JP6149757B2 - Engine exhaust gas purification catalyst material and particulate filter - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン排ガス浄化用触媒材及びそれを担持したパティキュレートフィルタに関するものである。   The present invention relates to a catalyst material for purifying engine exhaust gas and a particulate filter carrying the same.

エンジンの排ガス用触媒である三元触媒、ディーゼル酸化触媒、リーンNOx吸蔵還元触媒、ディーゼルパティキュレート燃焼触媒等には、Ce含有酸化物が共通して含有されている。これはCeO材が酸素吸蔵放出能やNOx吸着能を有しているからである。またジルコニアを複合化させたCeO材(CeZr複合酸化物)も知られている。ジルコニアを複合化することでセリアの熱安定性を大幅に向上させることができる。このようなCeO材に対して、CeO材そのものの耐久性を向上させたり、担持触媒金属の耐久性を向上させたり、あるいは酸素吸蔵放出能を向上させる等の検討が種々行われている(特許文献1,2)。 Ce-containing oxides are commonly contained in three-way catalysts, diesel oxidation catalysts, lean NOx storage reduction catalysts, diesel particulate combustion catalysts, and the like, which are exhaust gas catalysts for engines. This is because the CeO 2 material has oxygen storage / release ability and NOx adsorption ability. A CeO 2 material (CeZr composite oxide) in which zirconia is compounded is also known. Combining zirconia can greatly improve the thermal stability of ceria. For such a CeO 2 material, various studies have been made such as improving the durability of the CeO 2 material itself, improving the durability of the supported catalyst metal, or improving the oxygen storage / release capability. (Patent Documents 1 and 2).

例えば特許文献1には、Ce酸化物を核として、Zr、Ti、La及びYから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物の被覆物を介してRhを担持する触媒が開示されている。これは担持されたRhの失活を抑制するための技術である。また、特許文献2にはCeO−ZrOの固溶体の表面にCeOを担持することで低温から高温までの広い温度範囲にわたって優れた酸素貯蔵能を発揮させることが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a catalyst supporting Rh with a Ce oxide as a nucleus and a coating of an oxide of at least one metal selected from Zr, Ti, La and Y. This is a technique for suppressing the deactivation of supported Rh. Patent Document 2 discloses that CeO 2 is supported on the surface of a solid solution of CeO 2 —ZrO 2 to exhibit excellent oxygen storage ability over a wide temperature range from a low temperature to a high temperature.

特開2007−144290号公報JP 2007-144290 A 特開2012−228628号公報JP2012-228628A

しかしながら、特許文献1,2の検討においてはCeO材の酸素吸蔵放出能が具体的にどのようなメカニズムで低下するかについては明確にされてはいなかった。そのため従来の技術は対症療法的な技術となってしまっていた。本願発明者らは、CeO材の酸素吸蔵放出及びその阻害のメカニズムを調べることにより、そのメカニズムに基づいてCeO材の酸素吸蔵放出能を向上させる検討を行った。 However, in the examination of Patent Documents 1 and 2, it has not been clarified by what mechanism the oxygen storage / release ability of the CeO 2 material is specifically reduced. Therefore, the conventional technique has become a symptomatic therapy technique. The inventors of the present application investigated the oxygen storage / release mechanism of the CeO 2 material and the inhibition mechanism thereof, and studied to improve the oxygen storage / release capability of the CeO 2 material based on the mechanism.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた酸素吸蔵放出能を有するエンジン排ガス浄化用触媒材を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the catalyst material for engine exhaust gas purification | cleaning which has the outstanding oxygen storage-release capability.

本発明に係るエンジン排ガス浄化用触媒材は、Ptを担持したCe含有酸化物粒子と、Ce以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材とを含み、Ce以外の前記希土類金属の酸化物は、CeOの格子定数の90%以上110%以下の大きさの格子定数を有し、前記担持材は、前記Ce含有酸化物粒子の表面に担持されているとともに少なくとも一部が固溶していることを特徴とする。 An engine exhaust gas purification catalyst material according to the present invention includes Ce-containing oxide particles supporting Pt and a support material mainly composed of an oxide of a rare earth metal other than Ce, and oxidizing the rare earth metal other than Ce. The material has a lattice constant of 90% or more and 110% or less of the lattice constant of CeO 2 , and the support material is supported on the surface of the Ce-containing oxide particles and at least a part thereof is a solid solution. It is characterized by that.

このエンジン排ガス浄化用触媒材によれば、Ce含有酸化物粒子の表面にカルボネートが生成して酸素吸蔵放出能が低下することを、Ce以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材が防ぐ。Ce以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材というのは、担持材中のCe以外の希土類金属の酸化物の含有率が50質量%よりも大きいことを意味しており、Ce酸化物は実質的に含まれていないことが好ましい。また、担持材がCe含有酸化物粒子の表面に担持されているとともに少なくとも一部が固溶しているというのは、少なくとも両者の界面が固溶していて担持状態を保持していることを意味する。格子定数は、(110)面の酸素−酸素間距離により表される。   According to this engine exhaust gas purifying catalyst material, the generation of carbonate on the surface of the Ce-containing oxide particles and the decrease in oxygen storage / release ability, the support material mainly composed of oxides of rare earth metals other than Ce prevent. A support material mainly composed of an oxide of a rare earth metal other than Ce means that the content of the oxide of the rare earth metal other than Ce in the support material is larger than 50% by mass. It is preferable that a thing is not substantially contained. In addition, the support material is supported on the surface of the Ce-containing oxide particles and at least a part thereof is in solid solution. This means that at least the interface between the support material is dissolved and the support state is maintained. means. The lattice constant is represented by the oxygen-oxygen distance on the (110) plane.

好ましいのは、Ce以外の前記希土類金属は、La、Nd、Y及びPrから選ばれる少なくとも1種である。これにより、Ce含有酸化物粒子の酸素吸蔵放出能が低下することをより効率的に防ぐことができる。   Preferably, the rare earth metal other than Ce is at least one selected from La, Nd, Y and Pr. Thereby, it can prevent more efficiently that the oxygen storage-release capability of Ce containing oxide particle falls.

本発明のパティキュレートフィルタは、上記のエンジン排ガス浄化用触媒材が排ガス流路壁面に担持されている。   In the particulate filter of the present invention, the engine exhaust gas purification catalyst material is supported on the exhaust gas flow passage wall surface.

本発明のエンジン排ガス浄化用触媒材によれば、Ptを担持したCe含有酸化物粒子の表面にCe以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材を担持することにより酸素吸蔵放出能が低下することを防ぎ、優れた排ガス浄化作用を発揮できる。   According to the engine exhaust gas purifying catalyst material of the present invention, oxygen storage and release ability is achieved by supporting a support material mainly composed of an oxide of a rare earth metal other than Ce on the surface of Ce-containing oxide particles supporting Pt. It is possible to prevent the deterioration and to exert an excellent exhaust gas purification action.

Ptを担持したCeO材の表面を模式的に示した図である。The surface of the CeO 2 material carrying Pt is a diagram schematically showing. CO流通条件下でのFT−IRの吸収スペクトルを示した図である。It is the figure which showed the absorption spectrum of FT-IR under CO distribution | circulation conditions. 酸素流通条件下でのFT−IRの吸収スペクトルの変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the absorption spectrum of FT-IR under oxygen circulation conditions. 500℃でのFT−IRの吸収スペクトルの変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the absorption spectrum of FT-IR in 500 degreeC. 実施例及び比較例のT10,T50を示した棒グラフである。It is the bar graph which showed T10 and T50 of an Example and a comparative example. 実施形態に係るパティキュレートフィルタを示す模式的な図である。It is a typical figure showing a particulate filter concerning an embodiment.

本発明の実施形態を説明する前に、本発明に至った経緯について説明する。   Before describing the embodiments of the present invention, the background to the present invention will be described.

上述のように、CeO材は酸素吸蔵放出能やNOx吸着能を有しており、エンジン排ガス浄化用の触媒材として使用されている。けれども使用するうちにCeO材の酸素吸蔵放出能が低下してしまう現象が見出され、本願発明者らはこの現象のメカニズムを探ることによって酸素吸蔵放出能の低下を防ぐことを目指した。そして、CeO材の表面の活性サイトに関して種々の検討を行った結果、酸素を吸蔵放出するサイトをカルボネートが塞いでしまうことが酸素吸蔵放出能の低下の原因の1つであることを本願発明者らは初めて見出した。以下にこのメカニズムとそこに至る根拠となった実験を示す。 As described above, the CeO 2 material has an oxygen storage / release capability and NOx adsorption capability, and is used as a catalyst material for engine exhaust gas purification. However, a phenomenon has been found that the oxygen storage / release ability of the CeO 2 material decreases during use, and the present inventors have sought to prevent the decrease in oxygen storage / release ability by exploring the mechanism of this phenomenon. As a result of various investigations on the active sites on the surface of the CeO 2 material, the present invention shows that one of the causes of the decrease in the ability to store and release oxygen is that the carbonates block the sites that store and release oxygen. They found for the first time. The following shows this mechanism and the experiment that led to it.

図1に表示されているのは、Ptを担持したCeO材の表面を模式的に示したものである。CeO材の表面には酸素を吸蔵放出する多数のサイト100,101が存在している。図1の左側に示しているように、このPtを担持したCeO材の表面に例えばCOが到達した場合、PtあるいはCeO材の表面にCOが一旦吸着されて、サイト100に吸蔵されている酸素が吸着されたCOに結びついてCOとなり離れていく。ここで酸素が吸蔵されていないサイト(酸素欠陥部)101が存在すると、図1の右側に示すようにCOの1つの酸素がこの酸素欠陥部101にトラップされるとともに隣のサイト100の酸素がCOに結合してカルボネート90が形成される。このカルボネート90は2つのサイト102,102を塞いでしまう。サイト100は酸素を吸蔵放出する場所であり酸化触媒の重要な一部であるので、カルボネート90によりサイト102、102が塞がれると酸素吸蔵放出能が低下してしまい、酸化触媒の性能が低下してしまう。 FIG. 1 schematically shows the surface of a CeO 2 material supporting Pt. A large number of sites 100 and 101 for storing and releasing oxygen exist on the surface of the CeO 2 material. As shown on the left side of FIG. 1, for example, when CO reaches the surface of the CeO 2 material supporting Pt, CO is once adsorbed on the surface of the Pt or CeO 2 material and stored in the site 100. Oxygen is bound to the adsorbed CO and becomes CO 2 away. Here, if there is a site (oxygen defect portion) 101 in which oxygen is not occluded, one oxygen of CO 2 is trapped in this oxygen defect portion 101 as shown on the right side of FIG. Binds to CO 2 to form carbonate 90. This carbonate 90 will block the two sites 102, 102. Since the site 100 is a place where the oxygen is stored and released and is an important part of the oxidation catalyst, if the sites 90 are blocked by the carbonate 90, the oxygen storage / release capability is lowered, and the performance of the oxidation catalyst is lowered. Resulting in.

図2のFT−IRの吸収スペクトルは、Ptを担持したCeO材の表面にカルボネートが吸着されていることを示している。1aはCeO材(Pt担持は無し)、1bはPtを担持したCeO材、2aはZr0.54Nd0.18Pr0.28材(Pt担持は無し)、2bはPtを担持したZr0.54Nd0.18Pr0.28材の表面の吸収スペクトルである。測定は、各材料を、前処理としてOが50Torrの状態において600℃10分保持後、室温で真空排気する処理をし、それから室温にてCOが50Torrの状態において30分保持した後、CO50Torrの状態のまま行ったものである。 The absorption spectrum of FT-IR in FIG. 2 indicates that the carbonate is adsorbed on the surface of the CeO 2 material supporting Pt. 1a is CeO 2 material (no Pt supported), 1b is CeO 2 material supported Pt, 2a is Zr 0.54 Nd 0.18 Pr 0.28 O 2 material (no Pt supported), 2b is Pt the absorption spectrum of loaded with Zr 0.54 Nd 0.18 Pr 0.28 O 2 material surface. In the measurement, each material was treated as a pretreatment at 600 ° C. for 10 minutes in a state of O 2 at 50 Torr, and then evacuated at room temperature, and then kept at room temperature for 30 minutes in a state of CO at 50 Torr, and then CO It was performed in the state of.

CeO材1a,1bのいずれもBidentate型のカルボネート由来の吸収(1650、1538cm−1)が大きく表れ、Unidentate型のカルボネート由来の吸収(1429、1336cm−1)も表れている。なお、図1では説明を簡略化するためBidentate型のカルボネート90のみを示したが、COがサイト100内の吸蔵酸素と結合して生成されるUnidentate型のカルボネートも存在しており、このカルボネートもサイト100を塞いでしまう。 CeO 2 material 1a, the absorption derived from carbonate both of Bidentate type 1b (1650,1538cm -1) is appears large, the absorption derived from carbonate of Unidentate type (1429,1336cm -1) also appear. In FIG. 1, only the Bidentate-type carbonate 90 is shown for the sake of simplification, but there is also an Unidentate-type carbonate produced by combining CO 2 with the stored oxygen in the site 100, and this carbonate is also present. Will also block the site 100.

一方ZrNdPr複合酸化物材2a,2bは、Bidentate型のカルボネート由来の吸収が少し見られるが、Unidentate型のカルボネート由来の吸収は観測されない。   On the other hand, in the ZrNdPr composite oxide materials 2a and 2b, absorption derived from Bidentate type carbonate is slightly observed, but absorption derived from Unidentate type carbonate is not observed.

次に1b、2bの状態からカルボネートの吸着を解消することを目的に、酸素を供給した。その結果を図3に示す。CeO材においては、1bの状態からいったん真空排気して室温のままOを50Torrの状態において10分保持したが、カルボネート由来の吸収に変化が見られなかった。そこで温度を200℃まで上昇させたところ(1c)、Bidentate型のカルボネート由来の吸収が1560cm−1にシフトしたもののカルボネート由来の吸収はほぼそのまま残っており、表面のカルボネートの吸着状態にほとんど変化がないことがわかる。一方、ZrNdPr複合酸化物材においては、2bの状態からいったん真空排気して室温のままOを50Torrの状態において10分保持した状態である2cでは、カルボネート由来の吸収がなくなっており、表面のカルボネートの吸着が解消されていることを表している。 Next, oxygen was supplied for the purpose of eliminating the adsorption of carbonate from the states 1b and 2b. The result is shown in FIG. In the CeO 2 material, evacuation was performed once from the state of 1b, and O 2 was held at room temperature for 10 minutes at room temperature, but no change was observed in the absorption derived from the carbonate. Therefore, when the temperature was raised to 200 ° C. (1c), absorption from the carbonate carbonate of Bidentate type shifted to 1560 cm −1 , but absorption from the carbonate remained almost as it was, and there was almost no change in the adsorption state of the carbonate on the surface. I understand that there is no. On the other hand, in the ZrNdPr composite oxide material, the absorption derived from the carbonate was lost in 2c, which was once evacuated from the state of 2b and kept O 2 at 50 Torr for 10 minutes at room temperature. This indicates that the adsorption of carbonate has been eliminated.

さらにより高温でのカルボネートの吸着状況を調べた。用いたサンプルはPtを担持したCeO材(1bと同じ)、およびPtを担持したZr0.54Nd0.18Pr0.28材(2bと同じ)である。これらのサンプルをまずHeを50ml/分にて流しながら500℃まで昇温する。それからHeにCOを1%加えて500℃のまま10分間流し、その後FT−IRスペクトルを測定した(1d、2d)。それから流すガスをHeにOを1%加えたものに変えて、500℃のまま10分間流し、その後FT−IRスペクトルを測定した(1e、2e)。 Furthermore, the adsorption situation of carbonate at higher temperature was investigated. The samples used were CeO 2 material supporting Pt (same as 1b) and Zr 0.54 Nd 0.18 Pr 0.28 O 2 material supporting Pt (same as 2b). These samples are first heated to 500 ° C. while flowing He at 50 ml / min. Then, 1% CO was added to He and flowed at 500 ° C. for 10 minutes, and then FT-IR spectrum was measured (1d, 2d). Then, the gas to be flowed was changed to He added with 1% O 2 and flowed at 500 ° C. for 10 minutes, and then the FT-IR spectrum was measured (1e, 2e).

Pt担持のCeO材は、CO混合Heを流した後に図4の1dにより示されるように1298cm−1(Bidentate型)および1460、1385cm−1(Polydentate型)に大きくかつブロードなカルボネート由来の吸収が観測された。その後ガスをO混合Heに切り替えたら1eにより示されるようにカルボネート由来の吸収は減少したものの、完全にはなくならないで一部残った状態であった。なお、Polydentate型とは、カルボネートを形成する3つの酸素原子がそれぞれ酸化物表面上の金属イオンと結合しているものである。 CeO 2 material Pt carrying is, 1298cm -1 (Bidentate type) as indicated by 1d of FIG. 4 after passing a CO mixed He and 1460,1385Cm -1 absorption from large and broad carbonate to (Polydentate type) Was observed. After that, when the gas was switched to O 2 mixed He, the absorption derived from the carbonate decreased as shown by 1e, but it was not completely lost but partially remained. The polydentate type is one in which the three oxygen atoms forming the carbonate are each bonded to a metal ion on the oxide surface.

一方、Pt担持のZrNdPr複合酸化物材は、CO混合Heを流した後に図4の2dにより示されるように1331cm−1から1568cm−1にかけて、Bidentate型のブロードで小さなカルボネート由来の吸収が観測された。その後ガスをO混合Heに切り替えたところ、2eにより示されるようにカルボネート由来の吸収は消滅した。 On the other hand, ZrNdPr composite oxide material Pt supported thereon over the 1568Cm -1 from 1331cm -1 as indicated by 2d in Figure 4 after passing a CO mixed He, absorption of a small carbonate from at Bidentate type broad is observed It was. The gas was then switched to O 2 mixed He and the carbonate-derived absorption disappeared as shown by 2e.

この結果から、Pt担持のCeO材は500℃という排ガス触媒が機能する高温においてもCOを流すことでカルボネートを大量に吸着し、酸素を流してもカルボネートの吸着を一部残したままとなっていることが明らかとなった。一方Pt担持のZrNdPr複合酸化物材は、500℃でCOを流すことでカルボネートを少し吸着するが、その後に酸素を流すことでカルボネートの吸着が消失した。 From this result, the Pt-supported CeO 2 material adsorbs a large amount of carbonate by flowing CO even at a high temperature of 500 ° C. where the exhaust gas catalyst functions, and even if oxygen is flowed, some adsorption of the carbonate remains. It became clear that. On the other hand, the Pt-supported ZrNdPr composite oxide material adsorbs a little carbonate by flowing CO at 500 ° C., but the adsorption of carbonate disappeared by flowing oxygen thereafter.

このようにCeO材はPt担持の有無にかかわらず、酸素を吸蔵放出するサイトがカルボネートによって塞がれ、いったん塞がれるとなかなか脱離しないということによって酸素吸蔵放出能が低下してしまうというメカニズムが明らかになった。そこで本願発明者らはこのメカニズムを基にして種々の検討を行い本発明に至った。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。 In this way, the CeO 2 material is impregnated with oxygen, because the sites that store and release oxygen are blocked by the carbonate, regardless of whether or not Pt is supported, and once they are blocked, they do not desorb easily. The mechanism became clear. Therefore, the inventors of the present application have made various studies based on this mechanism and have arrived at the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of brevity.

<実施例及び比較例>
Ptを担持したCe含有酸化物粒子(CeO材、ここではCeO-ZrO-Nd)に、担持材としてLaを担持したエンジン排ガス浄化用触媒材を実施例1の触媒材とした。同様に担持材として、Nd、Y 及びPr11を用いたものをそれぞれ実施例2、実施例3及び実施例4の触媒材とした。また、Ptを担持したCeO材のみを比較例1の触媒材とし、担持材としてScを担持したものを比較例2の触媒材とした。各触媒材の具体的な量比や調整方法は以下の通りである。
<Examples and Comparative Examples>
Ce-containing oxide particles (CeO 2 material, wherein the CeO 2 -ZrO 2 -Nd 2 O 3 ) supporting Pt on as support material La 2 O 3 and loaded with the catalyst material of Example 1 for an engine exhaust gas purification A catalyst material was obtained. Similarly, those using Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Pr 6 O 11 as the support materials were used as the catalyst materials of Example 2, Example 3 and Example 4, respectively. Further, only the CeO 2 material carrying Pt was used as the catalyst material of Comparative Example 1, and the material carrying Sc 2 O 3 as the carrying material was used as the catalyst material of Comparative Example 2. Specific amount ratios and adjustment methods for each catalyst material are as follows.

<触媒材の調整>
−Ptを担持したCe含有酸化物粒子(CeO材)の調整−
実施形態に係るCe含有酸化物粒子(CeO材)は例えば共沈法によって調製することができる。すなわち、硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニルと硝酸ネオジムとを、2:7:1の質量割合でイオン交換水に溶かす。この硝酸塩溶液に塩基性溶液として28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより、共沈物(CeO材前駆体)を得る。この共沈物を含む溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する(脱水)、そこにさらにイオン交換水を加えて撹拌する(水洗)、という脱水・水洗の操作を必要回数繰り返すことで、余剰な塩基性溶液を除去する。最終的に脱水を行なった後の共沈物について、大気中において150℃の温度で一昼夜乾燥させ、粉砕した後、大気中において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なう。これにより、Ce含有酸化物粒子(CeO材)を得ることができる。
<Adjustment of catalyst material>
-Preparation of Ce-containing oxide particles (CeO 2 material) supporting Pt-
The Ce-containing oxide particles (CeO 2 material) according to the embodiment can be prepared, for example, by a coprecipitation method. That is, cerium nitrate, zirconyl oxynitrate, and neodymium nitrate are dissolved in ion-exchanged water at a mass ratio of 2: 7: 1. A coprecipitate (CeO 2 material precursor) is obtained by mixing and neutralizing this nitrate solution with an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water as a basic solution. The solution containing this coprecipitate is centrifuged to remove the supernatant (dehydration), and ion-exchanged water is further added and stirred (water washing). Remove basic solution. The co-precipitate after the final dehydration is dried in the air at a temperature of 150 ° C. for a whole day and night, pulverized, and then fired in the air at a temperature of 500 ° C. for 2 hours. Thereby, Ce containing oxide particles (CeO 2 material) can be obtained.

この後、CeO材にPtを担持させる。Ptの担持は、ジニトロジアミン白金硝酸溶液を用い、蒸発乾固法によって行なった。Pt担持量は1質量%である。 Thereafter, Pt is supported on the CeO 2 material. Pt was supported by a dinitrodiamine platinum nitric acid solution by evaporation to dryness. The amount of Pt supported is 1% by mass.

−Ce以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材の担持−
実施例1では、硝酸ランタンと尿素(硝酸ランタンの2倍モル量)とをイオン交換水に溶解させて水溶液とし、そこに上記のPtを担持したCeO材を加えて100℃で8時間の攪拌を行った。スラリー状のこの攪拌物を濾過し、固形物にイオン交換水を加えて洗浄して再度濾過を行った。この洗浄を2回繰り返した。この固形物に対して150℃で24時間の乾燥を行い、その後800℃で2時間の焼成を行って触媒材を得た。担持材(La)の担持量は5質量%である。焼成によりCeO材の表面に担持された担持材の粒子は、担持界面においてCeO材と固溶していた。
-Supporting a support material mainly composed of oxides of rare earth metals other than Ce-
In Example 1, lanthanum nitrate and urea (2-fold molar amount of lanthanum nitrate) were dissolved in ion-exchanged water to form an aqueous solution, and the above CeO 2 material supporting Pt was added thereto at 100 ° C. for 8 hours. Stirring was performed. This slurry-like stirring product was filtered, and ion-exchanged water was added to the solid for washing, followed by filtration again. This washing was repeated twice. This solid was dried at 150 ° C. for 24 hours and then calcined at 800 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst material. The carrying amount of the carrying material (La 2 O 3 ) is 5% by mass. The particles of the support material supported on the surface of the CeO 2 material by firing were in solid solution with the CeO 2 material at the support interface.

実施例2では硝酸ランタンの代わりに硝酸ネオジムを用いて、実施例1と同様に触媒材を作成した。   In Example 2, a catalyst material was prepared in the same manner as in Example 1 using neodymium nitrate instead of lanthanum nitrate.

実施例3では硝酸ランタンの代わりに硝酸イットリウムを用いて、実施例1と同様に触媒材を作成した。   In Example 3, a catalyst material was prepared in the same manner as in Example 1 using yttrium nitrate instead of lanthanum nitrate.

実施例4では硝酸ランタンの代わりに硝酸プラセオジムを用いて、実施例1と同様に触媒材を作成した。   In Example 4, a catalyst material was prepared in the same manner as in Example 1 using praseodymium nitrate instead of lanthanum nitrate.

比較例2では硝酸ランタンの代わりに硝酸スカンジウムを用いて、実施例1と同様に触媒材を作成した。   In Comparative Example 2, a catalyst material was prepared in the same manner as in Example 1 using scandium nitrate instead of lanthanum nitrate.

<カーボン燃焼性能の測定>
各触媒材の酸素吸蔵放出能の程度を知って比較するために、作成した各触媒材を用いてカーボン燃焼性能の測定を行った。具体的には、まず各触媒材に対して800℃にて24時間の大気エージングを行った。
<Measurement of carbon combustion performance>
In order to know and compare the degree of oxygen storage / release capacity of each catalyst material, carbon combustion performance was measured using each catalyst material prepared. Specifically, first, each catalyst material was subjected to atmospheric aging at 800 ° C. for 24 hours.

それから以下のように各触媒材に対してカルボネート生成処理を行った。1〜0.5mmに製粒した触媒材を100mg秤量してサンプル管に詰め、1%のCOを混合させたHe気流中に置いて10℃/分の割合で600℃まで昇温した後、30分そのまま保持してその後室温まで降温させた。   Then, a carbonate generation treatment was performed on each catalyst material as follows. 100 mg of the catalyst material granulated to 1 to 0.5 mm was weighed and packed in a sample tube, placed in a He gas stream mixed with 1% CO, and heated to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./min. The temperature was kept for 30 minutes and then cooled to room temperature.

その後、以下のように各触媒材に対してカーボン燃焼の性能を測定した。まずカルボネート生成処理を終了した各触媒材をめのう乳鉢で粉砕した。粉砕した各触媒材に対して、カーボンブラックを重量比4:1として加えてめのう乳鉢で混合を行った。この混合物を5mg秤量し、TG−DTAによってAir気流(100ml/分)中にて10℃/分の割合で700℃まで昇温試験を行った。TG曲線から、カーボンブラックが10%燃焼したときの温度(T10)と50%燃焼したときの温度(T50)を求めた。これらを表1及び図5に示す。図5においては、各比較例、各実施例の2本の棒グラフのうち、左側がT10、右側がT50である。   Thereafter, the performance of carbon combustion was measured for each catalyst material as follows. First, each catalyst material for which the carbonate generation process was completed was pulverized in an agate mortar. Carbon black was added at a weight ratio of 4: 1 to each pulverized catalyst material and mixed in an agate mortar. 5 mg of this mixture was weighed, and a temperature increase test was performed to 700 ° C. at a rate of 10 ° C./min in an air stream (100 ml / min) by TG-DTA. From the TG curve, the temperature when carbon black burned 10% (T10) and the temperature when burned 50% (T50) were determined. These are shown in Table 1 and FIG. In FIG. 5, among the two bar graphs of each comparative example and each example, the left side is T10 and the right side is T50.

Figure 0006149757
Figure 0006149757

上記のカーボン燃焼の試験は、排ガスのパティキュレートに含まれる炭素粉末を触媒材によって二酸化炭素にまで酸化する性能を測定することを目的にして行っている。T10やT50が小さい値である方が酸化する性能が高いと言える。   The above-mentioned carbon combustion test is conducted for the purpose of measuring the performance of oxidizing the carbon powder contained in the exhaust gas particulates to carbon dioxide by the catalyst material. It can be said that the smaller the values of T10 and T50, the higher the performance of oxidation.

Ptを担持したCeO材のみを触媒材とした比較例1に比べて、実施例1〜4はT10が18〜23℃小さく、T50が10〜15℃小さい。また比較例2は比較例1とT10、T50の値がほぼ同じである。従って実施例1〜4に係る触媒材は、比較例1に比べて酸化する性能が高い。これは酸素を吸蔵放出する触媒材の表面のサイトが比較例1ではカルボネートによって塞がれてしまっているのに対し、実施例1〜4ではこのサイトがカルボネートによって塞がれていない、あるいは塞がれてもすぐにカルボネートが容易に分解されるためと考えられる。 Only CeO 2 material carrying Pt as compared with Comparative Example 1 in which a catalyst material, Examples 1-4 T10 is 18 to 23 ° C. reduced, T50 small 10 to 15 ° C.. Comparative Example 2 has substantially the same values of T10 and T50 as Comparative Example 1. Therefore, the catalyst materials according to Examples 1 to 4 have higher performance of oxidizing than Comparative Example 1. This is because the sites on the surface of the catalyst material that occludes and releases oxygen are blocked by carbonate in Comparative Example 1, whereas in Examples 1 to 4, this site is not blocked by carbonate or is blocked. This is probably because the carbonate is easily decomposed even if it is peeled off.

比較例1と実施例1〜4との違いは、酸素欠陥部であるサイトの多少と、触媒材表面に存在するO2−の多少とが大きく影響していると推定される。セリウム酸化物と比較すると、ランタンやネオジム、イットリウム、プラセオジム等の他の希土類酸化物は酸素欠陥部を作りにくいことが知られている。そして希土類酸化物は、表面にO2−を有する性質があり、COがそこへ引き寄せられる。セリウム酸化物は他の希土類酸化物に比べて多くのO2−が表面に存在し、COがそこへ引き寄せられた際、近くに酸素欠陥部があるとカルボネートとなってトラップされやすくなる。比較例1ではこれらの2つのステップの両方が起こりやすくなっている。 The difference between Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 is presumed to be largely influenced by the number of sites that are oxygen deficient portions and the amount of O 2− present on the catalyst material surface. It is known that other rare earth oxides such as lanthanum, neodymium, yttrium, and praseodymium are less likely to produce oxygen defects as compared with cerium oxide. The rare earth oxide has a property of having O 2− on the surface, and CO 2 is attracted thereto. Cerium oxide has more O 2− on the surface than other rare earth oxides, and when CO 2 is attracted to it, if there is an oxygen defect near it, it becomes carbonate and is easily trapped. In Comparative Example 1, both of these two steps are likely to occur.

一方、実施例1〜4ではセリウム以外の希土類(La、Nd、Y、Pr)酸化物をCeO材の表面に担持しており、それにより酸素欠陥部が減少していると共に、界面が固溶しているためCeO材の表面特性が変化してO2−の吸着が抑制されている。さらにはセリウム以外の希土類(La、Nd、Y、Pr)酸化物がトラップされたカルボネートに対して酸素を渡す機能があり、その酸素によってカルボネートが分解されてCOとして触媒材から脱離していく。 On the other hand, in Examples 1 to 4, rare earth (La, Nd, Y, Pr) oxides other than cerium are supported on the surface of the CeO 2 material, thereby reducing oxygen defects and solidifying the interface. Since it melts, the surface characteristics of the CeO 2 material are changed, and the adsorption of O 2− is suppressed. Furthermore, there is a function of passing oxygen to a carbonate in which a rare earth (La, Nd, Y, Pr) oxide other than cerium is trapped, and the oxygen is decomposed by the oxygen and desorbed from the catalyst material as CO 2. .

実施例1〜4では、セリウム以外の希土類(La、Nd、Y、Pr)酸化物の格子定数がCeOの格子定数3.86の90%(3.474)以上110%(4.246)以下であるので、CeOとの結晶界面における歪みが小さい。そのため、結晶界面が固溶しやすく、カルボネートへ酸素を渡す能力が大きい。一方、比較例2の酸化スカンジウムは、格子定数がCeOの格子定数の115%を超えており、CeOと酸化スカンジウムとの結晶界面における歪みが大きい。そのため界面が固溶する割合が低下し、カルボネートへ酸素を渡す機能が阻害されると考えられる。 In Examples 1 to 4, the lattice constant of a rare earth (La, Nd, Y, Pr) oxide other than cerium is 90% (3.474) or more 110% (4.246) of the lattice constant 3.86 of CeO 2. Since it is below, the distortion at the crystal interface with CeO 2 is small. Therefore, the crystal interface is easily dissolved, and the ability to pass oxygen to the carbonate is large. On the other hand, scandium oxide of Comparative Example 2, the lattice constant is above 115% of the lattice constant of CeO 2, strain in the crystal interface between CeO 2 and scandium oxide is large. Therefore, it is considered that the ratio at which the interface dissolves is lowered, and the function of passing oxygen to the carbonate is inhibited.

<パティキュレートフィルタへの担持>
実施例1〜4に係る触媒材を担持させたパティキュレートフィルタを図6に示す。パティキュレートフィルタ10はハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排ガス流路を備えており、排ガス通路11に配置されている。そして、排ガス流路の壁面に実施例1〜4に係る触媒材が担持されている。このような構成によりパティキュレートフィルタ10で捕集されたパティキュレートが実施例1〜4に係る触媒材によって酸化分解される。
<Supporting on particulate filter>
The particulate filter carrying the catalyst material according to Examples 1 to 4 is shown in FIG. The particulate filter 10 has a honeycomb structure, is provided with a large number of exhaust gas passages extending in parallel to each other, and is disposed in the exhaust gas passage 11. And the catalyst material which concerns on Examples 1-4 is carry | supported by the wall surface of the exhaust gas flow path. With such a configuration, the particulates collected by the particulate filter 10 are oxidized and decomposed by the catalyst materials according to the first to fourth embodiments.

(その他の実施形態)
上述の実施形態、実施例は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
(Other embodiments)
The above-described embodiments and examples are examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples, and these examples may be combined or partially replaced with known techniques, common techniques, and known techniques. Good. Also, modified inventions easily conceived by those skilled in the art are included in the present invention.

Ce含有酸化物粒子におけるCeの含有量や他の構成元素の種類及びその含有量は上記の実施例に限定されず、触媒としての機能を発揮できる構成であればよい。また、Ce含有酸化物粒子に担持するPtの量も触媒としての機能を発揮できる量であれば特に限定されない。担持材の担持量も触媒としての機能を発揮できる量であれば特に限定されない。また、担持材として複数種類の希土類酸化物を用いても構わない。触媒材の作製方法、調整方法も公知の方法を利用することができる。さらには、担持材としてCe以外の希土類金属の酸化物を主成分とするもの以外の物質を含んでいても構わない。   The Ce content in the Ce-containing oxide particles, the types of other constituent elements, and the content thereof are not limited to the above-described examples, and may be any configuration as long as they can function as a catalyst. Further, the amount of Pt supported on the Ce-containing oxide particles is not particularly limited as long as it can exhibit a function as a catalyst. The amount of the support material supported is not particularly limited as long as it can function as a catalyst. A plurality of types of rare earth oxides may be used as the support material. A known method can be used as a method for preparing and adjusting the catalyst material. Furthermore, the support material may contain a substance other than the main component of a rare earth metal oxide other than Ce.

10 パティキュレートフィルタ 10 Particulate filter

Claims (1)

エンジン排ガス浄化用触媒材が排ガス流路壁面に担持されている、パティキュレートフィルタであって、
前記エンジン排ガス浄化用触媒材は、
Ptを担持したCe含有酸化物粒子と、
Ce以外の希土類金属の酸化物を主成分とする担持材と
を含み、
Ce以外の前記希土類金属の酸化物は、CeO の格子定数の90%以上110%以下の大きさの格子定数を有し、
前記担持材は、前記Ce含有酸化物粒子の表面に担持されているとともに少なくとも一部が固溶しており、
Ce以外の前記希土類金属は、La、Nd、Y及びPrから選ばれる少なくとも1種であり、
前記Ce含有酸化物粒子はZr酸化物及びNd酸化物を含んでいる、パティキュレートフィルタ。
A particulate filter in which a catalyst material for engine exhaust gas purification is supported on the wall surface of the exhaust gas flow path ,
The engine exhaust gas purification catalyst material is
Ce-containing oxide particles supporting Pt;
A supporting material mainly composed of an oxide of a rare earth metal other than Ce;
Including
The rare earth metal oxide other than Ce has a lattice constant of 90% to 110% of the lattice constant of CeO 2 ,
The support material is supported on the surface of the Ce-containing oxide particles and at least a part thereof is in solid solution,
The rare earth metal other than Ce is at least one selected from La, Nd, Y and Pr,
A particulate filter in which the Ce-containing oxide particles contain a Zr oxide and an Nd oxide .
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JP2007144290A (en) * 2005-11-25 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas purification catalyst and manufacturing method of exhaust gas purification catalyst
JP4797797B2 (en) * 2006-05-26 2011-10-19 日産自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
JP2009061432A (en) * 2007-09-10 2009-03-26 Osaka Univ Compound oxide, particulate oxidation catalyst, and diesel particulate filter
JP4577408B2 (en) * 2008-05-30 2010-11-10 マツダ株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP4853495B2 (en) * 2008-05-30 2012-01-11 マツダ株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP5381008B2 (en) * 2008-10-17 2014-01-08 マツダ株式会社 Particulate filter and manufacturing method thereof
JP5805986B2 (en) * 2011-04-22 2015-11-10 三井金属鉱業株式会社 Carrier for internal combustion engine exhaust gas purification catalyst
JP5861475B2 (en) * 2012-01-31 2016-02-16 マツダ株式会社 Exhaust gas component purification catalyst material and particulate filter with catalyst material comprising the same

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