セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法
【課題】 短い周期での雰囲気変動に対してＯＳＣ材料の応答速度を向上させ、自動車用の三元触媒の助触媒又はＯＳＣ材料或いは触媒担体として好適に用いることの出来る、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出される。
【解決手段】
酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化セリウムは、Ｃｅ４＋とＣｅ３＋の酸化還元電位が約１．６Ｖと小さく、下式の反応が可逆的に進行するため、酸素貯蔵放出能力（Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ：以下、ＯＳＣという）を有しており、自動車用の三元触媒の助触媒或いは触媒担体として用いられている。
ＣｅＯ２⇔ＣｅＯ２−Ｘ＋Ｘ／２Ｏ２ （Ｘ＝０〜０．５）
しかしながら、純粋な酸化セリウムのＯＳＣは、Ｘ＝０．００５程度と非常に低いこともよく知られている。
従って、これを改善させるため、酸化セリウムに酸化ジルコニウムを固溶させることにより、（１）酸化セリウムの比表面積の耐熱性を向上させると共に、（２）イオン半径の小さなＺｒ４＋をＣｅ骨格に挿入し、上記反応が起こる時の体積増加を緩和させ、ＯＳＣを向上させること等が数多く報告されている。
【０００３】
ところで、自動車から排出される排ガスは、非常に短い周期で酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれかに変化しており、この変化に対応して、酸素の吸蔵及び放出が行われれば、触媒が最も活性となるように雰囲気を一定に保持することが可能となるため、排ガスの浄化効率も大幅に浄化することになる。
従って、最近では、ＯＳＣのみならず、酸素の吸蔵−放出速度（以下、応答速度という）を向上させることが求められる様になってきている。
【０００４】
上記目的で主に使用されるＯＳＣ材料の応答速度は雰囲気温度に依存し、高温になるに従って、その応答速度が速くなることがわかっている。一方で、ＯＳＣは低温から発現することが望ましく、これにより始動時に排出される比較的低温の排ガスを効率よく浄化することができる。
これらのことから、比較的低温における任意の雰囲気温度で発現するＯＳＣに対して、単位時間におけるＯＳＣの発現比率が大きい、すなわち応答速度が速いＯＳＣ材料が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】 特許第４３４５９０９号公報
【特許文献２】 特許２００８−１８３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、短い周期での雰囲気変動に対してＯＳＣ材料の応答速度を向上したもので、自動車用の三元触媒の助触媒又はＯＳＣ材料或いは触媒担体として好適に用いることの出来る、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物を合成する過程において、酸化インジウムを添加することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
この知見に基づき、本発明は、
（１）酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（２）大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする前記（１）記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（３）大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることを特徴とする前記（１）又は前記（２）に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（４）▲１▼アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％及び／又は▲２▼遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％含有することを特徴とする前記（１）〜前記（３）に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（５）▲１▼オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、▲２▼前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、▲３▼前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び▲４▼前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
（６）中和する前に、▲１▼アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ、Ｓｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は▲２▼遷移金属、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加しておくことを特徴とする請求項５記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、大気下１０００℃で３時間熱処理後のＯＳＣ応答速度に優れたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその簡便な製造方法を提供することができると共に、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を効率よく担持することが出来るため、自動車用の三元触媒の助触媒又はＯＳＣ材料或いは触媒担体等として、斯界において好適に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】 本発明の実施例１〜４及び比較例１で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物のＯＳＣ応答速度の測定結果を示す。
【図２】 本発明の実施例５及び比較例２で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物のＯＳＣ応答速度の測定結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法について詳細に説明する。
なお、本発明でいう酸化ジルコニウム（ジルコニア）とは一般的なものであり、ハフニアを含めた１０％以下の不純物金属化合物を含むものである。
又、本発明において、「％」とは、特に断りがない場合、「重量％＝質量％」を示す。
１．セリウム−ジルコニウム系複合酸化物
本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とする（なお、本発明において、「セリウム−ジルコニウム系複合酸化物」は「セリウム−ジルコニウム系ＯＳＣ材料」とも記載することが出来る）。
そして、好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上、好ましくは０．０８ｍｍｏｌ／ｇ以上、特に好ましくは０．１２ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする。
すなわち、比較的低温における任意の雰囲気温度で発現するＯＳＣに対して、単位時間におけるＯＳＣの発現比率が大きい、すなわち応答速度が速い、というのが最大の特徴である。この理由については、現在のところでは明確にわかっていないが、何らかの理由により、酸化セリウム表面上に分散された酸化インジウムが酸素放出を促進する触媒的な作用をすることにより、酸化セリウムからの酸素放出が速やかに行われているものと考えられる。
なお、ＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ未満では、ＯＳＣの総量が小さく、ＯＳＣ材としての機能が損なわれるなので、好ましくない。
【００１１】
又、更に好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることが好ましい。３５ｍ２／ｇ未満では、初期比表面積からの劣化率が高く、担体の熱収縮により貴金属粒子の焼結が促進されることになるので、好ましくない。
一方、酸化セリウムが５％未満では、ＯＳＣの総量が減少し、酸化セリウムが６０％を超えると比表面積の耐熱性が減少するため好ましくない。
又、酸化ジルコニウムが３５％未満では、比表面積の耐熱性が保持できないためであり、９０％を超えるとＯＳＣの総量が減少するため好ましくない。
酸化インジウムが０．００１％未満ではＯＳＣの応答速度の向上のための添加効果が明確でないため好ましくない。又、酸化インジウムが１０％を超えるとインジウム添加量の増加に伴うＯＳＣ応答速度の添加効果が小さくなるだけでなく、工業的に提供するにあたり、高価となるために好ましくない。
【００１２】
更に、本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％、好ましくは５〜３０％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％の範囲で含有することができる。
特にＣｅを除く希土類元素は、酸化ジルコニウムと安定な複合酸化物を形成するという理由で好ましい。
なお、希土類元素としては、例えば、Ｙ、Ｓｃ及びＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ等のランタノイド元素が挙げられ、好ましくは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙである。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等が例示される。
遷移金属元素としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等が挙げられる。
上記（１）の金属酸化物が、１〜５５％及び／又は上記（２）の金属酸化物が０．０１〜５％の範囲であれば、比表面積の耐熱性を向上させることが出来る。
【００１３】
なお、本発明において、「大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣの７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出される」とは、後述するＯＳＣ応答速度の測定において、「四重極型質量分析計で測定される、還元開始から２００秒間で放出されるＯＳＣの総量を１００％としたときに、還元開始から６０秒間で放出されるＯＳＣがその内の７０％以上を占める」ということを意味する。
【００１４】
２．セリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法
本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法は、（１）オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、（２）前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、（３）前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び（４）前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とする。以下、その詳細について説明する。
【００１５】
（１）第一工程
第一工程では、オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる。
先ず、本発明で用いるジルコニウム塩としては、ジルコニウムイオンを供給するものであれば良く、例えばオキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等を１種又は２種以上で用いることができる。この中でも、工業的規模での生産性が優れているという見地より、オキシ塩化ジルコニウムを用いることが好ましい。
前記溶媒としては、用いるジルコニウム塩の種類等に応じて適宜選択すれば良いが、通常は水（純水、イオン交換水、以下、同様）を用いることが望ましい。
ジルコニウム塩溶液の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒１０００ｇ中に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）として５〜２５０ｇ、特に２０〜１５０ｇとすることが望ましい。
【００１６】
次に、硫酸塩化剤としては、ジルコニウムイオンと反応して硫酸塩を生成させるもの（すなわち、硫酸塩化させるもの）であれば良く、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等が例示される。硫酸塩化剤は、例えば粉末状、溶液状等のいずれの形態であっても良い。この中でも溶液（特に水溶液） として用いることが好ましい。溶液として使用する場合の濃度は適宜設定することができる。
硫酸塩化剤は、硫酸根（ＳＯ４２−）／ＺｒＯ２の重量比が０．３〜０．６となるように添加し、そして、混合液のフリーの酸濃度は０．２〜２．２Ｎ（規定）とすることが好ましい。フリーの酸としては、硫酸、硝酸、塩酸等が例示され、特に限定されるものではないが、塩酸が工業的規模での生産性が優れているという見地より好ましい。
【００１７】
次に、ジルコニウム塩と硫酸塩化剤を反応させ、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる。
なお、塩基性硫酸ジルコニウムとしては、特に制限されるものではないが、例えばＺｒＯＳＯ４・ＺｒＯ２、５ＺｒＯ２・３ＳＯ３、７ＺｒＯ２・３ＳＯ３等で示される化合物の水和物が例示され、これらの１種又は２種以上の混合物でも良い。
ジルコニウム塩と硫酸塩化剤は、通常、６５℃以上の温度において反応し、塩基性硫酸ジルコニウムが生成する。
しかしながら、本発明においては、オートクレーブ中で、温度１００℃以上、好ましくは１１０〜１５０℃のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加することにより、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させることを特徴とする。
圧力として現せば、１．０２×１０５Ｐａ、好ましくは１．４５×１０５Ｐａ〜４．９１×１０５Ｐａとなる。
温度が１００℃未満では、硫酸塩化の反応が遅くなり、大きな凝集粒子を生成することになるため、好ましくない。
なお、硫酸塩反応終了後、特に限定されるものではないが、オートクレーブにおいて、１０〜６０分保持し、生成した塩基性ジルコニウムを熟成させることが好ましい。
続いて、オートクレーブより、塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーを取り出し、８０℃以下、好ましくは６０℃以下になるように冷却する。
【００１８】
（第二工程）
第二工程では、前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する。
インジウム塩としては、特に限定されるものでないが、硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム等が例示され、又、セリウム塩としては、特に限定されるものでないが、硝酸セリウム、塩化セリウム、酢酸セリウム等が例示される。
なお、本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％、好ましくは５〜３０％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％の範囲で含有することができるが、この場合、混合溶液を中和する前、すなわち、本工程で、所定量の（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加することにより、対応することができる。
【００１９】
（第三工程）
第三工程では、前記混合溶液をアルカリを用いて中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする。
アルカリとしては、特に制限されず、例えば水酸化アンモニウム、重炭酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。
この中で、水酸化ナトリウムが、安価に工業的に使用できるという理由で、好ましい。
使用するアルカリの濃度は特に限定されず、通常、２０〜３０％のものが用いられる。
アルカリの添加量は、上記溶液から沈殿物を生成させることができれば特に限定されず、通常は上記溶液のｐＨが１１以上、好ましくは１２以上となるようにすれば良い。
なお、中和反応終了後、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物含有溶液を３５〜６０℃で１時間以上保持することが、得られた沈殿を熟成し、ろ別しやすくするという観点から好ましい。
そして、生成したセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を固液分離法により回収する。固液分離法は、例えば濾過、遠心分離、デカンテーション等の公知の方法に従えば良い。
回収後、必要に応じてセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を水洗し、付着している不純物を除去することが好ましい。
なお、得られたセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物は、さらに必要に応じて乾燥させても良い。乾燥方法は、公知の方法に従えば良く、例えば自然乾燥、加熱乾燥等のいずれであっても良い。又、必要であれば、乾燥処理後に粉砕処理、分級処理等を実施しても良い。
【００２０】
（第四工程）
第四工程では、前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする。
熱処理温度は、特に限定されないが、通常は４００〜９００℃程度で１Ｈｒ〜５Ｈｒ行う。熱処理雰囲気は、特に限定されないが、通常大気中又は酸化性雰囲気中とすれば良い。
なお、この様にして得られた複合酸化物は、必要に応じて、粉砕することができる。粉砕については、特に限定されないが、遊星ミル、ボールミルまたはジェットミル等の粉砕機で粉砕することができる。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示し、本発明の特徴を一層明確にする。なお、本発明は、これらの実施例の態様に限定されるものではない。
【００２２】
実施例中における各物性は以下の方法により測定した。
（１）比表面積
比表面積計（「フローソーブ−ＩＩ」マイクロメリティクス製）を用い、ＢＥＴ法により測定した。
（２）ＯＳＣ
Ｈｅ流通下６００℃で前処理したサンプルに対して、５％Ｈ２／Ａｒを１０分間流通させ、その後、６００℃でＯ２パルス法により酸素吸蔵放出量を測定した。測定には島津製作所製ガスクロマトグラフＧＣ−８Ａを用いた。
（３）ＯＳＣ応答速度
Ｈｅ流通下６００℃で前処理したサンプルに対して、２．５％Ｈ２／Ａｒを流通させ、ＭａｓｓＮｕｍｂｅｒ１８の変化量を測定した。測定にはＲｉｇａｋｕ製ＴＰＤｔｙｐｅＲ、キャノンアネルバテクニクス製四重極型質量分析計を用いた。具体的には、粉末０．０５ｇを６００℃に加熱、高純度酸素ガス中で６０分間保持して十分に酸化させた。つぎに、２．５％水素−アルゴンガス気流（１００ｓｃｃｍ）に切り替え、消費する水素を四重極質量分析計で連続的に測定し、得られた水蒸気の生成曲線を得た。
次に、還元開始から２００秒間の水蒸気生成曲線に対して、１０秒間毎に面積計算を行い、各時間における水蒸気生成量を算出した。得られた水蒸気生成量を積算し、還元開始後６０秒間の水蒸気生成量を還元開始後２００秒間の水蒸気生成量と比較することで、ＯＳＣ応答速度を評価した。
【００２３】
〔実施例１〕
オキシ塩化ジルコニウム・８水和物、１５６ｇ（ＺｒＯ２換算：５９．９ｇ）をイオン交換水で溶解し、３５％塩酸およびイオン交換水で酸濃度が０．６７Ｎ、ＺｒＯ２濃度が４ｗ／ｖ％となるように調製した。調製した溶液を２×１０５Ｐａ、１２０℃まで昇温し、１２０℃に達したところで５％硫酸ナトリウム、８８８ｇを添加し、１５分間保持した後、室温になるまで放冷し、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。
そして、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーに上記セリウム溶液、硝酸セリウム（ＣｅＯ２換算濃度：１０％）溶液３００ｇ、硝酸ランタン（Ｌａ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液、５０ｇ、硝酸ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液、５０ｇ、硝酸インジウム（Ｉｎ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液１ｇを添加し、２５％水酸化ナトリウム５００ｇを添加した後、不純物が除去できるまでデカンテーションを繰り返した。最終的にスラリーをろ過・水洗し、水酸化物を得て、６００℃、５時間焼成し、酸化物とした。
酸化物は乳鉢で２０μｍ以下になるまで粉砕した。
そして、表１に示す比表面積及びＯＳＣ等を測定した。
【００２４】
〔実施例２〕
硝酸インジウムを３ｇとし、表１に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２５】
〔実施例３〕
硝酸インジウムを５ｇとし、表１に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２６】
〔実施例４〕
硝酸インジウムを１０ｇとし、表２に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２７】
〔実施例５〕
オキシ塩化ジルコニウム・８水和物、１９５．１ｇ（ＺｒＯ２換算：７４．９ｇ）、硝酸セリウム溶液１５０ｇ及び硝酸インジウム溶液を１ｇとし、表３に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２８】
〔比較例１〕
硝酸インジウムを添加せず、表２に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２９】
〔比較例２〕
硝酸インジウムを添加せず、表３に示す組成となるように、実施例５と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
表１〜３、図１及び図２より、実施例１〜５で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、「大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする」という、本発明の特性を満足したものであり、又、１０００℃で３時間焼成後の比表面積においても高い耐熱性を維持していることがわかる。
一方、比較例１及び２で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、還元開始後６０秒間のＯＳＣが５６％及び４８％であり、ＯＳＣ材料としての機能を考慮した場合、ＯＳＣの応答速度に劣ることがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化セリウムは、Ｃｅ４＋とＣｅ３＋の酸化還元電位が約１．６Ｖと小さく、下式の反応が可逆的に進行するため、酸素貯蔵放出能力（Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｔｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ：以下、ＯＳＣという）を有しており、自動車用の三元触媒の助触媒或いは触媒担体として用いられている。
ＣｅＯ２⇔ＣｅＯ２−Ｘ＋Ｘ／２Ｏ２ （Ｘ＝０〜０．５）
しかしながら、純粋な酸化セリウムのＯＳＣは、Ｘ＝０．００５程度と非常に低いこともよく知られている。
従って、これを改善させるため、酸化セリウムに酸化ジルコニウムを固溶させることにより、（１）酸化セリウムの比表面積の耐熱性を向上させると共に、（２）イオン半径の小さなＺｒ４＋をＣｅ骨格に挿入し、上記反応が起こる時の体積増加を緩和させ、ＯＳＣを向上させること等が数多く報告されている。
【０００３】
ところで、自動車から排出される排ガスは、非常に短い周期で酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれかに変化しており、この変化に対応して、酸素の吸蔵及び放出が行われれば、触媒が最も活性となるように雰囲気を一定に保持することが可能となるため、排ガスの浄化効率も大幅に浄化することになる。
従って、最近では、ＯＳＣのみならず、酸素の吸蔵−放出速度（以下、応答速度という）を向上させることが求められる様になってきている。
【０００４】
上記目的で主に使用されるＯＳＣ材料の応答速度は雰囲気温度に依存し、高温になるに従って、その応答速度が速くなることがわかっている。一方で、ＯＳＣは低温から発現することが望ましく、これにより始動時に排出される比較的低温の排ガスを効率よく浄化することができる。
これらのことから、比較的低温における任意の雰囲気温度で発現するＯＳＣに対して、単位時間におけるＯＳＣの発現比率が大きい、すなわち応答速度が速いＯＳＣ材料が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】 特許第４３４５９０９号公報
【特許文献２】 特許２００８−１８３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、短い周期での雰囲気変動に対してＯＳＣ材料の応答速度を向上したもので、自動車用の三元触媒の助触媒又はＯＳＣ材料或いは触媒担体として好適に用いることの出来る、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物を合成する過程において、酸化インジウムを添加することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
この知見に基づき、本発明は、
（１）酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（２）大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする前記（１）記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（３）大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることを特徴とする前記（１）又は前記（２）に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（４）▲１▼アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％及び／又は▲２▼遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％含有することを特徴とする前記（１）〜前記（３）に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
（５）▲１▼オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、▲２▼前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、▲３▼前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び▲４▼前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
（６）中和する前に、▲１▼アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ、Ｓｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は▲２▼遷移金属、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加しておくことを特徴とする請求項５記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、大気下１０００℃で３時間熱処理後のＯＳＣ応答速度に優れたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその簡便な製造方法を提供することができると共に、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を効率よく担持することが出来るため、自動車用の三元触媒の助触媒又はＯＳＣ材料或いは触媒担体等として、斯界において好適に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】 本発明の実施例１〜４及び比較例１で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物のＯＳＣ応答速度の測定結果を示す。
【図２】 本発明の実施例５及び比較例２で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物のＯＳＣ応答速度の測定結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法について詳細に説明する。
なお、本発明でいう酸化ジルコニウム（ジルコニア）とは一般的なものであり、ハフニアを含めた１０％以下の不純物金属化合物を含むものである。
又、本発明において、「％」とは、特に断りがない場合、「重量％＝質量％」を示す。
１．セリウム−ジルコニウム系複合酸化物
本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とする（なお、本発明において、「セリウム−ジルコニウム系複合酸化物」は「セリウム−ジルコニウム系ＯＳＣ材料」とも記載することが出来る）。
そして、好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上、好ましくは０．０８ｍｍｏｌ／ｇ以上、特に好ましくは０．１２ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする。
すなわち、比較的低温における任意の雰囲気温度で発現するＯＳＣに対して、単位時間におけるＯＳＣの発現比率が大きい、すなわち応答速度が速い、というのが最大の特徴である。この理由については、現在のところでは明確にわかっていないが、何らかの理由により、酸化セリウム表面上に分散された酸化インジウムが酸素放出を促進する触媒的な作用をすることにより、酸化セリウムからの酸素放出が速やかに行われているものと考えられる。
なお、ＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ未満では、ＯＳＣの総量が小さく、ＯＳＣ材としての機能が損なわれるなので、好ましくない。
【００１１】
又、更に好ましくは、大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることが好ましい。３５ｍ２／ｇ未満では、初期比表面積からの劣化率が高く、担体の熱収縮により貴金属粒子の焼結が促進されることになるので、好ましくない。
一方、酸化セリウムが５％未満では、ＯＳＣの総量が減少し、酸化セリウムが６０％を超えると比表面積の耐熱性が減少するため好ましくない。
又、酸化ジルコニウムが３５％未満では、比表面積の耐熱性が保持できないためであり、９０％を超えるとＯＳＣの総量が減少するため好ましくない。
酸化インジウムが０．００１％未満ではＯＳＣの応答速度の向上のための添加効果が明確でないため好ましくない。又、酸化インジウムが１０％を超えるとインジウム添加量の増加に伴うＯＳＣ応答速度の添加効果が小さくなるだけでなく、工業的に提供するにあたり、高価となるために好ましくない。
【００１２】
更に、本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％、好ましくは５〜３０％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％の範囲で含有することができる。
特にＣｅを除く希土類元素は、酸化ジルコニウムと安定な複合酸化物を形成するという理由で好ましい。
なお、希土類元素としては、例えば、Ｙ、Ｓｃ及びＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ等のランタノイド元素が挙げられ、好ましくは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙである。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等が例示される。
遷移金属元素としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等が挙げられる。
上記（１）の金属酸化物が、１〜５５％及び／又は上記（２）の金属酸化物が０．０１〜５％の範囲であれば、比表面積の耐熱性を向上させることが出来る。
【００１３】
なお、本発明において、「大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣの７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出される」とは、後述するＯＳＣ応答速度の測定において、「四重極型質量分析計で測定される、還元開始から２００秒間で放出されるＯＳＣの総量を１００％としたときに、還元開始から６０秒間で放出されるＯＳＣがその内の７０％以上を占める」ということを意味する。
【００１４】
２．セリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法
本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法は、（１）オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、（２）前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、（３）前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び（４）前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とする。以下、その詳細について説明する。
【００１５】
（１）第一工程
第一工程では、オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる。
先ず、本発明で用いるジルコニウム塩としては、ジルコニウムイオンを供給するものであれば良く、例えばオキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等を１種又は２種以上で用いることができる。この中でも、工業的規模での生産性が優れているという見地より、オキシ塩化ジルコニウムを用いることが好ましい。
前記溶媒としては、用いるジルコニウム塩の種類等に応じて適宜選択すれば良いが、通常は水（純水、イオン交換水、以下、同様）を用いることが望ましい。
ジルコニウム塩溶液の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒１０００ｇ中に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）として５〜２５０ｇ、特に２０〜１５０ｇとすることが望ましい。
【００１６】
次に、硫酸塩化剤としては、ジルコニウムイオンと反応して硫酸塩を生成させるもの（すなわち、硫酸塩化させるもの）であれば良く、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等が例示される。硫酸塩化剤は、例えば粉末状、溶液状等のいずれの形態であっても良い。この中でも溶液（特に水溶液） として用いることが好ましい。溶液として使用する場合の濃度は適宜設定することができる。
硫酸塩化剤は、硫酸根（ＳＯ４２−）／ＺｒＯ２の重量比が０．３〜０．６となるように添加し、そして、混合液のフリーの酸濃度は０．２〜２．２Ｎ（規定）とすることが好ましい。フリーの酸としては、硫酸、硝酸、塩酸等が例示され、特に限定されるものではないが、塩酸が工業的規模での生産性が優れているという見地より好ましい。
【００１７】
次に、ジルコニウム塩と硫酸塩化剤を反応させ、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる。
なお、塩基性硫酸ジルコニウムとしては、特に制限されるものではないが、例えばＺｒＯＳＯ４・ＺｒＯ２、５ＺｒＯ２・３ＳＯ３、７ＺｒＯ２・３ＳＯ３等で示される化合物の水和物が例示され、これらの１種又は２種以上の混合物でも良い。
ジルコニウム塩と硫酸塩化剤は、通常、６５℃以上の温度において反応し、塩基性硫酸ジルコニウムが生成する。
しかしながら、本発明においては、オートクレーブ中で、温度１００℃以上、好ましくは１１０〜１５０℃のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加することにより、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させることを特徴とする。
圧力として現せば、１．０２×１０５Ｐａ、好ましくは１．４５×１０５Ｐａ〜４．９１×１０５Ｐａとなる。
温度が１００℃未満では、硫酸塩化の反応が遅くなり、大きな凝集粒子を生成することになるため、好ましくない。
なお、硫酸塩反応終了後、特に限定されるものではないが、オートクレーブにおいて、１０〜６０分保持し、生成した塩基性ジルコニウムを熟成させることが好ましい。
続いて、オートクレーブより、塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーを取り出し、８０℃以下、好ましくは６０℃以下になるように冷却する。
【００１８】
（第二工程）
第二工程では、前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する。
インジウム塩としては、特に限定されるものでないが、硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム等が例示され、又、セリウム塩としては、特に限定されるものでないが、硝酸セリウム、塩化セリウム、酢酸セリウム等が例示される。
なお、本発明のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％、好ましくは５〜３０％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％の範囲で含有することができるが、この場合、混合溶液を中和する前、すなわち、本工程で、所定量の（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加することにより、対応することができる。
【００１９】
（第三工程）
第三工程では、前記混合溶液をアルカリを用いて中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする。
アルカリとしては、特に制限されず、例えば水酸化アンモニウム、重炭酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。
この中で、水酸化ナトリウムが、安価に工業的に使用できるという理由で、好ましい。
使用するアルカリの濃度は特に限定されず、通常、２０〜３０％のものが用いられる。
アルカリの添加量は、上記溶液から沈殿物を生成させることができれば特に限定されず、通常は上記溶液のｐＨが１１以上、好ましくは１２以上となるようにすれば良い。
なお、中和反応終了後、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物含有溶液を３５〜６０℃で１時間以上保持することが、得られた沈殿を熟成し、ろ別しやすくするという観点から好ましい。
そして、生成したセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を固液分離法により回収する。固液分離法は、例えば濾過、遠心分離、デカンテーション等の公知の方法に従えば良い。
回収後、必要に応じてセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を水洗し、付着している不純物を除去することが好ましい。
なお、得られたセリウム−ジルコニウム系複合水酸化物は、さらに必要に応じて乾燥させても良い。乾燥方法は、公知の方法に従えば良く、例えば自然乾燥、加熱乾燥等のいずれであっても良い。又、必要であれば、乾燥処理後に粉砕処理、分級処理等を実施しても良い。
【００２０】
（第四工程）
第四工程では、前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする。
熱処理温度は、特に限定されないが、通常は４００〜９００℃程度で１Ｈｒ〜５Ｈｒ行う。熱処理雰囲気は、特に限定されないが、通常大気中又は酸化性雰囲気中とすれば良い。
なお、この様にして得られた複合酸化物は、必要に応じて、粉砕することができる。粉砕については、特に限定されないが、遊星ミル、ボールミルまたはジェットミル等の粉砕機で粉砕することができる。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示し、本発明の特徴を一層明確にする。なお、本発明は、これらの実施例の態様に限定されるものではない。
【００２２】
実施例中における各物性は以下の方法により測定した。
（１）比表面積
比表面積計（「フローソーブ−ＩＩ」マイクロメリティクス製）を用い、ＢＥＴ法により測定した。
（２）ＯＳＣ
Ｈｅ流通下６００℃で前処理したサンプルに対して、５％Ｈ２／Ａｒを１０分間流通させ、その後、６００℃でＯ２パルス法により酸素吸蔵放出量を測定した。測定には島津製作所製ガスクロマトグラフＧＣ−８Ａを用いた。
（３）ＯＳＣ応答速度
Ｈｅ流通下６００℃で前処理したサンプルに対して、２．５％Ｈ２／Ａｒを流通させ、ＭａｓｓＮｕｍｂｅｒ１８の変化量を測定した。測定にはＲｉｇａｋｕ製ＴＰＤｔｙｐｅＲ、キャノンアネルバテクニクス製四重極型質量分析計を用いた。具体的には、粉末０．０５ｇを６００℃に加熱、高純度酸素ガス中で６０分間保持して十分に酸化させた。つぎに、２．５％水素−アルゴンガス気流（１００ｓｃｃｍ）に切り替え、消費する水素を四重極質量分析計で連続的に測定し、得られた水蒸気の生成曲線を得た。
次に、還元開始から２００秒間の水蒸気生成曲線に対して、１０秒間毎に面積計算を行い、各時間における水蒸気生成量を算出した。得られた水蒸気生成量を積算し、還元開始後６０秒間の水蒸気生成量を還元開始後２００秒間の水蒸気生成量と比較することで、ＯＳＣ応答速度を評価した。
【００２３】
〔実施例１〕
オキシ塩化ジルコニウム・８水和物、１５６ｇ（ＺｒＯ２換算：５９．９ｇ）をイオン交換水で溶解し、３５％塩酸およびイオン交換水で酸濃度が０．６７Ｎ、ＺｒＯ２濃度が４ｗ／ｖ％となるように調製した。調製した溶液を２×１０５Ｐａ、１２０℃まで昇温し、１２０℃に達したところで５％硫酸ナトリウム、８８８ｇを添加し、１５分間保持した後、室温になるまで放冷し、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。
そして、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーに上記セリウム溶液、硝酸セリウム（ＣｅＯ２換算濃度：１０％）溶液３００ｇ、硝酸ランタン（Ｌａ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液、５０ｇ、硝酸ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液、５０ｇ、硝酸インジウム（Ｉｎ２Ｏ３換算濃度：１０％）溶液１ｇを添加し、２５％水酸化ナトリウム５００ｇを添加した後、不純物が除去できるまでデカンテーションを繰り返した。最終的にスラリーをろ過・水洗し、水酸化物を得て、６００℃、５時間焼成し、酸化物とした。
酸化物は乳鉢で２０μｍ以下になるまで粉砕した。
そして、表１に示す比表面積及びＯＳＣ等を測定した。
【００２４】
〔実施例２〕
硝酸インジウムを３ｇとし、表１に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２５】
〔実施例３〕
硝酸インジウムを５ｇとし、表１に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２６】
〔実施例４〕
硝酸インジウムを１０ｇとし、表２に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２７】
〔実施例５〕
オキシ塩化ジルコニウム・８水和物、１９５．１ｇ（ＺｒＯ２換算：７４．９ｇ）、硝酸セリウム溶液１５０ｇ及び硝酸インジウム溶液を１ｇとし、表３に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２８】
〔比較例１〕
硝酸インジウムを添加せず、表２に示す組成となるように、実施例１と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００２９】
〔比較例２〕
硝酸インジウムを添加せず、表３に示す組成となるように、実施例５と同様にして複合酸化物を作製し、同様の測定を行った。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
表１〜３、図１及び図２より、実施例１〜５で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、「大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする」という、本発明の特性を満足したものであり、又、１０００℃で３時間焼成後の比表面積においても高い耐熱性を維持していることがわかる。
一方、比較例１及び２で得られたセリウム−ジルコニウム系複合酸化物は、還元開始後６０秒間のＯＳＣが５６％及び４８％であり、ＯＳＣ材料としての機能を考慮した場合、ＯＳＣの応答速度に劣ることがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項２】
大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする請求項１記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項３】
大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項４】
（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％含有することを特徴とする請求項１〜請求項３に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項５】
（１）オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、（２）前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、（３）前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び（４）前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
【請求項６】
中和する前に、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ、Ｓｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は（２）遷移金属、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加しておくことを特徴とする請求項５記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
【請求項１】
酸化ジルコニウム３５〜９０％、酸化セリウム５〜６０％及び酸化インジウム０．００１〜１０％含有することを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項２】
大気下１０００℃、３時間熱処理後の６００℃におけるＯＳＣが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上で、かつ、その７０％以上が還元開始から６０秒以内に放出されることを特徴とする請求項１記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項３】
大気下１０００℃、３時間熱処理後の比表面積が、少なくとも３５ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項４】
（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ及びＳｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を１〜５５％及び／又は（２）遷移金属元素、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属酸化物を０．０１％〜５％含有することを特徴とする請求項１〜請求項３に記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物。
【請求項５】
（１）オートクレーブ中で、温度１００℃以上のジルコニウム塩溶液に硫酸塩化剤を添加し、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる第一工程、（２）前記塩基性硫酸ジルコニウム含有スラリーにインジウム塩溶液とセリウム塩溶液を混合する第二工程、（３）前記混合溶液を中和して、セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物とする第三工程及び（４）前記セリウム−ジルコニウム系複合水酸化物を熱処理し、セリウム−ジルコニウム系複合酸化物とする第四工程、からなることを特徴とするセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
【請求項６】
中和する前に、（１）アルカリ土類金属、Ｃｅを除く希土類金属、Ａｌ、Ｓｉから選ばれる１種以上の金属塩及び／又は（２）遷移金属、Ｇａ、Ｓｎ及びＢｉから選ばれる１種以上の金属塩を添加しておくことを特徴とする請求項５記載のセリウム−ジルコニウム系複合酸化物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１２１８５１（Ｐ２０１１−１２１８５１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９９３５２（Ｐ２００９−２９９３５２）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００２０８６６２）第一稀元素化学工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００２０８６６２）第一稀元素化学工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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