、中和剤を加えて共沈させる。中和剤としては、例えば、アンモニア、例えば、トリエチルアミン、ピリジンなどのアミン類などの有機塩基、例えば、カセイソーダ、カセイカリ、炭酸カリ、炭酸アンモンなどの無機塩基が挙げられる。 Thereafter, a neutralizing agent is added to the mixed salt aqueous solution to cause coprecipitation. Examples of the neutralizing agent include ammonia, for example, organic bases such as amines such as triethylamine and pyridine, and inorganic bases such as caustic soda, caustic potash, potassium carbonate, and ammonium carbonate.
なお、中和剤は、その中和剤を加えた後の溶液のpHが、6〜10程度となるように加える。 The neutralizing agent is added so that the pH of the solution after adding the neutralizing agent is about 6 to 10.
そして、得られた共沈物を、必要により水洗し、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約500〜1000℃、好ましくは、約600〜950℃で熱処理することにより、ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。 The obtained coprecipitate is washed with water as necessary, and dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, about 500 to 1000 ° C., preferably about 600 to 950 ° C. A perovskite complex oxide can be obtained.
また、クエン酸錯体法では、例えば、クエン酸と上記した各元素の塩(原料)とを、上記した各元素の塩が上記した化学量論比となるように含まれるクエン酸混合塩水溶液を調製し、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させた後、得られたクエン酸錯体を仮焼成後、熱処理する。 In the citric acid complex method, for example, citric acid and a salt (raw material) of each element described above are mixed with a citric acid mixed salt aqueous solution that is contained so that the salt of each element described above has the above stoichiometric ratio. After preparing and drying this citric acid mixed salt aqueous solution to form a citric acid complex of each element described above, the obtained citric acid complex is pre-baked and then heat-treated.
各元素の塩としては、上記と同様の塩が挙げられ、また、クエン酸混合塩水溶液は、例えば、上記と同様に混合塩水溶液を調製して、その混合塩水溶液に、クエン酸の水溶液を加えることにより、調製することができる。 Examples of the salt of each element include the same salts as described above. For the citric acid mixed salt aqueous solution, for example, a mixed salt aqueous solution is prepared in the same manner as described above, and an aqueous citric acid solution is added to the mixed salt aqueous solution. It can be prepared by adding.
その後、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させる。乾固は、形成されるクエン酸錯体が分解しない温度、例えば、室温〜150℃程度で、速やかに水分を除去する。これによって、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させることができる。 Thereafter, the citric acid mixed salt aqueous solution is dried to form a citric acid complex of each element described above. Drying quickly removes moisture at a temperature at which the formed citric acid complex does not decompose, for example, from room temperature to 150 ° C. Thereby, a citric acid complex of each element described above can be formed.
そして、形成されたクエン酸錯体を仮焼成後、熱処理する。仮焼成は、例えば、真空または不活性雰囲気下において250℃以上で加熱すればよい。その後、例えば、約300〜1000℃、好ましくは、約600〜950℃で熱処理することにより、ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。 The formed citric acid complex is subjected to heat treatment after calcination. Pre-baking may be performed by heating at 250 ° C. or higher in a vacuum or an inert atmosphere, for example. Thereafter, a perovskite complex oxide can be obtained by heat treatment at about 300 to 1000 ° C., preferably about 600 to 950 ° C., for example.
また、アルコキシド法では、例えば、銅を除く上記した各元素のアルコキシド(原料)を、上記した化学量論比で含む混合アルコキシド溶液を調製し、この混合アルコキシド溶液に、銅の塩(原料)を含む水溶液を加えて加水分解により沈殿させた後、得られた沈殿物を乾燥後、熱処理する。 In the alkoxide method, for example, a mixed alkoxide solution containing the alkoxide (raw material) of each element described above excluding copper in the above stoichiometric ratio is prepared, and a copper salt (raw material) is added to the mixed alkoxide solution. After adding the aqueous solution containing and making it precipitate by hydrolysis, the obtained deposit is dried and heat-processed.
各元素のアルコキシドとしては、例えば、各元素と、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシなどのアルコキシとから形成されるアルコラートや、下記一般式(2)で示される各元素のアルコキシアルコラートなどが挙げられる。 Examples of the alkoxide of each element include an alcoholate formed from each element and an alkoxy such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, and an alkoxy alcoholate of each element represented by the following general formula (2). Can be mentioned.
E[OCH(R1)−(CH2)i−OR2]j (2)
(式中、Eは、各元素を示し、R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、R2は、炭素数1〜4のアルキル基を示し、iは、1〜3の整数、jは、2〜3の整数を示す。)
アルコキシアルコラートは、より具体的には、例えば、メトキシエチレート、メトキシプロピレート、メトキシブチレート、エトキシエチレート、エトキシプロピレート、プロポキシエチレート、ブトキシエチレートなどが挙げられる。
E [OCH (R 1) - (CH 2) i-OR 2] j (2)
(In the formula, E represents each element, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and i represents 1 to 3 Integer, j represents an integer of 2 to 3)
More specifically, examples of the alkoxy alcoholate include methoxyethylate, methoxypropylate, methoxybutyrate, ethoxyethylate, ethoxypropylate, propoxyethylate, butoxyethylate, and the like.
そして、混合アルコキシド溶液は、例えば、各元素のアルコキシドを、上記した化学量論比となるように有機溶媒に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。 And a mixed alkoxide solution can be prepared by, for example, adding the alkoxide of each element to an organic solvent so that it may become said stoichiometric ratio, and stirring and mixing.
有機溶媒としては、各元素のアルコキシドを溶解できれば、特に制限されないが、例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類などが用いられる。好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類が挙げられる。 The organic solvent is not particularly limited as long as the alkoxide of each element can be dissolved. For example, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, ketones, esters and the like are used. Preferably, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene are used.
その後、この混合アルコキシド溶液に、上記の化学量論比で銅の塩を含む水溶液を加えて沈殿させる。銅の塩を含む水溶液としては、例えば、硝酸塩水溶液、塩化物水溶液、ヘキサアンミン塩化物水溶液、ジニトロジアンミン硝酸水溶液、ヘキサクロロ酸水和物、シアン化カリウム塩などが挙げられる。 Thereafter, an aqueous solution containing a copper salt at the above stoichiometric ratio is added to the mixed alkoxide solution to cause precipitation. Examples of the aqueous solution containing a copper salt include nitrate aqueous solution, chloride aqueous solution, hexaammine chloride aqueous solution, dinitrodiammine nitric acid aqueous solution, hexachloro acid hydrate, potassium cyanide salt and the like.
そして、得られた沈殿物を、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約500〜1000℃、好ましくは、約500〜850℃で熱処理することにより、ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。 The resulting precipitate is dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, about 500 to 1000 ° C., preferably about 500 to 850 ° C., so that the perovskite complex oxide Can be obtained.
また、このようなアルコキシド法においては、例えば、上記した混合アルコキシド溶液に、銅の有機金属塩(原料)を含む溶液を混合して、均一混合溶液を調製し、これに水を加えて沈殿させた後、得られた沈殿物を乾燥後、熱処理することにより調製することもできる。 Further, in such an alkoxide method, for example, a mixed solution containing copper organometallic salt (raw material) is mixed with the above mixed alkoxide solution to prepare a uniform mixed solution, and water is added thereto to cause precipitation. Thereafter, the obtained precipitate can be dried and then heat-treated.
銅の有機金属塩としては、例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩などから形成される銅のカルボン酸塩、例えば、下記一般式(3)または下記一般式(4)に示されるジケトン化合物から形成される銅のジケトン錯体などの、銅の金属キレート錯体などが挙げられる。 Examples of copper organometallic salts include copper carboxylates formed from acetates, propionates, and the like, such as diketone compounds represented by the following general formula (3) or the following general formula (4). Copper metal chelate complexes such as copper diketone complexes.
R3COCHR5COR4 (3)
(式中、R3は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基またはリール基、R4は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、アリール基または炭素数1〜4のアルキルオキシ基、R5は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
CH3CH(COR6)2 (4)
(式中、R6は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
上記一般式(3)および上記一般式(4)中、R3、R4、R5およびR6の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチルなどが挙げられる。また、R3およびR4の炭素数1〜4のフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチルなどが挙げられる。また、R3およびR4のアリール基としては、例えば、フェニルが挙げられる。また、R3の炭素数1〜4のアルキルオキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシなどが挙げられる。
R 3 COCHR 5 COR 4 (3)
(In the formula, R3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a reel group, R4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. , An aryl group or an alkyloxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
CH 3 CH (COR 6 ) 2 (4)
(In the formula, R6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
In the general formula (3) and the general formula (4), examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R3, R4, R5, and R6 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, s- Examples include butyl and t-butyl. Moreover, as a C1-C4 fluoroalkyl group of R3 and R4, trifluoromethyl etc. are mentioned, for example. Moreover, as an aryl group of R3 and R4, a phenyl is mentioned, for example. Moreover, as a C1-C4 alkyloxy group of R3, a methoxy, an ethoxy, a propoxy, an isopropoxy, n-butoxy, s-butoxy, t-butoxy etc. are mentioned, for example.
ジケトン化合物は、より具体的には、例えば、2,4−ペンタンジオン、2,4−ヘキサンジオン、2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオン、1−フェニル−1,3−ブタンジオン、1−トリフルオロメチル−1,3−ブタンジオン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオン、ジピバロイルメタン、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、t−ブチルアセトアセテートなどか挙げられる。 More specific examples of the diketone compound include 2,4-pentanedione, 2,4-hexanedione, 2,2-dimethyl-3,5-hexanedione, 1-phenyl-1,3-butanedione, -Trifluoromethyl-1,3-butanedione, hexafluoroacetylacetone, 1,3-diphenyl-1,3-propanedione, dipivaloylmethane, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, t-butyl acetoacetate It is done.
また、銅の有機金属塩を含む溶液は、例えば、銅の有機金属塩を、上記した化学量論比となるように有機溶媒に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。有機溶媒としては、上記した有機溶媒が挙げられる。 Moreover, the solution containing the organic metal salt of copper can be prepared, for example, by adding the organic metal salt of copper to the organic solvent so as to have the above stoichiometric ratio and stirring and mixing. Examples of the organic solvent include the organic solvents described above.
その後、このようにして調製された銅の有機金属塩を含む溶液を、上記した混合アルコキシド溶液に混合して、均一混合溶液を調製した後、これに水を加えて沈殿させる。そして、得られた沈殿物を、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約400〜1000℃、好ましくは、約500〜850℃で熱処理することにより、ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。 Thereafter, the solution containing the organometallic salt of copper thus prepared is mixed with the mixed alkoxide solution described above to prepare a uniform mixed solution, and then water is added thereto to cause precipitation. The resulting precipitate is dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, about 400 to 1000 ° C., preferably about 500 to 850 ° C., thereby obtaining a perovskite complex oxide. Can be obtained.
また、本発明のペロブスカイト型複合酸化物は、上記した、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法によって、銅以外の元素から、上記の化学量論比で、まず、ペロブスカイト型複合酸化物を調製し、次いで、得られたペロブスカイト型複合酸化物に、上記の化学量論比で、銅を担持させることにより得ることもできる。 In addition, the perovskite complex oxide of the present invention is obtained by first converting the perovskite complex oxide from the elements other than copper at the above stoichiometric ratio by the coprecipitation method, the citric acid complex method, and the alkoxide method. It can also be obtained by preparing and then supporting copper on the obtained perovskite complex oxide at the above stoichiometric ratio.
ペロブスカイト型複合酸化物に、銅を担持させるには、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、銅を含む塩の溶液を調製し、この含塩溶液をペロブスカイト型複合酸化物に含浸させた後、焼成する。 There is no particular limitation on supporting copper on the perovskite complex oxide, and a known method can be used. For example, a salt solution containing copper is prepared, and the salt-containing solution is impregnated in a perovskite complex oxide, followed by firing.
含塩溶液としては、上記した例示の塩の溶液を用いてもよく、また実用的には、硝酸塩水溶液、ジニトロジアンミン硝酸溶液、塩化物水溶液などが挙げられる。 As the salt-containing solution, the above-described salt solutions may be used, and practically, an aqueous nitrate solution, a dinitrodiammine nitric acid solution, an aqueous chloride solution, and the like may be used.
より具体的には、例えば、銅塩溶液として、例えば、硝酸銅水溶液などが挙げられる。また、ペロブスカイト型複合酸化物に銅を含浸させた後は、例えば、50〜200℃で1〜48時間乾燥し、さらに、350〜1000℃で1〜12時間焼成する。 More specifically, examples of the copper salt solution include an aqueous copper nitrate solution. Moreover, after impregnating copper with the perovskite type complex oxide, for example, it is dried at 50 to 200 ° C. for 1 to 48 hours, and further fired at 350 to 1000 ° C. for 1 to 12 hours.
これにより、上記式(1)で示されるペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。 Thereby, the perovskite complex oxide represented by the above formula (1) can be obtained.
このようにして得られるペロブスカイト型複合酸化物において、銅の含有割合は、ペロブスカイト型複合酸化物の総量に対して、0質量%を超過し7.78質量%未満、好ましくは、1.31質量%以上5.20質量%以下である。 In the perovskite complex oxide thus obtained, the copper content is more than 0% by mass and less than 7.78% by mass, preferably 1.31% by mass with respect to the total amount of the perovskite complex oxide. % Or more and 5.20% by mass or less.
また、ペロブスカイト型複合酸化物の比表面積(BET法)は、例えば、0.5〜40m2/g、好ましくは、5〜40m2/gである。 The specific surface area (BET method) of the perovskite complex oxide is, for example, 0.5 to 40 m 2 / g, preferably 5 to 40 m 2 / g.
そして、このようにして得られるペロブスカイト型複合酸化物は、触媒担体上に担持されるなど、公知の方法により、適宜の形態に調製され、排ガス浄化用触媒として用いられる。 The perovskite complex oxide thus obtained is prepared in an appropriate form by a known method such as being supported on a catalyst carrier and used as an exhaust gas purifying catalyst.
触媒担体としては、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体が用いられる。 As the catalyst carrier, for example, a known catalyst carrier such as a honeycomb monolith carrier made of cordierite or the like is used.
触媒担体上に担持させるには、例えば、まず、ペロブスカイト型複合酸化物に、水を加えてスラリーとした後、触媒担体上にコーティングし、乾燥させ、その後、約300〜800℃、好ましくは、約300〜600℃で熱処理する。 In order to support on the catalyst carrier, for example, first, water is added to the perovskite type complex oxide to form a slurry, which is then coated on the catalyst carrier and dried, and then about 300 to 800 ° C., preferably, It heat-processes at about 300-600 degreeC.
このようにして得られる排ガス浄化用触媒は、高価な貴金属を含有していないので、コストの低下を図ることができ、また、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトにランタンが、Bサイトに鉄および銅が含有されるとともに、銅の原子割合xがBサイトにおいて0<x<0.3の範囲であるため、排ガスを効率よく浄化することができる。 Since the exhaust gas purifying catalyst thus obtained does not contain expensive noble metals, the cost can be reduced, lanthanum is present at the A site of the perovskite complex oxide, iron and iron is present at the B site. Since copper is contained and the atomic ratio x of copper is in the range of 0 <x <0.3 at the B site, the exhaust gas can be purified efficiently.
なお、このような場合、他の公知の触媒成分(例えば、アルミナを含む触媒や、その他の公知の複合酸化物を含む触媒など)を、上記のペロブスカイト型複合酸化物と、適宜併用することができる。 In such a case, other known catalyst components (for example, a catalyst containing alumina or a catalyst containing other known composite oxides) may be used in combination with the perovskite composite oxide as appropriate. it can.
次に、本発明を製造例、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。 Next, although this invention is demonstrated based on a manufacture example, an Example, and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
実施例1(La1.00Fe0.95Cu0.05O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 30.7g(0.095モル)
銅エトキシエチレート 1.21g(0.005モル)
上記成分を500mL容量の丸底フラスコに加え、トルエン200mLを加えて攪拌溶解させることにより、La、FeおよびCuを含む均一混合溶液を調製した。
Example 1 (La 1.00 Fe 0.95 Cu 0.05 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Iron ethoxyethylate 30.7g (0.095 mol)
Copper ethoxyethylate 1.21 g (0.005 mol)
The above components were added to a 500 mL round bottom flask, and 200 mL of toluene was added and dissolved by stirring to prepare a homogeneous mixed solution containing La, Fe and Cu.
次いで、この丸底フラスコ中に、脱イオン水200mLを約15分かけて滴下した。そうすると、加水分解により褐色の粘稠沈殿が生成した。 Next, 200 mL of deionized water was dropped into the round bottom flask over about 15 minutes. As a result, a brown viscous precipitate was formed by hydrolysis.
その後、室温下で2時間攪拌した後、減圧下でトルエンおよび水分を留去して、LaFeCu複合酸化物の前躯体を得た。次いで、この前駆体を、シャーレに移し、60℃にて24時間通風乾燥後、大気中、電気炉を用いて800℃で1時間熱処理することによって、黒褐色の粉体を得た。 Then, after stirring at room temperature for 2 hours, toluene and water were distilled off under reduced pressure to obtain a precursor of LaFeCu composite oxide. Next, the precursor was transferred to a petri dish, dried by ventilation at 60 ° C. for 24 hours, and then heat-treated in the atmosphere at 800 ° C. for 1 hour using an electric furnace to obtain a blackish brown powder.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe0.95Cu0.05O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は18m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 0.95 Cu 0.05 O 3 . The specific surface area was 18 m 2 / g.
実施例2(La1.00Fe0.88Cu0.12O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 28.4g(0.088モル)
銅エトキシエチレート 2.90g(0.012モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Example 2 (La 1.00 Fe 0.88 Cu 0.12 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
28.4 g (0.088 mol) of iron ethoxyethylate
Copper ethoxyethylate 2.90 g (0.012 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe0.88Cu0.12O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は10m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 0.88 Cu 0.12 O 3 . The specific surface area was 10 m 2 / g.
比較例1(La1.00Fe1.00O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 32.3g(0.100モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 1 (La 1.00 Fe 1.00 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Iron ethoxyethylate 32.3g (0.100mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe1.00O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は8m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a complex oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 1.00 O 3 . The specific surface area was 8 m 2 / g.
比較例2(La1.00Fe0.70Cu0.30O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 22.6g(0.070モル)
銅エトキシエチレート 7.25g(0.030モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 2 (La 1.00 Fe 0.70 Cu 0.30 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
22.6 g (0.070 mol) of iron ethoxyethylate
7.25 g (0.030 mol) of copper ethoxyethylate
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe0.70Cu0.30O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は11m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a complex oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 0.70 Cu 0.30 O 3 . Its specific surface area was 11 m 2 / g.
比較例3(La2.00Cu1.00O4)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
銅エトキシエチレート 12.1g(0.050モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 3 (La 2.00 Cu 1.00 O 4 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Copper ethoxyethylate 12.1 g (0.050 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La2.00Cu1.00O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は0.8m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a complex oxide having a layered perovskite structure of La 2.00 Cu 1.00 O 4 . Its specific surface area was 0.8 m 2 / g.
比較例4(La1.00Ni0.88Cu0.12O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
ニッケル−1−メトキシ−2−プロピレート 20.9g(0.088モル)
銅エトキシエチレート 2.90g(0.012モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 4 (La 1.00 Ni 0.88 Cu 0.12 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
20.9 g (0.088 mol) of nickel-1-methoxy-2-propylate
Copper ethoxyethylate 2.90 g (0.012 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Ni0.88Cu0.12O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は6m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Ni 0.88 Cu 0.12 O 3 . The specific surface area was 6 m 2 / g.
比較例5(La1.00Co0.88Cu0.12O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
コバルトエトキシエチレート 20.8g(0.088モル)
銅エトキシエチレート 2.90g(0.012モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 5 (La 1.00 Co 0.88 Cu 0.12 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Cobalt ethoxyethylate 20.8 g (0.088 mol)
Copper ethoxyethylate 2.90 g (0.012 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Co0.88Cu0.12O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は5m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Co 0.88 Cu 0.12 O 3 . The specific surface area was 5 m 2 / g.
比較例6(La1.00Mn0.88Cu0.12O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
マンガンエトキシエチレート 20.5g(0.088モル)
銅エトキシエチレート 2.90g(0.012モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 6 (La 1.00 Mn 0.88 Cu 0.12 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Manganese ethoxyethylate 20.5 g (0.088 mol)
Copper ethoxyethylate 2.90 g (0.012 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Mn0.88Cu0.12O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は11m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a complex oxide having a perovskite structure of La 1.00 Mn 0.88 Cu 0.12 O 3 . Its specific surface area was 11 m 2 / g.
比較例7(La1.00Fe0.80Ni0.20O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 25.9g(0.080モル)
ニッケル−1−メトキシ−2−プロピレート 4.75g(0.020モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 7 (La 1.00 Fe 0.80 Ni 0.20 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Iron ethoxyethylate 25.9g (0.080 mol)
4.75 g (0.020 mol) of nickel-1-methoxy-2-propylate
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe0.80Ni0.20O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は9m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 0.80 Ni 0.20 O 3 . The specific surface area was 9 m 2 / g.
比較例8(La1.00Fe0.88Co0.20O3)
ランタンエトキシエチレート 40.6g(0.100モル)
鉄エトキシエチレート 25.9g(0.080モル)
コバルトエトキシエチレート 4.74g(0.020モル)
上記成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒褐色の粉末を得た。
Comparative Example 8 (La 1.00 Fe 0.88 Co 0.20 O 3 )
Lanthanum ethoxyethylate 40.6 g (0.100 mol)
Iron ethoxyethylate 25.9g (0.080 mol)
Cobalt ethoxyethylate 4.74 g (0.020 mol)
A blackish brown powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were used.
この粉体について、粉末X線回折分析した結果、La1.00Fe0.88Co0.20O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。また、その比表面積は7m2/gであった。 As a result of powder X-ray diffraction analysis of this powder, it was identified as a single crystal phase composed of a composite oxide having a perovskite structure of La 1.00 Fe 0.88 Co 0.20 O 3 . The specific surface area was 7 m 2 / g.
各実施例および各比較例において得られたペロブスカイト型複合酸化物について、ペロブスカイト型複合酸化物の総量に対する銅の含有割合、および、比表面積(BET法)を表1に示す。 Table 1 shows the copper content and the specific surface area (BET method) with respect to the total amount of the perovskite complex oxides of the perovskite complex oxides obtained in the examples and comparative examples.
(評価)
各実施例および各比較例において得られた排ガス浄化用触媒の粉末を、0.5〜1.0mmのサイズのペレットに成型して試験片を調製した。
(Evaluation)
Exhaust gas purifying catalyst powders obtained in each Example and each Comparative Example were molded into pellets having a size of 0.5 to 1.0 mm to prepare test pieces.
表2に示す組成のモデルガスを用いて、このモデルガスの燃焼(空燃比A/F=14.5)によって排出される排気ガス(温度:600℃、流速:2.5L/min)を各試験片に供給し、各試験片のHC(THC:全炭化水素)、NO(NOx:窒素酸化物)およびCO(一酸化炭素)の浄化率を測定した。 Using a model gas having the composition shown in Table 2, each exhaust gas (temperature: 600 ° C., flow rate: 2.5 L / min) exhausted by combustion of this model gas (air-fuel ratio A / F = 14.5) is supplied to the test piece, HC of each specimen (THC: total hydrocarbon), NO: it was measured purification rate (NO x nitrogen oxides) and CO (carbon monoxide).
実施例1〜2および比較例1〜3の排ガス浄化用触媒の排ガス浄化率を、図1に示す。 The exhaust gas purification rates of the exhaust gas purification catalysts of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3 are shown in FIG.
また、実施例2および比較例4〜5の排ガス浄化用触媒の排ガス浄化率を、図2に示す。
(考察)
図1および図2より、Aサイトにランタンを含むペロブスカイト型複合酸化物において、Bサイトに鉄および銅を含む場合には、鉄または銅のみを含む場合や、鉄または銅と、その他の元素とを含む場合に比べ、触媒浄化性能に優れることが確認された。
Moreover, the exhaust gas purification rates of the exhaust gas purification catalysts of Example 2 and Comparative Examples 4 to 5 are shown in FIG.
(Discussion)
From FIG. 1 and FIG. 2, in the perovskite type complex oxide containing lanthanum at the A site, when iron and copper are contained at the B site, only iron or copper is contained, or iron or copper and other elements are included. It was confirmed that the catalyst purification performance was superior compared to the case containing
また、図1より、ペロブスカイト型複合酸化物において、Bサイトに鉄および銅を含むとともに、Bサイトにおける銅の含有割合が0を超過し0.3未満であれば、銅の含有割合が上記範囲にない場合に比べ、とりわけ優れた触媒浄化性能を発現することが確認された。
Further, from FIG. 1, in the perovskite type complex oxide, if the B site contains iron and copper and the copper content at the B site exceeds 0 and less than 0.3, the copper content is within the above range. It was confirmed that the catalyst purification performance was particularly excellent as compared with the case where it was not.
Claims (1)
La(Fe1−xCux)O3 (1)
(式中、xは、0.05〜0.12の原子割合を示す。) An exhaust gas-purifying catalyst comprising a perovskite complex oxide represented by the following general formula (1):
La (Fe 1-x Cu x ) O 3 (1)
(In the formula, x represents an atomic ratio of 0.05 to 0.12 .)
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