(57)【要約】【課題】本発明は、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】排ガス浄化触媒を製造する本発明の方法は、Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行うことによって、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行うことによって、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製することを含む、排ガス浄化触媒の製造方法。
【請求項２】
前記複合金属微粒子を粉末担体に担持させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料が、Ｔａ粉末及びＲｈ粉末を混合して成型及び焼結したミクロ混合ターゲット材料である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を複数有し、かつ前記複合金属微粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下である、排ガス浄化触媒。
【請求項５】
粉末担体を更に有し、かつ前記複合金属微粒子が前記粉末担体に担持されている、請求項４に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項６】
前記粉末担体が、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、請求項５に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項７】
個数基準で７０％以上の前記複合金属微粒子のＴａの含有率が、複数の前記複合金属微粒子におけるＴａの平均含有率の２０％〜２００％の範囲内である、請求項４〜６のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項８】
個数基準で７０％以上の前記複合金属微粒子の粒径が、複数の前記複合金属微粒子の平均粒径の６０％〜１４０％の範囲内である、請求項４〜７のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項９】
ＮＯｘを浄化するための触媒である、請求項４〜８のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１０】
リーン雰囲気において、請求項９に記載の排ガス浄化触媒に、ＮＯｘを含有している排ガスを接触させ、それによってＮＯｘを還元して浄化する、排ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のための内燃機関、例えば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等から排出される排ガス中には、有害成分、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等が含まれている。
【０００３】
このため、一般的には、これらの有害成分を分解除去するための排ガス浄化装置が内燃機関に設けられており、この排ガス浄化装置内に配備された排ガス浄化触媒によってこれらの有害成分がほとんど無害化されている。
【０００４】
このような排ガス浄化触媒としては、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が知られている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排ガス中のＮＯｘをリーン雰囲気で吸蔵し、ストイキ及びリッチ雰囲気で窒素（Ｎ２）に還元する触媒であり、リーン、ストイキ、及びリッチ雰囲気の排ガス成分の変化を巧妙に利用している。
【０００５】
しかしながら、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化は未だに課題であり、種々の検討がなされている。
【０００６】
なお、特許文献１では、触媒粒子の蒸散を防止するために、セラミック担体に触媒粒子を担持させ、触媒粒子の外表面の少なくとも一部に、耐蒸散性金属としてのＴａを含有している層を設けてなるセラミック触媒体を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化のために用いることができる排ガス浄化触媒及びその製造方法を提供する。
【０００９】
なお、触媒の蒸散を課題とする特許文献１のセラミック触媒体では、耐蒸散性金属としてＴａを用いることによって層を形成するようにしているが、上記の課題については十分に解決していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、以下の手段により、上記の課題を解決できることを見出した。
【００１１】
〈１〉Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行うことによって、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製することを含む、排ガス浄化触媒の製造方法。
〈２〉上記複合金属微粒子を粉末担体に担持させることをさらに含む、〈１〉項に記載の方法。
〈３〉上記ターゲット材料が、Ｔａ粉末及びＲｈ粉末を混合して成型及び焼結したミクロ混合ターゲット材料である、〈１〉又は〈２〉項に記載の方法。
〈４〉Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を複数有し、かつ上記複合金属微粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下である、排ガス浄化触媒。
〈５〉粉末担体を更に有し、かつ上記複合金属微粒子が上記粉末担体に担持されている、〈４〉項に記載の排ガス浄化触媒。
〈６〉上記粉末担体が、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される粉末担体である、〈５〉項に記載の排ガス浄化触媒。
〈７〉個数基準で７０％以上の上記複合金属微粒子のＴａの含有率が、複数の上記複合金属微粒子におけるＴａの平均含有率の２０％〜２００％の範囲内である、〈４〉〜〈６〉項のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〈８〉個数基準で７０％以上の上記複合金属微粒子の粒径が、複数の前記複合金属微粒子の平均粒径の６０％〜１４０％の範囲内である、〈４〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〈９〉ＮＯｘを浄化するための触媒である、〈４〉〜〈８〉項のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〈１０〉リーン雰囲気において、〈９〉項に記載の排ガス浄化触媒に、ＮＯｘを含有している排ガスを接触させ、それによってＮＯｘを還元して浄化する、排ガス浄化方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性能を向上させた排ガス浄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】
【００１３】
【図１】図１は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置付走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ−ＥＤＸ）によって分析した、実施例１の排ガス浄化触媒のＳＴＥＭ像である。
【図２】図２は、実施例１の１０個の微粒子の粒径（ｎｍ）の分布を示す図である。
【図３】図３は、実施例１の１０個の微粒子中のＲｈの含有率（％）の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１５】
《排ガス浄化触媒の製造方法》
排ガス浄化触媒を製造する本発明の方法は、Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行うことによって、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製することを含む。
【００１６】
一般に、ナノサイズの金属微粒子は、量子サイズ効果によってバルクとは異なる電子エネルギー構造をとり、粒子サイズに依存した電気的・光学的特性を示す。さらに、比表面積が非常に大きいナノサイズの金属微粒子には、高活性な触媒として働くことが期待されている。
【００１７】
このようなナノサイズの金属微粒子の作製方法としては、例えば、各金属元素の塩を含む混合溶液を用いて、粉末担体に複合金属微粒子を担持させる、いわゆる共含浸法が、一般に公知である。
【００１８】
しかしながら、このような従来の共含浸法では、Ｔａ及びＲｈの特定の組み合わせにおいて、それらの金属元素をナノレベルで共存させた複合金属微粒子を形成することはできない。
【００１９】
原理によって限定されるものではないが、これは、Ｔａの前駆体が水溶液中で迅速に加水分解され易いこと、強酸性条件下によってもＴａの前駆体を安定に存在させることが困難なこと、並びに／又はＴａ及びＲｈが、それぞれ、Ｔａ微粒子及びＲｈ微粒子として、別々に析出するため、相互作用が働かないことによると考えられる。
【００２０】
また、複数の金属元素を含有している複合金属微粒子を製造する方法の１つとして、当該金属微粒子を構成する各金属元素の塩を含む混合溶液に、アルコール等の還元剤を添加し、必要に応じて加熱等を行いながら、混合溶液中に含まれる各金属元素のイオンを同時に還元する方法が知られている。
【００２１】
しかしながら、上記のような還元剤を用いた複合金属微粒子の製造方法は、溶液中に溶解している各金属元素の塩又はイオンを還元する工程を含むため、当該各金属元素の塩又はイオンの還元されやすさに差がある場合には、各金属元素がナノレベルで共存した金属微粒子を形成することは非常に困難である。
【００２２】
より具体的に説明すると、例えば、Ｔａイオン及びＲｈイオンを含有している混合溶液にアルコール等の還元剤を添加した場合には、Ｔａイオン及びＲｈイオンが当該還元剤によって同時に還元されることなく、Ｔａイオンに比べて還元されやすいＲｈイオンが優先的に還元されて、粒成長すると考えられる。
【００２３】
その結果として、Ｔａ及びＲｈがナノレベルで共存した複合金属微粒子が生成することなく、Ｔａ微粒子とＲｈ微粒子が、別々に生成してしまうものと考えられる。
【００２４】
この他の方法、例えば、共沈法又はクエン酸法などを適用する場合でも、上記共含浸法等で記載した理由と同一の理由で、Ｔａ及びＲｈがナノレベルで共存した複合金属微粒子を得ることは、困難であると考えられる。
【００２５】
したがって、従来の湿式法、例えば、共含浸法又は還元剤を用いる方法などを採用したとしても、Ｔａ及びＲｈが複合体を形成している複合金属微粒子を作製することはほとんどできない。このため、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒を製造することはできないと考えられる。
【００２６】
対照的に、本発明の方法の複合金属微粒子は、Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行う、いわゆる乾式法を適用することにより作製される。したがって、本発明の方法を適用することによって、上記の湿式法で生じる問題を回避しつつ、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製することができる。
【００２７】
なお、本発明の方法は、任意選択的に、スパッタリングの後に、複合金属微粒子を粉末担体に担持させる工程をさらに含む。複合金属微粒子がこの粉末担体に担持されている場合には、粉末担体の比表面積が大きいことから、排ガスと複合金属微粒子との接触面を大きくすることができる。これにより、排ガス浄化触媒の性能を向上させることができる。
【００２８】
〈ターゲット材料〉
本発明の方法によれば、ターゲット材料は、Ｔａ及びＲｈを含有している。
【００２９】
Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料としては、任意の適切な材料を使用することができ、特に限定されないが、例えば、Ｔａ及びＲｈを交互に配列したターゲット材料や、Ｔａ粉末及びＲｈ粉末を混合して成型及び焼結等したミクロ混合ターゲット材料などを用いることができる。
【００３０】
Ｔａ及びＲｈを交互に配列したターゲット材料としては、例えば、Ｔａ及びＲｈを放射状に交互に配列した円板状材料を使用することができる。このような円板状のターゲット材料によれば、Ｔａ及びＲｈの面積又は面積比を適切に変更することによって、所望のＴａ及びＲｈの組成比を有する複合金属微粒子を比較的容易に合成することが可能である。
【００３１】
ただし、スパッタリングによる金属の弾かれ易さは、各金属元素によって異なる。したがって、Ｔａ及びＲｈの弾かれやすさを考慮して、それらの組成比を決定してもよい。
【００３２】
なお、Ｔａ粉末及びＲｈ粉末を混合するときの組成比は、スパッタリングによって生成した複合金属微粒子中のＴａ及びＲｈの組成比と相関してよい。したがって、例えば、目的とする複合金属微粒子中のＴａ及びＲｈの平均含有率を、それぞれ、Ｘ（Ｘは正の数）原子％及び（１００−Ｘ）原子％で所望するとき、ターゲット材料中のＴａ及びＲｈの組成比を、Ｘ：（１００−Ｘ）とすることが好ましい。
【００３３】
〈スパッタリング〉
本発明の方法によれば、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を作製するために、Ｔａ及びＲｈを含有しているターゲット材料にスパッタリングを行う。
【００３４】
このようなスパッタリングは、任意の適切な条件、例えば、ガス成分、ガス圧、並びにスパッタリング電流、電圧、時間、及び回数を用いて行うことができる。
【００３５】
スパッタリングで用いられるガス成分としては、不活性ガス、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、又は窒素（Ｎ２）などを挙げることができる。この中でも、取り扱いの容易さから、Ａｒ又はＮ２が好ましい。
【００３６】
スパッタリングで用いられるガス圧としては、プラズマを生じさせることが可能なガス圧であれば随意に選択することができるが、一般に、２０Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００３７】
スパッタリングで用いられる電流及び電圧としては、ターゲット材料の組成やスパッタリング装置等に応じて適宜設定すればよい。
【００３８】
スパッタリングの時間としては、複合金属微粒子の所望の堆積量や、他のパラメータ等を考慮して適宜設定すればよく、特に限定されないが、例えば、数十分から数時間あるいは数十時間の間で適切に設定することができる。
【００３９】
スパッタリングの回数としては、例えば、長時間に及ぶスパッタリングによって、ターゲット材料から生成した複合金属微粒子等が、シンタリング等を生じるような高温となることを防止するために、数時間ごとに複数回に分けて行うことができる。なお、シンタリングとは、金属微粒子が、その融点以下の温度で粒成長する現象を意味する。
【００４０】
〈粉末担体〉
本発明の方法によれば、複合金属微粒子を粉末担体に担持させることをさらに含む。
【００４１】
本発明の方法によれば、複合金属微粒子が担持される粉末担体としては、特に限定されないが、排ガス浄化触媒の技術分野において一般に粉末担体として用いられる任意の金属酸化物を使用することができる。
【００４２】
このような粉末担体としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）又はそれらの組み合わせ等を挙げることができる。
【００４３】
粉末担体が担持している複合金属微粒子の担持量は、特に限定されないが、例えば、粉末担体１００質量部に対して、一般に、０．０１質量部以上、０．０５質量部以上、０．１質量部以上、０．５質量部以上、又は１質量部以上の担持量でよく、５質量部以下、３質量部以下、又は１質量部以下の担持量でよい。
【００４４】
《排ガス浄化触媒》
本発明の排ガス浄化触媒は、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を複数有し、かつ複合金属微粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下である。
【００４５】
原理によって限定されるものではないが、本発明の排ガス浄化触媒が、リーン雰囲気において、ＮＯｘ浄化性能を向上させることができる理由は、ＮＯｘ吸着能に優れているＴａとＮＯｘ還元能に優れているＲｈとが、複合体を形成してナノレベルで近接していることによって、Ｔａに吸着されたＮＯｘが、Ｒｈにおいて迅速にＮ２に還元されるためと考えられる。
【００４６】
なお、複合金属微粒子中においてＴａ及びＲｈがナノレベルで近接していれば、上記の向上したＮＯｘ浄化性能を発揮することが可能であって、例えば、複合金属微粒子が部分的にその酸化物に転化している場合であっても、本発明の排ガス浄化触媒は、向上したＮＯｘ浄化性能を発揮することができる。
【００４７】
〈複合金属微粒子〉
複合金属微粒子は、Ｔａ及びＲｈを含有している。
【００４８】
複合金属微粒子の粒径が大きすぎると、比表面積が小さくなってＴａのＮＯｘ吸着サイト数及びＲｈのＮＯｘ活性点数が少なくなり、最終的に得られる排ガス浄化触媒について十分なＮＯｘ還元能を達成できない場合がある。
【００４９】
また、複合金属微粒子の粒径が小さすぎると、排ガス浄化触媒が失活する可能性がある。
【００５０】
したがって、複数の複合金属微粒子の平均粒径としては、０ｎｍ超、１ｎｍ以上、又は２ｎｍ以上の平均粒径を挙げることができる。また、複数の複合金属微粒子の平均粒径としては、１００ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、５ｎｍ、４ｎｍ、又は３ｎｍ以下の平均粒径を挙げることができる。
【００５１】
特に、ＮＯｘを効率的に還元する観点から、複数の複合金属微粒子の平均粒径としては、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲の平均粒径が好ましく、１ｎｍ〜４ｎｍの範囲の平均粒径がより好ましく、２ｎｍ〜３ｎｍの範囲の平均粒径がさらに好ましい。
【００５２】
さらに、個数基準で７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％以上の複合金属微粒子の粒径は、複数の複合金属微粒子の平均粒径の６０％〜１４０％、７０％〜１３０％、８０％〜１２０％、又は９０％〜１１０％の範囲でよい。
【００５３】
このような粒径を有する複合金属微粒子を触媒成分として使用することで、Ｔａ及びＲｈをナノレベルで確実に共存させて、ＴａによるＮＯｘ吸着効果及びＲｈによるＮＯｘ還元能を効率的に発揮させることができる。したがって、リーン雰囲気におけるＮＯｘ浄化性能を向上させた排ガス浄化触媒を得ることができる。
【００５４】
なお、本発明において「平均粒径」とは、特に断りのない限り、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）及びエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）等の手段を用いて、無作為に選択した１０個以上の粒子の円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を測定した場合のそれらの測定値の算術平均値をいうものである。
【００５５】
複合金属微粒子のＴａの平均含有率が１原子％以上３０原子％以下である場合には、ＴａによるＮＯｘ吸着効果を十分に得つつ、ＲｈのＮＯｘ活性点の数を十分に確保することができる。
【００５６】
したがって、複数の複合金属微粒子のＴａの平均含有率としては、０原子％超、１原子％以上、３原子％以上、５原子％以上、７原子％以上、１０原子％以上、１２原子％以上、又は１５原子％以上が好ましく、かつ３０原子％以下、２０原子％以下、１７原子％以下、１５原子％以下、１３原子％以下、又は１０原子％以下が好ましい。
【００５７】
さらに、個数基準で７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％以上の複合金属微粒子のＴａの含有率は、複数の複合金属微粒子におけるＴａの平均含有率の２０％〜２００％、２５％〜１８０％、３０％〜１７０％、４０％〜１６０％、又は５０％〜１５０％の範囲内でよい。
【００５８】
これによって、ＴａのＮＯｘ吸着サイト数を維持し、ＲｈのＮＯｘ浄化能を効率的に発揮させ、その結果としてＮＯｘ還元能が顕著に向上した排ガス浄化触媒を得ることが可能である。
【００５９】
なお、本発明において「Ｔａの平均含有率」とは、複合金属微粒子中に含有されるＴａ原子及びＲｈ原子の合計原子数に対するＴａ原子数の割合を言うものである。例えば、本発明における「Ｔａの平均含有率」としては、例えば、複合金属微粒子をＳＴＥＭ−ＥＤＸ等の光学的な方法を用いて分析することにより算出することが可能である。
【００６０】
《排ガス浄化方法》
排ガスを浄化する本発明の方法は、リーン雰囲気において、上記本発明の排ガス浄化触媒に、ＮＯｘを含有している排ガスを接触させ、それによってＮＯｘを還元して浄化する。
【００６１】
本発明の方法を、リーン雰囲気で稼働する内燃機関に適用することが好ましい。これは、リーン雰囲気では、ＨＣ及びＣＯが酸化及び浄化され易い一方で、ＮＯｘが還元及び浄化されにくく、ＮＯｘが大量に発生するためである。
【００６２】
本発明の排ガス浄化触媒に、リーン雰囲気において、ＮＯｘを含有している排ガスを接触させる方法としては、任意選択的な方法を採用することができる。
【００６３】
以下に示す実施例を参照して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
【実施例】
【００６４】
《実施例１》
〈ターゲット材料の作製〉
Ｔａ粉末及びＲｈ粉末を５：９５の組成比で混合し、これを成型及び焼結することによって、Ｔａ及びＲｈを含有しているミクロ混合ターゲット材料を作製した。
【００６５】
〈排ガス浄化触媒の作製〉
このターゲット材料及び粉末担体としてのＡｌ２Ｏ３粉末を、Ａｒ雰囲気で満たされたスパッタ装置中に置き、このスパッタ装置に搭載された電極対に電圧を印加し、電極間にプラズマを発生させ、スパッタリングを行った。スパッタリング後、スパッタ装置からＴａ及びＲｈが担持されたＡｌ２Ｏ３粉末を取り出し、排ガス浄化触媒を作製した。
【００６６】
《実施例２〜４及び比較例１》
上記のターゲット材料の作製において、Ｔａ粉末及びＲｈ粉末の組成比を、３：９７（実施例２）、１０：９０（実施例３）、１５：８５（実施例４）、及び０：１００（比較例１）としたことを除いて、実施例１と同様にして、ターゲット材料を作製し、かつ排ガス浄化触媒を作製した。
【００６７】
《比較例２》
〈Ｔａ２Ｏ５の合成と排ガス浄化触媒の作製〉
グローブボックス中において、２ｇのＴａＣｌ５及び２００ｍｌの無水ベンジルアルコールをガラス瓶に添加した。この混合物が入ったガラス瓶をグローブボックスから取り出し、混合物を室温で３時間にわたって撹拌した。その後、ガラス瓶中の混合物をオートクレーブ容器に移し、オートクレーブ容器を２２０℃のオイルバスに浸漬し、混合物を７２時間にわたって撹拌した。
【００６８】
オートクレーブ容器をオイルバスから外して室温まで冷却した後、生成物の遠心分離操作及びエタノールによる沈殿物の洗浄操作を３回行った。洗浄後に得られた沈殿物を７０℃で減圧乾燥させることによって、Ｔａ２Ｏ５を得た。このＴａ２Ｏ５を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、Ｔａ２Ｏ５の一次粒子径は約７ｎｍであった。
【００６９】
Ｔａ及びＲｈの組成比が５：９５となるように、上記のＴａ２Ｏ５粉末と比較例１のＲｈ／Ａ１２Ｏ３とを混合し、排ガス浄化触媒を作製した。
【００７０】
なお、Ｔａ２Ｏ５の合成は、Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．２０１０，１２，１５５３７を参考にした。
【００７１】
〈ＩＣＰ−ＭＳ分析〉
実施例１〜４並びに比較例１及び２で作製した排ガス浄化触媒をＩＣＰ−ＭＳ（高周波誘導結合プラズマ−質量分析装置）によって分析した。この分析から、各例のＡ１２Ｏ３に基づくＲｈの質量％濃度及び各例の排ガス浄化触媒中のＴａ及びＲｈの組成比を評価した。
【００７２】
その結果、各例のＡｌ２Ｏ３に基づくＲｈの質量％濃度は、約１質量％であり、各例の排ガス浄化触媒のＴａ及びＲｈの組成比は、その例で用いたターゲット材料のＴａ及びＲｈの組成比とほぼ同一であった。結果を表１に示している。
【００７３】
〈ＳＴＥＭ−ＥＤＸ及びＸＲＤ分析〉
実施例１〜４並びに比較例１及び２で作製した排ガス浄化触媒にＳＴＥＭ−ＥＤＸ及びＸＲＤを適用し、このＳＴＥＭ像から複数の微粒子を測定点として抽出し、各測定点における微粒子の組成及び粒径を評価した。実施例１の結果を表１及び図１〜３に示し、かつその他の例の結果を表１に示している。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
図１は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置付走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ−ＥＤＸ）によって分析した、実施例１の排ガス浄化触媒のＳＴＥＭ像である。また、図２は、実施例１の１０個の微粒子の粒径（ｎｍ）の分布を示す図である。さらに、図３は、実施例１の１０個の微粒子中のＲｈの含有率（％）の分布を示す図である。
【００７６】
図１及び図２を参照すると、１．５ｎｍ〜３．５ｎｍの範囲の粒径の金属微粒子が、粉末担体としてのＡｌ２Ｏ３の表面上に分散して存在していることが分かる。したがって、複数の金属微粒子の平均粒径が約２．５ｎｍであり、かつ金属微粒子の粒径が、複数の複合金属微粒子の平均粒径の６０％〜１４０％の範囲内であることが理解される。
【００７７】
図３を参照すると、複数の金属微粒子中のＲｈの含有率（％）が９１％〜９８％の範囲となっていることが分かる。すなわち、複数の金属微粒子のＴａの含有率が、２％〜９％であることが理解される。したがって、複数の金属微粒子のＴａの平均含有率が表１から５％であり、かつ金属微粒子のＴａの含有率が、複数の複合金属微粒子のＴａの平均含有率の４０％〜１８０％の範囲内であることが理解される。
【００７８】
したがって、図１〜３及び表１からは、実施例１の排ガス浄化触媒の金属微粒子は、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子であり、この複合金属微粒子のＲｈの含有率、すなわちＴａの含有率が略均一であり、かつこの複合金属微粒子が、略均一な粒径で粉末担体上に分散して存在していることが理解される。
【００７９】
〈ガス浄化能の評価〉
実施例１〜４並びに比較例１及び２で作製した排ガス浄化触媒の粉末をプレス圧２ｔ／ｃｍ２でプレスしてペレット状に成形し、さらに、このペレット状の触媒を解砕して顆粒状に成形した。この顆粒状の触媒をガス浄化能の評価のサンプルとした。
【００８０】
ガス浄化能の評価では、ガス流通式の触媒評価装置を用いた。具体的には、赤外分光法を適用することによって、サンプルに接触させた後の試験ガスの組成を測定した。結果を表２に示している。
【００８１】
このとき、サンプルの質量は２ｇとし、試験ガスは、ＣＯ：０．６５％、Ｃ３Ｈ６：３０００ｐｐｍＣ（１０００ｐｐｍ）、ＮＯ：１５００ｐｐｍ、Ｏ２：０．７２％、Ｈ２Ｏ：３％、ＣＯ２：１０％、Ｎ２：バランスで構成した。
【００８２】
また、試験ガスの流速を１０Ｌ／ｍｉｎに設定し、空間速度（ＳＶ：Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を２０００００ｈ−１とした。なお、空間速度は、試験ガスの流量（体積／ｈ）をサンプルの体積で除した値を意味する。
【００８３】
さらに、上記の試験ガスは、いわゆるリーン雰囲気（λ＞１）であった。
【００８４】
リーン雰囲気の強さの指標である「λ」は、「酸化剤当量／還元剤当量」で定義される。例えば、リッチ、ストイキ、及びリーン雰囲気は、それぞれ、λ＜１、λ＝１、及びλ＞１で表すことができる。具体的には、上記の試験ガスは、λ＝１．０３で表すことができる。
【００８５】
【表２】
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【００８６】
表２を参照すると、実施例１〜４では、ＮＯ転化率（％）が、３００℃で９７％以上、４００℃で９１％以上、及び５００℃で８６％以上を達成していることが分かる。
【００８７】
一方で、金属微粒子がＴａを含有していない比較例１では、ＮＯ転化率（％）が、３００℃で９３％、４００℃で９０％、及び５００℃で８５％にとどまっており、いずれのＮＯ転化率（％）も、実施例１〜４のＮＯ転化率（％）より低いことが分かる。
【００８８】
このＮＯ転化率（％）の差は、実施例１〜４の排ガス浄化触媒が、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子を複数有することに起因すると考えられる。
【００８９】
すなわち、比較例１の排ガス浄化触媒とは対照的に、これら実施例１〜４の排ガス浄化触媒では、ＮＯｘ吸着能に優れているＴａ及びＮＯｘ還元能に優れているＲｈが、複合体を形成してナノレベルで近接することによって、Ｔａに吸着されたＮＯｘを、ＲｈにおいてＮ２に還元したと考えられる。
【００９０】
さらに、実施例１〜４の排ガス浄化触媒では、複合金属微粒子中のＲｈの含有率が略均一であり、かつこの複合金属微粒子が、略均一な粒径で粉末担体上に分散して存在している。したがって、Ｔａ及びＲｈを含有している複合金属微粒子のＮＯｘ還元能が効率的に発揮されたと考えられる。
【００９１】
また、Ｔａの微粒子とＲｈの微粒子とがそれぞれ分散している比較例２では、ＮＯ転化率（％）が、３００℃で９４％、４００℃で９１％、及び５００℃で８５％にとどまっており、いずれのＮＯ転化率（％）も、実施例１〜４のＮＯ転化率（％）以下であることが分かる。
【００９２】
これは、比較例２の排ガス浄化触媒において、Ｔａ及びＲｈが複合体を形成しておらず、それらがナノレベルで近接することができないことによって、Ｔａに吸着されたＮＯｘをＲｈで還元することが困難なためと考えられる。
【００９３】
また、表１及び表２からは、実施例１〜４の排ガス浄化触媒において、Ｔａ及びＲｈの平均組成比が５：９５（実施例１）に近づくにつれて、３００℃、４００℃、及び５００℃でＮＯ転化率（％）が上昇していることが理解される。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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