JP2016008168A - セリア−ジルコニア複合酸化物材料およびその製造方法 - Google Patents
セリア−ジルコニア複合酸化物材料およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016008168A JP2016008168A JP2014131651A JP2014131651A JP2016008168A JP 2016008168 A JP2016008168 A JP 2016008168A JP 2014131651 A JP2014131651 A JP 2014131651A JP 2014131651 A JP2014131651 A JP 2014131651A JP 2016008168 A JP2016008168 A JP 2016008168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- composite oxide
- oxygen storage
- ceria
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
- B01J35/45—Nanoparticles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/70—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their crystalline properties, e.g. semi-crystalline
- B01J35/735—Pyrochlore-type A2B2O7
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/70—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their crystalline properties, e.g. semi-crystalline
- B01J35/77—Compounds characterised by their crystallite size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/04—Mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/12—Oxidising
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
- B01J37/18—Reducing with gases containing free hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G25/00—Compounds of zirconium
- C01G25/02—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/106—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20715—Zirconium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20738—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20753—Nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20761—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/40—Mixed oxides
- B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9202—Linear dimensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2235/00—Indexing scheme associated with group B01J35/00, related to the analysis techniques used to determine the catalysts form or properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2235/00—Indexing scheme associated with group B01J35/00, related to the analysis techniques used to determine the catalysts form or properties
- B01J2235/15—X-ray diffraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2235/00—Indexing scheme associated with group B01J35/00, related to the analysis techniques used to determine the catalysts form or properties
- B01J2235/30—Scanning electron microscopy; Transmission electron microscopy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/30—Three-dimensional structures
- C01P2002/36—Three-dimensional structures pyrochlore-type (A2B2O7)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/76—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by a space-group or by other symmetry indications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
- C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
【解決手段】ジルコニア粒子と、
その上に担持されたセリアジルコニア複合酸化物と、
を有する、酸素吸蔵材料であって、
該セリアジルコニア複合酸化物が、パイロクロア相を含み、10nm〜22.9nmの平均結晶子径を有する、酸素吸蔵材料。
【選択図】図1(a)
Description
そうしたことから、例えばセリウム酸化物またはセリウムジルコニウム複合酸化物と同等の性質を示す他の元素の性能向上などが求められていた。
(1)ジルコニア粒子と、
その上に担持されたセリアジルコニア複合酸化物と、
を有する、酸素吸蔵材料であって、
該セリアジルコニア複合酸化物が、パイロクロア相を含み、10nm〜22.9nmの平均結晶子径を有する、酸素吸蔵材料。
(2)該ジルコニア粒子が単斜晶を有し、そして該セリアジルコニア複合物中におけるCe/Zrのモル比が0.90〜1.10である、(1)に記載の酸素吸蔵材料。
(3)該セリアジルコニア複合酸化物の平均結晶子径が15nm以下である、(1)または(2)に記載の酸素吸蔵材料。
(4)(i)水溶性セリウム塩と、
水溶性ジルコニウム塩またはオキシジルコニウム塩と、
アルキルカルボン酸および/またはアルキルカルボン酸塩である錯化剤と、
金属酸化物粒子と、
を含む水溶液を調製する工程と、
(ii)(i)の水溶液にアルカリ性水溶液を加える工程と、
(iii)(ii)の水溶液混合物を150℃〜220℃の温度に0.5時間〜72時間保持して沈殿により固体生成物を生成させる工程と、
(iv)該固体生成物を500℃〜700℃の温度に1時間〜5時間保持した後、さらに700℃〜1100℃の温度に1時間〜5時間保持する工程と、
(v)さらに該固体生成物に昇温還元処理を行う工程と、
を順次含む、(1)に記載の酸素吸蔵材料の製造方法。
パイアクロア相を有するセリアジルコニア複合酸化物は、還元状態でCe3+であるCe2Zr2O7、酸化状態でCe4+であるCe2Zr2O8、およびこれらの中間の化学式を有することができ、Ce2Zr2O7〜8で表すことができる。
また、この酸素吸蔵材料は、ジルコニア粒子をコア、セリアジルコニア複合酸化物をシェルとするコアシェル構造であってもよい。
水溶性ジルコニウム含有塩としては,オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ酢酸ジルコニウムなど、その他の無機塩類を使用できる。
後段階として約600℃以上、約650℃以上、約700℃以上、約750℃以上、約800℃以上、約850℃以上、約900℃以上、かつ約1300℃以下、約1250℃以下、約1200℃以下、約1150℃以下、約1100℃以下、約1050℃以下、約1000℃以下、約950℃以下で、約1時間以上、約2時間以上、約3時間以上、かつ約7時間以下、約6時間以下、約5時間以下、約4時間以下であることができる。
(工程1:合成工程)
生成するセリアジルコニア複合酸化物微粒子においてCe/Zrのモル比が1.0となるような量のCeとZrを含むように、オキシ硝酸ジルコニウムと硝酸セリウムアンモニウムとジルコニア粒子の混合水溶液を作製した。すなわち、7mmolの(NH4)2Ce(NO3)6と7mmolのZrO(NO3)2、そして14mmolのC17H33COOK(いずれも和光純薬製)を100mlのH2Oに溶解し、比表面積12m2/gのジルコニア粒子(製造メーカー:東ソー(株)、品番:TZ0)を加えた。さらに、25wt%アンモニア水20mlを加えてpHを12に中和して沈殿を生じさせた。この沈殿を200℃に24時間保持して水熱処理を行い、生成した沈殿物をろ過もしくは遠心分離工程により固液分離後、乾燥した。
(工程2:熱酸化処理)
(工程1)で得たセリアジルコニア複合酸化物微粒子を、空気中において、600℃で3時間焼成後、さらに(a)800℃または(b)1000℃で3時間焼成した。
(工程3:昇温還元(TPR)処理)
(工程2)で得た試料を0.1g用いて、昇温還元処理装置(メーカー名:(株)ヘンミ計算尺、型番:BP−1S)により、水素5体積%−アルゴン95体積%ガス流通下(流速:30ml/分)で、昇温速度10℃/分で、室温から800℃まで昇温させながら還元処理を行った。同時に熱伝導度検出器(Thermal Conductivity Detector,TCD)を用いて試料中から放出されるO2によって消費されるH2の量を測定した。
(工程1)〜(工程3)を行った。
Pt微粒子の担持を含侵法により行った。Pt源として、4.5wt%ジニトロジアンミン白金錯体硝酸水溶液を希釈して用いた。Ptナノ粒子の担持量を担体に対し1.0wt%となるようにし(工程1)で得た試料を水溶液に加えた。攪拌しながら120〜150℃に昇温し溶媒を蒸発させた。得られた乾燥物を解砕して500℃で2時間焼成した。放冷後、焼成物を解砕し触媒粉末を得た。
そしてこの試料に、(工程2)〜(工程3)を行った。
14mmolの(NH4)2Ce(NO3)6を60mlのH2Oに溶解した水溶液と、有機保護剤として14mmolのC17H33COOKを60mlのH2Oに溶解した水溶液を準備し、Ce塩水溶液に実施例1の(工程1)で用いたジルコニア粉末を、モル比で、Ce:Zr=(a)2:8、または(b)1:9の割合になるように混合した。上記2つの液体を合液し攪拌しながら、25wt%のNH4OHを10ml加えて中和した。得られた分散体をろ過、洗浄し、フリーズドライを施し、CeO2ナノ立方体がZrO2に担持された材料を得た。
次に、このCeO2がZrO2に担持された材料を用いたほかは、実施例2と同様の手順でPtを担持した比較例1の試料(a)、(b)を得た。
そして、上記(工程2:熱酸化処理)の温度を800℃として、この試料に(工程2)〜(工程3)を行った。
上記(工程1)の試料において、ジルコニア粒子を加えず、かつ温度を400℃として(工程2)のみを行い、(工程3)を行なわないで、比較例2の試料を得た。
実施例2において、比較例2の試料を用い、さらに(工程2)〜(工程3)を行っていない点を除いて、実施例2と同様の手順でPtを担持した試料を得た。
セリアとジルコニアの含有モル比(CeO2:ZrO2)が50:50のセリアジルコニア固溶体粉末を調製した。すなわち、先ず、CeO2換算で28質量%の硝酸セリウム水溶液49.1gと、ZrO2換算で18質量%のオキシ硝酸ジルコニウム水溶液54.7gと、ノニオン系界面活性剤(ライオン社製、商品名:レオコン)1.2gとをイオン交換水90ccに溶解し後、NH3が25質量%のアンモニア水を陰イオンに対して1.2倍当量添加し、共沈殿を生成し、得られた共沈物を濾過、洗浄した。次に、得られた共沈物を110℃で乾燥した後、1000℃で5時間大気中にて焼成してセリウムとジルコニウムの固溶体を得た。その後、前記固溶体を粉砕機(アズワン社製の商品名「ワンダーブレンダー」)を用いて平均粒子径が1000nmとなるように粉砕して、セリアとジルコニアの含有モル比(CeO2:ZrO2)が50:50のセリアジルコニア固溶体粉末を得た。
測定装置(メーカー名:(株)ヘンミ計算尺、型番:BP−1S)により、上記の昇温還元処理後に、酸素パルス法を用いて、アルゴンガス流内に酸素をパルス状に導入して、600℃で、酸素を実施例および比較例の試料に吸着させた。同時に酸素の総吸着量に基づいて、酸素吸着量(酸素貯蔵能量:OSC)の測定値を得た。
上記実施例および比較例の試料について(工程3)および酸素吸蔵能(OSC)評価がそれぞれ、合計で1サイクルずつおよび2サイクルずつとなるように行い、それぞれサイクル1回目、2回目として、上記TPRおよびOSC処理での値を測定した。
実施例1〜2、および比較例1〜3の試料について、酸素吸蔵能(OSC)評価を行った結果を、表1に示す。
(工程3)後の実施例1(a)、(b)、実施例2(a)、(b)の結果を、それぞれ図3(a)〜(d)に示す。図3(a)〜(d)中の1回目、2回目は、サイクル評価におけるサイクル数を表す。
図3から解るように、実施例2(a)の試料は80℃から(図3(c))、実施例2(b)の試料は100℃から(図3(d))TPRで水素消費がみられ酸素貯蔵(放出)能を発現した。
XRD(メーカー名:(株)リガク、型番:RINT)を用いて、実施例1(b)の試料について、XRD測定を行ったところ、単斜晶系ZrO2の回折線に加えてCeO2(固溶体)に帰属する回折線を観測した。
フィールドエミッション電子銃を装着した日本電子製JEM−2100F(加速電圧:200kV)を用いて、実施例1(b)の試料を測定したところ、ジルコニア粒子上に粒径約10nmのセリアジルコニアナノ結晶の微粒子が形成されており(図1(a)、(b))、その格子像から、基本格子の約2倍の周期で秩序化したパイロクロア相の生成が観察された。
図1(c)(d)中の粒径範囲は、下限の範囲超かつ上限の範囲以下、例えば左から2番目の棒は5nm超10nm以下を表す。
図1(c)から、上記複合酸化物では、個数基準で、結晶子全体の97.1%が25nm以下、74.3%が15nm以下にあることが判明した。
実施例1(a)、実施例1(b)、実施例2(a)、実施例2(b)の試料についてラマン分光器(メーカー名:日本分光、型番:MRS−3100)によりラマン散乱を測定したところ、酸素吸蔵能(OSC)評価の前後ではCeO2相(均一固溶体)の460cm−1におけるラマン強度の低下およびブロード化が見られた(それぞれ、図2(a)、図2(b)、図2(c)、図2(d)))。
これはCe−O結合数の減少、結晶の対称性の低下などのCe−O結合の変化、すなわち、(工程3)におけるCe3+であるCe2Zr2O7相や酸素吸蔵能(OSC)評価によりCe4+であるCe2Zr2O8相になりラマン散乱にあらわれたことを示している。
(工程3)を経て得られた、実施例1(b)、比較例4の試料について、400℃での(工程2:熱酸化処理)の後、再び(工程3:昇温還元処理)を行った。各試料の温度に対するH2消費速度(H2Oの生成速度)を、図4に結果を示す(それぞれ図4(a)、(b)に対応する)。
これに対し、実施例1(b)の試料では、約300℃もの低温から酸素が放出されH2Oが生成し、酸素放出によるH2O生成速度の最大ピークが約550℃にあり(図4(a))、比較例1より、非常に低い温度からでも良好に酸素を放出できることが判明した。
微粒子になると低温で酸素が出てくる原因は、酸素が固体外に出るために必要な拡散距離が微粒子が小さくなるとその半径を容易に上回るためである。上記の結果から、本発明の態様に係るセリアジルコニア複合酸化物において、450℃未満で酸素貯蔵能を発現する規則相を有するセリアジルコニア結晶子の理論上の結晶子径の上限を、以下算出した。
D=D0exp(−ΔE/RT)、ここでD、D0は拡散係数(m2/秒)、ΔEは活性化エネルギー、Rは気体定数、Tは温度(K)である。
文献(F.Dong et al.,Catal.Today,90(2004),223−229.)によれば、バルクの規則相セリアジルコニアからの酸素拡散係数は411℃において7.77×10−22m2/秒であり、活性化エネルギーは19kJ/molであり、D0は2.20×10−20と計算される。
一方実施例1(b)では、約300℃(図4(a))から酸素放出が観測されたことから、同様に計算するとD(実施例1)は4.07×10−22m2/秒となる。
Claims (4)
- ジルコニア粒子と、
その上に担持されたセリアジルコニア複合酸化物と、
を有する、酸素吸蔵材料であって、
該セリアジルコニア複合酸化物が、パイロクロア相を含み、10nm〜22.9nmの平均結晶子径を有する、酸素吸蔵材料。 - 該ジルコニア粒子が単斜晶を有し、そして該セリアジルコニア複合物中におけるCe/Zrのモル比が0.90〜1.10である、請求項1に記載の酸素吸蔵材料。
- 該セリアジルコニア複合酸化物の平均結晶子径が15nm以下である、請求項1または請求項2に記載の酸素吸蔵材料。
- (i)水溶性セリウム塩と、
水溶性ジルコニウム塩またはオキシジルコニウム塩と、
アルキルカルボン酸および/またはアルキルカルボン酸塩である錯化剤と、
金属酸化物粒子と、
を含む水溶液を調製する工程と、
(ii)(i)の水溶液にアルカリ性水溶液を加える工程と、
(iii)(ii)の水溶液混合物を150℃〜220℃の温度に0.5時間〜72時間保持して沈殿により固体生成物を生成させる工程と、
(iv)該固体生成物を500℃〜700℃の温度に1時間〜5時間保持した後、さらに700℃〜1100℃の温度に1時間〜5時間保持する工程と、
(v)さらに該固体生成物に昇温還元処理を行う工程と、
を順次含む、請求項1に記載の酸素吸蔵材料の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014131651A JP6348352B2 (ja) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | 酸素吸蔵材料の製造方法 |
| US14/738,384 US9751075B2 (en) | 2014-06-26 | 2015-06-12 | Ceria-zirconia complex oxide material and method for producing same |
| EP15173271.6A EP2959962B1 (en) | 2014-06-26 | 2015-06-23 | Ceria-zirconia complex oxide material and method for producing same |
| CN201510357708.7A CN105214594B (zh) | 2014-06-26 | 2015-06-25 | 氧化铈-氧化锆复合氧化物材料及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014131651A JP6348352B2 (ja) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | 酸素吸蔵材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016008168A true JP2016008168A (ja) | 2016-01-18 |
| JP6348352B2 JP6348352B2 (ja) | 2018-06-27 |
Family
ID=53513960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014131651A Expired - Fee Related JP6348352B2 (ja) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | 酸素吸蔵材料の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9751075B2 (ja) |
| EP (1) | EP2959962B1 (ja) |
| JP (1) | JP6348352B2 (ja) |
| CN (1) | CN105214594B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10046308B2 (en) | 2015-11-27 | 2018-08-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production method of oxygen storage material |
| JP2018134618A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 自動車排気ガス浄化用助触媒およびその製造方法 |
| JPWO2022209532A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016143722A1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Core-shell support, method for producing the same, catalyst for purification of exhaust gas using the core- shell support, method for producing the same, and method for purification of exhaust gas using the catalyst for purification of exhaust gas |
| JP6322218B2 (ja) * | 2016-03-24 | 2018-05-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 酸素吸蔵材料及びその製造方法 |
| US9868087B2 (en) * | 2016-03-31 | 2018-01-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Core-shell oxide material, method for producing the same, and catalyst and method for purification of exhaust gas using the core-shell oxide material |
| JP6701581B2 (ja) * | 2017-03-02 | 2020-05-27 | 株式会社豊田中央研究所 | 酸素吸放出材 |
| US12330140B2 (en) | 2020-02-26 | 2025-06-17 | Basf Corporation | Catalyst compositions and methods of preparation and use thereof |
| CN111333418B (zh) * | 2020-04-21 | 2022-05-10 | 包头稀土研究院 | 陶瓷专用烧结容器及用途和陶瓷的制备方法 |
| JP7111929B2 (ja) * | 2020-04-28 | 2022-08-02 | ユミコア日本触媒株式会社 | Ce-Zr複合酸化物およびその製造方法ならびにこれを用いた排気ガス浄化用触媒 |
| JP7786040B2 (ja) * | 2021-03-18 | 2025-12-16 | 堺化学工業株式会社 | ジルコニウム元素含有金属酸化物分散液の製造方法及びジルコニウム元素含有金属酸化物分散液 |
| CN115585039B (zh) * | 2022-11-02 | 2023-12-22 | 四川大学 | 含烧绿石结构的铈锆氧化物载体材料在柴油车中的应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1121171A (ja) * | 1997-04-09 | 1999-01-26 | Degussa Ag | 高い温度安定性を有する酸素貯蔵材料及びその製造方法 |
| JP2009084061A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | セリア−ジルコニア系複合酸化物及びその製造方法、並びにそのセリア−ジルコニア系複合酸化物を用いた排ガス浄化用触媒 |
| JP2012152702A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
| JP2012239982A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化用触媒 |
| JP2014034484A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Japan Fine Ceramics Center | セリア−ジルコニア系材料及びその製造方法 |
| WO2014041984A1 (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | 三井金属鉱業株式会社 | 排気ガス浄化用触媒担体 |
| JP2014104451A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Nagoya Institute Of Technology | 排ガス浄化触媒用担体およびそれを用いた触媒 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5900395B2 (ja) * | 2012-11-22 | 2016-04-06 | トヨタ自動車株式会社 | 複合酸化物粒子及びこれを用いた排ガス浄化用触媒 |
| CN103304236A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-18 | 渤海大学 | 一种烧绿石结构三相纳米热障涂层材料及制备方法 |
-
2014
- 2014-06-26 JP JP2014131651A patent/JP6348352B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-06-12 US US14/738,384 patent/US9751075B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-06-23 EP EP15173271.6A patent/EP2959962B1/en active Active
- 2015-06-25 CN CN201510357708.7A patent/CN105214594B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1121171A (ja) * | 1997-04-09 | 1999-01-26 | Degussa Ag | 高い温度安定性を有する酸素貯蔵材料及びその製造方法 |
| JP2009084061A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | セリア−ジルコニア系複合酸化物及びその製造方法、並びにそのセリア−ジルコニア系複合酸化物を用いた排ガス浄化用触媒 |
| JP2012152702A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
| JP2012239982A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化用触媒 |
| JP2014034484A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Japan Fine Ceramics Center | セリア−ジルコニア系材料及びその製造方法 |
| WO2014041984A1 (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | 三井金属鉱業株式会社 | 排気ガス浄化用触媒担体 |
| JP2014104451A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Nagoya Institute Of Technology | 排ガス浄化触媒用担体およびそれを用いた触媒 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YESTE, M. P. ET AL: "Rational design of nanostructured, noble metal free, ceria-zirconia catalysts with outstanding low t", J. MATER. CHEM. A, vol. 1, no. 15, JPN6017040871, 12 February 2013 (2013-02-12), pages 4836 - 4844, ISSN: 0003668430 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10046308B2 (en) | 2015-11-27 | 2018-08-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production method of oxygen storage material |
| JP2018134618A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 自動車排気ガス浄化用助触媒およびその製造方法 |
| JPWO2022209532A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ||
| JP7336053B2 (ja) | 2021-03-30 | 2023-08-30 | 三井金属鉱業株式会社 | 排ガス浄化用触媒組成物及び排ガス浄化用触媒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9751075B2 (en) | 2017-09-05 |
| CN105214594A (zh) | 2016-01-06 |
| JP6348352B2 (ja) | 2018-06-27 |
| EP2959962B1 (en) | 2020-04-01 |
| CN105214594B (zh) | 2018-04-20 |
| US20150375202A1 (en) | 2015-12-31 |
| EP2959962A1 (en) | 2015-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6348352B2 (ja) | 酸素吸蔵材料の製造方法 | |
| Zhao et al. | Preparation of Ce0. 67Zr0. 33O2 mixed oxides as supports of improved Pd-only three-way catalysts | |
| Kuntaiah et al. | Nanocrystalline Ce 1− x Sm x O 2− δ (x= 0.4) solid solutions: structural characterization versus CO oxidation | |
| Sudarsanam et al. | Promising ceria–samaria-based nano-oxides for low temperature soot oxidation: A combined study of structure–activity properties | |
| JP6759298B2 (ja) | 酸素貯蔵材料及びその製造方法 | |
| Liang et al. | Mixed lanthana/ceria nanorod-supported gold catalysts for water–gas-shift | |
| CN112657487A (zh) | 高孔隙度的含铈和锆的氧化物 | |
| Megarajan et al. | Improved catalytic activity of PrMO 3 (M= Co and Fe) perovskites: synthesis of thermally stable nanoparticles by a novel hydrothermal method | |
| JPWO2012120711A1 (ja) | 金属粒子及びそれを含む排ガス浄化用触媒並びにそれらの製造方法 | |
| Bai et al. | Facile preparation of monodisperse, carbon doped single crystal rutile TiO 2 nanorod spheres with a large percentage of reactive (110) facet exposure for highly efficient H 2 generation | |
| JP5708767B1 (ja) | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
| Katta et al. | Structural characteristics and catalytic performance of alumina-supported nanosized ceria–lanthana solid solutions | |
| JP5798547B2 (ja) | 排ガス浄化触媒用担体およびそれを用いた触媒 | |
| Cau et al. | Thermal and sonochemical synthesis of porous (Ce, Zr) O2 mixed oxides from metal β-diketonate precursors and their catalytic activity in wet air oxidation process of formic acid | |
| JP6442816B2 (ja) | セリウムとジルコニウムを含む金属酸化物とその製造方法 | |
| Wang et al. | Fabrication of high-performance CeO 2–MnO x/TiO 2/Ti monolithic catalysts for low-temperature and stable CO oxidation | |
| JP6212065B2 (ja) | セリアジルコニア複合酸化物粒子とその製造方法 | |
| JP5690372B2 (ja) | 酸化鉄−ジルコニア系複合酸化物およびその製造方法 | |
| JP5116276B2 (ja) | 酸化物微結晶粒子からなる粉体、それを用いた触媒、及びその製造方法 | |
| JP2006256912A (ja) | 表面修飾されたセリア・ジルコニア系水和酸化物、その酸化物及びそれらの製造方法並びに用途 | |
| US8043598B2 (en) | Synthesis of rare earth element-containing alumina nanowires | |
| CN107224971B (zh) | 氧吸藏材料及其制造方法 | |
| JP6769839B2 (ja) | 排ガス浄化用三元触媒及びその製造方法、並びに排ガス浄化用触媒コンバータ | |
| Alxneit et al. | CuO/La 0.5 Sr 0.5 CoO 3: precursor of efficient NO reduction catalyst studied by operando high energy X-ray diffraction under three-way catalytic conditions | |
| JP2005522393A (ja) | セリウム酸化物、ジルコニウム酸化物又はチタン酸化物から成り、該酸化物中に固溶体状の元素を含む、部分的に結晶質のメソ構造化材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170914 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171207 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180508 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180531 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6348352 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |