JP5825221B2 - Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に関し、さらに特に、排気ガス浄化用白金族金属および卑金属担持リン酸アルミニウム触媒、例えば、自動車等の内燃機関から排出される排ガスに含まれる有害成分を浄化する白金族金属および卑金属担持リン酸アルミニウム触媒、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a method for producing the same, and more particularly, a platinum group metal for exhaust gas purifying and a base metal-supported aluminum phosphate catalyst, for example, harmful components contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile. The present invention relates to a platinum group metal and base metal-supported aluminum phosphate catalyst to be purified, and a method for producing the same.

近年、地球環境保護の観点から、排ガス規制が世界的に年々強化されている。
この対応策として、内燃機関においては、排ガス浄化用触媒が用いられる。この排ガス浄化用触媒において、排ガス中のハイドロカーボン(以下、HCと略記することもある。)、COおよび窒素酸化物を効率的に浄化するために、触媒成分としてPt、Pd、Rh等の白金族元素などを含め種々の触媒が使用されている。
In recent years, exhaust gas regulations have been strengthened worldwide year by year from the viewpoint of protecting the global environment.
As a countermeasure, an exhaust gas purifying catalyst is used in an internal combustion engine. In this exhaust gas purification catalyst, platinum such as Pt, Pd, and Rh is used as a catalyst component in order to efficiently purify hydrocarbons (hereinafter sometimes abbreviated as HC), CO, and nitrogen oxides in the exhaust gas. Various catalysts including group elements are used.

特許文献1は、リン酸化合物にPt,Pd,Rh及びIrからなる群より選ばれた1種又は2種以上の貴金属が0.01〜5重量%担持された排ガスを浄化する触媒(特許文献1の請求項1)を記載する。   Patent Document 1 discloses a catalyst for purifying exhaust gas in which 0.01 to 5% by weight of one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh and Ir are supported on a phosphoric acid compound (Patent Document 1). One claim 1) is described.

特許文献2は、触媒活性を有する金属より選ばれた少なくとも1種の金属又はその化合物又は金属酸化物を担持したリン酸塩の成形体であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒(特許文献2の請求項1)を記載する。   Patent Document 2 is an exhaust gas purifying catalyst characterized in that it is a molded article of a phosphate carrying at least one metal selected from metals having catalytic activity, a compound thereof, or a metal oxide (Patent Document 2). Two claims 1) are described.

特許文献3は、トリディマイト型結晶構造を有し、BET比表面積が50〜150m/gである耐熱性AlPO化合物と、該AlPO化合物に担持されているPt、Pd及びRhからなる群から選択される少なくとも1種の貴金属成分とからなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒(特許文献3の請求項1)を記載する。 Patent Document 3 includes a heat-resistant AlPO 4 compound having a tridymite crystal structure and a BET specific surface area of 50 to 150 m 2 / g, and a group consisting of Pt, Pd, and Rh supported on the AlPO 4 compound. An exhaust gas purifying catalyst (claim 1 of Patent Document 3) characterized by comprising at least one selected precious metal component is described.

特開平8−150339号公報JP-A-8-150339 特許平6−55075号公報Japanese Patent No. 6-55075 特許第4、505、046号公報Japanese Patent No. 4,505,046

排ガス浄化触媒中に含まれる貴金属の量を減らすこと、ならびにエンジンから排出される熱、および燃料に含まれる硫黄成分などによって劣化しにくい排ガス浄化触媒が求められている。さらに排ガス浄化基準に適応するために、エンジン始動時、低速運転時のような排ガス温度が低い条件においても、上記成分をさらに良好に除去できる排ガス浄化装置が必要とされている。   There is a need for an exhaust gas purification catalyst that reduces the amount of noble metal contained in the exhaust gas purification catalyst, and that does not easily deteriorate due to heat exhausted from the engine, sulfur components contained in fuel, and the like. Furthermore, in order to adapt to exhaust gas purification standards, there is a need for an exhaust gas purification apparatus that can remove the above components even better even under conditions of low exhaust gas temperature, such as when starting an engine and during low-speed operation.

本発明者らは、鋭意努力した結果、リン酸アルミニウム焼成体上にPt等の白金族金属およびCu等の卑金属を担持させることによって、上記課題を解決することができ、特に排ガスがCOまたはHCである場合に、非常に優れた結果を得ることができることを見いだした。   As a result of diligent efforts, the present inventors can solve the above problem by supporting a platinum group metal such as Pt and a base metal such as Cu on the aluminum phosphate fired body. And found that very good results can be obtained.

本発明の態様は、以下のようである。
(1)リン酸アルミニウム焼成体上に、
Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属、およびCu、Znからなる群から選択される少なくとも1種の卑金属を担持してなる、排ガス浄化用触媒。
(2)前記白金族金属がPtであり、前記卑金属がCuである、(1)に記載の排ガス浄化用触媒。
(3)担体に対する前記白金族金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、そして担体に対する前記卑金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%である、(1)または(2)に記載の排ガス浄化触媒。
(4)前記白金族金属および前記卑金属が、共含浸担持法により担持されている、(1)〜(3)のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
(5)前記リン酸アルミニウムが、トリディマイト型結晶構造を有する、(1)〜(4)のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
(6)リン酸アルミニウム焼成体上に、
Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptからなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属、およびCu、Znからなる群から選択される少なくとも1種の卑金属を担持させる工程を含んでなる、排ガス用浄化触媒の製造方法。
(7)前記白金族金属がPtであり、前記卑金属がCuである、(6)に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
(8)担体に対する前記白金族金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、そして担体に対する前記卑金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%である、(6)または(7)に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
(9)前記白金族金属および前記卑金属を担持させる工程が、共含浸担持法である、(6)〜(8)のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
(10)pHが3.5〜4.5になるように調整した水溶液から得たリン酸アルミニウムを1000℃〜1200℃の温度で2時間以上焼成してリン酸アルミニウム焼成体を得る工程により、前記リン酸アルミニウムを提供することをさらに含む、(6)〜(9)のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
Aspects of the present invention are as follows.
(1) On the aluminum phosphate fired body,
Exhaust gas purification comprising at least one platinum group metal selected from the group consisting of Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt and at least one base metal selected from the group consisting of Cu and Zn Catalyst.
(2) The exhaust gas purifying catalyst according to (1), wherein the platinum group metal is Pt and the base metal is Cu.
(3) The supported amount of the platinum group metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%, and the supported amount of the base metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%. Or the exhaust gas purification catalyst according to (2).
(4) The exhaust gas purification catalyst according to any one of (1) to (3), wherein the platinum group metal and the base metal are supported by a co-impregnation supporting method.
(5) The exhaust gas purification catalyst according to any one of (1) to (4), wherein the aluminum phosphate has a tridymite crystal structure.
(6) On the aluminum phosphate fired body,
And supporting at least one platinum group metal selected from the group consisting of Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, and at least one base metal selected from the group consisting of Cu and Zn. The manufacturing method of the purification catalyst for exhaust gas.
(7) The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to (6), wherein the platinum group metal is Pt and the base metal is Cu.
(8) The amount of the platinum group metal supported on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%, and the amount of the base metal supported on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%. ) Or the method for producing an exhaust gas purification catalyst according to (7).
(9) The method for producing an exhaust gas purification catalyst according to any one of (6) to (8), wherein the step of supporting the platinum group metal and the base metal is a co-impregnation supporting method.
(10) By the step of calcining the aluminum phosphate obtained from the aqueous solution adjusted to have a pH of 3.5 to 4.5 at a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. for 2 hours or more to obtain a calcined aluminum phosphate, The method for producing an exhaust gas purification catalyst according to any one of (6) to (9), further including providing the aluminum phosphate.

本発明に係る排ガス浄化触媒は、排ガス浄化触媒中に含まれる貴金属の量を減らし、ならびにエンジンから排出される熱に対する耐熱性、および硫黄などの耐被毒性に優れた性能を活かしつつ、特に排ガスがCOまたはHCである場合に、低温で非常にすぐれた触媒活性を発現できるものである。   The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention reduces the amount of noble metal contained in the exhaust gas purifying catalyst, utilizes heat resistance to heat exhausted from the engine, and performance excellent in poisoning resistance such as sulfur, and particularly exhaust gas. When CO is HC or HC, it is possible to express very good catalytic activity at low temperatures.

図1は、CO浄化特性、すなわち、製造後エージング処理前(実施例1:(a)、比較例1:(b)、および比較例2:(c))、およびエージング処理後(実施例2:(d)、比較例3:(e)、および比較例4:(f))の各サンプルについて、COガスの浄化率(体積%)を、触媒入口でのガスの温度(℃)に対して測定して、プロットしたグラフである。FIG. 1 shows CO purification characteristics, that is, after production and before aging treatment (Example 1: (a), Comparative Example 1: (b), and Comparative Example 2: (c)), and after aging treatment (Example 2). : (D), Comparative Example 3: (e), and Comparative Example 4: (f)), the CO gas purification rate (% by volume) was compared with the gas temperature (° C.) at the catalyst inlet. It is the graph which measured and plotted. 図2は、C浄化特性、すなわち、製造後エージング処理前(実施例1:(a)、比較例1:(b)、および比較例2:(c))、およびエージング処理後(実施例2:(d)、比較例3:(e)、および比較例4(f))の各サンプルについて、HCガスの浄化率(体積%)を、触媒入口でのガスの温度(℃)に対して測定して、プロットしたグラフである。FIG. 2 shows C 3 H 6 purification characteristics, that is, after production, before aging treatment (Example 1: (a), Comparative Example 1: (b), and Comparative Example 2: (c)), and after aging treatment ( Example 2: (d), Comparative Example 3: (e), and Comparative Example 4 (f)) HC gas purification rate (% by volume), gas temperature at the catalyst inlet (° C.) It is the graph which measured and plotted with respect to.

なお、本明細書中において、無機物の化合物の名称、または(下記に例示するような)含有される金属の比を用いた表記により、これらの組成を有するように生成させても、不純物などを含めて現実的に生成してしまう組成をも含むものとする。したがって、無機物の化合物の名称または含有される金属の比を用いた表記により、例えば、無機化合物の構造中において、例えば、酸素、水素、窒素などの元素が、化学式中±1原子数以下で過剰または過少に存在している組成の無機化合物、すなわち、例えば、リン酸アルミニウムの場合、AlPO中で、例えば酸素の数が±1の場合のAlPO〜AlPOをも含み、またAl/Pの比率が1±約0.3のものも含み、さらに化合物中に表記されていない水素を不純物として有するものなどをも含むものである。 Note that in this specification, impurities or the like may be generated even if they are generated so as to have these compositions by the name of the inorganic compound or the notation using the ratio of the contained metal (as exemplified below). Including a composition that is actually generated. Therefore, according to the notation using the name of the inorganic compound or the ratio of the contained metal, for example, in the structure of the inorganic compound, for example, elements such as oxygen, hydrogen, and nitrogen are excessive in the chemical formula within ± 1 atom number. Or an inorganic compound with an under-existing composition, that is, for example, in the case of aluminum phosphate, AlPO 4 also contains, for example, AlPO 2 to AlPO 5 when the number of oxygen is ± 1, and Al / P The ratio of 1 ± about 0.3 is also included, and further, those having hydrogen not represented in the compound as an impurity are included.

本発明に係るリン酸アルミニウム焼成体は、トリディマイト型結晶構造、バーリナイト型結晶構造、クリストバライト型結晶構造、またはアモルファスからなる群から選択された1種以上を含むものである。
その中でも、耐熱性の観点から、トリディマイト型結晶を主成分として含むことができる。
The sintered body of aluminum phosphate according to the present invention includes one or more selected from the group consisting of a tridymite type crystal structure, a burrinite type crystal structure, a cristobalite type crystal structure, or an amorphous material.
Among these, from the viewpoint of heat resistance, a tridymite crystal can be included as a main component.

本発明に係るリン酸アルミニウム焼成体としては、公知の方法により得られたリン酸アルミニウム焼成体を、特に制限なく用いることができる。   As the aluminum phosphate fired body according to the present invention, an aluminum phosphate fired body obtained by a known method can be used without particular limitation.

リン酸アルミニウム焼成体の製造方法は特に限定されず、中和法などの公知の方法を採用することができる。例えば、Al含有化合物の水溶液中に、Alに対するPのモル比がほぼ当量になるようにリン酸水溶液を加え、さらにアンモニア水を加えてpHを調整して得られた沈殿物を分離して乾燥後、上記の焼成温度で焼成する方法が挙げられる。Al含有化合物としては、例えば、水酸化物、硝酸化物等金属塩が挙げられ、具体的には、Al(OH)、Al(NO等が挙げられる。 The production method of the aluminum phosphate fired body is not particularly limited, and a known method such as a neutralization method can be employed. For example, in an aqueous solution of an Al-containing compound, an aqueous phosphoric acid solution is added so that the molar ratio of P to Al is approximately equivalent, and further, aqueous ammonia is added to adjust pH to separate and dry the precipitate obtained. Then, the method of baking at said baking temperature is mentioned. Examples of the Al-containing compound include metal salts such as hydroxide and nitrate, and specifically include Al (OH) 3 , Al (NO 3 ) 3 and the like.

上記のアルミニウム塩とリン酸を含む混合溶液において用いられる溶媒としては、アルミニウム含有化合物とリン酸を溶解させることができる任意の溶媒、例えば、水などの水性溶媒や有機溶媒等を使用することができる。   As the solvent used in the mixed solution containing the aluminum salt and phosphoric acid, any solvent that can dissolve the aluminum-containing compound and phosphoric acid, for example, an aqueous solvent such as water, an organic solvent, or the like can be used. it can.

そして本発明に係るリン酸アルミニウム焼成体が、トリディマイト型結晶構造を有する場合には、例えば、
(a)所定のpHのリン酸アルミニウム水溶液から得たリン酸アルミニウムを所定の温度で所定の時間焼成する方法、
(b)リン酸アルミニウム焼成体を製造するに際して、アルミニウムイオンに対して、リン酸イオンを過剰量加えて、未反応のリン酸イオンを生成物中に残留させる方法、
(c)リン酸アルミニウム焼成体の製造原料中に、所望の細孔径を生成できる直径を有するオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂等の熱可塑性樹脂などの発泡剤を混合させて、焼成工程で発泡剤を焼失させる方法など、広範な方法により得られたものを用いることができる。
And when the aluminum phosphate fired body according to the present invention has a tridymite type crystal structure, for example,
(A) a method of firing an aluminum phosphate obtained from an aqueous aluminum phosphate solution having a predetermined pH at a predetermined temperature for a predetermined time;
(B) a method of adding an excessive amount of phosphate ions to aluminum ions and producing unreacted phosphate ions in the product when producing an aluminum phosphate fired body,
(C) A foaming agent such as a thermoplastic resin such as an olefin resin having a diameter capable of generating a desired pore diameter, a thermoplastic resin such as a phenol resin, or the like is mixed in the raw material for producing the aluminum phosphate fired body, Those obtained by a wide range of methods such as a method of burning off the foaming agent in the firing step can be used.

ここで、上記(a)における、リン酸アルミニウム生成時の水溶液pH、焼成温度、焼成時間は、トリディマイト型結晶構造に悪影響を与えなければ、特に制限無く、それぞれ約3.0〜約10.0、約1000℃〜1200℃、約1時間〜約10時間の範囲内などの通常使用される条件を使用できる。   Here, the pH of the aqueous solution, the firing temperature, and the firing time during the formation of aluminum phosphate in the above (a) are not particularly limited as long as they do not adversely affect the tridymite crystal structure, and about 3.0 to about 10.0, respectively. Usually used conditions such as in the range of about 1000 ° C. to 1200 ° C., about 1 hour to about 10 hours can be used.

本発明に係る浄化触媒は、上記リン酸アルミニウム焼成体に、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)からなる群から選択される少なくとも1種の白金族金属を担持させて成るものである。担持の形態については、特に制限なく、上に白金族金属がおおよそ一様に担持されていればよい。   The purification catalyst according to the present invention is selected from the group consisting of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), and platinum (Pt) in the aluminum phosphate fired body. And supporting at least one platinum group metal. The form of loading is not particularly limited, and it is sufficient that the platinum group metal is supported substantially uniformly thereon.

担持される白金族金属ナノ粒子の粒径は、特に制約されないが、例えば、約0.5nm以上、約1nm以上、約2nm以上、約3nm以上、約4nm以上であることができ、約10nm以下、約9nm以下、約8nm以下、約7nm以下、約6nm以下であることができる。   The particle size of the platinum group metal nanoparticles to be supported is not particularly limited, and can be, for example, about 0.5 nm or more, about 1 nm or more, about 2 nm or more, about 3 nm or more, about 4 nm or more, and about 10 nm or less. , About 9 nm or less, about 8 nm or less, about 7 nm or less, about 6 nm or less.

白金族金属のリン酸アルミニウム焼成体に対する量は、約0.0001wt%以上、約0.001wt%以上、約0.01wt%以上、約0.1wt%以上、約0.2wt%以上、約0.3wt%以上、約0.4wt%以上、約0.5wt%以上、約0.6wt%以上、約0.7wt%以上、約0.8wt%以上、約0.9wt%以上、約1wt%以上であることができ、約3wt%以下、約2.5wt%以下、約2.3wt%以下、約2.0wt%以下、約1.9wt%以下、約1.8wt%以下、約1.7wt%以下、約1.6wt%以下、約1.5wt%以下、約1.4wt%以下、約1.3wt%以下、約1.2wt%以下、約1.1wt%以下であることができる。   The amount of platinum group metal with respect to the aluminum phosphate fired body is about 0.0001 wt% or more, about 0.001 wt% or more, about 0.01 wt% or more, about 0.1 wt% or more, about 0.2 wt% or more, about 0 .3 wt% or more, about 0.4 wt% or more, about 0.5 wt% or more, about 0.6 wt% or more, about 0.7 wt% or more, about 0.8 wt% or more, about 0.9 wt% or more, about 1 wt% About 3 wt% or less, about 2.5 wt% or less, about 2.3 wt% or less, about 2.0 wt% or less, about 1.9 wt% or less, about 1.8 wt% or less, about 1. wt% or less. 7 wt% or less, about 1.6 wt% or less, about 1.5 wt% or less, about 1.4 wt% or less, about 1.3 wt% or less, about 1.2 wt% or less, about 1.1 wt% or less. .

本発明に係る浄化触媒は、上記リン酸アルミニウム焼成体に、さらに銅(Cu)、亜鉛(Zn)からなる群から選択される少なくとも1種の卑金属を担持させて成るものである。担持の形態については、特に制限なく、上に卑金属がおおよそ一様に担持されていればよい。   The purification catalyst according to the present invention is obtained by supporting at least one base metal selected from the group consisting of copper (Cu) and zinc (Zn) on the aluminum phosphate fired body. There is no particular limitation on the form of the support, and it is sufficient that the base metal is supported substantially uniformly on the top.

担持される卑金属ナノ粒子の粒径は、特に制約されないが、例えば、約0.5nm以上、約1nm以上、約2nm以上、約3nm以上、約4nm以上であることができ、約10nm以下、約9nm以下、約8nm以下、約7nm以下、約6nm以下であることができる。   The particle size of the supported base metal nanoparticles is not particularly limited, and can be, for example, about 0.5 nm or more, about 1 nm or more, about 2 nm or more, about 3 nm or more, about 4 nm or more, about 10 nm or less, about It can be 9 nm or less, about 8 nm or less, about 7 nm or less, about 6 nm or less.

卑金属のリン酸アルミニウム焼成体に対する量は、約0.0001wt%以上、約0.001wt%以上、約0.01wt%以上、約0.1wt%以上、約0.2wt%以上、約0.3wt%以上、約0.4wt%以上、約0.5wt%以上、約0.6wt%以上、約0.7wt%以上、約0.8wt%以上、約0.9wt%以上、約1wt%以上であることができ、約3wt%以下、約2.5wt%以下、約2.3wt%以下、約2.0wt%以下、約1.9wt%以下、約1.8wt%以下、約1.7wt%以下、約1.6wt%以下、約1.5wt%以下、約1.4wt%以下、約1.3wt%以下、約1.2wt%以下、約1.1wt%以下であることができる。   The amount of the base metal with respect to the aluminum phosphate fired body is about 0.0001 wt% or more, about 0.001 wt% or more, about 0.01 wt% or more, about 0.1 wt% or more, about 0.2 wt% or more, about 0.3 wt%. % Or more, about 0.4 wt% or more, about 0.5 wt% or more, about 0.6 wt% or more, about 0.7 wt% or more, about 0.8 wt% or more, about 0.9 wt% or more, about 1 wt% or more About 3 wt% or less, about 2.5 wt% or less, about 2.3 wt% or less, about 2.0 wt% or less, about 1.9 wt% or less, about 1.8 wt% or less, about 1.7 wt% Hereinafter, it may be about 1.6 wt% or less, about 1.5 wt% or less, about 1.4 wt% or less, about 1.3 wt% or less, about 1.2 wt% or less, or about 1.1 wt% or less.

白金族金属ナノ粒子および/または卑金属ナノ粒子をリン酸アルミニウム焼成体に担持させる方法としては、特に制限なく、含浸担持法、白金族ナノ粒子と卑金属ナノ粒子とを同時に担体に担持させる共含浸担持法、白金族ナノ粒子と卑金属ナノ粒子とのいずれかを先にして順次担持させる逐次担持法、表面析出法等、一般的な方法を用いることができる。   As a method for supporting platinum group metal nanoparticles and / or base metal nanoparticles on an aluminum phosphate fired body, there is no particular limitation, and impregnation support method, co-impregnation support for supporting platinum group nanoparticles and base metal nanoparticles simultaneously on a support. A general method such as a method, a sequential supporting method in which any one of platinum group nanoparticles and base metal nanoparticles is sequentially supported, and a surface precipitation method can be used.

これらの中でも、共含浸担持法を用いると、高温下で、白金族ナノ粒子と卑金属ナノ粒子との合金化を促進でき、好ましい。   Among these, the co-impregnation supporting method is preferable because it can promote alloying of platinum group nanoparticles and base metal nanoparticles at high temperature.

白金族金属ナノ粒子および/または卑金属ナノ粒子の粒径を揃えるために、所望の粒径の白金族金属および/または卑金属ナノ粒子を提供できる、約1nm、約2nm、約3nm、約4nmなどの白金族金属のコロイドおよび卑金属コロイドを用いることもできる。他の白金族金属および/または卑金属ナノ粒子源、例えば、酢酸白金族金属および/または卑金属化合物、硝酸白金族金属および/または卑金属化合物、塩化白金族金属および/または卑金属化合物、これらから合成した白金族金属および/または卑金属ナノ粒子を用いてもよい。ただし、リン酸アルミニウムは、強酸に易溶であるため、硝酸イオン、塩化物イオン等を含まないことが好ましい。   To equalize the particle size of the platinum group metal nanoparticles and / or base metal nanoparticles, the platinum group metal and / or base metal nanoparticles of a desired particle size can be provided, such as about 1 nm, about 2 nm, about 3 nm, about 4 nm, etc. Platinum group metal colloids and base metal colloids can also be used. Other platinum group metal and / or base metal nanoparticle sources, for example, platinum acetate group metal and / or base metal compound, platinum nitrate group metal and / or base metal compound, platinum chloride group metal and / or base metal compound, platinum synthesized therefrom Group metal and / or base metal nanoparticles may be used. However, since aluminum phosphate is easily soluble in a strong acid, it is preferable not to contain nitrate ions, chloride ions, and the like.

本発明に係る触媒では、下記実施例1,2、ならびに図1および図2のグラフに示されているように、0.66wt%のPtと1.0wt%のCuとを共含浸法により担持したAlPO触媒のT50(℃)は、エージング処理前およびエージング処理後の両方で、COおよびHCのいずれのガス種においても小さな値を示している。 In the catalyst according to the present invention, 0.66 wt% Pt and 1.0 wt% Cu are supported by a co-impregnation method as shown in Examples 1 and 2 below and the graphs of FIGS. 1 and 2. The T50 (° C.) of the AlPO 4 catalyst showed a small value for both CO and HC gas types both before and after the aging treatment.

これに対し、下記比較例1〜4、ならびに図1および図2のグラフに示されるように、0.66wt%のPtと1.0wt%のFeとを共含浸法により担持したAlPO触媒のT50(℃)および1.33wt%のPtを含浸法により担持したLa−Al触媒のT50(℃)は、エージング処理前およびエージング処理後のいずれにおいても、COおよびHCのガス種において、本発明に係る触媒より、高い値となってしまっている。 On the other hand, as shown in the following Comparative Examples 1 to 4 and the graphs of FIGS. 1 and 2, the AlPO 4 catalyst in which 0.66 wt% Pt and 1.0 wt% Fe were supported by the co-impregnation method. The T50 (° C.) of the La—Al 2 O 3 catalyst loaded with T50 (° C.) and 1.33 wt% Pt by impregnation is used in the CO and HC gas species both before and after the aging treatment. The value is higher than that of the catalyst according to the present invention.

そして、下記実施例1、2、比較例1〜4および図1、図2に示すように、PtとFeとをAlPOに担持させた触媒(比較例1,3)のT50は、Ptが2倍量担持されたPt担持La−Al触媒に対して、エージング処理前では、ほぼ同等かより低いものの、エージング処理後では(比較例2,4)より低くなっている。しかし、Feの代わりにCuを用いた、PtとCuとをAlPOに担持させた触媒(実施例1,2)のT50は、PtとFeとをAlPOに担持させた触媒(比較例1,3)およびPtが2倍量担持されたPt担持La−Al触媒(比較例2,4)のいずれに対しても、エージング処理前および後のいずれにおいても、さらに低い値を示すという素晴らしい結果が得られることが判明した。こうしたことから、触媒の初期特性のみならずエージング処理後の触媒の劣化抑制効果が、Pt、Cu、AlPOの3種の組み合わせにより、発現するようであることが判明した。 As shown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 and FIGS. 1 and 2, T50 of the catalyst (Comparative Examples 1 and 3) in which Pt and Fe are supported on AlPO 4 is Pt The Pt-supported La—Al 2 O 3 catalyst supported twice the amount is approximately the same or lower before the aging treatment, but lower than (Comparative Examples 2 and 4) after the aging treatment. However, T50 of the catalyst in which Pt and Cu are supported on AlPO 4 using Cu instead of Fe (Examples 1 and 2) is equal to the catalyst in which Pt and Fe are supported on AlPO 4 (Comparative Example 1). 3) and a Pt-supported La—Al 2 O 3 catalyst (Comparative Examples 2 and 4) in which double amount of Pt is supported, lower values are obtained both before and after the aging treatment. It turned out that a wonderful result was obtained. From these facts, it has been found that not only the initial characteristics of the catalyst but also the effect of suppressing the deterioration of the catalyst after the aging treatment seems to be manifested by the combination of three kinds of Pt, Cu and AlPO 4 .

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(製造例1:共含浸担持法)
硝酸アルミニウム9水和物(製造メーカー:和光純薬工業(株))をイオン交換水に溶解させ、このアルミニウム水溶液に85wt%リン酸を加えた。これに対し28wt%アンモニア水を滴下し、pHが3.5〜4.5になるように調整して12時間室温で攪拌した。この時点で溶液は白濁していた。
この白濁液を遠心分離器で沈殿と上澄みに分離し、沈殿をイオン交換水で2回精製した。これを120℃で12時間乾燥した。乾燥物を解砕して、1100℃で5時間焼成した。放冷後、焼成物を解砕しリン酸アルミニウム焼成体の粉末を得た。
一方、PtおよびCu粒子の担持は含侵法により行った。Pt源としてジニトロアミンPt、Cu源として酢酸Cuを用いた。Pt粒子の担持量は担体に対し、0.66wt%となるようにし、Cu粒子の担持量は、担体に対し1.0wt%となるように混合した液体を用いた。上記リン酸アルミニウム焼成体の粉末をイオン交換水に分散し、これに上記Pt源およびCu源を含む液体を加えた。攪拌しながら120〜150℃に昇温し溶媒を蒸発させた。得られた乾燥物を解砕して500℃で2時間焼成した。放冷後、焼成物を解砕し触媒粉末を得た(実施例1)。
(Production Example 1: Co-impregnation support method)
Aluminum nitrate nonahydrate (manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ion-exchanged water, and 85 wt% phosphoric acid was added to the aqueous aluminum solution. On the other hand, 28 wt% aqueous ammonia was added dropwise to adjust the pH to 3.5 to 4.5 and stirred at room temperature for 12 hours. At this point, the solution was cloudy.
This cloudy liquid was separated into a precipitate and a supernatant with a centrifuge, and the precipitate was purified twice with ion-exchanged water. This was dried at 120 ° C. for 12 hours. The dried product was crushed and fired at 1100 ° C. for 5 hours. After allowing to cool, the fired product was crushed to obtain a powder of an aluminum phosphate fired body.
On the other hand, Pt and Cu particles were supported by an impregnation method. Dinitroamine Pt was used as the Pt source, and Cu acetate was used as the Cu source. A mixed liquid was used such that the supported amount of Pt particles was 0.66 wt% with respect to the support, and the supported amount of Cu particles was 1.0 wt% with respect to the support. The powder of the aluminum phosphate fired body was dispersed in ion-exchanged water, and a liquid containing the Pt source and Cu source was added thereto. The temperature was raised to 120 to 150 ° C. while stirring to evaporate the solvent. The obtained dried product was crushed and calcined at 500 ° C. for 2 hours. After allowing to cool, the fired product was crushed to obtain catalyst powder (Example 1).

(比較例1)
Cuの代わりに、Feを用いたことを除き、(製造例1)と同様の手順で、触媒粉末を得た。
(比較例2)
担体に対するPt粒子の担持量を1.33wt%とし、リン酸アルミニウムの代わりに、La添加Al(La−Al)を用いてPt触媒を得た以外は、(製造例1)と同様の手順で、触媒粉末を得た。
(Comparative Example 1)
A catalyst powder was obtained in the same procedure as in (Production Example 1) except that Fe was used instead of Cu.
(Comparative Example 2)
(Production Example 1) Except that the amount of Pt particles supported on the support was 1.33 wt%, and a Pt catalyst was obtained using La-added Al 2 O 3 (La-Al 2 O 3 ) instead of aluminum phosphate. ) To obtain catalyst powder.

(触媒評価法)
触媒粉末を2tの圧力を加えて圧縮成形した後、これを粉砕し直径2.5mm程度のペレットに圧縮成形したものを評価サンプルとした。必要に応じて、これをリッチ/リーンの切り替え可能なガス流通式恒温炉に入れ、ガス雰囲気を周期的に変えながら1000℃、5時間の熱処理を施した(エージング処理)。
(Catalyst evaluation method)
The catalyst powder was compression molded by applying a pressure of 2 t, and then pulverized and compression molded into pellets having a diameter of about 2.5 mm was used as an evaluation sample. If necessary, this was placed in a rich / lean switchable gas flow constant temperature furnace and subjected to heat treatment at 1000 ° C. for 5 hours while periodically changing the gas atmosphere (aging treatment).

ガス浄化能測定にはガス流通式の触媒評価装置を用いた。触媒量は2gとした。モデルガスとして、体積で、CO:0.65%、C:3000ppmC、NO:1500ppm、O:0.7%、HO:3%、CO:10%、N:残余のモデルガスを用い、流速を15リットル/分と設定した。SVは約300000時間−1であった。触媒通過後のガス組成を、赤外分光計(メーカー名:(株)堀場製作所、型番:MEXA−6000FT)を用いて測定した。 A gas flow-type catalyst evaluation device was used for gas purification performance measurement. The amount of catalyst was 2 g. As a model gas, by volume, CO: 0.65%, C 3 H 6 : 3000 ppmC, NO: 1500 ppm, O 2 : 0.7%, H 2 O: 3%, CO 2 : 10%, N 2 : remaining The model gas was used and the flow rate was set to 15 liters / minute. The SV was about 300,000 hours- 1 . The gas composition after passing through the catalyst was measured using an infrared spectrometer (manufacturer name: HORIBA, Ltd., model number: MEXA-6000FT).

(結果)
実施例1、および比較例1で得られたリン酸アルミニウム焼成体の粉末をX線回折計器(メーカー名:(株)リガク、型番:RINT)で測定したところ、トリディマイト型結晶構造を有するリン酸アルミニウム焼成体の生成が確認された。
(result)
When the powder of the aluminum phosphate fired body obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured with an X-ray diffractometer (manufacturer name: Rigaku Corporation, model number: RINT), phosphoric acid having a tridymite crystal structure Formation of an aluminum fired body was confirmed.

表1中に、実施例1、2および比較例1〜4について、担持された金属、エージング処理の有無、COのT50(℃)、およびHC(実施例および比較例において、HCとしてCを使用した。)のT50(℃)をまとめて記載する。T50の温度は、触媒の入口で測定した。
T50(℃)とは、CO、HC、それぞれのガス種の量が、触媒通過後に触媒通過前の50体積%になる温度をいう。

Figure 0005825221
In Table 1, for Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, the supported metal, presence or absence of aging treatment, CO T50 (° C.), and HC (C 3 H as HC in Examples and Comparative Examples) 6 is used.) T50 (° C.) of The T50 temperature was measured at the catalyst inlet.
T50 (° C.) refers to a temperature at which the amounts of CO and HC gas species are 50% by volume after passing through the catalyst and before passing through the catalyst.
Figure 0005825221

さらに、図1および図2に触媒特性評価結果のグラフを示す。
図1および図2のグラフに示されているように、0.66wt%のPtと1.0wt%のCuとを共含浸法により担持したAlPO触媒のT50(℃)は、エージング処理前では、CO、HCのいずれにおいても小さな値を示し(実施例1:図1および図2中の(a))、さらにエージング処理後でも、CO、HCのいずれにおいても、あまり値が大きくならなかった(実施例2:図1および図2中の(d))。
Further, FIG. 1 and FIG. 2 show graphs of the catalyst characteristic evaluation results.
As shown in the graphs of FIGS. 1 and 2, the T50 (° C.) of the AlPO 4 catalyst in which 0.66 wt% Pt and 1.0 wt% Cu are supported by the co-impregnation method is , CO and HC showed a small value (Example 1: (a) in FIGS. 1 and 2), and even after aging treatment, the value was not so large in either CO or HC. (Example 2: (d) in FIG. 1 and FIG. 2).

これに対し、0.66wt%のPtと1.0wt%のFeとを共含浸法により担持したAlPO触媒、および1.33wt%のPtを含浸法により担持したAl触媒のT50(℃)は、エージング処理前では、CO、HCのいずれにおいても、実施例1のサンプルに対して大きな値を示し(比較例1:図1および図2中の(b)、ならびに比較例2:図1および図2中の(c))ただけでなく、エージング処理後は、CO、HCのすべてのガス種において、実施例1のサンプルに対してより大きい値になってしまった(比較例3:図1および図2中の(e)、ならびに比較例4:図1および図2中の(f))。 On the other hand, T50 of AlPO 4 catalyst supporting 0.66 wt% Pt and 1.0 wt% Fe supported by the co-impregnation method and Al 2 O 3 catalyst supporting 1.33 wt% Pt by the impregnation method ( (° C.) shows a large value with respect to the sample of Example 1 in both CO and HC before the aging treatment (Comparative Example 1: (b) in FIGS. 1 and 2) and Comparative Example 2: In addition to (c) in FIG. 1 and FIG. 2, after aging treatment, all the gas types of CO and HC became larger values than the sample of Example 1 (Comparative Example). 3: (e) in FIGS. 1 and 2 and Comparative Example 4: (f) in FIGS. 1 and 2).

上記のように、本発明の態様に係るPtなどの白金族金属とCuなどの卑金属との共担持AlPO触媒(実施例1)は、卑金属がCu等以外であるか、または卑金属を有さず担体がAlPO触媒でない触媒(比較例1、2)と比較して、エージング処理前のみならず、エージング処理後も良好な触媒活性を維持できる(実施例2、比較例3、4)ことが示された。そして、本発明の態様に係る触媒と従来の触媒との性能差には、Ptなどの白金族金属、Cuなどの卑金属、AlPOの3種の組み合わせなどが、大きく影響することが明らかになった。 As described above, the co-supported AlPO 4 catalyst (Example 1) of a platinum group metal such as Pt and a base metal such as Cu according to an embodiment of the present invention has a base metal other than Cu or has a base metal. Compared with a catalyst (Comparative Examples 1 and 2) whose carrier is not an AlPO 4 catalyst, good catalytic activity can be maintained not only before the aging treatment but also after the aging treatment (Example 2, Comparative Examples 3 and 4). It has been shown. Then, it becomes clear that the performance difference between the catalyst according to the embodiment of the present invention and the conventional catalyst is greatly affected by a platinum group metal such as Pt, a base metal such as Cu, and a combination of three kinds of AlPO 4. It was.

以上のように、本発明に係る排ガス浄化触媒は、低温度条件下であっても、排ガス浄化触媒として良好な性能を有するものである。こうしたことから、本発明に係る酸化触媒の用途は、排ガス浄化触媒に限られず、広い分野において様々な用途に利用することができる。   As described above, the exhaust gas purification catalyst according to the present invention has good performance as an exhaust gas purification catalyst even under low temperature conditions. For these reasons, the use of the oxidation catalyst according to the present invention is not limited to the exhaust gas purification catalyst, and can be used for various applications in a wide field.

Claims (2)

リン酸アルミニウム焼成体上に、
である白金族金属、およびCuである卑金属を担持し
担体に対する前記白金族金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、そして担体に対する前記卑金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、
前記白金族金属および前記卑金属が、共含浸担持法により担持されており、
前記リン酸アルミニウムが、トリディマイト型結晶構造を有する、排ガス浄化触媒。
On the aluminum phosphate fired body,
Carrying a platinum group metal that is P t and a base metal that is Cu ;
The supported amount of the platinum group metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%, and the supported amount of the base metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%,
The platinum group metal and the base metal are supported by a co-impregnation supporting method,
The aluminum phosphate has a tridymite crystal structure, the exhaust gas purifying catalyst.
リン酸アルミニウム焼成体上に、
tである白金族金属、およびCuである卑金属を担持させる工程を含み、
担体に対する前記白金族金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、そして担体に対する前記卑金属の担持量が、0.0001wt%〜2.0wt%であり、
前記白金族金属および前記卑金属を担持させる工程が、共含浸担持法である、請求項1に記載の排ガス浄触媒の製造方法。
On the aluminum phosphate fired body,
Platinum group metal is P t, and the step of supporting the base metal is a C u seen including,
The supported amount of the platinum group metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%, and the supported amount of the base metal on the support is 0.0001 wt% to 2.0 wt%,
Step of supporting the platinum group metal and the base metal, Ru co-impregnation supporting method der, process for preparing a catalyst for flue gas purification of claim 1.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5590019B2 (en) * 2011-12-26 2014-09-17 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0771634B2 (en) * 1985-11-28 1995-08-02 株式会社日本触媒 Exhaust gas purifying catalyst and its manufacturing method
JPH08150339A (en) * 1994-11-30 1996-06-11 Hino Motors Ltd Exhaust gas purification catalyst and its production
JP3556824B2 (en) * 1998-03-20 2004-08-25 三菱重工業株式会社 DeNOx catalyst and exhaust gas treatment method
WO2009142180A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 三井金属鉱業株式会社 Exhaust gas purifying catalyst and method for producing the same
JP2012066166A (en) * 2010-09-21 2012-04-05 Denso Corp Catalyst for purifying exhaust gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11772090B2 (en) 2019-10-08 2023-10-03 Korea University Research And Business Foundation Low-temperature de-NOx catalyst using ceria-alumina complex support and manufacturing method thereof

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