JP6797976B2 - Manufacturing method of exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化触媒の製造方法に関し、特に自動車などの内燃機関から排出される排ガスの浄化触媒の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purification catalyst, and more particularly to a method for producing an exhaust gas purification catalyst emitted from an internal combustion engine such as an automobile.
自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(CxHy)などの、人体に有害な成分が含まれている。これらの有害成分は排ガス浄化触媒によって浄化されてから大気中に放出される。この触媒としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、又はロジウム(Rh)などの貴金属を多孔質担体に担持させてなる三元触媒が広く用いられている。 Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as automobiles contains components harmful to the human body, such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ), and hydrocarbons (C x Hy ). These harmful components are purified by the exhaust gas purification catalyst and then released into the atmosphere. As this catalyst, a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh) is supported on a porous carrier is widely used.
より具体的には、例えばコージェライト等のセラミックスから形成されたハニカム構造を備える基材に、前記三元触媒がコートされた触媒コンバータが、排気通路上の所定位置に配置される。この触媒コンバータによって、排ガスに含まれる前記有害な成分が分解され、二酸化炭素(CO2)や窒素(N2)に無害化される。 More specifically, a catalyst converter coated with the three-way catalyst on a base material having a honeycomb structure formed of ceramics such as cordierite is arranged at a predetermined position on an exhaust passage. The catalytic converter decomposes the harmful components contained in the exhaust gas and detoxifies them into carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ).
この三元触媒としては、担体であるアルミナ(Al2O3)の表面に、触媒材料としての貴金属である白金(Pt)、パラジウム(Pd)、又はロジウム(Rh)と、酸素吸蔵能を有する助触媒材料としての、酸化セリウム(CeO2:「セリア」と称する場合もある。)、酸化セリウムと酸化ジルコニウムの複合酸化物(CeO2-ZrO2)、又は酸化セリウムと酸化ランタンの複合酸化物(CeO2-La2O3)とが担持されたものが用いられる。 The ternary catalyst has oxygen storage capacity on the surface of alumina (Al 2 O 3 ), which is a carrier, with platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh), which are noble metals as catalyst materials. Cerium oxide (CeO 2 : sometimes referred to as "ceria"), a composite oxide of cerium oxide and zirconium oxide (CeO 2- ZrO 2 ), or a composite oxide of cerium oxide and lanthanum oxide as a co-catalyst material. Those bearing (CeO 2- La 2 O 3 ) are used.
ところで、自動車の排ガスは、自動車が停車しているアイドリング時や加速時などの内燃機関への負荷が異なる条件において、200〜1000℃と幅広い温度になることが知られている。特に1000℃以上の高温域では、助触媒である酸素吸蔵能を有する金属酸化物、及び触媒である貴金属のシンタリングにより、助触媒及び/又は触媒の比表面積が小さくなることで、三元触媒の触媒活性が低下してしまう。このため、高温域において三元触媒の触媒活性を維持する技術の開発が進められている。 By the way, it is known that the exhaust gas of an automobile has a wide temperature of 200 to 1000 ° C. under conditions where the load on the internal combustion engine is different, such as when the automobile is idling or accelerating. Especially in the high temperature range of 1000 ° C. or higher, the specific surface area of the co-catalyst and / or the catalyst is reduced by the syntering of the metal oxide having an oxygen occlusion ability as the co-catalyst and the noble metal as the catalyst, so that the three-way catalyst is used. The catalytic activity of is reduced. For this reason, the development of a technique for maintaining the catalytic activity of the three-way catalyst in a high temperature range is underway.
更に、近年、ハイブリッド自動車の普及により、排ガスがさらに低温化することで、より低温で高い触媒活性を示す触媒が求められている。かかる背景を受けて、より低温域における三元触媒の高い触媒活性の保持や、高温域における三元触媒の触媒活性の低下の抑制について開発が進められている。 Further, in recent years, with the spread of hybrid automobiles, there is a demand for a catalyst that exhibits high catalytic activity at a lower temperature by further lowering the temperature of exhaust gas. Against this background, development is underway to maintain the high catalytic activity of the three-way catalyst in the lower temperature range and to suppress the decrease in the catalytic activity of the three-way catalyst in the higher temperature range.
例えば、特許文献1には、触媒の貴金属としてAuとRhを用い、Auを中央部分の最大成分とし、Rhを外周部分の最大成分としたAuとRhを含む複合微粒子とすることで、Rhの酸化による触媒活性の低下を抑制し、低温域での触媒活性を向上できることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, Au and Rh are used as the noble metals of the catalyst, Au is the maximum component of the central portion, and Rh is the maximum component of the outer peripheral portion, and the composite fine particles containing Au and Rh are used to obtain Rh. It is described that the decrease in catalytic activity due to oxidation can be suppressed and the catalytic activity in a low temperature range can be improved.
また、特許文献2には、炭化ケイ素の表面に酸化物層に覆われた貴金属粒子を担持することで、貴金属粒子と酸化物層の界面相互作用によって、低温での触媒活性を向上できることが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes that by supporting the noble metal particles covered with an oxide layer on the surface of silicon carbide, the catalytic activity at a low temperature can be improved by the interfacial interaction between the noble metal particles and the oxide layer. Has been done.
また、特許文献3には触媒と助触媒の微粒子に加えてコバルト(Co)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、ランタン(La)及びストロンチウム(Sr)のうちの一種又は二種以上の元素と、鉄(Fe)とを多孔質の担体に担持することで、高温域での助触媒のシンタリングを抑制できることが記載されている。 Further, in Patent Document 3, in addition to the fine particles of the catalyst and the co-catalyst, cobalt (Co), manganese (Mn), copper (Cu), nickel (Ni), magnesium (Mg), lanthanum (La) and strontium (Sr) are described. It is described that by supporting one or more of these elements and iron (Fe) on a porous carrier, syntaring of a co-catalyst in a high temperature range can be suppressed.
しかしながら、特許文献1の方法では、高温域での貴金属のシンタリングによる三元触媒の触媒活性の低下を抑制することはできない。また、特許文献2の方法では炭化ケイ素が800℃以上で酸化してしまうため、やはり高温域での三元触媒の触媒活性の低下を抑制することができない。 However, the method of Patent Document 1 cannot suppress a decrease in the catalytic activity of the three-way catalyst due to sintering of the noble metal in a high temperature region. Further, in the method of Patent Document 2, since silicon carbide is oxidized at 800 ° C. or higher, it is also impossible to suppress a decrease in the catalytic activity of the three-way catalyst in a high temperature range.
また、特許文献3の方法では高温域での助触媒のシンタリングは抑制できるものの、触媒を構成する貴金属自体のシンタリングの抑制については言及されておらず、高温域において三元触媒の触媒活性を維持する技術については、検討の余地がある。 Further, although the method of Patent Document 3 can suppress the sintering of the co-catalyst in the high temperature region, the suppression of the sintering of the noble metal itself constituting the catalyst is not mentioned, and the catalytic activity of the three-way catalyst in the high temperature region is not mentioned. There is room for consideration as to the technology for maintaining the above.
三元触媒の高い触媒活性を維持するための方法として、理論的には、触媒コンバータに使用される、所定の比表面積を有する貴金属粒子の担持量を増やすことが考えられる。しかしながら、貴金属は希少資源であり近年は価格が高騰しており、経済的な制約が存在する。すなわち、現実的には、貴金属を過剰に使用して触媒コンバータを製造することは困難である。 Theoretically, as a method for maintaining the high catalytic activity of the three-way catalyst, it is conceivable to increase the amount of noble metal particles having a predetermined specific surface area used in the catalytic converter. However, precious metals are a rare resource and their prices have risen in recent years, which poses economic restrictions. That is, in reality, it is difficult to manufacture a catalytic converter using an excessive amount of precious metal.
本発明は、上記の課題に鑑み、貴金属の担持量を増加させることなく、高温域及び低温域の双方における、三元触媒の触媒活性の低下の抑制を可能にした、排ガス浄化触媒の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a method for producing an exhaust gas purification catalyst, which makes it possible to suppress a decrease in catalytic activity of a three-way catalyst in both a high temperature region and a low temperature region without increasing the amount of noble metal supported. The purpose is to provide.
本発明は、排ガス浄化触媒の製造方法であって、
前記排ガス浄化触媒は、担体と、前記担体の表面に担持された、酸素吸蔵能を有する金属酸化物からなる助触媒体と、前記助触媒体の表面に選択的に担持された、Pt、Pd、又はRhの少なくともいずれか一種からなる貴金属粒子とを有してなり、
前記担体及び/又は前記担体の原料、前記助触媒体/又は前記助触媒体の原料、並びに前記貴金属粒子の原料を含む材料を100℃以上の水熱反応に付す工程を有することを特徴とする。
The present invention is a method for producing an exhaust gas purification catalyst.
The exhaust gas purifying catalyst includes a carrier, which is supported on the surface of the carrier, and a cocatalyst body made of a metal oxide having oxygen storage capacity, it is selectively supported on the surface of the co-catalyst, Pt, Pd , Or with noble metal particles consisting of at least one of Rh,
It is characterized by having a step of subjecting a material containing the carrier and / or the raw material of the carrier, the co-catalyst / or the raw material of the co-catalyst, and the raw material of the noble metal particles to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. ..
上記方法によって得られる排ガス浄化触媒によれば、排ガス浄化触媒が備える貴金属粒子(Z)は、担体(X)には全く又はほとんど担持されず、そのほとんどが酸素吸蔵能を有する金属酸化物からなる助触媒体(Y)の表面に「選択的に」担持される。すなわち、本発明に係る排ガス浄化触媒が備える貴金属粒子(Z)は、そのほとんどが、助触媒体(Y)との間で「アンカー効果」と称される化学結合が作用して、助触媒体(Y)の表面に強固に担持される。この結果、助触媒体(Y)の表面に強固に担持されている貴金属粒子(Z)は、初期の分散状態が維持され、貴金属粒子(Z)同士のシンタリングが抑制される。 According to the exhaust gas purification catalyst obtained by the above method, the noble metal particles (Z) contained in the exhaust gas purification catalyst are hardly or hardly supported on the carrier (X), and most of them are made of a metal oxide having an oxygen storage capacity. It is "selectively" supported on the surface of the co-catalyst (Y). That is, most of the precious metal particles (Z) included in the exhaust gas purification catalyst according to the present invention have a chemical bond called "anchor effect" acting on the co-catalyst (Y) to act as a co-catalyst. It is firmly supported on the surface of (Y). As a result, the noble metal particles (Z) firmly supported on the surface of the co-catalyst (Y) are maintained in the initial dispersed state, and the sintering of the noble metal particles (Z) is suppressed.
具体的には、前記排ガス浄化触媒に含まれる前記貴金属粒子(Z)のうちの、95質量%以上の前記貴金属粒子(Z)が前記助触媒体(Y)の表面に担持されているものとすることができる。 Specifically, it is assumed that 95% by mass or more of the noble metal particles (Z) contained in the exhaust gas purification catalyst are supported on the surface of the co-catalyst (Y). can do.
本発明によれば、貴金属の担持量を増加させることなく、高温域及び低温域における三元触媒の触媒活性の低下の抑制を可能にした、排ガス浄化触媒が実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an exhaust gas purification catalyst capable of suppressing a decrease in catalytic activity of a three-way catalyst in a high temperature region and a low temperature region without increasing the amount of noble metal supported.
<第一実施形態>
本発明の排ガス浄化触媒の第一実施形態について説明する。
<First Embodiment>
The first embodiment of the exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described.
[触媒]
図1は、本発明の第一実施形態の排ガス浄化触媒の構造を模式的に示す図面である。なお、図1において、図面上の寸法比と実際の寸法比は一致していない。以下の図面においても同様である。
[catalyst]
FIG. 1 is a drawing schematically showing the structure of an exhaust gas purification catalyst according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the dimensional ratio on the drawing and the actual dimensional ratio do not match. The same applies to the following drawings.
図1に模式的に示されるように、本発明の排ガス浄化触媒(図1内の「排ガス浄化触媒1」に対応する。)は、担体(X)と、担体(X)の表面に担持された助触媒体(Y)と、助触媒体(Y)の表面に選択的に担持された貴金属粒子(Z)とを有して構成される。なお、図1において、担体(X)に担持された助触媒体(Y)、及び助触媒体(Y)に選択的に担持された貴金属粒子(Z)は、一部のみが抽出して図示されている。 As schematically shown in FIG. 1, the exhaust gas purification catalyst of the present invention (corresponding to "exhaust gas purification catalyst 1" in FIG. 1) is supported on the carrier (X) and the surface of the carrier (X). It is composed of a co-catalyst (Y) and noble metal particles (Z) selectively supported on the surface of the co-catalyst (Y). In FIG. 1, only a part of the co-catalyst (Y) supported on the carrier (X) and the noble metal particles (Z) selectively supported on the co-catalyst (Y) are extracted and shown. Has been done.
(担体(X))
担体(X)は、助触媒体(Y)を担持させる基材を構成すると共に、シンタリングによる助触媒体(Y)の比表面積の減少を抑制する目的で設けられている。
(Carrier (X))
The carrier (X) constitutes a base material on which the co-catalyst (Y) is supported, and is provided for the purpose of suppressing a decrease in the specific surface area of the co-catalyst (Y) due to sintering.
上記、担体(X)への助触媒体(Y)の担持は、非常に強固なため、高温域においても、助触媒体(Y)が担体(X)上を移動して助触媒体(Y)同士がシンタリングするということは生じにくい。つまり、この担体(X)による助触媒体(Y)の担持は、助触媒体(Y)の初期の分散状態を維持し、その結果、貴金属粒子(Z)の初期分散状態をも維持する。 Since the support of the co-catalyst (Y) on the carrier (X) is very strong, the co-catalyst (Y) moves on the carrier (X) even in a high temperature region and the co-catalyst (Y) is supported. ) Sintering with each other is unlikely to occur. That is, the support of the co-catalyst (Y) by the carrier (X) maintains the initial dispersed state of the co-catalyst (Y), and as a result, also maintains the initial dispersed state of the noble metal particles (Z).
排ガス浄化触媒は、1000℃にも達する排ガスが通過する可能性があることから高い耐熱性を有することが好ましい。より具体的には、本発明の排ガス浄化触媒が備える担体(X)の構成材料としては、Al2O3(アルミナ)、TiO2、ZrO2、又はSiO2が好ましく、Al2O3、又はZrO2がより好ましく、Al2O3が更により好ましい。更に、多量の助触媒体(Y)を担持できる観点から、Al2O3の中でも比表面積が大きいγ-Al2O3が更に好ましい。 The exhaust gas purification catalyst preferably has high heat resistance because exhaust gas up to 1000 ° C. may pass through. More specifically, as the constituent material of the carrier (X) included in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 , ZrO 2 , or SiO 2 is preferable, and Al 2 O 3 or ZrO 2 is more preferable, and Al 2 O 3 is even more preferable. Furthermore, from the viewpoint of a large amount of co-catalyst body (Y) can be supported, Al 2 O γ-Al 2 O 3 is large specific surface area among the three is more preferable.
本発明の排ガス浄化触媒中の担体(X)の含有量(Xw)は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは60〜99質量%であり、より好ましくは70〜96質量%であり、更により好ましくは77〜94質量%である。 The content (Xw) of the carrier (X) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is preferably 60 to 60 from the viewpoint of having both an effect of retaining high catalytic activity in a low temperature range and an effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range. It is 99% by mass, more preferably 70 to 96% by mass, and even more preferably 77 to 94% by mass.
(助触媒体(Y))
図1に模式的に示されるように、本発明の排ガス浄化触媒が備える助触媒体(Y)は、担体(X)の表面に担持されている。この助触媒体(Y)は、酸素吸蔵能を有する金属酸化物の一次粒子が集合して形成される二次粒子である。そして、かかる助触媒体(Y)の表面では、貴金属粒子(Z)の全部又はほとんどが、「アンカー効果」と称されるPt−O−Ce、Rh−O−Ce、Pd−O−Ceなどの化学結合によって、助触媒体(Y)に強固に担持される。
(Co-catalyst (Y))
As schematically shown in FIG. 1, the co-catalyst (Y) included in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is supported on the surface of the carrier (X). The co-catalyst (Y) is a secondary particle formed by aggregating primary particles of a metal oxide having an oxygen occlusion ability. Then, on the surface of the co-catalyst (Y), all or most of the precious metal particles (Z) are Pt-O-Ce, Rh-O-Ce, Pd-O-Ce, etc., which are called "anchor effect". It is firmly supported on the co-catalyst (Y) by the chemical bond of.
本発明の排ガス浄化触媒が備える助触媒体(Y)の材料である金属酸化物としては、耐熱性及び酸素吸蔵能の観点からCeO2、CeO2-ZrO2、CeO2-La2O3、又はCeO2-ZrO2-La2O3から選ばれる一種又は二種以上が好ましく、CeO2-ZrO2、CeO2-La2O3、CeO2-ZrO2-La2O3から選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、CeO2-ZrO2、又はCeO2-La2O3が更により好ましい。すなわち、本明細書において、「金属酸化物」とは、複合金属酸化物を含む概念である。 The metal oxide used as the material of the co-catalyst (Y) provided in the exhaust gas purification catalyst of the present invention includes CeO 2 , CeO 2- ZrO 2 , and CeO 2- La 2 O 3 from the viewpoint of heat resistance and oxygen storage capacity. Alternatively, one or more selected from CeO 2- ZrO 2- La 2 O 3 is preferable, and one selected from CeO 2- ZrO 2 , CeO 2- La 2 O 3 , and CeO 2- ZrO 2- La 2 O 3. Alternatively, two or more types are more preferable, and CeO 2- ZrO 2 or CeO 2- La 2 O 3 is even more preferable. That is, in the present specification, the "metal oxide" is a concept including a composite metal oxide.
本発明の排ガス浄化触媒中の助触媒体(Y)の含有量(Yw)は、アンカー効果によって、貴金属粒子(Z)のシンタリングを有効に抑制する観点から、好ましくは1〜30質量%であり、より好ましくは4〜25質量%であり、更により好ましくは6〜20質量%である。 The content (Yw) of the co-catalyst (Y) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is preferably 1 to 30% by mass from the viewpoint of effectively suppressing the syntering of the precious metal particles (Z) by the anchor effect. Yes, more preferably 4 to 25% by mass, and even more preferably 6 to 20% by mass.
また、本発明の排ガス浄化触媒における担体(X)の含有量(Xw)と助触媒体(Y)の含有量(Yw)との質量比(Xw/Yw)は、低温域における高い触媒活性の保持効果と高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは2〜99であり、より好ましくは2.8〜24であり、更により好ましくは3.8〜15.7である。 Further, the mass ratio (Xw / Yw) of the content (Xw) of the carrier (X) and the content (Yw) of the co-catalyst (Y) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is high in catalytic activity in the low temperature range. From the viewpoint of having both a retention effect and an effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range, it is preferably 2 to 99, more preferably 2.8 to 24, and even more preferably 3.8 to 15.7. ..
助触媒体(Y)を構成する金属酸化物の一次粒子の粒径は、高い酸素吸蔵能を有する観点から、2〜20nmが好ましく、2〜15nmがより好ましく、2〜12nmが更により好ましい。ここで、本明細書において、粒子の粒径とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡による観察において測定される、数十個の粒子の粒径(長軸の長さ)の範囲を意味する。 The particle size of the primary particles of the metal oxide constituting the co-catalyst (Y) is preferably 2 to 20 nm, more preferably 2 to 15 nm, and even more preferably 2 to 12 nm from the viewpoint of having a high oxygen storage capacity. Here, in the present specification, the particle size of particles means a range of particle sizes (length of major axis) of several tens of particles measured by observation with an electron microscope of SEM or TEM.
図1に示されるように、本発明の排ガス浄化触媒は、助触媒体(Y)が、担体(X)の表面に複数担持されている。助触媒体(Y)による担体(X)の被覆率は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、0.5〜20面積%が好ましく、2〜17面積%がより好ましく、3〜15面積%が特に好ましい。ここで、助触媒体(Y)による担体(X)の被覆率(面積%)とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡によって排ガス浄化触媒を観察した場合に測定される、担体(X)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をP2とし、担体(X)上の助触媒体(Y)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をP3としたときの、[P3/(P2+P3)]×100の値に対応する。 As shown in FIG. 1, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, a plurality of cocatalysts (Y) are supported on the surface of the carrier (X). The coverage of the carrier (X) by the co-catalyst (Y) is 0.5 to 20 area% from the viewpoint of having both the effect of retaining high catalytic activity in the low temperature range and the effect of suppressing the decrease in catalytic activity in the high temperature range. Preferably, 2 to 17 area% is more preferable, and 3 to 15 area% is particularly preferable. Here, the coverage (% of area) of the carrier (X) by the co-catalyst (Y) is measured when the exhaust gas purification catalyst is observed with an electron microscope of SEM or TEM, and the carrier (X) is observed. [P3 / (P2 + P3)] when the size (number of pixels) of the region is P2 and the size (number of pixels) of the region where the cocatalyst (Y) on the carrier (X) is observed is P3. ] Corresponds to a value of x100.
(貴金属粒子(Z))
図1に模式的に示されるように、本発明の排ガス浄化触媒が備える貴金属粒子(Z)は、助触媒体(Y)の表面に「選択的に」担持されて構成されている。すなわち、本発明の排ガス浄化触媒において、貴金属粒子(Z)の全部又はほとんどが、助触媒体(Y)の表面に担持されており、担体(X)の表面には全く又はほとんど担持されていない。図2には、比較のために、担体(X)の表面にも貴金属粒子(z)が担持されている、従来技術による排ガス浄化触媒2を模式的に示している。
(Precious metal particles (Z))
As schematically shown in FIG. 1, the noble metal particles (Z) included in the exhaust gas purification catalyst of the present invention are configured to be "selectively" supported on the surface of the co-catalyst (Y). That is, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, all or most of the noble metal particles (Z) are supported on the surface of the cocatalyst (Y), and no or almost are supported on the surface of the carrier (X). .. FIG. 2 schematically shows the exhaust gas purification catalyst 2 according to the prior art, in which the noble metal particles (z) are also supported on the surface of the carrier (X) for comparison.
本発明の排ガス浄化触媒に含まれる貴金属粒子(Z)のうち、助触媒体(Y)の表面に担持される貴金属粒子(Z)の割合は、95質量%以上であるのが好ましく、97質量%以上であるのが更に好ましく、98質量%以上であるのが更により好ましい。 Of the noble metal particles (Z) contained in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the proportion of the noble metal particles (Z) supported on the surface of the co-catalyst (Y) is preferably 95% by mass or more, preferably 97% by mass. It is more preferably% or more, and even more preferably 98% by mass or more.
本発明の排ガス浄化触媒中の貴金属粒子(Z)の含有量(Zw)は、幅広い温度範囲において高い触媒活性を発現させる観点から、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.05〜5質量%であり、更により好ましくは0.1〜3質量%である。 The content (Zw) of the noble metal particles (Z) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0, from the viewpoint of exhibiting high catalytic activity in a wide temperature range. It is .05 to 5% by mass, and even more preferably 0.1 to 3% by mass.
また、本発明の排ガス浄化触媒における助触媒体(Y)の含有量(Yw)と貴金属粒子(Z)の含有量(Zw)との質量比(Yw/Zw)は、アンカー効果によって貴金属粒子(Z)のシンタリングを有効に抑制する観点から、好ましくは1〜3000であり、より好ましくは1〜500であり、更に好ましくは1〜200である。 Further, the mass ratio (Yw / Zw) of the content (Yw) of the co-catalyst (Y) and the content (Zw) of the noble metal particles (Z) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is determined by the anchor effect. From the viewpoint of effectively suppressing the catalysting of Z), it is preferably 1 to 3000, more preferably 1 to 500, and further preferably 1 to 200.
本発明の排ガス浄化触媒が備える貴金属粒子(Z)は、Pt、Pd、又はRhの少なくともいずれか一種から選択され、その粒径は、良好な触媒活性を得る観点から0.1〜5nmが好ましく、0.1〜3nmがより好ましく、0.1〜2nmが更により好ましい。 The noble metal particles (Z) contained in the exhaust gas purification catalyst of the present invention are selected from at least one of Pt, Pd, and Rh, and the particle size thereof is preferably 0.1 to 5 nm from the viewpoint of obtaining good catalytic activity. , 0.1 to 3 nm is more preferable, and 0.1 to 2 nm is even more preferable.
また、本発明の排ガス浄化触媒における貴金属粒子(Z)による助触媒体(Y)の被覆率は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、10〜90面積%が好ましく、20〜90面積%がより好ましく、30〜90面積%が更により好ましい。ここで、貴金属粒子(Z)による助触媒体(Y)の被覆率(面積%)とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡によって排ガス浄化触媒を観察した場合に測定される、助触媒体(Y)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をP3とし、助触媒体(Y)上の貴金属粒子(Z)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をP4としたときの、[P4/(P3+P4)]×100の値に対応する。 Further, the coverage of the co-catalyst (Y) by the noble metal particles (Z) in the exhaust gas purification catalyst of the present invention has a viewpoint of having both an effect of retaining high catalytic activity in a low temperature range and an effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range. Therefore, 10 to 90 area% is preferable, 20 to 90 area% is more preferable, and 30 to 90 area% is even more preferable. Here, the coverage (area%) of the co-catalyst (Y) with the noble metal particles (Z) is the co-catalyst (Y) measured when the exhaust gas purification catalyst is observed with an electron microscope of SEM or TEM. When the size (number of pixels) of the region where is observed is P3 and the size (number of pixels) of the region where the noble metal particles (Z) on the cocatalyst (Y) are observed is P4, [P4 / (P3 + P4)] corresponds to the value of × 100.
上記の貴金属粒子(Z)は、その全て又はほとんど全てが、金属酸化物からなる助触媒体(Y)の表面に対して選択的に担持される。すなわち、本発明の排ガス浄化触媒が備える貴金属粒子(Z)は、その全て又はほとんど全てが、助触媒体(Y)の表面に、アンカー効果によって強固に担持される。この結果、排ガス浄化触媒が高温域で長時間にわたって稼働されても、これらの貴金属粒子(Z)同士が移動して、シンタリングすることはないか、又は極めてシンタリングが生じにくい。 All or almost all of the noble metal particles (Z) are selectively supported on the surface of the co-catalyst (Y) made of a metal oxide. That is, all or almost all of the precious metal particles (Z) contained in the exhaust gas purification catalyst of the present invention are firmly supported on the surface of the co-catalyst (Y) by the anchor effect. As a result, even if the exhaust gas purification catalyst is operated in a high temperature region for a long time, these precious metal particles (Z) do not move and sinter, or sintering is extremely unlikely to occur.
これに対し、例えば、図2に模式的に示される、従来技術による排ガス浄化触媒(以下、「排ガス浄化触媒2」と称する。)のように、貴金属粒子(z)が、助触媒体(Y)の表面だけでなく、担体(X)の表面にも担持されている場合には、排ガス浄化触媒2が高温域で長時間にわたって稼働されると、担体(X)の表面に担持されている貴金属粒子(z)の移動が生じて、ついには貴金属粒子(z)同士のシンタリングが生じる。つまり、図2に示す排ガス浄化触媒2は、排ガス浄化触媒として使用した場合、貴金属粒子(z)の比表面積の低下による、触媒活性の低下が生じやすい。 On the other hand, for example, the noble metal particles (z) are the co-catalyst (Y) like the exhaust gas purification catalyst according to the prior art (hereinafter, referred to as “exhaust gas purification catalyst 2”) schematically shown in FIG. ), When the exhaust gas purification catalyst 2 is operated on the surface of the carrier (X) for a long time in a high temperature region, it is supported on the surface of the carrier (X). The movement of the noble metal particles (z) occurs, and finally the catalysting of the noble metal particles (z) occurs. That is, when the exhaust gas purification catalyst 2 shown in FIG. 2 is used as an exhaust gas purification catalyst, the catalytic activity tends to decrease due to the decrease in the specific surface area of the noble metal particles (z).
つまり、図1に示す本発明の排ガス浄化触媒によれば、従来と同量の助触媒体(Y)及び貴金属粒子(Z)を用いながらも、排ガス浄化触媒としての使用においてシンタリングが生じにくく、貴金属粒子(Z)が高い比表面積を維持できるため、触媒活性の低下が抑制される。 That is, according to the exhaust gas purification catalyst of the present invention shown in FIG. 1, sintering is unlikely to occur when used as an exhaust gas purification catalyst, even though the same amount of co-catalyst (Y) and precious metal particles (Z) as those in the prior art are used. Since the noble metal particles (Z) can maintain a high specific surface area, a decrease in catalytic activity is suppressed.
[製造方法]
本発明の第一実施形態の排ガス浄化触媒は、以下の方法によって製造することができる。なお、詳細は実施例を参照して後述される。
[Production method]
The exhaust gas purification catalyst of the first embodiment of the present invention can be produced by the following method. The details will be described later with reference to Examples.
本発明の排ガス浄化触媒は、前記助触媒体(Y)の原料と、前記貴金属粒子(Z)の原料を含む材料、又は、前記助触媒体(Y)と、前記貴金属粒子(Z)の原料を含む材料とを、100℃以上の水熱反応に付す工程を含んで製造される。かかる水熱反応(水熱合成)を利用することで、貴金属粒子(Z)を、助触媒体(Y)に対して選択的に担持させることができる。 The exhaust gas purification catalyst of the present invention is a material containing the raw material of the co-catalyst (Y) and the raw material of the noble metal particles (Z), or the raw material of the co-catalyst (Y) and the noble metal particles (Z). The material containing the above is produced by including a step of subjecting the material to a hydrothermal reaction of 100 ° C. or higher. By utilizing such a hydrothermal reaction (hydrothermal synthesis), the noble metal particles (Z) can be selectively supported on the co-catalyst (Y).
上記100℃以上の水熱反応に付すにあたり、助触媒体(Y)、助触媒体(Y)の原料、及び貴金属粒子(Z)の原料の組合せは特に制限されず、具体的には、以下の3種類の製造方法を採用することができる。なお、担体(X)については、担体(X)及び/又は担体(X)の原料を、上記の、助触媒体(Y)及び/又は助触媒体(Y)の原料、並びに貴金属粒子(Z)の原料と、同時に水熱反応に供すればよい。 The combination of the co-catalyst (Y), the raw material of the co-catalyst (Y), and the raw material of the noble metal particles (Z) is not particularly limited in subjecting to the hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. Three types of manufacturing methods can be adopted. Regarding the carrier (X), the raw material of the carrier (X) and / or the carrier (X) is used as the raw material of the co-catalyst (Y) and / or the co-catalyst (Y), and the noble metal particles (Z). ), And at the same time, it may be subjected to a hydrothermal reaction.
第一の製造方法は、助触媒体(Y)の原料、貴金属粒子(Z)の原料、担体(X)及び/又は担体(X)の原料、及びpH調整剤を混合し、得られた混合物を100℃以上の水熱反応に付して排ガス浄化触媒を得る工程(I)を有する。 The first production method is a mixture obtained by mixing the raw material of the co-catalyst (Y), the raw material of the noble metal particles (Z), the raw material of the carrier (X) and / or the carrier (X), and the pH adjuster. Is subjected to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain an exhaust gas purification catalyst (I).
第二の製造方法は、
固相法、共沈法、ゾルゲル法又は溶融法などで助触媒体(Y)を得る工程(II−1)、並びに、
工程(II−1)で得られた助触媒体(Y)、貴金属粒子(Z)の原料、担体(X)及び/又は担体(X)の原料、及びpH調整剤を混合し、得られた混合物を100℃以上の水熱反応に付して排ガス浄化触媒を得る工程(II−2)
を有する。
The second manufacturing method is
Step (II-1) of obtaining a co-catalyst (Y) by a solid-phase method, a coprecipitation method, a sol-gel method, a melting method, etc.
The cocatalyst (Y) obtained in the step (II-1), the raw material of the noble metal particles (Z), the raw material of the carrier (X) and / or the carrier (X), and the pH adjuster were mixed and obtained. Step of subjecting the mixture to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain an exhaust gas purification catalyst (II-2)
Have.
第三の製造方法は、
固相法、共沈法、ゾルゲル法又は溶融法などで助触媒体(Y)を得る工程(III−1)、並びに、
工程(III−1)で得られた助触媒体(Y)、助触媒体(Y)の原料、貴金属粒子(Z)の原料、担体(X)及び/又は担体(X)の原料、及びpH調整剤を混合し、得られた混合物を100℃以上の水熱反応に付して、排ガス浄化触媒を得る工程(III−2)
を有する。
The third manufacturing method is
Step (III-1) of obtaining a co-catalyst (Y) by a solid-phase method, a coprecipitation method, a sol-gel method, a melting method, etc., and
The co-catalyst (Y) obtained in step (III-1), the raw material of the co-catalyst (Y), the raw material of the noble metal particles (Z), the raw material of the carrier (X) and / or the carrier (X), and the pH. Step of mixing the adjusting agent and subjecting the obtained mixture to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain an exhaust gas purification catalyst (III-2).
Have.
なお、第二の製造方法における工程(II−1)、又は第三の製造方法における工程(III−1)では、助触媒体(Y)の原料及びpH調整剤を含む混合物を100℃以上の水熱反応に付す方法を利用することができる。 In the step (II-1) in the second production method or the step (III-1) in the third production method, the mixture containing the raw material of the co-catalyst (Y) and the pH adjuster is 100 ° C. or higher. A method of subjecting to a hydrothermal reaction can be used.
水熱反応に供する各原料は、溶解性及び水熱反応の効率などの観点から、金属の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、有機酸塩、又はアルコキシドが好ましい。 As each raw material to be subjected to the hydrothermal reaction, metal nitrate, sulfate, chloride, organic acid salt, or alkoxide is preferable from the viewpoint of solubility and efficiency of the hydrothermal reaction.
水熱反応に付す各スラリーの水の使用量は、各原料の溶解性又は分散性、撹拌の容易性、及び水熱反応の効率などの観点から、スラリーに含有される各金属原子合計1モルに対して10〜300モルが好ましく、50〜200モルがより好ましい。 The amount of water used in each slurry for the hydrothermal reaction is 1 mol in total for each metal atom contained in the slurry from the viewpoints of solubility or dispersibility of each raw material, ease of stirring, efficiency of hydrothermal reaction, and the like. 10 to 300 mol is preferable, and 50 to 200 mol is more preferable.
水熱反応に付す際の各スラリーのpHは、7〜14が好ましい。従って、スラリーを調製する際、適宜pH調整剤を用いるのが好ましい。かかるpH調整材としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、又はアンモニア水が挙げられ、水酸化ナトリウム、又はアンモニア水が好ましい。 The pH of each slurry when subjected to a hydrothermal reaction is preferably 7 to 14. Therefore, when preparing the slurry, it is preferable to use a pH adjuster as appropriate. Examples of such a pH adjusting material include sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, and aqueous ammonia, and sodium hydroxide or aqueous ammonia is preferable.
スラリーを水熱反応に付す際、耐圧容器中で行うのが好ましい。水熱反応に付すときの反応温度は、100℃以上であって、100〜200℃が好ましく、100〜160℃がより好ましい。また、水熱反応に付す時間は、10分〜24時間であるのが好ましく、30分〜18時間であるのがより好ましい。水熱反応の雰囲気は、空気又は不活性ガス(窒素ガスなど)が好ましい。 When the slurry is subjected to a hydrothermal reaction, it is preferably carried out in a pressure-resistant container. The reaction temperature when subjected to a hydrothermal reaction is 100 ° C. or higher, preferably 100 to 200 ° C., more preferably 100 to 160 ° C. The time for the hydrothermal reaction is preferably 10 minutes to 24 hours, more preferably 30 minutes to 18 hours. The atmosphere of the hydrothermal reaction is preferably air or an inert gas (nitrogen gas or the like).
得られた水熱反応生成物は、ろ過後、水で洗浄し、乾燥することによりこれを単離することができる。かかる水熱反応生成物を水で洗浄する際、水熱反応生成物1質量部に対し、水を5〜100質量部用いるのが好ましい。また、乾燥手段は、凍結乾燥、又は真空乾燥が用いられ、この中では凍結乾燥が好ましい。 The obtained hydrothermal reaction product can be isolated by filtering, washing with water, and drying. When washing the hydrothermal reaction product with water, it is preferable to use 5 to 100 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the hydrothermal reaction product. Further, as the drying means, freeze-drying or vacuum drying is used, and freeze-drying is preferable among them.
得られた水熱反応生成物は、焼成を行ってもよく、特に水熱反応で得られる担体(X)がベーマイトなどの水和物の場合には、結晶水を取り除く観点から、焼成を行うのが好ましい。焼成温度は300〜1000℃であるのが好ましく、400〜1000℃であるのがより好ましい。また、焼成時間は10分〜10時間であるのが好ましく、30分〜6時間であるのがより好ましい。更に、焼成雰囲気は、水熱反応で得られた水和物を有効に酸化物に変化させる観点から、空気雰囲気下が好ましい。 The obtained hydrothermal reaction product may be calcined, and particularly when the carrier (X) obtained by the hydrothermal reaction is a hydrate such as boehmite, calcining is performed from the viewpoint of removing water of crystallization. Is preferable. The firing temperature is preferably 300 to 1000 ° C, more preferably 400 to 1000 ° C. The firing time is preferably 10 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes to 6 hours. Further, the firing atmosphere is preferably an air atmosphere from the viewpoint of effectively converting the hydrate obtained by the hydrothermal reaction into an oxide.
<第二実施形態>
本発明の排ガス浄化触媒の第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所のみを説明する。
<Second embodiment>
Regarding the second embodiment of the exhaust gas purification catalyst of the present invention, only the parts different from the first embodiment will be described.
[触媒]
図3は、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒の構造を模式的に示す図面である。図3に模式的に示されるように、本実施形態において、本発明の排ガス浄化触媒(図3内の「排ガス浄化触媒1a」に対応する。)が備える助触媒体(Y)は、担体(X)の表面に担持された、中空のナノロッド形状を有している。この助触媒体(Y)は、酸素吸蔵能を有する金属酸化物の一次粒子が、中空のナノロッド形状に集合して形成される二次粒子である。そして、本発明の排ガス浄化触媒では、この中空のナノロッド形状を示す助触媒体(Y)が、担体(X)の表面に複数担持されている。かかる助触媒体(Y)の表面では、本発明の第一実施形態における排ガス浄化触媒と同様に、貴金属粒子(Z)が、「アンカー効果」と称されるPt−O−Ce、Rh−O−Ce、Pd−O−Ceなどの化学結合によって、助触媒体(Y)に強固に担持される。
[catalyst]
FIG. 3 is a drawing schematically showing the structure of the exhaust gas purification catalyst according to the second embodiment of the present invention. As schematically shown in FIG. 3, in the present embodiment, the co-catalyst (Y) included in the exhaust gas purification catalyst of the present invention (corresponding to “exhaust gas purification catalyst 1a” in FIG. 3) is a carrier ( It has a hollow nanorod shape supported on the surface of X). The co-catalyst (Y) is a secondary particle formed by aggregating primary particles of a metal oxide having an oxygen occlusion ability into a hollow nanorod shape. Then, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, a plurality of co-catalysts (Y) showing the shape of the hollow nanorods are supported on the surface of the carrier (X). On the surface of the co-catalyst (Y), the precious metal particles (Z) are formed by Pt—O—Ce and Rh—O, which are referred to as “anchor effect”, as in the exhaust gas purification catalyst according to the first embodiment of the present invention. It is firmly supported on the co-catalyst (Y) by a chemical bond such as −Ce or Pd—O—Ce.
なお、貴金属粒子(Z)が担体(X)の表面にはほとんど又は全く担持されず、助触媒体(Y)に選択的に担持されている点については、第一実施形態と共通である。 It should be noted that the noble metal particles (Z) are hardly or not supported on the surface of the carrier (X) and are selectively supported on the co-catalyst (Y), which is common to the first embodiment.
本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒が備える助触媒体(Y)の短手方向の長さは、担体(X)に強固に担持する観点から5〜60nmが好ましく、5〜50nmがより好ましく、5〜40nmが更により好ましい。また、前記助触媒体(Y)の長手方向の長さは、中空形状を確実に形成する観点から、10〜1000nmが好ましく、10〜800nmがより好ましく、10〜600nmが更により好ましい。すなわち、助触媒体(Y)のアスペクト比は、2〜30が好ましく、3〜25がより好ましく、4〜20が更により好ましい。なお、ここでいう「アスペクト比」とは、ナノロッド形状を示す助触媒体(Y)の長手方向の長さをL1、短手方向の長さをL2としたときの、L1/L2の値に対応する。 The length of the co-catalyst (Y) included in the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention in the lateral direction is preferably 5 to 60 nm, more preferably 5 to 50 nm, from the viewpoint of firmly supporting the carrier (X). It is preferably 5 to 40 nm, even more preferably. The length of the co-catalyst (Y) in the longitudinal direction is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 800 nm, and even more preferably 10 to 600 nm from the viewpoint of reliably forming a hollow shape. That is, the aspect ratio of the co-catalyst (Y) is preferably 2 to 30, more preferably 3 to 25, and even more preferably 4 to 20. The "aspect ratio" referred to here is a value of L1 / L2 when the length in the longitudinal direction of the co-catalyst (Y) showing the nanorod shape is L1 and the length in the lateral direction is L2. Correspond.
また、上記、中空のナノロッド形状を呈する助触媒体(Y)の肉厚は、助触媒体(Y)に高い機械的強度を持たせる観点から、1〜20nmが好ましく、1〜17nmがより好ましく、1〜15nmが更により好ましい。なお、ここでいう「肉厚」とは、中空のナノロッド形状を呈する助触媒体(Y)の内側の表面(Y2)と、外側の表面(Y1)との間の厚みを指す。 Further, the wall thickness of the co-catalyst (Y) having a hollow nanorod shape is preferably 1 to 20 nm, more preferably 1 to 17 nm, from the viewpoint of giving the co-catalyst (Y) high mechanical strength. , 1 to 15 nm is even more preferable. The "thickness" here refers to the thickness between the inner surface (Y2) and the outer surface (Y1) of the co-catalyst (Y) having a hollow nanorod shape.
図3に模式的に示されるように、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒は、中空のナノロッド形状という特異な形状を呈する助触媒体(Y)が、担体(X)の表面に複数担持されている。つまり、貴金属粒子(Z)は、助触媒体(Y)の表面にアンカー効果によって強固に担持され、更に、助触媒体(Y)が中空のナノロッドというシンタリングが生じにくい特異な形状を有する。この結果、排ガス浄化触媒が高温域で長時間にわたって稼働されても、助触媒体(Y)の変形が生じ難いことから、これらの貴金属粒子(Z)同士がシンタリングを生じる状態まで接近し難くなり、シンタリングすることが抑制される。 As schematically shown in FIG. 3, the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention has a plurality of co-catalysts (Y) exhibiting a unique shape called a hollow nanorod shape on the surface of the carrier (X). It is supported. That is, the noble metal particles (Z) are firmly supported on the surface of the co-catalyst (Y) by the anchor effect, and further, the co-catalyst (Y) has a unique shape of hollow nanorods, which is less likely to cause sintering. As a result, even if the exhaust gas purification catalyst is operated in a high temperature range for a long time, the co-catalyst (Y) is unlikely to be deformed, so that it is difficult for these precious metal particles (Z) to approach each other to a state where sintering occurs. Therefore, sintering is suppressed.
つまり、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒によれば、第一実施形態の構成と比較して、更に、触媒活性の低下抑制の効果が高められる。なお、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒が備える助触媒体(Y)は、少なくとも一部が中空のナノロッド形状を示していればよい。 That is, according to the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention, the effect of suppressing the decrease in catalytic activity is further enhanced as compared with the configuration of the first embodiment. The co-catalyst body (Y) included in the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention may have at least a hollow nanorod shape.
[製造方法]
本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒は、前記助触媒体(Y)の原料と、前記貴金属粒子(Z)の原料を含む材料とを、100℃以上の水熱反応に付す工程を含んで製造される。これにより、助触媒体(Y)を構成する金属酸化物の一次粒子が特定の方向に結晶成長しつつ、中空ナノロッド形状を示す二次粒子が形成されると共に、中空ナノロッド形状を示す助触媒体(Y)に対して貴金属粒子(Z)が選択的に担持される。
[Production method]
The exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention includes a step of subjecting the raw material of the co-catalyst (Y) and the material containing the raw material of the noble metal particles (Z) to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. Manufactured in. As a result, the primary particles of the metal oxide constituting the co-catalyst (Y) grow in a specific direction, the secondary particles showing the hollow nanorod shape are formed, and the co-catalyst showing the hollow nanorod shape is formed. The noble metal particles (Z) are selectively supported with respect to (Y).
すなわち、上記の第一の製造方法においてはほぼ全ての助触媒体(Y)が、また、上記の第三の製造方法においては一部の助触媒体(Y)が、第二実施形態の排ガス浄化触媒のように、中空のナノロッド形状を呈する。 That is, almost all co-catalysts (Y) in the first manufacturing method described above, and some co-catalysts (Y) in the third manufacturing method described above are exhaust gases of the second embodiment. It has a hollow nanorod shape like a purification catalyst.
さらに、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒は、上記の第二の製造方法において、工程(II−1)に、前記助触媒体(Y)の原料を含む材料を、100℃以上の水熱反応に付す製造方法を採用する場合においても得ることができる。この製造方法においては、ほぼ全ての助触媒体(Y)が、第二実施形態の排ガス浄化触媒となる。 Further, in the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention, in the above-mentioned second production method, the material containing the raw material of the co-catalyst (Y) is added to the step (II-1) at 100 ° C. or higher. It can also be obtained when a production method subject to a hydrothermal reaction is adopted. In this production method, almost all co-catalysts (Y) serve as the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment.
[実施例]
以下、実施例及び比較例を参照して、本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は、各実施例及び比較例の内容に限定されない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the contents of each Example and Comparative Example.
[製造例1](水熱法によるセリアの製造)
水10gにNaOH 0.3gを混合して、溶液A1を得た。また、水30gにCe(NO3)3・6H2O 0.33gを混合して溶液B1を得た。次いで、得られた溶液B1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、溶液A1を50mL/分で滴下してスラリーC1を得た。かかるスラリーC1のpHは13.5であった。
[Manufacturing Example 1] (Manufacturing of ceria by hydrothermal method)
0.3 g of NaOH was mixed with 10 g of water to obtain a solution A1. Further, to obtain a solution B1 by mixing Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g water 30g. Next, the obtained solution B1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the solution A1 was added dropwise at 50 mL / min to obtain a slurry C1. The pH of such slurry C1 was 13.5.
得られたスラリーC1をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して、中空のナノロッド形状を呈するセリア(CeO2)を得た。 The obtained slurry C1 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.4 MPa was carried out for 1 hour. The produced solid content was suction-filtered, and then the obtained solid content was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid content. The solid content after washing was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours to obtain ceria (CeO 2 ) having a hollow nanorod shape.
[製造例2](共沈法によるセリアの製造)
水250gにCe(NO3)3・6H2O 2.17gを混合して溶液A2を得た。また、水100gにK2CO3 0.42gを混合して溶液B2を得た。次いで、水100gを25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、得られた溶液A2及びB2を50mL/分で滴下してスラリーC2を得た。かかるスラリーC2のpHは6.0であった。スラリーC2を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を70℃で2時間乾燥して粉末D2を得た。得られた粉末D2を、空気雰囲気下、220℃で2.5時間仮焼した後、600℃で3時間焼成し、平均粒径20nmの粒状セリア(CeO2)を得た。
[Manufacturing Example 2] (Manufacturing of ceria by the coprecipitation method)
Water 250g were mixed Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 2.17g to give a solution A2. Further, 0.42 g of K 2 CO 3 was mixed with 100 g of water to obtain a solution B2. Next, 100 g of water was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the obtained solutions A2 and B2 were added dropwise at 50 mL / min to obtain a slurry C2. The pH of such slurry C2 was 6.0. The slurry C2 was suction filtered, and the obtained solid content was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid content. The solid content after washing was dried at 70 ° C. for 2 hours to obtain powder D2. The obtained powder D2 was calcined at 220 ° C. for 2.5 hours in an air atmosphere and then calcined at 600 ° C. for 3 hours to obtain granular ceria (CeO 2 ) having an average particle size of 20 nm.
[製造例3](水熱法によるベーマイトの製造)
水30gにNaOH 12gを混合して、溶液A3を得た。また、水50gにAl2(SO4)3・16H2O 31.51gを混合して溶液B3を得た。次いで、得られた溶液B3を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、溶液A3を50mL/分で滴下してスラリーC3を得た。かかるスラリーC3のpHは9.5であった。
[Manufacturing Example 3] (Manufacturing of boehmite by hydrothermal method)
12 g of NaOH was mixed with 30 g of water to obtain solution A3. Further, to obtain a solution B3 was mixed with Al 2 (SO 4) 3 · 16H 2 O 31.51g of water 50 g. Next, the obtained solution B3 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the solution A3 was added dropwise at 50 mL / min to obtain a slurry C3. The pH of such slurry C3 was 9.5.
得られたスラリーC3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥してベーマイト(AlOOH)を得た。 The obtained slurry C3 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.4 MPa was carried out for 1 hour. The produced solid content was suction-filtered, and then the obtained solid content was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid content. The solid content after washing was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours to obtain boehmite (AlOOH).
[実施例1](助触媒体(Y):CeO2(水熱法)、貴金属粒子(Z):Pt+Rh(水熱法)、第二の製造方法)
水30gに、製造例1で得られたセリア(CeO2)0.15g、1%塩化ロジウム水溶液0.65g、1%ヘキサクロロ白金酸水溶液2.72g、及び製造例3で得られたベーマイト1.50gを混合してスラリーA4を得た。かかるスラリーA4のpHは13.0であり、Al 1モルに対して0.03モルのCe、0.001モルのRh及び0.002モルのPtを含有していた。
[Example 1] (Co-catalyst (Y): CeO 2 (hydrothermal method), precious metal particles (Z): Pt + Rh (hydrothermal method), second production method)
In 30 g of water, 0.15 g of ceria (CeO 2 ) obtained in Production Example 1, 0.65 g of a 1% rhodium chloride aqueous solution, 2.72 g of a 1% hexachloroplatinic acid aqueous solution, and boehmite obtained in Production Example 3 1. 50 g was mixed to obtain slurry A4. The pH of the slurry A4 was 13.0, and it contained 0.03 mol Ce, 0.001 mol Rh and 0.002 mol Pt with respect to 1 mol of Al.
得られたスラリーA4をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して排ガス浄化触媒の前駆体B4を得た。 The obtained slurry A4 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.4 MPa was carried out for 1 hour. The produced solid content was suction-filtered, and then the obtained solid content was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid content. The washed solid content was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours to obtain a precursor B4 of an exhaust gas purification catalyst.
得られた排ガス浄化触媒の前駆体B4を、空気雰囲気下500℃で6時間焼成して排ガス浄化触媒Aを得た。得られた排ガス浄化触媒AのBET比表面積は170m2/gであった。また、得られた排ガス浄化触媒Aは、RhもPtも担持していないγ-Al2O3と、Rh及びPtを担持した中空のナノロッド形状を呈するCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 The obtained exhaust gas purification catalyst precursor B4 was calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purification catalyst A. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas purification catalyst A was 170 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purification catalyst A is a mixed phase (Al: Ce: Rh:) of γ-Al 2 O 3 which does not support Rh and Pt and CeO 2 which has a hollow nanorod shape which supports Rh and Pt. Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).
[実施例2](助触媒体(Y):Ce0.5Zr0.5O2(水熱法)、貴金属粒子(Z):Pt+Rh(水熱法)、第一の製造方法)
実施例1の、製造例1で得られたセリア(CeO2)0.15gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.17g及びZrO(NO3)2・2H2O 0.14gに変更した以外(スラリーA4のpHは13.5)、実施例1と同様にして排ガス浄化触媒Bを得た。得られた排ガス浄化触媒BのBET比表面積は170m2/gであった。また、得られた排ガス浄化触媒Bは、RhもPtも担持していないγ-Al2O3と、Rh及びPtを担持した中空のナノロッド形状を呈するCe0.5Zr0.5O2の混相(Al:Ce:Zr:Rh:Pt(モル比)=1:0.015:0.015:0.001:0.002)であった。
[Example 2] (Co-catalyst (Y): Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 (hydrothermal method), precious metal particles (Z): Pt + Rh (hydrothermal method), first production method)
Example 1, ceria (CeO 2) 0.15 g obtained in Production Example 1, Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.17g and ZrO (NO 3) to 2 · 2H 2 O 0.14g Exhaust gas purification catalyst B was obtained in the same manner as in Example 1 except for the change (pH of slurry A4 was 13.5). The BET specific surface area of the obtained exhaust gas purification catalyst B was 170 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purification catalyst B is composed of γ-Al 2 O 3 which does not support Rh and Pt and Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 which has a hollow nanorod shape which supports Rh and Pt. It was a mixed phase (Al: Ce: Zr: Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.015: 0.015: 0.001: 0.002).
[実施例3](助触媒体(Y):CeO2(共沈法)、貴金属粒子(Z):Pt+Rh(水熱法)、第二の製造方法)
実施例1の、製造例1で得られたセリア(CeO2)0.15gを、製造例2で得られたセリア0.15gに変更した以外(スラリーA4のpHは13.0)、実施例1と同様にして排ガス浄化触媒Cを得た。得られた排ガス浄化触媒CのBET比表面積は160m2/gであった。また、得られた排ガス浄化触媒Cは、RhもPtも担持していないγ-Al2O3と、Rh及びPtを担持した粒形状を呈するCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。
[Example 3] (Co-catalyst (Y): CeO 2 (coprecipitation method), precious metal particles (Z): Pt + Rh (hydrothermal method), second production method)
Examples of Example 1 except that 0.15 g of ceria (CeO 2 ) obtained in Production Example 1 was changed to 0.15 g of ceria obtained in Production Example 2 (slurry A4 has a pH of 13.0). An exhaust gas purification catalyst C was obtained in the same manner as in 1. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas purification catalyst C was 160 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purification catalyst C is a mixed phase (Al: Ce: Rh: Pt) of γ-Al 2 O 3 which does not support Rh and Pt and CeO 2 which has a grain shape supporting Rh and Pt. The molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).
[比較例1](助触媒体(Y):CeO2(水熱法)、貴金属粒子(Z):Pt+Rh(含浸法))
水30gに、Ce(NO3)3・6H2O 0.33g、及び製造例3で得られたベーマイト(AlOOH)1.50gを混合して、スラリーA5を得た。また、水10gにNaOH 0.30gを混合して、溶液B5を得た。次いで、得られたスラリーA5を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、溶液B5を50mL/分で滴下してスラリーC5を得た。かかるスラリーC5のpHは13.5であり、Al 1モルに対して0.03モルのCeを含有していた。
[Comparative Example 1] (Co-catalyst (Y): CeO 2 (hydrothermal method), precious metal particles (Z): Pt + Rh (impregnation method))
Water 30g, Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, and then mixing the resulting boehmite (AlOOH) 1.50 g in Preparation Example 3 to obtain a slurry A5. Further, 0.30 g of NaOH was mixed with 10 g of water to obtain a solution B5. Next, the obtained slurry A5 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the solution B5 was added dropwise at 50 mL / min to obtain a slurry C5. The pH of the slurry C5 was 13.5, and 0.03 mol of Ce was contained with respect to 1 mol of Al.
得られたスラリーC5をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。次いで、水熱反応で得られたスラリーD5の水分をエバポレータで除去した後、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、粉末E5を得た。 The obtained slurry C5 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.4 MPa was carried out for 1 hour. Next, the water content of the slurry D5 obtained by the hydrothermal reaction was removed by an evaporator, and then the slurry D5 was fired at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain a powder E5.
水20gに得られた粉末E5 1.65g、1%塩化ロジウム水溶液0.65g及び1%ヘキサクロロ白金酸水溶液2.72gを混合してスラリーF5を得た。次いで、得られたスラリーF5を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末G5を得た。 Slurry F5 was obtained by mixing 1.65 g of the powder E5 obtained in 20 g of water, 0.65 g of the 1% rhodium chloride aqueous solution and 2.72 g of the 1% hexachloroplatinic acid aqueous solution. Next, the obtained slurry F5 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain powder G5.
得られた粉末G5を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、排ガス浄化触媒Dを得た。得られた排ガス浄化触媒DのBET比表面積は165m2/gであった。また、得られた排ガス浄化触媒Dは、Rh及びPtを担持したγ-Al2O3と、Rh及びPtを担持した中空のナノロッド形状を呈するCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 The obtained powder G5 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purification catalyst D. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas purification catalyst D was 165 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purification catalyst D is a mixed phase (Al: Ce: Rh: Pt) of γ-Al 2 O 3 supporting Rh and Pt and CeO 2 having a hollow nanorod shape supporting Rh and Pt. The molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).
[比較例2](助触媒体(Y):CeO2(含浸法)、貴金属粒子(Z):Pt+Rh(含浸法))
水20gに、Ce(NO3)3・6H2O 0.33g、及び製造例3で得られたベーマイト1.50gを混合して、スラリーA6を得た。かかるスラリーA6は、Al 1モルに対して0.03モルのCeを含有していた。次いで、得られたスラリーA6を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末B6を得た。
[Comparative Example 2] (Co-catalyst (Y): CeO 2 (impregnation method), precious metal particles (Z): Pt + Rh (impregnation method))
Water 20g, a mixture of Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, and boehmite 1.50g obtained in Production Example 3 to obtain a slurry A6. The slurry A6 contained 0.03 mol of Ce with respect to 1 mol of Al. Next, the obtained slurry A6 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain powder B6.
得られた粉末B6を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、粉末C6を得た。水20gに得られた粉末C6 1.65g、1%塩化ロジウム水溶液0.65g及び1%ヘキサクロロ白金酸水溶液2.72gを混合してスラリーD6を得た。次いで、得られたスラリーD6を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末E6を得た。 The obtained powder B6 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain powder C6. Slurry D6 was obtained by mixing 1.65 g of powder C6 obtained in 20 g of water, 0.65 g of a 1% rhodium chloride aqueous solution and 2.72 g of a 1% hexachloroplatinic acid aqueous solution. Next, the obtained slurry D6 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain powder E6.
得られた粉末E6を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、排ガス浄化触媒Eを得た。得られた排ガス浄化触媒EのBET比表面積は155m2/gであった。また、得られた排ガス浄化触媒Eは、Rh及びPtを担持したγ-Al2O3と、Rh及びPtを担持した粒状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 The obtained powder E6 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purification catalyst E. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas purification catalyst E was 155 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purification catalyst E is a mixed phase of γ-Al 2 O 3 carrying Rh and Pt and granular CeO 2 supporting Rh and Pt (Al: Ce: Rh: Pt (molar ratio) =. It was 1: 0.03: 0.001: 0.002).
<STEM(走査型透過電子顕微鏡)像>
実施例1及び2、並びに比較例2で得られた排ガス浄化触媒について、Pt、Rh及びCeO2(Ce0.5Zr0.5O2)の粒径及び粒子形状を確認するため、STEM(ARM-200F、日本電子社製)観察を行った。STEM写真を図4A〜図4Cに示す。
<STEM (scanning transmission electron microscope) image>
For the exhaust gas purification catalysts obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, in order to confirm the particle size and particle shape of Pt, Rh and CeO 2 (Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 ), STEM ( ARM-200F, manufactured by JEOL Ltd.) was observed. STEM photographs are shown in FIGS. 4A-4C.
更に、実施例1及び比較例2で得られた排ガス浄化触媒について、Al、Ce、Pt、Rhの元素分布を確認するため、STEM−EDX分析((ARM-200F、日本電子社製)+(JEM−3200FS、日本電子社製))を行った。この各元素の観察像を図5A〜図5Bに示す。 Furthermore, in order to confirm the element distribution of Al, Ce, Pt, and Rh for the exhaust gas purification catalysts obtained in Example 1 and Comparative Example 2, STEM-EDX analysis ((ARM-200F, manufactured by JEOL Ltd.) + ( JEM-3200FS, manufactured by JEOL Ltd.)). Observation images of each of these elements are shown in FIGS. 5A to 5B.
図4A及び図4Bに示される各写真によれば、実施例1及び2の排ガス浄化触媒では、アスペクト比が大きい中空のナノロッド形状に成長した助触媒体(Y)が確認できる。更に、図5Aに示される写真によれば、実施例1の排ガス浄化触媒において、この中空のナノロッド形状を示す助触媒体(Y)の表面に、Pt及びRhの貴金属粒子(Z)が選択的に担持されていることが確認できる。 According to the photographs shown in FIGS. 4A and 4B, in the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 and 2, the co-catalyst (Y) grown into a hollow nanorod shape having a large aspect ratio can be confirmed. Further, according to the photograph shown in FIG. 5A, in the exhaust gas purification catalyst of Example 1, precious metal particles (Z) of Pt and Rh are selectively formed on the surface of the co-catalyst (Y) showing the shape of the hollow nanorod. It can be confirmed that it is supported on.
これに対し、図4C及び図5Bに示される写真によれば、比較例2では、粒状の助触媒体(y)の表面のみならず、担体(X)の表面にも、Pt及びRhの貴金属粒子(Z)が担持されていることが確認できる。 On the other hand, according to the photographs shown in FIGS. 4C and 5B, in Comparative Example 2, the noble metals of Pt and Rh were found not only on the surface of the granular co-catalyst (y) but also on the surface of the carrier (X). It can be confirmed that the particles (Z) are supported.
<触媒活性の評価>
全ての実施例及び全ての比較例で得られた排ガス浄化触媒を用い、有害成分であるCO、C3H6及びNOの分解活性を評価した。
<Evaluation of catalytic activity>
Using the exhaust gas purifying catalyst obtained in all examples and all of the comparative example, a harmful components CO, to evaluate the degradation activity of the C 3 H 6 and NO.
具体的には、ステンレス製の反応管に、得られた各排ガス浄化触媒を充填し、かかる排ガス浄化触媒の両側を石英ウールで充填することにより排ガス浄化触媒を固定した。当該反応管に自動車の排ガスを模擬した混合ガス(NO 500ppm、CO 5000ppm、C3H6 250ppm、O2 3300ppm、CO2 6000ppm、N2バランス)を400ml/分(空間速度:24000/時間)で流通させた。 Specifically, each of the obtained exhaust gas purification catalysts was filled in a stainless steel reaction tube, and both sides of the exhaust gas purification catalyst were filled with quartz wool to fix the exhaust gas purification catalyst. A mixed gas (NO 500 ppm, CO 5000 ppm, C 3 H 6 250 ppm, O 2 3300 ppm, CO 2 6000 ppm, N 2 balance) simulating automobile exhaust gas is placed in the reaction tube at 400 ml / min (space velocity: 24000 / hour). It was distributed.
次いで、反応管を電気炉で100〜400℃に加熱し、排ガス分析計(リエロ・ジャパン社製、Auto5.1)を用いて、CO、C3H6、及びNOの転化率が50%になる反応温度T50を評価した。また、加熱温度1000℃において、1時間後と48時間後の、CO、C3H6、及びNOの転化率を測定することにより、高温域での排ガス浄化触媒の耐久性を評価した。この結果を表1に示す。 Then, the reaction tube was heated in an electric furnace to 100 to 400 ° C., exhaust gas analyzer (Riero Japan Co., Auto5.1) using, CO, C 3 H 6, and NO conversion rate of 50% The reaction temperature T 50 was evaluated. Further, in the heating temperature of 1000 ° C., after 1 hour and after 48 hours, CO, by measuring the conversion of C 3 H 6, and NO, to evaluate the durability of the exhaust gas purifying catalyst in a high temperature range. The results are shown in Table 1.
表1のT50から、全ての実施例のCO、C3H6、NOの転化率が50%となる反応温度が、それぞれ各比較例1又は2よりも低く、本発明の排ガス浄化触媒は、低温での触媒活性が高いことが分かる。 From T 50 in Table 1, the reaction temperature at which the conversion rates of CO, C 3 H 6 and NO of all the examples became 50% was lower than that of each Comparative Example 1 or 2, respectively, and the exhaust gas purification catalyst of the present invention was used. It can be seen that the catalytic activity at low temperature is high.
更に、表1の1000℃での転化率の評価結果から、全ての実施例は48時間後の転化率について、比較例1又は2と比較して高い値を示しており、本発明の排ガス浄化触媒は、高温域における触媒活性の低下の抑制効果に優れることが分かる。 Furthermore, from the evaluation results of the conversion rate at 1000 ° C. in Table 1, all the examples showed higher values for the conversion rate after 48 hours as compared with Comparative Example 1 or 2, and the exhaust gas purification of the present invention. It can be seen that the catalyst is excellent in the effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range.
更に、表1の1000℃での転化率の評価結果から、全ての実施例は48時間後の転化率について比較例1又は2と比較して高い値を示しており、本発明の排ガス浄化触媒は、高温域における触媒活性の低下の抑制効果に優れることが分かる。 Furthermore, from the evaluation results of the conversion rate at 1000 ° C. in Table 1, all the examples showed higher values for the conversion rate after 48 hours as compared with Comparative Example 1 or 2, and the exhaust gas purification catalyst of the present invention. Is excellent in the effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range.
本発明の排ガス浄化触媒における上記の触媒活性の優位性は、貴金属粒子(Z)が担体(X)には全く又はほとんど担持されずに、助触媒体(Y)に選択的に担持されることによって、助触媒体(Y)の表面における強固なアンカー効果によって、貴金属粒子(Z)のシンタリングの進行が抑制され、初期の分散状態が維持可能になり、すなわち、貴金属粒子(Z)がシンタリングせずに大きな比表面積を維持できることによる。 The superiority of the above-mentioned catalytic activity in the exhaust gas purification catalyst of the present invention is that the noble metal particles (Z) are selectively supported on the co-catalyst (Y) with no or little support on the carrier (X). The strong anchoring effect on the surface of the cocatalyst (Y) suppresses the progress of sintering of the noble metal particles (Z) and makes it possible to maintain the initial dispersed state, that is, the noble metal particles (Z) are sintered. This is because a large specific surface area can be maintained without a ring.
更に、本発明の第二実施形態の排ガス浄化触媒のように、助触媒体(Y)が中空のナノロッドを形成することで、助触媒体(Y)が、大きい比表面積を示すと共に、高温でのシンタリングが進みにくい形状であることによって、更に、貴金属粒子(Z)のシンタリングの抑制効果が高められ、大きな比表面積を維持できることによる。 Further, as in the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment of the present invention, the co-catalyst (Y) forms a hollow nanorod, so that the co-catalyst (Y) exhibits a large specific surface area and at a high temperature. This is because the shape in which the sintering of the noble metal particles (Z) is difficult to proceed further enhances the effect of suppressing the sintering of the precious metal particles (Z) and can maintain a large specific surface area.
1、1a : 排ガス浄化触媒(本発明)
2 : 排ガス浄化触媒(従来技術)
X : 担体
Y : 助触媒体
Z、z : 貴金属粒子
1, 1a: Exhaust gas purification catalyst (invention)
2: Exhaust gas purification catalyst (conventional technology)
X: Carrier Y: Cocatalyst Z, z: Precious metal particles
Claims (7)
前記排ガス浄化触媒は、担体と、前記担体の表面に担持された、酸素吸蔵能を有する金属酸化物からなる助触媒体と、前記助触媒体の表面に選択的に担持された、Pt、Pd、又はRhの少なくともいずれか一種からなる貴金属粒子とを有してなり、
前記助触媒体の原料を100℃以上の水熱反応に付して前記助触媒体を得る工程(a)と、
前記担体及び/又は前記担体の原料、前記工程(a)で得られた前記助触媒体、並びに前記貴金属粒子の原料を含む材料を100℃以上の水熱反応に付す工程(b)を有することを特徴とする排ガス浄化触媒の製造方法。 It is a method of manufacturing an exhaust gas purification catalyst.
The exhaust gas purification catalyst includes a carrier, a co-catalyst made of a metal oxide having an oxygen occlusion ability supported on the surface of the carrier, and Pt and Pd selectively supported on the surface of the co-catalyst. , Or with noble metal particles consisting of at least one of Rh,
The step (a) of obtaining the co-catalyst by subjecting the raw material of the co-catalyst to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher,
Having a step (b) of subjecting a material containing the carrier and / or the raw material of the carrier, the cocatalyst obtained in the step (a), and the raw material of the noble metal particles to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
前記工程(b)は、前記工程(c)で得られた前記担体、前記工程(a)で得られた前記助触媒体、前記貴金属粒子の原料、及びpH調整剤を混合して、得られた混合物を100℃以上の水熱反応に付す工程であることを特徴とする請求項2に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。 The step (c) for obtaining the carrier is provided.
The step (b) is obtained by mixing the carrier obtained in the step (c), the cocatalyst obtained in the step (a), the raw material of the noble metal particles, and the pH adjuster. The method for producing an exhaust gas purification catalyst according to claim 2, further comprising a step of subjecting the mixture to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher.
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