JP4974674B2 - Complex oxide - Google Patents

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Description

本発明は、複合酸化物、特にガソリンや軽油の燃焼により供給されるエネルギーが駆動力となるエンジン、例えば自動車などの内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の助触媒に関するものである。   The present invention relates to a co-catalyst for an exhaust gas purification catalyst that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile in which energy supplied by combustion of complex oxides, particularly gasoline and light oil, becomes a driving force. It is.

自動車などの内燃機関の排出する排気ガスには、人体又は環境に有害である炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物が含まれている。現在、一酸化炭素及び炭化水素を炭酸ガスと水に酸化し、窒素酸化物を窒素と水に還元する、いわゆる三元触媒が排気ガス浄化用触媒として使用されている。三元触媒は、例えば主触媒である白金、パラジウム、ロジウムの貴金属と助触媒である酸化セリウムを含有する酸化物又は複合酸化物がアルミナ、コージェライト等の触媒担体に担持された構成となっている。助触媒は、含有されるセリウムが、酸化雰囲気下で3価から4価に価数を変えて酸素を吸収し、還元雰囲気下で4価から3価に価数を変えて酸素を放出するという特性、いわゆる酸化還元能を有する。この酸化還元能により、エンジンの加速、減速による排気ガスの急激な雰囲気変化を緩和して、主触媒は高い効率で排気ガスを浄化することができる。助触媒としては、セリウムとジルコニウムを含有する複合酸化物(以下「Ce-Zr系複合酸化物」という。)が広く使用されている。現在使用されているCe-Zr系複合酸化物は、300℃以下という低温下における酸化還元能が十分でない為、エンジン始動時のようにエンジンの温度が低いときは、上述した雰囲気変化を緩和する効果が無く、主触媒の排気ガス浄化効率は低い。また、Ce-Zr系複合酸化物の酸化還元能は、気相である排気ガスと固相である助触媒の固気界面の反応による為、Ce-Zr系複合酸化物の比表面積が大きく影響する。そこで、Ce-Zr系複合酸化物は、900℃以上の高温に曝された後においても、高い比表面積を維持することが重要である。   Exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile contains hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides that are harmful to the human body or the environment. Currently, so-called three-way catalysts that oxidize carbon monoxide and hydrocarbons to carbon dioxide and water and reduce nitrogen oxides to nitrogen and water are used as exhaust gas purification catalysts. The three-way catalyst has a structure in which an oxide or composite oxide containing, for example, platinum, palladium, rhodium noble metals as main catalysts and cerium oxide as a promoter is supported on a catalyst carrier such as alumina or cordierite. Yes. The cocatalyst contains cerium that absorbs oxygen by changing the valence from trivalent to tetravalent in an oxidizing atmosphere and releases oxygen by changing the valence from tetravalent to trivalent in a reducing atmosphere. Characteristics, so-called redox ability. This oxidation-reduction capability can mitigate sudden changes in the exhaust gas atmosphere caused by engine acceleration and deceleration, and the main catalyst can purify the exhaust gas with high efficiency. As the promoter, a complex oxide containing cerium and zirconium (hereinafter referred to as “Ce—Zr complex oxide”) is widely used. The Ce-Zr-based complex oxides currently used have insufficient oxidation-reduction ability at a low temperature of 300 ° C. or lower, so when the engine temperature is low, such as when the engine is started, the above-described change in atmosphere is alleviated. There is no effect, and the exhaust gas purification efficiency of the main catalyst is low. In addition, the redox ability of Ce-Zr composite oxide is influenced by the specific surface area of Ce-Zr composite oxide because of the reaction at the solid-gas interface between the exhaust gas as the gas phase and the cocatalyst as the solid phase. To do. Therefore, it is important that the Ce—Zr-based composite oxide maintain a high specific surface area even after being exposed to a high temperature of 900 ° C. or higher.

一方、特許文献1には、三元触媒の助触媒として酸化セリウムと酸化ジルコニウムと酸化ビスマスとで構成される複合酸化物を用いることが開示されている。そして、この複合酸化物は、1000℃以上において排気ガス浄化触媒の助触媒として使用した後も、300℃以下という低温領域において高い酸化還元能を有するため、エンジン始動直後からエンジンが排出する排気ガスを浄化することができ、耐熱性に優れた助触媒として好適である、と記載されている。
特開2003−238159号公報
On the other hand, Patent Document 1 discloses using a composite oxide composed of cerium oxide, zirconium oxide, and bismuth oxide as a co-catalyst for a three-way catalyst. And since this complex oxide has a high oxidation-reduction ability in a low temperature region of 300 ° C. or less even after being used as a co-catalyst for exhaust gas purification catalyst at 1000 ° C. or higher, the exhaust gas discharged from the engine immediately after the engine is started. It is described that it is suitable as a promoter having excellent heat resistance.
JP 2003-238159 A

しかしながら、特許文献1に開示されている複合酸化物は、確かに300℃以下において酸化還元能を有するが、比表面積が小さいため、酸化還元反応の活性点が少なく三元触媒の助触媒として充分な性能を発揮し得ない虞がある。   However, the composite oxide disclosed in Patent Document 1 certainly has a redox ability at 300 ° C. or lower, but has a small specific surface area, so that it has few active sites for redox reaction and is sufficient as a co-catalyst for a three-way catalyst. There is a possibility that it may not be able to demonstrate the performance.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガス浄化触媒の助触媒として、900℃付近の高温に曝された後も大きな比表面積を有するとともに300℃以下という低温領域において優れた酸化還元能を呈することができる耐熱性及び低温活性に優れた複合酸化物を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to have a large specific surface area even after being exposed to a high temperature around 900 ° C. as a co-catalyst for an exhaust gas purification catalyst, and at 300 ° C. An object of the present invention is to provide a composite oxide excellent in heat resistance and low-temperature activity that can exhibit excellent redox ability in a low-temperature region as described below.

本発明の複合酸化物は、一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδ(式中、x,y,z,δはそれぞれ、0.05≦x≦0.95、0.01≦y≦0.99、0.01≦z≦0.3、1.365≦δ≦1.995を満たす数字である)で表され、Aは、Bi,V,Ti,Nb,W,Fe,Pr,Tb及びEuからなる群の金属元素のうち少なくともBiを含み、Bは、Ba,Sr,Ca,Mg,Laからなる群より選ばれた少なくとも一つを含む。 The composite oxide of the present invention has a general formula (Ce 1-x Zr x ) 1-z (A 1-y B y ) z O δ (wherein x, y, z, and δ are 0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.99, 0.01 ≦ z ≦ 0.3, 1.365 ≦ δ ≦ 1.995), and A is Bi, Among the metal elements of the group consisting of V, Ti, Nb, W, Fe, Pr, Tb and Eu, at least Bi is included, and B is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg and La including.

ここで、Aは、300℃以下という低温領域における酸化還元反応を活性化する金属元素である。Bは、複合酸化物の耐熱性を高めることができる金属元素である。   Here, A is a metal element that activates a redox reaction in a low temperature region of 300 ° C. or lower. B is a metal element that can increase the heat resistance of the composite oxide.

また、本発明の複合酸化物は、昇温還元スペクトルにおいて300℃以下にピークを有し、且つ、900℃において4時間焼成した後の比表面積が20m/g以上であることが好ましい。 In addition, the composite oxide of the present invention preferably has a peak at 300 ° C. or lower in the temperature reduction spectrum and has a specific surface area of 20 m 2 / g or more after firing at 900 ° C. for 4 hours.

また、本発明の複合酸化物は、希土類元素(Ce,Tb,Eu,La及びPrを除く)、Ni、Cu、Al、Si並びにBeからなる群より選ばれた少なくとも一つをさらに含んでいてもよい。   The composite oxide of the present invention further includes at least one selected from the group consisting of rare earth elements (excluding Ce, Tb, Eu, La and Pr), Ni, Cu, Al, Si and Be. Also good.

また、本発明の複合酸化物では、Bは、少なくともBaを含んでいることが好ましい。 In the composite oxide of the present invention , B preferably contains at least Ba.

本発明の複合酸化物は、排気ガス浄化触媒の助触媒として、900℃付近の高温に曝された後も大きな比表面積を有するとともに300℃以下という低温領域においても優れた酸化還元能を呈することができる。   The composite oxide of the present invention has a large specific surface area as a co-catalyst for an exhaust gas purification catalyst even after being exposed to a high temperature around 900 ° C. and exhibits an excellent redox ability even in a low temperature region of 300 ° C. or lower. Can do.

図1は、実施例1における複合酸化物の昇温還元スペクトル図である。1 is a temperature reduction spectrum diagram of a composite oxide in Example 1. FIG. 図2は、実施例2における複合酸化物の昇温還元スペクトル図である。FIG. 2 is a temperature reduction spectrum diagram of the composite oxide in Example 2. 図3は、比較例1における複合酸化物の昇温還元スペクトル図である。FIG. 3 is a temperature reduction spectrum diagram of the composite oxide in Comparative Example 1. 図4は、比較例2における複合酸化物の昇温還元スペクトル図である。FIG. 4 is a temperature reduction spectrum diagram of the composite oxide in Comparative Example 2. 図5は、比較例3における複合酸化物の昇温還元スペクトル図である。5 is a temperature reduction spectrum diagram of the composite oxide in Comparative Example 3. FIG.

以下、実施形態として、複合酸化物の組成及びその複合酸化物の排気ガス浄化触媒の助触媒としての性能を評価する方法を説明する。   Hereinafter, as an embodiment, a method of evaluating the composition of the composite oxide and the performance of the composite oxide as a promoter of the exhaust gas purification catalyst will be described.

本実施形態における複合酸化物は、一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδ(式中、x,y,z,δはそれぞれ、0.05≦x≦0.95、0.01≦y≦0.99、0.01≦z≦0.3、1.365≦δ≦1.995を満たす数字である)で表される。 The composite oxide in this embodiment has a general formula (Ce 1-x Zr x ) 1-z (A 1-y B y ) z O δ (wherein x, y, z, and δ are 0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.99, 0.01 ≦ z ≦ 0.3, 1.365 ≦ δ ≦ 1.995).

元素Aは、Bi,V,Ti,Nb,W,Fe,Pr,Tb及びEuからなる群の金属元素のうち少なくともBiを含む。そして、複合酸化物に対して元素Aを添加することにより、複合酸化物にはイオン伝導性と電子導電性との両方が発現し、Ceの低温における酸化還元能が向上する。また、元素A自体が酸化還元能を有する場合もある。そして、元素Aとして、複合酸化物には、Bi、V、Ti、Nbが含まれていることが好ましい。 The element A contains at least Bi among the metal elements of the group consisting of Bi, V, Ti, Nb, W, Fe, Pr, Tb, and Eu. And by adding the element A with respect to complex oxide, both ion conductivity and electronic conductivity are expressed in complex oxide, and the oxidation-reduction ability of Ce in the low temperature improves. Further, the element A itself may have a redox ability. And as element A, it is preferable that Bi, V, Ti, and Nb are contained in complex oxide.

元素Bは、価数が2以上の陽イオンとなり得る塩基性を示す元素であって、Ba、Sr、Ca、Mg、Laから選ばれる。これらは単独で、もしくは複数種を混合して用いることができる。そして、本実施形態における複合酸化物は、上記に記載した元素A及び元素Bを含んでいるため、900℃付近の高温に曝された後も大きな比表面積を有するとともに300℃以下という低温領域においても優れた酸化還元能を呈することとなる。   The element B is an element showing basicity that can be a cation having a valence of 2 or more, and is selected from Ba, Sr, Ca, Mg, and La. These can be used alone or in combination of two or more. And since the complex oxide in this embodiment contains the element A and the element B described above, it has a large specific surface area even after being exposed to a high temperature around 900 ° C. and in a low temperature region of 300 ° C. or less. Will also exhibit excellent redox ability.

なお、元素Bを加えることにより元素Aの添加により生じる複合酸化物の耐熱性の低下を抑制することができる理由は明らかではないが、本願発明者らは、本実施形態における複合酸化物において元素Bは不純物として作用し、そのために、900℃付近という高温下での粒子成長を阻止するのではないか、と考えている。また、具体例として列挙した元素Bの中には、元素Aの有する低温における酸化還元反応を活性化する作用を更に高める働きをする元素もある。   Although the reason why the decrease in heat resistance of the composite oxide caused by the addition of the element A can be suppressed by adding the element B is not clear, the inventors of the present application do not use the element in the composite oxide in the present embodiment. It is thought that B acts as an impurity, and therefore, may prevent grain growth at a high temperature of around 900 ° C. Further, among the elements B listed as specific examples, there is an element that further enhances the action of activating the redox reaction at a low temperature that the element A has.

また、一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδにおいて、xが0.05≦x≦0.95を満たす数字である複合酸化物は、実用上十分な耐熱性及び酸化還元能を有する。そして、xが0.25≦x≦0.75を満たす複合酸化物では、その耐熱性及び酸化還元能は良くなり、xが0.4≦x≦0.6を満たす複合酸化物では、その耐熱性及び酸化還元能は更に良くなる。また、一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδにおいて、yが0.01≦y≦0.99を満たす複合酸化物は、実用上十分な耐熱性及び低温活性を有する。そして、yが0.1≦y≦0.9を満たす複合酸化物では、その耐熱性及び低温活性は良くなり、yが0.2≦y≦0.8を満たす複合酸化物では、その耐熱性及び低温活性は更に良くなる。また、一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδにおいて、zが0.01≦z≦0.3を満たす複合酸化物は、実用上十分に高い低温活性、酸化還元能及び耐熱性を有する。そして、zが0.01≦z≦0.2を満たす複合酸化物では、その低温活性、酸化還元能及び耐熱性は良くなり、zが0.01≦z≦0.1を満たす数字である複合酸化物では、その低温活性、酸化還元能及び耐熱性はさらに良くなる。 In the general formula (Ce 1-x Zr x) 1-z (A 1-y B y) z O δ, x is a composite oxide is a number satisfying 0.05 ≦ x ≦ 0.95 is practically Moreover, it has sufficient heat resistance and redox ability. And in the composite oxide where x satisfies 0.25 ≦ x ≦ 0.75, the heat resistance and oxidation-reduction ability are improved, and in the composite oxide where x satisfies 0.4 ≦ x ≦ 0.6, The heat resistance and redox ability are further improved. In the general formula (Ce 1-x Zr x) 1-z (A 1-y B y) z O δ, composite oxides y satisfies 0.01 ≦ y ≦ of 0.99 is practically sufficient Has heat resistance and low temperature activity. And, in the composite oxide where y satisfies 0.1 ≦ y ≦ 0.9, the heat resistance and low temperature activity are improved, and in the composite oxide where y satisfies 0.2 ≦ y ≦ 0.8, the heat resistance Properties and low temperature activity are even better. In addition, in the general formula (Ce 1-x Zr x ) 1-z (A 1-y B y ) z O δ , a composite oxide satisfying z of 0.01 ≦ z ≦ 0.3 is sufficiently practical. High low temperature activity, redox ability and heat resistance. And, in a complex oxide satisfying z ≦ 0.01 ≦ z ≦ 0.2, its low temperature activity, redox ability and heat resistance are improved, and z is a number satisfying 0.01 ≦ z ≦ 0.1. In the composite oxide, its low temperature activity, redox ability and heat resistance are further improved.

さらに、本実施形態における複合酸化物は、希土類元素(Ce,Tb,Eu,La及びPrを除く)、Ni、Cu、Al、Si並びにBeからなる群より選ばれた少なくとも一つをさらに含んでいてもよい。これらの金属元素は、複合酸化物に求められる特性により、適宜選択される。例えば、希土類元素(Ce,Tb,Eu,La及びPrを除く)、Al、Si及びBeを添加すると複合酸化物の耐熱性がさらに向上し、Ni及びCuを添加すると複合酸化物の排気ガス浄化効果が更に高められる。   Furthermore, the composite oxide in the present embodiment further includes at least one selected from the group consisting of rare earth elements (excluding Ce, Tb, Eu, La and Pr), Ni, Cu, Al, Si and Be. May be. These metal elements are appropriately selected depending on the characteristics required for the composite oxide. For example, the addition of rare earth elements (except Ce, Tb, Eu, La and Pr), Al, Si and Be further improves the heat resistance of the composite oxide, and the addition of Ni and Cu purifies the exhaust gas of the composite oxide. The effect is further enhanced.

また、本実施形態における複合酸化物は、900℃付近の高温に曝された後も大きな比表面積を有するとともに300℃以下という低温領域においても優れた酸化還元能を呈するという効果を奏する限りにおいて、上記金属元素以外の元素を含んでいてもよい。   In addition, the composite oxide in the present embodiment has a large specific surface area even after being exposed to a high temperature around 900 ° C. and exhibits an excellent redox ability even in a low temperature region of 300 ° C. or lower. Elements other than the above metal elements may be included.

本実施形態における複合酸化物は、公知の合成方法を用いて製造できるが、比表面積を大きくするという目的を達成するためには、共沈法により製造することが好ましい。さらに好ましくは、後述の実施例に記載のように、原料塩水溶液を加熱処理する工程を含む共沈法を用いる。   The composite oxide in the present embodiment can be produced using a known synthesis method, but it is preferably produced by a coprecipitation method in order to achieve the purpose of increasing the specific surface area. More preferably, a coprecipitation method including a step of heat-treating the raw salt aqueous solution is used, as described in the examples below.

本実施形態における複合酸化物の耐熱性は、900℃において4時間焼成した後の比表面積の大きさで評価し、比表面積はBET法を用いて測定する。この耐熱性の評価方法は、助触媒材料の耐熱性の評価として一般的に行われる方法である。そして、900℃において4時間焼成した後の比表面積が20m/g以上である複合酸化物、好ましくは25m/g以上である複合酸化物、さらに好ましくは30m/g以上である複合酸化物は、排気ガス浄化触媒の助触媒として優れた酸化還元能を維持することができる。なお、比表面積の測定方法の詳細は、後述の実施例中で述べる。 The heat resistance of the composite oxide in this embodiment is evaluated by the size of the specific surface area after firing at 900 ° C. for 4 hours, and the specific surface area is measured using the BET method. This evaluation method of heat resistance is a method generally performed as evaluation of the heat resistance of the promoter material. A composite oxide having a specific surface area of 20 m 2 / g or more after firing at 900 ° C. for 4 hours, preferably a composite oxide of 25 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more. The product can maintain an excellent oxidation-reduction ability as a promoter of the exhaust gas purification catalyst. The details of the method for measuring the specific surface area will be described in Examples described later.

本実施形態における複合酸化物の排気ガス浄化触媒の助触媒としての酸化還元能は、昇温還元スペクトル(Temperature Programmed Reduction Spectra)を測定することにより推測することができる。そして、昇温還元スペクトルは、試料に対して水素ガスなどの還元ガスを流しながら試料を一定速度で昇温していき、各温度で還元に使用された還元ガスの量を測定することにより得られる。そのため、昇温還元スペクトルは、測定物質の還元能の温度依存性を表すスペクトルである。そして、より低温側にピークが現れている物質の方が、より低温において還元能を示すこととなり、より低温において排気ガス浄化触媒の助触媒として作用しうることとなる。具体的には、昇温還元スペクトルにおいて、300℃以下にピークが現れていれば、300℃以下において排気ガス浄化触媒の助触媒として作用しうることとなる。なお、昇温還元スペクトルの測定方法の詳細は後述の実施例中で述べる。   The oxidation-reduction ability of the composite oxide as a co-catalyst of the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment can be estimated by measuring a temperature programmed reduction spectrum (Temperature Programmed Reduction Spectra). The temperature reduction spectrum is obtained by heating the sample at a constant rate while flowing a reducing gas such as hydrogen gas through the sample, and measuring the amount of reducing gas used for the reduction at each temperature. It is done. Therefore, the temperature reduction spectrum is a spectrum representing the temperature dependence of the reducing ability of the measurement substance. A substance having a peak on the lower temperature side exhibits a reducing ability at a lower temperature, and can act as a promoter of the exhaust gas purification catalyst at a lower temperature. Specifically, if a peak appears at 300 ° C. or lower in the temperature reduction spectrum, it can act as a promoter for the exhaust gas purification catalyst at 300 ° C. or lower. The details of the temperature reduction spectrum measurement method will be described later in Examples.

本実施例では、表1から3に示す組成式の複合酸化物を用いて、比表面積(単位:m/g)及び昇温還元スペクトルを測定し、各複合酸化物の組成式または組成比との関係を調べた。 In this example, the specific surface area (unit: m 2 / g) and the temperature reduction spectrum were measured using the composite oxides having the composition formulas shown in Tables 1 to 3, and the composition formula or composition ratio of each composite oxide was measured. I investigated the relationship with.

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ここで、表1から3に示すように、実施例1からでは、元素A及び元素Bを含む複合酸化物を用いた。また、比較例1ではBiのみを含む複合酸化物、比較例2ではBaのみを含む複合酸化物、比較例3ではBi及びBaを含まない複合酸化物を用いた。参考例1及び3ではBiの代わりにNbを含む複合酸化物、参考例2ではBiの代わりにVを含む複合酸化物を用いた。なお、比較例1の複合酸化物は、特許文献1における実施例1に記載されている複合酸化物に該当する。
<各複合酸化物の合成方法>
比表面積(単位:m/g)及び昇温還元スペクトルを測定するにあたり、実施例1から8、参考例1から3及び比較例1から3で用いる複合酸化物を以下に示す手法で合成した。
−実施例1−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、Bi及びBaのモル比がCe:Zr:Bi:Ba=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。なお、一般に、ジルコニウム塩は数重量%のハフニウム(Hf)を含有している場合があり、ここで言うジルコニウムのモル量にはハフニウムのモル量も含まれている。そして、還流器付きフラスコを用いて、準備した水溶液に対して100℃、15時間の加熱処理を行い、加熱処理後、水冷によりその水溶液の温度を室温まで冷却した。それから、その水溶液を100g/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液5Lを用いて中和した。そして、懸濁した中和後の水溶液をヌッチェを用いて固液分離した。得られた固体を、純水によりデカンテーションとろ過とを10回繰り返す洗浄を行った後、箱型電気炉に入れて、空気中において500℃、10時間の焼成を行い、乳鉢を用いて粉砕した。これにより、表1に示す組成式(Ce0.50Zr0.500.95(Bi0.50Ba0.500.051.9625の複合酸化物を得た。
−実施例2−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、Bi及びBaのモル比がCe:Zr:Bi:Ba=0.475:0.475:0.0125:0.0375であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表1に示す組成式(Ce0.50Zr0.500.95(Bi0.25Ba0.750.051.95625の複合酸化物を得た。
−実施例3−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、Bi及びBaのモル比がCe:Zr:Bi:Ba=0.57:0.38:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.6Zr0.40.95(Bi0.5Ba0.50.051.9625の複合酸化物を得た。
−実施例4−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、Bi及びBaのモル比がCe:Zr:Bi:Ba=0.2375:0.7125:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.25Zr0.750.95(Bi0.5Ba0.50.051.9625の複合酸化物を得た。
−実施例5−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びストロンチウム塩を、Ce、Zr、Bi及びSrのモル比がCe:Zr:Bi:Sr=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.95(Bi0.5Sr0.50.051.9625の複合酸化物を得た。
−実施例6−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びカルシウム塩を、Ce、Zr、Bi及びCaのモル比がCe:Zr:Bi:Ca=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.95(Bi0.5Ca0.50.051.9625の複合酸化物を得た。
参考例1
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ニオブ塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、Nb及びBaのモル比がCe:Zr:Nb:Ba=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.95(Nb0.5Ba0.50.051.9625の複合酸化物を得た。
参考例2
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、バナジウム塩及びバリウム塩を、Ce、Zr、V及びBaのモル比がCe:Zr:V:Ba=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.95(V0.5Ba0.50.051.9875の複合酸化物を得た。
参考例3
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ニオブ塩及びストロンチウム塩を、Ce、Zr、Nb及びSrのモル比がCe:Zr:Nb:Sr=0.475:0.475:0.025:0.025であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表2に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.95(Nb0.5Sr0.50.051.9875の複合酸化物を得た。
−実施例
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩、バリウム塩及びニッケル塩を、Ce、Zr、Bi、Ba及びNiのモル比がCe:Zr:Bi:Ba:Ni=0.45:0.45:0.025:0.025:0.05であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表3に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.9(Bi0.5Ba0.50.05Ni0.051.9125の複合酸化物を得た。
−実施例
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩、バリウム塩及びアルミニウム塩を、Ce、Zr、Bi、Ba及びAlのモル比がCe:Zr:Bi:Ba:Al=0.45:0.45:0.025:0.025:0.05であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表3に示す組成式(Ce0.5Zr0.50.9(Bi0.5Ba0.50.05Al0.051.9375の複合酸化物を得た。
−比較例1−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩及びビスマス塩を、Ce、Zr及びBiのモル比がCe:Zr:Bi=0.475:0.475:0.05であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。そして、還流器付きフラスコを用いて、準備した水溶液に対して100℃、15時間の加熱処理を行い、加熱処理後、水冷によりその水溶液の温度を室温まで冷却した。それから、冷却後の水溶液にアンモニア水溶液を用いて中和し、混合水溶液のpHをpH=8.5とした。そして、懸濁した中和後の水溶液をヌッチェを用いて固液分離した。得られた固体を、純水によりデカンテーションとろ過とを10回繰り返す洗浄を行った後、箱型電気炉に入れて、空気中において500℃、10時間の焼成を行い、乳鉢を用いて粉砕した。これにより、表1に示す組成式(Ce0.50Zr0.500.95Bi0.051.975の複合酸化物を得た。
−比較例2−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩及びバリウム塩を、Ce、Zr及びBaのモル比がCe:Zr:Ba=0.475:0.475:0.05であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、実施例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表1に示す組成式(Ce0.50Zr0.500.95Ba0.051.95の複合酸化物を得た。
−比較例3−
セリウム(IV)塩、ジルコニウム塩を、Ce及びZrのモル比がCe:Zr=0.5:0.5であり、酸化物換算濃度が50g/Lとなるように調整して酸性の水溶液3Lを準備した。その後、比較例1で用いた複合酸化物の合成方法に従って、表1に示す組成式Ce0.50Zr0.50の複合酸化物を得た。
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Here, as shown in Tables 1 to 3, in Examples 1 to 8 , a composite oxide containing the element A and the element B was used. In Comparative Example 1, a composite oxide containing only Bi was used, in Comparative Example 2, a composite oxide containing only Ba, and in Comparative Example 3, a composite oxide containing no Bi and Ba was used. In Reference Examples 1 and 3, a composite oxide containing Nb was used instead of Bi, and in Reference Example 2, a composite oxide containing V was used instead of Bi. The composite oxide of Comparative Example 1 corresponds to the composite oxide described in Example 1 in Patent Document 1.
<Method for synthesizing each composite oxide>
In measuring the specific surface area (unit: m 2 / g) and the temperature-programmed reduction spectrum, the composite oxides used in Examples 1 to 8, Reference Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were synthesized by the following method. .
Example 1
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, and Ba of Ce: Zr: Bi: Ba = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. In general, the zirconium salt may contain several weight% of hafnium (Hf), and the molar amount of zirconium mentioned here includes the molar amount of hafnium. And using the flask with a reflux, the heat processing for 100 degreeC and 15 hours were performed with respect to the prepared aqueous solution, and the temperature of the aqueous solution was cooled to room temperature by water cooling after heat processing. The aqueous solution was then neutralized with 5 L of a 100 g / L aqueous ammonium bicarbonate solution. Then, the suspended neutralized aqueous solution was subjected to solid-liquid separation using a Nutsche. The obtained solid was washed with decantation and filtration 10 times with pure water, then placed in a box-type electric furnace, baked in air at 500 ° C. for 10 hours, and pulverized using a mortar did. Thereby, a composite oxide having a composition formula (Ce 0.50 Zr 0.50 ) 0.95 (Bi 0.50 Ba 0.50 ) 0.05 O 1.9625 shown in Table 1 was obtained.
-Example 2-
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi and Ba of Ce: Zr: Bi: Ba = 0.475: 0.475: 0.0125: 0.0375. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.50 Zr 0.50 ) 0.95 (Bi 0.25 Ba 0.75 ) 0.05 O 1 shown in Table 1. A composite oxide of 95625 was obtained.
Example 3
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt, and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, and Ba of Ce: Zr: Bi: Ba = 0.57: 0.38: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.6 Zr 0.4 ) 0.95 (Bi 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2. .9625 composite oxide was obtained.
Example 4
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt, and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, and Ba of Ce: Zr: Bi: Ba = 0.375: 0.7125: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.25 Zr 0.75 ) 0.95 (Bi 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2. .9625 composite oxide was obtained.
-Example 5
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt, and a strontium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, and Sr of Ce: Zr: Bi: Sr = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Thereafter, in accordance with the method for synthesizing the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.95 (Bi 0.5 Sr 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2 was used. .9625 composite oxide was obtained.
-Example 6
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a bismuth salt, and a calcium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, and Ca of Ce: Zr: Bi: Ca = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Thereafter, according to the method for synthesizing the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.95 (Bi 0.5 Ca 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2 was used. .9625 composite oxide was obtained.
-Reference Example 1-
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a niobium salt, and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Nb, and Ba of Ce: Zr: Nb: Ba = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.95 (Nb 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2. .9625 composite oxide was obtained.
-Reference example 2-
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a vanadium salt, and a barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, V, and Ba of Ce: Zr: V: Ba = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.95 (V 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2. 9875 complex oxide was obtained.
-Reference example 3-
A cerium (IV) salt, a zirconium salt, a niobium salt, and a strontium salt have a molar ratio of Ce, Zr, Nb, and Sr of Ce: Zr: Nb: Sr = 0.475: 0.475: 0.025: 0.025. Then, an acidic aqueous solution 3 L was prepared by adjusting the oxide equivalent concentration to 50 g / L. Thereafter, according to the method for synthesizing the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.95 (Nb 0.5 Sr 0.5 ) 0.05 O 1 shown in Table 2. 9875 complex oxide was obtained.
- Example 7 -
The cerium (IV) salt, zirconium salt, bismuth salt, barium salt and nickel salt are mixed with a molar ratio of Ce, Zr, Bi, Ba and Ni of Ce: Zr: Bi: Ba: Ni = 0.45: 0.45: It was 0.025: 0.025: 0.05, and adjusted so that an oxide conversion density | concentration might be 50 g / L, 3 L of acidic aqueous solution was prepared. Then, according to the synthesis method of the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.9 (Bi 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 Ni 0 shown in Table 3. A composite oxide of .05 O 1.9125 was obtained.
- Example 8 -
The cerium (IV) salt, zirconium salt, bismuth salt, barium salt and aluminum salt have a molar ratio of Ce, Zr, Bi, Ba and Al of Ce: Zr: Bi: Ba: Al = 0.45: 0.45: It was 0.025: 0.025: 0.05, and adjusted so that an oxide conversion density | concentration might be 50 g / L, 3 L of acidic aqueous solution was prepared. Thereafter, according to the method for synthesizing the composite oxide used in Example 1, the composition formula (Ce 0.5 Zr 0.5 ) 0.9 (Bi 0.5 Ba 0.5 ) 0.05 Al 0 shown in Table 3. A composite oxide of .05 O 1.9375 was obtained.
-Comparative Example 1-
The cerium (IV) salt, zirconium salt and bismuth salt have a molar ratio of Ce, Zr and Bi of Ce: Zr: Bi = 0.475: 0.475: 0.05 and an oxide equivalent concentration of 50 g / L. 3 L of acidic aqueous solution was prepared so that it might become. And using the flask with a reflux, the heat processing for 100 degreeC and 15 hours were performed with respect to the prepared aqueous solution, and the temperature of the aqueous solution was cooled to room temperature by water cooling after heat processing. Then, the aqueous solution after cooling was neutralized with an aqueous ammonia solution to adjust the pH of the mixed aqueous solution to pH = 8.5. Then, the suspended neutralized aqueous solution was subjected to solid-liquid separation using a Nutsche. The obtained solid was washed with decantation and filtration 10 times with pure water, then placed in a box-type electric furnace, baked in air at 500 ° C. for 10 hours, and pulverized using a mortar did. Thereby, a composite oxide having a composition formula (Ce 0.50 Zr 0.50 ) 0.95 Bi 0.05 O 1.975 shown in Table 1 was obtained.
-Comparative Example 2-
The cerium (IV) salt, zirconium salt, and barium salt have a molar ratio of Ce, Zr, and Ba of Ce: Zr: Ba = 0.475: 0.475: 0.05 and an oxide equivalent concentration of 50 g / L. 3 L of acidic aqueous solution was prepared so that it might become. Then, according to the composite oxide synthesis method used in Example 1, a composite oxide having a composition formula (Ce 0.50 Zr 0.50 ) 0.95 Ba 0.05 O 1.95 shown in Table 1 was obtained. .
-Comparative Example 3-
A cerium (IV) salt and a zirconium salt are adjusted so that the molar ratio of Ce and Zr is Ce: Zr = 0.5: 0.5, and the oxide equivalent concentration is 50 g / L. Prepared. Then, according to the composite oxide synthesis method used in Comparative Example 1, composite oxides having the composition formula Ce 0.50 Zr 0.50 O 2 shown in Table 1 were obtained.

以上の手法で複合酸化物を合成した後、各複合酸化物の比表面積及び昇温還元スペクトルを測定した。
<比表面積の測定方法>
5gの各複合酸化物を、最大容積が30mlである磁性るつぼの中に入れた。このとき、1つの磁性るつぼの中に一種類の複合酸化物のみを入れた。そして、予め900℃の温度に設定しておいた電気炉に、5gの各複合酸化物が入った磁性るつぼを入れた。4時間後、電気炉からその磁性るつぼを取り出し、室温まで冷却させた。冷却後の各複合酸化物を200mgはかりとり、フローソーブII2300(マイクロメトリック社製)を用いて、BET法(Brunauer-Emmett-Teller方法)により比表面積を測定した。
<昇温還元スペクトルの測定方法>
昇温還元スペクトルの測定には、自動昇温脱離分析装置TP5000(大倉理研製)を用いた。具体的には、空気中において900℃、4時間加熱した各複合酸化物500mgをU字型の石英管に充填させて、その石英管にArガス90%及びHガス10%からなる混合ガスを流速30ml/min.で流通させながら、10℃/min.の昇温速度で、温度範囲50℃から1000℃まで測定を行った。
<測定結果>
表1から表3に、各複合酸化物の比表面積(単位:m/g)の値及び昇温還元スペクトルにおいて最も低温側に現れるピークにおける温度の値(以下、「ピーク温度」という。)を示す。図1から図5に、各々、表1に記載の複合酸化物の昇温還元スペクトルを示す。
<考察>
まず、比表面積の測定結果からは、次のようなことがいえる。
After synthesizing the composite oxide by the above method, the specific surface area and the temperature-programmed reduction spectrum of each composite oxide were measured.
<Method for measuring specific surface area>
5 g of each composite oxide was placed in a magnetic crucible having a maximum volume of 30 ml. At this time, only one kind of complex oxide was put in one magnetic crucible. Then, a magnetic crucible containing 5 g of each composite oxide was put in an electric furnace that had been set to a temperature of 900 ° C. in advance. After 4 hours, the magnetic crucible was removed from the electric furnace and allowed to cool to room temperature. 200 mg of each composite oxide after cooling was weighed, and the specific surface area was measured by BET method (Brunauer-Emmett-Teller method) using Flowsorb II2300 (manufactured by Micrometric).
<Measurement method of temperature-programmed reduction spectrum>
For the measurement of the temperature-programmed reduction spectrum, an automatic temperature-programmed desorption analyzer TP5000 (manufactured by Okura Riken) was used. Specifically, 500 mg of each composite oxide heated in air at 900 ° C. for 4 hours is filled in a U-shaped quartz tube, and the quartz tube is a mixed gas composed of Ar gas 90% and H 2 gas 10%. At a flow rate of 30 ml / min. At 10 ° C./min. The temperature was measured from a temperature range of 50 ° C. to 1000 ° C.
<Measurement results>
Tables 1 to 3 show the specific surface area (unit: m 2 / g) value of each composite oxide and the temperature value at the peak appearing on the lowest temperature side in the temperature-programmed reduction spectrum (hereinafter referred to as “peak temperature”). Indicates. FIG. 1 to FIG. 5 show the temperature reduction spectra of the composite oxides listed in Table 1, respectively.
<Discussion>
First, the following can be said from the measurement result of the specific surface area.

表1に示すように、実施例1及び2の複合酸化物の比表面積の値は、比較例1の複合酸化物の比表面積の値よりも約3.5倍大きい。また、実施例2の複合酸化物の方が実施例1の複合酸化物よりも比表面積の値は大きい。そして、900℃で4時間焼成した後の各複合酸化物の比表面積を測定している。以上より、Baを加えることにより複合酸化物の耐熱性が高められている。   As shown in Table 1, the value of the specific surface area of the composite oxides of Examples 1 and 2 is about 3.5 times larger than the value of the specific surface area of the composite oxide of Comparative Example 1. Further, the value of the specific surface area of the composite oxide of Example 2 is larger than that of the composite oxide of Example 1. And the specific surface area of each complex oxide after baking at 900 degreeC for 4 hours is measured. From the above, the heat resistance of the composite oxide is enhanced by adding Ba.

また、実施例1の複合酸化物の比表面積が30.8m/gであるため、モル比がBi:Ba=1:1であるBaを含んでいる複合酸化物は、Biを添加することによる高温での比表面積の低下を実用上可能な程度十分に阻止することができる。また、表1より、実施例2の複合酸化物の比表面積と比較例2の複合酸化物の比表面積とは、等しい値を示している。比較例2の複合酸化物にはBiが含まれていないため、比較例2の複合酸化物は900℃で4時間焼成してもBiによる比表面積の低下が生じることはない。一方、実施例2の複合酸化物はBiが含まれているため、実施例2の複合酸化物を900℃で4時間焼成すると比表面積が低下する虞はある。しかし、実施例2の複合酸化物の比表面積と比較例2の複合酸化物の比表面積とは同一の値を示しているため、モル比がBi:Ba=1:3であるBaを含んでいる複合酸化物は、Bi添加による高温での比表面積の低下を完全に阻止することができ、その結果、比表面積は実用上非常に有用な大きさを有することとなる。 Further, since the composite oxide of Example 1 has a specific surface area of 30.8 m 2 / g, Bi is added to the composite oxide containing Ba having a molar ratio of Bi: Ba = 1: 1. It is possible to sufficiently prevent the decrease in the specific surface area at a high temperature due to the practical use. Further, from Table 1, the specific surface area of the composite oxide of Example 2 and the specific surface area of the composite oxide of Comparative Example 2 show the same value. Since Bi is not contained in the composite oxide of Comparative Example 2, even if the composite oxide of Comparative Example 2 is baked at 900 ° C. for 4 hours, the specific surface area due to Bi does not decrease. On the other hand, since the composite oxide of Example 2 contains Bi, the specific surface area may decrease when the composite oxide of Example 2 is baked at 900 ° C. for 4 hours. However, since the specific surface area of the composite oxide of Example 2 and the specific surface area of the composite oxide of Comparative Example 2 show the same value, it contains Ba having a molar ratio of Bi: Ba = 1: 3. The composite oxide can completely prevent a decrease in the specific surface area at a high temperature due to Bi addition, and as a result, the specific surface area has a very useful size in practice.

なお、エンジンの排気ガス浄化触媒の助触媒としては、900℃で4時間焼成した後の比表面積が20m/g以上であれば、一般に十分に実用的である。 In general, the co-catalyst for the exhaust gas purification catalyst of the engine is sufficiently practical if the specific surface area after calcination at 900 ° C. for 4 hours is 20 m 2 / g or more.

また、表2に示すように、実施例3から6及び参考例1から3の複合酸化物の比表面積は、20m/g以上であるため、実用上非常に有用な大きさである。換言すると、元素AとしてNbやVを用いても、元素BとしてSrやCaを用いても、比表面積を実用上有用な大きさとすることができる。さらに、表2に示すいずれの複合酸化物も20m/g以上の比表面積を有していることから、元素A及び元素Bの組み合わせは特に限定されない。但し、後述するように、元素AにBiを必須構成元素として含むことによって、昇温還元スペクトルのピーク温度をより低下することができる。 In addition, as shown in Table 2, the specific surface areas of the composite oxides of Examples 3 to 6 and Reference Examples 1 to 3 are 20 m 2 / g or more, which is a very useful size in practical use. In other words, even if Nb or V is used as the element A and Sr or Ca is used as the element B, the specific surface area can be practically useful. Furthermore, since any composite oxide shown in Table 2 has a specific surface area of 20 m 2 / g or more, the combination of element A and element B is not particularly limited. However, as will be described later, by including Bi as an essential constituent element in the element A, the peak temperature of the temperature reduction spectrum can be further reduced.

また、表3に示すように、実施例10及び11の複合酸化物の比表面積は、20m/g以上であるため、実用上非常に有用な大きさである。そのため、NiやAlが添加された複合酸化物であっても、その複合酸化物の比表面積を実用上非常に有用な大きさとすることができる。 Further, as shown in Table 3, the specific surface area of the composite oxides of Examples 10 and 11 is 20 m 2 / g or more, which is a very useful size in practical use. Therefore, even if it is a complex oxide to which Ni or Al is added, the specific surface area of the complex oxide can be made very useful in practice.

実施例1から4の結果より、複合酸化物におけるCeとZrとのモル比が異なっても、その複合酸化物の比表面積は、20m/g以上であり、実用上非常に有用な大きさである。 From the results of Examples 1 to 4, even if the molar ratio of Ce and Zr in the composite oxide is different, the specific surface area of the composite oxide is 20 m 2 / g or more, which is a very useful size for practical use. It is.

また、昇温還元スペクトルの測定結果からは、次のようなことがいえる。   Moreover, the following can be said from the measurement result of the temperature-programmed reduction spectrum.

表1並びに図1、2、3、4及び5に示すように、Biが含まれることによりピークは低温側へシフトすることがわかる。さらに、実施例1及び2の複合酸化物のピーク温度の方が比較例1の複合酸化物のピーク温度よりも低いため、Baが含まれることにより複合酸化物の低温側の還元能が高まる。そして、実施例1及び2の複合酸化物においては300℃以下にピークを備えているため、実施例1及び2の複合酸化物は、300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として作用することができる。   As shown in Table 1 and FIGS. 1, 2, 3, 4 and 5, it can be seen that the peak shifts to the low temperature side by including Bi. Furthermore, since the peak temperature of the composite oxides of Examples 1 and 2 is lower than the peak temperature of the composite oxide of Comparative Example 1, the inclusion of Ba increases the reducing ability on the low temperature side of the composite oxide. Since the composite oxides of Examples 1 and 2 have a peak at 300 ° C. or less, the composite oxides of Examples 1 and 2 function as a promoter for the exhaust gas purification catalyst even at 300 ° C. or less. be able to.

また、表2に示すように、実施例3からの複合酸化物についても、その昇温還元スペクトルのピーク温度は300℃以下である。そのため、実施例3からの複合酸化物も、300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として作用する。換言すると、元素BとしてSrやCaを用いても、その複合酸化物は300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として作用する。さらに、表2に示すいずれの複合酸化物も、300℃以下のピーク温度を示しているため、元素A及び元素Bの組み合わせは特に限定されない。 In addition, as shown in Table 2, the peak temperature of the temperature reduction spectrum of the composite oxides of Examples 3 to 6 is 300 ° C. or lower. Therefore, the composite oxides of Examples 3 to 6 also act as promoters for the exhaust gas purification catalyst even at 300 ° C. or lower. In other words, even with Sr and Ca as elemental B, also acts as a co-catalyst of the exhaust gas purifying catalyst in the composite oxide 300 ° C. or less. Furthermore, since any composite oxide shown in Table 2 has a peak temperature of 300 ° C. or lower, the combination of element A and element B is not particularly limited.

また、表3に示すように、実施例及びの複合酸化物についても、その昇温還元スペクトルのピーク温度は300℃以下である。そのため、NiやAlが添加された複合酸化物であっても、300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として作用する。 Moreover, as shown in Table 3, the peak temperature of the temperature reduction spectrum of the composite oxides of Examples 7 and 8 is 300 ° C. or lower. Therefore, even a complex oxide to which Ni or Al is added acts as a promoter for the exhaust gas purification catalyst even at 300 ° C. or lower.

実施例1から4の結果より、複合酸化物におけるCeとZrとのモル比が異なっても、昇温還元スペクトルのピーク温度の値がそれほど大きく変化することはなく、300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として作用する。   From the results of Examples 1 to 4, even if the molar ratio of Ce and Zr in the composite oxide is different, the peak temperature value of the temperature-reduction spectrum does not change so much, and the exhaust gas is also below 300 ° C. Acts as a co-catalyst for the purification catalyst.

そして、昇温還元スペクトルの測定結果及び比表面積の測定結果においては、次のようなことがいえる。   The following can be said in the measurement results of the temperature reduction spectrum and the measurement results of the specific surface area.

実施例1と比較例1とを比較すると、ピーク温度はいずれも300℃以下であるが、比表面積は比較例1の複合酸化物がBaを含んでいないために9.2m/gと著しく小さな値を示す。また、実施例1の測定結果と比較例2の測定結果とを比較すると、比表面積はいずれの場合も30m/g以上であるが、ピーク温度は比較例2の複合酸化物がBiを含んでいないために550℃と著しく高い温度を示す。そして、上記の測定結果は、実施例2の測定結果と比較例1の測定結果または比較例2の測定結果とを比較した場合にも該当する。以上より、比較例1の複合酸化物のようにCeとZrとBiとを含みBaを含まない複合酸化物は、比表面積が小さいために排気ガス浄化触媒の助触媒として実用的に用いることはできず、比較例2の複合酸化物のようにCeとZrとBaとを含みBiを含まない複合酸化物は、300℃以下という低温領域においては排気ガス浄化触媒の助触媒としての触媒能を呈しないために排気ガス浄化触媒の助触媒として実用的に用いることはできない。すなわち、Ce−Zr系複合酸化物に、酸化ビスマス及び酸化バリウムの両方を添加することにより初めて、比表面積が20m/g以上であり且つ300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として実用上非常に有用な触媒能を呈することとなる。 When Example 1 and Comparative Example 1 are compared, the peak temperatures are all 300 ° C. or less, but the specific surface area is remarkably 9.2 m 2 / g because the composite oxide of Comparative Example 1 does not contain Ba. Indicates a small value. Further, when the measurement result of Example 1 and the measurement result of Comparative Example 2 are compared, the specific surface area is 30 m 2 / g or more in any case, but the peak temperature includes Bi in the composite oxide of Comparative Example 2 Therefore, it shows a remarkably high temperature of 550 ° C. And said measurement result corresponds also when the measurement result of Example 2 and the measurement result of the comparative example 1 or the measurement result of the comparative example 2 are compared. As described above, the composite oxide containing Ce, Zr, and Bi and not containing Ba like the composite oxide of Comparative Example 1 has a small specific surface area, so that it can be practically used as a promoter of the exhaust gas purification catalyst. The composite oxide containing Ce, Zr, and Ba and not containing Bi like the composite oxide of Comparative Example 2 has a catalytic ability as a promoter of the exhaust gas purification catalyst in a low temperature region of 300 ° C. or lower. Therefore, it cannot be used practically as a promoter for the exhaust gas purification catalyst. That is, for the first time by adding both bismuth oxide and barium oxide to a Ce-Zr composite oxide, it is practically used as a co-catalyst for an exhaust gas purification catalyst even when the specific surface area is 20 m 2 / g or more and 300 ° C. or less. In addition, a very useful catalytic ability is exhibited.

また、表2に記載の複合酸化物は、上述のように、実施例1及び2の複合酸化物と略同一の効果を奏する。そのため、Ce−Zr系複合酸化物に、酸化ビスマスの代わりに酸化ニオブや酸化バナジウムを添加し、酸化バリウムの代わりに酸化カルシウムや酸化ストロンチウムを添加しても、その複合酸化物は、比表面積が20m/g以上であり且つ300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として実用上非常に有用な触媒能を呈する。 Moreover, the composite oxides shown in Table 2 have substantially the same effects as the composite oxides of Examples 1 and 2 as described above. Therefore, even if niobium oxide or vanadium oxide is added instead of bismuth oxide and calcium oxide or strontium oxide is added instead of barium oxide, the composite oxide has a specific surface area. Even if it is 20 m 2 / g or more and 300 ° C. or less, it exhibits a practically very useful catalytic ability as a promoter of the exhaust gas purification catalyst.

また、表3に記載の複合酸化物は、上述のように、実施例1及び2の複合酸化物と略同一の効果を奏する。そのため、NiやAlが添加された複合酸化物であっても、比表面積が20m/g以上であり且つ300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として実用上非常に有用な触媒能を呈する。 Moreover, the composite oxide described in Table 3 has substantially the same effect as the composite oxides of Examples 1 and 2 as described above. Therefore, even if it is a composite oxide to which Ni or Al is added, it has a practically very useful catalytic ability as a co-catalyst for an exhaust gas purification catalyst even when the specific surface area is 20 m 2 / g or more and 300 ° C. or less. Present.

なお、比表面積が25m/g以上であれば、より多くの酸化還元反応の活性点を有するため、比表面積が25m/g以上であることが好ましい。また、ピーク温度は280℃よりも低温であれば、より低温での排気ガス浄化触媒の助触媒として作用しうることとなる。 Incidentally, if the specific surface area set at 25m 2 / g or more, because they have active points more redox reaction, it preferably has a specific surface area of 25 m 2 / g or more. If the peak temperature is lower than 280 ° C., it can act as a promoter for the exhaust gas purification catalyst at a lower temperature.

ここで、本実施例において、元素AとしてはBiを例に挙げ、元素BとしてはBa,Ca,Srを例に挙げたが、元素A及び元素Bはこれに限定されることはない。元素AとしてはBi,V,Ti,Nb,W,Fe,Pr,Tb及びEuからなる群の金属元素のうち少なくともBiを含んでいればよく、また、元素Bとしては、Ba,Sr,Ca,Mg,Laからなる群より選ばれた少なくとも一つを含んでいればよい。従って、例えば、本実施例における複合酸化物として、Ce,Zr,Bi,V,Ba,Srからなる複合酸化物としてもよい。また、複合酸化物の組成式は、(Ce1−xZr1−z(A1−yδ(式中、x,y,z,δはそれぞれ、0.05≦x≦0.95、0.01≦y≦0.99、0.01≦z≦0.3、1.365≦δ≦1.995を満たす数字である)で表される複合酸化物を用いることができる。また、比表面積が20m/g以上であり且つ300℃以下においても排気ガス浄化触媒の助触媒として実用上非常に有用な触媒能を呈するという効果を奏する限り、複合酸化物に対して、上記金属元素以外の元素が添加されていてもよい。 In this embodiment, Bi is given as an example of the element A, and Ba, Ca, and Sr are given as examples of the element B. However, the element A and the element B are not limited to this. The element A only needs to contain at least Bi among the metal elements of the group consisting of Bi, V, Ti, Nb, W, Fe, Pr, Tb, and Eu, and the element B includes Ba, Sr, Ca And at least one selected from the group consisting of Mg and La. Therefore, for example, the composite oxide in this embodiment may be a composite oxide composed of Ce, Zr, Bi, V, Ba, and Sr. Further, the composition formula of the composite oxide is (Ce 1-x Zr x ) 1-z (A 1-y B y ) z O δ (wherein x, y, z, and δ are 0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.99, 0.01 ≦ z ≦ 0.3, 1.365 ≦ δ ≦ 1.995). be able to. In addition, as long as the specific surface area is 20 m 2 / g or more and 300 ° C. or less has an effect of exhibiting practically very useful catalytic ability as a co-catalyst for the exhaust gas purification catalyst, Elements other than metal elements may be added.

また、本実施例における複合酸化物を合成する際に用いたセリウム(IV)塩、ジルコニウム塩、ビスマス塩及びバリウム塩などは特に限定しなかったが、水酸化物、塩化物、硝酸塩などの無機性塩であっても良く、また、アセチルアセトナト錯体などの有機性塩であってもよい。   Further, the cerium (IV) salt, zirconium salt, bismuth salt and barium salt used for synthesizing the composite oxide in this example were not particularly limited, but inorganic such as hydroxide, chloride, nitrate, etc. It may be an organic salt, or may be an organic salt such as an acetylacetonato complex.

また、本実施例における複合酸化物を合成する際には原料塩水溶液を加熱処理する工程を含む共沈法を用いて合成したが、これに限定されることはなく、固相反応法、加水分解法などの公知の合成方法を用いることができる。なお、比表面積を大きくするという目的を達成するためには、本実施例に記載したように、原料塩水溶液を加熱処理する工程を含む共沈法を用いて合成することが好ましい。   Moreover, when synthesizing the composite oxide in this example, it was synthesized using a coprecipitation method including a step of heat-treating the raw material salt aqueous solution, but the present invention is not limited to this. A known synthesis method such as a decomposition method can be used. In order to achieve the purpose of increasing the specific surface area, it is preferable to synthesize using a coprecipitation method including a step of heat-treating the raw material salt aqueous solution as described in this example.

また、複合酸化物を合成する際の焼成工程は、酸化雰囲気であっても、還元雰囲気であっても、または、これらの雰囲気を交互に繰り返し変更して行ってもよい。   Further, the firing step when synthesizing the composite oxide may be performed in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or by alternately and repeatedly changing these atmospheres.

以上説明したように、本発明は、複合酸化物、特にガソリンや軽油の燃焼により供給されるエネルギーが駆動力となるエンジン、例えば自動車などの内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の助触媒などに利用することができる。
As described above, the present invention is an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, such as an automobile, whose driving force is energy supplied by combustion of complex oxides, particularly gasoline and light oil. It can be used as a catalyst cocatalyst.

Claims (4)

一般式(Ce1−xZr1−z(A1−yδ
(式中、x,y,z,δはそれぞれ、0.05≦x≦0.95、0.01≦y≦0.99、0.01≦z≦0.3、1.365≦δ≦1.995を満たす数字である)で表され、
Aは、Bi,V,Ti,Nb,W,Fe,Pr,Tb及びEuからなる群の金属元素のうち少なくともBiを含み、
Bは、Ba,Sr,Ca,Mg,Laからなる群より選ばれた少なくとも一つを含む、複合酸化物。
General formula (Ce 1-x Zr x ) 1-z (A 1-y B y ) z O δ
(Wherein x, y, z, and δ are 0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.99, 0.01 ≦ z ≦ 0.3, and 1.365 ≦ δ ≦, respectively. It is a number that satisfies 1.995),
A includes at least Bi among the metal elements of the group consisting of Bi, V, Ti, Nb, W, Fe, Pr, Tb, and Eu,
B is a composite oxide containing at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, and La.
昇温還元スペクトルにおいて300℃以下にピークを有し、且つ、900℃において4時間焼成した後の比表面積が20m/g以上である、請求項1に記載の複合酸化物。 2. The composite oxide according to claim 1, which has a peak at 300 ° C. or less in a temperature-programmed reduction spectrum and has a specific surface area of 20 m 2 / g or more after firing at 900 ° C. for 4 hours. 希土類元素(Ce,Tb,Eu,La及びPrを除く)、Ni、Cu、Al、Si並びにBeからなる群より選ばれた少なくとも一つをさらに含んでいる、請求項1または2に記載の複合酸化物。  The composite according to claim 1 or 2, further comprising at least one selected from the group consisting of rare earth elements (excluding Ce, Tb, Eu, La and Pr), Ni, Cu, Al, Si and Be. Oxides. は、少なくともBaを含んでいる、請求項1に記載の複合酸化物。The composite oxide according to claim 1, wherein B contains at least Ba.
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