JP5859487B2 - Exhaust gas purification catalyst carrier, exhaust gas purification catalyst using the same, and method for producing exhaust gas purification catalyst carrier - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst carrier, exhaust gas purification catalyst using the same, and method for producing exhaust gas purification catalyst carrier Download PDF

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本発明は、排ガス浄化用触媒担体、それを用いた排ガス浄化用触媒、及び排ガス浄化用触媒担体の製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst carrier, an exhaust gas purification catalyst using the same, and a method for producing an exhaust gas purification catalyst carrier.

排ガス浄化用触媒としては、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属をアルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、セリア等からなる金属酸化物担体に担持した三元触媒が広く知られている。また、触媒活性の向上を目的として、複数種の金属酸化物担体を混合又は積層してそれぞれの金属酸化物担体の特性を利用することも行われている。例えば、セリアは、排ガス中の酸素濃度が高い時には酸素を吸蔵し、排ガス中の酸素濃度が低い時には酸素を放出する酸素吸蔵能(OSC能)を有するものであるが、耐熱性が比較的低いものである。従って、セリアとジルコニア又はアルミナとを固溶体化又は混合して用いて、触媒の耐熱性を改良することが行われている。   As a catalyst for exhaust gas purification, a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum, rhodium and palladium is supported on a metal oxide carrier made of alumina, titania, silica, zirconia, ceria or the like is widely known. In addition, for the purpose of improving the catalytic activity, a plurality of types of metal oxide supports are mixed or laminated and the characteristics of each metal oxide support are used. For example, ceria has an oxygen storage ability (OSC ability) that stores oxygen when the oxygen concentration in the exhaust gas is high and releases oxygen when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, but has relatively low heat resistance. Is. Therefore, the heat resistance of the catalyst is improved by using ceria and zirconia or alumina as a solid solution or mixed.

特開2001−170500号公報(特許文献1)には、アルミナ系メソ多孔体の粉末とセリア−ジルコニア固溶体とを混合して調製した担体、及びこの担体に貴金属を担持せしめた排ガス浄化用触媒が開示されている。また、特開2010−29844号公報(特許文献2)には、ベーマイトやアルミナ粉末とYやCeなどで安定化されたジルコニア粉末とを混合して調製した無機酸化物からなる担体、及びこの担体に貴金属などの活性金属を担持せしめた炭化水素の接触部分酸化用触媒が開示されている。さらに、特開2006−298759号公報(特許文献3)には、硝酸アルミニウムや活性アルミナ粉末などのアルミナ化合物と、硝酸セリウムと、硝酸ジルコニウムとを混合して調製した、アルミナ、セリア及びジルコニアを含有する複合酸化物、並びにこの複合酸化物に貴金属を含浸させた排ガス浄化用触媒が開示されている。また、特開2002−160922号公報(特許文献4)には、アルミニウム化合物とセリウム化合物とジルコニウム化合物を用いて共沈法により調製した、アルミナとセリア−ジルコニア固溶体とを含有する複合酸化物、及びこの複合酸化物に貴金属を担持せしめた排ガス浄化用触媒が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2001-170500 (Patent Document 1) discloses a carrier prepared by mixing an alumina mesoporous powder and a ceria-zirconia solid solution, and an exhaust gas purifying catalyst having a noble metal supported on the carrier. It is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-29844 (Patent Document 2) discloses a carrier made of an inorganic oxide prepared by mixing boehmite or alumina powder and zirconia powder stabilized with Y or Ce, and the carrier. Discloses a catalyst for catalytic partial oxidation of hydrocarbons in which an active metal such as a noble metal is supported. Further, JP-A-2006-298759 (Patent Document 3) contains alumina, ceria and zirconia prepared by mixing an alumina compound such as aluminum nitrate or activated alumina powder, cerium nitrate, and zirconium nitrate. And an exhaust gas purifying catalyst obtained by impregnating the composite oxide with a noble metal. JP-A-2002-160922 (Patent Document 4) discloses a composite oxide containing alumina and a ceria-zirconia solid solution prepared by a coprecipitation method using an aluminum compound, a cerium compound, and a zirconium compound, and An exhaust gas purifying catalyst in which a noble metal is supported on this composite oxide is disclosed.

しかしながら、粉末混合法(特許文献1〜3)や共沈法(特許文献3〜4)により調製した担体を備える触媒は、必ずしも耐熱性に優れているとは言えず、高温に曝されると、OSC能が低下する場合があった。   However, a catalyst including a carrier prepared by a powder mixing method (Patent Documents 1 to 3) or a coprecipitation method (Patent Documents 3 to 4) is not necessarily excellent in heat resistance. In some cases, the OSC ability decreased.

特開2001−170500号公報JP 2001-170500 A 特開2010−29844号公報JP 2010-29844 A 特開2006−298759号公報JP 2006-298759 A 特開2002−160922号公報JP 2002-160922 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高温に曝された場合でも優れた酸素吸蔵能(OSC能)を示す触媒を得ることが可能な排ガス浄化用触媒担体及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an exhaust gas purifying catalyst carrier capable of obtaining a catalyst exhibiting an excellent oxygen storage capacity (OSC capacity) even when exposed to high temperatures, and It aims at providing the manufacturing method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、所定量のアルミナとセリアとジルコニアとを含有し、高温(例えば、1100℃)での熱処理後においてアルミナ、セリア及びジルコニアが相互に微細且つ均一に分散した状態で配置されている複合金属酸化物多孔体を担体として用いることによって、この担体に貴金属を担持せしめた触媒が、高温に長時間曝された後(例えば、1100℃で5時間の耐久試験後)においても優れたOSC能を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention contain a predetermined amount of alumina, ceria and zirconia, and after heat treatment at a high temperature (for example, 1100 ° C.), alumina, ceria and zirconia By using a composite metal oxide porous body disposed in a state of being finely and uniformly dispersed with each other as a support, a catalyst in which a noble metal is supported on the support is exposed to a high temperature for a long time (for example, 1100 It was found that excellent OSC ability was exhibited even after an endurance test at 5 ° C. for 5 hours, and the present invention was completed.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒担体は、アルミナを5〜30質量%、セリアを25〜39質量%、ジルコニアを33〜51質量%含有する複合金属酸化物多孔体からなり、
空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体が、球面収差補正装置付き走査透過型電子顕微鏡を用いて行なったエネルギー分散型X線分析により求めた、100個の微小領域(1個の微小領域は縦300nm×横330nm)についてのアルミニウム元素、セリウム元素及びジルコニウム元素の含有率(単位:at%)の標準偏差が全て18.5以下であるという条件を満たすものであることを特徴とするものである。
That is, the catalyst carrier for exhaust gas purification of the present invention comprises a composite metal oxide porous body containing 5 to 30% by mass of alumina, 25 to 39% by mass of ceria, and 33 to 51% by mass of zirconia,
100 microscopic regions obtained by energy dispersive X-ray analysis of a composite metal oxide porous body after calcination in air at 1100 ° C. for 5 hours using a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration corrector The standard deviation of the content ratio (unit: at%) of aluminum element, cerium element, and zirconium element for (one minute region is 300 nm in length × 330 nm in width) satisfies the condition that all are 18.5 or less. It is characterized by this.

本発明の排ガス浄化用触媒担体において、空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体は、窒素吸着法により測定した1nm〜0.1μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量が0.1cm/g以上であり、水銀圧入法により測定した0.1μm〜10μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量が0.1cm/g以上であるという条件を満たすものであることが好ましい。 In the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention, the composite metal oxide porous body after calcination in air at 1100 ° C. for 5 hours has a pore diameter in the range of 1 nm to 0.1 μm measured by a nitrogen adsorption method. The total pore volume of the pores is 0.1 cm 3 / g or more, and the total pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 μm to 10 μm measured by mercury porosimetry is 0.1 cm 3. / G or more is preferable.

また、本発明の排ガス浄化用触媒担体において、空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体は、窒素吸着法により測定したBET比表面積が2m/g以上であるという条件を満たすものであることが好ましい。 Moreover, in the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention, the composite metal oxide porous body after calcination in air at 1100 ° C. for 5 hours has a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more measured by a nitrogen adsorption method. It is preferable that the condition is satisfied.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒は、このような本発明の排ガス浄化用触媒担体と該触媒担体に担持されている貴金属とを備えるものであることを特徴とするものであり、前記貴金属としてはパラジウムが好ましい。   Further, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is characterized by comprising such an exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention and a noble metal supported on the catalyst carrier. Is preferably palladium.

また、本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法は、アルミナ、セリア及びジルコニアを含有する複合金属酸化物多孔体からなる排ガス浄化用触媒担体の製造方法であって、
複合金属酸化物多孔体中のアルミナの含有率が5〜30質量%、セリアの含有率が25〜39質量%、ジルコニアの含有率が33〜51質量%となるように、アルミニウムイオンとセリウムイオンとジルコニウムイオンとを含有する第一の原料溶液を調製する工程と、
重量平均分子量3000〜15000の高分子分散剤を含有する第二の原料溶液を調製する工程と、
第一の原料溶液と第二の原料溶液とを1000〜200000sec−1の剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合して金属化合物のコロイド溶液を得る工程と、
前記コロイド溶液のpHを3〜5に調整する工程と、
必要に応じて、前記コロイド溶液に有機アミンを添加してゲル化処理を施し、金属化合物の懸濁液を得る工程と、
pH調整後のコロイド溶液又は前記金属化合物の懸濁液を脱脂し、酸化雰囲気下、700〜1050℃で熱処理して前記複合金属酸化物多孔体を得る工程と
を含むことを特徴とする方法である。
Further, the method for producing an exhaust gas purification catalyst carrier of the present invention is a method for producing an exhaust gas purification catalyst carrier comprising a composite metal oxide porous material containing alumina, ceria and zirconia,
Aluminum ion and cerium ion so that the content of alumina in the composite metal oxide porous body is 5 to 30% by mass, the content of ceria is 25 to 39% by mass, and the content of zirconia is 33 to 51% by mass. And a step of preparing a first raw material solution containing zirconium ions,
Preparing a second raw material solution containing a polymer dispersant having a weight average molecular weight of 3000 to 15000;
A step of directly introducing the first raw material solution and the second raw material solution directly into a region having a shear rate of 1000 to 200000 sec −1 and homogeneously mixing them to obtain a metal compound colloidal solution;
Adjusting the pH of the colloidal solution to 3-5;
If necessary, adding an organic amine to the colloidal solution and subjecting it to a gelation treatment to obtain a suspension of a metal compound;
degreasing the pH-adjusted colloidal solution or the suspension of the metal compound, and heat-treating at 700 to 1050 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain the composite metal oxide porous body. is there.

本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法においては、第一及び第二の原料溶液のうちの少なくとも一方が、分子量40〜200の低分子分散剤をさらに含有するものであることが好ましく、前記低分子分散剤は第一の原料溶液に含まれていることが特に好ましい。   In the method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification of the present invention, it is preferable that at least one of the first and second raw material solutions further contains a low molecular dispersant having a molecular weight of 40 to 200, It is particularly preferable that the low molecular dispersant is contained in the first raw material solution.

なお、本発明の製造方法によって、高温での熱処理(空気中、1100℃、5時間)後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互微分散度(すなわち、相互に微細且つ均一に分散した状態)で配置された複合金属酸化物多孔体が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、金属化合物結晶子等のナノ粒子は水等の水性溶液中では凝集しやすく、通常、高分子分散剤を添加してナノ粒子に吸着させて凝集を抑制している。本発明に用いられる高分子分散剤(ポリアルキレンイミン、ポリエチレングリコール及びポリアクリル酸等)もナノ粒子に吸着して凝集を抑制するものと推察されるが、高分子分散剤を添加して通常の攪拌を行なっただけでは粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、通常、高分子分散剤が一次粒子よりも大きく、架橋構造を形成し易いため、高分子分散剤の架橋反応に伴って高分子分散剤が吸着したナノ粒子が凝集するため、また、高分子分散剤が複数の金属化合物結晶子に同時に吸着するためであると推察される。   By the production method of the present invention, even after heat treatment at high temperature (in air, 1100 ° C., 5 hours), alumina, ceria and zirconia have a high degree of mutual fine dispersion (that is, a state in which they are finely and uniformly dispersed with each other). Although the reason why the composite metal oxide porous body arranged in (1) is obtained is not necessarily clear, the present inventors infer as follows. That is, nanoparticles such as metal compound crystallites easily aggregate in an aqueous solution such as water, and usually a polymer dispersant is added and adsorbed on the nanoparticles to suppress aggregation. The polymer dispersant (polyalkyleneimine, polyethylene glycol, polyacrylic acid, etc.) used in the present invention is also presumed to adsorb to the nanoparticles and suppress aggregation. Only by stirring, aggregates having a large particle size tend to be formed. This is because the polymer dispersant is usually larger than the primary particles and easily forms a crosslinked structure, so that the nanoparticles adsorbed by the polymer dispersant are agglomerated with the crosslinking reaction of the polymer dispersant, This is presumably because the polymer dispersant is adsorbed simultaneously on a plurality of metal compound crystallites.

一方、本発明の製造方法においては、前記高分子分散剤の添加に加えて反応場に所定の剪断力を付与しているため、金属化合物結晶子の凝集構造が破壊されるのと同時に高分子分散剤がナノ粒子に吸着するとともに、コロイド溶液のpHを所定の条件に調整しているため、ナノ粒子は、粒子径が比較的小さい凝集体の状態でコロイド溶液中に存在するものと推察される。また、高分子分散剤はコロイド溶液中で安定に存在するため、粒子径が大きな凝集体が形成されにくく、さらに、本発明の製造方法においては、このようなコロイド溶液が液中における分散状態を維持し得るpH条件にあるため、ナノ粒子は、粒子径が比較的小さい凝集体の状態でコロイド溶液中で安定に分散しているものと推察される。そして、本発明の製造方法においては、このようなナノ粒子が均一に分散したコロイド溶液を脱脂し、特定の温度条件で熱処理しているため、アルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互微分散度で配置された複合金属酸化物多孔体が得られると推察される。   On the other hand, in the production method of the present invention, since a predetermined shearing force is applied to the reaction field in addition to the addition of the polymer dispersant, the aggregate structure of the metal compound crystallites is destroyed at the same time. Since the dispersant is adsorbed on the nanoparticles and the pH of the colloidal solution is adjusted to a predetermined condition, it is assumed that the nanoparticles are present in the colloidal solution in the form of aggregates with a relatively small particle size. The In addition, since the polymer dispersant is stably present in the colloidal solution, aggregates having a large particle size are not easily formed. Further, in the production method of the present invention, such a colloidal solution exhibits a dispersed state in the liquid. It is presumed that the nanoparticles are stably dispersed in the colloidal solution in the form of aggregates having a relatively small particle size because of the pH conditions that can be maintained. In the production method of the present invention, since colloidal solution in which such nanoparticles are uniformly dispersed is degreased and heat-treated at a specific temperature condition, alumina, ceria and zirconia are arranged with a high degree of mutual fine dispersion. It is presumed that a composite metal oxide porous body is obtained.

また、前記コロイド溶液に有機アミンを添加してゲル化処理を行なった場合に、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互微分散度で配置された複合金属酸化物多孔体が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、コロイド溶液にアンモニア水等の塩基性溶液を添加してpHを7以上に調整すると、ポリアルキレンイミン等の高分子分散剤はコロイド粒子から外れて凝集すると推察される。このとき、高分子分散剤を失ったコロイド粒子も凝集するため、コロイド溶液は懸濁液になると推察される。特に、セリア・ジルコニアコロイド前駆体に比べて結晶性が低いと考えられるアルミナは凝集が顕著であると推察される。そして、このような懸濁液を用いて得られる複合金属酸化物多孔体において、アルミナ粒子は凝集していると推察される。このような複合金属酸化物多孔体に高温での熱処理を施した場合、アルミナの粒成長が促進され、また、アルミナによる拡散障壁機能が十分に作用せず、セリア及びジルコニアも粒成長し、アルミナ、セリア及びジルコニアの相互微分散度が低下すると推察される。これに対して、本発明の製造方法においては、コロイド溶液に有機アミンを添加するため、ポリアルキレンイミン等の高分子分散剤がコロイド粒子から外れた場合でも、有機アミンが高分子分散剤と類似の役割を果たし、アルミナ、セリア及びジルコニアコロイドの過剰な凝集が抑制されると推察される。その結果、得られる複合金属酸化物多孔体において、アルミナ、セリア及びジルコニアは高い相互微分散度で配置されていると推察される。このような複合金属酸化物多孔体は、高温での熱処理を施しても、高度に微分散されたアルミナの拡散障壁機能によりセリア・ジルコニアの粒成長が十分に抑制されるため、耐熱性が高く、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアの高い相互微分散度が維持されると推察される。   In addition, when an organic amine is added to the colloid solution and gelation is performed, the composite metal oxide porous body in which alumina, ceria and zirconia are arranged with a high degree of mutual fine dispersion even after heat treatment at a high temperature is obtained. The reason why it is obtained is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, when a basic solution such as aqueous ammonia is added to the colloidal solution to adjust the pH to 7 or more, it is assumed that the polymer dispersant such as polyalkyleneimine is separated from the colloidal particles and aggregates. At this time, colloidal particles that have lost the polymer dispersant are also agglomerated, so it is assumed that the colloidal solution becomes a suspension. In particular, it is presumed that agglomeration is remarkable in alumina which is considered to have lower crystallinity than the ceria / zirconia colloid precursor. And in the composite metal oxide porous body obtained using such a suspension, it is speculated that the alumina particles are aggregated. When such a composite metal oxide porous body is heat-treated at a high temperature, the grain growth of alumina is promoted, the diffusion barrier function by alumina does not sufficiently function, and ceria and zirconia also grow, and alumina It is speculated that the mutual fine dispersion degree of ceria and zirconia is lowered. On the other hand, in the production method of the present invention, an organic amine is added to the colloidal solution, so even if the polymer dispersant such as polyalkyleneimine is detached from the colloidal particles, the organic amine is similar to the polymer dispersant. It is presumed that excessive aggregation of alumina, ceria and zirconia colloids is suppressed. As a result, in the obtained composite metal oxide porous body, it is presumed that alumina, ceria and zirconia are arranged with high mutual fine dispersion. Such a composite metal oxide porous body has high heat resistance because the grain growth of ceria and zirconia is sufficiently suppressed by the diffusion barrier function of highly finely dispersed alumina even when heat treatment is performed at high temperature. It is presumed that high mutual fine dispersion of alumina, ceria and zirconia is maintained even after heat treatment at high temperature.

さらに、本発明の製造方法によって、細孔直径が1nm〜0.1μmの細孔(メソ細孔)と細孔直径が0.1μm〜10μmの細孔(マクロ細孔)とを有し、高温での熱処理後においても、これらの細孔がそれぞれ比較的大きな合計細孔容量を有し、さらに比較的大きな比表面積を有する複合金属酸化物多孔体が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の製造方法においては、ナノ粒子が、粒子径が比較的小さい凝集体の状態で均一に分散したコロイド溶液を脱脂し、特定の温度条件で熱処理することによって、ナノ粒子が凝集した複合金属酸化物多孔体が形成され、ナノ粒子の間の空隙が前記メソ細孔を形成していると推察される。また、コロイド溶液を脱脂する際に高分子分散剤が除去されることによって、複合金属酸化物多孔体にマクロ細孔が形成されると推察される。そして、この複合金属酸化物多孔体には、耐熱性に優れたアルミナが所定量含まれており、このアルミナの結晶性が高く、二次凝集構造が安定しているため、高温での熱処理を施しても、前記マクロ細孔が破壊されにくく、また、高度に微分散されたアルミナの拡散障壁機能によりセリア及びジルコニアの粒成長が抑制されるため、比較的大きな合計細孔容量や比表面積が得られると推察される。   Further, according to the production method of the present invention, there are pores having a pore diameter of 1 nm to 0.1 μm (mesopores) and pores having a pore diameter of 0.1 μm to 10 μm (macropores), The reason why a porous composite metal oxide having a relatively large total pore volume and a relatively large specific surface area can be obtained even after the heat treatment in FIG. The inventors speculate as follows. That is, in the production method of the present invention, the nanoparticles were agglomerated by degreasing the colloidal solution in which the nanoparticles were uniformly dispersed in a state of an aggregate having a relatively small particle diameter, and heat-treating at a specific temperature condition. It is inferred that a composite metal oxide porous body is formed, and voids between the nanoparticles form the mesopores. Further, it is presumed that macropores are formed in the composite metal oxide porous body by removing the polymer dispersant when the colloidal solution is degreased. The composite metal oxide porous body contains a predetermined amount of alumina having excellent heat resistance, and the alumina has high crystallinity and a stable secondary aggregate structure. Even if it is applied, the macropores are not easily destroyed, and the grain barrier growth of ceria and zirconia is suppressed by the diffusion barrier function of highly finely dispersed alumina, so that a relatively large total pore volume and specific surface area are obtained. Presumed to be obtained.

また、このような複合金属酸化物多孔体を担体として備える排ガス浄化用触媒が、高温に曝された後においても優れたOSC能を示す理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明にかかる複合金属酸化物多孔体においては、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアの高い相互微分散度が確保されている。これは、高温での熱処理時において、高い相互微分散度で配置された粒子の一方が他方の拡散障壁として有効に機能していることを意味しており、互いの粒子の粒成長が効果的に抑制されるためと推察される。このため、本発明にかかる複合金属酸化物多孔体においては、高温での熱処理後であっても、セリア及びジルコニアの表面積が十分に確保されていると推察される。通常、OSC能を有効に発現させるために、セリア・ジルコニア等のOSC能を有する複合金属酸化物にPd、Pt等の貴金属を担持させる。そして、OSC能は、OSC能を有する複合金属酸化物と貴金属との接触界面、すなわち、OSC活性点が多いほど、より有効に発される。本発明の排ガス浄化用触媒においては、上述したような高温での熱処理後もセリア及びジルコニアの表面積が十分に確保される担体に貴金属が担持されているため、高温に曝された場合でもセリア及びジルコニアと貴金属との接触面積が十分に確保されており、また、高温での熱処理時において互いの粒子の粒成長が効果的に抑制される担体に貴金属が担持されているため、高温に曝されても貴金属自体の粒成長も抑制されると推察される。このため、本発明の排ガス浄化用触媒においては、高温に曝された場合であっても、熱劣化が起こりにくく、十分な量のOSC活性点が存在し、優れたOSC能を示すと推察される。また、本発明にかかる複合金属酸化物多孔体においては、高温での熱処理後の合計細孔容量(特に、マクロ細孔の合計細孔容量)が比較的大きいため、高温に曝された後の前記排ガス浄化用触媒においては、担体内部へのガスの拡散性が十分に確保され、担体内部の活性点に多くの反応ガスが容易に到達し、優れたOSC能が得られたと推察される。さらに、本発明にかかる複合金属酸化物多孔体が、高温での熱処理後の比表面積が比較的大きいものであることも、高温に曝された後の前記排ガス浄化用触媒が優れたOSC能を示す要因であると推察される。   Further, although the reason why the exhaust gas purifying catalyst including such a composite metal oxide porous body as a support exhibits excellent OSC ability even after being exposed to high temperature is not necessarily clear, the present inventors have I guess so. That is, in the composite metal oxide porous body according to the present invention, a high degree of mutual fine dispersion of alumina, ceria and zirconia is ensured even after heat treatment at high temperature. This means that during heat treatment at a high temperature, one of the particles arranged with high mutual fine dispersion functions effectively as the other diffusion barrier, and the grain growth of each other is effective. This is presumed to be suppressed. For this reason, in the composite metal oxide porous body according to the present invention, it is speculated that the surface areas of ceria and zirconia are sufficiently secured even after heat treatment at high temperature. Usually, in order to effectively express the OSC ability, a noble metal such as Pd and Pt is supported on a composite metal oxide having an OSC ability such as ceria and zirconia. The OSC ability is more effectively emitted as the contact interface between the composite metal oxide having the OSC ability and the noble metal, that is, the OSC active point increases. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, noble metals are supported on a carrier that sufficiently secures the surface area of ceria and zirconia even after heat treatment at a high temperature as described above. The contact area between the zirconia and the noble metal is sufficiently secured, and the noble metal is supported on a carrier that effectively suppresses the grain growth of each other particles at the time of heat treatment at a high temperature. However, it is presumed that the grain growth of the noble metal itself is also suppressed. For this reason, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, even when exposed to high temperatures, thermal degradation is unlikely to occur, a sufficient amount of OSC active sites exist, and it is estimated that excellent OSC performance is exhibited. The Moreover, in the composite metal oxide porous body according to the present invention, the total pore volume after heat treatment at a high temperature (particularly, the total pore volume of macropores) is relatively large. In the exhaust gas-purifying catalyst, it is presumed that gas diffusibility inside the carrier is sufficiently secured, a large amount of reaction gas easily reaches the active point inside the carrier, and excellent OSC ability is obtained. Furthermore, the composite metal oxide porous body according to the present invention has a relatively large specific surface area after heat treatment at a high temperature. This indicates that the exhaust gas purifying catalyst after being exposed to a high temperature has an excellent OSC ability. It is inferred that this is a factor.

本発明によれば、高温に曝された場合でも優れた酸素吸蔵能(OSC能)を示す触媒を得ることが可能な排ガス浄化用触媒担体及びその製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst carrier capable of obtaining a catalyst exhibiting an excellent oxygen storage capacity (OSC capacity) even when exposed to high temperatures, and a method for producing the same.

本発明に用いられるコロイド溶液の製造装置の好適な一実施形態を示す模式縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the manufacturing apparatus of the colloidal solution used for this invention. 図1に示すホモジナイザー10の先端部(攪拌部)を示す拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a tip portion (stirring portion) of the homogenizer 10 shown in FIG. 1. 図1に示す内側ステータ13の側面図である。It is a side view of the inner side stator 13 shown in FIG. 図1に示す内側ステータ13の横断面図である。It is a cross-sectional view of the inner stator 13 shown in FIG. 実施例3で得られた複合金属酸化物多孔体の高温での熱処理後の状態を示す走査透過型電子顕微鏡写真である。It is a scanning transmission electron micrograph which shows the state after heat processing at the high temperature of the composite metal oxide porous body obtained in Example 3.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の排ガス浄化用触媒担体について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒担体は、アルミナを5〜30質量%、セリアを25〜39質量%、ジルコニアを33〜51質量%含有する複合金属酸化物多孔体からなるものである。アルミナの含有率が前記下限未満になると、アルミナの拡散障壁としての機能が小さくなるため、高温に曝された排ガス浄化用触媒は、細孔容量や比表面積が減少してOSC能が低下する。他方、アルミナの含有率が前記上限を超えると、セリアの含有率が減少するため、触媒のOSC能が低下するとともに、ジルコニアの含有率も減少するため、触媒の耐熱性も低下し、高温に曝された触媒のOSC能が更に低下する。また、セリアの含有率が前記下限未満になると、触媒のOSC能が低下する。他方、セリアの含有率が前記上限を超えると、ジルコニアの含有率が減少するため、触媒の耐熱性が低下し、高温に曝された触媒のOSC能が低下する。また、アルミナの含有率も減少するため、アルミナの拡散障壁としての機能が小さくなり、高温に曝された排ガス浄化用触媒は、細孔容量や比表面積が減少してOSC能が更に低下する。さらに、ジルコニアの含有率が前記下限未満になると、触媒の耐熱性が低下し、高温に曝された触媒のOSC能が低下する。他方、前記上限を超えると、セリアの含有率が減少するため、触媒のOSC能が低下するとともに、アルミナの含有率が減少するため、アルミナの拡散障壁としての機能が小さくなり、高温に曝された排ガス浄化用触媒は、細孔容量や比表面積が減少してOSC能が低下する。   First, the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention will be described. The exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention is composed of a composite metal oxide porous body containing 5 to 30% by mass of alumina, 25 to 39% by mass of ceria, and 33 to 51% by mass of zirconia. When the content of alumina is less than the lower limit, the function of alumina as a diffusion barrier is reduced, and therefore, the exhaust gas purifying catalyst exposed to high temperature has a reduced pore volume and specific surface area, resulting in decreased OSC ability. On the other hand, if the content of alumina exceeds the upper limit, the content of ceria decreases, so the OSC ability of the catalyst decreases and the content of zirconia also decreases. The OSC ability of the exposed catalyst is further reduced. On the other hand, when the ceria content is less than the lower limit, the OSC ability of the catalyst decreases. On the other hand, when the ceria content exceeds the upper limit, the zirconia content decreases, so that the heat resistance of the catalyst decreases, and the OSC ability of the catalyst exposed to high temperatures decreases. Further, since the content of alumina is also reduced, the function of alumina as a diffusion barrier is reduced, and the exhaust gas purifying catalyst exposed to high temperature is further reduced in pore capacity and specific surface area to further lower the OSC ability. Furthermore, when the content of zirconia is less than the lower limit, the heat resistance of the catalyst is lowered, and the OSC ability of the catalyst exposed to a high temperature is lowered. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the ceria content decreases, the OSC ability of the catalyst decreases, and the alumina content decreases, so the function of alumina as a diffusion barrier is reduced and exposed to high temperatures. The exhaust gas purifying catalyst has a reduced pore volume and specific surface area, and the OSC ability is lowered.

また、このような複合金属酸化物多孔体においては、セリアとジルコニアが固溶体を形成していることが好ましい。すなわち、本発明にかかる複合金属酸化物多孔体としては、アルミナ粒子とジルコニア固溶セリア粒子(CZ粒子)とを含有するものが好ましい。これにより、触媒の耐熱性が向上する傾向にある。   Moreover, in such a composite metal oxide porous body, it is preferable that ceria and zirconia form a solid solution. That is, the composite metal oxide porous body according to the present invention preferably contains alumina particles and zirconia solid solution ceria particles (CZ particles). This tends to improve the heat resistance of the catalyst.

さらに、前記複合金属酸化物多孔体には、触媒の耐熱性が向上するという観点から、セリウム以外の希土類元素(La、Pr、Y、Sc等)の酸化物及びアルカリ土類金属(Sr、Ca、Ba等)の酸化物からなる群から選択される少なくとも一種の金属酸化物を更に含有していることが好ましく、触媒の酸素ストレージ能と耐熱性が更に向上するという観点から、イットリア(Y)及びランタナ(La)のうちの少なくとも一種を更に含有することがより好ましく、イットリア(Y)を更に含有することが特に好ましい。このような金属酸化物の含有率は、その効果が得られるように適宜設定される。 Furthermore, from the viewpoint of improving the heat resistance of the catalyst, the composite metal oxide porous body includes oxides of rare earth elements (La, Pr, Y, Sc, etc.) other than cerium and alkaline earth metals (Sr, Ca). , Ba, etc.) is preferably further contained at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides. From the viewpoint of further improving the oxygen storage capacity and heat resistance of the catalyst, yttria (Y 2 O 3) and lanthana (it is more preferable to contain at least one of La 2 O 3), further it is particularly preferably contained yttria (Y 2 O 3). The content of such a metal oxide is appropriately set so that the effect is obtained.

本発明の排ガス浄化用触媒担体は、空気中、1100℃で5時間焼成した後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互分散度(すなわち、相互に微細且つ均一に分散した状態)で配置されている複合金属酸化物多孔体からなるものである。具体的には、前記条件で高温での熱処理を施した複合金属酸化物多孔体は、球面収差補正装置付き走査透過型電子顕微鏡を用いて行なったエネルギー分散型X線分析により求めた、100個の微小領域(1個の微小領域は縦300nm×横330nm)についてのアルミニウム元素、セリウム元素及びジルコニウム元素の含有率(単位:at%)の標準偏差が全て18.5以下(好ましくは、15以下)であるという条件を満たすものである。このように、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互分散度で配置されている複合金属酸化物多孔体を担体として用いることによって、排ガス浄化用触媒は、高温に長時間曝された場合(例えば、1100℃で5時間の耐久試験後)でも優れたOSC能を示す。このような触媒のOSC能がより向上するという観点から、前記条件で高温での熱処理を施した複合金属酸化物多孔体は、セリウム元素及びジルコニウム元素の含有率(単位:at%)の標準偏差が全て10以下であるという条件を満たすものであることが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention, alumina, ceria and zirconia are arranged with a high degree of mutual dispersion (that is, in a state of being finely and uniformly dispersed with each other) even after calcination in air at 1100 ° C. for 5 hours. It is made of a composite metal oxide porous body. Specifically, 100 composite metal oxide porous bodies subjected to heat treatment at high temperature under the above conditions were obtained by energy dispersive X-ray analysis performed using a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration corrector. Standard deviations of aluminum element content, cerium element content, and zirconium element content (unit: at%) for each micro area (one micro area is 300 nm in length × 330 nm in width) are all 18.5 or less (preferably, 15 or less ). As described above, the exhaust gas purifying catalyst is exposed to a high temperature for a long time by using the composite metal oxide porous body in which alumina, ceria and zirconia are arranged with a high degree of mutual dispersion even after heat treatment at a high temperature. When it is used (for example, after an endurance test at 1100 ° C. for 5 hours), it exhibits excellent OSC ability. From the viewpoint of further improving the OSC ability of such a catalyst, the composite metal oxide porous body subjected to the heat treatment under the above-described conditions is a standard deviation in the content (unit: at%) of the cerium element and the zirconium element. Are preferably those satisfying the condition that all are 10 or less.

なお、このような標準偏差は、具体的には以下の方法により求められる。すなわち、先ず、球面収差補正装置付き走査透過型電子顕微鏡(例えば、(株)日立ハイテクノロジーズ製Cs−STEM、商品名「HD2700」)に装着したエネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いて、高温での熱処理後の複合金属酸化物多孔体粉末の元素分析を行い、所定の倍率の分析視野(縦100ピクセル×横128ピクセル)においてEDXマッピングを行う。なお、前記倍率は、分析視野を100個の微小領域に分割(縦10分割×横10分割)した場合に、1個の微小領域の大きさが縦300nm×横330nmとなるように設定する。また、EDXの分析スポット領域が前記分析視野の1ピクセルより小さい場合には、得られるEDXマッピングデータを1ピクセルごとに平均化する。次に、1微小領域ごとにEDXマッピングデータを平均化して各金属元素の含有率を算出し、100個の微小領域についての各金属元素の含有率の標準偏差を算出する。この金属元素の含有率の標準偏差が小さいほど、各金属酸化物が相互により微細且つ均一に分散した状態で配置されていることを示している。   Such a standard deviation is specifically obtained by the following method. That is, first, an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) attached to a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration correction device (for example, Cs-STEM manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, trade name “HD2700”) is used. Then, elemental analysis of the composite metal oxide porous powder after heat treatment at high temperature is performed, and EDX mapping is performed in an analysis field of view at a predetermined magnification (vertical 100 pixels × horizontal 128 pixels). The magnification is set so that when the analysis field of view is divided into 100 minute regions (vertical 10 divisions × horizontal 10 divisions), the size of one minute region is 300 nm vertical by 330 nm horizontal. Further, when the analysis spot area of EDX is smaller than one pixel of the analysis visual field, the obtained EDX mapping data is averaged for each pixel. Next, the EDX mapping data is averaged for each minute region to calculate the content of each metal element, and the standard deviation of the content of each metal element for 100 minute regions is calculated. It shows that the smaller the standard deviation of the metal element content, the finer and more uniformly dispersed each metal oxide is.

また、前記条件で高温での熱処理を施した複合金属酸化物多孔体においては、窒素吸着法により測定した1nm〜0.1μmの範囲内の細孔直径を有する細孔(メソ細孔)の合計細孔容量が0.1cm/g以上(より好ましくは、0.2cm/g以上)であることが好ましく、水銀圧入法により測定した0.1μm〜10μmの範囲内の細孔直径を有する細孔(マクロ細孔)の合計細孔容量が0.1cm/g以上(より好ましくは、0.3cm/g以上)であることが好ましい。前記合計細孔容量(特に、マクロ細孔の合計細孔容量)が前記下限未満になると、高温に曝された触媒においては、担体内部へのガスの拡散性が低下し、OSC能が低下する傾向にある。また、前記合計細孔容量の上限については特に制限はないが、合計細孔量が大きい複合金属酸化物多孔体は、嵩高く、フルサイズハニカム基材にコートしにくいという観点から、メソ細孔の合計細孔容量としては2cm/g以下が好ましく、マクロ細孔の合計細孔容量としては3cm/g以下が好ましい。 In the composite metal oxide porous body that has been heat-treated at the high temperature under the above conditions, the total number of pores (mesopores) having a pore diameter in the range of 1 nm to 0.1 μm measured by the nitrogen adsorption method The pore volume is preferably 0.1 cm 3 / g or more (more preferably 0.2 cm 3 / g or more), and has a pore diameter in the range of 0.1 μm to 10 μm measured by mercury porosimetry. The total pore volume of the pores (macropores) is preferably 0.1 cm 3 / g or more (more preferably 0.3 cm 3 / g or more). When the total pore volume (particularly, the total pore volume of macropores) is less than the lower limit, in the catalyst exposed to a high temperature, the gas diffusibility into the support decreases and the OSC ability decreases. There is a tendency. The upper limit of the total pore volume is not particularly limited, but the composite metal oxide porous body having a large total pore volume is bulky and is difficult to coat a full-size honeycomb substrate. The total pore volume is preferably 2 cm 3 / g or less, and the total pore volume of macropores is preferably 3 cm 3 / g or less.

さらに、前記条件で高温での熱処理を施した複合金属酸化物多孔体においては、窒素吸着法により測定したBET比表面積が2m/g以上であることが好ましい。BET比表面積が前記下限未満になると、高温に曝された触媒のOSC能が低下する傾向にある。また、BET比表面積は大きい方が好ましく、上限については特に制限はないが、通常、200m/g以下である。 Furthermore, in the composite metal oxide porous body that has been heat-treated at a high temperature under the above conditions, the BET specific surface area measured by the nitrogen adsorption method is preferably 2 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is less than the lower limit, the OSC ability of the catalyst exposed to a high temperature tends to decrease. Moreover, the one where a BET specific surface area is larger is preferable, and although there is no restriction | limiting in particular about an upper limit, Usually, it is 200 m < 2 > / g or less.

なお、BET比表面積及びメソ細孔の合計細孔容量は以下の方法により求められる。すなわち、先ず、複合金属酸化物多孔体を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを所定の圧力で導入し、定容量式ガス吸着法又は重量法によりその平衡圧における窒素吸着量を求める。次に、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧における窒素吸着量を求める。得られた窒素吸着量を平衡圧に対してプロットすることにより窒素吸着等温線が得られる。次いで、得られた窒素吸着等温線からBET等温吸着式により複合金属酸化物多孔体の比表面積を求める。また、窒素吸着等温線からBJH法により細孔径分布曲線を求め、この細孔径分布曲線からメソ細孔の合計細孔容量を求める。   The BET specific surface area and the total pore volume of mesopores are determined by the following method. That is, first, the composite metal oxide porous body is cooled to a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.), nitrogen gas is introduced at a predetermined pressure, and the nitrogen adsorption amount at the equilibrium pressure is determined by a constant volume gas adsorption method or a gravimetric method. Ask for. Next, the pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased, and the nitrogen adsorption amount at each equilibrium pressure is obtained. The nitrogen adsorption isotherm can be obtained by plotting the obtained nitrogen adsorption amount against the equilibrium pressure. Next, the specific surface area of the composite metal oxide porous body is determined from the obtained nitrogen adsorption isotherm by the BET isotherm adsorption equation. Further, a pore size distribution curve is obtained from the nitrogen adsorption isotherm by the BJH method, and the total pore volume of mesopores is obtained from this pore size distribution curve.

また、マクロ細孔の合計細孔容量は水銀圧入法により求められる。すなわち、複合金属酸化物多孔体に水銀を高圧で注入し、加えた圧力と水銀の注入量との関係を求める。加えた圧力から細孔直径を算出し、水銀の注入量から細孔容積を算出し、これらをプロットして細孔径分布曲線を求め、この細孔径分布曲線からマクロ細孔の合計細孔容量を求める。   Further, the total pore volume of the macropores is determined by a mercury intrusion method. That is, mercury is injected into the composite metal oxide porous body at a high pressure, and the relationship between the applied pressure and the amount of mercury injected is determined. The pore diameter is calculated from the applied pressure, the pore volume is calculated from the amount of mercury injected, and these are plotted to obtain a pore size distribution curve. From this pore size distribution curve, the total pore volume of the macropores is calculated. Ask.

次に、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒は、前記本発明の排ガス浄化用触媒担体と、前記担体の表面に担持されている貴金属とを備えるものである。本発明の排ガス浄化用触媒は、担体が、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互微分散度で配置されており、好ましくは高温での熱処理後の合計細孔容量(特に、メソ細孔の合計細孔容量)及びBET比表面積が比較的大きい複合金属酸化物からなるものであるため、高温に曝された場合においても優れたOSC能を示す。   Next, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention and a noble metal supported on the surface of the carrier. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, alumina, ceria and zirconia are arranged with high mutual fine dispersion even after heat treatment at high temperature, and preferably the total pore volume after heat treatment at high temperature (especially , The total pore volume of the mesopores) and the composite metal oxide having a relatively large BET specific surface area, and therefore exhibits excellent OSC ability even when exposed to high temperatures.

前記貴金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、金等が挙げられる。これらの貴金属は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。中でも、得られる触媒が排ガス浄化用の触媒等として有用なものとなるという観点から白金、ロジウム、パラジウムが好ましく、パラジウムがより好ましい。貴金属の担持量としては特に制限はなく、得られる触媒の用途等に応じて適宜調整されるが、排ガス浄化用触媒担体100質量部に対して0.1〜10質量部程度であることが好ましい。   Examples of the noble metal include platinum, rhodium, palladium, osmium, iridium, and gold. These noble metals may be used alone or in combination of two or more. Among these, platinum, rhodium, and palladium are preferable and palladium is more preferable from the viewpoint that the obtained catalyst is useful as a catalyst for purifying exhaust gas. The amount of the noble metal supported is not particularly limited and is appropriately adjusted according to the use of the obtained catalyst, but is preferably about 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the exhaust gas purification catalyst carrier. .

本発明の排ガス浄化用触媒において、その形態は特に制限されず、例えば、前記触媒を粒子の形態のまま用いてもよく、或いは、前記触媒を基材に担持したハニカム形状のモノリス触媒や、前記触媒をペレット形状に成形したペレット触媒の形態等として用いてもよい。ここで用いられる基材も特に制限されず、パティキュレートフィルタ基材(DPF基材)、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等を好適に採用することができる。また、このような基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、チタン酸アルミ、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材を好適に採用することができる。さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、その効果を損なわない範囲で各種触媒に用いることが可能な他の成分(例えば、NOx吸蔵材等)が適宜担持されていてもよい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the form thereof is not particularly limited. For example, the catalyst may be used in the form of particles, or the honeycomb-shaped monolith catalyst supporting the catalyst on a base material, You may use as a form of the pellet catalyst etc. which shape | molded the catalyst in the pellet shape. The base material used here is not particularly limited, and a particulate filter base material (DPF base material), a monolithic base material, a pellet base material, a plate base material, and the like can be suitably used. The material of such a substrate is not particularly limited, but a substrate made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, mullite, or a substrate made of a metal such as stainless steel containing chromium and aluminum. Can be suitably employed. Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, other components (for example, NOx occlusion material) that can be used for various catalysts within a range not impairing the effect thereof may be appropriately supported.

次に、本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法は、アルミナ、セリア及びジルコニアを含有する複合金属酸化物多孔体からなる排ガス浄化用触媒担体の製造方法であって、
複合金属酸化物多孔体中のアルミナの含有率が5〜30質量%、セリアの含有率が25〜39質量%、ジルコニアの含有率が33〜51質量%となるように、アルミニウムイオンとセリウムイオンとジルコニウムイオンとを含有する第一の原料溶液を調製する工程と、
重量平均分子量3000〜15000の高分子分散剤を含有する第二の原料溶液を調製する工程と、
第一の原料溶液と第二の原料溶液とを1000〜200000sec−1の剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合して金属化合物のコロイド溶液を得る工程と、
前記コロイド溶液のpHを3〜5に調整する工程と、
必要に応じて、前記コロイド溶液に有機アミンを添加してゲル化処理を施し、金属化合物の懸濁液を得る工程と、
pH調整後のコロイド溶液又は前記金属化合物の懸濁液を脱脂し、酸化雰囲気下、700〜1050℃で熱処理して前記複合金属酸化物多孔体を得る工程と
を含むことを特徴とする方法である。この方法によれば、高温での熱処理後においてもアルミナ、セリア及びジルコニアが高い相互微分散度で配置されている複合金属酸化物多孔体からなる前記本発明の排ガス浄化用触媒担体を得ることができる。
Next, a method for producing the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention will be described. The method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention is a method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier comprising a composite metal oxide porous body containing alumina, ceria and zirconia,
Aluminum ion and cerium ion so that the content of alumina in the composite metal oxide porous body is 5 to 30% by mass, the content of ceria is 25 to 39% by mass, and the content of zirconia is 33 to 51% by mass. And a step of preparing a first raw material solution containing zirconium ions,
Preparing a second raw material solution containing a polymer dispersant having a weight average molecular weight of 3000 to 15000;
A step of directly introducing the first raw material solution and the second raw material solution directly into a region having a shear rate of 1000 to 200000 sec −1 and homogeneously mixing them to obtain a metal compound colloidal solution;
Adjusting the pH of the colloidal solution to 3-5;
If necessary, adding an organic amine to the colloidal solution and subjecting it to a gelation treatment to obtain a suspension of a metal compound;
degreasing the pH-adjusted colloidal solution or the suspension of the metal compound, and heat-treating at 700 to 1050 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain the composite metal oxide porous body. is there. According to this method, it is possible to obtain the exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention comprising a porous composite metal oxide in which alumina, ceria and zirconia are arranged with a high degree of mutual fine dispersion even after heat treatment at a high temperature. it can.

また、本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法においては、第一及び第二の原料溶液のうちの少なくとも一方が、分子量40〜200の低分子分散剤をさらに含有するものであることが好ましく、より耐熱性に優れた排ガス浄化用触媒担体が得られるという観点から、前記低分子分散剤は第一の原料溶液に含まれていることがより好ましい。この低分子分散剤は原料溶液のpHを著しく変化させないものであることが必要であり、このような低分子分散剤としては、アミノカルボン酸(例えば、6−アミノカプロン酸や10−アミノデカン酸など)、そのカルボキシル基とアミノ基との分子内脱水縮合物(例えば、アミノカプロン酸ラクタム(ε−カプロラクタム)やアミノデカン酸ラクタムなどのラクタム類)が好ましく、6−アミノカプロン酸、ε−カプロラクタムがより好ましい。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrier of the present invention, it is preferable that at least one of the first and second raw material solutions further contains a low molecular dispersant having a molecular weight of 40 to 200. From the viewpoint of obtaining an exhaust gas purifying catalyst carrier with better heat resistance, it is more preferable that the low molecular weight dispersant is contained in the first raw material solution. The low molecular dispersant must be one that does not significantly change the pH of the raw material solution. Examples of such low molecular dispersants include aminocarboxylic acids (for example, 6-aminocaproic acid and 10-aminodecanoic acid). In addition, intramolecular dehydration condensates (for example, lactams such as aminocaproic acid lactam (ε-caprolactam) and aminodecanoic acid lactam) are preferable, and 6-aminocaproic acid and ε-caprolactam are more preferable.

(第一の原料溶液調製工程)
前記アルミニウムイオンとセリウムイオンとジルコニウムイオンとを含有する第一の原料溶液は、アルミニウム化合物と、セリウム化合物と、ジルコニウム化合物と、必要に応じて他の金属化合物と、さらに必要に応じて前記低分子分散剤とを、溶媒に溶解させることにより得られる。
(First raw material solution preparation process)
The first raw material solution containing the aluminum ion, the cerium ion, and the zirconium ion includes an aluminum compound, a cerium compound, a zirconium compound, another metal compound as necessary, and the low molecular weight as necessary. It can be obtained by dissolving the dispersant in a solvent.

このようなアルミニウム化合物、セリウム化合物、ジルコニウム化合物、他の金属化合物としては、それらの金属の塩(酢酸塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、亜硫酸塩、無機錯塩等)が好適に用いられ、中でも、副生成物としてHCl等の腐食性溶液を生成しない、また排ガス浄化用触媒担体として使用した場合に性能劣化成分となる硫黄を含まない、という観点から酢酸塩又は硝酸塩が特に好ましい。   As such aluminum compounds, cerium compounds, zirconium compounds, and other metal compounds, salts of these metals (acetates, nitrates, chlorides, sulfates, sulfites, inorganic complex salts, etc.) are preferably used. From the viewpoint of not producing a corrosive solution such as HCl as a by-product and not containing sulfur as a performance deterioration component when used as a catalyst support for exhaust gas purification, acetate or nitrate is particularly preferable.

また、第一の原料溶液に用いられる溶媒としては、水、水溶性有機溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、アセトニトリル等)、水と前記水溶性有機溶媒との混合溶媒等が挙げられる。   Examples of the solvent used for the first raw material solution include water, a water-soluble organic solvent (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, acetonitrile, etc.), a mixed solvent of water and the water-soluble organic solvent, and the like. Can be mentioned.

第一の原料溶液中のアルミニウム化合物、セリウム化合物、ジルコニウム化合物、他の金属化合物の各濃度は、得られる複合金属酸化物多孔体中のアルミナ、セリア、ジルコニア、他の金属酸化物の含有率が所定の値となるように適宜調整する。   Each concentration of aluminum compound, cerium compound, zirconium compound, and other metal compounds in the first raw material solution is such that the content of alumina, ceria, zirconia, and other metal oxides in the obtained composite metal oxide porous body is It adjusts suitably so that it may become a predetermined value.

また、第一の原料溶液の陽イオン濃度としては0.005〜1.0mol/Lが好ましく、0.005〜0.5mol/Lがより好ましく、0.01〜0.3mol/Lがさらに好ましい。陽イオン濃度が前記範囲にあると金属化合物結晶子は径が小さく均一な凝集体の状態で液中で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、陽イオン濃度が前記下限未満になると金属化合物の結晶子の収率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えるとコロイド溶液中の金属化合物の結晶子及び/又はその凝集体(以下、場合により金属化合物微粒子という)間の距離が高分子分散剤の会合サイズよりも短くなるため、高分子分散剤の吸着による立体障害斥力が効果的に作用せず、結晶子や凝集体同士がさらに凝集する傾向にある。   The cation concentration of the first raw material solution is preferably 0.005 to 1.0 mol / L, more preferably 0.005 to 0.5 mol / L, and still more preferably 0.01 to 0.3 mol / L. . When the cation concentration is in the above range, the metal compound crystallites are dispersed in the liquid in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the cation concentration is less than the lower limit, the yield of the crystallites of the metal compound tends to decrease. In some cases, the distance between the metal compound fine particles) is shorter than the association size of the polymer dispersant, so that the steric hindrance repulsion due to the adsorption of the polymer dispersant does not act effectively, and crystallites and aggregates are Further, it tends to aggregate.

さらに、第一の原料溶液が前記低分子分散剤を含むものである場合、前記低分子分散剤の濃度としては、第一の原料溶液の陽イオン濃度の0.1〜0.5倍のモル濃度が好ましい。低分子分散剤の濃度が前記下限未満になると、低分子分散剤がコロイド粒子表面を覆いきれず、保護剤としての働きが不十分となり、コロイド粒子同士が凝集しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、脱脂処理時に粘稠なタール状物質が多く生成し、得られる複合金属酸化物多孔体の比表面積が低下する傾向にある。   Furthermore, when the first raw material solution contains the low molecular dispersant, the concentration of the low molecular dispersant is a molar concentration of 0.1 to 0.5 times the cation concentration of the first raw material solution. preferable. When the concentration of the low molecular dispersant is less than the lower limit, the low molecular dispersant cannot cover the surface of the colloidal particles, the function as a protective agent becomes insufficient, and the colloidal particles tend to aggregate with each other. When the upper limit is exceeded, a large amount of viscous tar-like substance is generated during the degreasing treatment, and the specific surface area of the resulting composite metal oxide porous body tends to decrease.

(第二の原料溶液調製工程)
前記高分子分散剤を含有する第二の原料溶液は、高分子分散剤と、必要に応じてpH調整剤と、さらに必要に応じて前記低分子分散剤とを、溶媒に溶解させることにより得られる。前記高分子分散剤としては、ポリアルキレンイミン、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールが好ましく、液中で高い分散性能を発揮できるという観点から、ポリアルキレンイミン、ポリエチレングリコール及びポリアクリル酸がより好ましく、所定のpH条件で得られるコロイド溶液が保存安定性に特に優れているという観点から、ポリアルキレンイミン及びポリエチレングリコールが特に好ましい。
(Second raw material solution preparation step)
The second raw material solution containing the polymer dispersant is obtained by dissolving the polymer dispersant, the pH adjuster as necessary, and the low molecular dispersant as needed. It is done. As the polymer dispersant, polyalkyleneimine, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, and polyethylene glycol are preferable, and polyalkyleneimine, polyethylene glycol, and polyacrylic acid are more preferable from the viewpoint that high dispersion performance can be exhibited in the liquid. Polyalkyleneimine and polyethylene glycol are particularly preferred from the viewpoint that the colloidal solution obtained under a predetermined pH condition is particularly excellent in storage stability.

高分子分散剤の重量平均分子量は3000〜15000であることが好ましく、8000〜12000であることがより好ましい。高分子分散剤の重量平均分子量が前記範囲にあると金属化合物結晶子は径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、高分子分散剤の重量平均分子量が前記下限未満になると高分子分散剤が金属化合物微粒子に吸着しても立体障害による斥力が十分に発現せず、金属化合物微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えると高分子分散剤が架橋構造を形成し、大きな凝集体が形成する傾向にある。なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)(装置名:分子量分布測定システム(島津製作所社製)、溶媒:THF、カラム:GPC−80M、温度:40℃、速度:1ml/min)により測定され、標準物質(商品名:shodex STANDARD、昭和電工社製)で換算した値である。   The weight average molecular weight of the polymer dispersant is preferably 3000 to 15000, and more preferably 8000 to 12000. When the weight average molecular weight of the polymer dispersant is in the above range, the metal compound crystallites are dispersed in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polymer dispersant is less than the lower limit, even if the polymer dispersant is adsorbed to the metal compound fine particles, repulsion due to steric hindrance is not sufficiently expressed, and the metal compound fine particles tend to aggregate, On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the polymer dispersant tends to form a crosslinked structure and form a large aggregate. The weight average molecular weight is gel permeation chromatography (GPC) (device name: molecular weight distribution measurement system (manufactured by Shimadzu Corporation), solvent: THF, column: GPC-80M, temperature: 40 ° C., speed: 1 ml / min) It is a value converted by a standard substance (trade name: shodex STANDARD, manufactured by Showa Denko KK).

第二の原料溶液中の高分子分散剤の濃度は、得られるコロイド溶液における高分子分散剤の含有量が前記金属化合物の結晶子の単位表面積に対して5〜35mg/m(より好ましくは、5〜15mg/m)となるように調整することが好ましい。コロイド溶液中の高分子分散剤の含有量が前記範囲になると、金属化合物結晶子は径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、コロイド溶液中の高分子分散剤の含有量が前記下限未満になると、金属化合物微粒子の表面を高分子分散剤が十分に被覆することができず、金属化合物微粒子が凝集してより大きな凝集体が形成される傾向にあり、他方、前記上限を超えると、コロイド溶液中に遊離の高分子分散剤が多く存在するため、高分子分散剤の架橋反応が著しく進行し、粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。 The concentration of the polymer dispersant in the second raw material solution is such that the content of the polymer dispersant in the obtained colloid solution is 5 to 35 mg / m 2 (more preferably, relative to the unit surface area of the crystallite of the metal compound). 5 to 15 mg / m 2 ). When the content of the polymer dispersant in the colloidal solution falls within the above range, the metal compound crystallites are dispersed in a state of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the content of the polymer dispersant in the colloidal solution is less than the lower limit, the surface of the metal compound fine particles cannot be sufficiently covered with the polymer dispersant, and the metal compound fine particles are aggregated to cause larger aggregation. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, a large amount of free polymer dispersant is present in the colloidal solution, so that the crosslinking reaction of the polymer dispersant proceeds remarkably and the aggregate having a large particle size is formed. There is a tendency for aggregates to form.

また、第二の原料溶液に用いられるpH調整剤としては、アニモニア水、有機アミン(例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン)などの塩基、酢酸、硝酸などの酸、アンモニウム塩(例えば、酢酸アンモニウム、硝酸アンモニウム)、過酸化水素水などが挙げられる。この第二の原料溶液中のpH調整剤の濃度は、得られるコロイド溶液のpHが3〜5となるように、適宜調整する。   In addition, as a pH adjuster used in the second raw material solution, animonia water, bases such as organic amines (eg, ethylenediamine, hexamethylenediamine), acids such as acetic acid and nitric acid, ammonium salts (eg, ammonium acetate, ammonium nitrate) ), Hydrogen peroxide solution and the like. The concentration of the pH adjusting agent in the second raw material solution is appropriately adjusted so that the pH of the resulting colloidal solution is 3-5.

さらに、第二の原料溶液が前記低分子分散剤を含むものである場合、前記低分子分散剤の含有量としては、第一の原料溶液中の陽イオンの含有量の0.1〜0.5倍のモル量が好ましい。低分子分散剤の含有量が前記下限未満になると、低分子分散剤がコロイド粒子表面を覆いきれず、保護剤としての働きが不十分となり、コロイド粒子同士が凝集しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、脱脂処理時に粘稠なタール状物質が多く生成し、得られる複合金属酸化物多孔体の比表面積が低下する傾向にある。   Furthermore, when the second raw material solution contains the low molecular dispersant, the content of the low molecular dispersant is 0.1 to 0.5 times the cation content in the first raw material solution. Is preferred. When the content of the low molecular dispersant is less than the lower limit, the low molecular dispersant cannot cover the surface of the colloidal particles, the function as a protective agent becomes insufficient, and the colloidal particles tend to aggregate together, When the upper limit is exceeded, a lot of viscous tar-like substances are generated during the degreasing treatment, and the specific surface area of the resulting composite metal oxide porous body tends to decrease.

第二の原料溶液に用いられる溶媒としては、水、水溶性有機溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、アセトニトリル等)、水と前記水溶性有機溶媒との混合溶媒等が挙げられる。   Examples of the solvent used for the second raw material solution include water, a water-soluble organic solvent (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, acetonitrile, etc.), a mixed solvent of water and the water-soluble organic solvent, and the like. .

(コロイド溶液調製工程)
コロイド溶液を得る工程においては、1000〜200000sec−1の剪断速度となっている領域に、第一の原料溶液及び第二の原料溶液が独立に直接導入され、均質に混合される。このように均質混合することにより、水等の金属化合物結晶子が凝集し易い溶媒においても、金属化合物結晶子を径がより小さく均一な凝集体の状態で液中で分散させることが可能となる。
(Colloid solution preparation process)
In the step of obtaining the colloidal solution, the first raw material solution and the second raw material solution are directly and independently introduced into a region having a shear rate of 1000 to 200,000 sec −1 and mixed homogeneously. Such homogeneous mixing makes it possible to disperse metal compound crystallites in a liquid in a state of uniform aggregates having a smaller diameter even in a solvent in which metal compound crystallites such as water easily aggregate. .

このような混合方法に用いられる装置としては、例えば、図1に示すものが挙げられる。以下、図面を参照しながら、本発明に好適な装置ついて詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As an apparatus used for such a mixing method, for example, the apparatus shown in FIG. Hereinafter, an apparatus suitable for the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

図1に示す製造装置は、攪拌装置としてホモジナイザー10を備えており、ホモジナイザー10の先端部(攪拌部)が反応容器20内に配置されている。ホモジナイザー10の先端部は、図2に示すように、凹型のローター11と、ローター11の外周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凹型の外側ステータ12と、ローター11の内周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凸型の内側ステータ13とを備えている。さらに、ローター11は、回転シャフト14を介してモーター15に接続されており、回転することが可能な構造となっている。   The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a homogenizer 10 as a stirring device, and a front end portion (stirring portion) of the homogenizer 10 is disposed in the reaction vessel 20. As shown in FIG. 2, the front end of the homogenizer 10 includes a concave outer stator 12 disposed so that a predetermined gap region is formed between the concave rotor 11 and the outer periphery of the rotor 11, and the rotor. 11 and a convex inner stator 13 arranged so that a predetermined gap region is formed between the inner periphery of the inner stator 11 and the inner periphery. Further, the rotor 11 is connected to a motor 15 via a rotating shaft 14 and has a structure capable of rotating.

そして、図1に示す製造装置においては、複数のノズル、すなわち、原料溶液Aを導入するためのノズル16Aと原料溶液Bを導入するためのノズル16Bとが、それぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられている。また、ノズル16Aには流路17Aを介して原料溶液Aの供給装置(図示せず)が、ノズル16Bには流路17Bを介して原料溶液Bの供給装置(図示せず)がそれぞれ接続されており、ローター11と内側ステータ13との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能な構造となっている。   In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a plurality of nozzles, that is, a nozzle 16 </ b> A for introducing the raw material solution A and a nozzle 16 </ b> B for introducing the raw material solution B are opposed to the rotor 11 in the inner stator 13. It is provided on each surface. Further, a supply device (not shown) for the raw material solution A is connected to the nozzle 16A via a flow path 17A, and a supply device (not shown) for the raw material solution B is connected to the nozzle 16B via a flow path 17B. The raw material solution A and the raw material solution B can be directly and independently introduced into the region between the rotor 11 and the inner stator 13.

さらに、図1に示す製造装置においては、図3及び図4に示すように、ノズル16A及びノズル16Bが、内側ステータ13におけるローター11に対向する面において、ローター11の回転軸Xに対して直交する所定の面Yの外周方向に交互に設けられている。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11 on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13. The predetermined surfaces Y are alternately provided in the outer peripheral direction.

なお、図3及び図4においては、ノズル16A及びノズル16Bがそれぞれ12個ずつ設けられているが(24孔タイプ)、ノズル16A及びノズル16Bの数は特に限定されるものではない。従って、ノズル16A及びノズル16Bがそれぞれ1個ずつ設けられていればよいが(2孔タイプ)、原料溶液A及び原料溶液Bが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間をより短縮できるという観点から、ノズル16A及びノズル16Bの数はそれぞれ10個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましい。一方、ノズル16A及びノズル16Bのそれぞれの数の上限は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、交互に配置されたノズル16A及びノズル16Bの開口部の直径が0.1mm程度以上の寸法を取り得るようにすることが好ましい。このようにノズルの開口部の直径は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、0.1〜1mm程度であることが好ましい。   3 and 4, 12 nozzles 16A and 12 nozzles 16B are provided (24-hole type), but the number of nozzles 16A and nozzles 16B is not particularly limited. Accordingly, it is only necessary to provide one nozzle 16A and one nozzle 16B (two-hole type), but the time from when the raw material solution A and the raw material solution B are introduced into the region until homogeneous mixing is further reduced. From the viewpoint of being able to do so, the number of nozzles 16A and 16B is preferably 10 or more, and more preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit of the number of each of the nozzles 16A and 16B is not particularly limited and varies depending on the size of the device, but from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging, the alternately arranged nozzles 16A. It is preferable that the diameter of the opening of the nozzle 16B can take a dimension of about 0.1 mm or more. As described above, the diameter of the opening of the nozzle is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus, but is preferably about 0.1 to 1 mm from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging. .

また、図3及び図4においては、ノズル16A及びノズル16Bが、ローター11の回転軸Xに対して直交する一つの面Yの外周方向に一列に交互に設けられているが、複数の面の外周方向に複数の列において交互に設けられていてもよい。   3 and 4, the nozzles 16 </ b> A and the nozzles 16 </ b> B are alternately provided in a row in the outer peripheral direction of one surface Y orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11. It may be provided alternately in a plurality of rows in the outer circumferential direction.

以上説明した図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液A及び原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1及び図2においてはローター11の内周と内側ステータ13の外周との間の領域において、剪断速度が1000〜200000sec−1となるように設定され、2000〜100000sec−1となるように設定されることがより好ましい。この領域の剪断速度が前記下限未満になると、金属化合物結晶子の凝集と複数の結晶子に高分子分散剤が吸着した構造が破壊されず、より大きな凝集体が残存するようになる。他方、この領域の剪断速度が前記上限を超えると、高分子分散剤が破壊されて、前記金属化合物微粒子に十分な斥力を付与することができず、より大きな凝集体が形成され、安定したコロイド溶液が得られない。特に、高分子分散剤としてポリアルキレンイミンを用いる場合には、原料溶液A及び原料溶液Bがそれぞれ導入される領域において、剪断速度が20000sec−1以下となるように設定されることが更に好ましく、15000sec−1以下となるように設定されることが特に好ましい。 In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 described above, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the inner periphery of the rotor 11 and the inner stator 13 in FIGS. in the region between the outer periphery of, is set to a shear rate becomes 1000~200000Sec -1, and more preferably is set so that 2000~100000sec -1. When the shear rate in this region is less than the lower limit, the aggregation of the metal compound crystallites and the structure in which the polymer dispersant is adsorbed on the plurality of crystallites are not destroyed, and larger aggregates remain. On the other hand, when the shear rate in this region exceeds the above upper limit, the polymer dispersant is destroyed, and sufficient repulsive force cannot be applied to the metal compound fine particles, and a larger aggregate is formed and a stable colloid. A solution cannot be obtained. In particular, when polyalkyleneimine is used as the polymer dispersant, it is more preferable that the shear rate is set to 20000 sec −1 or less in each region where the raw material solution A and the raw material solution B are introduced. It is particularly preferable to set it to be 15000 sec −1 or less.

このような剪断速度を達成するための条件としては、ローターの回転速度及びローターとステータとの間のギャップの大きさが影響するため、前記領域の剪断速度が前記条件を満たすようにそれらを設定する必要がある。具体的なローター11の回転速度は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、例えば、内側ステータ13の外径12.0mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップ0.2mm、及びローター11と内側ステータ13との間のギャップ0.5mm、外側ステータ12の内径18.8mmの場合には、ローター11の回転速度を好ましくは2000〜20000rpm、より好ましくは3000〜15000rpmに設定することによって前記剪断速度を達成することが可能となる。また、内側ステータ13とローター11との間のギャップを0.2mmにすれば、ローター11の最大回転速度を好ましくは8387rpm、より好ましくは6291rpmまで下げることができる。   Conditions for achieving such a shear rate are affected by the rotational speed of the rotor and the size of the gap between the rotor and the stator. There is a need to. The specific rotation speed of the rotor 11 is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus. For example, the outer diameter of the inner stator 13 is 12.0 mm, and the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is 0. In the case of 2 mm, a gap of 0.5 mm between the rotor 11 and the inner stator 13, and an inner diameter of the outer stator 12 of 18.8 mm, the rotational speed of the rotor 11 is preferably 2000 to 20000 rpm, more preferably 3000 to 15000 rpm. By setting it, it becomes possible to achieve the shear rate. Further, if the gap between the inner stator 13 and the rotor 11 is 0.2 mm, the maximum rotational speed of the rotor 11 can be lowered to preferably 8387 rpm, more preferably 6291 rpm.

また、ローター11と内側ステータ13との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。さらに、ローター11と外側ステータ12との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。このギャップの大きさの変化に対応してローター11の回転速度を調整することにより前記範囲の剪断速度を達成することが可能となる。これらのギャップが前記下限未満になるとノズルの詰まりが発生し易くなる傾向にあり、前記上限を超えると効果的な剪断力を付与できない傾向にある。   Further, the size of the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. Further, the size of the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. By adjusting the rotational speed of the rotor 11 in response to the change in the size of the gap, it becomes possible to achieve the shear speed in the above range. If these gaps are less than the lower limit, clogging of the nozzle tends to occur, and if the gap exceeds the upper limit, effective shearing force tends not to be applied.

また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとからそれぞれ供給された原料溶液A及び原料溶液Bが、前記領域に導入されてから1msec以内(特に好ましくは0.5msec以内)に均質混合されるようにノズル16A及びノズル16Bが配置されていることが好ましい。なお、ここでいう原料溶液が前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間とは、ノズル16A(又はノズル16B)から導入された原料溶液A(又は原料溶液B)が隣接するノズル16B(又はノズル16A)の位置に到達し、ノズル16B(又はノズル16A)から導入された原料溶液B(又は原料溶液A)と混合されるまでの時間をいう。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the raw material solution A and the raw material solution B respectively supplied from the nozzle 16A and the nozzle 16B are within 1 msec (particularly preferably within 0.5 msec) after being introduced into the region. It is preferable that the nozzle 16A and the nozzle 16B are arranged so as to be homogeneously mixed. Here, the time from when the raw material solution is introduced into the region until it is homogeneously mixed is the nozzle 16B adjacent to the raw material solution A (or raw material solution B) introduced from the nozzle 16A (or nozzle 16B). (Or nozzle 16A) The time until it reaches the position of the nozzle and is mixed with the raw material solution B (or raw material solution A) introduced from the nozzle 16B (or nozzle 16A).

以上、本発明に好適に用いられる装置について説明したが、本発明においては前記原料溶液Aとして第一の原料溶液を用い、前記原料溶液Bとして第二の原料溶液を用いても、その逆であってもよい。また、本発明は、図1に示す製造装置を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられているが、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ外側ステータ12におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられていてもよい。そのように構成すれば、ローター11と外側ステータ12との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能となる。なお、その領域における剪断速度は前記条件を満たすように設定する必要がある。   As described above, the apparatus suitably used in the present invention has been described. In the present invention, the first raw material solution is used as the raw material solution A and the second raw material solution is used as the raw material solution B. There may be. Further, the present invention is not limited to the method using the manufacturing apparatus shown in FIG. For example, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively provided on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13, but the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively rotors in the outer stator 12. 11 may be provided respectively on the surface facing 11. If comprised in that way, it will become possible to introduce the raw material solution A and the raw material solution B directly into the area | region between the rotor 11 and the outer side stator 12, respectively independently. Note that the shear rate in that region needs to be set so as to satisfy the above condition.

第一の原料溶液及び第二の原料溶液における各原料溶液の送液速度は特に制限されないが、1.0〜30ml/minが好ましい。原料溶液の送液速度が前記下限未満になると金属化合物結晶子の凝集体の製造効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると金属化合物結晶子の凝集体の粒子径が大きくなる傾向にある。   The feeding speed of each raw material solution in the first raw material solution and the second raw material solution is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 30 ml / min. If the feed rate of the raw material solution is less than the lower limit, the production efficiency of the metal compound crystallite aggregate tends to decrease, whereas if the upper limit is exceeded, the particle diameter of the metal compound crystallite aggregate tends to increase. It is in.

(pH調整工程)
本発明の製造方法においては、前記コロイド溶液調製工程で得られたコロイド溶液をpH3〜5に調整する。コロイド溶液のpHが前記範囲にあると、高分子分散剤が金属化合物結晶子に吸着して、金属化合物結晶子は径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。特に、高分子分散剤としてポリアルキレンイミンを用いた場合には、ポリアルキレンイミンが解離してNH 基が形成されるため、金属化合物結晶子の負に帯電したサイト又はニュートラルなサイトに吸着しやすく、容易に分散効果が付与される。一方、pHが1以上3未満になると、アルミニウムの中和点に到達していないため、アルミナ(又は水酸化アルミニウム)の粒子が十分に核生成しない傾向にある。このようなコロイド溶液に後述する熱処理を施して得られる複合金属酸化物多孔体においては、アルミナの耐熱性が不十分となり、且つアルミナ、セリア及びジルコニアの相互微分散度が低くなる傾向にある。また、pHが1未満になると、セリア(又は水酸化セリウム)の粒子も十分に核生成しない傾向にある。このようなコロイド溶液に後述する熱処理を施して得られる複合金属酸化物多孔体においては、セリアとジルコニアが十分に固溶していない傾向にある。他方、前記上限を超えると、高分子分散剤が金属化合物結晶子に吸着しにくく、金属化合物結晶子間に十分な斥力が発現せず、金属化合物結晶子が凝集する傾向にある。特に、高分子分散剤としてポリアルキレンイミンを用いた場合には、ポリアルキレンイミンの解離度が小さく、金属化合物微粒子へのポリアルキレンイミンの吸着量が減少する傾向にある。
(PH adjustment step)
In the production method of the present invention, the colloidal solution obtained in the colloidal solution preparation step is adjusted to pH 3-5. When the pH of the colloidal solution is in the above range, the polymer dispersant is adsorbed on the metal compound crystallites, and the metal compound crystallites are dispersed in the form of uniform aggregates with a small diameter, and have excellent storage stability. A solution can be obtained. In particular, when polyalkyleneimine is used as a polymer dispersant, polyalkyleneimine dissociates and NH 3 + groups are formed, so that it adsorbs to negatively charged sites or neutral sites of metal compound crystallites. It is easy to do and the dispersion effect is easily given. On the other hand, when the pH is 1 or more and less than 3, since the neutralization point of aluminum is not reached, alumina (or aluminum hydroxide) particles tend not to be sufficiently nucleated. In the composite metal oxide porous body obtained by subjecting such a colloid solution to the heat treatment described later, the heat resistance of alumina is insufficient, and the mutual fine dispersion of alumina, ceria and zirconia tends to be low. When the pH is less than 1, ceria (or cerium hydroxide) particles also tend not to nucleate sufficiently. In a composite metal oxide porous body obtained by subjecting such a colloid solution to a heat treatment described later, ceria and zirconia tend not to be sufficiently dissolved. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the polymer dispersant is difficult to adsorb on the metal compound crystallites, and sufficient repulsive force is not expressed between the metal compound crystallites, and the metal compound crystallites tend to aggregate. In particular, when polyalkyleneimine is used as the polymer dispersant, the degree of dissociation of polyalkyleneimine is small, and the amount of polyalkyleneimine adsorbed on metal compound fine particles tends to decrease.

このpH調整は、前記コロイド溶液調製工程で得られたコロイド溶液に前記pH調整剤を添加して行なってもよいが、前記コロイド溶液調製工程で得られるコロイド溶液のpHが3〜5となるように、予め、前記第一及び第二の原料溶液のうちの少なくとも一方(より好ましくは、第二の原料溶液)に前記pH調整剤を添加しておくことが好ましい。   This pH adjustment may be performed by adding the pH adjusting agent to the colloid solution obtained in the colloid solution preparation step, but the colloid solution obtained in the colloid solution preparation step has a pH of 3 to 5. In addition, it is preferable to add the pH adjuster to at least one of the first and second raw material solutions (more preferably, the second raw material solution) in advance.

また、本発明の製造方法においては、必要に応じて、pHを3〜5に調整した前記コロイド溶液に、ポリアルキレンイミン、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールなどの高分子化合物を添加することが好ましい。このような高分子化合物はマクロ細孔を形成する際の鋳型として作用し、後述する熱処理工程で除去することによって、複合金属酸化物多孔体に多くのマクロ細孔を形成することが可能となる。   In the production method of the present invention, if necessary, a polymer compound such as polyalkyleneimine, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, or polyethylene glycol is added to the colloidal solution adjusted to pH 3 to 5. Is preferred. Such a polymer compound acts as a template for forming macropores, and can be formed in the composite metal oxide porous body by removing it in a heat treatment step described later. .

前記鋳型用高分子化合物の重量平均分子量としては、3000〜15000であることが好ましく、8000〜12000であることがより好ましい。鋳型用高分子化合物の重量平均分子量が前記下限未満になると、十分な量のマクロ細孔が形成されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、難分解性のタール状物質が形成され、凝集が進行し、十分な量の細孔が形成されない傾向にある。なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)(装置名:分子量分布測定システム(島津製作所社製)、溶媒:THF、カラム:GPC−80M、温度:40℃、速度:1ml/min)により測定され、標準物質(商品名:shodex STANDARD、昭和電工社製)で換算した値である。   The weight average molecular weight of the template polymer compound is preferably 3000 to 15000, and more preferably 8000 to 12000. When the weight average molecular weight of the polymer compound for the template is less than the lower limit, a sufficient amount of macropores tend not to be formed. On the other hand, when the upper limit is exceeded, a hardly decomposable tar-like substance is formed and agglomerated. Tend to progress and a sufficient amount of pores are not formed. The weight average molecular weight is gel permeation chromatography (GPC) (device name: molecular weight distribution measurement system (manufactured by Shimadzu Corporation), solvent: THF, column: GPC-80M, temperature: 40 ° C., speed: 1 ml / min) It is a value converted by a standard substance (trade name: shodex STANDARD, manufactured by Showa Denko KK).

また、前記鋳型用高分子化合物の添加量としては、前記コロイド溶液1Lに対して50〜250gが好ましく、100〜200gがより好ましい。鋳型用高分子化合物の添加量が前記下限未満になると、十分な量のマクロ細孔が形成されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、鋳型用高分子化合物が十分に分解されず、タール状物質が形成され、凝集が進行し、十分な量の細孔が形成されない傾向にある。   The amount of the template polymer compound added is preferably 50 to 250 g, more preferably 100 to 200 g based on 1 L of the colloidal solution. If the amount of the template polymer compound added is less than the lower limit, a sufficient amount of macropores tend not to be formed. On the other hand, if the amount exceeds the upper limit, the template polymer compound is not sufficiently decomposed and tar is added. A particulate material is formed, agglomeration proceeds, and a sufficient amount of pores tend not to be formed.

(水熱処理工程)
本発明の製造方法においては、必要に応じて、pHを3〜5に調整した前記コロイド溶液に水熱処理を施してもよい。これにより、アルミニウム化合物を十分に結晶化させることができる。この水熱処理工程における水熱処理温度は、70〜90℃の範囲であることが必要である。温度が前記下限未満では、アルミニウム化合物の結晶化が不十分となり、また、セリア/ジルコニア固溶体を形成せしめる場合に、原子の再配列が起こりにくくなる。他方、温度が前記上限を超えると、触媒担体の比表面積が小さくなり、さらに、セリアのみが単独で分離析出されてしまうため触媒の耐熱性が低下しやすくなる。また、このような水熱処理温度としては、アルミニウム化合物を析出させ、比表面積を大きくし、且つ、セリアとジルコニアとの固溶体を形成せしめる場合には、原子の再配列を促し、空孔が形成されることを抑制できるという観点から、80〜90℃であることが特に好ましい。
(Hydrothermal process)
In the production method of the present invention, hydrothermal treatment may be performed on the colloidal solution adjusted to pH 3 to 5 as necessary. Thereby, an aluminum compound can fully be crystallized. The hydrothermal treatment temperature in this hydrothermal treatment step needs to be in the range of 70 to 90 ° C. When the temperature is lower than the lower limit, the crystallization of the aluminum compound becomes insufficient, and the rearrangement of atoms hardly occurs when a ceria / zirconia solid solution is formed. On the other hand, when the temperature exceeds the above upper limit, the specific surface area of the catalyst carrier is reduced, and furthermore, only the ceria is separated and deposited alone, so that the heat resistance of the catalyst is likely to be lowered. In addition, the hydrothermal treatment temperature is such that when an aluminum compound is precipitated, the specific surface area is increased, and a solid solution of ceria and zirconia is formed, the rearrangement of atoms is promoted and voids are formed. From the viewpoint that it can be suppressed, it is particularly preferably 80 to 90 ° C.

さらに、このような水熱処理工程における水熱処理時間は、水熱処理温度に応じて適宜調整することができるが、360〜1800分の範囲であることが好ましく、1200〜1440分の範囲であることがより好ましい。水熱処理時間が前記下限未満では、複合金属酸化物多孔体前駆体の溶解や再析出の促進効果が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、水熱処理による効果が飽和状態となり、生産性が低下することになる傾向にある。   Furthermore, the hydrothermal treatment time in such a hydrothermal treatment step can be appropriately adjusted according to the hydrothermal treatment temperature, but is preferably in the range of 360 to 1800 minutes, and preferably in the range of 1200 to 1440 minutes. More preferred. If the hydrothermal treatment time is less than the lower limit, the effect of promoting the dissolution and reprecipitation of the composite metal oxide porous precursor tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the hydrothermal treatment effect becomes saturated. , Productivity tends to decline.

(ゲル化処理工程)
本発明の製造方法においては、pHを3〜5に調整した前記コロイド溶液又は水熱処理を施した前記コロイド溶液に、必要に応じて、有機アミンを添加してpHを6〜9.5に再調整し、ゲル化処理を行なってもよい。これにより、コロイド溶液中において、高分子分散剤が金属化合物結晶子の凝集体から脱離し、金属化合物結晶子の凝集体が瞬時に凝集するが、有機アミンが高分子分散剤と類似の役割を果たすため、過剰な凝集は抑制され、適度な大きさの金属化合物結晶子の凝集体を含む懸濁液を得ることができる。その際の温度や時間は特に制限されず、例えば、10〜40℃の温度で5〜60秒間程度撹拌して均一分散状態を固定化することが好ましい。また、前記有機アミンとしては、エチレンジアミン及びトリエタノールアミンなどが好ましい。
(Geling process)
In the production method of the present invention, if necessary, an organic amine is added to the colloidal solution adjusted to pH 3-5 or the colloidal solution subjected to hydrothermal treatment, and the pH is adjusted to 6-9.5 again. It may be adjusted and gelled. As a result, in the colloid solution, the polymer dispersant is detached from the aggregate of the metal compound crystallites, and the aggregate of the metal compound crystallites aggregates instantaneously, but the organic amine plays a role similar to that of the polymer dispersant. Therefore, excessive aggregation is suppressed, and a suspension containing an aggregate of metal compound crystallites having an appropriate size can be obtained. The temperature and time at that time are not particularly limited, and for example, it is preferable to fix the uniformly dispersed state by stirring at a temperature of 10 to 40 ° C. for about 5 to 60 seconds. Moreover, as said organic amine, ethylenediamine, triethanolamine, etc. are preferable.

(熱処理工程)
本発明の排ガス浄化用触媒担体の製造方法においては、pHを3〜5に調整した前記コロイド溶液又は前記ゲル化処理工程で得られた金属化合物の懸濁液に脱脂処理を施し、熱処理して前記本発明の排ガス浄化用触媒担体を得る。
(Heat treatment process)
In the method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification according to the present invention, the colloidal solution adjusted to pH 3 to 5 or the metal compound suspension obtained in the gelation treatment step is degreased and heat treated. The catalyst carrier for exhaust gas purification of the present invention is obtained.

この工程における脱脂条件としては、特に制限されないが、酸化雰囲気(例えば、空気)中において、80〜100℃で1〜10時間の条件で乾燥し、その後、200〜400℃で1〜5時間の条件で脱脂することが好ましい。このような脱脂処理を施すことによって、高分子分散剤及び鋳型用高分子化合物が除去され、前記マクロ細孔が形成される。   Although it does not restrict | limit especially as degreasing conditions in this process, In an oxidizing atmosphere (for example, air), it drys on the conditions for 1 to 10 hours at 80-100 degreeC, and is 1-5 hours after that at 200-400 degreeC. It is preferable to degrease under conditions. By performing such degreasing treatment, the polymer dispersant and the template polymer compound are removed, and the macropores are formed.

前記熱処理条件としては、酸化雰囲気(例えば、空気)中において、700〜1050℃の温度であることが必要である。温度が前記下限未満では、焼結が完結しないため、触媒使用時に焼結が進行してOSC能が著しく低下する。他方、温度が前記上限を超えると、比表面積が小さくなり、合計細孔容量が小さくなり、その結果、OSC能が低下する。また、このような熱処理温度としては、より優れたOSC能が得られる傾向にあるという観点から、800〜1050℃であることが特に好ましい。   As the heat treatment condition, it is necessary that the temperature is 700 to 1050 ° C. in an oxidizing atmosphere (for example, air). If the temperature is less than the lower limit, sintering is not completed, and thus the sintering progresses when the catalyst is used, and the OSC ability is significantly reduced. On the other hand, when the temperature exceeds the upper limit, the specific surface area is reduced, the total pore volume is reduced, and as a result, the OSC ability is lowered. Moreover, as such heat processing temperature, it is especially preferable that it is 800-1050 degreeC from a viewpoint that the more outstanding OSC capability exists in the tendency.

さらに、このような熱処理時間としては、特に制限されないが、前記温度を1〜10時間程度保持することが好ましい。この時間が前記下限未満では、脱脂処理後の金属化合物が十分に金属酸化物にならない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、高温・酸化雰囲気によりシンタリング等の性能低下を伴い易くなる傾向にある。   Furthermore, the heat treatment time is not particularly limited, but it is preferable to maintain the temperature for about 1 to 10 hours. If this time is less than the lower limit, the metal compound after the degreasing treatment tends not to be a metal oxide sufficiently. On the other hand, if the upper limit is exceeded, performance tends to be accompanied by performance degradation such as sintering due to high temperature / oxidation atmosphere. It is in.

次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、前記本発明の製造方法により得られた排ガス浄化用触媒担体の表面に貴金属を担持させる工程を含む方法である。このような貴金属を担持させる具体的な方法は特に制限されないが、例えば、貴金属の塩(硝酸塩、塩化物、酢酸塩等)又は貴金属の錯体を水、アルコール等の溶媒に溶解した溶液に前記排ガス浄化用触媒担体を浸漬し、溶媒を除去した後に焼成及び粉砕するといった方法が好適に用いられる。なお、前記貴金属を担持させる工程において、溶媒を除去する際における乾燥条件としては30〜150℃で10分以内程度が好ましく、また、焼成条件としては、酸化雰囲気(例えば、空気)中において250〜600℃で30〜180分程度が好ましい。また、所望の担持量になるまでこのような貴金属の担持工程を繰り返してもよい。   Next, the manufacturing method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present invention is a method including a step of supporting a noble metal on the surface of an exhaust gas purification catalyst carrier obtained by the production method of the present invention. A specific method for supporting such a noble metal is not particularly limited. For example, the exhaust gas is dissolved in a solution of a noble metal salt (nitrate, chloride, acetate, etc.) or a noble metal complex dissolved in a solvent such as water or alcohol. A method of immersing the purification catalyst carrier, removing the solvent, and firing and pulverizing is suitably used. In the step of supporting the noble metal, the drying condition for removing the solvent is preferably within 30 minutes at 30 to 150 ° C. The firing condition is 250 to 250 in an oxidizing atmosphere (for example, air). About 600 minutes and 30 to 180 minutes are preferable. Moreover, you may repeat such a noble metal carrying | support process until it becomes a desired carrying amount.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、硝酸アンモニウムセリウム13.75g、オキシ硝酸ジルコニル12.43g、硝酸イットリウム0.82g、硝酸アルミニウム8.78g、硝酸ランタン1.24gをイオン交換水500gに溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む第一の原料溶液を調製した。これらの添加量は陽イオン濃度0.1mol/L、Al:CeO:ZrO:Y:La=10.0:36.2:47.9:2.0:3.9(質量比)に相当する。次いで、下記式(1)に示す重量平均分子量10000のポリエチレンイミン62.5g、硝酸78gをイオン交換水360gに溶解して第二の原料溶液を調製した。
Example 1
First, 13.75 g of ammonium cerium nitrate, 12.43 g of zirconyl oxynitrate, 0.82 g of yttrium nitrate, 8.78 g of aluminum nitrate, and 1.24 g of lanthanum nitrate are dissolved in 500 g of ion-exchanged water and used as a raw material for the composite metal oxide. A first raw material solution containing ions was prepared. These added amount cation concentration 0.1mol / L, Al 2 O 3 : CeO 2: ZrO 2: Y 2 O 3: La 2 O 3 = 10.0: 36.2: 47.9: 2.0 : It corresponds to 3.9 (mass ratio). Next, 62.5 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the following formula (1) and 78 g of nitric acid were dissolved in 360 g of ion-exchanged water to prepare a second raw material solution.

次に、図1に示す製造装置(スーパーアジテーションリアクター)を用いて金属化合物のナノコロイド溶液を作製した。なお、ステータ13としてはノズル16A及びノズル16Bがそれぞれ24個ずつ設けられている48孔タイプのものを使用した。そして、図1に示すように、ホモジナイザー10の先端を100mlビーカー20の中に浸るようにセットし、ホモジナイザー10におけるローター11を3400rpmの回転速度で回転させながら、上記第一の原料溶液と第二の原料溶液とをそれぞれ12.5ml/minの供給速度でチューブポンプ(図示せず)を用いてノズル16A及びノズル16Bからローター11と内側ステータ13との間の領域に送液して混合し、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH4)を調製した。   Next, the metal compound nanocolloid solution was produced using the production apparatus (super agitation reactor) shown in FIG. The stator 13 used was a 48-hole type in which 24 nozzles 16A and 24 nozzles 16B were provided. Then, as shown in FIG. 1, the tip of the homogenizer 10 is set so as to be immersed in a 100 ml beaker 20, and the rotor 11 in the homogenizer 10 is rotated at a rotational speed of 3400 rpm while the first raw material solution and the second The raw material solution is fed to the region between the rotor 11 and the inner stator 13 from the nozzle 16A and the nozzle 16B using a tube pump (not shown) at a supply rate of 12.5 ml / min, and mixed. A transparent nanocolloid solution (pH 4) of a metal compound was prepared.

なお、ローター11の外径は18.0mm、外側ステータ12の内径は18.8mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップは0.4mmであり、それらの間の領域における剪断速度は8000sec−1であった。また、内側ステータ13の外径は11.8mm、ローター11の内径は12.2mm、ローター11と内側ステータ13との間のギャップは0.2mmであり、それらの間の領域における剪断速度は4600sec−1であった。また、第一の原料溶液と第二の原料溶液とが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.37msecであった。ここで、均質混合されるまでの時間とは、ノズル16A又はノズル16Bから吐出された原料溶液A又は原料溶液Bがローター11の回転によって隣接するノズル16B又はノズル16Aに到達するまでの時間と定義されるものである。 The outer diameter of the rotor 11 is 18.0 mm, the inner diameter of the outer stator 12 is 18.8 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is 0.4 mm, and the shear rate in the region between them is 8000 sec. -1 . The outer diameter of the inner stator 13 is 11.8 mm, the inner diameter of the rotor 11 is 12.2 mm, the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is 0.2 mm, and the shear rate in the region between them is 4600 sec. -1 . Moreover, the time from the introduction of the first raw material solution and the second raw material solution into the region until the homogeneous mixing was 0.37 msec. Here, the time until homogeneous mixing is defined as the time until the raw material solution A or the raw material solution B discharged from the nozzle 16A or the nozzle 16B reaches the adjacent nozzle 16B or the nozzle 16A by the rotation of the rotor 11. It is what is done.

得られたナノコロイド溶液に空気中、350℃で5時間の脱脂処理を施し、得られた金属化合物粉末を空気中、900℃で5時間焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。   The obtained nanocolloid solution was degreased at 350 ° C. for 5 hours in the air, and the obtained metal compound powder was fired at 900 ° C. for 5 hours in the air to obtain a composite metal oxide porous body powder.

(実施例2)
硝酸アンモニウムセリウム10.58g、オキシ硝酸ジルコニル9.51g、硝酸イットリウム0.71g、硝酸ランタン1.07g、硝酸アルミニウム15.27gをイオン交換水500gに溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む水溶液を調製した。これらの添加量は陽イオン濃度0.1mol/L、Al:CeO:ZrO:Y:La=20.0:31.9:42.2:2.0:3.9(質量比)に相当する。この水溶液を第一の原料溶液として用いたこと以外は実施例1と同様にして、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH4)を調製した後、複合金属酸化物多孔体粉末を調製した。
(Example 2)
A cation used as a raw material of the composite metal oxide was prepared by dissolving 10.58 g of ammonium cerium nitrate, 9.51 g of zirconyl oxynitrate, 0.71 g of yttrium nitrate, 1.07 g of lanthanum nitrate, and 15.27 g of aluminum nitrate in 500 g of ion-exchanged water. An aqueous solution containing was prepared. These addition amounts are as follows: cation concentration 0.1 mol / L, Al 2 O 3 : CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 : La 2 O 3 = 20.0: 31.9: 42.2: 2.0 : It corresponds to 3.9 (mass ratio). A transparent nanocolloid solution (pH 4) of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 1 except that this aqueous solution was used as the first raw material solution, and then a composite metal oxide porous powder was prepared.

(実施例3)
硝酸アンモニウムセリウム8.22g、オキシ硝酸ジルコニル7.38g、硝酸イットリウム0.65g、硝酸ランタン1.00g、硝酸アルミニウム20.03gをイオン交換水500gに溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む水溶液を調製した。これらの添加量は陽イオン濃度0.1mol/L、Al:CeO:ZrO:Y:La=29.5:27.9:36.9:2.0:3.9(質量比)に相当する。この水溶液を第一の原料溶液として用いたこと以外は実施例1と同様にして、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH4)を調製した後、複合金属酸化物多孔体粉末を調製した。
(Example 3)
Cation of ammonium cerium nitrate 8.22 g, zirconyl oxynitrate 7.38 g, yttrium nitrate 0.65 g, lanthanum nitrate 1.00 g, and aluminum nitrate 20.03 g in ion-exchanged water 500 g to form a cation as a raw material for the composite metal oxide An aqueous solution containing was prepared. The amount of these added is such that the cation concentration is 0.1 mol / L, Al 2 O 3 : CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 : La 2 O 3 = 29.5: 27.9: 36.9: 2.0 : It corresponds to 3.9 (mass ratio). A transparent nanocolloid solution (pH 4) of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 1 except that this aqueous solution was used as the first raw material solution, and then a composite metal oxide porous powder was prepared.

(実施例4)
実施例3と同様にして金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH4)を調製した。このナノコロイド溶液にプロペラ撹拌(300rpm)しながらエチレンジアミンを素早く添加してpH7の懸濁液を調製した。この懸濁液に実施例1と同様に脱脂処理を施した後、得られた金属化合物粉末を実施例1と同様に焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。
Example 4
In the same manner as in Example 3, a transparent nanocolloid solution (pH 4) of the metal compound was prepared. Ethylenediamine was quickly added to this nanocolloid solution with propeller stirring (300 rpm) to prepare a pH 7 suspension. The suspension was degreased in the same manner as in Example 1, and then the resulting metal compound powder was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a composite metal oxide porous powder.

(比較例1)
硝酸アンモニウムセリウム18.63g、オキシ硝酸ジルコニル16.84g、硝酸イットリウム0.50g、硝酸ランタン0.75gをイオン交換水500gに溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む水溶液を調製した。これらの添加量は陽イオン濃度0.1mol/L、Al:CeO:ZrO:Y:La=0.0:40.5:53.6:2.0:3.9(質量比)に相当する。この水溶液を第一の原料溶液として用い、硝酸の量を85gに変更した第二の原料溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH2)を調製した後、複合金属酸化物多孔体粉末を調製した。
(Comparative Example 1)
An aqueous solution containing a cation serving as a raw material of the composite metal oxide was prepared by dissolving 18.63 g of ammonium cerium nitrate, 16.84 g of zirconyl oxynitrate, 0.50 g of yttrium nitrate, and 0.75 g of lanthanum nitrate in 500 g of ion-exchanged water. These added amount cation concentration 0.1mol / L, Al 2 O 3 : CeO 2: ZrO 2: Y 2 O 3: La 2 O 3 = 0.0: 40.5: 53.6: 2.0 : It corresponds to 3.9 (mass ratio). A transparent nanocolloid solution (pH 2) of the metal compound was prepared in the same manner as in Example 1 except that this aqueous solution was used as the first raw material solution and a second raw material solution in which the amount of nitric acid was changed to 85 g was used. After the preparation, a composite metal oxide porous powder was prepared.

(比較例2)
硝酸アンモニウムセリウム5.01g、オキシ硝酸ジルコニル4.30g、硝酸イットリウム0.53g、硝酸ランタン0.80g、硝酸アルミニウム26.86gをイオン交換水500gに溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む水溶液を調製した。これらの添加量は陽イオン濃度0.1mol/L、Al:CeO:ZrO:Y:La=47.6:20.4:25.8:2.0:3.9(質量比)に相当する。この水溶液を第一の原料溶液として用いたこと以外は実施例1と同様にして、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH4)を調製した後、複合金属酸化物多孔体粉末を調製した。
(Comparative Example 2)
Dissolve 5.01 g of ammonium cerium nitrate, 4.30 g of zirconyl oxynitrate, 0.53 g of yttrium nitrate, 0.80 g of lanthanum nitrate, and 26.86 g of aluminum nitrate in 500 g of ion-exchanged water to obtain a cation as a raw material for the composite metal oxide. An aqueous solution containing was prepared. These added amount cation concentration 0.1mol / L, Al 2 O 3 : CeO 2: ZrO 2: Y 2 O 3: La 2 O 3 = 47.6: 20.4: 25.8: 2.0 : It corresponds to 3.9 (mass ratio). A transparent nanocolloid solution (pH 4) of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 1 except that this aqueous solution was used as the first raw material solution, and then a composite metal oxide porous powder was prepared.

(比較例3)
硝酸の量を115gに変更した第二の原料溶液を用いたこと以外は実施例3と同様にして金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH1)を調製した。得られたナノコロイド溶液にプロペラ撹拌(300rpm)しながらアンモニア水を素早く添加してpH9に調整して懸濁液を得た。この懸濁液に実施例1と同様に脱脂処理を施した後、得られた金属化合物粉末を実施例1と同様に焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。
(Comparative Example 3)
A transparent nanocolloid solution (pH 1) of the metal compound was prepared in the same manner as in Example 3 except that the second raw material solution in which the amount of nitric acid was changed to 115 g was used. Aqueous ammonia was quickly added to the resulting nanocolloid solution with propeller stirring (300 rpm) to adjust to pH 9 to obtain a suspension. The suspension was degreased in the same manner as in Example 1, and then the resulting metal compound powder was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a composite metal oxide porous powder.

(比較例4)
硝酸の量を115gに変更した第二の原料溶液を用いたこと以外は実施例3と同様にして金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH1)を調製した。得られたナノコロイド溶液をテフロン(登録商標)製の圧力容器に入れて密封し、80℃で24時間加熱して水熱処理を施した。水熱処理後のナノコロイド溶液にプロペラ撹拌(300rpm)しながらアンモニア水を素早く添加してpH9に調整して懸濁液を得た。この懸濁液に実施例1と同様に脱脂処理を施した後、得られた金属化合物粉末を実施例1と同様に焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。
(Comparative Example 4)
A transparent nanocolloid solution (pH 1) of the metal compound was prepared in the same manner as in Example 3 except that the second raw material solution in which the amount of nitric acid was changed to 115 g was used. The obtained nanocolloid solution was sealed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark), and hydrothermally treated by heating at 80 ° C. for 24 hours. Aqueous ammonia was quickly added to the nanocolloid solution after hydrothermal treatment with propeller stirring (300 rpm) to adjust to pH 9 to obtain a suspension. The suspension was degreased in the same manner as in Example 1, and then the resulting metal compound powder was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a composite metal oxide porous powder.

(比較例5)
実施例3と同様にして複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む第一の原料溶液を調製した。次いで、アンモニア水40gをイオン交換水460gに溶解して第二の原料溶液を調製した。第一の原料溶液に第二の原料溶液を素早く添加し、24時間のプロペラ撹拌(300rpm)を行い、白濁した懸濁液(pH10)を得た。この懸濁液に実施例1と同様に脱脂処理を施した後、得られた金属化合物粉末を実施例1と同様に焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。
(Comparative Example 5)
In the same manner as in Example 3, a first raw material solution containing a cation serving as a raw material for the composite metal oxide was prepared. Next, 40 g of ammonia water was dissolved in 460 g of ion exchange water to prepare a second raw material solution. The second raw material solution was quickly added to the first raw material solution, and propeller stirring (300 rpm) was performed for 24 hours to obtain a cloudy suspension (pH 10). The suspension was degreased in the same manner as in Example 1, and then the resulting metal compound powder was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a composite metal oxide porous powder.

<比表面積、細孔容量>
自動比表面積/細孔分布測定装置(カンタクローム(株)製、商品名「Autosorb−1」)を用い、液体窒素温度(−196℃)で定容量式ガス吸着法により、実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた複合金属酸化物多孔体粉末の窒素吸着等温線を求めた。なお、複合金属酸化物多孔体粉末には測定前に120℃で2時間の真空脱気処理を施した。得られた窒素吸着等温線からBET法により複合金属酸化物多孔体粉末(高温での熱処理前)の比表面積及びBJH法により細孔径分布曲線を求め、更に、得られた細孔径分布曲線から1nm〜0.1μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量を求めた。これらの結果を表1〜2に示す。
<Specific surface area, pore volume>
Examples 1 to 4 were performed by a constant volume gas adsorption method using a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (trade name “Autosorb-1” manufactured by Cantachrome Co., Ltd.). And the nitrogen adsorption isotherm of the composite metal oxide porous body powder obtained in Comparative Examples 1 to 5 was determined. The composite metal oxide porous powder was vacuum degassed at 120 ° C. for 2 hours before measurement. From the obtained nitrogen adsorption isotherm, the specific surface area of the composite metal oxide porous powder (before the heat treatment at high temperature) by the BET method and the pore size distribution curve by the BJH method are obtained, and further 1 nm from the obtained pore size distribution curve The total pore volume of pores having pore diameters in the range of ˜0.1 μm was determined. These results are shown in Tables 1-2.

また、水銀ポロシメーター(カンタクローム(株)製、商品名「ポアマスター60GT」)を用いて複合金属酸化物多孔体粉末(高温での熱処理前)の細孔径分布曲線を求め、得られた細孔径分布曲線から0.1μm〜10μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量を求めた。その結果を表1〜2に示す。   Further, a pore diameter distribution curve of the composite metal oxide porous powder (before heat treatment at high temperature) was determined using a mercury porosimeter (trade name “Pore Master 60GT” manufactured by Cantachrome Co., Ltd.), and the obtained pore diameter From the distribution curve, the total pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 μm to 10 μm was determined. The results are shown in Tables 1-2.

<平均結晶子径>
実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた複合金属酸化物多孔体粉末(高温での熱処理前)のX線回折(XRD)パターンを、粉末X線回折装置(リガク社製、商品名「RINT−2200」を用いて、スキャンステップ0.01°、発散及び散乱スリット1deg、受光スリット0.15mm、CuKα線、40kV、20mA、スキャン速度1°/minの条件で測定し、ジルコニア固溶セリア粒子(CZ粒子)の(111)面に由来するピークの半値幅から、シェラーの式:
D=0.9λ/βcosθ
(式中、Dは結晶子径を示し、λは使用X線波長を示し、βはXRDの測定試料の半値幅を示し、θは回折角を示す)
を用いて、CZ粒子の平均結晶子径を算出した。その結果を表1〜2に示す。
<Average crystallite size>
X-ray diffraction (XRD) patterns of the composite metal oxide porous powders (before heat treatment at high temperature) obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were converted into powder X-ray diffractometers (manufactured by Rigaku Corporation, products) Using the name “RINT-2200”, measurement was performed under the conditions of a scan step of 0.01 °, a divergence and scattering slit of 1 deg, a light receiving slit of 0.15 mm, a CuKα ray, 40 kV, 20 mA, and a scan speed of 1 ° / min. From the full width at half maximum of the peak derived from the (111) plane of the molten ceria particles (CZ particles), Scherrer's formula:
D = 0.9λ / βcos θ
(In the formula, D represents the crystallite diameter, λ represents the used X-ray wavelength, β represents the half width of the XRD measurement sample, and θ represents the diffraction angle)
Was used to calculate the average crystallite size of the CZ particles. The results are shown in Tables 1-2.

(複合金属酸化物多孔体の高温での熱処理)
実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた複合金属酸化物多孔体粉末に空気中、1100℃で5時間の熱処理を施した。
(Heat treatment of composite metal oxide porous body at high temperature)
The composite metal oxide porous body powders obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were heat-treated in air at 1100 ° C. for 5 hours.

<比表面積、細孔容量、平均結晶子径>
高温での熱処理後の複合金属酸化物多孔体粉末のBET比表面積、窒素吸着法及び水銀圧入法により測定した合計細孔容量、CZ粒子の平均結晶子径を前記方法に従って算出した。これらの結果を表1〜2に示す。
<Specific surface area, pore volume, average crystallite diameter>
The BET specific surface area of the composite metal oxide porous powder after the heat treatment at high temperature, the total pore volume measured by the nitrogen adsorption method and the mercury intrusion method, and the average crystallite size of the CZ particles were calculated according to the above methods. These results are shown in Tables 1-2.

<電子顕微鏡観察>
高温での熱処理後の複合金属酸化物多孔体粉末を球面収差補正装置付き走査透過型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製Cs−STEM、商品名「HD2700」)を用いて観察した。実施例3の複合金属酸化物多孔体粉末(高温での熱処理後)のSTEM写真を図5に示す。
<Electron microscope observation>
The composite metal oxide porous powder after heat treatment at high temperature was observed using a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration correction device (Cs-STEM manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, trade name “HD2700”). A STEM photograph of the composite metal oxide porous powder of Example 3 (after heat treatment at high temperature) is shown in FIG.

<金属元素含有率の標準偏差>
先ず、高温での熱処理後の複合金属酸化物多孔体粉末について、前記Cs−STEMに装着したエネルギー分散型X線分析装置(EDX、分析スポット径:0.5nm)を用いて元素分析を行い、倍率3万倍の分析視野(縦100ピクセル×横128ピクセル)においてEDXマッピングを行なった。得られたEDXマッピングデータを1ピクセルごとに平均化した。なお、分析視野は、3万倍の倍率で100個程度の粒子が含まれるように抽出した。次に、前記分析視野を100個の微小領域に分割(縦10分割×横10分割)し、1微小領域(1個の微小領域は縦300nm×横330nm)ごとにEDXマッピングデータを平均化して各金属元素の含有率を算出した。100個の微小領域についての各金属元素の含有率の標準偏差を算出した。その結果を表1〜2に示す。なお、金属元素の含有率の標準偏差が小さいほど、各金属酸化物が相互により微細且つ均一に分散した状態で配置されていることを示している。
<Standard deviation of metal element content>
First, the composite metal oxide porous powder after heat treatment at high temperature is subjected to elemental analysis using an energy dispersive X-ray analyzer (EDX, analysis spot diameter: 0.5 nm) attached to the Cs-STEM, EDX mapping was performed in an analysis visual field (vertical 100 pixels × horizontal 128 pixels) at a magnification of 30,000. The obtained EDX mapping data was averaged for each pixel. The analysis field was extracted so that about 100 particles were included at a magnification of 30,000. Next, the analysis visual field is divided into 100 minute areas (10 vertical parts × 10 horizontal parts), and the EDX mapping data is averaged for each minute area (one minute area is 300 nm long × 330 nm wide). The content of each metal element was calculated. The standard deviation of the content of each metal element for 100 minute regions was calculated. The results are shown in Tables 1-2. In addition, it has shown that each metal oxide is arrange | positioned in the state finely and uniformly disperse | distributed mutually, so that the standard deviation of the content rate of a metal element is small.

(触媒調製)
ジニトロジアミンパラジウム(Pd(NH(NO)酸水溶液(Pd濃度:50g/L)を用い、実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた複合金属酸化物多孔体粉末100gに対して0.42gとなるようにパラジウムを担持させ、大気中、300℃で3時間焼成してPd担持複合金属酸化物多孔体粉末を得た。この粉末を、冷間静水等方圧プレス機を用いて1000kgf/cmで成型した後、粉砕して直径0.5〜1mmのペレット状のPd担持触媒を得た。
(Catalyst preparation)
A composite metal oxide porous body obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 using a dinitrodiamine palladium (Pd (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ) acid aqueous solution (Pd concentration: 50 g / L) Palladium was supported so as to be 0.42 g with respect to 100 g of the powder, and calcined in the atmosphere at 300 ° C. for 3 hours to obtain a Pd-supported composite metal oxide porous powder. This powder was molded at 1000 kgf / cm 2 using a cold isostatic press, and then pulverized to obtain a pellet-shaped Pd-supported catalyst having a diameter of 0.5 to 1 mm.

<耐久試験>
得られたPd担持触媒2gを石英反応管に充填し、固定床流通反応装置((株)ベスト測器製)を用いて、リッチガス(H(2%)、CO(10%)、HO(3%)及びN(残部))とリーンガス(CO(10%)、O(1%)、HO(3%)及びN(残部))とを、温度1100℃、空間速度(SV)10000h−1の条件で5分間ずつ交互に5時間供給して耐久試験を行なった。
<Durability test>
2 g of the obtained Pd-supported catalyst was packed in a quartz reaction tube, and rich gas (H 2 (2%), CO 2 (10%), H 2 O (3%) and N 2 (remainder)) and lean gas (CO 2 (10%), O 2 (1%), H 2 O (3%) and N 2 (remainder)) at a temperature of 1100 ° C. The durability test was conducted by alternately supplying 5 hours at a time under the condition of space velocity (SV) of 10000 h −1 for 5 minutes.

<酸素吸蔵能の測定>
耐久試験後のPd担持触媒0.5gを石英反応管に充填し、固定床流通反応装置((株)ベスト測器製)を用いて、リッチガス(CO(2%)及びN(残部))とリーンガス(O(1%)及びN(残部))とを、温度500℃又は600℃、ガス流量10L/minの条件で3分間ずつ交互に供給し、リッチ雰囲気で生成するCOの量を自動車排気ガス分析計((株)ベスト測器製、商品名「Bex5900Csp」)を用いて測定し、酸素吸蔵放出量(OSC−c)及び酸素吸蔵放出速度(OSC−r)を算出した。これらの結果を表1〜2に示す。
<Measurement of oxygen storage capacity>
A quartz reaction tube is filled with 0.5 g of a Pd-supported catalyst after the endurance test, and rich gas (CO (2%) and N 2 (remainder)) is used using a fixed bed flow reactor (manufactured by Vest Sokki Co., Ltd.). And lean gas (O 2 (1%) and N 2 (remainder)) are alternately supplied at a temperature of 500 ° C. or 600 ° C. and a gas flow rate of 10 L / min for 3 minutes, and CO 2 produced in a rich atmosphere The amount was measured using an automobile exhaust gas analyzer (made by Best Instrument Co., Ltd., trade name “Bex5900Csp”), and the oxygen storage / release amount (OSC-c) and the oxygen storage / release rate (OSC-r) were calculated. . These results are shown in Tables 1-2.

<比表面積、平均結晶子径>
耐久試験後のPd担持触媒のBET比表面積、CZ粒子の平均結晶子径を前記方法に従って算出した。これらの結果を表1〜2に示す。
<Specific surface area, average crystallite diameter>
The BET specific surface area of the Pd-supported catalyst after the durability test and the average crystallite size of the CZ particles were calculated according to the above methods. These results are shown in Tables 1-2.

表1に示した結果から明らかなように、実施例1〜4で得られた複合金属酸化物多孔体は、高温での熱処理(空気中、1100℃、5時間)後においても、アルミナ粒子とCZ粒子とが高い相互微分散度(すなわち、相互に微細且つ均一に分散した状態)で配置されているものであることが確認された。また、高温での熱処理後の前記複合金属酸化物多孔体は、比較的大きなBET比表面積を有するものであり、さらに、図5に示したように、一次粒子間に形成された細孔直径が1nm〜0.1μmのメソ細孔(一次細孔)と二次粒子間に形成された細孔直径が0.1μm〜10μmのマクロ細孔(二次細孔)とを有し、前記メソ細孔及び前記マクロ細孔の各合計細孔容量が比較的大きなものであることが確認された。なお、前記マクロ細孔は、脱脂処理時に高分子分散剤が除去されたことによって形成されたものであると推察される。また、このような複合金属酸化物多孔体を担体として用いることによって、耐久処理(1100℃、5時間)後においても酸素吸蔵放出能(OSC能)に優れた貴金属担持触媒(排ガス浄化用触媒)が得られることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 1, the composite metal oxide porous bodies obtained in Examples 1 to 4 were treated with alumina particles even after heat treatment at high temperature (in air, 1100 ° C., 5 hours). It was confirmed that the CZ particles are arranged with a high degree of mutual fine dispersion (that is, finely and uniformly dispersed with each other). In addition, the composite metal oxide porous body after heat treatment at high temperature has a relatively large BET specific surface area, and further, as shown in FIG. 5, the pore diameter formed between the primary particles is Having mesopores (primary pores) of 1 nm to 0.1 μm and macropores (secondary pores) having a pore diameter of 0.1 μm to 10 μm formed between secondary particles; It was confirmed that the total pore volume of the pores and the macropores was relatively large. In addition, it is guessed that the said macropore was formed when the polymer dispersing agent was removed at the time of a degreasing process. Moreover, by using such a composite metal oxide porous material as a carrier, a noble metal-supported catalyst (catalyst for exhaust gas purification) excellent in oxygen storage / release ability (OSC ability) even after endurance treatment (1100 ° C., 5 hours) It was confirmed that

これに対して、表2に示した結果から明らかなように、アルミナを含有していない複合金属酸化物多孔体を担体として備える貴金属担持触媒(比較例1)においては、実施例1〜4に比べて、耐久試験後の酸素貯蔵放出量は多かったが、酸素貯蔵放出速度は遅いことがわかった。この理由は以下のように推察される。すなわち、比較例1で得られた複合金属酸化物多孔体は、実施例1〜4で得られた複合金属酸化物多孔体に比べて、OSC能を有するCZ粒子の含有率が高いため、耐久試験後の貴金属担持触媒の酸素貯蔵放出量が多くなったと推察される。一方、比較例1で得られた複合金属酸化物多孔体は、アルミナを含んでいないため、拡散障壁機能がなく、高温での熱処理によって粒成長が起こり、複合金属酸化物多孔体の合計細孔容量やBET比表面積が小さくなったと推察される。その結果、貴金属担持触媒においても、耐久試験によって、BET比表面積が小さくなったため、担体に活性点が十分に確保されず、また、合計細孔容量が減少したため、担体内部へのガスの拡散性も低下して、酸素貯蔵放出速度が遅くなったと推察される。他方、実施例1〜4においては、アルミナによる拡散障壁機能が作用して耐久試験時の粒成長が抑制されたため、貴金属担持触媒は、耐久試験後においても、BET比表面積が比較的大きく、担体内部にも活性点が十分に確保されており、また、合計細孔容量も比較的大きく、担体内部へのガスの拡散性が十分に確保されたと推察される。その結果、担体内部の活性点にも多くの反応ガスが容易に到達するため、貴金属担持触媒は、耐久試験後においても、優れたOSC能を示したと推察される。   On the other hand, as is clear from the results shown in Table 2, in the noble metal-supported catalyst (Comparative Example 1) provided with a composite metal oxide porous body containing no alumina as a support, Examples 1 to 4 In comparison, the oxygen storage and release amount after the durability test was large, but the oxygen storage and release rate was slow. The reason is presumed as follows. That is, since the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 1 has a higher content of CZ particles having OSC ability than the composite metal oxide porous bodies obtained in Examples 1 to 4, it is durable. It is presumed that the amount of oxygen stored and released from the noble metal supported catalyst after the test increased. On the other hand, since the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 1 does not contain alumina, the composite metal oxide porous body does not have a diffusion barrier function, and grain growth occurs due to heat treatment at a high temperature, and the total pores of the composite metal oxide porous body It is inferred that the capacity and the BET specific surface area have decreased. As a result, even in the noble metal supported catalyst, the BET specific surface area was reduced by the durability test, so that the active site was not sufficiently secured in the support, and the total pore volume was reduced, so that the gas diffusibility inside the support was reduced. It is assumed that the oxygen storage and release rate became slower. On the other hand, in Examples 1 to 4, since the diffusion barrier function by alumina acts to suppress grain growth during the durability test, the noble metal-supported catalyst has a relatively large BET specific surface area even after the durability test. It is presumed that the active sites are sufficiently secured inside, and the total pore volume is relatively large, so that the gas diffusibility inside the carrier is sufficiently secured. As a result, a large amount of reaction gas easily reaches the active point inside the support, so that it is presumed that the noble metal-supported catalyst showed excellent OSC ability even after the endurance test.

また、セリア及びジルコニアの含有率が低い複合金属酸化物多孔体を担体として備える貴金属担持触媒(比較例2)は、実施例1〜4に比べて、OSC能に劣るものであった。これは、比較例2で得られた複合金属酸化物多孔体が、OSC能を有するCZ粒子の含有率が低いものであり、担体に活性点が十分に確保されなかったためと推察される。他方、実施例1〜4においては、所定量のセリア及びジルコニアを含んでいるため、担体に活性点が十分に確保され、貴金属担持触媒は、耐久試験後においても、優れたOSC能を示したと推察される。   In addition, the noble metal-supported catalyst (Comparative Example 2) provided with the composite metal oxide porous body having a low content of ceria and zirconia as a support was inferior in OSC ability as compared with Examples 1 to 4. This is presumably because the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 2 had a low content of CZ particles having OSC ability, and the active sites were not sufficiently secured on the carrier. On the other hand, in Examples 1 to 4, since a predetermined amount of ceria and zirconia was included, the active site was sufficiently secured on the support, and the noble metal-supported catalyst showed excellent OSC ability even after the durability test. Inferred.

さらに、アンモニア水を用いてナノコロイド溶液をpH9に調整した場合(比較例3〜4)も、エチレンジアミンを用いてpH7に調整した場合(実施例4)に比べて、耐久試験後の貴金属担持触媒のOSC能は劣るものであった。この理由は以下のように推察される。すなわち、比較例3で得られた複合金属酸化物多孔体においては、高温での熱処理によって、アルミナ粒子とCZ粒子との相互微分散度が低下し、マクロ細孔の合計細孔容量が減少したことから、アルミナがCZ粒子の拡散障壁として十分に機能しなかったと推察される。これは、アンモニア水を用いてナノコロイド溶液をpH9に調整したことによって、得られた複合金属酸化物多孔体においては、アルミナ粒子が凝集しており、アルミナ、セリア及びジルコニアの相互微分散度が低下したためと推察される。そして、貴金属担持触媒においても、凝集したアルミナ粒子がCZ粒子の拡散障壁として十分に機能しなかったため、耐久試験によって、CZ粒子の表面積が小さくなったことによりCZ粒子と貴金属との接触面積、すなわち、OSC活性点が十分に確保されず、また、CZ粒子が粒成長したことによりCZ粒子に担持された貴金属も粒成長し、さらに、マクロ細孔の合計細孔容量が減少したことにより担体内部へのガスの拡散性も低下して、OSC能が低下したと推察される。また、アンモニア水によるpH調整の前に水熱処理を施した場合(比較例4)でも、耐久試験後の貴金属担持触媒のOSC能は、実施例4に比べて劣るものであった。これは、比較例4で得られた複合金属酸化物多孔体においては、比較例3に比べて、マクロ細孔の合計細孔容量が増加したため、水熱処理によりアルミナの結晶性が高まり、アルミナ粒子の凝集がある程度改善されたと推察されるが、アルミナ粒子とCZ粒子との相互微分散度の低下を抑制できるほど十分には改善されず、CZ粒子の表面積の減少が十分に抑制できなかったためと推察される。   Furthermore, when the nanocolloid solution was adjusted to pH 9 using aqueous ammonia (Comparative Examples 3 to 4), the noble metal-supported catalyst after the durability test was also compared to the case where pH was adjusted to 7 using ethylenediamine (Example 4). The OSC ability was inferior. The reason is presumed as follows. That is, in the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 3, due to the heat treatment at high temperature, the mutual fine dispersion degree of the alumina particles and the CZ particles was lowered, and the total pore volume of the macropores was reduced. From this, it is presumed that alumina did not function sufficiently as a diffusion barrier for CZ particles. This is because alumina particles are aggregated in the obtained composite metal oxide porous body by adjusting the nanocolloid solution to pH 9 using aqueous ammonia, and the mutual fine dispersion of alumina, ceria and zirconia is high. It is guessed that it decreased. Also in the noble metal-supported catalyst, the aggregated alumina particles did not sufficiently function as a diffusion barrier for the CZ particles. Therefore, the contact area between the CZ particles and the noble metal was reduced by reducing the surface area of the CZ particles by the durability test, that is, In addition, OSC active sites are not sufficiently secured, and noble metal supported on the CZ particles grows due to the growth of the CZ particles, and further, the total pore volume of the macropores decreases, thereby reducing the inside of the support. It is presumed that the gas diffusivity to the surface also decreased and the OSC ability decreased. Even when hydrothermal treatment was performed before pH adjustment with aqueous ammonia (Comparative Example 4), the OSC ability of the noble metal-supported catalyst after the durability test was inferior to that of Example 4. This is because, in the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 4, the total pore volume of macropores was increased compared to Comparative Example 3, so that the crystallinity of alumina was increased by hydrothermal treatment, and the alumina particles It is inferred that the agglomeration of the particles was improved to some extent, but it was not sufficiently improved to suppress the decrease in the mutual fine dispersion between the alumina particles and the CZ particles, and the decrease in the surface area of the CZ particles could not be sufficiently suppressed. Inferred.

また、高分子分散剤を使用せず、第二の原料溶液にアンモニア水を用いてpH10のナノコロイド溶液を調製した場合(比較例5)も、実施例4に比べて、耐久試験後の貴金属担持触媒のOSC能は劣るものであった。この理由は以下のように推察される。すなわち、比較例5で得られた複合金属酸化物多孔体においては、高分子分散剤を使用しなかったため、高温での熱処理前においても合計細孔容量が小さくなり、さらに、アンモニア水を用いてpH10のナノコロイド溶液を調製したため、アルミナ粒子が凝集し、比較例3と同様に、アルミナがCZ粒子の拡散障壁として十分に機能しなかったと推察される。その結果、比較例5においても、比較例3と同様に、耐久試験により、OSC活性点が十分に確保されず、また、CZ粒子に担持された貴金属が粒成長し、さらに、担体内部へのガスの拡散性も低下して、貴金属担持触媒のOSC能が低下したと推察される。   Further, when a nanocolloid solution having a pH of 10 was prepared using ammonia water as the second raw material solution without using a polymer dispersant (Comparative Example 5), the precious metal after the durability test was also compared with Example 4. The OSC ability of the supported catalyst was inferior. The reason is presumed as follows. That is, in the composite metal oxide porous body obtained in Comparative Example 5, since the polymer dispersant was not used, the total pore volume was reduced even before the heat treatment at high temperature, and further using ammonia water. Since a nanocolloid solution having a pH of 10 was prepared, the alumina particles were aggregated, and it is presumed that the alumina did not sufficiently function as a diffusion barrier for the CZ particles as in Comparative Example 3. As a result, also in Comparative Example 5, as in Comparative Example 3, the OSC active site was not sufficiently secured by the durability test, and noble metal supported on the CZ particles was grown, and further, the inside of the carrier was further increased. It is presumed that the gas diffusibility also decreased and the OSC ability of the noble metal supported catalyst decreased.

一方、実施例4で得られた複合金属酸化物多孔体においては、エチレンジアミンを用いてナノコロイド溶液をpH7に調整したため、アルミナ粒子及びCZ粒子が高い相互微分散度で配置された複合金属酸化物多孔体が得られたと推察される。そして、この複合金属酸化物多孔体に高温での熱処理を施しても、高度に微分散されたアルミナの拡散障壁が十分に機能してCZ粒子の粒成長が抑制され、アルミナ粒子及びCZ粒子の高い相互微分散度が維持されたと推察される。その結果、耐久試験後の貴金属担持触媒においても、高度に微分散されたアルミナの拡散障壁が十分に機能してCZ粒子の粒成長が抑制されたため、CZ粒子の表面積が十分に確保されたことにより担体には活性点が十分に確保され、また、マクロ細孔の合計細孔容量が十分に確保されたことにより担体内部へのガスの拡散性も十分に確保され、担体内部の活性点にも多くの反応ガスが容易に到達し、さらに、高度に微分散されたアルミナ粒子及びCZ粒子に担持されたことにより貴金属の粒成長も抑制され、優れたOSC能が得られたと推察される。   On the other hand, in the composite metal oxide porous body obtained in Example 4, since the nanocolloid solution was adjusted to pH 7 using ethylenediamine, the composite metal oxide in which the alumina particles and the CZ particles were arranged with a high degree of mutual fine dispersion. It is inferred that a porous body was obtained. Even if this composite metal oxide porous body is subjected to a heat treatment at a high temperature, the diffusion barrier of highly finely dispersed alumina functions sufficiently to suppress the growth of CZ particles, and the alumina particles and the CZ particles It is inferred that a high degree of mutual fine dispersion was maintained. As a result, even in the noble metal supported catalyst after the durability test, the diffusion barrier of the highly finely dispersed alumina functioned sufficiently and the growth of CZ particles was suppressed, so that the surface area of CZ particles was sufficiently secured. As a result, a sufficient active site is secured in the carrier, and a sufficient total pore volume of the macropores is secured, so that gas diffusibility inside the carrier is also sufficiently secured. It is presumed that a large amount of reaction gas easily reached, and further supported by highly finely dispersed alumina particles and CZ particles, the grain growth of noble metals was suppressed and an excellent OSC ability was obtained.

(実施例5)
先ず、イオン交換水に、硝酸アンモニウムセリウム、オキシ硝酸ジルコニル、硝酸イットリウム、硝酸アルミニウム、硝酸ランタンを、陽イオン濃度が1.0mol/L、金属塩の添加量がAl:CeO:ZrO:Y:La=29.5:27.9:36.9:2.0:3.9に相当する質量比となるように溶解し、さらに6−アミノカプロン酸を0.4mol/Lとなるように溶解して複合金属酸化物の原料となる陽イオンと低分子分散剤とを含む第一の原料溶液を調製した。次いで、同量のイオン交換水に、重量平均分子量8000のポリエチレングリコールを20g/Lとなるように、エチレンジアミンを45g/Lとなるように溶解して第二の原料溶液を調製した。
(Example 5)
First, ammonium ion cerium nitrate, zirconyl oxynitrate, yttrium nitrate, aluminum nitrate, lanthanum nitrate are added to ion-exchanged water, the cation concentration is 1.0 mol / L, and the addition amount of metal salt is Al 2 O 3 : CeO 2 : ZrO 2. : Y 2 O 3 : La 2 O 3 = 29.5: 27.9: 36.9: 2.0: It dissolves so that it may become a mass ratio equivalent to 2.0: 3.9, and also 6-amino caproic acid is set to 0. A first raw material solution containing a cation and a low molecular dispersant, which were dissolved to 4 mol / L and used as a raw material for the composite metal oxide, was prepared. Next, a second raw material solution was prepared by dissolving polyethylene diamine having a weight average molecular weight of 8000 in the same amount of ion-exchanged water so as to be 20 g / L and ethylene diamine so as to be 45 g / L.

次に、これらの第一及び第二の原料溶液を用い、ローター11の回転速度を10000rpmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、金属化合物の透明なナノコロイド溶液(pH3.6)を調製した。なお、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は23500sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は13500sec−1であった。 Next, a transparent nanocolloid solution (pH 3.6) of the metal compound was used in the same manner as in Example 1 except that the first and second raw material solutions were used and the rotation speed of the rotor 11 was changed to 10,000 rpm. Was prepared. The shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 23500 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 13500 sec −1 .

得られたナノコロイド溶液にポリエチレングリコールを175g/Lとなるように添加して十分に撹拌した後、撹拌しながらエチレンジアミンを滴下してpH7の懸濁液を調製した。その後、攪拌を30分間継続した。得られた懸濁液に実施例1と同様に脱脂処理を施した後、得られた金属化合物粉末を実施例1と同様に焼成して複合金属酸化物多孔体粉末を得た。   After adding polyethyleneglycol to the obtained nanocolloid solution so that it might become 175 g / L and fully stirring, ethylenediamine was dripped, stirring, and pH7 suspension was prepared. Thereafter, stirring was continued for 30 minutes. The resulting suspension was degreased in the same manner as in Example 1, and then the obtained metal compound powder was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a composite metal oxide porous body powder.

この複合金属酸化物多孔体粉末について、高温での熱処理(空気中、1100℃、5時間)前後の比表面積、細孔容量、平均結晶子径を前記方法に従って測定した。なお、水銀ポロシメーターとしてはマイクロメリティックス社製「AutoPore iv9500」を用いた。また、高温での熱処理(空気中、1100℃、5時間)後の複合金属酸化物多孔体粉末の各金属元素の含有率の標準偏差を前記方法に従って算出した。これらの結果を表3に示す。   With respect to this composite metal oxide porous powder, the specific surface area, pore volume, and average crystallite diameter before and after heat treatment at high temperature (in air, 1100 ° C., 5 hours) were measured according to the above methods. As the mercury porosimeter, “AutoPore iv9500” manufactured by Micromeritics was used. Moreover, the standard deviation of the content rate of each metal element of the composite metal oxide porous material powder after heat treatment at high temperature (in air, 1100 ° C., 5 hours) was calculated according to the above method. These results are shown in Table 3.

また、得られた複合金属酸化物多孔体粉末を用いた以外は前記方法に従ってペレット状のPd担持触媒を調製した。このPd担持触媒の酸素吸蔵能(600℃)を前記方法に従って測定した。また、前記Pd担持触媒に対して前記方法に従って耐久試験(1100℃、5時間)を行なった後、前記方法に従って耐久試験後の酸素吸蔵能(600℃)を測定した。これらの結果を表3に示す。   A pellet-shaped Pd-supported catalyst was prepared according to the above method except that the obtained composite metal oxide porous powder was used. The oxygen storage capacity (600 ° C.) of this Pd-supported catalyst was measured according to the above method. In addition, after the durability test (1100 ° C., 5 hours) was performed on the Pd-supported catalyst according to the above method, the oxygen storage capacity (600 ° C.) after the durability test was measured according to the above method. These results are shown in Table 3.

表3に示した結果から明らかなように、低分子分散剤が複合金属酸化物の原料となる陽イオンを含む第一の原料溶液に含まれている場合(実施例5)には、より耐熱性に優れた複合金属酸化物多孔体が得られることがわかった。さらに、この複合金属酸化物多孔体を担体として用いた貴金属担持触媒も、より耐熱性に優れたものであることがわかった。   As is apparent from the results shown in Table 3, when the low molecular weight dispersant is contained in the first raw material solution containing a cation that is a raw material of the composite metal oxide (Example 5), it is more heat resistant. It turned out that the composite metal oxide porous body excellent in property is obtained. Furthermore, it was found that a noble metal-supported catalyst using this composite metal oxide porous body as a carrier is also superior in heat resistance.

以上説明したように、本発明によれば、高温に曝された場合でも優れた酸素吸蔵能(OSC能)を示す触媒(特に、少ない貴金属担持量でも優れたOSC能を示す触媒)を得ることが可能な排ガス浄化用触媒担体及びその製造方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, a catalyst exhibiting excellent oxygen storage capacity (OSC capacity) even when exposed to high temperatures (particularly, a catalyst exhibiting excellent OSC capacity even with a small amount of noble metal supported) can be obtained. It is possible to provide a catalyst carrier for exhaust gas purification that can be used and a method for producing the same.

10…ホモジナイザー、11…ローター、12…外側ステータ、13…内側ステータ、14…回転シャフト、15…モーター、16A,16B…ノズル、17A,17B…流路(供給管)、20…反応容器、A,B…反応溶液、X…回転軸、Y…回転軸Xに対して直交する面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Homogenizer, 11 ... Rotor, 12 ... Outer stator, 13 ... Inner stator, 14 ... Rotating shaft, 15 ... Motor, 16A, 16B ... Nozzle, 17A, 17B ... Flow path (supply pipe), 20 ... Reaction vessel, A , B ... reaction solution, X ... rotation axis, Y ... surface perpendicular to the rotation axis X.

Claims (10)

アルミナを5〜30質量%、セリアを25〜39質量%、ジルコニアを33〜51質量%含有する複合金属酸化物多孔体からなり、
空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体が、球面収差補正装置付き走査透過型電子顕微鏡を用いて行なったエネルギー分散型X線分析により求めた、100個の微小領域(1個の微小領域は縦300nm×横330nm)についてのアルミニウム元素、セリウム元素及びジルコニウム元素の含有率(単位:at%)の標準偏差が全て18.5以下であるという条件を満たすものであることを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
A composite metal oxide porous body containing 5 to 30% by mass of alumina, 25 to 39% by mass of ceria, and 33 to 51% by mass of zirconia,
100 microscopic regions obtained by energy dispersive X-ray analysis of a composite metal oxide porous body after calcination in air at 1100 ° C. for 5 hours using a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration corrector The standard deviation of the content ratio (unit: at%) of aluminum element, cerium element, and zirconium element for (one minute region is 300 nm in length × 330 nm in width) satisfies the condition that all are 18.5 or less. A catalyst carrier for exhaust gas purification characterized by the above.
空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体が、窒素吸着法により測定した1nm〜0.1μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量が0.1cm/g以上であり、水銀圧入法により測定した0.1μm〜10μmの範囲内の細孔直径を有する細孔の合計細孔容量が0.1cm/g以上であるという条件を満たすものであることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒担体。 The total pore volume of pores having a pore diameter in the range of 1 nm to 0.1 μm as measured by the nitrogen adsorption method of the composite metal oxide porous body after calcination at 1100 ° C. for 5 hours in the air is 0.00. 1 cm 3 / g or more, and satisfying the condition that the total pore volume of pores having a pore diameter in the range of 0.1 μm to 10 μm measured by mercury porosimetry is 0.1 cm 3 / g or more The exhaust gas-purifying catalyst carrier according to claim 1, wherein 空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体が、窒素吸着法により測定したBET比表面積が2m/g以上であるという条件を満たすものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒担体。 The composite metal oxide porous body after calcination at 1100 ° C. for 5 hours in air satisfies a condition that a BET specific surface area measured by a nitrogen adsorption method is 2 m 2 / g or more. Item 3. An exhaust gas purifying catalyst carrier according to Item 1 or 2. 空気中、1100℃で5時間焼成した後の複合金属酸化物多孔体が、前記エネルギー分散型X線分析により求めた、100個の微小領域についてのセリウム元素及びジルコニウム元素の含有率(単位:at%)の標準偏差が全て10以下であるという条件を満たすものであることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体。   The composite metal oxide porous body after calcination at 1100 ° C. for 5 hours in air was determined by the energy dispersive X-ray analysis, and the content of cerium element and zirconium element in 100 minute regions (unit: at 4) The exhaust gas purifying catalyst carrier according to any one of claims 1 to 3, which satisfies a condition that all standard deviations of%) are 10 or less. 請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒担体と該触媒担体に担持されている貴金属とを備えるものであることを特徴とする排ガス浄化用触媒。   An exhaust gas purifying catalyst comprising the exhaust gas purifying catalyst carrier according to any one of claims 1 to 4 and a noble metal supported on the catalyst carrier. 前記貴金属がパラジウムであることを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, wherein the noble metal is palladium. アルミナ、セリア及びジルコニアを含有する複合金属酸化物多孔体からなる排ガス浄化用触媒担体の製造方法であって、
複合金属酸化物多孔体中のアルミナの含有率が5〜30質量%、セリアの含有率が25〜39質量%、ジルコニアの含有率が33〜51質量%となるように、アルミニウムイオンとセリウムイオンとジルコニウムイオンとを含有する第一の原料溶液を調製する工程と、
重量平均分子量3000〜15000の高分子分散剤を含有する第二の原料溶液を調製する工程と、
第一の原料溶液と第二の原料溶液とを1000〜200000sec−1の剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合して金属化合物のコロイド溶液を得る工程と、
前記コロイド溶液のpHを3〜5に調整する工程と、
pH調整後のコロイド溶液を脱脂し、酸化雰囲気下、700〜1050℃で熱処理して前記複合金属酸化物多孔体を得る工程と
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
A method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification comprising a porous composite metal oxide containing alumina, ceria and zirconia,
Aluminum ion and cerium ion so that the content of alumina in the composite metal oxide porous body is 5 to 30% by mass, the content of ceria is 25 to 39% by mass, and the content of zirconia is 33 to 51% by mass. And a step of preparing a first raw material solution containing zirconium ions,
Preparing a second raw material solution containing a polymer dispersant having a weight average molecular weight of 3000 to 15000;
A step of directly introducing the first raw material solution and the second raw material solution directly into a region having a shear rate of 1000 to 200000 sec −1 and homogeneously mixing them to obtain a metal compound colloidal solution;
Adjusting the pH of the colloidal solution to 3-5;
and a step of degreasing the colloidal solution after pH adjustment and heat-treating at 700 to 1050 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain the composite metal oxide porous body.
アルミナ、セリア及びジルコニアを含有する複合金属酸化物多孔体からなる排ガス浄化用触媒担体の製造方法であって、
複合金属酸化物多孔体中のアルミナの含有率が5〜30質量%、セリアの含有率が25〜39質量%、ジルコニアの含有率が33〜51質量%となるように、アルミニウムイオンとセリウムイオンとジルコニウムイオンとを含有する第一の原料溶液を調製する工程と、
重量平均分子量3000〜15000の高分子分散剤を含有する第二の原料溶液を調製する工程と、
第一の原料溶液と第二の原料溶液とを1000〜200000sec−1の剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合して金属化合物のコロイド溶液を得る工程と、
前記コロイド溶液のpHを3〜5に調整する工程と、
前記コロイド溶液に有機アミンを添加してゲル化処理を施し、金属化合物の懸濁液を得る工程と、
前記懸濁液を脱脂し、酸化雰囲気下、700〜1050℃で熱処理して前記複合金属酸化物多孔体を得る工程と
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体の製造方法。
A method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification comprising a porous composite metal oxide containing alumina, ceria and zirconia,
Aluminum ion and cerium ion so that the content of alumina in the composite metal oxide porous body is 5 to 30% by mass, the content of ceria is 25 to 39% by mass, and the content of zirconia is 33 to 51% by mass. And a step of preparing a first raw material solution containing zirconium ions,
Preparing a second raw material solution containing a polymer dispersant having a weight average molecular weight of 3000 to 15000;
A step of directly introducing the first raw material solution and the second raw material solution directly into a region having a shear rate of 1000 to 200000 sec −1 and homogeneously mixing them to obtain a metal compound colloidal solution;
Adjusting the pH of the colloidal solution to 3-5;
Adding an organic amine to the colloidal solution and subjecting it to a gelation treatment to obtain a suspension of a metal compound;
And a step of degreasing the suspension and heat-treating at 700 to 1050 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain the composite metal oxide porous body.
第一及び第二の原料溶液のうちの少なくとも一方が、分子量40〜200の低分子分散剤をさらに含有するものであることを特徴とする請求項7または8に記載の排ガス浄化用触媒担体の製造方法。   9. The exhaust gas purifying catalyst carrier according to claim 7 or 8, wherein at least one of the first and second raw material solutions further contains a low molecular weight dispersant having a molecular weight of 40 to 200. Production method. 前記低分子分散剤が第一の原料溶液に含まれていることを特徴とする請求項9に記載の排ガス浄化用触媒担体の製造方法。   The method for producing a catalyst carrier for exhaust gas purification according to claim 9, wherein the low molecular dispersant is contained in the first raw material solution.
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