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JP6625150B2 - Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same - Google Patents

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JP6625150B2 JP2018043455A JP2018043455A JP6625150B2 JP 6625150 B2 JP6625150 B2 JP 6625150B2 JP 2018043455 A JP2018043455 A JP 2018043455A JP 2018043455 A JP2018043455 A JP 2018043455A JP 6625150 B2 JP6625150 B2 JP 6625150B2
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Description

本発明は、排ガス浄化用触媒、特に自動車などの内燃機関から排出される排ガスの浄化用触媒に関する。また、本発明は、このような排ガス浄化用触媒の製造方法に関する。   The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas, particularly to a catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile. The present invention also relates to a method for producing such an exhaust gas purifying catalyst.

自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(Cxy)などの、人体に有害な成分が含まれている。これらの有害成分は排ガス浄化用触媒によって浄化されてから大気中に放出される。この触媒として、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、又はロジウム(Rh)などの貴金属を多孔質担体に担持させてなる三元触媒が広く用いられている。 The exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x), such as a hydrocarbon (C x H y), which contain harmful ingredients to the human body. These harmful components are released into the atmosphere after being purified by the exhaust gas purifying catalyst. As this catalyst, a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh) is supported on a porous carrier is widely used.

この三元触媒として、担体であるアルミナ(Al23)の表面に、触媒材料としての貴金属である白金(Pt)、パラジウム(Pd)、又はロジウム(Rh)と、酸素吸蔵能を有する助触媒体材料としての、酸化セリウム(CeO2:「セリア」と称する場合もある。)、酸化セリウムと酸化ジルコニウムの複合酸化物(CeO2-ZrO2)、又は酸化セリウムと酸化ランタンの複合酸化物(CeO2-La23)とが担持されたものが用いられる。 As the three-way catalyst, platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh), which is a noble metal as a catalyst material, and an auxiliary material having oxygen storage ability are formed on the surface of alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier. Cerium oxide (CeO 2 : sometimes referred to as “ceria”), a composite oxide of cerium oxide and zirconium oxide (CeO 2 —ZrO 2 ), or a composite oxide of cerium oxide and lanthanum oxide as a catalyst material (CeO 2 -La 2 O 3 ) is used.

ところで、内燃機関から排出される排ガスの温度は、内燃機関の負荷条件等によって、200℃〜1200℃の幅広い温度域をとる。特に1000℃以上の高温域では、触媒である貴金属は、シンタリングによって比表面積が小さくなり、三元触媒の触媒活性が低下する。その対策として、貴金属を多量に有する排ガス浄化用触媒が考えられるものの、コスト面から現実的でなく、多量の貴金属を用いなくても高温環境下で高い触媒活性を維持する排ガス浄化用触媒が求められている。   Incidentally, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine has a wide temperature range of 200 ° C. to 1200 ° C. depending on the load conditions of the internal combustion engine and the like. In particular, in a high temperature range of 1000 ° C. or higher, the specific surface area of the noble metal as a catalyst is reduced by sintering, and the catalytic activity of the three-way catalyst is reduced. As a countermeasure, an exhaust gas purifying catalyst containing a large amount of precious metals is conceivable, but it is not practical in terms of cost, and an exhaust gas purifying catalyst that maintains high catalytic activity in a high temperature environment without using a large amount of noble metals is required. Have been.

例えば、特許文献1には触媒と助触媒体の微粒子に加えて、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、ランタン(La)及びストロンチウム(Sr)のうちの1種又は2種以上の元素と、鉄(Fe)とを多孔質の担体に担持することで、高温域での助触媒のシンタリングを抑制する技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, in addition to fine particles of a catalyst and a promoter, cobalt (Co), manganese (Mn), copper (Cu), nickel (Ni), magnesium (Mg), lanthanum (La), and strontium ( A technique has been disclosed in which one or more elements of Sr) and iron (Fe) are supported on a porous carrier, thereby suppressing sintering of a promoter in a high-temperature region.

更に、例えば、内燃機関と電動機(モーター)を動力源として備えたハイブリッド自動車のように、動力源のハイブリッド化等の進展によって、内燃機関から排出される排ガス温度は、より低温域に拡大していくと考えられ、排ガス浄化用触媒には低温域においても高い触媒活性が求められる。   Further, for example, as in the case of a hybrid vehicle having an internal combustion engine and an electric motor (motor) as power sources, the temperature of exhaust gas discharged from the internal combustion engine expands to a lower temperature range due to the progress of hybrid power sources and the like. It is considered that the exhaust gas purifying catalyst is required to have high catalytic activity even in a low temperature range.

例えば、特許文献2には、触媒の貴金属としてAuとRhを用い、Auを中央部分の最大成分とし、Rhを外周部分の最大成分としたAuとRhを含む複合微粒子とすることで、Rhの酸化による触媒活性の低下を抑制して、低温域での触媒活性を向上できることが記載されている。また、特許文献3には、炭化ケイ素の表面に酸化物層に覆われた貴金属粒子を担持することで、貴金属粒子と酸化物層の界面相互作用によって、低温での触媒活性を向上できることが記載されている。   For example, Patent Document 2 discloses that a composite fine particle containing Au and Rh in which Au and Rh are used as the noble metals of the catalyst, Au is the maximum component in the central portion, and Rh is the maximum component in the outer peripheral portion is used. It is described that a decrease in catalytic activity due to oxidation can be suppressed and the catalytic activity in a low temperature range can be improved. Further, Patent Document 3 describes that by supporting noble metal particles covered with an oxide layer on the surface of silicon carbide, catalytic activity at a low temperature can be improved by interfacial interaction between the noble metal particles and the oxide layer. Have been.

特開2016−209862号公報JP-A-2006-209962 特開2012−179573号公報JP 2012-179573 A 特開2015−9213号公報JP-A-2013-9213

しかしながら、特許文献1の方法では高温域での助触媒のシンタリングは抑制できるものの、触媒を構成する貴金属自体のシンタリングの抑制については言及されておらず、高温域において触媒活性を維持する技術については、検討の余地がある。   However, although the sintering of the co-catalyst in the high-temperature range can be suppressed in the method of Patent Document 1, there is no mention of the suppression of the sintering of the noble metal itself constituting the catalyst, and a technique for maintaining the catalyst activity in the high-temperature range. There is room for consideration.

また、特許文献2の方法では、高温域での貴金属のシンタリングによる三元触媒の触媒活性の低下を抑制することはできない。更に、特許文献3の方法では炭化ケイ素が800℃以上で酸化してしまうため、やはり高温域での三元触媒の触媒活性の低下を抑制することができない。   Further, the method disclosed in Patent Document 2 cannot suppress a decrease in catalytic activity of the three-way catalyst due to sintering of a noble metal in a high temperature range. Furthermore, in the method of Patent Document 3, since the silicon carbide is oxidized at 800 ° C. or higher, it is impossible to suppress a decrease in the catalytic activity of the three-way catalyst in a high temperature range.

本発明は、上記の課題に鑑み、貴金属の担持量を増加させることなく、高温域及び低温域の双方において、良好な触媒活性を示す三元触媒からなる排ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an exhaust gas purifying catalyst comprising a three-way catalyst exhibiting good catalytic activity in both a high temperature region and a low temperature region without increasing the amount of noble metal carried, and a method for producing the same. The purpose is to do.

そこで本発明者らは、種々検討したところ、表面に特定の貴金属微粒子が担持された酸素吸蔵能を有する金属酸化物又は金属複合酸化物が、特定の担体に担持することで、低温域から高温域にわたって高い触媒活性を保持することのできる排ガス浄化用触媒が得られることを見出した。   Thus, the present inventors have conducted various studies, and found that a metal oxide or a metal composite oxide having an oxygen storage ability with specific noble metal fine particles supported on the surface is supported on a specific carrier, so that the temperature increases from a low temperature range to a high temperature range. It has been found that an exhaust gas purifying catalyst capable of maintaining high catalytic activity over a range can be obtained.

すなわち、本発明は、耐熱性に優れる酸化物(M1)からなる担体(X)に、酸素吸蔵能を有する金属酸化物(M2)からなる助触媒体(Y)が担持されてなり、かつ助触媒体(Y)の表面に、貴金属(M3)の粒子(Z)(M3は、Pt、Pd、又はRhの少なくとも1種を示す。)が担持されてなる排ガス浄化用触媒を提供するものである。   That is, the present invention provides a carrier (X) composed of an oxide (M1) having excellent heat resistance, and a promoter (Y) composed of a metal oxide (M2) having an oxygen storage capacity supported thereon. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst comprising a noble metal (M3) particle (Z) (M3 represents at least one of Pt, Pd and Rh) supported on a surface of a catalyst body (Y). is there.

更に、本発明は、担体(X)及び助触媒体(Y)の少なくとも一方が、中空のナノロッド形状を呈する、排ガス浄化用触媒を提供するものである。より詳細には、担体(X)が酸化物(M1)の一次粒子が集合して形成された中空のナノロッド形状を呈するか、助触媒体(Y)が金属酸化物(M2)の一次粒子が集合して形成された中空のナノロッド形状を呈するか、又はその両者である。   Further, the present invention provides an exhaust gas purifying catalyst in which at least one of the carrier (X) and the promoter (Y) has a hollow nanorod shape. More specifically, the carrier (X) has a hollow nanorod shape formed by assembling primary particles of the oxide (M1), or the promoter (Y) has primary particles of the metal oxide (M2). It may have a hollow nanorod shape formed as a whole, or both.

担体(X)を構成する酸化物(M1)は、好ましくは、Al23、TiO2、ZrO2、及びSiO2からなる群より選ばれた1種又は2種以上である。助触媒体(Y)を構成する金属酸化物(M2)は、好ましくは、CeO2、CeO2-ZrO2、CeO2-La23、及びCeO2-ZrO2-La23からなる群より選ばれた1種又は2種以上である。 The oxide (M1) constituting the carrier (X) is preferably one or more selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , and SiO 2 . The metal oxide (M2) constituting the promoter (Y) is preferably composed of CeO 2 , CeO 2 -ZrO 2 , CeO 2 -La 2 O 3 , and CeO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3. One or more selected from the group.

また、本発明は、
担体(X)若しくは担体(X)の原料、及び前記助触媒体(Y)の原料を、又は担体(X)及び助触媒体(Y)を、100℃以上の水熱反応に付す工程を有する上記排ガス浄化用触媒の製造方法を提供するものである。
Also, the present invention
A step of subjecting the raw material of the support (X) or the support (X) and the raw material of the co-catalyst (Y), or the support (X) and the co-catalyst (Y) to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. It is intended to provide a method for producing the exhaust gas purifying catalyst.

本発明によれば、貴金属の担持量を増加させることなく、低温域では高い触媒活性を保持しつつ、高温域における貴金属のシンタリングを有効に抑制して触媒活性の低下を効果的に抑制し、幅広い温度範囲において高い触媒活性を発現する排ガス浄化用触媒を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to effectively suppress sintering of a noble metal in a high temperature region and effectively suppress a decrease in the catalyst activity without increasing the amount of the noble metal carried, while maintaining a high catalytic activity in a low temperature region. Thus, it is possible to realize an exhaust gas purifying catalyst that exhibits high catalytic activity in a wide temperature range.

本発明の排ガス浄化用触媒の構造の一例を模式的に示す図面である。1 is a drawing schematically showing an example of the structure of an exhaust gas purifying catalyst of the present invention. 従来の排ガス浄化触媒の構造を模式的に示す図面である。It is a drawing schematically showing the structure of a conventional exhaust gas purifying catalyst. 実施例2の排ガス浄化用触媒のSTEM像である。5 is a STEM image of an exhaust gas purifying catalyst of Example 2. 実施例3の排ガス浄化用触媒のSTEM像である。9 is a STEM image of an exhaust gas purifying catalyst of Example 3. 実施例14の排ガス浄化用触媒のSTEM像である。14 is a STEM image of an exhaust gas purifying catalyst of Example 14. 比較例1の排ガス浄化用触媒のSTEM像である。5 is an STEM image of an exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 1. 比較例2の排ガス浄化用触媒のSTEM像である。9 is a STEM image of an exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2. 実施例2の排ガス浄化用触媒のSTEM−EDX分析結果における各元素観察像である。6 is an observation image of each element in an STEM-EDX analysis result of the exhaust gas-purifying catalyst of Example 2. 実施例14の排ガス浄化用触媒のSTEM−EDX分析結果における各元素観察像である。14 is an observation image of each element in a STEM-EDX analysis result of the exhaust gas-purifying catalyst of Example 14. 比較例1の排ガス浄化用触媒のSTEM−EDX分析結果における各元素観察像である。5 is an observation image of each element in an STEM-EDX analysis result of the exhaust gas-purifying catalyst of Comparative Example 1.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[排ガス浄化用触媒の構成]
図1は、本発明の排ガス浄化用触媒の構造の一例を模式的に示す図面である。なお、図1において、図面上の寸法比と実際の寸法比は一致していない。
[Configuration of exhaust gas purification catalyst]
FIG. 1 is a drawing schematically showing an example of the structure of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. In FIG. 1, the dimensional ratio on the drawing does not match the actual dimensional ratio.

本発明の排ガス浄化用触媒(符号1によって表記している。)は、図1に模式的に示されるように、耐熱性に優れる酸化物(M1)からなる担体(X)に、酸素吸蔵能を有する金属酸化物(M2)からなる助触媒体(Y)が担持されてなり、且つ、助触媒体(Y)の表面に貴金属(M3)の粒子(Z)が担持されてなる。なお、以下では、金属酸化物(M2)がセリウム(Ce)含有酸化物であるものとして説明する。   The exhaust gas purifying catalyst (denoted by reference numeral 1) of the present invention, as schematically shown in FIG. 1, has an oxygen storage capacity on a carrier (X) made of an oxide (M1) having excellent heat resistance. And a noble metal (M3) particle (Z) supported on the surface of the co-catalyst (Y). In the following, description will be made assuming that the metal oxide (M2) is a cerium (Ce) -containing oxide.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、表面に貴金属(M3)粒子(Z)が担持されたセリウム含有酸化物(M2)からなる助触媒体(Y)が、金属酸化物(M1)からなる担体(X)の表面に担持した特異な形状を有している。この特異な形状を呈することにより、耐熱性に優れる金属酸化物(M1)の表面に強固に担持された酸化物(M2)は、高温下においても酸化物(M2)同士のシンタリングが有効に抑制される。   That is, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the promoter (Y) composed of the cerium-containing oxide (M2) having the surface loaded with the noble metal (M3) particles (Z) is composed of the metal oxide (M1). It has a unique shape supported on the surface of the carrier (X). By exhibiting this unique shape, the oxide (M2) firmly supported on the surface of the metal oxide (M1) having excellent heat resistance effectively sinters the oxides (M2) at high temperatures. Be suppressed.

更に、助触媒体(Y)を、セリウム含有酸化物(M2)で構成することで、貴金属(M3)粒子(Z)は、セリウム含有酸化物(M2)とのアンカー効果によって助触媒体(Y)の表面に強固に担持されるので、高温域における貴金属(M3)のシンタリングも有効に抑制することを可能とする。なお、「アンカー効果」とは、セリウム含有酸化物(M2)中のCeと、貴金属(M3)粒子(Z)間に生じる、Pt−O−Ce、Rh−O−Ce、Pd−O−Ce等の強固な化学結合をいう。   Further, by configuring the co-catalyst (Y) with the cerium-containing oxide (M2), the noble metal (M3) particles (Z) can form the co-catalyst (Y) by an anchor effect with the cerium-containing oxide (M2). ) Is firmly supported on the surface, so that sintering of the noble metal (M3) in a high-temperature region can be effectively suppressed. The “anchor effect” refers to Pt—O—Ce, Rh—O—Ce, Pd—O—Ce generated between Ce in the cerium-containing oxide (M2) and the noble metal (M3) particles (Z). Etc. refers to a strong chemical bond.

以下、担体(X)、助触媒体(Y)、及び貴金属粒子(Z)のそれぞれについて、詳述する。   Hereinafter, each of the carrier (X), the promoter (Y), and the noble metal particles (Z) will be described in detail.

<担体(X)>
上述したように、本発明の排ガス浄化用触媒を構成する担体(X)は、助触媒体(Y)を担持させる基材を構成すると共に、シンタリングによる助触媒体(Y)の比表面積の減少を抑制する目的で設けられている。
<Carrier (X)>
As described above, the carrier (X) constituting the exhaust gas purifying catalyst of the present invention constitutes a base material on which the promoter (Y) is supported, and has a specific surface area of the promoter (Y) by sintering. It is provided for the purpose of suppressing the decrease.

排ガス浄化用触媒は、1000℃にも達する高温の排ガスが通過する可能性があることから、高い耐熱性を有することが好ましい。より具体的には、本発明の排ガス浄化用触媒が備える担体(X)に用いられる酸化物(M1)としては、Al23(アルミナ)、TiO2、ZrO2、及びSiO2からなる群より選ばれた1種又は2種以上が挙げられる。なかでも、耐熱性の観点から、Al23、ZrO2が好ましく、Al23がより好ましい。更に、多量の助触媒体(Y)を担持できる観点から、Al23の中でも比表面積が大きいγ-Al23が更に好ましい。 The exhaust gas purifying catalyst preferably has high heat resistance because high-temperature exhaust gas as high as 1000 ° C. may pass therethrough. More specifically, the oxide (M1) used for the carrier (X) included in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes a group consisting of Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 , ZrO 2 , and SiO 2. One or more selected from the above. Among them, from the viewpoint of heat resistance, Al 2 O 3 and ZrO 2 are preferable, and Al 2 O 3 is more preferable. Furthermore, from the viewpoint of a large amount of co-catalyst body (Y) can be supported, Al 2 O γ-Al 2 O 3 is large specific surface area among the three is more preferable.

本発明の排ガス浄化用触媒が備える担体(X)を構成する酸化物(M1)の一次粒子の平均粒径(DX)は、効果的に助触媒体(Y)を担持する観点から、5nm〜5μmが好ましく、5nm〜3μmがより好ましく、5nm〜1μmが更に好ましい。 The average particle diameter (D x ) of the primary particles of the oxide (M1) constituting the carrier (X) of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is 5 nm from the viewpoint of effectively supporting the promoter (Y). To 5 μm, preferably 5 nm to 3 μm, more preferably 5 nm to 1 μm.

本明細書において、粒子の平均粒径とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡による観察において、数十個の粒子の粒子径(長軸の長さ)の測定値の平均値を意味する。   In the present specification, the average particle diameter of particles means an average value of measured values of particle diameters (lengths of major axes) of several tens of particles observed by an electron microscope of SEM or TEM.

担体(X)の形状に、特に制限はないが、より多くの助触媒体(Y)を担持する観点から、中空ナノロッド形状(以下では、「中空ファイバー形状」とも称することがある。)が好ましい。中空ナノロッドと称される、長軸方向に伸延した棒状を呈する外形を有し、且つ短軸を有する両側面が開孔部となって、長軸方向に連続した中空構造を有する特異な形状によって、外形部表面と中空部表面からなる大きな表面を有し、それら表面に担持される助触媒体(Y)の全てを充分に雰囲気(排ガス)と接触させることが可能になる。以下、このような中空ナノロッド形状(中空ファイバー形状)を呈する担体(X)を、「中空担体(X)」と称することがある。   The shape of the support (X) is not particularly limited, but is preferably a hollow nanorod shape (hereinafter, also referred to as a “hollow fiber shape”) from the viewpoint of supporting a larger amount of the promoter (Y). . With a unique shape having a hollow nanorod called a hollow nanorod, which has a rod-shaped outer shape elongated in the long axis direction, and both side surfaces having a short axis are open holes and having a hollow structure continuous in the long axis direction It has a large surface consisting of the outer surface and the hollow surface, and all of the co-catalysts (Y) carried on those surfaces can be brought into sufficient contact with the atmosphere (exhaust gas). Hereinafter, the carrier (X) exhibiting such a hollow nanorod shape (hollow fiber shape) may be referred to as “hollow carrier (X)”.

担体(X)の平均二次粒子径(DX)には、特に制限はないが、後述の助触媒体(Y)を強固に担持する観点からは、かかる助触媒体(Y)の長軸方向の長さよりも大きいものが望ましく、好ましくは100nm〜1000μmであり、より好ましくは500nm〜800μmであり、更に好ましくは1μm〜500μmである。 The average secondary particle diameter (D x ) of the support (X) is not particularly limited, but from the viewpoint of firmly supporting the co-catalyst (Y) described later, the major axis of the co-catalyst (Y) is The length is preferably larger than the length in the direction, preferably 100 nm to 1000 μm, more preferably 500 nm to 800 μm, and still more preferably 1 μm to 500 μm.

なお、担体(X)が中空担体(X)の場合、担体(X)の平均二次粒子径(DX)は、中空担体(X)の長軸方向の平均長さを指す。 When the carrier (X) is the hollow carrier (X), the average secondary particle diameter (D X ) of the carrier (X) indicates the average length in the major axis direction of the hollow carrier (X).

本発明の排ガス浄化用触媒中の担体(X)の含有量(WX)は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは60質量%〜99質量%であり、より好ましくは70質量%〜96質量%であり、更に好ましくは77質量%〜94質量%である。 The content (W X ) of the carrier (X) in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is preferably from the viewpoint of having both the effect of maintaining high catalytic activity in a low temperature range and the effect of suppressing the decrease in catalytic activity in a high temperature range. It is 60% by mass to 99% by mass, more preferably 70% by mass to 96% by mass, and still more preferably 77% by mass to 94% by mass.

<助触媒体(Y)>
本発明の排ガス浄化用触媒が備える助触媒体(Y)は、図1に模式的に示されるように、担体(X)の表面に担持されている。
<Co-catalyst (Y)>
The promoter (Y) provided in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is supported on the surface of a carrier (X) as schematically shown in FIG.

助触媒体(Y)の形状に、特に制限はないが、より多くの貴金属粒子(Z)を担持する観点から、担体(X)と同様に中空ナノロッド(中空ファイバー)が好ましい。図1では、助触媒体(Y)が、中空ナノロッド形状を呈している場合が図示されている。   The shape of the promoter (Y) is not particularly limited, but from the viewpoint of supporting more noble metal particles (Z), a hollow nanorod (hollow fiber) is preferable as in the case of the carrier (X). FIG. 1 shows a case where the promoter (Y) has a hollow nanorod shape.

助触媒体(Y)を中空ナノロッドとすることで大きな表面を有し、それら表面に担持される貴金属粒子(Z)の全てを充分に雰囲気(排ガス)と接触させることが可能になる。以下、このような中空ナノロッド形状(中空ファイバー形状)を呈する助触媒体(Y)を、「中空助触媒体(Y)」と称することがある。   When the promoter (Y) is a hollow nanorod, it has a large surface, and all of the noble metal particles (Z) supported on the surface can be sufficiently brought into contact with the atmosphere (exhaust gas). Hereinafter, the co-catalyst (Y) exhibiting such a hollow nanorod shape (hollow fiber shape) may be referred to as a “hollow co-catalyst (Y)”.

本発明の排ガス浄化用触媒が備える助触媒体(Y)は、酸素吸蔵能を有する金属酸化物(M2)からなる。金属酸化物(M2)としては、好ましくは、セリウムを含有する酸化物が選ばれる。具体的には、CeO2、CeO2-ZrO2、CeO2-La23、及びCeO2-ZrO2-La23からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、CeO2-ZrO2、CeO2-La23、及びCeO2-ZrO2-La23からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、CeO2-ZrO2、CeO2-La23が更に好ましい。すなわち、本明細書において、「金属酸化物」とは、複合金属酸化物を含む概念である。 The promoter (Y) included in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is made of a metal oxide (M2) having an oxygen storage ability. As the metal oxide (M2), an oxide containing cerium is preferably selected. Specifically, one or more members selected from the group consisting of CeO 2 , CeO 2 -ZrO 2 , CeO 2 -La 2 O 3 , and CeO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3 are preferable, and CeO 2 -ZrO 2 , CeO 2 -La 2 O 3 , and one or more selected from the group consisting of CeO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3 are more preferable, and CeO 2 -ZrO 2 , CeO 2 -La 2 O 3 is more preferred. That is, in the present specification, “metal oxide” is a concept including a composite metal oxide.

助触媒体(Y)を構成する金属酸化物(M2)のナノ粒子の平均粒子径(DY)は、良好な酸素吸蔵能を確保する観点、及びアンカー効果によって後述する貴金属(M3)のシンタリングを有効に抑制しつつ充分な量の貴金属(M3)を担持する観点から、好ましくは1nm〜20nmであり、より好ましくは2nm〜15nmであり、更に好ましくは2nm〜12nmである。 The average particle diameter (D Y ) of the metal oxide (M2) nanoparticles constituting the co-catalyst (Y) is determined from the viewpoint of securing a good oxygen storage capacity and the sintering of the noble metal (M3) described later by the anchor effect. From the viewpoint of supporting a sufficient amount of the noble metal (M3) while effectively suppressing the ring, the thickness is preferably 1 nm to 20 nm, more preferably 2 nm to 15 nm, and still more preferably 2 nm to 12 nm.

なお、助触媒体(Y)が中空助触媒体の場合、中空助触媒体(Y)の長軸方向の長さは、中空形状を確実に形成する観点から、10nm〜1000nmが好ましく、10nm〜800nmがより好ましく、10nm〜600nmが更に好ましい。また、中空助触媒体(Y)の短軸方向の長さは、同様の観点から5nm〜60nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましく、5nm〜40nmが更に好ましい。   When the co-catalyst (Y) is a hollow co-catalyst, the length of the hollow co-catalyst (Y) in the major axis direction is preferably from 10 nm to 1000 nm from the viewpoint of reliably forming the hollow shape. 800 nm is more preferable, and 10 nm to 600 nm is still more preferable. In addition, the length of the hollow promoter body (Y) in the minor axis direction is preferably from 5 nm to 60 nm, more preferably from 5 nm to 50 nm, and still more preferably from 5 nm to 40 nm.

すなわち、中空助触媒体(Y)のアスペクト比は、2〜30が好ましく、3〜25がより好ましく、4〜20が更に好ましい。なお、ここでいう「アスペクト比」とは、ナノロッド形状を示す中空助触媒体(Y)の長軸方向の長さをL1、短軸方向の長さをL2としたときの、L1/L2の値に対応する。   That is, the aspect ratio of the hollow promoter body (Y) is preferably 2 to 30, more preferably 3 to 25, and still more preferably 4 to 20. Here, the “aspect ratio” is defined as L1 / L2 when the length in the major axis direction of the hollow promoter body (Y) having a nanorod shape is L1 and the length in the minor axis direction is L2. Corresponds to the value.

また、上記、中空助触媒体(Y)の肉厚は、中空助触媒体(Y)に高い機械的強度を持たせる観点から、1nm〜20nmが好ましく、1nm〜17nmがより好ましく、1nm〜15nmが更に好ましい。なお、ここでいう「肉厚」とは、中空助触媒体(Y)の内側の表面(Y2)と、外側の表面(Y1)との間の厚みを指す(図1参照)。   In addition, the thickness of the hollow cocatalyst (Y) is preferably 1 nm to 20 nm, more preferably 1 nm to 17 nm, and more preferably 1 nm to 15 nm from the viewpoint of imparting high mechanical strength to the hollow cocatalyst (Y). Is more preferred. Here, the "wall thickness" refers to the thickness between the inner surface (Y2) and the outer surface (Y1) of the hollow promoter (Y) (see FIG. 1).

また、上記担体(X)の平均粒子径(DX)と助触媒体(Y)の平均粒子径(DY)との比(DX/DY)は、低温域での高い触媒活性の保持効果と高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは1〜50であり、より好ましくは1.5〜35であり、更に好ましくは2〜25である。なお、助触媒体(Y)が中空助触媒体である場合の平均粒子径(DY)は、上記の中空助触媒体(Y)の長軸方向の長さL1について、SEM又はTEMの電子顕微鏡による観察において測定される、数十個の中空助触媒体(Y)の平均値を意味する。 The ratio of the average particle diameter of the carrier (X) and (D X) and the average particle size of the co-catalyst (Y) (D Y) ( D X / D Y) is a high catalytic activity in the low temperature range It is preferably 1 to 50, more preferably 1.5 to 35, and still more preferably 2 to 25, from the viewpoint of having both the holding effect and the effect of suppressing the decrease in the catalytic activity in a high temperature range. When the promoter (Y) is a hollow promoter, the average particle diameter (D Y ) is determined based on the length L1 of the hollow promoter (Y) in the major axis direction and is determined by an electron microscope or SEM. It means the average value of several tens of hollow cocatalysts (Y) measured by observation with a microscope.

助触媒体(Y)の含有量(WY)は、アンカー効果によって、後述する貴金属(M3)のシンタリングを有効に抑制する観点から、本発明の排ガス浄化用触媒中に、好ましくは0.99質量%〜30質量%であり、より好ましくは3.95質量%〜25質量%であり、更に好ましくは5.9質量%〜20質量%である。 The content (W Y ) of the co-catalyst (Y) is preferably 0.1% in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention from the viewpoint of effectively suppressing the sintering of the noble metal (M3) described below by the anchor effect. It is from 99% by mass to 30% by mass, more preferably from 3.95% by mass to 25% by mass, still more preferably from 5.9% by mass to 20% by mass.

また、上記担体(X)の含有量(WX)と助触媒体(Y)の含有量(WY)との質量比(WX/WY)は、低温域での高い触媒活性の保持効果と高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは2〜100であり、より好ましくは2.8〜24.3であり、更に好ましくは3.85〜15.9である。 The content of the content of the carrier (X) (W X) with a cocatalyst body (Y) (W Y) and the mass ratio of (W X / W Y) is held in a high catalytic activity in the low-temperature region From the viewpoint of having both the effect and the effect of suppressing the decrease in the catalytic activity in a high temperature range, it is preferably 2 to 100, more preferably 2.8 to 24.3, and still more preferably 3.85 to 15.9. .

更に、助触媒体(Y)による担体(X)の被覆率は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは0.5面積%〜20面積%であり、より好ましくは2面積%〜17面積%であり、更に好ましくは3面積%〜15面積%である。ここで、助触媒体(Y)による担体(X)の被覆率(面積%)とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡によって排ガス浄化用触媒を観察した場合に測定される、担体(X)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をPx1とし、担体(X)上の助触媒体(Y)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をPx2としたときの、[Px2/(Px1+Px2)]×100の値である。 Further, the coverage of the carrier (X) with the co-catalyst (Y) is preferably 0.5 area from the viewpoint of having both the effect of maintaining high catalytic activity in a low temperature region and the effect of suppressing the decrease in catalytic activity in a high temperature region. % To 20 area%, more preferably 2 to 17 area%, and still more preferably 3 to 15 area%. Here, the coverage (area%) of the carrier (X) with the co-catalyst (Y) refers to the observation of the carrier (X), which is measured when the exhaust gas purifying catalyst is observed with an SEM or TEM electron microscope. When the size (number of pixels) of the region to be treated is P x 1 and the size (number of pixels) of the region where the promoter (Y) on the carrier (X) is observed is P x 2, P x 2 / (P x 1 + P x 2)] is the value of × 100.

<貴金属粒子(Z)>
本発明の排ガス浄化用触媒が備える貴金属粒子(Z)は、その少なくとも一部が、助触媒体(Y)の表面に担持されてなる、触媒としての作用を担う粒子である。貴金属粒子(Z)は、貴金属(M3)からなる。貴金属(M3)は、Pt、Pd、及びRhからなる群より選ばれた1種又は2種以上である。
<Noble metal particles (Z)>
The noble metal particles (Z) included in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention are particles having at least a part supported on the surface of the promoter (Y) and acting as a catalyst. The noble metal particles (Z) are made of the noble metal (M3). The noble metal (M3) is one or more selected from the group consisting of Pt, Pd, and Rh.

貴金属(M3)粒子(Z)の平均粒子径(DZ)は、良好な触媒活性を発現させる観点から、好ましくは0.1nm〜5nmであり、より好ましくは0.1nm〜3nmであり、更に好ましくは0.1nm〜2nmである。 The average particle diameter (D z ) of the noble metal (M3) particles (Z) is preferably from 0.1 nm to 5 nm, more preferably from 0.1 nm to 3 nm, from the viewpoint of exhibiting good catalytic activity. Preferably it is 0.1 nm to 2 nm.

また、助触媒体(Y)の平均粒子径(DY)と貴金属(M3)粒子(Z)の平均粒子径(DZ)との比(DY/DZ)は、アンカー効果によって貴金属(M3)のシンタリングを有効に抑制する観点から、好ましくは1〜200であり、より好ましくは1〜150であり、更に好ましくは1〜120である。 The ratio of the average particle diameter of the average particle diameter (D Y) between the noble metal of the co-catalyst (Y) (M3) particles (Z) (D Z) ( D Y / D Z) is a noble metal by the anchor effect ( From the viewpoint of effectively suppressing the sintering of M3), the number is preferably 1 to 200, more preferably 1 to 150, and still more preferably 1 to 120.

貴金属(M3)粒子(Z)の含有量(WZ)は、幅広い温度範囲において高い触媒活性を発現させる観点から、本発明の排ガス浄化用触媒中に、好ましくは0.01質量%〜10質量%であり、より好ましくは0.05質量%〜5質量%であり、更に好ましくは0.1質量%〜3質量%である。 The content (W Z ) of the noble metal (M3) particles (Z) is preferably 0.01% by mass to 10% by mass in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention from the viewpoint of exhibiting high catalytic activity in a wide temperature range. %, More preferably 0.05% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.1% by mass to 3% by mass.

また、助触媒体(Y)の含有量(WY)と貴金属粒子(Z)の含有量(WZ)との質量比(WY/WZ)は、アンカー効果によって貴金属(M3)のシンタリングを有効に抑制する観点から、好ましくは1〜3000であり、より好ましくは1〜500であり、更に好ましくは1〜200である。 The content of the co-catalyst (Y) (W Y) and the content of the noble metal particles (Z) (W Z) and the mass ratio of (W Y / W Z), the sintering of precious metal (M3) by the anchor effect From the viewpoint of effectively suppressing the ring, the number is preferably 1 to 3000, more preferably 1 to 500, and still more preferably 1 to 200.

また、本発明の排ガス浄化用触媒における貴金属粒子(Z)による助触媒体(Y)の被覆率は、低温域における高い触媒活性の保持効果と、高温域における触媒活性の低下抑制効果とを兼ね備える観点から、好ましくは10面積%〜90面積%であり、より好ましくは20面積%〜90面積%であり、更に好ましくは30面積%〜90面積%である。ここで、貴金属粒子(Z)による助触媒体(Y)の被覆率(面積%)とは、SEM又はTEMの電子顕微鏡によって排ガス浄化用触媒を観察した場合に測定される、助触媒体(Y)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をPx2とし、助触媒体(Y)上の貴金属粒子(Z)が観察される領域の大きさ(ピクセル数)をPx3としたときの、[Px3/(Px2+Px3)]×100の値に対応する。 Further, the coverage of the promoter (Y) with the noble metal particles (Z) in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has both an effect of retaining high catalytic activity in a low temperature region and an effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature region. From the viewpoint, it is preferably 10 to 90 area%, more preferably 20 to 90 area%, and still more preferably 30 to 90 area%. Here, the coverage (area%) of the promoter (Y) with the noble metal particles (Z) refers to the promoter (Y) measured when the exhaust gas-purifying catalyst is observed with an SEM or TEM electron microscope. ) the size of the area to be observed (the number of pixels) and P x 2, the size of the area where the noble metal particles on the promoter element (Y) (Z) is observed (number of pixels) was P x 3 It corresponds to the value of [P x 3 / (P x 2 + P x 3)] × 100 at this time.

好ましくは、上記の貴金属粒子(Z)は、その全て又はほとんど全てが、助触媒体(Y)を構成するセリウム酸化物(M2)の表面に担持される。この場合、本発明の排ガス浄化用触媒が備える貴金属粒子(Z)は、その全て又はほとんど全てが、助触媒体(Y)の表面に、アンカー効果によって強固に担持される。この結果、排ガス浄化用触媒が高温域で長時間にわたって稼働されても、これらの貴金属粒子(Z)同士が移動して、シンタリングすることはないか、又は極めてシンタリングが生じにくい。   Preferably, all or almost all of the noble metal particles (Z) are supported on the surface of the cerium oxide (M2) constituting the promoter (Y). In this case, all or almost all of the noble metal particles (Z) included in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention are firmly supported on the surface of the promoter (Y) by an anchor effect. As a result, even if the exhaust gas purifying catalyst is operated for a long time in a high temperature range, these noble metal particles (Z) do not move or sinter, or sintering hardly occurs.

これに対し、例えば、図2に模式的に示される、従来技術による排ガス浄化触媒(以下、「排ガス浄化触媒2」と称する。)のように、助触媒体(y)が粒状の場合、高温でのシンタリングによって粒子表面の凹凸が消失して、助触媒体(y)の比表面積は、容易に減少する。この結果、たとえ貴金属粒子(Z)が助触媒体(y)にアンカー効果によって強固に担持されていても、シンタリングによる助触媒体(y)の変形によって、貴金属粒子(Z)は、貴金属粒子(Z)同士がシンタリングを生じる状態にまで接近し、ついには、シンタリングによる貴金属粒子(Z)の大径化が生じる。このように、図2に示す排ガス浄化触媒2は、高温域において貴金属粒子(Z)の大径化、すなわち比表面積が減少して、触媒活性の低下が生じる。   On the other hand, when the cocatalyst (y) is granular, for example, as in a conventional exhaust gas purifying catalyst (hereinafter referred to as “exhaust gas purifying catalyst 2”) schematically shown in FIG. The unevenness of the particle surface disappears by the sintering, and the specific surface area of the promoter (y) is easily reduced. As a result, even if the noble metal particles (Z) are firmly supported on the promoter (y) by the anchor effect, the noble metal particles (Z) are transformed by the deformation of the promoter (y) by sintering. (Z) approach each other to a state where sintering occurs, and eventually, the diameter of the noble metal particles (Z) increases due to the sintering. As described above, in the exhaust gas purifying catalyst 2 shown in FIG. 2, the diameter of the noble metal particles (Z) increases, that is, the specific surface area decreases in a high temperature range, and the catalytic activity decreases.

[作用]
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒によれば、高温域でのシンタリングが生じにくく、助触媒体(Y)及び貴金属粒子(Z)の双方が高い比表面積を維持できるため、触媒活性の低下が抑制される。また、担体(X)及び助触媒体(Y)の少なくとも一方を中空ナノロッド形状にすることによって、助触媒体(Y)及び貴金属粒子(Z)が担持できる表面が増大し、担持される助触媒体(Y)同士又は貴金属粒子(Z)同士の間隔を有効に確保しつつ、多量の貴金属粒子(Z)を担持することができるため、より優れた触媒性能を得ることができる。更に、担体(X)及び助触媒体(Y)の双方を中空ナノロッド形状にすることによって、その効果をより高めることができる。
[Action]
That is, according to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, sintering in a high temperature range is unlikely to occur, and both the cocatalyst (Y) and the noble metal particles (Z) can maintain a high specific surface area. Is suppressed. Further, by making at least one of the carrier (X) and the promoter (Y) into a hollow nanorod shape, the surface on which the promoter (Y) and the noble metal particles (Z) can be supported is increased, and Since a large amount of noble metal particles (Z) can be supported while effectively ensuring the space between the media (Y) or the noble metal particles (Z), more excellent catalytic performance can be obtained. Further, by forming both the carrier (X) and the promoter (Y) in the form of hollow nanorods, the effect can be further enhanced.

[製造方法]
次に、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。なお、詳細は実施例の項で後述される。
[Production method]
Next, a method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. The details will be described later in the section of Examples.

本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、担体(X)若しくは担体(X)の原料、及び助触媒体(Y)の原料を、又は担体(X)及び助触媒体(Y)を、100℃以上の水熱反応に付す工程を有する。すなわち、原料の組合せに応じて3種類の製造方法を採用することができる。以下に原料の組合せ毎に、製造方法を説明する。   In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the carrier (X) or the raw material of the carrier (X) and the raw material of the promoter (Y), or the carrier (X) and the promoter (Y) are mixed with 100 A step of subjecting the reaction to a hydrothermal reaction at a temperature of not less than ° C. That is, three types of manufacturing methods can be adopted according to the combination of the raw materials. The manufacturing method will be described below for each combination of raw materials.

なお、上記の100℃以上の水熱反応は、全ての原料をまとめて1回の水熱反応に付してもよく、担体(X)及び助触媒体(Y)の1つ以上の製造を行う複数の水熱反応を組合せてもよく、更には貴金属粒子(Z)を助触媒体(Y)に選択的に担持させるための水熱反応を組合せてもよい。以下に例示する製造方法は、全て1回の水熱反応でもって製造する方法である。   In the above-mentioned hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher, all the raw materials may be subjected to one hydrothermal reaction at a time, and the production of one or more carriers (X) and cocatalysts (Y) may be carried out. A plurality of hydrothermal reactions to be performed may be combined, and further, a hydrothermal reaction for selectively supporting the noble metal particles (Z) on the promoter (Y) may be combined. The production methods exemplified below are all production methods using a single hydrothermal reaction.

(第一の製造方法)
第一の製造方法は、担体(X)の原料、助触媒体(Y)の原料、及び貴金属粒子(Z)の原料に、水とpH調整剤を混合して得られた水溶液Aを、100℃以上の水熱反応に付して排ガス浄化用触媒を得る製造方法である。
(First manufacturing method)
In the first production method, an aqueous solution A obtained by mixing water and a pH adjuster with a raw material of the carrier (X), a raw material of the co-catalyst (Y), and a raw material of the noble metal particles (Z) is used. This is a production method in which an exhaust gas purifying catalyst is obtained by subjecting it to a hydrothermal reaction at a temperature of 100 ° C. or higher.

水熱反応に供する各原料は、溶解性及び水熱反応の効率等などの観点から、金属の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、有機酸塩、及びアルコキシドが好ましい。   Each raw material subjected to the hydrothermal reaction is preferably a metal nitrate, a sulfate, a chloride, an organic acid salt, and an alkoxide from the viewpoint of solubility, efficiency of the hydrothermal reaction, and the like.

水溶液Aにおける上記水の使用量は、各原料の溶解性又は分散性、撹拌の容易性、及び水熱反応の効率等などの観点から、水溶液Aに含有される各金属原子合計1モルに対して10モル〜300モルが好ましく、50モル〜200モルがより好ましい。   From the viewpoints of solubility or dispersibility of each raw material, ease of stirring, efficiency of hydrothermal reaction, etc., the amount of the water used in the aqueous solution A is based on 1 mol of each metal atom contained in the aqueous solution A in total. From 10 mol to 300 mol, and more preferably from 50 mol to 200 mol.

水熱反応に付す際の水溶液AのpHは、7〜14が好ましい。従って、水溶液Aを調製する際、適宜pH調整剤を用いるのが好ましい。かかるpH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、又はアンモニア水が挙げられ、水酸化ナトリウム、又はアンモニア水が好ましい。   The pH of the aqueous solution A when subjected to the hydrothermal reaction is preferably 7-14. Therefore, when preparing the aqueous solution A, it is preferable to appropriately use a pH adjuster. Examples of such a pH adjuster include sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, and aqueous ammonia, and sodium hydroxide or aqueous ammonia is preferable.

水溶液Aを水熱反応に付す際、耐圧容器中で行うのが好ましい。水熱反応に付すときの反応温度は、100℃以上であって、100℃〜200℃が好ましく、100℃〜160℃がより好ましい。この時の圧力は、100℃〜200℃で反応を行う場合、0.2MPa〜1.4MPaであるのが好ましく、100℃〜160℃で反応を行う場合の圧力は0.2MPa〜0.8MPaであるのが好ましい。また、水熱反応に付す時間は、10分〜24時間であるのが好ましく、30分〜18時間であるのがより好ましい。水熱反応の雰囲気は、空気又は不活性ガス(窒素ガスなど)が好ましい。   When the aqueous solution A is subjected to the hydrothermal reaction, it is preferably performed in a pressure vessel. The reaction temperature for the hydrothermal reaction is 100 ° C. or higher, preferably 100 ° C. to 200 ° C., and more preferably 100 ° C. to 160 ° C. The pressure at this time is preferably 0.2 MPa to 1.4 MPa when performing the reaction at 100 ° C. to 200 ° C., and the pressure when performing the reaction at 100 ° C. to 160 ° C. is 0.2 MPa to 0.8 MPa. It is preferred that Further, the time for the hydrothermal reaction is preferably from 10 minutes to 24 hours, more preferably from 30 minutes to 18 hours. The atmosphere of the hydrothermal reaction is preferably air or an inert gas (such as nitrogen gas).

水溶液Aを水熱反応に付して得られる水熱反応生成物は、担体(X)又は担体(X)の前駆体(例えばAlOOH(ベーマイト))の表面に、貴金属粒子(Z)が表面に担持された助触媒体(Y)が担持された複合物Bである。助触媒体(Y)は、好ましくは中空助触媒体(Y)である。   The hydrothermal reaction product obtained by subjecting the aqueous solution A to the hydrothermal reaction has a noble metal particle (Z) on the surface of the carrier (X) or a precursor of the carrier (X) (for example, AlOOH (boehmite)). The composite B has the supported promoter (Y) supported thereon. The promoter (Y) is preferably a hollow promoter (Y).

複合物Bが、担体(X)を備えるものである場合、上記水熱反応生成物(複合物B)は、ろ過後、水熱反応生成物1質量部に対し、水を5質量部〜100質量部用いて洗浄し、乾燥することによって単離できる。かかる単離して得られたものが、本発明の排ガス浄化用触媒に相当する。なお、上記の乾燥手段は、凍結乾燥又は真空乾燥が用いられ、凍結乾燥が好ましい。   When the composite B is provided with the carrier (X), the above-mentioned hydrothermal reaction product (composite B) is, after filtration, 5 parts by mass to 100 parts by mass of water per 1 part by mass of the hydrothermal reaction product. It can be isolated by washing with parts by mass and drying. The product obtained by such isolation corresponds to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. In addition, freeze drying or vacuum drying is used as the drying means, and freeze drying is preferable.

一方、複合物Bが、担体(X)を構成する酸化物(M1)の水和物を備えるものである場合、得られた水熱反応生成物に対して、更に焼成反応に付する。これにより、担体(X)の水和物(前駆体)を、担体(X)(酸化物)に変化させることができる。ここで、得られる担体(X)を緻密にする観点からは、焼成温度は、酸素を含む雰囲気下で、300℃〜1000℃であることが好ましく、400℃〜1000℃であることがより好ましい。また、焼成時間は、10分間〜10時間であることが好ましく、30分間〜6時間であることがより好ましい。この焼成反応を経て得られたものが、本発明の排ガス浄化用触媒に相当する。   On the other hand, when the composite B includes a hydrate of the oxide (M1) constituting the carrier (X), the obtained hydrothermal reaction product is further subjected to a calcination reaction. Thereby, the hydrate (precursor) of the carrier (X) can be changed to the carrier (X) (oxide). Here, from the viewpoint of making the obtained carrier (X) dense, the firing temperature is preferably from 300 ° C to 1000 ° C, more preferably from 400 ° C to 1000 ° C, in an atmosphere containing oxygen. . The firing time is preferably from 10 minutes to 10 hours, and more preferably from 30 minutes to 6 hours. What was obtained through this calcination reaction corresponds to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

(第二の製造方法)
第二の製造方法は、担体(X)、助触媒体(Y)の原料、及び貴金属粒子(Z)の原料に、水とpH調整剤を混合して、得られたスラリーCを100℃以上の水熱反応に付して排ガス浄化用触媒を得る製造方法である。
(Second manufacturing method)
In the second production method, water and a pH adjuster are mixed with the carrier (X), the raw material of the promoter (Y), and the raw material of the noble metal particles (Z), and the obtained slurry C is heated to 100 ° C. or higher. To obtain a catalyst for purifying exhaust gas by subjecting it to a hydrothermal reaction.

スラリーCを生成する際に用いられる担体(X)は、Al23、TiO2、ZrO2、及びSiO2からなる群より選ばれた1種又は2種以上の酸化物(M1)である。酸化物(M1)としては、粒子状の市販品及びその粉砕物を用いることもできるが、別途製造された中空ナノロッド形状の酸化物(M1)、すなわち中空担体(X)を用いることもできる。以下では、例としてAl23の中空担体(X)の製造方法を説明する。 The support (X) used when forming the slurry C is one or more oxides (M1) selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , and SiO 2. . As the oxide (M1), a commercial product in the form of particles and a pulverized product thereof can be used, but a separately manufactured hollow nanorod-shaped oxide (M1), that is, a hollow carrier (X) can also be used. Hereinafter, a method for producing a hollow carrier (X) of Al 2 O 3 will be described as an example.

Al23の中空担体(X)の製造方法は、次の工程(I)〜(III):
(I) Alを主要成分とするセラミックス原料化合物と、有機質繊維と、アルカリ溶液とを含有するスラリーDを調製する工程、
(II) 得られたスラリーDを水熱反応に付して、前記有機質繊維と該有機質繊維を被覆するベーマイトからなる複合物を得る工程、及び
(III) 得られた複合物を焼成反応に付して、Al23の中空担体(X)を得る工程
を備える。
The method for producing the hollow carrier (X) of Al 2 O 3 includes the following steps (I) to (III):
(I) a step of preparing a slurry D containing a ceramic raw material compound containing Al as a main component, organic fibers, and an alkaline solution;
(II) a step of subjecting the obtained slurry D to a hydrothermal reaction to obtain a composite comprising the organic fibers and boehmite covering the organic fibers; and (III) subjecting the obtained composite to a firing reaction. To obtain a hollow carrier (X) of Al 2 O 3 .

工程(I)で用いられるセラミックス原料化合物に含まれる金属元素は、Alを主体とするが、Al以外の元素を、Alを含む全ての金属元素100モル%中30モル%以下含有していてもよい。かかるセラミックス原料化合物としては、具体的には、Al、又はAlとAl以外の元素とからなる金属化合物の硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、有機酸塩、アルコキシド等を好適に使用することができる。前記Al以外の元素としては、例えばFe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Tb、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Mn、Eu、Y、Nb、Ce、Ba等の金属元素が挙げられる。   Although the metal element contained in the ceramic raw material compound used in the step (I) is mainly composed of Al, even if the metal element other than Al contains 30 mol% or less in 100 mol% of all metal elements including Al. Good. Specific examples of such ceramic raw material compounds include sulfates, nitrates, carbonates, acetates, oxalates, oxides, hydroxides, and halogens of Al or a metal compound composed of Al and an element other than Al. Compounds, organic acid salts, alkoxides and the like can be suitably used. Examples of the element other than Al include metal elements such as Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Tb, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Mn, Eu, Y, Nb, Ce, and Ba. Can be

得られるAl23の中空担体(X)は、有機質繊維を鋳型とするので、必要とするAl23の中空担体(X)の長さと内径に応じて、適当な大きさを有する有機質繊維が選定される。なお、Al23の中空担体(X)の外径(肉厚)は、後述する工程(II)の水熱反応において制御することができる。 The hollow support (X) is the resulting Al 2 O 3, since the organic fibers as a template, depending on the length and inner diameter of the hollow support of Al 2 O 3 required (X), organic with appropriate size Fiber is selected. The outer diameter (thickness) of the hollow carrier (X) of Al 2 O 3 can be controlled in a hydrothermal reaction in step (II) described later.

上記の有機質繊維としては、後述する工程(II)の水熱反応においてベーマイトが表面に生成し、更に後述する工程(III)の焼成反応において焼失するものであれば特に制限されず、天然繊維ではセルロース、セルロースナノファイバー、ウール、綿、麻、絹等が、合成繊維ではアラミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、アクリル、レーヨン等が使用できる。なお、スラリーDの調整において、水への良好な分散性を有する観点からは、有機質繊維としてセルロースナノファイバー(CNF)の使用が好ましい。   The organic fiber is not particularly limited as long as boehmite is generated on the surface in a hydrothermal reaction in step (II) described below and burned off in a firing reaction in step (III) described later. Cellulose, cellulose nanofiber, wool, cotton, hemp, silk and the like can be used, and synthetic fiber can be aramid, polyamide, polyester, polyethylene, acrylic, rayon and the like. In the preparation of the slurry D, from the viewpoint of having good dispersibility in water, it is preferable to use cellulose nanofiber (CNF) as the organic fiber.

CNFとは、全ての植物細胞壁の約5割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維であり、水への良好な分散性も有している。CNFの平均繊維径は、10nm〜30μmであり、平均長さは、100nm〜100μmである。   CNF is a skeletal component that accounts for about 50% of all plant cell walls, and is a lightweight and high-strength fiber that can be obtained by defibrating plant fibers constituting such cell walls to nano-size, etc. Also has good dispersibility. The average fiber diameter of CNF is 10 nm to 30 μm, and the average length is 100 nm to 100 μm.

上記セラミックス原料化合物と上記有機質繊維とを混合してスラリーDを調製する際、分散媒には水を用いることができる。そして、スラリーD中に溶解又は分散している金属成分が金属水酸化物となるように、適宜、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア等のpH調整剤を用いて、スラリーDのpHを9.5〜14とする。スラリーDのpHが9.5未満の場合、NaAl3(SO4)2(OH)6が副生する傾向があり、水熱反応によるAl23前駆体の生成効率が悪くなってしまう場合がある。 When preparing the slurry D by mixing the ceramic raw material compound and the organic fiber, water can be used as a dispersion medium. Then, the pH of the slurry D is adjusted to 9 by appropriately using a pH adjuster such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, or ammonia so that the metal component dissolved or dispersed in the slurry D becomes a metal hydroxide. 0.5 to 14. When the pH of the slurry D is less than 9.5, NaAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 tends to be produced as a by-product, and the efficiency of producing the Al 2 O 3 precursor by the hydrothermal reaction becomes poor. There is.

スラリーDを調製する際の、水の使用量は、各原料の溶解性又は分散性、撹拌の容易性、及び水熱反応の効率等の点から、セラミックス原料化合物100質量部に対して50質量部〜100000質量部が好ましく、更に50質量部〜80000質量部が好ましい。また、スラリーDの有機質繊維の含有量は、セラミックス原料化合物100質量部に対して5質量部〜2000質量部であることが好ましく、5質量部〜1000質量部であることがより好ましい。   When preparing the slurry D, the amount of water used is 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material compound in view of the solubility or dispersibility of each raw material, the ease of stirring, and the efficiency of the hydrothermal reaction. Parts to 100,000 parts by mass, more preferably 50 to 80,000 parts by mass. Further, the content of the organic fibers in the slurry D is preferably 5 parts by mass to 2,000 parts by mass, more preferably 5 parts by mass to 1,000 parts by mass, based on 100 parts by mass of the ceramic raw material compound.

工程(II)では、上記のスラリーDを水熱反応に付して、上記有機質繊維がベーマイト(AlOOH)で被覆された複合物(以下、「ベーマイト被覆複合物」と称する場合がある。)を得る。かかる水熱反応の温度は100℃以上であることが好ましく、100℃〜200℃がより好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、100℃以上で反応を行う場合、この時の圧力は0.3MPa以上であるのが好ましく、100℃〜200℃で反応を行う場合の圧力は0.3MPa〜1.4MPaであるのが好ましい。水熱反応時間は、0.1時間〜12時間が好ましく、0.2時間〜6時間がより好ましい。水熱反応の温度が100℃未満で、水熱反応の時間が0.1時間未満の場合、Al23前駆体の結晶成長が十分に生じず、Al23の中空担体(X)の機械的強度が劣ってしまう場合がある。また、水熱反応の温度が200℃を超え、水熱反応の時間が12時間を超える場合、有機質繊維が溶解し、ベーマイト被覆複合物を得ることができなくなるおそれが生じる。 In the step (II), the slurry D is subjected to a hydrothermal reaction to form a composite (hereinafter, sometimes referred to as a “boehmite-coated composite”) in which the organic fibers are coated with boehmite (AlOOH). obtain. The temperature of such a hydrothermal reaction is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. to 200 ° C. The hydrothermal reaction is preferably performed in a pressure-resistant vessel. When the reaction is performed at 100 ° C. or more, the pressure at this time is preferably 0.3 MPa or more. When the reaction is performed at 100 ° C. to 200 ° C., The pressure is preferably from 0.3 MPa to 1.4 MPa. The hydrothermal reaction time is preferably from 0.1 hours to 12 hours, more preferably from 0.2 hours to 6 hours. When the temperature of the hydrothermal reaction is less than 100 ° C. and the time of the hydrothermal reaction is less than 0.1 hour, crystal growth of the Al 2 O 3 precursor does not sufficiently occur, and the Al 2 O 3 hollow carrier (X) May have poor mechanical strength. If the temperature of the hydrothermal reaction exceeds 200 ° C. and the time of the hydrothermal reaction exceeds 12 hours, the organic fibers may be dissolved, and a boehmite-coated composite may not be obtained.

なお、有機質繊維を被覆するベーマイトの被覆厚さを厚くする場合、すなわち肉厚のAl23の中空担体(X)を得る場合は、上記スラリーDにおける、セラミックス原料化合物/有機質繊維の質量比を大きく設定する。具体的には、セラミックス原料化合物/有機質繊維の質量比を0.5よりも大きくする。そして、水熱反応においては、ベーマイトの個々の結晶の結晶成長が促進するように、低目の温度・圧力環境を長時間継続させる。具体的には、例えば、130℃、0.3MPaで12時間の水熱反応を行うとよい。 When the thickness of the boehmite coating the organic fibers is increased, that is, when the thick hollow Al 2 O 3 carrier (X) is obtained, the mass ratio of the ceramic raw material compound / organic fibers in the slurry D is used. Set large. Specifically, the mass ratio of the ceramic raw material compound / organic fiber is set to be larger than 0.5. In the hydrothermal reaction, the lower temperature / pressure environment is continued for a long time so that the crystal growth of individual crystals of boehmite is promoted. Specifically, for example, a hydrothermal reaction may be performed at 130 ° C. and 0.3 MPa for 12 hours.

上記水熱反応後には、上記有機質繊維の表面がベーマイトで被覆されており、これをろ過等により分散媒より分取した後、好ましくは水等で洗浄し、乾燥すること等により、後述する工程(III)の焼成反応に付するためのベーマイト被覆複合物を単離することができる。かかるベーマイト被覆複合物を水で洗浄する際には、副生成物を除去する観点から、ベーマイト被覆複合物の1質量部に対し、水を5質量部〜50質量部用いるのが好ましい。また、乾燥手段としては、凍結乾燥、真空乾燥、温風乾燥等が用いられ、凍結乾燥又は温風乾燥が好ましい。   After the hydrothermal reaction, the surface of the organic fiber is covered with boehmite, and after separating it from the dispersion medium by filtration or the like, preferably washing with water or the like, drying, and the like, a step described below. The boehmite-coated composite to be subjected to the firing reaction of (III) can be isolated. When washing the boehmite-coated composite with water, it is preferable to use 5 parts by mass to 50 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the boehmite-coated composite from the viewpoint of removing by-products. As the drying means, freeze drying, vacuum drying, hot air drying and the like are used, and freeze drying or hot air drying is preferable.

工程(III)では、上記のようにして得られたベーマイト被覆複合物を、更に焼成反応に付する。これにより、上記工程(II)において得られたベーマイト被覆複合物に含まれる有機質繊維を焼失させると同時に、筒状のベーマイトを焼成反応に付して、Al23の中空担体(X)を得ることができる。ここで、得られるAl23を緻密にする観点からは、焼成温度は、酸素雰囲気下で、600℃〜1200℃であることが好ましく、700℃〜1200℃であることがより好ましい。また、焼成時間は、10分間〜10時間であることが好ましく、30分間〜5時間であることがより好ましい。焼成温度が600℃未満又は焼成時間が10分未満の場合、Al23前駆体からの脱水を伴うAl23の生成及びAl23の結晶成長が不十分となり、Al23の中空担体(X)の機械的強度が劣ってしまう場合がある。また、焼成温度が1200℃を超え、焼成時間が10時間を超える場合、Al23のシンタリングが著しく生じ、中空の形態が得られないおそれが生じる。なお、焼成反応のための雰囲気酸素濃度は特別なものではなく、通常の大気を使用すればよい。 In step (III), the boehmite-coated composite obtained as described above is further subjected to a firing reaction. As a result, the organic fibers contained in the boehmite-coated composite obtained in the above step (II) are burned off, and at the same time, the cylindrical boehmite is subjected to a calcination reaction to form the Al 2 O 3 hollow carrier (X). Obtainable. Here, from the viewpoint of making the obtained Al 2 O 3 dense, the firing temperature is preferably from 600 ° C. to 1200 ° C. in an oxygen atmosphere, more preferably from 700 ° C. to 1200 ° C. The firing time is preferably from 10 minutes to 10 hours, and more preferably from 30 minutes to 5 hours. When the firing temperature is 600 ° C. or less than the firing time is less than 10 minutes, Al 2 O 3 generation and crystal growth of Al 2 O 3 of Al 2 O 3 with dehydration of precursor is insufficient, Al 2 O 3 Mechanical strength of the hollow carrier (X) may be inferior. If the firing temperature exceeds 1200 ° C. and the firing time exceeds 10 hours, sintering of Al 2 O 3 significantly occurs, and a hollow form may not be obtained. Note that the atmospheric oxygen concentration for the firing reaction is not special, and ordinary air may be used.

上記の通り、Al23の中空担体(X)の長さや内空部の太さは、用いる有機質繊維で任意に制御できるので、均一な大きさのAl23の中空担体(X)の集合体であっても、大きさが異なるAl23の中空担体(X)の集合体であってもよく、また化学組成が異なる2種以上のAl23の中空担体(X)の集合体であってもよい。 As described above, the length of the Al 2 O 3 hollow carrier (X) and the thickness of the inner space can be arbitrarily controlled by the organic fiber used, so that the Al 2 O 3 hollow carrier (X) having a uniform size is used. Or an aggregate of Al 2 O 3 hollow carriers (X) having different sizes, or two or more Al 2 O 3 hollow carriers (X) having different chemical compositions. May be an aggregate.

第二の製造方法において水熱反応に供する助触媒体(Y)の原料及び貴金属粒子(Z)の原料は、上記第一の製造方法と同様に、溶解性及び水熱反応の効率等などの観点から、金属の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、有機酸塩、及びアルコキシドが好ましい。   In the second production method, the raw materials of the cocatalyst (Y) and the raw materials of the noble metal particles (Z) to be subjected to the hydrothermal reaction have the same solubility and hydrothermal reaction efficiency as in the first production method. From the viewpoint, metal nitrates, sulfates, chlorides, organic acid salts, and alkoxides are preferred.

また、スラリーCにおける上記水の使用量、水熱反応に付す際のスラリーCのpH、及び水熱反応条件も、上記第一の製造方法における水溶液Aのそれらと同じである。   The amount of the water used in the slurry C, the pH of the slurry C when subjected to the hydrothermal reaction, and the hydrothermal reaction conditions are the same as those of the aqueous solution A in the first production method.

スラリーCを水熱反応に付して得られる水熱反応生成物は、中空担体(X)の表面に、貴金属粒子(Z)が表面に担持された中空助触媒体(Y)が担持された複合物Eである。かかる複合物Eを、複合物Bにしたのと同様に水で洗浄した後、乾燥することによって、本発明の排ガス浄化用触媒を得ることができる。   In the hydrothermal reaction product obtained by subjecting the slurry C to the hydrothermal reaction, the hollow co-catalyst (Y) having the noble metal particles (Z) supported on the surface was supported on the surface of the hollow carrier (X). Composite E. The composite E is washed with water in the same manner as the composite B, and then dried to obtain the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

なお、この第二の製造方法において、担体(X)を構成する酸化物(M1)をAl23以外とする場合には、工程(I)において用いられるセラミックス原料化合物の主成分を、酸化物(M1)の材料に応じて変更すればよい。 In the second production method, when the oxide (M1) constituting the carrier (X) is other than Al 2 O 3 , the main component of the ceramic raw material compound used in the step (I) is oxidized. What is necessary is just to change according to the material of the thing (M1).

また、上記第二の製造方法では、工程(I)〜(III)を経て製造された中空担体(X)を含むスラリーCを水熱反応に付するものとして説明したが、担体(X)として、非中空形状を呈するものを用いることも可能であるし、一部に中空形状を呈する担体(X)を用いることも可能である。例えば、固相法やゾルゲル法で得られた担体(X)を用いることもできる。   In the second production method, the slurry C containing the hollow carrier (X) produced through the steps (I) to (III) is described as being subjected to a hydrothermal reaction. It is also possible to use a carrier exhibiting a non-hollow shape, and it is also possible to use a carrier (X) partially exhibiting a hollow shape. For example, a carrier (X) obtained by a solid phase method or a sol-gel method can be used.

(第三の製造方法)
第三の製造方法は、担体(X)、助触媒体(Y)、及び貴金属粒子(Z)の原料に、水とpH調整剤を混合して、得られたスラリーFを100℃以上の水熱反応に付して排ガス浄化用触媒を得る製造方法である。
(Third manufacturing method)
In the third production method, water and a pH adjuster are mixed with the raw materials of the carrier (X), the promoter (Y), and the noble metal particles (Z), and the obtained slurry F is mixed with water at 100 ° C. or higher. This is a method for producing an exhaust gas purifying catalyst by subjecting it to a thermal reaction.

スラリーFの調整方法、水熱反応条件、及び水熱反応生成物の処理方法は、上記第一の製造方法における水溶液A、及び上記第二の製造方法におけるスラリーCのそれらと同じである。   The method for preparing the slurry F, the hydrothermal reaction conditions, and the method for treating the hydrothermal reaction product are the same as those for the aqueous solution A in the first production method and the slurry C in the second production method.

スラリーFを水熱反応に付した後、水熱反応生成物を水洗浄、乾燥して得られる排ガス浄化用触媒は、担体(X)の表面に、貴金属粒子(Z)が表面に担持された助触媒体(Y)が担持されたものである。なお、担体(X)として、第二の製造方法で上述した工程(I)〜(III)を経て製造された中空担体(X)を用いた場合には、前記排ガス浄化用触媒は、中空担体(X)の表面に、貴金属粒子(Z)が表面に担持された助触媒体(Y)が担持されたものである。   After subjecting the slurry F to the hydrothermal reaction, the hydrothermal reaction product was washed with water and dried to obtain an exhaust gas purifying catalyst in which noble metal particles (Z) were supported on the surface of the carrier (X). The promoter (Y) is supported. In addition, when the hollow carrier (X) produced through the steps (I) to (III) described above in the second production method is used as the carrier (X), the exhaust gas purifying catalyst is a hollow carrier. The co-catalyst (Y) in which the noble metal particles (Z) are supported on the surface of (X) is supported.

(まとめ)
上記第一〜第三の製造方法のいずれを採用しても、本発明の、耐熱性に優れる酸化物(M1)からなる担体(X)に、酸素吸蔵能を有する金属酸化物(M2)からなる助触媒体(Y)が担持されてなり、かつ助触媒体(Y)の表面に貴金属粒子(Z)が担持されてなる排ガス浄化用触媒を得ることができる。
(Summary)
Regardless of which of the first to third production methods is adopted, the carrier (X) comprising the oxide (M1) having excellent heat resistance according to the present invention is prepared by converting the metal oxide (M2) having an oxygen storage ability into the carrier (X). Thus, an exhaust gas purifying catalyst can be obtained in which the promoter (Y) is supported and the noble metal particles (Z) are supported on the surface of the promoter (Y).

これらの製造方法の中では、中空担体(X)、中空助触媒体(Y)、及び貴金属粒子(Z)を含む排ガス浄化用触媒を得られることから、第二の製造方法が特に好ましい。   Among these production methods, the second production method is particularly preferable because an exhaust gas purifying catalyst including the hollow carrier (X), the hollow promoter (Y), and the noble metal particles (Z) can be obtained.

なお、貴金属粒子(Z)の担持方法として、水熱反応を用いることで、貴金属粒子(Z)を助触媒体(Y)の表面に選択的に担持させることができる。しかし、その他の方法、例えば含浸法等を用いてもよい。例えば、第一及び第二の製造方法において、水熱反応を用いて担体(X)の表面に助触媒体(Y)を担持させた後、含浸法を用いて貴金属粒子(Z)を担持させるものとしてもよい(変形例)。ただし、水熱反応以外の方法を採用した場合、貴金属粒子(Z)の一部は担体(X)にも担持される。   By using a hydrothermal reaction as a method for supporting the noble metal particles (Z), the noble metal particles (Z) can be selectively supported on the surface of the promoter (Y). However, other methods, such as an impregnation method, may be used. For example, in the first and second production methods, after supporting the promoter (Y) on the surface of the carrier (X) using a hydrothermal reaction, the noble metal particles (Z) are supported using an impregnation method. (Modification) However, when a method other than the hydrothermal reaction is employed, a part of the noble metal particles (Z) is also supported on the carrier (X).

また、上述した方法で製造された中空担体(X)に、含浸法によって助触媒体(Y)を担持させた後、更に含浸法によってこの助触媒体(Y)に貴金属粒子(Z)を担持させても構わない。この場合、中空ナノロッド形状を呈する担体(X)に、粒子状の助触媒体(Y)が担持され、この助触媒体(Y)の表面と、中空担体(X)の一部表面とに貴金属粒子(Z)が担持される。   Further, after supporting the co-catalyst (Y) by the impregnation method on the hollow carrier (X) produced by the above-described method, the precious metal particles (Z) are further supported on the co-catalyst (Y) by the impregnation method. You may let it. In this case, a particulate co-catalyst (Y) is supported on a support (X) having a hollow nanorod shape, and a noble metal is formed on the surface of the co-catalyst (Y) and a part of the surface of the hollow support (X). Particles (Z) are supported.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

[製造例1]<中空ナノロッド形状のAl23からなる担体(X)の製造:水熱法>
Al2(SO4)3・16H2O 0.79g、セルロースナノファイバー 2.31g(ダイセルファインケム社製 PC110T、含水量65質量%)、及び水72.3mLを60分間混合してスラリーA1を作製した。得られたスラリーA1に、10質量%濃度のNaOH水溶液3.0mLを添加し、5分間混合してpH10のスラリーA2を作製した。
[Production Example 1] <Production of carrier (X) of Al 2 O 3 hollow nanorods shape: hydrothermal method>
0.79 g of Al 2 (SO 4 ) 3 .16H 2 O, 2.31 g of cellulose nanofiber (PC110T, manufactured by Daicel FineChem, water content 65% by mass), and 72.3 mL of water are mixed for 60 minutes to prepare a slurry A1. did. To the obtained slurry A1, 3.0 mL of a 10 mass% NaOH aqueous solution was added and mixed for 5 minutes to prepare a slurry A2 having a pH of 10.

スラリーA2をオートクレーブに投入し、140℃、0.3MPaで1時間水熱反応を行った。得られた水熱反応生成物を放冷した後、ろ過して、水で洗浄し、4時間80℃で温風乾燥して、Al23の前駆体とセルロースナノファイバーからなる複合物A3を得た。得られた複合物A3を電気炉に入れて、空気雰囲気下で、昇温速度10℃/分で700℃まで昇温した後、700℃で1時間焼成して、中空ナノロッド形状のγ-Al23(一次粒子径:10nm、繊維長:300μm、BET比表面積:220m2/g)を得た。 The slurry A2 was charged into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.3 MPa for 1 hour. After allowing the obtained hydrothermal reaction product to cool, it is filtered, washed with water, and dried with hot air at 80 ° C. for 4 hours to obtain a composite A3 comprising an Al 2 O 3 precursor and cellulose nanofibers. Got. The obtained composite A3 was placed in an electric furnace, heated in an air atmosphere to 700 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and calcined at 700 ° C. for 1 hour to form a hollow nanorod-shaped γ-Al 2 O 3 (primary particle diameter: 10 nm, fiber length: 300 μm, BET specific surface area: 220 m 2 / g) was obtained.

[製造例2]<担体(X)の前駆体(ベーマイト(AlOOH))の製造:水熱法>
水30mLにNaOH 12gを混合して、水溶液B1を得た。また、水50mLにAl2(SO4)3・16H2O 31.51gを混合して水溶液B2を得た。次いで、得られた水溶液B2を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、水溶液B1を50mL/分で滴下してスラリーB3を得た。かかるスラリーB3のpHは9.5であり、Al 1モルに対して3モルのNaを含有していた。
[Production Example 2] <Preparation of precursor (boehmite (AlOOH)) of carrier (X): hydrothermal method>
An aqueous solution B1 was obtained by mixing 12 g of NaOH with 30 mL of water. Further, 31.51 g of Al 2 (SO 4 ) 3 .16H 2 O was mixed with 50 mL of water to obtain an aqueous solution B2. Next, the obtained aqueous solution B2 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the aqueous solution B1 was dropped at 50 mL / min to obtain a slurry B3. The pH of the slurry B3 was 9.5, and contained 3 mol of Na with respect to 1 mol of Al.

得られたスラリーB3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥してベーマイト(平均粒径:10nm)を得た。   The obtained slurry B3 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour. The generated solid was filtered by suction, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after washing was freeze-dried at -50 ° C for 12 hours to obtain boehmite (average particle size: 10 nm).

[製造例3]<Al23の凝集体からなる担体(X)の製造:ゾルゲル法>
エタノール300mLにアルミニウムイソプロポキシド12gを混合し、溶液C1を得た。次いで、得られた溶液C1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、28%アンモニア水を50mL/分で滴下してゲルC2を得た。ゲルC2を90℃で10時間養生した後、空気雰囲気下700℃で2時間の焼成により、γ-Al23(平均粒径:10nm、BET比表面積:190m2/g)を得た。
[Production Example 3] <Production of carrier (X) composed of aggregate of Al 2 O 3 : sol-gel method>
12 g of aluminum isopropoxide was mixed with 300 mL of ethanol to obtain a solution C1. Next, the obtained solution C1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and 28% aqueous ammonia was dropped at 50 mL / min to obtain a gel C2. After the gel C2 was cured at 90 ° C. for 10 hours, it was fired at 700 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain γ-Al 2 O 3 (average particle size: 10 nm, BET specific surface area: 190 m 2 / g).

[実施例1]<担体(X):中空ナノロッド形状のAl23、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
Ce(NO3)3・6H2O 1.11g、製造例1で得られた中空ナノロッド形状のAl23 1.28g、及び水55mLを60分間混合してスラリーD1を作製した。得られたスラリーD1に、10質量%濃度のNaOH水溶液9mLを添加し、5分間混合してスラリーD2を作製した。
Example 1 <Carrier (X): Al 2 O 3 in hollow nanorod shape, cocatalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (twice) Hydrothermal reaction>
Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 1.11g, Al 2 O 3 1.28g of hollow nanorods profile obtained in Production Example 1, and water 55mL were mixed for 60 minutes to prepare a slurry D1. To the obtained slurry D1, 9 mL of a 10% by mass aqueous NaOH solution was added and mixed for 5 minutes to prepare a slurry D2.

スラリーD2をオートクレーブに投入し、140℃で3時間水熱反応を行った(1回目の水熱反応)。得られた中空ナノロッド形状のCeO2/中空ナノロッド形状のAl23複合物のスラリーに、1%RhCl3水溶液2.19g及び1%ヘキサクロリド白金酸(H2PtCl6)水溶液9.14gを混合して、スラリーD3を得た。 The slurry D2 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. for 3 hours (first hydrothermal reaction). To a slurry of the obtained hollow nanorod-shaped CeO 2 / hollow nanorod-shaped Al 2 O 3 composite, 2.19 g of a 1% RhCl 3 aqueous solution and 9.14 g of a 1% aqueous hexachlorideplatinic acid (H 2 PtCl 6 ) solution were added. After mixing, slurry D3 was obtained.

得られたスラリーD3をオートクレーブに投入し、140℃で1時間水熱反応を行った(2回目の水熱反応)。水熱反応生成物を放冷した後、ろ過して、水で洗浄し、水50mLを混合してリパルプすることにより、Pt−Rh/中空ナノロッド形状のCeO2/中空ナノロッド形状のAl23複合物のスラリーD4を得た。 The obtained slurry D3 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. for 1 hour (second hydrothermal reaction). After allowing the hydrothermal reaction product to cool, it is filtered, washed with water, mixed with 50 mL of water and repulped to obtain Pt-Rh / CeO 2 in the form of hollow nanorods / Al 2 O 3 in the form of hollow nanorods. A composite slurry D4 was obtained.

得られたスラリーD4を−50℃で12時間凍結乾燥し、得られた固形分を空気雰囲気下500℃で3時間焼成して排ガス浄化用触媒P1を得た。得られた排ガス浄化用触媒P1のBET比表面積は230m2/gであった。また、得られた排ガス浄化用触媒P1は、RhもPtも担持していない中空ナノロッド形状のγ-Al23と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 The obtained slurry D4 was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours, and the obtained solid content was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P1. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P1 was 230 m 2 / g. Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P1 has a mixed phase (Al: Ce) of hollow nanorod-shaped γ-Al 2 O 3 not supporting Rh and Pt and hollow nanorod-shaped CeO 2 supporting Rh and Pt. : Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例2]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
水30mLに製造例2で得られたベーマイト1.5g及びCe(NO3)3・6H2O 0.33gを混合して、スラリーE1を得た。また、水10mLにNaOH 0.3gを混合して、水溶液E2を得た。次いで、得られたスラリーE1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、水溶液E2を50mL/分で滴下してスラリーE3を得た。かかるスラリーE3のpHは13.5であり、Al 1モルに対して0.03モルのCeを含有していた。
[Example 2] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (twice water Thermal reaction)>
1.5 g of the boehmite obtained in Production Example 2 and 0.33 g of Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O were mixed with 30 mL of water to obtain a slurry E1. In addition, 0.3 g of NaOH was mixed with 10 mL of water to obtain an aqueous solution E2. Next, the obtained slurry E1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and an aqueous solution E2 was dropped at 50 mL / min to obtain a slurry E3. The pH of the slurry E3 was 13.5, and contained 0.03 mol of Ce with respect to 1 mol of Al.

得られたスラリーE3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った(1回目の水熱反応)。生成したスラリーE4に1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを混合してスラリーE5を得た。かかるスラリーE5のpHは13.0であり、Al 1モルに対して0.001モルのRh及び0.002モルのPtを含有していた。 The obtained slurry E3 was charged into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour (first hydrothermal reaction). 0.65 g of a 1% RhCl 3 aqueous solution and 2.72 g of a 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution were mixed with the generated slurry E4 to obtain a slurry E5. The pH of the slurry E5 was 13.0, and contained 0.001 mol of Rh and 0.002 mol of Pt per 1 mol of Al.

得られたスラリーE5をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った(2回目の水熱反応)。生成した固形分を吸引ろ過で回収し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して排ガス浄化用触媒の前駆体E6を得た。   The obtained slurry E5 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.4 MPa was performed for 1 hour (second hydrothermal reaction). The generated solid was collected by suction filtration, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after the washing was freeze-dried at -50 ° C for 12 hours to obtain an exhaust gas purifying catalyst precursor E6.

得られた排ガス浄化用触媒の前駆体E6を、空気雰囲気下500℃で6時間焼成して排ガス浄化用触媒P2を得た。得られた排ガス浄化用触媒P2のBET比表面積は170m2/gであった。また、得られた排ガス浄化用触媒P2は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持したナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 The obtained exhaust gas purifying catalyst precursor E6 was calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P2. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P2 was 170 m 2 / g. In addition, the obtained exhaust gas purifying catalyst P2 has a mixed phase (Al: Ce: Rh) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh and Pt. : Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例3]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.52、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、Ce(NO3)3・6H2O 0.33gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.17g及びZrO(NO3)2・2H2O 0.14gに変更した以外(本実施例3で得られたスラリーE3のpHは13.5)、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P3を得た。得られた排ガス浄化用触媒P3のBET比表面積は170m2/gであった。
Example 3 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y): hollow nanorod-shaped Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 , noble metal particles (Z): Pt + Rh, second production method ( Two hydrothermal reactions)>
In Example 2, the Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, was changed to Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.17g and ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O 0.14g Except for this, the pH of the slurry E3 obtained in Example 3 was 13.5, and an exhaust gas purifying catalyst P3 was obtained in the same manner as in Example 2. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P3 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P3は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.52の混相(Al:Ce:Zr:Rh:Pt(モル比)=1:0.015:0.015:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P3 has a mixed phase of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 that supports Rh and Pt ( Al: Ce: Zr: Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.015: 0.015: 0.001: 0.002).

[実施例4]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCe0.9La0.132、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、Ce(NO3)3・6H2O 0.33gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.3g及びLa(NO3)3・6H2O 0.02gに変更した以外(本実施例4で得られたスラリーE3のpHは13.5)、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P4を得た。得られた排ガス浄化用触媒P4のBET比表面積は170m2/gであった。
Example 4 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): hollow nanorod-shaped Ce 0.9 La 0.13 O 2 , noble metal particles (Z): Pt + Rh, second production method ( Two hydrothermal reactions)>
In Example 2, the Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, was changed to Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.3g and La (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.02g Except that (the pH of the slurry E3 obtained in Example 4 was 13.5), an exhaust gas purifying catalyst P4 was obtained in the same manner as in Example 2. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P4 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P4は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCe0.9La0.132の混相(Al:Ce:La:Rh:Pt(モル比)=1:0.027:0.003:0.001:0.002)であった。 In addition, the obtained exhaust gas purifying catalyst P4 has a mixed phase of an agglomerate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped Ce 0.9 La 0.13 O 2 that supports Rh and Pt ( Al: Ce: La: Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.027: 0.003: 0.001: 0.002).

[実施例5]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.4La0.132、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、Ce(NO3)3・6H2O 0.33gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.17g、ZrO(NO3)2・2H2O 0.11g、及びLa(NO3)3・6H2O 0.02gに変更した以外(本実施例5で得られたスラリーE3のpHは13.5)、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P5を得た。得られた排ガス浄化用触媒P5のBET比表面積は170m2/gであった。
[Example 5] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, promoter (Y): hollow nanorod-shaped Ce 0.5 Zr 0.4 La 0.13 O 2 , noble metal particles (Z): Pt + Rh, second production Method (two hydrothermal reactions)>
In Example 2, Ce a (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.17g, ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O 0.11g, and La (NO 3) was changed to 3 · 6H 2 O 0.02g (pH of the slurry E3 obtained in example 5 is 13.5), in the same manner as in example 2 to obtain the exhaust gas purifying catalyst P5 . The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P5 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P5は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.4La0.132の混相(Al:Ce:Zr:La:Rh:Pt(モル比)=1:0.015:0.012:0.003:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P5 was composed of an aggregate of γ-Al 2 O 3 not supporting Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped Ce 0.5 Zr 0.4 La 0.13 O 2 supporting Rh and Pt. It was a mixed phase (Al: Ce: Zr: La: Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.015: 0.012: 0.003: 0.001: 0.002).

[実施例6]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh+Pd、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、1%RhCl3水溶液2.72gを、1%RhCl3水溶液1.36g及び1%PdCl3水溶液0.85gに変更した以外(本実施例6で得られたスラリーE3のpHは13.0)、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P6を得た。得られた排ガス浄化用触媒P6のBET比表面積は170m2/gであった。
[Example 6] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh + Pd, second production method (two times of water Thermal reaction)>
In Example 2, a 1% RhCl 3 solution 2.72 g, 1% RhCl 3 was changed to an aqueous solution 1.36g and 1% PdCl 3 aqueous solution 0.85 g (pH of the slurry E3 obtained in the sixth embodiment 13.0), and an exhaust gas purifying catalyst P6 was obtained in the same manner as in Example 2. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P6 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P6は、RhもPtもPdも担持していないγ-Alの凝集体と、Rh、Pt及びPdを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt:Pd(モル比)=1:0.03:0.001:0.001:0.001)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P6 has a mixed phase of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh, Pt, and Pd and a hollow nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh, Pt, and Pd ( Al: Ce: Rh: Pt: Pd (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.001: 0.001).

[実施例7]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを、1%RhCl3水溶液3.25gに変更した以外(本実施例7で得られたスラリーE3のpHは13.0)、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P7を得た。得られた排ガス浄化用触媒GのBET比表面積は170m2/gであった。
[Example 7] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Rh, second production method (twice water Thermal reaction)>
In Example 2, 1% RhCl 3 solution 0.65g and 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution 2.72 g, 1% RhCl 3 was changed to an aqueous solution 3.25 g (slurry E3 obtained in this Example 7 The pH was 13.0), and an exhaust gas purifying catalyst P7 was obtained in the same manner as in Example 2. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst G was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P7は、Rhを担持していないγ-Alの凝集体と、Rhを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh(モル比)=1:0.03:0.005)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P7 has a mixed phase (Al: Ce: Rh (molar ratio)) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 not supporting Rh and CeO 2 in a hollow nanorod shape supporting Rh. ) = 1: 0.03: 0.005).

[実施例8]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第一の製造方法(1回の水熱反応)>
水50mLにAl2(SO4)3・16H2O 7.88g、Ce(NO3)3・6H2O 0.33g、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液 2.72gを混合して、水溶液F1を得た。また、水40mLにNaOH 3.30gを混合して、水溶液F2を得た。次いで、得られた水溶液F1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、水溶液F2を50mL/分で滴下してスラリーF3を得た。かかるスラリーF3のpHは13.0であり、Al 1モルに対して0.03モルのCe、0.001モルのRh、及び0.002モルのPtを含有していた。
Example 8 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, first production method (one time of water Thermal reaction)>
Water 50mL Al 2 (SO 4) 3 · 16H 2 O 7.88g, Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g, 1% RhCl 3 solution 0.65g and 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution 2. The aqueous solution F1 was obtained by mixing 72 g. In addition, 3.30 g of NaOH was mixed with 40 mL of water to obtain an aqueous solution F2. Next, the obtained aqueous solution F1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the aqueous solution F2 was dropped at 50 mL / min to obtain a slurry F3. The pH of the slurry F3 was 13.0, and contained 0.03 mol of Ce, 0.001 mol of Rh, and 0.002 mol of Pt per 1 mol of Al.

得られたスラリーF3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して排ガス浄化用触媒の前駆体F4を得た。得られた前駆体F4を、空気雰囲気下500℃で6時間焼成して排ガス浄化用触媒P8を得た。得られた排ガス浄化用触媒P8のBET比表面積は170m2/gであった。 The obtained slurry F3 was charged into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour. The generated solid was filtered by suction, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after the washing was freeze-dried at -50 ° C for 12 hours to obtain a precursor F4 of an exhaust gas purifying catalyst. The obtained precursor F4 was calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P8. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P8 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P8は、RhもPtも担持していないγ-Alの凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P8 has a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例9]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第一の製造方法(2回の水熱反応)>
水50mLにAl2(SO4)3・16H2O 7.88g、及びCe(NO3)3・6H2O 0.33gを混合して、水溶液G1を得た。また、水20mLにNaOH 3.3gを混合して、水溶液G2を得た。次いで、得られた水溶液G1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、水溶液G2を50mL/分で滴下してスラリーG3を得た。かかるスラリーG3のpHは13.5であり、Al 1モルに対して0.03モルのCeを含有していた。
Example 9 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, first production method (twice water Thermal reaction)>
Water 50mL Al 2 (SO 4) 3 · 16H 2 O 7.88g, and Ce (NO 3) a mixture of 3 · 6H 2 O 0.33g, to obtain an aqueous solution G1. Further, 3.3 g of NaOH was mixed with 20 mL of water to obtain an aqueous solution G2. Next, the obtained aqueous solution G1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and the aqueous solution G2 was dropped at 50 mL / min to obtain a slurry G3. The pH of the slurry G3 was 13.5, and contained 0.03 mol of Ce with respect to 1 mol of Al.

得られたスラリーG3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った(1回目の水熱反応)。水熱反応で得られたスラリーG4に、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを混合して、スラリーG5を得た。かかるスラリーG5のpHは13.0であり、Al 1モルに対して0.001モルのRh、及び0.002モルのPtを含有していた。 The obtained slurry G3 was charged into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour (first hydrothermal reaction). 0.65 g of a 1% RhCl 3 aqueous solution and 2.72 g of a 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution were mixed with the slurry G4 obtained by the hydrothermal reaction to obtain a slurry G5. The pH of the slurry G5 was 13.0, and contained 0.001 mol of Rh and 0.002 mol of Pt per 1 mol of Al.

得られたスラリーG5をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った(2回目の水熱反応)。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して排ガス浄化用触媒の前駆体G6を得た。得られた前駆体G6を、空気雰囲気下500℃で6時間焼成して排ガス浄化用触媒P9を得た。得られた排ガス浄化用触媒P9のBET比表面積は170m2/gであった。 The obtained slurry G5 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour (second hydrothermal reaction). The generated solid was filtered by suction, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after washing was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours to obtain a precursor G6 of an exhaust gas purifying catalyst. The obtained precursor G6 was calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P9. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P9 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P9は、RhもPtも担持していないγ-Alの凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P9 has a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例10]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(1回の水熱反応)>
水30mLに、製造例2で得られたベーマイト1.50g、Ce(NO3)3・6H2O 0.33g、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを混合して、スラリーH1を得た。また、水10mLにNaOH 0.3gを混合して、水溶液H2を得た。次いで、得られたスラリーH1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて撹拌し、水溶液H2を50mL/分で滴下してスラリーH3を得た。かかるスラリーH3のpHは13.0であり、Al 1モルに対して0.03モルのCe、0.001モルのRh及び0.002モルのPtを含有していた。
[Example 10] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (one time of water Thermal reaction)>
To 30 mL of water, 1.50 g of the boehmite obtained in Production Example 2, 0.33 g of Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, 0.65 g of a 1% RhCl 3 aqueous solution, and 2.72 g of a 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution were added. By mixing, a slurry H1 was obtained. Further, 0.3 g of NaOH was mixed with 10 mL of water to obtain an aqueous solution H2. Next, the obtained slurry H1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm while maintaining the temperature at 25 ° C., and an aqueous solution H2 was dropped at 50 mL / min to obtain a slurry H3. The pH of the slurry H3 was 13.0, and contained 0.03 mol of Ce, 0.001 mol of Rh, and 0.002 mol of Pt per 1 mol of Al.

得られたスラリーH3をオートクレーブに投入し、140℃、0.4MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して排ガス浄化用触媒の前駆体H4を得た。得られた前駆体H4を、空気雰囲気下500℃で6時間焼成して排ガス浄化用触媒P10を得た。得られた排ガス浄化用触媒P10のBET比表面積は170m2/gであった。 The obtained slurry H3 was put into an autoclave, and a hydrothermal reaction was performed at 140 ° C. and 0.4 MPa for 1 hour. The generated solid was filtered by suction, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after washing was freeze-dried at -50 ° C for 12 hours to obtain a precursor H4 of an exhaust gas purifying catalyst. The obtained precursor H4 was calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P10. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P10 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P10は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P10 is a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 not supporting Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped CeO 2 supporting Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例11]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(1回の水熱反応)>
製造例2で得られたベーマイト1.50gの代わりに、製造例3(ゾルゲル法)で得られたγ-Al23 1.27gを用いた以外、実施例10と同様にして排ガス浄化用触媒P11を得た。得られた排ガス浄化用触媒P11のBET比表面積は165m2/gであった。
Example 11 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, promoter (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (one time of water Thermal reaction)>
Exhaust gas purification was performed in the same manner as in Example 10, except that 1.27 g of γ-Al 2 O 3 obtained in Production Example 3 (sol-gel method) was used instead of 1.50 g of boehmite obtained in Production Example 2. Catalyst P11 was obtained. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P11 was 165 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P11は、Rh及びPtを担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P11 has a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 not supporting Rh and Pt, and a hollow nanorod-shaped CeO 2 supporting Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例12]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、NaOHの添加量0.30gを0.15gとした以外、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P12を得た。本実施例12において、スラリーE3のpHは11.5であり、スラリーE5のpHは10.5であった。得られた排ガス浄化用触媒P12のBET比表面積は170m2/gであった。
[Example 12] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (twice water Thermal reaction)>
Exhaust gas purification catalyst P12 was obtained in the same manner as in Example 2, except that 0.30 g of NaOH was changed to 0.15 g in Example 2. In Example 12, the pH of the slurry E3 was 11.5, and the pH of the slurry E5 was 10.5. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P12 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P12は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P12 has a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例13]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応)>
実施例2において、NaOH 0.30gを、28%アンモニア水0.94gとした以外、実施例2と同様にして排ガス浄化用触媒P13を得た。本実施例13において、スラリーE3のpHは13.5であり、スラリーE5のpHは13.0であった。得られた排ガス浄化用触媒P13のBET比表面積は170m2/gであった。
[Example 13] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, co-catalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (twice water) Thermal reaction)>
In Example 2, an exhaust gas purifying catalyst P13 was obtained in the same manner as in Example 2, except that 0.30 g of NaOH was changed to 0.94 g of 28% ammonia water. In Example 13, the pH of the slurry E3 was 13.5, and the pH of the slurry E5 was 13.0. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P13 was 170 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒13は、RhもPtも担持していないγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst 13 has a mixed phase (Al: Ce :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 that does not support Rh and Pt and a hollow nanorod-shaped CeO 2 that supports Rh and Pt. Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例14]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応、変形例)>
実施例2で得られたスラリーE4を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を、固形分1質量部に対して10質量部の水で洗浄した。洗浄後の固形分を−50℃で12時間凍結乾燥して、空気雰囲気下500℃で6時間焼成することにより粉末I1を得た。水20mLに得られた粉末I1 1.65g、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを混合してスラリーI2を得た。
Example 14 <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method (two times of water Thermal reaction, modified example)>
The slurry E4 obtained in Example 2 was subjected to suction filtration, and the obtained solid was washed with 10 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the solid. The solid content after the washing was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours, and calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain Powder I1. A slurry I2 was obtained by mixing 1.65 g of the obtained powder I1 in 20 mL of water, 0.65 g of an aqueous 1% RhCl 3 solution, and 2.72 g of an aqueous 1% H 2 PtCl 6 solution.

次いで、得られたスラリーI2を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末I3を得た。得られた粉末I3を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、排ガス浄化用触媒P14を得た。得られた排ガス浄化用触媒P14のBET比表面積は165m2/gであった。 Next, the obtained slurry I2 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain a powder I3. The obtained powder I3 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst P14. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P14 was 165 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P14は、Rh及びPtを担持したγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt(モル比)=1:0.03:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P14 is a mixed phase (Al: Ce: Rh :) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 supporting Rh and Pt, and a hollow nanorod-shaped CeO 2 supporting Rh and Pt. Pt (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.002).

[実施例15]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.52、貴金属粒子(Z):Pt+Rh、第二の製造方法(2回の水熱反応、変形例)>
実施例14のCe(NO3)3・6H2O 0.33gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.17g及びZrO(NO3)2・2H2O 0.14gに変更した以外、実施例14と同様にして排ガス浄化用触媒P15を得た。得られた排ガス浄化用触媒P15のBET比表面積は165m2/gであった。
[Example 15] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, promoter (Y): hollow nanorod-shaped Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 , noble metal particle (Z): Pt + Rh, second production method ( Two hydrothermal reactions, modified examples)>
Except that the Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g of Example 14, was changed to Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.17g and ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O 0.14g In the same manner as in Example 14, an exhaust gas purifying catalyst P15 was obtained. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P15 was 165 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P15は、Rh及びPtを担持したγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持した中空ナノロッド形状のCe0.5Zr0.52の混相(Al:Ce:Zr:Rh:Pt(モル比)=1:0.015:0.015:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P15 has a mixed phase (Al: Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 ) of agglomerates of γ-Al 2 O 3 carrying Rh and Pt and hollow nanorods carrying Rh and Pt. Ce: Zr: Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.015: 0.015: 0.001: 0.002).

[実施例16]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y):中空ナノロッド形状のCeO2、貴金属粒子(Z):Pt+Rh+Pd、第二の製造方法(2回の水熱反応、変形例)>
実施例14の1%H2PtCl6水溶液2.72gを、1%H2PtCl6水溶液1.36g及び1%PdCl3水溶液0.85gに変更した以外、実施例14と同様にして排ガス浄化用触媒P16を得た。得られた排ガス浄化用触媒P16のBET比表面積は165m2/gであった。
[Example 16] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y): CeO 2 in hollow nanorod shape, noble metal particle (Z): Pt + Rh + Pd, second production method (two times of water Thermal reaction, modified example)>
The 1% H 2 PtCl 6 aqueous solution 2.72g of Example 14, except that the 1% H 2 PtCl 6 solution 1.36g and 1% PdCl 3 aqueous solution 0.85 g, for exhaust gas purification in the same manner as in Example 14 Catalyst P16 was obtained. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst P16 was 165 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒P16は、Rh、Pt及びPdを担持したγ-Al23の凝集体と、Rh、Pt及びPdを担持した中空ナノロッド形状のCeO2の混相(Al:Ce:Rh:Pt:Pd(モル比)=1:0.03:0.001:0.001:0.001)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst P16 is composed of a mixed phase (Al: CeO 2 in the form of hollow nanorods supporting Rh, Pt and Pd and an aggregate of γ-Al 2 O 3 supporting Rh, Pt and Pd). Ce: Rh: Pt: Pd (molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.001: 0.001).

[比較例1]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y’):CeO2粒子、貴金属粒子(Z):Pt+Rh>
水20mLに、Ce(NO3)3・6H2O 0.33g、及び製造例2で得られたベーマイト1.5gを混合して、スラリーJ1を得た。かかるスラリーJ1は、Al 1モルに対して0.03モルのCeを含有していた。次いで、得られたスラリーJ1を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末J2を得た。得られた粉末J2を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成し、粉末J3を得た。
[Comparative Example 1] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y ′): CeO 2 particles, noble metal particles (Z): Pt + Rh>
0.33 g of Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and 1.5 g of boehmite obtained in Production Example 2 were mixed with 20 mL of water to obtain a slurry J1. The slurry J1 contained 0.03 mol of Ce with respect to 1 mol of Al. Next, the obtained slurry J1 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain a powder J2. The obtained powder J2 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain powder J3.

水20mLに得られた粉末J3 1.65g、1%RhCl3水溶液0.65g及び1%H2PtCl6水溶液2.72gを混合してスラリーJ4を得た。次いで、得られたスラリーJ4を25℃の温度に保持しながら撹拌速度300rpmにて3時間撹拌し、エバポレータを用いて水を除去し、粉末J5を得た。得られた粉末J5を、空気雰囲気下500℃で3時間焼成することにより、排ガス浄化用触媒Q1を得た。得られた排ガス浄化用触媒Q1のBET比表面積は155m2/gであった。 A slurry J4 was obtained by mixing 1.65 g of the obtained powder J3 in 20 mL of water, 0.65 g of a 1% aqueous solution of RhCl 3 and 2.72 g of a 1% aqueous solution of H 2 PtCl 6 . Next, the obtained slurry J4 was stirred at a stirring speed of 300 rpm for 3 hours while maintaining the temperature at 25 ° C., and water was removed using an evaporator to obtain a powder J5. The obtained powder J5 was calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst Q1. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst Q1 was 155 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒Q1は、Rh及びPtを担持したγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持したCeO2粒子の混相(Al:Ce:Rh:Pt:Pd(モル比)=1:0.03:0.001:0.001:0.001)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst Q1 has a mixed phase (Al: Ce: Rh: Pt: Pd) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 carrying Rh and Pt and CeO 2 particles carrying Rh and Pt. (Molar ratio) = 1: 0.03: 0.001: 0.001: 0.001).

[比較例2]<担体(X):Al23凝集体、助触媒体(Y’):Ce0.5Zr0.52粒子、貴金属粒子(Z):Pt+Rh>
比較例1のCe(NO3)3・6H2O 0.33gを、Ce(NO3)3・6H2O 0.17g及びZrO(NO3)2・2H2O 0.14gに変更した以外、比較例1と同様にして排ガス浄化用触媒Q2を得た。得られた排ガス浄化用触媒Q2のBET比表面積は155m2/gであった。
[Comparative Example 2] <Carrier (X): Al 2 O 3 aggregate, cocatalyst (Y ′): Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 particles, noble metal particles (Z): Pt + Rh>
Except that the Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.33g Comparative Example 1, was changed to Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O 0.17g and ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O 0.14g An exhaust gas purifying catalyst Q2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1. The BET specific surface area of the obtained exhaust gas-purifying catalyst Q2 was 155 m 2 / g.

また、得られた排ガス浄化用触媒Q2は、Rh及びPtを担持したγ-Al23の凝集体と、Rh及びPtを担持したCe0.5Zr0.52粒子の混相(Al:Ce:Zr:Rh:Pt(モル比)=1:0.015:0.015:0.001:0.002)であった。 Further, the obtained exhaust gas purifying catalyst Q2 has a mixed phase (Al: Ce: Zr) of an aggregate of γ-Al 2 O 3 supporting Rh and Pt and Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 particles supporting Rh and Pt. : Rh: Pt (molar ratio) = 1: 0.015: 0.015: 0.001: 0.002).

<STEM(走査型透過電子顕微鏡)像>
実施例2、3、及び14、並びに比較例1及び2で得られた排ガス浄化用触媒について、Pt、Rh及びCeO2(Ce0.5Zr0.52)の粒径及び粒子形状を確認するため、STEM(ARM-200F、日本電子社製)観察を行った。STEM写真を図3A〜図3Eに示す。
<STEM (scanning transmission electron microscope) image>
For the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 2, 3, and 14, and Comparative Examples 1 and 2, in order to confirm the particle size and particle shape of Pt, Rh, and CeO 2 (Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 ), STEM (ARM-200F, manufactured by JEOL Ltd.) was observed. 3A to 3E show STEM photographs.

更に、実施例2及び14、並びに比較例1で得られた排ガス浄化用触媒について、Al、Ce、Pt、Rhの元素分布を確認するため、STEM−EDX分析((ARM-200F、日本電子社製)+(JEM−3200FS、日本電子社製))を行った。この各元素の観察像を図4A〜図4Cに示す。   Further, the exhaust gas purifying catalysts obtained in Examples 2 and 14 and Comparative Example 1 were subjected to STEM-EDX analysis ((ARM-200F, JEOL Ltd.) in order to confirm the element distribution of Al, Ce, Pt, and Rh. Manufactured) + (JEM-3200FS, manufactured by JEOL Ltd.)). Observed images of these elements are shown in FIGS. 4A to 4C.

図3A〜図3Cに示される各写真によれば、各実施例2、3、及び14の排ガス浄化用触媒では、アスペクト比が大きい中空のナノロッド形状に成長した助触媒体(Y)が確認できる。更に、図4A及び図4Bに示される写真によれば、実施例2及び実施例14の排ガス浄化用触媒において、この中空のナノロッド形状を示す助触媒体(Y)の表面に、Pt及びRhの貴金属粒子(Z)が担持されていることが確認できる。   According to the photographs shown in FIGS. 3A to 3C, in the exhaust gas purifying catalysts of Examples 2, 3, and 14, a promoter body (Y) that has grown into a hollow nanorod shape having a large aspect ratio can be confirmed. . Further, according to the photographs shown in FIGS. 4A and 4B, in the exhaust gas purifying catalysts of Examples 2 and 14, Pt and Rh were added to the surface of the hollow nanorod-shaped promoter (Y). It can be confirmed that the noble metal particles (Z) are supported.

これに対し、図3D、図3E及び図4Cに示される各写真によれば、比較例1及び2の排ガス浄化用触媒においては、助触媒体(Y’)が中空のナノロッド形状を呈していないことが分かる。なお、図3Cに示される写真によれば、比較例1の助触媒体(Y’)の表面に、Pt及びRhの貴金属粒子(Z)が多量に担持されていることが確認できる。   In contrast, according to the photographs shown in FIGS. 3D, 3E, and 4C, in the exhaust gas purifying catalysts of Comparative Examples 1 and 2, the promoter (Y ′) does not have a hollow nanorod shape. You can see that. According to the photograph shown in FIG. 3C, it can be confirmed that a large amount of the noble metal particles (Z) of Pt and Rh are supported on the surface of the promoter (Y ′) of Comparative Example 1.

<触媒活性の評価>
全ての実施例及び全ての比較例で得られた排ガス浄化用触媒を用い、有害成分であるCO、C36及びNOの分解活性を評価した。
<Evaluation of catalytic activity>
Using the exhaust gas purifying catalysts obtained in all Examples and all Comparative Examples, the decomposition activity of harmful components CO, C 3 H 6 and NO was evaluated.

具体的には、ステンレス製の反応管に、実施例1〜16、及び比較例1〜2で得られた各排ガス浄化用触媒(P1〜P16、Q1〜Q2)を充填し、かかる排ガス浄化用触媒(P1〜P16、Q1〜Q2)の両側を石英ウールで充填することにより排ガス浄化用触媒(P1〜P16、Q1〜Q2)を反応管に固定した。当該反応管に自動車の排ガスを模擬した混合ガス(NO 500ppm、CO 5000ppm、C36 250ppm、O2 3300ppm、CO2 6000ppm、N2バランス)を400mL/分(空間速度:24L/時間)で流通させた。 Specifically, a stainless steel reaction tube is filled with each of the exhaust gas purifying catalysts (P1 to P16, Q1 to Q2) obtained in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 and 2, and the exhaust gas purifying catalyst is filled. The exhaust gas purifying catalysts (P1 to P16, Q1 to Q2) were fixed to the reaction tubes by filling both sides of the catalysts (P1 to P16, Q1 to Q2) with quartz wool. A mixed gas (500 ppm of NO, 5000 ppm of CO, 250 ppm of C 3 H 6, 250 ppm of O 2, 3300 ppm of O 2, 6000 ppm of CO 2 , N 2 balance) simulating the exhaust gas of an automobile is 400 mL / min (space velocity: 24 L / hour) in the reaction tube. It was distributed.

次いで、反応管を電気炉で100℃〜400℃に加熱し、排ガス分析計(リエロ・ジャパン社製、Auto5.1)を用いて、CO、C36、及びNOの転化率が50%になる反応温度T50を評価した。また、加熱温度1000℃において、1時間後と48時間後の、CO、C36、及びNOの転化率を測定することにより、高温域での排ガス浄化用触媒の耐久性を評価した。 Next, the reaction tube was heated to 100 ° C. to 400 ° C. in an electric furnace, and the conversion of CO, C 3 H 6 , and NO was 50% using an exhaust gas analyzer (Auto5.1, manufactured by Riero Japan). Was evaluated. Further, the durability of the exhaust gas purifying catalyst in a high temperature range was evaluated by measuring the conversion rates of CO, C 3 H 6 , and NO after 1 hour and 48 hours at a heating temperature of 1000 ° C.

この結果を表1に示す。   Table 1 shows the results.

表1のT50から、全ての実施例1〜16のCO、C36、NOの転化率が50%となる反応温度が、それぞれ比較例1又は2よりも低く、本発明の排ガス浄化用触媒は、低温での触媒活性が高いことが分かる。 From T 50 in Table 1, all of Examples 1 to 16 CO, reaction temperature conversion of C 3 H 6, NO is 50% lower than the respective Comparative Examples 1 or 2, exhaust gas purification of the present invention It can be seen that the catalyst for use has high catalytic activity at low temperatures.

更に、表1の1000℃での転化率の評価結果から、全ての実施例1〜16は48時間後の転化率について比較例1又は2と比較して高い値を示しており、本発明の排ガス浄化用触媒は、高温域における触媒活性の低下の抑制効果に優れることが分かる。   Furthermore, from the evaluation results of the conversion at 1000 ° C. in Table 1, all Examples 1 to 16 show higher values of the conversion after 48 hours as compared with Comparative Example 1 or 2, indicating that the present invention It can be seen that the exhaust gas purifying catalyst has an excellent effect of suppressing a decrease in catalytic activity in a high temperature range.

本発明の排ガス浄化用触媒における上記の触媒活性の優位性は、本発明の担体(X)及び/又は助触媒体(Y)が中空のナノロッドを形成して比表面積が大きいと共に、高温でのシンタリングが進みにくい形状であることによって、助触媒体(Y)の表面に強固に担持されている貴金属粒子(Z)が初期の分散状態を維持して貴金属粒子(Z)がシンタリングせずに大きな比表面積を維持できることによる。   The advantage of the above-mentioned catalytic activity in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is that the carrier (X) and / or the co-catalyst (Y) of the present invention form hollow nanorods and have a large specific surface area and a high temperature. Due to the shape in which sintering does not easily proceed, the noble metal particles (Z) firmly supported on the surface of the promoter body (Y) maintain the initial dispersion state and the noble metal particles (Z) do not sinter. Because a large specific surface area can be maintained.

なお、本発明の排ガス浄化用触媒は、少なくとも一部の貴金属粒子(Z)が、助触媒体(Y)の表面に担持されていればよく、一部の貴金属粒子(Z)が担体(X)の表面に担持されている構成を排除するものではない。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, at least some of the noble metal particles (Z) may be supported on the surface of the promoter (Y), and some of the noble metal particles (Z) may be supported on the carrier (X). This does not exclude the configuration supported on the surface of ()).

1 : 排ガス浄化用触媒(本発明)
2 : 排ガス浄化触媒(従来技術)
X : 担体
Y,y : 助触媒体
Z : 貴金属粒子
1: Exhaust gas purification catalyst (the present invention)
2: Exhaust gas purification catalyst (prior art)
X: carrier Y, y: promoter Z: noble metal particles

Claims (9)

酸化物(M1)からなる担体と、
前記担体の表面に担持された、酸素吸蔵能を有する金属酸化物(M2)からなる助触媒体と、
前記助触媒体の表面に担持された、Pt、Pd、及びRhからなる群より選ばれた1種又は2種以上からなる貴金属粒子と、を有し、
前記助触媒体は、前記金属酸化物(M2)の一次粒子が集合して形成された、中空のナノロッド形状を呈し、
前記担体は、前記酸化物(M1)の一次粒子が集合して形成された、中空のナノロッド形状を呈することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
A support comprising an oxide (M1);
A co-catalyst comprising a metal oxide (M2) having an oxygen storage ability supported on the surface of the carrier;
And noble metal particles of one or more selected from the group consisting of Pt, Pd, and Rh supported on the surface of the promoter.
The co-catalyst has a hollow nanorod shape formed by aggregating primary particles of the metal oxide (M2),
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the carrier has a hollow nanorod shape formed by aggregating primary particles of the oxide (M1).
前記金属酸化物(M2)は、CeO2、CeO2-ZrO2、CeO2-La23、及びCeO2-ZrO2-La23からなる群より選ばれた1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。 The metal oxide (M2) is at least one member selected from the group consisting of CeO 2 , CeO 2 -ZrO 2 , CeO 2 -La 2 O 3 , and CeO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein: 前記助触媒体は、粒径が1nm〜20nmの、前記金属酸化物(M2)の一次粒子が集合して形成された、アスペクト比が2〜30、及び肉厚が1nm〜20nmの中空のナノロッド形状であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。   The cocatalyst is a hollow nanorod having an aspect ratio of 2 to 30, and a wall thickness of 1 to 20 nm, formed by aggregating primary particles of the metal oxide (M2) having a particle size of 1 to 20 nm. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the catalyst has a shape. 前記酸化物(M1)は、Al23、TiO2、ZrO2、及びSiO2からなる群より選ばれた1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒。 The oxide (M1) is characterized by Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, and is one or more selected from the group consisting of SiO 2, any of Claim 1 to 3 2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1. 前記担体は、粒径が5nm〜5μmの前記酸化物(M1)の一次粒子が集合して形成された、長軸方向の長さが100nm〜1000μmの中空のナノロッド形状であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒。   The carrier is a hollow nanorod having a major axis length of 100 nm to 1000 μm, formed by aggregating primary particles of the oxide (M1) having a particle size of 5 nm to 5 μm. The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4. 前記貴金属粒子は、粒径が0.1nm〜5nmであることを特徴とする、請求項5に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas purifying catalyst according to claim 5, wherein the noble metal particles have a particle size of 0.1 nm to 5 nm. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法であって、
前記担体を構成する前記酸化物(M1)の原料、有機質繊維及びpH調整剤を含むスラリーを100℃以上の水熱反応に付すことで、中空ナノロッド形状を呈した前記担体を得る工程と、
前記担体、前記助触媒体を構成する前記金属酸化物(M2)の原料、前記貴金属粒子の原料、及びpH調整剤を含むスラリーを100℃以上の水熱反応に付す工程と、を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6,
Subjecting the slurry containing the raw material of the oxide (M1) constituting the carrier , organic fibers, and a pH adjuster to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain the carrier having a hollow nanorod shape;
Subjecting the carrier, the raw material of the metal oxide (M2) constituting the cocatalyst, the raw material of the noble metal particles, and a slurry containing a pH adjuster to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher. A method for producing a catalyst for purifying exhaust gas.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法であって、
前記担体を構成する前記酸化物(M1)の原料、有機質繊維及びpH調整剤を含むスラリーを100℃以上の水熱反応に付すことで、中空ナノロッド形状を呈した前記担体を得る工程と、
前記担体、前記助触媒体を構成する前記金属酸化物(M2)の原料、及びpH調整剤を含むスラリーを100℃以上の水熱反応に付して混合物を得る工程と、
前記混合物に前記貴金属粒子を担持させる工程と、を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6,
Subjecting the slurry containing the raw material of the oxide (M1) constituting the carrier , organic fibers, and a pH adjuster to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain the carrier having a hollow nanorod shape;
A step of subjecting the carrier, the raw material of the metal oxide (M2) constituting the cocatalyst, and a slurry containing a pH adjuster to a hydrothermal reaction at 100 ° C. or higher to obtain a mixture;
Supporting the noble metal particles on the mixture. A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
前記貴金属粒子の原料を含むスラリーを水熱反応に付す工程の後に、焼成工程を有することを特徴とする請求項7に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to claim 7, further comprising a firing step after the step of subjecting the slurry containing the raw materials of the noble metal particles to a hydrothermal reaction.
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