(57)【要約】  本発明は、排ガス中に含まれる有害成分である一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）、特にＮＯｘを効率よく除去できるＮＯｘ吸蔵還元型排ガスの浄化触媒を提供するものである。本発明のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒は、セリウムとストロンチウムの複合酸化物を触媒活性成分として用いること、当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が４００℃雰囲気で１ｇ当たり１．０ｍＬ以下の酸素を吸着すること、当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が前駆体を３００℃以上で焼成することで得られるものであることを特徴とする。
2014123232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を含む、ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が４００℃雰囲気で１ｇ当たり１．０ｍＬ以下の酸素を吸着する、請求項１に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項３】
当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が前駆体を６００℃以上で焼成することで得られるものである、請求項１または２に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
貴金属をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス処理用触媒を用いて排ガスを処理することを有する排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒および当該触媒を用いた排ガス浄化方法に関するものである。詳しくは、本発明は、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる有害成分のうち、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去を目的とする排ガス浄化用触媒および当該触媒を用いた排ガス浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気中のＮＯｘは、光化学スモッグや酸性雨の原因となる。そのため、ＮＯｘ発生源の一つである内燃機関を備えた自動車などからのＮＯｘの排出が社会的な問題となっている。このため、今後、ＮＯｘの排出量に関して法規制を厳しくする方向で検討が進められている。ところが、ディーゼルエンジンやガソリンリーンバーンエンジンは酸素が多量に存在する希薄燃焼であるため、ＮＯｘの還元除去は困難である。このため酸化雰囲気でＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気で吸蔵されたＮＯｘを還元浄化することを特徴とする、ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒の開発が進められている。【０００３】
セリウム酸化物はＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒に非常に有用であり、３００℃以下の低温領域においても酸素吸蔵放出機能によりＮＯｘ吸着が行われ、またセリウム酸化物自身もＮＯｘ吸着材として働くことが記載されている。（特許文献１）。【０００４】
また特許文献２によれば、酸素吸蔵放出機能を有するセリウム酸化物の反応熱を利用して金属触媒を昇温させ、触媒活性を高められることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１２２１９６号公報（米国特許第８，４２５，８６９号明細書に相当）
【特許文献２】特開２０１２−５５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セリウム酸化物は３００℃以下の低温領域においても優れたＮＯｘ吸着性能を有する反面、酸素吸蔵放出機能を有するため、酸化雰囲気から還元雰囲気にシフトする際、セリウム酸化物は酸素を放出する方に働くため、ＮＯｘ還元反応を抑制させてしまうという欠点がある。また、逆に還元雰囲気から酸化雰囲気にシフトする際、セリウム酸化物は酸素を吸収する方に働くため、特に初期のＮＯｘ吸着、吸蔵性能に乏しいという欠点がある。【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、セリウム酸化物を含むにもかかわらず、還元雰囲気にシフトした際にＮＯｘ還元反応を速やかに起こし、ＮＯｘを効率よく還元除去できるＮＯｘ吸蔵還元型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】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を触媒活性成分として触媒に使用することによって、排ガス中に含まれる有害成分であるＮＯｘを還元雰囲気にシフトした際に効率よく還元除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００９】
また、本発明の排ガス浄化用触媒を用いて排ガス、特にＮＯｘを還元処理することを達成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の触媒を使用することによって、排ガス中に含まれる有害成分であるＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘのうち、特にＮＯｘを効率よく除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に従って製造された粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物）のＸ線（Ｃｕ  Ｋα１，λ＝１．５４０５Å）回折パターン図である。横軸は回折角（２θ）、縦軸は強度である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第一発明はストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を触媒活性成分として用いることを特徴とする排ガス浄化用触媒である。当該複合酸化物を用いることで、単にセリウム酸化物とストロンチウム酸化物とを個々、または混合して使用したときに比べ、還元雰囲気にシフトした際にＮＯｘ還元反応を速やかに起こし、ＮＯｘを効率よく還元除去することができ、特に３００℃以下の低温領域でのＮＯｘ吸着性能は維持しつつ、還元雰囲気にシフトした際のＮＯｘの除去効率が向上するものである。
【００１３】
このような結果が得られるメカニズムは不明であるが、下記のように考えられる。なお、本発明は、下記推論に限定されるものではない。すなわち、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物について、ストロンチウムの電子供与作用により、セリウムは見かけ上電子過剰状態（還元状態）で存在している。一方、酸素自身は電子求引性が強いためセリウム上の電子は強く酸素側に引き寄せられる。セリウムと酸素間の結合はセリウム単独よりも強くなる傾向がある。酸素はセリウムと強く結合しているので、排気ガスが酸化雰囲気から還元雰囲気になり酸素がガスとして放出され易い雰囲気になったとしても酸素はガスとして放出され難く、排気ガスは還元雰囲気を維持し易くなる。排ガス中のＨＣ、ＣＯなどの還元剤は、排ガス中に酸素が少ないので排ガス中のＮＯｘと容易に反応することができ、ＮＯｘは窒素に還元されると考えられる。
【００１４】
排ガスが還元雰囲気から酸化雰囲気へと変化したとき、セリウムと酸素間が強く結合していることで排ガス中の酸素は当該複合酸化物に吸収・吸着され難くなるが、排ガス中のＮＯｘは当該結合には無関係であり当該複合酸化物に吸収・吸着される。
【００１５】
排ガスが酸化雰囲気と還元雰囲気とを交互に繰り返す状態で用いられる排ガス処理用触媒においては、酸素貯蔵機能を有するセリウム酸化物は不可欠なものである。しかし排ガス温度が変化する状況、特に排ガス温度が３００℃以下の低温域では上述のセリウム酸化物の欠点を有するものと考えられる。
【００１６】
当該欠点をストロンチウムと複合物を形成することで緩和することができることを発見し、本発明にかかるＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒を完成するに至ったものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係るストロンチウムとセリウムとの複合酸化物は、触媒活性成分として用いることを特徴とする。平均粒子径の大きさは、特に制限されない。
【００１８】
（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物）
ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物における酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）と酸化セリウム（ＣｅＯ２）との比率は複合酸化物を形成することができれば何れの比率であっても良いが、好ましくはＳｒＯ／ＣｅＯ２が０．２〜２．０（モル比）、更に好ましくは０．３３〜１．２、最も好ましくは０．９〜１．１である。このような比率であれば、上記したような複合酸化物の効果が有効に現れ、また、複合酸化物を容易に形成できる。
【００１９】
ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物とは、ＳｒＣｅＯ３で示されるペロブスカイト型複合酸化物が好ましい。ここで、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物、好ましくはＳｒＣｅＯ３で示されるペロブスカイト型複合酸化物であることは、Ｘ線（Ｃｕ  Ｋα１，λ＝１．５４０５Å）回折によって確認できる。具体的には、Ｘ線（Ｃｕ  Ｋα１，λ＝１．５４０５Å）回折パターンにおいて、回折角（２θ）が、２９°付近に３ピーク、ならびに４２°付近に１ピークの計４ピークが存在すると、試料がストロンチウムとセリウムとの複合酸化物、好ましくはＳｒＣｅＯ３で示されるペロブスカイト型複合酸化物であることが確認できる。
【００２０】
当該複合酸化物は、パルス分析法で触媒入口ガス温度４００℃（雰囲気温度）で試料（触媒）１ｇ当たりの酸素吸着量（ｍＬ）が１．０ｍＬ以下であることが好ましい。すなわち、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が４００℃雰囲気で１ｇ当たり１．０ｍＬ以下の酸素を吸着することが好ましい。パルス分析法で触媒入口ガス温度４００℃（雰囲気温度）で試料（触媒）１ｇ当たりの酸素吸着量（ｍＬ）が、より好ましくは０．５ｍＬ以下、更に好ましくは０．２ｍＬ以下である。下限値は特に制限されないが、０ｍＬ以上であり、好ましくは０ｍＬを超える。１．０ｍＬを超えるときは、酸素ストレージ能（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ；ＯＳＣ）が働き、還元雰囲気でＮＯｘ還元反応を抑制させる場合がある。
【００２１】
当該パルス分析法とは、予め秤量した試料を温度調整しうる反応管に設置し、水素ガスで試料を還元処理した後に、不活性ガスを試料上に十分通過させた後、酸素を含む混合気体を所定量導入する（酸素パルス）。導入操作は試料へ導入した酸素量と試料下流の酸素量が同量となるまで続ける。当初は、試料へ導入した酸素量に比べ試料下流の酸素量が少なく、当該差異が試料に吸着された酸素量である。各パルスにおける吸着した酸素量の合計が試料（触媒）１ｇの酸素吸着量である。
【００２２】
本発明に係るストロンチウムとセリウムとの複合酸化物の製造方法は特に制限されない。例えば、ストロンチウム源（例えば、ストロンチウムの水溶塩）及びセリウム源（例えば、セリウムの水溶塩）を水に溶解した後、混合、ｐＨ調整して水酸化物として共沈後、乾燥、焼成して得る方法（共沈法）；ストロンチウム源（例えば、ストロンチウムの塩）及びセリウム源（例えば、セリウムの塩）の一方を固体源としておよび他方を水溶液として含浸後、乾燥、焼成し得る方法（含浸法）；各々の固体源を混合し乾燥、焼成し得る方法（混合法）を用いることができるが、好ましくは混合法である。混合法では、ストロンチウム源（例えば、ストロンチウムの塩）、セリウム源（例えば、セリウムの塩）を乾式または湿式（例えば、水を用いる）で混合・粉砕した後、乾燥、焼成する方法が好ましい。
【００２３】
上記方法において、ストロンチウム源及びセリウム源の混合比は、特に制限されないが、上記したような酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）と酸化セリウム（ＣｅＯ２）との比率（モル比）となるような混合比であることが好ましい。また、水を添加する（湿式混合の）場合の、水の添加量もまた、特に制限されないが、湿式粉砕のしやすさ、乾燥しやすさなどを考慮すると、ストロンチウム源及びセリウム源の合計重量  １００重量部に対して、水を、１００〜２００重量部程度添加することが好ましい。
【００２４】
焼成は、一段階で行ってもあるいは多段階で行ってもよい。焼成を一段階で行う場合には、焼成温度は、特に制限されないが、好ましくは６００℃以上、より好ましくは７００〜１２００℃、更に好ましくは８００〜１１５０℃である。また、焼成時間は、特に制限されないが、好ましくは０．５〜２０時間、より好ましくは１．０〜１５時間である。このような条件であれば、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を効率よく製造できる。
【００２５】
焼成を多段階で行う場合の焼成方法及び条件は、特に制限されないが、例えば、焼成を二段階で行う場合には、３００℃以上６００℃未満の温度で０．２５〜１０時間、仮焼成して、ストロンチウム及びセリウムを含む混合物（例えば、ストロンチウムの酸化物およびセリウム酸化物の混合物）を得た後、当該混合物を６００℃以上の温度で０．５時間以上、焼成することが好ましい。すなわち、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物は、前駆体（ストロンチウム源及びセリウム源の混合物）を６００℃以上で焼成することで得られることが好ましい。
【００２６】
なお、水を用いて混合（湿式混合）する場合には、焼成前に、混合物を予め乾燥して、水分を除去することが好ましい。なお、この際の乾燥条件は、十分量の水が除去できる条件であれば特に制限されず、水の混合量などに応じて適切に選択すればよい。
【００２７】
セリウム源として水酸化物、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、酸化物の粉末等を用いることができ、好ましくは酸化物である。
【００２８】
ストロンチウム源として水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を用いることができ、好ましくは炭酸塩である。
【００２９】
（ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒）
ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒は、基本的には触媒成分として当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を触媒用に用いられる担体に被覆して形成されるものである。好ましくは耐火性無機酸化物および／または助触媒成分を含むこともできる。更にＮＯｘ還元又はＨＣ、ＣＯ及びパティキュレートを酸化することを目的として貴金属を添加することもできる。すなわち、本発明のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒は、貴金属をさらに含むことが好ましい。
【００３０】
この際、担体は、当該分野で通常排ガス浄化用担体として使用される担体を制限なく使用することができるが、三次元構造体を使用することが好ましい。三次元構造体としては、例えば、ハニカム担体等の耐熱性担体が使用できる。また、三次元構造体としては一体成形型のもの（一体構堰体）が好ましく、例えば、モノリス担体、メタルハニカム担体、ディーゼルパティキュレートフィルター等のプラグドハニカム担体、パンチングメタル等が好ましく用いられる。なお、必ずしも三次元一体構造体である必要はなく、例えばペレット担体等を用いることもできる。
【００３１】
モノリス担体としては、通常、セラミックハニカム担体と称されるものであればよく、特に、コージェライト、ムライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を材料とするものが好ましく、中でもコージェライト質のもの（コージェライト担体）が特に好ましい。その他、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等を含む酸化抵抗性の耐熱性金属を用いて一体構造体としたもの等が用いられる。
【００３２】
これらモノリス担体は、押出成型法やシート状素子を巻き固める方法等によって製造される。その貫通口（ガス通気口、セル形状）の形は、六角形（ハニカム）、四角形、三角形又はコルゲート（コルゲーション形）の何れであってもよい。セル密度（セル数／単位断面積）は１００〜１２００セル／平方インチであれば十分に使用可能であり、好ましくは２００〜９００セル／平方インチ、より好ましくは２５０〜６００セル／平方インチである。また、本発明の触媒を三次元構造体上に担持する方法は、特に限定されるものではない。例えば、ウォッシュコート等の方法を用いることができる。
【００３３】
当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物の使用量は、特に制限されないが、好ましくは触媒１リットル（Ｌ）当たり１０〜４５０ｇ、より好ましくは１０〜２００ｇであり、更に好ましくは２０〜１００ｇである。当該量を超えて触媒に含まれると触媒機械的強度が低下するので好ましくない。
【００３４】
本発明の触媒が耐火性無機酸化物をさらに含む場合の、耐火性無機酸化物としては、通常、触媒担体として用いられるものであれば特に制限されない。具体的には、α−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナなどの活性アルミナのような酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）；酸化ケイ素（シリカ）（ＳｉＯ２）；酸化チタン（チタニア）（ＴｉＯ２）；酸化ジルコニウム（ジルコニア）（ＺｒＯ２）；酸化リン（Ｐ２Ｏ５）；リン酸ゼオライト；またはこれらの複合酸化物、例えば、アルミナ−チタニア複合酸化物、アルミナ−ジルコニア複合酸化物、チタニア−ジルコニア複合酸化物、セリア−ジルコニア複合酸化物、ゼオライト、シリカ−アルミナなどが挙げられ、これらのうち、酸化アルミニウム、酸化ケイ素（シリカ）、酸化リン、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよびセリア−ジルコニア複合酸化物が好ましく、酸化ケイ素（シリカ）、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、セリア−ジルコニア複合酸化物がより好ましく、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、セリア−ジルコニア複合酸化物、活性アルミナの粉体がさらに好ましい。特に好ましくは、γ−アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアなどの単独酸化物、およびこれらの複合酸化物が使用される。上記耐火性無機酸化物は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、これらは、上記したような酸化物の形態で使用されてもよいが、加熱することにより酸化物を形成しうるものを使用してもよい。後者の場合には、上記アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、リンの、水酸化物、硝酸塩、塩化物などのハロゲン化物、酢酸塩、硫酸塩、炭酸塩などが使用できる。
【００３５】
これらの耐火性無機酸化物の大きさは、特に制限されないが、通常平均粒径（直径）２〜６０μｍ、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは５〜４０μｍの粉末である。また、耐火性無機酸化物のＢＥＴ比表面積は、触媒活性成分を担持させる観点から、５０〜７５０ｍ２／ｇであることが好ましく、１５０〜７５０ｍ２／ｇであることがより好ましい。
【００３６】
本発明の触媒が耐火性無機酸化物をさらに含む場合の、耐火性無機酸化物の使用量（担持量）は、特に制限されないが、触媒１リットル（Ｌ）当たり、好ましくは１０〜４５０ｇ、より好ましくは３０〜４００ｇ、更に好ましくは４０〜２００ｇ、特に好ましくは５０〜１００ｇである。１０ｇ未満であると、触媒成分（例えば、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物や下記に詳述される貴金属）が十分に分散できず、耐久性が十分でない可能性がある。逆に、４００ｇを超えると、耐火性無機酸化物の添加に見合う効果が認められず、また、他の触媒活性成分（例えば、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物や下記に詳述される貴金属）の効果が十分発揮できず、活性が低下したり、圧力損失が大きくなったり、触媒層の機械的強度が低下する可能性がある。
【００３７】
本発明の触媒が助触媒成分をさらに含む場合の、助触媒としては、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む。なお、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物は、助触媒成分には包含されない。すなわち、本発明の触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素（助触媒成分）（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を除く）をさらに含むことが好ましい。より好ましくは、本発明の触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素の酸化物、更に好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物を含む。アルカリ金属酸化物としては、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムの酸化物、アルカリ土類金属酸化物としては、ストロンチウム、バリウムの酸化物、希土類元素酸化物としては、セリウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウムなどからなる群より選択される希土類元素の酸化物であり、更に好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素の酸化物が好ましい。より好ましくは、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化セリウム、酸化ランタンであり、特に好ましくは、酸化カリウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化セリウムである。なお、これらのものは単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
【００３８】
助触媒成分の使用量（担持量）は、特に制限されないが、触媒１リットル（Ｌ）当たり、５〜４５０ｇ、より好ましくは５〜２００ｇ、更に好ましくは５〜７０ｇ、最も好ましくは１０〜５０ｇである。なお、当該複合酸化物と同じ元素を使用するときは別途分けた量である。なお、複数の助触媒成分を使用する場合には、上記助触媒成分の使用量（担持量）は、各助触媒成分の使用量（担持量）の合計量を意味する。
【００３９】
本発明の触媒が貴金属をさらに含む場合の、貴金属は、特に制限されないが、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムなどが挙げられ、好ましくは、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムが使用され、より好ましくは、白金、パラジウム、ロジウムである。上記貴金属は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
【００４０】
貴金属の使用量（担持量）は、特に制限されず、浄化（除去）する有害成分の濃度によって適宜選択できる。具体的には、貴金属は、触媒１リットル（Ｌ）当たり、好ましくは０．１〜１５ｇ、より好ましくは０．５〜１０ｇ、の量で、用いることができる。このような範囲であれば、有害成分を十分除去（浄化）しうる。なお、複数の貴金属を使用する場合には、上記貴金属の使用量（担持量）は、各貴金属の使用量（担持量）の合計量を意味する。
【００４１】
当該貴金属は貴金属ブラックを使用することもできるが金属表面積を高くするため他の酸化物に被覆して用いることができる。特に比表面面積の大きい耐火性無機酸化物に被覆することが好ましい。
【００４２】
（触媒調製方法）
当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が含まれれば何れの方法であっても良いが、（１）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、必要であれば、助触媒成分、貴金属および耐火性無機酸化物（例えば、貴金属を担持した耐火性無機酸化物）とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒得る方法、（２）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属の水溶性塩と助触媒成分の水溶性塩を含む水溶液に浸した後、余剰の液を除き、乾燥、焼成し触媒を得る方法、（３）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、助触媒成分と、耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属塩を含む水溶液に浸し、余剰の液を除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法、（４）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、耐火性無機酸化物を、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属塩と助触媒成分の塩を含む水溶液に浸し、余剰の液を除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法、（５）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、助触媒成分と貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒得る方法（層状構造）、（６）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と助触媒成分とを水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒得る方法（層状構造）（７）助触媒成分と、貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒得る方法（層状構造）、（８）貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、助触媒成分とストロンチウムとセリウムとの複合酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒得る方法（層状構造）などである。
【００４３】
（排ガス処理方法）
上記方法において、排ガスの空間速度（Ｓ．Ｖ．）は１０，０００〜３００，０００ｈ−１、好ましくは１０，０００〜１００，０００ｈ−１である。
【００４４】
排ガス処理温度は２００℃付近から９００℃以上であっても良く、好ましくは２００℃から７００℃である。
【００４５】
対象とする排ガスは、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関の排ガスである。特に排ガスが酸化雰囲気、還元雰囲気を繰り返すときに優れた効果を発揮するものである。
【００４６】
本発明の排ガス浄化用触媒は排ガスの通路に設置することで排ガスを処理することができ、エンジンのマニホールド下流付近から自動車の床下に設置することができる。更に、他の機能を有する触媒と併用することもできる。例えば、炭化水素吸着機能を有する触媒・吸着体、ディーゼルパティキュレートフィルター、三元触媒や酸化触媒である。好ましい併用条件は、本発明の浄化用触媒を排気ガスの上流側に設置し、炭化水素吸着剤やディーゼルパティキュレートフィルターを下流側に設置する、または三元触媒や酸化触媒を排気ガスの上流側に設置し、本発明の排ガス浄化用触媒を排気ガスの下流側に設置するなどである。
【実施例】
【００４７】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。【００４８】
（実施例１）
セリウム酸化物１６１．５ｇと炭酸ストロンチウム１３８．５１ｇと水３６０ｇとを混合し、ボールミルにより１４時間湿式粉砕して、水性スラリーＡを得た。次に１２０℃で１２時間乾燥し、水分を完全に除去した後、５００℃で１時間焼成して、粉体Ａ（ストロンチウムの酸化物とセリウムの酸化物との混合物）を得た。ここで、得られた粉体Ａにおける酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）と酸化セリウム（ＣｅＯ２）との比率（ＳｒＯ／ＣｅＯ２）（モル比）は、約１である。【００４９】
さらに粉体Ａを１１００℃で１０時間焼成して、粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物）を得た。ここで、得られた粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物）における酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）と酸化セリウム（ＣｅＯ２）との比率（ＳｒＯ／ＣｅＯ２）（モル比）は、約１である。【００５０】
別途、耐熱性活性アルミナ（平均粒径３０μｍ）５００ｇ、硝酸ロジウム溶液３３３．３３ｇを含浸法にて担持させ、次に１２０℃で１２時間乾燥し、水分を完全に除去した後、５００℃で１時間焼成して、粉体Ｃ（ロジウム―アルミナ粉体）を得た。【００５１】
別途、耐熱性活性アルミナ（平均粒径３０μｍ）４００ｇ、ビスエタノールアミン白金溶液２２２．２２ｇを含浸法にて担持させ、次に１２０℃で１２時間乾燥し、水分を完全に除去した後、５００℃で１時間焼成して、粉体Ｄ（白金―アルミナ粉体）を得た。【００５２】
このようにして得られた粉体Ｂ４８ｇ、粉体Ｃ５．１９ｇ、粉体Ｄ２１ｇ、耐熱性活性アルミナ（平均粒径３０μｍ）４０ｇと水１４２ｇを混合し、水性スラリーＢを得た。このスラリーＢに、市販のコージェライト質モノリスハニカム担体（４００セル／平方インチ、直径２４ｍｍ、長さ６７ｍｍ、体積０．０３０Ｌ）を浸漬し、余剰のスラリーを圧縮空気により吹き飛ばした。次に、１５０℃で水分減量がなくなるまで１０分間乾燥し、さらに電気炉にて５００℃で１時間焼成して、完成触媒（Ａ）を得た。この触媒は、担体に対して、白金１ｇ／Ｌ、ロジウム０．１５ｇ／Ｌ、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物（粉体）４８ｇ／Ｌ及びアルミナ６５ｇ／Ｌが担持されていた。【００５３】
このようにして得られた完成触媒（Ａ）の酸素吸着量は０．０１ｍＬ／ｇ（触媒１ｇ当たりの酸素吸着量（ｍＬ））であった。【００５４】
（比較例１）
実施例１において粉体Ａを１１００℃で焼成しない（即ち、粉体Ｂの代わりに粉体Ａを使用した）こと以外は、実施例１と同様にして完成触媒（Ｘ）を得た。この触媒は、ハニカム担体に対して、白金１ｇ／Ｌ、ロジウム０．１５ｇ／Ｌ、粉体Ａ４８ｇ／Ｌ及びアルミナ６５ｇ／Ｌが担持されていた。【００５５】
このようにして得られた完成触媒（Ｘ）の酸素吸着量は１．４８ｍＬ／ｇであった。【００５６】
（比較例２）
粉体Ｃ５．１９ｇ、粉体Ｄ２１ｇ、酸化セリウム３０ｇ、炭酸ストロンチウム２５．６２ｇ、耐熱性活性アルミナ（平均粒径３０μｍ）２９．５９ｇと水１４２ｇを混合し、水性スラリーＣを得た。このスラリーＣに、市販のコージェライト質モノリスハニカム担体（４００セル／平方インチ、直径２４ｍｍ、長さ６６ｍｍ、体積０．０３０Ｌ）を浸漬し、余剰のスラリーを圧縮空気により吹き飛ばした。次に、１５０℃で水分減量がなくなるまで１０分間乾燥し、さらに電気炉にて５００℃で１時間焼成して、完成触媒（Ｙ）を得た。この触媒は、担体に対して、白金１ｇ／Ｌ、ロジウム０．１５ｇ／Ｌ、酸化ストロンチウム２５．６２ｇ／Ｌ、酸化セリウム３０ｇ／Ｌ及びアルミナ６５ｇ／Ｌが担持されていた。【００５７】
このようにして得られた完成触媒（Ｙ）の酸素吸着量は１．３９ｍＬ／ｇであった。【００５８】
（ＮＯｘ還元評価結果）
上記実施例１で調製した完成触媒（Ａ）、及び比較例１、２で調製した完成触媒（Ｘ）、（Ｙ）を評価した。評価はステンレス製反応管に各触媒を設置し、表１に示す条件１（酸化雰囲気）のガスを５５秒流した後、条件２（還元雰囲気）のガスを５秒流すことを繰り返し、当該還元雰囲気と酸化雰囲気個々の平均ＮＯｘ浄化率を測定した。ガス温度は触媒入口温度で２００℃、３００℃、４００℃、５００℃の場合について評価した。ＮＯｘ浄化率は下記の式より算出した。結果は表２に示した。【００５９】
【数１】
2014123232.tif 000003
【００６０】
【表１】
2014123232.tif 000004
【００６１】
【表２】
2014123232.tif 000005
【００６２】
実施例１に用いたストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を含む完成触媒（Ａ）の還元雰囲気でＮＯｘ還元性能は、比較例１、２の触媒に比べ排ガス温度が低温から高温まで３〜４割ほど高いことを示した。【００６３】
図１は実施例１に従って製造された粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物）のＸ線（Ｃｕ  Ｋα１，λ＝１．５４０５Å）回折パターン図である。ぺロブスカイト型複合酸化物であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は排ガス処理に利用でき、特に排ガスが酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを還元することができるので自動車排ガス処理に用いることができる。【００６５】
さらに、本出願は、２０１３年２月８日に出願された日本特許出願番号２０１３−０２３６７４号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
【図１】
2014123232.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月3日(2016.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物を含む、ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
当該ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物が４００℃雰囲気で１ｇ当たり１．０ｍＬ以下の酸素を吸着する、請求項１に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項３】
貴金属をさらに含む、請求項１または２に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
当該ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物が、ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物前駆体を６００℃以上で焼成することで得られるものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒を用いて排ガスを処理する排ガス浄化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物を触媒活性成分として触媒に使用することによって、排ガス中に含まれる有害成分であるＮＯｘを還元雰囲気にシフトした際に効率よく還元除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第一発明はストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物を触媒活性成分として用いることを特徴とする排ガス浄化用触媒である。当該複合酸化物を用いることで、単にセリウム酸化物とストロンチウム酸化物とを個々、または混合して使用したときに比べ、還元雰囲気にシフトした際にＮＯｘ還元反応を速やかに起こし、ＮＯｘを効率よく還元除去することができ、特に３００℃以下の低温領域でのＮＯｘ吸着性能は維持しつつ、還元雰囲気にシフトした際のＮＯｘの除去効率が向上するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（触媒調製方法）
当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物が含まれれば何れの方法であっても良いが、（１）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、必要であれば、助触媒成分、貴金属および耐火性無機酸化物（例えば、貴金属を担持した耐火性無機酸化物）とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法、（２）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属の水溶性塩と助触媒成分の水溶性塩を含む水溶液に浸した後、余剰の液を除き、乾燥、焼成し触媒を得る方法、（３）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、助触媒成分と、耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属塩を含む水溶液に浸し、余剰の液を除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法、（４）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と、耐火性無機酸化物を、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属塩と助触媒成分の塩を含む水溶液に浸し、余剰の液を除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法、（５）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、助触媒成分と貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法（層状構造）、（６）当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物と助触媒成分とを水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法（層状構造）（７）助触媒成分と、貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、当該ストロンチウムとセリウムとの複合酸化物を含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法（層状構造）、（８）貴金属を担持した耐火性無機酸化物とを、水媒体に入れた後、ボールミルなどの湿式粉砕機を用いてスラリーとし、当該スラリーにハニカムを浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥又は焼成した後、助触媒成分とストロンチウムとセリウムとの複合酸化物とを含むスラリーに浸し、余剰のスラリーを除き、乾燥、焼成して触媒を得る方法（層状構造）などである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
さらに粉体Ａを１１００℃で１０時間焼成して、粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物）を得た。ここで、得られた粉体Ｂ（ストロンチウムとセリウムとのペロブスカイト型複合酸化物）における酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）と酸化セリウム（ＣｅＯ２）との比率（ＳｒＯ／ＣｅＯ２）（モル比）は、約１である。
【国際調査報告】
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