JP6339918B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは、内燃機関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に関する。
排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に浄化できる三元触媒からなる排ガス浄化用触媒は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの貴金属を活性物質としている。
このような貴金属、とりわけ、ＰｔやＲｈは高価であり、また、価格変動が激しいため、貴金属を用いることなく、低コストで製造することができる触媒が、種々検討されている。
そこで、貴金属元素に代えて、例えば、遷移金属であるＣｕが活性成分として、触媒担体（アルミナ）に担持された触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、近年の環境負荷低減の観点から、排ガス浄化用触媒の浄化性能の向上がますます望まれている。
そこで、本発明は、白金の使用を低減することができながら、排ガス浄化性能の向上を図ることができる排ガス浄化用触媒を提供することにある。
本発明の排ガス浄化用触媒は、セリウム含有酸化物に銅が担持される第１触媒と、アルミナに白金が担持される第２触媒とを備え、前記白金の担持割合が、前記第１触媒と前記第２触媒との総和に対して、１質量％未満であり、前記第１触媒の配合割合が、前記第１触媒と前記第２触媒との総和に対して、１０質量％以上９０質量％以下であることを特徴としている。
本発明の排ガス浄化用触媒によれば、第１触媒の配合割合が、第１触媒と第２触媒との総和に対して、１０質量％以上９０質量％以下であるので、白金の担持割合を第１触媒と第２触媒との総和に対して１質量％未満となるように低減しても、排ガス浄化性能の向上を図ることができる。従って、白金の使用を低減することができながら、排ガス浄化性能の向上を図ることができる。
本発明の排ガス浄化用触媒は、セリウム含有酸化物に銅が担持される第１触媒と、アルミナに白金が担持される第２触媒とを備えている。
１．第１触媒について
セリウム含有酸化物としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、下記一般式（１）で示されるセリア系複合酸化物などが挙げられる。
一般式（１）
Ｃｅ１−（ａ＋ｂ）ＺｒａＬｂＯ２−ｃ （１）
（式中、Ｌは、希土類元素（ただし、Ｃｅを除く。）および／またはアルカリ土類金属を示し、ａは、Ｚｒの原子割合を示し、ｂは、Ｌの原子割合を示し、１−（ａ＋ｂ）は、Ｃｅの原子割合を示し、ｃは、酸素欠陥量を示す。）
一般式（１）において、Ｌで示される希土類元素としては、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）などが挙げられる。
セリウム含有酸化物としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、下記一般式（１）で示されるセリア系複合酸化物などが挙げられる。
一般式（１）
Ｃｅ１−（ａ＋ｂ）ＺｒａＬｂＯ２−ｃ （１）
（式中、Ｌは、希土類元素（ただし、Ｃｅを除く。）および／またはアルカリ土類金属を示し、ａは、Ｚｒの原子割合を示し、ｂは、Ｌの原子割合を示し、１−（ａ＋ｂ）は、Ｃｅの原子割合を示し、ｃは、酸素欠陥量を示す。）
一般式（１）において、Ｌで示される希土類元素としては、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）などが挙げられる。
一般式（１）において、Ｌで示されるアルカリ土類金属としては、例えば、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）などが挙げられる。
このようなＬで示される希土類元素およびアルカリ土類金属のなかでは、好ましくは、希土類元素、さらに好ましくは、Ｙ（イットリウム）が挙げられる。これら希土類元素およびアルカリ土類金属は、単独使用または２種以上併用することができる。
また、一般式（１）において、ａで示されるＺｒの原子割合は、０．２〜０．７の範囲であり、好ましくは、０．２〜０．５（好ましくは、０．５未満）の範囲である。
また、一般式（１）において、ｂで示されるＬの原子割合は、０〜０．２の範囲であり、好ましくは、０．０１〜０．１の範囲である。すなわち、Ｌは、必須成分ではなく任意成分であり、含まれる場合には、０．２以下の原子割合である。ｂで示されるＬの原子割合が０．２を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
また、一般式（１）において、１−（ａ＋ｂ）で示されるＣｅの原子割合は、好ましくは、ａより多く、具体的には、０．３〜０．８の範囲であり、好ましくは、０．５〜０．６の範囲である。
さらに、一般式（１）において、ｃは酸素欠陥量を示し、これは、Ｃｅ、ＺｒおよびＬの酸化物が通常形成するホタル石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
セリア系複合酸化物は、特に制限されることなく、例えば、特開２００４−２４３３０５号公報の段落番号［００９０］〜［０１０２］の記載に準拠して、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の製造方法によって、製造することができる。
このようなセリウム含有酸化物のなかでは、好ましくは、上記一般式（１）で示されるセリア系複合酸化物が挙げられ、さらに好ましくは、Ｃｅ１−（ａ＋ｂ）ＺｒａＹｂＯ２−ｃで示されるセリア−ジルコニア系複合酸化物が挙げられる。
セリウム含有酸化物に銅を担持させる方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
より具体的には、例えば、まず、銅を含む塩の溶液を調製し、この銅を含む塩の溶液をセリウム含有酸化物に含浸させた後、必要により乾燥させ、焼成する。
銅を含む塩としては、例えば、銅の無機酸塩（例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩など）、銅の有機酸塩（例えば、酢酸塩、しゅう酸塩など）などが挙げられる。
また、銅を含む塩の溶液は、例えば、上記の塩を、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。
また、銅を含む塩の溶液として、実用的には、例えば、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩の水溶液など）などが挙げられる。
そして、このような銅を含む塩の溶液の、銅濃度（銅含有量）を調整することにより、排ガス浄化用触媒における銅の担持割合を、調整することができる。
また、セリウム含有酸化物に、銅を含む塩の溶液を含浸させた後の焼成温度は、例えば、３５０〜１０００℃、好ましくは、４００〜８００℃であり、焼成時間が、例えば、０．５〜５時間、好ましくは、０．５〜３時間である。
これによって、セリウム含有酸化物に銅（より具体的には銅酸化物）が担持され、第１触媒が調製される。
第１触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、例えば、０．３３質量％以上、好ましくは、０．８３質量％以上、さらに好ましくは、１．５質量％以上、とりわけ好ましくは、２．０質量％以上、例えば、２７．０質量％以下、好ましくは、２１．０質量％以下、さらに好ましくは、１０質量％以下、とりわけ好ましくは、４．０質量％以下である。
２．第２触媒について
アルミナとしては、例えば、αアルミナ、θアルミナ、γアルミナなどが挙げられ、好ましくは、θアルミナが挙げられる。
アルミナとしては、例えば、αアルミナ、θアルミナ、γアルミナなどが挙げられ、好ましくは、θアルミナが挙げられる。
αアルミナは、結晶相としてα相を有し、例えば、ＡＫＰ−５３（商品名、高純度アルミナ、住友化学社製）などが挙げられる。このようなαアルミナは、例えば、アルコキシド法、ゾルゲル法、共沈法などの方法によって得ることができる。
θアルミナは、結晶相としてθ相を有し、αアルミナに遷移するまでの中間（遷移）アルミナの一種であって、例えば、ＳＰＨＥＲＡＬＩＴＥ ５３１Ｐ（商品名、γアルミナ、プロキャタリゼ社製）などの活性アルミナ（γアルミナ）を、大気中にて、９００〜１１００℃で、１〜１０時間熱処理することによって得ることができる。
γアルミナは、結晶相としてγ相を有し、特に限定されず、例えば、排ガス浄化用触媒などに用いられている公知のものが挙げられる。
また、これらのアルミナにＬａおよび／またはＢａが含まれるアルミナを用いることもできる。Ｌａおよび／またはＢａを含むアルミナは、特開２００４−２４３３０５号の段落番号［００７３］の記載に準拠して、製造することができる。
アルミナに白金を担持させる方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
より具体的には、例えば、まず、白金を含む塩の溶液を調製し、この白金を含む塩の溶液をアルミナに含浸させた後、必要により乾燥させ、焼成する。
白金を含む塩としては、例えば、ジニトロジアンミン白金、塩化白金などが挙げられる。
また、白金を含む塩の溶液は、例えば、上記の塩を、所定の化学量論比となるような割合で無機酸に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などが挙げられる。
白金を含む塩の溶液として、実用的には、例えば、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（いわゆるＰｔ−Ｐソルト硝酸溶液）などが挙げられる。
そして、このような白金を含む塩の溶液の、白金濃度（白金含有量）を調整することにより、排ガス浄化用触媒における白金の担持割合を、調整することができる。
また、アルミナに白金を含む塩の溶液を含浸させた後の焼成温度は、例えば、３５０〜１０００℃、好ましくは、４００〜８００℃であり、焼成時間が、例えば、０．５〜５時間、好ましくは、０．５〜３時間である。
これによって、アルミナに白金が担持され、第２触媒が調製される。
第２触媒において、白金（金属換算）の担持割合は、例えば、０．０１１質量％以上、好ましくは、０．０１６質量％以上、さらに好ましくは、０．０３質量％以上、とりわけ好ましくは、０．０４質量％以上、例えば、１０質量％未満、好ましくは、０．５０質量％以下、さらに好ましくは、０．２０質量％以下、とりわけ好ましくは、０．１５質量％以下である。
３．排ガス浄化触媒
そして、排ガス浄化用触媒は、第１触媒と第２触媒とを粉砕混合することにより調製される。
３．排ガス浄化触媒
そして、排ガス浄化用触媒は、第１触媒と第２触媒とを粉砕混合することにより調製される。
第１触媒の配合割合は、第１触媒および第２触媒の総和に対して、１０質量％以上、好ましくは、４０質量％以上、さらに好ましくは、５０質量％以上、９０質量％以下、好ましくは、８０質量％以下、さらに好ましくは、７５質量％以下である。
第２触媒の配合割合は、第１触媒および第２触媒の総和に対して、例えば、１０質量％以上、好ましくは、２０質量％以上、例えば、９０質量％以下、好ましくは、６０質量％以下、さらに好ましくは、５０質量％以下である。
第１触媒および第２触媒のそれぞれの配合割合が上記の範囲であれば、排ガス浄化性能の向上を確実に図ることができる。
また、銅（金属換算）の担持割合は、第１触媒および第２触媒の総和に対して、例えば、０．３質量％以上、好ましくは、０．７５質量％以上、さらに好ましくは、１．０質量％以上、例えば、１２質量％以下、好ましくは、１０質量％以下、さらに好ましくは、４質量％以下、とりわけ好ましくは、２．５質量％以下である。
銅の担持割合が上記の範囲であれば、排ガス浄化性能の向上を確実に図ることができる。
また、白金（金属換算）の担持割合は、第１触媒および第２触媒の総和に対して、例えば、０．０１質量％以上、好ましくは、０．０１５質量％以上、さらに好ましくは、０．０２質量％以上、１質量％未満、好ましくは、０．０５質量％以下、さらに好ましくは、０．０３質量％以下である。
白金の担持割合が上記下限値以上であれば、排ガス浄化性能の向上を確実に図ることができ、白金の担持割合が上記上限値未満であれば、白金の使用量の低減を図ることができる。
また、排ガス浄化用触媒における、白金と銅との質量比率（白金：銅）は、例えば、１：３〜１：７００、好ましくは、１：５〜１：６００、さらに好ましくは、１：５０〜１：２００、とりわけ好ましくは、１：５０〜１：７０である。
また、排ガス浄化用触媒の比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、例えば、６５ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上、さらに好ましくは、７１ｍ２／ｇ以上、例えば、８０ｍ２／ｇ以下、好ましくは、７５ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは、７３ｍ２／ｇ以下である。
排ガス浄化用触媒の比表面積が上記の範囲であれば、排ガス浄化性能の向上を確実に図ることができるとともに、優れた加工性を得ることができる。また、排ガス浄化用触媒を後述するようにコート層として形成した場合の剥離を抑制することができる。
そして、このようにして得られる排ガス浄化用触媒は、そのまま用いることもできるが、例えば、触媒担体上に担持（コート）させることもできる。
触媒担体としては、特に限定されず、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（コート）させるには、例えば、まず、得られた排ガス浄化用触媒に、水を加えてスラリーとした後、触媒担体上にコーティングし、乾燥させ、その後、約３００〜８００℃、好ましくは、約３００〜６００℃で熱処理する。
なお、このような場合には、本発明の排ガス浄化用触媒は、必要により、アルミナや複合酸化物（例えば、ペロブスカイト型複合酸化物、蛍石型複合酸化物など）などの公知の耐熱性酸化物と併用することができる。
このような排ガス浄化用触媒は、セリウム含有酸化物に銅が担持される第１触媒、および、アルミナに白金が担持される第２触媒を備えている（のみからなる）。
そして、第１触媒の配合割合が、第１触媒と第２触媒との総和に対して、１０質量％以上９０質量％以下であるので、白金の担持割合を第１触媒と第２触媒との総和に対して１質量％未満となるように低減しても、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど）から排出される排ガス（一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）など、とりわけ、ＣＯ）を良好に浄化することができる。そのため、白金の使用を低減することができながら、排ガス浄化性能の向上を図ることができる。
このような排ガス浄化用触媒は、エンジンから排出される排ガスを浄化するための触媒、とりわけ、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化するための触媒として、好適に用いることができる。
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。また、以下の説明において特に言及がない限り、「部」および「％」は質量基準である。なお、以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される対応する数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。
製造例１
セリウムメトキシプロピレート［Ｃｅ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＣｅ換算で０．１ｍｏｌと、ジルコニウムメトキシプロピレート［Ｚｒ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＺｒ換算で０．０９ｍｏｌと、イットリウムメトキシプロピレート［Ｙ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＹ換算で０．０１ｍｏｌと、トルエン２００ｍＬとを配合して、攪拌して溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
セリウムメトキシプロピレート［Ｃｅ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＣｅ換算で０．１ｍｏｌと、ジルコニウムメトキシプロピレート［Ｚｒ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＺｒ換算で０．０９ｍｏｌと、イットリウムメトキシプロピレート［Ｙ（ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＣＨ３）３］をＹ換算で０．０１ｍｏｌと、トルエン２００ｍＬとを配合して、攪拌して溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
さらに、この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水８０ｍＬを滴下して、加水分解した。加水分解された溶液から、トルエンおよび脱イオン水を留去・蒸発させ、乾固した固体を得た。この得られた固体を、６０℃で２４時間通風乾燥させた後、電気炉にて、４５０℃で３時間熱処理（焼成）することにより、Ｃｅ０．５０Ｚｒ０．４５Ｙ０．０５Ｏ２で示されるセリア−ジルコニア系複合酸化物（以下、ＣＺＹとする。）の粉末を得た。
製造例２
ＣＺＹの粉末２１．２５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１４．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）４４．４質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、銅を担持するＣＺＹ粉末（第１触媒、以下、Ｃｕ担持ＣＺＹと略する。）２５質量部を得た。Ｃｕ担持ＣＺＹにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１５．０質量％であった。
ＣＺＹの粉末２１．２５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１４．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）４４．４質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、銅を担持するＣＺＹ粉末（第１触媒、以下、Ｃｕ担持ＣＺＹと略する。）２５質量部を得た。Ｃｕ担持ＣＺＹにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１５．０質量％であった。
製造例３
ＣＺＹの粉末２３．５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩５．８質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３５．８質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が６．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
ＣＺＹの粉末２３．５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩５．８質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３５．８質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が６．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
製造例４
ＣＺＹの粉末２４．２５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩２．９質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３２．９質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が３．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
ＣＺＹの粉末２４．２５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩２．９質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３２．９質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が３．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
製造例５
ＣＺＹの粉末２４．５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．９質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．９質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が２．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
ＣＺＹの粉末２４．５質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．９質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．９質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が２．０質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
製造例６
ＣＺＹの粉末２４．５８質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．６質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．６質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が１．６７質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
ＣＺＹの粉末２４．５８質量部に、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．６質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．６質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅（金属換算）の担持割合が１．６７質量％であるＣｕ担持ＣＺＹを得た。
製造例７
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１５５質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１５５質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、白金を担持するθアルミナ粉末（第２触媒、以下、Ｐｔ担持アルミナと略する。）２５質量部を得た。Ｐｔ担持アルミナにおいて、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２８質量％であった。
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１５５質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１５５質量部を含浸させ、１１０℃で１昼夜乾燥後、電気炉にて、大気中において６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、白金を担持するθアルミナ粉末（第２触媒、以下、Ｐｔ担持アルミナと略する。）２５質量部を得た。Ｐｔ担持アルミナにおいて、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２８質量％であった。
製造例８
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１８３質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１８３質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．０３３質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１８３質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１８３質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．０３３質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
製造例９
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．２７７質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．２７７質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．０５質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．２７７質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．２７７質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．０５質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
製造例１０
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．５５４質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．５５４質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．１質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
θアルミナ２５．０質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．５５４質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．５５４質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．１質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
製造例１１
θアルミナ２４．９質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液１．３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３１．３９質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．２５質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
θアルミナ２４．９質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液１．３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３１．３９質量部を含浸させた点以外は、製造例７と同様にして、白金（金属換算）の担持割合が０．２５質量％であるＰｔ担持アルミナを得た。
製造例１２
ＣＺＹの粉末２４．６質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１３９質量部、および、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．４質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅および白金を担持するＣＺＹ粉末（以下、Ｃｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹと略する。）を得た。Ｃｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
ＣＺＹの粉末２４．６質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１３９質量部、および、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．４質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅および白金を担持するＣＺＹ粉末（以下、Ｃｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹと略する。）を得た。Ｃｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
製造例１３
θアルミナ２４．６質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１３９質量部、および、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．４質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅および白金を担持するθアルミナ粉末（以下、Ｃｕ・Ｐｔ担持アルミナと略する。）を得た。Ｃｕ・Ｐｔ担持アルミナにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
θアルミナ２４．６質量部に、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（詳しくは、白金含有量４．５１１質量％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液０．１３９質量部を、水３０質量部に溶解して調製した硝酸水溶液）３０．１３９質量部、および、硝酸銅（ＩＩ）水溶液（詳しくは、銅含有量２６．０４質量％の硝酸銅（ＩＩ）・３水和物塩１．４質量部を水３０質量部に溶解して調製した水溶液）３１．４質量部を含浸させた点以外は、製造例２と同様にして、銅および白金を担持するθアルミナ粉末（以下、Ｃｕ・Ｐｔ担持アルミナと略する。）を得た。Ｃｕ・Ｐｔ担持アルミナにおいて、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
実施例１
製造例２のＣｕ担持ＣＺＹ１．００質量部と、製造例７のＰｔ担持アルミナ９．００質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、１０質量％であった。
製造例２のＣｕ担持ＣＺＹ１．００質量部と、製造例７のＰｔ担持アルミナ９．００質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、１０質量％であった。
なお、排ガス浄化触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
実施例２
製造例３のＣｕ担持ＣＺＹ２．５０質量部と、製造例８のＰｔ担持アルミナ７．５０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、２５質量％であった。
製造例３のＣｕ担持ＣＺＹ２．５０質量部と、製造例８のＰｔ担持アルミナ７．５０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、２５質量％であった。
なお、排ガス浄化触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、１．５質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
実施例３
製造例４のＣｕ担持ＣＺＹ５．０質量部と、製造例９のＰｔ担持アルミナ５．０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、５０質量％であった。
製造例４のＣｕ担持ＣＺＹ５．０質量部と、製造例９のＰｔ担持アルミナ５．０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、５０質量％であった。
なお、排ガス浄化触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、１．５０質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
実施例４
製造例５のＣｕ担持ＣＺＹ７．５質量部と、製造例１０のＰｔ担持アルミナ２．５質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、７５質量％であった。
製造例５のＣｕ担持ＣＺＹ７．５質量部と、製造例１０のＰｔ担持アルミナ２．５質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、７５質量％であった。
なお、排ガス浄化触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、１．５０質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
実施例５
製造例６のＣｕ担持ＣＺＹ９．０質量部と、製造例１１のＰｔ担持アルミナ１．０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、９０質量％であった。
製造例６のＣｕ担持ＣＺＹ９．０質量部と、製造例１１のＰｔ担持アルミナ１．０質量部とを、乳鉢で１０分間粉砕混合することで、Ｃｕ担持ＣＺＹおよびＰｔ担持アルミナの混合粉末である排ガス浄化触媒１０．００質量部を得た。つまり、Ｃｕ担持ＣＺＹの配合割合は、Ｃｕ担持ＣＺＹとＰｔ担持アルミナとの総和に対して、９０質量％であった。
なお、排ガス浄化触媒において、銅（金属換算）の担持割合は、１．５０質量％であり、白金（金属換算）の担持割合は、０．０２５質量％であった。
比較例１
製造例１２のＣｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹ１０質量部のみを排ガス浄化触媒とした。つまり、アルミナを混合しなかった。
製造例１２のＣｕ・Ｐｔ担持ＣＺＹ１０質量部のみを排ガス浄化触媒とした。つまり、アルミナを混合しなかった。
比較例２
製造例１３のＣｕ・Ｐｔ担持アルミナ１０質量部のみを排ガス浄化触媒とした。つまり、ＣＺＹを混合しなかった。
製造例１３のＣｕ・Ｐｔ担持アルミナ１０質量部のみを排ガス浄化触媒とした。つまり、ＣＺＹを混合しなかった。
評価
１）耐久処理（Ａｉｒ７５０℃・５ｈ）
各実施例および各比較例において得られた排ガス浄化触媒を、次の条件で高温耐久処理した。
１）耐久処理（Ａｉｒ７５０℃・５ｈ）
各実施例および各比較例において得られた排ガス浄化触媒を、次の条件で高温耐久処理した。
この高温耐久処理では、各実施例および各比較例において得られた排ガス浄化用触媒を、水１０％含有空気（Ｏ２：２０％、Ｈ２Ｏ：１０％、Ｎ２：Ｂａｌａｎｃｅ）の雰囲気条件に、７５０℃で５時間曝露し、室温まで冷却した。
２）浄化率評価（Ｔ５０）
上記耐久処理後の各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒を、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍのサイズのペレットに成型して試験片を調製した。
２）浄化率評価（Ｔ５０）
上記耐久処理後の各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒を、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍのサイズのペレットに成型して試験片を調製した。
ディーゼルエンジンから排出される排ガスのモデルガスとして、下記表１に示す組成のガスを用いた。そして、このモデルガスの燃焼によって排出される排気ガスの温度を、室温から７５０℃まで、３０℃／分の割合で上昇させつつ、モデルガスを各試験片に供給し、排ガス中のＣＯが、５０％浄化されるときの温度（５０％浄化温度（Ｔ５０）：℃）を測定した。
その結果を、表２および図１に示す。
考察
図１に示すように、第１触媒の担持割合が１０質量％以上９０質量％以下である排ガス浄化用触媒（実施例１〜５）は、第１触媒のみからなる触媒（比較例１）および第２触媒のみからなる触媒（比較例２）のそれぞれと比較して、優れた排ガス浄化率を有していた。
図１に示すように、第１触媒の担持割合が１０質量％以上９０質量％以下である排ガス浄化用触媒（実施例１〜５）は、第１触媒のみからなる触媒（比較例１）および第２触媒のみからなる触媒（比較例２）のそれぞれと比較して、優れた排ガス浄化率を有していた。
Claims (1)
- セリウム含有酸化物に銅が担持される第１触媒と、
アルミナに白金が担持される第２触媒とを備え、
前記白金の担持割合が、前記第１触媒と前記第２触媒との総和に対して、１質量％未満であり、
前記第１触媒の配合割合が、前記第１触媒と前記第２触媒との総和に対して、１０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
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-
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