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JP3341973B2 - Oxide solid solution particles and method for producing the same - Google Patents
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JP3341973B2 - Oxide solid solution particles and method for producing the same - Google Patents

Oxide solid solution particles and method for producing the same

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JP3341973B2
JP3341973B2 JP31484096A JP31484096A JP3341973B2 JP 3341973 B2 JP3341973 B2 JP 3341973B2 JP 31484096 A JP31484096 A JP 31484096A JP 31484096 A JP31484096 A JP 31484096A JP 3341973 B2 JP3341973 B2 JP 3341973B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は酸化物固溶体粒子及
びその製造方法に関する。本発明の酸化物固溶体として
は、例えばセリウム酸化物(以下セリアという)とジル
コニウム酸化物(以下ジルコニアという)の固溶体が例
示され、この場合はセリアによる酸素の吸蔵・排出能
(酸素ストアレージ能)が一層向上するので、排ガス浄
化用触媒の助触媒として有用である。また本発明の酸化
物固溶体は、これ以外にもディーゼルパティキュレート
酸化触媒、固体電解質、電極材料、セラミックス分散強
化粒子、紫外線遮蔽用材料などに用いることができる。
The present invention relates to an oxide solid solution particle and a method for producing the same. As the oxide solid solution of the present invention, for example, a solid solution of cerium oxide (hereinafter, referred to as ceria) and zirconium oxide (hereinafter, referred to as zirconia) is exemplified, and in this case, the ability of ceria to store and discharge oxygen (oxygen storage ability). Is further improved, so that it is useful as a promoter of an exhaust gas purifying catalyst. Further, the oxide solid solution of the present invention can also be used as a diesel particulate oxidation catalyst, a solid electrolyte, an electrode material, ceramic dispersion strengthened particles, a material for shielding ultraviolet rays, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】セリアは酸素ストアレージ能(酸素吸蔵
放出能)を有するため、内燃機関からの排ガスを浄化す
る排ガス浄化用触媒の助触媒として広く用いられてい
る。また、酸素ストアレージ能を高めるためには比表面
積を大きくすることが望ましいため、セリアは粉末状態
として用いられている。
2. Description of the Related Art Since ceria has an oxygen storage capacity (oxygen storage / release capacity), ceria is widely used as a promoter of an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine. In addition, since it is desirable to increase the specific surface area in order to enhance the oxygen storage ability, ceria is used in a powder state.

【0003】しかしながら、排ガス浄化用触媒は高温で
使用され、かつ高温における浄化活性が高いことが必要
である。そのためセリアには、粉末として高比表面積を
もつようにして用いた場合においても、高温での使用時
に比表面積の低下が生じないこと、つまり耐熱性に優れ
ていることが要求されている。そこで従来より、セリア
にジルコニアやセリウムを除く希土類元素の酸化物を固
溶させることが提案されている。
However, the exhaust gas purifying catalyst needs to be used at a high temperature and have a high purifying activity at a high temperature. Therefore, even when ceria is used as a powder having a high specific surface area, it is required that the specific surface area does not decrease when used at a high temperature, that is, the heat resistance is excellent. Therefore, conventionally, it has been proposed to form a solid solution of an oxide of a rare earth element other than zirconia and cerium in ceria.

【0004】例えば特開平4−55315号公報には、
セリウムの水溶性塩とジルコニウムの水溶性塩の混合水
溶液からセリアとジルコニアとを共沈させ、それを熱処
理する酸化セリウム微粉体の製造方法が開示されてい
る。この製造方法によれば、共沈物を熱処理することに
よりセリウムとジルコニウムは酸化物となり、互いに固
溶した酸化物固溶体が生成する。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-55315 discloses
There is disclosed a method for producing cerium oxide fine powder in which ceria and zirconia are coprecipitated from a mixed aqueous solution of a water-soluble salt of cerium and a water-soluble salt of zirconium, and heat-treated therewith. According to this manufacturing method, cerium and zirconium are converted into oxides by heat-treating the coprecipitate to form oxide solid solutions in which they are dissolved.

【0005】また特開平4−284847号公報には、
含浸法又は共沈法により、ジルコニア又は希土類元素の
酸化物とセリアとが固溶した粉末を製造することが示さ
れている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-284847 discloses that
It is disclosed that an impregnation method or a coprecipitation method produces a powder in which zirconia or a rare earth element oxide and ceria are dissolved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが本発明者らの
研究によれば、上記公報に開示された方法で製造された
酸化物固溶体では、耐熱性には優れているものの酸素ス
トアレージ能が十分でないことが明らかとなった。つま
りセリウムとジルコニウムとでは析出する水溶液のpH
が異なるため、混合水溶液から共沈させる方法では共沈
物の組成が不均一となり、共沈物の段階ではほとんど固
溶は生じていない。また含浸法では、セリア粉末にジル
コニウム塩を含む水溶液を含浸させる方法と、ジルコニ
ア粉末にセリウム塩水溶液を含浸させる方法とがある
が、いずれの場合にも酸化物粉末の一次粒子が大きいた
め、粒子全体における組成が不均一となり、固溶が促進
されにくい。
However, according to the study by the present inventors, the oxide solid solution produced by the method disclosed in the above publication has excellent heat resistance but sufficient oxygen storage capacity. It became clear that it was not. In other words, for cerium and zirconium, the pH of the aqueous solution
In the method of coprecipitation from a mixed aqueous solution, the composition of the coprecipitate becomes non-uniform, and almost no solid solution occurs at the stage of coprecipitation. In addition, in the impregnation method, there are a method of impregnating the ceria powder with an aqueous solution containing a zirconium salt and a method of impregnating the zirconia powder with an aqueous solution of a cerium salt.In each case, the primary particles of the oxide powder are large, The composition as a whole becomes non-uniform, and solid solution is not easily promoted.

【0007】そのため両法とも熱処理により固溶を起こ
させており、共沈法では500〜900℃、含浸法では
700〜1200℃の温度で熱処理しているが、固溶は
十分ではない。また両法とも粉末を熱処理することによ
り粒子間にネックが形成され、このネックにより固溶が
促進されるが、それに伴い粒成長や焼結が促進されるた
め粉末の比表面積が低下し、結晶子の粒子径も増大す
る。また、いったん大きく粒成長した固溶体粒子は、容
易に粉砕することは困難である。
Therefore, in both methods, a solid solution is caused by heat treatment, and the co-precipitation method is performed at a temperature of 500 to 900 ° C. and the impregnation method is performed at a temperature of 700 to 1200 ° C., but the solid solution is not sufficient. In both methods, a heat treatment of the powder forms a neck between the particles, and the neck promotes solid solution.Accordingly, grain growth and sintering are promoted, so that the specific surface area of the powder decreases, The particle size of the particles also increases. In addition, once solid solution particles have grown, it is difficult to pulverize them easily.

【0008】例えば特開平4−55315号公報に開示
された製造方法で得られる固溶体の固溶度は、高々40
%程度である。また特開平4−284847号公報の方
法では、20%以下の固溶度しか得られない。このよう
に固溶度が低い従来のセリア−ジルコニア系の酸化物固
溶体においては、セリアによる酸素ストアレージ容量
(以下OSCという)は高々100〜150μmolO
2 /g程度と小さく、また500℃以上の高温でないと
酸素の吸蔵・放出能が十分発現せず、酸素ストアレージ
能が低いという問題がある。
For example, the solid solution obtained by the production method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-55315 has a solid solubility of at most 40.
%. Further, according to the method disclosed in JP-A-4-284847, only a solid solubility of 20% or less can be obtained. In such a conventional ceria-zirconia-based oxide solid solution having a low solid solubility, the oxygen storage capacity (hereinafter referred to as OSC) due to ceria is 100 to 150 μmol O at most.
Unless the temperature is as low as about 2 / g and the temperature is not higher than 500 ° C., there is a problem that oxygen storage / release capability is not sufficiently exhibited and oxygen storage capability is low.

【0009】なお、1600℃程度で十分熱処理すれ
ば、セリアとジルコニアの固溶体の固溶度はほぼ100
%となることが知られている。しかしこの場合は、OS
Cは高いものの結晶子の平均粒径が1000nm以上に
もなり、比表面積が小さくなるため過渡的な酸素吸蔵・
放出速度が小さな比表面積に律速されてしまい、助触媒
としての実用性がない。
If the heat treatment is sufficiently performed at about 1600 ° C., the solid solubility of the solid solution of ceria and zirconia becomes almost 100%.
% Is known. However, in this case, the OS
Although C is high, the average particle size of the crystallites becomes 1000 nm or more and the specific surface area becomes small, so that the
The release rate is limited by a small specific surface area, and is not practical as a cocatalyst.

【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、固溶度を高くすることで酸素ストアレージ
能など固溶体としての性能を高めるとともに、結晶子の
平均径が小さく大きな比表面積を有する酸化物固溶体粒
子と、その固溶体粒子を容易にかつ確実に製造できる製
造方法を提供することを目的とする。
[0010] The present invention has been made in view of such circumstances, and by increasing the solid solubility, the performance as a solid solution such as oxygen storage capacity is improved, and the average diameter of crystallites is small and the specific surface area is large. It is an object of the present invention to provide an oxide solid solution particle having: and a production method capable of easily and surely producing the solid solution particle.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の本発明の酸化物固溶体粒子の特徴は、セリウ
ム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸化物固溶体
を含む粒子であって、粒子中のセリウムとジルコニウム
の比率はモル比で0.25≦Zr/(Ce+Zr)≦
0.75の範囲にあり、粒子中のセリウム酸化物に対す
るジルコニウム酸化物の固溶度が70%以上であって、
粒子中の結晶子の平均径が100nm以下であり、かつ
粒子の比表面積が20m 2 /g以上であることにある。
Means for Solving the Problems The characteristics of the oxide solid solution particles of the present invention of claim 1, wherein solving the above-cerium
Oxide solid solution in which zirconium oxide forms a solid solution with oxide
Containing cerium and zirconium in the particles
Is a molar ratio of 0.25 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦
0.75 for cerium oxide in the particles
The solid solubility of the zirconium oxide is 70% or more;
The average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less, and
The specific surface area of the particles is at least 20 m 2 / g .

【0012】この酸化物固溶体粒子は、請求項2にいう
ように粒子が集合して粉末を形成したもの(粉末)とし
て利用することが望ましい。この酸化物固溶体粒子は、
固溶度が90%以上であることが望ましい。
The oxide solid solution particles are desirably used as particles (powder) in which the particles are aggregated to form a powder. These oxide solid solution particles are
It is desirable that the solid solubility is 90% or more.

【0013】また本発明の酸化物固溶体粒子は、アルカ
リ土類元素の酸化物又はセリウム以外の希土類元素の酸
化物の一つ以上が請求項に記載のセリアとジルコニア
とが互いに固溶した酸化物固溶体にさらに固溶した酸化
物固溶体を含む粒子であって、粒子中のセリアとジルコ
ニアに対してアルカリ土類元素の酸化物又はセリウム以
外の希土類元素の酸化物の少なくとも一つ(M)がモル
比で0<M/(Ce+Zr+M)≦0.15の範囲にあ
ること、及び結晶子の平均径が10nm以下であること
が望ましい。
The oxide solid solution particles according to the present invention are characterized in that at least one of an oxide of an alkaline earth element and an oxide of a rare earth element other than cerium is dissolved in the ceria and zirconia according to claim 1 in a solid solution. Particles containing an oxide solid solution further dissolved in a solid solution, wherein at least one (M) of an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium is present with respect to ceria and zirconia in the particles. It is desirable that the molar ratio be in the range of 0 <M / (Ce + Zr + M) ≦ 0.15 and that the average diameter of crystallites be 10 nm or less.

【0014】なお、請求項1における酸化物固溶体粒子
の結晶子の平均径は12nm以下であることがより望ま
しく、比表面積は352 /g以上、さらには50m2
/g以上であることがより望ましい。また上記酸化物固
溶体粒子を製造する請求項記載の本発明の製造方法の
特徴は、4価のセリウム化合物とジルコニウム化合物が
溶解した水溶液に界面活性剤とアルカリ性物質を添加す
ることにより沈殿物を得る第1工程と、沈殿物を加熱し
て、セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸
化物固溶体を含む粒子であって、粒子中のセリウム酸化
物に対するジルコニウム酸化物の固溶度が50%以上で
あり、かつ粒子中の結晶子の平均径が100nm以下で
ある酸化物固溶体粒子を得る第2工程と、よりなること
にある。
[0014] Incidentally, it is more desirable average diameter of the crystallite of the oxide solid solution particles in claim 1 is 12 nm or less, a specific surface area of 35 m 2 / g or more, further 50 m 2
/ G or more. A feature of the production method of the present invention according to claim 7 for producing the oxide solid solution particles is that a tetravalent cerium compound and a zirconium compound are used.
Add surfactant and alkaline substance to dissolved aqueous solution
A first step of obtaining a precipitate by heating the precipitate,
The acid in which zirconium oxide is dissolved in cerium oxide
Containing cerium oxide
The solid solubility of zirconium oxide in the material is 50% or more
And the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less.
And a second step of obtaining certain oxide solid solution particles .

【0015】なお、3価のセリウムを出発原料とする場
合には、請求項8に記載されたように、第1工程におい
て3価のセリウム塩とジルコニウム塩とが溶解した水溶
液に過酸化水素と、界面活性剤及びアルカリ性物質を添
加することにより沈殿物を得るようにし、第2工程は上
記の製造方法と同様に行う。
When trivalent cerium is used as a starting material, hydrogen peroxide is added to the aqueous solution in which the trivalent cerium salt and the zirconium salt are dissolved in the first step. A precipitate is obtained by adding a surfactant and an alkaline substance, and the second step is performed in the same manner as in the above production method.

【0016】また上記した本発明の製造方法において、
請求項9に記載されたように、界面活性剤は臨界ミセル
濃度が0.1mol/リットル以下のものとすることが
望ましい。また、界面活性剤が形成するミセルの形状
は、球状など内部に狭い空間ができるものが望ましい。
さらに請求項11記載のように、水溶液を103 sec
-1以上の高せん断速度で高速撹拌しながらアルカリ性物
質を添加することが望ましい。
In the above-mentioned production method of the present invention,
As described in claim 9, the surfactant preferably has a critical micelle concentration of 0.1 mol / liter or less. The micelle formed by the surfactant preferably has a narrow space inside such as a sphere.
Further , the aqueous solution is supplied for 10 3 sec.
It is desirable to add the alkaline substance with high-speed stirring at a high shear rate of -1 or more .

【0017】[0017]

【0018】なお、請求項7〜11において製造される
酸化物固溶体粒子の結晶子の平均径は、12nm以下で
あることがより望ましく、比表面積は352 /g以
上、さらには50m2 /g以上であることがより望まし
い。
[0018] The average diameter of the crystallite of the oxide solid solution particles produced in claims 7-11, more desirably 12 nm or less, a specific surface area of 35 m 2 / g or more, further 50 m 2 / G or more.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】固溶度とは次式によって定義され
る値をいう。 固溶度(%)=100×(酸化物Aの総量に固溶した酸
化物Bの量)/酸化物Bの総量 ここで酸化物Aの総量に固溶した酸化物Bは、酸化物A
の総量に対して均一に固溶していると仮定する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The solid solubility refers to a value defined by the following equation. Solid solubility (%) = 100 × (amount of oxide B dissolved in the total amount of oxide A) / total amount of oxide B Here, oxide B dissolved in the total amount of oxide A is oxide A
Is assumed to be uniformly dissolved with respect to the total amount of

【0020】例えばセリアとジルコニアの固溶体の場合
は、セリアが酸化物Aに相当し、ジルコニアが酸化物B
に相当し、固溶度(%)は 100 ×(セリアの総量に固溶したジルコニアの量)/ジルコニアの総量 …(1) で表される。ここで、セリア・ジルコニア固溶体(固溶
度100%)のジルコニア濃度x(mol%)と格子定
数a(オングストローム)の間には式(2)の関係があ
る。
For example, in the case of a solid solution of ceria and zirconia, ceria corresponds to oxide A and zirconia corresponds to oxide B
The solid solubility (%) is represented by 100 × (the amount of zirconia dissolved in the total amount of ceria) / the total amount of zirconia (1). Here, there is a relationship represented by equation (2) between the zirconia concentration x (mol%) of the ceria-zirconia solid solution (solid solubility 100%) and the lattice constant a (angstrom).

【0021】 x=(5.423−a)/0.003 …(2) これは次のように導出された。各セリア、ジルコニアの
配合比において界面活性剤の量を増加させながら後述の
実施例1と同様の調製を行い格子定数を測定すると、そ
の格子定数の値はある一定の値に漸近する。セリア/ジ
ルコニア=5/5の組成の例を図3に示す。これを各組
成で行い、界面活性剤の多い領域で得られる格子定数
を、ジルコニア濃度に対してプロットすると図9とな
る。この値を最小二乗法によって整理したものが式
(2)である。
X = (5.423-a) /0.003 (2) This was derived as follows. When the same preparation as in Example 1 described later is performed and the lattice constant is measured while increasing the amount of the surfactant in the mixing ratio of each ceria and zirconia, the value of the lattice constant is asymptotic to a certain value. An example of a composition of ceria / zirconia = 5/5 is shown in FIG. This is performed for each composition, and the lattice constant obtained in the region with a large amount of surfactant is plotted against the zirconia concentration, as shown in FIG. Equation (2) is obtained by rearranging the values by the least square method.

【0022】図9中でジルコニア濃度0%及び100%
の時のプロットは、JCPDSカードに示されている値
である。図9の各プロットはベガード(Vegard) の法則
に従っており、式(2)は固溶度100%の際のジルコ
ニア濃度と格子定数の関係を示していることが判断でき
る。式(1)と式(2)を基に、セリア・ジルコニア固
溶体の固溶度S(%)は式(3)によって示される。
In FIG. 9, the zirconia concentrations are 0% and 100%.
The plot at the time of is the value shown on the JCPDS card. Each plot in FIG. 9 complies with Vegard's law, and it can be determined that equation (2) shows the relationship between the zirconia concentration and the lattice constant when the solid solubility is 100%. Based on the equations (1) and (2), the solid solubility S (%) of the ceria-zirconia solid solution is represented by the equation (3).

【0023】 S=100×(x/C)×〔(100−C)/(100−x)〕 …(3) ここでxは式(2)によって求められる。試料中のジル
コニア含有率Cは、セリウムとジルコニウムの配合比か
ら求められる。請求項1及び請求項4に記載の本発明の
酸化物固溶体粒子では、固溶体粒子中の酸化物の固溶度
が50%以上である。固溶度が50%未満であると所望
の特性が得られない。例えばセリアとジルコニアの固溶
体の場合は、固溶度が50%未満であると固溶体粒子の
OSCが150μmolO2 /g以下と低い。しかし固
溶度が50%以上であれば、OSCは250〜800μ
molO2 /g以上となり、酸素ストアレージ能にきわ
めて優れている。
S = 100 × (x / C) × [(100−C) / (100−x)] (3) where x is obtained by equation (2). The zirconia content C in the sample is determined from the mixing ratio of cerium and zirconium. In the oxide solid solution particles according to the first and fourth aspects of the present invention, the solid solubility of the oxide in the solid solution particles is 50% or more. If the solid solubility is less than 50%, desired characteristics cannot be obtained. For example, in the case of a solid solution of ceria and zirconia, if the solid solubility is less than 50%, the OSC of the solid solution particles is as low as 150 μmol O 2 / g or less. However, if the solid solubility is 50% or more, the OSC is 250-800 μm.
molO 2 / g or more, which is extremely excellent in oxygen storage ability.

【0024】酸化物Aに対して2種以上の酸化物B,
C,・・・が固溶した場合には、酸化物Aに対する2種
以上の酸化物B,C,・・・のいずれもの固溶度が50
%以上となる。したがって、各酸化物の固溶度は、 酸化物Bの固溶度(%)=100×(酸化物Aの総量に
固溶した酸化物Bの量)/酸化物Bの総量 酸化物Cの固溶度(%)=100×(酸化物Aの総量に
固溶した酸化物Cの量)/酸化物Cの総量 ・・・・・・ で定義され、どの酸化物(B,C,・・・)の固溶度も
50%以上とする必要がある。
With respect to the oxide A, two or more oxides B,
When C,... Form a solid solution, the solid solubility of any of the two or more oxides B, C,.
% Or more. Therefore, the solid solubility of each oxide is as follows: solid solubility (%) of oxide B = 100 × (amount of oxide B dissolved in total amount of oxide A) / total amount of oxide B Solid solubility (%) = 100 × (amount of oxide C dissolved in the total amount of oxide A) / total amount of oxide C. Which oxide (B, C,...) The solid solubility of (.) Must also be 50% or more.

【0025】また本発明の酸化物固溶体粒子では、固溶
体粒子中の結晶子の平均径が100nm以下である。こ
の結晶子の大きさは、X線回折ピークの半値幅より、次
式のシェラーの式を用いて算出される。 D=kλ/(βcosθ) ここでk:定数0.9、λ:X線波長(Å)、β:試料
の回折線幅−標準試料の回折線幅(ラジアン)、θ:回
折角(度) 結晶子の平均径が100nm以下であれば、結晶子が緻
密な充填になっておらず、結晶子間に細孔をもった固溶
体粒子となる。平均粒子径が100nmを超えると、細
孔容積及び比表面積が低下し耐熱性も低下するようにな
る。この比表面積は、1m2 /g以上、さらには20m
2 /g以上、より好ましくは50m2 /g以上であるこ
とが望ましい。
In the oxide solid solution particles of the present invention, the average diameter of crystallites in the solid solution particles is 100 nm or less. The size of the crystallite is calculated from the half-width of the X-ray diffraction peak using the following Scherrer equation. D = kλ / (βcos θ) where k: constant 0.9, λ: X-ray wavelength (Å), β: diffraction line width of sample−diffraction line width of standard sample (radian), θ: diffraction angle (degree) When the average diameter of the crystallites is 100 nm or less, the crystallites are not densely packed and are solid solution particles having pores between the crystallites. When the average particle diameter exceeds 100 nm, the pore volume and the specific surface area decrease, and the heat resistance also decreases. This specific surface area is 1 m 2 / g or more, and further 20 m 2 / g.
It is preferably at least 2 / g, more preferably at least 50 m 2 / g.

【0026】本発明の酸化物固溶体粒子では、例えばセ
リアとジルコニアの固溶体の場合は、酸化第2セリウム
の蛍石構造を保ったままセリウムの位置の一部をジルコ
ニウムが置換して固溶体となり、ジルコニアが十分固溶
している。その固溶体中では、ジルコニアの骨格が形成
される。したがって立方晶の結晶構造が安定となり、そ
の固溶体が多くの酸素を排出しても立方晶が維持され
る。その機構は明らかではないが、立方晶の場合には酸
素の移動が容易となると考えられ、他の正方晶や単斜晶
などに比べて高いOSCを示す。
In the oxide solid solution particles of the present invention, for example, in the case of a solid solution of ceria and zirconia, part of the cerium position is replaced by zirconium while maintaining the fluorite structure of cerium oxide to form a zirconia. Is sufficiently dissolved. A zirconia skeleton is formed in the solid solution. Therefore, the crystal structure of the cubic crystal becomes stable, and the cubic crystal is maintained even if the solid solution discharges a large amount of oxygen. Although the mechanism is not clear, the transfer of oxygen is considered to be easy in the case of the cubic system, and the OSC is higher than that of other tetragonal systems or monoclinic systems.

【0027】また結晶子の平均径が100nm以下と小
さいので、結晶子間の粒界が大きくなり、粒界を移動す
る酸素イオンが移動しやすくなるため、酸素の吸蔵・放
出速度が十分大きくなり、酸素ストアレージ能が一層向
上する。そして比表面積が1m2 /g以上と大きけれ
ば、酸素の吸蔵・放出は表面で行われるから、酸素の吸
蔵・放出速度が十分大きくなり、高いOSCと相まって
優れた酸素ストアレージ能を示す。
Since the average diameter of the crystallites is as small as 100 nm or less, the grain boundaries between the crystallites are large, and the oxygen ions moving through the grain boundaries are easy to move. The oxygen storage capacity is further improved. If the specific surface area is as large as 1 m 2 / g or more, since oxygen is absorbed and released at the surface, the rate of oxygen absorption and release is sufficiently high, and excellent oxygen storage capability is exhibited in combination with high OSC.

【0028】なお、セリアとジルコニアの固溶体の場合
は、セリウムとジルコニウムのモル比で、0.25≦Z
r/(Ce+Zr)≦0.75の範囲が好ましく、0.
4≦Zr/(Ce+Zr)≦0.6の範囲が特に好まし
い。ジルコニウムの含有率が25モル%以下になると、
固溶体の結晶中でジルコニウムの骨格を形成する作用が
弱まり、酸素の脱離により蛍石構造の立方晶を維持する
ことが困難となるため、酸素が脱離できなくなりOSC
が低下する。また酸素の吸蔵・放出能はセリウムの3価
と4価の価数変化によるため、ジルコニウムの含有率が
75モル%以上になると、セリウムの絶対量が不足する
ことによりOSCが低下する。
In the case of a solid solution of ceria and zirconia, the molar ratio of cerium to zirconium is 0.25 ≦ Z
The range of r / (Ce + Zr) ≦ 0.75 is preferable.
The range of 4 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦ 0.6 is particularly preferable. When the content of zirconium becomes 25 mol% or less,
The effect of forming the skeleton of zirconium in the solid solution crystal is weakened, and it becomes difficult to maintain the cubic crystal of the fluorite structure due to the elimination of oxygen.
Decrease. In addition, since the oxygen storage / release capability is due to a change in the valence of trivalent and tetravalent cerium, when the zirconium content is 75 mol% or more, the OSC is reduced due to a shortage of the absolute amount of cerium.

【0029】また本発明の酸化物固溶体粒子は、熱力学
的な安定相ではないため、酸化雰囲気での使用において
固溶度が低下する場合がある。その場合、酸化物固溶体
粒子中のセリアとジルコニアに対してアルカリ土類元素
の酸化物又はセリウム以外の希土類元素の酸化物の少な
くとも一つを添加し、酸化物固溶体粒子中の固溶体相を
安定化することができる。
Since the oxide solid solution particles of the present invention are not in a thermodynamically stable phase, their solid solubility may decrease when used in an oxidizing atmosphere. In that case, at least one of an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium is added to ceria and zirconia in the oxide solid solution particles to stabilize the solid solution phase in the oxide solid solution particles. can do.

【0030】添加するアルカリ土類元素の酸化物又はセ
リウム以外の希土類元素の酸化物は、セリア及びジルコ
ニアからなる酸化物固溶体粒子と共存し、その一部が酸
化物固溶体粒子の固溶体相に固溶すればよく、すべてが
酸化物固溶体粒子の固溶体相に固溶する必要はない。そ
の組成範囲は、セリアとジルコニアに対してアルカリ土
類元素の酸化物又はセリウム以外の希土類元素の酸化物
の少なくとも一つ(M)がモル比で0<M/(Ce+Z
r+M)≦0.15の範囲が望ましい。そして、その酸
化物固溶体粒子の結晶子の平均径は10nm以下が望ま
しく、比表面積が20m2 /g以上であることが望まし
い。50m2 /gであればさらに望ましい。
The added alkaline earth element oxide or rare earth element oxide other than cerium coexists with the oxide solid solution particles composed of ceria and zirconia, and a part of the oxide is dissolved in the solid solution phase of the oxide solid solution particles. It is not necessary that all be dissolved in the solid solution phase of the oxide solid solution particles. The composition range is such that at least one oxide (M) of an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium is 0 <M / (Ce + Z) with respect to ceria and zirconia.
(r + M) ≦ 0.15 is desirable. The average diameter of crystallites of the oxide solid solution particles is desirably 10 nm or less, and the specific surface area is desirably 20 m 2 / g or more. More preferably, it is 50 m 2 / g.

【0031】セリアとジルコニアに対するアルカリ土類
元素の酸化物又はセリウム以外の希土類元素の酸化物の
少なくとも一つの添加は、900℃以上の酸化雰囲気に
おいてセリアとジルコニアからなる固溶体相の安定度を
高める効果をもつ。製造されたままの状態の酸化物固溶
体粒子のOSCを高めるという意味では、アルカリ土類
元素の酸化物又はセリウム以外の希土類元素の酸化物の
添加はほとんど効果がない。むしろセリアとジルコニア
のみからなる固溶体粒子の方がOSCが優れている。た
だ高温の酸化雰囲気において長時間使用する場合におい
ては、セリアとジルコニアのみからなる固溶体粒子で
は、固溶体相が徐々に2相に分離し、OSCが低下する
傾向がある。そのような条件下で使用する場合、アルカ
リ土類元素又はセリウム以外の希土類元素の酸化物を添
加した固溶体粒子は、固溶体相が相対的に安定なため、
使用後のOSCがセリアとジルコニアの2元系より相対
的に優れる。
The addition of at least one oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium to ceria and zirconia improves the stability of the solid solution phase composed of ceria and zirconia in an oxidizing atmosphere at 900 ° C. or higher. With. In order to increase the OSC of the as-produced oxide solid solution particles, the addition of an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium has little effect. Rather, OSC is better for solid solution particles consisting of ceria and zirconia alone. However, when used in a high-temperature oxidizing atmosphere for a long period of time, solid solution particles composed of only ceria and zirconia tend to gradually separate into two phases and lower the OSC. When used under such conditions, solid solution particles to which an oxide of a rare earth element other than an alkaline earth element or cerium is added, because the solid solution phase is relatively stable,
The OSC after use is relatively superior to the binary system of ceria and zirconia.

【0032】したがって、セリアとジルコニアに対して
アルカリ土類元素の酸化物又はセリウム以外の希土類元
素の酸化物の少なくとも一つ(M)がモル比で0<M/
(Ce+Zr+M)≦0.15の範囲より多くなると、
OSCがかえって小さくなる。また、成分が増えコスト
的に降りとなる。また結晶子の平均径が10nmより大
きい、又は比表面積が20m2 /g未満であると、酸素
の吸放出速度が小さくなるため、急激に酸素分圧が変化
する雰囲気で用いた場合、実質的なOSCが小さくな
る。
Therefore, at least one oxide (M) of an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium has a molar ratio of 0 <M / c with respect to ceria and zirconia.
If (Ce + Zr + M) ≦ 0.15,
OSC is rather small. In addition, the number of components increases and the cost decreases. When the average diameter of crystallites is greater than 10 nm or the specific surface area is less than 20 m 2 / g, the rate of oxygen absorption and desorption decreases, and when used in an atmosphere in which the oxygen partial pressure changes rapidly, OSC becomes smaller.

【0033】なお、アルカリ土類元素の酸化物又はセリ
ウム以外の希土類元素の酸化物がセリアとジルコニアよ
りなる酸化物固溶体に固溶すると、結晶の格子定数が変
化するため、格子定数からセリアに対するジルコニアの
固溶度を判定することは困難である。ただ、生成した単
一の固溶体相がセリウム主成分の相とジルコニウム主成
分の相とに分離するか否かをX線回折ピークの形態から
判定することはできる。
When an oxide of an alkaline earth element or an oxide of a rare earth element other than cerium forms a solid solution with an oxide solid solution composed of ceria and zirconia, the lattice constant of the crystal changes. It is difficult to determine the solid solubility of. However, it can be determined from the form of the X-ray diffraction peak whether or not the generated single solid solution phase separates into a cerium-based phase and a zirconium-based phase.

【0034】上記酸化物固溶体粒子を製造する請求項
記載の本発明の製造方法では、4価のセリウム化合物と
ジルコニウム化合物が溶解した水溶液に界面活性剤とア
ルカリ性物質を添加することにより沈殿物を得る。ここ
で界面活性剤の作用は明らかではないが、以下のように
推察される。つまり、アルカリ性物質で中和したばかり
の状態では、酸化物となる元素は数nm以下の粒径の非
常に微細な水酸化物又は酸化物の状態で沈殿する。従来
はこのまま乾燥させているが、本発明では界面活性剤の
添加により界面活性剤のミセルの中に複数種の沈殿粒子
が均一に取り込まれる。そしてミセル中で中和、凝集及
び熟成が進行することによって、複数成分が均一に含ま
れ濃縮された小さな空間の中で固溶体粒子の生成が進行
する。さらに、界面活性剤の分散効果により沈殿微粒子
の分散性が向上し、偏析が小さくなって接触度合いが高
まる。これらにより固溶度が高くなるとともに、結晶子
の平均径を小さくすることができる。
[0034] Claim 7 for manufacturing the oxide solid solution particles
In the production method of the present invention described above, a tetravalent cerium compound and
Surfactant and water are added to the aqueous solution in which the zirconium compound is dissolved.
A precipitate is obtained by adding a lukaly substance . Here, the action of the surfactant is not clear, but is presumed as follows. That is, in the state just neutralized with the alkaline substance, the element which becomes an oxide precipitates in the state of a very fine hydroxide or oxide having a particle size of several nm or less. Conventionally, it is dried as it is, but in the present invention, plural kinds of precipitated particles are uniformly taken into micelles of the surfactant by adding the surfactant. Then, as neutralization, aggregation and aging progress in the micelles, generation of solid solution particles proceeds in a small space in which a plurality of components are uniformly contained and concentrated. Furthermore, the dispersing effect of the surfactant improves the dispersibility of the precipitated fine particles, reduces segregation, and increases the degree of contact. As a result, the solid solubility is increased, and the average diameter of crystallites can be reduced.

【0035】界面活性剤の添加時期は、アルカリ性物質
の先に添加してもよいし、アルカリ性物質と同時でもよ
く、またアルカリ性物質より後に添加することもでき
る。しかし界面活性剤の添加時期があまり遅くなると偏
析が生じてしまうので、アルカリ物質の添加と同時もし
くはそれより前に添加することが望ましい。水溶液とさ
れている酸化物となる元素の化合物としては、硝酸セリ
ウム(III)、硝酸セリウム(IV)アンモニウム、塩化
セリウム(III )、硫酸セリウム(III )、硫酸セリウ
ム(IV)、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコ
ニウムなどが例示される。またアルカリ性物質として
は、水溶液としてアルカリ性を示すものであれば用いる
ことができる。加熱時に容易に分離できるアンモニアが
特に望ましい。しかしアルカリ金属の水酸化物などの他
のアルカリ性物質であっても、水洗によって容易に除去
することができるので用いることができる。
The surfactant may be added before the alkaline substance, at the same time as the alkaline substance, or after the alkaline substance. However, if the surfactant is added too late, segregation will occur. Therefore, it is desirable to add the surfactant at the same time as or before the addition of the alkali substance. Compounds of the elements that become oxides in the form of aqueous solution include cerium (III) nitrate, ammonium cerium (IV) nitrate, cerium (III) chloride, cerium (III) sulfate, cerium (IV) sulfate, zirconium oxynitrate, Zirconium oxychloride and the like are exemplified. In addition, as the alkaline substance, any substance that exhibits alkalinity as an aqueous solution can be used. Ammonia, which can be easily separated on heating, is particularly desirable. However, other alkaline substances such as alkali metal hydroxides can be used because they can be easily removed by washing with water.

【0036】界面活性剤としては、陰イオン系、陽イオ
ン系及び非イオン系のいずれも用いることができるが、
その中でも形成するミセルが内部に狭い空間を形成しう
る形状、例えば球状ミセルを形成し易い界面活性剤が望
ましい。また臨界ミセル濃度(cmc)が0.1mol
/リットル以下のものが望ましい。より望ましくは、
0.01mol/リットル以下の界面活性剤が望まし
い。
As the surfactant, any of anionic, cationic and nonionic surfactants can be used.
Among them, surfactants that can form a narrow space inside the micelles to be formed, such as spherical micelles, are desirable. The critical micelle concentration (cmc) is 0.1 mol
Per liter or less is desirable. More preferably,
A surfactant of 0.01 mol / liter or less is desirable.

【0037】これらの界面活性剤を例示すると、アルキ
ルベンゼンスルホン酸、及びその塩、αオレフィンスル
ホン酸、及びその塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキ
ルエーテル硫酸エステル塩、フェニルエーテル硫酸エス
テル塩、メチルタウリン酸塩、スルホコハク酸塩、エー
テル硫酸塩、アルキル硫酸塩、エーテルスルホン酸塩、
飽和脂肪酸、及びその塩、オレイン酸等の不飽和脂肪
酸、及びその塩、その他のカルボン酸、スルホン酸、硫
酸、リン酸、フェノールの誘導体等の陰イオン性界面活
性剤、ポリオキシエチレンポリプロレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリキシエ
チレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
ポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポ
リオキシポリプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンポリオキシプロピレングリコール、多価アルコ
ール;グリコール;グリセリン;ソルビトール;マンニ
トール;ペンタエスリトール;ショ糖;など多価アルコ
ールの脂肪酸部分エステル、多価アルコール;グリコー
ル;グリセリン;ソルビトール;マンニトール;ペンタ
エスリトール;ショ糖;など多価アルコールのポリオキ
シエチレン脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレン脂
肪酸エステル、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、ポリグ
リセン脂肪酸エステル、脂肪酸ジエタノールアミド、ポ
リオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミ
ン脂肪酸部分エステル、トリアルキルアミンオキサイド
等の非イオン性界面活性剤、第一脂肪アミン塩、第二脂
肪アミン塩、第三脂肪アミン塩、テトラアルキルアンモ
ニウム塩;トリアルキルベンジルアンモニウム塩;アル
キルピロジニウム塩;2−アルキル−1−アルキル−1
−ヒドロキシエチルイミダゾリニウム塩;N,N−ジア
ルキルモルホリニウム塩;ポリエチレンポリアミン脂肪
酸アミド塩;等の第四吸アンモニウム塩、等の陽イオン
性界面活性剤、ベタイン化合物等の両イオン性界面活性
剤から選ばれる少なくとも一種である。
Examples of these surfactants include alkylbenzenesulfonic acid and salts thereof, α-olefinsulfonic acid and salts thereof, alkyl sulfate salts, alkyl ether sulfate salts, phenyl ether sulfate salts, and methyl taurate salts. , Sulfosuccinate, ether sulfate, alkyl sulfate, ether sulfonate,
Saturated fatty acids and their salts, unsaturated fatty acids such as oleic acid and its salts, other anionic surfactants such as carboxylic acid, sulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid and phenol derivatives, polyoxyethylene polyprolene alkyl Ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene polystyryl phenyl ether, polyoxyethylene polyoxy polypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyhydric alcohol; glycol; glycerin; sorbitol; Mannitol; pentaethritol; sucrose; fatty acid partial esters of polyhydric alcohols, such as polyhydric alcohol; glycol; glycerin; sorbitol; mannitol; Polyoxyethylene fatty acid partial ester of polyhydric alcohol, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylated castor oil, polyglycene fatty acid ester, fatty acid diethanolamide, polyoxyethylene alkylamine, triethanolamine fatty acid partial ester, trialkylamine Nonionic surfactants such as oxides, primary fatty amine salts, secondary fatty amine salts, tertiary fatty amine salts, tetraalkylammonium salts; trialkylbenzylammonium salts; alkylpyrodinium salts; 2-alkyl-1 -Alkyl-1
-Hydroxyethyl imidazolinium salts; N, N-dialkylmorpholinium salts; quaternary ammonium salts such as polyethylene polyamine fatty acid amide salts; cationic surfactants such as betaine compounds; zwitterionic surfactants such as betaine compounds It is at least one selected from agents.

【0038】なお、上記臨界ミセル濃度(cmc)と
は、ある界面活性剤がミセルを形成する最低の濃度のこ
とである。界面活性剤の添加量としては、製造する酸化
物固溶体粒子100重量部に対して1〜50重量部とな
る範囲が望ましい。1重量部以上とすることにより、よ
り固溶度が向上する。50重量部を超えると、界面活性
剤が効果的にミセルを形成しにくくなるおそれがある。
The critical micelle concentration (cmc) is the lowest concentration at which a certain surfactant forms micelles. The addition amount of the surfactant is desirably in the range of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the oxide solid solution particles to be produced. When the content is 1 part by weight or more, the solid solubility is further improved. If it exceeds 50 parts by weight, the surfactant may not be able to effectively form micelles.

【0039】セリアとジルコニアの固溶体を製造する場
合には、セリウムの価数に注意する必要がある。4価の
セリウムの場合には、セリアはジルコニアと比較的容易
に固溶するため、上記製造方法で本発明の酸化物固溶体
粒子を製造することができる。しかし3価のセリウムの
場合には、セリアはジルコニアと固溶しにくいので、別
の手段を採用することが望ましい。
When producing a solid solution of ceria and zirconia, it is necessary to pay attention to the valence of cerium. In the case of tetravalent cerium, ceria relatively easily forms a solid solution with zirconia, and thus the oxide solid solution particles of the present invention can be produced by the above production method. However, in the case of trivalent cerium, since ceria hardly forms a solid solution with zirconia, it is desirable to employ another means.

【0040】そこで請求項に記載の発明では、セリウ
ム(III )が過酸化水素と錯体を作り酸化されてセリウ
ム(IV)となるので、セリアをジルコニアと容易に固溶
させやすくすることができる。過酸化水素の添加量は、
セリウムイオンの1/4以上であることが望ましい。過
酸化水素の添加量がセリウムイオンの1/4未満である
とセリアとジルコニアの固溶が不十分となる。過酸化水
素の過剰の添加は特に悪影響を及ぼさないが、経済的な
面で不利となるのみでメリットはなく、セリウムイオン
の1/2〜2倍の範囲にあることがより望ましい。
In the invention according to claim 8 , cerium (III) forms a complex with hydrogen peroxide and is oxidized to cerium (IV), so that ceria can be easily dissolved in zirconia. . The amount of added hydrogen peroxide
Desirably, it is at least 1/4 of cerium ion. If the amount of added hydrogen peroxide is less than 1/4 of the cerium ion, the solid solution of ceria and zirconia becomes insufficient. Excessive addition of hydrogen peroxide has no particular adverse effect, but is only disadvantageous in terms of economy and has no merit, and is more preferably in the range of 1/2 to 2 times the cerium ion.

【0041】なお、過酸化水素の添加時期は特に制限さ
れず、アルカリ性物質及び界面活性剤の添加前でもよい
し、これらと同時あるいはそれより後に添加することも
できる。また過酸化水素は後処理が不要となるので特に
望ましい酸化剤であるが、場合によっては酸素ガスやオ
ゾン、過塩素酸、過マンガン酸などの過酸化物など他の
酸化剤を用いることもできる。
The timing of adding hydrogen peroxide is not particularly limited, and may be before the addition of the alkaline substance and the surfactant, or simultaneously with or after these. Hydrogen peroxide is a particularly desirable oxidizing agent since post-treatment is not required, but in some cases, other oxidizing agents such as oxygen gas and peroxides such as ozone, perchloric acid, and permanganic acid can be used. .

【0042】さらに本発明の製造方法では、酸化物とな
る元素が複数種類溶解した水溶液を103 sec-1
上、望ましくは104 sec-1以上の高せん断速度で高
速撹拌しながらアルカリ性物質を添加することにより沈
殿物を得ることが望ましい。中和生成物である沈殿微粒
子中の成分は、ある程度の偏析が避けられない。本発明
では、強力な撹拌によりこの偏析を均一にするとともに
分散性を向上させているので、例えばセリウム源とジル
コニウム源の接触度合いが一層向上する。
Furthermore, in the production method of the present invention, the alkaline substance is stirred at a high shear rate of 10 3 sec -1 or more, desirably 10 4 sec -1 or more, and the aqueous solution in which plural kinds of elements to be oxides are dissolved is stirred. Rukoto obtain a precipitate by the addition is desirable. A certain amount of segregation is inevitable for components in the precipitated fine particles, which are neutralized products. In the present invention, since the segregation is made uniform and the dispersibility is improved by vigorous stirring, for example, the degree of contact between the cerium source and the zirconium source is further improved.

【0043】また例えばセリウム塩とジルコニウム塩の
水溶液から共沈させる場合、両者の沈殿するpHが異な
るため同種の沈殿粒子が集団になりやすい。そこで高せ
ん断速度で高速撹拌することにより、同種の沈殿微粒子
の集団が破壊され、沈殿粒子がよく混合される。したが
って本発明によれば、固溶度が向上するとともに結晶子
の平均粒径を一層小さくすることができる。せん断速度
が103 sec-1未満では、固溶促進効果が十分でな
い。なお、せん断速度Vは、V=v/Dで表される。こ
こでvは撹拌機のロータとステータの速度差(m/se
c)であり、Dはロータとステータの間隙(m)であ
る。
For example, when coprecipitating from an aqueous solution of a cerium salt and a zirconium salt, the precipitated particles of the same type tend to be aggregated because the two have different precipitation pHs. Thus, by high-speed stirring at a high shear rate, a group of the same type of precipitated fine particles is destroyed, and the precipitated particles are well mixed. Therefore, according to the present invention , the solid solubility can be improved and the average particle size of crystallites can be further reduced. When the shear rate is less than 10 3 sec −1 , the effect of promoting solid solution is not sufficient. Note that the shear rate V is represented by V = v / D. Here, v is the speed difference between the rotor and the stator of the stirrer (m / sec).
c) and D is the gap (m) between the rotor and the stator.

【0044】この高せん断速度での撹拌は、本発明の製
造方法に適用されることにより一層固溶が促進される。
また、3価のセリウムを用いた場合でも固溶が促進され
るため、本発明を用いれば請求項8の発明のように過酸
化水素で4価に酸化しなくとも高い固溶度をもつ固溶体
粒子を製造できる。本発明の製造方法の第2工程では、
沈殿物を加熱することにより、沈殿物中の元素を酸化物
とする。この加熱雰囲気は、酸化雰囲気、還元雰囲気、
中性雰囲気のいずれの雰囲気でもよい。沈殿物中の元素
が酸化物となるのは、原料として使用した水溶液の水等
に含まれる酸素が関与し、加熱時に沈殿物中の元素を酸
化させるからである。したがって、還元雰囲気で加熱し
ても酸化物が得られるのである。
The stirring at a high shear rate further promotes solid solution by being applied to the production method of the present invention .
In addition, since solid solution is promoted even when trivalent cerium is used, a solid solution having a high solid solubility even if it is not oxidized to tetravalent with hydrogen peroxide as in the invention of claim 8 according to the present invention. Particles can be produced. In the second step of the production method of the present invention ,
By heating the precipitate, the elements in the precipitate are turned into oxides. The heating atmosphere includes an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere,
Any neutral atmosphere may be used. The element in the precipitate becomes an oxide because oxygen contained in water or the like of the aqueous solution used as a raw material participates and oxidizes the element in the precipitate during heating. Therefore, an oxide can be obtained even when heated in a reducing atmosphere.

【0045】また原料の水溶液に界面活性剤を添加しな
くても、第2工程において還元雰囲気で沈殿物を加熱す
ることにより、粒子中の該酸化物の固溶度が高く、かつ
粒子中の結晶子の平均径が小さい酸化物固溶体粒子が得
られる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
Further, even if a surfactant is not added to the aqueous solution of the raw material, heating the precipitate in a reducing atmosphere in the second step increases the solid solubility of the oxide in the particles, Oxide solid solution particles having a small average crystallite diameter are obtained. This is considered to be due to the following reasons.

【0046】例えば、セリアとシルコニアとの固溶体粒
子の場合、加熱する雰囲気が還元状態であるため、酸化
物中でセリウム原子が3価となって酸素欠陥ができ、セ
リウムとジルコニウムの相合拡散が容易となってセリア
とジルコニアの固溶が促進されやすい状態になる。さら
に、ジルコニウムが規則的に配列し、セリア中にジルコ
ニアの骨格を確実に形成させることができる。また、大
気中の熱処理では、十分な固溶状態を得るのに1600
℃以上の温度が必要であるが、請求項10の製造方法で
は1300℃以下の熱処理温度で十分固溶が進行する。
したがって、形成される結晶子の大きさが小さくなる。
For example, in the case of solid solution particles of ceria and zirconia, since the heating atmosphere is in a reduced state, cerium atoms become trivalent in the oxide and oxygen vacancies are formed, and the phase diffusion of cerium and zirconium is facilitated. As a result, the solid solution of ceria and zirconia is easily promoted. Furthermore, zirconium is regularly arranged, and the skeleton of zirconia can be reliably formed in ceria. Further, in the heat treatment in the air, 1600 is required to obtain a sufficient solid solution state.
Although a temperature of at least 100 ° C. is required, the solid solution sufficiently proceeds at a heat treatment temperature of at most 1,300 ° C. in the manufacturing method of claim 10.
Therefore, the size of the formed crystallite becomes small.

【0047】還元雰囲気としては、一酸化炭素、水素、
炭化水素等の気体が含まれる状態とするのがよい。ま
た、上記で述べたように、還元雰囲気でも、原料として
使用した水溶液中の水等に含まれる酸素が加熱時に沈殿
物中の元素を酸化させるため、酸化物が得られる。
As the reducing atmosphere, carbon monoxide, hydrogen,
It is preferable that the gas contains a gas such as a hydrocarbon. In addition, as described above, even in a reducing atmosphere, oxygen contained in water or the like in the aqueous solution used as a raw material oxidizes elements in the precipitate during heating, so that an oxide is obtained.

【0048】還元雰囲気としては、例えば、COにより
還元雰囲気とする場合、0.1〜30%のCO濃度が望
ましい。この範囲であれば、より固溶度が向上する。沈
殿物の回収方法としては、フィルタープレスなどで沈殿
から大部分の水分を搾り取った後にフィルターケーキを
乾燥する方法、スプレードライヤーなどで沈殿と水を噴
霧して乾燥する方法などが例示される。また沈殿の乾燥
は100℃以上で速やかに行うことができるが、200
℃以上、さらには300℃以上で乾燥すれば、中和によ
って生成した硝酸アンモニウムなどが分解して除去され
易くなるため好ましい。
As the reducing atmosphere, for example, when the reducing atmosphere is made of CO, the CO concentration is preferably 0.1 to 30%. Within this range, the solid solubility is further improved. Examples of the method for collecting the precipitate include a method in which most of the water is squeezed out of the precipitate using a filter press or the like, followed by drying the filter cake, a method in which the precipitate and water are sprayed using a spray dryer or the like, and a method in which the precipitate is dried. Drying of the precipitate can be carried out promptly at 100 ° C. or higher.
Drying at a temperature of 300 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, is preferable because ammonium nitrate generated by the neutralization is easily decomposed and removed.

【0049】本発明の製造方法において、沈殿物を加熱
する方法としては、どのような方法でもよい。また、加
熱温度としては、150〜600℃の範囲が望ましい。
加熱温度が150℃未満では、酸化物が得られにくく、
600℃を超えると、得られた酸化物が焼結を起こし
て、粒子が凝集するおそれがある。また、上記沈殿の回
収時に乾燥する際に、乾燥温度が上記加熱温度(150
〜600℃)に達する場合には、乾燥工程と沈殿物の加
熱工程とを兼用することもできる。
In the production method of the present invention , any method may be used for heating the precipitate. The heating temperature is desirably in the range of 150 to 600C.
When the heating temperature is lower than 150 ° C., it is difficult to obtain an oxide,
If the temperature exceeds 600 ° C., the obtained oxide may be sintered, and the particles may be aggregated. When drying the precipitate at the time of collection, the drying temperature is set to the heating temperature (150 ° C.).
When the temperature reaches (−600 ° C.), the drying step and the heating step of the precipitate can be used in combination.

【0050】また本発明の製造方法において、得られた
酸化物固溶体粒子に以下に示す後処理を施すことが望ま
しい。すなわち、還元雰囲気(例えば、一酸化炭素、水
素、炭化水素等の気体が含まれる状態)において、80
0〜1300℃で酸化物固溶体粒子に熱処理を行うこと
も、固溶を促進させるので好ましい。例えば、セリア中
にジルコニアの骨格を確実に形成させOSCを高めるこ
とができるので、好ましい。このように、還元雰囲気に
おける熱処理の際には、得られた固溶体中の酸素の一部
が欠落し、陽イオン(セリウム)の一部が低い価数(3
価)に還元された状態となっている。しかし、その後空
気中で約300℃以上に加熱されれば容易に元の状態に
復帰する。よって、熱処理後の冷却過程で、約600℃
以下で空気と接触させ、元の価数に復帰させる処理をあ
わせて行ってもよい。
In the production method of the present invention , the obtained oxide solid solution particles are preferably subjected to the following post-treatment. That is, in a reducing atmosphere (for example, a state in which a gas such as carbon monoxide, hydrogen, and hydrocarbon is contained),
It is also preferable to perform a heat treatment on the oxide solid solution particles at 0 to 1300 ° C. because the solid solution is promoted. For example, a zirconia skeleton can be surely formed in ceria to increase OSC, which is preferable. As described above, during the heat treatment in the reducing atmosphere, a part of the oxygen in the obtained solid solution is missing, and a part of the cation (cerium) has a low valence (3).
Value). However, if it is heated to about 300 ° C. or more in the air thereafter, it easily returns to the original state. Therefore, during the cooling process after the heat treatment,
In the following, a process of bringing into contact with air and returning to the original valence may also be performed.

【0051】沈殿物の加熱の際に、噴霧乾燥により加熱
した場合には、粉末状のもの(乾燥物)として酸化物固
溶体粒子が得られる。また、その他の加熱方法による場
合には、得られる酸化物固溶体粒子は塊状であるため、
ハンマーミル、ボールミル、振動ミルなどで乾式粉砕す
ることにより、酸化物固溶体粒子よりなる粉末が得られ
る。
When the precipitate is heated by spray drying, oxide solid solution particles are obtained as a powder (dry matter). In the case of using other heating methods, the obtained oxide solid solution particles are in a lump,
Dry pulverization using a hammer mill, a ball mill, a vibration mill, or the like yields a powder composed of oxide solid solution particles.

【0052】[0052]

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定され
るものではない。 (実施例1)硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニル
を、モル比でCe/Zr=5/5となるように混合した
水溶液を調製し、攪拌しながらアンモニア水を滴下して
中和し沈殿を生成させた。続いてこの混合水溶液に含ま
れるセリウムイオンの1/2のモル数の過酸化水素を含
む過酸化水素水と、得られる酸化物の重量の10%のア
ルキルベンゼンスルホン酸を含む水溶液を添加し、混合
攪拌した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. (Example 1) An aqueous solution was prepared by mixing cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate in a molar ratio of Ce / Zr = 5/5, and ammonia water was added dropwise with stirring to neutralize the precipitate. Generated. Subsequently, an aqueous solution containing hydrogen peroxide containing hydrogen peroxide of half the number of moles of cerium ions contained in the mixed aqueous solution and an aqueous solution containing alkylbenzenesulfonic acid at 10% by weight of the obtained oxide were added and mixed. Stirred.

【0053】得られたスラリーを導入空気温度400
℃、排出空気温度250℃の雰囲気中に噴霧し、スプレ
ードライ法で乾燥させるとともに共存する硝酸アンモニ
ウムを蒸発または分解し、酸化物固溶体粒子を含む粉末
を調製した。この酸化物固溶体粒子の固溶度をX線回折
による格子定数と出発原料の配合比から式(3)により
算出したところ、固溶度は100%であった。また結晶
子の平均径をX線回折パターンの311ピークからシュ
ラーの式を用いて算出したところ、平均径は10nmで
あった。さらにBET法により測定された酸化物固溶体
粒子の比表面積は45m2 /gであった。
The obtained slurry was introduced at an introduced air temperature of 400.
The powder was sprayed into an atmosphere at 250 ° C. and an exhaust air temperature of 250 ° C., dried by a spray drying method, and coexisting ammonium nitrate was evaporated or decomposed to prepare a powder containing oxide solid solution particles. The solid solubility of the oxide solid solution particles was calculated from the lattice constant by X-ray diffraction and the compounding ratio of the starting materials according to equation (3), and the solid solubility was 100%. The average diameter of the crystallites was calculated from the 311 peak of the X-ray diffraction pattern using the Schuler's formula, and the average diameter was 10 nm. Further, the specific surface area of the oxide solid solution particles measured by the BET method was 45 m 2 / g.

【0054】(比較例1)セリア粉末とジルコニア粉末
をモル比でCe/Zr=5/5となるように混合して水
に分散させ、ボールミルを用いて48時間混合した。得
られたスラリーを120℃で乾燥させ、混合粉末を得
た。次に、この混合粉末をアルミナ製坩堝に入れて16
00℃で5時間加熱し、固溶体とした。冷却後乳鉢で粉
砕し、さらに水とともにボールミルで48時間粉砕し
て、比較例1の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1
と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度
は100%、結晶子の平均径は1000nm、比表面積
は0.3m2 /gであった。
Comparative Example 1 Ceria powder and zirconia powder were mixed at a molar ratio of Ce / Zr = 5/5, dispersed in water, and mixed using a ball mill for 48 hours. The obtained slurry was dried at 120 ° C. to obtain a mixed powder. Next, this mixed powder was placed in an alumina crucible and placed in an alumina crucible.
The mixture was heated at 00 ° C. for 5 hours to form a solid solution. After cooling, the mixture was pulverized in a mortar, and further pulverized with water in a ball mill for 48 hours to prepare oxide solid solution particles of Comparative Example 1. Example 1
The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 2 was 100%, the average diameter of crystallites was 1000 nm, and the specific surface area was 0.3 m 2 / g.

【0055】(比較例2)過酸化水素と界面活性剤を用
いない他は実施例1と同様に酸化物粒子を調製した。こ
の酸化物粒子の固溶度は18%、結晶子の平均径は6n
m、比表面積は80m2 /gであった。 (比較例3)界面活性剤を用いない他は実施例と同様に
酸化物粒子を調製した。この酸化物粒子の固溶度は38
%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は70m2 /g
であった。
Comparative Example 2 An oxide particle was prepared in the same manner as in Example 1 except that hydrogen peroxide and a surfactant were not used. The solid solubility of these oxide particles is 18%, and the average diameter of crystallites is 6n.
m, and the specific surface area was 80 m 2 / g. (Comparative Example 3) Oxide particles were prepared in the same manner as in Example except that no surfactant was used. The solid solubility of the oxide particles is 38.
%, The average diameter of the crystallite is 7 nm, and the specific surface area is 70 m 2 / g.
Met.

【0056】<耐熱性評価>実施例1の酸化物固溶体粒
子を熱処理した。熱処理後の比表面積と結晶子の平均径
を測定した結果を図1及び図2に示す。熱処理温度は3
50〜1200℃の範囲で4水準選び、熱処理時間はそ
れぞれ5時間である。図1及び図2より、実施例1の酸
化物固溶体は熱処理によって比表面積が低下するものの
1200℃の熱処理によっても1m2 /g以上の高い比
表面積を有し、結晶子径も100nm以下に維持されて
いることがわかる。
<Evaluation of Heat Resistance> The oxide solid solution particles of Example 1 were heat-treated. FIGS. 1 and 2 show the results of measuring the specific surface area and the average diameter of crystallites after the heat treatment. Heat treatment temperature is 3
Four levels are selected in the range of 50 to 1200 ° C., and the heat treatment time is 5 hours each. 1 and 2, the oxide solid solution of Example 1 has a high specific surface area of 1 m 2 / g or more and a crystallite diameter of 100 nm or less even after the heat treatment at 1200 ° C., although the specific surface area is reduced by the heat treatment. You can see that it is done.

【0057】<OSC測定>また実施例1と比較例1〜
3の酸化物固溶体粒子について、それぞれOSCを測定
した。OSCの測定は、熱重量分析器を用いて水素と酸
素を交互に流通させて試料の酸化還元を繰り返し、その
際の重量変化を測定することにより求めた。その結果、
実施例1の酸化物固溶体のOSCは450μmolO2
/gであったのに対し、比較例1〜3の酸化物固溶体の
OSCはそれぞれ100、95、150μmolO2
gとかなり低い値を示した。この結果は、比較例1につ
いては、比表面積の差、比較例2、3については固溶度
の差に起因するものであることが明らかである。
<OSC Measurement> Further, Example 1 and Comparative Examples 1 to
The OSC of each of the oxide solid solution particles No. 3 was measured. The measurement of OSC was obtained by repeating the oxidation-reduction of the sample by flowing hydrogen and oxygen alternately using a thermogravimetric analyzer and measuring the weight change at that time. as a result,
The OSC of the oxide solid solution of Example 1 was 450 μmol O 2
/ G, whereas the OSCs of the oxide solid solutions of Comparative Examples 1 to 3 were 100, 95, and 150 μmol O 2 /
g and a considerably low value. It is clear that this result is due to the difference in specific surface area in Comparative Example 1 and the difference in solid solubility in Comparative Examples 2 and 3.

【0058】(実施例2)アンモニア水を滴下する前の
硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニルの水溶液に、予
め過酸化水素水を添加しておいたこと以外は実施例1と
同様にして、実施例2の酸化物固溶体粒子を調製した。
実施例1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子
の固溶度は100%、結晶子の平均径は10nm、比表
面積は45m2 /gであった。
(Example 2) A hydrogen peroxide solution was previously added to an aqueous solution of cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate before the aqueous ammonia was dropped, and the operation was performed in the same manner as in Example 1. The oxide solid solution particles of Example 2 were prepared.
The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of the crystallite was 10 nm, and the specific surface area was 45 m 2 / g.

【0059】(実施例3)アンモニア水を滴下する前の
硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニルの水溶液に、予
めアルキルベンゼンスルホン酸水溶液を添加しておいた
こと以外は実施例1と同様にして、実施例3の酸化物固
溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定された
この酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平
均径は12nm、比表面積は35m2 /gであった。
(Example 3) The same procedure as in Example 1 was carried out except that an aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid was added to an aqueous solution of cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate before the aqueous ammonia was dropped. The oxide solid solution particles of Example 3 were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 12 nm, and the specific surface area was 35 m 2 / g.

【0060】(実施例4)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにαオレフィンスルホン酸水溶液を用い
たこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の酸化物
固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定され
たこの酸化物固溶体粒子の固溶度は95%、結晶子の平
均径は8nm、比表面積は35m2 /gであった。
Example 4 An oxide solid solution particle of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of α-olefinsulfonic acid was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 35 m 2 / g.

【0061】(実施例5)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにポリオキシエチレンポリプロピルアル
キルエーテル水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様
にして、実施例5の酸化物固溶体粒子を調製した。実施
例1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固
溶度は100%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は
40m2 /gであった。
Example 5 An oxide solid solution particle of Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene polypropylalkyl ether was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 40 m 2 / g.

【0062】(実施例6)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにセチルトリメチルアンモニウムクロラ
イド水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、
実施例6の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同
様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は9
5%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は58m2
gであった。
Example 6 The procedure of Example 1 was repeated, except that an aqueous solution of cetyltrimethylammonium chloride was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid.
The oxide solid solution particles of Example 6 were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 9
5%, the average diameter of the crystallite is 7 nm, and the specific surface area is 58 m 2 /
g.

【0063】(実施例7)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにモノアルキルアンモニウムアセテート
水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施
例7の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様に
して測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は90
%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は60m2 /g
であった。
Example 7 An oxide solid solution particle of Example 7 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of monoalkylammonium acetate was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 90.
%, The average diameter of the crystallite is 8 nm, and the specific surface area is 60 m 2 / g.
Met.

【0064】(実施例8)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にし
て、実施例8の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1
と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度
は95%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は50m
2 /gであった。
Example 8 An oxide solid solution particle of Example 8 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylphenyl ether was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. Example 1
The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as described above was 95%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 50 m.
2 / g.

【0065】(実施例9)アルキルベンゼンスルホン酸
水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルエーテル
水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施
例9の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様に
して測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は95
%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は54m2 /g
であった。
Example 9 An oxide solid solution particle of Example 9 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkyl ether was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95.
%, The average diameter of crystallites is 8 nm, and the specific surface area is 54 m 2 / g.
Met.

【0066】(実施例10)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルアミン
水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施
例10の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様
にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は90
%、結晶子の平均径は6nm、比表面積は48m2 /g
であった。
Example 10 An oxide solid solution particle of Example 10 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylamine was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 90.
%, The average diameter of the crystallite is 6 nm, and the specific surface area is 48 m 2 / g.
Met.

【0067】(実施例11)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレン脂肪酸アミド水
溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例
11の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様に
して測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は90
%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は62m2 /g
であった。
Example 11 An oxide solid solution particle of Example 11 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene fatty acid amide was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 90.
%, The average diameter of the crystallite is 7 nm, and the specific surface area is 62 m 2 / g.
Met.

【0068】(実施例12)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにトリアルキルアミンオキサイド水溶
液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例1
2の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にし
て測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は95%、
結晶子の平均径は9nm、比表面積は67m2 /gであ
った。
Example 12 Example 1 was repeated in the same manner as in Example 1 except that an aqueous trialkylamine oxide solution was used in place of the aqueous alkylbenzenesulfonic acid solution.
2 oxide solid solution particles were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%,
The average diameter of the crystallite was 9 nm, and the specific surface area was 67 m 2 / g.

【0069】(実施例13)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルメチル
アンモニウムクロライド水溶液を用いたこと以外は実施
例1と同様にして、実施例13の酸化物固溶体粒子を調
製した。実施例1と同様にして測定されたこの酸化物固
溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径は9n
m、比表面積は37m2 /gであった。
Example 13 An oxide solid solution particle of Example 13 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylmethylammonium chloride was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, and the average diameter of crystallites was 9 n.
m, and the specific surface area was 37 m 2 / g.

【0070】(実施例14)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりに牛脂ジアミンジオレイン酸水溶液を
用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例14の
酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測
定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結
晶子の平均径は8nm、比表面積は35m2 /gであっ
た。
Example 14 An oxide solid solution particle of Example 14 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of tallow diamine dioleic acid was used instead of the aqueous solution of alkylbenzene sulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of the crystallite was 8 nm, and the specific surface area was 35 m 2 / g.

【0071】<評価>実施例2〜14の結果より、これ
らに用いた界面活性剤は全てアルキルベンゼンスルホン
酸と同等の効果をもつことがわかる。 (実施例15)アルキルベンゼンスルホン酸の添加量
を、得られる酸化物の重量の0〜30%の範囲で種々選
んだことおよび出発原料中のCe/Zrの比を変化させ
たこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの酸化物
固溶体粒子を調製した。X線回折法によりそれぞれの酸
化物固溶体粒子の結晶の格子定数を測定し、実施例1の
酸化物固溶体粒子の格子定数とともに図3に示す。また
格子定数と組成(モル比でCe/Zr=5/5)より式
(3)を用いて算出した固溶度との関係を図5に示す。
また、各組成におけるセリアとジルコニアの固溶体にお
ける、ジルコニア含有量と格子定数との関係を各固溶度
ごとに図4に示す。請求項3に対応する範囲を斜線で表
す。
<Evaluation> From the results of Examples 2 to 14, it can be seen that all the surfactants used therein have the same effect as alkylbenzene sulfonic acid. Example 15 Example 15 was repeated except that the addition amount of the alkylbenzenesulfonic acid was variously selected in the range of 0 to 30% of the weight of the obtained oxide, and the ratio of Ce / Zr in the starting material was changed. In the same manner as in Example 1, each oxide solid solution particle was prepared. The lattice constant of the crystal of each oxide solid solution particle was measured by the X-ray diffraction method, and is shown in FIG. 3 together with the lattice constant of the oxide solid solution particles of Example 1. FIG. 5 shows the relationship between the lattice constant and the solid solubility calculated from the composition (Ce / Zr = 5/5 in molar ratio) using equation (3).
FIG. 4 shows the relationship between the zirconia content and the lattice constant in each solid solution of ceria and zirconia in each composition. A range corresponding to claim 3 is indicated by oblique lines.

【0072】さらに、Ce/Zr=5/5のそれぞれの
活性剤添加率について酸化物固溶体粒子の比表面積を測
定し、図5に合わせて示した。 <評価>図3より、アルキルベンゼンスルホン酸の添加
率が増すにつれて格子定数が低下し、添加率が約10%
以上では格子定数は5.275でほぼ一定となってい
る。また図4には、Ce/Zr=5/5の場合には固溶
度が100%で格子定数が5.275となることが示さ
れているから、アルキルベンゼンスルホン酸の添加量が
10%以上であれば完全に固溶していることがわかる。
これは実際に固溶度を測定した図5の結果からも裏付け
られる。つまり界面活性剤の添加により固溶が促進され
ることが明らかであり、アルキルベンゼンスルホン酸の
添加率は約1%以上で十分であることがわかる。
Further, the specific surface area of the oxide solid solution particles was measured for each activator addition ratio of Ce / Zr = 5/5, and is shown in FIG. <Evaluation> As shown in FIG. 3, as the addition ratio of alkylbenzenesulfonic acid increases, the lattice constant decreases, and the addition ratio becomes about 10%.
In the above, the lattice constant is almost constant at 5.275. FIG. 4 shows that when Ce / Zr = 5/5, the solid solubility is 100% and the lattice constant is 5.275. Therefore, the addition amount of the alkylbenzenesulfonic acid is 10% or more. If so, it can be seen that they are completely dissolved.
This is supported by the results of FIG. 5 where solid solubility was actually measured. That is, it is apparent that the addition of the surfactant promotes the solid solution, and it is understood that the addition ratio of the alkylbenzenesulfonic acid of about 1% or more is sufficient.

【0073】(実施例16)フィルタープレスを用いて
沈殿物を含むスラリーから水分を搾り取った後に、30
0℃に加熱して固形分を乾燥し、機械的に粉砕したこと
以外は実施例1と同様にして、実施例16の酸化物固溶
体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定されたこ
の酸化物固溶体粒子の固溶度は95%、結晶子の平均径
は8nm、比表面積は60m2 /gであった。
Example 16 After squeezing out water from a slurry containing precipitates using a filter press, 30
The oxide solid solution particles of Example 16 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the solid content was dried by heating to 0 ° C. and mechanically pulverized. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of the crystallite was 8 nm, and the specific surface area was 60 m 2 / g.

【0074】(実施例17)沈殿物を含むスラリーを2
50℃に加熱したセラミック製ボールと接触させて乾燥
させると同時に、そのボールによって機械的に粉砕した
こと以外は実施例1と同様にして、実施例17の酸化物
固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定され
たこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の
平均径は8nm、比表面積は40m2 /gであった。
Example 17 A slurry containing a precipitate was mixed with 2
The oxide solid solution particles of Example 17 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the powder was brought into contact with a ceramic ball heated to 50 ° C., dried, and mechanically ground by the ball. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 40 m 2 / g.

【0075】(実施例18)沈殿物を含むスラリーを3
00℃に加熱した加熱容器に入れ、水分及び硝酸アンモ
ニウムが蒸発又は分解脱離するまで加熱し、次いで機械
的に粉砕したこと以外は実施例1と同様にして、実施例
18の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様に
して測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100
%、結晶子の平均径は9nm、比表面積は35m2 /g
であった。
(Example 18) A slurry containing a precipitate was
The oxide solid solution particles of Example 18 were placed in a heating vessel heated to 00 ° C. and heated until water and ammonium nitrate were evaporated or decomposed and desorbed, and then mechanically pulverized. Prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100.
%, The average diameter of the crystallite is 9 nm, and the specific surface area is 35 m 2 / g.
Met.

【0076】<評価>実施例1及び実施例16〜18の
結果より、用いた乾燥及び粉砕手段によって所定の特性
の粒子が得られることが明らかである。 (実施例19)硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニル
を、モル比でCe/Zr=5/5となるように混合した
水溶液を調製し、さらに、得られる酸化物の重量の5%
のポリオキシエチレンポリプロピルアルキルエーテル
と、Ceイオンと当モルの過酸化水素を含む過酸化水素
水を添加し、混合攪拌する。続いて攪拌しながらアンモ
ニア水を滴下して中和し、沈殿を生成させた。
<Evaluation> From the results of Example 1 and Examples 16 to 18, it is clear that particles having predetermined characteristics can be obtained by the drying and pulverizing means used. (Example 19) An aqueous solution was prepared by mixing cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate in a molar ratio of Ce / Zr = 5/5, and further, 5% by weight of the obtained oxide.
Of polyoxyethylene polypropyl alkyl ether and a hydrogen peroxide solution containing hydrogen peroxide in an equimolar amount to Ce ion are added and mixed and stirred. Subsequently, the mixture was neutralized by dropwise addition of aqueous ammonia with stirring to form a precipitate.

【0077】沈殿を含むスラリーを静置し、上澄みを除
去した。再度、除去した水と同量の水を足し、攪拌後上
澄みを除去した。この操作をもう一度行った後、残りの
スラリーを250℃に加熱した容器に入れ、水分及び硝
酸アンモニウムが蒸発又は分解脱離するまで加熱し、酸
化物固溶体を含む粉末を得た。この酸化物固溶体粒子の
固溶度は95%、結晶子の平均径は6nm、比表面積は
80m2 /gであった。
The slurry containing the precipitate was allowed to stand, and the supernatant was removed. Again, the same amount of water as the removed water was added, and after stirring, the supernatant was removed. After performing this operation once again, the remaining slurry was placed in a vessel heated to 250 ° C., and heated until moisture and ammonium nitrate were evaporated or decomposed and desorbed to obtain a powder containing an oxide solid solution. The solid solubility of the oxide solid solution particles was 95%, the average diameter of crystallites was 6 nm, and the specific surface area was 80 m 2 / g.

【0078】実施例19の酸化物固溶体粒子を熱処理
し、熱処理後の比表面積と結晶子の平均径を測定した結
果を図6及び図7に示す。熱処理温度は300、60
0、800、1000、1200℃の5水準、熱処理時
間はそれぞれ5時間である。 (実施例20)実施例1で得られた酸化物固溶体粒子
を、一酸化炭素が1体積%含まれる還元雰囲気中で12
00℃にて2時間熱処理し、実施例20の酸化物固溶体
粒子を調製した。実施例1と同様にして測定されたこの
酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径
は55nm、比表面積は4m2 /gであった。また、こ
の粉末のOSCは800μmolO2 /gであった。
The results obtained by subjecting the oxide solid solution particles of Example 19 to heat treatment and measuring the specific surface area and the average diameter of crystallites after the heat treatment are shown in FIG. 6 and FIG. Heat treatment temperature is 300, 60
Five levels of 0, 800, 1000, and 1200 ° C., and heat treatment times are 5 hours, respectively. (Example 20) The oxide solid solution particles obtained in Example 1 were mixed in a reducing atmosphere containing 1% by volume of carbon monoxide for 12 hours.
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 2 hours to prepare oxide solid solution particles of Example 20. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 55 nm, and the specific surface area was 4 m 2 / g. The OSC of this powder was 800 μmol O 2 / g.

【0079】(実施例21)実施例1で得られた酸化物
固溶体粒子を、水素ガスが1体積%含まれる還元雰囲気
中で1100℃にて5時間熱処理し、実施例21の酸化
物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定さ
れたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子
の平均径は48nm、比表面積は8m2 /gであった。
また、OSCは750μmolO2 /gであった。
Example 21 The oxide solid solution particles of Example 21 were heat-treated at 1100 ° C. for 5 hours in a reducing atmosphere containing 1% by volume of hydrogen gas. Was prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 48 nm, and the specific surface area was 8 m 2 / g.
The OSC was 750 μmol O 2 / g.

【0080】<評価>すなわち実施例1の酸化物固溶体
粒子を還元雰囲気で熱処理することにより、平均粒子径
はある程度大きくなるがOSCはより大きくなることが
わかる。 (実施例22)硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニル
の量を、セリウムとジルコニウムのモル比がCe/Zr
=9/1〜1/9の範囲で種々混合した水溶液を用いた
こと以外は実施例1と同様にして、それぞれの酸化物固
溶体粒子を調製した。それぞれの酸化物固溶体粒子につ
いて実施例1と同様にOSCを測定し、結果を図8に示
す。またそれぞれの酸化物固溶体粒子について結晶の格
子定数を測定し、結果を図4に示す。
<Evaluation> That is, when the oxide solid solution particles of Example 1 were heat-treated in a reducing atmosphere, the average particle diameter was increased to some extent, but the OSC was further increased. (Example 22) The amounts of cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate were determined by changing the molar ratio of cerium and zirconium to Ce / Zr.
= Each solid oxide solution particle was prepared in the same manner as in Example 1 except that aqueous solutions mixed variously in the range of 9/1 to 1/9 were used. OSC was measured for each oxide solid solution particle in the same manner as in Example 1, and the results are shown in FIG. The lattice constant of the crystal was measured for each oxide solid solution particle, and the results are shown in FIG.

【0081】<評価>図8より、Ce/Zrの比が75
/25〜25/75の範囲にあればOSCが250μm
olO2 /g以上となることが明らかである。また図4
より、これらの粉末に含まれるジルコニアは、ほぼ10
0%セリア中に固溶していることがわかる。
<Evaluation> From FIG. 8, the ratio of Ce / Zr was 75
OSC is 250 μm if it is in the range of / 25 to 25/75
It is evident that it is at least olO 2 / g. FIG. 4
Thus, the zirconia contained in these powders is almost 10%.
It can be seen that a solid solution exists in 0% ceria.

【0082】(実施例23)過酸化水素水を用いず、中
和時及び界面活性剤添加時の攪拌を、104 sec -1
上の高せん断速度で行ったこと以外は実施例1と同様に
して、実施例23の酸化物固溶体粒子を調製した。実施
例1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固
溶度は90%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は6
0m2 /gであった。
Example 23 Medium without using hydrogen peroxide solution
Stirring at the time of addition and addition of surfactantFoursec -1Less than
As in Example 1 except that the above was performed at a high shear rate.
Thus, the oxide solid solution particles of Example 23 were prepared. Implementation
The solid solution of this oxide solid solution particle was measured in the same manner as in Example 1.
The solubility is 90%, the average diameter of the crystallite is 7 nm, and the specific surface area is 6
0mTwo/ G.

【0083】(比較例4)過酸化水素水を用いなかった
こと以外は実施例1と同様にして、比較例4の酸化物固
溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定された
この酸化物固溶体粒子の固溶度は40%、結晶子の平均
径は6nm、比表面積は85m2 /gであった。
Comparative Example 4 An oxide solid solution particle of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that no aqueous hydrogen peroxide was used. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 40%, the average diameter of the crystallite was 6 nm, and the specific surface area was 85 m 2 / g.

【0084】<評価>比較例4は実施例23より固溶度
が低く固溶の進行が劣っているが、実施例23は実施例
1とほぼ同様に高い固溶度を示している。すなわち10
4 sec-1以上の高せん断速度で攪拌することにより、
過酸化水素を用いた場合と同様に固溶が促進されること
が明らかである。
<Evaluation> In Comparative Example 4, the solid solubility was lower than that in Example 23, and the progress of solid solution was inferior. However, Example 23 showed a high solid solubility almost as in Example 1. That is, 10
By stirring at a high shear rate of 4 sec -1 or more,
It is clear that solid solution is promoted as in the case of using hydrogen peroxide.

【0085】(実施例24)硝酸セリウム(IV)と硝酸
ジルコニルを、モル比でCe/Zr=5/5となるよう
に混合した水溶液を調製し、攪拌しながらアンモニア水
を滴下して中和し沈殿を生成させた。続いて、得られる
酸化物の重量の10%のアルキルベンゼンスルホン酸を
含む水溶液を添加し、混合攪拌した。
Example 24 An aqueous solution was prepared by mixing cerium (IV) nitrate and zirconyl nitrate in a molar ratio of Ce / Zr = 5/5, and neutralized by dropwise addition of aqueous ammonia with stirring. To form a precipitate. Subsequently, an aqueous solution containing 10% of alkylbenzenesulfonic acid by weight of the obtained oxide was added and mixed and stirred.

【0086】得られたスラリーを導入空気温度400
℃、排出空気温度250℃の雰囲気中に噴霧し、スプレ
ードライ法で乾燥させるとともに共存する硝酸アンモニ
ウムを分解し、酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1
と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度
は100%、結晶子の平均径は10nm、比表面積は5
0m2 /gであった。
The obtained slurry was introduced at an introduced air temperature of 400.
The solution was sprayed into an atmosphere at a temperature of 250 ° C. and a discharge air temperature of 250 ° C., dried by a spray drying method, and decomposed ammonium nitrate to prepare oxide solid solution particles. Example 1
The solid solubility of the oxide solid solution particles was 100%, the average diameter of the crystallite was 10 nm, and the specific surface area was 5%.
It was 0 m 2 / g.

【0087】<評価>比較例2と実施例24の比較よ
り、4価のセリウムの場合には、3価のセリウムとは異
なり過酸化水素を用いずとも高い固溶度で固溶すること
がわかる。 (実施例25)アンモニア水を滴下する前の硝酸セリウ
ム(IV)と硝酸ジルコニルの水溶液に、予めアルキルベ
ンゼンスルホン酸水溶液を添加しておいたこと以外は実
施例24と同様にして、実施例25の酸化物固溶体粒子
を調製した。実施例1と同様にして測定されたこの酸化
物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径は1
0nm、比表面積は40m2 /gであった。
<Evaluation> From the comparison between Comparative Example 2 and Example 24, in the case of cerium (IV), unlike cerium (III), it is possible to form a solid solution with a high solid solubility without using hydrogen peroxide. Understand. Example 25 The procedure of Example 25 was repeated in the same manner as in Example 24, except that an aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid was added to the aqueous solution of cerium (IV) nitrate and zirconyl nitrate before the aqueous ammonia was dropped. Oxide solid solution particles were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, and the average diameter of crystallites was 1
0 nm, and the specific surface area was 40 m 2 / g.

【0088】<評価>すなわち実施例25では実施例2
4と同等の固溶体が製造されていることから、界面活性
剤の添加時期はアルカリで中和する前後に関わらず同じ
作用を示し、つまり界面活性剤の作用は、アルカリで中
和する時のみならずアルカリで中和された後の酸化物の
状態に対しても有効であることがわかる。
<Evaluation> That is, in Embodiment 25, Embodiment 2
Since a solid solution equivalent to 4 is produced, the time of addition of the surfactant shows the same action regardless of before and after neutralization with the alkali, that is, the action of the surfactant is only when neutralizing with the alkali. It is also found to be effective for the state of the oxide after neutralization with alkali.

【0089】(実施例26)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにαオレフィンスルホン酸水溶液を用
いたこと以外は実施例24と同様にして、実施例26の
酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測
定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は95%、結晶
子の平均径は8nm、比表面積は60m2 /gであっ
た。
Example 26 An oxide solid solution particle of Example 26 was prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of α-olefinsulfonic acid was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of the crystallite was 8 nm, and the specific surface area was 60 m 2 / g.

【0090】(実施例27)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンポリプロピルア
ルキルエーテル水溶液を用いたこと以外は実施例24と
同様にして、実施例25の酸化物固溶体粒子を調製し
た。実施例1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体
粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径は8nm、比
表面積は45m 2 /gであった。
Example 27 Alkylbenzene Sulfone
Polyoxyethylene polypropyl alcohol instead of acid aqueous solution
Example 24 except that an aqueous alkyl ether solution was used.
Similarly, the oxide solid solution particles of Example 25 were prepared.
Was. This oxide solid solution measured in the same manner as in Example 1.
The solid solubility of the particles is 100%, the average diameter of the crystallite is 8 nm, and the ratio is
Surface area is 45m Two/ G.

【0091】(実施例28)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにセチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド水溶液を用いたこと以外は実施例24と同様にし
て、実施例28の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例
1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶
度は95%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は62
2 /gであった。
Example 28 The oxide solid solution particles of Example 28 were prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of cetyltrimethylammonium chloride was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of crystallites was 7 nm, and the specific surface area was 62.
m 2 / g.

【0092】(実施例29)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにモノアルキルアンモニウムアセテー
ト水溶液を用いたこと以外は実施例24と同様にして、
実施例29の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と
同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は
90%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は60m2
/gであった。
Example 29 The procedure of Example 24 was repeated, except that an aqueous solution of monoalkylammonium acetate was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid.
The oxide solid solution particles of Example 29 were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 90%, the average diameter of the crystallite was 8 nm, and the specific surface area was 60 m 2.
/ G.

【0093】(実施例30)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテル水溶液を用いたこと以外は実施例24と同様
にして、実施例30の酸化物固溶体粒子を調製した。実
施例1と同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の
固溶度は95%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は
55m2 /gであった。
Example 30 The oxide solid solution particles of Example 30 were prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylphenyl ether was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 55 m 2 / g.

【0094】(実施例31)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル水溶液を用いたこと以外は実施例24と同様にして、
実施例31の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と
同様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は
95%、結晶子の平均径は8nm、比表面積は57m2
/gであった。
Example 31 The procedure of Example 24 was repeated, except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkyl ether was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid.
The oxide solid solution particles of Example 31 were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 57 m 2.
/ G.

【0095】(実施例32)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルアミン
水溶液を用いたこと以外は実施例24と同様にして、実
施例32の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同
様にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は9
0%、結晶子の平均径は6nm、比表面積は45m2
gであった。
Example 32 An oxide solid solution particle of Example 32 was prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylamine was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 9
0%, the average diameter of the crystallite is 6 nm, and the specific surface area is 45 m 2 /
g.

【0096】(実施例33)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレン脂肪酸アミド水
溶液を用いたこと以外は実施例24と同様にして、実施
例33の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様
にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は90
%、結晶子の平均径は7nm、比表面積は59m2 /g
であった。
Example 33 An oxide solid solution particle of Example 33 was prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of polyoxyethylene fatty acid amide was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 90.
%, The average diameter of the crystallite is 7 nm, and the specific surface area is 59 m 2 / g.
Met.

【0097】(実施例34)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにトリアルキルアミンオキサイド水溶
液を用いたこと以外は実施例24と同様にして、実施例
34の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様に
して測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は95
%、結晶子の平均径は9nm、比表面積は62m2 /g
であった。
Example 34 The oxide solid solution particles of Example 34 were prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of a trialkylamine oxide was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95.
%, The average diameter of the crystallite is 9 nm, and the specific surface area is 62 m 2 / g.
Met.

【0098】(実施例35)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりにポリオキシエチレンアルキルメチル
アンモニウムクロライド水溶液を用いたこと以外は実施
例24と同様にして、実施例35の酸化物固溶体粒子を
調製した。実施例1と同様にして測定されたこの酸化物
固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径は9n
m、比表面積は30m2 /gであった。
Example 35 An oxide solid solution particle of Example 35 was prepared in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of polyoxyethylene alkylmethylammonium chloride was used instead of the aqueous solution of alkylbenzenesulfonic acid. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, and the average diameter of crystallites was 9 n.
m and specific surface area were 30 m 2 / g.

【0099】(実施例36)アルキルベンゼンスルホン
酸水溶液の代わりに牛脂ジアミンジオレイン酸水溶液を
用いたこと以外は実施例24と同様にして、実施例36
の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして
測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、
結晶子の平均径は8nm、比表面積は40m2 /gであ
った。
Example 36 Example 36 was repeated in the same manner as in Example 24 except that an aqueous solution of tallow diamine dioleic acid was used instead of the aqueous solution of alkylbenzene sulfonic acid.
Was prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%,
The average diameter of the crystallite was 8 nm, and the specific surface area was 40 m 2 / g.

【0100】<評価>実施例24と実施例26〜36の
結果より、過酸化水素を用いない場合であっても、用い
た界面活性剤は全てアルキルベンゼンスルホン酸と同等
の効果をもつことがわかる。 (実施例37)フィルタープレスを用いて沈殿物を含む
スラリーから水分を搾り取った後に、300℃に加熱し
て固形分を乾燥し、機械的に粉砕したこと以外は実施例
24と同様にして、実施例37の酸化物固溶体粒子を調
製した。実施例1と同様にして測定されたこの酸化物固
溶体粒子の固溶度は95%、結晶子の平均径は8nm、
比表面積は70m2 /gであった。
<Evaluation> From the results of Example 24 and Examples 26 to 36, it can be seen that even when hydrogen peroxide was not used, all the surfactants used had the same effect as alkylbenzene sulfonic acid. . (Example 37) After squeezing out water from the slurry containing the precipitate using a filter press, the solid content was dried by heating to 300 ° C and mechanically pulverized, in the same manner as in Example 24. The oxide solid solution particles of Example 37 were prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 95%, the average diameter of crystallites was 8 nm,
The specific surface area was 70 m 2 / g.

【0101】(実施例38)沈殿物を含むスラリーを2
50℃に加熱したセラミック製ボールと接触させて乾燥
させると同時に、そのボールによって機械的に粉砕した
こと以外は実施例24と同様にして、実施例38の酸化
物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定さ
れたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子
の平均径は8nm、比表面積は40m2 /gであった。
Example 38 A slurry containing a precipitate was mixed with 2
The oxide solid solution particles of Example 38 were prepared in the same manner as in Example 24 except that the powder was brought into contact with a ceramic ball heated to 50 ° C., dried, and mechanically ground by the ball. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 8 nm, and the specific surface area was 40 m 2 / g.

【0102】(実施例39)沈殿物を含むスラリーを3
00℃に加熱した加熱容器に入れ、水分及び硝酸アンモ
ニウムが蒸発又は分解脱離するまで加熱し、次いで機械
的に粉砕したこと以外は実施例24と同様にして、実施
例39の酸化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様
にして測定されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は10
0%、結晶子の平均径は9nm、比表面積は35m2
gであった。
Example 39 A slurry containing a precipitate was mixed with 3
Placed in a heating vessel heated to 00 ° C., heated until water and ammonium nitrate were evaporated or decomposed and desorbed, and then mechanically pulverized, and the oxide solid solution particles of Example 39 were treated in the same manner as in Example 24. Prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 10
0%, the average diameter of the crystallite is 9 nm, and the specific surface area is 35 m 2 /
g.

【0103】<評価>実施例24及び実施例37〜39
の結果より、過酸化水素を用いない場合であっても、用
いた粉砕手段による差異はないことが明らかである。 (実施例40)実施例24で得られた酸化物固溶体粒子
を、一酸化炭素が1体積%含まれる還元雰囲気中で12
00℃にて2時間熱処理し、実施例40の酸化物固溶体
粒子を調製した。実施例1と同様にして測定されたこの
酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均径
は52nm、比表面積は5m2 /gであった。
<Evaluation> Example 24 and Examples 37 to 39
It is clear from the results that there is no difference depending on the pulverizing means used even when hydrogen peroxide is not used. Example 40 The oxide solid solution particles obtained in Example 24 were mixed in a reducing atmosphere containing 1% by volume of carbon monoxide for 12 hours.
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 2 hours to prepare oxide solid solution particles of Example 40. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 52 nm, and the specific surface area was 5 m 2 / g.

【0104】(実施例41)実施例24で得られた酸化
物固溶体粒子を、水素ガスが1体積%含まれる還元雰囲
気中で1100℃にて5時間熱処理し、実施例41の酸
化物固溶体粒子を調製した。実施例1と同様にして測定
されたこの酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶
子の平均径は44nm、比表面積は9m2 /gであっ
た。
Example 41 The oxide solid solution particles of Example 41 were heat-treated at 1100 ° C. for 5 hours in a reducing atmosphere containing 1% by volume of hydrogen gas. Was prepared. The solid solubility of the oxide solid solution particles measured in the same manner as in Example 1 was 100%, the average diameter of crystallites was 44 nm, and the specific surface area was 9 m 2 / g.

【0105】<評価>すなわち実施例24の酸化物固溶
体粒子を還元雰囲気で熱処理することにより、過酸化水
素を用いない場合であっても平均粒子径はある程度大き
くなるが、OSCはより大きくなることがわかる。 (実施例42)アルキルベンゼンスルホン酸を含む水溶
液の添加量を種々選択したこと以外は実施例24と同様
にして、それぞれの酸化物固溶体粒子を調製した。これ
らの酸化物固溶体粒子の結晶の格子定数は図3と同様の
結果を示し、4価のセリウムの場合には過酸化水素を用
いずとも高い固溶度でジルコニアが固溶することが明ら
かである。
<Evaluation> That is, when the oxide solid solution particles of Example 24 were heat-treated in a reducing atmosphere, the average particle diameter was increased to some extent even when hydrogen peroxide was not used, but the OSC was further increased. I understand. Example 42 Each oxide solid solution particle was prepared in the same manner as in Example 24 except that the amount of the aqueous solution containing alkylbenzenesulfonic acid was variously selected. The lattice constants of the crystals of these oxide solid solution particles are similar to those shown in FIG. 3, and it is apparent that zirconia forms a solid solution with a high solid solubility without using hydrogen peroxide in the case of tetravalent cerium. is there.

【0106】(実施例43)硝酸セリウム(IV)と硝酸
ジルコニルの添加量を、セリウムとジルコニウムのモル
比がCe/Zr=9/1〜1/9の範囲で種々混合した
水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、それ
ぞれの酸化物固溶体粒子を調製した。それぞれの酸化物
固溶体粒子のOSCは図8と同様であり、結晶の格子定
数は図9と同様であった。
(Example 43) An aqueous solution obtained by variously mixing cerium (IV) nitrate and zirconyl nitrate in a molar ratio of cerium to zirconium in the range of Ce / Zr = 9/1 to 1/9 was used. Except for the above, each oxide solid solution particle was prepared in the same manner as in Example 1. The OSC of each oxide solid solution particle was the same as in FIG. 8, and the lattice constant of the crystal was the same as in FIG.

【0107】つまり4価セリウムであれば、Ce/Zr
の比が75/25〜25/75の範囲にあれば過酸化水
素を用いずともOSCが250μmolO2 /g以上と
なることが明らかである。また過酸化水素を用いずと
も、ジルコニアの固溶によりセリアの結晶中にジルコニ
アの骨格が形成されている。 (実施例44)硝酸セリウム(III )と硝酸ジルコニル
を、モル比でCe/Zr=5/5となるように混合した
水溶液を調整し、攪拌しながらアンモニア水を滴下して
中和し沈殿を生成させた。このスラリーを実施例1と同
様に乾燥させ、さらに実施例20と同様に熱処理を行っ
た。この酸化物固溶体粒子の固溶度は80%、結晶子の
平均径は48nm、比表面積は3m2 /gであった。
That is, if it is tetravalent cerium, Ce / Zr
It is clear that if the ratio is in the range of 75/25 to 25/75, the OSC becomes 250 μmol O 2 / g or more without using hydrogen peroxide. Even without using hydrogen peroxide, a zirconia skeleton is formed in the ceria crystal by solid solution of zirconia. (Example 44) An aqueous solution in which cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate were mixed at a molar ratio of Ce / Zr = 5/5 was prepared, and ammonia water was added dropwise with stirring to neutralize the precipitate. Generated. This slurry was dried in the same manner as in Example 1, and further subjected to a heat treatment in the same manner as in Example 20. The solid solubility of the oxide solid solution particles was 80%, the average diameter of crystallites was 48 nm, and the specific surface area was 3 m 2 / g.

【0108】(実施例45)硝酸セリウム(III )と硝
酸ジルコニルを、モル比でCe/Zr=5/5となるよ
うに混合した水溶液を調整し、攪拌しながらアンモニア
水を滴下して中和し沈殿を生成させた。このスラリーを
実施例1と同様に乾燥させ、さらに実施例21と同様に
熱処理を行った。この酸化物固溶体粒子の固溶度は70
%、結晶子の平均径は40nm、比表面積は9m2 /g
であった。
Example 45 An aqueous solution was prepared by mixing cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate in a molar ratio of Ce / Zr = 5/5, and neutralized by dropwise addition of aqueous ammonia with stirring. To form a precipitate. This slurry was dried in the same manner as in Example 1, and heat-treated in the same manner as in Example 21. The solid solubility of the oxide solid solution particles is 70
%, The average diameter of the crystallite is 40 nm, and the specific surface area is 9 m 2 / g.
Met.

【0109】(実施例46)実施例1と同様に、硝酸セ
リウム(III )と硝酸ジルコニルを、モル比でCe/Z
r=5/5となるように混合した水溶液を調製し、さら
に硝酸イットリウムの水溶液を、モル比でY/(Y+C
e+Zr)=0/100〜10/10になるように5水
準で配合した。さらに、過酸化水素をセリウムイオンの
1/2のモル数になるように加え、さらにポリオキシエ
チレンポリプロピルアルキルエーテルを得られる酸化物
の重量の5%添加した後、攪拌しながらアンモニア水を
滴下して中和し、それぞれ沈殿を生成させた。この沈殿
を300℃に加熱したオーブン内に入れて水分を蒸発さ
せ、硝酸アンモニウムと界面活性剤が分解脱離するまで
加熱した。得られた酸化物固溶体粒子の結晶子の平均径
はそれぞれ8nm、比表面積はそれぞれ70m2 /gで
あった。
(Example 46) As in Example 1, cerium (III) nitrate and zirconyl nitrate were mixed at a molar ratio of Ce / Z
A mixed aqueous solution was prepared so that r = 5/5, and an aqueous solution of yttrium nitrate was further added in a molar ratio of Y / (Y + C
e + Zr) = 0/100 to 10/10. Further, hydrogen peroxide was added so as to have a mole number of の of the cerium ion, and 5% of the weight of the oxide to obtain polyoxyethylene polypropylalkyl ether was added. And neutralized to form respective precipitates. The precipitate was placed in an oven heated to 300 ° C. to evaporate water, and heated until ammonium nitrate and the surfactant were decomposed and eliminated. The average diameter of crystallites of the obtained oxide solid solution particles was 8 nm, and the specific surface area was 70 m 2 / g.

【0110】これらの酸化物固溶体粒子を大気中120
0℃で4時間加熱し、X線回折により結晶相の変化をそ
れぞれ調べた結果を図10に示す。図10より、イット
リウムの添加によって固溶体相がより安定になっている
ことがわかる。 (実施例47)硝酸イットリウムを硝酸カルシウムに換
えたこと以外は実施例46と同様にして、それぞれの酸
化物固溶体粒子を調製した。得られた酸化物固溶体粒子
の結晶子の平均径はそれぞれ7nm、比表面積はそれぞ
れ80m2 /gであった。
These oxide solid solution particles were placed in air at 120
FIG. 10 shows the results of heating at 0 ° C. for 4 hours and examining changes in crystal phases by X-ray diffraction. FIG. 10 shows that the addition of yttrium makes the solid solution phase more stable. Example 47 Each oxide solid solution particle was prepared in the same manner as in Example 46 except that calcium nitrate was used instead of yttrium nitrate. The average diameter of crystallites of the obtained oxide solid solution particles was 7 nm, and the specific surface area was 80 m 2 / g.

【0111】これらの酸化物固溶体粒子を大気中120
0℃で4時間加熱し、X線回折により結晶相の変化をそ
れぞれ調べた結果を図11に示す。図11より、カルシ
ウムの添加によって固溶体相がより安定になっているこ
とがわかる。 (実施例48)硝酸イットリウムに換えて、硝酸ランタ
ン、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリ
ウムをそれぞれモル比でM/(M+Ce+Zr)=7/
100、10/100、10/100、10/100と
なるように用いたこと以外は実施例46と同様にして、
それぞれの酸化物固溶体粒子を調製した。得られた酸化
物固溶体粒子の結晶子の平均径は6〜8nm、比表面積
は60〜90m2 /gであった。
These oxide solid solution particles were placed in air at 120
FIG. 11 shows the results of heating at 0 ° C. for 4 hours and examining changes in crystal phases by X-ray diffraction. FIG. 11 shows that the addition of calcium makes the solid solution phase more stable. (Example 48) Instead of yttrium nitrate, lanthanum nitrate, magnesium nitrate, strontium nitrate, and barium nitrate were each in a molar ratio of M / (M + Ce + Zr) = 7 /
100, 10/100, 10/100, except that it was used so as to be 10/100, in the same manner as in Example 46,
Each oxide solid solution particle was prepared. The average diameter of crystallites of the obtained oxide solid solution particles was 6 to 8 nm, and the specific surface area was 60 to 90 m 2 / g.

【0112】次に、実施例46〜48及び実施例1の酸
化物固溶体粒子について、大気中で300℃又は120
0℃で2時間焼成し、それぞれ実施例1と同様にOSC
の測定を行った。それぞれの結果を実施例1の結果と併
せて図12に示す。図12より、実施例46〜48の酸
化物固溶体粒子は実施例1と同様に大きなOSCをも
ち、しかも実施例1に比べて高温での耐久性がさらに優
れていることがわかる。
Next, the oxide solid solution particles of Examples 46 to 48 and Example 1 were heated at 300 ° C. or 120 ° C. in air.
Baking for 2 hours at 0 ° C.
Was measured. Each result is shown in FIG. 12 together with the result of Example 1. FIG. 12 shows that the oxide solid solution particles of Examples 46 to 48 have the same large OSC as in Example 1, and are more excellent in durability at high temperatures than Example 1.

【0113】なお、実施例46と実施例47の場合に
は、図13に示すように、イットリウム及びカルシウム
の量が多くなるにつれてOSCは逆に低下することがわ
かった。すなわち、イットリウム及びカルシウムの量が
15モル%までは比較的大きなOSCを維持するが、そ
れ以上の添加量では大きく低下してしまう。 (実施例49)実施例47において、硝酸セリウムと硝
酸ジルコニルの比を変化させたこと以外は同様にしてそ
れぞれの酸化物固溶体粒子を調製した。そして実施例1
と同様にOSCを測定し、結果を図14に示す。図14
より、Ce/Zr比が25/75以下、又は75/25
以上の範囲では、酸化物固溶体のOSCが小さくなって
しまうことがわかる。
In the case of Examples 46 and 47, as shown in FIG. 13, it was found that the OSC decreased as the amount of yttrium and calcium increased. That is, a relatively large OSC is maintained until the amount of yttrium and calcium is up to 15 mol%, but when the amount of yttrium and calcium is more than 15 mol%, it is significantly reduced. Example 49 Each oxide solid solution particle was prepared in the same manner as in Example 47 except that the ratio of cerium nitrate to zirconyl nitrate was changed. And Example 1
The OSC was measured in the same manner as described above, and the results are shown in FIG. FIG.
The Ce / Zr ratio is 25/75 or less, or 75/25
It can be seen that in the above range, the OSC of the oxide solid solution becomes small.

【0114】(実施例50)過酸化水素の添加量をセリ
ウムイオンの1.2倍としたこと以外は実施例1と同様
にして、実施例50の酸化物固溶体粒子を調製した。こ
の酸化物固溶体粒子の固溶度は100%、結晶子の平均
径は9nm、比表面積は50m2 /gであった。
Example 50 The solid oxide solution particles of Example 50 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of hydrogen peroxide added was 1.2 times that of cerium ions. The solid solubility of the oxide solid solution particles was 100%, the average diameter of crystallites was 9 nm, and the specific surface area was 50 m 2 / g.

【0115】このように過酸化水素を実施例1より増量
しても、実施例1と同様の固溶度をもつ酸化物固溶体粒
子を調製することができる。
As described above, even when the amount of hydrogen peroxide is increased from that in Example 1, oxide solid solution particles having the same solid solubility as in Example 1 can be prepared.

【0116】[0116]

【発明の効果】本発明の酸化物固溶体粒子によれば、固
溶体粒子の固溶度が高くかつ結晶子の平均粒径が小さ
い。そして固溶体がセリアとジルコニアの固溶体であれ
ば、セリアの蛍石構造を維持したままセリウムの位置の
一部をジルコニウムが置換した結晶構造をもつので、セ
リアのOSCが従来の約2倍に向上し、かつ酸素の吸蔵
・放出速度が大きく、高い酸素ストアレージ能を有して
いる。
According to the oxide solid solution particles of the present invention, the solid solution particles have a high solid solubility and a small average crystallite size. If the solid solution is a solid solution of ceria and zirconia, the ceria has a crystal structure in which a part of the cerium position is replaced by zirconium while maintaining the ceria's fluorite structure. It has a high oxygen storage / release rate and high oxygen storage capability.

【0117】また本発明の製造方法によれば、界面活性
剤を添加することにより、ミセル内の小さな空間で複数
の元素が均一に集合して粒子が形成されると考えられ
る。したがって、結晶子の平均径を維持したままほぼ完
全な固溶体とすることができ、本発明の酸化物固溶体を
容易かつ確実に製造することができる。そしてさらに過
酸化水素を添加することにより、3価のセリウムを用い
た場合でも高い固溶度が確保される。
According to the production method of the present invention, it is considered that a plurality of elements are uniformly aggregated in a small space in the micelle to form particles by adding a surfactant. Therefore, a substantially complete solid solution can be obtained while maintaining the average diameter of crystallites, and the oxide solid solution of the present invention can be easily and reliably produced. By further adding hydrogen peroxide, a high solid solubility is ensured even when trivalent cerium is used.

【0118】さらに本発明の製造方法によれば、水溶液
を強力に撹拌することにより複数の元素が共沈する際に
共沈物の偏析が抑制され、均一に分散されると考えられ
る。したがって、結晶子の平均粒径を維持したままほぼ
完全な固溶体とすることができ、本発明の酸化物固溶体
を容易かつ確実に製造することができる。また3価のセ
リウムを用いた場合にも、過酸化水素を添加しなくても
高い固溶度が確保できる。
Further, according to the production method of the present invention, it is considered that when a plurality of elements are co-precipitated, segregation of co-precipitates is suppressed by vigorously stirring the aqueous solution, and the co-precipitates are uniformly dispersed. Therefore, an almost complete solid solution can be obtained while maintaining the average particle size of the crystallites, and the oxide solid solution of the present invention can be easily and reliably produced. In addition, even when trivalent cerium is used, high solid solubility can be ensured without adding hydrogen peroxide.

【0119】さらに、水溶液から得られた沈殿物を還元
雰囲気で加熱することにより、結晶子の平均径を維持し
たままほぼ完全な固溶体とすることができ、本発明の酸
化物固溶体を容易かつ確実に製造することができる。ま
た3価のセリウムを用いた場合にも、過酸化水素を添加
しなくても高い固溶度が確保できる。
Further, by heating the precipitate obtained from the aqueous solution in a reducing atmosphere, a substantially complete solid solution can be obtained while maintaining the average diameter of crystallites, and the oxide solid solution of the present invention can be easily and reliably formed. Can be manufactured. In addition, even when trivalent cerium is used, high solid solubility can be ensured without adding hydrogen peroxide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】熱処理温度と比表面積の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a heat treatment temperature and a specific surface area.

【図2】熱処理温度と結晶子の平均径の関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a heat treatment temperature and an average diameter of crystallites.

【図3】アルキルベンゼンスルホン酸の添加率と形成さ
れた酸化物固溶体粒子の結晶の格子定数との関係を示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the addition ratio of alkylbenzene sulfonic acid and the lattice constant of the crystals of the formed oxide solid solution particles.

【図4】ジルコニア含有率と形成される酸化物固溶体粒
子の結晶の格子定数との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the zirconia content and the lattice constant of the crystals of the formed oxide solid solution particles.

【図5】界面活性剤添加率と形成された酸化物固溶体粒
子の固溶度及び比表面積との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surfactant addition rate and the solid solubility and specific surface area of the formed oxide solid solution particles.

【図6】熱処理温度と比表面積の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a heat treatment temperature and a specific surface area.

【図7】熱処理温度と結晶子の平均径の関係を示すグラ
フである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a heat treatment temperature and an average diameter of crystallites.

【図8】Ce/Zrモル比と形成された酸化物固溶体粒
子のOSCとの関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the Ce / Zr molar ratio and the OSC of the formed oxide solid solution particles.

【図9】酸化物固溶体粒子中のジルコニア濃度と格子定
数との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a zirconia concentration in oxide solid solution particles and a lattice constant.

【図10】イットリウムの添加量による効果を示すX線
回折チャート図である。
FIG. 10 is an X-ray diffraction chart showing the effect of the amount of yttrium added.

【図11】カルシウムの添加量による効果を示すX線回
折チャート図である。
FIG. 11 is an X-ray diffraction chart showing the effect of the amount of calcium added.

【図12】各種アルカリ土類元素又は希土類元素を添加
した場合のOSCを示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing OSC when various alkaline earth elements or rare earth elements are added.

【図13】イットリウム又はカルシウムの添加量とOS
Cの関係を示すグラフである。
FIG. 13: Yttrium or calcium addition and OS
It is a graph which shows the relationship of C.

【図14】ジルコニウム含有量とOSCの関係を示すグ
ラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between zirconium content and OSC.

フロントページの続き (72)発明者 神取 利男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 右京 良雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 杉浦 正洽 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 木村 希夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平8−215569(JP,A) 特開 平9−40425(JP,A) 特開 平8−2918(JP,A) 特開 平7−187676(JP,A) 特開 平6−198175(JP,A) 特開 平4−55315(JP,A) J.Alloy.Compd.193 (1993)p.73−75 触媒学会・日本化学会共催「1989年度 触媒研究発表会講演予稿集」(1989年10 月13日,14日),3C28,p.176−177 豊田中央研究所R&Dレビュー 27 [3](1992)p.43−53 J.Chem.Soc.Chem.C ommun.(1995年11月)p.2181− 2182 J.Catal.151[1](1995), p.168−177 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 13/14 - 13/32 B01J 23/10 B01D 53/94 C01F 17/00 C01G 25/00 CA(STN) JICSTファイル(JOIS)Continuing from the front page (72) Inventor Toshio Jintori 41, Chukumi Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Institute, Inc. (1) Inside Toyota Central R & D Laboratories Co., Ltd. (72) Inventor Masataka Sugiura 41 Toyota Chuo R & D Laboratories Co., Ltd. 41, Chuo-ji, Yokomichi, Toyoda Central Research Institute, Inc. (56) References JP-A-8-215569 (JP, A) JP-A-9-40425 (JP, A) JP-A-8-2918 (JP, A) JP-A-7-187676 (JP, A) JP-A-6-198175 (JP, A) JP-A-4-55315 (JP, A) Alloy. Compd. 193 (1993) p. 73-75 Co-hosted by The Catalysis Society of Japan and The Chemical Society of Japan, "Preliminary Proceedings of the 1989 Catalysis Research Conference" (October 13, 14 1989), 3C28, p. 176-177 Toyota Central R & D Review 27 [3] (1992) p. 43-53 J.C. Chem. Soc. Chem. Commun. (November 1995) p. 2181-2182 J.P. Catal. 151 [1] (1995), p. 168-177 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 13/14-13/32 B01J 23/10 B01D 53/94 C01F 17/00 C01G 25/00 CA (STN) JICST file ( JOIS)

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が
固溶した酸化物固溶体を含む粒子であって、 該粒子中のセリウムとジルコニウムの比率がモル比で
0.25≦Zr/(Ce+Zr)≦0.75の範囲にあ
り、該粒子中の該セリウム酸化物に対する該ジルコニウ
ム酸化物の固溶度が70%以上であって、該粒子中の結
晶子の平均径が100nm以下であり、かつ該粒子の比
表面積が20m2 /g以上であることを特徴とする酸化
物固溶体粒子。
1. A particle containing an oxide solid solution in which zirconium oxide is dissolved in cerium oxide, wherein the molar ratio of cerium to zirconium is 0.25 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦ 0. .75, the solid solubility of the zirconium oxide in the particles is 70% or more, the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less, and the particles are Has a specific surface area of 20 m 2 / g or more.
【請求項2】 前記粒子が集合して粉末を形成している
請求項1記載の酸化物固溶体粒子。
2. The oxide solid solution particles according to claim 1, wherein the particles are aggregated to form a powder.
【請求項3】 前記粒子の比表面積が35m2 /g以上
である請求項1記載の酸化物固溶体粒子。
3. The oxide solid solution particles according to claim 1, wherein the specific surface area of the particles is 35 m 2 / g or more.
【請求項4】 前記粒子の比表面積が50m2 /g以上
である請求項1記載の酸化物固溶体粒子。
4. The oxide solid solution particles according to claim 1, wherein the specific surface area of the particles is 50 m 2 / g or more.
【請求項5】 前記粒子の結晶子径が12nm以下であ
る請求項1記載の酸化物固溶体粒子。
5. The oxide solid solution particles according to claim 1, wherein the particles have a crystallite diameter of 12 nm or less.
【請求項6】 前記粒子の固溶度が90%以上である請
求項1記載の酸化物固溶体粒子。
6. The oxide solid solution particles according to claim 1, wherein the particles have a solid solubility of 90% or more.
【請求項7】 4価のセリウム化合物とジルコニウム化
合物が溶解した水溶液に界面活性剤とアルカリ性物質を
添加することにより沈殿物を得る第1工程と、該沈殿物
を加熱して、セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固
溶した酸化物固溶体を含む粒子であって、該粒子中のセ
リウムとジルコニウムの比率がモル比で0.25≦Zr
/(Ce+Zr)≦0.75の範囲にあり、該粒子中の
該セリウム酸化物に対する該ジルコニウム酸化物の固溶
度が70%以上であり、かつ該粒子中の結晶子の平均径
が100nm以下である酸化物固溶体粒子を得る第2工
程と、よりなることを特徴とする酸化物固溶体粒子の製
造方法。
7. A first step of obtaining a precipitate by adding a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a tetravalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, and heating the precipitate to form a cerium oxide. a particle comprising an oxide solid solution of zirconium oxide is solid-solved, Se in the particles
The molar ratio of lithium and zirconium is 0.25 ≦ Zr
/(Ce+Zr)≦0.75, the solid solubility of the zirconium oxide with respect to the cerium oxide in the particles is 70% or more, and the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less. And a second step of obtaining oxide solid solution particles, which is a method for producing oxide solid solution particles.
【請求項8】 3価のセリウム化合物とジルコニウム化
合物とが溶解した水溶液に過酸化水素と、界面活性剤及
びアルカリ性物質を添加することにより沈殿物を得る第
1工程と、 該沈殿物を加熱して、セリウム酸化物にジルコニウム酸
化物が固溶した酸化物固溶体を含む粒子であって、該粒
子中のセリウムとジルコニウムの比率がモル比で0.2
5≦Zr/(Ce+Zr)≦0.75の範囲にあり、
粒子中の該セリウム酸化物に対する該ジルコニウム酸化
物の固溶度が70%以上であり、かつ該粒子中の結晶子
の平均径が100nm以下である酸化物固溶体粒子を得
る第2工程と、よりなることを特徴とする酸化物固溶体
粒子の製造方法。
8. A first step of obtaining a precipitate by adding hydrogen peroxide, a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a trivalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, and heating the precipitate. Te, a particle comprising an oxide solid solution of zirconium oxide is dissolved in the cerium oxide, particulate
The ratio of cerium and zirconium in the particles is 0.2
5 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦ 0.75, the solid solubility of the zirconium oxide with respect to the cerium oxide in the particles is 70% or more, and the average diameter of crystallites in the particles A second step of obtaining oxide solid solution particles having a particle size of 100 nm or less, and a method for producing oxide solid solution particles.
【請求項9】 前記界面活性剤は臨界ミセル濃度が0.
1mol/リットル以下のものである請求項7〜8のい
ずれかに記載の酸化物固溶体粒子の製造方法。
9. The surfactant has a critical micelle concentration of 0.5.
The method for producing oxide solid solution particles according to any one of claims 7 to 8, wherein the amount is 1 mol / liter or less.
【請求項10】 前記水溶液には希土類元素及びアルカ
リ土類金属から選ばれる少なくとも一種がさらに含まれ
ていることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載
の酸化物固溶体粒子の製造方法。
10. The method for producing oxide solid solution particles according to claim 7, wherein the aqueous solution further contains at least one selected from a rare earth element and an alkaline earth metal. .
【請求項11】 前記水溶液を103 sec-1以上の高
せん断速度で高速撹拌しながらアルカリ性物質を添加す
ることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の
酸化物固溶体粒子の製造方法。
11. The production of oxide solid solution particles according to claim 7, wherein the alkaline substance is added while stirring the aqueous solution at a high shear rate of 10 3 sec −1 or more at a high speed. Method.
【請求項12】 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物
が固溶した酸化物固溶体を含む粒子であって、該粒子に
はセリウム酸化物以外の希土類元素の酸化物がさらに固
溶し、該粒子中のセリウムとジルコニウムの比率がモル
比で0.25≦Zr/(Ce+Zr)≦0.75の範囲
にあり、該粒子中の該セリウム酸化物に対するジルコニ
ウム酸化物の固溶度が70%以上であり、比表面積が6
0m2/g以上であることを特徴とする酸化物固溶体粒
子。
12. Particles containing an oxide solid solution in which zirconium oxide is dissolved in cerium oxide, wherein an oxide of a rare earth element other than cerium oxide is further dissolved in the particles. The molar ratio of cerium to zirconium is in the range of 0.25 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦ 0.75, and the zirconia to the cerium oxide in the particles is
Solid oxide has a solid solubility of 70% or more and a specific surface area of 6 %.
Oxide solid solution particles having a particle size of 0 m 2 / g or more.
【請求項13】 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物
が固溶した酸化物固溶体を含む粒子であって、該粒子に
はアルカリ土類金属の酸化物の少なくとも一種がさらに
固溶し、該粒子中のセリウムとジルコニウムの比率がモ
ル比で0.25≦Zr/(Ce+Zr)≦0.75の範
囲にあり、該粒子中の該セリウム酸化物に対するジルコ
ニウム酸化物の固溶度が70%以上であり、かつ該粒子
中の結晶子の平均径が100nm以下であることを特徴
とする酸化物固溶体粒子。
13. A particle containing an oxide solid solution in which zirconium oxide is dissolved in cerium oxide, wherein at least one kind of alkaline earth metal oxide is further dissolved in the particle. The ratio between cerium and zirconium is
0.25 ≦ Zr / (Ce + Zr) ≦ 0.75
, Wherein the solid solubility of zirconium oxide with respect to the cerium oxide in the particles is 70% or more, and the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less. particle.
【請求項14】 前記セリウム酸化物以外の希土類元素
の酸化物又は前記アルカリ土類金属の酸化物は、希土類
元素又はアルカリ土類金属である金属Mがモル比で0<
M/(Ce+Zr+M)≦0.15の範囲となるように
含まれ、結晶子の平均径は10nm以下であることを特
徴とする請求項12又は請求項13に記載の酸化物固溶
体粒子。
14. The oxide of a rare earth element other than the cerium oxide or the oxide of the alkaline earth metal may be such that the metal M, which is a rare earth element or an alkaline earth metal, has a molar ratio of 0 <0.
The oxide solid solution particles according to claim 12 or 13, wherein the particles are contained in a range of M / (Ce + Zr + M) ≦ 0.15, and the average diameter of the crystallite is 10 nm or less.
【請求項15】 前記希土類元素の酸化物はイットリウ
ム酸化物であり、前記アルカリ土類金属の酸化物はカル
シウム酸化物であることを特徴とする請求項12又は請
求項13に記載の酸化物固溶体粒子。
15. The oxide solid solution according to claim 12, wherein the oxide of the rare earth element is yttrium oxide, and the oxide of the alkaline earth metal is calcium oxide. particle.
【請求項16】 4価のセリウム化合物とジルコニウム
化合物が溶解した水溶液に界面活性剤とアルカリ性物質
を添加することにより沈殿物を得る第1工程と、該沈殿
物を加熱する第2工程とよりなる製造方法にて製造さ
れ、 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸化物
固溶体を含む粒子であって、該粒子中のセリウムとジル
コニウムの比率がモル比で0.25≦Zr/(Ce+Z
r)≦0.75の範囲にあり、該粒子中の該セリウム酸
化物に対するジルコニウム酸化物の固溶度が70%以上
であり、かつ該粒子中の結晶子の平均径が100nm以
下であることを特徴とする酸化物固溶体粒子。
16. A first step of obtaining a precipitate by adding a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a tetravalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, and a second step of heating the precipitate. produced by the production method, a particle comprising an oxide solid solution of zirconium oxide is dissolved in the cerium oxide, cerium in said particle and Jill
The ratio of conium is 0.25 ≦ Zr / (Ce + Z) in molar ratio.
r) is in the range of ≦ 0.75, the solid solubility of zirconium oxide in the particles is 70% or more, and the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less. Oxide solid solution particles, characterized in that:
【請求項17】 3価のセリウム化合物とジルコニウム
化合物とが溶解した水溶液に過酸化水素と界面活性剤及
びアルカリ性物質を添加することにより沈殿物を得る第
1工程と、該沈殿物を加熱する第2工程とよりなる製造
方法にて製造され、 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸化物
固溶体を含む粒子であって、該粒子中のセリウムとジル
コニウムの比率がモル比で0.25≦Zr/(Ce+Z
r)≦0.75の範囲にあり、該粒子中の該セリウム酸
化物に対するジルコニウム酸化物の固溶度が70%以上
であり、かつ該粒子中の結晶子の平均径が100nm以
下であることを特徴とする酸化物固溶体粒子。
17. A first step of obtaining a precipitate by adding hydrogen peroxide, a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a trivalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, and a step of heating the precipitate. produced by more become a manufacturing method and two-step, a particle comprising an oxide solid solution of zirconium oxide is dissolved in the cerium oxide, cerium in said particle and Jill
The ratio of conium is 0.25 ≦ Zr / (Ce + Z) in molar ratio.
r) is in the range of ≦ 0.75, the solid solubility of zirconium oxide in the particles is 70% or more, and the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less. Oxide solid solution particles, characterized in that:
【請求項18】 前記粒子の比表面積が20m 2 /g以
上である請求項16及び請求項17のいずれかに記載の
酸化物固溶体粒子。
18. The particles have a specific surface area of 20 m 2 / g or less.
Oxide solid solution particles according to any one of claims 16 and claim 17 is an upper.
【請求項19】 前記粒子の比表面積が35m2 /g以
上である請求項16〜18のいずれかに記載の酸化物固
溶体粒子。
19. The oxide solid solution particles according to claim 16, wherein the specific surface area of the particles is 35 m 2 / g or more.
【請求項20】 前記粒子の比表面積が50m2 /g以
上である請求項16〜18のいずれかに記載の酸化物固
溶体粒子。
20. The oxide solid solution particles according to claim 16, wherein the specific surface area of the particles is 50 m 2 / g or more.
【請求項21】 前記粒子の結晶子径が12nm以下で
ある請求項16〜18のいずれかに記載の酸化物固溶体
粒子。
21. The oxide solid solution particles according to claim 16, wherein the particles have a crystallite diameter of 12 nm or less.
【請求項22】 前記粒子の固溶度が90%以上である
請求項16〜18のいずれかに記載の酸化物固溶体粒
子。
22. The oxide solid solution particles according to claim 16, wherein the particles have a solid solubility of 90% or more.
【請求項23】 4価のセリウム化合物とジルコニウム
化合物が溶解した水溶液に界面活性剤とアルカリ性物質
を添加することにより沈殿物を得る第1工程と、該沈殿
物を加熱する第2工程と、得られた酸化物粒子を110
0〜1200℃の間で還元処理する第3工程とよりなる
製造方法にて製造され、 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸化物
固溶体を含む粒子であって、該粒子中のセリウムとジル
コニウムの比率がモル比で0.25≦Zr/(Ce+Z
r)≦0.75の範囲にあり、該粒子中の該セリウム酸
化物に対するジルコニウム酸化物の固溶度が70%以上
であり、該粒子中の結晶子の平均径が100nm以下、
比表面積が1m2 /g以上であることを特徴とする酸化
物固溶体粒子。
23. A first step of obtaining a precipitate by adding a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a tetravalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, a second step of heating the precipitate, and Oxide particles 110
Produced by more become a manufacturing method and a third step of reduction treatment between 0 to 1,200 ° C., a particle comprising an oxide solid solution of zirconium oxide is dissolved in the cerium oxide, and cerium in said particle Jill
The ratio of conium is 0.25 ≦ Zr / (Ce + Z) in molar ratio.
r) in the range of ≦ 0.75 and the ceric acid in the particles
The solid solubility of zirconium oxide in chloride is 70% or more
And the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less,
Oxide solid solution particles having a specific surface area of 1 m 2 / g or more.
【請求項24】 3価のセリウム化合物とジルコニウム
化合物とが溶解した水溶液に過酸化水素と界面活性剤及
びアルカリ性物質を添加することにより沈殿物を得る第
1工程と、該沈殿物を加熱する第2工程と、得られた酸
化物粒子を1100〜1200℃の間で還元処理する第
3工程とよりなる製造方法にて製造され、 セリウム酸化物にジルコニウム酸化物が固溶した酸化物
固溶体を含む粒子であって、該粒子中のセリウムとジル
コニウムの比率がモル比で0.25≦Zr/(Ce+Z
r)≦0.75の範囲にあり、該粒子中の該セリウム酸
化物に対するジルコニウム酸化物の固溶度が70%以上
であり、該粒子中の結晶子の平均径が100nm以下、
比表面積が1m2 /g以上であることを特徴とする酸化
物固溶体粒子。
24. A first step of obtaining a precipitate by adding hydrogen peroxide, a surfactant and an alkaline substance to an aqueous solution in which a trivalent cerium compound and a zirconium compound are dissolved, and a step of heating the precipitate. It is produced by a production method comprising two steps and a third step of reducing the obtained oxide particles at a temperature of 1100 to 1200 ° C, and contains an oxide solid solution in which zirconium oxide is dissolved in cerium oxide. Particles, wherein the cerium and the jill in the particles
The ratio of conium is 0.25 ≦ Zr / (Ce + Z) in molar ratio.
r) in the range of ≦ 0.75 and the ceric acid in the particles
The solid solubility of zirconium oxide in chloride is 70% or more
And the average diameter of crystallites in the particles is 100 nm or less,
Oxide solid solution particles having a specific surface area of 1 m 2 / g or more.
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