(57)【要約】      （修正有）【課題】例えば３５０℃の低温域であっても、優れた酸化性能を発現し得る酸化触媒及びその製造方法を提供する。【解決手段】酸化触媒１は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、一般式Ｐｒ（１−ｘ）Ｂａｘ（Ｂ１）Ｏ３−δ１［式中、（Ｂ１）はＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ等、δ１は酸素欠陥量を示し、ｘは０＜ｘ＜１、δ１は０≦δ１≦１の関係を満足する。］で表される酸化物を含む第１触媒１０と、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、一般式Ｐｒ（１−ｘ）Ｌａｘ（Ｂ２）Ｏ３−δ２［式中、（Ｂ２）はＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ等、δ２は酸素欠陥量を示し、ｙは０＜ｙ＜１、δ２は０≦δ２≦１の関係を満足する。］で表される酸化物を含む第２触媒２０とを少なくとも有する。【選択図】図１
2010201395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、次の一般式（１）
（Ａ１（１−ｘ）Ａ１’ｘ）（Ｂ１）（Ｘ１）３−δ１…（１）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ１）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ１’）はバリウム（Ｂａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ１）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のもの、（Ｘ１）は酸素（Ｏ）、δ１は酸素欠陥量を示し、ｘは０＜ｘ＜１、δ１は０≦δ１≦１の関係を満足する。）で表される酸化物を含む第１触媒と、
ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、次の一般式（２）
（Ａ２（１−ｘ）Ａ２’ｘ）（Ｂ２）（Ｘ２）３−δ２…（２）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ２）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ２’）はランタン（Ｌａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ２）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のもの、（Ｘ２）は酸素（Ｏ）、δ２は酸素欠陥量を示し、ｙは０＜ｙ＜１、δ２は０≦δ２≦１の関係を満足する。）で表される酸化物を含む第２触媒と
を少なくとも有することを特徴とする酸化触媒。
【請求項２】
上記第１触媒及び上記第２触媒が、混合物を形成していることを特徴とする請求項１に記載の酸化触媒。
【請求項３】
上記第１触媒及び上記第２触媒の合計質量（Ｍ１＋Ｍ２）に対する上記第１触媒の質量（Ｍ１）の比［Ｍ１／（Ｍ１＋Ｍ２）］が、０より大きく０．８より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化触媒。
【請求項４】
上記（Ｂ１）及び上記（Ｂ２）が、鉄（Ｆｅ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の酸化触媒。
【請求項５】
（１）プラセオジム（Ｐｒ）塩及び鉄（Ｆｅ）塩を含む水溶液とアルカリ金属塩を含む水溶液とにより、水酸化物の沈殿物を形成する工程と、
（２）形成された沈殿物を乾燥する工程と、
（３）乾燥された沈殿物に、バリウム（Ｂａ）塩を含む水溶液を含浸させ、第１触媒前駆体を形成する工程と、
（４）第１触媒前駆体を焼成して、第１触媒を形成する工程と、
（５）プラセオジム（Ｐｒ）塩及び鉄（Ｆｅ）塩を含む水溶液とアルカリ金属塩を含む水溶液とにより、水酸化物の沈殿物を形成する工程と、
（６）形成された沈殿物を乾燥する工程と、
（７）乾燥された沈殿物に、ランタン（Ｌａ）塩を含む水溶液を含浸させ、第２触媒前駆体を形成する工程と、
（８）第２触媒前駆体を焼成して、第２触媒を形成する工程と
を含むことを特徴とする酸化触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化触媒及びその製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、所定の成分組成で表される酸化物を含む第１触媒及び第２触媒を有する酸化触媒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物において、原子価制御をすることによって、触媒活性を向上させることが検討されている。例えば、耐久性を向上させるために、耐還元性能の向上に効果のあるＦｅの含有量を多くし、ストロンチウムに代えてセリウムを置換元素とした触媒成分、Ｌａ０．９Ｃｅ０．１Ｃｏ０．４Ｆｅ０．６Ｏ３−δが提案されている。（非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】田中、高橋、「自動車技術」、１９９３年、Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．１０、ｐ．５１−５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に記載された触媒のように、耐熱性を向上させる目的でＦｅの含有量を多くしたＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物においては、例えば３５０℃の低温域における酸化性能が十分ではないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、その目的とするところは、例えば３５０℃の低温域であっても、優れた酸化性能を発現し得る酸化触媒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】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。
そして、その結果、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、所定の成分組成で表される酸化物を含む第１触媒及び第２触媒を有する構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の酸化触媒は、次の一般式（１）で表されるＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物を含む第１触媒と、次の一般式（２）で表されるＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物を含む第２触媒とを少なくとも有することを特徴とする。
（Ａ１（１−ｘ）Ａ１’ｘ）（Ｂ１）（Ｘ１）３−δ１…（１）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ１）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ１’）はバリウム（Ｂａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ１）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のもの、（Ｘ１）は酸素（Ｏ）、δ１は酸素欠陥量を示し、ｘは０＜ｘ＜１、δ１は０≦δ１≦１の関係を満足する。）
（Ａ２（１−ｘ）Ａ２’ｘ）（Ｂ２）（Ｘ２）３−δ２…（２）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ２）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ２’）はランタン（Ｌａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ２）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のもの、（Ｘ２）は酸素（Ｏ）、δ２は酸素欠陥量を示し、ｙは０＜ｙ＜１、δ２は０≦δ２≦１の関係を満足する。）
【０００８】
また、本発明の酸化触媒の製造方法は、下記の工程（１）〜（８）を含むことを特徴とする。
（１）プラセオジム（Ｐｒ）塩及び鉄（Ｆｅ）塩を含む水溶液とアルカリ金属塩を含む水溶液とにより、水酸化物の沈殿物を形成する工程
（２）形成された沈殿物を乾燥する工程
（３）乾燥された沈殿物に、バリウム（Ｂａ）塩を含む水溶液を含浸させ、第１触媒前駆体を形成する工程
（４）第１触媒前駆体を焼成して、第１触媒を形成する工程
（５）プラセオジム（Ｐｒ）塩及び鉄（Ｆｅ）塩を含む水溶液とアルカリ金属塩を含む水溶液とにより、水酸化物の沈殿物を形成する工程
（６）形成された沈殿物を乾燥する工程
（７）乾燥された沈殿物に、ランタン（Ｌａ）塩を含む水溶液を含浸させ、第２触媒前駆体を形成する工程
（８）第２触媒前駆体を焼成して、第２触媒を形成する工程
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、所定の成分組成で表される酸化物を含む第１触媒及び第２触媒を有する構成としたため、例えば３５０℃の低温域であっても、優れた酸化性能を発現し得る酸化触媒及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る酸化触媒の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】第２の実施形態に係る酸化触媒の概略的な構成を示す説明図である。
【図３】実施例１で得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物のＸＲＤ分析結果である。
【図４】実施例１で得られたＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物のＸＲＤ分析結果である。
【図５】ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとるＰｒ−Ｆｅ酸化物のＸＲＤ分析結果である。
【図６】実施例１の酸化触媒のＸＲＤ分析結果である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、リーン雰囲気下、３２５℃及び３５０℃における各例の酸化触媒のＣＯ転化率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る酸化触媒及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態の酸化触媒は、第１触媒と、第２触媒とを少なくとも有するものである。
そして、第１触媒は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物であり、次の一般式（１）で表される。
（Ａ１（１−ｘ）Ａ１’ｘ）（Ｂ１）（Ｘ１）３−δ１…（１）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ１）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ１’）はバリウム（Ｂａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ１）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）若しくはコバルト（Ｃｏ）又はこれらの任意の組み合わせに係るもの、（Ｘ１）は酸素（Ｏ）、δ１は酸素欠陥量を示し、ｘは０＜ｘ＜１、δ１は０≦δ１≦１の関係を満足する。）
また、第２触媒は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとる酸化物であり、次の一般式（２）で表される。
（Ａ２（１−ｘ）Ａ２’ｘ）（Ｂ２）（Ｘ２）３−δ２…（２）
（式中、Ａサイトに位置する（Ａ２）はプラセオジム（Ｐｒ）、（Ａ２’）はランタン（Ｌａ）、Ｂサイトに位置する（Ｂ２）はマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）若しくはコバルト（Ｃｏ）又はこれらの任意の組み合わせに係るもの、（Ｘ２）は酸素（Ｏ）、δ２は酸素欠陥量を示し、ｙは０＜ｙ＜１、δ２は０≦δ２≦１の関係を満足する。）
【００１３】
このような酸化触媒とすることにより、例えば３５０℃の低温域であっても、優れた酸化性能を発揮することができる。つまり、原子価制御を行うに当たり、１種類の触媒において酸化と還元のバランスをとって触媒活性を向上させるのではなく、２種類の触媒において酸化と還元のバランスがとれるように原子価制御を行うことによって、１種類の触媒では得られない優れた触媒活性を得ることができる。
【００１４】
また、第１触媒及び第２触媒は、例えば３５０℃の低温域であっても、より確実に優れた酸化性能を発揮することができるという観点からは、混合物を形成していることが望ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば第１触媒及び第２触媒が後述する一体構造型担体上に積層構造を形成していてもよい。
ここで、「第１触媒及び第２触媒が混合物を形成している」とは、例えば酸化触媒を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や電子プローブマイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）により観察したときに、それらの写真や処理画像に第１触媒及び第２触媒が観察されることをいう。
【００１５】
更に、特に限定されるものではないが、第１触媒及び第２触媒の合計質量（Ｍ１＋Ｍ２）に対する第１触媒の質量（Ｍ１）の比［Ｍ１／（Ｍ１＋Ｍ２）］は、０より大きく、０．８より小さいことが好ましく、０．２５以上、０．７０以下であることがより好ましく、０．４０以上、０．６０以下であることが更に好ましい。
上述の好ましい範囲であると、例えば３５０℃の低温域であっても、より優れた酸化性能を発揮することができる。
【００１６】
更に、特に限定されるものではないが、例えば第１触媒と第２触媒とは、酸素分圧に対する酸化性能が異なるものであることが望ましい。
具体的には、例えば、リッチ雰囲気からリーン雰囲気において、第１触媒が酸素分圧を上げても酸化性能があまり変化しないものであり、第２触媒が酸素分圧を上げると酸化性能が向上するものであることが望ましい。換言すれば、リッチ雰囲気からリーン雰囲気において、第１触媒が酸素脱離反応が触媒反応において律速であるものであり、第２触媒が酸素吸収反応が触媒反応において律速であるものであることが望ましい。
また、より具体的には、例えば、第１触媒と第２触媒とが、リッチ雰囲気下（Ａ／Ｆ＜１４．６）においては第１触媒の酸化性能が相対的に高く、リーン雰囲気下（Ａ／Ｆ＞１４．６）においては第２触媒の酸化性能が相対的に高いという関係を満足するものであることが望ましい。
現時点においては、このような酸化性能の傾向を示す第１触媒と第２触媒とを組み合わせることにより、酸化還元サイクルが加速して、より酸化性能が向上すると推測しているが、本発明は、このような第１触媒と第２触媒との組み合わせに必ずしも限定されるものではない。
【００１７】
なお、このような酸化性能の違いは、例えば各種の触媒について、リッチ雰囲気下からリーン雰囲気下において酸素分圧に対するＣＯ転化率を測定することにより判別することができる。
また、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物を含む第１触媒とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物を含む第２触媒とは、酸素分圧に対する酸化性能が異なるものであり、リッチ雰囲気下においては第１触媒の酸化性能が相対的に高く、リーン雰囲気下においては第２触媒の酸化性能が相対的に高いという関係を満足するものである。更に、リッチ雰囲気からリーン雰囲気において、第１触媒が酸素分圧を上げても酸化性能があまり変化しないものであり、第２触媒が酸素分圧を上げると酸化性能が向上するものである。
なお、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物からなる第１触媒とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物からなる第２触媒とについても同様である。
【００１８】
以下、本発明の若干の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る酸化触媒の概略的な構成を示す説明図である。同図に示すように、第１の実施形態の酸化触媒１は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、上述した一般式（１）で表される酸化物を含む第１触媒１０とＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、上述した一般式（２）で表される酸化物を含む第２触媒２０とを有するものである。
また、第１触媒１０と第２触媒２０とは、混合物を形成している。
【００２０】
第１触媒としては、上述した一般式（１）で表される酸化物を含むものであれば、特に限定されるものではないが、Ｂサイトに位置するＢ１は、３５０℃の低温域であっても、より優れた酸化性能を発揮することができ、更に、排ガス中のＮＯを浄化でき、且つ人体への影響が少ないという観点から、鉄（Ｆｅ）であることが望ましい。
【００２１】
また、特に限定されるものではないが、上述した一般式（１）において、ｘが０＜ｘ≦０．８であることが好ましく、０．１≦ｘ≦０．４であることがより好ましい。
上述の好ましい範囲内であると、３５０℃の低温域であっても、より優れた酸化性能を発揮することができ、更に、リッチ雰囲気下の酸化性能が向上する傾向にある。
【００２２】
更に、特に限定されるものではないが、第１触媒は、その平均粒径が１０ｎｍ〜２μｍであることが、酸化性能の向上の観点から好ましい。
なお、平均粒径としては、ランタンを含有する粒子が、ほぼ均一に分散していることが観察されることから、ＳＥＭやＥＰＭＡなどによる任意の観察領域における写真や処理画像から直接測定、算出したものを適用することができる。
【００２３】
第２触媒としては、上述した一般式（２）で表される酸化物を含むものであれば、特に限定されるものではないが、Ｂサイトに位置するＢ２は、３５０℃の低温域であっても、より優れた酸化性能を発揮することができ、更に、排ガス中のＮＯを浄化でき、且つ人体への影響が少ないという観点から、鉄（Ｆｅ）であることが望ましい。
【００２４】
また、特に限定されるものではないが、上述した一般式（２）において、ｙが０＜ｙ≦０．８であることが好ましく、０．１≦ｙ≦０．４であることがより好ましい。
上述の好ましい範囲内であると、３５０℃の低温域であっても、より優れた酸化性能を発揮することができ、更に、リーン雰囲気下での酸化性能が向上する傾向にある。
【００２５】
更に、特に限定されるものではないが、第２触媒は、その平均粒径が１０ｎｍ〜２μｍであることが、酸化性能の向上の観点から好ましい。
【００２６】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る酸化触媒の概略的な構成を示す説明図である。また、第１の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、第２の実施形態の酸化触媒１’は、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、上述した一般式（１）で表される酸化物を含む第１触媒１０と、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとり、上述した一般式（２）で表される酸化物を含む第２触媒２０と、無機基材３０とを含有するものである。
また、第１触媒１０と第２触媒２０とは、混合物を形成している。
そして、無機基材３０は、第１触媒１０や第２触媒２０を包囲ないし固定している。
【００２７】
ここで、無機基材としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）又はタングステン（Ｗ）を含む無機酸化物を挙げることができる。このような構成とすることにより、第１触媒及び第２触媒は、活性点としてより効果的に機能することができる。このような無機基材としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化タングステンなどの酸化物を含むものを挙げることができる。更に、上記無機基材として、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ又は酸化タングステンを混合して使用してもよい。また、二種類以上の上記無機酸化物が固溶した酸化物を使用してもよい。
【００２８】
その中でも、ジルコニア、チタニア、シリカ及び酸化タングステンは、上記第１触媒及び第２触媒と複合酸化物（固溶体）を形成しにくい。従って、例えば、上記第１触媒と第２触媒とは、上記酸化物中に分散した状態で担持することができる。具体的には、図２に示すように、上記第１触媒１０及び第２触媒２０の粒子が、ジルコニア、チタニア、シリア、酸化タングステンなどの無機基材３０の粒子により隔てられた区画内に内包されていることが好ましい。このように、上記酸化触媒において、第１触媒１０及び第２触媒２０が無機基材３０により隔てられた区画内に含まれることにより、無機基材３０により隔てられた区画を越えて第１触媒１０や第２触媒２０の粒子同士が直接接触し、肥大化することを防止できる。そのため、高温状態でも第１触媒１０や第２触媒２０の表面積の低下を抑制し、酸化性能を維持することができる。
【００２９】
なお、図示しないが、上記無機基材が多孔質体の場合には、第１触媒及び第２触媒の粒子の全体を包囲していてもよい。しかし、無機基材が多孔質体でない場合には、粒子全体を包囲した場合、第１触媒及び第２触媒の粒子と排気ガスとの接触率が低下するおそれがある。そのため、図２に示すように、第１触媒及び第２触媒の粒子を部分的に包囲し、隣接する第１触媒及び第２触媒の粒子同士が直接接触しないようにすることが好ましい。
【００３０】
上述のように無機基材を含有することにより、第１触媒及び第２触媒は、活性点としてより効果的に機能することができる。例えば、高温条件下、長時間の使用により起こり得る、第１触媒や第２触媒の凝集を抑制することができる。これにより、第１触媒や第２触媒は、高温条件下、長時間の使用時であっても、活性点としてより効果的に機能することができる。特に、高温条件下での安定性の観点からは、無機基材として酸化ジルコニウムを適用することが好ましい。
【００３１】
上述した第１の実施形態に係る酸化触媒の製造方法の具体例について詳細に説明する。
第１触媒及び第２触媒は、例えば沈殿法及び含浸法により調製することができる。
【００３２】
まず、プラセオジム（Ｐｒ）塩及び鉄（Ｆｅ）塩を含む水溶液とアルカリ金属塩を含む水溶液とにより、水酸化物の沈殿を形成する工程としては、具体的には、プラセオジム（Ｐｒ）及び鉄（Ｆｅ）の金属塩の水溶液を撹拌しながら沈殿剤を添加し、沈殿物を生成させる。また、逆に、沈殿剤の水溶液に金属塩の水溶液を添加し、沈殿物を生成させてもよい。金属塩としては、上記金属の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩などを用いることができる。また、沈殿剤としては、炭酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液を用いることができ、これにより水酸化物からなる沈殿物を得ることができる。
【００３３】
また、形成された沈殿物を乾燥する工程としては、具体的には、不必要な成分を取り除くために、上記沈殿物を蒸留水などで洗浄、ろ過を繰り返す。その後、洗浄した沈殿物を乾燥する。
【００３４】
更に、第１触媒前駆体又は第２触媒前駆体を形成する工程としては、具体的には、乾燥された沈殿物を、バリウム（Ｂａ）塩又はランタン（Ｌａ）塩を含む水溶液に浸漬し、バリウム（Ｂａ）塩やランタン（Ｌａ）塩の水溶液を含浸、担持させる。
【００３５】
更にまた、第１触媒又は第２触媒を形成する工程としては、具体的には、得られた第１触媒前駆体又は第２触媒前駆体を４００〜１２００℃、好ましくは８５０℃以上の温度で焼成する。
なお、必要に応じて、平均粒子径を１ｎｍ〜２μｍにするために、焼成後の第１触媒や第２触媒を粉砕する。粉砕は、ボールミルやビーズミルを使用することができる。なお、平均粒子径は、例えば、動的光散乱法を実行する動的光散乱式粒径分布測定装置（株式会社  堀場製作所製、ＬＢ−５５０）を用いて測定することができる。平均粒子径と上述した平均粒径とは、サイズの傾向としてはほぼ対応させることができる。つまり、作製時における平均粒子径を小さくすれば、製品における平均粒径も小さくなる。
また、必要に応じて、第１触媒及び第２触媒の混合物を形成するために、焼成後の第１触媒と第２触媒とを混合する。混合は、通常の混合機を使用することができ、ボールミルやビーズミルを使用することもできる。
【００３６】
なお、上記第１触媒及び第２触媒の製造方法は、上記の製造方法に限定されるものではなく、例えば沈殿法により調製することができる。
【００３７】
具体的には、まず、プラセオジム（Ｐｒ）、鉄（Ｆｅ）、バリウム（Ｂａ）又はランタン（Ｌａ）などの金属塩の水溶液を撹拌しながら沈殿剤を添加し、沈殿物を生成させる。また、逆に、沈殿剤の水溶液に金属塩の水溶液を添加し、沈殿物を生成させてもよい。金属塩としては、上記金属の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩などを用いることができる。また、沈殿剤としては、炭酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液を用いることができ、これにより水酸化物からなる沈殿物を得ることができる。次に、不必要な成分を取り除くために、上記沈殿物を蒸留水などで洗浄、ろ過を繰り返す。その後、洗浄した沈殿物を乾燥し、焼成する。更に、必要に応じて、平均粒子径を１ｎｍ〜２μｍにするために、焼成後の第１触媒や第２触媒を粉砕する。粉砕は、ボールミルやビーズミルを使用することができる。更にまた、必要に応じて、第１触媒及び第２触媒の混合物を形成するために、焼成後の第１触媒と第２触媒とを混合する。混合は、通常の混合機を使用することができ、ボールミルやビーズミルを使用することもできる。
【００３８】
また、第１触媒及び第２触媒の製造方法は、上記の製造方法に限定されるものではなく、例えば高周波誘導加熱を利用することにより調製することができる。
なお、高周波誘導加熱とは、交流電源に接続されたコイルの中に上記金属を挿入すると、コイルと金属が離れているにもかかわらず金属自体が発熱する現象である。つまり、交流電流によって被加熱物たる金属の表面付近に高密度の渦電流が発生し、そのジュール熱で被加熱物が発熱する現象である。なお、高周波誘導加熱は、市販の高周波誘導加熱装置を用いて行うことができる。
【００３９】
具体的には、上記金属の酸化物は、酸素ガス中で、上記金属を高周波誘導加熱して蒸発させる。そして、蒸発した金属と酸素ガスを反応させることで、上記金属の酸化物を得ることができる。また、必要に応じて、得られた金属酸化物をビーズミル等で粉砕してもよい。更に、必要に応じて、第１触媒及び第２触媒の混合物を形成するために、焼成後の第１触媒と第２触媒とを混合する。混合は、通常の混合機を使用することができ、ボールミルやビーズミルを使用することもできる。
【００４０】
このように、第１触媒及び第２触媒は、含浸法や沈殿法、高周波誘導加熱などを利用することにより調製することができる。しかし、これらの製造方法に限定されるわけではなく、上記第１触媒及び第２触媒を得ることができれば、いかなる方法でも使用することができる。例えば、沈殿法において沈殿剤としてアルカリ金属塩の水溶液を挙げたが、これらに限定されるものではなく、例えばアンモニア水溶液を適用することもできる。
【００４１】
次に、上述した第２の実施形態に係る酸化触媒の製造方法の具体例について詳細に説明する。
【００４２】
まず、上述のように調製した第１触媒及び第２触媒を溶媒中に分散させ、スラリを調製する。例えば溶媒としては水を用いることができる。次に、上記無機基材の前駆体を溶媒に分散させたスラリを別途調製する。前駆体としては、上記無機基材がアルミナである場合にはアルミナゾル、ジルコニアである場合にはジルコニアゾル、チタニアの場合にはチタニアゾル、シリカの場合にはシリカゾルを使用できる。次に、第１触媒及び第２触媒を微粒子状で含有しているスラリと、前駆体のスラリとを混合し、高速撹拌することにより、無機基材の前駆体で第１触媒及び第２触媒の微粒子を包囲する。その後、前駆体により包囲された第１触媒及び第２触媒を含むスラリを乾燥、焼成することにより、酸化触媒を得ることができる。
【００４３】
また、上記前駆体の代わりに、無機基材をビーズミルで粉砕することにより調製したスラリを用いることもできる。具体的には、無機基材としてのジルコニア、チタニア、シリカ、酸化タングステン等を、ビーズミルを用いて、５００ｎｍ以下、より具体的には６０〜１５０ｎｍ程度まで粉砕して、無機基材のスラリを調製する。そして、この無機基材のスラリと、第１触媒及び第２触媒を微粒子状で含有しているスラリとを混合し、高速撹拌することにより、無機基材の微粒子で第１触媒及び第２触媒の微粒子を包囲する。その後、無機基材の微粒子により包囲された第１触媒及び第２触媒を含むスラリを乾燥、焼成することにより、酸化触媒を得ることができる。
【００４４】
なお、図示しないが、例えば得られた酸化触媒を含むスラリを一体構造型担体にコートして酸化触媒を含む触媒層を有する一体構造型の酸化触媒を形成してもよい。また、これに限定されるものではなく、例えば酸化触媒の前駆体の一例であるスラリを一体構造型担体に直接コートして酸化触媒を含む触媒層を有する一体構造型の酸化触媒を形成してもよい。更に、例えば得られた第１触媒を含むスラリ及び得られた第２触媒を含むスラリを別途調製し、これらを一体構造型担体に順次コートして、一体構造型担体上に積層構造を形成してもよい。
ここで、一体構造型担体としては、コーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
＜Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物の調製＞
硝酸鉄と硝酸プラセオジムとを、Ｆｅ：Ｐｒ＝１：１（金属原子比）となるように秤量し、蒸留水に投入し、撹拌し、溶解させた。次いで、得られた溶液のｐＨを確認できるようにｐＨメーター（ＹＯＫＯＧＡＷＡ社製、ＭＯＤＥＬ  ＰＨ８１）を設置した。次いで、得られた溶液に別途用意した炭酸ナトリウム水溶液をゆっくりと滴下し、ｐＨ８．０〜８．５の間になるようにして、沈殿を形成させた。その後、一晩熟成させた。次いで、熟成により得られた沈殿物を吸引ろ過により分離した。次いで、ろ過により得られた沈殿物を蒸留水により洗浄した。なお、洗浄に際しては、洗浄後の蒸留水を受ける容器に硝酸を添加しておき、容器において硝酸と炭酸ナトリウムから発生する炭酸の発泡がなくなるまで、洗浄を繰り返した。次いで、洗浄して得られた沈殿物を８０℃で一晩乾燥させた。更に、得られた乾燥物に、酢酸バリウム水溶液を含浸させ、８０℃で一晩乾燥させた。その後、得られた乾燥物をマッフル炉において、空気中、１０００℃で３時間焼成し、空気中で室温まで冷却して、本例で用いるＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物を得た。
なお、このときのプラセオジムとバリウムと鉄の金属原子比は、仕込んだ原料比でＰｒ：Ｂａ：Ｆｅ＝１：０．５：１である。
【００４７】
＜Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物の調製＞
硝酸鉄と硝酸プラセオジムとを、Ｆｅ：Ｐｒ＝１：１（金属原子比）となるように秤量し、蒸留水に投入し、撹拌し、溶解させた。次いで、得られた溶液のｐＨを確認できるようにｐＨメーター（ＹＯＫＯＧＡＷＡ社製、ＭＯＤＥＬ  ＰＨ８１）を設置した。次いで、得られた溶液に別途用意した炭酸ナトリウム水溶液をゆっくりと滴下し、ｐＨ８．０〜８．５の間になるようにして、沈殿を形成させた。その後、一晩熟成させた。次いで、熟成により得られた沈殿物を吸引ろ過により分離した。次いで、ろ過により得られた沈殿物を蒸留水により洗浄した。なお、洗浄に際しては、洗浄後の蒸留水を受ける容器に硝酸を添加しておき、容器において硝酸と炭酸ナトリウムから発生する炭酸の発泡がなくなるまで、洗浄を繰り返した。次いで、洗浄して得られた沈殿物を８０℃で一晩乾燥させた。更に、得られた乾燥物に、酢酸ランタン水溶液を含浸させ、８０℃で一晩乾燥させた。その後、得られた乾燥物をマッフル炉において、空気中、１０００℃で３時間焼成し、空気中で室温まで冷却して、本例で用いるＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物を得た。
なお、このときのプラセオジムとランタンと鉄の金属原子比は、仕込んだ原料比でＰｒ：Ｌａ：Ｆｅ＝１：０．１：１である。
【００４８】
また、得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物及びＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物を、次に示す装置及び条件で、Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。得られた結果を図３及び図４に示す。
【００４９】
・装置名：マックサイエンス社製  Ｘ線回折装置（ＭＸＰ１８ＶＡＨＦ）
・電圧、電流：４０ｋＶ、３００ｍＡ
・Ｘ線波長：ＣｕＫα
【００５０】
また、図５に、ＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとるＰｒ−Ｆｅ酸化物のＸＲＤ分析結果を示す。
図５と図３及び図４とを比較するとほぼ同じピークが検出できているため、得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物及びＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物はＡＢＸ３型ペロブスカイト構造をとっていることが確認された。
【００５１】
＜酸化触媒の調製＞
得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物とを、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物：Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物＝０．５：０．５（質量比）となるように秤量し、乳鉢にて１０分間混合して、本例の酸化触媒を得た。本例の酸化触媒の平均粒径は１．８μｍであった。得られた酸化触媒のＸＲＤ分析結果を図６に示す。
【００５２】
（実施例２）
実施例１の酸化触媒の調製において、実施例１で得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物とを、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物：Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物＝０．２５：０．７５（質量比）となるように秤量したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例の酸化触媒を得た。
【００５３】
（実施例３）
実施例１の酸化触媒の調製において、実施例１で得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物とを、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物：Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物＝０．７５：０．２５（質量比）となるように秤量したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例の酸化触媒を得た。
【００５４】
（比較例１）
実施例１の酸化触媒の調製において、実施例１で得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物とを、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物：Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物＝０：１（質量比）となるように秤量したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例の酸化触媒を得た。
【００５５】
（比較例２）
実施例１の酸化触媒の調製において、実施例１で得られたＰｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物とＰｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物とを、Ｐｒ−Ｂａ−Ｆｅ酸化物：Ｐｒ−Ｌａ−Ｆｅ酸化物＝１：０（質量比）となるように秤量したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例の酸化触媒を得た。
上記各例の仕様の一部を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2010201395.tif 000003
【００５７】
［性能評価］
上記各例の酸化触媒０．２ｇを秤量して、以下に示す反応試験を行った。
【００５８】
（反応試験）
ガラス反応管に実施例１の酸化触媒０．２ｇを設置し詰め、下記条件の下、触媒分析装置（日本ベル株式会社製、ＢＥＬＣＡＴ）を用いて、反応試験を行った。また、実施例２、実施例３、比較例１及び比較例２についても同様の反応試験を行った。
【００５９】
・ガス組成：ＣＯ；０．５体積％、Ｏ２；０．５体積％、Ｈｅ；バランス
・温度    ：３２５℃、３５０℃
・ガス流量：５０ｃｍ３／分
・検出方法：Ｑ・ｍａｓｓ
【００６０】
そして、以下の式［１］によりＣＯ転化率（％）を算出することにより、性能を評価した。得られた結果を表１に併記すると共に、図７（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００６１】
【数１】
2010201395.tif 000004
【００６２】
表１及び図７から分かるように、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例３の酸化触媒は、本発明外の比較例１及び実施例２の酸化触媒よりも、優れた酸化性能を発揮することが分かる。
特に、実施例１及び実施例２の酸化触媒は、３２５℃や３５０℃の低温域において、優れた酸化性能を発揮することが分かる。
【符号の説明】
【００６３】
１，１’  酸化触媒
１０        第１触媒
２０        第２触媒
【図１】
2010201395.tif 000005
【図２】
2010201395.tif 000006
【図３】
2010201395.tif 000007
【図４】
2010201395.tif 000008
【図５】
2010201395.tif 000009
【図６】
2010201395.tif 000010
【図７】
2010201395.tif 000011