JP2007050382A

JP2007050382A - Exhaust gas purifying catalyst

Info

Publication number: JP2007050382A
Application number: JP2005238802A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yasuda; 博文安田; Masaki Nakamura; 雅紀中村; Kazuyuki Shiratori; 一幸白鳥; Hironori Wakamatsu; 広憲若松; Katsuo Suga; 克雄菅
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying catalyst capable of maintaining a high catalyst activity even if used under high-temperature environment. <P>SOLUTION: The exhaust gas purifying catalyst comprises a complex particle 4 of a noble metal particle 2 and a transition metal particle 3 disposed in contact with each other, an aggregation suppressing layer 5 coating the periphery of the complex particle 4 and formed of an oxide, and a carrier 6 coating the periphery of the aggregation suppressing layer 5 and formed of an oxide different from that of the aggregation suppressing layer 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車に代表される内燃機関から排出される炭化水素(HC)、一酸化炭素（CO）、窒化酸化物（NOx）などを含む排ガスを浄化する排ガス浄化触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that purifies exhaust gas containing hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrided oxides (NOx), and the like discharged from an internal combustion engine represented by an automobile.

自動車に代表される内燃機関から排出される排ガスの規制は世界的に拡大しており、排ガス中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）などの有害なガスを浄化するために、三元触媒を使用している。 Regulations on exhaust gas emitted from internal combustion engines such as automobiles are expanding worldwide, and harmful substances such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas Three-way catalyst is used to purify fresh gas.

三元触媒は、多孔質体であるアルミナ（γ−Al₂O₃）の担体（例えば、アルミナ（γ−Al₂O₃））に貴金属粒子（例えば、Pt、Pd、Rh）を担持させたものを、コージェライト製のハニカム等の基材にコーティングして形成される。三元触媒は、貴金属粒子の表面において反応が進む接触反応であり、貴金属粒子の表面積にほぼ比例して触媒の活性が決まる。このため、担体に微粒の貴金属粒子を均一に分散して担持することで、貴金属粒子の表面積を拡大して触媒の活性を高めている。 The three-way catalyst has noble metal particles (eg, Pt, Pd, Rh) supported on a porous alumina (γ-Al ₂ O ₃ ) support (eg, alumina (γ-Al ₂ O ₃ )). It is formed by coating a substrate such as a cordierite honeycomb. The three-way catalyst is a catalytic reaction in which the reaction proceeds on the surface of the noble metal particles, and the activity of the catalyst is determined almost in proportion to the surface area of the noble metal particles. For this reason, the surface area of the noble metal particles is increased and the activity of the catalyst is enhanced by uniformly dispersing and supporting fine noble metal particles on the carrier.

一方、貴金属粒子を微粒にすると、貴金属粒子の表面エネルギが高まり、貴金属粒子の凝集（シンタリング）が生じ易くなり、触媒の活性が逆に低下してしまうという矛盾があった。特に、貴金属粒子は、数百℃レベルの高温になると、凝集が生じ易くなっていた。 On the other hand, when the noble metal particles are made fine, the surface energy of the noble metal particles is increased, the noble metal particles are likely to aggregate (sintering), and the activity of the catalyst is conversely reduced. In particular, the noble metal particles tend to aggregate when they reach a high temperature of several hundred degrees Celsius.

三元触媒は、例えば、自動車のエンジン直下に設置されることから、800℃〜900℃、場合に応じて1000℃を超える高温の過酷な環境下に晒される。このため、三元触媒の作製初期に、貴金属粒子を微粒に調製した場合であっても、三元触媒をエンジン直下に設置して実際に使用すると、貴金属粒子が移動して凝集し、触媒の活性が低下する要因となっていた。 For example, since the three-way catalyst is installed directly under the engine of an automobile, the three-way catalyst is exposed to a harsh environment having a high temperature exceeding 800 ° C. to 900 ° C., and in some cases exceeding 1000 ° C. For this reason, even when the precious metal particles are prepared in the initial stage of preparation of the three-way catalyst, if the three-way catalyst is installed directly under the engine and actually used, the precious metal particles move and aggregate, It became a factor that activity decreased.

そこで、貴金属超微粒子を芯物質とし、その周囲をシリカ（SiO₂）層により包囲してコアシェル構造とした排ガス浄化触媒が開示されている（特許文献１参照）。この排ガス浄化触媒によれば、貴金属超微粒子の周囲をシリカ層により被覆したため、高い熱安定性を有し、800℃程度の高温に加熱してもほとんど凝集することがなく、耐熱性が向上する。
特開平１１−２４６２２７号公報 Therefore, an exhaust gas purification catalyst having a core-shell structure in which noble metal ultrafine particles are used as a core substance and the periphery thereof is surrounded by a silica (SiO ₂ ) layer is disclosed (see Patent Document 1). According to this exhaust gas purifying catalyst, the precious metal ultrafine particles are coated with a silica layer, so that it has high thermal stability, hardly aggregates even when heated to a high temperature of about 800 ° C., and heat resistance is improved. .
JP-A-11-246227

しかしながら、前述した排ガス浄化触媒であっても、耐久後には触媒の活性が低下する恐れを有していた。 However, even the above-described exhaust gas purification catalyst has a risk that the activity of the catalyst is lowered after the endurance.

この理由は、排ガスの浄化反応時に生成した水と高温雰囲気によって、シリカ層を形成するSiO₂のアモルファスが結晶構造に転移し、コアシェル構造が崩壊する恐れを有するからである。 This is because there is a possibility that the amorphous structure of SiO ₂ forming the silica layer is transferred to the crystal structure and the core-shell structure is collapsed by the water generated during the purification reaction of the exhaust gas and the high temperature atmosphere.

また、コアシェル構造が完全に崩壊することなく一部に残った場合であっても、シリカ層の劣化が激しく、細孔が閉塞する恐れを有していた。このため、貴金属粒子の凝集が生じやすく、さらに貴金属粒子と排ガスとの接触する割合が低下し、触媒の活性が低下する恐れを有していた。 Further, even when the core-shell structure remains in a part without being completely destroyed, the silica layer is severely deteriorated and the pores may be clogged. For this reason, aggregation of the noble metal particles is likely to occur, and furthermore, the ratio of contact between the noble metal particles and the exhaust gas is reduced, which may reduce the activity of the catalyst.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の排ガス浄化触媒は、貴金属粒子及び遷移金属粒子が接して配置された複合粒子と、複合粒子の周囲に被覆されると共に、酸化物から形成された凝集抑制層と、凝集抑制層の周囲に被覆されると共に、凝集抑制層の酸化物とは異なる酸化物から形成された担体と、を有することを要旨とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, that is, the exhaust gas purification catalyst of the present invention is coated with composite particles arranged in contact with noble metal particles and transition metal particles, and around the composite particles. And a carrier formed of an oxide different from the oxide of the aggregation suppression layer, which is coated around the aggregation suppression layer and is coated around the aggregation suppression layer. .

本発明の排ガス浄化触媒によれば、貴金属粒子の周囲に凝集抑制層と担体とを包接してコアシェル構造とすることにより、高温環境下で使用しても高い触媒活性を維持することができる。 According to the exhaust gas purification catalyst of the present invention, a high catalytic activity can be maintained even when used in a high temperature environment by enclosing the aggregation suppressing layer and the support around the noble metal particles to form a core-shell structure.

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒を説明する。 Hereinafter, an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒の断面図を図１に示す。図１に示すように、排ガス浄化触媒１は、貴金属粒子２と遷移金属粒子３とが接して配置された複合粒子４を有し、複合粒子４の周囲に凝集抑制層５が被覆され、さらに凝集抑制層５の周囲に担体６が被覆された、いわゆるコアシェル構造を有する。そして、凝集抑制層５と担体６とが異なる酸化物から形成されている。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification catalyst 1 has composite particles 4 arranged such that noble metal particles 2 and transition metal particles 3 are in contact with each other, and the aggregation suppressing layer 5 is coated around the composite particles 4. It has a so-called core-shell structure in which the support 6 is coated around the aggregation suppressing layer 5. The aggregation suppressing layer 5 and the carrier 6 are formed from different oxides.

図１に示す排ガス浄化触媒１は、担体６に貴金属粒子２を内包したため、貴金属粒子２の凝集（シンタリング）を物理的に抑制することができ、また、排ガス浄化触媒１は、高温環境下に晒された場合であっても貴金属粒子２の高表面積を維持することができる。また、貴金属粒子２と遷移金属粒子３とを接して配置したため、貴金属の触媒の活性がより一層高まる。さらに、担体は、排ガス（例えば、NOx、CO、HC（例えば、プロパン、エチレン、ベンゼンなど）が透過可能な細孔を有する。このため、貴金属粒子２を単独で担体６に内包させると、貴金属粒子２は担体６を通過して外部に露出してしまう。そこで、貴金属粒子２と遷移金属粒子３との複合粒子４の周囲に凝集抑制層５を被覆することにより、担体６の外部に貴金属粒子２と遷移金属粒子３とが移動するのを抑制することが可能となる。また、担体６に貴金属粒子２、遷移金属粒子３及び凝集抑制層５を内包して排ガス浄化触媒１としたため、それぞれの接触頻度が高まり、従来の凝集抑制層５の無い排ガス浄化触媒に比べて、貴金属粒子２の凝集を抑制することができ、高い触媒活性を維持することができる。 Since the exhaust gas purification catalyst 1 shown in FIG. 1 includes the noble metal particles 2 in the carrier 6, aggregation (sintering) of the noble metal particles 2 can be physically suppressed, and the exhaust gas purification catalyst 1 can be used in a high temperature environment. Even if it is exposed to, the high surface area of the noble metal particles 2 can be maintained. Further, since the noble metal particles 2 and the transition metal particles 3 are arranged in contact with each other, the activity of the noble metal catalyst is further enhanced. Further, the carrier has pores through which exhaust gas (for example, NOx, CO, HC (for example, propane, ethylene, benzene, etc.) can permeate.For this reason, when the noble metal particles 2 are encapsulated in the carrier 6 alone, The particles 2 pass through the support 6 and are exposed to the outside, and therefore, the aggregation suppressing layer 5 is coated around the composite particles 4 of the noble metal particles 2 and the transition metal particles 3, so that the noble metal is outside the support 6. It becomes possible to suppress the movement of the particles 2 and the transition metal particles 3. Further, since the noble metal particles 2, the transition metal particles 3 and the aggregation suppressing layer 5 are included in the carrier 6, the exhaust gas purification catalyst 1 is obtained. Each contact frequency increases, compared with the conventional exhaust gas purification catalyst without the aggregation suppression layer 5, aggregation of the noble metal particles 2 can be suppressed, and high catalytic activity can be maintained.

上記排ガス浄化触媒１において、凝集抑制層５の酸化物は、排ガス浄化触媒１全体の30wt%以下とすることが好ましい。凝集抑制層５の酸化物は、貴金属粒子２の一部と化合物を形成することにより貴金属粒子２の凝集を抑制する効果を有するが、逆に、凝集抑制層５の酸化物が排ガス浄化触媒１全体の30wt%を超えてしまうと、貴金属粒子２が高酸化状態となり、触媒の活性が低下してしまうからである。 In the exhaust gas purification catalyst 1, the oxide of the aggregation suppressing layer 5 is preferably 30 wt% or less of the entire exhaust gas purification catalyst 1. The oxide of the aggregation suppression layer 5 has an effect of suppressing aggregation of the noble metal particles 2 by forming a compound with a part of the noble metal particles 2. On the contrary, the oxide of the aggregation suppression layer 5 is the exhaust gas purification catalyst 1. This is because if the total exceeds 30 wt%, the noble metal particles 2 are in a highly oxidized state and the activity of the catalyst is lowered.

凝集抑制層５は、Al₂O₃、CeO₂及びNd₂O₃の中から選択される少なくとも一種の酸化物又は二種以上の複合酸化物から形成されることが好ましい。さらに、例示した酸化物を単独で形成するだけではなく、凝集抑制層５の酸化物と、貴金属及び遷移金属との複合物（スピネル構造、混合粒）としても良い。このように凝集抑制層５と貴金属及び遷移金属との一部により複合酸化物を形成することにより、遷移金属粒子３の凝集を抑制することができる。 The aggregation suppressing layer 5 is preferably formed of at least one oxide selected from Al ₂ O ₃ , CeO ₂ and Nd ₂ O ₃ or a composite oxide of two or more. Further, not only the exemplified oxide is formed alone, but also a composite (spinel structure, mixed grain) of the oxide of the aggregation suppressing layer 5, a noble metal and a transition metal may be used. Thus, aggregation of the transition metal particles 3 can be suppressed by forming a composite oxide with the aggregation suppressing layer 5 and a part of the noble metal and the transition metal.

また、上記排ガス浄化触媒１において、担体６は、ZrO₂、TiO₂、W及びCeO₂の中から選択される少なくとも一種の酸化物又は二種以上の複合酸化物から形成されることが好ましい。担体６として例示した酸化物を用いることにより、コアシェル構造を形成することが可能となり、さらに、担体６の酸化物と遷移金属粒子３との固溶を抑制することができる。特に、ZrO₂から担体６を形成することにより、最も安定な効果を得ることができる。 In the exhaust gas purification catalyst 1, the support 6 is preferably formed of at least one oxide selected from ZrO ₂ , TiO ₂ , W and CeO ₂ or two or more complex oxides. By using the oxide exemplified as the support 6, it is possible to form a core-shell structure, and it is possible to suppress solid solution between the oxide of the support 6 and the transition metal particles 3. In particular, the most stable effect can be obtained by forming the carrier 6 from ZrO ₂ .

貴金属粒子２は、Pt、Pd及びRhの中から選択される一種の元素又は二種以上の合金又は混合粒とすることが好ましい。 The noble metal particles 2 are preferably one element selected from Pt, Pd and Rh, or two or more alloys or mixed grains.

遷移金属粒子３は、Mn、Fe、Co及びNiの中から選択される一種の元素、又は、二種以上の複合物（合金、混合粒）とすることが好ましい。また、貴金属と遷移金属との複合粒子（合金、混合粒）としても良いことはもちろんである。 The transition metal particle 3 is preferably a kind of element selected from Mn, Fe, Co and Ni, or a composite of two or more kinds (alloy, mixed grain). Of course, composite particles (alloys, mixed grains) of noble metals and transition metals may be used.

さらに、上記排ガス浄化触媒１において、担体６の平均粒径は、5nm以上50nm以下とすることが好ましい。貴金属粒子の周囲に担体を被覆して形成したコアシェル構造を有する従来の排ガス浄化触媒では、貴金属粒子の凝集を抑制することができるが、担体の平均粒径が30nm以上になると排ガスの透過性が悪化し、
貴金属粒子と排ガスとの接触率が低下する結果、排ガスの反応性が低下することが判明している。上記排ガス浄化触媒１では、担体６の平均粒径を50nm以下としているが、これは、担体６に貴金属粒子２と遷移金属粒子３を内包したため、担体６の平均粒径を50nmとした場合でも排ガスの透過性に悪影響を及ぼさないからである。しかし、担体６の平均粒径が50nmを超えて大きくなりすぎると、排ガスの透過性に悪影響を及ぼすため、上記範囲の平均粒径としている。 Further, in the exhaust gas purification catalyst 1, the average particle size of the carrier 6 is preferably 5 nm or more and 50 nm or less. The conventional exhaust gas purification catalyst having a core-shell structure formed by coating a support around the noble metal particles can suppress aggregation of the noble metal particles. However, when the average particle size of the support is 30 nm or more, the exhaust gas permeability is increased. Worsened,
It has been found that the reactivity of the exhaust gas decreases as a result of the decrease in the contact rate between the noble metal particles and the exhaust gas. In the exhaust gas purification catalyst 1, the average particle diameter of the carrier 6 is 50 nm or less. This is because the carrier 6 encloses the noble metal particles 2 and the transition metal particles 3, so that the average particle diameter of the carrier 6 is 50 nm. This is because the exhaust gas permeability is not adversely affected. However, if the average particle size of the carrier 6 exceeds 50 nm and becomes too large, the permeability of the exhaust gas is adversely affected.

また、貴金属粒子２の平均粒径は、1nm以上10nm以下とすることが好ましい。貴金属粒子２の平均粒径が、1nm未満になると、貴金属粒子の表面エネルギが高まり貴金属粒子が凝集し易く、また、酸化物の細孔から粒子が移動し結果として凝集が危惧される。逆に、貴金属粒子２の平均粒径が10nmを超えると、貴金属粒子２の表面積が低下して触媒の活性が低下するからである。貴金属粒子２の平均粒径は、後述する製造方法における逆ミセル溶液の調製時に使用する薬品、使用順序などを変えて制御することが可能である。 The average particle diameter of the noble metal particles 2 is preferably 1 nm or more and 10 nm or less. When the average particle diameter of the noble metal particles 2 is less than 1 nm, the surface energy of the noble metal particles is increased and the noble metal particles are likely to aggregate, and the particles move from the pores of the oxide and as a result, there is a risk of aggregation. On the contrary, if the average particle diameter of the noble metal particles 2 exceeds 10 nm, the surface area of the noble metal particles 2 is reduced and the activity of the catalyst is reduced. The average particle diameter of the noble metal particles 2 can be controlled by changing the chemicals used in preparing the reverse micelle solution in the production method described later, the order of use, and the like.

さらに、上記排ガス浄化触媒１において、担体６の平均細孔径は、0.5nm〜5nmとすることが好ましい。担体６の平均細孔径が0.5nm未満になると、貴金属粒子２と排ガスとの接触する割合が低下し、逆に、担体６の平均細孔径が5nmを超えると、貴金属粒子２が移動して凝集してしまうからである。 Furthermore, in the exhaust gas purification catalyst 1, the average pore diameter of the carrier 6 is preferably 0.5 nm to 5 nm. When the average pore diameter of the support 6 is less than 0.5 nm, the ratio of contact between the noble metal particles 2 and the exhaust gas decreases. Conversely, when the average pore diameter of the support 6 exceeds 5 nm, the noble metal particles 2 move and aggregate. Because it will do.

また、前述した本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒１は、前述した触媒を含む触媒スラリとし、この触媒スラリを耐火性の無機基材（例えば、コーディエライト製のハニカム）上にコーティングして、触媒層を有する排ガス浄化触媒として実際に使用されることが好ましい。これにより自動車に代表される内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒として使用可能となる。 Further, the above-described exhaust gas purification catalyst 1 according to the embodiment of the present invention is a catalyst slurry containing the above-described catalyst, and this catalyst slurry is coated on a refractory inorganic base material (for example, a cordierite honeycomb). Thus, it is preferably used as an exhaust gas purification catalyst having a catalyst layer. As a result, it can be used as an exhaust gas purification catalyst that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine represented by an automobile.

次に、上記排ガス浄化触媒の製造方法を説明する。 Next, a method for producing the exhaust gas purification catalyst will be described.

第１の方法は、まず、有機溶媒中に界面活性剤を投入して形成される逆ミセルの中に貴金属粒子を析出させた後、貴金属粒子の表面に、酸化物の前駆体を包接して凝集抑制層を形成して第１のエマルジョン溶液とする。次に、有機溶媒中に界面活性剤を投入して形成される逆ミセルの中に遷移金属粒子を析出させた後、遷移金属粒子の表面に、酸化物の前駆体を包接して凝集抑制層を形成して第２のエマルジョン溶液とする。その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、凝集抑制層の表面に、この凝集抑制層の酸化物とは異なる酸化物の前駆体を包接して担体を形成した触媒前駆体とするものである。 The first method is to first deposit noble metal particles in reverse micelles formed by introducing a surfactant into an organic solvent, and then include an oxide precursor on the surface of the noble metal particles. An aggregation suppression layer is formed to form a first emulsion solution. Next, after depositing transition metal particles in reverse micelles formed by introducing a surfactant into an organic solvent, an oxide precursor is included on the surface of the transition metal particles to prevent aggregation. To form a second emulsion solution. Then, after mixing the first emulsion solution and the second emulsion solution, a catalyst in which a support is formed by including a precursor of an oxide different from the oxide of the aggregation suppression layer on the surface of the aggregation suppression layer. It is a precursor.

第２の方法は、まず、有機溶媒中に界面活性剤を投入して形成される逆ミセルの中に貴金属粒子と遷移金属粒子とを含む複合粒子を析出させたエマルジョン溶液とし、複合粒子の周囲に、酸化物の前駆体を包接して凝集抑制層を形成する。その後、凝集抑制層の周囲に、この凝集抑制層の酸化物とは異なる酸化物の前駆体を析出させた担体を包接して触媒前駆体とするものである。 In the second method, first, an emulsion solution in which composite particles containing noble metal particles and transition metal particles are precipitated in reverse micelles formed by introducing a surfactant into an organic solvent is used. In addition, an aggregation precursor layer is formed by inclusion of an oxide precursor. Thereafter, a support on which a precursor of an oxide different from the oxide of the aggregation suppression layer is deposited around the aggregation suppression layer is used as a catalyst precursor.

その後、さらに、触媒前駆体を含むエマルジョン溶液中に、逆ミセル崩壊剤を投入して逆ミセルを崩壊した後、洗浄、乾燥し、その後、焼成して触媒粉末とするものである。 Thereafter, a reverse micelle disintegrant is further introduced into the emulsion solution containing the catalyst precursor to disintegrate the reverse micelles, followed by washing and drying, followed by firing to obtain catalyst powder.

さらに具体的に、図２に基づいて排ガス浄化触媒の製造方法を説明する。 More specifically, a method for producing an exhaust gas purification catalyst will be described with reference to FIG.

まず、有機溶媒中に、界面活性剤と貴金属塩水溶液とを混合して、エマルジョン溶液を調製する。図２（a）に示すように、エマルジョン溶液中には界面活性剤により逆ミセル１０が球状に形成され、逆ミセル１０内部の水相中に、貴金属塩水溶液１１が含まれる。 First, a surfactant and a noble metal salt aqueous solution are mixed in an organic solvent to prepare an emulsion solution. As shown in FIG. 2A, reverse micelles 10 are formed in a spherical shape by a surfactant in the emulsion solution, and a noble metal salt aqueous solution 11 is included in the aqueous phase inside the reverse micelles 10.

次に、逆ミセル１０を含むエマルジョン溶液中に還元剤aを投入し、逆ミセル１０内部の貴金属前駆体を還元して、図２（b）に示すように、逆ミセル１０の内部で貴金属粒子１２を析出させる。 Next, the reducing agent a is put into the emulsion solution containing the reverse micelle 10 to reduce the noble metal precursor inside the reverse micelle 10, and as shown in FIG. 12 is deposited.

その後、エマルジョン溶液中に、アンモニア水bを投入し（図２（c））、引き続き凝集抑制層を形成する酸化物の前駆体（水酸化物）cを投入する。すると、図２（d）に示すように、逆ミセル１０内部の貴金属粒子１２が凝集抑制層１３により包接された状態となる。 Thereafter, ammonia water b is introduced into the emulsion solution (FIG. 2 (c)), and subsequently, an oxide precursor (hydroxide) c that forms an aggregation suppressing layer is introduced. As a result, as shown in FIG. 2 (d), the noble metal particles 12 inside the reverse micelles 10 are encapsulated by the aggregation suppressing layer 13.

また、図２(a)から図２(d)までの手順と同様に、まず、有機溶媒中に、界面活性剤と遷移金属塩水溶液とを混合してエマルジョン溶液を調製し、図２（e）に示すように、エマルジョン溶液に含まれる逆ミセル１４の内部の水相中に遷移金属塩水溶液１５が含まれる。 Similarly to the procedure from FIG. 2 (a) to FIG. 2 (d), first, an emulsion solution is prepared by mixing a surfactant and an aqueous transition metal salt solution in an organic solvent. ), The transition metal salt aqueous solution 15 is contained in the aqueous phase inside the reverse micelle 14 contained in the emulsion solution.

次に、逆ミセル１４を含むエマルジョン溶液中に還元剤aを投入し、逆ミセル１４内部の遷移金属前駆体を還元して、図２（f）に示すように、逆ミセル１４内で遷移金属粒子１６を析出させる。 Next, the reducing agent a is introduced into the emulsion solution containing the reverse micelle 14 to reduce the transition metal precursor inside the reverse micelle 14, and as shown in FIG. 2 (f), the transition metal in the reverse micelle 14. Particles 16 are precipitated.

その後、エマルジョン溶液中にアンモニア水bを投入し（図２（g））、引き続き凝集抑制層を形成する酸化物の前駆体（水酸化物）cを投入する。すると、図２（h）に示すように、逆ミセル１４内部に遷移金属粒子１６が凝集抑制層１７により包接された状態となる。 Thereafter, ammonia water b is introduced into the emulsion solution (FIG. 2 (g)), and subsequently, an oxide precursor (hydroxide) c that forms an aggregation suppressing layer is introduced. Then, as shown in FIG. 2 (h), the transition metal particles 16 are included in the reverse micelle 14 by the aggregation suppressing layer 17.

その後、図２（d）に示す逆ミセル１０を含む第１のエマルジョン溶液と、図２（h）に示す逆ミセルを含む第２のエマルジョン溶液とを混合する。すると、図２（i）に示すように、貴金属粒子１２と遷移金属粒子１６とから形成される複合粒子１８の周囲に凝集抑制層１９（１３、１７）が包接される。 Then, the 1st emulsion solution containing the reverse micelle 10 shown in FIG.2 (d) and the 2nd emulsion solution containing the reverse micelle shown in FIG.2 (h) are mixed. Then, as shown in FIG. 2 (i), the aggregation suppressing layer 19 (13, 17) is enclosed around the composite particles 18 formed from the noble metal particles 12 and the transition metal particles 16.

さらに、担体となる酸化物の前駆体(水酸化物)eを投入すると、図２（j）に示すように、複合粒子１８の周囲に凝集抑制層１９が包接され、凝集抑制層１９の周囲にさらに担体２０が包接された触媒前駆体２１が得られる。 Further, when an oxide precursor (hydroxide) e serving as a carrier is introduced, as shown in FIG. 2 (j), an aggregation suppression layer 19 is included around the composite particles 18, and the aggregation suppression layer 19 A catalyst precursor 21 in which the support 20 is further included is obtained.

その後、触媒前駆体２１を含むエマルジョン溶液中に、逆ミセル崩壊剤fを加え、逆ミセル１０を崩壊させて沈澱物とする。得られた沈澱物を濾過した後、洗浄、乾燥し、さらに、空気雰囲気中、550℃の温度で焼成する。すると、図２（j）に示すように、貴金属粒子と遷移金属粒子とを含む複合粒子１８の周囲に凝集抑制層１９が包接され、さらに凝集抑制層１９周囲に担体２０が包接されたコアシェル構造の触媒粉末２２を得ることができる。
以下、前述した排ガス浄化触媒の製造方法において使用できる材料を説明するが、もちろんこれらの材料に限定されるものではない。 Thereafter, the reverse micelle disintegrant f is added to the emulsion solution containing the catalyst precursor 21, and the reverse micelle 10 is disintegrated into a precipitate. The obtained precipitate is filtered, washed, dried, and calcined at a temperature of 550 ° C. in an air atmosphere. Then, as shown in FIG. 2 (j), the aggregation suppression layer 19 was included around the composite particles 18 including the noble metal particles and the transition metal particles, and the carrier 20 was included around the aggregation suppression layer 19. A catalyst powder 22 having a core-shell structure can be obtained.
Hereinafter, materials that can be used in the above-described method for producing an exhaust gas purification catalyst will be described, but the present invention is not limited to these materials.

貴金属塩水溶液としては、ジニトロジアンミンPt(II)硝酸酸性水溶液、ヘキサクロロPt（IV）酸溶液、ヘキサアンミンPt（IV）テトラクロライド溶液、塩化Pd水溶液、硝酸パラジウム水溶液、ジニトロジアンミンPdジクロライド溶液、塩化ロジウム溶液、硝酸ロジウム溶液、塩化ルテニウム溶液、硝酸ルテニウム溶液、ヘキサクロロイリジウム酸水溶液などを用いることが好ましい。また、遷移金属塩水溶液としては、硝酸コバルト水溶液、硝酸鉄水溶液、硝酸コバルト水溶液などを用いることが好ましい。 As the noble metal salt aqueous solution, dinitrodiammine Pt (II) nitric acid aqueous solution, hexachloro Pt (IV) acid solution, hexaammine Pt (IV) tetrachloride solution, Pd chloride aqueous solution, palladium nitrate aqueous solution, dinitrodiammine Pd dichloride solution, rhodium chloride It is preferable to use a solution, a rhodium nitrate solution, a ruthenium chloride solution, a ruthenium nitrate solution, an aqueous hexachloroiridate solution, or the like. Further, as the transition metal salt aqueous solution, it is preferable to use a cobalt nitrate aqueous solution, an iron nitrate aqueous solution, a cobalt nitrate aqueous solution, or the like.

凝集抑制層１９を形成する酸化物の前駆体としては、複合粒子の周囲に水酸化物を形成するものを挙げることができ、例えば、硝酸セリウム、アルミニウムイソプロポキシドを用いることが好ましい。 Examples of the precursor of the oxide that forms the aggregation suppressing layer 19 include those that form a hydroxide around the composite particles. For example, cerium nitrate and aluminum isopropoxide are preferably used.

担体６を形成する酸化物の前駆体としては、ジルコニウムイソプロポキシド、チタンテトライソプロポキシドを用いることが好ましい。 Zirconium isopropoxide and titanium tetraisopropoxide are preferably used as the oxide precursor forming the support 6.

有機溶媒としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ヘプタノール、オクタノール、ドデシルアルコール、セチルアルコール、イソオクタン、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−デカン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ、これらの中から選択される一種の有機溶媒、又は二種以上の混合溶媒を用いても良い。 Examples of the organic solvent include cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, heptanol, octanol, dodecyl alcohol, cetyl alcohol, isooctane, n-heptane, n-hexane, n-decane, benzene, toluene, xylene, and the like. You may use the organic solvent of 1 type selected from these, or 2 or more types of mixed solvents.

界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ラウリン酸マグネシウム、カプリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、ナトリウムフェニルステアレート、アルミニウムジカプリレート、テトライソアミルアンモニウムチオシアネート、ｎ−オクタデシルトリｎ−ブチルアンモニウム蟻酸塩、ｎ−アミルトリｎ−ブチルアンモニウムヨウ化物、ナトリウムビス（２−エチルヘキシル）琥珀酸塩、ナトリウムジノニルナフタレンスルホネート、カルシウムセチルサルフェート、ドデシルアミンオレイン酸塩、ドデシルアミンプロピオン酸塩、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ジドデシルジメチルアンモニウムブロマイド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムブロマイド、ジドデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムクロライド、（２−オクチルオキシ−１−オクチルオキシメチル）ポリオキシエチレンエチルエーテルなどが挙げられる。これらの中から選択される一種、又は二種以上の溶液を用いても良い。 Surfactants include polyoxyethylene nonylphenyl ether, magnesium laurate, zinc caprate, zinc myristate, sodium phenyl stearate, aluminum dicaprylate, tetraisoamylammonium thiocyanate, n-octadecyltri n-butylammonium formate , N-amyltri-n-butylammonium iodide, sodium bis (2-ethylhexyl) succinate, sodium dinonylnaphthalene sulfonate, calcium cetyl sulfate, dodecylamine oleate, dodecylamine propionate, cetyltrimethylammonium bromide, stearyl Trimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, Siltrimethylammonium bromide, octadecyltrimethylammonium bromide, dodecyltrimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, didodecyldimethylammonium bromide, ditetradecyldimethylammonium bromide, didodecyldimethylammonium chloride, ditetradecyldimethylammonium chloride, (2-octyl And oxy-1-octyloxymethyl) polyoxyethylene ethyl ether. You may use the 1 type selected from these, or 2 or more types of solutions.

還元剤としては、ヒドラジン(N₂H₄)、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH₄)、チオ硫酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム、L−アスコルビン酸、ギ酸、ホルムアルデヒド、メタノール、エタノール、エチレン、ビタミンBなどが挙げられ、これらの中から選択される一種、又は二種以上の混合溶液を用いても良い。 Reducing agents include hydrazine (N ₂ H ₄ ), sodium borohydride (NaBH ₄ ), sodium thiosulfate, citric acid, sodium citrate, L-ascorbic acid, formic acid, formaldehyde, methanol, ethanol, ethylene, vitamin B One type selected from these, or a mixed solution of two or more types may be used.

沈殿剤としては、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の貴金属及び金属の酸化物が得られるものを使用することができる。 As the precipitating agent, those capable of obtaining a noble metal and metal oxide such as aqueous ammonia and tetramethylammonium hydroxide can be used.

なお、本実施の形態に係る排ガス浄化触媒の製造方法において、触媒の活性はその元素の種類や使用条件などにより異なるため、目的とする触媒に応じて、使用する元素、還元剤及び逆ミセル崩壊剤の種類、反応温度、反応時間などの条件を適宜変更すると良い。 In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to the present embodiment, the activity of the catalyst varies depending on the type of element and use conditions, etc., so that depending on the target catalyst, the element to be used, the reducing agent, and reverse micelle decay The conditions such as the type of the agent, the reaction temperature, and the reaction time may be appropriately changed.

以下、さらに具体的に実施例を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒は、実施例に限定されないことはもちろんである。 Hereinafter, more specific description will be given using examples. In addition, of course, the exhaust gas purification catalyst which concerns on embodiment of this invention is not limited to an Example.

実施例１
まず、シクロヘキサン（CH）2.5Lにポリエチレングリコール−モノ4−ノニルフェニルエーテル（以下、NP-5）165ｇを分散した後、所定量のジニトロジアミンPt硝酸酸性水溶液をイオン交換水に分散させた溶液を投入し、一晩攪拌して溶液を得た。 Example 1
First, after dispersing 165 g of polyethylene glycol-mono-4-nonylphenyl ether (hereinafter referred to as NP-5) in 2.5 L of cyclohexane (CH), a solution in which a predetermined amount of dinitrodiamine Pt nitric acid aqueous solution is dispersed in ion-exchanged water is used. The solution was stirred and stirred overnight.

その後、得られた溶液中に水素化ホウ素ナトリウム（NaBH₄）をPtのモル比で3倍量投入し、2時間攪拌してPt粒子を析出させた。 Thereafter, sodium borohydride (NaBH ₄ ) was added three times as much as the Pt molar ratio in the resulting solution, and stirred for 2 hours to precipitate Pt particles.

さらに、溶液中にNH₃水を投入して2時間攪拌した後、さらに硝酸セリウムを所定量投入して２時間攪拌した。すると、エマルジョン溶液中に逆ミセルが含まれ、逆ミセルの内部で析出されたPt粒子にCe水酸化物が包接された。これを第１のエマルジョン溶液とする。 Further, NH ₃ water was added to the solution and stirred for 2 hours, and then a predetermined amount of cerium nitrate was added and stirred for 2 hours. Then, reverse micelles were included in the emulsion solution, and Ce hydroxide was included in the Pt particles precipitated inside the reverse micelles. This is the first emulsion solution.

次に、シクロヘキサン（CH）2.5Lにポリエチレングリコール−モノ4−ノニルフェニルエーテル（以下、NP-5）165ｇを分散した後、所定量の硝酸Coをイオン交換水に分散させた溶液を投入し、2時間攪拌して溶液を得た。 Next, 165 g of polyethylene glycol-mono-4-nonylphenyl ether (hereinafter referred to as NP-5) is dispersed in 2.5 L of cyclohexane (CH), and then a solution in which a predetermined amount of Co nitrate is dispersed in ion-exchanged water is added. Stir for 2 hours to obtain a solution.

その後、得られた溶液中に水素化ホウ素ナトリウム（NaBH₄）をCoのモル比で3倍量投入し、2時間攪拌してCo粒子を析出させた。 Thereafter, sodium borohydride (NaBH ₄ ) was added three times as much as the Co molar ratio in the resulting solution, and stirred for 2 hours to precipitate Co particles.

さらに、溶液中にNH₃水を投入して2時間攪拌した後、さらにアルミニウムイソプロポキシドを所定量投入して2時間攪拌した。すると、エマルジョン溶液中に逆ミセルが含まれ、逆ミセルの内部で析出されたCo粒子にAl水酸化物が包接された。これを第２のエマルジョン溶液とする。 Further, NH ₃ water was added to the solution and stirred for 2 hours, and then a predetermined amount of aluminum isopropoxide was added and stirred for 2 hours. Then, reverse micelles were included in the emulsion solution, and Al hydroxide was included in the Co particles precipitated inside the reverse micelles. This is the second emulsion solution.

得られた第１のエマルジョン溶液１と第２のエマルジョン溶液とをビーカーに投入し、2時間攪拌した後、さらにジルコニウムイソプロポキシド（酸化物A原料）をシクロヘキサンに予め分散させた溶液を投入した。その後、0.5時間攪拌し、エタノール500mlを投入して逆ミセルを崩壊させた後、濾過し、エタノール洗浄を2回繰り返して、触媒前駆体ゲルを取り出した。 The obtained first emulsion solution 1 and second emulsion solution were put into a beaker and stirred for 2 hours, and then a solution in which zirconium isopropoxide (oxide A raw material) was dispersed in cyclohexane in advance was added. . Thereafter, the mixture was stirred for 0.5 hour, and 500 ml of ethanol was added to disrupt the reverse micelles, followed by filtration and repeated ethanol washing twice to take out the catalyst precursor gel.

触媒前駆体ゲルを80℃で乾燥した後、400℃で１時間焼成して触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とCo粒子（10％）の複合粒子の周囲に、CeO₂ (10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 The catalyst precursor gel was dried at 80 ° C. and then calcined at 400 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst powder. The obtained catalyst powder is an aggregation suppression layer of composite oxide of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Co particles (10%). And the support of ZrO ₂ is included around the aggregation suppressing layer.

上記の操作を10回繰り返して、Pt（0.3%）-Co（10％）/CeO₂ (10%)-Al₂O₃ (5%)/ZrO₂の触媒粉末50gを得た。 The above operation was repeated 10 times to obtain 50 g of Pt (0.3%) — Co (10%) / CeO ₂ (10%) — Al ₂ O ₃ (5%) / ZrO ₂ catalyst powder.

実施例２
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Co粒子をMn粒子に変えた以外は、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 2
A first emulsion solution was prepared using the same method as the first emulsion solution of Example 1. Moreover, the 2nd emulsion solution was prepared using the method similar to the 2nd emulsion solution of Example 1 except having changed Co particle into Mn particle | grains.

調製した第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合し、実施例１と同様の方法を用いて、触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とMn粒子（10％）の複合粒子の周囲にCeO₂(10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 The prepared first emulsion solution and second emulsion solution were mixed, and catalyst powder was obtained using the same method as in Example 1. The obtained catalyst powder has a composite oxide aggregation suppression layer of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Mn particles (10%). The ZrO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例３
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Co粒子をMn粒子に変えた以外は、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 3
A first emulsion solution was prepared using the same method as the first emulsion solution of Example 1. Moreover, the 2nd emulsion solution was prepared using the method similar to the 2nd emulsion solution of Example 1 except having changed Co particle into Mn particle | grains.

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、実施例１と同様の方法を用いて、ジルコニウムイソプロポキシド（酸化物原料）の量を半分として、市販のZrO₂を混合して所定量の成分比とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とMn粒子（10％）の複合粒子の周囲にCeO₂(10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the first emulsion solution and the second emulsion solution, using the same method as in Example 1, the amount of zirconium isopropoxide (oxide raw material) was halved and commercially available ZrO ₂ was added. A catalyst powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixture was mixed to obtain a predetermined component ratio. The obtained catalyst powder has a composite oxide aggregation suppression layer of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Mn particles (10%). The ZrO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例４
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、Pt量を1/2として第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Co粒子をMn粒子に変えて、Mn量をCo量の1/2とした以外は、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 4
Using the same method as that for the first emulsion solution of Example 1, a first emulsion solution was prepared with Pt amount halved. Moreover, the 2nd emulsion solution was prepared using the method similar to the 2nd emulsion solution of Example 1 except having changed Co particle | grains into Mn particle | grains and having made Mn amount 1/2 of Co amount. .

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、実施例１と同様の方法を用いて、触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.15%）とMn粒子（5％）の複合粒子の周囲にCeO₂(5%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the 1st emulsion solution and the 2nd emulsion solution, using the method similar to Example 1, catalyst powder was obtained. The obtained catalyst powder has an aggregation suppression layer of composite oxide of CeO ₂ (5%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.15%) and Mn particles (5%). The ZrO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例５
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 5
A first emulsion solution was prepared using the same method as the first emulsion solution of Example 1. A second emulsion solution was prepared using the same method as the second emulsion solution of Example 1.

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、酸化物の前駆体としてTiアルコキシドを添加した以外は、実施例１と同様の方法を用いて触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とCo粒子（10％）の複合粒子の周囲にCeO₂(10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にTiO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the 1st emulsion solution and the 2nd emulsion solution, catalyst powder was obtained using the same method as Example 1 except having added Ti alkoxide as a precursor of an oxide. The obtained catalyst powder has a composite oxide aggregation suppression layer of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Co particles (10%). The TiO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例６
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、貴金属塩としてPd塩を使用して、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Co粒子をMn粒子に変えた以外は、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 6
Using a method similar to the first emulsion solution of Example 1, a first emulsion solution was prepared using a Pd salt as the noble metal salt. Moreover, the 2nd emulsion solution was prepared using the method similar to the 2nd emulsion solution of Example 1 except having changed Co particle into Mn particle | grains.

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、
実施例１と同様の方法を用いて、触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とNi粒子（10％）の複合粒子の周囲にCeO₂(10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the first emulsion solution and the second emulsion solution,
A catalyst powder was obtained in the same manner as in Example 1. The obtained catalyst powder has an aggregation suppression layer of composite oxide of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Ni particles (10%). The ZrO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例７
実施例６の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Ni粒子をMn粒子に変えた以外は、実施例４の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 7
A first emulsion solution was prepared using the same method as the first emulsion solution of Example 6. A second emulsion solution was prepared using the same method as the second emulsion solution of Example 4 except that Ni particles were changed to Mn particles.

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、
実施例１と同様の方法を用いて、触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Pt粒子（0.3%）とMn粒子（10％）の複合粒子の周囲にCeO₂(10%)とAl₂O₃(5%)の複合酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the first emulsion solution and the second emulsion solution,
A catalyst powder was obtained in the same manner as in Example 1. The obtained catalyst powder has a composite oxide aggregation suppression layer of CeO ₂ (10%) and Al ₂ O ₃ (5%) around the composite particles of Pt particles (0.3%) and Mn particles (10%). The ZrO ₂ carrier is included around the aggregation suppressing layer.

実施例８
実施例１の第１のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、貴金属塩としてRh塩を使用し、Ce塩をAl塩に変えて、第１のエマルジョン溶液を調製した。また、Co粒子をNi粒子に変えた以外は、実施例１の第２のエマルジョン溶液と同様の方法を用いて、第２のエマルジョン溶液を調製した。 Example 8
Using a method similar to that of the first emulsion solution of Example 1, Rh salt was used as the noble metal salt, and Ce salt was changed to Al salt to prepare a first emulsion solution. Moreover, the 2nd emulsion solution was prepared using the method similar to the 2nd emulsion solution of Example 1 except having changed Co particle into Ni particle.

その後、第１のエマルジョン溶液と第２のエマルジョン溶液とを混合した後、実施例１と同様の方法を用いて、触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Rh粒子（0.3%）とNi粒子（10％）の複合粒子の周囲にAl₂O₃ (15%)の酸化物の凝集抑制層が包接され、凝集抑制層の周囲にZrO₂の担体が包接されている。 Then, after mixing the 1st emulsion solution and the 2nd emulsion solution, using the method similar to Example 1, catalyst powder was obtained. In the obtained catalyst powder, an aggregation suppression layer of an oxide of Al ₂ O ₃ (15%) is surrounded around the composite particles of Rh particles (0.3%) and Ni particles (10%), and the aggregation suppression layer A ZrO ₂ carrier is included in the surrounding area.

比較例１
ZrO₂（表面積100m²/g、市販製）に所定量のジニトロジアンミン白金と硝酸コバルトを添加して2時間撹拌した。 Comparative Example 1
A predetermined amount of dinitrodiammine platinum and cobalt nitrate was added to ZrO ₂ (surface area 100 m ² / g, commercially available) and stirred for 2 hours.

得られた溶液を150℃で一晩乾燥した後、400℃で焼成して触媒粉末を得た。 The resulting solution was dried at 150 ° C. overnight and then calcined at 400 ° C. to obtain catalyst powder.

比較例２
ZrO₂（表面積：100m²/g、市販製）に所定量の硝酸セリウムと硝酸アルミニウムを添加して2時間撹拌した。 Comparative Example 2
A predetermined amount of cerium nitrate and aluminum nitrate were added to ZrO ₂ (surface area: 100 m ² / g, commercially available) and stirred for 2 hours.

得られた粉末を150℃で一晩乾燥し、400℃で焼成した。 The obtained powder was dried at 150 ° C. overnight and calcined at 400 ° C.

その後、得られた粉末に所定量のPtとCoを添加して2時間撹拌した。その後、溶液を150℃で一晩乾燥し、さらに400℃で焼成して、実施例１と同様の方法を用いて触媒粉末を得た。 Thereafter, predetermined amounts of Pt and Co were added to the obtained powder and stirred for 2 hours. Thereafter, the solution was dried overnight at 150 ° C. and further calcined at 400 ° C., and a catalyst powder was obtained using the same method as in Example 1.

比較例３
比較例２で使用したZrO₂（市販製）をTiO₂（市販製）に変えた以外は、比較例２と同様の方法を用いて触媒粉末を得た。 Comparative Example 3
A catalyst powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that ZrO ₂ (commercially available) used in Comparative Example 2 was changed to TiO ₂ (commercially available).

比較例４
ジニトロジアミン白金を硝酸パラジウムに変え、また、硝酸Coを硝酸ニッケルに変えた以外は、比較例１と同様の方法を用いて触媒粉末を得た。 Comparative Example 4
A catalyst powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that dinitrodiamine platinum was changed to palladium nitrate and Co nitrate was changed to nickel nitrate.

比較例５
市販製ZrO₂（表面積：100m²/g）に所定量の硝酸アルミニウムを添加して2時間攪拌した。 Comparative Example 5
A predetermined amount of aluminum nitrate was added to commercially available ZrO ₂ (surface area: 100 m ² / g) and stirred for 2 hours.

得られた粉末を150℃で一晩乾燥した後、400℃で焼成し、さらに、粉末に所定量の硝酸ロジウムと硝酸ニッケルを添加して、2時間撹拌した。その後、得られた溶液を150℃で一晩乾燥し、400℃で焼成して触媒粉末を得た。得られた触媒粉末は、Rh(0.3%)-Ni(10%)/Al₂O₃(15%)/ZrO₂であった。 The obtained powder was dried at 150 ° C. overnight and then calcined at 400 ° C. Further, predetermined amounts of rhodium nitrate and nickel nitrate were added to the powder and stirred for 2 hours. Thereafter, the obtained solution was dried at 150 ° C. overnight and calcined at 400 ° C. to obtain a catalyst powder. The obtained catalyst powder was Rh (0.3%)-Ni (10%) / Al ₂ O ₃ (15%) / ZrO ₂ .

上記の各実施例及び比較例から得られた触媒粉末を用いて、触媒粉末50gと、ベーマイト10g及び10％硝酸含有水溶液157gをアルミナ製磁性ポットに投入し、アルミナボールと共に浸とう粉砕して触媒スラリを得た。その後、得られた触媒スラリをハニカム基材（コージェライト製、900セル/2.5ミル、容量0.06L）に塗布し、空気流にて余剰スラリを除去した後、120℃で乾燥し、その後、空気気流中、400℃で焼成して触媒とした。 Using the catalyst powder obtained from each of the above examples and comparative examples, 50 g of catalyst powder, 10 g of boehmite and 157 g of a 10% nitric acid-containing aqueous solution were put into an alumina magnetic pot, and immersed in an alumina ball and pulverized. I got a slurry. After that, the obtained catalyst slurry was applied to a honeycomb substrate (manufactured by cordierite, 900 cells / 2.5 mil, capacity 0.06 L), excess slurry was removed with an air flow, and then dried at 120 ° C., and then air The catalyst was calcined at 400 ° C. in an air stream.

得られた各触媒について、以下の方法を用いて性能を評価した。 About each obtained catalyst, performance was evaluated using the following method.

まず、得られた実施例１〜実施例８及び比較例１〜比較例５の各触媒をQVエンジン（日産自動車(株)製）の排気ラインに接続し、耐久温度（触媒入口部）700℃として30時間運転し、模擬耐久劣化試験を実施して触媒を耐久させた。なお、この時に無鉛ガソリンを燃料として使用した。 First, the obtained catalysts of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 were connected to the exhaust line of a QV engine (manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.), and the endurance temperature (catalyst inlet) 700 ° C. Was operated for 30 hours, and a simulated durability deterioration test was conducted to make the catalyst durable. At this time, unleaded gasoline was used as fuel.

触媒を耐久させた後、触媒の一部をくり抜き、触媒容量40ccとした各触媒を模擬排ガス流通装置に組み込んだ。まず、前処理として、下表１に示す組成のモデルガスを500℃で15分間流通させて、一度N₂ガスにより置換した。その後、再び下表１に示す組成のモデルガスを導入し、50℃として触媒出口ガス濃度が安定したところで、再び下表１に示す組成のモデルガスを導入した。

After enduring the catalyst, a part of the catalyst was cut out, and each catalyst having a catalyst capacity of 40 cc was incorporated into a simulated exhaust gas distribution device. First, as a pretreatment, a model gas having the composition shown in Table 1 below was circulated at 500 ° C. for 15 minutes and once replaced with N ₂ gas. Thereafter, the model gas having the composition shown in Table 1 below was again introduced, and when the catalyst outlet gas concentration was stabilized at 50 ° C., the model gas having the composition shown in Table 1 was again introduced.

その後、触媒出口ガス濃度が安定したところで、数１に基づき50℃におけるηNOx浄化率（％）を求めた。

Then, when the catalyst outlet gas concentration was stabilized, the ηNOx purification rate (%) at 50 ° C. was determined based on Equation 1.

さらに、耐久後における触媒の触媒層を書き落とし、TEM-EDX観察をした。 Furthermore, the catalyst layer of the catalyst after endurance was written down and observed by TEM-EDX.

まず、少量の試料をメノウ乳鉢上で粉砕し、高分子系分散媒に混ぜてよく練り込みペースト状とした。その後、ペーストを少量採り、マイクログリッドに塗布した後、有機溶媒で分散媒を除去したマイクログリッドを観察した。 First, a small sample was pulverized on an agate mortar, mixed with a polymer dispersion medium, and kneaded well to obtain a paste. Thereafter, a small amount of paste was taken and applied to the microgrid, and then the microgrid from which the dispersion medium was removed with an organic solvent was observed.

得られた画像の中で、酸化物部分に焦点を充て、コアシェル構造を形成している酸化物の粒子を特定して、担体の粒径を測定した。担体の粒径を数ヶ所測定した上で、その平均値を求めて担体の平均粒径とした。なお、このとき透過型電子顕微鏡としてHF-2000(日立製作所（株）製)を用いて、加速電圧200ｋV、切削条件を常温として観察をした。 In the obtained image, the oxide particles forming the core-shell structure were identified by focusing on the oxide portion, and the particle size of the support was measured. After measuring the particle size of the carrier at several places, the average value was obtained and used as the average particle size of the carrier. At this time, HF-2000 (manufactured by Hitachi, Ltd.) was used as a transmission electron microscope, and observation was carried out at an accelerating voltage of 200 kV and cutting conditions at room temperature.

また、担体の平均細孔径は、細孔分布測定装置（島津製作所（株）社製）を用いて求めた。 The average pore diameter of the carrier was determined using a pore distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation).

各実施例及び各比較例で用いた触媒成分を表１に示し、表２に、触媒の性能評価の結果を示した。

The catalyst components used in each Example and each Comparative Example are shown in Table 1, and Table 2 shows the results of catalyst performance evaluation.

表２に示すように、比較例２は実施例１の触媒成分と同じであり、比較例２は実施例１の凝集抑制層の無い触媒成分である。また、比較例３は実施例３の触媒成分と同じであり、比較例４は実施例４の触媒成分と同じであり、さらに比較例５は実施例５の触媒成分と同じである。各比較例は、それぞれ含浸法を用いて触媒を調製したため、各実施例のように逆ミセル法を用いて触媒を調製した場合に、貴金属粒子と遷移金属粒子とが接して形成される複合粒子の周囲に、凝集抑制層と担体とを被覆した触媒とすることができない。この結果、表３に示す結果から、触媒成分を同一とした実施例と比較例を比べると、比較例よりも実施例のηNOx浄化率が向上していることが判明した。また、実施例の中でも、耐久後における担体の平均粒径が56nmと厚い場合には、耐久後の貴金属粒子の平均粒径が2.5nmと小さく、貴金属粒子の凝集を抑制することができたが、貴金属粒子と排ガスとの接触率が低下したためηNOx浄化率も低下していることが判明した。一方、耐久後における担体の平均粒径が18nmと薄い場合には、コアシェル構造が一部崩壊して貴金属粒子の凝集が生じてしまうため、耐久後における貴金属粒子の平均粒径も9.2nmと大きくなり、ηNOx浄化率が低下することが判明した。この結果、複合粒子の周囲に異なる成分の酸化物により凝集抑制層と担体を被覆した排ガス浄化触媒を構成することにより、耐久後においても高い触媒活性を維持できることが判明した。 As shown in Table 2, Comparative Example 2 is the same as the catalyst component of Example 1, and Comparative Example 2 is a catalyst component without the aggregation suppression layer of Example 1. Comparative Example 3 is the same as the catalyst component of Example 3, Comparative Example 4 is the same as the catalyst component of Example 4, and Comparative Example 5 is the same as the catalyst component of Example 5. In each comparative example, since the catalyst was prepared using the impregnation method, when the catalyst was prepared using the reverse micelle method as in each example, the composite particles formed by contacting the noble metal particles and the transition metal particles The catalyst in which the coagulation suppression layer and the support are coated around the catalyst cannot be formed. As a result, it was found from the results shown in Table 3 that the ηNOx purification rate of the example was higher than that of the comparative example when the example and the comparative example having the same catalyst component were compared. Further, among the examples, when the average particle diameter of the carrier after durability was as thick as 56 nm, the average particle diameter of the noble metal particles after durability was as small as 2.5 nm, and the aggregation of the noble metal particles could be suppressed. It was found that the ηNOx purification rate was also lowered because the contact rate between the noble metal particles and the exhaust gas was lowered. On the other hand, when the average particle diameter of the carrier after durability is as thin as 18 nm, the core-shell structure partially collapses and aggregation of the noble metal particles occurs. Therefore, the average particle diameter of the noble metal particles after durability is as large as 9.2 nm. Thus, it has been found that the ηNOx purification rate decreases. As a result, it has been found that a high catalytic activity can be maintained even after endurance by configuring an exhaust gas purification catalyst in which the aggregation particles are coated with oxides of different components around the composite particles.

本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒の拡大断面図である。1 is an enlarged cross-sectional view of an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る排ガス浄化触媒の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…排ガス浄化触媒,
２…貴金属粒子,
３…遷移金属粒子,
４…複合粒子,
５…凝集抑制層,
６…担体, 1 ... Exhaust gas purification catalyst,
2 ... Precious metal particles,
3 ... transition metal particles,
4 ... composite particles,
5 ... Aggregation suppression layer,
6 ... carrier,

Claims

貴金属粒子及び遷移金属粒子が接して配置された複合粒子と、
前記複合粒子の周囲に被覆されると共に、酸化物から形成された凝集抑制層と、
前記凝集抑制層の周囲に被覆されると共に、前記凝集抑制層の酸化物とは異なる酸化物から形成された担体と、
を有することを特徴とする排ガス浄化触媒。 Composite particles in which noble metal particles and transition metal particles are arranged in contact with each other;
An agglomeration inhibiting layer formed from an oxide and coated around the composite particles;
A support formed around the aggregation-suppressing layer and formed of an oxide different from the oxide of the aggregation-suppressing layer;
An exhaust gas purifying catalyst characterized by comprising:

前記凝集抑制層の酸化物は、触媒全体の30重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化触媒。 2. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the oxide of the aggregation suppressing layer is 30% by weight or less of the whole catalyst.

前記担体は、ZrO₂、TiO₂、W及びCeO₂の中から選択される少なくとも一種の酸化物又は二種以上の複合酸化物から形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス浄化触媒。 3. The exhaust gas according to claim 1, wherein the carrier is formed of at least one oxide selected from ZrO ₂ , TiO ₂ , W and CeO ₂ , or two or more composite oxides. Purification catalyst.

前記担体の平均粒径が、5nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle size of the carrier is 5 nm or more and 50 nm or less.

前記凝集抑制層は、Al₂O₃、CeO₂及びNd₂O₃の中から選択される少なくとも一種の酸化物又は二種以上の複合酸化物から形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The aggregation suppressing layer is formed of at least one oxide selected from Al ₂ O ₃ , CeO ₂ and Nd ₂ O ₃ or a composite oxide of two or more. 5. The exhaust gas purification catalyst according to any one of 4 above.

前記貴金属粒子の平均粒径が、1nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein an average particle diameter of the noble metal particles is 1 nm or more and 10 nm or less.

前記貴金属粒子は、Pt、Pd及びRhの中から選択される一種又は二種以上から形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the noble metal particles are formed of one or more selected from Pt, Pd, and Rh.

前記遷移金属粒子は、Mn、Fe、Co及びNiの中から選択される一種又は二種以上から形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 7, wherein the transition metal particles are formed of one or more selected from Mn, Fe, Co, and Ni.

前記担体の平均細孔径が、0.1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排ガス浄化触媒。 The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 8, wherein an average pore diameter of the carrier is 0.1 nm or more and 5 nm or less.

請求項１乃至９のいずれか１項に記載の触媒を含む触媒層を有することを特徴とする排ガス浄化触媒。 An exhaust gas purification catalyst comprising a catalyst layer containing the catalyst according to any one of claims 1 to 9.