JP5974631B2 - Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP5974631B2
JP5974631B2 JP2012117963A JP2012117963A JP5974631B2 JP 5974631 B2 JP5974631 B2 JP 5974631B2 JP 2012117963 A JP2012117963 A JP 2012117963A JP 2012117963 A JP2012117963 A JP 2012117963A JP 5974631 B2 JP5974631 B2 JP 5974631B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
complex
cufe
exhaust gas
copper
iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012117963A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013244425A (en
Inventor
哲賜 大村
哲賜 大村
裕介 秋元
裕介 秋元
森川 彰
彰 森川
佳英 渡邊
佳英 渡邊
須田 明彦
明彦 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2012117963A priority Critical patent/JP5974631B2/en
Publication of JP2013244425A publication Critical patent/JP2013244425A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5974631B2 publication Critical patent/JP5974631B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a method for producing the same.

従来から、自動車の内燃機関から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の成分を浄化するために様々な触媒が用いられてきた。そして、このような排ガス浄化用触媒としては、活性成分として遷移金属を担体に担持した触媒が知られている。例えば、特開平7−171394号公報(特許文献1)には、アルミナ又はシリカアルミナからなる担体に、Cu、Co、Fe、Cr、Zn、Ni及びVの中から選ばれた少なくとも1種を担持した排ガス浄化用触媒が開示されている。更に、特開平9−276700号公報(特許文献2)には、その実施例1の欄において、排ガス中のアンモニアを除去するための触媒としてチタニア担体に銅と鉄とを担持した触媒が開示されている。   Conventionally, various catalysts have been used to purify components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) contained in a gas discharged from an internal combustion engine of an automobile. It was. As such an exhaust gas purifying catalyst, a catalyst having a transition metal supported on a carrier as an active component is known. For example, JP-A-7-171394 (Patent Document 1) carries at least one selected from Cu, Co, Fe, Cr, Zn, Ni and V on a support made of alumina or silica alumina. An exhaust gas purifying catalyst is disclosed. Further, JP-A-9-276700 (Patent Document 2) discloses a catalyst in which copper and iron are supported on a titania carrier as a catalyst for removing ammonia in exhaust gas in the column of Example 1. ing.

特開平7−171394号公報JP 7-171394 A 特開平9−276700号公報JP 9-276700 A

しかしながら、特許文献1においては、遷移金属として二種以上の金属種を具体的に組み合わせることまでは開示されていない。また、特許文献1に記載のような従来の排ガス浄化用触媒は、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の浄化性能の点において必ずしも十分なものではなかった。また、特許文献2においては、銅と鉄とを組み合わせて担持した触媒の例が開示されているものの、特許文献2に記載のような排ガス浄化用触媒は、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の浄化性能の点で必ずしも十分なものではなかった。   However, Patent Document 1 does not disclose a specific combination of two or more metal species as the transition metal. Further, the conventional exhaust gas purification catalyst as described in Patent Document 1 is not necessarily sufficient in terms of purification performance of carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx) and the like. It was. Further, Patent Document 2 discloses an example of a catalyst supported by combining copper and iron, but the exhaust gas purifying catalyst as described in Patent Document 2 is composed of carbon monoxide (CO), hydrocarbons. (HC), nitrogen oxides (NOx), etc. were not necessarily sufficient in terms of purification performance.

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、銅と鉄とを活性成分として利用しながら十分に高度な触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒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-described problems of the prior art, and an exhaust gas purifying catalyst capable of exhibiting sufficiently high catalytic activity while utilizing copper and iron as active components, and the catalyst. It is an object of the present invention to provide a method for producing an exhaust gas purifying catalyst capable of producing a gas efficiently and reliably.

本発明者らが、先ず、上述のような従来技術において十分に高度な触媒活性が得られなかった理由について検討したところ、上記従来技術においては、遷移金属の塩を利用して含浸法等により担体に遷移金属(銅や鉄等)を担持していたため、十分に微細な状態で遷移金属を担持することができず、これに起因して十分に高度な触媒活性が得られなかったものと推察した。また、本発明者らは、含浸法等の従来の方法では、遷移金属の中から2種の金属を選択して組み合わせて利用した場合において、一方の金属が他方の金属を覆ってしまいコアシェル型の粒子として担持されたり、或いは、相分離して2種の金属の粒子がそれぞれ別々に担持されたりして、2種の金属の特性を十分に利用できないばかりか、その金属担持物(2種の金属の複合体)が粗大化して十分に微細な状態で各金属を担持することができず、これにより遷移金属として鉄と銅とを選択した場合においても触媒活性が必ずしも十分なものとはならなかったものと推察した。そして、このような検討結果を踏まえ、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、排ガス浄化用触媒を担体及び前記担体に担持された銅と鉄の複合体を備える構成のものとしつつ、その複合体のうちの少なくとも一部を粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとすることにより、驚くべきことに、十分に高度な触媒活性を発揮することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors first examined the reason why a sufficiently high catalytic activity could not be obtained in the above-described conventional technology. In the above-mentioned conventional technology, an impregnation method using a transition metal salt was used. Because the transition metal (copper, iron, etc.) was supported on the support, the transition metal could not be supported in a sufficiently fine state, and due to this, a sufficiently high catalytic activity was not obtained. I guessed. In addition, in the conventional methods such as the impregnation method, the present inventors have selected a combination of two types of metals from transition metals, and one of the metals covers the other of the core-shell type. In addition to being able to fully utilize the characteristics of the two types of metal, the two types of metal particles may be supported separately from each other by phase separation. The metal composite) is coarsened and cannot support each metal in a sufficiently fine state, so that even when iron and copper are selected as transition metals, the catalytic activity is not necessarily sufficient. I guessed it was not. Based on the results of such studies, the present inventors have conducted extensive research to achieve the above object, and as a result, provided a catalyst for exhaust gas purification and a composite of copper and iron supported on the carrier. Surprisingly, a sufficiently high catalytic activity can be exhibited by forming a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm while at least a part of the composite is formed. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、担体及び前記担体に担持された銅と鉄の複合体を備えており、且つ、
前記複合体のうちの少なくとも一部が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターであることを特徴とするものである。
That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier and a composite of copper and iron supported on the carrier, and
At least a part of the composite is a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm.

上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に前記複合体として担持されている銅と鉄の総原子数の50at%以上が、前記CuFe複合クラスターを形成していることが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is preferable that 50 at% or more of the total number of atoms of copper and iron supported on the carrier as the composite form the CuFe composite cluster.

また、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、錯体の核に銅原子と鉄原子とを含むCuFe多核錯体を含有する錯体含有液を担体に接触せしめ、前記担体に前記CuFe多核錯体を担持し、焼成することにより、上記本発明の排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする方法である。   The method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises contacting a carrier with a complex-containing liquid containing a CuFe multinuclear complex containing copper atoms and iron atoms in the nucleus of the complex, and carrying the CuFe multinuclear complex on the carrier. And calcining to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

上記本発明にかかるCuFe多核錯体としては、錯体の核にCuFe、CuFe及びCuFeからなる群から選択される1種を備えるCuFe多核錯体が好ましい。 また、上記本発明にかかるCuFe多核錯体としては、配位子としてカルボニル配位子を備え且つカウンターカチオンとしてテトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン及びテトラブチルアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを備えるものであることが好ましい。 The CuFe multinuclear complex according to the present invention is preferably a CuFe multinuclear complex having one selected from the group consisting of Cu 3 Fe 3 , Cu 5 Fe 4 and Cu 6 Fe 4 at the core of the complex. In addition, the CuFe polynuclear complex according to the present invention is selected from the group consisting of a tetramethylammonium ion, a tetraethylammonium ion, a tetrapropylammonium ion, and a tetrabutylammonium ion having a carbonyl ligand as a ligand and a counter cation. It is preferable to have at least one kind of ion.

また、上記本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記錯体含有液の溶媒が極性を有する有機溶媒であることが好ましい。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the solvent of the complex-containing liquid is preferably an organic solvent having polarity.

なお、本発明の自動車排ガス浄化用触媒及びその製造方法によって上記目的が達成さ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、先ず、本発明の自動車排ガス浄化用触媒の製造方法においては、銅及び鉄は前記CuFe多核錯体を用いて前記担体に担持される。従来の触媒の製造方法において銅及び鉄を担持するために用いられてきた塩(例えば硝酸塩等)は、担体との接触により、担体との間で静電的な弱い相互作用により担体の表面上に付着し、焼成により塩が分解されて、金属が担体に担持される。このように、CuFe多核錯体以外の銅の塩と鉄の塩とを用いて銅と鉄とを担体に担持する場合には、焼成前の塩の状態が静電気力による弱い相互作用により担体に付着するか或いは付着すらしないことから、焼成により容易に塩の移動による凝集や飛散が生じる。また、銅の塩と鉄の塩とを用いて銅と鉄とを担体に担持する場合には、銅と鉄の間における結合(金属間の結合や配位子を介した結合)がない状態で、これらの金属が担持されるため、担持金属がコアシェル型の凝集物となったり或いは各金属ごとに相分離した状態のものとして担持されたりして、十分に微細な状態で担持することができなかった。これに対して、本発明に用いられるCuFe多核錯体は、担体上の金属原子或いは酸素原子と配位結合を形成し、担体に十分に安定した状態で担持される。このような錯体の担体上での担持状態を説明するために、本発明にかかるCuFe多核錯体の好適な一例として、CuFeを核とし且つカルボニル配位子を有するCuFe多核錯体(複核錯体)を例に挙げ、図1を参照しながら、錯体を用いて担体上に銅及び鉄を担持する工程を模式的に示す。ここで、図1(a)は、担体10にCuFe多核錯体11が担持された状態を概念的に示す図であり、図1(b)は、担体10に複合クラスター12が担持された状態を概念的に示す図である。なお、図1中、担体10は金属原子Mを含んでなるものであり、錯体11はその核に鉄原子11aを3原子と銅原子11bを3原子含むものであり、配位子Lはカルボニル配位子である。また、図1に記載する錯体11においては、鉄原子11aや銅原子11bに結合する配位子Lの一部を省略している。本発明においては、先ず、CuFe多核錯体11を含む錯体含有液を担体10に接触せしめる。このように、CuFe多核錯体11を含む錯体含有液を担体10に接触せしめると、図1(a)に記載のように、錯体11は、カルボニル配位子L中の酸素原子と担体金属Mとの間で配位結合を形成する(なお、場合により、配位子と担体表面に存在する水酸基とによる水素結合によっても吸着担持され得るとともに、担体の金属種によってはCuFe多核錯体の酸素原子と担体中の金属イオンとの間に結合を形成して吸着担持され得ることも考えられる。)。このようにして結合が形成されると、その強い結合力によって、安定性に優れた状態で錯体11が担体10に担持される(なお、配位子Lの種類を担体の金属Mの種類に応じて適宜選択することにより、担体と錯体とを十分に結合させることが可能である。)。そして、錯体11が担体10に担持された後に焼成すると、担体10と錯体11との結合の熱安定性が高いため、錯体の核(鉄原子11aと銅原子11bとにより形成される核)が移動することによる凝集や飛散が十分に防止されながら配位子が除去されることから、錯体の核を形成する金属クラスター分子(図1に示す例ではCuFe)は、その形態を十分に維持しながら、担体に担持される。そのため、錯体11が担体10に担持された後に焼成すると、鉄原子11aと銅原子11bは、錯体の核における形態(状態)を十分に維持して、銅と鉄の複合クラスターとして十分に分散された状態で担体に担持される。そして、前述のように、焼成時に錯体の核の移動や飛散が十分に抑制されることから、一つの錯体と他の錯体の核を形成する金属同士の凝集も十分に抑制され、十分に微細な状態の複合クラスター12を担体に担持できるものと本発明者らは推察する。また、図1に示す例のように、錯体11の核がCuとFeとにおいて金属間の結合を有する異種金属クラスター分子である場合には、その異種金属原子同士の金属間の結合によっても、焼成時に核を構成する金属原子が飛散することが抑制され、錯体の核の状態を十分に維持しながら担体に銅と鉄の複合クラスターが担持される。更に、このようにして錯体11を利用して担持される複合クラスターは、錯体以外の金属塩を利用する含浸法等で担持した粒子と比較して、クラスターの安定性に起因して、より凝集し難い性質を有していることから、焼成時や触媒としての使用時においても、十分に微細な粒子の状態を維持する傾向にある。このように、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を好適に採用して製造することが可能な上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、担体にCuFe複合クラスターが十分に微細な状態で担持され、一方の種類の金属が他方の種類の金属をコートして活性を低下させるような不都合が生じることもなく、また、凝集等が十分に防止されて触媒が十分な量の活性点を有するものとなるため、十分に高度な触媒活性を発揮できるものと本発明者らは推察する。 The reason why the above object is achieved by the automobile exhaust gas purification catalyst of the present invention and the manufacturing method thereof is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, first, in the method for producing an automobile exhaust gas purification catalyst of the present invention, copper and iron are supported on the carrier using the CuFe multinuclear complex. Salts (such as nitrates) that have been used to support copper and iron in conventional catalyst production processes are exposed on the surface of the support by a weak electrostatic interaction with the support. The salt is decomposed by firing and the metal is supported on the carrier. As described above, when copper and iron are supported on a support using a copper salt and an iron salt other than the CuFe multinuclear complex, the state of the salt before firing adheres to the support due to weak interaction due to electrostatic force. Or even adherence, the aggregation or scattering due to the movement of the salt is easily caused by firing. In addition, when copper and iron are supported on a carrier using a copper salt and an iron salt, there is no bond between copper and iron (a bond between metals or a bond via a ligand). Since these metals are supported, the supported metal may be a core-shell type aggregate, or may be supported as a phase-separated state for each metal, and may be supported in a sufficiently fine state. could not. On the other hand, the CuFe multinuclear complex used in the present invention forms a coordinate bond with a metal atom or oxygen atom on the support and is supported on the support in a sufficiently stable state. In order to explain the loading state of such a complex on the carrier, a suitable example of the CuFe multinuclear complex according to the present invention is a CuFe multinuclear complex having a core of Cu 3 Fe 3 and a carbonyl ligand (binuclear complex). ) Is taken as an example, and a process of supporting copper and iron on a carrier using a complex is schematically shown with reference to FIG. Here, FIG. 1A is a diagram conceptually showing a state in which the CuFe multinuclear complex 11 is supported on the support 10, and FIG. 1B shows a state in which the composite cluster 12 is supported on the support 10. It is a figure shown notionally. In FIG. 1, the carrier 10 includes a metal atom M, the complex 11 includes three iron atoms 11a and three copper atoms 11b in its nucleus, and the ligand L is a carbonyl. It is a ligand. Moreover, in the complex 11 described in FIG. 1, a part of the ligand L couple | bonded with the iron atom 11a and the copper atom 11b is abbreviate | omitted. In the present invention, first, a complex-containing liquid containing the CuFe multinuclear complex 11 is brought into contact with the carrier 10. As described above, when the complex-containing liquid containing the CuFe multinuclear complex 11 is brought into contact with the support 10, as illustrated in FIG. 1A, the complex 11 includes the oxygen atom in the carbonyl ligand L, the support metal M, and (In some cases, it can be adsorbed and supported also by hydrogen bonding between the ligand and the hydroxyl group present on the surface of the carrier, and depending on the metal species of the carrier, the oxygen atom of the CuFe multinuclear complex It is also conceivable that a bond can be formed and adsorbed on the metal ions in the carrier. When a bond is formed in this way, the complex 11 is supported on the support 10 in a state of excellent stability due to its strong binding force (note that the type of the ligand L is changed to the type of the metal M of the support). The carrier and the complex can be sufficiently bonded by appropriately selecting them accordingly. When the complex 11 is supported on the carrier 10 and then baked, since the thermal stability of the bond between the carrier 10 and the complex 11 is high, the nucleus of the complex (the nucleus formed by the iron atom 11a and the copper atom 11b) Since the ligand is removed while sufficiently preventing aggregation and scattering due to movement, the metal cluster molecules forming the nucleus of the complex (Cu 3 Fe 3 in the example shown in FIG. 1) have a sufficient form. It is carried on the carrier while maintaining the same. Therefore, when the complex 11 is baked after being supported on the carrier 10, the iron atoms 11a and the copper atoms 11b are sufficiently dispersed as a composite cluster of copper and iron while maintaining a sufficient form (state) in the nucleus of the complex. It is carried on the carrier in a state of being. As described above, since the movement and scattering of the complex nuclei are sufficiently suppressed during firing, the aggregation of the metals forming the nuclei of one complex and the other complex is also sufficiently suppressed, and sufficiently fine. The present inventors infer that the composite cluster 12 in such a state can be supported on the carrier. In addition, when the nucleus of the complex 11 is a heterogeneous metal cluster molecule having a bond between metals in Cu and Fe as in the example shown in FIG. Scattering of metal atoms constituting the nucleus during firing is suppressed, and a composite cluster of copper and iron is supported on the support while maintaining the state of the complex nucleus sufficiently. Further, the composite cluster supported using the complex 11 in this way is more aggregated due to the stability of the cluster than the particles supported by an impregnation method using a metal salt other than the complex. Because of its difficult nature, it tends to maintain a sufficiently fine particle state even during calcination or use as a catalyst. As described above, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention that can be suitably manufactured by using the method of manufacturing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the CuFe composite cluster is supported in a sufficiently fine state on the carrier. Thus, there is no inconvenience that one type of metal coats the other type of metal to reduce the activity, and aggregation is sufficiently prevented so that the catalyst has a sufficient amount of active points. Therefore, the present inventors speculate that a sufficiently high catalytic activity can be exhibited.

本発明によれば、銅と鉄とを活性成分として利用しながら十分に高度な触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒の製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, an exhaust gas purification catalyst capable of exhibiting a sufficiently high catalytic activity while using copper and iron as active components, and an exhaust gas purification capable of efficiently and reliably producing the catalyst. It is possible to provide a method for producing an industrial catalyst.

錯体を用いて担体上に銅及び鉄を担持する連続した工程を模式的に示ず概念図であり、図1(a)は担体に多核錯体が担持された状態を示す概念図であり、図1(b)は担体に複合クラスターが担持された状態を示す概念図である。FIG. 1A is a conceptual diagram schematically showing a continuous process of supporting copper and iron on a carrier using a complex, and FIG. 1A is a conceptual diagram showing a state where a polynuclear complex is supported on the carrier. 1 (b) is a conceptual diagram showing a state in which a composite cluster is supported on a carrier. 調製例1で得られたCuFe錯体の分子構造を表すORTEP図である。4 is an ORTEP diagram showing a molecular structure of a CuFe complex obtained in Preparation Example 1. FIG. 調製例1で得られたCuFe錯体の集積構造を表すパッキング図(Packing図)である。FIG. 6 is a packing diagram (Packing diagram) showing an integrated structure of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1. 調製例1で得られたCuFe錯体のマススペクトル(質量電荷比(m/z)が600〜1500の範囲のスペクトル)のグラフである。It is a graph of the mass spectrum (mass-to-charge ratio (m / z) of 600-1500 range) of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1. 図4に示すマススペクトルのグラフの質量電荷比(m/z)が1105〜1135の範囲の部分の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a portion where the mass-to-charge ratio (m / z) in the mass spectrum graph shown in FIG. 図4に示すマススペクトルのグラフの質量電荷比(m/z)が1300〜1325の範囲の部分の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a portion where the mass-to-charge ratio (m / z) in the mass spectrum graph shown in FIG. 式:CuFe(CO)12で表される錯体の理論上のマススペクトルのグラフである。 3 is a graph of a theoretical mass spectrum of a complex represented by the formula: Cu 3 Fe 3 (CO) 12 . 実施例1で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。2 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。3 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of an exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2. FIG. 実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。3 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of an exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2. FIG. 比較例1で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。2 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of an exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Example 1. EDS分析を行った実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の試料の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。It is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the sample of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2 in which EDS analysis was performed. EDS分析による実施例2で得られた排ガス浄化用触媒のアルミニウム(Al)のマッピングデータを示すX線写真である。It is an X-ray photograph which shows the mapping data of aluminum (Al) of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Example 2 by EDS analysis. EDS分析による実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の鉄(Fe)のマッピングデータを示すX線写真である。It is an X-ray photograph which shows the mapping data of iron (Fe) of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Example 2 by EDS analysis. EDS分析による実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の銅(Cu)のマッピングデータを示すX線写真である。It is a X-ray photograph which shows the mapping data of the copper (Cu) of the catalyst for exhaust gas purification obtained in Example 2 by EDS analysis. 実施例2で得られた排ガス浄化用触媒のEDSスペクトルのグラフである。3 is a graph of an EDS spectrum of an exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2. 実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。3 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of an exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2. FIG. 図17に示す実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の任意の4点(001〜004)のEDSスペクトルのグラフである。18 is a graph of EDS spectra at arbitrary four points (001 to 004) of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2 shown in FIG. 500℃の条件における実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒のCO転化率のグラフである。It is a graph of CO conversion rate of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 under the condition of 500 ° C. 500℃の条件における実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒のC転化率のグラフである。Is a graph of C 3 H 6 conversion of the resultant catalyst in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 under the conditions of 500 ° C.. 500℃の条件における実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒のNO転化率のグラフである。It is a graph of NO conversion rate of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 under the condition of 500 ° C. 200℃〜600℃の温度範囲における実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒のNO転化率のグラフである。It is a graph of NO conversion rate of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 in a temperature range of 200 ° C to 600 ° C.

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.

[排ガス浄化用触媒]
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体及び前記担体に担持された銅と鉄の複合体を備えており、且つ、
前記複合体のうちの少なくとも一部が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターであることを特徴とするものである。
[Exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier and a composite of copper and iron supported on the carrier, and
At least a part of the composite is a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm.

本発明にかかる担体としては特に制限されず、排ガス浄化用の触媒に用いることが可能な公知の担体を適宜用いることができ、例えば、金属酸化物からなる担体を適宜用いることができる。このような担体に利用される金属酸化物としては、例えば、活性アルミナ、アルミナ−セリア−ジルコニア、セリア−ジルコニア、ジルコニア、ランタン安定化活性アルミナ等が挙げられ、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)及びバナジウム(V)の酸化物、これらの固溶体、並びにこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。また、このような金属酸化物の中でも、より高い触媒活性が得られるという観点から、CeO、ZrO、Y、TiO、Al、これらの固溶体、及びこれらの複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含有するものがより好ましい。 The carrier according to the present invention is not particularly limited, and a known carrier that can be used as a catalyst for exhaust gas purification can be appropriately used. For example, a carrier made of a metal oxide can be appropriately used. Examples of the metal oxide used for such a carrier include activated alumina, alumina-ceria-zirconia, ceria-zirconia, zirconia, lanthanum stabilized activated alumina, and the like. Lanthanum (La), cerium (Ce) , Praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er) , Oxides of thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), yttrium (Y), zirconium (Zr), aluminum (Al), magnesium (Mg) and vanadium (V), solid solutions thereof, and these At least selected from the group consisting of complex oxides of Seed is preferred. Among such metal oxides, CeO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , solid solutions thereof, and composite oxides thereof are obtained from the viewpoint that higher catalytic activity can be obtained. What contains at least 1 type selected from the group which consists of a thing is more preferable.

また、このような担体の形状は特に制限されないが、十分な比表面積が得られるという観点から粉末状であることが好ましい。また、このような担体が粉末状の場合には、より高い触媒活性を得るという観点からは、担体の平均一次粒子径は5〜200nmであることが好ましく、5〜100nmであることがより好ましい。更に、このような担体の比表面積は特に制限されないが、より高い触媒活性を得るという観点からは、30m/g以上であることがより好ましく、50〜200m/gであることが更に好ましい。 In addition, the shape of such a carrier is not particularly limited, but is preferably a powder from the viewpoint of obtaining a sufficient specific surface area. Further, when such a carrier is in the form of powder, the average primary particle diameter of the carrier is preferably 5 to 200 nm, more preferably 5 to 100 nm, from the viewpoint of obtaining higher catalytic activity. . Further, the specific surface area of such a carrier is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining higher catalytic activity, it is more preferably 30 m 2 / g or more, and further preferably 50 to 200 m 2 / g. .

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に、銅と鉄の複合体が担持されている。ここにいう「複合体」は、銅の原子と鉄の原子とを含有するものであって、銅と鉄の原子の集合体をいう(後述の「凝集物」や「銅と鉄の複合クラスター(CuFe複合クラスター)」を含む概念である。)。そして、本発明においては、前記複合体のうちの少なくとも一部が、粒子径が0.5〜1.5nmの鉄と銅の複合クラスター(CuFe複合クラスター:銅の原子と鉄の原子とが複合化したクラスター)となっている。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a composite of copper and iron is supported on the carrier. The "composite" here contains copper atoms and iron atoms, and refers to an aggregate of copper and iron atoms ("aggregates" described later and "copper and iron composite clusters"). (CuFe composite cluster) ”. In the present invention, at least a part of the composite is a composite cluster of iron and copper having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm (CuFe composite cluster: a composite of copper atoms and iron atoms). Cluster).

このように、本発明にかかるCuFe複合クラスターは、粒子径が0.5〜1.5nm(より好ましくは0.5〜1.3nm)という条件を満たすものである。このような粒子径が前記下限未満ではそのクラスターと担体との相互作用が強くなり過ぎて、十分な活性を発現できなくなり、他方、前記上限を超えると、活性成分である銅と鉄の複合粒子の粗大化により、触媒中の活性点の量が低下して十分な触媒活性を得ることができなくなる。なお、本明細書においては、以下において、本発明にかかるCuFe複合クラスターの条件(粒子径が0.5〜1.5nmであるという条件)を満たさないものであって粒子径が1.5nmを超える複合体の粒子を、便宜上、単に「凝集物」という。   Thus, the CuFe composite cluster according to the present invention satisfies the condition that the particle diameter is 0.5 to 1.5 nm (more preferably 0.5 to 1.3 nm). If the particle size is less than the lower limit, the interaction between the cluster and the carrier becomes too strong and sufficient activity cannot be expressed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the composite particles of copper and iron as active ingredients As a result of this coarsening, the amount of active sites in the catalyst is reduced, and sufficient catalytic activity cannot be obtained. In the present specification, in the following, the condition of the CuFe composite cluster according to the present invention (the condition that the particle diameter is 0.5 to 1.5 nm) is not satisfied, and the particle diameter is 1.5 nm. The excess composite particles are simply referred to as “aggregates” for convenience.

また、このようなCuFe複合クラスターは、鉄と銅の原子の総数が100原子以下のクラスターであることが好ましく、鉄と銅の原子の総数が6〜50原子のクラスターであることがより好ましく、鉄と銅の原子の総数が6〜30原子のクラスターであることが更に好ましい。このようなCuFe複合クラスター中の原子の総数が上記上限を超える場合には、前記複合体の粒子径が1.5nmよりも大きくなって、上記CuFe複合クラスターの条件を満たさなくなってしまい、十分な触媒活性を示すことができなくなる傾向にあり、他方、前記下限未満では、前記クラスターと担体との相互作用が強くなり過ぎて、十分な活性を発現できなくなる傾向にある。このようなCuFe複合クラスターの粒子径やクラスター中の原子の数は、走査透過電子顕微鏡(Cs−STEM)により担体上に担持されている銅と鉄の複合体を測定して、粒子径や原子の数を測定することにより求めることができる。なお、ここにいう粒子径は、CuFe複合クラスターが球状でない場合には、その外接円の最大直径をいう。   Further, such a CuFe composite cluster is preferably a cluster in which the total number of iron and copper atoms is 100 atoms or less, more preferably a cluster in which the total number of iron and copper atoms is 6 to 50 atoms, More preferably, the total number of iron and copper atoms is a cluster of 6 to 30 atoms. When the total number of atoms in such a CuFe composite cluster exceeds the above upper limit, the particle diameter of the composite becomes larger than 1.5 nm, and the condition of the CuFe composite cluster is not satisfied. On the other hand, if it is less than the lower limit, the interaction between the cluster and the support becomes too strong, and there is a tendency that sufficient activity cannot be expressed. The particle diameter of such a CuFe composite cluster and the number of atoms in the cluster are determined by measuring the composite of copper and iron supported on the support by a scanning transmission electron microscope (Cs-STEM). Can be obtained by measuring the number of. In addition, the particle diameter here means the maximum diameter of the circumscribed circle when the CuFe composite cluster is not spherical.

さらに、このようなCuFe複合クラスターとしては、鉄の原子数が3〜50原子で且つ銅の原子数が3〜50原子である複合クラスターが好ましく、鉄の原子数が3〜20原子で且つ銅の原子数が3〜20原子である複合クラスターがより好ましく、鉄の原子数が3〜4原子で且つ銅の原子数が3〜6原子である複合クラスターが更に好ましく、鉄の原子数が3原子で且つ銅の原子数が3原子である複合クラスターが特に好ましい。このような鉄の原子数が前記下限未満では前記複合クラスターと担体との相互作用が強くなり過ぎて、十分な活性を発現できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると活性点の数が低下する傾向にある。   Further, as such a CuFe composite cluster, a composite cluster having 3 to 50 atoms of iron and 3 to 50 atoms of copper is preferable, and 3 to 20 atoms of iron and copper. A composite cluster having 3 to 20 atoms is more preferable, a composite cluster having 3 to 4 atoms of iron and 3 to 6 atoms of copper is further preferable, and the number of iron atoms is 3 A composite cluster having 3 atoms and copper atoms is particularly preferred. If the number of iron atoms is less than the lower limit, the interaction between the composite cluster and the support becomes too strong, and there is a tendency that sufficient activity cannot be expressed. It tends to decrease.

また、このような担体に担持されている複合体(前記CuFe複合クラスター及び凝集物を含む。)の平均粒子径としては、0.5〜5.0nmであることが好ましく、0.5〜3.0nmであることがより好ましい。このような平均粒子径が前記下限未満では前記複合体と担体との相互作用が強くなり過ぎて、十分な活性を発現できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると活性点の数が低下する傾向にある。なお、このような平均粒子径は、走査透過電子顕微鏡(Cs−STEM)により担体上に担持されている任意の10個以上の複合体について粒子径を測定し、求められた粒子径を平均化することにより算出することができる。   Moreover, the average particle diameter of the composite (including the CuFe composite cluster and the aggregate) supported on such a carrier is preferably 0.5 to 5.0 nm, and 0.5 to 3 More preferably, it is 0.0 nm. If the average particle size is less than the lower limit, the interaction between the complex and the carrier becomes too strong, and there is a tendency that sufficient activity cannot be expressed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the number of active sites decreases. Tend to. In addition, such an average particle diameter measures a particle diameter about the arbitrary 10 or more composites currently carry | supported on the support | carrier with the scanning transmission electron microscope (Cs-STEM), and averages the calculated | required particle diameter. This can be calculated.

また、本発明においては、前記担体に複合体として担持されている銅と鉄の総原子数の50at%以上(更に好ましくは60at%以上、特に好ましくは70at%以上)が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターを形成していることが好ましい。このようなCuFe複合クラスターの存在割合(at%)が前記下限未満では、触媒活性が低下する傾向にある。このようなCuFe複合クラスターの存在割合(at%)は、排ガス浄化用触媒の担体上の縦10nm、横10nmの任意の一点の領域を、収束レンズに球面収差補正装置を備えた走査透過電子顕微鏡(Cs−STEM)により測定し、得られたSTEM像に基づいてその領域中に存在する銅と鉄の全原子数と、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして存在する鉄と銅の原子の数とをそれぞれ求め、銅と鉄の全原子数に対するCuFe複合クラスターとして存在する銅と鉄の原子数の比を算出して、かかる原子数の比の値を触媒全体におけるCuFe複合クラスターの存在割合(at%)と擬制することにより求める。なお、このようなCuFe複合クラスターの粒子径や原子数、及び存在割合を測定する際に用いる走査透過電子顕微鏡(STEM)としては、例えば日本電子製の商品名「JEM−2100F」を用いることができる。   In the present invention, 50 at% or more (more preferably 60 at% or more, particularly preferably 70 at% or more) of the total number of atoms of copper and iron supported as a complex on the carrier, and the particle size is 0.00. It is preferable to form a CuFe composite cluster of 5 to 1.5 nm. When the existing ratio (at%) of such CuFe composite clusters is less than the lower limit, the catalytic activity tends to decrease. The existence ratio (at%) of such CuFe composite cluster is determined by scanning an electron microscope having a spherical aberration correction device on a converging lens in an arbitrary region of 10 nm in the vertical direction and 10 nm in the horizontal direction on the support for the exhaust gas purification catalyst. Measured by (Cs-STEM), based on the obtained STEM image, the total number of atoms of copper and iron present in the region, and iron present as a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm And the number of copper atoms, respectively, and the ratio of the number of copper and iron atoms present as a CuFe composite cluster with respect to the total number of copper and iron atoms is calculated. It is obtained by imitating the existence ratio (at%) of the composite cluster. In addition, as a scanning transmission electron microscope (STEM) used when measuring the particle diameter, the number of atoms, and the existence ratio of such a CuFe composite cluster, for example, a trade name “JEM-2100F” manufactured by JEOL is used. it can.

また、前記担体に担持される銅と鉄の総量(前記複合体(CuFe複合クラスターを含む。)として担持される銅と鉄の総担持量)は、前記担体と前記複合体の総量に対して0.05〜3.5質量%(より好ましくは0.10〜3.0質量%、更に好ましくは0.5〜2.5質量%、特に好ましくは1.0〜2.0質量%)であることが好ましい。このような銅と鉄の総量が前記下限未満では、十分な触媒活性が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、シンタリングが起こり易くなり、十分に微細なCuFe複合クラスターを十分に分散して担持することが困難となり、十分な活性が得られなくなる傾向にある。なお、前記担体に担持される銅と鉄の割合としては、質量比(銅:鉄)で1:1〜2:1であることが好ましく、1.1:1〜1.9:1であることがより好ましい。このような鉄の含有比が前記下限未満では活性が低下する傾向にある。   Further, the total amount of copper and iron supported on the support (the total supported amount of copper and iron supported as the composite (including the CuFe composite cluster)) is based on the total amount of the support and the composite. 0.05 to 3.5% by mass (more preferably 0.10 to 3.0% by mass, still more preferably 0.5 to 2.5% by mass, particularly preferably 1.0 to 2.0% by mass). Preferably there is. If the total amount of copper and iron is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends not to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, sintering tends to occur, and a sufficiently fine CuFe composite cluster is sufficient. It tends to be difficult to disperse and carry the material, and sufficient activity cannot be obtained. The ratio of copper and iron supported on the carrier is preferably 1: 1 to 2: 1 by mass ratio (copper: iron), and is 1.1: 1 to 1.9: 1. It is more preferable. If the content ratio of iron is less than the lower limit, the activity tends to decrease.

また、本発明においては、前記CuFe複合クラスターの粒子と該CuFe複合クラスターに隣接する複合体(CuFe複合クラスターを含む。)の粒子との間の距離の平均値が0.2nm以上(より好ましくは0.2〜5nm)であることが好ましい。このような粒子間の距離の平均値が前記下限未満では、活性成分の分散性が低下し、十分に高度な触媒活性が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、担体の比表面積が小さい場合には、活性点の数が減少して十分に高度な触媒活性が得られなくなる傾向にある。なお、本発明にいう「CuFe複合クラスターの粒子と該CuFe複合クラスターに隣接する複合体の粒子との間の距離(粒子間の距離)」は、前述のCuFe複合クラスターの存在割合(at%)を求める方法と同様にCs−STEM測定を行って、得られたSTEM像に基づいて求めることができる。すなわち、本発明において「CuFe複合クラスターと該CuFe複合クラスターに隣接する複合体の粒子との間の距離(粒子間の距離)」とは、各CuFe複合クラスターの粒子から見て、隣接する複合体の粒子との間の距離が最短となる粒子を選択して求められる線分の長さをいい、「CuFe複合クラスターと該CuFe複合クラスターに隣接する複合体の粒子との間の距離の平均値」とは、前記線分の長さの平均値をいう。なお、ここにいう「線分の長さ」とは、各粒子の最近接点間を結んだ場合の線分の長さをいう。このような距離の平均値は、少なくとも任意の5個以上のCuFe複合クラスターを測定用の粒子として選択し、各粒子に対して線分の長さが最短となる複合体の粒子を測定し、その線分の長さをそれぞれ求めて、その平均値を算出することにより求めることができる。なお、このような距離の平均値(前記線分の長さの平均値)は、例えば、縦10nm、横10nmの任意の領域のSTEM像を用いて、その像中の任意の5個以上のCuFe複合クラスターを前記測定用の粒子とすることにより求めることができる。   In the present invention, the average value of the distance between the particles of the CuFe composite cluster and the particles of the composite adjacent to the CuFe composite cluster (including the CuFe composite cluster) is 0.2 nm or more (more preferably 0.2 to 5 nm) is preferable. If the average value of the distance between the particles is less than the lower limit, the dispersibility of the active ingredient tends to be lowered, and a sufficiently high catalytic activity tends to be not obtained. When the surface area is small, the number of active sites tends to decrease and a sufficiently high catalytic activity tends not to be obtained. The “distance between the particles of the CuFe composite cluster and the composite particles adjacent to the CuFe composite cluster (distance between the particles)” referred to in the present invention is the abundance ratio (at%) of the aforementioned CuFe composite cluster. The Cs-STEM measurement can be performed in the same manner as the method for obtaining the value and obtained based on the obtained STEM image. That is, in the present invention, the “distance between the CuFe composite cluster and the particles of the composite adjacent to the CuFe composite cluster (distance between the particles)” refers to the adjacent composite viewed from the particles of each CuFe composite cluster. The length of the line segment obtained by selecting the particle with the shortest distance between the particles of the "CuFe composite cluster and the average value of the distances between the composite particles adjacent to the CuFe composite cluster" "Means an average value of the lengths of the line segments. Here, the “length of the line segment” means the length of the line segment when the closest contacts of each particle are connected. The average value of such distances is determined by selecting at least any five or more CuFe composite clusters as measurement particles, and measuring the composite particles having the shortest line segment length for each particle, It can obtain | require by calculating | requiring the length of the line segment, respectively, and calculating the average value. Note that the average value of such distances (average value of the length of the line segment) is, for example, an STEM image of an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width, and any five or more in the image It can be determined by using CuFe composite clusters as the particles for measurement.

また、前記CuFe複合クラスターとしては、より高度な触媒活性が得られることから、錯体の核に銅原子と鉄原子とを含むCuFe多核錯体を用いることにより前記担体に担持されたものが好ましく、錯体の核にCuFe、CuFe及びCuFeからなる群から選択される1種を備えるCuFe多核錯体を用いることにより前記担体に担持されたものがより好ましい。なお、このようなCuFe多核錯体を用いてCuFe複合クラスターを担体に担持する方法としては、後述する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を好適に採用することができる。 Further, as the CuFe composite cluster, since a higher degree of catalytic activity can be obtained, it is preferable that the CuFe composite cluster is supported on the carrier by using a CuFe multinuclear complex containing a copper atom and an iron atom in the nucleus of the complex. It is more preferable to use a CuFe multinuclear complex comprising one kind selected from the group consisting of Cu 3 Fe 3 , Cu 5 Fe 4 and Cu 6 Fe 4 as the core of the above, and supported on the carrier. As a method for supporting a CuFe composite cluster on a carrier using such a CuFe multinuclear complex, the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention described later can be suitably employed.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、その形態は特に制限されず、例えば、担体及び前記担体に担持された銅と鉄の複合体を備える触媒を基材に担持したハニカム形状のモノリス触媒や、ペレット形状のペレット触媒の形態等としてもよい。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、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。   Further, the form of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited. For example, a honeycomb-shaped monolith catalyst in which a catalyst including a carrier and a composite of copper and iron supported on the carrier is supported on a substrate. Alternatively, it may be in the form of a pellet-shaped pellet catalyst. 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. Also, the material of such a base material is not particularly limited, but a base material made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of a metal such as stainless steel including chrome and aluminum is preferably used. can do.

また、このような基材に前記触媒を担持する方法も特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。なお、このような排ガス浄化用触媒においては、本発明の効果を損なわない範囲で排ガス浄化用触媒に用いることが可能な他の成分(例えばNOx吸蔵材等)を適宜担持してもよい。また、本発明の排ガス浄化用触媒は、後述する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を採用することにより効率よく製造することが可能となる。   Further, the method for supporting the catalyst on such a substrate is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. In addition, in such an exhaust gas purification catalyst, other components (for example, NOx occlusion material) that can be used for the exhaust gas purification catalyst as long as the effects of the present invention are not impaired may be supported as appropriate. Further, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be efficiently manufactured by adopting the method for manufacturing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention described later.

[排ガス浄化用触媒の製造方法]
本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、錯体の核に銅原子と鉄原子とを含むCuFe多核錯体を含有する錯体含有液を担体に接触せしめ、前記担体に前記CuFe多核錯体を担持し、焼成することにより、上記本発明の排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする方法である。
[Method for producing exhaust gas-purifying catalyst]
In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a complex-containing liquid containing a CuFe multinuclear complex containing copper atoms and iron atoms in the nucleus of a complex is brought into contact with a carrier, and the CuFe multinuclear complex is supported on the carrier, By calcining, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is obtained.

このような担体は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に用いられる担体と同様のものである。   Such a carrier is the same as the carrier used in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

また、CuFe多核錯体は錯体の核に銅原子と鉄原子とを含むものであればよく、特に制限されるものではないが、鉄と銅の原子の総数が6〜50原子(より好ましくは6〜11原子、更に好ましくは6原子)であって且つ銅と鉄の金属原子間に結合を有する金属間化合物(銅と鉄の異種金属クラスター分子)が前記錯体の核を形成していることが好ましい。このような原子数が前記下限未満では活性点としての機能が低下し、十分な活性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると活性点の減少(活性点の表面積の低下)により、十分な活性が得られない傾向にある。また、このように銅と鉄の金属原子間に結合を有する異種金属クラスター分子を錯体の核とすることで、配位子を介して銅原子と鉄原子とが結合する錯体と比較した場合に、焼成時の配位子の熱分解の際に金属間の結合がより十分に維持されるため、配位子の熱分解により金属原子が飛散することをより高度な水準で抑制することができ、核を形成するクラスター分子の状態を、より十分に維持して担体に銅及び鉄を担持することができる。更に、前記CuFe多核錯体の核としては、鉄の原子数が3〜20原子(更に好ましくは3〜4原子、特に好ましくは3原子)であり、銅の原子数が3〜30原子(更に好ましくは3〜6原子、特に好ましくは3原子)であり且つ銅と鉄の金属原子間に結合を有する金属間化合物(銅と鉄の異種金属クラスター分子)がより好ましい。このような鉄の原子数が前記下限未満では活性点としての機能が低下し、十分な活性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると活性点の減少(活性点の表面積の低下)により、十分な活性が得られない傾向にある。   The CuFe polynuclear complex is not particularly limited as long as it contains a copper atom and an iron atom in the nucleus of the complex, but the total number of iron and copper atoms is 6 to 50 atoms (more preferably 6 atoms). 11 atoms, more preferably 6 atoms) and an intermetallic compound having a bond between copper and iron metal atoms (a heterometallic cluster molecule of copper and iron) forms the nucleus of the complex preferable. If the number of atoms is less than the lower limit, the function as an active point tends to be reduced, and sufficient activity tends not to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the active point is decreased (reduction in the surface area of the active point). There is a tendency that sufficient activity cannot be obtained. In addition, when the heterogeneous metal cluster molecule having a bond between copper and iron metal atoms is used as the nucleus of the complex in this way, when compared with a complex in which a copper atom and an iron atom are bonded via a ligand , Since the bond between metals is more fully maintained during pyrolysis of the ligand during firing, it is possible to suppress metal atoms from scattering due to pyrolysis of the ligand at a higher level. In addition, it is possible to support the copper and iron on the support while maintaining the state of the cluster molecules forming the nucleus more sufficiently. Furthermore, as the nucleus of the CuFe multinuclear complex, the number of iron atoms is 3 to 20 atoms (more preferably 3 to 4 atoms, particularly preferably 3 atoms), and the number of copper atoms is 3 to 30 atoms (more preferably). Is more preferably 3 to 6 atoms, particularly preferably 3 atoms), and an intermetallic compound (a heterometallic cluster molecule of copper and iron) having a bond between copper and iron metal atoms is more preferable. When the number of iron atoms is less than the lower limit, the function as the active point is lowered, and there is a tendency that sufficient activity cannot be obtained. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the active point is decreased (the surface area of the active point is decreased) ), Sufficient activity tends not to be obtained.

また、このようなCuFe多核錯体の核としては、得られる触媒の活性がより高度なものとなることから、CuFe、CuFe及びCuFeからなる群から選択される1種の金属間化合物(銅と鉄の異種金属クラスター分子)がより好ましく、CuFeであることが特に好ましい。 Further, the core of such a CuFe multinuclear complex is selected from the group consisting of Cu 3 Fe 3 , Cu 5 Fe 4 and Cu 6 Fe 4 since the activity of the resulting catalyst is higher. More preferred are intermetallic compounds (heterogeneous metal cluster molecules of copper and iron), and Cu 3 Fe 3 is particularly preferred.

また、このようなCuFe多核錯体の配位子は、担体の金属の種類等に応じて、錯体を構成する遷移金属間に結合を有し、さらに担体に担持することが可能となるように適宜選択すればよく、特に制限されないが、カルボニル配位子が特に好ましい。なお、このような配位子は1種を単独で或いは2種以上を混合して含んでいてもよい。   In addition, such a ligand of the CuFe multinuclear complex has a bond between transition metals constituting the complex and can be supported on the support according to the type of metal of the support. The carbonyl ligand is particularly preferable, although it is not particularly limited. In addition, such a ligand may contain 1 type individually or in mixture of 2 or more types.

さらに、このようなCuFe多核錯体としては、カウンターカチオンの存在により錯体同士が接触することを防止して、錯体間の距離をより十分に保持しながら錯体を担体に担持でき、核を形成する金属間化合物の形態を十分に維持しながら担体に銅と鉄とを担持できること(銅と鉄をCuFe複合クラスターとして効率よく担持できること)から、カウンターカチオンとしてテトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン及びテトラブチルアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを備えるものが好ましく、より高い担持効率が得られることから、カウンターカチオンとしてテトラメチルアンモニウムイオンを備えるものが特に好ましい。   Further, as such a CuFe polynuclear complex, a metal that forms a nucleus by preventing the complexes from contacting each other due to the presence of a counter cation, and supporting the complex on a carrier while maintaining a sufficient distance between the complexes. Since it is possible to support copper and iron on the support while maintaining the form of the intermetallic compound sufficiently (copper and iron can be efficiently supported as a CuFe composite cluster), tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium as counter cations Those having at least one ion selected from the group consisting of ions and tetrabutylammonium ions are preferred, and those having tetramethylammonium ions as counter cations are particularly preferred because higher loading efficiency can be obtained.

このようなCuFe多核錯体としては特に制限されないが、例えば、化学式CuFe(CO)12・[N(CH]、CuFe(CO)12・[N(C]、CuFe(CO)12・[N(C]、CuFe(CO)12・[N(C]等で表される錯体が挙げられる。また、このようなCuFe多核錯体の製造方法としては特に制限されず、銅と鉄とを核に含有する多核錯体(複核錯体)を製造することが可能な公知の方法を適宜採用することができる(例えば、J. Am. Chem. Soc., vol.108,No.3,1986年,P.445−451等の文献に記載されている方法等を適宜利用してもよい。)。 While such is not a specific restriction on the CuFe polynuclear complex, for example, the chemical formula Cu 3 Fe 3 (CO) 12 · [N (CH 3) 4] 3, Cu 3 Fe 3 (CO) 12 · [N (C 2 H 5 ) 4 ] 3 , Cu 3 Fe 3 (CO) 12 · [N (C 3 H 7 ) 4 ] 3 , Cu 3 Fe 3 (CO) 12 · [N (C 4 H 9 ) 4 ] 3 etc. And the complex. Moreover, it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of such a CuFe multinuclear complex, The well-known method which can manufacture the polynuclear complex (binuclear complex) which contains copper and iron in a nucleus can be employ | adopted suitably. (For example, methods described in documents such as J. Am. Chem. Soc., Vol. 108, No. 3, 1986, P. 445-451 may be used as appropriate).

また、前記錯体含有液の溶媒としては特に制限されず、前記CuFe多核錯体を溶解させることが可能な水、有機溶媒等を適宜用いることができる。また、前記錯体含有液の溶媒としては、錯体の状態をより十分に維持しながら、より効率よくCuFe複合クラスターを担持できるという観点から、極性を有する有機溶媒であることが好ましい。また、このような極性を有する有機溶媒としては、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、プロパノール、アセトン等が挙げられる。また、このような溶媒としては1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用してもよい。   Moreover, it does not restrict | limit especially as a solvent of the said complex containing liquid, The water which can dissolve the said CuFe polynuclear complex, an organic solvent, etc. can be used suitably. In addition, the solvent of the complex-containing liquid is preferably an organic solvent having polarity from the viewpoint that the CuFe composite cluster can be more efficiently supported while maintaining the state of the complex more sufficiently. Examples of the organic solvent having such polarity include tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), dichloromethane, chloroform, ethyl acetate, propanol, acetone, and the like. Moreover, as such a solvent, you may utilize 1 type individually or in combination of 2 or more types.

また、前記溶媒として好適な極性を有する有機溶媒としては誘電率(単位:F/m)が20以下(より好ましくは15以下、更に好ましくは4〜9)のものが好ましい。このような誘電率が前記上限を超えると、錯体を効率よく溶媒に分散できない(溶解できない)傾向にある。また、前記錯体含有液の溶媒としては、誘電率が20以下で且つ極性を有する有機溶媒が好ましく、中でも、錯体の状態をより十分に維持しながら担持できるという観点から、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチルがより好ましい。なお、このような誘電率の値としては、例えば、「“Organic Solvents: Physical Properties and Methods of Purification”,4th ed.,Wiley,1986年」に記載されている値や、インターネット上のフリー百科事典「ウィキペディア(Wikipedia)」の「溶媒」のページに記載されている値等を利用することができる。   The organic solvent having a polarity suitable as the solvent is preferably one having a dielectric constant (unit: F / m) of 20 or less (more preferably 15 or less, still more preferably 4 to 9). When such a dielectric constant exceeds the upper limit, the complex tends not to be efficiently dispersed (dissolvable) in the solvent. Further, as the solvent of the complex-containing liquid, an organic solvent having a dielectric constant of 20 or less and a polarity is preferable, and tetrahydrofuran (THF), dimethyl is particularly preferable from the viewpoint that it can be supported while maintaining the state of the complex more sufficiently. More preferred are sulfoxide (DMSO), dichloromethane, chloroform and ethyl acetate. Examples of such dielectric constant values include values described in “Organic Solvents: Physical Properties and Methods of Purification”, 4th ed., Wiley, 1986, and free encyclopedias on the Internet. The values described in the “solvent” page of “Wikipedia” can be used.

また、このような錯体含有液中のCuFe多核錯体の含有量としては、0.01〜0.5質量%であることが好ましく、0.02〜0.3質量%であることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満では担持効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると錯体の溶媒への分散が不十分となる傾向にある。   Moreover, as content of the CuFe polynuclear complex in such a complex containing liquid, it is preferable that it is 0.01-0.5 mass%, and it is more preferable that it is 0.02-0.3 mass%. If such a content is less than the lower limit, the loading efficiency tends to decrease, and if it exceeds the upper limit, the dispersion of the complex in the solvent tends to be insufficient.

さらに、このような錯体含有液中に含有されている銅と鉄の総量は特に制限されないが、金属換算で0.005〜0.5質量%であることが好ましく、0.01〜0.25質量%であることがより好ましい。このような銅と鉄の総量が前記下限未満では、担持溶液の量がかさむだけではなく、担体に錯体を効率よく担持することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、錯体、担体ともに分散性が低下するため、CuFe多核錯体を均一に担持することが困難となる傾向にある。   Furthermore, although the total amount of copper and iron contained in such a complex-containing liquid is not particularly limited, it is preferably 0.005 to 0.5% by mass in terms of metal, and 0.01 to 0.25. More preferably, it is mass%. When the total amount of copper and iron is less than the lower limit, not only the amount of the supporting solution is increased, but also it tends to be difficult to efficiently support the complex on the support. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the complex Further, since the dispersibility of both the supports decreases, it tends to be difficult to uniformly support the CuFe multinuclear complex.

また、このような錯体含有液中に含有されている銅と鉄の割合としては、質量比(銅:鉄)で1:1〜2:1であることが好ましく、1.1:1〜1.9:1であることがより好ましい。このような鉄の含有比が前記下限未満では活性が低下する傾向にある。   Moreover, as a ratio of copper and iron contained in such a complex containing liquid, it is preferable that it is 1: 1-2: 1 by mass ratio (copper: iron), 1.1: 1-1 More preferably, it is 9: 1. If the content ratio of iron is less than the lower limit, the activity tends to decrease.

また、このような錯体含有液の調製方法は特に制限されず、前記錯体を前記溶媒中に溶解することが可能な方法を適宜採用すればよい。   Moreover, the preparation method of such a complex containing liquid is not restrict | limited, What is necessary is just to employ | adopt suitably the method which can melt | dissolve the said complex in the said solvent.

さらに、前記錯体含有液を前記担体に接触せしめ、前記担体に前記CuFe多核錯体を担持する方法としては特に制限されず、前記担体の金属種の種類や前記錯体の配位子の種類等に応じて、前記担体に前記錯体を担持させることが可能な公知の方法を適宜採用することができ、例えば、前記錯体含有液中に前記担体を浸漬することにより前記担体に前記CuFe多核錯体を担持する方法等を採用してもよい。例えば、前記錯体の配位子がカルボニル配位子であり、担体がアルミナである場合等には、上述のような錯体含有液中に前記担体を浸漬する方法を採用することにより、カルボニル配位子の酸素原子を介してアルミニウムイオン(Al3+)の原子に錯体を配位結合させることができ、これによりCuFe多核錯体を前記担体上の金属原子に結合して担持させることができる。なお、本発明においては、焼成時においても錯体の凝集や飛散がより十分に抑制できることから、前記CuFe多核錯体を前記担体上の金属原子に結合(例えば配位結合)させて担持することが好ましい。 Furthermore, the method of bringing the complex-containing liquid into contact with the carrier and supporting the CuFe multinuclear complex on the carrier is not particularly limited, and depends on the type of metal species of the carrier, the type of ligand of the complex, and the like. A known method capable of supporting the complex on the carrier can be appropriately employed. For example, the CuFe multinuclear complex is supported on the carrier by immersing the carrier in the complex-containing liquid. A method or the like may be adopted. For example, when the ligand of the complex is a carbonyl ligand and the support is alumina, etc., by adopting a method of immersing the support in the complex-containing liquid as described above, The complex can be coordinated and bonded to an aluminum ion (Al 3+ ) atom via the oxygen atom of the child, whereby the CuFe multinuclear complex can be bonded and supported on the metal atom on the carrier. In the present invention, since the aggregation and scattering of the complex can be more sufficiently suppressed even during firing, the CuFe polynuclear complex is preferably supported by being bonded (for example, coordinated) to the metal atom on the carrier. .

また、前記錯体含有液中に前記担体を浸漬することにより前記担体の表面に前記CuFe多核錯体を担持する場合には、1〜10atmの圧力、前記錯体含有液の溶媒の融点以上沸点以下(より好ましくは10〜100℃程度、特に好ましくは10〜30℃程度)の温度の条件下で0.5〜24時間程度撹拌することが好ましい。前記担体の表面に前記CuFe多核錯体を担持する際の圧力や温度の条件が前記下限未満では担持効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると余剰な撹拌を続けることにより製造コストが増加する傾向にある。   In addition, when the CuFe polynuclear complex is supported on the surface of the carrier by immersing the carrier in the complex-containing liquid, the pressure is 1 to 10 atm, the melting point of the solvent of the complex-containing liquid is not higher than the boiling point (more It is preferable to stir for about 0.5 to 24 hours under the temperature condition of preferably about 10 to 100 ° C., particularly preferably about 10 to 30 ° C. If the pressure and temperature conditions for supporting the CuFe multinuclear complex on the surface of the support are less than the lower limit, the supporting efficiency tends to decrease.On the other hand, if the upper limit is exceeded, production costs are reduced by continuing excessive stirring. It tends to increase.

また、前記担体に前記CuFe多核錯体を担持した後に焼成する方法としては、200〜800℃(更に好ましくは300〜600℃)の温度条件で1〜5時間程度焼成する方法を採用することが好ましい。このような焼成温度及び時間が前記下限未満では、配位子を効率よく且つ十分に除去することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、担体上で配位子を分解する際に隣接した錯体中の金属原子同士が凝集し易くなる傾向にある。   In addition, as a method of firing after supporting the CuFe multinuclear complex on the carrier, it is preferable to employ a method of firing for about 1 to 5 hours at a temperature of 200 to 800 ° C. (more preferably 300 to 600 ° C.). . If the calcination temperature and time are less than the lower limit, it tends to be difficult to remove the ligand efficiently and sufficiently, and if the upper limit is exceeded, the ligand is decomposed on the support. At this time, metal atoms in adjacent complexes tend to aggregate easily.

このような本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、担体に、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターを効率よく担持することが可能となり、上記本発明の排ガス浄化用触媒を効率よく製造することが可能となる。   According to such a method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm can be efficiently supported on a carrier, and the exhaust gas purifying of the present invention is performed. It becomes possible to manufacture the catalyst for use efficiently.

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.

(調製例1:CuFe錯体の調製)
ブッヒグラスウスター社製のオートクレーブを用いて、以下のようにしてCuFe(CO)12・[N(CH]を形成した。すなわち、先ず、アルゴン(Ar)雰囲気下において、NaFe(CO)錯体(和光純薬工業株式会社製:NaFe(CO)・1.5−ジオキサン:0.99g)と、CuBr(ALDRICHの商品名「Copper(I) bromide」:0.41g)とをテトラヒドロフラン(THF:和光純薬工業株式会社製、誘電率:7.58)に溶かし、室温(25℃)で6時間撹拌を行って、CuとFeを3原子ずつ含むCuFe(CO)12錯体のNa塩を生成し、該塩を含有するTHF溶液を得た。このようなCuFe(CO)12錯体のNa塩を得る工程の化学反応式は、下記式(1):
3Na2Fe(CO)4+3CuBr→Na3Cu3Fe3(CO)12+3NaBr (1)
で表される。
(Preparation Example 1: Preparation of CuFe complex)
Cu 3 Fe 3 (CO) 12. [N (CH 3 ) 4 ] 3 was formed as follows using an autoclave manufactured by Buchgrass Woster. That is, first, in an argon (Ar) atmosphere, Na 2 Fe (CO) 4 complex (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Na 2 Fe (CO) 4 · 1.5-dioxane: 0.99 g) and CuBr (Trade name “Copper (I) bromide” of ALDRICH: 0.41 g) was dissolved in tetrahydrofuran (THF: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., dielectric constant: 7.58) and stirred at room temperature (25 ° C.) for 6 hours. To produce a Na salt of a Cu 3 Fe 3 (CO) 12 complex containing 3 atoms of Cu and Fe, and a THF solution containing the salt was obtained. The chemical reaction formula of the step of obtaining the Na salt of such Cu 3 Fe 3 (CO) 12 complex is the following formula (1):
3Na 2 Fe (CO) 4 + 3CuBr → Na 3 Cu 3 Fe 3 (CO) 12 + 3NaBr (1)
It is represented by

次いで、このようにして得られたTHF溶液に塩化テトラメチルアンモニウム(和光純薬工業株式会社製:[N(CH]Cl)を加え、室温(25℃)で16時間撹拌して、THF中においてCuFe(CO)12錯体の[N(CH]塩を生成し、CuFe(CO)12の[N(CH]塩を含有するTHF溶液を得た。このようなCuFe(CO)12の[N(CH]塩を生成する工程の化学反応式は下記式(2):
Na3Cu3Fe3(CO)12+3[N(CH3)4]Cl→Cu3Fe3(CO)12・[N(CH3)4]3+3NaCl (2)
で表される。次に、このようにして得られたCuFe(CO)12の[N(CH]塩を含有するTHF溶液を、圧力:10Pa以下、室温(25℃)、12時間の条件で真空乾燥し、得られた乾燥物をアセトンにより抽出し、濃縮した後、再度、圧力:10Pa以下、室温(25℃)、12時間の条件で真空乾燥することにより、不純物を除去し、CuFe(CO)12・[N(CHを精製した。このようにしてCuFe錯体(CuFe(CO)12・[N(CH)の単結晶を得た。
Next, tetramethylammonium chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: [N (CH 3 ) 4 ] Cl) was added to the THF solution thus obtained, and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 16 hours. Cu 3 Fe 3 (CO) 12 complex [N (CH 3) 4] 3 generates a salt in a THF, [N (CH 3) 4] of Cu 3 Fe 3 (CO) 12 3 THF containing salt A solution was obtained. The chemical reaction formula of the process of producing such a [N (CH 3 ) 4 ] 3 salt of Cu 3 Fe 3 (CO) 12 is the following formula (2):
Na 3 Cu 3 Fe 3 (CO) 12 +3 [N (CH 3 ) 4 ] Cl → Cu 3 Fe 3 (CO) 12・ [N (CH 3 ) 4 ] 3 + 3NaCl (2)
It is represented by Next, a THF solution containing the [N (CH 3 ) 4 ] 3 salt of Cu 3 Fe 3 (CO) 12 obtained in this manner was subjected to pressure: 10 Pa or less, room temperature (25 ° C.), and 12 hours. After vacuum drying under conditions, the resulting dried product was extracted with acetone, concentrated, and then again vacuum-dried under conditions of pressure: 10 Pa or less, room temperature (25 ° C.), 12 hours to remove impurities, Cu 3 Fe 3 (CO) 12. [N (CH 3 ) 4 ] 3 was purified. In this way, a single crystal of CuFe complex (Cu 3 Fe 3 (CO) 12. [N (CH 3 ) 4 ] 3 ) was obtained.

[調製例1で得られた錯体の特性の評価]
〈単結晶X線構造解析〉
調製例1で得られたCuFe錯体の単結晶に対して、以下のようにして、単結晶X線構造解析の測定装置(リガク社製の商品名「Saturn CCD単結晶X線構造解析装置」)を用いて単結晶X線構造解析を行った。すなわち、先ず、保護媒体として流動パラフィンを用い、調製例1で得られたCuFe錯体の単結晶の表面を流動パラフィンで保護した試料を準備した後、前記試料を前記測定装置にマウントして、該装置を用いて−100℃において単結晶X線構造解析を行った。また、使用した単結晶は縦0.1mm、横0.1mm、厚み0.05mmのブロック形状のものであり、結晶の色は黄色であった。なお、このような単結晶X線構造解析には結晶構造の解析のソフトウェアとしてSHELX97を用い且つ直接法を採用した(SHELX97直接法)。このような解析により得られた結果として、調製例1で得られたCuFe錯体の結晶学的データを表1に示し、前記CuFe錯体の分子構造を表すORTEP図を図2に示し、前記CuFe錯体の集積構造を表すパッキング図(Packing図)を図3に示す。
[Evaluation of properties of complex obtained in Preparation Example 1]
<Single crystal X-ray structure analysis>
A single crystal X-ray structural analysis measuring device (trade name “Saturn CCD single crystal X-ray structural analysis device” manufactured by Rigaku Corporation) for the single crystal of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 is as follows. Was used for single crystal X-ray structural analysis. That is, first, a liquid paraffin was used as a protective medium, and after preparing a sample in which the surface of the single crystal of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 was protected with liquid paraffin, the sample was mounted on the measuring device, Single crystal X-ray structural analysis was performed at −100 ° C. using an apparatus. The single crystal used had a block shape of 0.1 mm in length, 0.1 mm in width, and 0.05 mm in thickness, and the color of the crystal was yellow. For such single crystal X-ray structure analysis, SHELX97 was used as software for crystal structure analysis, and the direct method was adopted (SHELX97 direct method). As a result of such analysis, the crystallographic data of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 is shown in Table 1, the ORTEP diagram showing the molecular structure of the CuFe complex is shown in FIG. FIG. 3 shows a packing diagram (Packing diagram) representing the integrated structure of the above.

表1及び図2に示す結果からも明らかなように、調製例1で得られたCuFe多核錯体は、錯体がCuとFeの原子間において結合を有する式:CuFeで表される6核構造を有するものであることが確認された。また、図2に示す結果からも明らかなように、調製例1で得られたCuFe錯体は、カウンターカチオンとして「N(CH」が3分子存在していることが確認され、溶媒分子は存在していないことが確認された。また、図3に示すPacking図からも明らかなように、CuFeを核に有する調製例1で得られたCuFe多核錯体の分子間には、カウンターカチオンが存在していることが分かった。また、図3に示す結果から、CuFe多核錯体の分子間にカウンターカチオンである「N(CH」の4分子がインターカレーションすることで電荷のバランスが保たれているものと本発明者らは推察する。また、このようにカウンターカチオンにより錯体分子間の電荷のバランスが保たれていることから、調製例1で得られたCuFe多核錯体の分子間には相互作用がほとんどないものと本発明者らは推察する。更に、図2及び図3に示す結果からも明らかなように、CuFe多核錯体のCuFe核の周りに、常にN(CH分子が存在するため、CuFe多核錯体を担体に担持する際においても錯体の周囲にカウンターカチオンが存在し、CuFe核の凝集が抑制されることも分かる。 As is apparent from the results shown in Table 1 and FIG. 2, the CuFe polynuclear complex obtained in Preparation Example 1 is represented by the formula: Cu 3 Fe 3 in which the complex has a bond between the atoms of Cu and Fe. It was confirmed to have a nuclear structure. Further, as is clear from the results shown in FIG. 2, it was confirmed that the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 had three molecules of “N (CH 3 ) 4 ” as counter cations. Was confirmed not to exist. Further, as apparent from the Packing diagram shown in FIG. 3, it was found that a counter cation was present between the molecules of the CuFe multinuclear complex obtained in Preparation Example 1 having Cu 3 Fe 3 as a nucleus. . In addition, from the results shown in FIG. 3, the charge balance is maintained by intercalating four molecules of counter cation “N (CH 3 ) 4 ” between the molecules of the CuFe multinuclear complex and the present invention. They guess. In addition, since the balance of charges between the complex molecules is maintained by the counter cation in this way, the present inventors believe that there is almost no interaction between the molecules of the CuFe multinuclear complex obtained in Preparation Example 1. I guess. Further, as is clear from the results shown in FIGS. 2 and 3, since there are always N (CH 3 ) 4 molecules around the Cu 3 Fe 3 nucleus of the CuFe multinuclear complex, the CuFe multinuclear complex is supported on the carrier. It can also be seen that a counter cation is present around the complex even in the process, and aggregation of Cu 3 Fe 3 nuclei is suppressed.

〈質量分析(MALDI−MS)〉
調製例1で得られたCuFe錯体を用いて、質量分析(MALDI−MS:Matrix−Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry分析)を行った。なお、このような質量分析には、測定装置としてBruker Daltonics社製の質量分析装置(商品名「Autoflex」)を利用し、測定条件としてレーザー波長:337nm(窒素ガスレーザー)、加速電圧:19kVの条件を採用し、マトリックスとして2−[(E)−3−(4−tert−ブチルフェニル)−2−メチル−2−プロペニリデン]マロノニトリルを用いた。また、このような質量分析には、THF中に、調製例1で得られたCuFe錯体を極少量とマトリックス(DCTB)とを含有する溶液を測定用の試料として用いた。このような質量分析(MALDI−MS)の結果として得られたマススペクトルの実測データのグラフを図4〜6に示す。なお、図4は質量電荷比(m/zの値)が600〜1500の範囲のマススペクトルを示し、図5は、図4に示すマススペクトルの質量電荷比(m/zの値)が1105〜1135の範囲にあるスペクトルの拡大図を示し、図6は、図4に示すマススペクトルの質量電荷比(m/zの値)が1300〜1325の範囲にあるスペクトルの拡大図を示す。また、参照のために、式:CuFe(CO)12で表される錯体の理論上のマススペクトル(計算値)のグラフを図7に示す。
<Mass spectrometry (MALDI-MS)>
Mass analysis (MALDI-MS: Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionization Mass Spectrometry analysis) was performed using the CuFe complex obtained in Preparation Example 1. In addition, for such mass analysis, a mass spectrometer manufactured by Bruker Daltonics (trade name “Autoflex”) is used as a measurement apparatus, and measurement conditions are laser wavelength: 337 nm (nitrogen gas laser), acceleration voltage: 19 kV. The conditions were employed and 2-[(E) -3- (4-tert-butylphenyl) -2-methyl-2-propenylidene] malononitrile was used as the matrix. Moreover, for such mass spectrometry, a solution containing a very small amount of the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 and a matrix (DCTB) in THF was used as a sample for measurement. Graphs of measured data of mass spectra obtained as a result of such mass spectrometry (MALDI-MS) are shown in FIGS. 4 shows a mass spectrum having a mass-to-charge ratio (m / z value) in the range of 600 to 1500, and FIG. 5 shows a mass-to-mass ratio (m / z value) of the mass spectrum shown in FIG. FIG. 6 shows an enlarged view of the spectrum in which the mass-to-charge ratio (m / z value) of the mass spectrum shown in FIG. 4 is in the range of 1300 to 1325. For reference, a graph of a theoretical mass spectrum (calculated value) of a complex represented by the formula: Cu 3 Fe 3 (CO) 12 is shown in FIG.

図4〜7に示すデータから明らかなように、図4〜6において得られた実測データ(スペクトル)と、図7に示すCuFe(CO)12で表される錯体の理論スペクトル(計算値)とを比較すると、実測データに示すスペクトルのパターンがCuが3原子、Feが3原子から成る構成される分子の理論スペクトルの同位体パターンとよく似ていることから、測定用の試料中においてもCuが3原子、Feが3原子から成る6核錯体として存在していることが分かった。すなわち、このような結果から、調製例1で得られたCuFe錯体は、THFを溶媒とした溶液中においても、核にCuFeで表される分子を有する6核錯体として存在することが確認された。そのため、THFのような有機溶媒中に調製例1で得られたCuFe多核錯体(CuFe(CO)12・[N(CH)を含有させた錯体含有液を用いて担体に錯体を担持する場合には、溶媒中において、核を形成する分子の構造(CuFeで表される分子の構造)が十分に維持された状態となっているため、その構造(CuFeの構造)を十分に維持したまま、担体に錯体を担持できることが分かる。 As apparent from the data shown in FIGS. 4 to 7, the measured data (spectrum) obtained in FIGS. 4 to 6 and the theoretical spectrum (calculation) of the complex represented by Cu 3 Fe 3 (CO) 12 shown in FIG. Value), the spectrum pattern shown in the measured data is very similar to the isotope pattern of the theoretical spectrum of a molecule composed of 3 atoms of Cu and 3 atoms of Fe. In FIG. 5, it was found that Cu exists as a hexanuclear complex consisting of 3 atoms and 3 atoms of Fe. That is, from these results, the CuFe complex obtained in Preparation Example 1 may exist as a hexanuclear complex having a molecule represented by Cu 3 Fe 3 in the nucleus even in a solution using THF as a solvent. confirmed. Therefore, using the complex-containing liquid in which the CuFe polynuclear complex (Cu 3 Fe 3 (CO) 12. [N (CH 3 ) 4 ] 3 ) obtained in Preparation Example 1 is contained in an organic solvent such as THF. When the complex is supported on the carrier, the structure of the molecule forming the nucleus (the structure of the molecule represented by Cu 3 Fe 3 ) is sufficiently maintained in the solvent. It can be seen that the complex can be supported on the support while the structure of Cu 3 Fe 3 is sufficiently maintained.

(実施例1)
先ず、調製例1で得られたCuFe多核錯体(CuFe(CO)12・[N(CH)を用いて、γ−Al(住友化学株式会社製の商品名「AKP−G015」、比表面積:150m/g、平均粒子径:>100nm)からなる担体に、銅と鉄の複合体を担持することにより、排ガス浄化用触媒を得た。すなわち、先ず、アルゴン雰囲気下において、調製例1で得られたCuFe多核錯体303mgをTHF(1000mL、誘電率:7.58)に溶解して錯体含有液を得た。次に、Ar雰囲気下において、前記錯体含有液に前記γ−Alを10g添加し、30℃の温度条件で12時間撹拌した。次いで、かかる撹拌後の錯体含有液から、固形分をろ過により取り出し、大気中、500℃の温度条件で3時間焼成することにより、排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒は、冷間静水圧法(CIP:1000kg/cm)で成形した後に直径0.5〜1mmのペレットに粉砕して、ペレット状の触媒とした。
Example 1
First, using the CuFe polynuclear complex (Cu 3 Fe 3 (CO) 12. [N (CH 3 ) 4 ] 3 ) obtained in Preparation Example 1, γ-Al 2 O 3 (commercially available from Sumitomo Chemical Co., Ltd.) An exhaust gas purifying catalyst was obtained by supporting a composite of copper and iron on a carrier having the name “AKP-G015”, specific surface area: 150 m 2 / g, average particle diameter:> 100 nm). That is, first, in an argon atmosphere, 303 mg of the CuFe polynuclear complex obtained in Preparation Example 1 was dissolved in THF (1000 mL, dielectric constant: 7.58) to obtain a complex-containing liquid. Next, 10 g of the γ-Al 2 O 3 was added to the complex-containing liquid in an Ar atmosphere, and the mixture was stirred at a temperature of 30 ° C. for 12 hours. Subsequently, solid content was taken out from the complex-containing liquid after stirring by filtration, and calcined in the atmosphere at a temperature condition of 500 ° C. for 3 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst. The obtained exhaust gas-purifying catalyst was molded by a cold isostatic pressure method (CIP: 1000 kg / cm 2 ) and then pulverized into pellets having a diameter of 0.5 to 1 mm to obtain a pellet-shaped catalyst.

(実施例2)
錯体含有液を得る際にCuFe多核錯体の使用量を303mgから606mgに変更した以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Example 2)
Exhaust gas purification catalyst (pellet-shaped catalyst) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of CuFe polynuclear complex used was changed from 303 mg to 606 mg when obtaining the complex-containing liquid.

(比較例1)
硝酸銅(和光純薬工業社製の商品名「Copper(II) Nitrate Trihydrate」)220mg及び硝酸鉄(和光純薬工業社製の商品名「Iron(III) Nitrate Nonahydrate」)261mgをイオン交換水(1L)に溶解させて、銅及び鉄の塩の含有溶液を得た。次に、前記銅及び鉄の塩の含有溶液に、γ−Al(住友化学株式会社製の商品名「AKP−G015」、比表面積:150m/g、平均粒子径:>100nm)を10g添加し、大気中、100℃条件下において12時間加熱撹拌して蒸発乾固することにより固形分を得た。その後、前記固形分を、大気中、300℃の温度条件で3時間焼成することにより、γ−Alに鉄と銅を担持した比較のための排ガス浄化用触媒を得た。なお、このようにして得られた比較のための排ガス浄化用触媒は、冷間静水圧法(CIP:1000kg/cm)成形した後に直径0.5〜1mmのペレットに粉砕して、ペレット状の触媒とした。
(Comparative Example 1)
Copper nitrate (trade name “Copper (II) Nitrate Trihydrate” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 220 mg and iron nitrate (trade name “Iron (III) Nitrate Nonhydrate” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 261 mg of ion-exchanged water ( 1 L) to obtain a solution containing copper and iron salts. Next, γ-Al 2 O 3 (trade name “AKP-G015” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., specific surface area: 150 m 2 / g, average particle size:> 100 nm) is added to the copper and iron salt-containing solution. 10g was added, and the mixture was heated and stirred in the atmosphere at 100 ° C for 12 hours to evaporate to dryness to obtain a solid content. Thereafter, the solid content was calcined in the atmosphere at a temperature of 300 ° C. for 3 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst for comparison in which iron and copper were supported on γ-Al 2 O 3 . In addition, the exhaust gas purifying catalyst for comparison obtained in this way was molded into a pellet having a diameter of 0.5 to 1 mm after being formed by a cold isostatic pressure method (CIP: 1000 kg / cm 2 ) to form a pellet. This catalyst was used.

(比較例2)
硝酸鉄を使用しなかった以外は比較例1と同様にして、γ−Alに銅を担持した比較のための排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Comparative Example 2)
Except for not using iron nitrate, an exhaust gas purifying catalyst (pellet-shaped catalyst) for comparison in which copper was supported on γ-Al 2 O 3 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.

(比較例3)
硝酸銅を使用しなかった以外は比較例1と同様にして、γ−Alに鉄を担持した比較のための排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Comparative Example 3)
Except for not using copper nitrate, an exhaust gas purifying catalyst (pellet-shaped catalyst) for comparison in which iron was supported on γ-Al 2 O 3 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.

(比較例4)
硝酸銅の使用量を220mgから525mgに変更し且つ硝酸鉄の使用量を261mgから557mgに変更した以外は比較例1と同様にして、γ−Alに鉄と銅を担持した比較のための排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Comparative Example 4)
Comparative example in which iron and copper were supported on γ-Al 2 O 3 in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of copper nitrate used was changed from 220 mg to 525 mg and the amount of iron nitrate used was changed from 261 mg to 557 mg. An exhaust gas purifying catalyst (pellet-shaped catalyst) was obtained.

(比較例5)
硝酸鉄を使用せず且つ硝酸銅の使用量を220mgから525mgに変更した以外は比較例1と同様にして、γ−Alに銅を担持した比較のための排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Comparative Example 5)
Exhaust gas purification catalyst (pellet) for comparison, in which copper was supported on γ-Al 2 O 3 in the same manner as in Comparative Example 1 except that iron nitrate was not used and the amount of copper nitrate used was changed from 220 mg to 525 mg. Catalyst was obtained.

(比較例6)
硝酸銅を使用せず且つ硝酸鉄の使用量を261mgから557mgに変更した以外は比較例1と同様にして、γ−Alに銅を担持した比較のための排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を得た。
(Comparative Example 6)
Exhaust gas purifying catalyst (pellet) for comparison in which copper was supported on γ-Al 2 O 3 in the same manner as in Comparative Example 1 except that copper nitrate was not used and the amount of iron nitrate was changed from 261 mg to 557 mg. Catalyst was obtained.

[実施例1〜2及び比較例1〜6で得られた触媒の特性の評価]
〈ICP分析〉
実施例1〜2及び比較例1〜6で得られた各排ガス浄化用触媒をそれぞれ用いて、ICP(Inductively Coupled Plasma)分析を行い、各触媒における銅と鉄の担持量をそれぞれ測定した。このようなICP分析には、ICP分析装置としてリガク社製の商品名「CIROS 120EOP」を用いた。また、測定試料としては、触媒0.2gを王水([HNO]:[HCl]=1:3(体積比))中に添加して分解した後、その分解液に更に硫酸水溶液を添加し、触媒を完全に溶解して得られた溶解液を用いた。また、銅と鉄の担持量の測定に際しては、先ず、前記ICP分析装置を用いて、アルゴンプラズマ中に前記測定試料を導入して、CuとFeの発光スペクトル強度を測定した。次いで、得られた発光スペクトルに基いて、検量線法によりCuとFeの定量を行い、CuとFeの濃度を求めて銅と鉄の担持量を算出した。なお、測定波長はCu:324.754nm、Fe:259.941nmとした。このようなICP分析結果に基いて求められた各触媒中の銅の担持量(wt%)と鉄の担持量(wt%)をそれぞれ表2に示す。なお、各実施例及び各比較例で得られた排ガス浄化用触媒の構成が明確となるように、各触媒を形成するために用いた担体の種類やその担体に銅と鉄と担持するために用いた溶液の種類等も併せて表2に示す。
[Evaluation of characteristics of catalysts obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6]
<ICP analysis>
ICP (Inductively Coupled Plasma) analysis was performed using each of the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-6, and the supported amounts of copper and iron in each catalyst were measured. For such ICP analysis, a trade name “CIROS 120EOP” manufactured by Rigaku Corporation was used as an ICP analyzer. As a measurement sample, 0.2 g of catalyst was added to aqua regia ([HNO 3 ]: [HCl] = 1: 3 (volume ratio)) for decomposition, and then an aqueous sulfuric acid solution was added to the decomposition solution. Then, a solution obtained by completely dissolving the catalyst was used. When measuring the amount of copper and iron supported, first, the measurement sample was introduced into argon plasma using the ICP analyzer, and the emission spectrum intensities of Cu and Fe were measured. Next, based on the obtained emission spectrum, Cu and Fe were quantified by a calibration curve method, and the concentrations of Cu and Fe were determined to calculate the supported amounts of copper and iron. The measurement wavelengths were Cu: 324.754 nm and Fe: 259.941 nm. Table 2 shows the amount of supported copper (wt%) and the amount of supported iron (wt%) in each catalyst determined based on the ICP analysis results. In order to clarify the structure of the exhaust gas purifying catalyst obtained in each example and each comparative example, the type of carrier used to form each catalyst and the support for copper and iron on the carrier. Table 2 also shows the types of solutions used.

このようなICP分析の結果から、各触媒中のCuとFeの担持量は、用いた金属錯体及び金属塩の種類に拘わらず、担持溶液中へのCuとFeの仕込み量に比例しており、担体にCuとFeを担持するために用いた金属錯体又は金属塩が担体にほぼ100%の割合で担持されて、担体にCuとFeが担持されたことが分かった。   From the results of such ICP analysis, the supported amount of Cu and Fe in each catalyst is proportional to the charged amount of Cu and Fe in the supported solution regardless of the type of metal complex and metal salt used. It was found that the metal complex or metal salt used for supporting Cu and Fe on the support was supported on the support at a ratio of almost 100%, and Cu and Fe were supported on the support.

〈実施例1〜2及び比較例4で得られた触媒の走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM)による測定〉
実施例1〜2及び比較例4で得られた排ガス浄化用触媒の粉末を、それぞれX線分析のために球面収差補正装置付走査透過型電子顕微鏡(日本電子製の商品名「JEM−2100F」)により測定し、担持物の担持状態を確認するとともに、上記装置に付属のEDS(エネルギー分散型X線分光分析:X線解析のために日本電子製の商品名「EX−24063JGT」を利用)を行った。なお、測定試料としては、各触媒をそれぞれ大気中、300℃で3時間焼成したものを利用した。測定条件を以下に示す。
<Measurement by Scanning Transmission Electron Microscope (Cs-STEM) of Catalysts Obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 4>
The powders of exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 4 were each subjected to a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration correction device (trade name “JEM-2100F” manufactured by JEOL Ltd.) for X-ray analysis. ) To confirm the loading state of the loaded material and EDS attached to the above device (energy dispersive X-ray spectroscopic analysis: use the product name “EX-24063JGT” manufactured by JEOL for X-ray analysis) Went. In addition, as a measurement sample, what baked each catalyst in the air at 300 degreeC for 3 hours was utilized. The measurement conditions are shown below.

〔測定条件〕
装置 :JEM−2100F(日本電子製)
加速電圧 :200kV
格子分解能(格子像) :0.1nm
点分解能(粒子像) :0.19nm
STEM分解能 :0.2nm
倍率(STEM) :〜150000000倍(適宜倍率を変更して測定)
電子銃 :熱陰極電界放出形
X線検出立体角 :0.24sr(単位:srはステラジアンを示す。球の半径の平方に等しい面積の球面上の部分の中心に対する立体角)。
〔Measurement condition〕
Device: JEM-2100F (manufactured by JEOL)
Acceleration voltage: 200 kV
Lattice resolution (lattice image): 0.1 nm
Point resolution (particle image): 0.19 nm
STEM resolution: 0.2 nm
Magnification (STEM): ~ 150000000 times (measured by appropriately changing the magnification)
Electron gun: Hot cathode field emission X-ray detection solid angle: 0.24 sr (unit: sr indicates steradian. Solid angle with respect to the center of the portion on the sphere having an area equal to the square of the sphere radius).

このような測定により得られた実施例1で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真を図8に示し、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真を図9〜10に示し、比較例1で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真を図11に示す。なお、図中、白い線で囲った領域はCuFe複合クラスター又は凝集物が確認される領域である。   FIG. 8 shows a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 obtained by such measurement, and FIG. 8 shows the scanning transmission type of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2. An electron microscope (STEM) photograph is shown in FIGS. 9 to 10, and a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Example 1 is shown in FIG. In the figure, a region surrounded by a white line is a region where CuFe composite clusters or aggregates are confirmed.

また、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒のEDS分析結果を図12〜18に示す。すなわち、EDS分析に用いた実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の試料の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真を図12に示し、前記試料のアルミニウム(Al)のマッピングデータを示すX線写真を図13に示し、前記試料の鉄(Fe)のマッピングデータを示すX線写真を図14に示し、前記試料の銅(Cu)のマッピングデータを示すX線写真を図15に示し、元素分析結果としてのEDSスペクトルのグラフを図16に示す。なお、図16にスペクトルのピークP1はFeのピーク(FeKa)を示し、ピークP2はCuのピーク(CuKa)を示す。更に、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真を図17に示し、図17に示す排ガス浄化用触媒上の任意の4点(001〜004)のEDSスペクトルのグラフをまとめて図18に示す。なお、図18(a)〜(d)がそれぞれ点001〜004のEDSスペクトルを示し、ピークP3はFeのピーク(FeKa)を示し、ピークP4はCuのピーク(CuKa)を示す。   Moreover, the EDS analysis result of the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 2 is shown in FIGS. That is, a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the sample of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2 used for EDS analysis is shown in FIG. 12, and X-rays showing the mapping data of aluminum (Al) of the sample A photograph is shown in FIG. 13, an X-ray photograph showing mapping data of iron (Fe) of the sample is shown in FIG. 14, an X-ray photograph showing mapping data of copper (Cu) of the sample is shown in FIG. The graph of the EDS spectrum as an analysis result is shown in FIG. In FIG. 16, the peak P1 of the spectrum shows the peak of Fe (FeKa), and the peak P2 shows the peak of Cu (CuKa). Further, a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2 is shown in FIG. 17, and any four points (001 to 004) of EDS on the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. The spectrum graph is summarized in FIG. 18A to 18D show EDS spectra at points 001 to 004, respectively, peak P3 shows the peak of Fe (FeKa), and peak P4 shows the peak of Cu (CuKa).

図8に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒においては、アルミナ(担体)に粒子径が0.5〜1.5nmの鉄と銅の複合クラスター(CuFe複合クラスター)が担持されていることが確認された(なお、図8中、CuFe複合クラスターとして確認された粒子は最大のもので粒子径が1nmのものであった。)。また、このような走査透過型電子顕微鏡において任意の縦10nm、横10nmの領域を測定して、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして担持されている銅の原子と鉄の原子の割合を求めたところ、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒においては、前記領域中において担体に担持されている銅の原子と鉄の原子の総数に対して70at%が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして担持されていることが確認された。また、このような走査透過型電子顕微鏡測定において任意の縦10nm、横10nmの領域を測定して、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒の「CuFe複合クラスターと隣接する鉄と銅の複合体との間の平均距離(以下、各実施例及び比較例においては5個のクラスターから見た場合における、隣接する複合体(クラスターである場合も含む。)との間の距離の平均値とする。)」を確認したところ、かかる平均距離は0.5nmであった。更に、前記領域に存在する粒子径が0.5〜1.5nmの担持物(CuFe複合クラスター)はいずれも、金属原子の総数が6〜12個のクラスターであることが分かった。また、このような走査透過型電子顕微鏡測定より、任意の10個の担持物の粒子径のデータを求め、かかるデータに基づいて平均粒子径を求めたところ、担持物の平均粒子径は1.0nmであった。   As is clear from the results shown in FIG. 8, in the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1, a composite cluster of iron and copper (CuFe) having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm is formed on alumina (support). It was confirmed that the composite cluster) was supported (in FIG. 8, the particles confirmed as CuFe composite clusters were the largest and the particle diameter was 1 nm). Further, in such a scanning transmission electron microscope, an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width is measured, and copper atoms and iron supported as CuFe composite clusters having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm are measured. When the proportion of atoms was determined, in the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1, the particle diameter was 70 at% with respect to the total number of copper atoms and iron atoms carried on the carrier in the region. Is supported as a CuFe composite cluster of 0.5 to 1.5 nm. Further, in such a scanning transmission electron microscope measurement, an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width is measured, and the “CuFe composite cluster and the adjacent iron and copper composite of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1” are obtained. Average distance between bodies (hereinafter, in each example and comparative example, when viewed from five clusters, the average value of distances between adjacent complexes (including the case of clusters)) The average distance was 0.5 nm. Furthermore, it was found that all the supports (CuFe composite clusters) having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm existing in the region are clusters having a total number of metal atoms of 6 to 12. In addition, the particle diameter data of any 10 supported materials were obtained from such a scanning transmission electron microscope measurement, and the average particle diameter was determined based on such data. It was 0 nm.

また、図9〜10に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒においては、アルミナ(担体)に粒子径が0.5〜1.5nmの鉄と銅の複合クラスター(CuFe複合クラスター)が担持されていることが確認された(図9及び図10中、CuFe複合クラスターとして確認された粒子は最大のもので粒子径が1.5nmであった。)。更に、このような走査透過型電子顕微鏡測定において任意の縦10nm、横10nmの領域を測定して、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして担持されている銅の原子と鉄の原子の割合を求めたところ、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒においては、前記領域中において担体に担持されている銅の原子と鉄の原子の総数に対して70at%が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして担持されていることが確認された。また、このような走査透過型電子顕微鏡測定において任意の縦10nm、横10nmの領域を測定して、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒の「CuFe複合クラスターと隣接する鉄と銅の複合体との間の平均距離」を確認したところ、かかる平均距離は4nmであった。更に、前記領域に存在する粒子径が0.5〜1.5nmの担持物(CuFe複合クラスター)はいずれも、金属原子の総数が6〜24個のクラスターであることが分かった。また、このような走査透過型電子顕微鏡測定より、任意の10個の担持物の粒子径のデータを求め、かかるデータに基づいて平均粒子径を求めたところ、担持物の平均粒子径は1.3nmであった。   As is clear from the results shown in FIGS. 9 to 10, in the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2, the alumina (support) is made of iron and copper having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm. It was confirmed that the composite cluster (CuFe composite cluster) was supported (in FIG. 9 and FIG. 10, the particles confirmed as the CuFe composite cluster were the largest and the particle diameter was 1.5 nm). Further, in such a scanning transmission electron microscope measurement, an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width is measured, and copper atoms and iron supported as CuFe composite clusters having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm are measured. In the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2, 70 at% of the total number of copper atoms and iron atoms carried on the carrier in the region was 70% by particle. It was confirmed that it was supported as a CuFe composite cluster having a diameter of 0.5 to 1.5 nm. Further, in such a scanning transmission electron microscope measurement, an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width is measured, and the “CuFe composite cluster and the adjacent iron-copper composite of the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2” are obtained. As a result of confirming the “average distance to the body”, the average distance was 4 nm. Furthermore, it was found that all the supports (CuFe composite clusters) having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm existing in the region are clusters having a total number of metal atoms of 6 to 24. In addition, the particle diameter data of any 10 supported materials were obtained from such a scanning transmission electron microscope measurement, and the average particle diameter was determined based on such data. It was 3 nm.

一方、図11に示す結果からも明らかなように、図11に示す担体への担持物(図中、白い線に囲まれた領域に存在する担持物)は粒子径が4nmとなっており、担体に多数の金属原子が凝集した凝集物が担持されていることが確認された。また、比較例4で得られた排ガス浄化用触媒においては、任意の縦10nm、横10nmの領域の測定において、担体上に担持されている担持物として粒子径が0.5〜1.5nmの粒子を確認することはできず、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターとして担持されている銅の原子と鉄の原子の割合は0at%であった。このような走査透過型電子顕微鏡測定より、任意の10個の担持物の粒子径のデータを求め、かかるデータに基づいて平均粒子径を求めたところ、比較例4で得られた排ガス浄化用触媒においては、担持物の平均粒子径は4nmであった。なお、このような走査透過型電子顕微鏡測定より、比較例4で得られた排ガス浄化用触媒においては担持物のサイズの均一性は低く(サイズがまちまちであり)、決まったサイズのクラスターは確認できなかった。   On the other hand, as is clear from the results shown in FIG. 11, the support on the carrier shown in FIG. 11 (support in the figure surrounded by the white line) has a particle diameter of 4 nm, It was confirmed that an aggregate in which a large number of metal atoms aggregated was supported on the support. Further, in the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Example 4, in the measurement of an arbitrary region of 10 nm in length and 10 nm in width, the particle size is 0.5 to 1.5 nm as a supported material supported on the carrier. Particles could not be confirmed, and the ratio of copper atoms and iron atoms supported as CuFe composite clusters having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm was 0 at%. From such a scanning transmission electron microscope measurement, the particle diameter data of any 10 supported materials was obtained, and the average particle diameter was obtained based on the data. As a result, the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Example 4 was obtained. The average particle size of the support was 4 nm. In addition, from such a scanning transmission electron microscope measurement, the catalyst for exhaust gas purification obtained in Comparative Example 4 has low uniformity in the size of the support (the size varies), and clusters of a fixed size were confirmed. could not.

また、図12〜18に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法を採用して得られた本発明の排ガス浄化用触媒(実施例2)においては、銅の原子及び鉄の原子が、偏ることなく十分に分散してアルミナ担体状に担持されていることが確認されるとともに、任意の4点のEDSスペクトルにおいてもCuとFeの強度がほぼ等しく偏りがないことから、担体に担持されているクラスターがCuとFeの複合物であることが確認された。なお、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒においても同様に任意の4点のEDSスペクトルを測定した結果、やはりもCuとFeの強度がほぼ等しく偏りが見られなかった。このようなEDS分析の結果から、走査透過型電子顕微鏡測定より確認された実施例1〜2で得られた排ガス浄化用触媒の担体に担持されているクラスターがCuとFeの複合物からなり、図8〜10のSTEM像に示すような担持物(クラスター)がCuFe複合クラスターであることが分かる。   Further, as is apparent from the results shown in FIGS. 12 to 18, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 2) obtained by adopting the method of manufacturing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, copper It is confirmed that atoms and iron atoms are sufficiently dispersed without being biased and supported on an alumina carrier, and the strengths of Cu and Fe are almost equal in any four-point EDS spectrum. From this, it was confirmed that the cluster supported on the carrier was a composite of Cu and Fe. In addition, the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 1 was similarly measured for arbitrary four points of EDS spectra. As a result, the strengths of Cu and Fe were almost equal and no deviation was observed. From the results of such EDS analysis, the cluster supported on the carrier of the exhaust gas purification catalyst obtained in Examples 1 and 2 confirmed by scanning transmission electron microscope measurement is composed of a composite of Cu and Fe, It can be seen that the support (cluster) as shown in the STEM images of FIGS. 8 to 10 is a CuFe composite cluster.

このような走査透過型電子顕微鏡による測定の結果やEDS分析やICP分析の結果等からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法(実施例1〜2)を採用して得られた触媒においては、いずれも、微細なクラスターの状態で銅と鉄とを担持できることが確認され、CuFe多核錯体を用いて担体上に銅と鉄を担持することにより、銅と鉄とを微細なCuFe複合クラスターとして均一に担持できることが分かる。一方、比較例4で採用している従来の塩を利用した担持方法では、担体上に銅と鉄を担持しても微細なクラスターの状態で銅と鉄を担持することはできないことが確認された。特に、銅と鉄の担持量が同じ量となっている実施例2で得られた触媒と比較例4で得られた触媒とを比較(特に図9〜10と図11とを比較)すれば、実施例2で得られた排ガス浄化用触媒においては担持物の凝集が十分に抑制されていることが明らかである。以上のような結果から、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法(実施例1〜2)によれば、用いたCuFe多核錯体の核を形成するクラスター分子の構造を十分に維持したまま、担体の銅と鉄を担持でき、焼成工程において凝集が十分に抑制されていることが分かる。なお、このような結果は、CuFe多核錯体を利用して銅と鉄を担持することにより、配位子を分解しても錯体の核を形成するクラスター分子の飛散等が抑制され、核を形成する分子の状態を十分に維持したまま、担体に銅と鉄を担持されるためであると本発明者らは推察する。   As is clear from the results of measurement by such a scanning transmission electron microscope, the results of EDS analysis and ICP analysis, etc., the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 1 and 2) is adopted. In each of the catalysts obtained, it was confirmed that copper and iron can be supported in a fine cluster state, and copper and iron are supported on the support using a CuFe polynuclear complex. It can be seen that the CuFe composite cluster can be uniformly supported. On the other hand, in the conventional loading method using the salt employed in Comparative Example 4, it was confirmed that copper and iron could not be loaded in a fine cluster state even if copper and iron were loaded on the carrier. It was. In particular, if the catalyst obtained in Example 2 and the catalyst obtained in Comparative Example 4 in which the supported amounts of copper and iron are the same amount are compared (particularly, FIGS. 9 to 10 and FIG. 11 are compared). In the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 2, it is clear that the agglomeration of the support is sufficiently suppressed. From the results as described above, according to the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 1 and 2), while maintaining the structure of the cluster molecules forming the nuclei of the used CuFe multinuclear complex sufficiently, It can be seen that copper and iron can be supported, and aggregation is sufficiently suppressed in the firing step. In addition, such a result shows that, by supporting copper and iron using a CuFe polynuclear complex, scattering of cluster molecules that form the nucleus of the complex is suppressed even when the ligand is decomposed, and the nucleus is formed. The present inventors infer that this is because copper and iron are supported on the carrier while maintaining the state of the molecules to be sufficiently maintained.

〈CO、C、NOの浄化性能の評価試験(I)〉
実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)を用いて、空燃比(λ:A/F)が0.96〜1.04の範囲にある場合の実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒のCO、C、NOの浄化性能を評価した。すなわち、先ず、触媒1.5gを常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器製)に設置した。次に、前記触媒に対して、CO(0.45容量%)、H(0容量%)、NO(0.12容量%)、C(0.146容量%C(炭素換算による濃度))、O(1.213容量%)、CO(8.0容量%)、HO(5.0容量%)及びN(残部)からなる混合ガスを7L/minのガス流量で供給しながら、前記混合ガス中の一酸化炭素(CO)、プロピレン(C)及び酸素濃度(O)の濃度を変更していき、空燃比(λ)が0.96(ガス中のCO濃度:1.5容量%、C濃度:0.185容量%C、O濃度:0.406容量%)〜1.04(ガス中のCO濃度:0.45容量%、C濃度:0.146容量%C、O濃度:1.213容量%)の範囲の値となった時の触媒への入りガス(触媒に接触する前のガス)中のCO、C、NOの濃度と、触媒からの出ガス(触媒に接触した後のガス)中のCO、C、NOの濃度をそれぞれ測定して、入りガス温度:500℃の条件において、空燃比(λ:A/F)が0.96〜1.04の範囲にある場合の各触媒のCO、C、NOの転化率を測定した。なお、空燃比(λ)が1.00の時の前記ガス中のCO、C及びOの濃度は、CO濃度:0.6998容量%、C濃度:0.16容量%C、O濃度:0.646容量%であった。得られた結果を図19(CO転化率)、図20(C転化率)、図21(NO転化率)に示す。
<Evaluation test of purification performance of CO, C 3 H 6 , NO (I)>
Using the exhaust gas purifying catalyst (pellet catalyst) obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the air-fuel ratio (λ: A / F) is in the range of 0.96 to 1.04. The exhaust gas purification catalysts obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated for CO, C 3 H 6 , and NO purification performance. That is, first, 1.5 g of the catalyst was placed in an atmospheric pressure fixed bed flow type reaction apparatus (manufactured by Vest Sokki). Next, to the catalyst, CO (0.45 volume%), H 2 (0 volume%), NO (0.12 volume%), C 3 H 6 ( 0.146 volume% C 1 (carbon equivalent Concentration)), O 2 (1.213% by volume), CO 2 (8.0% by volume), H 2 O (5.0% by volume) and N 2 (remainder) mixed gas at 7 L / min. While supplying at a gas flow rate, the concentration of carbon monoxide (CO), propylene (C 3 H 6 ) and oxygen concentration (O 2 ) in the mixed gas is changed, and the air-fuel ratio (λ) becomes 0.96. (CO concentration in gas: 1.5 vol%, C 3 H 6 concentration: 0.185 vol% C 1 , O 2 concentration: 0.406 vol%) to 1.04 (CO concentration in gas: 0. 45 volume%, C 3 H 6 concentration: 0.146% by volume C 1, O 2 concentration: 1.213 touch when a value in the range of volume%) CO incoming gas (gas prior to contacting the catalyst) to, C 3 H 6, and the concentration of NO, CO outgoing from the catalyst in the gas (gas after contact with the catalyst), C 3 H 6, The concentration of NO is measured, and the CO and C 3 H of each catalyst when the air-fuel ratio (λ: A / F) is in the range of 0.96 to 1.04 under the condition of the input gas temperature: 500 ° C. 6. The conversion rate of NO was measured. When the air-fuel ratio (λ) is 1.00, the concentrations of CO, C 3 H 6 and O 2 in the gas are as follows: CO concentration: 0.6998 volume%, C 3 H 6 concentration: 0.16 volume % C 1 , O 2 concentration: 0.646% by volume. The obtained results are shown in FIG. 19 (CO conversion), FIG. 20 (C 3 H 6 conversion), and FIG. 21 (NO conversion).

図19〜21に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒は、空燃比(λ)が0.96〜1.04の範囲にある場合、比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒と比較してCOとCの転化率が常に高い値を示しており、COとCの浄化性能が十分に高いことが確認された。また、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒はストイキからリッチよりの空燃比(λが0.98〜1の間にあるような空燃比)においてNOの浄化性能が十分に高度なものとなっていることが確認された。このように、ストイキ近傍の雰囲気においてNOの転化率が非常に高いものとなっていることから、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒は比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、ストイキ条件で利用される、いわゆる三元触媒として性能が十分に高いものであることが分かった。このような結果から、実施例1で得られた排ガス浄化用触媒は、比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒と比較して、COとCとNOとを十分に高い水準でバランスよく浄化でき、実用性の高い触媒であることが確認された。 As is clear from the results shown in FIGS. 19 to 21, the exhaust gas-purifying catalyst obtained in Example 1 has comparative examples 1 to 1 when the air-fuel ratio (λ) is in the range of 0.96 to 1.04. Compared with the exhaust gas purifying catalyst obtained in No. 3, the conversion rate of CO and C 3 H 6 was always high, and it was confirmed that the purification performance of CO and C 3 H 6 was sufficiently high. Further, the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 has a sufficiently high NO purification performance at a stoichiometric to rich air-fuel ratio (an air-fuel ratio such that λ is between 0.98 and 1). It was confirmed that Thus, since the NO conversion rate is very high in the atmosphere in the vicinity of stoichiometric, the exhaust gas purification catalyst obtained in Example 1 is the exhaust gas purification catalyst obtained in Comparative Examples 1 to 3. It was found that the performance was sufficiently high as a so-called three-way catalyst used under stoichiometric conditions. From these results, the exhaust gas purifying catalyst obtained in Example 1 is sufficiently higher in CO, C 3 H 6 and NO than the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Examples 1 to 3. It was confirmed that the catalyst can be purified in a well-balanced manner at a standard level and is highly practical.

〈NOの浄化性能の評価試験(II)〉
実施例1及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒(ペレット状の触媒)をそれぞれ用いて、各触媒のNOの浄化性能を評価した。すなわち、先ず、触媒1.5gを常圧固定床流通型反応装置(ベスト測器製)に設置した。次に、前記触媒に対して、CO(0.6998容量%)、H(0容量%)、NO(0.12容量%)、C(0.16容量%C(炭素換算による濃度))、O(0.646容量%)、CO(8.0容量%)、HO(5.0容量%)及びN(残部)からなるストイキガスを7L/minのガス流量で供給し、触媒入りガス温度が200℃となるように調整した。その後、触媒入りガス温度を15℃/minの昇温速度で700℃まで昇温し、ガス温度200℃〜600℃の間において、触媒への入りガス及び触媒からの出ガス中のNO濃度をそれぞれ測定し、触媒入りガス及び触媒出ガスにおけるそれぞれの測定値の差から、各排ガス浄化用触媒のNO転化率を算出した。得られた結果として、NO転化率曲線を図22に示す。
<Evaluation test of NO purification performance (II)>
Using the exhaust gas purifying catalysts (pellet-shaped catalyst) obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the NO purification performance of each catalyst was evaluated. That is, first, 1.5 g of the catalyst was placed in an atmospheric pressure fixed bed flow type reaction apparatus (manufactured by Vest Sokki). Next, with respect to the catalyst, CO (0.6998 volume%), H 2 (0 volume%), NO (0.12 volume%), C 3 H 6 (0.16 volume% C 1 (carbon conversion) Concentration)), O 2 (0.646% by volume), CO 2 (8.0% by volume), H 2 O (5.0% by volume) and N 2 (remainder) stoichiometric gas of 7 L / min. It was supplied at a flow rate and adjusted so that the temperature of the gas with catalyst was 200 ° C. Thereafter, the temperature of the gas containing the catalyst is increased to 700 ° C. at a rate of temperature increase of 15 ° C./min, and the NO concentration in the gas entering the catalyst and the gas exiting from the catalyst is changed between 200 ° C. and 600 ° C. Each measurement was performed, and the NO conversion rate of each exhaust gas purification catalyst was calculated from the difference between the measured values of the catalyst-containing gas and the catalyst output gas. As a result, the NO conversion curve is shown in FIG.

図22に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1)においてはNOの30%転化温度(昇温過程においてNOの転化率が30%に到達する温度)が440℃であり、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例1〜3)においてはそのうちの最も性能の高いものにおいても、NOの30%転化温度が490℃であった。また、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1)においては、460℃以上の温度領域において、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例1〜3)と比較して、比較触媒では達成できないより高度な触媒活性が得られていることが分かった。このように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1)は、NOに対する十分な触媒活性を有するものであることが確認された。   As is apparent from the results shown in FIG. 22, in the exhaust gas purifying catalyst (Example 1) of the present invention, the 30% conversion temperature of NO (the temperature at which the NO conversion rate reaches 30% during the temperature rising process) is Among the exhaust gas purifying catalysts for comparison (Comparative Examples 1 to 3), the 30% conversion temperature of NO was 490 ° C. even in the highest performance. Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 1), it cannot be achieved with a comparative catalyst in a temperature range of 460 ° C. or more, compared with a comparative exhaust gas purifying catalyst (Comparative Examples 1 to 3). It was found that higher catalytic activity was obtained. Thus, it was confirmed that the exhaust gas purifying catalyst (Example 1) of the present invention has sufficient catalytic activity for NO.

以上のような結果から、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1)は、比較のための排ガス浄化用触媒(比較例1〜3)と比較して、排ガス中のCO、NO、Cを、より高度な水準でバランスよく浄化できることが確認された。 From above results, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Example 1), compared with the catalyst for purification of exhaust gas for comparison (Comparative Examples 1 to 3), CO in the exhaust gas, NO, C 3 It was confirmed that H 6 can be purified in a balanced manner at a higher level.

以上説明したように、本発明によれば、銅と鉄とを活性成分として利用しながら十分に高度な触媒活性を発揮することが可能な排ガス浄化用触媒並びにその触媒を効率よく確実に製造することが可能な排ガス浄化用触媒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, an exhaust gas purifying catalyst capable of exhibiting sufficiently high catalytic activity while using copper and iron as active components and the catalyst are efficiently and reliably produced. It is possible to provide a method for producing an exhaust gas purifying catalyst that can be used.

したがって、本発明の排ガス浄化用触媒は、例えば、自動車からの排ガス中に含まれるCO、NO、Cを浄化するための触媒等として有用である。 Therefore, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is useful, for example, as a catalyst for purifying CO, NO, C 3 H 6 contained in exhaust gas from automobiles.

10…担体、11…錯体、11a…鉄原子、11b…銅原子、12…複合クラスター、M…金属原子、L…配位子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support | carrier, 11 ... Complex, 11a ... Iron atom, 11b ... Copper atom, 12 ... Composite cluster, M ... Metal atom, L ... Ligand.

Claims (6)

担体及び前記担体に担持された銅と鉄の複合体を備えており、且つ、
前記複合体のうちの少なくとも一部が、粒子径が0.5〜1.5nmのCuFe複合クラスターであることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
A carrier and a composite of copper and iron supported on the carrier; and
At least a part of the composite is a CuFe composite cluster having a particle diameter of 0.5 to 1.5 nm.
前記担体に前記複合体として担持されている銅と鉄の総原子数の50at%以上が、前記CuFe複合クラスターを形成してい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。   2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein 50 at% or more of the total number of atoms of copper and iron supported as the composite on the carrier forms the CuFe composite cluster. 錯体の核に銅原子と鉄原子とを含むCuFe多核錯体を含有する錯体含有液を担体に接触せしめ、前記担体に前記CuFe多核錯体を担持し、焼成することにより、請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒を得ることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。 By the complex-containing solution containing a CuFe polynuclear complexes in the nucleus of the complex, including a copper atom and iron atom brought into contact with the carrier, carrying the CuFe multinuclear complex on the support and calcined, according to claim 1 or 2 A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising obtaining an exhaust gas purifying catalyst. 前記CuFe多核錯体が、錯体の核にCuFe、CuFe及びCuFeからなる群から選択される1種を備えるCuFe多核錯体であることを特徴とする請求項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 According to claim 3, wherein CuFe polynuclear complex, characterized in that it is a CuFe polynuclear complex comprising one selected from the group consisting of Cu 3 Fe 3, Cu 5 Fe 4 and Cu 6 Fe 4 nuclear complex Of manufacturing exhaust gas purification catalyst. 前記CuFe多核錯体が、配位子としてカルボニル配位子を備え且つカウンターカチオンとしてテトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン及びテトラブチルアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを備えるものであることを特徴とする請求項3又は4に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 The CuFe polynuclear complex has a carbonyl ligand as a ligand and at least one ion selected from the group consisting of tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion and tetrabutylammonium ion as a counter cation The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 3 or 4 , wherein the exhaust gas purifying catalyst is provided. 前記錯体含有液の溶媒が極性を有する有機溶媒であることを特徴とする請求項3〜5のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 3 to 5 , wherein a solvent of the complex-containing liquid is an organic solvent having polarity.
JP2012117963A 2012-05-23 2012-05-23 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same Expired - Fee Related JP5974631B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012117963A JP5974631B2 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012117963A JP5974631B2 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013244425A JP2013244425A (en) 2013-12-09
JP5974631B2 true JP5974631B2 (en) 2016-08-23

Family

ID=49844633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012117963A Expired - Fee Related JP5974631B2 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5974631B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6199836B2 (en) * 2014-08-29 2017-09-20 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5315712B2 (en) * 1973-06-15 1978-05-26
DE19618447A1 (en) * 1996-05-08 1997-11-20 Studiengesellschaft Kohle Mbh Lithographic process for the creation of nanostructures on surfaces
EP1404907A4 (en) * 2001-07-10 2008-07-02 Catalytic Materials Ltd Crystalline graphite nanofibers and a process for producing same
JP4984678B2 (en) * 2006-06-28 2012-07-25 株式会社日立製作所 CO oxidation method
DE102007030895A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Süd-Chemie AG Catalytic converter for hydrochloric acid-containing exhaust gases

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013244425A (en) 2013-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4035654B2 (en) Catalyst particles and method for producing the same
JP4513372B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification catalyst
US20090286677A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst
JP6676394B2 (en) Core-shell carrier and method for producing the same, catalyst for purifying exhaust gas using the core-shell carrier, method for producing the same, and method for purifying exhaust gas using the catalyst for purifying exhaust gas
WO2017051894A1 (en) Catalyst for exhaust gas purification, method for producing same and exhaust gas purification apparatus comprising said catalyst
US10329984B2 (en) Oxygen storage/release material
JP2012239982A (en) Exhaust gas cleaning catalyst for internal combustion engine
EP3444225A1 (en) Alumina-based composite oxide and method for producing same
EP3369481A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst and method for producing same, and exhaust gas purification device using same
WO2016158656A1 (en) Exhaust purification catalyst
JP2009061432A (en) Compound oxide, particulate oxidation catalyst, and diesel particulate filter
JP5798547B2 (en) Exhaust gas purification catalyst carrier and catalyst using the same
JP5489077B2 (en) Catalyst for purifying automobile exhaust gas and method for producing the same
WO2008004452A1 (en) Oxygen storage material
JP6444265B2 (en) Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and exhaust gas purification method using the same
JP5416497B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
JP5974631B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
JP5690372B2 (en) Iron oxide-zirconia composite oxide and method for producing the same
JP5969410B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
JP5062060B2 (en) Catalyst for purifying automobile exhaust gas and method for producing the same
EP2982432A1 (en) Nox storage reduction catalyst and production method thereof
JP4997176B2 (en) Exhaust gas purification catalyst composition
JP6306468B2 (en) Process for producing dissimilar metal polynuclear complex containing Pd and Au
JP2014008499A (en) Catalyst for cleaning exhaust gas and method for producing the catalyst
JP6315306B2 (en) Method for producing exhaust gas purification catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160413

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5974631

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees