JP4710744B2 - 複合金属酸化物の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)酸性金属酸化物のコロイド粒子と塩基性金属の塩とを含有している水溶液を提供すること、
(b)水溶液のpHを、塩基性金属の一部、例えば塩基性金属の0.1〜5mol%、特に0.1〜1.5mol%、より特に0.1〜1mol%が水溶液に溶解し、塩基性金属の残部が水酸化物として析出して正のゼータ電位を有し、且つ酸性金属酸化物のコロイド粒子が溶解せずに負のゼータ電位(表面電位)を有するpHにし、このpHを所定時間にわたって維持して、複合金属酸化物の前駆体を得ること、そして
(c)複合金属酸化物の前駆体を乾燥及び焼成すること。
(a)酸性金属酸化物のコロイド粒子と塩基性金属の塩とを含有している水溶液を提供すること、
(b)水溶液のpHを、塩基性金属の一部が水溶液に溶解し、塩基性金属の残部が水酸化物として析出して正のゼータ電位を有し、且つ酸性金属酸化物のコロイド粒子が溶解せずに負のゼータ電位を有するpHにし、このpHを所定時間にわたって維持して、複合金属酸化物の前駆体を得ること、そして
(c)複合金属酸化物の前駆体を乾燥及び焼成すること。
Aa+ + aOH− ←→ A(OH)a↓ 式(I)
(Aは塩基性金属であり、且つaは塩基性金属Aの価数)。
本発明に関して、「酸性金属酸化物」は、金属酸化物としての電気陰性度が2.80超である金属酸化物を意味している。ここで、この「金属酸化物としての電気陰性度」は、金属酸化物を構成する金属元素及び酸素のポーリングによる電気陰性度を、金属酸化物に含有されるこれらの元素の比に応じて加重平均した値である。尚、本発明に関して、「酸性金属」は、酸性金属酸化物を構成している金属を意味している。
{1.90(シリカの電気陰性度)×1+3.44(酸素の電気陰性度)×2}/3
≒2.93
(第1〜第3周期)Li(0.98)、Be(1.57)、Na(0.93)、Mg(1.31)、Al(1.61)、Si(1.90)。
(第4周期)Sc(1.36)、Ti(1.54)、V(1.63)、Cr(1.66)、Mn(1.55)、Fe(1.83)、Co(1.88)、Ni(1.91)、Cu(1.90)。
本発明に関して、「塩基性金属」は、希土類及びアルカリ土類金属からなる群より選択される金属を意味している。また、本発明に関して、「塩基性金属酸化物」は、塩基性金属の酸化物を意味している。
本発明の方法によれば、酸性金属と塩基性金属との性質の相違にも関わらず、任意の組合せ及び任意の割合で、酸性金属酸化物と塩基性金属酸化物との複合酸化物を得ることができる。従ってこれらの比としては、例えば酸性金属:塩基性金属(モル比)=1:9〜9:1とすることができる。
工程(b)におけるpH、すなわち塩基性金属の一部が水溶液に溶解し、塩基性金属の残部が水酸化物として析出して正のゼータ電位を有し、且つ酸性金属酸化物のコロイド粒子が溶解せずに負のゼータ電位を有するpHは、使用する水溶液の組成、温度、濃度等に依存し、実験に基づいて決定することができる。塩基性金属が希土類である場合、塩基性金属の一部が水溶液に溶解し、且つ塩基性金属の残部が水酸化物として析出して正のゼータ電位を有するpHとしては、例えば7〜9のpHを挙げることができる。
本発明の方法では、得られる複合金属酸化物前駆体を乾燥及び焼成することによって、酸性金属酸化物のコロイド粒子に基づく一次粒子を有する複合金属酸化物を得ることができる。
本発明の排ガス浄化触媒は、複合金属酸化物触媒担体を製造する本発明の方法によって製造される複合金属酸化物触媒担体に、白金等の貴金属を担持させることによって得ることができる。貴金属の担持は任意の方法によって達成でき、例えば白金を担持する場合、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を複合金属酸化物に含浸させ、これを乾燥及び焼成して、0.5〜2重量%の白金を担持した本発明の排ガス浄化触媒を製造することができる。
本発明の方法に従って、下記のようにして酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
本発明の方法に従って、下記のようにして酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
本発明の方法に従って、下記のようにして酸化ランタン−チタニア複合金属酸化物触媒担体を製造した。
本発明の方法に従って、下記のようにして酸化イットリウム−チタニア複合金属酸化物触媒担体を製造した。
コロイダルシリカ及び硝酸ランタンを含有している混合溶液を塩基性のpHで保持しなかったことを除いて実施例1と同様にして、すなわち下記のようにして、酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
コロイダルシリカ及び硝酸ランタンを含有している混合溶液を、ランタンが実質的に全て水酸化物として析出する塩基性のpHで保持したことを除いて、実施例1と同様にして、すなわち下記のようにして、酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
ランタン源としての硝酸ランタン及びシリカ源としてのケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)を用いて、下記のようにして共沈法によって、酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
マイクロエマルション法を用い、下記のようにして酸化ランタン−シリカ複合金属酸化物触媒担体を製造した。
実施例及び比較例の複合金属酸化物触媒担体をそれぞれ、スラリーを用いて120g/基材−Lの量でモノリスハニカム基材にコートし、乾燥及び焼成した。その後、実施例及び比較例の複合金属酸化物触媒担体を有するモノリスハニカム基材に、白金1.2g/基材−Lを担持して、実施例及び比較例の排ガス浄化触媒を得た。このようにして得た実施例及び比較例の排ガス浄化触媒を、空気中において800℃で2時間にわたって加熱して、耐久を行った。
Claims (8)
- 金属酸化物としての電気陰性度が2.80超である酸性金属酸化物と、希土類からなる群より選択される塩基性金属の酸化物である塩基性金属酸化物との複合金属酸化物の製造方法であって、
(a)前記酸性金属酸化物のコロイド粒子と前記塩基性金属の塩とを含有している水溶液を提供すること、
(b)前記水溶液のpHを、前記塩基性金属の一部が前記水溶液に溶解し、前記塩基性金属の残部が水酸化物として析出して正のゼータ電位を有し、且つ前記酸性金属酸化物のコロイド粒子が溶解せずに負のゼータ電位を有するpHにし、このpHを所定時間にわたって維持して、前記複合金属酸化物の前駆体を得ること、そして
(c)前記複合金属酸化物の前駆体を乾燥及び焼成すること、
を含む、酸性金属酸化物と塩基性金属酸化物との複合金属酸化物の製造方法。 - 工程(a)の後であって工程(b)の前に、前記水溶液のpHを、工程(b)で維持するpHよりも大きくすることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)のpHにおいて、前記塩基性金属の0.1〜5mol%が前記水溶液に溶解している、請求項1又は2に記載の方法。
- 工程(b)の前記所定時間が1時間〜5日間である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(b)の後であって工程(c)の前に、前記水溶液のpHを、工程(b)で維持するpHよりも大きくすることを更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸性金属酸化物が、シリカ、チタニア、酸化タングステン、酸化モリブデン及び酸化ニオブからなる群より選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(a)で提供される前記水溶液において、前記酸性金属酸化物を構成している酸性金属:前記塩基性金属(モル比)=1:9〜9:1である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複合金属酸化物が、複合金属酸化物触媒担体である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
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