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JP2005095763A - Exhaust gas purification catalyst manufacturing method and exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst manufacturing method and exhaust gas purification catalyst Download PDF

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JP2005095763A
JP2005095763A JP2003332514A JP2003332514A JP2005095763A JP 2005095763 A JP2005095763 A JP 2005095763A JP 2003332514 A JP2003332514 A JP 2003332514A JP 2003332514 A JP2003332514 A JP 2003332514A JP 2005095763 A JP2005095763 A JP 2005095763A
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Japan
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complex
catalyst
platinum
supported
carrier
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Pending
Application number
JP2003332514A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Minami
充 南
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】セリア系担体に少なくともPtを担持してなる触媒において、Ptの粒成長を抑制し耐久性を向上させる。
【解決手段】セリアを含む担体に白金錯体を担持して錯体担持担体とし、錯体担持担体を酸素不足雰囲気で加熱し白金錯体を分解して金属白金を担持する。
錯体担持担体を酸素不足雰囲気で分解することにより、Pt酸化物の生成が生じずPt錯体は金属Ptとなる。したがって生成する金属Ptはきわめて微細で粒径が均一であり、Pt錯体と同様に高分散状態で担持される
【選択図】 なし
In a catalyst in which at least Pt is supported on a ceria-based support, Pt grain growth is suppressed and durability is improved.
A platinum complex is supported on a carrier containing ceria to form a complex carrier, and the complex carrier is heated in an oxygen-deficient atmosphere to decompose the platinum complex to carry metal platinum.
By decomposing the complex-supported carrier in an oxygen-deficient atmosphere, no Pt oxide is produced, and the Pt complex becomes metal Pt. Therefore, the metal Pt produced is extremely fine and has a uniform particle size, and is supported in a highly dispersed state like the Pt complex.

Description

本発明は、自動車からの排ガスを浄化できる排ガス浄化用触媒の製造方法と排ガス浄化用触媒に関し、詳しくはセリアを含むセリア系担体に少なくともPtを担持した排ガス浄化用触媒とその製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purification catalyst capable of purifying exhaust gas from an automobile and an exhaust gas purification catalyst, and more particularly to an exhaust gas purification catalyst having at least Pt supported on a ceria-based carrier containing ceria and a method for producing the same.

自動車からの排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒として、例えばアルミナなどの多孔質担体にPt、Rhなどの貴金属を担持した三元触媒が広く用いられている。触媒として高い活性を発現させるためには、微細な貴金属を高分散状態で担持させることが望ましい。そのため貴金属を担持するには、貴金属の硝酸塩あるいは錯体などの水溶液を担体に含浸させ、それを焼成する方法が主流である。   As a catalyst for purifying exhaust gas from automobiles, for example, a three-way catalyst in which a noble metal such as Pt or Rh is supported on a porous carrier such as alumina is widely used. In order to exhibit high activity as a catalyst, it is desirable to support fine noble metals in a highly dispersed state. Therefore, the mainstream for supporting the noble metal is to impregnate the support with an aqueous solution of a noble metal nitrate or a complex and calcinate it.

上記方法によれば、微細な貴金属を高分散状態で担持することができる。しかし触媒として使用時には、過酷な雰囲気で高温が作用するため貴金属が粒成長し易く、活性点の減少によって活性が低下するという問題がある。特に、Ptは酸化活性が高く排ガス浄化用触媒には必須の貴金属であるが、粒成長しやすいという欠点がある。   According to the above method, fine noble metals can be supported in a highly dispersed state. However, when used as a catalyst, there is a problem that noble metal easily grows due to high temperature acting in a harsh atmosphere, and the activity decreases due to a decrease in active sites. In particular, Pt has a high oxidation activity and is an essential noble metal for an exhaust gas purification catalyst, but has a drawback of easy grain growth.

そこで特公平04−122441号公報には、担体結晶を予め成長させておくことで、使用中の担体結晶の成長に伴うPtの粒成長を防止する方法が記載されている。また特開平08−038897号公報には、Pt錯体をアルミナ担体に含浸させ大気中で焼成した後、真空あるいは還元雰囲気下 800℃以上の温度で焼成することで、担体細孔を収縮させてPtを固定し粒成長を抑制する方法が記載されている。   Japanese Patent Publication No. 04-122441 describes a method of preventing the growth of Pt grains accompanying the growth of a carrier crystal in use by growing the carrier crystal in advance. Japanese Patent Laid-Open No. 08-038897 discloses that an alumina carrier is impregnated with a Pt complex and calcined in the atmosphere, and then calcined in a vacuum or a reducing atmosphere at a temperature of 800 ° C. or more to shrink the carrier pores. Describes a method for fixing grain and suppressing grain growth.

ところで近年、セリア、セリア−ジルコニア固溶体などのセリア系担体を用いることが行われている。セリア系担体は酸素吸放出能を有しているため、雰囲気変動を緩和してストイキ近傍に調整できるので、三元触媒としてきわめて有利である。そしてセリア系担体にPtなどを担持することで、酸素吸放出能がさらに向上することがわかっている。例えば特開平09−299797号公報には、アルミナとセリア−ジルコニア複合酸化物の混合担体にPtを担持した触媒が記載されている。   In recent years, ceria-based carriers such as ceria and ceria-zirconia solid solutions have been used. Since the ceria-based carrier has an oxygen absorption / release capability, it can be adjusted to near the stoichiometric range by reducing atmospheric fluctuations, and is thus extremely advantageous as a three-way catalyst. It has been found that oxygen absorption / release capability is further improved by supporting Pt or the like on a ceria-based carrier. For example, JP 09-299797 A describes a catalyst in which Pt is supported on a mixed carrier of alumina and ceria-zirconia composite oxide.

ところがセリア系担体にPtを担持した触媒では、アルミナにPtを担持した触媒に比べてPtが粒成長しやすく耐久性に劣るという問題があった。そこで特開平08−038897号公報に記載の方法を用いることが考えられ実験されたが、セリア系担体の場合にはアルミナ担体の場合のような効果が得られず、Ptの粒成長を抑制することは困難であった。
特公平04−122441号 特開平08−038897号 特開平09−299797号
However, the catalyst in which Pt is supported on a ceria-based support has a problem that Pt is likely to grow grains and inferior in durability compared to a catalyst in which Pt is supported on alumina. Therefore, it was considered that the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-038897 was used, and in the case of a ceria-based support, the effect as in the case of an alumina support was not obtained, and the grain growth of Pt was suppressed. It was difficult.
No. 04-122441 JP 08-038897 JP 09-299797

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、セリア系担体に少なくともPtを担持してなる触媒において、Ptの粒成長を抑制し耐久性を向上させることを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to suppress the grain growth of Pt and to improve durability in the catalyst formed by carrying | supporting at least Pt on a ceria-type support | carrier.

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法の特徴は、セリアを含む担体に白金錯体を担持して錯体担持担体とする錯体担持工程と、錯体担持担体を酸素不足雰囲気で加熱し白金錯体を分解して金属白金を担持する分解工程と、を行うことにある。分解工程における加熱温度は 400〜 700℃であることが望ましい。また白金錯体は有機溶剤に可溶であり、錯体担持工程は白金錯体を有機溶媒に溶解した溶液を担体に含浸させ有機溶媒を乾燥することで行うことが望ましい。   A feature of the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a complex supporting step of supporting a platinum complex on a carrier containing ceria to form a complex supporting carrier, and heating the complex supporting carrier in an oxygen-deficient atmosphere. A decomposition step of decomposing the platinum complex and supporting metal platinum. The heating temperature in the decomposition step is preferably 400 to 700 ° C. The platinum complex is soluble in an organic solvent, and the complex supporting step is preferably performed by impregnating a carrier with a solution in which the platinum complex is dissolved in the organic solvent and drying the organic solvent.

また本発明の排ガス浄化用触媒の特徴は、セリアを含む担体と、担体に担持された少なくとも白金と、からなる排ガス浄化用触媒であって、白金は粒径が 0.5〜5nmの金属白金として担持されていることにある。   The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is characterized in that it is an exhaust gas purifying catalyst comprising a carrier containing ceria and at least platinum supported on the carrier, and platinum is supported as metallic platinum having a particle size of 0.5 to 5 nm. There is in being.

本発明の排ガス浄化用触媒によれば、担持されているPtの粒成長を大きく抑制することができ、耐久性に優れている。また本発明の製造方法によれば、本発明の排ガス浄化用触媒を容易にかつ安定して製造することができる。   According to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the grain growth of the supported Pt can be greatly suppressed, and the durability is excellent. Further, according to the production method of the present invention, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be produced easily and stably.

本願発明者らの研究によれば、セリア系担体にPtを担持した触媒と、アルミナにPtを担持した触媒とでは、Ptの粒成長の挙動が大きく異なることが明らかとなった。例えばセリア−ジルコニア固溶体(以下、CZという)にPtを担持した触媒と、アルミナにPtを担持した触媒について、大気中にて1000℃で加熱したときの時間とPt粒径との関係を図1に示す。アルミナにPtを担持した触媒では時間の経過と共にPt粒径がほぼ直線的に増大しているのに対し、CZにPtを担持した触媒では加熱初期にPt粒径が大きく増大し、それ以降はPt粒径の増大はほとんど無い。   According to the study by the present inventors, it has been clarified that the behavior of Pt grain growth differs greatly between a catalyst supporting Pt on a ceria-based support and a catalyst supporting Pt on alumina. For example, for a catalyst in which Pt is supported on a ceria-zirconia solid solution (hereinafter referred to as CZ) and a catalyst in which Pt is supported on alumina, the relationship between the time when heated at 1000 ° C. in the atmosphere and the Pt particle size is shown in FIG. Shown in In the catalyst with Pt supported on alumina, the Pt particle size increases almost linearly with the passage of time, whereas in the catalyst with Pt supported on CZ, the Pt particle size increases greatly at the beginning of heating. There is almost no increase in the Pt particle size.

またCZにPtを担持した触媒と、アルミナにPtを担持した触媒について、調製直後と大気中にて1000℃で加熱した後とでそれぞれXPS分析を行った結果を図2及び図3に示す。CZにPtを担持した触媒では、大気中にて1000℃で加熱した後もPt酸化物が多く存在しているのに対し、アルミナにPtを担持した触媒ではPt酸化物が少なく金属Ptが多くなっている。つまりCZにPtを担持した触媒では、アルミナにPtを担持した触媒に比べてPtと酸素との結合力が強く、Pt酸化物が還元されにくいと考えられる。   Further, FIGS. 2 and 3 show the results of XPS analysis performed immediately after preparation and after heating at 1000 ° C. in the atmosphere for a catalyst supporting Pt on CZ and a catalyst supporting Pt on alumina, respectively. A catalyst with Pt supported on CZ contains a large amount of Pt oxide even after heating at 1000 ° C. in the atmosphere, whereas a catalyst with Pt supported on alumina has a small amount of Pt oxide and a large amount of metal Pt. It has become. In other words, it is considered that a catalyst having Pt supported on CZ has a stronger bonding force between Pt and oxygen than a catalyst having Pt supported on alumina, and the Pt oxide is not easily reduced.

さらに、特開平08−038897号公報に記載の方法に従い、Pt錯体をCZに含浸させ大気中にて 500℃で1時間焼成することでPtを担持した触媒を調製し、そのXRDチャートを図4に示す。図4には微弱ながらPt(111) のピークが観察されるが、このピークは全てのPt粒子の回折ピークではなく、極く一部のPt粒子が大きくなってXRDで検出されたものである。つまりPt錯体の分解を大気中で行ったため、錯体分解によって生成したPt酸化物の一部が気相成長することで、粒径が大きくなったと考えられる。   Further, according to the method described in JP-A-08-038897, a catalyst carrying Pt was prepared by impregnating CZ with Pt complex and calcining in the atmosphere at 500 ° C. for 1 hour, and its XRD chart is shown in FIG. Shown in Although a weak Pt (111) peak is observed in FIG. 4, this peak is not a diffraction peak of all Pt particles, but a part of Pt particles is enlarged and detected by XRD. . In other words, since the Pt complex was decomposed in the atmosphere, a part of the Pt oxide generated by the complex decomposition was vapor-phase grown, and the particle size was considered to have increased.

貴金属の粒成長が起こる原因は、小さな粒子より大きな粒子の方がエネルギー的に安定であるためであり、熱負荷によって小さな粒子の数が減少し、大きな粒子は益々大きくなることにある。したがってPt粒子径のバラツキも粒成長を促進する要因となり、Pt粒子径の分布が狭いほど粒成長し難いといえる。よって、特開平08−038897号公報に記載の方法を応用しても、Pt錯体の分解後にPt酸化物の気相成長が生じてPt粒子径にバラツキが生じるのであるから、粒成長抑制の手段とはなり得ない。   The reason why noble metal grain growth occurs is that the larger particles are more energetically stable than the smaller particles, and the number of small particles is reduced by the thermal load, and the larger particles become larger and larger. Therefore, the variation in the Pt particle diameter is also a factor for promoting the grain growth, and it can be said that the narrower the distribution of the Pt particle diameter, the more difficult the grain growth. Therefore, even if the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-038897 is applied, since the vapor phase growth of Pt oxide occurs after the decomposition of the Pt complex, the Pt particle diameter varies, so that means for suppressing grain growth It cannot be.

すなわちCZにPtを担持した触媒では、耐久初期のPtの粒成長が支配的であるので、その過程でのPtの粒成長を抑制することが重要である。つまりPt錯体を担体に担持した後は、焼成時のできるだけ早い段階でPt酸化物を還元して金属Ptとすることが重要である。   That is, in a catalyst in which Pt is supported on CZ, Pt grain growth at the initial stage of durability is dominant, and it is important to suppress Pt grain growth in the process. That is, after the Pt complex is supported on the carrier, it is important to reduce the Pt oxide to metal Pt at the earliest possible stage during firing.

そこで本発明の製造方法では、セリアを含む担体にPt錯体を担持した錯体担持担体を、Ptを酸化するのに必要な量の酸素を雰囲気中に含まない酸素不足雰囲気で加熱し、Pt錯体を分解して金属Ptを担持する分解工程を行っている。錯体担持担体を酸素不足雰囲気で分解することによりPt酸化物の生成が生じず、Pt錯体はいきなり金属Ptとなる。したがって生成する金属Ptはきわめて微細で粒径が均一であり、Pt錯体と同様に高分散状態で担持されることになる。   Therefore, in the production method of the present invention, a complex-supported carrier in which a Pt complex is supported on a carrier containing ceria is heated in an oxygen-deficient atmosphere that does not contain oxygen in an atmosphere necessary to oxidize Pt. A decomposition process for carrying metal Pt by decomposition is performed. Pt oxide is not generated by decomposing the complex-supported carrier in an oxygen-deficient atmosphere, and the Pt complex suddenly becomes metal Pt. Therefore, the produced metal Pt is very fine and has a uniform particle size, and is supported in a highly dispersed state like the Pt complex.

錯体担持工程は、セリアを含む担体にPt錯体を担持して錯体担持担体とする工程である。セリアを含む担体としては、セリア、CZ、セリア−ジルコニア−アルミナ複合酸化物、セリア−ジルコニア−イットリア複合酸化物などがある。これらの少なくとも一種を単味で用いてもよいし、これらから選ばれる少なくとも一種にアルミナ、ジルコニア、チタニアなど多の酸化物を混合して用いてもよい。   The complex supporting step is a step of forming a complex supporting carrier by supporting a Pt complex on a carrier containing ceria. Examples of the carrier containing ceria include ceria, CZ, ceria-zirconia-alumina composite oxide, ceria-zirconia-yttria composite oxide, and the like. At least one of these may be used as a simple substance, or at least one selected from these may be used by mixing various oxides such as alumina, zirconia, and titania.

Pt錯体としては、ジニトロジアンミン白金など水溶性の錯体を用いることも可能であるが、シクロテトラキス(ジ−μ−アセタト−白金(II))([Pt(C2H3O2)2]4 )、ビス(アセチルアセトナト)白金(Pt(C5H7O2)2 )、ビス(2-エチルヘキサン酸)白金(C16H3O4Pt )など、アセトンやクロロホルム、ジクロルメタンなどの有機溶剤に可溶な錯体を用いることが望ましい。水溶液を用いて担持すると、溶媒の乾燥時に錯体同士が凝集して担持される金属Ptの粒径が大きくなる場合がある。また有機基を含む錯体を用いれば、含まれるC,HによってPtの金属化がより早く進行する。 The Pt complexes, it is possible to use a water-soluble complex, such as dinitrodiammineplatinum, cyclo tetrakis (di -μ- acetato - platinum (II)) ([Pt ( C 2 H 3 O 2) 2] 4 ), Bis (acetylacetonato) platinum (Pt (C 5 H 7 O 2 ) 2 ), bis (2-ethylhexanoic acid) platinum (C 16 H 3 O 4 Pt), organic substances such as acetone, chloroform, and dichloromethane It is desirable to use a complex that is soluble in the solvent. When supported using an aqueous solution, the particle size of the supported metal Pt may increase due to aggregation of the complexes when the solvent is dried. If a complex containing an organic group is used, the metallization of Pt proceeds faster due to the C and H contained therein.

分解工程は、錯体担持担体を酸素不足雰囲気で加熱しPt錯体を分解して金属Ptを担持する工程である。酸素不足雰囲気は、真空雰囲気、不活性ガス雰囲気、還元雰囲気など無酸素雰囲気であるのが好ましいが、Pt錯体の有機基あるいは残留する有機溶剤などを燃焼するのに必要な量までなら酸素を含む雰囲気とすることもできる。   The decomposition step is a step of supporting the metal Pt by heating the complex-supporting carrier in an oxygen-deficient atmosphere to decompose the Pt complex. The oxygen-deficient atmosphere is preferably an oxygen-free atmosphere such as a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or a reducing atmosphere, but contains oxygen if the amount is sufficient to burn the organic group of the Pt complex or the remaining organic solvent. It can also be an atmosphere.

分解工程の加熱温度は、 400〜 700℃とするのが望ましい。 400℃未満ではPt錯体の分解に長時間必要となり実用的でなく、 700℃を超えると担体中の酸素との反応によってPt酸化物が生成しPt粒径にバラツキが生じて、部分的に粗大なPt粒子が生成するようになる。   The heating temperature in the decomposition step is preferably 400 to 700 ° C. If it is less than 400 ° C, it takes a long time to decompose the Pt complex, which is not practical. Pt particles are generated.

本発明の製造方法により製造された本発明の排ガス浄化用触媒では、Ptは均一で微細な金属Ptとして高分散担持されている。そして本発明の製造方法によれば、担持されている金属Ptの粒径を 0.5〜5nmときわめて微細にすることができる。したがって使用時のPtの粒成長が抑制され、耐久性に優れている。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention produced by the production method of the present invention, Pt is highly dispersed and supported as uniform and fine metal Pt. According to the production method of the present invention, the particle size of the supported metal Pt can be made extremely fine, 0.5 to 5 nm. Therefore, Pt grain growth during use is suppressed, and the durability is excellent.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。表1に、各実施例及び各比較例の触媒の製法をまとめて示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In Table 1, the manufacturing method of the catalyst of each Example and each comparative example is shown collectively.

Figure 2005095763
Figure 2005095763

(実施例1)
CZ(Ce:Zr=50モル:50モル) 120gに対し、Pt2g相当のジニトロジアンミン白金水溶液を含浸し、よく撹拌しながら 100℃で蒸発乾固し、乾燥機にて 100℃で3時間乾燥した。
(Example 1)
120 g of CZ (Ce: Zr = 50 mol: 50 mol) was impregnated with a dinitrodiammine platinum aqueous solution equivalent to 2 g of Pt, evaporated to dryness at 100 ° C. with good stirring, and dried at 100 ° C. for 3 hours in a dryer. .

得られたPt/CZ粉末を管状炉内に配置し、1%H2/N2ガスを流通させながら 500℃で1時間加熱して、ジニトロジアンミン白金を分解するとともに還元し、金属Ptを担持させた。これを定法にてペレット化し、本実施例の触媒を調製した。 The obtained Pt / CZ powder is placed in a tube furnace and heated at 500 ° C. for 1 hour while circulating 1% H 2 / N 2 gas to decompose and reduce dinitrodiammine platinum and to support metal Pt I let you. This was pelletized by a conventional method to prepare the catalyst of this example.

(比較例1)
実施例1と同様にして得られたPt/CZ粉末を大気中にて 500℃で1時間加熱し、ジニトロジアンミン白金を分解してPtを担持した。この状態では、PtはPt酸化物として担持されている。これを定法にてペレット化し、本比較例の触媒を調製した。
(Comparative Example 1)
The Pt / CZ powder obtained in the same manner as in Example 1 was heated in air at 500 ° C. for 1 hour to decompose dinitrodiammine platinum and to support Pt. In this state, Pt is supported as Pt oxide. This was pelletized by a conventional method to prepare a catalyst of this comparative example.

<試験例1>
実施例1及び比較例1の触媒を、加熱しながらXRD測定できる装置にそれぞれ配置し、大気を流通させながら室温におけるPt(111) 面のピークを測定した。結果を図5に示す。また大気を流通させながら1000℃に加熱し、Pt(111) 面のピークの経時変化を測定した。その測定値からシェラーの式にてPt粒径を算出し、結果を図6に示す。
<Test Example 1>
The catalysts of Example 1 and Comparative Example 1 were placed in apparatuses capable of XRD measurement while heating, and the peak of the Pt (111) plane at room temperature was measured while circulating the atmosphere. The results are shown in FIG. The sample was heated to 1000 ° C. while circulating the air, and the change with time of the peak of the Pt (111) plane was measured. The Pt particle size was calculated from the measured values by Scherrer's equation, and the results are shown in FIG.

図5より、比較例1の触媒ではPt(111) 回折ピークが認められるが、実施例1の触媒には認められず、実施例1の触媒では 500℃で1時間の加熱後に粒成長したPtが存在しないことがわかる。すなわち実施例1の触媒では、1000℃での加熱前にはPt粒子の粒径が小さく、かつバラツキがない。   FIG. 5 shows that a Pt (111) diffraction peak is observed in the catalyst of Comparative Example 1, but not in the catalyst of Example 1. In the catalyst of Example 1, Pt that has grown after heating at 500 ° C. for 1 hour. It can be seen that does not exist. That is, in the catalyst of Example 1, the particle size of the Pt particles is small and there is no variation before heating at 1000 ° C.

また図6より、1000℃における加熱後も実施例1の触媒のPt粒径は比較例1の1/4以下であることがわかり、これはジニトロジアンミン白金を還元雰囲気下 500℃で分解したことによる効果であることが明らかである。   In addition, FIG. 6 shows that the Pt particle size of the catalyst of Example 1 is 1/4 or less that of Comparative Example 1 even after heating at 1000 ° C., which is that dinitrodiammine platinum was decomposed at 500 ° C. in a reducing atmosphere. It is clear that this is an effect.

(実施例2)
実施例1と同様にして得られたPt/CZ粉末を管状炉内に配置し、1%H2/N2ガスを流通させながら 300℃で1時間加熱し、さらに1%H2/N2ガスを流通させながら 800℃で1時間焼成して、ジニトロジアンミン白金を分解するとともに還元し、金属Ptを担持させた。これを定法にてペレット化し、本実施例の触媒を調製した。
(Example 2)
The Pt / CZ powder obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a tubular furnace, heated at 300 ° C. for 1 hour while circulating 1% H 2 / N 2 gas, and further 1% H 2 / N 2. Firing was carried out at 800 ° C. for 1 hour while circulating the gas to decompose and reduce dinitrodiammineplatinum, thereby supporting metal Pt. This was pelletized by a conventional method to prepare the catalyst of this example.

(比較例2)
実施例1と同様にして得られたPt/CZ粉末を大気中にて 300℃で1時間加熱し、さらに1%H2/N2ガスを流通させながら 800℃で1時間焼成し、ジニトロジアンミン白金を分解してPtを担持した。これを定法にてペレット化し、本比較例の触媒を調製した。この比較例は、特開平08−038897号に記載の方法を応用したものである。
(Comparative Example 2)
The Pt / CZ powder obtained in the same manner as in Example 1 was heated in air at 300 ° C. for 1 hour, and further calcined at 800 ° C. for 1 hour while circulating 1% H 2 / N 2 gas, and dinitrodiammine. Platinum was decomposed and Pt was supported. This was pelletized by a conventional method to prepare a catalyst of this comparative example. This comparative example is an application of the method described in JP-A-08-038897.

<試験例2>
実施例2及び比較例2の触媒について、試験例1と同様にして室温におけるPt(111) 面のピークを測定した。結果を図7に示す。また大気を流通させながら1000℃に加熱し、Pt(111) 面のピークの経時変化を測定した。その測定値からシェラーの式にてPt粒径を算出し、結果を図8に示す。
<Test Example 2>
For the catalysts of Example 2 and Comparative Example 2, the peak of the Pt (111) plane at room temperature was measured in the same manner as in Test Example 1. The results are shown in FIG. The sample was heated to 1000 ° C. while circulating the air, and the change with time of the peak of the Pt (111) plane was measured. The Pt particle size was calculated from the measured values by Scherrer's equation, and the results are shown in FIG.

図8より、本発明の触媒によれば、特開平08−038897号に記載の技術に比べてさらにPtの粒成長を抑制できることが明らかである。また図7より比較例2の処理では1000℃の加熱前に既にPt(111) 回折ピークが僅かながら認められ、この段階で一部でPt粒子の粒成長が起こっている。この不均一さが、図8の粒成長の差異に影響していると考えられる。   From FIG. 8, it is clear that according to the catalyst of the present invention, the Pt grain growth can be further suppressed as compared with the technique described in JP-A-08-038897. Further, from FIG. 7, in the treatment of Comparative Example 2, a slight Pt (111) diffraction peak was already observed before heating at 1000 ° C., and part of the Pt grain growth occurred at this stage. This non-uniformity is considered to affect the difference in grain growth in FIG.

<試験例3>
Ptが3重量%となるようにジニトロジアンミン白金水溶液をCZ粉末に含浸し、蒸発乾固後、大気中にて 100℃で乾燥した。この触媒粉末45mgについて、真空下での熱重量分析(TG)により昇温時の重量変化を測定し、結果を図9に示す。
<Test Example 3>
A CZ powder was impregnated with a dinitrodiammine platinum aqueous solution so that Pt was 3 wt%, evaporated to dryness, and then dried at 100 ° C. in the atmosphere. About 45 mg of this catalyst powder, the weight change at the time of temperature rising was measured by the thermogravimetric analysis (TG) under a vacuum, and a result is shown in FIG.

一方、実施例1と同様にして得られたPt/CZ粉末を管状炉内に配置し、1%H2/N2ガスを流通させながら 500℃と 800℃の2水準でそれぞれ1時間加熱して、錯体を分解した。その後、大気を流通させながら1000℃に加熱し、Pt(111) 面のピークの経時変化を測定した。その測定値からシェラーの式にてPt粒径を算出し、結果を図10に示す。 On the other hand, the Pt / CZ powder obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a tubular furnace and heated at two levels of 500 ° C. and 800 ° C. for 1 hour while circulating 1% H 2 / N 2 gas. The complex was decomposed. Thereafter, the mixture was heated to 1000 ° C. while circulating the air, and the change with time of the peak of the Pt (111) plane was measured. The Pt particle size was calculated from the measured values by Scherrer's equation, and the results are shown in FIG.

図9より、ジニトロジアンミン白金は真空下において 400℃程度で分解することがわかる。また図10より、 800℃で分解したものでは1000℃で1時間加熱しただけでPt粒径が20nm以上となってしまう。したがって錯体の分解温度は、 400〜 700℃の範囲が好ましいことがわかる。   FIG. 9 shows that dinitrodiammine platinum decomposes at about 400 ° C. under vacuum. In addition, as shown in FIG. 10, in the case of decomposition at 800 ° C., the Pt particle size becomes 20 nm or more just by heating at 1000 ° C. for 1 hour. Therefore, it can be seen that the decomposition temperature of the complex is preferably in the range of 400 to 700 ° C.

(実施例3)
実施例1と同様のCZ 120gに対し、Pt2g相当のビス(2-エチルヘキサン酸)白金のアセトン溶液を含浸し、室温で撹拌を 1.5時間行ってアセトンを蒸発させ乾固した。
(Example 3)
120 g of CZ as in Example 1 was impregnated with an acetone solution of bis (2-ethylhexanoic acid) platinum equivalent to 2 g of Pt, and stirred for 1.5 hours at room temperature to evaporate and dry the acetone.

得られたPt/CZ粉末を管状炉内に配置し、大気とN2の混合ガス(Air :N2=1:20)を流通させながら 500℃で1時間加熱して、錯体を分解するとともに還元し、金属Ptを担持させた。これを定法にてペレット化し、本実施例の触媒を調製した。 The obtained Pt / CZ powder is placed in a tube furnace and heated at 500 ° C. for 1 hour while circulating a mixed gas of air and N 2 (Air: N 2 = 1: 20) to decompose and reduce the complex. Then, metal Pt was supported. This was pelletized by a conventional method to prepare the catalyst of this example.

(実施例4)
実施例1と同様のCZ 120gに対し、Pt2g相当のビス(2-エチルヘキサン酸)白金のアセトン溶液を含浸し、室温で撹拌を 1.5時間行ってアセトンを蒸発させ乾固した。
Example 4
120 g of CZ as in Example 1 was impregnated with an acetone solution of bis (2-ethylhexanoic acid) platinum equivalent to 2 g of Pt, and stirred for 1.5 hours at room temperature to evaporate and dry the acetone.

得られたPt/CZ粉末を管状炉内に配置し、1%H2/N2ガスを流通させながら 500℃で1時間加熱して、錯体を分解するとともに還元し、金属Ptを担持させた。これを定法にてペレット化し、本実施例の触媒を調製した。 The obtained Pt / CZ powder was placed in a tubular furnace and heated at 500 ° C. for 1 hour while circulating 1% H 2 / N 2 gas to decompose and reduce the complex, thereby supporting metal Pt. . This was pelletized by a conventional method to prepare the catalyst of this example.

<試験例4>
実施例3,4の触媒について、試験例1と同様にして大気を流通させながら1000℃で 2.5時間加熱した後の、Pt(111) 面のピークをそれぞれ測定し、シェラーの式にてPt粒径を算出した結果を、実施例1及び比較例1の結果とともに図11に示す。
<Test Example 4>
For the catalysts of Examples 3 and 4, the Pt (111) surface peak after heating at 1000 ° C. for 2.5 hours while circulating the air in the same manner as in Test Example 1 was measured. The result of calculating the diameter is shown in FIG. 11 together with the results of Example 1 and Comparative Example 1.

実施例1と実施例4との比較より、有機溶剤可溶型の錯体を揮発性の高い有機溶剤に溶解した溶液を用いて錯体を担持することで、水溶液を用いた場合に比べてPtの粒成長をさらに抑制できることがわかる。これは、有機溶媒の乾燥速度が水より大きいため担持された錯体の凝集が抑制されることと、錯体に含まれるC,HによってPtの金属化がより早く進行するためと考えられる。   From the comparison between Example 1 and Example 4, it was found that the complex was supported using a solution in which an organic solvent-soluble complex was dissolved in a highly volatile organic solvent. It can be seen that the grain growth can be further suppressed. This is thought to be because the drying rate of the organic solvent is higher than that of water, so that the aggregation of the supported complex is suppressed, and the metallization of Pt proceeds faster due to C and H contained in the complex.

また実施例3の結果から、有機基を含む錯体を用いた場合には、若干の酸素を含む雰囲気で錯体を分解してもPtの粒成長を抑制できることがわかる。現実の生産ラインにおいて、酸素を皆無とした条件で触媒を大量生産することは困難であるが、実施例3で用いた程度の雰囲気であれば、ラインでの多少の雰囲気変動も影響がないので、管理が容易であり大量生産も可能となる。   From the results of Example 3, it can be seen that when a complex containing an organic group is used, Pt grain growth can be suppressed even if the complex is decomposed in an atmosphere containing some oxygen. In an actual production line, it is difficult to mass-produce a catalyst under the condition that there is no oxygen, but if the atmosphere is the same as that used in Example 3, there will be no effect on the atmosphere in the line. Management is easy and mass production is possible.

本発明の排ガス浄化用触媒とその製造方法は、自動車の三元触媒ばかりでなく、NOx 吸蔵還元型触媒、水素生成触媒などにも利用することができる。 The exhaust gas purifying catalyst and the method for producing the same of the present invention can be used not only for automobile three-way catalysts, but also for NO x storage reduction catalysts, hydrogen generation catalysts, and the like.

大気中1000℃で加熱したときの時間とPt粒径の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between time when heating at 1000 degreeC in air | atmosphere, and Pt particle size. CZにPtを担持した触媒のPt4f−XPSチャートである。3 is a Pt4f-XPS chart of a catalyst in which Pt is supported on CZ. Al2O3にPtを担持した触媒のPt4d−XPSチャートである。 3 is a Pt4d-XPS chart of a catalyst in which Pt is supported on Al 2 O 3 . CZにPtを担持した触媒の、錯体を分解した直後のXRDチャートである。It is an XRD chart immediately after decomposing | disassembling the complex of the catalyst which carry | supported Pt in CZ. 実施例1及び比較例1の触媒の、錯体を分解した直後のXRDチャートである。It is an XRD chart immediately after decomposing | disassembling the complex of the catalyst of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1及び比較例1の触媒の、大気中1000℃で加熱したときの時間とPt粒径の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the time when the catalyst of Example 1 and the comparative example 1 is heated at 1000 degreeC in air | atmosphere, and Pt particle size. 実施例2及び比較例2の触媒の、錯体を分解した直後のXRDチャートである。It is an XRD chart immediately after decomposing | disassembling the complex of the catalyst of Example 2 and Comparative Example 2. FIG. 実施例2及び比較例2の触媒の、大気中1000℃で加熱したときの時間とPt粒径の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the time when the catalyst of Example 2 and the comparative example 2 is heated at 1000 degreeC in air | atmosphere, and Pt particle size. CZにジニトロジアンミン白金を担持した触媒の温度と重量減少量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of the catalyst which carry | supported dinitrodiammine platinum in CZ, and the weight loss. CZにジニトロジアンミン白金を担持し還元雰囲気下にて 500℃又は 800℃で分解した触媒の、大気中1000℃で加熱したときの時間とPt粒径の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the time when heating at 1000 degreeC in air | atmosphere of the catalyst which carry | supported dinitrodiammine platinum on CZ, and decomposed | disassembled at 500 degreeC or 800 degreeC by reducing atmosphere. 大気中にて1000℃で 2.5時間加熱した時の各触媒のPt粒径を示すグラフである。3 is a graph showing the Pt particle size of each catalyst when heated at 1000 ° C. for 2.5 hours in the air.

Claims (4)

セリアを含む担体に白金錯体を担持して錯体担持担体とする錯体担持工程と、
該錯体担持担体を酸素不足雰囲気で加熱し該白金錯体を分解して金属白金を担持する分解工程と、を行うことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
A complex supporting step of supporting a platinum complex on a carrier containing ceria to form a complex supporting carrier;
And a decomposition step of decomposing the platinum complex to support metal platinum by heating the complex-supporting carrier in an oxygen-deficient atmosphere.
前記分解工程における加熱温度は 400〜 700℃である請求項1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 1, wherein the heating temperature in the decomposition step is 400 to 700 ° C. 前記白金錯体は有機溶剤に可溶であり、前記錯体担持工程は該白金錯体を有機溶媒に溶解した溶液を前記担体に含浸させ該有機溶媒を乾燥することで行う請求項1に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。   The exhaust gas purification according to claim 1, wherein the platinum complex is soluble in an organic solvent, and the complex supporting step is performed by impregnating the carrier with a solution obtained by dissolving the platinum complex in an organic solvent and drying the organic solvent. For producing a catalyst for use. セリアを含む担体と、該担体に担持された少なくとも白金と、からなる排ガス浄化用触媒であって、
該白金は粒径が 0.5〜5nmの金属白金として担持されていることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purifying catalyst comprising a carrier containing ceria and at least platinum carried on the carrier,
An exhaust gas purifying catalyst, wherein the platinum is supported as metallic platinum having a particle size of 0.5 to 5 nm.
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