JP4775954B2 - Exhaust gas purification catalyst and regeneration method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス浄化用触媒並びにその再生方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a regeneration method thereof.

自動車エンジンからの排ガス中の炭化水素ガス(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NO)等の有害成分を除去するために、従来から排ガス浄化用触媒が用いられてきた。このような排ガス浄化用触媒としては、理論空燃比で燃焼された排ガス中のHC、CO及びNOxを同時に浄化する三元触媒が知られており、一般に、コーディエライト、金属箔等からなりハニカム形状に形成された基材(担体基材)と、基材表面に形成された活性アルミナ粉末、シリカ粉末等からなる担体(触媒担持層)と、この担体に担持された白金等の貴金属からなる触媒成分とから構成されている。 In order to remove harmful components such as hydrocarbon gas (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ) in exhaust gas from automobile engines, exhaust gas purification catalysts have been used conventionally. As such an exhaust gas purification catalyst, a three-way catalyst that simultaneously purifies HC, CO, and NOx in exhaust gas burned at a stoichiometric air-fuel ratio is known, and is generally made of cordierite, metal foil, etc. A base material (support base material) formed in a shape, a support (catalyst support layer) made of activated alumina powder, silica powder or the like formed on the surface of the base material, and a noble metal such as platinum supported on the support And a catalyst component.

例えば、特開平5−317652号公報(特許文献1)においては、多孔質体からなる担体に、アルカリ土類金属酸化物および白金を担持してなる排気ガス浄化用触媒が開示されている。   For example, JP-A-5-317652 (Patent Document 1) discloses an exhaust gas purification catalyst in which an alkaline earth metal oxide and platinum are supported on a porous carrier.

また、特開平6−99069号公報(特許文献2)においては、担体基体と、該担体基体の表面に該担体基体容積1lあたりパラジウムを1〜20g、アルミナを50〜250g、酸化セリウムを10〜150g、酸化バリウムを8〜50gの各触媒成分を担持した触媒成分層と、からなる排気ガス浄化用触媒が開示されている。   In JP-A-6-99069 (Patent Document 2), 1 to 20 g of palladium, 50 to 250 g of alumina, and 10 to 10 of cerium oxide per 1 l of the carrier substrate on the surface of the carrier substrate. An exhaust gas purifying catalyst comprising 150 g and a catalyst component layer supporting each catalyst component of 8 to 50 g of barium oxide is disclosed.

さらに、特開平10−174866号公報(特許文献3)においては、第1多孔質担体に少なくともパラジウムを担持してなる第1触媒層と、前記第1触媒層の表面に形成され第2多孔質担体に少なくともロジウムを担持した第2触媒層とを備え、前記第1触媒層における前記第1多孔質担体単位質量当たりの前記パラジウムの担持質量が前記第2触媒層における前記第2多孔質担体単位質量当たりの前記ロジウムの担持質量より多い排ガス浄化用触媒が開示されている。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-174866 (Patent Document 3), a first catalyst layer in which at least palladium is supported on a first porous carrier, and a second porous layer formed on the surface of the first catalyst layer. A second catalyst layer supporting at least rhodium on the support, and the supported mass of palladium per unit mass of the first porous support in the first catalyst layer is the second porous support unit in the second catalyst layer. There is disclosed an exhaust gas purifying catalyst that is larger than the supported mass of rhodium per mass.

しかしながら、特許文献1〜3に記載のような排ガス浄化用触媒においては、高温(特に800℃以上)の排ガスに長時間晒されると、その担体に担持されている白金、ロジウム、パラジウム等の触媒活性をもつ貴金属粒子が凝集し、シンタリング(粒成長)が生じて比表面積が減少することから、触媒活性が低下するという問題があった。   However, in the exhaust gas purifying catalysts as described in Patent Documents 1 to 3, when exposed to high temperature (especially 800 ° C. or higher) exhaust gas for a long time, a catalyst such as platinum, rhodium, or palladium supported on the carrier. Since noble metal particles having activity are aggregated, sintering (granular growth) occurs and the specific surface area is reduced, there is a problem that the catalytic activity is lowered.

そのため、このような問題に対して、貴金属粒子に粒成長が発生した排ガス浄化用触媒を再生する方法が種々開発されてきている。例えば、特開平7−75737号公報(特許文献4)には、無機多孔質の母材に活性種として貴金属が担持されてなる排ガス浄化用触媒の再生方法であって、前記触媒にハロゲンを作用させて前記母材上で貴金属のハロゲン化物を生成させた後にそのハロゲン化物からハロゲンを脱離させる方法が開示されている。しかしながら、特許文献4に記載の方法のようにハロゲンを作用させて排ガス浄化用触媒を再生する方法においては、触媒を内燃機関の排気系に装着した状態で再生することは非常に困難であり、また、粒成長した貴金属を再分散させて触媒活性を再生させる再生処理に要する時間の短縮に限界があった。   For this reason, various methods have been developed to regenerate the exhaust gas purifying catalyst in which noble metal particles have grown. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-75737 (Patent Document 4) discloses a method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst in which a noble metal is supported as an active species on an inorganic porous base material, in which a halogen acts on the catalyst. A method is disclosed in which a halide of a noble metal is generated on the base material and then halogen is eliminated from the halide. However, in the method of regenerating the exhaust gas purification catalyst by acting a halogen as in the method described in Patent Document 4, it is very difficult to regenerate the catalyst while it is mounted on the exhaust system of the internal combustion engine. In addition, there is a limit to shortening the time required for the regeneration treatment for redispersing the grain-grown noble metal to regenerate the catalyst activity.

また、特開2000−202309号公報(特許文献5)には、アルカリ土類金属酸化物及び希土類酸化物から選ばれる少なくとも一種を含む担体と該担体に担持された白金とよりなる排ガス浄化用触媒に対して、酸化処理を行い、次いで還元処理を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献5に記載の方法であっても、粒成長した白金粒子を再分散させて触媒活性を再生させる再生処理に要する時間の短縮と温度の低減という点で必ずしも十分なものではなかった。
特開平5−317652号公報 特開平6−99069号公報 特開平10−174866号公報 特開平7−75737号公報 特開2000−202309号公報
JP 2000-202309 A (Patent Document 5) discloses an exhaust gas purifying catalyst comprising a support containing at least one selected from alkaline earth metal oxides and rare earth oxides and platinum supported on the support. On the other hand, a method of performing an oxidation treatment and then performing a reduction treatment is disclosed. However, even the method described in Patent Document 5 is not necessarily sufficient in terms of shortening the time required for the regeneration treatment for regenerating the catalytic activity by redispersing the grown platinum particles and reducing the temperature. .
JP-A-5-317652 JP-A-6-99069 Japanese Patent Laid-Open No. 10-174866 JP-A-7-75737 JP 2000-202309 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高温の排ガスに長時間晒されても貴金属の粒子の凝集を十分に抑制して貴金属の粒成長の発生を長期にわたって十分に抑制でき、これによって触媒活性の低下を十分に抑制できるとともに、使用に際して粒成長が発生したときに、貴金属を比較的低い温度領域であっても短時間で再分散させて触媒活性を容易に再生させることができ、しかも内燃機関の排気系に装着した状態であっても容易に再生させることが可能な排ガス浄化用触媒、並びにその排ガス浄化用触媒の再生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-described problems of the prior art, and even when exposed to high-temperature exhaust gas for a long time, the aggregation of the noble metal particles is sufficiently suppressed, and the generation of noble metal grain growth is sufficiently performed over a long period of time. As a result, the decrease in catalytic activity can be sufficiently suppressed, and when grain growth occurs during use, precious metal can be redispersed in a short time even in a relatively low temperature range to facilitate catalytic activity. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst that can be regenerated and that can be easily regenerated even when it is mounted on an exhaust system of an internal combustion engine, and a method for regenerating the exhaust gas purifying catalyst. .

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ジルコニアと希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含む担体と、かかる担体に担持された貴金属と、その担体の担持された特定の添加成分とを備える排ガス浄化用触媒によって、驚くべきことに、貴金属の粒成長の発生が長期にわたって十分に抑制され、触媒活性の低下を十分に抑制することが可能となることを見出し、更には、このような排ガス浄化用触媒に酸化処理及び還元処理を施すことで再生処理に要する時間の短縮と温度の低減とが図れ、触媒活性を効率よく再生させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, a carrier containing a composite oxide of at least one element selected from the group consisting of zirconia A and a rare earth element and 3A group elements Surprisingly, the occurrence of noble metal grain growth is sufficiently suppressed over a long period of time by a catalyst for purification of exhaust gas comprising a noble metal supported on such a carrier and a specific additive component supported on the carrier, and catalytic activity In addition, it is possible to sufficiently suppress the decrease in the temperature, and further, by performing oxidation treatment and reduction treatment on such an exhaust gas purification catalyst, the time required for the regeneration treatment and the temperature can be reduced. As a result, it was found that the catalyst activity can be efficiently regenerated, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、ジルコニアと希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含む担体と、前記担体に担持された貴金属と、前記担体に担持されたアルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含有する添加成分とを備える触媒であって、
前記貴金属の担持量が、前記触媒の質量に対して0.05〜2質量%の範囲であり、且つ、
前記添加成分の担持量が、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(添加成分の量/貴金属の量)が0.5〜10の範囲となる量であること、
を特徴とするものである。
That is, the precious metal catalyst for purification of exhaust gas of the present invention comprises a support containing a composite oxide of at least one element selected from the group consisting of zirconia A and a rare earth element and 3A group elements, which is supported on the support And an additive component containing at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element, a rare earth element and a group 3A element supported on the carrier,
The amount of the noble metal supported is in the range of 0.05 to 2% by mass with respect to the mass of the catalyst, and
The loading amount of the additive component is such that the molar ratio (amount of additive component / amount of noble metal) in the range of 0.5 to 10 in terms of metal relative to the amount of the noble metal,
It is characterized by.

上記本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に鉄が更に担持されており、前記鉄の担持量が、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(鉄の量/貴金属の量)が0.8〜12の範囲となる量であることが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, iron is further supported on the carrier, and the supported amount of iron has a molar ratio (the amount of iron / the amount of noble metal) to the amount of the noble metal in terms of metal is 0. The amount is preferably in the range of 8-12.

また、上記本発明にかかる前記複合酸化物としては、酸素1s軌道の結合エネルギーの値が531eV以下の値を示すものであることが好ましい。   In addition, the composite oxide according to the present invention preferably has a value of oxygen 1s orbital bond energy of 531 eV or less.

また、上記本発明にかかる前記複合酸化物としては、ジルコニアと、ランタン、セリウム、ネオジムプラセオジム、イットリウム及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素との複合酸化物であることが好ましい。
As examples of the composite oxide according to the present invention, a zirconia, La lanthanum, cerium, neodymium, praseodymium, be a composite oxide of at least one element selected from the group consisting of yttrium and scandium preferred .

さらに、上記本発明にかかる前記添加成分に含有される元素としては、マグネシウム、カルシウム、ネオジムプラセオジム、バリウム、ランタン、セリウム、イットリウム及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることが好ましい。
Furthermore, the element contained in the additive component according to the present invention is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, neodymium , praseodymium , barium, lanthanum, cerium, yttrium, and scandium. preferable.

また、本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に対して、酸素を含む酸化雰囲気中にて加熱する酸化処理、及び還元処理を施すことを特徴とする方法である。   Further, the method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst of the present invention is a method characterized by subjecting the exhaust gas purifying catalyst of the present invention to an oxidation treatment and a reduction treatment that are heated in an oxidizing atmosphere containing oxygen. It is.

上記本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法においては、前記酸化処理における温度が500〜1000℃であることが好ましい。   In the regeneration method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the temperature in the oxidation treatment is preferably 500 to 1000 ° C.

また、上記本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法においては、前記酸化雰囲気における酸素濃度が1体積%以上であることが好ましい。   In the above method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the oxygen concentration in the oxidizing atmosphere is preferably 1% by volume or more.

さらに、上記本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法においては、前記排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に装着した状態で、前記酸化処理及び前記還元処理を施すことが好ましい。   Furthermore, in the method for regenerating an exhaust gas purification catalyst of the present invention, it is preferable that the oxidation treatment and the reduction treatment are performed in a state where the exhaust gas purification catalyst is mounted on an exhaust system of an internal combustion engine.

なお、本発明の排ガス浄化用触媒及びその再生方法によって上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒においては、ジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物(好ましくは、酸素1s軌道の結合エネルギーの値が531eV以下の値を示す、酸素の電子密度が高い複合酸化物)が、貴金属に対して極めて強い相互作用を示す。そして、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの添加元素を含有してなる添加物が担体に担持されていることから、担体の塩基性が向上するため、担体が貴金属に対して更に強い相互作用を示すものとなる。そのため、本発明の排ガス浄化用触媒は、高温の排ガスに長時間晒されても貴金属粒子の粒成長が十分に抑制され、触媒活性の低下を十分に抑制することができる。   The reason why the above object is achieved by the exhaust gas purifying catalyst and the regeneration method of the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a composite oxide of zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, rare earth elements and 3A group elements (preferably In addition, a complex oxide having a high electron density of oxygen and having a binding energy value of oxygen 1s orbital of 531 eV or less exhibits extremely strong interaction with noble metals. Since the additive containing at least one additive element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, rare earth elements, and Group 3A elements is supported on the carrier, the basicity of the carrier is improved. For this reason, the carrier exhibits a stronger interaction with the noble metal. Therefore, even if the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is exposed to high temperature exhaust gas for a long time, grain growth of noble metal particles is sufficiently suppressed, and a decrease in catalytic activity can be sufficiently suppressed.

さらに、本発明の排ガス浄化用触媒を長期間使用して粒成長が発生した場合には、粒成長した状態で担持されている貴金属粒子と担体との界面で強い相互作用が起こる。そのため、酸素を含む酸化雰囲気中にて加熱(好ましくは500〜1000℃で加熱)することによって、貴金属は担体と複合酸化物及び金属酸化物を形成し、次第に担体表面上に拡がった状態で分散される。その結果、比較的短時間の酸化処理で担体上の貴金属が酸化物の状態で高分散担持された状態となり(再分散)、次いで還元処理を施すことによって酸化物状態の貴金属を金属状態に還元させることとなり、触媒活性が再生するものと本発明者らは推察する。   Furthermore, when grain growth occurs using the exhaust gas purifying catalyst of the present invention for a long period of time, a strong interaction occurs at the interface between the noble metal particles supported in the grain grown state and the carrier. Therefore, when heated in an oxidizing atmosphere containing oxygen (preferably heated at 500 to 1000 ° C.), the noble metal forms a composite oxide and a metal oxide with the support and gradually spreads on the support surface. Is done. As a result, the noble metal on the support is supported in a highly dispersed state in an oxide state (redispersion) in a relatively short period of oxidation treatment, and then the noble metal in the oxide state is reduced to the metal state by performing a reduction treatment. The present inventors infer that the catalytic activity is regenerated.

また、前記担体に鉄(Fe)を更に担持させた場合においては、還元雰囲気下においてはFeが貴金属と合金化し、酸化雰囲気下においてはFeが酸化物として貴金属の表面に析出する。そのため、前記担体に鉄(Fe)が更に担持されることによって、使用に際して主にリーン雰囲気において貴金属の粒成長をより十分に抑制することができ、触媒活性の低下をより十分に抑制できる傾向にある。更に、貴金属の近傍にFeが存在することによって、貴金属の酸化及び還元が容易となることから排ガス浄化反応の活性がより向上するとともに、上記再生方法を採用して再生させた場合に、より再生速度を向上させることができ、しかも貴金属をより微細化して触媒活性を再生できる傾向にある。   When iron (Fe) is further supported on the carrier, Fe is alloyed with a noble metal in a reducing atmosphere, and Fe is deposited on the surface of the noble metal as an oxide in an oxidizing atmosphere. Therefore, by further supporting iron (Fe) on the carrier, it is possible to more sufficiently suppress the noble metal grain growth mainly in a lean atmosphere during use, and to tend to more sufficiently suppress the decrease in catalytic activity. is there. In addition, the presence of Fe in the vicinity of the noble metal facilitates the oxidation and reduction of the noble metal, thereby improving the activity of the exhaust gas purification reaction. The speed can be improved, and the catalytic activity tends to be regenerated by making the noble metal finer.

本発明によれば、高温の排ガスに長時間晒されても貴金属粒子の凝集を十分に抑制して貴金属の粒成長の発生を長期にわたって十分に抑制でき、これによって触媒活性の低下を十分に抑制できるとともに、使用して粒成長が発生したときに、貴金属を比較的低い温度領域であっても短時間で再分散させて触媒活性を容易に再生させることができ、しかも内燃機関の排気系に装着した状態であっても容易に再生させることが可能な排ガス浄化用触媒、並びにその排ガス浄化用触媒の再生方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of noble metal particle growth over a long period of time by sufficiently suppressing the aggregation of noble metal particles even when exposed to high temperature exhaust gas for a long time, thereby sufficiently suppressing the decrease in catalytic activity. In addition, when grain growth occurs during use, the catalytic activity can be easily regenerated by redispersing the noble metal in a short time even in a relatively low temperature range, and it can be used in the exhaust system of an internal combustion engine. It is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst that can be easily regenerated even in a mounted state, and a method for regenerating the exhaust gas purifying catalyst.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、ジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含む担体と、前記担体に担持された貴金属と、前記担体に担持されたアルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含有する添加成分とを備える触媒であって、
前記貴金属の担持量が、前記触媒の質量に対して0.05〜2質量%の範囲であり、且つ、
前記添加成分の担持量が、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(添加成分の量/貴金属の量)が0.5〜20の範囲となる量であること、
を特徴とするものである。
First, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described. That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a carrier containing a complex oxide of zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, rare earth elements and 3A group elements. A catalyst comprising a noble metal supported on the support and an additive component containing at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element, a rare earth element and a group 3A element supported on the support. And
The amount of the noble metal supported is in the range of 0.05 to 2% by mass with respect to the mass of the catalyst, and
The loading amount of the additive component is such that the molar ratio (amount of additive component / amount of noble metal) in the range of 0.5 to 20 in terms of metal with respect to the amount of the noble metal,
It is characterized by.

本発明にかかる担体は、ジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含むものである。このようなアルカリ土類金属元素としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)が挙げられ、中でも、貴金属及びその酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点からMg、Ca、Baが好ましい。また、希土類元素及び3A族元素としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が挙げられ、中でも、貴金属及びその酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点からLa、Ce、Nd、Pr、Y、Scが好ましく、La、Ce、Yがより好ましい。   The carrier according to the present invention contains a composite oxide of zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, rare earth elements and 3A group elements. Examples of such alkaline earth metal elements include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra). Among them, interaction with noble metals and oxides thereof. Mg, Ca, and Ba are preferable from the viewpoint of strong and high affinity. As rare earth elements and Group 3A elements, scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), terbium (Tb) Dysprosium (Dy), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), etc. Among them, La, Ce, Nd, Pr from the viewpoint that the interaction with the noble metal and its oxide is strong and the affinity tends to be large. , Y and Sc are preferred, and La, Ce and Y are more preferred.

このような担体においては、上述のジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素とが複合酸化物を形成している必要がある。すなわち、ジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素とが単に共存している状態(例えば、ジルコニア粒子及び/又はアルミナ粒子と、アルカリ土類金属酸化物粒子、希土類酸化物粒子及び3A族酸化物粒子からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物粒子とが均一分散している状態)では、再生処理を施した場合に担体上の貴金属を十分に再分散できず、触媒活性は十分に再生しない。   In such a carrier, the above-described zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element, a rare earth element, and a group 3A element must form a composite oxide. There is. That is, a state in which zirconia and / or alumina and at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element, a rare earth element, and a group 3A element coexist (for example, zirconia particles and / or alumina particles). And a state in which at least one oxide particle selected from the group consisting of alkaline earth metal oxide particles, rare earth oxide particles and 3A group oxide particles is uniformly dispersed) In addition, the precious metal on the support cannot be sufficiently redispersed, and the catalytic activity is not sufficiently regenerated.

このような複合酸化物を構成するジルコニア及び/又はアルミナと、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との比率(組成比)は特に制限されないが、複合酸化物中のジルコニア及び/又はアルミナの比率が5〜90質量%であることが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましい。前記複合酸化物中のジルコニア及び/又はアルミナの比率が上記下限未満の場合は比表面積が小さくなり、貴金属粒子の粒成長を十分に抑制することができないばかりか、後述する本発明の再生方法を採用して再生処理を施しても担体上の貴金属粒子は十分に小さくならない傾向にあり、他方、上記上限を超える場合も再生処理を施しても担体上の貴金属粒子は十分に小さくならない傾向にある。   The ratio (composition ratio) of zirconia and / or alumina constituting such a composite oxide and at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, rare earth elements and 3A group elements is not particularly limited. However, the ratio of zirconia and / or alumina in the composite oxide is preferably 5 to 90% by mass, and more preferably 10 to 70% by mass. When the ratio of zirconia and / or alumina in the composite oxide is less than the above lower limit, the specific surface area becomes small and the grain growth of the noble metal particles cannot be sufficiently suppressed. Even if it is adopted and regenerated, the precious metal particles on the support tend not to be sufficiently small. On the other hand, even if the above upper limit is exceeded, the precious metal particles on the support do not tend to be sufficiently small. .

また、前記複合酸化物は、酸素1s軌道の結合エネルギーの値が531eV以下の値を示すものであることが好ましく、531〜529eVの値を示すものであることが特に好ましい。前記結合エネルギーの値が531eVを超えている複合酸化物を用いた場合は、貴金属と担体との相互作用が十分に強くならず、再生処理の際に酸化処理を施しても担体上の貴金属が十分に再分散しない傾向にある。他方、前記結合エネルギーの値が529eV未満の複合酸化物を用いた場合は、貴金属と担体との相互作用が強くなり過ぎて、再生処理の際に還元処理を施しても担体上の貴金属が活性な状態に戻りにくくなる傾向にある。   In addition, the composite oxide preferably has a value of bond energy of oxygen 1s orbitals of 531 eV or less, and particularly preferably a value of 531 to 529 eV. When a composite oxide having a binding energy value exceeding 531 eV is used, the interaction between the noble metal and the carrier is not sufficiently strong, and the noble metal on the carrier is not oxidized even when an oxidation treatment is performed during the regeneration treatment. There is a tendency not to redistribute sufficiently. On the other hand, when a composite oxide having a binding energy value of less than 529 eV is used, the interaction between the noble metal and the support becomes too strong, and the noble metal on the support is active even when the reduction treatment is performed during the regeneration process. It tends to be difficult to return to a new state.

このような条件を満たす前記複合酸化物としては、例えば以下のもの:
CeO−ZrO−Y:530.04eV
ZrO−La:530.64eV
CeO−ZrO:530eV
CeO−ZrO−La−Pr:529.79eV
が挙げられる。
Examples of the composite oxide satisfying such conditions include the following:
CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 : 530.04eV
ZrO 2 -La 2 O 3: 530.64eV
CeO 2 —ZrO 2 : 530 eV
CeO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3 -Pr 2 O 3: 529.79eV
Is mentioned.

また、前記担体は、上述の複合酸化物を含むものであればよく、他の成分としてアルミナ、ゼオライト、ジルコニア等が更に含まれていてもよい。その場合、本発明にかかる担体における前記複合酸化物の比率が50質量%以上であることが好ましい。   Moreover, the said support | carrier should just contain the above-mentioned complex oxide, and alumina, a zeolite, a zirconia etc. may further be contained as another component. In that case, the ratio of the composite oxide in the carrier according to the present invention is preferably 50% by mass or more.

さらに、このような担体の形状としては特に制限されないが、比表面積を向上させてより高い触媒活性が得られることから、粉体状であることが好ましい。また、このような担体の比表面積は特に制限されないが、1m/g以上であることが好ましい。なお、このような比表面積は吸着等温線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。 Further, the shape of such a carrier is not particularly limited, but is preferably in the form of a powder because the specific surface area can be improved and higher catalytic activity can be obtained. The specific surface area of such a carrier is not particularly limited, but is preferably 1 m 2 / g or more. Such a specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from an adsorption isotherm using a BET isotherm adsorption equation.

また、担体が粉体状のものである場合においては、前記担体の粒度(二次粒子径)は特に制限されず、5〜200μmであることが好ましい。粒子径が前記下限未満では、担体の微細化にコストがかかるとともに、その扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると後述するような基材上に本発明の排ガス浄化用触媒のコート層を安定に形成させることが困難となる傾向にある。   When the carrier is in powder form, the particle size (secondary particle size) of the carrier is not particularly limited and is preferably 5 to 200 μm. If the particle diameter is less than the lower limit, it tends to be costly and difficult to handle, and on the other hand, if it exceeds the upper limit, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is formed on a substrate as described later. It tends to be difficult to form a stable coat layer.

なお、本発明にかかる前記担体の製造方法は、特に制限されず、例えば以下のような方法によって得ることができる。すなわち、上述の複合酸化物の原料となる諸金属の塩(例えば、硝酸塩)と、更に必要に応じて界面活性剤(例えば、ノニオン系界面活性剤)とを含有する水溶液から、アンモニアの存在下で上記複合酸化物の共沈殿物を生成せしめ、得られた共沈殿物を濾過、洗浄した後に乾燥し、更に焼成することによって前記複合酸化物からなる担体を得ることができる。   In addition, the manufacturing method in particular of the said carrier concerning this invention is not restrict | limited, For example, it can obtain by the following methods. That is, in the presence of ammonia from an aqueous solution containing a salt of various metals (for example, nitrate) as a raw material of the composite oxide and, if necessary, a surfactant (for example, a nonionic surfactant). Thus, the composite oxide coprecipitate is produced, and the obtained coprecipitate is filtered, washed, dried, and further baked to obtain a support made of the composite oxide.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に貴金属が担持されている。このような貴金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、金等が挙げられるが、得られる排ガス浄化用触媒がより高い触媒活性を示すという観点からは、白金、ロジウム、パラジウムが好ましく、再生の観点から、白金、パラジウムが好ましい。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a noble metal is supported on the carrier. Examples of such noble metals include platinum, rhodium, palladium, osmium, iridium, and gold. From the viewpoint that the obtained exhaust gas purifying catalyst exhibits higher catalytic activity, platinum, rhodium, and palladium are preferable. From the viewpoint of regeneration, platinum and palladium are preferable.

また、本発明の排ガス浄化用触媒において、貴金属の担持量は、前記触媒の質量に対して0.05〜2質量%(より好ましくは0.1〜0.5質量%)の範囲である。前記貴金属の担持量が前記下限未満では、貴金属により得られる触媒活性が不十分となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると、コストが高騰するとともに粒成長を起こし易くなる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the amount of the noble metal supported is in the range of 0.05 to 2% by mass (more preferably 0.1 to 0.5% by mass) with respect to the mass of the catalyst. If the amount of the noble metal supported is less than the lower limit, the catalytic activity obtained from the noble metal tends to be insufficient. On the other hand, if the amount exceeds the upper limit, the cost increases and grain growth tends to occur.

また、本発明の排ガス浄化用触媒において、前記貴金属はより細粒化された粒子の状態で担体に担持されることが好ましい。このような貴金属の粒子径としては3nm以下であることがより好ましく、2nm以下であることがより好ましい。前記貴金属の粒子径が前記上限を超えると高度な触媒活性が得ることが困難になる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the noble metal is preferably supported on a carrier in the form of finer particles. The particle diameter of such noble metal is more preferably 3 nm or less, and more preferably 2 nm or less. When the particle diameter of the noble metal exceeds the upper limit, it tends to be difficult to obtain high catalytic activity.

なお、前記担体に前記貴金属を担持させる方法としては特に制限されず、例えば、貴金属の塩(例えば、ジニトロジアミン塩)や錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用することができる。   The method for supporting the noble metal on the carrier is not particularly limited. For example, after bringing an aqueous solution containing a salt of a noble metal (eg, dinitrodiamine salt) or a complex (eg, tetraammine complex) into contact with the carrier. A method of drying and further firing can be employed.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に、アルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含有する添加成分が担持されている。本発明においては、前記担持成分を担体に担持せしめることにより、担体の塩基性を向上させ、担体とその担体に担持された貴金属との間に極めて強い相互作用を付与することができ、これによって貴金属の粒成長の発生を十分に抑制して触媒活性の低下を十分に抑制することが可能となる。また、上述のように担体と貴金属との間に極めて強い相互作用が働くことから、使用して粒成長が発生した場合に後述の本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法を採用して再生処理を施すことで、短時間で貴金属を再分散させて触媒活性を再生させることができる。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, an additive component containing at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element, a rare earth element and a group 3A element is supported on the carrier. In the present invention, by supporting the supporting component on a carrier, the basicity of the carrier can be improved, and an extremely strong interaction can be imparted between the carrier and the noble metal supported on the carrier. It is possible to sufficiently suppress the occurrence of noble metal grain growth and sufficiently suppress the decrease in catalytic activity. In addition, since a very strong interaction acts between the support and the noble metal as described above, when grain growth occurs using the support, the regeneration process using the regeneration method for the exhaust gas purifying catalyst of the present invention described later is adopted. As a result, the precious metal can be redispersed in a short time to regenerate the catalytic activity.

また、このような添加成分に含有される元素としては、担体の塩基性をより向上させて粒成長の発生をより十分に抑制できるとともに、粒成長が発生した場合においても触媒活性をより容易に再生させることができるという観点から、マグネシウム、カルシウム、ネオジムプラセオジム、バリウム、ランタン、セリウム、イットリウム及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素が好ましく、ネオジム、バリウム、イットリウム及びスカンジウムが更に好ましい。また、前記添加成分としては上記元素を含有するものであればよく、例えば、上記元素自体、上記元素の酸化物、上記元素の塩(炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩)及びそれらの混合物等が挙げられる。
In addition, as an element contained in such an additive component, the basicity of the carrier can be further improved to more sufficiently suppress the occurrence of grain growth, and even when grain growth occurs, the catalytic activity can be more easily performed. From the viewpoint that it can be regenerated, at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, neodymium , praseodymium , barium, lanthanum, cerium, yttrium and scandium is preferred, and neodymium , barium, yttrium and scandium are more preferred. . Further, the additive component may be any component that contains the above element, and examples thereof include the element itself, oxides of the element, salts of the element (carbonates, nitrates, sulfates), and mixtures thereof. It is done.

また、このような添加成分の担持量は、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(添加成分の量/貴金属の量)が0.5〜20(より好ましくは1〜10)の範囲となる量である。このようなモル比が前記下限未満では、添加成分の担持量が十分でないため担体の塩基性を十分に向上させることができず、貴金属の粒成長を十分に抑制する効果が得られなくなり、他方、前記上限を超えると担体の比表面積を低下させ、貴金属の分散性が低下する。   In addition, the supported amount of such an additive component is such that the molar ratio (amount of additive component / amount of noble metal) to the amount of the noble metal in terms of metal is in the range of 0.5 to 20 (more preferably 1 to 10). Amount. If such a molar ratio is less than the lower limit, the support amount of the additive component is not sufficient, so that the basicity of the support cannot be sufficiently improved, and the effect of sufficiently suppressing the noble metal grain growth cannot be obtained. When the upper limit is exceeded, the specific surface area of the carrier is lowered, and the dispersibility of the noble metal is lowered.

さらに、このような添加成分の担持量としては、前記担体1gあたり前記添加成分が1.28×10−6〜1.28×10−3molとなる量であることが好ましく、5.13×10−6〜2.56×10−4molとなる量であることがより好ましい。 Furthermore, the loading amount of such an additive component is preferably an amount such that the additive component is 1.28 × 10 −6 to 1.28 × 10 −3 mol per 1 g of the carrier. The amount is more preferably 10 −6 to 2.56 × 10 −4 mol.

また、このような添加成分は、その担持量が少量であるため前記担体の外表面に担持させる量を確実に制御することが好ましく、更にコスト面でも担持量が少ないことが好ましいという観点から、前記担体の外表面近傍に高い密度で担持されていることが好ましい。このような状態としては、前記担体が粉体状のものである場合には、前記添加成分の80%以上が前記担体の外表面から前記担体の中心までの間において前記担体の外表面から30%の領域に担持されていることが好ましい。   In addition, since the amount of such an additive component is small, it is preferable to reliably control the amount to be supported on the outer surface of the carrier, and from the viewpoint that the amount supported is preferably small in terms of cost. It is preferable that the carrier is supported at a high density in the vicinity of the outer surface. In such a state, when the carrier is in a powder form, 80% or more of the additive component is 30% from the outer surface of the carrier between the outer surface of the carrier and the center of the carrier. % Is preferably carried in the region.

また、前記担体に添加成分を担持させる方法としては特に制限されず、例えば、上記元素の塩(例えば、炭酸塩、硝酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、硫酸塩)や錯体を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用することができる。また、必要に応じて前記担体を予め熱処理して安定化させた後に、前記添加物を担持させてもよい。なお、本発明において、前記担体に前記添加成分と前記貴金属とを担持させる順序は特に制限されない。   Further, the method for supporting the additive component on the carrier is not particularly limited, and for example, an aqueous solution containing a salt of the above element (for example, carbonate, nitrate, citrate, acetate, sulfate) or a complex is used. A method of drying after contact with the carrier and further firing can be employed. In addition, if necessary, the support may be preheated and stabilized, and then the additive may be supported. In the present invention, the order of loading the additive component and the noble metal on the carrier is not particularly limited.

また、本発明の排ガス浄化用触媒においては、前記担体に鉄が更に担持されていることが好ましい。このようにしてFeを担持させることで、還元雰囲気下においてはFeが貴金属と合金化し、他方、酸化雰囲気下においてはFeが酸化物として貴金属の表面に析出することから、貴金属の粒成長をより十分に抑制することができ、触媒活性の低下をより十分に抑制できる傾向にあり、更には、後述する本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法を採用した再生処理を施した際に、活性点である貴金属をより微細化して触媒活性を再生することが可能となる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, it is preferable that iron is further supported on the carrier. By supporting Fe in this way, Fe is alloyed with a noble metal in a reducing atmosphere, and on the other hand, Fe is precipitated as an oxide on the surface of the noble metal in an oxidizing atmosphere. There is a tendency to sufficiently suppress the decrease in catalyst activity, and further, when the regeneration treatment adopting the regeneration method of the exhaust gas purification catalyst of the present invention described later is performed, the active point It tends to be possible to regenerate the catalytic activity by further miniaturizing the noble metal.

このような鉄の担持量としては、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(鉄の量/貴金属の量)が0.8〜12(より好ましくは1〜10)の範囲となる量であることが好ましい。このようなモル比が前記下限未満では、鉄の担持量が少なく貴金属の粒成長を抑制する効果が十分に得られなくなる傾向にあり、前記上限を超えると、過剰に担持された鉄が担体の比評面積を低下させ、更には貴金属の表面を覆ってしまうため触媒活性が低下する傾向にある。   The amount of iron supported is such that the molar ratio (the amount of iron / the amount of noble metal) to the amount of the noble metal in a metal conversion is in the range of 0.8 to 12 (more preferably 1 to 10). It is preferable. When the molar ratio is less than the lower limit, the amount of iron supported is small and the effect of suppressing the grain growth of the noble metal tends to be insufficient, and when the upper limit is exceeded, excessively supported iron is not supported by the support. Since the specific evaluation area is reduced and the surface of the noble metal is covered, the catalytic activity tends to be reduced.

さらに、このような鉄の担持量としては、前記担体1gあたり前記鉄が1.28×10−6〜5.13×10−4molとなる量であることが好ましく、5.13×10−6〜1.28×10−4molとなる量であることがより好ましい。 Further, such as the supported amount of such iron, it is preferable that the iron per the carrier 1g is an amount to be 1.28 × 10 -6 ~5.13 × 10 -4 mol, 5.13 × 10 - The amount is more preferably 6 to 1.28 × 10 −4 mol.

また、本発明の排ガス浄化用触媒において、前記担体に担持されている前記鉄の担持状態は特に制限されないが、前記鉄が前記貴金属のより近傍に担持されていることが好ましい。前記鉄を前記貴金属のより近傍に担持させることで、貴金属の粒成長を抑制する効果がより向上する傾向にあり、後述する本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法を採用した再生処理を施した際に、活性点である貴金属をより速く再分散させることができる傾向にある。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the state of the iron supported on the carrier is not particularly limited, but it is preferable that the iron is supported closer to the noble metal. By supporting the iron in the vicinity of the noble metal, the effect of suppressing grain growth of the noble metal tends to be further improved, and a regeneration treatment employing the regeneration method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention described later was performed. In this case, the precious metal that is the active point tends to be redispersed faster.

また、このような鉄を担持させる方法としては特に制限されず、例えば、鉄の塩(例えば、炭酸塩、硝酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、硫酸塩)や錯体を含有する水溶液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用することができる。なお、このような鉄の担持は前記貴金属と同時に行ってもよく、例えば、貴金属の塩の水溶液と鉄の塩の水溶液の混合液を前記担体に接触させた後に乾燥し、更に焼成する方法を採用する方法を採用することができる。   Further, the method for supporting such iron is not particularly limited, and for example, an aqueous solution containing an iron salt (for example, carbonate, nitrate, citrate, acetate, sulfate) or a complex is used as the carrier. The method of drying after making it contact and also baking can be employ | adopted. Such iron loading may be carried out simultaneously with the noble metal. For example, a method in which a mixed solution of an aqueous solution of a noble metal salt and an aqueous solution of an iron salt is brought into contact with the carrier and then dried and further fired. The method employed can be adopted.

また、本発明の排ガス浄化用触媒の形態は特に制限されず、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態とすることができる。ここで用いられる基材も特に制限されず、得られる触媒の用途等に応じて適宜選択されるが、DPF基材、モノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用される。また、このような基材の材質も特に制限されないが、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。さらに、このような触媒を製造する方法も特に制限されず、例えば、モノリス触媒を製造する場合は、コーディエライトや金属箔から形成されたハニカム形状の基材に、上述の担体の粉末からなるコート層を形成し、それに貴金属を担持せしめる方法が好適に採用される。また、上述の担体の粉末に予め貴金属を担持せしめた後、その貴金属担持粉末を用いて前記基材にコート層を形成する方法で製造してもよい。   The form of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not particularly limited, and may be a form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, or the like. The substrate used here is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the use of the obtained catalyst, etc., but a DPF substrate, a monolith substrate, a pellet substrate, a plate substrate, etc. are suitably employed. Is done. Also, the material of such a base material is not particularly limited, but a base material made of a ceramic such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of a metal such as stainless steel including chromium and aluminum is suitably employed. Is done. Further, the method for producing such a catalyst is not particularly limited. For example, in the case of producing a monolithic catalyst, the honeycomb-shaped substrate formed of cordierite or metal foil is made of the above carrier powder. A method in which a coat layer is formed and a noble metal is supported thereon is preferably employed. Alternatively, the above-described carrier powder may be preliminarily supported with a noble metal, and then the noble metal-supported powder may be used to form a coating layer on the substrate.

さらに、このような本発明の排ガス浄化用触媒は長期間使用して担体に担持されている貴金属に粒成長が発生した場合には、後述の本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法を施すことで貴金属を再分散させ、触媒活性を十分に再生させることが可能である。そして、このような再生処理を施した後の担体に担持されている貴金属の粒子径としては、高い触媒活性を得るという観点から、3nm以下(より好ましくは2nm以下)であることが好ましい。   Further, when such an exhaust gas purifying catalyst of the present invention is used for a long time and grain growth occurs in the noble metal supported on the carrier, the exhaust gas purifying catalyst regenerating method of the present invention described later is applied. Thus, it is possible to re-disperse the noble metal and sufficiently regenerate the catalytic activity. The particle size of the noble metal supported on the carrier after such regeneration treatment is preferably 3 nm or less (more preferably 2 nm or less) from the viewpoint of obtaining high catalytic activity.

以上、本発明の排ガス浄化用触媒について説明したが、以下において、本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法について説明する。   While the exhaust gas purification catalyst of the present invention has been described above, the method for regenerating the exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described below.

本発明の排ガス浄化用触媒の再生方法は、上記本発明の排ガス浄化用触媒に対して、酸素を含む酸化雰囲気中にて加熱する酸化処理、及び還元処理を施すことを特徴とする方法である。   The method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst of the present invention is a method characterized by subjecting the exhaust gas purifying catalyst of the present invention to an oxidation treatment and a reduction treatment that are heated in an oxidizing atmosphere containing oxygen. .

本発明にかかる酸化処理が行われる酸化雰囲気としては、酸素が少しでも含まれていればそれに相当するモル数の貴金属を酸化することができるが、酸素の濃度が1体積%以上であることが好ましく、1〜20体積%であることがより好ましい。酸素の濃度が前記下限未満では、担体上の貴金属の再分散が十分に進行しない傾向にあり、他方、酸素の濃度は高ければ高いほど酸化という観点からは良いが、空気中の酸素濃度を超える20体積%超とするためには酸素ボンベ等の特別な装置が必要となりコストが高騰する傾向にある。また、本発明にかかる酸化雰囲気中の酸素以外のガスとしては、還元性ガスを含まないことが好ましく、窒素ガス又は不活性ガスを用いることが好ましい。   As an oxidizing atmosphere in which the oxidation treatment according to the present invention is carried out, noble metal corresponding to the number of moles can be oxidized as long as oxygen is contained, but the oxygen concentration should be 1% by volume or more. Preferably, it is 1-20 volume%, and it is more preferable. If the oxygen concentration is less than the lower limit, redispersion of the noble metal on the support tends not to proceed sufficiently. On the other hand, the higher the oxygen concentration, the better from the viewpoint of oxidation, but it exceeds the oxygen concentration in the air. In order to exceed 20% by volume, a special device such as an oxygen cylinder is required, and the cost tends to increase. Moreover, as gas other than oxygen in the oxidizing atmosphere concerning this invention, it is preferable not to contain reducing gas, and it is preferable to use nitrogen gas or an inert gas.

本発明にかかる酸化処理における加熱温度は、担持されている貴金属が酸化される温度であればよいが、500〜1000℃の範囲の温度とすることが好ましい。酸化処理温度が500℃未満では、担体上の貴金属が再分散する速度が極端に遅くなって十分に進行しない傾向にあり、他方、1000℃を超えると担体自体の熱収縮が起こり易くなり、触媒活性が低下する傾向にある。   The heating temperature in the oxidation treatment according to the present invention may be a temperature at which the supported noble metal is oxidized, but is preferably a temperature in the range of 500 to 1000 ° C. If the oxidation treatment temperature is less than 500 ° C., the rate of redispersion of the noble metal on the support tends to be extremely slow and does not proceed sufficiently. On the other hand, if the temperature exceeds 1000 ° C., thermal contraction of the support itself tends to occur. The activity tends to decrease.

また、本発明にかかる酸化処理に要する時間は、酸化処理温度等に応じて適宜選択され、温度が低ければ長時間必要となり、温度が高ければ短時間でよい傾向にある。酸化処理温度が500〜1000℃であれば、酸化処理一工程あたりの時間は2秒〜1時間程度であることが好ましい。酸化処理時間が2秒未満では担体上の貴金属の再分散が十分に進行しない傾向にあり、他方、1時間を超えると貴金属の再分散作用が飽和する傾向にある。   Further, the time required for the oxidation treatment according to the present invention is appropriately selected according to the oxidation treatment temperature and the like. If the temperature is low, it takes a long time, and if the temperature is high, it tends to be short. When the oxidation treatment temperature is 500 to 1000 ° C., the time per oxidation treatment step is preferably about 2 seconds to 1 hour. If the oxidation treatment time is less than 2 seconds, the redispersion of the noble metal on the support tends not to proceed sufficiently, whereas if it exceeds 1 hour, the redispersion action of the noble metal tends to be saturated.

本発明にかかる酸化処理は、排ガス浄化用触媒を排気系から取り出して所定の処理装置内で行ってもよいが、内燃機関の排気系に装着した状態で実施することが好ましい。それによって酸化処理工数を大きく低減することができ、しかも酸化処理後に排ガスを流通させることによって貴金属の酸化物を還元させることが可能となる。このように排気系に排ガス浄化用触媒を装着した状態で酸化処理する場合、例えば触媒の上流側に設けられた空気弁から空気を多量に導入したり、混合気の空燃比(A/F)を高くしたり、その逆に燃料の供給量を大幅に減らしたりして、混合気の空燃比(A/F)を高くすることによって実施することができる。また、加熱手段としては、特定の加熱装置によって触媒を加熱してもよいし、触媒上における反応熱を利用して加熱してもよい。   The oxidation treatment according to the present invention may be carried out in a predetermined treatment apparatus after the exhaust gas purification catalyst is taken out from the exhaust system, but is preferably carried out in a state where it is mounted on the exhaust system of the internal combustion engine. As a result, the number of man-hours for the oxidation treatment can be greatly reduced, and furthermore, the oxide of the noble metal can be reduced by circulating the exhaust gas after the oxidation treatment. When the oxidation treatment is performed with the exhaust gas purification catalyst attached to the exhaust system in this manner, for example, a large amount of air is introduced from an air valve provided upstream of the catalyst, or the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture It is possible to increase the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture by increasing the fuel flow rate, or conversely, greatly reducing the amount of fuel supplied. Moreover, as a heating means, a catalyst may be heated with a specific heating apparatus, and you may heat using the reaction heat on a catalyst.

上記のように排気系に装着した状態で酸化処理を実行すれば、触媒性能の劣化の程度に対応してリアルタイムで酸化処理を施すことも可能となる。例えば、自動車の運転時間や走行距離に応じて定期的に酸化処理を行ってもよいし、触媒の下流にNOxセンサーやCOセンサーを設けて触媒性能を検出し、その値が基準値を超えた場合に酸化処理を行うようにしてもよい。   If the oxidation treatment is executed with the exhaust system mounted as described above, the oxidation treatment can be performed in real time in accordance with the degree of deterioration of the catalyst performance. For example, the oxidation treatment may be performed periodically according to the driving time and travel distance of the automobile, or the catalyst performance is detected by providing a NOx sensor or CO sensor downstream of the catalyst, and the value exceeds the reference value. In some cases, oxidation treatment may be performed.

本発明にかかる還元処理は、水素、一酸化炭素等の還元性ガスが存在する雰囲気下で前記触媒を加熱することによって実施することができる。よって、エンジン排気は全体としてストイキ雰囲気であっても還元性ガスを含むことから、貴金属を十分に還元処理できる。さらに、還元処理においては、還元性ガスが少しでも含まれていればよいが、還元性ガスの濃度が0.1体積%以上であることが好ましい。還元性ガスの濃度が前記下限未満では、担体上の貴金属が活性な状態に戻りにくくなる傾向にある。また、本発明にかかる還元性雰囲気中の還元性ガス以外のガスとしては、酸化性ガスを含まないことが好ましく、窒素ガス又は不活性ガスを用いることが好ましい。   The reduction treatment according to the present invention can be carried out by heating the catalyst in an atmosphere in which a reducing gas such as hydrogen or carbon monoxide is present. Therefore, since the engine exhaust as a whole contains a reducing gas even in a stoichiometric atmosphere, the noble metal can be sufficiently reduced. Further, in the reduction treatment, it is sufficient that the reducing gas is contained even a little, but the concentration of the reducing gas is preferably 0.1% by volume or more. If the concentration of the reducing gas is less than the lower limit, the noble metal on the support tends to hardly return to an active state. Moreover, as gas other than the reducing gas in the reducing atmosphere concerning this invention, it is preferable not to contain oxidizing gas, and it is preferable to use nitrogen gas or an inert gas.

本発明にかかる還元処理における加熱温度は、前記酸化処理により酸化された貴金属の酸化物が還元される温度であればよいが、200℃以上であることが好ましく、400〜1000℃の範囲の温度とすることが好ましい。還元処理温度が200℃未満では、担体上の貴金属の酸化物が十分に還元されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると担体自体の熱収縮が起こり易くなり、触媒活性が低下する傾向にある。   The heating temperature in the reduction treatment according to the present invention may be a temperature at which the oxide of the noble metal oxidized by the oxidation treatment is reduced, but is preferably 200 ° C. or higher, and a temperature in the range of 400 to 1000 ° C. It is preferable that When the reduction treatment temperature is less than 200 ° C., the oxide of the noble metal on the support tends not to be sufficiently reduced. On the other hand, when the upper limit is exceeded, thermal contraction of the support itself tends to occur and the catalytic activity tends to decrease. .

また、本発明にかかる還元処理に要する時間は、還元処理温度等に応じて適宜選択され、温度が低ければ長時間必要となり、温度が高ければ短時間でよい傾向にある。還元処理温度が200℃以上であれば、還元処理一工程あたりの時間は2秒〜5分程度であることが好ましい。還元処理時間が前記下限未満では担体上の貴金属の酸化物が十分に還元されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属の酸化物の還元作用が飽和してしまう傾向にある。   In addition, the time required for the reduction treatment according to the present invention is appropriately selected according to the reduction treatment temperature and the like. If the temperature is low, it takes a long time, and if the temperature is high, it tends to be short. When the reduction treatment temperature is 200 ° C. or higher, the time per one reduction treatment step is preferably about 2 seconds to 5 minutes. When the reduction treatment time is less than the lower limit, the noble metal oxide tends to be not sufficiently reduced, whereas when the upper limit is exceeded, the reduction action of the noble metal oxide tends to be saturated.

本発明にかかる還元処理も、排ガス浄化用触媒を排気系から取り出して所定の処理装置内で行ってもよいが、内燃機関の排気系に装着した状態で実施することが好ましい。それによって還元処理工数を大きく低減することができ、しかも前記酸化処理後に単に排ガスを流通させることによって貴金属の酸化物を還元させることが可能となる。このように排気系に排ガス浄化用触媒を装着した状態で還元処理する場合、例えば、自動車の排ガス浄化用触媒の場合には、化学量論的に等量比にあるストイキ雰囲気或いは酸素が不足するリッチ雰囲気の排ガスを排ガス浄化用触媒に接触させることによって実施することが好ましい。これにより排ガス浄化用触媒を排気系に装着したまま酸化処理と還元処理を施すことができ、空燃比制御の一環として本発明の再生処理を実施することが可能となる。また、加熱手段としては、特定の加熱装置によって触媒を加熱してもよいし、排ガスの熱を利用して加熱してもよい。   The reduction process according to the present invention may be performed in a predetermined processing apparatus after the exhaust gas purification catalyst is taken out from the exhaust system, but it is preferably performed in a state where it is mounted on the exhaust system of the internal combustion engine. As a result, the number of reduction treatment steps can be greatly reduced, and the oxide of the noble metal can be reduced simply by circulating the exhaust gas after the oxidation treatment. Thus, when the reduction treatment is performed with the exhaust gas purification catalyst mounted on the exhaust system, for example, in the case of an automobile exhaust gas purification catalyst, the stoichiometric atmosphere or oxygen in a stoichiometric equivalence ratio is insufficient. It is preferable that the exhaust gas in a rich atmosphere is brought into contact with the exhaust gas purifying catalyst. As a result, the oxidation treatment and the reduction treatment can be performed with the exhaust gas purification catalyst mounted on the exhaust system, and the regeneration treatment of the present invention can be performed as part of the air-fuel ratio control. Moreover, as a heating means, a catalyst may be heated with a specific heating apparatus, and you may heat using the heat | fever of waste gas.

なお、前記酸化処理と前記還元処理とがそれぞれ一工程の場合は酸化処理の後に還元処理が施されるが、本発明の再生方法においては前記酸化処理と前記還元処理とを交互に繰り返してもよく、その場合は酸化処理が先であっても還元処理が先であってもよい。また、前記酸化処理と前記還元処理とを交互に繰り返す場合、前者の処理の合計時間と後者の処理の合計時間はいずれも特に制限されない。   When the oxidation treatment and the reduction treatment are each in one step, the reduction treatment is performed after the oxidation treatment. However, in the regeneration method of the present invention, the oxidation treatment and the reduction treatment may be alternately repeated. In that case, the oxidation treatment may be performed first or the reduction treatment may be performed first. Further, when the oxidation treatment and the reduction treatment are alternately repeated, the total time of the former treatment and the total time of the latter treatment are not particularly limited.

そして、このような本発明の再生処理を施すことで、粒成長した貴金属の粒子径を3nm以下(より好ましくは2nm以下)に微細化させることが可能となる。このような再生処理を施して前記担体に担持されている前記粒子径に貴金属粒子を微細化させることで、触媒活性をより十分に再生させることが可能となる。   Then, by performing such a regeneration treatment of the present invention, it is possible to make the particle diameter of the noble metal that has undergone grain growth finer to 3 nm or less (more preferably 2 nm or less). By performing such a regeneration treatment and making the noble metal particles finer to the particle diameter supported on the carrier, it becomes possible to sufficiently regenerate the catalyst activity.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
硝酸セリウム水溶液(CeOとして28質量%含む)233g、オキシ硝酸ジルコニウム水溶液(ZrOとして18質量%含む)152g、硝酸イットリウム14g及びノニオン系界面活性剤(ライオン社製、商品名:レオコン)10gを含有する混合水溶液2000gに25質量%濃度のアンモニア水200gを添加し、室温で10分間撹拌して共沈殿物を得た。次いで、得られた共沈殿物を濾過・洗浄した後に110℃で乾燥し、さらに1000℃で5時間大気中にて焼成してセリウム−ジルコニウム−イットリウム複合酸化物(CeO−ZrO−Y)からなる担体を得た。なお、得られた複合酸化物(CZY)の組成比は、68質量%CeO、28質量%ZrO、4質量%Yであった
Example 1
233 g of cerium nitrate aqueous solution (containing 28% by mass as CeO 2 ), 152 g of zirconium oxynitrate aqueous solution (containing 18% by mass as ZrO 2 ), 14 g of yttrium nitrate and 10 g of nonionic surfactant (product name: Leocon, manufactured by Lion Corporation) To 2000 g of the mixed aqueous solution contained, 200 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred at room temperature for 10 minutes to obtain a coprecipitate. Next, the obtained coprecipitate was filtered and washed, dried at 110 ° C., and further calcined in the atmosphere at 1000 ° C. for 5 hours to cerium-zirconium-yttrium composite oxide (CeO 2 —ZrO 2 —Y 2). A carrier consisting of O 3 ) was obtained. The composition ratio of the resulting composite oxide (CZY) was 68 wt% CeO 2, 28 wt% ZrO 2, 4 wt% Y 2 O 3.

次に、得られた担体100gをイオン交換水中に攪拌し、そこに硝酸バリウムを3.38g加えて混合溶液を得た。そして、得られた混合溶液を加熱し、蒸発乾固させた後に110℃の温度条件で乾燥させ、更に大気中にて500℃の温度条件で5時間焼成し、担体にバリウムを含有する添加成分を担持せしめ、添加成分担持担体を得た。   Next, 100 g of the obtained carrier was stirred in ion-exchanged water, and 3.38 g of barium nitrate was added thereto to obtain a mixed solution. Then, the obtained mixed solution is heated and evaporated to dryness, then dried at a temperature condition of 110 ° C., and further calcined in the atmosphere at a temperature condition of 500 ° C. for 5 hours, and an additive component containing barium in the carrier Was added to obtain an additive-supporting carrier.

次いで、得られた添加成分担持担体をジニトロジアミン白金の硝酸水溶液(白金濃度:4質量%)に浸漬し、濾過及び洗浄した後に、110℃の温度条件で乾燥し、更に大気中にて500℃の温度条件で3時間焼成して、前記担体にPtとBaを含有する添加成分とが担持された粉末状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。このようにして得られた粉末状の本発明の排ガス浄化用触媒は冷間等方圧加圧法(CIP法)を採用して1t/cmの圧力で圧粉成形した後、0.5〜1mmの大きさに粉砕し、ペレット状の触媒とした。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPtの担持量は0.5質量%であり、添加成分中のBaの担持量は前記担体1gあたり0.000128molであり、Ptの量と添加成分中のBaの量のモル比(Ba/Pt)は5であった。 Subsequently, the obtained additive-supported carrier was immersed in an aqueous nitric acid solution of dinitrodiamine platinum (platinum concentration: 4% by mass), filtered and washed, then dried at a temperature of 110 ° C., and further 500 ° C. in the atmosphere. The catalyst for exhaust gas purification of the present invention in the form of a powder in which an additive component containing Pt and Ba was supported on the carrier was obtained by calcining for 3 hours under the following temperature conditions. The powdery exhaust gas purifying catalyst of the present invention thus obtained is compacted at a pressure of 1 t / cm 2 using a cold isostatic pressing method (CIP method), and then 0.5 to The catalyst was pulverized to a size of 1 mm to obtain a pellet-shaped catalyst. In the obtained exhaust gas purification catalyst, the supported amount of Pt is 0.5 mass%, the supported amount of Ba in the additive component is 0.000128 mol per 1 g of the carrier, and the amount of Pt and the additive component The molar ratio of the amount of Ba (Ba / Pt) was 5.

(実施例2)
硝酸バリウムの代わりに硝酸ネオジム六水和物5.62gを加えた以外は実施例1と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt及びNdの担持量を表2に示す。
(Example 2)
A pellet-shaped exhaust gas purifying catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5.62 g of neodymium nitrate hexahydrate was added instead of barium nitrate. The amounts of Pt and Nd supported in the obtained exhaust gas purification catalyst are shown in Table 2.

(実施例3)
硝酸バリウムの添加量を0.677gに変更した以外は実施例1と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt及びBaの担持量を表2に示す。
(Example 3)
Except that the amount of barium nitrate added was changed to 0.677 g, a pellet-shaped exhaust gas purification catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amounts of supported Pt and Ba in the obtained exhaust gas purification catalyst.

(実施例4)
硝酸バリウムの添加量を1.35gに変更した以外は実施例1と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt及びBaの担持量を表2に示す。
Example 4
Except that the amount of barium nitrate added was changed to 1.35 g, a pellet-shaped exhaust gas purification catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amounts of supported Pt and Ba in the obtained exhaust gas purification catalyst.

(実施例5)
硝酸バリウムの添加量を6.77gに変更した以外は実施例1と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt及びBaの担持量を表2に示す。
(Example 5)
Except that the amount of barium nitrate added was changed to 6.77 g, a pellet-shaped exhaust gas purification catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the amounts of supported Pt and Ba in the obtained exhaust gas purification catalyst.

(実施例6)
硝酸バリウムの添加量を0.677gに変更し、混合溶液中に更に硝酸鉄を1.05g加えた以外は実施例1と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt、Ba及びFeの担持量を表2に示す。
(Example 6)
A pellet-shaped exhaust gas purifying catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of barium nitrate added was changed to 0.677 g, and 1.05 g of iron nitrate was further added to the mixed solution. Table 2 shows the amounts of Pt, Ba, and Fe supported on the obtained exhaust gas purification catalyst.

(実施例7)
硝酸バリウムと硝酸鉄の混合溶液に更にジニトロジアミン白金の硝酸水溶液の添加量を加えて、PtとBaとFeを同時に担持せしめた以外は実施例6と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt、Ba及びFeの担持量を表2に示す。
(Example 7)
Exhaust gas purification according to the present invention in the form of pellets in the same manner as in Example 6 except that a mixed solution of barium nitrate and iron nitrate was further added with an addition amount of nitric acid aqueous solution of dinitrodiamine platinum to carry Pt, Ba and Fe simultaneously. A catalyst was obtained. Table 2 shows the amounts of Pt, Ba, and Fe supported on the obtained exhaust gas purification catalyst.

(実施例8)
担体を得る際の焼成温度の条件を1000℃から700℃に変更した以外は実施例4と同様にしてペレット状の本発明の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPt及びBaの担持量を表2に示す。
(Example 8)
A pellet-shaped exhaust gas purifying catalyst of the present invention was obtained in the same manner as in Example 4 except that the calcination temperature condition for obtaining the support was changed from 1000 ° C to 700 ° C. Table 2 shows the amounts of supported Pt and Ba in the obtained exhaust gas purification catalyst.

(比較例1)
実施例1で用いた担体と同様の担体を用いて、比較のための排ガス浄化用触媒を製造した。すなわち、前記担体100gをジニトロジアミン白金の硝酸水溶液(白金濃度:4質量%)に浸漬し、濾過、洗浄した後に110℃の温度条件で乾燥し、更に500℃の温度条件で3時間大気中にて焼成して、担体にPtが担持された粉末状の比較のための排ガス浄化用触媒を得た。得られた触媒における白金担持量は0.5質量%であった。また、このようにして得られた比較のための排ガス浄化用触媒は、冷間等方圧加圧法(CIP法)を採用して1t/cmの圧力で圧粉成形した後、0.5〜1mmの大きさに粉砕し、ペレット状の触媒とした。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPtの担持量を表2に示す。
(Comparative Example 1)
A catalyst for purifying exhaust gas for comparison was manufactured using the same carrier as that used in Example 1. That is, 100 g of the carrier was immersed in an aqueous nitric acid solution of dinitrodiamine platinum (platinum concentration: 4 mass%), filtered, washed, dried at a temperature of 110 ° C., and further dried in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 3 hours. An exhaust gas purification catalyst for comparison in the form of a powder having Pt supported on a carrier was obtained. The amount of platinum supported in the obtained catalyst was 0.5% by mass. Further, the exhaust gas purifying catalyst for comparison obtained in this way was compacted at a pressure of 1 t / cm 2 by adopting a cold isostatic pressing method (CIP method), and then 0.5 The catalyst was pulverized to a size of ˜1 mm to obtain a pellet-shaped catalyst. The amount of Pt supported in the obtained exhaust gas purification catalyst is shown in Table 2.

(比較例2)
担体として市販のγ−Al粉末(グレース社製)を用いた以外は比較例1と同様にして比較のためのペレット状の排ガス浄化用触媒を得た。なお、得られた排ガス浄化用触媒におけるPtの担持量を表2に示す。
(Comparative Example 2)
A pellet-like exhaust gas purification catalyst for comparison was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that a commercially available γ-Al 2 O 3 powder (Grace) was used as the carrier. The amount of Pt supported in the obtained exhaust gas purification catalyst is shown in Table 2.

<耐久試験>
実施例1〜8及び比較例1〜2で得られたペレット状の触媒をそれぞれ用いて耐久試験を行った。すなわち、反応容器に触媒を仕込み、反応容器中に触媒3gあたりの流量が500cc/分となるようにして表1に示すリッチガスとリーンガスとを5分おきに交互に流入させて950℃の温度条件で5時間処理することによって担体上の貴金属を粒成長させた(耐久試験)。このような耐久試験後の貴金属の平均粒子径を求め、得られた結果を表2に示す。なお、貴金属の平均粒子径は、特開2004−340637号公報に記載されているCO化学吸着法によって求めた。
<Durability test>
Durability tests were performed using the pellet-shaped catalysts obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. That is, the catalyst was charged into the reaction vessel, and the rich gas and the lean gas shown in Table 1 were alternately flowed every 5 minutes so that the flow rate per 3 g of the catalyst was 500 cc / min. The precious metal on the support was grown by treatment for 5 hours (endurance test). The average particle diameter of the noble metal after such an endurance test was determined, and the results obtained are shown in Table 2. In addition, the average particle diameter of the noble metal was determined by a CO chemical adsorption method described in JP-A-2004-340637.

Figure 0004775954
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<白金再分散試験>
(実施例9)
前記耐久試験後の実施例1〜8で得られた各排ガス浄化用触媒に対して、20容量%のOと80容量%のNとからなる酸化雰囲気中において750℃で30分間酸化処理(再分散処理)を施し、貴金属の再分散を試みた。このような再分散処理後の各排ガス浄化用触媒の貴金属粒子の平均粒子径を表2に示す。なお、貴金属の平均粒子径は、特開2004−340637号公報に記載されているCO化学吸着法によって求めた。このような再分散処理及びCO化学吸着法の還元前処理をもって、各排ガス浄化用触媒に対する酸化処理と還元処理を実現し、これを再生処理とした。
<Platinum redispersion test>
Example 9
Oxidation treatment for 30 minutes at 750 ° C. in an oxidizing atmosphere composed of 20% by volume of O 2 and 80% by volume of N 2 for each exhaust gas purifying catalyst obtained in Examples 1 to 8 after the durability test. (Redispersion treatment) was performed, and redispersion of the noble metal was attempted. Table 2 shows the average particle diameter of the noble metal particles of each exhaust gas purifying catalyst after such redispersion treatment. In addition, the average particle diameter of the noble metal was determined by a CO chemical adsorption method described in JP-A-2004-340637. With such redispersion treatment and reduction pretreatment by the CO chemical adsorption method, oxidation treatment and reduction treatment for each exhaust gas purification catalyst were realized, and this was designated as regeneration treatment.

(比較例3)
前記耐久試験後の比較例1〜2で得られた排ガス浄化用触媒を用いた以外は実施例9と同様の方法を採用して貴金属の再分散を試みた。このような再分散処理後の排ガス浄化用触媒の貴金属の平均粒子径を表2に示す。
(Comparative Example 3)
A redispersion of the noble metal was attempted by adopting the same method as in Example 9 except that the exhaust gas purifying catalyst obtained in Comparative Examples 1 and 2 after the durability test was used. Table 2 shows the average particle diameter of the noble metal of the exhaust gas purifying catalyst after such redispersion treatment.

Figure 0004775954
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表2に示す結果からも明らかなように、本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1〜9)においては、貴金属の粒成長がより十分に抑制されることが確認された。また、本発明の再生方法により本発明の排ガス浄化用触媒(実施例1〜9)は貴金属が十分に微細化されることが確認され、これにより触媒活性の再生を容易に行えることが確認された。   As is clear from the results shown in Table 2, it was confirmed that noble metal grain growth was more sufficiently suppressed in the exhaust gas purifying catalysts of the present invention (Examples 1 to 9). In addition, it was confirmed by the regeneration method of the present invention that the noble metal was sufficiently refined in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention (Examples 1 to 9), thereby confirming that the catalyst activity could be easily regenerated. It was.

以上説明したように、本発明によれば、高温の排ガスに長時間晒されても貴金属粒子の凝集を十分に抑制して貴金属の粒成長の発生を長期にわたって十分に抑制でき、これによって触媒活性の低下を十分に抑制できるとともに、使用して粒成長が発生したときに、貴金属を比較的低い温度領域であっても短時間で再分散させて触媒活性を容易に再生させることができ、しかも内燃機関の排気系に装着した状態であっても容易に再生させることが可能な排ガス浄化用触媒、並びにその排ガス浄化用触媒の再生方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of noble metal particle growth over a long period of time by sufficiently suppressing the aggregation of noble metal particles even when exposed to high temperature exhaust gas for a long time, and thereby the catalytic activity. Can be sufficiently suppressed, and when grain growth occurs during use, the catalytic activity can be easily regenerated by redispersing the precious metal in a short time even in a relatively low temperature range. It is possible to provide an exhaust gas purifying catalyst that can be easily regenerated even when it is mounted on an exhaust system of an internal combustion engine, and a method for regenerating the exhaust gas purifying catalyst.

したがって、本発明は、自動車エンジンから排出される排ガス中のHC、CO、NOx等の有害成分を除去するための排ガス浄化用触媒を長時間にわたって触媒活性の劣化を招くことなく使用するための技術として非常に有用である。   Therefore, the present invention is a technique for using an exhaust gas purifying catalyst for removing harmful components such as HC, CO, NOx, etc., in exhaust gas discharged from an automobile engine for a long time without causing deterioration of catalytic activity. As very useful.

Claims (9)

ジルコニアと希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素との複合酸化物を含む担体と、前記担体に担持された貴金属と、前記担体に担持されたアルカリ土類金属元素、希土類元素及び3A族元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含有する添加成分とを備える触媒であって、
前記貴金属の担持量が、前記触媒の質量に対して0.05〜2質量%の範囲であり、且つ、
前記添加成分の担持量が、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(添加成分の量/貴金属の量)が0.5〜10の範囲となる量であること、
を特徴とする排ガス浄化用触媒。
Zirconia A rare earth elements and group 3A and the carrier containing a composite oxide of at least one element selected from the group consisting of elements, said a noble metal supported on a carrier, alkaline earth supported on the support A catalyst comprising an additive component containing at least one element selected from the group consisting of a metal element, a rare earth element, and a group 3A element,
The amount of the noble metal supported is in the range of 0.05 to 2% by mass with respect to the mass of the catalyst, and
The loading amount of the additive component is such that the molar ratio (amount of additive component / amount of noble metal) in the range of 0.5 to 10 in terms of metal relative to the amount of the noble metal,
An exhaust gas purifying catalyst characterized by.
前記担体に鉄が更に担持されており、前記鉄の担持量が、金属換算で前記貴金属の量に対するモル比(鉄の量/貴金属の量)が0.8〜12の範囲となる量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。   Iron is further supported on the carrier, and the supported amount of iron is such that a molar ratio (amount of iron / amount of noble metal) with respect to the amount of the noble metal in a range of 0.8 to 12 in terms of metal. The exhaust gas-purifying catalyst according to claim 1. 前記複合酸化物が、酸素1s軌道の結合エネルギーの値が531eV以下の値を示すもの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 exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2, wherein the complex oxide has a value of bond energy of oxygen 1s orbital of 531 eV or less. 前記複合酸化物が、ジルコニアと、ランタン、セリウム、ネオジムプラセオジム、イットリウム及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素との複合酸化物であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。 The composite oxide, and zirconia, La lanthanum, cerium, neodymium, praseodymium, of claims 1 to 3, characterized in that a composite oxide of at least one element selected from the group consisting of yttrium and scandium The exhaust gas-purifying catalyst according to any one of the above. 前記添加成分に含有される元素が、マグネシウム、カルシウム、ネオジムプラセオジム、バリウム、ランタン、セリウム、イットリウム及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。 The element contained in the additive component is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, neodymium , praseodymium , barium, lanthanum, cerium, yttrium, and scandium. The exhaust gas-purifying catalyst according to any one of the above. 請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒に対して、酸素を含む酸化雰囲気中にて加熱する酸化処理、及び還元処理を施すことを特徴とする排ガス浄化用触媒の再生方法。   An exhaust gas purifying catalyst characterized by subjecting the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 5 to oxidation treatment and heating treatment in an oxidizing atmosphere containing oxygen. How to play. 前記酸化処理における温度が500〜1000℃であることを特徴とする請求項6に記載の排ガス浄化用触媒の再生方法。   The method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst according to claim 6, wherein the temperature in the oxidation treatment is 500 to 1000 ° C. 前記酸化雰囲気における酸素濃度が1体積%以上であることを特徴とする請求項6又は7に記載の排ガス浄化用触媒の再生方法。   The method for regenerating an exhaust gas purifying catalyst according to claim 6 or 7, wherein the oxygen concentration in the oxidizing atmosphere is 1% by volume or more. 前記排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に装着した状態で、前記酸化処理及び前記還元処理を施すことを特徴とする請求項6〜8のうちのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒の再生方法。
The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 6 to 8, wherein the oxidation treatment and the reduction treatment are performed in a state where the exhaust gas purification catalyst is mounted on an exhaust system of an internal combustion engine. How to play.
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