ベースメタル系排ガス浄化触媒
【課題】低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）において初期および耐久後に高いＮＯ還元活性を有する、Ｃｕを触媒金属とするベースメタル系排ガス浄化触媒を提供する。
【解決手段】触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。
【解決手段】触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースメタル（卑金属）を触媒金属とする排ガス浄化触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車分野等において、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属（ノーブルメタル）を触媒金属とする排ガス浄化触媒が用いられている。これに対し、材料コストを低下させるために貴金属に替えてベースメタル（卑金属）を触媒金属として用いた排ガス浄化触媒の開発が行なわれている。
【０００３】
特許文献１には、第４周期遷移金属（Ｃｕ等の卑金属が含まれる）や第５周期遷移金属を触媒金属とし、これを担持する無機系担体物質としてＡｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２等の複合酸化物を用いてもよいことが例示されている。
【０００４】
しかし、最適な触媒金属としてＰｄ−Ｃｕ粒子、Ｐｄ粒子が提示されており、具体的な実施例はこれらの粒子についてのみ示されており、Ｃｕ等のベースメタルについての具体的な実施例は示されていない。
【０００５】
特許文献２には、Ｃｕを触媒金属とし、セリア、ジルコニア、アルミナ（但しＡｌ２Ｏ４）の混合担体を用いた卑金属系排ガス浄化触媒のＮＯ還元について開示されている。
【０００６】
しかし、低温（２００℃程度）ではＮＯ還元活性が不十分であり、また耐久後の低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）でのＮＯ還元活性が不十分であった。特に、Ａｌ２Ｏ３担体上のＣｕは耐久時に粒成長してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７２５７４号公報（段落００２１等）
【特許文献２】特表平９−５０１３４８号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）において初期および耐久後に高いＮＯ還元活性を有する、Ｃｕを触媒金属とするベースメタル系排ガス浄化触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排ガス浄化触媒は、低温（２００℃）および高温（５００℃）でのＮＯ還元性能が初期でも耐久後でも著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、(1)２００℃および(2)５００℃における排ガス浄化触媒のＮＯ浄化性能を、初期および耐久後について、本発明と従来技術とで比較して示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排ガス浄化触媒は、
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、ベースメタルの触媒金属としてＣｕを用い、触媒担体として規定量のＡｌ２Ｏ３と、ＣｅＯ２と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２とから成る複合担体を用いたことにより、Ｃｕのメタル化を促進して低温から高温まで高いＮＯ還元活性を発揮させることができ、また、Ｃｕ粒子の微粒子化を促進して粒成長を抑制できるので、初期状態でも耐久後でも高いＮＯ還元活性が達成できる。
【００１４】
従来のＣｕ系排ガス浄化触媒では、低温からＣｕの価数変化（メタル化）が生じないため、低温でのＮＯ還元活性が低く、また、Ｃｕ粒子が微粒子化されないため高温におけるＮＯ還元活性が低かったと考えられる。
【実施例】
【００１５】
（１）表１に示した配合比率でＡｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２、ＣｅＯ２を水に分散させ、ＣｕＮＯ３を溶解した。Ｃｕ担持量は５wt％とした。
【００１６】
【表１】
【００１７】
（２）スターラで攪拌後、乾燥させ、砕いた後、１２０℃で１ｈ乾燥を行い、６００℃で５ｈ焼成した。
【００１８】
（３）加圧してペレットを作製した。
【００１９】
（４）ＮＯ−ＣＯにおける初期ＮＯ還元性能を評価した。
【００２０】
（NO:4000ppm,CO:8000ppm,H2O:3%[at500℃]、NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at200℃および500℃]）
（５）８００℃でリッチ・リーンを切り替える耐久を行なった。
【００２１】
（リッチ: CO 3%, H2O:3%、リーン: O2 5%, H2O 3%）
（リッチ・リーン切り替え時間2min毎）
（６）ＮＯ−ＣＯにおける耐久後のＮＯ還元性能を評価した。
【００２２】
（NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at500℃]、NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at200℃および500℃]）
図１に評価結果を示す。
【００２３】
本発明の規定範囲の組成を有する複合担体を用いることにより、低温（２００℃）および高温（５００℃）において、初期および耐久後で高いＮＯ浄化率が得られることが分かる。
【００２４】
従来のＣｕ系排ガス浄化触媒では、低温からＣｕの価数変化（メタル化）が生じないため低温でのＮＯ還元活性が低く、また、Ｃｕ粒子が微粒子化されないため高温におけるＮＯ還元活性が低かったと考えられる。
【００２５】
本発明は、規定組成の複合担体を用いたことにより、低温でもＣｕのメタル化が促進され、Ｃｕ粒子の微細化が促進されたため高温でも高いＮＯ浄化率が得られたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）において初期および耐久後に高いＮＯ還元活性を有する、Ｃｕを触媒金属とするベースメタル系排ガス浄化触媒を提供される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースメタル（卑金属）を触媒金属とする排ガス浄化触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車分野等において、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属（ノーブルメタル）を触媒金属とする排ガス浄化触媒が用いられている。これに対し、材料コストを低下させるために貴金属に替えてベースメタル（卑金属）を触媒金属として用いた排ガス浄化触媒の開発が行なわれている。
【０００３】
特許文献１には、第４周期遷移金属（Ｃｕ等の卑金属が含まれる）や第５周期遷移金属を触媒金属とし、これを担持する無機系担体物質としてＡｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２等の複合酸化物を用いてもよいことが例示されている。
【０００４】
しかし、最適な触媒金属としてＰｄ−Ｃｕ粒子、Ｐｄ粒子が提示されており、具体的な実施例はこれらの粒子についてのみ示されており、Ｃｕ等のベースメタルについての具体的な実施例は示されていない。
【０００５】
特許文献２には、Ｃｕを触媒金属とし、セリア、ジルコニア、アルミナ（但しＡｌ２Ｏ４）の混合担体を用いた卑金属系排ガス浄化触媒のＮＯ還元について開示されている。
【０００６】
しかし、低温（２００℃程度）ではＮＯ還元活性が不十分であり、また耐久後の低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）でのＮＯ還元活性が不十分であった。特に、Ａｌ２Ｏ３担体上のＣｕは耐久時に粒成長してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７２５７４号公報（段落００２１等）
【特許文献２】特表平９−５０１３４８号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）において初期および耐久後に高いＮＯ還元活性を有する、Ｃｕを触媒金属とするベースメタル系排ガス浄化触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排ガス浄化触媒は、低温（２００℃）および高温（５００℃）でのＮＯ還元性能が初期でも耐久後でも著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、(1)２００℃および(2)５００℃における排ガス浄化触媒のＮＯ浄化性能を、初期および耐久後について、本発明と従来技術とで比較して示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排ガス浄化触媒は、
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、ベースメタルの触媒金属としてＣｕを用い、触媒担体として規定量のＡｌ２Ｏ３と、ＣｅＯ２と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２とから成る複合担体を用いたことにより、Ｃｕのメタル化を促進して低温から高温まで高いＮＯ還元活性を発揮させることができ、また、Ｃｕ粒子の微粒子化を促進して粒成長を抑制できるので、初期状態でも耐久後でも高いＮＯ還元活性が達成できる。
【００１４】
従来のＣｕ系排ガス浄化触媒では、低温からＣｕの価数変化（メタル化）が生じないため、低温でのＮＯ還元活性が低く、また、Ｃｕ粒子が微粒子化されないため高温におけるＮＯ還元活性が低かったと考えられる。
【実施例】
【００１５】
（１）表１に示した配合比率でＡｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２、ＣｅＯ２を水に分散させ、ＣｕＮＯ３を溶解した。Ｃｕ担持量は５wt％とした。
【００１６】
【表１】
【００１７】
（２）スターラで攪拌後、乾燥させ、砕いた後、１２０℃で１ｈ乾燥を行い、６００℃で５ｈ焼成した。
【００１８】
（３）加圧してペレットを作製した。
【００１９】
（４）ＮＯ−ＣＯにおける初期ＮＯ還元性能を評価した。
【００２０】
（NO:4000ppm,CO:8000ppm,H2O:3%[at500℃]、NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at200℃および500℃]）
（５）８００℃でリッチ・リーンを切り替える耐久を行なった。
【００２１】
（リッチ: CO 3%, H2O:3%、リーン: O2 5%, H2O 3%）
（リッチ・リーン切り替え時間2min毎）
（６）ＮＯ−ＣＯにおける耐久後のＮＯ還元性能を評価した。
【００２２】
（NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at500℃]、NO:4000ppm, CO:8000ppm, H2O:3% [at200℃および500℃]）
図１に評価結果を示す。
【００２３】
本発明の規定範囲の組成を有する複合担体を用いることにより、低温（２００℃）および高温（５００℃）において、初期および耐久後で高いＮＯ浄化率が得られることが分かる。
【００２４】
従来のＣｕ系排ガス浄化触媒では、低温からＣｕの価数変化（メタル化）が生じないため低温でのＮＯ還元活性が低く、また、Ｃｕ粒子が微粒子化されないため高温におけるＮＯ還元活性が低かったと考えられる。
【００２５】
本発明は、規定組成の複合担体を用いたことにより、低温でもＣｕのメタル化が促進され、Ｃｕ粒子の微細化が促進されたため高温でも高いＮＯ浄化率が得られたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、低温（２００℃程度）および高温（５００℃程度）において初期および耐久後に高いＮＯ還元活性を有する、Ｃｕを触媒金属とするベースメタル系排ガス浄化触媒を提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。
【請求項１】
触媒金属がＣｕから成り、
触媒担体が、Ａｌ２Ｏ３：４０wt％〜６０wt％と、ＣｅＯ２：１０wt％〜２５wt％と、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：残部とから成る
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１２１００６（Ｐ２０１２−１２１００６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５８７１（Ｐ２０１０−２７５８７１）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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