JP7087557B2 - Catalytic material for purification of particulate and its manufacturing method - Google Patents

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本発明は、パティキュレート浄化用触媒材及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a catalyst material for purifying particulates and a method for producing the same.

ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンの排気ガス中には炭素を主成分とするパティキュレート(微粒子状のパティキュレートマター)が含まれている。そこで、排気ガス通路にフィルタを配置してパティキュレートを捕集するとともに、その捕集量が多くなったときに、パティキュレートを燃焼させてフィルタから除去することにより、フィルタを再生することが行なわれている。そして、パティキュレートの燃焼を促進するためにフィルタ本体に触媒が担持されている。 Exhaust gas from diesel engines and lean-burn gasoline engines contains carbon-based particulates (fine-grained particulate matter). Therefore, a filter is placed in the exhaust gas passage to collect the particulate, and when the collected amount is large, the filter is regenerated by burning the particulate and removing it from the filter. It has been. A catalyst is supported on the filter body in order to promote the combustion of the particulate.

そのような触媒に使用される触媒材として、例えば、Zrと、Ce以外の希土類元素とを含むZr系複合酸化物が知られている(例えば、特許文献1参照)。Zr系複合酸化物は、酸素交換反応によって活性な酸素を放出することで、パティキュレートを効率よく燃焼させることができる。 As a catalyst material used for such a catalyst, for example, a Zr-based composite oxide containing Zr and a rare earth element other than Ce is known (see, for example, Patent Document 1). The Zr-based composite oxide can efficiently burn the particulate by releasing active oxygen by an oxygen exchange reaction.

特開2009-101342号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-101342

ところで、希土類元素であるPrは容易に価数変化を生じることから、Pr酸化物(Pr11)は高い酸素放出特性を有することが知られており、パティキュレート浄化用の触媒材として期待できる。 By the way, since Pr, which is a rare earth element, easily changes in valence, it is known that Pr oxide (Pr 6 O 11 ) has high oxygen release characteristics, and is expected as a catalyst material for particulate purification. can.

しかしながら、Pr酸化物を単独でフィルタに担持させると、シンタリングにより触媒性能が低下するという課題があった。 However, when the Pr oxide is independently supported on the filter, there is a problem that the catalytic performance is deteriorated due to sintering.

そこで本発明では、Prの耐シンタリング性を向上させることで、さらにパティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a catalytic material for purifying particulates having higher particulate combustion performance by improving the sintering resistance of Pr.

上記の課題を解決するために、ここに開示する第1の技術に係るパティキュレート浄化用触媒材は、Prを含有し、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュレートを浄化するためのパティキュレート浄化用触媒材であって、Zと、前記Prの一部とを含有するZr系複合酸化物材と、前記Prの残部と、1種以上のPr以外の希土類元素とを含むPr系複合酸化物材とを備え、X線回折測定を行ったときに、蛍石型構造に由来する(220)反射ピークとして、前記Zr系複合酸化物材由来のピークと、前記Pr系複合酸化物材由来のピークがそれぞれ別のピークとして観測されるとともに、Pr 11 の(220)反射ピークが観測されない状態で、前記Pr系複合酸化物材は前記Zr系複合酸化物材に含有されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the catalytic material for purifying the particulate according to the first technique disclosed herein contains Pr and is a particulate for purifying the particulate contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. A purifying catalyst material, a Pr-based composite oxide material containing Zr and a part of the Pr, a Pr - based composite oxide containing the rest of the Pr, and one or more rare earth elements other than Pr. When an oxide material is provided and X-ray diffraction measurement is performed, the peak derived from the Zr-based composite oxide material and the Pr-based composite oxide material are the (220) reflection peaks derived from the fluorite-shaped structure. The Pr-based composite oxide material is contained in the Zr-based composite oxide material in a state where the derived peaks are observed as separate peaks and the (220) reflection peak of Pr 6O 11 is not observed. It is characterized by that.

Pr酸化物を単独でパティキュレート浄化用触媒材とすると、シンタリングによりPr酸化物の触媒活性が低下する。本技術によれば、Prを、PrとPr以外の金属元素とを含有する複合酸化物としてパティキュレート浄化用触媒材に含有させることで、Prの耐シンタリング性を向上させることができる。また、パティキュレート浄化用触媒材に含有されるPrの残部を、Prと1種以上のPr以外の希土類元素とを含むPr系複合酸化物材として、Zr系複合酸化物材にドープさせた状態とすることで、Prの耐シンタリング性をさらに向上させて、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことができる。 When Pr oxide is used alone as a catalytic material for purifying particulates, the catalytic activity of Pr oxide is lowered by sintering. According to the present technique, by incorporating Pr as a composite oxide containing Pr and a metal element other than Pr in the catalytic material for purifying particulates, the sintering resistance of Pr can be improved. Further, the remaining amount of Pr contained in the catalyst material for purifying the particulate is doped into the Zr-based composite oxide material as a Pr-based composite oxide material containing Pr and one or more rare earth elements other than Pr. By doing so, it is possible to further improve the syntering resistance of Pr and provide a catalyst material for purifying the particulate with high particulate combustion performance.

また、前記パティキュレート浄化用触媒材に含有されるPrは、Pr11を形成していない。 Further , Pr contained in the particulate purification catalyst material does not form Pr 6 O 11 .

PrがPr11を形成した状態でパティキュレート浄化用触媒材に含有されていると、シンタリングにより劣化し得る。本技術によれば、パティキュレート浄化用触媒材にPr11を含有しないことで、パティキュレート浄化用触媒材の耐シンタリング性を向上させることができ、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことができる。 If Pr is contained in the catalytic purification catalyst material in a state where Pr 6 O 11 is formed, it may be deteriorated by sintering. According to this technique, by not containing Pr 6 O 11 in the catalyst material for purifying the particulate, the sintering resistance of the catalyst material for purifying the particulate can be improved, and the particulate purification having high particulate combustion performance can be improved. Can bring catalyst material.

の技術は、第1の技術において、前記希土類元素は、Nd及び/又はYであることを特徴とする。 The second technique is characterized in that, in the first technique, the rare earth element is Nd and / or Y.

本技術によれば、Pr系複合酸化物材に希土類元素としてPrよりもイオン半径が小さいNd及び/又はYを固溶させることで、Pr系複合酸化物材の安定性が向上し、耐シンタリング性が向上する。そうして、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことができる。 According to this technology, by dissolving Nd and / or Y, which have a smaller ionic radius than Pr, as a rare earth element in a Pr-based composite oxide material, the stability of the Pr-based composite oxide material is improved and synter resistance is improved. Ringability is improved. As a result, it is possible to provide a catalyst material for purifying particulates having high particulate combustion performance.

の技術は、第1又は第2の技術において、前記Zr系複合酸化物材は、さらにNd及び/又はYを含むことを特徴とする。 The third technique is characterized in that, in the first or second technique , the Zr-based composite oxide material further contains Nd and / or Y.

本技術によれば、Zrと、追加の希土類元素としてCe以外の希土類元素であるNd及び/又はYをさらに含む複合酸化物は優れたPM燃焼性能を有する。ゆえに、このようなZr系複合酸化物材にPr系複合酸化物材を含有させることで、さらにパティキュレート浄化用触媒材のパティキュレート燃焼性能を向上させることができる。 According to the present technology, a composite oxide further containing Zr and Nd and / or Y, which are rare earth elements other than Ce as additional rare earth elements, has excellent PM combustion performance. Therefore, by including the Pr-based composite oxide material in such a Zr-based composite oxide material, the particulate combustion performance of the catalytic material for purifying the particulate can be further improved.

ここに開示する第の技術に係るパティキュレート浄化用触媒材の製造方法は、第1乃至第の技術のいずれか一に記載のパティキュレート浄化用触媒材を製造する方法であって、少なくとも、Zr塩とPr塩とを共沈させて第1共沈物を得る共沈工程と、前記第1共沈物に対し、Pr塩と希土類元素を含有する塩とを加えて共沈させることにより第2共沈物を得る添加工程と、前記第2共沈物を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた前記第2共沈物を焼成させる焼成工程とを備えたことを特徴とする。 The method for producing a particulate purification catalyst material according to the fourth technique disclosed herein is a method for producing a particulate purification catalyst material according to any one of the first to third techniques, and at least . , A co-precipitation step of co-precipitating a Zr salt and a Pr salt to obtain a first co-sediment, and co-precipitation by adding a Pr salt and a salt containing a rare earth element to the first co-precipitate. It is characterized by including an addition step of obtaining a second co-precipitate, a drying step of drying the second co-precipitate, and a baking step of firing the dried second co-precipitate.

本技術によれば、Zr系複合酸化物材にPr系複合酸化物材がドープされたパティキュレート浄化用触媒材を得ることができる。このパティキュレート浄化用触媒材は、Prの耐シンタリング性に優れ、高いパティキュレート燃焼性能を有することができ、排気ガスの浄化用触媒として有用である。 According to this technique, it is possible to obtain a catalyst material for particulate purification in which a Zr-based composite oxide material is doped with a Pr-based composite oxide material. This particulate purification catalyst material has excellent Pr sintering resistance and can have high particulate combustion performance, and is useful as a catalyst for purifying exhaust gas.

以上述べたように、本発明によると、Prを、PrとPr以外の金属元素とを含有する複合酸化物としてパティキュレート浄化用触媒材に含有させることで、Prの耐シンタリング性を向上させることができる。また、パティキュレート浄化用触媒材に含有されるPrの少なくとも一部を、Prと1種以上のPr以外の希土類元素とを含むPr系複合酸化物材として、Zr系酸化物材にドープさせた状態とすることで、Prの耐シンタリング性をさらに向上させて、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことができる。 As described above, according to the present invention, by incorporating Pr as a composite oxide containing Pr and a metal element other than Pr in the catalytic material for purifying the particulate, the sintering resistance of Pr is improved. be able to. Further, at least a part of Pr contained in the catalyst material for purifying the particulate was doped into the Zr-based oxide material as a Pr-based composite oxide material containing Pr and one or more rare earth elements other than Pr. By setting the state, it is possible to further improve the syntering resistance of Pr and provide a catalyst material for purifying the particulate with high particulate combustion performance.

本発明の一実施形態に係るパティキュレート浄化用触媒材の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the catalyst material for particulate purification which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るパティキュレート浄化用触媒材の製造工程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing process of the catalyst material for particulate purification which concerns on one Embodiment of this invention. PrREOxによるカーボン燃焼反応に寄与する内部酸素放出特性への影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence on the internal oxygen release characteristic which contributes to a carbon combustion reaction by PrREOx. 実施例1~3及び比較例1,2の触媒材についてのX線回折測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray diffraction measurement result about the catalyst material of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例4及び比較例3の触媒材についてのX線回折測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray diffraction measurement result about the catalyst material of Example 4 and Comparative Example 3. 実施例3及び比較例1の触媒材について、真空中での酸素放出特性を示すグラフである。3 is a graph showing oxygen release characteristics in vacuum for the catalyst materials of Example 3 and Comparative Example 1. 実施例4及び比較例3,4の触媒材について、真空中での酸素放出特性を示すグラフである。6 is a graph showing oxygen release characteristics in vacuum for the catalyst materials of Example 4 and Comparative Examples 3 and 4. 実施例3,4及び比較例1,3の触媒材について、触媒内部酸素(16O)の放出量を示すグラフである。6 is a graph showing the amount of oxygen ( 16 O) released inside the catalyst for the catalyst materials of Examples 3 and 4 and Comparative Examples 1 and 3.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the invention, its applications or its uses.

(実施形態1)
<パティキュレート浄化用触媒材>
実施形態1に係るパティキュレート浄化用触媒材1(以下、「触媒材1」と称することがある。)は、内燃機関の排気ガス中に含まれる炭素を主成分とするパティキュレート(以下、「PM」と称する。)を浄化するためのものである。
(Embodiment 1)
<Catalyst material for particulate purification>
The catalyst material 1 for purifying the particulate according to the first embodiment (hereinafter, may be referred to as “catalyst material 1”) is a particulate whose main component is carbon contained in the exhaust gas of an internal combustion engine (hereinafter, “catalyst material 1”). It is for purifying (referred to as PM).

内燃機関は、排気ガスにPMが含まれるものであればよく、例えば自動車のディーゼルエンジン、リーンバーンガソリンエンジンといったリーン燃焼のエンジンの他、PM排出量は比較的少ないが、ストイキ燃焼の直噴もしくはポート噴射のガソリンエンジン等が挙げられる。 The internal combustion engine may be any engine whose exhaust gas contains PM. In addition to lean-burn engines such as diesel engines and lean-burn gasoline engines of automobiles, PM emissions are relatively small, but direct injection of stoichiometric combustion or Examples include a port-injection gasoline engine.

触媒材1は、図1に示すように、Zr系酸化物材11に、PrとPr以外の希土類元素を含有するPr系複合酸化物材12としてドープされた構成となっている。 As shown in FIG. 1, the catalyst material 1 has a structure in which a Zr-based oxide material 11 is doped as a Pr-based composite oxide material 12 containing rare earth elements other than Pr and Pr.

なお、本明細書において、「元素が固溶している状態」とは、添加した元素が格子内に溶け込み固溶体を形成していることを示し、X線回折測定(XRD)により得られたXRD回折ピークが単層を示している状態をいう。また、「元素がドープされている状態」とは、元素が、後述する添加工程S2において添加されたものであることを示し、この状態のXRD回折ピークは、共沈工程S1で得られた共沈物が与えるピークと異なる位置にピークを与え得る。さらに、「元素が担持されている状態」とは、後述する焼成工程S5の後に、蒸発乾固法により元素が添加された状態をいう。そして、「元素が含有されている状態」又は「元素が含まれている状態」とは、触媒材中に、元素が「固溶」、「ドープ」及び/又は「担持」された状態で存在していることをいう。 In the present specification, the "state in which the element is solid-dissolved" means that the added element is dissolved in the lattice to form a solid solution, and the XRD obtained by X-ray diffraction measurement (XRD) is obtained. A state in which the diffraction peak indicates a single layer. Further, the "state in which the element is doped" means that the element was added in the addition step S2 described later, and the XRD diffraction peak in this state is the coprecipitation obtained in the coprecipitation step S1. A peak can be given at a position different from the peak given by the deposit. Further, the "state in which the element is supported" means a state in which the element is added by the evaporation to dryness method after the firing step S5 described later. The "state containing an element" or the "state containing an element" means that the element is "solid solution", "doped" and / or "supported" in the catalyst material. It means that you are doing.

≪Zr系酸化物材≫
Zr系酸化物材11は、Zrを含有する酸化物である。Zr系酸化物材11は、Zrに加え、1種以上のCe以外の希土類元素RE(追加の希土類元素)を含む複合酸化物であってもよい。ZrとCe以外の希土類元素を含む複合酸化物は、優れたPM燃焼性能を有するため、パティキュレート浄化用触媒材1のパティキュレート燃焼性能の向上に資することができる。Ce以外の希土類元素は、具体的には例えば、Pr、Nd、Y、La、及びScの群から選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはPr、Ndを含有するZrPrNd複合酸化物や、Pr、Yを含有するZrPrY複合酸化物である。
≪Zr-based oxide material≫
The Zr-based oxide material 11 is an oxide containing Zr. The Zr-based oxide material 11 may be a composite oxide containing one or more rare earth elements RE (additional rare earth elements) other than Ce in addition to Zr. Since the composite oxide containing rare earth elements other than Zr and Ce has excellent PM combustion performance, it can contribute to the improvement of the particulate combustion performance of the catalytic material 1 for purifying the particulate. The rare earth element other than Ce is specifically at least one selected from the group of Pr, Nd, Y, La, and Sc, and is preferably a ZrPrNd composite oxide containing Pr and Nd, and Pr. It is a ZrPrY composite oxide containing Y.

なお、Zr系酸化物材11にPrが含有される場合は、Prは、Pr系複合酸化物材として触媒材1に含有されるだけでなく、Prと、1種以上のPr以外の金属元素としてZrとを含むZr系複合酸化物としても、触媒材1に含有されることになる。 When Pr is contained in the Zr-based oxide material 11, Pr is not only contained in the catalyst material 1 as a Pr-based composite oxide material, but also Pr and one or more metal elements other than Pr. A Zr-based composite oxide containing Zr is also contained in the catalyst material 1.

≪Pr系複合酸化物材≫
Pr系複合酸化物材12は、Zr系酸化物材11にドープされている。Prと希土類元素とを含むPr系複合酸化物材12として、Zr系酸化物材にドープさせた状態とすることで、Pr酸化物の耐シンタリング性を向上させることができる。Pr系複合酸化物材12をZr系酸化物材11にドープさせた状態とすることで、Pr酸化物の耐シンタリング性をさらに向上させて、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすことができる。
≪Pr-based composite oxide material≫
The Pr-based composite oxide material 12 is doped with the Zr-based oxide material 11. By setting the Pr-based composite oxide material 12 containing Pr and a rare earth element in a state of being doped with a Zr-based oxide material, the sintering resistance of the Pr oxide can be improved. By doping the Zr-based oxide material 11 with the Pr-based composite oxide material 12, the sintering resistance of the Pr oxide is further improved, and the catalytic material for purifying the particulate with high particulate combustion performance. Can bring.

Pr系複合酸化物材12は、Prと1種以上のPr以外の希土類元素とを含む複合酸化物である。なお、Pr以外の希土類元素は、酸素欠陥の導入による複合酸化物の安定化の観点から、さらにCe以外の3価の希土類元素であることが望ましい。言い換えると、Pr系複合酸化物材12は、Prと、Ce及びPr以外の希土類元素とを含む酸化物であることが望ましい。Prと1種以上のPr以外の希土類元素とを含む複合酸化物は、XRD回折パターンより蛍石型構造をとることが知られており、酸素欠陥を導入することで蛍石型構造を安定化し得ることが知られている。このため、Pr以外の希土類元素は、3価と4価をとり得るCeよりも3価のみをとり得るCe以外の希土類元素であることが望ましい。Pr以外の希土類元素は、具体的には例えば、Nd、Y、La、及びScの群から選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはNd及び/又はYである。Prよりもイオン半径が小さいNd及び/又はYを含有させることで、Pr酸化物の安定性が向上し、耐シンタリング性が向上する。 The Pr-based composite oxide material 12 is a composite oxide containing Pr and one or more rare earth elements other than Pr. The rare earth element other than Pr is preferably a trivalent rare earth element other than Ce from the viewpoint of stabilizing the composite oxide by introducing oxygen defects. In other words, the Pr-based composite oxide material 12 is preferably an oxide containing Pr and rare earth elements other than Ce and Pr. Composite oxides containing Pr and one or more rare earth elements other than Pr are known to have a fluorite-type structure based on the XRD diffraction pattern, and the introduction of oxygen defects stabilizes the fluorite-type structure. It is known to get. Therefore, it is desirable that the rare earth element other than Pr is a rare earth element other than Ce that can take only trivalent rather than Ce that can take trivalent and tetravalent. The rare earth element other than Pr is specifically at least one selected from the group of Nd, Y, La, and Sc, and is preferably Nd and / or Y. By containing Nd and / or Y having an ionic radius smaller than that of Pr, the stability of the Pr oxide is improved and the sintering resistance is improved.

<パティキュレート浄化用触媒材の製造方法>
触媒材1の製造工程は、図2に示すように、共沈工程S1と、添加工程S2と、乾燥工程S3と、粉砕工程S4と、焼成工程S5とを備えている。
<Manufacturing method of catalyst material for particulate purification>
As shown in FIG. 2, the manufacturing step of the catalyst material 1 includes a co-precipitation step S1, an addition step S2, a drying step S3, a crushing step S4, and a firing step S5.

≪共沈工程≫
共沈工程S1は、Zr塩と、必要に応じてCe以外の希土類元素とをアルカリ性条件下、共沈させて第1共沈物を得る工程である。
≪Coprecipitation process≫
The coprecipitation step S1 is a step of coprecipitating a Zr salt and, if necessary, a rare earth element other than Ce under alkaline conditions to obtain a first coprecipitate.

具体的には例えば、Zr、及び必要に応じてCe以外の希土類元素の硝酸塩の酸性溶液にアルカリ性溶液を加えて中和させ、第1共沈物を得る。 Specifically, for example, an alkaline solution is added to an acidic solution of Zr and, if necessary, a nitrate of a rare earth element other than Ce to neutralize the mixture to obtain a first coprecipitate.

≪添加工程≫
添加工程S2は、共沈工程S1で得られた第1共沈物に対し、Pr塩とPr以外の希土類元素を含有する塩とを加え、さらに塩基性溶液を添加して中和させることで、Pr複合酸化物を析出沈殿、すなわちさらに共沈させることにより第2共沈物を得る工程である。この第2共沈物を遠心分離し、上澄み液を除去する脱水操作と、イオン交換水を加えて撹拌する水洗操作とを交互に必要回数繰り返す。そうして、ゲル状の第2共沈物を得る。
≪Addition process≫
In the addition step S2, a Pr salt and a salt containing a rare earth element other than Pr are added to the first coprecipitate obtained in the coprecipitation step S1, and a basic solution is further added to neutralize the first coprecipitate. , Pr composite oxide is a step of precipitating and precipitating, that is, further co-precipitating to obtain a second co-precipitate. The dehydration operation of centrifuging the second coprecipitate to remove the supernatant liquid and the water washing operation of adding ion-exchanged water and stirring the mixture are alternately repeated as many times as necessary. Then, a gel-like second coprecipitate is obtained.

≪乾燥工程≫
乾燥工程S3は、上記添加工程S2で得られた第2共沈物を乾燥させる工程である。乾燥方法は、限定する意図ではないが、具体的には例えば、空気中において100℃~180℃程度で5時間~24時間程度保持することにより乾燥させることができる。
≪Drying process≫
The drying step S3 is a step of drying the second coprecipitate obtained in the addition step S2. The drying method is not intended to be limited, but specifically, it can be dried by holding it in the air at about 100 ° C. to 180 ° C. for about 5 hours to 24 hours.

≪粉砕工程≫
粉砕工程S4は、上記乾燥工程S3で乾燥させた第2共沈物を所望の大きさとなるように粉砕する工程である。粉砕工程S4では、例えばボールミル等により第2共沈物を所望の平均粒径D50となるまで粉砕する。
≪Crushing process≫
The crushing step S4 is a step of crushing the second coprecipitate dried in the drying step S3 to a desired size. In the crushing step S4, the second coprecipitate is crushed to a desired average particle size D50 by, for example, a ball mill or the like.

≪焼成工程≫
焼成工程S5は、上記粉砕工程S4で粉砕した第2共沈物を焼成させる工程である。焼成条件は、限定する意図ではないが、具体的には例えば、空気中において300℃~700℃の温度で1時間~4時間程度保持することにより焼成させることができる。
≪Baking process≫
The firing step S5 is a step of firing the second coprecipitate crushed in the crushing step S4. The calcination conditions are not intended to be limited, but specifically, calcination can be performed by holding the calcination in air at a temperature of 300 ° C. to 700 ° C. for about 1 hour to 4 hours.

こうして、Zr系酸化物材11にPr系複合酸化物材12がドープされた触媒材1を得ることができる。なお、第2共沈物を粉砕する必要がない場合には、粉砕工程S4を省略することができる。 In this way, the catalyst material 1 in which the Zr-based oxide material 11 is doped with the Pr-based composite oxide material 12 can be obtained. If it is not necessary to crush the second coprecipitate, the crushing step S4 can be omitted.

<パティキュレート浄化用触媒材の組成、形状、サイズ>
上記のごとく調製された触媒材1は、Zr酸化物(ZrO)、Pr酸化物(Pr)及び希土類元素酸化物(REOx)からなる組成を有する。
<Composition, shape, and size of catalyst material for particulate purification>
The catalyst material 1 prepared as described above has a composition composed of Zr oxide (ZrO 2 ), Pr oxide (Pr 2 O 3 ) and rare earth element oxide (REOx).

触媒材1の上記組成中におけるZr酸化物(ZrO)の成分量は、触媒性能向上の観点から、好ましくは50モル%以上80モル%以下、より好ましくは55モル%以上75モル%以下、特に好ましくは60モル%以上70モル%以下である。 The amount of the Zr oxide (ZrO 2 ) component in the above composition of the catalyst material 1 is preferably 50 mol% or more and 80 mol% or less, more preferably 55 mol% or more and 75 mol% or less, from the viewpoint of improving the catalyst performance. Particularly preferably, it is 60 mol% or more and 70 mol% or less.

触媒材1の上記組成中におけるPr酸化物(Pr)の成分量は、触媒性能向上の観点から、好ましくは5モル%以上45モル%以下、より好ましくは10モル%以上40モル%以下、特に好ましくは15モル%以上30モル%以下である。 The amount of the component of Pr oxide (Pr 2 O 3 ) in the above composition of the catalyst material 1 is preferably 5 mol% or more and 45 mol% or less, and more preferably 10 mol% or more and 40 mol% from the viewpoint of improving the catalyst performance. Hereinafter, it is particularly preferably 15 mol% or more and 30 mol% or less.

触媒材1の上記組成中における希土類元素酸化物(REOx)の成分量は、触媒性能向上の観点から、好ましくは3モル%以上35モル%以下、より好ましくは5モル%以上30モル%以下、特に好ましくは6モル%以上25モル%以下である。 The amount of the rare earth element oxide (REOx) component in the above composition of the catalyst material 1 is preferably 3 mol% or more and 35 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 30 mol% or less, from the viewpoint of improving the catalyst performance. Particularly preferably, it is 6 mol% or more and 25 mol% or less.

触媒材1に含有されるPr酸化物(Pr)成分のうち、Pr系複合酸化物材12(PrREOx)としての成分量は、触媒材1に含有されるPr酸化物(Pr)の総成分量に対する比で、好ましくは0.1以上0.7以下、より好ましくは0.12以上0.6以下、特に好ましくは0.15以上0.5以下である。 Of the Pr oxide (Pr 2 O 3 ) components contained in the catalyst material 1, the amount of the component as the Pr-based composite oxide material 12 (PrREOx) is the Pr oxide (Pr 2 O 3) contained in the catalyst material 1. The ratio to the total amount of components in 3 ) is preferably 0.1 or more and 0.7 or less, more preferably 0.12 or more and 0.6 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.5 or less.

触媒材1に含有される希土類元素酸化物(REOx)成分のうち、Pr系複合酸化物材12(PrREOx)としての成分量は、触媒材1に含有される希土類元素酸化物(REOx)の総成分量に対する比で、好ましくは0.1以上0.7以下、より好ましくは0.12以上0.6以下、特に好ましくは0.15以上0.5以下である。 Of the rare earth element oxides (REOx) components contained in the catalyst material 1, the amount of the components as the Pr-based composite oxide material 12 (PrREOx) is the total amount of the rare earth element oxides (REOx) contained in the catalyst material 1. The ratio to the amount of the component is preferably 0.1 or more and 0.7 or less, more preferably 0.12 or more and 0.6 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.5 or less.

触媒材1の形状は、特に限定されるものではないが、排気ガスとの接触面積を増加させて、触媒性能を向上させる観点から、例えば粒子状の粉末とすることができる。粉末の平均粒径D50は、特に限定されるものではないが、例えば10nm以上5mm以下とすることができる。粉末の粒子の最大径を最小径で除して得られるアスペクト比は、特に限定されるものではないが、例えば1以上20以下とすることができる。 The shape of the catalyst material 1 is not particularly limited, but may be, for example, a particulate powder from the viewpoint of increasing the contact area with the exhaust gas and improving the catalyst performance. The average particle size D50 of the powder is not particularly limited, but can be, for example, 10 nm or more and 5 mm or less. The aspect ratio obtained by dividing the maximum diameter of the powder particles by the minimum diameter is not particularly limited, but can be, for example, 1 or more and 20 or less.

<パティキュレート浄化用触媒材の特徴>
ここに、触媒材1は、Zrと、Prと、1種以上のPr以外の希土類元素とを含有する酸化物材ということができる。触媒材1中において、Prは、Pr以外の金属元素と複合酸化物を形成しており、特に、Prの少なくとも一部は、触媒材1中において、Pr以外の希土類元素と複合酸化物を形成した状態で存在している。そして、Prは、Pr酸化物、特にPr11として含有されていない。
<Characteristics of catalyst material for particulate purification>
Here, the catalyst material 1 can be said to be an oxide material containing Zr, Pr, and one or more rare earth elements other than Pr. In the catalyst material 1, Pr forms a composite oxide with a metal element other than Pr, and in particular, at least a part of Pr forms a composite oxide with a rare earth element other than Pr in the catalyst material 1. It exists in the state of being. And Pr is not contained as Pr oxide, particularly Pr 6 O 11 .

このような触媒材1は、蛍石型構造を有している。そして、X線回折測定(XRD)を行ったときに、蛍石型構造に由来する(220)反射ピークとして、Zr系酸化物材11由来のピークと、Pr系複合酸化物材12由来のピークがそれぞれ別のピークとして観測されるとともに、Pr酸化物、特にPr11の(220)反射ピークが観測されない。 Such a catalyst material 1 has a fluorite-shaped structure. Then, when X-ray diffraction measurement (XRD) is performed, the peak derived from the Zr-based oxide material 11 and the peak derived from the Pr-based composite oxide material 12 are the (220) reflection peaks derived from the fluorite-shaped structure. Are observed as separate peaks, and the (220) reflection peak of Pr oxide, especially Pr 6O11 , is not observed.

Zr系酸化物材11由来のピークと異なる位置に、Pr系複合酸化物材12由来のピークが観測されることは、触媒材1中において、Pr系複合酸化物材12が形成されていることを示している。また、Pr酸化物、特にPr11由来のピークが観測されないことは、Pr酸化物、特にPr11が形成されていないことを示している。 The fact that the peak derived from the Pr-based composite oxide material 12 is observed at a position different from the peak derived from the Zr-based oxide material 11 means that the Pr-based composite oxide material 12 is formed in the catalyst material 1. Is shown. Further, the fact that no peak derived from Pr oxide, particularly Pr 6 O 11 is observed indicates that Pr oxide, particularly Pr 6 O 11 , is not formed.

触媒材1は、PrがPr以外の金属元素と複合酸化物を形成して存在することにより、Prの耐シンタリング性が向上するから、その耐熱性が向上するとともに、内部酸素放出性能によるPM燃焼性能に優れる。後述する評価実験1の手法により測定されたカーボン燃焼反応に寄与する内部酸素の放出量について、触媒材1の内部酸素放出量は、添加工程を設けず全ての塩を共沈工程で加えて調製した触媒材に比べ、好ましくは1.03倍以上、より好ましくは1.03倍以上1.20倍以下、特に好ましくは1.03倍~1.10倍にまで増加し得る。 In the catalyst material 1, Pr forms a composite oxide with a metal element other than Pr, so that the sintering resistance of Pr is improved, so that the heat resistance is improved and PM due to the internal oxygen release performance is improved. Excellent combustion performance. Regarding the amount of internal oxygen released that contributes to the carbon combustion reaction measured by the method of evaluation experiment 1 described later, the amount of internal oxygen released from the catalyst material 1 is prepared by adding all the salts in the co-precipitation step without providing the addition step. It can be increased preferably 1.03 times or more, more preferably 1.03 times or more and 1.20 times or less, and particularly preferably 1.03 times to 1.10 times, as compared with the above-mentioned catalyst material.

また、触媒材1は、Pr系複合酸化物材12の高い酸素放出特性により、排気ガス中のPMと接触して酸素を放出し得る。そうすると、Pr系複合酸化物材12に酸素空孔が形成され得る。そして、形成された酸素空孔を介すことで、Zr系酸化物材11のPM燃焼性能を有効に活用することができると考えられる。ゆえに、触媒材1は、添加工程を設けず全ての塩を共沈工程で加えて調製した触媒材に比べ、特に還元雰囲気において優れた酸素放出特性を発揮し得ると考えられる。 Further, the catalyst material 1 can release oxygen in contact with PM in the exhaust gas due to the high oxygen release characteristics of the Pr-based composite oxide material 12. Then, oxygen vacancies may be formed in the Pr-based composite oxide material 12. Then, it is considered that the PM combustion performance of the Zr-based oxide material 11 can be effectively utilized through the formed oxygen vacancies. Therefore, it is considered that the catalyst material 1 can exhibit excellent oxygen release characteristics particularly in a reducing atmosphere as compared with the catalyst material prepared by adding all the salts in the co-precipitation step without providing the addition step.

<パティキュレート浄化用触媒材の使用方法>
触媒材1は、例えば内燃機関の排気ガス通路に配置されるPM捕集用のパティキュレートフィルタに担持されて使用され得る。触媒材1のパティキュレートフィルタへの担持方法は特に限定されるものではなく一般的な方法を採用することができるが、具体的には例えば、以下のように担持することができる。すなわち、触媒材1は、他の触媒材や、サポート材、そしてバインダ材等とともにイオン交換水に混合され、触媒材1を含むスラリーが調製される。そして、コージェライト、SiC、Si、サイアロン、AlTiOのような無機多孔質材料から形成されたハニカム構造等を有するフィルタ本体の出口側から、上記スラリーを吸引して、フィルタ本体に含ませる。その後、余分なスラリーをエアブローで除去した後、大気中においてスラリーの乾燥(150℃)及び焼成(500℃で2時間保持)を行う。これにより、フィルタ本体に触媒材1が担持される。
<How to use the catalyst material for particulate purification>
The catalyst material 1 can be supported and used, for example, on a particulate filter for collecting PM arranged in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. The method for supporting the catalyst material 1 on the particulate filter is not particularly limited, and a general method can be adopted. Specifically, for example, the catalyst material 1 can be supported as follows. That is, the catalyst material 1 is mixed with ion-exchanged water together with other catalyst materials, support materials, binder materials, and the like to prepare a slurry containing the catalyst material 1. Then, the slurry is sucked from the outlet side of the filter body having a honeycomb structure formed of an inorganic porous material such as cordierite, SiC, Si 3N 4 , Sialon, and AlTiO 3 and contained in the filter body. Let me. Then, after removing the excess slurry by air blow, the slurry is dried (150 ° C.) and calcined (held at 500 ° C. for 2 hours) in the air. As a result, the catalyst material 1 is supported on the filter body.

他の触媒材やサポート材は、特に限定されるものではないが、具体的には例えば、活性アルミナ材、ZrとCeとを含むCeZr系複合酸化物材等が挙げられる。 Other catalyst materials and support materials are not particularly limited, and specific examples thereof include activated alumina materials, CeZr-based composite oxide materials containing Zr and Ce, and the like.

また、触媒材1や他の触媒材、サポート材には、Pt、Pd、Rh等の触媒金属を含有させてもよい。 Further, the catalyst material 1, the other catalyst material, and the support material may contain a catalyst metal such as Pt, Pd, and Rh.

触媒材1に触媒金属を固溶又はドープさせる場合は、それぞれ共沈工程S1又は添加工程S2において、触媒金属の例えば硝酸塩を酸性溶液に加えることにより行うことができる。他の触媒材、サポート材に触媒金属を固溶又はドープさせる場合も同様に行うことができる。また、触媒金属を担持させる場合は、触媒材1、他の触媒材、サポート材に対して、蒸発乾固法等を用いて触媒金属を担持することができる。 When the catalyst metal is dissolved or doped in the catalyst material 1, it can be carried out by adding, for example, a nitrate of the catalyst metal to an acidic solution in the co-precipitation step S1 or the addition step S2, respectively. The same can be performed when the catalyst metal is dissolved or doped in another catalyst material or support material. Further, when the catalyst metal is supported, the catalyst metal can be supported on the catalyst material 1, another catalyst material, and the support material by using an evaporative drying method or the like.

バインダ材は、触媒材1、他の触媒材、サポート材の粒子間及びフィルタ本体の壁面との密着性を向上させるためのものであり、具体的には例えば、ジルコニアバインダ等が挙げられる。また、バインダ材にも触媒性能を付与する観点から、Zr及びCe以外の希土類元素を含有するZr系複合酸化物や、Ce及びZrを含有するCeZr系複合酸化物の粉末、これらの粉末に触媒金属を含有させた粉末を、平均粒径D50が例えば150nm以下、さらには80nm以下にまで粉砕して得られた微粒子粉末をバインダ材として用いてもよい。 The binder material is for improving the adhesion between the particles of the catalyst material 1, another catalyst material, the support material, and the wall surface of the filter body, and specific examples thereof include a zirconia binder and the like. Further, from the viewpoint of imparting catalytic performance to the binder material, a Zr-based composite oxide containing rare earth elements other than Zr and Ce, a powder of CeZr-based composite oxide containing Ce and Zr, and a catalyst for these powders. A fine particle powder obtained by pulverizing a powder containing a metal to an average particle size D50 of, for example, 150 nm or less, further to 80 nm or less may be used as a binder material.

このように、触媒材1に加え、他の触媒材、サポート材、触媒金属、バインダ材等の他の成分を含有させることで、PM燃焼性能を向上させたり、排気ガスに含有される、例えばHC、CO、NOx等の他の浄化成分の浄化性能を付与したりすることができる。 As described above, by containing other components such as other catalyst materials, support materials, catalyst metals, binder materials, etc. in addition to the catalyst material 1, PM combustion performance can be improved or contained in the exhaust gas, for example. Purification performance of other purification components such as HC, CO, and NOx can be imparted.

(その他の実施形態)
以下、本発明に係る他の実施形態について説明する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Other embodiments)
Hereinafter, other embodiments according to the present invention will be described. In the description of these embodiments, the same parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

上記実施形態1の触媒材1をパティキュレートフィルタへ担持させる方法は、フィルタ本体の壁面に触媒層を1層だけ設ける構成であったが、触媒材1や他の触媒材、サポート材、触媒金属、バインダ材等を含む追加の触媒層を複数積層させる構成としてもよい。 The method of supporting the catalyst material 1 of the first embodiment on the particulate filter has a configuration in which only one catalyst layer is provided on the wall surface of the filter main body, but the catalyst material 1 and other catalyst materials, support materials, and catalyst metals are provided. , A plurality of additional catalyst layers including a binder material and the like may be laminated.

次に、具体的に実施した実施例について説明する。 Next, a concrete example will be described.

<触媒材>
実施例1~4及び比較例1~4の触媒材の構成を表1に示す。
<Catalyst material>
Table 1 shows the configurations of the catalyst materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.

Figure 0007087557000001
Figure 0007087557000001

以下、実施例1~4及び比較例1~4の各触媒材の調製方法について説明する。なお、表1において、-(ハイフン)を記入している個所は、該当する塩の添加が行われていないことを示している。また、斜線を記入している個所は、添加工程が設けてられていないことを示している。 Hereinafter, a method for preparing each catalyst material of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 will be described. In Table 1, the place where- (hyphen) is entered indicates that the corresponding salt has not been added. In addition, the shaded area indicates that the addition step is not provided.

≪実施例1≫
Zr系酸化物材11としてのZrYPrOxに、Pr系複合酸化物材12としてのPrYOxをドープさせた、触媒材1としてのZrYPrOx(組成;70モル%ZrO-8モル%Y-22モル%Pr)を調製した。
<< Example 1 >>
ZrYPrOx as the catalyst material 1 by doping ZrYPrOx as the Zr-based oxide material 11 with PrYOx as the Pr-based composite oxide material 12 (composition; 70 mol% ZrO 2-8 mol% Y2O 3-22). Mol% Pr 2 O 3 ) was prepared.

オキシ硝酸ジルコニウム(Zr塩)、硝酸イットリウム(Y塩)、及び硝酸プラセオジウム6水和物(Pr塩)をイオン交換水に溶かした後、この硝酸塩溶液に28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより、第1共沈物を得た。(共沈工程)。 After dissolving zirconium oxynitrate (Zr salt), yttrium nitrate (Y salt), and placeodium nitrate hexahydrate (Pr salt) in ion-exchanged water, add a 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water to this nitrate solution. The first co-precipitate was obtained by mixing and neutralizing. (Coprecipitation process).

このゲル状の第1共沈物に、硝酸プラセオジウム6水和物、及び硝酸イットリウムをイオン交換水に溶解させてなる水溶液を加えて、さらに28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより第2共沈物を得た。この第2共沈物を遠心分離し、上澄み液を除去する脱水操作と、イオン交換水を加えて撹拌する水洗操作とを交互に3回程度数繰り返し、最終的にゲル状の第2共沈物を得た(添加工程)。 To this gel-like first co-precipitate, an aqueous solution obtained by dissolving placeodium nitrate hexahydrate and yttrium nitrate in ion-exchanged water is added, and an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water is further mixed. A second co-precipitate was obtained by neutralization. The dehydration operation of centrifuging the second coprecipitate to remove the supernatant liquid and the washing operation of adding ion-exchanged water and stirring the mixture are alternately repeated about three times, and finally the gel-like second coprecipitate is formed. The product was obtained (addition step).

そして、このゲル状の第2共沈物を空気中において150℃の温度で一昼夜乾燥させた後(乾燥工程)、ボールミルにより粉砕し(粉砕工程)、空気中において500℃の温度に2時間保持する焼成を行うことにより、触媒材1としてのZrYPrOx粉末を得た(焼成工程)。 Then, this gel-like second co-precipitate is dried in air at a temperature of 150 ° C. for a whole day and night (drying step), crushed by a ball mill (crushing step), and held at a temperature of 500 ° C. in air for 2 hours. The ZrYPrOx powder as the catalyst material 1 was obtained by performing the firing (firing step).

なお、各工程で添加したZr塩、Pr塩、Y塩の添加比率は、表1に示すとおりである。すなわち、Zr塩は共沈工程でのみ添加した。Pr塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるPr塩量/添加工程におけるPr塩量)は0.85/0.15であった。また、Y塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるY塩量/添加工程におけるY塩量)は0.85/0.15であった。 The addition ratios of the Zr salt, Pr salt, and Y salt added in each step are as shown in Table 1. That is, the Zr salt was added only in the co-precipitation step. The addition ratio (Pr salt amount in the co-precipitation step / Pr salt amount in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Pr salt was 0.85 / 0.15. Further, the addition ratio (the amount of Y salt in the co-precipitation step / the amount of Y salt in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of Y salt was 0.85 / 0.15.

≪実施例2≫
Pr塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるPr塩量/添加工程におけるPr塩量)は0.75/0.25であった。また、Y塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるY塩量/添加工程におけるY塩量)は0.75/0.25であった。
<< Example 2 >>
The addition ratio (Pr salt amount in the co-precipitation step / Pr salt amount in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Pr salt was 0.75 / 0.25. Further, the addition ratio (the amount of Y salt in the co-precipitation step / the amount of Y salt in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of Y salt was 0.75 / 0.25.

上記以外は実施例1と同様に触媒材1としてのZrYPrOxを調製した。 Except for the above, ZrYPrOx as the catalyst material 1 was prepared in the same manner as in Example 1.

≪実施例3≫
Pr塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるPr塩量/添加工程におけるPr塩量)は0.5/0.5であった。また、Y塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるY塩量/添加工程におけるY塩量)は0.5/0.5であった。
<< Example 3 >>
The addition ratio (Pr salt amount in the co-precipitation step / Pr salt amount in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Pr salt was 0.5 / 0.5. Further, the addition ratio (the amount of Y salt in the co-precipitation step / the amount of Y salt in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of Y salt was 0.5 / 0.5.

上記以外は実施例1と同様に触媒材1としてのZrYPrOxを調製した。 Except for the above, ZrYPrOx as the catalyst material 1 was prepared in the same manner as in Example 1.

≪実施例4≫
Zr系酸化物材11としてのZrNdPrOxに、Pr系複合酸化物材12としてのPrNdOxをドープさせた、触媒材1としてのZrNdPrOx(組成;70モル%ZrO-8モル%Nd-22モル%Pr)を調製した。
<< Example 4 >>
ZrNdPrOx as the Zr-based oxide material 11 is doped with PrNdOx as the Pr-based composite oxide material 12, and ZrNdPrOx as the catalyst material 1 (composition; 70 mol% ZrO 2-8 mol% Nd 2 O 3-22). Mol% Pr 2 O 3 ) was prepared.

オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ネオジム6水和物、及び硝酸プラセオジウム6水和物をイオン交換水に溶かした後、この硝酸塩溶液に28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより、第1共沈物を得た。(共沈工程)。 After dissolving zirconium oxynitrate, neodymium nitrate hexahydrate, and placeodium nitrate hexahydrate in ion-exchanged water, this nitrate solution is mixed with an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water to neutralize it. , The first co-deposit was obtained. (Coprecipitation process).

この第1共沈物に、さらに硝酸プラセオジウム6水和物、及び硝酸ネオジム6水和物をイオン交換水に溶解させてなる水溶液を加えて、さらに28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより第2共沈物を得た。この共沈物を遠心分離し、上澄み液を除去する脱水操作と、イオン交換水を加えて撹拌する水洗操作とを交互に3回程度数繰り返し、最終的にゲル状の第2共沈物を得た(添加工程)。 To this first co-precipitate, an aqueous solution obtained by dissolving placeodium nitrate hexahydrate and neodymium nitrate hexahydrate in ion-exchanged water is further added, and an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water is further mixed. The second co-precipitate was obtained by neutralizing. The dehydration operation of centrifuging the coprecipitate to remove the supernatant liquid and the washing operation of adding ion-exchanged water and stirring the coprecipitate are alternately repeated about 3 times, and finally the gel-like second coprecipitate is formed. Obtained (addition step).

そして、このゲル状の第2共沈物を空気中において150℃の温度で一昼夜乾燥させた後(乾燥工程)、ボールミルにより粉砕し(粉砕工程)、空気中において500℃の温度に2時間保持する焼成を行うことにより、触媒材1としてのZrNdPrOx粉末を得た(焼成工程)。 Then, this gel-like second co-precipitate is dried in air at a temperature of 150 ° C. for a whole day and night (drying step), crushed by a ball mill (crushing step), and held at a temperature of 500 ° C. in air for 2 hours. The ZrNdPrOx powder as the catalyst material 1 was obtained by performing the firing (firing step).

なお、各工程で添加したZr塩、Pr塩、Nd塩の添加比率は、表1に示すとおりである。すなわち、Zr塩は共沈工程でのみ添加した。Pr塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるPr塩量/添加工程におけるPr塩量)は0.5/0.5であった。また、Nd塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるNd塩量/添加工程におけるNd塩量)は0.5/0.5であった。 The addition ratios of the Zr salt, Pr salt, and Nd salt added in each step are as shown in Table 1. That is, the Zr salt was added only in the co-precipitation step. The addition ratio (Pr salt amount in the co-precipitation step / Pr salt amount in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Pr salt was 0.5 / 0.5. Further, the addition ratio (the amount of Nd salt in the co-precipitation step / the amount of Nd salt in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Nd salt was 0.5 / 0.5.

≪比較例1≫
添加工程を設けず、Zr塩、Pr塩、Y塩の全てを共沈工程で加えた以外は、実施例1と同様に触媒材としてのZrYPrOx粉末を得た。
<< Comparative Example 1 >>
ZrYPrOx powder as a catalyst material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition step was not provided and all of the Zr salt, Pr salt, and Y salt were added in the co-precipitation step.

≪比較例2≫
Y塩を全て共沈工程で加えた。そして、添加工程では、硝酸プラセオジウム6水和物の水溶液を加えた。なお、Pr塩の共沈工程及び添加工程における添加比率(共沈工程におけるPr塩量/添加工程におけるPr塩量)は0.5/0.5であった。
<< Comparative Example 2 >>
All Y salts were added in the co-precipitation step. Then, in the addition step, an aqueous solution of praseodymium nitrate hexahydrate was added. The addition ratio (Pr salt amount in the co-precipitation step / Pr salt amount in the addition step) in the co-precipitation step and the addition step of the Pr salt was 0.5 / 0.5.

上記以外は、実施例1と同様に触媒材としてのZrYPrOx粉末を得た。 Except for the above, ZrYPrOx powder as a catalyst material was obtained in the same manner as in Example 1.

≪比較例3≫
添加工程を設けず、Zr塩、Pr塩、Nd塩の全てを共沈工程で加えた以外は、実施例4と同様に触媒材としてのZrNdPrOx粉末を得た。
<< Comparative Example 3 >>
ZrNdPrOx powder as a catalyst material was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition step was not provided and all of the Zr salt, Pr salt, and Nd salt were added in the co-precipitation step.

≪比較例4≫
オキシ硝酸ジルコニウム、及び硝酸ネオジム6水和物をイオン交換水に溶かした後、この硝酸塩溶液に28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより、共沈物を得た。この共沈物を遠心分離し、上澄み液を除去する脱水操作と、イオン交換水を加えて撹拌する水洗操作とを交互に3回程度数繰り返し、最終的にゲル状の共沈生成物を得た(共沈工程)。この共沈生成物を空気中において150℃の温度で一昼夜乾燥させた後(乾燥工程)、空気中において500℃の温度に2時間保持する焼成を行うことにより、ZrNdOx粉末(90モル%ZrO-10モル%Nd)を得た(焼成工程)。
<< Comparative Example 4 >>
After dissolving zirconium oxynitrate and neodymium nitrate hexahydrate in ion-exchanged water, a co-precipitate was obtained by mixing this nitrate solution with an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water to neutralize it. .. The dehydration operation of centrifuging the coprecipitate to remove the supernatant liquid and the water washing operation of adding ion-exchanged water and stirring are alternately repeated about 3 times to finally obtain a gel-like coprecipitated product. (Coprecipitation process). The co-precipitation product is dried in air at a temperature of 150 ° C. for 24 hours (drying step) and then calcined in air at a temperature of 500 ° C. for 2 hours to obtain ZrNdOx powder (90 mol% ZrO 2 ). -10 mol% Nd 2 O 3 ) was obtained (calcination step).

その後、ZrNdOx粉末に対し、硝酸プラセオジウム6水和物をイオン交換水に溶解させてなる水溶液を用いて、蒸発乾固法によりPrを担持した。なお、ZrNdOx粉末に対するPrの担持量は20質量%であった。 Then, Pr 2 O 3 was supported on ZrNdOx powder by an evaporation dry-solid method using an aqueous solution obtained by dissolving placeodium nitrate hexahydrate in ion-exchanged water. The amount of Pr 2 O 3 supported on the ZrNdOx powder was 20% by mass.

<評価実験>
実施例1~4及び比較例1~4の触媒材に対し、大気雰囲気中で800℃の温度に24時間保持するエージングを施した。その後、以下の方法で各触媒特性を調べた。
<Evaluation experiment>
The catalyst materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were aged to be kept at a temperature of 800 ° C. for 24 hours in an air atmosphere. After that, the characteristics of each catalyst were investigated by the following methods.

≪評価実験1≫
評価実験1として、カーボン燃焼反応に寄与する内部酸素放出特性への影響を以下の方法で調べた。
≪Evaluation experiment 1≫
As evaluation experiment 1, the influence on the internal oxygen release characteristics contributing to the carbon combustion reaction was investigated by the following method.

すなわち、上記エージング済みの各複合酸化物粉末80mgとカーボンブラック20mg(シグマアルドリッチ製)を、メノウ乳鉢を用いて1分間混合してサンプル粉末を調製した。このサンプル粉末を円筒状の石英管に入れた。そして、石英管の長手方向の両側からシリカウールを挿入して、サンプル粉末をシリカウールで挟み込む形にした。次に、石英管にHeガスを流しながらサンプル粉末を580℃まで昇温させた。その後、同温度で、ガスをHeガスから3.5%18含有Heガス(流量;100cc/分)に切り換えた。このガスの切り換えから10分間にわたって、カーボンの酸化反応によって排出されるCO(C16,C1618O)の濃度を四重極質量分析計(キヤノンアネルバテクニクス株式会社製)を用いて測定し、カーボン酸化反応に使用された内部酸素(16O)の放出量(mmol/g)を求めた。結果を図3に示す。 That is, 80 mg of each of the aged composite oxide powders and 20 mg of carbon black (manufactured by Sigma-Aldrich) were mixed for 1 minute using an agate mortar to prepare a sample powder. This sample powder was placed in a cylindrical quartz tube. Then, silica wool was inserted from both sides in the longitudinal direction of the quartz tube, and the sample powder was sandwiched between the silica wool. Next, the temperature of the sample powder was raised to 580 ° C. while flowing He gas through the quartz tube. Then, at the same temperature, the gas was switched from He gas to 3.5% 18 O 2 containing He gas (flow rate; 100 cc / min). The concentration of CO 2 (C 16 O 2 , C 16 O 18 O) emitted by the carbon oxidation reaction was measured using a quadrupole mass analyzer (manufactured by Canon Anerva Technics Co., Ltd.) for 10 minutes after this gas switching. The amount of internal oxygen ( 16 O) released (mmol / g) used in the carbon oxidation reaction was determined. The results are shown in FIG.

実施例1~3及び比較例1,2の触媒材は、希土類元素REとしてYを含有するものである。図3中C1で示す比較例1の触媒材は、添加工程を設けず、全ての塩を共沈工程で加えたものであり、比較例2(C2)の触媒材は、添加工程でY塩を添加せずPr塩のみを添加したものである。比較例1の触媒材に対し、比較例2の触媒材では、内部酸素の放出量は低下しており、触媒材のカーボン燃焼性能に寄与する内部酸素放出能が低下していることが判る。これに対し、実施例1~3の触媒材は、共沈工程と添加工程の両方でPr塩及びY塩を添加したものである。実施例1~3の触媒材では、比較例1の触媒材に比べて、内部酸素の放出量は増加しており、内部酸素放出能が向上していることが判る。また、実施例1~3の触媒材の内部酸素の放出量を比較すると、添加工程で添加するPr塩及びY塩の添加量が増加するにつれて、内部酸素の放出量も徐々に増加しており、内部酸素放出能が向上していることが判る。 The catalyst materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 contain Y as a rare earth element RE. In FIG. 3, the catalyst material of Comparative Example 1 shown by C1 is obtained by adding all the salts in the co-precipitation step without providing the addition step, and the catalyst material of Comparative Example 2 (C2) is the Y salt in the addition step. Is not added and only the Pr salt is added. It can be seen that the amount of internal oxygen released in the catalyst material of Comparative Example 2 is lower than that of the catalyst material of Comparative Example 1, and the internal oxygen release capacity that contributes to the carbon combustion performance of the catalyst material is reduced. On the other hand, the catalyst materials of Examples 1 to 3 were prepared by adding Pr salt and Y salt in both the co-precipitation step and the addition step. It can be seen that in the catalyst materials of Examples 1 to 3, the amount of internal oxygen released is increased and the internal oxygen release capacity is improved as compared with the catalyst material of Comparative Example 1. Further, when the amount of internal oxygen released from the catalyst materials of Examples 1 to 3 is compared, the amount of internal oxygen released gradually increases as the amount of Pr salt and Y salt added in the addition step increases. It can be seen that the internal oxygen release capacity is improved.

実施例4及び比較例3の触媒材は、希土類元素REとしてNdを含有するものである。この場合も比較例3の触媒材に比べて、実施例4の触媒材では、内部酸素の放出量が増加しており、内部酸素放出能が向上していることが判る。 The catalyst materials of Example 4 and Comparative Example 3 contain Nd as a rare earth element RE. In this case as well, it can be seen that the amount of internal oxygen released is increased in the catalyst material of Example 4 as compared with the catalyst material of Comparative Example 3, and the internal oxygen release capacity is improved.

なお、比較例1,実施例1,2,3の触媒材の内部酸素の放出量は、図3からそれぞれ24.6mmol/g、25.4mmol/g、25.45mmol/g、26.1mmol/gであるから、比較例1の触媒材に対して実施例1,2,3の触媒材では、その内部酸素の放出量は、それぞれ1.03倍、1.035倍、1.06倍に増加していると言える。 The amounts of internal oxygen released from the catalyst materials of Comparative Examples 1, 1 and 2 and 3 are 24.6 mmol / g, 25.4 mmol / g, 25.45 mmol / g and 26.1 mmol / g, respectively, from FIG. Since it is g, the amount of internal oxygen released in the catalyst materials of Examples 1, 2 and 3 is 1.03 times, 1.035 times, and 1.06 times, respectively, as compared with the catalyst material of Comparative Example 1. It can be said that it is increasing.

また、比較例3,実施例4の触媒材の内部酸素の放出量は、図3からそれぞれ23.25mmol/g、24.6mmol/gであるから、比較例3の触媒材に対して実施例4の触媒材では、その内部酸素の放出量は、1.06倍に増加していると言える。 Further, since the amounts of internal oxygen released from the catalyst materials of Comparative Examples 3 and 4 are 23.25 mmol / g and 24.6 mmol / g, respectively, from FIG. 3, the catalyst material of Comparative Example 3 is compared with the catalyst material of Example 3. It can be said that the amount of internal oxygen released from the catalyst material of No. 4 is increased 1.06 times.

そうすると、添加工程を設けず全ての塩を共沈工程で加えた比較例1,3の触媒材に比べ、添加工程を設けてPr塩及びRE塩を部分的に添加工程で添加した実施例1~4の触媒材では、内部酸素の放出量は1.03倍~1.06倍に増加したと言える。 Then, as compared with the catalyst materials of Comparative Examples 1 and 3 in which all the salts were added in the co-precipitation step without providing the addition step, Example 1 in which the Pr salt and the RE salt were partially added in the addition step by providing the addition step. It can be said that the amount of internal oxygen released increased 1.03 to 1.06 times with the catalyst materials of to 4.

≪評価実験2≫
評価実験2として、上記エージング済みの各複合酸化物粉末についてX線回折測定(XRD)を実施した。蛍石型構造に由来する(220)反射ピーク位置から、ZrREPrOxの形成、及びPrREOxの形成、すなわちPrOxに対するRE(RE=Y、Nd)の固溶の有無について考察した。結果を図4(RE=Y)及び図5(RE=Nd)に示す。
≪Evaluation experiment 2≫
As evaluation experiment 2, X-ray diffraction measurement (XRD) was carried out for each of the aged composite oxide powders. From the (220) reflection peak position derived from the fluorite-type structure, the formation of ZrREPrOx and the formation of PrREOx, that is, the presence or absence of solid solution of RE (RE = Y, Nd) to PrOx were considered. The results are shown in FIG. 4 (RE = Y) and FIG. 5 (RE = Nd).

なお、Pr11(220)反射ピークは、2θ=47度(図4,図5中一点鎖線で示す。)に現れることが判っている。そして、PrOxに対してREが固溶して複合酸化物であるPrREOxが形成されている場合には、2θ=47度のピークは右側にシフトすることが判っている。 It is known that the Pr 6 O 11 (220) reflection peak appears at 2θ = 47 degrees (indicated by the alternate long and short dash line in FIGS. 4 and 5). It is known that when RE is dissolved in PrOx to form PrREOx, which is a composite oxide, the peak at 2θ = 47 degrees shifts to the right.

図4に示すように、添加工程を設けず、全ての塩を共沈工程で加えた比較例1(C1)の触媒材では、2θ=48.9度にZrYPrOx由来のピーク(図4中破線で示す。)が現れている。そして、2θ=47度にはPr11由来のピークは現れていない。 As shown in FIG. 4, in the catalyst material of Comparative Example 1 (C1) in which the addition step was not provided and all the salts were added in the co-precipitation step, the peak derived from ZrYPrOx at 2θ = 48.9 degrees (dashed line in FIG. 4). Indicated by.) Appears. And the peak derived from Pr 6 O 11 does not appear at 2θ = 47 degrees.

これに対し、添加工程を設け、添加工程でPr塩のみ添加した比較例2(C2)の触媒材では、ZrYPrOx由来のピークが右側にシフトするとともに、2θ=47.6度及び2θ=47度にピークが現れている。 On the other hand, in the catalyst material of Comparative Example 2 (C2) in which the addition step was provided and only the Pr salt was added in the addition step, the peak derived from ZrYPrOx was shifted to the right, and 2θ = 47.6 degrees and 2θ = 47 degrees. A peak appears in.

ZrYPrOx由来のピークが右側にシフトしたことは、比較例2(C2)の触媒材において、ZrYPrOx中のPrの含有量が減少したことを示していると考えられる。そして、2θ=47.6度及び2θ=47度にピークが現れたことは、添加工程で添加したPrが、その一部は複合酸化物であるPrYOx(2θ=47.6度)を形成するとともに、他の一部はPrOx(2θ=47度)を形成して、ZrYPrOx中にドープされていることを示していると考えられる。 The shift of the peak derived from ZrYPrOx to the right side is considered to indicate that the content of Pr in ZrYPrOx was reduced in the catalyst material of Comparative Example 2 (C2). The fact that peaks appeared at 2θ = 47.6 degrees and 2θ = 47 degrees means that Pr added in the addition step forms PrYOx (2θ = 47.6 degrees), which is a part of the composite oxide. At the same time, it is considered that the other part forms PrOx (2θ = 47 degrees), indicating that it is doped in ZrYPrOx.

そして、実施例1~3(E1~E3)の触媒材では、ZrYPrOx由来のピークは、比較例1(C1)の触媒材に比べてそれぞれ右側にシフトすることが判った。そして、比較例2(C2)の触媒材で観測された2θ=47.6度近傍のピークは観測される一方、2θ=47度のピークは消失した。このことは、実施例1~3(E1~E3)の触媒材では、添加工程で添加されたPr及びYは、複合酸化物であるPrYOxを形成してZrYPrOx中にドープされており、PrOxは形成されていないことを示している。 Then, it was found that in the catalyst materials of Examples 1 to 3 (E1 to E3), the peaks derived from ZrYPrOx shift to the right side as compared with the catalyst materials of Comparative Example 1 (C1). Then, the peak near 2θ = 47.6 degrees observed with the catalyst material of Comparative Example 2 (C2) was observed, while the peak at 2θ = 47 degrees disappeared. This means that in the catalyst materials of Examples 1 to 3 (E1 to E3), Pr and Y added in the addition step form PrYOx which is a composite oxide and are doped in ZrYPrOx, and PrOx is It shows that it is not formed.

また、図5に示すように、RE=Ndの触媒材においても、比較例3(C3)の触媒材では、2θ=48.6度にZrNdPrOx由来のピーク(図5中破線で示す。)が現れ、2θ=47度にはピークは現れていないことが判る。そして、実施例4(E4)の触媒材では、ZrNdPrOx由来のピークは右側にシフトするとともに、2θ=47.2度近傍にピークが現れ、2θ=47度のピークは観測されなかった。ZrNdPrOx由来のピークが右側にシフトしたことは、ZrNdPrOx中のNd,Prの含有量が減少していることを示している。そして、2θ=47.2度にピークが現れ、2θ=47度のピークが観測されなかったことは、添加工程で添加したPrとNdは、複合酸化物であるPrNdOxを形成してZrNdPrOx中にドープされており、PrOxは形成されていないことを示していると考えられる。 Further, as shown in FIG. 5, even in the catalyst material of RE = Nd, in the catalyst material of Comparative Example 3 (C3), a peak derived from ZrNdPrOx (indicated by a broken line in FIG. 5) is found at 2θ = 48.6 degrees. It appears, and it can be seen that no peak appears at 2θ = 47 degrees. In the catalyst material of Example 4 (E4), the peak derived from ZrNdPrOx was shifted to the right, a peak appeared in the vicinity of 2θ = 47.2 degrees, and a peak of 2θ = 47 degrees was not observed. The shift of the peak derived from ZrNdPrOx to the right indicates that the content of Nd and Pr in ZrNdPrOx is decreasing. The fact that a peak appeared at 2θ = 47.2 degrees and no peak at 2θ = 47 degrees was observed means that Pr and Nd added in the addition step formed PrNdOx, which is a composite oxide, in ZrNdPrOx. It is doped and is considered to indicate that PrOx is not formed.

≪評価実験3≫
評価実験3として、真空中での酸素放出特性の低温化効果を以下の方法により調べた。
≪Evaluation experiment 3≫
As evaluation experiment 3, the effect of lowering the temperature of oxygen release characteristics in vacuum was investigated by the following method.

すなわち、上記エージング済みの各複合酸化物粉末を25トンの加圧力で圧粉し、その後に粉砕し、整粒した各サンプルを100mg秤量して石英管に挿入した。サンプルを石英管の長手方向の両側からシリカウールで挟み込む形にした。前処理として、10%O含有Heガス(流量;100cc/分)を流しながら650℃まで10℃/分で昇温し、サンプルの酸化処理を実施した。その後に同ガス雰囲気中にて90℃まで降温し、30分間保持した。そして、石英管内を真空排気雰囲気に切り替え、90℃から650℃まで10℃/分で昇温した。昇温中に粉末から脱離したOの量、すなわちO放出量(mmol/s・g)を質量分析計(キヤノンアネルバテクニクス株式会社製)にて測定した。そうして、真空中での酸素放出特性を調べた。結果を図6及び図7に示す。なお、より低温側でより多くの酸素を放出する触媒材ほど、酸素放出特性は優れているということができる。 That is, each of the aged composite oxide powders was compacted with a pressure of 25 tons, then pulverized, and 100 mg of each sized sample was weighed and inserted into a quartz tube. The sample was sandwiched between silica wool from both sides in the longitudinal direction of the quartz tube. As a pretreatment, the temperature was raised to 650 ° C. at 10 ° C./min while flowing a He gas containing 10% O 2 (flow rate; 100 cc / min), and the sample was oxidized. After that, the temperature was lowered to 90 ° C. in the same gas atmosphere, and the temperature was maintained for 30 minutes. Then, the inside of the quartz tube was switched to a vacuum exhaust atmosphere, and the temperature was raised from 90 ° C. to 650 ° C. at 10 ° C./min. The amount of O 2 desorbed from the powder during the temperature rise, that is, the amount of O 2 released (mmol / s · g) was measured with a mass spectrometer (manufactured by Canon Anerva Technics Co., Ltd.). Then, the oxygen release characteristics in vacuum were investigated. The results are shown in FIGS. 6 and 7. It can be said that the catalyst material that releases more oxygen on the lower temperature side has better oxygen release characteristics.

図6に示すように、RE=Yの触媒材では、比較例1(C1)の触媒材に比べて、実施例3(E3)の触媒材の方が、低温側のO放出量が多いことが判る。 As shown in FIG. 6, in the catalyst material of RE = Y, the catalyst material of Example 3 (E3) has a larger amount of O2 emission on the low temperature side than the catalyst material of Comparative Example 1 (C1). It turns out.

図7に示すように、RE=Ndの触媒材では、比較例3(C3)の触媒材に比べて、実施例4(E4)の触媒材の方が、低温側のO放出量が多いことが判る。また、ZrNdOxにPrを担持させた比較例4(C4)の触媒材では、比較例3(C3)及び実施例4(E4)の触媒材と酸素放出特性は大きく異なり、高温側のO放出量が多いことが判る。 As shown in FIG. 7, in the catalyst material of RE = Nd, the catalyst material of Example 4 (E4) has a larger amount of O2 emission on the low temperature side than the catalyst material of Comparative Example 3 (C3). It turns out. Further, in the catalyst material of Comparative Example 4 (C4) in which Pr 2 O 3 is supported on ZrNdOx, the oxygen release characteristics are significantly different from those of the catalyst materials of Comparative Example 3 (C3) and Example 4 (E4), and the oxygen release characteristics are significantly different on the high temperature side. It can be seen that the amount of O 2 released is large.

≪評価実験4≫
評価実験4として、Zr系酸化物において特徴的な酸素交換反応特性への影響を以下の方法により調べた。
≪Evaluation experiment 4≫
As evaluation experiment 4, the influence on the oxygen exchange reaction characteristics characteristic of Zr-based oxides was investigated by the following method.

すなわち、上記エージング済みの各複合酸化物粉末を25トンの加圧力で圧粉し、その後に粉砕し、整粒した各サンプルを100mg秤量して石英管に挿入した。サンプルを石英管の長手方向の両側からシリカウールで挟み込む形にした。石英管にHeガスを流しながらサンプルを580℃まで昇温させた後、同温度でHeガスから3.5%18含有Heガス(流量;100cc/分)に切り換えた。この切り換えから10分間にわたって、サンプルが有する16O及びガス中の18Oによって生成する各種のO種(161618O,18)の濃度を四重極質量分析計によって測定し、16及び1618Oの放出量に基づいて、酸素交換反応によってサンプル内部から放出された格子酸素(16O)の放出量(mmol/g)を求めた。結果を図8に示す。 That is, each of the aged composite oxide powders was compacted with a pressure of 25 tons, then pulverized, and 100 mg of each sized sample was weighed and inserted into a quartz tube. The sample was sandwiched between silica wool from both sides in the longitudinal direction of the quartz tube. After raising the temperature of the sample to 580 ° C. while flowing He gas through the quartz tube, the He gas was switched from He gas to 3.5% 18 O 2 containing He gas (flow rate; 100 cc / min) at the same temperature. Over 10 minutes from this switch, the concentrations of various O 2 types ( 16 O 2 , 16 O 18 O, 18 O 2 ) produced by the 16 O in the sample and 18 O in the gas are measured by a quadrupole mass analyzer. Based on the amount of 16 O 2 and 16 O 18 O released, the amount of lattice oxygen ( 16 O) released from the inside of the sample by the oxygen exchange reaction (mmol / g) was determined. The results are shown in FIG.

RE=Yの触媒材では、比較例1(C1)の触媒材に比べて、実施例3(E3)の触媒材の方が、格子酸素(16O)の放出量が低下していることが判る。 In the catalyst material of RE = Y, the amount of lattice oxygen ( 16 O) released in the catalyst material of Example 3 (E3) was lower than that of the catalyst material of Comparative Example 1 (C1). I understand.

RE=Ndの触媒材においても、比較例3(C3)の触媒材に比べて、実施例4(E4)の触媒材の方が、格子酸素(16O)の放出量が低下していることが判る。 Even in the catalyst material of RE = Nd, the amount of lattice oxygen ( 16 O) released in the catalyst material of Example 4 (E4) is lower than that of the catalyst material of Comparative Example 3 (C3). I understand.

これらの結果は、比較例1,3の触媒材に比べて、実施例3,4の触媒材では、共沈工程で加えたPr塩及びRE塩の割合が少ないことが関係していると考えられる。 These results are considered to be related to the fact that the proportions of Pr salt and RE salt added in the co-precipitation step are smaller in the catalyst materials of Examples 3 and 4 than in the catalyst materials of Comparative Examples 1 and 3. Be done.

このように、実施例3,4の触媒材では、Pr系複合酸化物材の高い酸素放出特性により、カーボンと接触して酸素が放出され得る。そうすると、Pr系複合酸化物材から酸素が引き抜かれることにより酸素空孔が形成され得る。そうして、形成された酸素空孔を介してZr系酸化物材の酸素交換反応が促進されると考えられる。 As described above, in the catalyst materials of Examples 3 and 4, oxygen can be released in contact with carbon due to the high oxygen release characteristics of the Pr-based composite oxide material. Then, oxygen vacancies can be formed by extracting oxygen from the Pr-based composite oxide material. It is considered that the oxygen exchange reaction of the Zr-based oxide material is promoted through the formed oxygen vacancies.

本発明は、パティキュレート燃焼性能の高いパティキュレート浄化用触媒材をもたらすので、極めて有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful because it provides a catalyst material for purifying particulates having high particulate combustion performance.

1 パティキュレート浄化用触媒材
11 Zr系酸化物材
12 Pr系複合酸化物材
S1 共沈工程
S2 添加工程
S3 乾燥工程
S4 粉砕工程
S5 焼成工程
1 Catalytic material for purification of particulate 11 Zr-based oxide material 12 Pr-based composite oxide material S1 Co-precipitation step S2 Addition step S3 Drying step S4 Crushing step S5 Firing step

Claims (4)

Prを含有し、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュレートを浄化するためのパティキュレート浄化用触媒材であって
と、前記Prの一部とを含有するZr系複合酸化物材と、
前記Prの残部と、1種以上のPr以外の希土類元素とを含むPr系複合酸化物材とを備え
X線回折測定を行ったときに、蛍石型構造に由来する(220)反射ピークとして、前記Zr系複合酸化物材由来のピークと、前記Pr系複合酸化物材由来のピークがそれぞれ別のピークとして観測されるとともに、Pr 11 の(220)反射ピークが観測されない状態で、前記Pr系複合酸化物材は前記Zr系複合酸化物材に含有されている
ことを特徴とするパティキュレート浄化用触媒材。
A catalyst material for purifying a particulate that contains Pr and is used to purify the particulate contained in the exhaust gas of an internal combustion engine .
A Zr-based composite oxide material containing Z r and a part of the Pr ,
A Pr-based composite oxide material containing the remainder of Pr and one or more rare earth elements other than Pr is provided .
When the X-ray diffraction measurement is performed, the peak derived from the Zr-based composite oxide material and the peak derived from the Pr-based composite oxide material are different as the (220) reflection peak derived from the fluorite-type structure. The Pr-based composite oxide material is contained in the Zr-based composite oxide material in a state where the (220) reflection peak of Pr 6O 11 is not observed while being observed as a peak .
A catalyst material for purifying particulates, which is characterized by this.
請求項1において、
前記希土類元素は、Nd及び/又はYである
ことを特徴とするパティキュレート浄化用触媒材。
In claim 1 ,
The rare earth element is a catalyst material for purifying particulates, which is Nd and / or Y.
請求項1又は請求項2において、
前記Zr系複合酸化物材は、さらにNd及び/又はYを含む
ことを特徴とするパティキュレート浄化用触媒材。
In claim 1 or 2 ,
The Zr-based composite oxide material further contains Nd and / or Y.
A catalyst material for purifying particulates, which is characterized by this.
請求項1乃至請求項のいずれか一に記載のパティキュレート浄化用触媒材を製造する方法であって、
少なくとも、Zr塩とPr塩とを共沈させて第1共沈物を得る共沈工程と、
前記第1共沈物に対し、Pr塩と希土類元素を含有する塩とを加えて共沈させることにより第2共沈物を得る添加工程と、
前記第2共沈物を乾燥させる乾燥工程と、
乾燥させた前記第2共沈物を焼成させる焼成工程とを備えた
ことを特徴とするパティキュレート浄化用触媒材の製造方法。
The method for producing a catalytic purification catalyst material according to any one of claims 1 to 3 .
At least, a co-precipitation step of co-precipitating a Zr salt and a Pr salt to obtain a first co-precipitate,
An addition step of obtaining a second co-precipitate by adding a Pr salt and a salt containing a rare earth element to the first co-precipitate and co-precipitating the first co-precipitate.
The drying step of drying the second coprecipitate and
A method for producing a catalytic material for purifying a particulate, which comprises a firing step of firing the dried second coprecipitate.
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