JP5842656B2 - Method for producing exhaust gas purifying catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、貴金属担持触媒及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a noble metal supported catalyst and a method for producing the same.
自動車の排気ガス浄化用触媒は、エンジンから排出される排気ガスに含まれる炭化水素（HC）及び一酸化炭素（CO）を酸化して水及び二酸化炭素に、窒素酸化物（NOx）を還元して窒素に、それぞれ変換する。排気ガス浄化用触媒としては、通常、白金（Pt）、パラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）等の触媒貴金属の粒子を耐熱性の金属担体に担持した貴金属担持触媒が使用される。 Automobile exhaust gas purification catalysts oxidize hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in exhaust gas discharged from engines to reduce water and carbon dioxide, and reduce nitrogen oxides (NO x ). And convert to nitrogen respectively. As the exhaust gas purifying catalyst, a noble metal supported catalyst in which catalytic noble metal particles such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) are supported on a heat-resistant metal carrier is usually used.
貴金属担持触媒は、金属担体と触媒貴金属の塩とを接触させて、金属担体に触媒貴金属の塩を担持させた後、還元処理して触媒貴金属の粒子を形成させることによって製造される。しかしながら、上記の方法を用いて製造された貴金属担持触媒は、高温の排気ガスに曝されると触媒貴金属が担体の表面でシンタリングして粒成長し、触媒活性が低下することが知られていた。 The noble metal-supported catalyst is produced by bringing a metal support and a catalyst noble metal salt into contact with each other, supporting the catalyst noble metal salt on the metal support, and then performing reduction treatment to form catalyst noble metal particles. However, it is known that the noble metal-supported catalyst produced by using the above-mentioned method grows and grows when the noble metal catalyst is sintered on the surface of the support when exposed to high-temperature exhaust gas, and the catalytic activity decreases. It was.
上記の問題に対し、例えば、特許文献1は、触媒貴金属源としてRhのコロイドを含む処理液中に担体を浸漬して、担体にRhのコロイドを吸着させる工程を含む、自動車排気ガス浄化用触媒の製造方法を記載する。 In response to the above problem, for example, Patent Document 1 discloses a catalyst for purifying automobile exhaust gas, which includes a step of immersing a carrier in a treatment liquid containing a colloid of Rh as a catalyst noble metal source and adsorbing the colloid of Rh on the carrier. The manufacturing method of is described.
特許文献2は、担体上にセリウム（Ce）及びジルコニウム（Zr）を含有する酸素吸蔵材を含有し、Pdの一部が酸素吸蔵材の粒子にドープされており、残りが酸素吸蔵材粒子の表面に固着している排気ガス浄化用触媒を記載する。 Patent Document 2 contains an oxygen storage material containing cerium (Ce) and zirconium (Zr) on a carrier, a part of Pd is doped into particles of the oxygen storage material, and the rest is oxygen storage material particles. An exhaust gas purifying catalyst adhering to the surface is described.
特許文献3は、Ce及びZrを含有する複合酸化物の粒子のみにPdがドープされている排気ガス浄化用触媒を記載する。 Patent Document 3 describes an exhaust gas purifying catalyst in which only Pd is doped into particles of a complex oxide containing Ce and Zr.
上記のように、自動車の排気ガス浄化用途に使用し得る貴金属担持触媒として種々の技術が開発されているが、いずれの貴金属担持触媒の性能も不十分である。特に、自動車の排気ガス浄化用触媒は、長期に亘って高温の排気ガスに曝露されるため、製造直後の初期触媒活性が高くても、長期運転によって触媒貴金属粒子のシンタリングが発生し、徐々に触媒活性が低下するという課題が存在した。触媒貴金属粒子のシンタリングは、触媒貴金属の中でも融点の低いPdを用いた場合に顕著に発生する。それ故、特許文献1のように担体粒子の表面にPd粒子を担持した触媒の場合、初期の触媒活性は高いものの、長期運転後の触媒活性は低下する。 As described above, various technologies have been developed as noble metal-supported catalysts that can be used in automobile exhaust gas purification applications, but the performance of any noble metal-supported catalyst is insufficient. In particular, automobile exhaust gas purification catalysts are exposed to high-temperature exhaust gas over a long period of time, so that even if the initial catalytic activity immediately after production is high, sintering of the catalyst noble metal particles occurs gradually due to long-term operation. However, there was a problem that the catalytic activity was reduced. The sintering of the catalyst noble metal particles occurs remarkably when Pd having a low melting point is used among the catalyst noble metals. Therefore, in the case of a catalyst having Pd particles supported on the surface of carrier particles as in Patent Document 1, although the initial catalytic activity is high, the catalytic activity after long-term operation decreases.
これに対し、特許文献2及び3のように担体粒子内に触媒貴金属をドープした触媒の場合、シンタリングを抑制し得るものの、触媒貴金属の粒子を担体粒子に担持した触媒と比較して触媒貴金属とガスとの接触面積が低くなるため、特に製造初期の触媒活性が低いという課題が存在した。 On the other hand, in the case of the catalyst in which the catalyst noble metal is doped in the carrier particles as in Patent Documents 2 and 3, although the sintering can be suppressed, the catalyst noble metal is compared with the catalyst in which the catalyst noble metal particles are supported on the carrier particles. Since the contact area between the gas and the gas is low, there is a problem that the catalyst activity is particularly low at the initial stage of production.
さらに、排気ガス浄化用触媒では、排気ガスに含有される成分が触媒に付着して触媒活性を低下させる触媒被毒の問題も存在する。例えば、ガソリンのような内燃機関の燃料中に微量に含有される硫黄成分は、燃料の燃焼時に酸化されるか又は排気ガス浄化用触媒上で酸化され、SOxとなる。SOxは酸性物質であるため、NOx吸蔵材を用いたNOx吸蔵還元型の排気ガス浄化用触媒の場合、塩基性物質を含むNOx吸蔵材と反応して硫酸塩を形成する。上記の反応が生じると、NOx吸蔵材のNOx吸蔵能力が低下するため、結果としてNOx浄化性能が低下する。このような現象は、硫黄（S）被毒として知られている。 Further, in the exhaust gas purifying catalyst, there is a problem of catalyst poisoning in which components contained in the exhaust gas adhere to the catalyst and reduce the catalytic activity. For example, a sulfur component contained in a trace amount in a fuel of an internal combustion engine such as gasoline is oxidized at the time of combustion of the fuel or oxidized on an exhaust gas purification catalyst to become SO x . SO x is because it is an acidic substance, when the NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst using the NO x storage material, reacts with the NO x storage material containing a basic substance to form a sulfate. When the above reaction occurs, the NO x storage capacity of the NO x storage material decreases, and as a result, the NO x purification performance decreases. Such a phenomenon is known as sulfur (S) poisoning.
本発明者らは、触媒貴金属源として該貴金属のコロイドを用い、担体の金属塩と触媒貴金属のコロイドとを共沈させた後、焼成して貴金属担持触媒を形成させる、貴金属担持触媒の製造方法を開発した（特願2011-116742）。上記の方法により、触媒貴金属の使用量を低減しつつ、長期に亘る運転の後でも高い触媒活性を維持できる貴金属担持触媒を製造することが可能となった。 The present inventors use a noble metal colloid as a catalyst noble metal source, co-precipitate a metal salt of a support and a catalyst noble metal colloid, and then calcinate to form a noble metal supported catalyst. (Japanese Patent Application 2011-116742). The above method makes it possible to produce a noble metal-supported catalyst that can maintain high catalytic activity even after long-term operation while reducing the amount of catalyst noble metal used.
本発明者らの開発した上記の方法により、触媒貴金属の使用量を低減させることが出来たが、依然として硫黄被毒によるNOx浄化性能の低下の問題が存在した。上記で説明したように、硫黄被毒は、SOxが塩基性物質を含むNOx吸蔵材と反応して硫酸塩を形成することにより引き起こされるため、ジルコニウム（Zr）又はセリウム（Ce）のような塩基性物質を含有するNOx浄化用の触媒ではその影響は大きい。 The above method developed by the present inventors, it was possible to reduce the amount of catalytic noble metal, was still present problems reduction of the NO x purification performance due to sulfur poisoning. As explained above, sulfur poisoning is caused by SO x reacting with a NO x storage material containing a basic substance to form a sulfate, and thus, like zirconium (Zr) or cerium (Ce). The effect of NO x purification catalysts containing various basic substances is significant.
それ故、本発明は、製造直後の時点から高い触媒活性を発揮でき、且つ長期に亘る運転の後でも硫黄被毒の発生を防止しつつ、高い触媒活性を維持できる貴金属担持触媒を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a noble metal-supported catalyst capable of exhibiting high catalytic activity immediately after production and maintaining high catalytic activity while preventing the occurrence of sulfur poisoning even after long-term operation. With the goal.
本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、特願2011-116742で開示したコロイド共沈法による貴金属担持触媒の製造方法において、担体金属として酸化アルミニウムを用いることにより、硫黄被毒の影響を受けやすいパラジウムを触媒貴金属として用いた場合であっても、硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of examining various means for solving the above problems, the present inventors have used aluminum oxide as a support metal in the method for producing a noble metal-supported catalyst by the colloid coprecipitation method disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-116742. The inventors have found that even when palladium, which is susceptible to sulfur poisoning, is used as a catalyst noble metal, a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning can be substantially suppressed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（1） 酸化アルミニウムを含有する粒子が凝集して形成された担体と、該担体の内部に位置する、前記粒子の表面に担持されたパラジウムの粒子とを含むパラジウム担持触媒。
（2） 基材と、基材の最表面に、前記（1）のパラジウム担持触媒を含有する触媒コート層とを有する、排気ガス浄化用触媒。
（3） 前記基材と触媒コート層との間に、酸化アルミニウムを含有する金属酸化物コート層を更に含む、前記（2）の排気ガス浄化用触媒。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A palladium-supported catalyst comprising a support formed by aggregation of particles containing aluminum oxide, and palladium particles supported on the surface of the particles located inside the support.
(2) An exhaust gas purifying catalyst having a base material and a catalyst coat layer containing the palladium-supported catalyst of (1) on the outermost surface of the base material.
(3) The exhaust gas purifying catalyst according to (2), further including a metal oxide coat layer containing aluminum oxide between the base material and the catalyst coat layer.
本発明により、製造直後の時点から高い触媒活性を発揮でき、且つ長期に亘る運転の後でも硫黄被毒の発生を防止しつつ、高い触媒活性を維持できる貴金属担持触媒を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a noble metal-supported catalyst that can exhibit high catalytic activity immediately after production and can maintain high catalytic activity while preventing the occurrence of sulfur poisoning even after long-term operation. Become.
＜1. パラジウム担持触媒＞
本発明は、酸化アルミニウムを含有する粒子が凝集して形成された担体と、該担体の内部に位置する、前記粒子の表面に担持されたパラジウムの粒子とを含むパラジウム担持触媒に関する。
<1. Palladium supported catalyst>
The present invention relates to a palladium-supported catalyst comprising a support formed by agglomerating particles containing aluminum oxide, and palladium particles supported on the surface of the particles located inside the support.
本明細書において、「担体」は、触媒貴金属、具体的にはパラジウムの粒子を担持するための材料であって、金属の酸化物、具体的には酸化アルミニウムを含有する複数の微小な粒子が凝集することによって形成される粗大な凝集物（バルク）を意味する。ここで、「凝集」は、金属の酸化物を含有する粒子を融点以下の温度で加熱することにより、複数の粒子が実質的に溶融することなく集合し、各々の粒子の形状及び結晶形態を略完全に又は部分的に保持したまま1個のバルクを形成することを意味する。本発明のパラジウム担持触媒において、金属の酸化物を含有する粒子（一次粒子）が凝集して形成された担体は、粗大な粒子（二次粒子）の形態であることが好ましい。 In this specification, the “support” is a material for supporting catalytic noble metal, specifically palladium particles, and a plurality of fine particles containing metal oxide, specifically aluminum oxide. It means coarse agglomerates (bulk) formed by agglomeration. Here, “aggregation” means that particles containing metal oxides are heated at a temperature equal to or lower than the melting point, whereby a plurality of particles are aggregated without substantially melting, and the shape and crystal form of each particle are changed. It means that one bulk is formed while being kept almost completely or partially. In the palladium-supported catalyst of the present invention, the support formed by agglomerating particles containing metal oxides (primary particles) is preferably in the form of coarse particles (secondary particles).
金属の酸化物を含有する粒子が凝集して形成された担体においては、各々の粒子の形状が略完全に又は部分的に保持されている。このため、担体の内部では、隣接する複数の粒子の表面全体が互いに完全に密着せず、一定の空間すなわち気孔が形成される。本発明のパラジウム担持触媒において、気孔は、担体の外部と連通していない閉気孔を形成していてもよく、担体の表面に形成された1以上の開放口と連結することで、開気孔を形成していてもよい。開気孔を形成していることが好ましい。 In a support formed by agglomerating particles containing metal oxides, the shape of each particle is substantially completely or partially retained. For this reason, inside the carrier, the entire surfaces of a plurality of adjacent particles are not completely adhered to each other, and a certain space, that is, a pore is formed. In the palladium-supported catalyst of the present invention, the pores may form closed pores that do not communicate with the outside of the carrier, and are connected to one or more open ports formed on the surface of the carrier, so that the open pores are formed. It may be formed. It is preferable to form open pores.
図1は、本発明のパラジウム担持触媒を示す模式図である。本発明のパラジウム担持触媒10は、酸化アルミニウムを含有する粒子11が凝集して形成された担体12を含む。担体12の内部には、複数の気孔14及び16が形成されている。気孔は、担体12の表面に形成された複数の開放口15と連結された開気孔14の形態であってもよく、いずれの開放口とも連結していない閉気孔16の形態であってもよい。パラジウムの粒子13は、担体12の内部に形成された気孔（開気孔14又は閉気孔16）に位置することができる。この場合、パラジウムの粒子13は、担体12の内部に位置する、粒子11の表面に担持されている。或いは、パラジウムの粒子13は、担体12の外部表面に位置する、粒子11の表面に担持されていてもよい。いずれの形態でパラジウムの粒子が担持されている場合であっても、本発明のパラジウム担持触媒に包含される。パラジウムの粒子13が、担体12の内部に位置する、粒子11の表面に担持されている形態が好ましい。
FIG. 1 is a schematic view showing a palladium-supported catalyst of the present invention. The palladium-supported
従来技術のうち、例えば特許文献1に記載の貴金属担持触媒は、触媒貴金属の粒子が担体の表面に担持されている。このため、初期の性能は高いものの、長期に亘って高温のガスに曝露されると触媒貴金属の粒子がシンタリングして触媒活性が低下する。また、特許文献3に記載の貴金属担持触媒は、金属の酸化物粒子（一次粒子）内に触媒貴金属がドープされている。このため、高温のガスに曝露されることによる触媒貴金属粒子のシンタリングを抑制することができるものの、ガスとの接触面積が低くなるため、特に製造直後の触媒において十分な触媒活性を発揮することができない。 Among the prior arts, for example, a noble metal-supported catalyst described in Patent Document 1 has catalyst noble metal particles supported on the surface of a carrier. For this reason, although the initial performance is high, when exposed to a high-temperature gas over a long period of time, the catalyst noble metal particles sinter and the catalytic activity decreases. The noble metal-supported catalyst described in Patent Document 3 is doped with a catalyst noble metal in metal oxide particles (primary particles). For this reason, although sintering of the catalyst noble metal particles due to exposure to a high-temperature gas can be suppressed, the contact area with the gas is reduced, so that sufficient catalytic activity is exhibited particularly in a catalyst immediately after production. I can't.
これに対し、本発明者らは、特願2011-116742の明細書において、コロイド共沈法による貴金属担持触媒の製造方法を用いることにより、金属の酸化物を含有する粒子が互いに凝集して担体が形成され、該担体の内部に位置する、前記粒子の表面に触媒貴金属の粒子が担持されることを示した。上記の方法によって製造される貴金属担持触媒は、触媒貴金属が、担体の内部に位置する金属の酸化物を含有する粒子の表面に担持されている。このため、製造直後の触媒において高い触媒活性を発揮できるだけでなく、長期に亘って高温のガスに曝露されても触媒貴金属の粒子がシンタリングすることなく、初期の触媒活性を維持することが可能となる。 In contrast, in the specification of Japanese Patent Application No. 2011-116742, the present inventors used a method for producing a noble metal-supported catalyst by a colloid coprecipitation method, whereby particles containing metal oxides aggregated with each other to form a carrier. It was shown that catalyst noble metal particles were supported on the surface of the particles located inside the support. In the noble metal-supported catalyst produced by the above method, the catalyst noble metal is supported on the surface of particles containing metal oxides located inside the support. For this reason, it is possible not only to exhibit high catalytic activity in the catalyst immediately after production, but also to maintain the initial catalytic activity without sintering the catalyst precious metal particles even when exposed to a high-temperature gas over a long period of time. It becomes.
特願2011-116742で開示される方法により、触媒貴金属の使用量を低減させることが出来たが、依然として硫黄被毒によるNOx浄化性能の低下の問題が存在した。硫黄被毒は、酸性物質のSOxが塩基性物質を含むNOx吸蔵材と反応して硫酸塩を形成することによって引き起こされるため、ジルコニウム(Zr)又はセリウム（Ce）のような塩基性物質を担体金属として含有する触媒でその影響が顕著である。一方、酸化アルミニウムのような酸性物質を担体金属として含有する触媒は硫黄被毒に対して耐性を有するが、塩基性物質を担体金属として含有する触媒と比較して触媒貴金属の粒子のシンタリングが発生しやすいという問題が存在した。 By the methods disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-116742, although it was possible to reduce the amount of catalytic noble metal, it was still present problems reduction of the NO x purification performance due to sulfur poisoning. Sulfur poisoning is caused by the acidic substance SO x reacting with NO x storage materials containing basic substances to form sulfates, so basic substances such as zirconium (Zr) or cerium (Ce) The effect is remarkable in the catalyst which contains as a support metal. On the other hand, a catalyst containing an acidic substance such as aluminum oxide as a support metal is resistant to sulfur poisoning, but the sintering of catalyst noble metal particles is less than a catalyst containing a basic substance as a support metal. There was a problem that was likely to occur.
本発明者らは、特願2011-116742で開示される方法を適用する触媒貴金属及び担体金属の組み合わせを詳細に検討したところ、担体金属として酸化アルミニウムを用いることにより、硫黄被毒の影響を受けやすいパラジウムを触媒貴金属として用いた場合であっても、硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ、パラジウム粒子のシンタリングも実質的に防止できることを見出した。 The present inventors have examined in detail the combination of a catalytic noble metal and a support metal to which the method disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-116742 is applied. By using aluminum oxide as the support metal, the present inventors are affected by sulfur poisoning. It has been found that even when easy-to-use palladium is used as a catalyst noble metal, sintering of palladium particles can be substantially prevented while substantially suppressing a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning.
本明細書において、「触媒貴金属」は、触媒活性を有する貴金属を意味し、具体的にはパラジウム（Pd）を意味する。パラジウムを触媒貴金属として用いることにより、触媒の低温浄化性能を高めることが可能となる。 In the present specification, the “catalytic noble metal” means a noble metal having catalytic activity, specifically, palladium (Pd). By using palladium as a catalyst noble metal, it is possible to improve the low-temperature purification performance of the catalyst.
本発明のパラジウム担持触媒において、パラジウムの担持密度は、パラジウム担持触媒の総質量に対して0.01〜10質量％の範囲であることが好ましく、0.01〜2質量％の範囲であることがより好ましい。なお、パラジウム担持触媒に担持されているパラジウムの質量は、酸等を用いてパラジウム担持触媒を溶解させた後、該溶液中の金属成分を誘導結合プラズマ（ICP）発光分析することによって決定することができる。 In the palladium-supported catalyst of the present invention, the palladium support density is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, and more preferably in the range of 0.01 to 2% by mass with respect to the total mass of the palladium-supported catalyst. The mass of palladium supported on the palladium-supported catalyst is determined by inductively coupled plasma (ICP) emission analysis of the metal component in the solution after dissolving the palladium-supported catalyst using an acid or the like. Can do.
本発明のパラジウム担持触媒に含まれるパラジウムの粒子の粒径は、1〜5 nmの範囲であることが好ましい。なお、酸化アルミニウムを含有する粒子、担体及びパラジウムの粒子の粒径は、限定するものではないが、例えば、走査電子顕微鏡（SEM）により長軸方向の長さを測定し、10程度の測定値の平均値として算出するか、又はX線回折装置（XRD）により小角散乱測定を行うことによって決定することができる。 The particle size of the palladium particles contained in the palladium-supported catalyst of the present invention is preferably in the range of 1 to 5 nm. The particle diameters of the particles containing aluminum oxide, the carrier and the palladium particles are not limited. For example, the length in the major axis direction is measured with a scanning electron microscope (SEM), and the measured value is about 10. It can be determined by calculating as an average value of the above or by performing small angle scattering measurement with an X-ray diffractometer (XRD).
上記の特徴を有することにより、本発明のパラジウム担持触媒は、製造直後から高い初期触媒活性を発揮でき、且つ長期に亘る運転の後でも硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ高い触媒活性を維持することが可能となる。 By having the above characteristics, the palladium-supported catalyst of the present invention can exhibit high initial catalytic activity immediately after production, and substantially suppress a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning even after long-term operation. High catalytic activity can be maintained.
＜2. パラジウム担持触媒の製造方法＞
図2は、本発明のパラジウム担持触媒の製造方法を示す工程図である。以下、図2に基づき、本発明のパラジウム担持触媒の製造方法の好ましい実施形態について詳細に説明する。
<2. Method for producing palladium-supported catalyst>
FIG. 2 is a process diagram showing a method for producing a palladium-supported catalyst of the present invention. Hereinafter, a preferred embodiment of the method for producing a palladium-supported catalyst of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
［2-1. 共沈工程］
本方法は、アルミニウム塩及びパラジウムのコロイドの混合物にアルカリを加えてアルミニウム塩及びパラジウムのコロイドを共沈させる共沈工程（工程S2）を含む。
[2-1. Coprecipitation process]
The method includes a coprecipitation step (step S2) in which an alkali is added to a mixture of aluminum salt and palladium colloid to coprecipitate the aluminum salt and palladium colloid.
本工程により、結果として得られるパラジウムの粒子が、酸化アルミニウムを含有する粒子（一次粒子）内部に固溶することなく、複数の該粒子が凝集して形成された担体の内部に位置する、前記粒子の表面に担持される。かかる構造を有するパラジウム担持触媒が得られる理由は、パラジウムの原料としてコロイドを用いることにより、一次粒子内部にパラジウムが固溶することが抑制されるとともに、担体の原料となるアルミニウム塩とパラジウムのコロイドとを共沈させた後、焼成することにより、一次粒子の表面にパラジウムの粒子を担持させた状態で該一次粒子が凝集して担体を形成するため、結果として該担体の表面及び内部に位置する、前記一次粒子の表面にパラジウムの粒子が担持された形態となることに起因する。 By this step, the resulting palladium particles are located inside the carrier formed by agglomeration of a plurality of the particles without solid solution inside the particles containing aluminum oxide (primary particles), Supported on the surface of the particles. The reason why a palladium-supported catalyst having such a structure is obtained is that colloid is used as a palladium raw material, so that the solid solution of palladium in the primary particles is suppressed, and the aluminum salt and palladium colloid used as the raw material for the carrier. Is then co-precipitated and then baked to aggregate the primary particles with the palladium particles supported on the surfaces of the primary particles to form a carrier. As a result, the particles are located on the surface and inside the carrier. This is due to the fact that palladium particles are supported on the surface of the primary particles.
本工程において、「アルミニウム塩」は、限定するものではないが、例えば、硝酸イオン、酢酸イオン及び硫酸イオンとアルミニウムとの塩を挙げることができる。硝酸塩であることが好ましい。 In this step, the “aluminum salt” is not limited, and examples thereof include nitrate ions, acetate ions, and salts of sulfate ions and aluminum. Nitrate is preferred.
本工程において、「パラジウムのコロイド」は、パラジウムと、ポリビニルピロリドンのような1以上のコロイド物質とによって形成されるコロイドであることが好ましい。パラジウムのコロイドにおけるパラジウムの粒子径は、1〜5 nmの範囲であることが好ましい。なお、パラジウムの粒子径は、限定するものではないが、例えば、SEMにより長軸方向の長さを測定し、10程度の測定値の平均値として算出するか、又はXRDにより小角散乱測定を行うことによって決定することができる。 In this step, the “palladium colloid” is preferably a colloid formed by palladium and one or more colloidal substances such as polyvinylpyrrolidone. The palladium particle size in the palladium colloid is preferably in the range of 1 to 5 nm. Although the particle diameter of palladium is not limited, for example, the length in the major axis direction is measured by SEM and calculated as an average value of about 10 measured values, or small angle scattering measurement is performed by XRD. Can be determined by
上記の成分を用いることにより、好適な構造を有するパラジウム担持触媒を製造することが可能となる。 By using the above components, it becomes possible to produce a palladium-supported catalyst having a suitable structure.
本工程で使用されるアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの混合物は、通常、金属塩とパラジウムのコロイドと所望により1以上の酸化剤とを溶媒中に含む。上記の溶媒としては、水、並びにメタノール、エタノール及びイソプロピルアルコールからなる群より選択される1以上の水混和性溶媒と水との混合溶媒を挙げることができる。水であることが好ましい。上記の溶媒を用いることにより、金属塩及びパラジウムのコロイドを実質的に均質に共沈させることが可能となる。 The mixture of aluminum salt and palladium colloid used in this step usually contains a metal salt, a palladium colloid and optionally one or more oxidizing agents in a solvent. Examples of the solvent include water and a mixed solvent of water and one or more water-miscible solvents selected from the group consisting of methanol, ethanol, and isopropyl alcohol. Water is preferred. By using the above-mentioned solvent, it becomes possible to coprecipitate the metal salt and palladium colloid substantially uniformly.
本工程において使用されるアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの量は、上記で説明したパラジウム担持触媒中のパラジウムの担持密度に基づき、適宜設定すればよい。 The amount of the aluminum salt and the colloid of palladium used in this step may be appropriately set based on the palladium loading density in the palladium-supported catalyst described above.
上記で説明したアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの混合物にアルカリを加えることにより、金属塩及びパラジウムのコロイドを共沈させる。本工程に使用されるアルカリは、限定するものではないが、例えば、濃アンモニア水であることが好ましい。 The metal salt and palladium colloid are co-precipitated by adding alkali to the aluminum salt and palladium colloid mixture described above. Although the alkali used for this process is not limited, For example, it is preferable that it is concentrated ammonia water.
本工程において、上記のアルカリを加えてアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを共沈させるためのpHは、10.0〜14.0の範囲であることが好ましく、12.0〜14.0の範囲であることがより好ましい。共沈させる温度は、10〜40℃の範囲であることが好ましく、20〜30℃の範囲であることがより好ましい。上記のアルカリを用いることにより、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを完全に又は略完全に共沈させることが可能となる。 In this step, the pH for coprecipitation of the aluminum salt and the palladium colloid by adding the alkali is preferably in the range of 10.0 to 14.0, more preferably in the range of 12.0 to 14.0. The coprecipitation temperature is preferably in the range of 10 to 40 ° C, and more preferably in the range of 20 to 30 ° C. By using the above alkali, it becomes possible to coprecipitate the aluminum salt and the palladium colloid completely or almost completely.
共沈させたアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドは、例えば遠心分離のような、当該技術分野で通常使用される分離手段で分離することができる。得られたアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの共沈殿物は、必要であれば上記の溶媒で洗浄した後、乾燥させて、以下の工程に使用すればよい。 The coprecipitated aluminum salt and palladium colloid can be separated by separation means commonly used in the art, such as centrifugation. The obtained aluminum salt and palladium colloidal coprecipitate may be washed with the above-mentioned solvent, if necessary, dried and used in the following steps.
上記の条件で本工程を実施することにより、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを完全に又は略完全に共沈させることが可能となる。 By carrying out this step under the above conditions, it is possible to completely or almost completely coprecipitate the aluminum salt and the palladium colloid.
［2-2. 混合物形成工程］
本発明のパラジウム担持触媒の製造方法において、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの混合物は、予め調製された混合物を使用してもよく、共沈工程（工程S2）の前に各成分を接触させることによって調製してもよい。それ故、本方法は、共沈工程（工程S2）の前に、上記で説明したアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを上記の溶媒中で接触させて、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの混合物を得る混合物形成工程（工程S1）をさらに含んでもよい。
[2-2. Mixture formation process]
In the method for producing a palladium-supported catalyst of the present invention, the mixture of the aluminum salt and the palladium colloid may be a mixture prepared in advance, and each component is brought into contact before the coprecipitation step (step S2). May also be prepared. Therefore, in the present method, before the coprecipitation step (step S2), the aluminum salt and palladium colloid described above are contacted in the above solvent to obtain a mixture of aluminum salt and palladium colloid. A mixture forming step (step S1) may further be included.
本工程で形成される混合物が1以上の酸化剤をさらに含む場合、本工程は、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドと1以上の酸化剤とを上記の溶媒中で接触させることによって実施される。 When the mixture formed in this step further contains one or more oxidizing agents, this step is carried out by contacting an aluminum salt and a colloid of palladium with one or more oxidizing agents in the above solvent.
本工程において、上記のアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを接触させる温度は、10〜40℃の範囲であることが好ましく、20〜30℃の範囲であることがより好ましい。 In this step, the temperature at which the aluminum salt and palladium colloid are brought into contact with each other is preferably in the range of 10 to 40 ° C, and more preferably in the range of 20 to 30 ° C.
上記の条件で本工程を実施することにより、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの均質な混合物を得ることが可能となる。 By carrying out this step under the above conditions, a homogeneous mixture of aluminum salt and palladium colloid can be obtained.
［2-3. 焼成工程］
本発明のパラジウム担持触媒の製造方法は、共沈工程（工程S2）で共沈させたアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを焼成して上記触媒を得る焼成工程（工程S3）を含む。
[2-3. Firing process]
The method for producing a palladium-supported catalyst of the present invention includes a firing step (step S3) in which the aluminum salt and palladium colloid co-precipitated in the coprecipitation step (step S2) are calcined to obtain the catalyst.
本工程において、アルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドの共沈殿物を焼成する温度は、400〜900℃の範囲であることが好ましい。焼成する時間は、1〜30時間の範囲であることが好ましく、2〜10時間の範囲であることがより好ましい。また、本工程は、大気雰囲気下で実施することが好ましい。 In this step, the temperature at which the coprecipitate of the aluminum salt and the palladium colloid is calcined is preferably in the range of 400 to 900 ° C. The firing time is preferably in the range of 1 to 30 hours, and more preferably in the range of 2 to 10 hours. Moreover, it is preferable to implement this process in an air atmosphere.
上記の方法により、結果として得られるパラジウム担持触媒を、酸化アルミニウムを含有する粒子が凝集して形成された担体の内部に位置する、前記粒子の表面にパラジウムの粒子が担持されている構成とすることが可能となる。 By the above method, the resulting palladium-supported catalyst has a structure in which palladium particles are supported on the surfaces of the particles, which are located inside a carrier formed by aggregation of particles containing aluminum oxide. It becomes possible.
＜3. パラジウム担持触媒を含有する排気ガス浄化用触媒＞
従来技術の排気ガス浄化用触媒において、硫黄被毒による触媒活性の低下を回避する手段としては、基材の表面に、触媒を含有する下層コート層と、金属酸化物を含有するが触媒を含有しない上層コート層とを被覆する2層コート形態を形成させる方法がある。2層コート形態の排気ガス浄化用触媒では、触媒を含有しない上層コート層が、触媒を含有する下層コート層に対する硫黄侵入の障壁の役割を果たしている。しかしながら、上層コート層は、触媒とNOxとの接触も抑制するため、下層コート層に含有される触媒の性能を十分に活用できないという問題点が存在した。
<3. Exhaust gas purification catalyst containing palladium-supported catalyst>
In the exhaust gas purifying catalyst of the prior art, as means for avoiding a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning, a lower coat layer containing a catalyst and a metal oxide containing a catalyst are contained on the surface of the substrate. There is a method of forming a two-layer coat form that covers an uncoated upper coat layer. In the exhaust gas purifying catalyst in the form of a two-layer coat, the upper coat layer that does not contain a catalyst serves as a barrier for sulfur intrusion with respect to the lower coat layer that contains the catalyst. However, the upper coat layer, since the contact between the catalyst and the NO x suppressing, problem can not fully utilize the performance of the catalyst contained in the lower coating layer was present.
これに対し、本発明のパラジウム担持触媒は、硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制することが出来る。それ故、本発明は、基材と、基材の最表面に、本発明のパラジウム担持触媒を含有する触媒コート層とを有する、排気ガス浄化用触媒を提供する。上記の構成を備えることにより、本発明の排気ガス浄化用触媒は、長期に亘る運転の後でも硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ、触媒コート層に含有されるパラジウム担持触媒の触媒活性を効率的に発揮させることが可能となる。 In contrast, the palladium-supported catalyst of the present invention can substantially suppress a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning. Therefore, the present invention provides an exhaust gas purification catalyst having a base material and a catalyst coat layer containing the palladium-supported catalyst of the present invention on the outermost surface of the base material. By providing the above-described structure, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can support palladium contained in the catalyst coat layer while substantially suppressing a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning even after long-term operation. It is possible to efficiently exhibit the catalytic activity of the catalyst.
本発明の排気ガス浄化用触媒は、所望により、前記基材と触媒コート層との間に追加のコート層を更に含んでもよい。前記追加のコート層は、酸化アルミニウムを含有する金属酸化物コート層であることが好ましい。前記金属酸化物コート層は、ジルコニウム（Zr）、セリウム（Ce）、イットリウム（Y）、ランタン(La)及びネオジム（Nd）のような希土類元素、並びにストロンチウム（Sr）及びバリウム（Ba）のようなアルカリ土類金属元素の酸化物からなる群より選択される1以上の金属の酸化物を更に含有してもよい。金属酸化物コート層が上記金属の酸化物からなる群より選択される1以上の金属の酸化物を更に含有することにより、金属酸化物コート層の結晶構造内部に酸素欠陥が導入されて、酸化物イオン伝導度を向上させることが可能となる。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention may further include an additional coat layer between the substrate and the catalyst coat layer, if desired. The additional coat layer is preferably a metal oxide coat layer containing aluminum oxide. The metal oxide coating layer is composed of rare earth elements such as zirconium (Zr), cerium (Ce), yttrium (Y), lanthanum (La) and neodymium (Nd), and strontium (Sr) and barium (Ba). It may further contain one or more metal oxides selected from the group consisting of oxides of various alkaline earth metal elements. When the metal oxide coat layer further contains one or more metal oxides selected from the group consisting of the above metal oxides, oxygen defects are introduced into the crystal structure of the metal oxide coat layer and oxidation occurs. It becomes possible to improve the physical ion conductivity.
図3は、本発明の排気ガス浄化用触媒の実施形態を示す断面図である。本発明の排気ガス浄化用触媒20は、基材21と、基材21の最表面に、本発明のパラジウム担持触媒24を含有する触媒コート層23とを有する。基材21と触媒コート層23との間には、追加のコート層として、酸化アルミニウムを含有する金属酸化物コート層22を更に含んでもよい。触媒コート層23は、本発明のパラジウム担持触媒24からなることが好ましい。触媒コート層が上記の成分を含有することにより、酸化物イオン伝導度を向上させてNOx浄化性能を高めることが可能となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. The exhaust
本発明の排気ガス浄化用触媒20において、本発明のパラジウム担持触媒24に含有されるパラジウムの含有量は、排気ガス浄化用触媒の総質量に対して0.01〜5質量％の範囲であることが好ましく、0.01〜1質量％の範囲であることがより好ましい。上記の含有量で本発明のパラジウム担持触媒を含有することにより、高いNOx浄化性能を発揮することが可能となる。
In the exhaust
本発明の排気ガス浄化用触媒20において、基材21は、ハニカム、ペレット又は粒子の形態であることが好ましい。また、基材21は、コーディエライト等の耐熱性無機物又は金属を含有することが好ましい。上記の特徴を有する基材を用いることにより、高温条件下でも排気ガス浄化用触媒の触媒活性を維持することが可能となる。
In the exhaust
本発明の排気ガス浄化用触媒は、限定するものではないが、例えば、基材に金属酸化物コート層及び触媒コート層のスラリーを順次ウォッシュコートする等の当該技術分野で慣用される通常の方法によって製造することが出来る。 Although the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not limited, for example, a usual method commonly used in the art, such as, for example, wash-coating a slurry of a metal oxide coating layer and a catalyst coating layer sequentially on a substrate. Can be manufactured.
以上詳細に説明したように、本発明のパラジウム担持触媒は、製造直後から高い初期触媒活性を発揮でき、且つ長期に亘る運転の後でも硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ高い触媒活性を維持することが出来る。それ故、本発明のパラジウム担持触媒を触媒コート層に含有する2層コート形態の排気ガス浄化用触媒は、硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ、パラジウム担持触媒の触媒活性を効率的に発揮させることが可能となる。 As described above in detail, the palladium-supported catalyst of the present invention can exhibit a high initial catalytic activity immediately after production, and substantially suppress a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning even after long-term operation. High catalytic activity can be maintained. Therefore, the exhaust gas purification catalyst in the form of a two-layer coat containing the palladium-supported catalyst of the present invention in the catalyst coat layer substantially suppresses the decrease in the catalyst activity due to sulfur poisoning, while the catalytic activity of the palladium-supported catalyst. Can be efficiently exhibited.
以下、実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。
＜1. パラジウム担持触媒の調製＞
［実施例1-1：Al2O3担体（コロイド共沈法）］
73.5 gのAl(NO3)3・9H2Oを250 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、0.2 gのPdコロイド（Pd粒子径：3 nm；キャタラー社）を含有する5 mlのPdコロイド水溶液を加えた（工程S1）。その後、この水溶液に、60 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩及びPdコロイドを共沈させた（工程S2）。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た（工程S3）。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して1質量％であった。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
<1. Preparation of palladium-supported catalyst>
[Example 1-1: Al 2 O 3 carrier (colloidal coprecipitation method)]
73.5 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 250 ml of ion exchange water. To this aqueous solution, 5 ml of an aqueous Pd colloid solution containing 0.2 g of Pd colloid (Pd particle size: 3 nm; Cataler) was added (Step S1). Thereafter, 60 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or higher, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate an aluminum salt and Pd colloid (step S2). The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst (step S3). The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was Al 2 O 3 = 1, and the amount of Pd supported was 1% by mass with respect to the total mass of the catalyst.
［比較例1-1：Al2O3担体（蒸発乾固法）］
73.5 gのAl(NO3)3・9H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、60 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩を沈殿させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成した後、2 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を含浸させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して1質量％であった。
[Comparative Example 1-1: Al 2 O 3 carrier (evaporation to dryness)]
73.5 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution, 60 ml of concentrated aqueous ammonia was added to adjust the pH to 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to precipitate an aluminum salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained precipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then impregnated with 2 g of a 10% by mass Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution. Thereafter, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was Al 2 O 3 = 1, and the amount of Pd supported was 1% by mass with respect to the total mass of the catalyst.
［比較例1-2：ZC担体（蒸発乾固法）］
27.4 gのZrO(NO3)2・2H2O及び19.1 gのCe(NO3)2・6H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた後、4.5 gのH2O2を加えた。この水溶液に、1.4 gのY(NO3)3・6H2Oを溶解させた。その後、この水溶液に、400 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、金属塩を共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成した後、2 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を含浸させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、CeO2:ZrO2:Y2O3=68:30:2であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して1質量％であった。
[Comparative Example 1-2: ZC carrier (evaporation to dryness)]
27.4 g ZrO (NO 3 ) 2 · 2H 2 O and 19.1 g Ce (NO 3 ) 2 · 6H 2 O were dissolved in 100 ml ion-exchanged water, and 4.5 g H 2 O 2 was added. . In this aqueous solution, 1.4 g of Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O was dissolved. Thereafter, 400 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate the metal salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then impregnated with 2 g of a 10 mass% Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution. Thereafter, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst is CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 = 68: 30: 2, and the amount of Pd supported is 1 mass relative to the total mass of the catalyst. %Met.
［比較例1-3：ZC担体（硝酸塩共沈法）］
27.4 gのZrO(NO3)2・2H2O及び19.1 gのCe(NO3)2・6H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた後、4.5 gのH2O2を加えた。この水溶液に、1.4 gのY(NO3)3・6H2Oを溶解させた後、2 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を加えた。その後、この水溶液に、400 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、金属塩及びPd塩を共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、CeO2:ZrO2:Y2O3=68:30:2であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して1質量％であった。
[Comparative Example 1-3: ZC carrier (nitrate coprecipitation method)]
27.4 g ZrO (NO 3 ) 2 · 2H 2 O and 19.1 g Ce (NO 3 ) 2 · 6H 2 O were dissolved in 100 ml ion-exchanged water, and 4.5 g H 2 O 2 was added. . After 1.4 g of Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O was dissolved in this aqueous solution, 2 g of 10% by mass Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution was added. Thereafter, 400 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust to pH 12.0 or higher, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate the metal salt and Pd salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst is CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 = 68: 30: 2, and the amount of Pd supported is 1 mass relative to the total mass of the catalyst. %Met.
［比較例1-4：Al2O3担体（硝酸塩共沈法）］
73.5 gのAl(NO3)3・9H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、2 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を加えた。その後、この水溶液に、60 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩及びPdコロイドを共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して1質量％であった。
[Comparative Example 1-4: Al 2 O 3 carrier (nitrate coprecipitation method)]
73.5 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution, 2 g of 10% by mass Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution was added. Thereafter, 60 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or higher, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate an aluminum salt and Pd colloid. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was Al 2 O 3 = 1, and the amount of Pd supported was 1% by mass with respect to the total mass of the catalyst.
［パラジウム担持触媒のRL耐久処理］
実施例1-1、並びに比較例1-1、1-2及び1-3のパラジウム担持触媒を、1質量％CO/N2及び10質量％H2O（リッチガス）と5質量％O2/N2及び10質量％H2O（リーンガス）とを300秒間ずつ交互に繰り返す雰囲気下、700℃で5時間加熱処理した。処理後の触媒を、耐久処理後の触媒とした。
[RL durability treatment of palladium-supported catalyst]
The palladium-supported catalysts of Example 1-1 and Comparative Examples 1-1, 1-2 and 1-3 were mixed with 1% by mass CO / N 2 and 10% by mass H 2 O (rich gas) and 5% by mass O 2 / N 2 and 10% by mass H 2 O (lean gas) were subjected to heat treatment at 700 ° C. for 5 hours in an atmosphere of alternating 300 seconds. The catalyst after the treatment was used as the catalyst after the durability treatment.
［パラジウム担持触媒の硫黄被毒処理］
耐久処理前又は耐久処理後の実施例1-1、並びに比較例1-1、1-2及び1-3のパラジウム担持触媒を、0.15質量％ NO; 0.7質量％ O2; 0.65質量％ CO; 0.1質量％ C3H6; 10質量％ CO2; 3質量％ H2O; 50 ppm SO2からなる硫黄（S）被毒モデルガス雰囲気下、500℃で15分間加熱処理した後、窒素ガスで15分間パージした。処理後の触媒を、S被毒処理後の触媒とした。
[Sulfur poisoning of palladium-supported catalyst]
The palladium-supported catalyst of Example 1-1 before and after the endurance treatment, and Comparative Examples 1-1, 1-2 and 1-3 was added at 0.15% by mass NO; 0.7% by mass O 2 ; 0.65% by mass CO; 0.1% by mass C 3 H 6 ; 10% by mass CO 2 ; 3% by mass H 2 O; 50 ppm SO 2 sulfur (S) poisoning model gas atmosphere, heat treatment at 500 ° C for 15 minutes, then nitrogen gas Purge for 15 minutes. The catalyst after the treatment was used as the catalyst after the S poisoning treatment.
［パラジウム担持触媒の触媒活性試験］
パラジウム担持触媒の触媒活性として、NOx浄化活性を試験した。耐久処理前且つS被毒処理後、耐久処理後且つS被毒処理前又は耐久処理後且つS被毒処理後の実施例1-1、並びに比較例1-1、1-2及び1-3のパラジウム担持触媒に、0.51質量％ O2; 14.4質量％ CO2; 0.41質量％ CO; 0.13質量％ H2; 0.30質量％ C3H6; 0.33質量％ NOからなるモデルガスを、550℃の一定温度条件下、10 L/分の流速で流通させた。触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度をHORIBA MEXA9100Dによって測定し、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度から触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度を減じた値を浄化したNOx濃度として算出した。そして、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度に対する浄化したNOx濃度の割合をNOx浄化率（％）とした。結果を図4に示す。
[Catalytic activity test of palladium-supported catalyst]
As the catalytic activity of palladium catalyst was tested the NO x purification activity. Example 1-1 before endurance treatment and after S poisoning treatment, after endurance treatment and before S poisoning treatment or after endurance treatment and after S poisoning treatment, and Comparative Examples 1-1, 1-2 and 1-3 A palladium-supported catalyst of 0.51 wt% O 2 ; 14.4 wt% CO 2 ; 0.41 wt% CO; 0.13 wt% H 2 ; 0.30 wt% C 3 H 6 ; 0.33 wt% NO model gas at 550 ° C. The mixture was circulated at a flow rate of 10 L / min under a constant temperature condition. The concentration of the NO x contained in the downstream side of the gas of the catalyst was measured by HORIBA MEXA9100D, of the NO x from the concentration of NO x contained in the model gas before flowing to the catalyst contained in the downstream side of the gas of the catalyst The value obtained by subtracting the concentration was calculated as the purified NO x concentration. Then, the ratio of the NO x concentrations purification for concentration of NO x contained in the front of the model gas flowing into the catalyst the NO x purification rate (%). The results are shown in FIG.
図4に示すように、実施例1-1の触媒は、耐久処理前且つS被毒処理後の試料で72％、耐久処理後且つS被毒処理後の試料で49％のNOx浄化率を示し、S被毒処理後であっても高いNOx浄化活性を有することが明らかとなった。これに対し、蒸発乾固法を用いて調製されたZC系担体を有する比較例1-2の触媒、及び硝酸塩共沈法を用いて調製されたZC系担体を有する比較例1-3の触媒は、耐久処理後且つS被毒処理前の試料では高いNOx浄化活性を有するが、S被毒処理によって顕著にNOx浄化活性が低下した。 As shown in FIG. 4, the catalyst of Example 1-1 has a NO x purification rate of 72% in the sample before the endurance treatment and after the S poisoning treatment, and 49% in the sample after the endurance treatment and after the S poisoning treatment. It was revealed that even after S poisoning treatment, it has high NO x purification activity. In contrast, the catalyst of Comparative Example 1-2 having a ZC-based carrier prepared using the evaporation to dry method, and the catalyst of Comparative Example 1-3 having a ZC-based carrier prepared using the nitrate coprecipitation method The sample after the endurance treatment and before the S poisoning treatment has a high NO x purification activity, but the NO x purification activity was significantly reduced by the S poisoning treatment.
［パラジウム担持触媒の形態］
耐久処理後の実施例1-1、並びに比較例1-1及び1-4の触媒の形態を、走査型電子顕微鏡（倍率：100,000倍；加速電圧：2.0 kV）を用いて観察した。なお、耐久処理前の実施例1-1の触媒におけるPd粒子の粒子径は約3 nmであり、耐久処理前の比較例1-4の触媒におけるPd粒子の粒子径は約1 nm以下であった。結果を図5に示す。
[Palladium supported catalyst form]
The form of the catalyst of Example 1-1 after the endurance treatment and Comparative Examples 1-1 and 1-4 was observed using a scanning electron microscope (magnification: 100,000 times; acceleration voltage: 2.0 kV). The particle size of Pd particles in the catalyst of Example 1-1 before the durability treatment was about 3 nm, and the particle size of Pd particles in the catalyst of Comparative Example 1-4 before the durability treatment was about 1 nm or less. It was. The results are shown in FIG.
図5Aに示すように、実施例1-1の触媒では、大部分のPd粒子が耐久処理後も酸化アルミニウムを含有する粒子（一次粒子）に形成された気孔内に担持されていた。これにより、Pd粒子のシンタリングが抑制されたと考えられる。これに対し、蒸発乾固法を用いて調製されたAl2O3系担体を有する比較例1-1（図5B）、及び硝酸塩共沈法を用いて調製されたAl2O3系担体を有する比較例1-4（図5C）の触媒では、耐久処理によってPd粒子が析出し、シンタリングが進行した。 As shown in FIG. 5A, in the catalyst of Example 1-1, most of the Pd particles were supported in the pores formed in the particles containing aluminum oxide (primary particles) even after the durability treatment. Thereby, it is considered that sintering of Pd particles was suppressed. In contrast, Comparative Examples having Al 2 O 3 based carrier prepared using evaporation to dryness 1-1 (FIG. 5B), and the Al 2 O 3 based carrier prepared by using a nitrate co-precipitation method In the catalyst of Comparative Example 1-4 (FIG. 5C), Pd particles were precipitated by the durability treatment, and sintering proceeded.
［パラジウム担持触媒の気孔分布］
実施例1-1並びに比較例1-1及び比較例1-4の触媒の気孔分布を、ガス吸着法によって測定した。対照区として、比較例1-1の調製手順において、Pd(NO3)2水溶液をPdコロイドに変更した他は比較例1-1と同様の手順で調製した触媒を比較例1-5（Pdコロイド使用、Pd外部表面担持品）とした。0.2 gの実施例1-1及び比較例1-4の触媒をそれぞれ秤量し、ガラスセルに入れた。350℃で加熱しながらガラスセル内部を脱気して、触媒に吸着したガスを除去した。その後、この触媒の気孔分布を、アサップ2010（島津製作所）を用いて測定した（測定条件：N2で計測）。結果を図6に示す。
[Pore distribution of palladium-supported catalyst]
The pore distributions of the catalysts of Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-4 were measured by a gas adsorption method. As a control, a catalyst prepared in the same procedure as in Comparative Example 1-1 except that the Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution was changed to Pd colloid in the preparation procedure of Comparative Example 1-1 was compared with Comparative Example 1-5 (Pd Colloid use, Pd external surface support product). 0.2 g of the catalyst of Example 1-1 and Comparative Example 1-4 was weighed and placed in a glass cell. While heating at 350 ° C., the inside of the glass cell was deaerated to remove the gas adsorbed on the catalyst. Thereafter, the pore distribution of the catalyst was measured using Asap 2010 (Shimadzu Corporation) (measurement condition: measured under N 2 ). The results are shown in FIG.
図6に示すように、実施例1-1の触媒のうち、Pdが担体内部に形成された気孔に担持されているものは、Pdが担体外部の表面に担持されている触媒の気孔分布と比較して、9 nm付近の開気孔直径におけるピークが消失していた。この結果は、Pdが担体内部に形成された開気孔に担持され、開気孔が閉鎖されたことによると示唆された。 As shown in FIG. 6, among the catalysts of Example 1-1, those in which Pd is supported in the pores formed inside the support are the pore distribution of the catalyst in which Pd is supported on the surface outside the support. In comparison, the peak in the open pore diameter near 9 nm disappeared. This result suggests that Pd was supported by the open pores formed inside the carrier, and the open pores were closed.
＜2. 排気ガス浄化用触媒の調製＞
［合成例2-1：Pd-Al2O3触媒（コロイド共沈法）］
183.8 gのAl(NO3)3・9H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、0.25 gのPdコロイド（Pd粒子径：3 nm；キャタラー社）を含有する12.5 mlのPdコロイド水溶液を加えた（工程S1）。その後、この水溶液に、150 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩及びPdコロイドを共沈させた（工程S2）。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た（工程S3）。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して0.5質量％であった。
<2. Preparation of exhaust gas purification catalyst>
[Synthesis Example 2-1: Pd—Al 2 O 3 catalyst (colloidal coprecipitation method)]
183.8 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution was added 12.5 ml of an aqueous Pd colloid solution containing 0.25 g of Pd colloid (Pd particle size: 3 nm; Cataler) (Step S1). Thereafter, 150 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or higher, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate an aluminum salt and Pd colloid (step S2). The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst (step S3). The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was Al 2 O 3 = 1, and the amount of Pd supported was 0.5% by mass with respect to the total mass of the catalyst.
［合成例2-2：Al2O3担体（沈殿法）］
183.8 gのAl(NO3)3・9H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、150 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩を沈殿させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、酸化アルミニウムを含有する担体を得た。得られた担体に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であった。
[Synthesis Example 2-2: Al 2 O 3 carrier (precipitation method)]
183.8 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution, 150 ml of concentrated aqueous ammonia was added to adjust to pH 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to precipitate an aluminum salt. The reaction solution was centrifuged to separate the precipitate formed from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and then dried at 120 ° C. overnight. The obtained precipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a carrier containing aluminum oxide. The mass ratio of the carrier metal contained in the obtained carrier was Al 2 O 3 = 1.
［合成例2-3：Pd-Al2O3触媒（蒸発乾固法）］
183.8 gのAl(NO3)3・9H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた。この水溶液に、150 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、アルミニウム塩を沈殿させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成した後、2.5 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を含浸させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、Al2O3 =1であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して0.5質量％であった。
[Synthesis Example 2-3: Pd-Al 2 O 3 catalyst (evaporation to dryness)]
183.8 g of Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water. To this aqueous solution, 150 ml of concentrated aqueous ammonia was added to adjust to pH 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to precipitate an aluminum salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained precipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then impregnated with 2.5 g of a 10% by mass Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution. Thereafter, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was Al 2 O 3 = 1, and the amount of Pd supported was 0.5% by mass with respect to the total mass of the catalyst.
［合成例2-4：ZC担体（蒸発乾固法）］
73.6 gのZrO(NO3)2・2H2O及び47.8 gのCe(NO3)2・6H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた後、11.3 gのH2O2を加えた。この水溶液に、3.5 gのY(NO3)3・6H2Oを溶解させた。その後、この水溶液に、400 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、金属塩を共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成し、さらに空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、Zr及びCeを含有する担体（ZC担体）を得た。得られたZC担体に含有される担体金属の質量比は、CeO2:ZrO2:Y2O3=68:30:2であった。
[Synthesis Example 2-4: ZC carrier (evaporation to dryness)]
After dissolving 73.6 g of ZrO (NO 3 ) 2 · 2H 2 O and 47.8 g of Ce (NO 3 ) 2 · 6H 2 O in 100 ml of ion-exchanged water, 11.3 g of H 2 O 2 was added. . In this aqueous solution, 3.5 g of Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O was dissolved. Thereafter, 400 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate the metal salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere and further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a carrier containing Zr and Ce (ZC carrier). The mass ratio of the support metal contained in the obtained ZC support was CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 = 68: 30: 2.
［合成例2-5：Pd-ZC触媒（蒸発乾固法）］
73.6 gのZrO(NO3)2・2H2O及び47.8 gのCe(NO3)2・6H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた後、11.3 gのH2O2を加えた。この水溶液に、3.5 gのY(NO3)3・6H2Oを溶解させた。その後、この水溶液に、400 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、金属塩を共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成した後、2.5 gの10質量％のPd(NO3)2水溶液を含浸させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、パラジウム担持触媒を得た。得られたパラジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、CeO2:ZrO2:Y2O3=68:30:2であり、Pd担持量は、触媒の総質量に対して0.5質量％であった。
[Synthesis Example 2-5: Pd-ZC catalyst (evaporation to dryness)]
After dissolving 73.6 g of ZrO (NO 3 ) 2 · 2H 2 O and 47.8 g of Ce (NO 3 ) 2 · 6H 2 O in 100 ml of ion-exchanged water, 11.3 g of H 2 O 2 was added. . In this aqueous solution, 3.5 g of Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O was dissolved. Thereafter, 400 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate the metal salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then impregnated with 2.5 g of a 10% by mass Pd (NO 3 ) 2 aqueous solution. Thereafter, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a palladium-supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained palladium-supported catalyst was CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 = 68: 30: 2, and the amount of Pd supported was 0.5 mass relative to the total mass of the catalyst. %Met.
［合成例2-6：Rh-ZC触媒（蒸発乾固法）］
73.6 gのZrO(NO3)2・2H2O及び47.8 gのCe(NO3)2・6H2Oを100 mlのイオン交換水に溶解させた後、11.3 gのH2O2を加えた。この水溶液に、3.5 gのY(NO3)3・6H2Oを溶解させた。その後、この水溶液に、400 mlの濃アンモニア水を加えてpH 12.0以上に調整し、25℃で10時間静置して、金属塩を共沈させた。反応液を遠心分離して、アンモニアを含有する上清から生成した共沈殿物を分離し、水洗した後、120℃で一昼夜乾燥させた。得られた共沈殿物を空気雰囲気下、700℃で5時間焼成した後、1 gの10質量％のRh(NO3)2水溶液を含浸させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間焼成して、ロジウム担持触媒を得た。得られたロジウム担持触媒に含有される担体金属の質量比は、CeO2:ZrO2:Y2O3=68:30:2であり、Rh担持量は、触媒の総質量に対して0.2質量％であった。
[Synthesis Example 2-6: Rh-ZC catalyst (evaporation to dryness)]
After dissolving 73.6 g of ZrO (NO 3 ) 2 · 2H 2 O and 47.8 g of Ce (NO 3 ) 2 · 6H 2 O in 100 ml of ion-exchanged water, 11.3 g of H 2 O 2 was added. . In this aqueous solution, 3.5 g of Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O was dissolved. Thereafter, 400 ml of concentrated aqueous ammonia was added to this aqueous solution to adjust the pH to 12.0 or more, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 10 hours to coprecipitate the metal salt. The reaction solution was centrifuged to separate the coprecipitate produced from the ammonia-containing supernatant, washed with water, and dried at 120 ° C. overnight. The obtained coprecipitate was calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then impregnated with 1 g of a 10% by mass Rh (NO 3 ) 2 aqueous solution. Thereafter, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a rhodium supported catalyst. The mass ratio of the support metal contained in the obtained rhodium supported catalyst was CeO 2 : ZrO 2 : Y 2 O 3 = 68: 30: 2, and the Rh supported amount was 0.2 mass relative to the total mass of the catalyst. %Met.
［実施例2-1：本発明の排気ガス浄化用触媒］
（1）金属酸化物コート層の調製
50 gの合成例2-2のAl2O3担体、50 gの合成例2-5のPd-ZC触媒及び120 gの精製水を、500 mlポリビーカー中でミキサーを用いて30分間撹拌した。その後、得られた混合物を、ボールミル（MN-11、伊藤製作所）を用いて3時間さらに混合し、スラリーを調製した。その後、前記スラリーを、35 mlセラミックハニカム（直径30 mm×長さ50 mm、400セル／4ミル、NGK製）に均一に流し込んだ。余分なスラリーを拭き取った後、120℃で一晩乾燥させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間さらに焼成した。得られた金属酸化物コート層の触媒量は、4 g／個となった。
[Example 2-1: Exhaust gas purification catalyst of the present invention]
(1) Preparation of metal oxide coating layer
50 g of the Al 2 O 3 carrier of Synthesis Example 2-2, 50 g of the Pd-ZC catalyst of Synthesis Example 2-5 and 120 g of purified water were stirred for 30 minutes using a mixer in a 500 ml poly beaker. . Thereafter, the obtained mixture was further mixed for 3 hours using a ball mill (MN-11, Ito Seisakusho) to prepare a slurry. Thereafter, the slurry was uniformly poured into a 35 ml ceramic honeycomb (diameter 30 mm × length 50 mm, 400 cells / 4 mil, manufactured by NGK). After excess slurry was wiped off, the slurry was dried at 120 ° C. overnight. Thereafter, it was further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The catalyst amount of the obtained metal oxide coating layer was 4 g / piece.
（2）触媒コート層の調製
50 gの合成例2-1のPd-Al2O3触媒、50 gの合成例2-6のRh-ZC触媒及び120 gの精製水を、500 mlポリビーカー中でミキサーを用いて30分間撹拌した。その後、得られた混合物を、ボールミル（MN-11、伊藤製作所）を用いて3時間さらに混合し、スラリーを調製した。その後、前記スラリーを、（1）で調製した金属酸化物コート層作成済みの35 mlセラミックハニカム（直径30 mm×長さ50 mm、400セル／4ミル、NGK製）に均一に流し込んだ。余分なスラリーを拭き取った後、120℃で一晩乾燥させた。その後、空気雰囲気下、500℃で2時間さらに焼成した。得られた触媒コート層及び金属酸化物コート層の総触媒量は、8 g／個となった。
(2) Preparation of catalyst coat layer
50 g of the Pd-Al 2 O 3 catalyst of Synthesis Example 2-1, 50 g of the Rh-ZC catalyst of Synthesis Example 2-6 and 120 g of purified water were mixed in a 500 ml poly beaker using a mixer for 30 minutes. Stir. Thereafter, the obtained mixture was further mixed for 3 hours using a ball mill (MN-11, Ito Seisakusho) to prepare a slurry. Thereafter, the slurry was uniformly poured into the 35 ml ceramic honeycomb (diameter 30 mm × length 50 mm, 400 cells / 4 mil, made by NGK) prepared in (1) and having a metal oxide coating layer formed thereon. After excess slurry was wiped off, the slurry was dried at 120 ° C. overnight. Thereafter, it was further calcined at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The total catalyst amount of the obtained catalyst coat layer and metal oxide coat layer was 8 g / piece.
［比較例2-1：従来技術の2層コートを有する排気ガス浄化用触媒］
実施例2-1において、（1）金属酸化物コート層の調製で使用される合成例2-2のAl2O3担体を合成例2-3のPd-Al2O3触媒に、（2）触媒コート層の調製で使用される合成例2-1のPd-Al2O3触媒を合成例2-2のAl2O3担体に、それぞれ変更した他は、実施例2-1と同様の方法で排気ガス浄化用触媒を調製した。すなわち、比較例2-1においては、下層コート層が触媒コート層に、上層コート層が金属酸化物コート層となる。
[Comparative Example 2-1: Exhaust gas purification catalyst having conventional two-layer coating]
In Example 2-1, (1) the Al 2 O 3 support of Synthesis Example 2-2 used in the preparation of the metal oxide coating layer was used as the Pd—Al 2 O 3 catalyst of Synthesis Example 2-3 (2 ) Same as Example 2-1 except that the Pd-Al 2 O 3 catalyst of Synthesis Example 2-1 used in the preparation of the catalyst coating layer was changed to the Al 2 O 3 support of Synthesis Example 2-2. An exhaust gas purification catalyst was prepared by the method described above. That is, in Comparative Example 2-1, the lower coat layer is the catalyst coat layer and the upper coat layer is the metal oxide coat layer.
［比較例2-2：従来技術の単層コートを有する排気ガス浄化用触媒］
実施例2-1において、（1）金属酸化物コート層の調製で使用される合成例2-2のAl2O3担体及び（2）触媒コート層の調製で使用される合成例2-1のPd-Al2O3触媒をいずれも合成例2-3のPd-Al2O3触媒に変更した他は、実施例2-1と同様の方法で排気ガス浄化用触媒を調製した。すなわち、本比較例の触媒は、Pd-Al 2 O 3 触媒に関して上層及び下層コートが同一の触媒層（単層）である。
[Comparative Example 2-2: Exhaust gas purification catalyst having a single-layer coat of the prior art]
In Example 2-1, (1) Al 2 O 3 carrier of Synthesis Example 2-2 used in preparation of metal oxide coating layer and (2) Synthesis Example 2-1 used in preparation of catalyst coating layer other none of Pd-Al 2 O 3 catalyst was changed to Pd-Al 2 O 3 catalyst in synthesis example 2-3 were prepared exhaust gas purifying catalyst in the same manner as in example 2-1. That is, the catalyst of this comparative example is a catalyst layer (single layer) having the same upper layer and lower layer coat with respect to the Pd—Al 2 O 3 catalyst .
［排気ガス浄化用触媒の触媒活性試験］
排気ガス浄化用触媒の触媒活性として、NOx浄化活性を試験した。実施例2-1、並びに比較例2-1及び2-2の排気ガス浄化用触媒に、0.51質量％ O2; 14.4質量％ CO2; 0.41質量％ CO; 0.13質量％ H2; 0.30質量％ C3H6; 0.33質量％ NOからなるモデルガスを、400℃の一定温度条件下、30 L/分の流速で流通させた。触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度をHORIBA MEXA9100Dによって測定し、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度から触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度を減じた値を浄化したNOx濃度として算出した。そして、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度に対する浄化したNOx濃度の割合をNOx浄化率（％）とした。
[Catalyst activity test of exhaust gas purification catalyst]
As the catalytic activity of the exhaust gas purifying catalyst was tested the NO x purification activity. In the exhaust gas purification catalyst of Example 2-1, and Comparative Examples 2-1 and 2-2, 0.51% by mass O 2 ; 14.4% by mass CO 2 ; 0.41% by mass CO; 0.13% by mass H 2 ; 0.30% by mass A model gas composed of C 3 H 6 ; 0.33 mass% NO was circulated at a flow rate of 30 L / min under a constant temperature condition of 400 ° C. The concentration of the NO x contained in the downstream side of the gas of the catalyst was measured by HORIBA MEXA9100D, of the NO x from the concentration of NO x contained in the model gas before flowing to the catalyst contained in the downstream side of the gas of the catalyst The value obtained by subtracting the concentration was calculated as the purified NO x concentration. Then, the ratio of the NO x concentrations purification for concentration of NO x contained in the front of the model gas flowing into the catalyst the NO x purification rate (%).
［硫黄被毒処理された排気ガス浄化用触媒の触媒活性試験］
実施例2-1、並びに比較例2-1及び2-2の排気ガス浄化用触媒に、前記モデルガスに50 ppmのSO2をさらに添加したS被毒モデルガスを、400℃の一定温度条件下、30 L/分の流速で1時間流通させた。触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度をHORIBA MEXA9100Dによって測定し、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度から触媒の下流側のガスに含有されるNOxの濃度を減じた値を浄化したNOx濃度として算出した。そして、触媒に流通する前のモデルガスに含有されるNOx濃度に対する浄化したNOx濃度の割合をNOx浄化率（％）とした。
[Catalytic activity test of exhaust gas purification catalyst treated with sulfur poisoning]
In the exhaust gas purification catalyst of Example 2-1, and Comparative Examples 2-1 and 2-2, the S poison model gas obtained by further adding 50 ppm of SO 2 to the model gas, a constant temperature condition of 400 ° C. The mixture was allowed to flow for 1 hour at a flow rate of 30 L / min. The concentration of the NO x contained in the downstream side of the gas of the catalyst was measured by HORIBA MEXA9100D, of the NO x from the concentration of NO x contained in the model gas before flowing to the catalyst contained in the downstream side of the gas of the catalyst The value obtained by subtracting the concentration was calculated as the purified NO x concentration. Then, the ratio of the NO x concentrations purification for concentration of NO x contained in the front of the model gas flowing into the catalyst the NO x purification rate (%).
S被毒処理前又は後の実施例2-1、並びに比較例2-1及び2-2の排気ガス浄化用触媒のNOx浄化率（％）を図7に示す。
FIG. 7 shows the NO x purification rate (%) of the exhaust gas purification catalyst of Example 2-1 before and after S poisoning treatment and Comparative Examples 2-1 and 2-2.
図7に示すように、Pdが上層コート（触媒コート層）に含有される実施例2-1の排気ガス浄化用触媒は、Pdが下層コート（触媒コート層）に含有される比較例2-1の排気ガス浄化用触媒と比較して高いNOx浄化活性を有することが明らかとなった。また、従来技術の蒸発乾固法で調製された合成例2-3のPd-Al2O3触媒を単層コートの形態で含有する比較例2-2の排気ガス浄化用触媒は、S被毒処理によりNOx浄化活性が大幅に低下したが、本発明のコロイド共沈法で調製された合成例2-1のPd-Al2O3触媒を上層コート（触媒コート層）に含有する実施例2-1の排気ガス浄化用触媒は、S被毒処理後であっても高いNOx浄化活性を有することが明らかとなった。 As shown in FIG. 7 , the exhaust gas purifying catalyst of Example 2-1 in which Pd is contained in the upper layer coat (catalyst coat layer) is a comparative example 2 in which Pd is contained in the lower layer coat (catalyst coat layer). to have compared to higher the NO x purification activity as 1 of the exhaust gas purifying catalyst was revealed. In addition, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2-2 containing the Pd—Al 2 O 3 catalyst of Synthesis Example 2-3 prepared by the conventional evaporation-drying method in the form of a single layer coat is S coated. While the NO x purification activity was significantly reduced by poisoning treatment, carried containing Pd-Al 2 O 3 catalyst of synthesis example 2-1 was prepared in a colloidal co-precipitation of the present invention the upper layer coating (catalyst coating layer) It was revealed that the exhaust gas purification catalyst of Example 2-1 has high NO x purification activity even after the S poisoning treatment.
本発明により、製造直後の時点から高い触媒活性を発揮でき、且つ長期に亘る運転の後でも硫黄被毒による触媒活性の低下を実質的に抑制しつつ高い触媒活性を維持できるパラジウム担持触媒を得ることが可能となる。本発明のパラジウム担持触媒を用いることにより、自動車触媒用途のような高温の還元条件下であってもパラジウムの粒子がシンタリングすることなく、長期に亘って高い触媒活性を発揮することが可能となる。 According to the present invention, a palladium-supported catalyst capable of exhibiting high catalytic activity immediately after production and capable of maintaining high catalytic activity while substantially suppressing a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning even after long-term operation is obtained. It becomes possible. By using the palladium-supported catalyst of the present invention, it is possible to exhibit high catalytic activity over a long period of time without sintering palladium particles even under high-temperature reducing conditions such as automotive catalyst applications. Become.
10…パラジウム担持触媒
11…酸化アルミニウムを含有する粒子（一次粒子）
12…担体（二次粒子）
13…パラジウムの粒子
14…気孔（開気孔）
15…開放口
16…気孔（閉気孔）
20…排気ガス浄化用触媒
21…基材
22…金属酸化物コート層
23…触媒コート層
24…パラジウム担持触媒
10 ... Palladium supported catalyst
11 ... Particles containing aluminum oxide (primary particles)
12 ... Carrier (secondary particles)
13 ... Palladium particles
14 ... Porosity (open pores)
15 ... Open mouth
16 ... Porosity (closed pore)
20 ... Exhaust gas purification catalyst
21… Base material
22… Metal oxide coating layer
23 ... Catalyst coat layer
24 ... Palladium supported catalyst
Claims (1)
アルミニウム塩及びパラジウムのコロイドの混合物にアルカリを加えてアルミニウム塩及びパラジウムのコロイドを共沈させる共沈工程；
前記共沈工程で共沈させたアルミニウムの塩及びパラジウムのコロイドを焼成して上記触媒を得る焼成工程；
を含む、上記方法。 A palladium-supported catalyst for purifying exhaust gas , comprising: a support formed by agglomerating aluminum oxide particles; and palladium particles supported on the surfaces of the particles located in pores formed inside the support. A manufacturing method comprising:
A coprecipitation step of coprecipitation of an aluminum salt and a colloid of palladium by adding alkali to a mixture of the colloid of aluminum and palladium;
A calcination step of calcining the aluminum salt and palladium colloid coprecipitated in the coprecipitation step to obtain the catalyst;
Including the above method.
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