JP6315306B2 - Method for producing exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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Description

本発明は、白金が担持された排ガス浄化用触媒の製造方法、並びにその方法により製造された排ガス浄化用触媒に関する。   The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purifying catalyst carrying platinum, and an exhaust gas purifying catalyst produced by the method.

従来から、自動車等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。このような排ガス浄化用触媒としては、例えば、γ−アルミナ等からなる担体に白金(Pt)やロジウム(Rh)等の貴金属を担持させた触媒が知られている。また、このような排ガス浄化用触媒の製造方法としては、貴金属の塩を含有する溶液と担体とを接触させた後、焼成し、担体に貴金属を担持する方法等が知られている(例えば、特開平5−285385号公報(特許文献1))。しかしながら、このような方法により製造された排ガス浄化用触媒の活性は、必ずしも十分なものではなく、高活性の触媒を得るために、様々な排ガス浄化用触媒の製造方法が提案されている。   Conventionally, various catalysts have been used to purify components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) contained in gas discharged from internal combustion engines such as automobiles. I came. As such an exhaust gas purifying catalyst, for example, a catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt) or rhodium (Rh) is supported on a carrier made of γ-alumina or the like is known. In addition, as a method for producing such an exhaust gas purifying catalyst, a method in which a solution containing a salt of a noble metal and a carrier are brought into contact with each other and calcined to carry the noble metal on the carrier is known (for example, JP-A-5-285385 (Patent Document 1)). However, the activity of the exhaust gas purification catalyst produced by such a method is not always sufficient, and various methods for producing an exhaust gas purification catalyst have been proposed in order to obtain a highly active catalyst.

例えば、特開2006−55807号公報(特許文献2)には、複数の有機多座配位子と複数の貴金属原子からなる多核錯体を酸化物担体上に析出させ、次いで有機多座配位子を除去することにより、貴金属クラスター担持触媒を製造する方法が開示されている。また、特開2009−226295号公報(特許文献3)には、金属酸化物の表面の酸素原子と結合し得る官能基と貴金属原子に配位し得る原子とを含有する有機基を金属酸化物の表面上に導入した後、前記有機基と貴金属原子との錯体を形成することによって、前記有機基を介して貴金属原子を金属酸化物担体に担持させる触媒材料の製造方法が開示されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-55807 (Patent Document 2), a multinuclear complex composed of a plurality of organic polydentate ligands and a plurality of noble metal atoms is deposited on an oxide support, and then an organic polydentate ligand is formed. A method for producing a noble metal cluster-supported catalyst by removing the catalyst is disclosed. JP 2009-226295 A (Patent Document 3) discloses an organic group containing a functional group capable of bonding to an oxygen atom on the surface of a metal oxide and an atom capable of coordinating to a noble metal atom. A method for producing a catalyst material in which a noble metal atom is supported on a metal oxide support through the organic group by forming a complex of the organic group and a noble metal atom after being introduced onto the surface of the catalyst is disclosed.

さらに、特開2009−255064号公報(特許文献4)、特開2011−83765号公報(特許文献5)及び特開2010−5529号公報(特許文献6)には、カルボン酸ロジウム二核錯体又はカルボン酸ルテニウム二核錯体を担体に担持させた後、焼成することにより、担体上にロジウム又はルテニウムの2原子クラスターを担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法が開示されている。   Further, JP 2009-255064 A (Patent Document 4), JP 2011-83765 A (Patent Document 5) and JP 2010-5529 A (Patent Document 6) describe a rhodium carboxylate binuclear complex or A method for producing an exhaust gas purifying catalyst is disclosed in which a ruthenium carboxylate binuclear complex is supported on a support and then calcined to support a rhodium or ruthenium diatomic cluster on the support.

特開平5−285385号公報JP-A-5-285385 特開2006−55807号公報JP 2006-55807 A 特開2009−226295号公報JP 2009-226295 A 特開2009−255064号公報JP 2009-255064 A 特開2011−83765号公報JP 2011-83765 A 特開2010−5529号公報JP 2010-5529 A

しかしながら、特許文献2に記載の方法で製造された貴金属クラスター担持触媒においては、貴金属原子が凝集して貴金属クラスターが粗大化するため、触媒活性は必ずしも十分なものではなかった。また、特許文献3に記載の方法により製造された触媒材料に熱処理等を施して触媒材料中の有機基を除去した場合も、貴金属原子が凝集して貴金属粒子が粗大化するため、触媒活性は必ずしも十分なものではなかった。さらに、特許文献5の実施例7又は実施例8に記載の方法に従ってカルボン酸白金二核錯体を調製することが困難であったため、カルボン酸二核錯体を用いて担体に白金2原子クラスターを担持させることは困難であった。   However, in the noble metal cluster-supported catalyst manufactured by the method described in Patent Document 2, the noble metal atoms aggregate and the noble metal cluster becomes coarse, so that the catalytic activity is not always sufficient. In addition, when the catalyst material produced by the method described in Patent Document 3 is subjected to heat treatment or the like to remove organic groups in the catalyst material, the noble metal atoms are aggregated and the noble metal particles are coarsened. It was not always enough. Furthermore, since it was difficult to prepare a platinum carboxylate binuclear complex according to the method described in Example 7 or Example 8 of Patent Document 5, platinum diatomic clusters were supported on the carrier using the carboxylate dinuclear complex. It was difficult to do.

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、白金が原子状態で担持され且つ熱処理を施しても粗大化しにくく、高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を製造することが可能な方法、並びにその方法により製造された排ガス浄化用触媒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 it is possible to produce an exhaust gas purifying catalyst that is supported in an atomic state and is hardly coarsened even when subjected to heat treatment and has high catalytic activity. An object is to provide a possible method and an exhaust gas purifying catalyst produced by the method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、白金を担体に担持させる際に、Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金二核錯体を用いることによって、担体に白金の2原子クラスターを担持させることができ、しかも、このような白金2原子クラスターは熱処理を施しても安定に存在し、粗大な白金粒子が形成されにくいことを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that when platinum is supported on a support, it has a Pt-Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to the support. By using a nuclear complex, it is possible to support a platinum diatomic cluster on a carrier, and such a platinum diatomic cluster is stable even after heat treatment, and coarse platinum particles are not easily 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の製造方法は、
Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金二核錯体をトルエンに溶解させる溶解工程と、
前記溶解工程で得られた溶液と担体とを接触させて前記担体に前記白金二核錯体を吸着担持させる担持工程と、
前記白金二核錯体が吸着担持された担体に熱処理を施して前記白金二核錯体中の配位子を除去し、前記担体に白金2原子クラスターが担持された触媒を得る熱処理工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
That is, the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises:
A dissolution step of dissolving a platinum binuclear complex having a Pt-Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to a carrier in toluene ;
A supporting step in which the solution obtained in the dissolving step is brought into contact with the carrier to adsorb and carry the platinum binuclear complex on the carrier;
Heat-treating the support on which the platinum dinuclear complex is adsorbed and supported to remove the ligand in the platinum dinuclear complex, and obtaining a catalyst in which platinum diatomic clusters are supported on the support;
It is the method characterized by including.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記白金二核錯体が白金原子に配位している窒素原子を含む配位子を有するものであることが好ましく、前記配位子がアミド基を有するものであることがより好ましい。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the platinum binuclear complex preferably has a ligand containing a nitrogen atom coordinated to a platinum atom, and the ligand is an amide group. It is more preferable that it has.

なお、本発明の製造方法により得られる排ガス浄化用触媒において、粗大な白金粒子が形成されにくい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、白金塩化物等の白金の塩を用いて白金を担体に担持する従来の触媒の製造方法においては、白金の塩が担体と静電的な弱い結合を形成するものであるため、担体に担持した後に焼成(還元)処理を施すと、担体から白金塩が離れやすく、また、白金塩同士の立体障害が小さいため、担持された白金原子の間隔が狭くなり、白金原子の凝集を十分に抑制することができなかった。このため、従来の触媒の製造方法においては、白金粒子が凝集により粒成長して粗大化し、十分な触媒活性が得られなかったと推察される。   The reason why coarse platinum particles are hardly formed in the exhaust gas purifying catalyst obtained by the production method of the present invention is not necessarily clear, but the present inventors infer as follows. That is, in the conventional method for producing a catalyst in which platinum is supported on a carrier using a platinum salt such as platinum chloride, the platinum salt forms an electrostatic weak bond with the carrier. When the support is calcined (reduced) after the support, the platinum salt is easily separated from the carrier, and the steric hindrance between the platinum salts is small, so the distance between the supported platinum atoms is narrowed, and the platinum atoms are sufficiently aggregated. Could not be suppressed. For this reason, in the conventional catalyst manufacturing method, it is presumed that the platinum particles grow and grow coarse due to aggregation, and sufficient catalytic activity cannot be obtained.

また、白金の単核錯体を用いて白金を担体に担持する場合においては、白金の単核錯体を担体に担持させた後、熱処理等を施して錯体から配位子を除去することによって、白金が単原子の状態で担持される。しかしながら、単原子の状態で担持された白金は、加熱されると飛散しやすく、飛散した白金原子は他の白金原子と凝集しやすい。このため、配位子を除去する際の熱処理によって、単原子の状態で担持された白金は、凝集により粒成長し、粗大化すると推察される。また、白金が単原子の状態で担持されている触媒が高温に長時間曝された場合にも、白金は、凝集により粒成長して粗大化すると推察される。   When platinum is supported on a carrier using a platinum mononuclear complex, the platinum mononuclear complex is supported on the carrier and then subjected to heat treatment to remove the ligand from the complex. Is supported in a single atom state. However, platinum supported in a single atom state is likely to be scattered when heated, and the scattered platinum atoms are likely to aggregate with other platinum atoms. For this reason, it is surmised that platinum supported in a single atom state grows by agglomeration and becomes coarse due to the heat treatment in removing the ligand. Further, even when a catalyst in which platinum is supported in a single atom state is exposed to a high temperature for a long time, it is presumed that platinum grows and coarsens due to aggregation.

これに対して、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金の二核錯体を担体に担持させた後、熱処理等を施して錯体から配位子を除去することによって、白金は、前記二核錯体の核の形態(状態)を維持したまま、すなわち、2原子クラスターとして、担持される。このような白金2原子クラスターは、白金単原子に比べて質量が2倍であるため、加熱による飛散が起こりにくく、配位子を除去するための熱処理時の凝集が十分に抑制され、本発明の排ガス浄化用触媒は高い触媒活性を示すと推察される。また、本発明の排ガス浄化用触媒が高温に長時間曝された場合にも、白金2原子クラスターが飛散しにくいため、凝集による粒成長が抑制され、粗大な白金粒子が形成されにくいと推察される。   In contrast, in the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a platinum binuclear complex having a Pt—Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to the support is supported on the support. By removing the ligand from the complex by performing heat treatment or the like, platinum is supported while maintaining the form (state) of the nucleus of the binuclear complex, that is, as a two-atom cluster. Since such a platinum diatomic cluster has a mass twice that of a platinum single atom, scattering due to heating is unlikely to occur, and aggregation during heat treatment for removing the ligand is sufficiently suppressed. It is surmised that the exhaust gas purifying catalyst exhibits high catalytic activity. In addition, even when the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is exposed to a high temperature for a long time, the platinum diatomic clusters are unlikely to be scattered, so that it is presumed that grain growth due to aggregation is suppressed and coarse platinum particles are not easily formed. The

本発明によれば、白金が2原子クラスターとして担体に担持されており、高温に長時間曝された場合であっても、白金粒子が粗大化しにくく、高い触媒活性を有する排ガス浄化用触媒を製造することが可能となる。   According to the present invention, platinum is supported on a carrier as a two-atom cluster, and even when exposed to a high temperature for a long time, a catalyst for exhaust gas purification having high catalytic activity is produced, in which platinum particles are hardly coarsened. It becomes possible to do.

実施例で使用した白金二核錯体の各種有機溶媒中のマススペクトル(MALDI−MS)を示すグラフである。It is a graph which shows the mass spectrum (MALDI-MS) in the various organic solvent of the platinum binuclear complex used in the Example. 実施例で使用した白金二核錯体のトルエン中のマススペクトル(MALDI−MS)を示すグラフである。It is a graph which shows the mass spectrum (MALDI-MS) in toluene of the platinum binuclear complex used in the Example. 図2に示すマススペクトルの質量電荷比(m/z)=790付近の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view in the vicinity of a mass-to-charge ratio (m / z) = 790 of the mass spectrum shown in FIG. 2. 図2に示すマススペクトルの質量電荷比(m/z)=825付近の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view in the vicinity of a mass-to-charge ratio (m / z) = 825 in the mass spectrum shown in FIG. 2. Pt(NHCOCの理論上のマススペクトル(計算値)を示すグラフである。Pt 2 (NHCOC 4 H 9) is a graph showing a mass spectrum of the 4 theoretical (calculated). PtCl(NHCOCの理論上のマススペクトル(計算値)を示すグラフである。 Pt 2 Cl (NHCOC 4 H 9 ) is a graph showing a mass spectrum of the 4 theoretical (calculated). 実施例1で得られた乾燥後の触媒粉末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 dried catalyst powder obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた焼成後の触媒粉末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 fired catalyst powder obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた触媒の耐久試験後の状態を示す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 which shows the state after the durability test of the catalyst obtained in Example 1. 実施例1及び比較例1で得られた触媒のCOについての50%転化温度を示すグラフである。It is a graph which shows the 50% conversion temperature about CO of the catalyst obtained in Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1で得られた触媒のCについての50%転化温度を示すグラフである。It is a graph showing a 50% conversion temperature for the C 3 H 6 of the catalyst obtained in Example 1 and Comparative Example 1. 比較例1で得られた乾燥後の触媒粉末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 dried catalyst powder obtained in Comparative Example 1. 比較例1で得られた触媒の耐久試験後の状態を示す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 showing a state after a durability test of the catalyst obtained in Comparative Example 1. FIG. 比較例3で得られた乾燥後の触媒粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。 4 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the dried catalyst powder obtained in Comparative Example 3 . 比較例3で得られた焼成後の触媒粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。 4 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the fired catalyst powder obtained in Comparative Example 3 . 比較例6で得られた乾燥後の触媒粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。 7 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the dried catalyst powder obtained in Comparative Example 6 . 比較例6で得られた焼成後の触媒粉末の走査透過型電子顕微鏡(STEM)写真である。 6 is a scanning transmission electron microscope (STEM) photograph of the catalyst powder after firing obtained in Comparative Example 6 .

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

先ず、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、
Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金二核錯体を有機溶媒に溶解させる溶解工程と、
前記溶解工程で得られた溶液と担体とを接触させて前記担体に前記白金二核錯体を吸着担持させる担持工程と、
前記白金二核錯体が吸着担持された担体に熱処理を施して前記白金二核錯体中の配位子を除去し、前記担体に白金2原子クラスターが担持された触媒を得る熱処理工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
First, the manufacturing method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises:
A dissolution step of dissolving a platinum binuclear complex having a Pt-Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to a support in an organic solvent;
A supporting step in which the solution obtained in the dissolving step is brought into contact with the carrier to adsorb and carry the platinum binuclear complex on the carrier;
Heat-treating the support on which the platinum dinuclear complex is adsorbed and supported to remove the ligand in the platinum dinuclear complex, and obtaining a catalyst in which platinum diatomic clusters are supported on the support;
It is the method characterized by including.

本発明に用いられる白金二核錯体は、Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有するものである。Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する錯体を用いることによって、本発明にかかる白金2原子クラスターを担体により確実に担持させることが可能となり、そのため配位子を除去するための熱処理時の白金2原子クラスターの凝集が十分に抑制され、さらに高温に長時間曝された場合にも白金2原子クラスターの凝集による粒成長が抑制されるようになる。   The platinum binuclear complex used in the present invention has a Pt—Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to a carrier. By using a complex having a Pt—Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to the support, the platinum diatomic cluster according to the present invention can be reliably supported by the support. Aggregation of platinum diatomic clusters during the heat treatment for removing the carbon is sufficiently suppressed, and even when exposed to a high temperature for a long time, grain growth due to aggregation of platinum diatomic clusters is suppressed.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法においては、前記白金二核錯体が白金原子に配位している窒素原子を含む配位子を有するものであることが好ましく、前記配位子がアミド基を有するものであることがより好ましい。このような窒素原子を含む配位子(以下、「含窒素配位子」という)を用いることによって、白金二核錯体は、有機溶媒中で、イオンに分解されず、含窒素配位子が白金原子に配位した状態を保持して安定に存在する傾向にある。その結果、白金二核錯体をそのままの状態で担体により確実に吸着担持させることができる傾向にあり、その後、配位子を除去することによって、白金を2原子クラスターとして担体により確実に担持させることが可能となる傾向にある。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the platinum binuclear complex preferably has a ligand containing a nitrogen atom coordinated to a platinum atom, and the ligand is an amide group. It is more preferable that it has. By using such a ligand containing a nitrogen atom (hereinafter referred to as “nitrogen-containing ligand”), the platinum binuclear complex is not decomposed into ions in an organic solvent, It tends to exist stably while maintaining a coordinated state with the platinum atom. As a result, there is a tendency that the platinum binuclear complex can be reliably adsorbed and supported by the carrier as it is, and then platinum is reliably supported by the carrier as a two-atom cluster by removing the ligand. Tend to be possible.

このような白金二核錯体としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−3):   Examples of such platinum binuclear complexes include the following formulas (1-1) to (1-3):

(前記式(1−1)〜(1−3)中、Lは含窒素配位子を表し、Xはカウンターアニオンを表す。)
で表されるものが挙げられる。後述する有機溶媒中においては、前記式(1−1)で表される錯体の形態であっても、カウンターアニオン(X)が脱離した前記式(1−2)又は(1−3)で表される形態であってもよく、それらが混合した状態であってもよい。本発明にかかる白金二核錯体においては、前記式(1−1)で表される錯体からXが脱離した部位が、後述する担体表面の原子(例えば、酸素原子)と結合可能な配位不飽和サイトとなる。前記式(1−1)、(1−2)中のXとしては、前記式(1−1)で表される白金二核錯体が分子全体で電気的に中性となるものであれば特に制限はなく、例えば、BF 、PO 、OH、NO 、CN、ClO 、SCN、PF 、F、Cl、Br、I等が挙げられ、中でも、ハロゲンイオンが好ましく、Clがより好ましい。
(In the formulas (1-1) to (1-3), L represents a nitrogen-containing ligand, and X represents a counter anion.)
The thing represented by is mentioned. In the organic solvent described later, even in the form of the complex represented by the formula (1-1), the counter anion (X) is eliminated from the formula (1-2) or (1-3). The form represented may be sufficient and the state which mixed them may be sufficient. In the platinum binuclear complex according to the present invention, the coordination is such that the site where X is eliminated from the complex represented by the formula (1-1) can be bonded to an atom (for example, oxygen atom) on the support surface described later. It becomes an unsaturated site. As X in the formulas (1-1) and (1-2), the platinum binuclear complex represented by the formula (1-1) is particularly electrically neutral as a whole molecule. There is no limitation, and examples thereof include BF 4 , PO 4 , OH , NO 3 , CN , ClO 4 , SCN , PF 6 , F , Cl , Br and I −. Of these, halogen ions are preferable, and Cl is more preferable.

本発明に用いられる白金二核錯体中の配位子としては、Pt−Pt結合を形成している白金原子に配位できるものであれば特に制限はなく、例えば、アミド基、シアノ基、ピリジル基、ピリミジル基等の窒素原子を含む官能基を備える配位子が挙げられる。中でも、Pt−Pt結合に対して二座でキレート配位し、より白金二核を安定化させるという観点から、アミド基{R−CONH−(Rは炭化水素基を表す。)}を有する配位子が好ましい。   The ligand in the platinum binuclear complex used in the present invention is not particularly limited as long as it can coordinate to a platinum atom forming a Pt-Pt bond. For example, amide group, cyano group, pyridyl And a ligand having a functional group containing a nitrogen atom such as a group or a pyrimidyl group. Among them, from the viewpoint of chelate coordination in a bidentate with respect to the Pt—Pt bond and further stabilizing the platinum dinuclear, the coordination having an amide group {R—CONH— (R represents a hydrocarbon group)}. A ligand is preferred.

また、本発明に用いられる白金二核錯体中の配位子1分子中に含まれる炭素数としては1〜10(より好ましくは1〜6)が好ましい。このような配位子に含まれる炭化水素基は、飽和であっても不飽和であってもよい。また、直鎖状であっても分岐状であっても環状であってもよく、環状の炭化水素基においては置換基を有していてもよい。このような白金二核錯体は、その立体障害により、高度に分散した状態で担体に吸着担持され、その後、配位子を除去することによって、白金2原子クラスターが担体に高度に分散した状態で担持された排ガス浄化用触媒を得ることができる。特に、白金2原子クラスターは加熱による飛散が起こりにくいため、配位子を除去する際に熱処理を施しても、白金2原子クラスターが飛散しにくく、白金粒子の凝集が起こりにくい。さらに、このような排ガス浄化用触媒は、高温に長時間曝された場合であっても、白金粒子(白金2原子クラスター)の凝集が起こりにくく、高い触媒活性を維持することが可能である。   Moreover, as carbon number contained in 1 molecule of ligands in the platinum binuclear complex used for this invention, 1-10 (more preferably 1-6) are preferable. The hydrocarbon group contained in such a ligand may be saturated or unsaturated. Moreover, it may be linear, branched or cyclic, and the cyclic hydrocarbon group may have a substituent. Such a platinum binuclear complex is adsorbed and supported on the support in a highly dispersed state due to its steric hindrance, and then the platinum diatomic clusters are highly dispersed on the support by removing the ligand. A supported exhaust gas-purifying catalyst can be obtained. In particular, since platinum diatomic clusters are unlikely to be scattered by heating, even if heat treatment is performed when removing the ligand, platinum diatomic clusters are unlikely to scatter and aggregation of platinum particles hardly occurs. Furthermore, even when such an exhaust gas purifying catalyst is exposed to a high temperature for a long time, aggregation of platinum particles (platinum two-atom clusters) hardly occurs, and high catalytic activity can be maintained.

このような白金二核錯体の中でも、下記式(2−1)〜(2−3):   Among such platinum binuclear complexes, the following formulas (2-1) to (2-3):

(前記式(2−1)〜(2−3)中、Rは炭化水素基を表し、Xはカウンターアニオンを表す。)
で表されるものが特に好ましい。後述する有機溶媒中においては、前記式(2−1)で表される錯体の形態であっても、カウンターアニオン(X)が脱離した前記式(2−2)又は(2−3)で表される形態であってもよく、それらが混合した状態であってもよい。この白金二核錯体は、配位子としてアミド基を有するものであるため、有機溶媒中で安定に存在し、白金2原子クラスターを担体により確実に担持させることができる傾向にある。また、アミド基においては窒素原子と共に酸素原子も白金に配位するため、担体に高度に分散した状態で吸着担持される傾向にある。その結果、白金二核錯体中の配位子を除去することによって、白金2原子クラスターが担体により高度に分散した状態で担持される傾向にある。特に、白金2原子クラスターは加熱による飛散が起こりにくいため、配位子を除去する際に熱処理を施しても、生成した白金2原子クラスターが飛散しにくく、白金粒子の凝集が起こりにくい傾向にある。
(In the formulas (2-1) to (2-3), R represents a hydrocarbon group, and X represents a counter anion.)
Is particularly preferred. In the organic solvent described later, even if the complex is represented by the formula (2-1), the counter anion (X) is eliminated from the formula (2-2) or (2-3). The form represented may be sufficient and the state which mixed them may be sufficient. Since this platinum binuclear complex has an amide group as a ligand, it exists stably in an organic solvent and tends to be able to reliably carry platinum diatomic clusters by a carrier. Further, in the amide group, oxygen atoms as well as nitrogen atoms are coordinated to platinum, so that they tend to be adsorbed and supported in a highly dispersed state on the carrier. As a result, by removing the ligand in the platinum binuclear complex, the platinum diatomic clusters tend to be supported in a highly dispersed state by the carrier. In particular, since platinum diatomic clusters are unlikely to be scattered by heating, even if a heat treatment is performed when removing the ligand, the generated platinum diatomic clusters are unlikely to scatter and platinum particles tend not to aggregate. .

前記式(2−1)〜(2−3)中のRで表される炭化水素基としては、炭素数が1〜10の炭化水素基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基等の炭素数が1〜6の炭化水素基がより好ましい。中でも、このような炭化水素基としては、白金二核錯体を形成しやすく、また、得られた白金二核錯体が有機溶媒中に安定に存在し、さらに、立体障害による効果がより確実に発揮される傾向にあるという観点から、イソブチル基、t−ブチル基が特に好ましい。   As the hydrocarbon group represented by R in the formulas (2-1) to (2-3), a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. , A hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms such as an isobutyl group and a t-butyl group is more preferable. Among these hydrocarbon groups, platinum binuclear complexes are easily formed, and the obtained platinum binuclear complexes are stably present in organic solvents, and the effects of steric hindrance are more reliably exhibited. In view of the tendency to occur, an isobutyl group and a t-butyl group are particularly preferable.

本発明に用いられる有機溶媒としては、前記白金二核錯体を溶解することができるものであれば特に制限はなく、トルエン、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、メタノール、THF(テトラヒドロフラン)、キシレン、DMF(ジメチルホルムアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、クロロホルム、ジエチルエーテル、ジクロロベンゼン等が挙げられる。なお、「前記白金二核錯体を溶解することができる」とは、有機溶媒中に前記白金二核錯体が僅かでも溶解することができればよく、室温において白金の含有率が白金の質量換算で0.00001質量%以上の錯体含有溶液を得ることができることが好ましい。また、このような有機溶媒は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   The organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the platinum binuclear complex. Toluene, acetonitrile, acetone, ethyl acetate, methanol, THF (tetrahydrofuran), xylene, DMF ( Dimethylformamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), chloroform, diethyl ether, dichlorobenzene and the like. Note that “the platinum binuclear complex can be dissolved” means that the platinum binuclear complex can be dissolved even in a small amount in an organic solvent, and the platinum content at room temperature is 0 in terms of the mass of platinum. It is preferable that a complex-containing solution of 0.0001% by mass or more can be obtained. Moreover, such an organic solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

また、本発明に用いられる有機溶媒としては、白金二核錯体をより効率よく担体に吸着担持できるようになるという観点から、比誘電率が10以下のものが好ましく、このような有機溶媒としては、トルエン(2.4)、酢酸エチル(6.4)、THF(7.5)、キシレン(2.3)、クロロホルム(4.8)、ジエチルエーテル(4.3)、ジクロロベンゼン(9.93)等が挙げられる(カッコ内は比誘電率)。さらに、このような有機溶媒の中でも、白金担持量が特に増大する(あるいは、白金二核錯体の使用量を特に低減する)ことができる傾向にあるという観点から、トルエンが特に好ましい。   The organic solvent used in the present invention is preferably one having a relative dielectric constant of 10 or less from the viewpoint that the platinum binuclear complex can be adsorbed and supported on the carrier more efficiently. , Toluene (2.4), ethyl acetate (6.4), THF (7.5), xylene (2.3), chloroform (4.8), diethyl ether (4.3), dichlorobenzene (9. 93) and the like (the relative permittivity is in parentheses). Furthermore, among these organic solvents, toluene is particularly preferable from the viewpoint that the amount of platinum supported tends to be increased particularly (or the amount of platinum binuclear complex used is particularly reduced).

本発明においては、先ず、本発明にかかる溶解工程において、前記白金二核錯体を有機溶媒に溶解して錯体含有溶液を調製する。この錯体含有溶液中の白金の含有率としては特に制限はないが、白金の質量換算で、0.01〜1.0質量%が好ましい。錯体含有溶液中の白金の含有率が前記下限未満になると、担体に白金二核錯体を効率よく担持できない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、錯体及び担体の分散性がともに低下するため、担体に白金二核錯体を均一に吸着担持できない傾向にある。なお、このような錯体含有溶液の調製方法としては特に制限はなく、例えば、前記白金二核錯体を有機溶媒中に溶解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。   In the present invention, first, in the dissolution step according to the present invention, the platinum binuclear complex is dissolved in an organic solvent to prepare a complex-containing solution. Although there is no restriction | limiting in particular as content rate of platinum in this complex containing solution, 0.01-1.0 mass% is preferable in conversion of the mass of platinum. If the platinum content in the complex-containing solution is less than the lower limit, it tends to be unable to efficiently carry the platinum binuclear complex on the support. On the other hand, if the upper limit is exceeded, both the dispersibility of the complex and the support will decrease. The platinum binuclear complex tends not to be uniformly adsorbed on the support. In addition, there is no restriction | limiting in particular as a preparation method of such a complex containing solution, For example, the well-known method which can melt | dissolve the said platinum binuclear complex in an organic solvent is employable suitably.

本発明においては、次に、本発明にかかる担持工程において、前記錯体含有溶液と担体とを接触させて、担体に白金二核錯体を吸着担持させる。錯体含有溶液と担体との接触方法としては特に制限はなく、担体に白金二核錯体を吸着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、錯体含有溶液中に担体を浸漬することによって、担体に白金二核錯体を吸着担持させることができる。   In the present invention, next, in the supporting step according to the present invention, the complex-containing solution and the carrier are brought into contact with each other, and the platinum binuclear complex is adsorbed and supported on the carrier. The method for contacting the complex-containing solution and the carrier is not particularly limited, and a known method capable of adsorbing and supporting a platinum binuclear complex on the carrier can be appropriately employed. For example, the carrier is contained in the complex-containing solution. By soaking, the platinum binuclear complex can be adsorbed and supported on the carrier.

また、錯体含有溶液中に担体を浸漬する場合においては、圧力1〜10atm、温度0〜150℃(好ましくは室温)の条件下で0.5〜100時間撹拌することが好ましい。錯体含有溶液中に担体を浸漬する際の圧力や温度が前記下限未満になると、白金二核錯体の吸着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。   Moreover, when immersing a support | carrier in a complex containing solution, it is preferable to stir for 0.5 to 100 hours on the conditions of a pressure of 1-10 atm, and the temperature of 0-150 degreeC (preferably room temperature). If the pressure or temperature when immersing the carrier in the complex-containing solution is less than the lower limit, the adsorption / supporting efficiency of the platinum binuclear complex tends to decrease, and if the upper limit is exceeded, excessive stirring is continued. As a result, the manufacturing cost tends to increase.

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、炭素材料又は金属酸化物等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炭素材料としては、例えば、活性炭、グラフェン等が挙げられる。また、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 carbon material or a metal oxide can be appropriately used. it can. Examples of the carbon material used for such a carrier include activated carbon and graphene. Examples of the metal oxide 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), thulium (Tm), It consists of oxides of ytterbium (Yb), lutetium (Lu), yttrium (Y), zirconium (Zr), aluminum (Al), magnesium (Mg) and vanadium (V), solid solutions thereof, and composite oxides thereof. At least one selected from the group 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.

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。 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. .

本発明においては、次に、本発明にかかる熱処理工程において、前記白金二核錯体が吸着担持された担体に熱処理を施して、前記白金二核錯体中の配位子を除去する。これにより、担体に白金2原子クラスターが担持された排ガス浄化用触媒を得ることができる。前記熱処理の温度としては、200〜600℃が好ましく、300〜500℃がより好ましい。また、熱処理時間としては、1〜5時間が好ましい。熱処理温度や熱処理時間が前記下限未満になると、配位子を効率よく十分に除去できない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、担体に担持された白金原子が凝集する傾向にある。   In the present invention, next, in the heat treatment step according to the present invention, the support on which the platinum binuclear complex is adsorbed and supported is subjected to a heat treatment to remove the ligand in the platinum binuclear complex. As a result, an exhaust gas purifying catalyst having a platinum diatomic cluster supported on a carrier can be obtained. As temperature of the said heat processing, 200-600 degreeC is preferable and 300-500 degreeC is more preferable. The heat treatment time is preferably 1 to 5 hours. When the heat treatment temperature or heat treatment time is less than the lower limit, the ligand tends to be not efficiently and sufficiently removed. On the other hand, when the upper limit is exceeded, platinum atoms supported on the support tend to aggregate.

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、原子状態の白金を、その少なくとも一部が2原子クラスターを形成した状態で担体に担持することが可能となる。このような白金は、十分且つ高度に分散した状態で担体に担持されており、本発明の排ガス浄化用触媒は高い触媒活性を示すものとなる。   According to such a method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is possible to support platinum in an atomic state on a carrier in a state where at least a part thereof forms a diatomic cluster. Such platinum is supported on the carrier in a sufficiently and highly dispersed state, and the exhaust gas purifying catalyst of the present invention exhibits high catalytic activity.

次に、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。本発明の排ガス浄化用触媒は、前記本発明の製造方法により得られた排ガス浄化用触媒であり、担体と該担体に原子状態で担持されている白金とを備え、前記白金の少なくとも一部が2原子クラスターを形成しているものである。   Next, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is an exhaust gas purifying catalyst obtained by the production method of the present invention, comprising a support and platinum supported in an atomic state on the support, wherein at least a part of the platinum is A two-atom cluster is formed.

このような2原子クラスターは、走査透過型電子顕微鏡(STEM)等によって確認することができる。本発明の排ガス浄化用触媒においては、白金が原子状態で担持されているため、白金原子の分散性が高く、触媒上には十分な量の活性点が存在し、高い触媒活性が得られる。また、本発明にかかる白金2原子クラスターは、白金単原子に比べて重いため、加熱による飛散が起こりにくく、担体上を移動しにくくなるため、粒成長しにくい。その結果、本発明の排ガス浄化用触媒は、高温に長時間曝されても、白金粒子の凝集が起こりにくく、高い触媒活性を維持することができる。   Such a diatomic cluster can be confirmed by a scanning transmission electron microscope (STEM) or the like. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, platinum is supported in an atomic state, so that the dispersibility of platinum atoms is high, a sufficient amount of active sites are present on the catalyst, and high catalytic activity is obtained. In addition, since the platinum diatomic cluster according to the present invention is heavier than a platinum single atom, scattering due to heating is unlikely to occur, and it is difficult to move on the carrier, so that it is difficult for grains to grow. As a result, even if the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is exposed to a high temperature for a long period of time, aggregation of platinum particles hardly occurs and high catalytic activity can be maintained.

本発明の排ガス浄化用触媒において、このような2原子クラスターを形成している2個の白金原子の中心間距離は、通常、0nm超過0.5nm以下である。白金原子の中心間距離が0.5nmを超過すると、白金原子と担体との強い相互作用によってPt−Pt結合距離が長くなることを考慮しても、2個の白金原子は、もはや2原子クラスターを形成しているとは言えない。そして、2個の白金原子が確実に2原子クラスターを形成しているという観点から、2原子クラスターを形成している2個の白金原子の中心間距離としては、0.1〜0.4nmが好ましく、0.2〜0.3nmがより好ましい。なお、本発明において、前記白金原子の中心間距離は、本発明の排ガス浄化用触媒を電子顕微鏡により観察することによって測定することができる。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the distance between the centers of two platinum atoms forming such a two-atom cluster is usually more than 0 nm and 0.5 nm or less. If the distance between the centers of platinum atoms exceeds 0.5 nm, even if the Pt-Pt bond distance becomes longer due to the strong interaction between the platinum atoms and the carrier, the two platinum atoms are no longer two-atom clusters. It cannot be said that it forms. From the viewpoint that two platinum atoms surely form a two-atom cluster, the distance between centers of two platinum atoms forming a two-atom cluster is 0.1 to 0.4 nm. Preferably, 0.2 to 0.3 nm is more preferable. In the present invention, the distance between the centers of the platinum atoms can be measured by observing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention with an electron microscope.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、担体上の全ての白金のうちの50at%以上(より好ましくは、70at%以上、特に好ましくは80at%以上)が2原子クラスターを形成していることが好ましい。2原子クラスターを形成している白金原子の割合が前記範囲にあると、白金が十分に分散して担持された状態となるため、触媒上には十分な量の活性点が存在し、高い触媒活性が得られる。一方、2原子クラスターを形成している白金原子の割合が前記下限未満になると、十分な触媒活性が得られない傾向にある。本発明において、このような2原子クラスターを形成する白金原子の割合(at%)は、収束レンズに球面収差補正装置を備えた走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM)を用いて触媒を観察し、得られたSTEM像において、担体上の縦10nm×横10nmの領域を無作為に抽出し、その領域中に存在する全白金の原子数と2原子クラスターを形成している白金の原子数とをそれぞれ求め、全白金の原子数に対する2原子クラスターを形成する白金の原子数との比を算出することによって求めることができる。なお、走査透過型電子顕微鏡(STEM)としては、例えば、日本電子(株)製「JEM−2100F」を用いることができる。   Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, 50 at% or more (more preferably 70 at% or more, particularly preferably 80 at% or more) of all platinum on the support forms a diatomic cluster. Is preferred. When the proportion of platinum atoms forming a two-atom cluster is in the above range, platinum is sufficiently dispersed and supported, so that there is a sufficient amount of active sites on the catalyst, and a high catalyst. Activity is obtained. On the other hand, when the proportion of platinum atoms forming a two-atom cluster is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends not to be obtained. In the present invention, the proportion (at%) of platinum atoms forming such a two-atom cluster is determined by observing the catalyst using a scanning transmission electron microscope (Cs-STEM) having a converging lens equipped with a spherical aberration correction device. In the obtained STEM image, a region of 10 nm in length × 10 nm in width on the carrier was randomly extracted, and the total number of platinum atoms present in the region and the number of platinum atoms forming a two-atom cluster Respectively, and the ratio of the number of platinum atoms forming a two-atom cluster to the total number of platinum atoms can be calculated. As the scanning transmission electron microscope (STEM), for example, “JEM-2100F” manufactured by JEOL Ltd. can be used.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒においては、隣接する白金2原子クラスター間の平均距離が1.0nm以上であることが好ましく、1.5nm以上であることがより好ましい。また、このような隣接する白金2原子クラスター間の平均距離としては、1.0nm(より好ましくは1.5nm)〜3.0nmであることが更に好ましく、2.0nm〜3.0nmであることが特に好ましい。このような平均距離が前記下限未満になると、白金の分散性が低下し、十分に高度な触媒活性が得られない傾向にあり、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い傾向にある。本発明において、隣接する2原子クラスター間の平均距離は、前述の2原子クラスターを形成している白金原子の割合を求める方法と同様にCs−STEMを用いて触媒を観察し、得られたSTEM像において、担体上の縦10nm×横10nmの領域を無作為に抽出し、その領域中に存在する5個以上(好ましくは7個以上)の2原子クラスターについて、隣接する2原子クラスター間の距離を求め、これらを平均することによって算出することができる。なお、前記「隣接する2原子クラスター間の距離」とは、各2原子クラスターから見て、隣接する2原子クラスター間の距離が最短となる線分の長さをいう。   Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the average distance between adjacent platinum diatomic clusters is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more. In addition, the average distance between adjacent platinum diatomic clusters is more preferably 1.0 nm (more preferably 1.5 nm) to 3.0 nm, and more preferably 2.0 nm to 3.0 nm. Is particularly preferred. When such an average distance is less than the lower limit, the dispersibility of platinum tends to be lowered, and a sufficiently high catalytic activity tends to be not obtained. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the specific surface area of the support is small. Has a tendency that the number of active sites decreases and a sufficiently high catalytic activity cannot be obtained. In the present invention, the average distance between adjacent two-atom clusters is determined by observing the catalyst using Cs-STEM in the same manner as the method for determining the proportion of platinum atoms forming the above-mentioned two-atom clusters. In the image, a region of 10 nm in length × 10 nm in width on the carrier is randomly extracted, and the distance between adjacent two atom clusters for five or more (preferably seven or more) diatomic clusters present in the region. It can calculate by calculating | requiring and averaging these. The “distance between adjacent two-atom clusters” refers to the length of a line segment in which the distance between adjacent two-atom clusters is the shortest when viewed from each two-atom cluster.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、白金2原子クラスターの総数のうちの50〜100%(数基準による割合)において、隣接する白金2原子クラスター間の距離が1.0nm以上(より好ましくは1.5nm以上)であることが好ましく、より高い触媒活性が得られるという観点からは、前記数基準による割合が100%であること(すなわち、全ての白金2原子クラスターにおいて、隣接する白金2原子クラスター間の距離が1.0nm以上(より好ましくは1.5nm以上)であること)が好ましい。なお、前記「2原子クラスターの総数」とは、前記STEM像中に確認される全ての2原子クラスターの数をいう。また、隣接する白金2原子クラスター間の距離が1.5nm以上である白金2原子クラスターの割合が白金2原子クラスターの総数の50%未満では、高温条件下で長時間使用した後において十分な触媒活性が得られない傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the distance between adjacent platinum diatomic clusters is 1.0 nm or more (more preferably) in 50 to 100% (ratio on the basis of the number) of the total number of platinum diatomic clusters. Is preferably 1.5 nm or more), and from the viewpoint that higher catalytic activity can be obtained, the proportion based on the above-mentioned number is 100% (that is, adjacent platinum 2 in all platinum two-atom clusters). The distance between atomic clusters is preferably 1.0 nm or more (more preferably 1.5 nm or more). The “total number of diatomic clusters” refers to the number of all diatomic clusters confirmed in the STEM image. In addition, when the ratio of platinum diatomic clusters having a distance between adjacent platinum diatomic clusters of 1.5 nm or more is less than 50% of the total number of platinum diatomic clusters, the catalyst is sufficient after being used for a long time under high temperature conditions. There is a tendency that activity cannot be obtained.

本発明の排ガス浄化用触媒において、白金の担持量としては特に制限されないが、0.01〜1.0質量%が好ましく、0.05〜0.5質量%がより好ましい。白金の担持量が前記下限未満になると、十分な触媒活性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、白金のシンタリングが起こりやすく、白金の分散度が低下して十分な触媒活性が得られない傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of platinum supported is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1.0 mass%, more preferably 0.05 to 0.5 mass%. If the supported amount of platinum is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends not to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, platinum sintering is likely to occur, and the degree of dispersion of platinum is reduced, resulting in a sufficient catalyst. There is a tendency that activity cannot be obtained.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、設定焼成温度700℃で下記耐久試験を行なった後、後述するCOパルス測定法により50℃で測定されるCO吸着量と白金の担持量とに基づいて、下記式:
[白金分散度(%)]=([CO吸着量(mol)]/[白金担持量(mol)])×100
により求められる白金分散度が4.5%以上であることが好ましく、5.0%以上であることがより好ましい。前記白金分散度が前記下限未満になると、十分な触媒活性が得られない傾向にある。
Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, after performing the following durability test at a set firing temperature of 700 ° C., it is based on the CO adsorption amount and the platinum loading amount measured at 50 ° C. by the CO pulse measurement method described later. And the following formula:
[Platinum dispersity (%)] = ([CO adsorption amount (mol)] / [platinum supported amount (mol)]) × 100
Is preferably 4.5% or more, and more preferably 5.0% or more. When the platinum dispersity is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends not to be obtained.

なお、前記耐久試験においては、先ず、冷間静水圧法により成形した触媒を直径0.3〜0.71mmに粉砕してペレット状の触媒を調製する。次に、このペレット触媒をるつぼに入れ、大気雰囲気の条件下、室温から設定焼成温度まで1時間で昇温させた後、設定焼成温度に1時間保持し、その後室温まで自然冷却する。   In the durability test, first, a catalyst formed by a cold isostatic pressure method is pulverized to a diameter of 0.3 to 0.71 mm to prepare a pellet-shaped catalyst. Next, this pellet catalyst is put in a crucible, and heated from room temperature to a preset firing temperature in 1 hour under atmospheric conditions, then held at the preset firing temperature for 1 hour, and then naturally cooled to room temperature.

また、本発明において、CO吸着量は、以下の「COパルス測定法」により求めることができる。すなわち、前記耐久試験後のペレット触媒試料を、0.05g、0.10g、0.15gの3水準で秤量し、ガス吸着量測定装置の計量管の内部にそれぞれ設置する。各計量管の内部をO(100容量%)のガス雰囲気にして400℃まで40分で昇温した後、15分間保持する。次に、前記計量管それぞれの内部のガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更し、400℃で40分間保持する。その後、前記計量管それぞれの内部のガス雰囲気をH(100容量%)のガス雰囲気に変更して400℃で15分間保持し、次いで、ガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更して400℃で15分間保持した後、He(100容量%)のガス雰囲気を保ったまま、50℃まで自然冷却する。その後、He(100容量%)のガス雰囲気下において、温度を50℃(一定)に維持したまま、各水準量の触媒それぞれに対して、1.0μmol/pulseのCOを吸着が飽和するまでパルスする(吸着温度:50℃)。このパルスしたCOのうち、触媒に吸着されなかったCOの量を、熱伝導検出器(TCD)を用いて検出し、パルス回数と吸着が飽和した時のTCD面積から、各水準量の触媒へのCO吸着量をそれぞれ測定する。その後、このようにして求められる3水準量の触媒へのCO吸着量を平均して「CO吸着量」を算出する。なお、ガス吸着量測定装置としては、例えば、大倉理研(株)製の全自動触媒ガス吸着量測定装置「R6015」を用いることができる。 In the present invention, the CO adsorption amount can be determined by the following “CO pulse measurement method”. That is, the pellet catalyst sample after the endurance test is weighed at three levels of 0.05 g, 0.10 g, and 0.15 g, and installed in the measuring tube of the gas adsorption amount measuring device. The inside of each measuring tube is made an O 2 (100% by volume) gas atmosphere, heated to 400 ° C. over 40 minutes, and then held for 15 minutes. Next, the gas atmosphere inside each of the measuring tubes is changed to a gas atmosphere of He (100% by volume) and held at 400 ° C. for 40 minutes. Thereafter, the gas atmosphere inside each of the measuring tubes is changed to a gas atmosphere of H 2 (100% by volume) and held at 400 ° C. for 15 minutes, and then the gas atmosphere is changed to a gas atmosphere of He (100% by volume). Then, after maintaining at 400 ° C. for 15 minutes, it is naturally cooled to 50 ° C. while maintaining a gas atmosphere of He (100% by volume). Thereafter, in a gas atmosphere of He (100% by volume), while maintaining the temperature at 50 ° C. (constant), pulses of 1.0 μmol / pulse CO are adsorbed to each level amount of the catalyst until the adsorption is saturated. (Adsorption temperature: 50 ° C.) Of the pulsed CO, the amount of CO that was not adsorbed by the catalyst was detected using a thermal conductivity detector (TCD). From the number of pulses and the TCD area when the adsorption was saturated, to each level of catalyst. Measure the amount of CO adsorbed by Then, the “CO adsorption amount” is calculated by averaging the CO adsorption amounts on the three-level amount of catalyst thus obtained. As the gas adsorption amount measuring device, for example, a fully automatic catalytic gas adsorption amount measuring device “R6015” manufactured by Okura Riken Co., Ltd. can be used.

本発明の排ガス浄化用触媒においては、設定焼成温度700℃で前記耐久試験後の白金粒子の平均粒子径が0.5〜5nmであることが好ましく、1〜2nmであることがより好ましい。前記耐久試験後の白金粒子の平均粒子径が前記下限未満になると、白金と担体との相互作用が強くなりすぎ、十分な触媒活性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、活性点の数が減少して十分に高度な触媒活性が得られない傾向にある。また、本発明において、白金粒子の平均粒子径は、前記Cs−STEMを用いて触媒を観察し、得られたSTEM像において、無作為に10個の白金粒子を抽出し、これらの粒子径を測定して平均することによって求めることができる。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the average particle size of the platinum particles after the durability test at a set firing temperature of 700 ° C. is preferably 0.5 to 5 nm, and more preferably 1 to 2 nm. When the average particle diameter of the platinum particles after the durability test is less than the lower limit, the interaction between the platinum and the support becomes too strong, and there is a tendency that sufficient catalytic activity is not obtained, whereas, when the upper limit is exceeded, There is a tendency that the number of active sites decreases and a sufficiently high catalytic activity cannot be obtained. In the present invention, the average particle size of the platinum particles is determined by observing the catalyst using the Cs-STEM, and extracting 10 platinum particles at random from the obtained STEM image. It can be determined by measuring and averaging.

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、前記触媒を基材に担持したハニカム形状のモノリス触媒や、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。   The form of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a honeycomb-shaped monolith catalyst in which the catalyst is supported on a base material, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. 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。   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.

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。なお、触媒中の白金担持量は以下の方法により測定した。   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. The amount of platinum supported in the catalyst was measured by the following method.

<白金含有量の測定>
触媒粉末0.2gを王水([HNO]:[HCl]=1:3(体積比))中に添加して分解した後、この分解液に硫酸水溶液を添加して触媒を完全に溶解した。得られた溶解液について、ICP(Inductively Coupled Plasma)分析装置((株)リガク製「CIROS 120EOP」)を用いてICP分析を行なった。すなわち、溶解液をアルゴンプラズマ中に導入し、白金の発光スペクトル強度(測定波長:214.423nm)を測定し、予め作成した検量線を用いて溶解液中の白金濃度を求め、この白金濃度から触媒中の白金の含有量を算出した。
<Measurement of platinum content>
After 0.2 g of catalyst powder was added to aqua regia ([HNO 3 ]: [HCl] = 1: 3 (volume ratio)) for decomposition, an aqueous sulfuric acid solution was added to the decomposition solution to completely dissolve the catalyst. did. The obtained solution was subjected to ICP analysis using an ICP (Inductively Coupled Plasma) analyzer (“CIROS 120EOP” manufactured by Rigaku Corporation). That is, the solution was introduced into an argon plasma, the emission spectrum intensity of platinum (measurement wavelength: 214.423 nm) was measured, and the platinum concentration in the solution was determined using a calibration curve prepared in advance. The platinum content in the catalyst was calculated.

(調製例)
PtCl(Aldrich社製)445mg及びKPtCl(Aldrich社製)522mgをフラスコに入れ、イオン交換水40mlを加えて溶解させた。得られた溶液にBu−NHCO(東京化成(株)製)6.3gを加えた後、オイルバスの温度を約90℃に保ち、終夜撹拌した。反応物から不純物を取り除く工程としては、先ず、過剰に加えたBu−NHCOを取り除くために熱水で洗浄した。次に、アセトンで抽出を行い、再結晶を行って、下記式:
PtBu−NHCO)Cl
で表される白金二核錯体を得た。
(Preparation example)
445 mg of K 2 PtCl 4 (manufactured by Aldrich) and 522 mg of K 2 PtCl 6 (manufactured by Aldrich) were placed in a flask, and 40 ml of ion-exchanged water was added and dissolved. After adding 6.3 g of t Bu-NH 2 CO (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) to the resulting solution, the temperature of the oil bath was kept at about 90 ° C. and stirred overnight. The step of removing impurities from the reaction, was first washed with hot water to remove excess t Bu-NH 2 CO plus. Next, extraction with acetone, recrystallization, and the following formula:
Pt 2 (t Bu-NHCO) 4 Cl 2
The platinum binuclear complex represented by this was obtained.

(参考例)
調製例で得られた白金二核錯体を下記濃度となるように下記有機溶媒(いずれも和光純薬工業(株)製)に溶解し、試料溶液(1)〜(6)を調製した。
<試料溶液>
(1)0.3mg/100μL−アセトニトリル
(2)0.3mg/100μL−アセトン
(3)0.3mg/100μL−酢酸エチル
(4)0.3mg/100μL−メタノール
(5)0.4mg/100μL−THF(テトラヒドロフラン)
(6)0.4mg/100μL−トルエン。
(Reference example)
The platinum binuclear complex obtained in the preparation example was dissolved in the following organic solvent (all manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) so as to have the following concentrations to prepare sample solutions (1) to (6).
<Sample solution>
(1) 0.3 mg / 100 μL-acetonitrile (2) 0.3 mg / 100 μL-acetone (3) 0.3 mg / 100 μL-ethyl acetate (4) 0.3 mg / 100 μL-methanol (5) 0.4 mg / 100 μL- THF (tetrahydrofuran)
(6) 0.4 mg / 100 μL-toluene.

また、2−[(2E)−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(DCTB、Aldrich社製)を下記濃度となるように下記有機溶媒(いずれも和光純薬工業(株)製)に溶解し、マトリックス溶液(1)〜(6)を調製した。
<マトリックス溶液>
(1)0.9mg/100μL−アセトニトリル
(2)0.9mg/100μL−アセトン
(3)1.1mg/100μL−酢酸エチル
(4)1.0mg/100μL−メタノール
(5)1.1mg/100μL−THF(テトラヒドロフラン)
(6)1.0mg/100μL−トルエン。
In addition, 2-[(2E) -3- (4-tert-butylphenyl) -2-methyl-2-propenylidene] malononitrile (DCTB, manufactured by Aldrich) was added to the following organic solvents (both of which were sums). Dissolved in Koyo Pharmaceutical Co., Ltd.) to prepare matrix solutions (1) to (6).
<Matrix solution>
(1) 0.9 mg / 100 μL-acetonitrile (2) 0.9 mg / 100 μL-acetone (3) 1.1 mg / 100 μL-ethyl acetate (4) 1.0 mg / 100 μL-methanol (5) 1.1 mg / 100 μL- THF (tetrahydrofuran)
(6) 1.0 mg / 100 μL-toluene.

次に、前記試料溶液(1)〜(6)1μlと前記マトリックス溶液(1)〜(6)10μlとをそれぞれ混合し、得られた混合溶液(1)〜(6)について、質量分析装置(Bruker Daltonics社製「Autoflex」)を用い、レーザー波長:337nm(窒素ガスレーザー)、加速電圧:19kVの条件でマトリックス支援レーザー脱離イオン化法による質量分析(MALDI−MS分析)を行なった。その結果を図1〜図4に示す。なお、図2は図1中の(6)トルエンのマススペクトルの拡大図であり、図3は図2中の質量電荷比(m/z)=790付近のマススペクトルの拡大図であり、図4は図2中の質量電荷比(m/z)=825付近のマススペクトルの拡大図である。   Next, 1 μl of the sample solutions (1) to (6) and 10 μl of the matrix solutions (1) to (6) were mixed, and the obtained mixed solutions (1) to (6) were subjected to mass spectrometry ( Using a Bruker Daltonics "Autoflex"), mass spectrometry (MALDI-MS analysis) was performed by a matrix-assisted laser desorption ionization method under the conditions of a laser wavelength: 337 nm (nitrogen gas laser) and an acceleration voltage: 19 kV. The results are shown in FIGS. 2 is an enlarged view of the mass spectrum of (6) toluene in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the mass spectrum in the vicinity of the mass-to-charge ratio (m / z) = 790 in FIG. 4 is an enlarged view of the mass spectrum in the vicinity of the mass-to-charge ratio (m / z) = 825 in FIG.

また、用いた白金二核錯体の溶液中での予想される構造と計算精密質量(Exact mass)は、以下の通り:
<目的物(M)>
PtCl(NHCOC Exact mass:860.17
<目的物[M−Cl]
PtCl(NHCOC Exact mass:825.20
<目的物[M−2Cl]2+
Pt(NHCOC Exact mass:790.23
であり、図5には目的物[M−2Cl]2+の理論上のマススペクトル(計算値)を、図6には目的物[M−Cl]の理論上のマススペクトル(計算値)をそれぞれ示す。
In addition, the expected structure and calculated exact mass (exact mass) of the platinum binuclear complex used in the solution are as follows:
<Object (M)>
Pt 2 Cl 2 (NHCOC 4 H 9 ) 4 Exact mass: 860.17
<Object [M-Cl] + >
Pt 2 Cl (NHCOC 4 H 9 ) 4 Exact mass: 825.20
<Target product [M-2Cl] 2+ >
Pt 2 (NHCOC 4 H 9 ) 4 Exact mass: 790.23
5 shows the theoretical mass spectrum (calculated value) of the target product [M-2Cl] 2+ , and FIG. 6 shows the theoretical mass spectrum (calculated value) of the target product [M-Cl] +. Each is shown.

図1〜図4に示した前記試料溶液のMSパターンが図5〜図6に示した白金2原子から構成される分子の理論上の同位体MSパターンに類似していることから、前記試料溶液中において白金2原子は互いに結合していると考えられる。すなわち、前記白金二核錯体は、前記試料溶液中でイオンに分解されることなく、下記式(3−1)〜(3−3)で表される状態で存在していることが確認された。従って、前記白金二核錯体を有機溶媒に溶解させた溶液を用いることによって、Pt−Pt結合を保持したまま、白金を担体に担持させることが可能であると考えられる。   Since the MS pattern of the sample solution shown in FIGS. 1 to 4 is similar to the theoretical isotope MS pattern of a molecule composed of two platinum atoms shown in FIGS. It is thought that two platinum atoms are bonded to each other. That is, it was confirmed that the platinum binuclear complex exists in the state represented by the following formulas (3-1) to (3-3) without being decomposed into ions in the sample solution. . Therefore, it is considered that platinum can be supported on a carrier while maintaining a Pt-Pt bond by using a solution in which the platinum binuclear complex is dissolved in an organic solvent.

(実施例1)
調製例で得られた白金二核錯体442mgをトルエン(和光純薬工業(株)製)2Lに大気中で溶解させた。得られた溶液にγ−アルミナ(デグッサ(株)製、比表面積:100m/g、凝集体平均粒子径(平均二次粒子径):>100nm、平均一次粒子径:約10nm)20gを添加し、ホットスターラーを用いて30℃で100時間撹拌して前記白金二核錯体をγ−アルミナに吸着担持させた。その後、固形分をろ過により回収し、大気中で85℃で12時間乾燥し、次いで大気中で室温から300℃まで1時間で昇温させ、その温度に1時間保持して焼成し、γ−アルミナに白金が担持された触媒粉末を得た。この触媒粉末について、前記方法に従ってICP分析を行なったところ、白金含有量は表1に示すように0.95質量%であった。
Example 1
442 mg of the platinum binuclear complex obtained in the preparation example was dissolved in 2 L of toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in the air. 20 g of γ-alumina (Degussa Co., Ltd., specific surface area: 100 m 2 / g, aggregate average particle size (average secondary particle size):> 100 nm, average primary particle size: about 10 nm) is added to the resulting solution. The platinum binuclear complex was adsorbed and supported on γ-alumina by stirring at 30 ° C. for 100 hours using a hot stirrer. Thereafter, the solid content is recovered by filtration, dried in the atmosphere at 85 ° C. for 12 hours, then heated in the atmosphere from room temperature to 300 ° C. in 1 hour, held at that temperature for 1 hour, and calcined. A catalyst powder having platinum supported on alumina was obtained. When this catalyst powder was analyzed by ICP according to the above method, the platinum content was 0.95% by mass as shown in Table 1.

<球面収差補正装置付走査透過型電子顕微鏡による観察>
実施例1で得られた乾燥後の触媒粉末と焼成後の触媒粉末をそれぞれ、球面収差補正装置付走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM、日本電子(株)製「JEM−2100F」)を用い、以下の条件で観察した。
〔観察条件〕
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 :〜150000000(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)。
<Observation by scanning transmission electron microscope with spherical aberration corrector>
The dried catalyst powder and the calcined catalyst powder obtained in Example 1 were each used with a scanning transmission electron microscope with a spherical aberration corrector (Cs-STEM, “JEM-2100F” manufactured by JEOL Ltd.). The observation was performed under the following conditions.
[Observation conditions]
Acceleration voltage: 200 kV
Lattice resolution (lattice image): 0.1 nm
Point resolution (particle image): 0.19 nm
STEM resolution: 0.2 nm
Magnification: ~ 150000000 (measured by changing the magnification as appropriate)
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).

図7には実施例1で得られた乾燥後の触媒粉末のSTEM写真を、図8には実施例1で得られた焼成後の触媒粉末のSTEM写真をそれぞれ示す。図7及び図8に示した結果から、前記白金二核錯体の配位子を焼成処理により熱分解して除去した場合であっても、大部分の白金原子は凝集したり、飛散したりせず、2原子クラスターとして分散した状態となっていることが確認された。   FIG. 7 shows an STEM photograph of the dried catalyst powder obtained in Example 1, and FIG. 8 shows an STEM photograph of the fired catalyst powder obtained in Example 1. From the results shown in FIG. 7 and FIG. 8, even when the ligand of the platinum binuclear complex is removed by pyrolysis by the baking treatment, most of the platinum atoms are aggregated or scattered. First, it was confirmed that it was dispersed as a two-atom cluster.

<耐久試験>
実施例1で得られた触媒粉末2.0gを冷間静水圧法(CIP:1000kg/cm)で1分間成形した後、直径0.3〜0.71mmに粉砕してペレット状の触媒を調製した。次に、このペレット触媒をるつぼに入れ、大気雰囲気の条件下、室温から各設定焼成温度(400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃)まで1時間で昇温させた後、各設定焼成温度に1時間保持し、その後室温まで自然冷却して各設定焼成温度における耐久試験を行なった。
<Durability test>
The catalyst powder (2.0 g) obtained in Example 1 was molded by a cold isostatic pressure method (CIP: 1000 kg / cm 2 ) for 1 minute, and then pulverized to a diameter of 0.3 to 0.71 mm to obtain a pellet-shaped catalyst. Prepared. Next, the pellet catalyst is placed in a crucible and the temperature is raised from room temperature to each set firing temperature (400 ° C., 500 ° C., 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C., 900 ° C., 1000 ° C.) in 1 hour under atmospheric conditions. After warming, each set firing temperature was held for 1 hour, and then naturally cooled to room temperature, and an endurance test at each set firing temperature was performed.

<耐久試験後の触媒のCs−STEMによる観察>
設定焼成温度700℃で前記耐久試験後のペレット触媒をCs−STEMを用いて上記条件で観察した。図9は、実施例1で得られた触媒の前記耐久試験後の状態を示すSTEM写真である。図9に示した結果から明らかなように、実施例1で得られた本発明の触媒に前記耐久試験を施しても、大部分の白金原子は2原子クラスターとして分散した状態となっており、白金粒子(2原子クラスター)の凝集が起こりにくいことが確認された。
<Observation of catalyst after durability test by Cs-STEM>
The pellet catalyst after the endurance test at a set firing temperature of 700 ° C. was observed under the above conditions using Cs-STEM. FIG. 9 is a STEM photograph showing the state of the catalyst obtained in Example 1 after the durability test. As is apparent from the results shown in FIG. 9, even when the durability test was performed on the catalyst of the present invention obtained in Example 1, most of the platinum atoms were dispersed as two-atom clusters. It was confirmed that aggregation of platinum particles (two atom clusters) hardly occurred.

<耐久試験後の白金分散度の測定>
前記各設定焼成温度における耐久試験後のペレット触媒を、0.05g、0.10g、0.15gの3水準で秤量し、全自動触媒ガス吸着量測定装置(大倉理研(株)製「R6015」)の計量管の内部にそれぞれ設置した。その後、各計量管の内部をO(100容量%)のガス雰囲気にして400℃まで40分で昇温した後、15分間保持した。次に、前記計量管それぞれの内部のガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更し、400℃で40分間保持した。その後、前記計量管それぞれの内部のガス雰囲気をH(100容量%)のガス雰囲気に変更して400℃で15分間保持し、次いで、ガス雰囲気をHe(100容量%)のガス雰囲気に変更して400℃で15分間保持した後、He(100容量%)のガス雰囲気を保ったまま、50℃まで自然冷却した。その後、He(100容量%)のガス雰囲気下において、温度を50℃に維持したまま、各水準量の触媒それぞれに対して、1.0μmol/pulseのCOを吸着が飽和するまでパルスした。このパルスしたCOのうち、触媒に吸着されなかったCOの量を、熱伝導検出器(TCD)を用いて検出し、パルス回数と吸着が飽和した時のTCD面積から、各水準量の触媒へのCO吸着量をそれぞれ測定した。このようにして求めた3水準量の触媒へのCO吸着量を平均して「CO吸着量」を算出した。
<Measurement of platinum dispersion after endurance test>
The pellet catalyst after the durability test at each set firing temperature was weighed at three levels of 0.05 g, 0.10 g, and 0.15 g, and a fully automatic catalyst gas adsorption amount measuring device (“R6015” manufactured by Okura Riken Co., Ltd.). ) In the measuring tube. Thereafter, the inside of each measuring tube was changed to a gas atmosphere of O 2 (100% by volume), heated to 400 ° C. over 40 minutes, and then held for 15 minutes. Next, the gas atmosphere inside each of the measuring tubes was changed to a gas atmosphere of He (100% by volume) and held at 400 ° C. for 40 minutes. Thereafter, the gas atmosphere inside each of the measuring tubes is changed to a gas atmosphere of H 2 (100% by volume) and held at 400 ° C. for 15 minutes, and then the gas atmosphere is changed to a gas atmosphere of He (100% by volume). Then, after maintaining at 400 ° C. for 15 minutes, it was naturally cooled to 50 ° C. while maintaining a gas atmosphere of He (100% by volume). Thereafter, in a gas atmosphere of He (100% by volume), while maintaining the temperature at 50 ° C., 1.0 μmol / pulse CO was pulsed for each level amount of the catalyst until adsorption was saturated. Of the pulsed CO, the amount of CO that was not adsorbed by the catalyst was detected using a thermal conductivity detector (TCD). From the number of pulses and the TCD area when the adsorption was saturated, to each level of catalyst. The CO adsorption amount of each was measured. The “CO adsorption amount” was calculated by averaging the CO adsorption amounts on the three-level amount of catalyst thus obtained.

このようにして得られたCO吸着量と、ICP分析により測定した白金担持量とから、下記式:
[白金分散度(%)]=([CO吸着量(mol)]/[白金担持量(mol)])×100
を用いて、白金の分散度を算出した。その結果を表2に示す。
From the CO adsorption amount thus obtained and the platinum loading measured by ICP analysis, the following formula:
[Platinum dispersity (%)] = ([CO adsorption amount (mol)] / [platinum supported amount (mol)]) × 100
Was used to calculate the degree of dispersion of platinum. The results are shown in Table 2.

表2に示した結果から明らかなように、実施例1で得られた本発明の触媒は、前記耐久試験後の白金分散度が高いものであり、設定焼成温度700℃で前記耐久試験を行なった後であっても、6.9%という高水準の白金分散度が維持されていた。この結果から、本発明の触媒は、高温に曝されても白金粒子の凝集が起こりにくく、高い白金分散度が維持されることが確認された。   As is apparent from the results shown in Table 2, the catalyst of the present invention obtained in Example 1 has a high degree of platinum dispersion after the durability test, and the durability test was conducted at a set firing temperature of 700 ° C. Even after this, a high level of platinum dispersion of 6.9% was maintained. From this result, it was confirmed that the catalyst of the present invention hardly aggregates platinum particles even when exposed to high temperatures and maintains a high degree of platinum dispersion.

<触媒活性評価>
前記各設定焼成温度における耐久試験後のペレット触媒0.5gを常圧固定床流通式触媒評価装置((株)ベスト測器製)に設置し、CO(0.1000容量%)、CO(10.000容量%)、O(10.000容量%)、NO(0.0100容量%)、C(0.0500容量%C1)、HO(10.000容量%)、N(残り)からなるストイキガスを、温度400℃、流量7L/minの条件で10分間供給した。次に、触媒入りガス温度が100℃となるように調整した後、触媒入りガス温度を15℃/minで700℃まで昇温しながら前記ストイキガスを7L/minの流量で供給し、100℃〜700℃の間の各ガス温度において、触媒入りガス中及び触媒出ガス中の一酸化炭素(CO)及びプロピレン(C)の濃度を測定してCO及びCの転化率を求めた。これらの転化率を触媒入りガス温度に対してプロットして転化率曲線を作成した。得られた転化率曲線から、CO及びCの転化率が50%に到達する温度(以下、「50%浄化温度(℃)」という。)を求めた。図10にCOについての50%浄化温度を、図11にCについての50%浄化温度を示す。
<Catalyst activity evaluation>
0.5 g of the pellet catalyst after the durability test at each set firing temperature was placed in an atmospheric pressure fixed bed flow type catalyst evaluation device (manufactured by Vest Sokki Co., Ltd.), and CO (0.1000 vol%), CO 2 ( 100.00% by volume), O 2 (10.000% by volume), NO (0.0100% by volume), C 3 H 6 (0.0500% by volume C1), H 2 O (10.000% by volume), A stoichiometric gas composed of N 2 (remaining) was supplied for 10 minutes under the conditions of a temperature of 400 ° C. and a flow rate of 7 L / min. Next, after adjusting the temperature of the gas containing catalyst to 100 ° C., the stoichiometric gas was supplied at a flow rate of 7 L / min while increasing the temperature of the gas containing catalyst to 700 ° C. at 15 ° C./min. At each gas temperature between 700 ° C., the concentrations of carbon monoxide (CO) and propylene (C 3 H 6 ) in the catalyst-containing gas and the catalyst output gas were measured to determine the CO and C 3 H 6 conversion. Asked. These conversion rates were plotted against the catalyst-containing gas temperature to prepare conversion curves. From the obtained conversion rate curve, a temperature at which the conversion rate of CO and C 3 H 6 reached 50% (hereinafter referred to as “50% purification temperature (° C.)”) was determined. FIG. 10 shows the 50% purification temperature for CO, and FIG. 11 shows the 50% purification temperature for C 3 H 6 .

図10及び図11に示した結果から明らかなように、実施例1で得られた本発明の触媒は、一酸化炭素(CO)及びプロピレン(C)のいずれの50%浄化温度も低く、前記各設定焼成温度における耐久試験後であっても優れた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 FIGS. 10 and 11, the catalyst of the present invention obtained in Example 1 has a 50% purification temperature for both carbon monoxide (CO) and propylene (C 3 H 6 ). It was confirmed that the catalyst had an excellent catalytic activity even after the durability test at each set firing temperature.

(比較例1)
硝酸白金(Pt(NO)水溶液(田中貴金属工業(株)製、Pt含有量:8.5質量%)4401mgをイオン交換水2Lに大気中で溶解させた。得られた水溶液に前記γ−アルミナ10gを添加し、ホットスターラーを用いて30℃で100時間撹拌したが、硝酸白金がγ−アルミナに吸着担持されなかったため、得られた分散液を大気中で100℃で蒸発乾固させた。得られた固形分を大気中で室温から300℃まで1時間で昇温させ、その温度に1時間保持して焼成し、γ−アルミナに白金が担持された触媒粉末を得た。この触媒粉末について、前記方法に従ってICP分析を行なったところ、白金含有量は表1に示すように1.0質量%であった。
(Comparative Example 1)
4401 mg of platinum nitrate (Pt (NO 3 ) 3 ) aqueous solution (Tanaka Kikinzoku Co., Ltd., Pt content: 8.5% by mass) was dissolved in 2 L of ion-exchanged water in the air. 10 g of the γ-alumina was added to the obtained aqueous solution and stirred for 100 hours at 30 ° C. using a hot stirrer, but platinum nitrate was not adsorbed and supported on the γ-alumina. Evaporate to dryness at 100 ° C. The obtained solid content was heated in the atmosphere from room temperature to 300 ° C. over 1 hour, held at that temperature for 1 hour and fired to obtain a catalyst powder having platinum supported on γ-alumina. When this catalyst powder was analyzed by ICP according to the above method, the platinum content was 1.0% by mass as shown in Table 1.

比較例1で得られた乾燥後の触媒粉末について、実施例1と同様にCs−STEMによる観察を行った。図12に比較例1で得られた乾燥後の触媒粉末のSTEM写真を示す。図12に示した結果から、白金の塩を用いて白金を担持させた場合には、白金が凝集した状態で担持されており、担体上に白金2原子クラスターは観察されなかった。   The dried catalyst powder obtained in Comparative Example 1 was observed by Cs-STEM as in Example 1. FIG. 12 shows a STEM photograph of the dried catalyst powder obtained in Comparative Example 1. From the results shown in FIG. 12, when platinum was supported using a platinum salt, platinum was supported in an aggregated state, and no platinum diatomic cluster was observed on the support.

また、比較例1で得られた触媒粉末を用いて、実施例1と同様に設定焼成温度700℃で前記耐久試験を行ったペレット触媒について、実施例1と同様に耐久試験後のCs−STEMによる観察を行った。図13は、比較例1で得られた触媒の前記耐久試験後の状態を示すSTEM写真である。図13に示した結果から、白金の塩を用いて白金を担持させた場合には、前記耐久試験後も白金が凝集した状態で担持されており、高温下で白金粒子が凝集して粗大化することが確認された。   Moreover, about the pellet catalyst which performed the said durability test at the setting calcination temperature of 700 degreeC similarly to Example 1 using the catalyst powder obtained by the comparative example 1, it is Cs-STEM after an endurance test similarly to Example 1. FIG. Observation was performed. FIG. 13 is a STEM photograph showing the state of the catalyst obtained in Comparative Example 1 after the durability test. From the results shown in FIG. 13, when platinum is supported using a platinum salt, the platinum is supported in an aggregated state after the durability test, and the platinum particles are aggregated and coarsened at a high temperature. Confirmed to do.

さらに、比較例1で得られた触媒粉末を用いて、実施例1と同様に前記各設定焼成温度における耐久試験を行ったペレット触媒について、実施例1と同様に触媒活性を評価した。得られた結果を図10(COについての50%浄化温度)及び図11(Cについての50%浄化温度)に示す。 Further, the catalytic activity of the pellet catalyst, which was subjected to the durability test at each set firing temperature in the same manner as in Example 1, using the catalyst powder obtained in Comparative Example 1, was evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in FIG. 10 (50% purification temperature for CO) and FIG. 11 (50% purification temperature for C 3 H 6 ).

図10及び図11に示した結果から明らかなように、白金の塩を用いて白金を担持させて得られた比較例1の触媒は、一酸化炭素(CO)及びプロピレン(C)のいずれの50%浄化温度も高く、触媒活性が劣るものであることが確認された。 As is apparent from the results shown in FIGS. 10 and 11, the catalyst of Comparative Example 1 obtained by supporting platinum using a platinum salt is carbon monoxide (CO) and propylene (C 3 H 6 ). It was confirmed that any 50% purification temperature was high and the catalytic activity was inferior.

比較例2
トルエンの代わりにアセトニトリル(和光純薬工業(株)製)2Lを用いた以外は実施例1と同様にして触媒粉末を調製した。この触媒粉末について、実施例1と同様にしてICP分析を行い、白金含有量を求めた。その結果を表1に示す。
( Comparative Example 2 )
A catalyst powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 L of acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of toluene. This catalyst powder was subjected to ICP analysis in the same manner as in Example 1 to determine the platinum content. The results are shown in Table 1.

比較例3
トルエンの代わりにアセトン(和光純薬工業(株)製)2Lを用いた以外は実施例1と同様にして触媒粉末を調製した。この触媒粉末について、実施例1と同様にしてICP分析を行い、白金含有量を求めた。その結果を表1に示す。また、比較例3で得られた乾燥後の触媒粉末と焼成後の触媒粉末について、実施例1と同様にCs−STEMによる観察を行った。図14には比較例3で得られた乾燥後の触媒粉末のSTEM写真を、図15には比較例3で得られた焼成後の触媒粉末のSTEM写真をそれぞれ示す。図14及び図15に示した結果から、前記白金二核錯体の配位子を焼成処理により熱分解して除去した場合であっても、大部分の白金原子は凝集したり、飛散したりせず、2原子クラスターとして分散した状態となっていることが確認された。
( Comparative Example 3 )
A catalyst powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 L of acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of toluene. This catalyst powder was subjected to ICP analysis in the same manner as in Example 1 to determine the platinum content. The results are shown in Table 1. Further, the dried catalyst powder and the fired catalyst powder obtained in Comparative Example 3 were observed by Cs-STEM in the same manner as in Example 1. FIG. 14 shows an STEM photograph of the dried catalyst powder obtained in Comparative Example 3 , and FIG. 15 shows an STEM photograph of the fired catalyst powder obtained in Comparative Example 3 . From the results shown in FIGS. 14 and 15, even when the ligand of the platinum binuclear complex is removed by pyrolysis by the baking treatment, most of the platinum atoms are aggregated or scattered. First, it was confirmed that it was dispersed as a two-atom cluster.

比較例4
トルエンの代わりに酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)2Lを用いた以外は実施例1と同様にして触媒粉末を調製した。この触媒粉末について、実施例1と同様にしてICP分析を行い、白金含有量を求めた。その結果を表1に示す。
( Comparative Example 4 )
A catalyst powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 L of ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of toluene. This catalyst powder was subjected to ICP analysis in the same manner as in Example 1 to determine the platinum content. The results are shown in Table 1.

比較例5
トルエンの代わりにメタノール(和光純薬工業(株)製)2Lを用いた以外は実施例1と同様にして触媒粉末を調製した。この触媒粉末について、実施例1と同様にしてICP分析を行い、白金含有量を求めた。その結果を表1に示す。
( Comparative Example 5 )
A catalyst powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 L of methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of toluene. This catalyst powder was subjected to ICP analysis in the same manner as in Example 1 to determine the platinum content. The results are shown in Table 1.

比較例6
トルエンの代わりにテトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)2Lを用いた以外は実施例1と同様にして触媒粉末を調製した。この触媒粉末について、実施例1と同様にしてICP分析を行い、白金含有量を求めた。その結果を表1に示す。また、比較例6で得られた乾燥後の触媒粉末と焼成後の触媒粉末について、実施例1と同様にCs−STEMによる観察を行った。図16には比較例6で得られた乾燥後の触媒粉末のSTEM写真を、図17には比較例6で得られた焼成後の触媒粉末のSTEM写真をそれぞれ示す。図16及び図17に示した結果から、前記白金二核錯体の配位子を焼成処理により熱分解して除去した場合であっても、大部分の白金原子は凝集したり、飛散したりせず、2原子クラスターとして分散した状態となっていることが確認された。
( Comparative Example 6 )
A catalyst powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 L of tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of toluene. This catalyst powder was subjected to ICP analysis in the same manner as in Example 1 to determine the platinum content. The results are shown in Table 1. Further, the dried catalyst powder and the fired catalyst powder obtained in Comparative Example 6 were observed by Cs-STEM in the same manner as in Example 1. 16 shows an STEM photograph of the dried catalyst powder obtained in Comparative Example 6 , and FIG. 17 shows an STEM photograph of the fired catalyst powder obtained in Comparative Example 6 , respectively. From the results shown in FIG. 16 and FIG. 17, even when the ligand of the platinum binuclear complex is thermally decomposed and removed by the firing treatment, most of the platinum atoms are aggregated or scattered. First, it was confirmed that it was dispersed as a two-atom cluster.

以上の結果から、Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金二核錯体を用いて得た本発明の触媒においては、白金が2原子クラスターとして担体に担持されており、高温に長時間曝された場合であっても、白金粒子が粗大化しにくく、高い触媒活性を有することが確認された。また、中でも有機溶媒としてトルエンを用いた場合(実施例1)に、ICPによる白金担持量とSTEM像による白金の分散状態との両者が高水準となり、白金二核錯体の使用量を低減しても高い触媒活性を維持することが可能となることが確認された。   From the above results, in the catalyst of the present invention obtained using a platinum binuclear complex having a Pt—Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to the support, platinum is supported on the support as a diatomic cluster. It was confirmed that even when exposed to a high temperature for a long time, the platinum particles are not easily coarsened and have high catalytic activity. In particular, when toluene was used as the organic solvent (Example 1), both the amount of platinum supported by ICP and the state of platinum dispersion by STEM image were high, and the amount of platinum binuclear complex used was reduced. It was confirmed that it was possible to maintain high catalytic activity.

以上説明したように、本発明によれば、原子状態の白金が、その少なくとも一部が2原子クラスターを形成した状態で担体に担持された排ガス浄化用触媒をより確実に得ることが可能となる。このような排ガス浄化用触媒は、白金が十分且つ高度に分散した状態で担体に担持されたものであるため、高い触媒活性を示す。   As described above, according to the present invention, it is possible to more reliably obtain an exhaust gas purification catalyst in which platinum in an atomic state is supported on a carrier in a state where at least a part of the platinum forms a two-atom cluster. . Such an exhaust gas purifying catalyst exhibits a high catalytic activity because platinum is supported on a carrier in a sufficiently and highly dispersed state.

したがって、本発明の排ガス浄化用触媒は、自動車からの排ガス中に含まれるCO、NO、HC等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 as a catalyst for purifying CO, NO, HC, etc. contained in exhaust gas from automobiles.

Claims (3)

Pt−Pt結合を有し且つ担体と結合可能な配位不飽和サイトを有する白金二核錯体をトルエンに溶解させる溶解工程と、
前記溶解工程で得られた溶液と担体とを接触させて前記担体に前記白金二核錯体を吸着担持させる担持工程と、
前記白金二核錯体が吸着担持された担体に熱処理を施して前記白金二核錯体中の配位子を除去し、前記担体に白金2原子クラスターが担持された触媒を得る熱処理工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
A dissolution step of dissolving a platinum binuclear complex having a Pt-Pt bond and a coordination unsaturated site capable of binding to a carrier in toluene ;
A supporting step in which the solution obtained in the dissolving step is brought into contact with the carrier to adsorb and carry the platinum binuclear complex on the carrier;
Heat-treating the support on which the platinum dinuclear complex is adsorbed and supported to remove the ligand in the platinum dinuclear complex, and obtaining a catalyst in which platinum diatomic clusters are supported on the support;
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
前記白金二核錯体が、白金原子に配位している窒素原子を含む配位子を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the platinum binuclear complex has a ligand containing a nitrogen atom coordinated to a platinum atom. 前記配位子が、アミド基を有するものであることを特徴とする請求項2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 claim 2, wherein the ligand has an amide group.
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