(57)【要約】【課題】優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒の提供を目的とする。【解決手段】本発明の排ガス浄化触媒は、金属酸化物と、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのいずれかの１族の金属で構成される硫酸塩および／またはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかの２族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、含むことを特徴としている。この構成により、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒の提供が可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物と、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのいずれかの１族の金属で構成される硫酸塩および／またはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかの２族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒。
【請求項２】
金属酸化物が、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれかの金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項３】
金属酸化物が、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および／または複合酸化物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項４】
硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項５】
酸素貯蔵能を有する助触媒が、希土類元素の酸化物を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項６】
酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項７】
金属酸化物と、硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、無機酸化物に担持したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項８】
無機酸化物に酸素貯蔵能を有する助触媒を担持し、次に金属酸化物と、硫酸塩とを、担持したことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項９】
無機酸化物が、酸化チタンであることを特徴とする、請求項７または８に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１０】
金属塩と、硫酸塩と、希土類元素の塩とを、溶解させた水溶液を、乾固後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１１】
金属塩と、硫酸塩と、希土類元素の塩とを、溶解させた水溶液に、無機酸化物の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１２】
金属塩と、硫酸塩とを、溶解させた水溶液に、酸素貯蔵能を有する助触媒を担持した無機酸化物の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１３】
金属塩が、酸化硫酸バナジウム、酢酸マンガンおよび硫酸銅であることを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１４】
希土類元素の塩が、硝酸セリウムであることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１５】
無機酸化物に担持された酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化チタンに担持された酸化セリウムであって、ここにセリウムがチタンのＸｍｏｌ％含まれており、Ｘの値が０＜Ｘ＜１０であることを特徴とする、請求項７乃至９、請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１６】
酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１７】
酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１８】
酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体が、セリウムを１０ｍｏｌ％含むことを特徴とする、請求項１７に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１９】
金属塩と、硫酸塩とを、溶解させた水溶液に、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１７または１８に記載の排ガス浄化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの排ガスに含まれるＰＭ（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）を燃焼して、排ガスを浄化する排ガス浄化触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの排ガスに含まれるＰＭは、その粒子径がほぼ１μｍ以下で、大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。また、ＰＭは発癌性物質を含んでおり、ディーゼルエンジンからのＰＭの排出には、厳しい規制が実施されている。
【０００３】
ＰＭを除去する方法に、耐熱性のセラミックスなどからなる排ガス浄化フィルタでＰＭを捕集し、ヒーターなどでフィルタを加熱してＰＭを燃焼させ、ガスに変えて放出する方法がある。また、排ガス浄化フィルタに金属酸化物などを含む排ガス浄化触媒を担持することで、通常のＰＭ燃焼温度より低温で燃焼させることができる。
【０００４】
排ガス浄化触媒としては、ＣｕやＶなどの金属の酸化物を含むものが、高い活性を持つことが知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ＣｕやＶを含む金属酸化物の排ガス浄化触媒が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＶやＭｏなどの酸化物にハロゲン化アルカリなどの金属塩を添加した排ガス浄化触媒が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏなどの酸化物に、アルカリ金属の酸化物と貴金属とを添加した排ガス浄化触媒およびこれを担持した排ガス浄化フィルタが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−１４３８４０号公報
【特許文献２】特開昭５８−１７４２３６号公報
【特許文献３】特公平４−４２０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の排ガス浄化触媒には、以下の課題があった。
【０００９】
特許文献１に記載の排ガス浄化触媒は、排ガス温度でＰＭを十分に燃焼することは困難であった。
【００１０】
特許文献２および３に記載の排ガス浄化触媒は、排ガス浄化触媒を製造する際の焼成過程で、アルカリ金属塩が分解し、アルカリ金属酸化物となって揮散するおそれがあった。また、アルカリ金属酸化物が、共存する他の金属酸化物と反応して、活性の低い複合酸化物となるおそれがあった。
【００１１】
特許文献２および３に記載の排ガス浄化触媒は、アルカリ金属塩の耐熱性が低いため、長時間の使用により活性が低下するおそれがあった。
【００１２】
従来の排ガス浄化触媒は、排ガス中の酸素濃度が低い場合、あるいはＰＭなどの燃焼によって局所的に酸素濃度が低下した場合、触媒活性を十分に発揮できないおそれがあった。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化触媒は、金属酸化物と、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのいずれかの１族の金属で構成される硫酸塩および／またはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかの２族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、含むことを特徴としている。
【００１５】
この構成により、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒の提供が可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒の提供が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の発明は、金属酸化物と、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのいずれかの１族の金属で構成される硫酸塩および／またはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかの２族の金属で構成される硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、含むことを特徴とする、排ガス浄化触媒である。
【００１８】
金属酸化物と硫酸塩とを含むことで、金属酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。
【００１９】
また、金属酸化物と硫酸塩とに、酸素貯蔵能を有する助触媒が共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができる。
【００２０】
排ガス中の酸素濃度が低い場合とは、排ガス中の酸素の体積濃度（以下、酸素濃度と称する）が１０％以下の場合を示す。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、金属酸化物が、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれかの金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化触媒である。
【００２２】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を発揮できる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明は、金属酸化物が、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および／または複合酸化物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガス浄化触媒である。
【００２４】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を発揮できる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明は、硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００２６】
これにより、金属酸化物の触媒活性を向上させることができる。
【００２７】
また、触媒が優れた耐熱性を発揮できる。
【００２８】
本発明の請求項５に記載の発明は、酸素貯蔵能を有する助触媒が、希土類元素の酸化物を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００２９】
これにより、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００３０】
本発明の請求項６に記載の発明は、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００３１】
これにより、排ガス中の酸素濃度が低い場合に、効果的に酸素を供給することができ、従って、ＰＭの燃焼を助けることができる。
【００３２】
本発明の請求項７に記載の発明は、金属酸化物と、硫酸塩と、酸素貯蔵能を有する助触媒とを、無機酸化物に担持したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００３３】
これにより、触媒の熱による劣化が抑制されると考えられる。
【００３４】
また、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができ、従って、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００３５】
本発明の請求項８に記載の発明は、無機酸化物に酸素貯蔵能を有する助触媒を担持し、次に金属酸化物と、硫酸塩とを、担持したことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００３６】
無機酸化物に触媒を担持することで、触媒の熱による劣化が抑制されると考えられる。
【００３７】
また、無機酸化物に触媒を担持することで、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００３８】
また、無機酸化物に酸素貯蔵能を有する助触媒を担持し、次に金属酸化物と、硫酸塩とを、担持することで、金属酸化物と硫酸塩とがより表面に担持され、ＰＭと接触しやすくなる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００３９】
本発明の請求項９に記載の発明は、無機酸化物が、酸化チタンであることを特徴とする、請求項７または８に記載の排ガス浄化触媒である。
【００４０】
酸化チタンに触媒を担持することで、触媒の熱による劣化が抑制されると考えられる。
【００４１】
また、酸化チタンに触媒を担持することで、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００４２】
また、酸化チタンは触媒成分との反応性が低いので、触媒が劣化しにくい。よって、触媒活性を十分に発揮することができる。
【００４３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、金属塩と、硫酸塩と、希土類元素の塩とを、溶解させた水溶液を、乾固後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００４４】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を持つ触媒が、容易に得られる。
【００４５】
本発明の請求項１１に記載の発明は、金属塩と、硫酸塩と、希土類元素の塩とを、溶解させた水溶液に、無機酸化物の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００４６】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を持つ触媒が、無機酸化物に担持された状態で、容易に得られる。
【００４７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、金属塩と、硫酸塩とを、溶解させた水溶液に、酸素貯蔵能を有する助触媒を担持した無機酸化物の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００４８】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を持つ触媒が、無機酸化物に担持された状態で、容易に得られる。
【００４９】
また、金属酸化物と硫酸塩とがより表面に担持され、ＰＭと接触しやすくなる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００５０】
本発明の請求項１３に記載の発明は、金属塩が、酸化硫酸バナジウム、酢酸マンガンおよび硫酸銅であることを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００５１】
これにより、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物を含む触媒が、容易に得られる。
【００５２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、希土類元素の塩が、硝酸セリウムであることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の排ガス浄化触媒である。
【００５３】
これにより、酸化セリウムを含む触媒が、容易に得られる。
【００５４】
本発明の請求項１５に記載の発明は、無機酸化物に担持された酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化チタンに担持された酸化セリウムであって、ここにセリウムがチタンのＸｍｏｌ％含まれており、Ｘの値が０＜Ｘ＜１０であることを特徴とする、請求項７乃至９、請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００５５】
これにより、Ｘの値が１０以上の場合に比べて、触媒の表面積を大きく維持することができる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００５６】
また、酸化セリウムをより多く含み、かつ表面積をより大きく維持するためには、Ｘの値が５＜Ｘ＜８であることが好ましい。
【００５７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００５８】
酸化セリウムに比べ、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体は酸素貯蔵能が優れている。これは、酸化セリウムに酸化ランタンが固溶すると、酸素欠陥が形成され、これによって固溶体内部の酸素の拡散が促進されるためだと考えられる。酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体を用いることで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に、効果的に酸素を供給することができ、従って、ＰＭの燃焼を助けることができる。
【００５９】
本発明の請求項１７に記載の発明は、酸素貯蔵能を有する助触媒が、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒である。
【００６０】
酸化セリウムに比べ、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体は酸素貯蔵能が優れている。これは、ジルコニウムの存在がセリウムの原子価変化を促進するためだと考えられる。酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体を用いることで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に、効果的に酸素を供給することができ、従って、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００６１】
本発明の請求項１８に記載の発明は、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体が、セリウムを１０ｍｏｌ％含むことを特徴とする、請求項１７に記載の排ガス浄化触媒である。
【００６２】
セリウムが１０ｍｏｌ％含まれる酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体は、セリウムがチタンの７ｍｏｌ％含まれる酸化チタンに担持された酸化セリウムと、同程度の重量のセリウムを含んでいる。このとき、酸化チタンに担持された酸化セリウムを用いた場合に比べて、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体を用いた触媒は、表面積がより大きい。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００６３】
本発明の請求項１９に記載の発明は、金属塩と、硫酸塩とを、溶解させた水溶液に、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体の粉末を分散し、乾燥後酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする、請求項１７または１８に記載の排ガス浄化触媒である。
【００６４】
これにより、ＰＭに対して高い触媒活性を持つ触媒が、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体に担持された状態で、容易に得られると考えられる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００６６】
（実施例１）
酸化硫酸バナジウムと、酢酸マンガン四水和物と、硫酸銅五水和物と、硫酸セシウムと、硝酸セリウム六水和物とを、イオン交換水に溶解させ、触媒成分を含む水溶液を調製した。水溶液に含まれる各成分の重量濃度は、酸化硫酸バナジウムが１．４％、酢酸マンガン四水和物が０．００５２％、硫酸銅五水和物が１．０％、硫酸セシウムが２．０％、硝酸セリウム六水和物が４．２％である。次に、触媒成分を含む水溶液を蒸発乾固し、乾固後に得られた粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下にて９００℃で５時間焼成し、触媒粉末を調製した。
【００６７】
これにより、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとを含む排ガス浄化触媒が、容易に得られた。
【００６８】
Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。
【００６９】
また、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムが共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００７０】
（実施例２）
実施例１と同じ工程で、触媒成分を含む水溶液を調製した。次に、水溶液を撹拌しながら、酸化チタン粉末を加え、懸濁液を調製した。次に、懸濁液を、エバポレータを用いて減圧乾燥し、乾燥後に得られた粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下にて９００℃で５時間焼成し、触媒粉末を調製した。
【００７１】
これにより、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとを含む排ガス浄化触媒が、酸化チタンに担持された状態で、容易に得られた。
【００７２】
Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。
【００７３】
また、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムが共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００７４】
また、酸化チタンに、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとを担持することで、触媒の熱による劣化を抑制することができると考えられる。同時に、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができ、従って、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００７５】
また、酸化チタンは触媒成分との反応性が低いので、触媒が劣化しにくい。よって、触媒活性を十分に発揮することができる。
【００７６】
（実施例３）
硝酸セリウム六水和物をイオン交換水に溶解させ、硝酸セリウム水溶液を調製した。次に、硝酸セリウム水溶液を撹拌しながら、酸化チタン粉末を加え、懸濁液を調製した。次に、懸濁液を、エバポレータを用いて減圧乾燥し、乾燥後に得られた粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下にて９００℃で５時間焼成し、酸化セリウムを担持した酸化チタン粉末を調製した。粉末に含まれるセリウムは、チタンの１ｍｏｌ％となるように調製した。
【００７７】
酸化硫酸バナジウムと、酢酸マンガン四水和物と、硫酸銅五水和物と、硫酸セシウムとを、イオン交換水に溶解させ、触媒成分を含む水溶液を調製した。水溶液に含まれる各成分の重量濃度は、酸化硫酸バナジウムが１．４％、酢酸マンガン四水和物が０．００５４％、硫酸銅五水和物が１．１％、硫酸セシウムが２．１％である。次に、触媒成分を含む水溶液を撹拌しながら、酸化セリウムを担持した酸化チタン粉末を加え、懸濁液を調製した。次に、懸濁液を、エバポレータを用いて減圧乾燥し、乾燥後に得られた粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下にて７００℃で５時間焼成し、触媒粉末を調製した。触媒の重量は、酸化セリウムを担持した酸化チタン粉末の重量の、５％となるように調製した。
【００７８】
これにより、酸化セリウムを担持した酸化チタンに、さらにＶ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを担持した排ガス浄化触媒が得られた。
【００７９】
Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。
【００８０】
また、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムが共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００８１】
また、酸化チタンに、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとを担持することで、触媒の熱による劣化を抑制することができると考えられる。同時に、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができ、従って、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００８２】
また、酸化チタンに酸化セリウムを担持し、次にＶ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを、担持することで、酸化物および複合酸化物と硫酸セシウムとがより表面に担持され、ＰＭと接触しやすくなる。よって、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００８３】
また、酸化チタンは触媒成分との反応性が低いので、触媒が劣化しにくい。よって、触媒活性を十分に発揮することができる。
【００８４】
また、触媒成分を担持する前にセリウムが酸化セリウムとして担持されているので、触媒成分を担持した後の焼成温度が、より低温でよい。よって、触媒の劣化が抑制され、触媒活性を十分に発揮することができる。
【００８５】
（評価例１）
実施例３の触媒粉末のＰＭに対する触媒活性を、以下のような熱分析で評価した。
【００８６】
実施例３の触媒粉末と、カーボンブラックとを、重量比４：１で混合し、乳鉢で十分粉砕混合した。これを評価試料１とした。
【００８７】
また、酸化チタン粉末とカーボンブラックとを、重量比４：１で混合し、乳鉢で十分粉砕混合した。これを比較試料１とした。
【００８８】
評価試料１および比較試料１の加熱時の重量変化を、熱分析装置を用いて測定した。
【００８９】
測定条件は、次のとおりである。試料温度は、室温から９００℃まで５℃／分で昇温した。測定雰囲気は、酸化ガスを１００ｍｌ／分で流した。酸化ガスは、窒素と酸素とを混合した混合ガスおよび大気を用いた。混合ガス中の酸素濃度は１、５および１０％とした。また、大気は酸素濃度が２１％と仮定した。
【００９０】
以上の測定から求められるＴＧを、ＰＭに対する触媒活性の指標とした。
【００９１】
結果を図１に示した。図１は、横軸を酸素濃度、縦軸をＴＧとして、評価試料１および比較試料１の測定結果をプロットしたものである。
【００９２】
図１より、大気雰囲気下では、比較試料１に比べ評価試料１のＴＧが９９℃低く、非常に高い触媒活性を発揮していることが確認された。また、酸素濃度１０％の混合ガス雰囲気下では、比較試料１に比べ評価試料１のＴＧは１０１℃低く、酸素濃度が低い場合においても、非常に高い触媒活性を発揮できることが確認された。また、酸素濃度１％の混合ガス雰囲気下では、比較試料１に比べ評価試料１のＴＧは８５℃低く、酸素濃度が極めて低い場合においても、高い触媒活性を発揮できることが確認された。
【００９３】
（実施例４）
実施例３と同じ工程で、排ガス浄化触媒を調製した。ただし、酸化セリウムを担持した酸化チタン粉末に含まれるセリウムは、チタンの２、３、５、７、８または１０ｍｏｌ％となるように調製した。
【００９４】
（実施例５）
酸化硫酸バナジウムと、酢酸マンガン四水和物と、硫酸銅五水和物と、硫酸セシウムとを、イオン交換水に溶解させ、触媒成分を含む水溶液を調製した。水溶液に含まれる各成分の重量濃度は、酸化硫酸バナジウムが１．４％、酢酸マンガン四水和物が０．００５４％、硫酸銅五水和物が１．１％、硫酸セシウムが２．１％である。次に、触媒成分を含む水溶液を撹拌しながら、セリウムを１０ｍｏｌ％含む酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体の粉末を加え、懸濁液を調製した。次に、懸濁液を、エバポレータを用いて減圧乾燥し、乾燥後に得られた粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下にて７００℃で５時間焼成し、触媒粉末を調製した。触媒の重量は、固溶体粉末の重量の、５％となるように調製した。
【００９５】
これにより、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体に、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを担持した排ガス浄化触媒が、容易に得られた。
【００９６】
Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとが共存することで、酸化物および複合酸化物の触媒活性が向上するとともに、触媒が優れた耐熱性を持つ。
【００９７】
また、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとに、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体が共存することで、排ガス中の酸素濃度が低い場合に酸素を供給して、ＰＭの燃焼を助けることができると考えられる。
【００９８】
また、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの固溶体に、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物および複合酸化物と、硫酸セシウムとを担持することで、触媒の熱による劣化を抑制することができると考えられる。同時に、触媒とＰＭとの接触面積を増加させることができ、従って、ＰＭを効率的に燃焼することができると考えられる。
【００９９】
実施例１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒では、金属酸化物に含まれる金属としてＶ、Ｍｎ、Ｃｕを用いたが、他にもＮｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれかの金属を用いてもよい。
【０１００】
また実施例１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化触媒では、硫酸塩として硫酸セシウムを用いたが、他にも、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂのいずれかの１族の金属で構成される硫酸塩および／またはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかの２族の金属で構成される硫酸塩を用いてもよい。
【０１０１】
また実施例１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化触媒では、酸素貯蔵能を有する助触媒として酸化セリウムを用いたが、他にも希土類元素の酸化物として、例えば、酸化セリウムと酸化ランタンとの固溶体などを用いてもよい。
【０１０２】
（評価例２）
実施例３および４の排ガス浄化触媒について、吸着装置を用いて−１９６℃における窒素吸着等温線を測定し、ＢＥＴ比表面積を求めた。
【０１０３】
結果を図２に示した。図２は、横軸を実施例３および４の排ガス浄化触媒のセリウム含有量（ｍｏｌ％）とし、縦軸に各触媒のＢＥＴ比表面積（平方メートル／ｇ）をプロットしたものである。ただし、セリウム含有量とは、触媒に含まれるチタンに対するモル分率である。
【０１０４】
図２より、触媒のＢＥＴ比表面積は、セリウム含有量が７ｍｏｌ％前後で最も大きくなり、それ以上では、急激に低下した。よって、触媒の表面積を大きく維持するためには、セリウム含有量Ｘ（ｍｏｌ％）が０＜Ｘ＜１０であればよい。また、より好ましくは、５＜Ｘ＜８である。
【０１０５】
また、実施例５についても同様に、ＢＥＴ比表面積を求めた。見積もられたＢＥＴ比表面積は３８．７平方メートル／ｇであり、同程度の重量のセリウムを含む、酸化チタンに担持された酸化セリウムを用いた触媒に比べ、表面積が大きいことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の排ガス浄化触媒は、優れた耐熱性を有し、かつ、排ガス中の酸素濃度が低い場合にも、排ガス温度程度でＰＭを燃焼除去できるため、有用である。排ガス浄化の対象は、自動車だけでなく、建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶など幅広く存在し、適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の評価例１の熱分析の結果を示す図
【図２】本発明の評価例２のＢＥＴ比表面積測定の結果を示す図
【図１】
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【図２】
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