JP5506292B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP5506292B2
JP5506292B2 JP2009197122A JP2009197122A JP5506292B2 JP 5506292 B2 JP5506292 B2 JP 5506292B2 JP 2009197122 A JP2009197122 A JP 2009197122A JP 2009197122 A JP2009197122 A JP 2009197122A JP 5506292 B2 JP5506292 B2 JP 5506292B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
catalyst
spinel
general formula
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009197122A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011045840A (en
Inventor
裕久 田中
真里 上西
昌司 谷口
天龍 姜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2009197122A priority Critical patent/JP5506292B2/en
Publication of JP2011045840A publication Critical patent/JP2011045840A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5506292B2 publication Critical patent/JP5506292B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、触媒組成物、詳しくは、排ガス浄化用触媒などとして好適に用いられる触媒組成物に関する。   The present invention relates to a catalyst composition, and more particularly to a catalyst composition suitably used as an exhaust gas purifying catalyst.

自動車エンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などが含まれている。これらを浄化するための三元触媒として、活性成分である貴金属(Pt(白金)、Rh(ロジウム)およびPd(パラジウム)など)が触媒担体に担持された、排ガス浄化用触媒が種々知られている。
例えば、一般的な耐熱性酸化物であるアルミナ担体にPdが担持された、Pd/アルミナからなる触媒などが種々知られている(例えば、特許文献1参照)。
Exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine includes hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NOx), and the like. As a three-way catalyst for purifying these, various exhaust gas purification catalysts in which noble metals (Pt (platinum), Rh (rhodium), Pd (palladium), etc.) as active components are supported on a catalyst carrier are known. Yes.
For example, various catalysts made of Pd / alumina, in which Pd is supported on an alumina carrier, which is a general heat-resistant oxide, are known (see, for example, Patent Document 1).

しかし、Pdなどの貴金属元素は、一般的に高価であるため、工業的には、なるべく少量で、ガス浄化性能を有効に発現させることが求められている。
一方、特許文献1では、遷移金属であるCuが活性成分として触媒担体(アルミナ、ゼオライトなど)に担持された、貴金属を不含有の触媒も提案されている。
However, since noble metal elements such as Pd are generally expensive, industrially, it is required to effectively develop gas purification performance with as little amount as possible.
On the other hand, Patent Document 1 proposes a catalyst containing no transition metal, in which Cu as a transition metal is supported on a catalyst carrier (alumina, zeolite, etc.) as an active component.

特開平5−96132号公報JP-A-5-96132

しかし、特許文献1の触媒では、Cuは触媒担体に担持されているだけであるため、触媒担体におけるCuの結晶子径が比較的大きい。そのため、高温下または酸化還元変動下、さらには、長期使用時において、担持されているだけのCu微粒子が凝集することにより、触媒担体における触媒活性点が減少する。その結果、触媒活性が低下して、排ガス浄化性能(とりわけ、NOxの浄化性能)が低下するという不具合がある。   However, in the catalyst of Patent Document 1, since Cu is only supported on the catalyst carrier, the crystallite diameter of Cu in the catalyst carrier is relatively large. For this reason, the catalyst active points in the catalyst carrier are reduced by agglomeration of Cu fine particles that are supported only at high temperatures or under oxidation-reduction fluctuations, and also during long-term use. As a result, there is a problem that the catalytic activity is lowered and the exhaust gas purification performance (particularly, NOx purification performance) is lowered.

本発明の目的は、貴金属元素の使用を低減しつつ、高温下または酸化還元変動下、さらには、長期使用時において、Cuの優れた触媒活性を発現することのできる、触媒組成物を提供することである。   An object of the present invention is to provide a catalyst composition capable of exhibiting excellent catalytic activity of Cu under high temperature or oxidation-reduction fluctuations, and further during long-term use, while reducing the use of noble metal elements. That is.

上記目的を達成するために、本発明の触媒組成物は、下記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を含むことを特徴としている。
(M1−xCu)O・nAl (1)
(式中、Mは、Mg、Fe、CoおよびNiから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0<x≦1の原子割合を示し、nは、0.08〜5を示す。)
また、本発明の触媒組成物では、上記一般式(1)において、x=1であることが好適である。
In order to achieve the above object, the catalyst composition of the present invention is characterized by containing a spinel type complex oxide represented by the following general formula (1).
(M 1-x Cu x) O · nAl 2 O 3 (1)
(In the formula, M represents at least one element selected from Mg, Fe, Co and Ni, x represents an atomic ratio of 0 <x ≦ 1, and n represents 0.08 to 5) .)
In the catalyst composition of the present invention, it is preferable that x = 1 in the general formula (1).

本発明の触媒組成物によれば、活性成分であるCuは、特定組成のスピネル型複合酸化物に、担持されるのではなく組成として含有されている。そのため、酸化物におけるCuの結晶子径を小さくすることができ、Cuの酸化物に対する分散状態が良好に保持される。その結果、高温下または酸化還元変動下、さらには長期使用後においても、Cu微粒子の凝集を抑制することができる。   According to the catalyst composition of the present invention, Cu, which is an active component, is contained as a composition rather than being supported on a spinel composite oxide having a specific composition. Therefore, the crystallite diameter of Cu in the oxide can be reduced, and the dispersion state with respect to the oxide of Cu is well maintained. As a result, the aggregation of Cu fine particles can be suppressed even at high temperatures or under redox fluctuations and even after long-term use.

そのため、長期にわたって、Cuの粒成長による触媒活性低下を防止することができ、Cuの高い触媒活性を保持することができる。
したがって、本発明の触媒組成物を使用すれば、Cuを活性成分として使用できるため、貴金属元素を低減しながら、低コストで、高温下または酸化還元変動下、長期にわたって優れた触媒活性を発現することができる。
Therefore, it is possible to prevent a decrease in catalytic activity due to Cu grain growth over a long period of time, and to maintain a high catalytic activity of Cu.
Therefore, if the catalyst composition of the present invention is used, Cu can be used as an active ingredient, so that excellent catalytic activity is exhibited over a long period of time at a low cost and under high temperature or oxidation-reduction fluctuations while reducing noble metal elements. be able to.

本発明の触媒組成物は、下記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を含んでいる。
(M1−xCu)O・nAl (1)
(式中、Mは、Mg、Fe、CoおよびNiから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0<x≦1の原子割合を示し、nは、0.08〜5を示す。)
上記一般式(1)において、xは0<x≦1のCuの原子割合を示す。つまり、Cuは、必須成分であり、好ましくは、x=1である。その場合、スピネル型複合酸化物は、例えば、下記一般式(1´)で表わされる、いわゆる銅スピネルである。
The catalyst composition of the present invention contains a spinel type complex oxide represented by the following general formula (1).
(M 1-x Cu x) O · nAl 2 O 3 (1)
(In the formula, M represents at least one element selected from Mg, Fe, Co and Ni, x represents an atomic ratio of 0 <x ≦ 1, and n represents 0.08 to 5) .)
In the said General formula (1), x shows the atomic ratio of Cu of 0 <x <= 1. That is, Cu is an essential component, and preferably x = 1. In that case, the spinel-type composite oxide is, for example, a so-called copper spinel represented by the following general formula (1 ′).

CuO・nAl (1´)
(式中、nは、0.08〜5を示す。)
本発明の触媒組成物が上記一般式(1´)で表わされる銅スピネルを含む場合、触媒組成物におけるCuの結晶子径を一層小さくすることができ、さらに、コストを低減することができる。
CuO.nAl 2 O 3 (1 ′)
(In the formula, n represents 0.08 to 5.)
When the catalyst composition of this invention contains the copper spinel represented by the said general formula (1 '), the crystallite diameter of Cu in a catalyst composition can be made still smaller, and also cost can be reduced.

一方、Mの原子割合は、1−x、つまり、1からCuの原子割合(0<x≦1)を差し引いた残余の原子割合となる。すなわち、上記一般式(1)において、Mは、任意成分であり、含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
Mが含まれる場合、Mは、Mg、Fe、CoおよびNiから選択される少なくとも1種の元素を示している。これらの元素は、単独でもよく、また、2種類以上併用もできる。また、Mが含まれる場合、Mは、好ましくは、Coおよび/またはNiである。
On the other hand, the atomic ratio of M is 1-x, that is, the atomic ratio of the remainder obtained by subtracting the atomic ratio of Cu from 1 (0 <x ≦ 1). That is, in the general formula (1), M is an optional component and may or may not be included.
When M is included, M represents at least one element selected from Mg, Fe, Co, and Ni. These elements may be used alone or in combination of two or more. When M is contained, M is preferably Co and / or Ni.

また、上記一般式(1)において、nは、0.08〜0.5を示し、好ましくは、0.16〜5を示す。
このような上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物としては、具体的には、(Co0.3Cu0.2Mg2.5)O・0.5Al、つまりCo0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5、(Ni0.3Cu0.2Mg2.5)O・0.5Al、つまりNi0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5、(Fe0.1Cu0.4Mg2.5)O・0.5Al、つまりFe0.1Cu0.4Mg2.5AlO4.5、CuO・Alなどが挙げられる。
Moreover, in the said General formula (1), n shows 0.08-0.5, Preferably, 0.16-5 is shown.
As such a spinel type complex oxide represented by the general formula (1), specifically, (Co 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 ) O 3 .0.5Al 2 O 3 , Co 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 , (Ni 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 ) O 3 .0.5Al 2 O 3 , that is, Ni 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 , (Fe 0.1 Cu 0.4 Mg 2.5 ) O 3 .0.5Al 2 O 3 , that is, Fe 0.1 Cu 0.4 Mg 2.5 AlO 4.5 , CuO.Al 2 O 3 and the like.

そして、上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物は、特に制限されることなく、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法などによって、製造することができる。
共沈法では、例えば、上記した各元素の塩を所定の化学量論比で含む混合塩水溶液を調製し、この混合塩水溶液に中和剤を加えて共沈させた後、得られた共沈物を乾燥後、熱処理する。
The spinel-type composite oxide represented by the general formula (1) is not particularly limited, and an appropriate method for preparing the composite oxide, for example, a coprecipitation method, a citric acid complex method, an alkoxide method It can manufacture by.
In the coprecipitation method, for example, a mixed salt aqueous solution containing the salt of each element described above at a predetermined stoichiometric ratio is prepared, and a neutralizing agent is added to the mixed salt aqueous solution to perform coprecipitation. The precipitate is dried and then heat-treated.

各元素の塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。また、混合塩水溶液は、例えば、各元素の塩を、所定の化学量論比となるような割合で水に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。
その後、この混合塩水溶液に、中和剤を加えて共沈させる。中和剤としては、例えば、アンモニア、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、トリエチルアミン、ピリジンなどのアミン類などの有機塩基、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウムなどの無機塩基が挙げられる。なお、中和剤は、その中和剤を加えた後の溶液のpHが6〜10程度となるように加える。
Examples of the salt of each element include inorganic salts such as sulfate, nitrate, chloride, and phosphate, and organic acid salts such as acetate and oxalate. Further, the mixed salt aqueous solution can be prepared, for example, by adding the salt of each element to water at a ratio that gives a predetermined stoichiometric ratio and stirring and mixing.
Thereafter, a neutralizing agent is added to the mixed salt aqueous solution to cause coprecipitation. Examples of the neutralizing agent include ammonia, for example, organic bases such as amines such as tetramethylammonium hydroxide, triethylamine, and pyridine, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, and ammonium carbonate. An inorganic base is mentioned. In addition, a neutralizing agent is added so that the pH of the solution after adding the neutralizing agent may become about 6-10.

そして、混合塩水溶液をろ過し、必要により共沈物を水洗することにより、前駆体を得る。次いで、前駆体を、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、500〜1000℃、好ましくは、600〜950℃で熱処理することにより、上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を得る。
また、クエン酸錯体法では、例えば、クエン酸と上記した各元素の塩とを、上記した各元素に対し化学量論比よりやや過剰のクエン酸水溶液を加えてクエン酸混合塩水溶液を調製し、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させた後、得られたクエン酸錯体を仮焼成後、熱処理する。
And a precursor is obtained by filtering mixed salt aqueous solution and washing a coprecipitate if necessary. Next, the precursor is dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, 500 to 1000 ° C., preferably 600 to 950 ° C., whereby the spinel represented by the above general formula (1) is obtained. Type complex oxide is obtained.
Further, in the citric acid complex method, for example, citric acid and a salt of each element described above are added to each element described above by adding a slightly excessive citric acid aqueous solution than the stoichiometric ratio to prepare a citric acid mixed salt aqueous solution. After this citric acid mixed salt aqueous solution is dried to form a citric acid complex of each element described above, the obtained citric acid complex is pre-baked and then heat-treated.

各元素の塩としては、上記と同様の塩が挙げられ、また、クエン酸混合塩水溶液は、例えば、上記と同様に混合塩水溶液を調製して、その混合塩水溶液に、クエン酸の水溶液を加えることにより、調製することができる。
その後、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させる。乾固は、形成されるクエン酸錯体が分解しない温度、例えば、室温〜150℃程度で、水分を除去する。これによって、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させることができる。
Examples of the salt of each element include the same salts as described above. For the citric acid mixed salt aqueous solution, for example, a mixed salt aqueous solution is prepared in the same manner as described above, and an aqueous citric acid solution is added to the mixed salt aqueous solution. It can be prepared by adding.
Thereafter, the citric acid mixed salt aqueous solution is dried to form a citric acid complex of each element described above. Drying removes moisture at a temperature at which the formed citric acid complex does not decompose, for example, from room temperature to 150 ° C. Thereby, a citric acid complex of each element described above can be formed.

そして、形成されたクエン酸錯体を仮焼成後、熱処理する。仮焼成は、例えば、真空または不活性雰囲気下において、250〜350℃で加熱する。その後、例えば、500〜1200℃、好ましくは、600〜1000℃で熱処理することにより、上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を得る。
また、アルコキシド法では、例えば、上記した各元素のアルコキシドを、上記した化学量論比で含む混合アルコキシド溶液を調製し、この混合アルコキシド溶液に、水を加えて加水分解することにより、沈殿物を得る。
The formed citric acid complex is subjected to heat treatment after calcination. In the preliminary firing, for example, heating is performed at 250 to 350 ° C. in a vacuum or an inert atmosphere. Thereafter, for example, heat treatment is performed at 500 to 1200 ° C., preferably 600 to 1000 ° C., to obtain the spinel complex oxide represented by the general formula (1).
In the alkoxide method, for example, a mixed alkoxide solution containing the alkoxide of each element described above in the above stoichiometric ratio is prepared, and water is added to the mixed alkoxide solution to hydrolyze the precipitate, thereby producing a precipitate. obtain.

各元素のアルコキシドとしては、例えば、各元素と、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシなどのアルコキシとから形成される(モノ、ジ、トリ)アルコラートや、下記一般式(2)で示される各元素の(モノ、ジ、トリ)アルコキシアルコラートなどが挙げられる。
E[OCH(R)−(CH−OR (2)
(式中、Eは、各元素を示し、Rは、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を示し、iは、1〜3の整数、jは、2〜4の整数を示す。)
アルコキシアルコラートは、より具体的には、例えば、メトキシエチレート、メトキシプロピレート、メトキシブチレート、エトキシエチレート、エトキシプロピレート、プロポキシエチレート、ブトキシエチレートなどが挙げられる。
Examples of the alkoxide of each element include (mono, di, tri) alcoholate formed from each element and alkoxy such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, and the following general formula (2). Examples include (mono, di, tri) alkoxy alcoholates of each element.
E [OCH (R 1) - (CH 2) i -OR 2] j (2)
(In the formula, E represents each element, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and i represents 1 to 1) (An integer of 3 and j represents an integer of 2 to 4.)
More specifically, examples of the alkoxy alcoholate include methoxyethylate, methoxypropylate, methoxybutyrate, ethoxyethylate, ethoxypropylate, propoxyethylate, butoxyethylate, and the like.

そして、混合アルコキシド溶液は、例えば、各元素のアルコキシドを、上記した化学量論比となるように有機溶媒に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。
有機溶媒としては、各元素のアルコキシドを溶解できれば、特に制限されないが、例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類などが挙げられる。好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類が挙げられる。
And a mixed alkoxide solution can be prepared by, for example, adding the alkoxide of each element to an organic solvent so that it may become said stoichiometric ratio, and stirring and mixing.
The organic solvent is not particularly limited as long as the alkoxide of each element can be dissolved, and examples thereof include aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alcohols, ketones, and esters. Preferably, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene are used.

そして、得られた沈殿物を、蒸発乾固し、その後、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、500〜1000℃、好ましくは、600〜950℃で熱処理することにより、上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を得る。 このようにして得られる上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物のCuの含有量は、その目的および用途により適宜決定されるが、例えば、スピネル型複合酸化物(総量)に対して、例えば、1.5〜14重量%、好ましくは、6.5〜13.3重量%である。   Then, the obtained precipitate is evaporated to dryness, and then dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, 500 to 1000 ° C., preferably 600 to 950 ° C. The spinel type complex oxide represented by the general formula (1) is obtained. The content of Cu in the spinel-type composite oxide represented by the above general formula (1) thus obtained is appropriately determined depending on the purpose and application. For example, with respect to the spinel-type composite oxide (total amount) For example, it is 1.5 to 14% by weight, preferably 6.5 to 13.3% by weight.

また、スピネル型複合酸化物の比表面積(例えば、BET比表面積)は、例えば、0.5〜90m/gであり、好ましくは、50〜90m/gである。
また、上記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物におけるCuの結晶子径は、例えば、2〜60nmであり、好ましくは、2〜50nmである。この結晶子径は、例えば、X線回折(X−Ray Diffraction:XRD)装置により触媒組成物を測定し、測定により得られるXRDデータにおけるCuのピークについて、Scherrerの式を適用することにより求めることができる。
The specific surface area of the spinel-type complex oxide (e.g., BET specific surface area) is, for example, 0.5~90m 2 / g, preferably, 50~90m 2 / g.
Moreover, the crystallite diameter of Cu in the spinel type complex oxide represented by the general formula (1) is, for example, 2 to 60 nm, and preferably 2 to 50 nm. The crystallite diameter is obtained by, for example, measuring the catalyst composition with an X-ray diffraction (XRD) apparatus and applying the Scherrer equation to the Cu peak in the XRD data obtained by the measurement. Can do.

Cuの結晶子径が上記した範囲内にあれば、スピネル型複合酸化物の比表面積が上記した範囲内にある場合でも、Cuの粒成長による触媒活性低下を防止することができ、Cuの高い触媒活性を保持することができる。
そして、本発明のスピネル型複合酸化物は、そのまま、触媒組成物として用いることもできるが、通常、触媒担体上に担持させるなど、公知の方法により、触媒組成物として調製される。
If the crystallite diameter of Cu is within the above range, even if the specific surface area of the spinel composite oxide is within the above range, it is possible to prevent a decrease in catalytic activity due to Cu grain growth, and the high Cu content. The catalytic activity can be maintained.
The spinel composite oxide of the present invention can be used as it is as a catalyst composition, but is usually prepared as a catalyst composition by a known method such as loading on a catalyst carrier.

触媒担体としては、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体が挙げられる。触媒担体上に担持させるには、例えば、まず、上記により得られたスピネル型複合酸化物に、水を加えてスラリーとする。そして、これを触媒担体上にコーティングし、乾燥させ、その後、300〜800℃、好ましくは、300〜600℃で熱処理する。これにより、スピネル型複合酸化物を、触媒担体上に担持させることができる。   Examples of the catalyst carrier include known catalyst carriers such as a honeycomb monolith carrier made of cordierite. In order to make it carry | support on a catalyst support | carrier, for example, water is first added to the spinel type complex oxide obtained by the above, and it is set as a slurry. Then, this is coated on a catalyst carrier, dried, and then heat-treated at 300 to 800 ° C., preferably 300 to 600 ° C. Thereby, the spinel type complex oxide can be supported on the catalyst carrier.

そして、本発明の触媒組成物によれば、活性成分であるCuが、上記一般式(1)で表わされる特定組成のスピネル型複合酸化物に、担持されるのではなく組成として含有されている。そのため、スピネル型複合酸化物におけるCuの結晶子径を小さくすることができ、Cuのスピネル型複合酸化物に対する分散状態が良好に保持される。その結果、高温下または酸化還元変動下、さらには長期使用後においても、Cu微粒子の凝集を抑制することができる。   According to the catalyst composition of the present invention, Cu, which is an active component, is contained as a composition rather than being supported on the spinel complex oxide having a specific composition represented by the general formula (1). . Therefore, the crystallite diameter of Cu in the spinel complex oxide can be reduced, and the dispersion state of the Cu spinel complex oxide is well maintained. As a result, the aggregation of Cu fine particles can be suppressed even at high temperatures or under redox fluctuations and even after long-term use.

そのため、長期にわたって、Cuの粒成長による触媒活性低下を防止することができ、スピネル型複合酸化物の比表面積が上記した範囲内にある場合でも、Cuの高い触媒活性を保持することができる。
したがって、本発明の触媒組成物を使用すれば、Cuを活性成分として使用できるため、貴金属元素を低減しながら、低コストで、高温下または酸化還元変動下、長期にわたって優れた触媒活性を発現することができる。
Therefore, it is possible to prevent a decrease in catalytic activity due to Cu grain growth over a long period of time, and it is possible to maintain a high catalytic activity of Cu even when the specific surface area of the spinel composite oxide is within the above-described range.
Therefore, if the catalyst composition of the present invention is used, Cu can be used as an active ingredient, so that excellent catalytic activity is exhibited over a long period of time at a low cost and under high temperature or oxidation-reduction fluctuations while reducing noble metal elements. be able to.

本発明の触媒組成物は、気相や液相の反応触媒として広く用いることができる。特に、優れた排ガス浄化性能を長期にわたって実現することができるので、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関やボイラなどから排出される排気ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒として、好適に使用することができる。   The catalyst composition of the present invention can be widely used as a gas phase or liquid phase reaction catalyst. In particular, since excellent exhaust gas purification performance can be realized over a long period of time, for example, as an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas discharged from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines, boilers, etc. Can be used.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例1(Co0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末の製造)
硝酸コバルト Co換算で0.03モル
硝酸銅 Cu換算で0.02モル
硝酸マグネシウム Mg換算で0.25モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.10モル
上記の成分を、500mL容量の丸底フラスコに加え、超純水100mLを加えて約30分間攪拌溶解させることにより、混合塩水溶液を調製した。次いで、混合塩水溶液を、攪拌中の10%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液へ、1分間当たり20滴の速さで滴下して共沈物を得た。滴下終了後、10%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の攪拌を1時間続け、その後、一晩放置した。
Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
Example 1 (Production of Co 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder)
Cobalt nitrate 0.03 mol copper nitrate in terms of Co 0.02 mol in terms of Cu magnesium nitrate 0.25 mol in terms of Mg Aluminum nitrate 0.10 mol in terms of Al The above ingredients were added to a 500 mL round bottom flask, A mixed salt aqueous solution was prepared by adding 100 mL of ultrapure water and dissolving with stirring for about 30 minutes. Subsequently, the mixed salt aqueous solution was dropped into the stirring 10% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at a rate of 20 drops per minute to obtain a coprecipitate. After completion of the dropwise addition, stirring of the 10% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was continued for 1 hour, and then left overnight.

そして、水溶液をろ過することにより、前駆体を取り出した。ろ過中、共沈物を大量の超純水で洗浄することにより、共沈物に残存するアンモニア成分を取り除いた。その後、前駆体を、110℃で12時間乾燥させた。乾燥後、前駆体を粉砕して粉末状にし、大気雰囲気、850℃で5時間熱処理して、Co0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末を得た。 And the precursor was taken out by filtering aqueous solution. During filtration, the coprecipitate was washed with a large amount of ultrapure water to remove the ammonia component remaining in the coprecipitate. Thereafter, the precursor was dried at 110 ° C. for 12 hours. After drying, the precursor was pulverized into a powder form and heat-treated at 850 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain Co 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder.

なお、このCo0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末において、Cuの含有割合は、6.7重量%であった。
実施例2(Ni0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末の製造)
硝酸ニッケル Ni換算で0.03モル
硝酸銅 Cu換算で0.02モル
硝酸マグネシウム Mg換算で0.25モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.10モル
上記の成分を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、前駆体を調製した。その後、実施例1と同様の方法により、前駆体を乾燥、粉砕、そして熱処理して、Ni0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末を得た。
Incidentally, in this Co 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder, the content of Cu was 6.7% by weight.
Example 2 (Production of Ni 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder)
Nickel nitrate 0.03 mol copper nitrate in terms of Ni 0.02 mol in terms of Cu magnesium nitrate 0.25 mol in terms of Mg Aluminum nitrate 0.10 mol in terms of Al Except for using the above components, Example 1 and A precursor was prepared by a similar method. Thereafter, the precursor was dried, pulverized, and heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain Ni 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder.

なお、このNi0.3Cu0.2Mg2.5AlO4.5粉末において、Cuの含有割合は、6.7重量%であった。
参考例3(Fe0.1Cu0.4Mg2.5AlO4.5粉末の製造)
硝酸鉄 Fe換算で0.01モル
硝酸銅 Cu換算で0.04モル
硝酸マグネシウム Mg換算で0.25モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.10モル
上記の成分を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、前駆体を調製した。その後、実施例1と同様の方法により、前駆体を乾燥、粉砕、そして熱処理して、Fe0.1Cu0.4Mg2.5AlO4.5粉末を得た。
Incidentally, in this Ni 0.3 Cu 0.2 Mg 2.5 AlO 4.5 powder, the content of Cu was 6.7% by weight.
Reference Example 3 (Production of Fe 0.1 Cu 0.4 Mg 2.5 AlO 4.5 powder)
Iron nitrate 0.01 mol in terms of Fe 0.04 mol in terms of Cu magnesium nitrate 0.25 mol in terms of Mg Aluminum nitrate 0.10 mol in terms of Al Except for using the above components, Example 1 A precursor was prepared by a similar method. Thereafter, the precursor was dried, pulverized, and heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain Fe 0.1 Cu 0.4 Mg 2.5 AlO 4.5 powder.

なお、このFe0.1Cu0.4Mg2.5AlO4.5粉末において、Cuの含有割合は、6.7重量%であった。
参考例4(CuAl粉末の製造)
硝酸銅 Cu換算で0.10モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.20モル
上記の成分を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、前駆体を調製した。その後、実施例1と同様の方法により、前駆体を乾燥、粉砕、そして熱処理して、CuAl2粉末を得た。
Incidentally, in this Fe 0.1 Cu 0.4 Mg 2.5 AlO 4.5 powder, the content of Cu was 6.7% by weight.
Reference Example 4 (Production of CuAl 2 O 4 powder)
Copper nitrate 0.10 mol in terms of Cu Aluminum nitrate 0.20 mol in terms of Al A precursor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above components were used. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the precursor dried, pulverized, and then heat-treated to obtain CuA l2 O 4 powder.

なお、このCuAl粉末において、Cuの含有割合は、35.0重量%であった。
比較例1(Cu/Al粉末の製造)
市販のθ−Al粉末に、硝酸銅水溶液を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、電気炉にて、大気中、650℃で1時間熱処理(焼成)することにより、Cu/Alで示されるCuが担持されたθ−アルミナ粉末を得た。Cu/Al粉末において、Cuの担持量(含有量)は、3.0重量%であった。
比較例2(FeAl粉末の製造)
硝酸鉄 Fe換算で0.10モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.20モル
上記の成分を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、前駆体を調製した。その後、実施例1と同様の方法により、前駆体を乾燥、粉砕、そして熱処理して、FeAl粉末を得た。
比較例3(CoAl粉末の製造)
硝酸コバルト Co換算で0.10モル
硝酸アルミニウム Al換算で0.20モル
上記の成分を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、前駆体を調製した。その後、実施例1と同様の方法により、前駆体を乾燥、粉砕、そして熱処理して、CoAl粉末を得た。
1 Cuの結晶子径の測定
X線回折(X−Ray Diffraction:XRD)装置を用いて、上記実施例および比較例により得られた各粉末を測定した。そして、測定により得られたXRDデータにおけるCuのピークについて、Scherrerの式を適用することにより、各粉末におけるCuの結晶子径を求めた。結果を下記表1に示す。
2 酸化還元耐久試験
不活性雰囲気5分、酸化雰囲気10分、不活性雰囲気5分および還元雰囲気10分の計30分を1サイクルとし、このサイクルを10サイクル、合計5時間繰り返して、初期OSC機能評価後の粉末を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに交互に暴露した後、還元雰囲気のまま室温まで冷却した。
Incidentally, in the CuAl 2 O 4 powder, the content of Cu was 35.0 wt%.
Comparative Example 1 (Production of Cu / Al 2 O 3 powder)
A commercially available θ-Al 2 O 3 powder was impregnated with an aqueous copper nitrate solution, dried overnight at 110 ° C., and then heat-treated (fired) in the air at 650 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain Cu / Al 2 A θ-alumina powder carrying Cu represented by O 3 was obtained. In the Cu / Al 2 O 3 powder, the supported amount (content) of Cu was 3.0% by weight.
Comparative Example 2 (Production of FeAl 2 O 4 powder)
Iron nitrate 0.10 mol in terms of Fe Aluminum nitrate 0.20 mol in terms of Al A precursor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above components were used. Thereafter, the precursor was dried, pulverized, and heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain FeAl 2 O 4 powder.
Comparative Example 3 (Production of CoAl 2 O 4 powder)
Cobalt nitrate Co-converted 0.10 mol Aluminum nitrate Al-converted 0.20 mol A precursor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above components were used. Thereafter, the precursor was dried, pulverized, and heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain CoAl 2 O 4 powder.
1 Measurement of crystallite diameter of Cu Each powder obtained by the above Examples and Comparative Examples was measured using an X-ray diffraction (XRD) apparatus. Then, with respect to the Cu peak in the XRD data obtained by the measurement, the crystallite diameter of Cu in each powder was obtained by applying the Scherrer equation. The results are shown in Table 1 below.
2 Oxidation reduction endurance test 5 minutes of inert atmosphere, 10 minutes of oxidizing atmosphere, 5 minutes of inert atmosphere and 10 minutes of reducing atmosphere are set as one cycle, and this cycle is repeated for 10 cycles for a total of 5 hours. The powder after the evaluation was alternately exposed to an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere, and then cooled to room temperature in the reducing atmosphere.

なお、各雰囲気は、高温水蒸気を含む下記表2に示した組成のガスを、300×10−3/hrの流量で供給することによって調製した。また、雰囲気温度は、約1000℃に維持した。
3 NOx浄化率
上記酸化還元耐久試験後の各粉末を、常圧固定床流通反応装置内に配置した。触媒床に、下記表3に示す組成のモデルガスを流通させ、前処理として、表3に示す空気燃料比(A/F)14.0のリッチガス中で、600℃10分間保持した後、室温まで一度冷却した。
In addition, each atmosphere was prepared by supplying the gas of the composition shown in following Table 2 containing high temperature steam at the flow volume of 300 * 10 < -3 > m < 3 > / hr. The ambient temperature was maintained at about 1000 ° C.
3 NOx purification rate Each powder after the oxidation-reduction durability test was placed in an atmospheric pressure fixed bed flow reactor. A model gas having the composition shown in Table 3 below was circulated through the catalyst bed, and as a pretreatment, it was kept in a rich gas with an air fuel ratio (A / F) of 14.0 shown in Table 3 at 600 ° C. for 10 minutes, Cooled once until.

次いで、触媒床温度を室温から600℃まで1800秒で昇温させた後、A/Fを表3に示すように、14.0から15.2まで各A/F保持時間を300秒として変化させ、その間のNOx浄化率を連続的に測定した。各粉末におけるA/F=14.6での浄化率を下記表1に示す。
4 比表面積の測定
上記実施例および比較例により得られた粉末の、酸化還元耐久試験前後それぞれの比表面積を、BET法に従って測定した。その結果を下記表1に示す。
Next, after raising the catalyst bed temperature from room temperature to 600 ° C. in 1800 seconds, the A / F was changed from 14.0 to 15.2 with each A / F holding time being 300 seconds as shown in Table 3. The NOx purification rate during that time was continuously measured. The purification rate at A / F = 14.6 for each powder is shown in Table 1 below.
4. Measurement of specific surface area The specific surface areas of the powders obtained in the above examples and comparative examples were measured before and after the oxidation-reduction durability test according to the BET method. The results are shown in Table 1 below.

Claims (1)

下記一般式(1)で表わされるスピネル型複合酸化物を含むことを特徴とする、排ガス浄化用触媒
(M1−xCu)O・nAl (1)
(式中、Mは、Mgと、CoおよびNiから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0<x1の原子割合を示し、nは、0.08〜5を示す。)
An exhaust gas purifying catalyst comprising a spinel type complex oxide represented by the following general formula (1):
(M 1-x Cu x) O · nAl 2 O 3 (1)
(Wherein, M is a Mg, shows at least one element selected from C o and Ni, x denotes the 0 <x <1 in atomic ratio, n is a 0.08 to 5 Show.)
JP2009197122A 2009-08-27 2009-08-27 Exhaust gas purification catalyst Expired - Fee Related JP5506292B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009197122A JP5506292B2 (en) 2009-08-27 2009-08-27 Exhaust gas purification catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009197122A JP5506292B2 (en) 2009-08-27 2009-08-27 Exhaust gas purification catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011045840A JP2011045840A (en) 2011-03-10
JP5506292B2 true JP5506292B2 (en) 2014-05-28

Family

ID=43832703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009197122A Expired - Fee Related JP5506292B2 (en) 2009-08-27 2009-08-27 Exhaust gas purification catalyst

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5506292B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5767024B2 (en) * 2011-06-01 2015-08-19 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5644739B2 (en) * 2011-06-24 2014-12-24 株式会社デンソー Exhaust gas purification catalyst
JP5715518B2 (en) * 2011-07-25 2015-05-07 ダイハツ工業株式会社 Exhaust gas purification catalyst
CN104053503B (en) * 2012-01-19 2016-11-02 丰田自动车株式会社 Exhaust emission control catalyst and manufacture method thereof
JP5975104B2 (en) * 2012-08-10 2016-08-23 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same
US9522386B2 (en) 2013-01-17 2016-12-20 B.G. Negev Technologies And Applications Ltd. At Ben-Gurion University Catalyst and a process for catalytic conversion of carbon dioxide-containing gas and hydrogen streams to hydrocarbons
WO2014111919A2 (en) 2013-01-17 2014-07-24 B.G. Negev Technologies And Applications Ltd. A catalyst and a process for catalytic conversion of carbon dioxide-containing gas and hydrogen streams to hydrocarbons
JP5967015B2 (en) * 2013-05-27 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP2014237078A (en) * 2013-06-06 2014-12-18 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purifying catalyst and method for producing the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5610333A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst
JPS5610334A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst
GB8519319D0 (en) * 1985-07-31 1985-09-04 Shell Int Research Catalyst
JPH0418934A (en) * 1990-05-15 1992-01-23 Idemitsu Kosan Co Ltd Carbonaceous material for reduction of nitrogen oxide
DE19546476A1 (en) * 1995-12-13 1997-06-19 Daimler Benz Ag Catalyst, process for its manufacture and use thereof
JP5072136B2 (en) * 1998-07-24 2012-11-14 千代田化工建設株式会社 Method for producing porous spinel complex oxide

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011045840A (en) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5506292B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP5216189B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2004041868A (en) Exhaust gas purifying catalyst
JP3917479B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP5166245B2 (en) Catalyst composition
EP1722889A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst, metal oxide particle and production process thereof
WO2006134787A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst
EP2155366B1 (en) Oxygen storage/release material and exhaust gas purifying catalyst comprising the same
WO2012161091A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst and carrier
JP6187770B2 (en) Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and exhaust gas purification method using the same
JP3956733B2 (en) Cerium-zirconium composite metal oxide for exhaust gas purification catalyst
EP2939737A1 (en) Catalyst carrier and exhaust gas purifying catalyst
CN109689205B (en) Use of vanadates as oxidation catalysts
JP5616382B2 (en) Oxidation catalyst and exhaust gas purification method using the same
JP3251009B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP5449924B2 (en) Oxygen storage / release material
JP6096818B2 (en) Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and exhaust gas purification method using the same
WO2018055894A1 (en) Particulate matter combustion catalyst and particulate matter combustion catalyst filter
JP5692594B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP5607891B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2012115732A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
JP3221706B2 (en) Nitrogen oxide removal catalyst and exhaust gas purification method using the same
JP3885339B2 (en) Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and method for using the same
JP5822682B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2012115731A (en) Catalyst for purifying exhaust gas

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130806

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131008

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140318

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5506292

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees