排ガス浄化用触媒
【課題】触媒成分としてカルシウムフェライトを含む排ガス浄化用触媒であって、その触媒活性がより改善された排ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。
【解決手段】カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒、より詳しくは触媒成分としてカルシウムフェライトを含む排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排ガス浄化用触媒としては、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを同時に行う三元触媒が用いられている。このような触媒としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の多孔質酸化物担体に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素を担持させたものが広く知られている。
【０００３】
しかしながら、これらの白金族元素は、自動車の排ガス規制の強化とともに使用量が増加しており、それゆえ資源の枯渇が懸念されている。このため、白金族元素の使用量を減らすとともに、将来的には、当該白金族元素の役割を他の金属等で代替することが必要とされている。
【０００４】
そこで、白金族元素の使用量を減らすための又はそれに代わる触媒成分について多くの研究が行われている。このような触媒成分の１つにカルシウムフェライトがあり、これを用いた排ガス浄化用触媒について幾つかの提案がなされている。
【０００５】
特許文献１では、カルシア源とフェライト源とを所定の混合モル比Ｃａ／Ｆｅで含む混合原料を得る混合原料準備工程と、該混合原料を酸素雰囲気で６００℃以上に加熱する焼成工程とを備え、前記焼成工程では、前記混合モル比Ｃａ／Ｆｅが、１．０≦Ｃａ／Ｆｅであるときは１４３８℃以下の加熱温度で、０．５≦Ｃａ／Ｆｅ＜１であるときは１２１６℃以下の加熱温度で、０．２５≦Ｃａ／Ｆｅ＜０．５であるときは１２０５℃以下の加熱温度で、０＜Ｃａ／Ｆｅ＜０．２５であるときは１２２６℃以下の加熱温度で、それぞれ加熱することにより、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成式を有するカルシウムフェライト及びＣａＦｅ2Ｏ4の組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を製造することを特徴とする酸化触媒の製造方法が記載されている。さらに、特許文献１では、特にＣａ2Ｆｅ2Ｏ5のみからなる酸化触媒がプロピレンの酸化に対して高い触媒活性を示すことが開示されている。
【０００６】
特許文献２においても同様に、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成式を有するカルシウムフェライト及びＣａＦｅ2Ｏ4の組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５５６７７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２では、それらの実施例においてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5及び／又はＣａＦｅ2Ｏ4等からなる酸化触媒のプロピレン酸化活性について具体的に評価がされている。しかしながら、これらの特許文献の実施例において開示されている触媒充填量やサンプルガス流量から算出した空間速度（ＳＶ）（すなわち処理ガス量（ｍ3Ｎ／ｈ）／触媒量（ｍ3））は約１２００ｈ-1であり、これは実際のエンジン排ガスに関する数十万ｈ-1程度のＳＶ値と比較すると非常に低いものである。しかも、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5やＣａＦｅ2Ｏ4などのカルシウムフェライトは、排ガス浄化用触媒として一般的に用いられている三元触媒等と比べるとその比表面積が非常に低いことが知られている。したがって、これらの特許文献に記載の触媒では、実際の使用環境に近い高ＳＶ条件下では十分な触媒活性を示すことができないと考えられ、その触媒性能に関して依然として改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明は、触媒成分としてカルシウムフェライトを含む排ガス浄化用触媒であって、その触媒活性がより改善された排ガス浄化用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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は下記にある。
（１）カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
（２）前記カルシウムフェライトがＣａ2Ｆｅ2Ｏ5であることを特徴とする、上記（１）に記載の排ガス浄化用触媒。
（３）前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなるか又は前記カルシウムフェライトを前記金属酸化物に担持してなることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の排ガス浄化用触媒。
（４）前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなることを特徴とする、上記（３）に記載の排ガス浄化用触媒。
（５）前記金属酸化物の比表面積が５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
（６）前記金属酸化物の比表面積が１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
（７）前記金属酸化物が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、触媒成分としてのカルシウムフェライトを１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、特には５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下の比表面積を有する金属酸化物と所定の質量比において組み合わせることにより、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性を顕著に改善することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排ガス浄化用触媒は、カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなり、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴としている。
【００１３】
Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4等の組成を有するカルシウムフェライトは、周囲の雰囲気や、温度、圧力等の影響を受けてその構造中にスーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）等の活性酸素を生成しそしてそれを外部に放出する特性を持つと言われている。したがって、このような材料を自動車等の排ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒として使用した場合には高い触媒活性、特には高い酸化活性を示すことが期待される。
【００１４】
しかしながら、これらのカルシウムフェライトは、先に述べたとおり、三元触媒等の従来の排ガス浄化用触媒と比較してその比表面積が非常に低いことが知られており、具体的にはその値は数ｍ2／ｇ程度であるか又はそれよりもさらに小さい場合がある。したがって、このような低表面積の材料を実際の使用環境における高い空間速度（ＳＶ）条件下で使用すると、当該材料と排ガスとの間で十分な接触頻度を確保することができなくなり、結果として十分な排ガス浄化活性、特には酸化活性を達成できないという問題がある。
【００１５】
本発明者は、触媒成分としてのカルシウムフェライトを１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、特には５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下の比表面積を有する金属酸化物と所定の質量比において組み合わせることにより、具体的にはカルシウムフェライトと当該金属酸化物をそれらの質量比（すなわち金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下の範囲になるよう組み合わせることにより、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性を顕著に改善することができることを見出した。
【００１６】
本発明によれば、カルシウムフェライトとしては、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料を使用することができ、好ましくはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を使用することができる。Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5は、活性酸素を生成及び放出する能力がＣａＦｅ2Ｏ4に比べてより高いと考えられることから、例えば、カルシウムフェライトとしてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5のみからなる材料を使用することで、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性をさらに改善することが可能である。実際、本発明者による実験では、本発明におけるカルシウムフェライトとしてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を使用することで、カルシウムフェライトとしてＣａＦｅ2Ｏ4を使用した場合に比べてより高いＣＯ酸化活性を達成できたることが確認された。
【００１７】
なお、上記の各組成を有するカルシウムフェライトは、当業者に公知の任意の方法によって調製することができる。例えば、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成を有するカルシウムフェライトを調製する場合には、当該Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5を構成するカルシウムと鉄の各化合物をＣａ／Ｆｅ比（原子比）が１．０となるような量において混合及び必要に応じて粉砕、解砕等し、得られた粉末を約１４００℃以下の高温条件下でＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を形成するのに十分な時間において熱処理すればよい。
【００１８】
また、ＣａＦｅ2Ｏ4の組成を有するカルシウムフェライトを調製する場合には、当該ＣａＦｅ2Ｏ4を構成するカルシウムと鉄の各化合物をＣａ／Ｆｅ比（原子比）が０．５となるような量において混合及び必要に応じて粉砕、解砕等し、得られた粉末を約１２００℃以下の高温条件下でＣａＦｅ2Ｏ4を形成するのに十分な時間において熱処理すればよい。さらに、カルシウム化合物と鉄化合物の混合比や上記熱処理の際の温度等を適切に選択することで、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＣａ2Ｆｅ2Ｏ5の両方の組成を有するカルシウムフェライトを調製することも可能である。なお、上記のカルシウム化合物及び鉄化合物としては、特に限定されないが、例えば、これらの金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を使用することができる。
【００１９】
本発明の排ガス浄化用触媒においてカルシウムフェライトと組み合わせて用いられる金属酸化物としては、当該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物であって、１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満の比表面積を有する材料を使用することができる。
【００２０】
何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、金属酸化物の比表面積が特に１０ｍ2／ｇ以下の場合には、金属酸化物への排ガスの拡散が必ずしも十分なものでないために、当該金属酸化物上に又はそれに近接して存在するカルシウムフェライトと排ガスとの間で高い接触頻度を確保することができないと考えられる。本発明によれば、金属酸化物の比表面積を１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、好ましくは５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下とすることで、金属酸化物への排ガスの拡散性を向上させて当該金属酸化物上に又はそれに近接して存在するカルシウムフェライトと排ガスとの間で十分な接触頻度を確保することができるので、その結果として、排ガス中に含まれる有害成分、特には一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）に対する酸化活性が顕著に改善された排ガス浄化用触媒を得ることができる。
【００２１】
本発明において用いられる金属酸化物としては、所望の比表面積を有する金属酸化物を商業的に入手することも可能であるし、あるいはまた、ある特定の比表面積を有する金属酸化物を電気炉等を用いて所定の温度及び時間にわたり熱処理することにより、本発明の排ガス浄化用触媒において使用するのに適した比表面積を有する金属酸化物を調製することも可能である。
【００２２】
なお、本発明において「比表面積」とは、特に断りのない限り、ＢＥＴ吸着等温式を利用して得られる比表面積（いわゆるＢＥＴ比表面積）を言うものである。
【００２３】
また、本発明における金属酸化物としては、比表面積の値が上記の範囲内にある任意の金属酸化物を使用することができ、特に限定されないが、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）及びそれらの組み合わせからなる群より選択される金属酸化物を使用することができる。
【００２４】
本発明によれば、本発明の排ガス浄化用触媒は、上記のカルシウムフェライトと金属酸化物を、それらの質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下の範囲になるよう組み合わせることにより構成される。カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が１．０よりも小さい場合には、金属酸化物の量が少なすぎるために当該金属酸化物による上記の排ガスの拡散促進効果を十分には得ることができなくなり、結果として排ガス浄化用触媒の酸化活性が低下してしまう。
【００２５】
一方で、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が３．０よりも大きい場合には、金属酸化物による排ガスの拡散促進効果は得られるものの、活性点であるカルシウムフェライトの量が少なくなるために、結果として排ガス浄化用触媒の酸化活性が低下してしまう。本発明によれば、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比を１．０以上３．０以下の範囲、特には当該質量比を１．０に制御することで、カルシウムフェライトの活性点数を維持しつつ、金属酸化物による排ガスの拡散促進効果を十分に発揮させ、結果として、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、排ガス中に含まれる有害成分、特には一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）に対する酸化活性が顕著に改善された排ガス浄化用触媒を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明においては、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比と、当該金属酸化物の比表面積とをそれぞれ上で規定した範囲内において組み合わせるということが極めて重要である。上記の質量比と比表面積のいずれか一方でも本発明において規定される範囲から外れた場合には、最終的に得られる排ガス浄化用触媒において十分な触媒活性を達成することができない。すなわち、たとえ金属酸化物の比表面積を１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満の範囲内に制御したとしても、カルシウムフェライトと当該金属酸化物の質量比が上記の範囲内にない場合には、得られる排ガス浄化用触媒において高い触媒活性を達成することができないし、また、たとえカルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が上記の範囲内にあったとしても、当該金属酸化物の比表面積が例えば１０ｍ2／ｇ以下である場合やさらには２５０ｍ2／ｇ以上である場合には、同様に得られる排ガス浄化用触媒において高い触媒活性を達成することができない。
【００２７】
本発明の１つの好ましい実施態様によれば、本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒成分であるカルシウムフェライトと上記の金属酸化物とを粉末状態においてそれらが十分に均一になるまで単に物理的に混合することにより調製される。しかしながら、本発明の排ガス浄化用触媒は、このような実施態様に何ら限定されるものではなく、例えば、上記の金属酸化物を触媒担体として使用し、それに触媒成分であるカルシウムフェライトを担持することにより調製してもよい。なお、上記のようにして得られた本発明の排ガス浄化用触媒の粉末は、必要に応じて、例えば、高圧下でプレスしてペレット状に成形するか、又は所定のバインダ等を加えてスラリー化し、これをコージェライト製ハニカム基材等の触媒基材上に塗布することにより使用することができる。
【００２８】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
本実施例では、カルシウムフェライトと金属酸化物とを物理混合してなる排ガス浄化用触媒を調製し、金属酸化物の種類、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比、及び金属酸化物の比表面積（ＳＳＡ）を変化させた場合の影響について調べた。
【００３０】
［実施例１］
［カルシウムフェライト（Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5）の調製］
まず、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）（ナカライテスク製）と酸化鉄（α−Ｆｅ2Ｏ3）（ナカライテスク製）とをＣａ／Ｆｅ比（原子比）が１．０となるように秤量し、次いでこれらの化合物をアルミナ乳鉢で混合及び解砕した。次に、得られた粉末をアルミナ坩堝に移して蓋をし、それを電気炉において室温から１１５０℃まで２０℃／分の速度で昇温して１１５０℃で３時間焼成した。焼成が完了した後、温度を５００℃まで２℃／分で降温し、その後は成り行きで室温まで冷却した。次いで、得られた粉末をアルミナ坩堝から取り出し、それをアルミナ乳鉢で解砕してＣａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成を有するカルシウムフェライトを得た。
【００３１】
［排ガス浄化用触媒の調製］
上で調製したカルシウムフェライトと、当該カルシウムフェライトと同質量の金属酸化物としてのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ、比表面積５０ｍ2／ｇ）とをアルミナ乳鉢にて混合し、次いで、得られた粉末を冷間静水等方圧プレス（ＣＩＰ）により２トンの圧力で加圧成型して板状に固めた。次いで、成型した板状試料をふるいを用いて砕くことにより、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積５０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなるペレット状（１．７ｍｍ以下）の排ガス浄化用触媒を得た。
【００３２】
［実施例２］
金属酸化物として比表面積が１００ｍ2／ｇのアルミナ（サソール製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３３】
［実施例３］
金属酸化物としてＡｌ2Ｏ3代わりにシリカ（シーアイ化成製、比表面積１００ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＳｉＯ2（比表面積１００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３４】
［実施例４］
金属酸化物として比表面積が２００ｍ2／ｇのγ−アルミナ（和光純薬製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３５】
［実施例５］
カルシウムフェライトの３倍質量のγ−アルミナ（和光純薬製、比表面積２００ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は実施例４と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比３．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３６】
［比較例１］
本比較例では、実施例１において調製したカルシウムフェライト（Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5）をアルミナ等の金属酸化物と混合することなく排ガス浄化用触媒として使用した。
【００３７】
［比較例２］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１６００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が５ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積５ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３８】
［比較例３］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１５００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が１０ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３９】
［比較例４］
金属酸化物として比表面積が２５０ｍ2／ｇのアルミナ（グレース製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２５０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４０】
［比較例５］
カルシウムフェライトの３倍質量のアルミナ（比表面積１０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例３と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比３．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４１】
［比較例６］
カルシウムフェライトの５倍質量のアルミナ（比表面積１０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例３と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比５．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４２】
［比較例７］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１０００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が３０ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用し、さらにそれをカルシウムフェライトの０．５倍質量において使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積３０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比０．５）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４３】
［比較例８］
カルシウムフェライトの５倍質量のアルミナ（比表面積３０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例７と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積３０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比５．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４４】
［触媒の活性評価］
実施例１〜５及び比較例１〜８の各排ガス浄化用触媒について、それらのＣＯ酸化活性を評価した。具体的には、上で調製したペレット状の各排ガス浄化用触媒３．０ｇについて、下表１に示す評価用モデルガスを１５Ｌ／分の流量で触媒床に流しながら（空間速度（ＳＶ）＝３００，０００ｈ-1に相当）、当該触媒床の温度を室温から２０℃／分の速度で昇温し、５００℃で５分間保持した際の平均ＣＯ浄化率を測定した。その結果を下表２に示す。なお、参考として、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3等の金属酸化物との混合物からなる排ガス浄化用触媒自体のＢＥＴ法による比表面積（ＳＳＡ）値についてもそれぞれ下表２に示している。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２の特に比較例の結果を参照すると、金属酸化物の比表面積並びにカルシウムフェライトと当該金属酸化物の質量比のいずれか一方でも本発明において規定する範囲から外れた場合には、いずれの排ガス浄化用触媒についても、カルシウムフェライトのみからなる比較例１の排ガス浄化用触媒と同程度の約２０％前後のＣＯ浄化率しか得られていないことがわかる。これとは対照的に、金属酸化物の比表面積と質量比のそれぞれを本発明において規定する範囲内に制御した実施例１〜５の各排ガス浄化用触媒では、約５０％又はそれ以上のＣＯ浄化率を達成することができた。また、異なる種類の金属酸化物（すなわちアルミナとシリカ）を使用したこと以外は同じ条件において調製した実施例２及び３の排ガス浄化用触媒では、ほぼ同等（約６０％）のＣＯ浄化率を達成することができた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒、より詳しくは触媒成分としてカルシウムフェライトを含む排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排ガス浄化用触媒としては、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを同時に行う三元触媒が用いられている。このような触媒としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の多孔質酸化物担体に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素を担持させたものが広く知られている。
【０００３】
しかしながら、これらの白金族元素は、自動車の排ガス規制の強化とともに使用量が増加しており、それゆえ資源の枯渇が懸念されている。このため、白金族元素の使用量を減らすとともに、将来的には、当該白金族元素の役割を他の金属等で代替することが必要とされている。
【０００４】
そこで、白金族元素の使用量を減らすための又はそれに代わる触媒成分について多くの研究が行われている。このような触媒成分の１つにカルシウムフェライトがあり、これを用いた排ガス浄化用触媒について幾つかの提案がなされている。
【０００５】
特許文献１では、カルシア源とフェライト源とを所定の混合モル比Ｃａ／Ｆｅで含む混合原料を得る混合原料準備工程と、該混合原料を酸素雰囲気で６００℃以上に加熱する焼成工程とを備え、前記焼成工程では、前記混合モル比Ｃａ／Ｆｅが、１．０≦Ｃａ／Ｆｅであるときは１４３８℃以下の加熱温度で、０．５≦Ｃａ／Ｆｅ＜１であるときは１２１６℃以下の加熱温度で、０．２５≦Ｃａ／Ｆｅ＜０．５であるときは１２０５℃以下の加熱温度で、０＜Ｃａ／Ｆｅ＜０．２５であるときは１２２６℃以下の加熱温度で、それぞれ加熱することにより、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成式を有するカルシウムフェライト及びＣａＦｅ2Ｏ4の組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を製造することを特徴とする酸化触媒の製造方法が記載されている。さらに、特許文献１では、特にＣａ2Ｆｅ2Ｏ5のみからなる酸化触媒がプロピレンの酸化に対して高い触媒活性を示すことが開示されている。
【０００６】
特許文献２においても同様に、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成式を有するカルシウムフェライト及びＣａＦｅ2Ｏ4の組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５５６７７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２では、それらの実施例においてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5及び／又はＣａＦｅ2Ｏ4等からなる酸化触媒のプロピレン酸化活性について具体的に評価がされている。しかしながら、これらの特許文献の実施例において開示されている触媒充填量やサンプルガス流量から算出した空間速度（ＳＶ）（すなわち処理ガス量（ｍ3Ｎ／ｈ）／触媒量（ｍ3））は約１２００ｈ-1であり、これは実際のエンジン排ガスに関する数十万ｈ-1程度のＳＶ値と比較すると非常に低いものである。しかも、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5やＣａＦｅ2Ｏ4などのカルシウムフェライトは、排ガス浄化用触媒として一般的に用いられている三元触媒等と比べるとその比表面積が非常に低いことが知られている。したがって、これらの特許文献に記載の触媒では、実際の使用環境に近い高ＳＶ条件下では十分な触媒活性を示すことができないと考えられ、その触媒性能に関して依然として改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明は、触媒成分としてカルシウムフェライトを含む排ガス浄化用触媒であって、その触媒活性がより改善された排ガス浄化用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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は下記にある。
（１）カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
（２）前記カルシウムフェライトがＣａ2Ｆｅ2Ｏ5であることを特徴とする、上記（１）に記載の排ガス浄化用触媒。
（３）前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなるか又は前記カルシウムフェライトを前記金属酸化物に担持してなることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の排ガス浄化用触媒。
（４）前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなることを特徴とする、上記（３）に記載の排ガス浄化用触媒。
（５）前記金属酸化物の比表面積が５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
（６）前記金属酸化物の比表面積が１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
（７）前記金属酸化物が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、触媒成分としてのカルシウムフェライトを１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、特には５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下の比表面積を有する金属酸化物と所定の質量比において組み合わせることにより、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性を顕著に改善することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排ガス浄化用触媒は、カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなり、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴としている。
【００１３】
Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4等の組成を有するカルシウムフェライトは、周囲の雰囲気や、温度、圧力等の影響を受けてその構造中にスーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）等の活性酸素を生成しそしてそれを外部に放出する特性を持つと言われている。したがって、このような材料を自動車等の排ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒として使用した場合には高い触媒活性、特には高い酸化活性を示すことが期待される。
【００１４】
しかしながら、これらのカルシウムフェライトは、先に述べたとおり、三元触媒等の従来の排ガス浄化用触媒と比較してその比表面積が非常に低いことが知られており、具体的にはその値は数ｍ2／ｇ程度であるか又はそれよりもさらに小さい場合がある。したがって、このような低表面積の材料を実際の使用環境における高い空間速度（ＳＶ）条件下で使用すると、当該材料と排ガスとの間で十分な接触頻度を確保することができなくなり、結果として十分な排ガス浄化活性、特には酸化活性を達成できないという問題がある。
【００１５】
本発明者は、触媒成分としてのカルシウムフェライトを１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、特には５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下の比表面積を有する金属酸化物と所定の質量比において組み合わせることにより、具体的にはカルシウムフェライトと当該金属酸化物をそれらの質量比（すなわち金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下の範囲になるよう組み合わせることにより、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性を顕著に改善することができることを見出した。
【００１６】
本発明によれば、カルシウムフェライトとしては、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料を使用することができ、好ましくはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を使用することができる。Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5は、活性酸素を生成及び放出する能力がＣａＦｅ2Ｏ4に比べてより高いと考えられることから、例えば、カルシウムフェライトとしてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5のみからなる材料を使用することで、得られる排ガス浄化用触媒の酸化活性、特にはＣＯ酸化活性をさらに改善することが可能である。実際、本発明者による実験では、本発明におけるカルシウムフェライトとしてＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を使用することで、カルシウムフェライトとしてＣａＦｅ2Ｏ4を使用した場合に比べてより高いＣＯ酸化活性を達成できたることが確認された。
【００１７】
なお、上記の各組成を有するカルシウムフェライトは、当業者に公知の任意の方法によって調製することができる。例えば、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成を有するカルシウムフェライトを調製する場合には、当該Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5を構成するカルシウムと鉄の各化合物をＣａ／Ｆｅ比（原子比）が１．０となるような量において混合及び必要に応じて粉砕、解砕等し、得られた粉末を約１４００℃以下の高温条件下でＣａ2Ｆｅ2Ｏ5を形成するのに十分な時間において熱処理すればよい。
【００１８】
また、ＣａＦｅ2Ｏ4の組成を有するカルシウムフェライトを調製する場合には、当該ＣａＦｅ2Ｏ4を構成するカルシウムと鉄の各化合物をＣａ／Ｆｅ比（原子比）が０．５となるような量において混合及び必要に応じて粉砕、解砕等し、得られた粉末を約１２００℃以下の高温条件下でＣａＦｅ2Ｏ4を形成するのに十分な時間において熱処理すればよい。さらに、カルシウム化合物と鉄化合物の混合比や上記熱処理の際の温度等を適切に選択することで、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＣａ2Ｆｅ2Ｏ5の両方の組成を有するカルシウムフェライトを調製することも可能である。なお、上記のカルシウム化合物及び鉄化合物としては、特に限定されないが、例えば、これらの金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を使用することができる。
【００１９】
本発明の排ガス浄化用触媒においてカルシウムフェライトと組み合わせて用いられる金属酸化物としては、当該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物であって、１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満の比表面積を有する材料を使用することができる。
【００２０】
何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、金属酸化物の比表面積が特に１０ｍ2／ｇ以下の場合には、金属酸化物への排ガスの拡散が必ずしも十分なものでないために、当該金属酸化物上に又はそれに近接して存在するカルシウムフェライトと排ガスとの間で高い接触頻度を確保することができないと考えられる。本発明によれば、金属酸化物の比表面積を１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満、好ましくは５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下とすることで、金属酸化物への排ガスの拡散性を向上させて当該金属酸化物上に又はそれに近接して存在するカルシウムフェライトと排ガスとの間で十分な接触頻度を確保することができるので、その結果として、排ガス中に含まれる有害成分、特には一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）に対する酸化活性が顕著に改善された排ガス浄化用触媒を得ることができる。
【００２１】
本発明において用いられる金属酸化物としては、所望の比表面積を有する金属酸化物を商業的に入手することも可能であるし、あるいはまた、ある特定の比表面積を有する金属酸化物を電気炉等を用いて所定の温度及び時間にわたり熱処理することにより、本発明の排ガス浄化用触媒において使用するのに適した比表面積を有する金属酸化物を調製することも可能である。
【００２２】
なお、本発明において「比表面積」とは、特に断りのない限り、ＢＥＴ吸着等温式を利用して得られる比表面積（いわゆるＢＥＴ比表面積）を言うものである。
【００２３】
また、本発明における金属酸化物としては、比表面積の値が上記の範囲内にある任意の金属酸化物を使用することができ、特に限定されないが、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）及びそれらの組み合わせからなる群より選択される金属酸化物を使用することができる。
【００２４】
本発明によれば、本発明の排ガス浄化用触媒は、上記のカルシウムフェライトと金属酸化物を、それらの質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下の範囲になるよう組み合わせることにより構成される。カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が１．０よりも小さい場合には、金属酸化物の量が少なすぎるために当該金属酸化物による上記の排ガスの拡散促進効果を十分には得ることができなくなり、結果として排ガス浄化用触媒の酸化活性が低下してしまう。
【００２５】
一方で、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が３．０よりも大きい場合には、金属酸化物による排ガスの拡散促進効果は得られるものの、活性点であるカルシウムフェライトの量が少なくなるために、結果として排ガス浄化用触媒の酸化活性が低下してしまう。本発明によれば、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比を１．０以上３．０以下の範囲、特には当該質量比を１．０に制御することで、カルシウムフェライトの活性点数を維持しつつ、金属酸化物による排ガスの拡散促進効果を十分に発揮させ、結果として、カルシウムフェライトのみから構成される触媒に比べて、排ガス中に含まれる有害成分、特には一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）に対する酸化活性が顕著に改善された排ガス浄化用触媒を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明においては、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比と、当該金属酸化物の比表面積とをそれぞれ上で規定した範囲内において組み合わせるということが極めて重要である。上記の質量比と比表面積のいずれか一方でも本発明において規定される範囲から外れた場合には、最終的に得られる排ガス浄化用触媒において十分な触媒活性を達成することができない。すなわち、たとえ金属酸化物の比表面積を１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満の範囲内に制御したとしても、カルシウムフェライトと当該金属酸化物の質量比が上記の範囲内にない場合には、得られる排ガス浄化用触媒において高い触媒活性を達成することができないし、また、たとえカルシウムフェライトと金属酸化物の質量比が上記の範囲内にあったとしても、当該金属酸化物の比表面積が例えば１０ｍ2／ｇ以下である場合やさらには２５０ｍ2／ｇ以上である場合には、同様に得られる排ガス浄化用触媒において高い触媒活性を達成することができない。
【００２７】
本発明の１つの好ましい実施態様によれば、本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒成分であるカルシウムフェライトと上記の金属酸化物とを粉末状態においてそれらが十分に均一になるまで単に物理的に混合することにより調製される。しかしながら、本発明の排ガス浄化用触媒は、このような実施態様に何ら限定されるものではなく、例えば、上記の金属酸化物を触媒担体として使用し、それに触媒成分であるカルシウムフェライトを担持することにより調製してもよい。なお、上記のようにして得られた本発明の排ガス浄化用触媒の粉末は、必要に応じて、例えば、高圧下でプレスしてペレット状に成形するか、又は所定のバインダ等を加えてスラリー化し、これをコージェライト製ハニカム基材等の触媒基材上に塗布することにより使用することができる。
【００２８】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
本実施例では、カルシウムフェライトと金属酸化物とを物理混合してなる排ガス浄化用触媒を調製し、金属酸化物の種類、カルシウムフェライトと金属酸化物の質量比、及び金属酸化物の比表面積（ＳＳＡ）を変化させた場合の影響について調べた。
【００３０】
［実施例１］
［カルシウムフェライト（Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5）の調製］
まず、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）（ナカライテスク製）と酸化鉄（α−Ｆｅ2Ｏ3）（ナカライテスク製）とをＣａ／Ｆｅ比（原子比）が１．０となるように秤量し、次いでこれらの化合物をアルミナ乳鉢で混合及び解砕した。次に、得られた粉末をアルミナ坩堝に移して蓋をし、それを電気炉において室温から１１５０℃まで２０℃／分の速度で昇温して１１５０℃で３時間焼成した。焼成が完了した後、温度を５００℃まで２℃／分で降温し、その後は成り行きで室温まで冷却した。次いで、得られた粉末をアルミナ坩堝から取り出し、それをアルミナ乳鉢で解砕してＣａ2Ｆｅ2Ｏ5の組成を有するカルシウムフェライトを得た。
【００３１】
［排ガス浄化用触媒の調製］
上で調製したカルシウムフェライトと、当該カルシウムフェライトと同質量の金属酸化物としてのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ、比表面積５０ｍ2／ｇ）とをアルミナ乳鉢にて混合し、次いで、得られた粉末を冷間静水等方圧プレス（ＣＩＰ）により２トンの圧力で加圧成型して板状に固めた。次いで、成型した板状試料をふるいを用いて砕くことにより、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積５０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなるペレット状（１．７ｍｍ以下）の排ガス浄化用触媒を得た。
【００３２】
［実施例２］
金属酸化物として比表面積が１００ｍ2／ｇのアルミナ（サソール製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３３】
［実施例３］
金属酸化物としてＡｌ2Ｏ3代わりにシリカ（シーアイ化成製、比表面積１００ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＳｉＯ2（比表面積１００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３４】
［実施例４］
金属酸化物として比表面積が２００ｍ2／ｇのγ−アルミナ（和光純薬製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３５】
［実施例５］
カルシウムフェライトの３倍質量のγ−アルミナ（和光純薬製、比表面積２００ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は実施例４と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２００ｍ2／ｇ）の混合物（質量比３．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３６】
［比較例１］
本比較例では、実施例１において調製したカルシウムフェライト（Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5）をアルミナ等の金属酸化物と混合することなく排ガス浄化用触媒として使用した。
【００３７】
［比較例２］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１６００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が５ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積５ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３８】
［比較例３］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１５００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が１０ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００３９】
［比較例４］
金属酸化物として比表面積が２５０ｍ2／ｇのアルミナ（グレース製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積２５０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比１．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４０】
［比較例５］
カルシウムフェライトの３倍質量のアルミナ（比表面積１０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例３と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比３．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４１】
［比較例６］
カルシウムフェライトの５倍質量のアルミナ（比表面積１０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例３と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積１０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比５．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４２】
［比較例７］
アルミナ（シーアイ化成製、ナノテックアルミナ）を電気炉において１０００℃（昇温速度２０℃／分）で３時間焼成することにより調製した比表面積が３０ｍ2／ｇのアルミナを金属酸化物として使用し、さらにそれをカルシウムフェライトの０．５倍質量において使用したこと以外は実施例１と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積３０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比０．５）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４３】
［比較例８］
カルシウムフェライトの５倍質量のアルミナ（比表面積３０ｍ2／ｇ）を使用したこと以外は比較例７と同様にして、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3（比表面積３０ｍ2／ｇ）の混合物（質量比５．０）からなる排ガス浄化用触媒を得た。
【００４４】
［触媒の活性評価］
実施例１〜５及び比較例１〜８の各排ガス浄化用触媒について、それらのＣＯ酸化活性を評価した。具体的には、上で調製したペレット状の各排ガス浄化用触媒３．０ｇについて、下表１に示す評価用モデルガスを１５Ｌ／分の流量で触媒床に流しながら（空間速度（ＳＶ）＝３００，０００ｈ-1に相当）、当該触媒床の温度を室温から２０℃／分の速度で昇温し、５００℃で５分間保持した際の平均ＣＯ浄化率を測定した。その結果を下表２に示す。なお、参考として、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5とＡｌ2Ｏ3等の金属酸化物との混合物からなる排ガス浄化用触媒自体のＢＥＴ法による比表面積（ＳＳＡ）値についてもそれぞれ下表２に示している。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２の特に比較例の結果を参照すると、金属酸化物の比表面積並びにカルシウムフェライトと当該金属酸化物の質量比のいずれか一方でも本発明において規定する範囲から外れた場合には、いずれの排ガス浄化用触媒についても、カルシウムフェライトのみからなる比較例１の排ガス浄化用触媒と同程度の約２０％前後のＣＯ浄化率しか得られていないことがわかる。これとは対照的に、金属酸化物の比表面積と質量比のそれぞれを本発明において規定する範囲内に制御した実施例１〜５の各排ガス浄化用触媒では、約５０％又はそれ以上のＣＯ浄化率を達成することができた。また、異なる種類の金属酸化物（すなわちアルミナとシリカ）を使用したこと以外は同じ条件において調製した実施例２及び３の排ガス浄化用触媒では、ほぼ同等（約６０％）のＣＯ浄化率を達成することができた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記カルシウムフェライトがＣａ2Ｆｅ2Ｏ5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。
【請求項３】
前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなるか又は前記カルシウムフェライトを前記金属酸化物に担持してな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。
【請求項４】
前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなることを特徴とする、請求項３に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記金属酸化物の比表面積が５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記金属酸化物の比表面積が１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記金属酸化物が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項１】
カルシウムフェライトと、該カルシウムフェライトとは異なる金属酸化物とからなる排ガス浄化用触媒であって、前記カルシウムフェライトが、Ｃａ2Ｆｅ2Ｏ5、ＣａＦｅ2Ｏ4及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、前記金属酸化物の比表面積が１０ｍ2／ｇ超２５０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物の質量比（金属酸化物／カルシウムフェライト）が１．０以上３．０以下であることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記カルシウムフェライトがＣａ2Ｆｅ2Ｏ5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。
【請求項３】
前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなるか又は前記カルシウムフェライトを前記金属酸化物に担持してな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。
【請求項４】
前記カルシウムフェライトと前記金属酸化物とを物理混合してなることを特徴とする、請求項３に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記金属酸化物の比表面積が５０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記金属酸化物の比表面積が１００ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記金属酸化物が、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【公開番号】特開２０１３−８１９２０（Ｐ２０１３−８１９２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４９０３（Ｐ２０１１−２２４９０３）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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