JP6851219B2 - Exhaust gas purification catalyst and its manufacturing method - Google Patents

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本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。詳しくは、使用の継続による触媒性能の劣化が抑制された排ガス浄化触媒、及び該触媒を製造するための効果的且つ簡易な方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst in which deterioration of catalyst performance due to continued use is suppressed, and an effective and simple method for producing the catalyst.

自動車の排ガスを処理する排ガス浄化用触媒としては、無機酸化物に貴金属を担持させた三元触媒が知られている。三元触媒は、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NO)、及び一酸化炭素(CO)を同時に効率よく除去できる触媒として、広く用いられている。 As an exhaust gas purification catalyst for treating automobile exhaust gas, a three-way catalyst in which a noble metal is supported on an inorganic oxide is known. The three-way catalyst is widely used as a catalyst capable of efficiently removing hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ), and carbon monoxide (CO) at the same time.

しかしながら三元触媒に代表される排ガス浄化触媒は、自動車走行条件下の使用を継続すると、活性が継時的に低下することが知られている。この活性の低下は、高温条件において貴金属の粒子径が成長することによる触媒活性点の減少に起因すると考えられている。 However, it is known that the activity of an exhaust gas purification catalyst typified by a three-way catalyst decreases over time when it is used continuously under automobile driving conditions. It is considered that this decrease in activity is due to a decrease in the catalytic active site due to the growth of the particle size of the noble metal under high temperature conditions.

そのため、従来技術においては、貴金属の粒成長を抑制する手段についての検討が種々おこなわれている。例えば、触媒担体の耐熱性を向上し、或いは貴金属と担体との相互作用を強化して、貴金属粒子の表面エネルギーを低減する技術が開示されている(非特許文献1及び2)。 Therefore, in the prior art, various studies have been conducted on means for suppressing the grain growth of precious metals. For example, there are disclosed techniques for improving the heat resistance of a catalyst carrier or enhancing the interaction between a noble metal and a carrier to reduce the surface energy of the noble metal particles (Non-Patent Documents 1 and 2).

これら非特許文献の技術によると、高温、且つ雰囲気が変動する条件下においては、貴金属粒子の表面エネルギーが大幅には低下しない。そのため、かかる条件下における粒成長の抑制効果は不十分である。 According to the techniques of these non-patent documents, the surface energy of the noble metal particles does not decrease significantly under the conditions of high temperature and fluctuation of atmosphere. Therefore, the effect of suppressing grain growth under such conditions is insufficient.

一方、貴金属粒子の表面エネルギーを直接的に低下させる試みとして、貴金属粒子の粒子径、及び/又は貴金属粒子間の距離をコントロールする技術が開示されている(特許文献1〜3)。 On the other hand, as an attempt to directly reduce the surface energy of the noble metal particles, a technique for controlling the particle size of the noble metal particles and / or the distance between the noble metal particles is disclosed (Patent Documents 1 to 3).

ところで、従来、上記のような排ガス浄化触媒における触媒層は、それ自体は排ガス浄化能を持たない基材、例えばコージェライト製のハニカム基材上に形成されていた。しかし近年、無機酸化物粒子から構成される基材に、貴金属が担持された排ガス浄化触媒が提案されている(特許文献4)。 By the way, conventionally, the catalyst layer in the exhaust gas purification catalyst as described above has been formed on a base material which does not have an exhaust gas purification ability by itself, for example, a honeycomb base material made of Cordellite. However, in recent years, an exhaust gas purification catalyst in which a noble metal is supported on a base material composed of inorganic oxide particles has been proposed (Patent Document 4).

特開2006−289213号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-289213 特開平09−262467号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-262467 特開平10−118455号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-118455 特開2015−85241号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-85241

J.Catal.,242,103(2006)J. Catal. , 242,103 (2006) 触媒,52,465(2010)Catalyst, 52,465 (2010)

特許文献1〜3の技術によった場合でも、1,000℃以上の高温下、且つ燃料カット、リッチスパイク等の雰囲気が変動する過酷な条件下においては、貴金属触媒の粒子成長の効果的な抑制は困難である。更に、複数種の白金族元素が共存する三元触媒の場合には、粒子成長の過程で合金化も進行するから、触媒活性の更なる低下を招くこととなる。 Even when the techniques of Patent Documents 1 to 3 are used, the particle growth of the noble metal catalyst is effective under high temperature of 1,000 ° C. or higher and under harsh conditions such as fuel cut and rich spike where the atmosphere fluctuates. Suppression is difficult. Further, in the case of a three-way catalyst in which a plurality of types of platinum group elements coexist, alloying also proceeds in the process of particle growth, which leads to a further decrease in catalytic activity.

本発明は、上記の従来技術の現状を改善しようとしてなされたものである。その目的は、触媒活性種として複数種の白金族元素を含有しながら、1,000℃以上の高温下、且つ雰囲気が大幅に変動する条件下においても触媒金属粒子の粒成長及びこれに伴う合金化が抑制され、高い活性を長期間維持し得る排ガス浄化触媒、並びに該触媒を製造するための効果的且つ簡易な方法を提供することである。 The present invention has been made in an attempt to improve the current state of the prior art. The purpose is to grow catalyst metal particles and alloys associated therewith, even under conditions where the atmosphere fluctuates significantly at a high temperature of 1,000 ° C. or higher while containing a plurality of platinum group elements as catalytically active species. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification catalyst which is suppressed from forming and can maintain high activity for a long period of time, and an effective and simple method for producing the catalyst.

本発明者らは、排ガス浄化触媒に含有される貴金属粒子を、予め特定の粒子径まで成長させておくことにより、過酷な条件下において使用を継続しても、更なる粒成長及びこれに伴う合金化が高度に抑制されることを見出し、この知見に基づいて本発明に到達した。本発明は、上記の目的を達成するために、以下の触媒及び方法を提供するものである。 The present inventors have grown the noble metal particles contained in the exhaust gas purification catalyst to a specific particle size in advance, so that even if the use is continued under harsh conditions, further grain growth and accompanying grain growth will occur. We have found that alloying is highly suppressed, and arrived at the present invention based on this finding. The present invention provides the following catalysts and methods in order to achieve the above object.

[1] パラジウム粒子、ロジウム粒子、及び担体粒子を含む触媒層を有する排ガス浄化触媒であって、
前記パラジウム粒子の粒子径が10nm以上であり、そして
X線回折分析により測定した前記パラジウムの合金化率が45%以下であることを特徴とする、前記触媒。
[1] An exhaust gas purification catalyst having a catalyst layer containing palladium particles, rhodium particles, and carrier particles.
The catalyst, wherein the palladium particles have a particle size of 10 nm or more, and the alloying ratio of the palladium measured by X-ray diffraction analysis is 45% or less.

[2] 前記パラジウム粒子と前記ロジウム粒子とが、それぞれ別個の担体粒子上に担持されている、[1]に記載の触媒。 [2] The catalyst according to [1], wherein the palladium particles and the rhodium particles are supported on separate carrier particles.

[3] 前記パラジウム粒子がアルミナから成る担体粒子に担持されており、
前記ロジウム粒子がセリア・ジルコニア複合酸化物から成る担体粒子に担持されている、[2]に記載の触媒。
[3] The palladium particles are supported on carrier particles made of alumina.
The catalyst according to [2], wherein the rhodium particles are supported on carrier particles made of a ceria-zirconia composite oxide.

[4] 前記ロジウム粒子の粒子径が0.7〜10nmである、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の触媒。 [4] The catalyst according to any one of [1] to [3], wherein the rhodium particles have a particle size of 0.7 to 10 nm.

[5] 前記触媒層が基体上に存在する、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の触媒。 [5] The catalyst according to any one of [1] to [4], wherein the catalyst layer is present on the substrate.

[6] 前記触媒層が基体の一部を構成する、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の触媒。 [6] The catalyst according to any one of [1] to [4], wherein the catalyst layer constitutes a part of a substrate.

[7] 第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
基体上に、前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
該触媒層を有する基体を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。
[7] The first material is produced by contacting the first carrier particles with the palladium precursor and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and the first material is placed on the substrate. It is characterized by including a step of forming a catalyst layer containing the material and a second material formed by supporting rhodium particles on a second carrier particle, and a step of firing a substrate having the catalyst layer. A method for producing an exhaust gas purification catalyst.

[8] 第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒を製造するための方法。
[8] A step of producing a first material through a step of bringing the palladium precursor into contact with the first carrier particles and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and the first material and the above-mentioned first material. A method for producing an exhaust gas purification catalyst, which comprises a step of calcining a raw material mixture containing a second material formed by supporting rhodium particles on a second carrier particle.

[9] 前記第2の材料が、前記第2の担体粒子にロジウム前駆体を接触させた後に酸化雰囲気下で加熱してロジウム粒子を成長させる工程を経て製造されたものである、[7]又は[8]に記載の方法。 [9] The second material is produced through a step of bringing the rhodium precursor into contact with the second carrier particles and then heating the rhodium precursor in an oxidizing atmosphere to grow the rhodium particles. [7] Or the method according to [8].

本発明によると、触媒活性種として複数種の白金族元素を含有しながら、1,000℃以上の高温下、且つ雰囲気が大幅に変動する条件下においても触媒金属粒子の粒成長及びこれに伴う合金化が抑制され、高い活性を長期間維持し得る排ガス浄化触媒、並びに該触媒を製造するための効果的且つ簡易な方法が提供される。本発明の排ガス浄化触媒は、特にHC(炭化水素)の浄化能に優れる。 According to the present invention, while containing a plurality of types of platinum group elements as catalytically active species, grain growth of catalytic metal particles and accompanying grain growth even under high temperature of 1,000 ° C. or higher and conditions in which the atmosphere fluctuates significantly. Provided are an exhaust gas purification catalyst in which alloying is suppressed and high activity can be maintained for a long period of time, and an effective and simple method for producing the catalyst. The exhaust gas purification catalyst of the present invention is particularly excellent in the purification ability of HC (hydrocarbon).

図1は、Pdの粗大化率とPdの初期粒子径との関係を示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the coarsening rate of Pd and the initial particle size of Pd. 図2は、Pdの合金化率とPdの初期粒子径との関係を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the alloying ratio of Pd and the initial particle size of Pd. 図3は、耐久後の触媒性能とPdの初期粒子径との関係を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the catalytic performance after durability and the initial particle size of Pd. 図4は、耐久後の触媒性能とRhの初期粒子径との関係を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the catalytic performance after durability and the initial particle size of Rh. 図5は、耐久後の触媒性能とPd濃度との関係を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the catalyst performance after durability and the Pd concentration. 図6は、耐久後の触媒性能とRh濃度との関係を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the catalytic performance after durability and the Rh concentration.

本発明の排ガス浄化触媒は、パラジウム粒子、ロジウム粒子、及び担体粒子を含む触媒層を有する。 The exhaust gas purification catalyst of the present invention has a catalyst layer containing palladium particles, rhodium particles, and carrier particles.

本発明の排ガス浄化触媒は、基材を有し、該基材上に触媒層を有していてよく、又は触媒層が基材の一部を構成していてよい。 The exhaust gas purification catalyst of the present invention may have a base material and may have a catalyst layer on the base material, or the catalyst layer may form a part of the base material.

本発明の排ガス浄化触媒における基材としては、排ガス浄化用触媒の基材として一般に使用されているものを使用することができる。例えば、コージェライト、SiC、ステンレス鋼、金属酸化物粒子等によって構成されるモノリスハニカム基材を挙げることができる。該基材の容量は、例えば1L程度とすることができる。本発明の排ガス浄化触媒が基材上に触媒層を有する場合、該触媒は、モノリスハニカム基材上に触媒層を有するモノリスハニカム触媒であることが好ましい。 As the base material in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, those generally used as the base material of the exhaust gas purification catalyst can be used. For example, a monolith honeycomb base material composed of cordierite, SiC, stainless steel, metal oxide particles and the like can be mentioned. The capacity of the base material can be, for example, about 1 L. When the exhaust gas purification catalyst of the present invention has a catalyst layer on a substrate, the catalyst is preferably a monolith honeycomb catalyst having a catalyst layer on a monolith honeycomb substrate.

触媒層が基材の一部を構成する場合には、例えば、基材がパラジウム粒子、ロジウム粒子、及び担体粒子を含み、且つ、パラジウム粒子の粒子径が10nm以上であって、X線回折分析により測定したパラジウムの合金化率が45%以下であってよい。 When the catalyst layer constitutes a part of the base material, for example, the base material contains palladium particles, rhodium particles, and carrier particles, and the particle size of the palladium particles is 10 nm or more, and X-ray diffraction analysis is performed. The alloying ratio of palladium measured according to the above may be 45% or less.

本発明の排ガス浄化触媒における触媒層は、パラジウム(Pd)粒子、ロジウム(Rh)粒子、及び担体粒子を含む。該触媒層におけるPd粒子及びRh粒子は、それぞれ、担体粒子に担持されている。 The catalyst layer in the exhaust gas purification catalyst of the present invention contains palladium (Pd) particles, rhodium (Rh) particles, and carrier particles. The Pd particles and Rh particles in the catalyst layer are supported on carrier particles, respectively.

上記Pd粒子の粒子径は10nm以上である。この値は、20nm以上、30nm以上、又は40nm以上であってもよく、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、又は50nm以下であってもよい。Pd粒子の粒子径をこの範囲に調整することにより、過酷な条件下で使用を継続しても、Pd粒子が粗大化せず、他の貴金属との合金を形成する程度が少なく、そして、触媒性能の劣化する程度の少ない触媒を得ることができる。 The particle size of the Pd particles is 10 nm or more. This value may be 20 nm or more, 30 nm or more, or 40 nm or more, and may be 90 nm or less, 80 nm or less, 70 nm or less, 60 nm or less, or 50 nm or less. By adjusting the particle size of the Pd particles to this range, even if the use is continued under harsh conditions, the Pd particles do not become coarse, the degree of forming an alloy with other noble metals is small, and the catalyst. It is possible to obtain a catalyst with less deterioration in performance.

上記Pd粒子の粒子径は、X線回折分析(XRD)により決定される値である。具体的には、XRDチャートにおけるPdピークの半値幅から算出される値である。 The particle size of the Pd particles is a value determined by X-ray diffraction analysis (XRD). Specifically, it is a value calculated from the half width of the Pd peak in the XRD chart.

本発明の触媒におけるPd粒子の合金化率は45%以下である。この値は、好ましくは25%以下であり、より好ましくは20%以下であり、更に好ましくは15%以下である。Pd粒子の合金化率がこの範囲であることにより、良好な触媒性能を提供することができる。 The alloying ratio of Pd particles in the catalyst of the present invention is 45% or less. This value is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 15% or less. When the alloying ratio of the Pd particles is in this range, good catalytic performance can be provided.

上記のPd粒子の合金化率は、XRD分析によって見積もられる値である。すなわち、XRDチャートにおいて、Pd参照及びRh参照に対するPd(111)面ピークの相対的な位置により、Pd粒子の合金化率を推定するのである。Pd粒子が全く合金化しておらず、Pd100%である場合には、Pd(111)面ピークの位置はPd参照ピークの位置と一致する。Pd粒子の合金化率が50%である場合のPd(111)面ピークの位置は、Pd参照のピーク位置とRh参照のピーク位置との中間となる。このように、本明細書におけるPd合金化率とは、Pd(111)面ピークの位置がPd参照及びRh参照のピーク位置に対して相対的にどの位置にあるかを調べ、比例計算により推定された値である。 The alloying ratio of the above Pd particles is a value estimated by XRD analysis. That is, in the XRD chart, the alloying ratio of the Pd particles is estimated from the relative positions of the Pd (111) plane peaks with respect to the Pd reference and the Rh reference. When the Pd particles are not alloyed at all and Pd is 100%, the position of the Pd (111) plane peak coincides with the position of the Pd reference peak. The position of the Pd (111) plane peak when the alloying ratio of the Pd particles is 50% is intermediate between the peak position with reference to Pd and the peak position with reference to Rh. As described above, the Pd alloying ratio in the present specification is estimated by proportional calculation by investigating the position of the Pd (111) plane peak relative to the peak positions of the Pd reference and the Rh reference. It is a value that has been calculated.

ここで、Pd参照及びRh参照の各ピーク位置としては、ICDDデータベースに記載された値を採用することが適切である。すなわち、Pd参照につき2θ=40.12°、Rh参照につき2θ=41.17°である。 Here, it is appropriate to adopt the values described in the ICDD database as the peak positions of the Pd reference and the Rh reference. That is, 2θ = 40.12 ° for Pd reference and 2θ = 41.17 ° for Rh reference.

上記のとおり、本発明の触媒におけるPd粒子は、過酷な条件下で使用を継続しても、粒子径が大きくなる程度、及び合金化する程度が極めて抑制されている。従って、Pd粒子に関する上記の好ましい粒径及び合金化率の範囲は、初期(触媒使用前)のPd粒子に関するとともに、触媒の使用を開始した後、及び過酷な条件下で該触媒を継続使用した後のPd粒子にも妥当する数値範囲である。 As described above, the Pd particles in the catalyst of the present invention are extremely suppressed in the degree of increasing the particle size and the degree of alloying even if the use is continued under severe conditions. Therefore, the above-mentioned preferable range of particle size and alloying ratio for Pd particles is related to the initial (before use of the catalyst) Pd particles, and the catalyst is continuously used after the start of use of the catalyst and under severe conditions. It is a numerical range that is also valid for the later Pd particles.

従来知られている排ガス浄化触媒におけるPd粒子は、初期には、本発明の範囲外となる小さな粒子径を有し、合金化率も小さい。しかし使用を継続すると、粒子径が増大し、合金化も進行する。従って、使用中の公知触媒は、Pd粒子径だけについてみると、本発明の触媒の要件を満たす場合もあり得る。しかし、Pd粒子径の大きい公知触媒は該Pd粒子の合金化も進行しており、この点で本発明の触媒と区別される。 Initially, the Pd particles in the conventionally known exhaust gas purification catalyst have a small particle size outside the range of the present invention, and the alloying ratio is also small. However, if the use is continued, the particle size will increase and alloying will proceed. Therefore, the known catalyst in use may satisfy the requirements of the catalyst of the present invention when looking only at the Pd particle size. However, a known catalyst having a large Pd particle size is also being alloyed with the Pd particles, and is distinguished from the catalyst of the present invention in this respect.

本発明のように、過酷な条件下で使用を継続してもPd粒子が合金化する程度が、極めて小さい排ガス浄化触媒は、従来知られていないのである。 An exhaust gas purification catalyst as in the present invention, in which the degree of alloying of Pd particles is extremely small even if the use is continued under harsh conditions, has not been known so far.

本発明の排ガス浄化触媒の触媒層に含まれるRh粒子の粒子径は、0.6nm以上とすることが好ましい。Rh粒子の粒子径の範囲は、0.7nm以上であってもよく、1nm以上、2nm以上、又は3nm以上であってもよい。この値は、50nm以下とすることが好ましく、30nm以下、20nm以下、15nm以下、10nm以下、又は8nm以下であってもよい。Rh粒子の粒子径をこの範囲に調整することにより、過酷な条件下で使用を継続した場合であっても、触媒性能の劣化が効果的に抑制されることになり、好ましい。 The particle size of the Rh particles contained in the catalyst layer of the exhaust gas purification catalyst of the present invention is preferably 0.6 nm or more. The range of the particle size of the Rh particles may be 0.7 nm or more, 1 nm or more, 2 nm or more, or 3 nm or more. This value is preferably 50 nm or less, and may be 30 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, 10 nm or less, or 8 nm or less. By adjusting the particle size of the Rh particles to this range, deterioration of the catalytic performance can be effectively suppressed even when the use is continued under harsh conditions, which is preferable.

このRh粒子の粒子径は、COパルス法によって見積もられる値である。すなわち、触媒試料に一定量のCOガスをパルス状に繰返し導入し、排出ガス量の変化からRh粒子の粒子径を推定する方法である。初期パルスでは、COがRh粒子上に化学吸着するから、ガスの排出量は導入パルス量に比べて少ない。パルスを繰り返してCO吸着が平衡すると、導入パルスのほとんどが排出されることになる。ここで、導入量と排出量との差分合計を吸着量として求め、この値と、金属種(Rh)及び該金属の濃度(担持量)とから、Rh粒子の粒子径を見積もることができる。 The particle size of the Rh particles is a value estimated by the CO pulse method. That is, it is a method of repeatedly introducing a constant amount of CO gas into a catalyst sample in a pulsed manner and estimating the particle size of Rh particles from a change in the amount of exhaust gas. In the initial pulse, CO is chemically adsorbed on the Rh particles, so the amount of gas emitted is smaller than the amount of the introduced pulse. When the pulses are repeated and the CO adsorption equilibrates, most of the introduced pulses will be discharged. Here, the total difference between the introduced amount and the discharged amount is obtained as the adsorption amount, and the particle size of the Rh particles can be estimated from this value and the metal species (Rh) and the concentration (supported amount) of the metal.

具体的なRh粒子径の算出手法としては、後述の実施例に記載した方法に従い、Pd粒子によるCO吸着寄与を差し引いた計算によることが好ましい。 As a specific method for calculating the Rh particle size, it is preferable to calculate by subtracting the CO adsorption contribution by the Pd particles according to the method described in Examples described later.

本発明の排ガス浄化触媒におけるPd粒子及びRh粒子は、それぞれ担体粒子に担持されて触媒層に含有されている。 The Pd particles and Rh particles in the exhaust gas purification catalyst of the present invention are supported on carrier particles and contained in the catalyst layer, respectively.

担体粒子としては、例えば、アルミナ(単身のアルミナ)、シリカアルミナ、ゼオライト、酸化チタン、シリカ、セリア、ジルコニア、及び希土類元素を含む複合酸化物を挙げることができる。これらの担体の好ましい粒子径およびBET比表面積は、それぞれ、以下のとおりである。
粒子径:レーザー回折散乱法によって測定したメディアン径として、好ましくは1〜10μm、より好ましくは4〜7μm
BET比表面積:吸着媒にNを用いた測定値として、好ましくは10〜300m/g、より好ましくは30〜150m/g
Examples of the carrier particles include composite oxides containing alumina (single alumina), silica alumina, zeolite, titanium oxide, silica, ceria, zirconia, and rare earth elements. The preferred particle size and BET specific surface area of these carriers are as follows, respectively.
Particle size: The median diameter measured by the laser diffraction / scattering method is preferably 1 to 10 μm, more preferably 4 to 7 μm.
BET specific surface area: As a measured value using N 2 as the adsorption medium, it is preferably 10 to 300 m 2 / g, more preferably 30 to 150 m 2 / g.

担体粒子として、好ましくはアルミナ及びCZから選択される1種以上を使用することである。 As the carrier particles, one or more selected from alumina and CZ are preferably used.

より好ましい態様においては、Pd粒子とRh粒子とがそれぞれ別個の担体粒子上に担持されている場合である。更に好ましくは、Pd粒子とRh粒子とがそれぞれ別種の担体粒子上に担持されている場合である。とりわけ好ましくは、Pd粒子がアルミナから成る担体粒子上に担持されており、且つRh粒子がCZから成る担体粒子上に担持されている場合である。 In a more preferred embodiment, the Pd particles and the Rh particles are supported on separate carrier particles. More preferably, the Pd particles and the Rh particles are supported on different types of carrier particles. Particularly preferably, the Pd particles are supported on the carrier particles made of alumina, and the Rh particles are supported on the carrier particles made of CZ.

Pd粒子の濃度(担持量)は、Pdが担持されている担体粒子の重量を100重量%とした場合に、0.1重量%以上とすることが好ましい。この値は、0.15重量%以上又は0.2重量%以上であってもよい。このPd粒子の濃度は、Pdが担持されている担体粒子の重量を100重量%とした場合に、10重量%以下とすることが好ましい。この値は、8重量%以下、6重量%以下、又は5重量%以下であってもよい。Pd粒子濃度をこの範囲とすることにより、過酷な条件下で使用を継続した場合であっても、触媒性能が劣化する程度を最大限に抑制することができる。 The concentration (supported amount) of the Pd particles is preferably 0.1% by weight or more when the weight of the carrier particles on which Pd is supported is 100% by weight. This value may be 0.15% by weight or more or 0.2% by weight or more. The concentration of the Pd particles is preferably 10% by weight or less when the weight of the carrier particles carrying Pd is 100% by weight. This value may be 8% by weight or less, 6% by weight or less, or 5% by weight or less. By setting the Pd particle concentration in this range, the degree of deterioration of the catalyst performance can be suppressed to the maximum even when the use is continued under severe conditions.

一方のRh粒子の濃度(担持量)は、Rhが担持されている担体粒子の重量を100重量%とした場合に、0.05重量%以上とすることが、高度のHC浄化能を発揮する観点から好ましい。この値は、0.10重量%以上又は0.20重量%以上であってもよい。Rh粒子の濃度は高い方が触媒能は向上する。しかしながら、Rh濃度をいたずらに大きくしても、触媒能が直線的に向上するわけではないし、触媒コストが過大になる。従って、Rh濃度は、担体粒子の重量を100重量%とした場合に1.5重量%以下とすることが好ましく、1.0重量%以下とすることがより好ましい。 On the other hand, the concentration (supported amount) of the Rh particles is 0.05% by weight or more when the weight of the carrier particles carrying Rh is 100% by weight, so that a high degree of HC purification ability is exhibited. Preferred from the point of view. This value may be 0.10% by weight or more or 0.20% by weight or more. The higher the concentration of Rh particles, the better the catalytic ability. However, even if the Rh concentration is unnecessarily increased, the catalytic ability does not improve linearly, and the catalyst cost becomes excessive. Therefore, the Rh concentration is preferably 1.5% by weight or less, and more preferably 1.0% by weight or less when the weight of the carrier particles is 100% by weight.

本発明の触媒におけるPd粒子とRh粒子との使用割合は、Rh粒子濃度に対するPd粒子濃度の比(Pd/Rh、重量比)として、0.3以上の範囲とすることが好ましい。この値は、0.4以上又は0.5以上であってもよい。Pd/Rhの重量比は、8以下とすることが好ましい。この比は、7以下、6以下、又は5以下であってもよい。両者の使用割合をこの範囲内とすることにより、過酷な条件下における使用を継続した場合でも、Pd粒子の粒子径が増大する程度が少なく、合金化の進行も抑制され、従って、触媒能が経時劣化する程度が少ないこととなる。 The ratio of Pd particles to Rh particles used in the catalyst of the present invention is preferably in the range of 0.3 or more as the ratio of Pd particle concentration to Rh particle concentration (Pd / Rh, weight ratio). This value may be 0.4 or more or 0.5 or more. The weight ratio of Pd / Rh is preferably 8 or less. This ratio may be 7 or less, 6 or less, or 5 or less. By setting the ratio of both to be within this range, even if the use is continued under harsh conditions, the degree of increase in the particle size of the Pd particles is small, the progress of alloying is suppressed, and therefore the catalytic ability is reduced. The degree of deterioration over time is small.

Pd粒子及びRh粒子の粒子数は、下記数式: The number of Pd particles and Rh particles is calculated by the following formula:

Figure 0006851219
Figure 0006851219

により、算出することができる。上記数式中のunitは、粒子数算出の対象となる触媒層が形成される範囲を表す単位であり、排ガス浄化触媒が基材と該基材上の触媒層を有する場合には、例えば、基材の被コート面の面積(m)、基材の容量(L)等の単位であってよい。 Can be calculated by Unit in the above formula is a unit representing the range in which the catalyst layer to be calculated for the number of particles is formed, and when the exhaust gas purification catalyst has a base material and a catalyst layer on the base material, for example, a group. It may be a unit such as the area of the coated surface of the material (m 2 ) and the capacity (L) of the base material.

モノリスハニカム触媒における単位容量あたりのPd粒子の粒子数は、耐久時の貴金属合金化の抑制効果をより向上する観点から、1.5×1011〜1.0×1013個/Lが好ましく、1.9×1011〜5.0×1012個/Lがより好ましい。モノリスハニカム触媒における単位容量あたりのRh粒子の粒子数は、耐久時の貴金属合金化の抑制効果をより向上する観点から、1.0×1015〜7.0×1016個/Lが好ましく、1.4×1015〜3.0×1016個/Lがより好ましい。 The number of Pd particles per unit volume in the monolith honeycomb catalyst is preferably 1.5 × 10 11 to 1.0 × 10 13 / L from the viewpoint of further improving the effect of suppressing noble metal alloying during durability. 1.9 × 10 11 to 5.0 × 10 12 pieces / L is more preferable. The number of Rh particles per unit volume in the monolith honeycomb catalyst is preferably 1.0 × 10 15 to 7.0 × 10 16 / L from the viewpoint of further improving the effect of suppressing noble metal alloying during durability. 1.4 × 10 15 to 3.0 × 10 16 pieces / L is more preferable.

Pd粒子数とRh粒子数との比(Pd粒子数/Rh粒子数)は、継続使用による触媒能の劣化を抑制する観点から、0.2以下とすることが好ましく、0.05以下とすることがより好ましく、0.01以下とすることが更に好ましい。Pd粒子数/Rh粒子数の下限値は、所望の触媒性能に応じて適宜に設定されるべきである。Pd粒子数/Rh粒子数は、例えば1×10−6以上とすることができ、5×10−6以上又は1×10−5以上であってもよい。 The ratio of the number of Pd particles to the number of Rh particles (number of Pd particles / number of Rh particles) is preferably 0.2 or less, preferably 0.05 or less, from the viewpoint of suppressing deterioration of catalytic ability due to continuous use. More preferably, it is more preferably 0.01 or less. The lower limit of the number of Pd particles / the number of Rh particles should be appropriately set according to the desired catalytic performance. The number of Pd particles / Rh particles can be, for example, 1 × 10 -6 or more, and may be 5 × 10 -6 or more or 1 × 10 -5 or more.

本発明の排ガス浄化触媒における触媒層は、上記のようなPd粒子、Rh粒子、及び担体粒子を、好ましくは上記の割合で含有する。該触媒層は、任意的にこれら以外の成分を含有していてもよい。このような任意成分としては、例えば、バインダー、遷移金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類化合物等を挙げることができる。 The catalyst layer in the exhaust gas purification catalyst of the present invention contains the above-mentioned Pd particles, Rh particles, and carrier particles in the above-mentioned proportions. The catalyst layer may optionally contain components other than these. Examples of such an optional component include a binder, a transition metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, a rare earth compound, and the like.

上記バインダーは、担体同士の間、及び担体と基材表面との間を接着して、本発明の触媒における触媒層に機械的強度を付与する機能を有する。このようなバインダーとしては、例えば、アルミナゾル、ジルコニアゾル、シリカゾル、チタニアゾル等を挙げることができる。 The binder has a function of adhering between the carriers and between the carrier and the surface of the base material to impart mechanical strength to the catalyst layer in the catalyst of the present invention. Examples of such a binder include alumina sol, zirconia sol, silica sol, titania sol and the like.

本発明の触媒中の触媒層におけるバインダーの使用割合は、触媒層の全重量を100重量%としたときに、20重量%以下とすることが好ましく、0.5〜10重量%とすることがより好ましい。 The proportion of the binder used in the catalyst layer in the catalyst of the present invention is preferably 20% by weight or less, preferably 0.5 to 10% by weight, when the total weight of the catalyst layer is 100% by weight. More preferred.

遷移金属としては、例えば、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト亜鉛等を挙げることができる。これらのうち、ニッケルを併用すると、硫化水素の生成を抑制する効果が得られる。アルカリ金属化合物としては、例えば、カリウム化合物、リチウム化合物等が挙げられ;アルカリ土類金属化合物としては、例えば、カルシウム化合物、バリウム化合物、ストロンチウム化合物等が挙げられ;希土類化合物としては、例えば、酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化ネオジム等が挙げられる。これらは、得られる触媒の耐熱性を向上する効果がある。 Examples of the transition metal include nickel, copper, manganese, iron, cobalt zinc and the like. Of these, when nickel is used in combination, the effect of suppressing the production of hydrogen sulfide can be obtained. Examples of the alkali metal compound include potassium compounds and lithium compounds; examples of the alkaline earth metal compounds include calcium compounds, barium compounds and strontium compounds; examples of rare earth compounds include lanthanum oxide. , Oxidized placeodium, Oxidized neodymium and the like. These have the effect of improving the heat resistance of the obtained catalyst.

本発明の触媒が基材と該基材上の触媒層を有する場合、該触媒における触媒層の厚さは、排ガスの流通を確保し、好適な浄化性能を発揮するために、例えば5μm〜500μmとすることができ、好ましくは10μm〜300μmである。 When the catalyst of the present invention has a base material and a catalyst layer on the base material, the thickness of the catalyst layer in the catalyst is, for example, 5 μm to 500 μm in order to secure the flow of exhaust gas and exhibit suitable purification performance. It is preferably 10 μm to 300 μm.

本発明の触媒が基材と該基材上の触媒層を有する場合、該触媒における触媒層の量(塗布量、乃至塗布目付け)は、触媒性能をより高くするとの観点から、基材1L当たりの触媒層の重量として、20〜400g/Lとすることが好ましく、50〜300g/Lとすることがより好ましい。 When the catalyst of the present invention has a base material and a catalyst layer on the base material, the amount of the catalyst layer (coating amount or coating texture) in the catalyst is per 1 L of the base material from the viewpoint of higher catalyst performance. The weight of the catalyst layer is preferably 20 to 400 g / L, more preferably 50 to 300 g / L.

上記に説明したような本発明の触媒は、卓越した触媒性能を示す。例えば、過酷な条件下で継続使用をした場合であっても、特にHCの浄化性能が劣化する程度がきわめて少ない。定量的には、例えば、直径30mm及び長さ50mmのサイズに成型された触媒に対して、HCを1,000体積ppm含む排ガスを23L/分の流速で流通させたとき、前記HCの浄化率が50%となる温度(T50−HC(℃))が、」365℃以下であることができる。この値は、好ましくは360℃以下であり、より好ましくは355℃以下である。この数値範囲は、触媒の初期性能についてだけではなく、継続使用後についても同じく妥当する点が、本発明の触媒の有利な点の1つである。 The catalysts of the present invention as described above exhibit excellent catalytic performance. For example, even when it is continuously used under harsh conditions, the degree of deterioration of the purification performance of HC is extremely small. Quantitatively, for example, when an exhaust gas containing 1,000 volume ppm of HC is circulated at a flow rate of 23 L / min to a catalyst molded into a size of 30 mm in diameter and 50 mm in length, the purification rate of the HC The temperature (T50-HC (° C.)) at which is 50% can be "365 ° C. or lower." This value is preferably 360 ° C. or lower, more preferably 355 ° C. or lower. One of the advantages of the catalyst of the present invention is that this numerical range is valid not only for the initial performance of the catalyst but also after continuous use.

上記のような本発明の触媒は、上記の要件を満たすものである限り、どのような方法によって製造されたものであってもよい。しかしながら、例えば、以下の2つの製造方法を例示できる。 The catalyst of the present invention as described above may be produced by any method as long as it satisfies the above requirements. However, for example, the following two manufacturing methods can be exemplified.

(第1の製造方法)
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
基体上に、第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
触媒層を有する基体を焼成する工程
を含む方法。
(First manufacturing method)
A step of producing the first material through a step of bringing the palladium precursor into contact with the first carrier particles and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and a step of producing the first material on the substrate, A method comprising a step of forming a catalyst layer containing a second material obtained by supporting rhodium particles on a second carrier particle, and a step of firing a substrate having the catalyst layer.

(第2の製造方法)
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含む方法。
(Second manufacturing method)
A step of producing the first material through a step of bringing the palladium particles into contact with the first carrier particles and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and the first material and the second A method comprising a step of calcining a raw material mixture containing a second material formed by supporting rhodium particles on carrier particles.

以下、第1の製造方法、及び第2の製造方法について、順に説明する。 Hereinafter, the first manufacturing method and the second manufacturing method will be described in order.

(第1の製造方法)
第1の製造方法に使用する、Pd粒子を担持する第1の担体粒子、及びRh粒子を担持する第2の担体粒子としては、それぞれ、上記に説明したものから選択して用いることができる。
(First manufacturing method)
The first carrier particles carrying Pd particles and the second carrier particles carrying Rh particles used in the first production method can be selected and used from those described above, respectively.

上記第1の材料は、第1の担体粒子を、Pd前駆体を含有する溶液に浸漬した後、加熱してPd粒子を成長させる工程により、製造することができる。 The first material can be produced by immersing the first carrier particles in a solution containing a Pd precursor and then heating the particles to grow the Pd particles.

上記Pd前駆体としては、例えば、水溶性のPd塩を好適に使用することができる。具体的には例えば、硝酸パラジウム、塩化パラジウム、硫酸パラジウム等を挙げることができるが、担体中における分散性が高い点で、硝酸パラジウムが好ましい。Pd前駆体溶液の溶媒としては、水が好ましい。Pd前駆体溶液中のPd濃度は、得られる触媒における所望のPd担持量に応じて適宜に選択されるべきであるが、PdO換算の濃度として、例えば0.1〜20g/Lとすることができ、好ましくは0.15〜15g/Lである。 As the Pd precursor, for example, a water-soluble Pd salt can be preferably used. Specific examples thereof include palladium nitrate, palladium chloride, palladium sulfate and the like, but palladium nitrate is preferable because it has high dispersibility in the carrier. Water is preferable as the solvent for the Pd precursor solution. The Pd concentration in the Pd precursor solution should be appropriately selected according to the desired amount of Pd supported in the obtained catalyst , and the concentration in terms of PdO 2 should be, for example, 0.1 to 20 g / L. It is possible, preferably 0.15 to 15 g / L.

第1の担体粒子をPd前駆体溶液に浸漬するときの液温は、例えば5〜90℃とすることができ、好ましくは25〜60℃である。浸漬時間は、例えば1分〜6時間とすることができ、好ましくは10分〜1時間である。 The liquid temperature when the first carrier particles are immersed in the Pd precursor solution can be, for example, 5 to 90 ° C, preferably 25 to 60 ° C. The immersion time can be, for example, 1 minute to 6 hours, preferably 10 minutes to 1 hour.

次いで、浸漬後の担体粒子を還元雰囲気下において加熱する。この加熱工程により、Pd前駆体をPd金属に変換するとともに、Pd粒子を本発明所定の粒径まで成長させるのである。 Next, the immersed carrier particles are heated in a reducing atmosphere. By this heating step, the Pd precursor is converted into a Pd metal, and the Pd particles are grown to the predetermined particle size of the present invention.

このときの還元雰囲気は、還元性ガス、又は還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスによって形成することができる。還元性ガスとしては、例えば、一酸化炭素(CO)、水素、硫化水素等を;不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等を、それぞれ挙げることができる。 The reducing atmosphere at this time can be formed by a reducing gas or a mixed gas of the reducing gas and the inert gas. Examples of the reducing gas include carbon monoxide (CO), hydrogen, hydrogen sulfide and the like; and examples of the inert gas include nitrogen, helium, argon and the like.

上記加熱工程(Pd粒子成長工程)における加熱温度及び加熱時間は、所望のPd粒径に応じて適宜に選択されるべきである。この温度及び時間は、これら両者の兼ね合いによって定まる条件である。高温の場合には比較的短時間の加熱とすることが好ましく、比較的低い温度を採用する場合には長時間の加熱とすることが好ましい。 The heating temperature and heating time in the heating step (Pd particle growth step) should be appropriately selected according to the desired Pd particle size. The temperature and time are conditions determined by the balance between the two. When the temperature is high, it is preferable to heat it for a relatively short time, and when a relatively low temperature is adopted, it is preferable to heat it for a long time.

Pd粒子成長工程における加熱温度は、好ましくは800〜1,200℃であり、より好ましくは850〜1,100℃であり、更に好ましくは900〜1,050℃である。加熱時間は、好ましくは0.5〜48時間であり、より好ましくは0.75〜36時間であり、特に1〜24時間とすることが好ましい。 The heating temperature in the Pd particle growth step is preferably 800 to 1,200 ° C, more preferably 850 to 1,100 ° C, and even more preferably 900 to 1,050 ° C. The heating time is preferably 0.5 to 48 hours, more preferably 0.75 to 36 hours, and particularly preferably 1 to 24 hours.

ここで、加熱温度が概ね1,000℃を超える場合には、10時間未満の加熱時間を採用することが、良好な触媒能を得る観点から好ましい。加熱温度が1,000℃を超える場合の加熱時間は、7.5時間以下とすることがより好ましく、5時間以下とすることが更に好ましい。これは、1,000℃を超える高温において長時間加熱すると、Pd粒子が過度に成長し、触媒活性点の数が少なくなるためではないかと推察される。 Here, when the heating temperature exceeds approximately 1,000 ° C., it is preferable to adopt a heating time of less than 10 hours from the viewpoint of obtaining good catalytic ability. When the heating temperature exceeds 1,000 ° C., the heating time is more preferably 7.5 hours or less, and further preferably 5 hours or less. It is presumed that this is because Pd particles grow excessively and the number of catalytic active sites decreases when heated at a high temperature exceeding 1,000 ° C. for a long time.

一方、加熱温度が1,000℃以下の場合には、長時間加熱してもPd粒子が過度に成長することはないから、上記のような触媒能の観点からの時間制限はない。しかしながら、長時間加熱によって触媒能及びその耐久性能が更に向上する程度は少ないから、触媒製造コストの観点から、この場合の加熱時間は24時間以下に留めることが好ましく、より好ましくは20時間以下であり、更に好ましくは15時間以下である。 On the other hand, when the heating temperature is 1,000 ° C. or lower, the Pd particles do not grow excessively even when heated for a long time, so that there is no time limit from the viewpoint of catalytic ability as described above. However, since the catalytic ability and its durability are not improved by long-term heating, the heating time in this case is preferably 24 hours or less, more preferably 20 hours or less, from the viewpoint of catalyst production cost. Yes, more preferably 15 hours or less.

上記第2の材料は、第2の担体粒子を、Rh前駆体を含有する溶液に浸漬することにより、製造することができる。浸漬後の粒子は、これを加熱してRh粒子を成長させることが好ましい。 The second material can be produced by immersing the second carrier particles in a solution containing a Rh precursor. It is preferable that the particles after immersion are heated to grow Rh particles.

上記Rh前駆体としては、例えば、水溶性のRh塩を好適に使用することができる。例えば、塩化ロジウム、塩化ロジウムナトリウム、塩化ロジウム五アミン、カルボニルアセチルロジウム等を挙げることができるが、担体中における分散性が高い点で、塩化ロジウムが好ましい。Rh前駆体溶液の溶媒としては、水が好ましい。Rh前駆体溶液中のRh濃度は、Rh換算の濃度として、例えば0.01〜2g/Lとすることができ、好ましくは0.025〜1.5g/Lである。 As the Rh precursor, for example, a water-soluble Rh salt can be preferably used. For example, rhodium chloride, sodium rhodium chloride, rhodium pentaamine chloride, carbonylacetyl rhodium and the like can be mentioned, but rhodium chloride is preferable because it has high dispersibility in the carrier. Water is preferable as the solvent for the Rh precursor solution. The Rh concentration in the Rh precursor solution can be, for example, 0.01 to 2 g / L, preferably 0.025 to 1.5 g / L, as a concentration in terms of Rh 2 O 3.

第2の担体粒子をRh前駆体溶液に浸漬するときの液温は、例えば5〜90℃とすることができ、好ましくは25〜60℃である。浸漬時間は、例えば1分〜6時間とすることができ、好ましくは10分〜1時間である。 The liquid temperature when the second carrier particles are immersed in the Rh precursor solution can be, for example, 5 to 90 ° C, preferably 25 to 60 ° C. The immersion time can be, for example, 1 minute to 6 hours, preferably 10 minutes to 1 hour.

次いで、浸漬後の担体粒子を酸化雰囲気下で加熱して、Rh粒子を本発明所定の粒径まで成長させることが好ましい。 Next, it is preferable to heat the carrier particles after immersion in an oxidizing atmosphere to grow the Rh particles to the predetermined particle size of the present invention.

このときの酸化雰囲気は、酸化性ガス、又は酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスによって形成することができる。酸化性ガスとしては、例えば、酸素(O)、オゾン、空気、二酸化窒素等を;不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等を、それぞれ挙げることができる。 The oxidizing atmosphere at this time can be formed by an oxidizing gas or a mixed gas of the oxidizing gas and the inert gas. Examples of the oxidizing gas include oxygen (O 2 ), ozone, air, nitrogen dioxide and the like; and examples of the inert gas include nitrogen, helium, argon and the like.

上記加熱工程(Rh粒子成長工程)における加熱温度及び加熱時間は、所望のRh粒径に応じて適宜に選択されるべきである。加熱温度は、例えば800〜1,200℃とすることができ、好ましくは850〜1,100℃である。加熱時間は、例えば1〜48時間であり、好ましくは5〜24時間である。 The heating temperature and heating time in the heating step (Rh particle growth step) should be appropriately selected according to the desired Rh particle size. The heating temperature can be, for example, 800 to 1,200 ° C, preferably 850 to 1,100 ° C. The heating time is, for example, 1 to 48 hours, preferably 5 to 24 hours.

次に、上記のようにして製造された第1の材料及び第2の材料を含有する塗工液(スラリー)を調製する。この塗工液には、第1の材料及び第2の材料を所定の割合で含む他、上記に説明した触媒層の任意成分を含有することができる。本発明における塗工液は、任意成分として特にバインダーを所定量含有することが好ましい。塗工液の溶媒は水が好ましい。 Next, a coating liquid (slurry) containing the first material and the second material produced as described above is prepared. In addition to containing the first material and the second material in a predetermined ratio, the coating liquid may contain any component of the catalyst layer described above. The coating liquid in the present invention preferably contains a predetermined amount of a binder as an optional component. Water is preferable as the solvent of the coating liquid.

塗工液の固形分濃度は、例えば5〜60重量%とすることができ、好ましくは10〜40重量%である。 The solid content concentration of the coating liquid can be, for example, 5 to 60% by weight, preferably 10 to 40% by weight.

塗工液の調製は、上記の各成分を溶媒中に適宜の方法により懸濁することにより、行うことができる。この懸濁工程には、例えば、攪拌翼式又は羽根式の混合装置、ミキサー等の公知の混合装置を用いることができる。 The coating liquid can be prepared by suspending each of the above components in a solvent by an appropriate method. For this suspension step, for example, a known mixing device such as a stirring blade type or blade type mixing device or a mixer can be used.

上記で調製された塗工液を、基材の表面上に塗布し、必要に応じて溶媒を除去した後、焼成して触媒層を形成することにより、本発明の触媒を得ることができる。 The catalyst of the present invention can be obtained by applying the coating liquid prepared above on the surface of the base material, removing the solvent if necessary, and then firing to form a catalyst layer.

塗布方法としては、例えば、ディップ法、流し込み法等の公知の方法を制限なく採用することができる。塗布量は、所望の触媒層量に応じて適宜に選択される。 As the coating method, for example, a known method such as a dip method or a pouring method can be adopted without limitation. The coating amount is appropriately selected according to the desired catalyst layer amount.

塗布後の溶媒の除去は、例えば60〜200℃、好ましくは120〜150℃の温度において、例えば5〜120分、好ましくは10〜60分加熱する方法によることができる。この加熱の際の雰囲気は、空気中で足りる。 The solvent can be removed after coating by a method of heating at a temperature of, for example, 60 to 200 ° C., preferably 120 to 150 ° C. for, for example, 5 to 120 minutes, preferably 10 to 60 minutes. The atmosphere during this heating is sufficient in the air.

次いで行われる焼成工程における加熱温度は、例えば300〜1,000℃とすることができ、好ましくは400〜1,000℃である。加熱時間は、例えば0.5〜10時間とすることができ、好ましくは1〜5時間である。この焼成工程は、酸化性雰囲気下で行うことが好ましいが、空気中で行うことで十分である。 The heating temperature in the subsequent firing step can be, for example, 300 to 1,000 ° C, preferably 400 to 1,000 ° C. The heating time can be, for example, 0.5 to 10 hours, preferably 1 to 5 hours. This firing step is preferably carried out in an oxidizing atmosphere, but it is sufficient to carry out this firing step in air.

(第2の製造方法)
第2の製造方法における第1の材料を製造する工程は、第1の製造方法の場合と同様に行うことができる。第2の材料は、第1の製造方法の場合と同様に製造されてよい。
(Second manufacturing method)
The step of manufacturing the first material in the second manufacturing method can be performed in the same manner as in the case of the first manufacturing method. The second material may be manufactured in the same manner as in the case of the first manufacturing method.

第2の製造方法は、第1の材料及び第2の材料を含むを使用し、例えば特許文献4に記載の方法に準じて行うことができる。具体的には例えば、所望の第1の材料及び第2の材料を含み、必要に応じてバインダーを更に含む原料混合物を焼成することにより、得ることができる。原料混合物は、混錬した後に、所定の形状に押出成形されてよく、焼成に先立って乾燥を行ってもよい。 The second production method uses the first material and the second material, and can be carried out according to, for example, the method described in Patent Document 4. Specifically, for example, it can be obtained by firing a raw material mixture containing the desired first and second materials and, if necessary, further containing a binder. The raw material mixture may be extruded into a predetermined shape after kneading, and may be dried prior to firing.

上記第1及び第2の製造方法のうち、第1の製造方法によることが、工程が簡単容易である点、及び製造コストが低廉である点において、好適である。 Of the first and second manufacturing methods, the first manufacturing method is preferable in that the process is simple and easy, and the manufacturing cost is low.

以上のようにして本発明の触媒を、容易且つ安価に製造することができる。本発明の触媒は、高い排ガス浄化能を示し、特にHCの浄化能に優れる。本発明の触媒は、高温且つ雰囲気が大幅に変化する過酷な条件下で長時間使用した場合であっても、触媒活性点となる貴金属(特にPd)粒子の粗大化及び合金化が抑制され、排ガス浄化能が劣化する程度が少ないものである。 As described above, the catalyst of the present invention can be easily and inexpensively produced. The catalyst of the present invention exhibits high exhaust gas purification ability, and is particularly excellent in HC purification ability. Even when the catalyst of the present invention is used for a long time under harsh conditions where the atmosphere is significantly changed at high temperature, coarsening and alloying of noble metal (particularly Pd) particles serving as catalyst active sites are suppressed. The degree of deterioration of the exhaust gas purification ability is small.

以下、実施例の形式により、本発明の触媒が有する優れた性能について、具体的な検証を行う。 Hereinafter, the excellent performance of the catalyst of the present invention will be specifically verified in the form of an example.

以下の実施例において、担体上に金属が担持された材料を、例えばアルミナ担持パラジウムの場合には「Pd(0.5)/Al」、「Rh(0.1)/CZ」等の表記で表す。先頭の元素記号は触媒金属を表し、カッコ内の数字は当該触媒金属の濃度(担持率)を担体重量に対する百分率(重量%)で表した数値である。スラッシュ「/」に続いて担体名を、化学記号又は略称で示した。 In the following examples, the material on which the metal is supported on the carrier is, for example, "Pd (0.5) / Al 2 O 3 ", "Rh (0.1) / CZ", etc. in the case of alumina-supported palladium. It is expressed by the notation of. The element symbol at the beginning represents the catalyst metal, and the number in parentheses is a numerical value representing the concentration (supporting ratio) of the catalyst metal as a percentage (% by weight) with respect to the carrier weight. The carrier name is indicated by a chemical symbol or abbreviation following the slash "/".

以下の実施例及び比較例で使用した担体の特性は、それぞれ、以下のとおりである。
アルミナ:BET比表面積:100m/g、平均粒径:30μm
CZ:セリア・ジルコニア複合酸化物、BET比表面積:50m/g、平均粒径:5μm
The characteristics of the carriers used in the following examples and comparative examples are as follows, respectively.
Alumina: BET specific surface area: 100 m 2 / g, average particle size: 30 μm
CZ: Ceria-zirconia composite oxide, BET specific surface area: 50 m 2 / g, average particle size: 5 μm

<<実施例1〜12及び比較例1>>
以下の実施例1〜12及び比較例1では、Pd及びRhの濃度(担持量)を一定に維持したうえで、Pd及びRhの初期粒子径が、耐久後のPd粒子の粗大化率及び合金化率、並びに触媒性能に及ぼす影響を調べた。
<< Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 >>
In Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 below, the initial particle diameters of Pd and Rh are set to the coarsening rate of Pd particles and the alloy after durability, while maintaining the concentrations (supported amount) of Pd and Rh constant. The effect on the conversion rate and catalytic performance was investigated.

<実施例1>
アルミナを硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によりPd(0.5)/Alを調製し、5体積%CO(Nバランス)雰囲気下、900℃において20時間加熱してPd粒子を成長させた。同様に、CZを塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によりRh(0.1)/CZを調製し、10体積%酸素(Nバランス)雰囲気下、900℃において1時間加熱してRh粒子を成長させた。
<Example 1>
Pd (0.5) / Al 2 O 3 is prepared by immersing alumina in an aqueous solution of palladium nitrate and heated at 900 ° C. for 20 hours in a 5% by volume CO (N 2 balance) atmosphere to grow Pd particles. It was. Similarly, Rh (0.1) / CZ is prepared by immersing CZ in an aqueous solution of rhodium hydrochloride and heated at 900 ° C. for 1 hour in a 10% by volume oxygen (N 2 balance) atmosphere to grow Rh particles. It was.

蒸留水を撹拌しながら、ここに、上記で得た耐久後のPd(0.5)/Al50重量部及び耐久後のRh(0.1)/CZ:50重量部、並びにアルミナゾル:1重量部を加えて懸濁し、触媒調製用スラリーを得た。 While stirring the distilled water, here, 50 parts by weight of the durable Pd (0.5) / Al 2 O 3 obtained above, 50 parts by weight of the durable Rh (0.1) / CZ: 50 parts by weight, and alumina sol. 1 part by weight was added and suspended to obtain a catalyst preparation slurry.

上記触媒調製用スラリーをモノリスハニカム基材(容量1L)に流し込み、乾燥器中で120℃において30分間水分を飛ばした後に、電気炉中500℃において2時間焼成することにより、前記基材上に、Pd1g/L、Rh0.2g/L、Al100g/L、及びCZ100g/Lの触媒層を有する触媒を調製した。 The catalyst preparation slurry is poured into a monolith honeycomb base material (capacity 1 L), water is blown off at 120 ° C. for 30 minutes in a dryer, and then calcined at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace on the base material. , Pd 1 g / L, Rh 0.2 g / L, Al 2 O 3 100 g / L, and CZ 100 g / L catalyst layers were prepared.

<実施例2〜13及び比較例1>
上記実施例1と同様にして調製したPd(0.5)/Al及びRh(0.1)/CZについて、Pd粒子及びRh粒子を成長させる際の加熱条件を、それぞれ、表1に示したとおりとした他は実施例1と同様にして、基材上に触媒層を有する触媒を調製した。表1における耐久条件中の「−」は、当該欄に相当する耐久を行わなかったことを示す。
<Examples 2 to 13 and Comparative Example 1>
Table 1 shows the heating conditions for growing Pd particles and Rh particles for Pd (0.5) / Al 2 O 3 and Rh (0.1) / CZ prepared in the same manner as in Example 1 above. A catalyst having a catalyst layer on the substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except as shown in 1. "-" In the durability condition in Table 1 indicates that the durability corresponding to the relevant column was not performed.

上記各実施例及び比較例で調製した触媒について、Pd及びRhの各粒子径、下記の条件で耐久試験を行った後のPdの合金化率、並びに触媒性能(耐久後のT50−HC(℃))を評価した。評価結果は表1に合わせて示した。 For the catalysts prepared in each of the above Examples and Comparative Examples, the particle sizes of Pd and Rh, the alloying ratio of Pd after the durability test under the following conditions, and the catalyst performance (T50-HC (° C. after durability)). )) Was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

<Pdの粒子径dPd(nm)>
各実施例及び比較例で調製した触媒の触媒層を少量掻き取り、リガク社製のX線回折測定装置を用いて得られたチャートにおけるPdピークの半値幅から、計算により求めた。
<Particle diameter of Pd d Pd (nm)>
A small amount of the catalyst layer of the catalyst prepared in each Example and Comparative Example was scraped off, and it was calculated from the half width of the Pd peak in the chart obtained by using an X-ray diffraction measuring device manufactured by Rigaku.

<Rhの粒子径>
各実施例及び比較例で調製した触媒の触媒層を少量掻き取り、400℃において、O(20体積%)−He(バランス)環境下の酸化処理、及びCO(20体積%)−He(バランス)環境下の還元処理を、この順で交互に15分間ずつ2サイクル行った。次いで、He100%ガスでパージして50℃まで降温した後、CO(10体積%)−He(バランス)ガスをパルス的に導入してCO吸着を行った。このときのCO吸着量Vから、上記で得られたパラジウムの粒径dPd(nm)から下記数式(1)によって算出したPdによるCO吸着分VPdを差し引き、RhによるCO吸着量VRhを得た(数式(2))。
<Rh particle size>
A small amount of the catalyst layer of the catalyst prepared in each Example and Comparative Example was scraped off, and at 400 ° C., oxidation treatment under an O 2 (20% by volume) -He (balanced) environment, and CO (20% by volume) -He ( The reduction treatment under the balanced environment was carried out alternately in this order for 2 cycles of 15 minutes each. Then, after purging with He 100% gas and lowering the temperature to 50 ° C., CO (10% by volume) -He (balance) gas was introduced in a pulsed manner to perform CO adsorption. From the CO adsorption amount V at this time, subtract the CO adsorption amount V Pd by Pd calculated from the above obtained palladium particle size d Pd (nm) by the following equation (1), the CO adsorption amount V Rh by Rh Obtained (formula (2)).

そして、このRhによるCO吸着量VRh及び当該触媒におけるRhの含有量から、下記数式(3)及び(4)を用いてRhの粒子径を算出した。 Then, the particle size of Rh was calculated using the following mathematical formulas (3) and (4) from the CO adsorption amount VRh by Rh and the content of Rh in the catalyst.

Figure 0006851219
Figure 0006851219

<粗大化率>
上記Pdの粒子径及びRhの粒子径は、それぞれ、下記の条件下における耐久試験の実施前後に測定し、耐久試験前後の粗大化率(単位=倍)を下記数式(5)により算出した。この値を、表2に合わせて示した。
粗大化率={(耐久試験後の粒子径)−(耐久試験前の粒子径)}/(耐久試験前の粒子径) (5)
<Roughness rate>
The particle size of Pd and the particle size of Rh were measured before and after the durability test under the following conditions, respectively, and the coarsening rate (unit = times) before and after the durability test was calculated by the following mathematical formula (5). This value is shown in Table 2.
Coagulation rate = {(particle size after endurance test)-(particle size before endurance test)} / (particle size before endurance test) (5)

<耐久試験後のパラジウムの合金化率>
(1)耐久試験
各実施例及び比較例で調製した触媒を直径30mm及び長さ50mmのサイズにくり抜き、導入ガス温度を1,000℃として、O(10体積%)、N(90体積%)、及び流量1L/分の酸化処理と、CO(5体積%)、N(95体積%)、及び流量1L/分の還元処理とを、この順で交互に5分ずつ繰り返す方法により、5時間の耐久試験を行った。
<Palladium alloying rate after durability test>
(1) Durability test The catalysts prepared in each Example and Comparative Example were hollowed out to a size of 30 mm in diameter and 50 mm in length, and the introduction gas temperature was set to 1,000 ° C., O 2 (10% by volume), N 2 (90 volumes). %) And a flow rate of 1 L / min oxidation treatment and CO (5% by volume), N 2 (95% by volume), and a flow rate of 1 L / min reduction treatment are alternately repeated in this order for 5 minutes each. A 5-hour endurance test was conducted.

(2)合金化率
上記耐久試験後の触媒の触媒層を少量掻き取り、リガク社製のX線回折測定装置を用いてPdピークの位置を調べた。2θ=40°付近のPd(111)面のピーク位置が、Pd参照(2θ=40.12°)及びRh参照(2θ=41.07°)に対して相対的にどのような位置にあるかによって、Pdの合金化率を推定した。ここで、Pd(111)面のピーク位置がPd参照と一致した場合には合金化率=0%とし、Rh参照と一致した場合には合金化率=100%とし、これらの中間であった場合には、ピーク位置のシフト量に比例して合金化率を算出した。例えば、ピーク位置がPd参照とRh参照との中間であった場合には、合金化率50%とした。
(2) Alloying rate A small amount of the catalyst layer of the catalyst after the durability test was scraped off, and the position of the Pd peak was examined using an X-ray diffraction measuring device manufactured by Rigaku. What is the position of the peak position of the Pd (111) plane near 2θ = 40 ° relative to the Pd reference (2θ = 40.12 °) and Rh reference (2θ = 41.07 °)? The alloying ratio of Pd was estimated. Here, when the peak position of the Pd (111) plane matches the Pd reference, the alloying rate is 0%, and when it matches the Rh reference, the alloying rate is 100%, which is in between. In this case, the alloying ratio was calculated in proportion to the shift amount at the peak position. For example, when the peak position was between the Pd reference and the Rh reference, the alloying ratio was set to 50%.

<触媒性能>
上記各実施例及び比較例で調製した触媒をモデル的な排ガス流通試験装置に組み込んで、実使用を想定した加速試験を行った。
<Catalyst performance>
The catalysts prepared in each of the above Examples and Comparative Examples were incorporated into a model exhaust gas flow test apparatus, and an accelerated test assuming actual use was performed.

各触媒を直径30mm及び長さ50mmのサイズにくり抜き、模擬排ガス流通装置に組み込んだ。この触媒について、上記<耐久試験後のパラジウムの合金化率>「(1)耐久試験」と同じ条件の耐久試験を行った。該耐久試験後の触媒に対して、導入ガスの温度を550℃から35℃/分の速度で昇温させながら、下記表2に示した組成の模擬排ガスを23L/分の流速で流通させ、HCの浄化率が50%となる温度(T50−HC(℃))を調べた。表3における各ガスの含有量は、いずれも体積基準の値である。 Each catalyst was hollowed out to a size of 30 mm in diameter and 50 mm in length, and incorporated into a simulated exhaust gas distribution device. This catalyst was subjected to a durability test under the same conditions as the above <Palladium alloying ratio after durability test> "(1) Durability test". The simulated exhaust gas having the composition shown in Table 2 below was circulated at a flow rate of 23 L / min while raising the temperature of the introduced gas from 550 ° C to 35 ° C / min with respect to the catalyst after the durability test. The temperature (T50-HC (° C.)) at which the purification rate of HC was 50% was examined. The content of each gas in Table 3 is a value based on the volume.

Figure 0006851219
Figure 0006851219

Figure 0006851219
Figure 0006851219

上記で得られた、Pdの粗大化率とPdの初期粒子径との関係を表すグラフを図1に、Pd合金化率とPdの初期粒子径との関係を表すグラフを図2に、Rhの初期粒子径を2nmにそろえたときのPdの初期粒子径と触媒性能との関係を、比較例1(Rh粒子径=0.7nm)のデータとともに表すグラフを図3に、Pdの初期粒子径を25nmにそろえたときのRhの初期粒子径と触媒性能との関係を表すグラフを図4に、それぞれ、示した。 The graph showing the relationship between the coarsening rate of Pd and the initial particle size of Pd obtained above is shown in FIG. 1, and the graph showing the relationship between the Pd alloying rate and the initial particle size of Pd is shown in FIG. FIG. 3 shows a graph showing the relationship between the initial particle size of Pd and the catalytic performance when the initial particle size of Pd is adjusted to 2 nm together with the data of Comparative Example 1 (Rh particle size = 0.7 nm). A graph showing the relationship between the initial particle size of Rh and the catalytic performance when the diameters are adjusted to 25 nm is shown in FIG. 4, respectively.

図1を参照すると、Pdの初期粒子径を従来技術よりも大きい値、好ましくは25nm以上に設定すると、耐久後のPd粒子粗大化率が極めて効果的に抑制できることが分かる。また、図2を参照すると、Pdの初期粒子径を従来技術よりも大きい値、好ましくは25nm以上とすると、Pdの合金化が抑制されることが理解される。これらのことは、Pdの初期粒子径を大きく設定することにより、Pd粒子の移動が抑制されたことによるものと推察される。 With reference to FIG. 1, it can be seen that when the initial particle size of Pd is set to a value larger than that of the prior art, preferably 25 nm or more, the coarsening rate of Pd particles after durability can be suppressed extremely effectively. Further, referring to FIG. 2, it is understood that when the initial particle size of Pd is set to a value larger than that of the prior art, preferably 25 nm or more, alloying of Pd is suppressed. It is presumed that these are due to the fact that the movement of Pd particles is suppressed by setting the initial particle size of Pd to be large.

触媒の継続使用に伴うHC除去性能の劣化を抑制するためには、初期Pd粒子径を25〜80nmに設定することが好ましいことが図3から、初期Rh粒子径を0.7〜10nmに設定することが好ましいことが図4から、それぞれ読み取れる。 In order to suppress deterioration of HC removal performance due to continuous use of the catalyst, it is preferable to set the initial Pd particle size to 25 to 80 nm, and from FIG. 3, the initial Rh particle size is set to 0.7 to 10 nm. It can be read from FIG. 4 that it is preferable to do so.

<<実施例14〜23>>
以下の実施例14〜23では、Pd及びRhの初期粒子径を一定とし、且つPd濃度(担持率)及びRh濃度(担持率)をそれぞれ変量として、各種評価結果に対する各触媒金属濃度の影響を調べた。
<< Examples 14 to 23 >>
In the following Examples 14 to 23, the influence of each catalyst metal concentration on various evaluation results is influenced by keeping the initial particle sizes of Pd and Rh constant and using the Pd concentration (supporting rate) and Rh concentration (supporting rate) as variables. Examined.

<実施例14〜23>
Pd/Al及びRh/CZを調製する際の浸漬条件、及び粒子成長条件を、それぞれ、表3に記載のとおりに変更した他は、実施例1と同様にして基材上に触媒層を有する触媒を調製した。
<Examples 14 to 23>
The catalyst on the substrate was the same as in Example 1, except that the immersion conditions and particle growth conditions for preparing Pd / Al 2 O 3 and Rh / CZ were changed as shown in Table 3, respectively. A catalyst with layers was prepared.

上記各実施例で調製した触媒について、実施例1と同様にして測定・評価した各種評価結果を、前記実施例7の結果とともに表3に合わせて示した。 The catalysts prepared in each of the above Examples were measured and evaluated in the same manner as in Example 1, and various evaluation results are shown in Table 3 together with the results of Example 7.

Figure 0006851219
Figure 0006851219

Rh濃度=0.02重量%〜1重量%の範囲において、Pd及びRhの初期粒子径を一定としたときのPd濃度と触媒性能との関係を図5に示した。また、Pd及びRhの初期粒子径を一定としたときのRh濃度と触媒性能との関係を表すグラフを図6に、それぞれ、示した。 FIG. 5 shows the relationship between the Pd concentration and the catalytic performance when the initial particle diameters of Pd and Rh were constant in the range of Rh concentration = 0.02% by weight to 1% by weight. In addition, a graph showing the relationship between the Rh concentration and the catalyst performance when the initial particle diameters of Pd and Rh are constant is shown in FIG. 6, respectively.

図5及び図6から、耐久後の触媒性能を高く維持するためのPd担持量及びRh担持量は、それぞれ、0.1〜5重量%及び0.05〜1.0重量%に設定することが好ましいことが読み取れる。 From FIGS. 5 and 6, the Pd-supported amount and the Rh-supported amount for maintaining high catalytic performance after durability shall be set to 0.1 to 5% by weight and 0.05 to 1.0% by weight, respectively. It can be read that is preferable.

<<実施例24及び25>>
以下の実施例24及び25では、担体の種類が触媒活性に及ぼす影響を調べた。
<< Examples 24 and 25 >>
In Examples 24 and 25 below, the effect of carrier type on catalytic activity was investigated.

<実施例24>
CZを硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によりPd(0.5)/CZを調製し、CO雰囲気下、1,000℃において10時間加熱してPd粒子を成長させた。同様に、アルミナを塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によりRh(0.1)/CZを調製し、10体積%酸素(Nバランス)雰囲気下、900℃において5時間加熱してPh粒子を成長させた。これら粒子成長後の担持物を使用した他は実施例1と同様の手法により、基体上にPd0.5g/L、Rh0.1g/L、CZ100g/L、及びAl100g/Lの触媒層を有する触媒を得た。
<Example 24>
Pd (0.5) / CZ was prepared by immersing CZ in an aqueous palladium nitrate solution and heated at 1,000 ° C. for 10 hours in a CO atmosphere to grow Pd particles. Similarly, Rh (0.1) / CZ is prepared by immersing alumina in an aqueous solution of rhodium hydrochloride, and Ph particles are grown by heating at 900 ° C. for 5 hours in a 10% by volume oxygen (N 2 balance) atmosphere. It was. A catalyst of Pd 0.5 g / L, Rh 0.1 g / L, CZ 100 g / L , and Al 2 O 3 100 g / L was used on the substrate by the same method as in Example 1 except that the carrier after particle growth was used. A catalyst with a layer was obtained.

<実施例25>
重量比1:1のアルミナ及びCZを混合し、得られた混合物を硝酸パラジウム水溶液に浸漬させる手法によってPd(0.5)/(Al+CZ)を調製し、CO雰囲気下、1,000℃において10時間加熱して、Pd粒子を成長させた。重量比1:1のアルミナ及びCZを混合し、得られた混合物を塩酸ロジウム水溶液に浸漬させる手法によってRh(0.1)/(Al+CZ)を調製し、10体積%酸素(Nバランス)雰囲気下、900℃において5時間加熱してRh粒子を成長させた。
<Example 25>
Pd (0.5) / (Al 2 O 3 + CZ) was prepared by mixing alumina and CZ with a weight ratio of 1: 1 and immersing the obtained mixture in an aqueous palladium nitrate solution. Pd particles were grown by heating at 000 ° C. for 10 hours. Rh (0.1) / (Al 2 O 3 + CZ) is prepared by mixing alumina and CZ with a weight ratio of 1: 1 and immersing the obtained mixture in an aqueous solution of rhodium hydrochloride, and 10% by volume oxygen (N). Rh particles were grown by heating at 900 ° C. for 5 hours in a ( 2 balance) atmosphere.

上記粒子成長後のPd(0.5)/(Al+CZ)及びRh(0.1)/(Al+CZ)を用いた他は実施例1と同様の手法により、基体上にPd0.5g/L、Rh0.1g/L、CZ100g/L、及びAl100g/Lの触媒層を有する触媒を得た。 On the substrate by the same method as in Example 1 except that Pd (0.5) / (Al 2 O 3 + CZ) and Rh (0.1) / (Al 2 O 3 + CZ) after the particle growth were used. A catalyst having a catalyst layer of Pd 0.5 g / L, Rh 0.1 g / L, CZ 100 g / L, and Al 2 O 3 100 g / L was obtained.

上記実施例24及び25でそれぞれ得られた触媒について、実施例1と同様にして測定・評価した各種評価結果を、実施例7及び10、並びに比較例1の結果とともに、表4に示した。 The catalysts obtained in Examples 24 and 25, respectively, were measured and evaluated in the same manner as in Example 1, and various evaluation results are shown in Table 4 together with the results of Examples 7 and 10 and Comparative Example 1.

Figure 0006851219
Figure 0006851219

表4から、パラジウム及びロジウムが、それぞれ、アルミナ及びCZのいずれに担持されていても、耐久後の触媒性能を高く維持することができるが、同種の担体上にパラジウム及びロジウムの双方が担持されている場合は、耐久後の触媒性能の観点からは好ましい態様ではないことが分かった。ただし、この場合であっても、耐久後の合金化率は低い値を示した。 From Table 4, it is possible to maintain high catalytic performance after durability regardless of whether palladium and rhodium are supported on either alumina or CZ, respectively, but both palladium and rhodium are supported on the same type of carrier. If so, it was found that it is not a preferable embodiment from the viewpoint of catalytic performance after durability. However, even in this case, the alloying ratio after durability was low.

Claims (9)

パラジウム粒子、ロジウム粒子、及び担体粒子を含む触媒層を有する排ガス浄化触媒であって、
前記パラジウム粒子の初期粒子径が10nm以上90nm以下であり、
前記ロジウム粒子の初期粒子径が2nm以上15nm以下であり、
前記パラジウム粒子と前記ロジウム粒子とが、それぞれ別個かつ別種の担体粒子上に担持されており、そして
導入ガス温度を1,000℃とし、O (10体積%)、N (90体積%)、及び流量1L/分の酸化処理と、CO(5体積%)、N (95体積%)、及び流量1L/分の還元処理とを、この順で交互に5分ずつ繰り返す方法により、5時間の耐久試験を行った後に、X線回折分析により測定した前記パラジウムの合金化率が45%以下であることを特徴とする、前記触媒。
An exhaust gas purification catalyst having a catalyst layer containing palladium particles, rhodium particles, and carrier particles.
The initial particle size of the palladium particles is 10 nm or more and 90 nm or less.
The initial particle size of the rhodium particles is 2 nm or more and 15 nm or less.
The palladium particles and the rhodium particles are supported on separate and different types of carrier particles, and
Oxidation treatment of O 2 (10% by volume), N 2 (90% by volume), and flow rate of 1 L / min, and CO (5% by volume), N 2 (95% by volume) with the introduced gas temperature set to 1,000 ° C. And the reduction treatment at a flow rate of 1 L / min were repeated alternately in this order for 5 minutes each, and after performing a durability test for 5 hours, the alloying rate of the palladium measured by X-ray diffraction analysis was 45%. The catalyst, which is characterized by the following.
前記パラジウム粒子と前記ロジウム粒子との使用割合が、前記ロジウム粒子濃度に対する前記パラジウム粒子濃度の比(Pd/Rh、重量比)として、0.3以上7以下である、請求項1に記載の触媒。 The catalyst according to claim 1, wherein the ratio of the palladium particles to the rhodium particles used is 0.3 or more and 7 or less as the ratio (Pd / Rh, weight ratio) of the palladium particle concentration to the rhodium particle concentration. .. 前記パラジウム粒子がアルミナから成る担体粒子に担持されており、
前記ロジウム粒子がセリア・ジルコニア複合酸化物から成る担体粒子に担持されている、請求項1又は2に記載の触媒。
The palladium particles are supported on carrier particles made of alumina, and the palladium particles are supported on the carrier particles made of alumina.
The catalyst according to claim 1 or 2, wherein the rhodium particles are supported on carrier particles made of a ceria-zirconia composite oxide.
前記触媒層が、バインダー、遷移金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び希土類化合物から選択される成分を更に含み、 The catalyst layer further comprises a component selected from binders, transition metals, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, and rare earth compounds.
ただし、前記遷移金属は、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト、及び亜鉛から選ばれ、前記希土類化合物は、酸化ランタン、酸化プラセオジム、及び酸化ネオジムから選ばれる、 However, the transition metal is selected from nickel, copper, manganese, iron, cobalt, and zinc, and the rare earth compound is selected from lanthanum oxide, placeodymium oxide, and neodymium oxide.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒。The catalyst according to any one of claims 1 to 3.
前記触媒層が基体上に存在する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の触媒。 The catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst layer is present on the substrate. 前記触媒層が基体の一部を構成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の触媒。 The catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst layer constitutes a part of a substrate. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の触媒を製造するための方法であって、
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
基体上に、前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料と、を含有する触媒層を形成する工程、及び
該触媒層を有する基体を焼成する工程
を含み、
前記第1の担体粒子と前記第2の担体粒子とが、別種の担体粒子であることを特徴とする、前記方法。
A method for producing the catalyst according to any one of claims 1 to 5.
A step of producing the first material through a step of contacting the first carrier particles with the palladium precursor and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and a step of producing the first material, and the first material and the above-mentioned first material on the substrate. forming a catalyst layer comprising a second material comprising carrying the rhodium particles on the second carrier particles, and viewed including the step of firing the substrate having the catalyst layer,
The first with carrier particles and the second carrier particles, characterized in that it is a different kind of carrier particles, said method.
請求項1〜4及び6のいずれか一項に記載の触媒を製造するための方法であって、
第1の担体粒子にパラジウム前駆体を接触させた後に還元雰囲気下で加熱してパラジウム粒子を成長させる工程を経て、第1の材料を製造する工程、及び
前記第1の材料と、第2の担体粒子にロジウム粒子を担持して成る第2の材料を含有する原料混合物を焼成する工程
を含み、
前記第1の担体粒子と前記第2の担体粒子とが、別種の担体粒子であることを特徴とする、前記方法。
The method for producing the catalyst according to any one of claims 1 to 4 and 6.
A step of producing a first material through a step of bringing the palladium precursor into contact with the first carrier particles and then heating in a reducing atmosphere to grow the palladium particles, and the first material and the second a step of firing the raw material mixture containing a second material comprising carrying rhodium particles on the carrier particles seen including,
The first with carrier particles and the second carrier particles, characterized in that it is a different kind of carrier particles, said method.
前記第2の材料が、前記第2の担体粒子にロジウム前駆体を接触させた後に酸化雰囲気下で加熱してロジウム粒子を成長させる工程を経て製造されたものである、請求項7又は8に記載の方法。 According to claim 7 or 8, the second material is produced through a step of bringing the rhodium precursor into contact with the second carrier particles and then heating the rhodium precursor in an oxidizing atmosphere to grow the rhodium particles. The method described.
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