JP6763555B2

JP6763555B2 - 排気ガス浄化触媒

Info

Publication number: JP6763555B2
Application number: JP2018559150A
Authority: JP
Inventors: 純雄加藤; 正剛小笠原; 利春守屋; 克哉岩品; 大典岩倉
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Akita University NUC
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Akita University NUC
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: CN110139710A; US20190336949A1; JPWO2018123862A1; US10722870B2; WO2018123862A1

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するために用いることができる排気ガス浄化触媒に関する。

ガソリンを燃料とする自動車等の内燃機関の排気ガス中には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分が含まれているため、それぞれの有害成分を、酸化還元反応を用いて浄化して排気する必要がある。例えば炭化水素（ＨＣ）は酸化して水と二酸化炭素に転化させ、一酸化炭素（ＣＯ）は酸化して二酸化炭素に転化させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）は還元して窒素に転化させて浄化する必要がある。

このような内燃機関からの排気ガスを処理するための触媒（以下「排気ガス浄化触媒」と称する）として、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを酸化還元することができる三元触媒（Three way catalysts：ＴＷＣ）が用いられている。

この種の三元触媒としては、例えば高い表面積を有するアルミナ多孔質体などの耐火性酸化物多孔質体に貴金属を担持し、これを基材、例えば耐火性セラミック又は金属製ハニカム構造で出来ているモノリス型基材に担持したり、或いは、耐火性粒子に担持したりしたものが知られている。

排気ガス浄化触媒には、空燃比が変動する条件下でも常に高い浄化性能を発揮することが要求される。そのため、酸素吸蔵放出機能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有する助触媒（「ＯＳＣ材」とも称する）を貴金属と共存させることにより、浄化性能を確保することが行われている。
セリアなどの酸化物は、その結晶格子のＣｅイオンのIII価とIV価とが可逆的に変化することによる酸素吸蔵放出機能を有するＯＳＣ材である。このようなＯＳＣ材を貴金属と共存させることで、排気ガスの雰囲気変動を緩和することができ、浄化率を大きく向上させることができる。

従来のＯＳＣ材すなわち酸素吸蔵放出材料は、希少な資源である貴金属が存在しないと低温での酸素吸蔵放出能力を示さないという問題を抱えていた。
そこで、貴金属を必要としない酸素吸蔵放出材料として、特異な酸素吸蔵・放出特性を有する混合層積層不整結晶構造デラフォサイト型酸化物が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、これらは比較的高温での酸素吸蔵放出機能を有するものであった。そこで、貴金属の存在を必要とせず、且つ低温域から高温域まで高い酸素吸蔵放出機能を有するデラフォサイト型酸化物およびその製造方法として特許文献２が提案されている。特許文献２には、一般式ＡＢＯ_ｘ（式中、ＡはＣｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔからなる群から選択される少なくとも１種を表し、ＢはＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ及びＴｉからなる群から選択される少なくとも１種を表す）で示される３Ｒ型デラフォサイト型酸化物であることを特徴とするデラフォサイト型酸化物、及び、その製造方法として、原料粉末を所望組成の比で混合し、加圧成形した後、不活性雰囲気下で焼成する製造方法が開示されている。

他方、デラフォサイト型酸化物に関しては、六方晶系型の２Ｈデラフォサイト型酸化物としてのＣｕＭＯ₂（Ｍ＝Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）がＮ_２Ｏ分解触媒として検討されている（非特許文献１参照）。

Ｊ．ｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２７，１３５３〜１３５６，１９９２年

特開２００２−２５５５４８号公報特開２００８−１５６１３０号公報

前述のようにＣｕ系デラフォサイト型酸化物は、ＯＳＣ材として検討されていたほか、Ｎ_２Ｏ分解触媒としても検討されていた。
本発明者は、ＯＳＣ材としてではなく、貴金属を必要としない排気ガス浄化触媒として、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物を試験してみたところ、貴金属を使用した貴金属触媒に比べてガス拡散性が悪いため、排気ガス浄化性能に劣ることが確認された。

そこで本発明は、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物を用いた排気ガス浄化触媒に関し、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物を単独で用いた場合に比べて排気ガス浄化性能を高めることができる、新たな排気ガス浄化触媒を提供せんとするものである。

本発明は、一般式ＡＢＯ_２で示されるデラフォサイト型酸化物と、無機多孔質材料とを含む排気ガス浄化触媒であって、前記デラフォサイト型酸化物の前記一般式のＡサイトにＣｕを含み、ＢサイトにＭｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ、Ｖ及びＴｉからなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含み、且つ、デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量（質量）の３〜３０％のＣｕを含有し、前記無機多孔質材料は、θ−アルミナであることを提案する。

Ｃｕを含有するＣｕ系デラフォサイト型酸化物は、層状構造を有しており、活性成分であるＣｕの分散状態を良好な状態で保持することができるため、低比表面積であるにもかかわらず触媒活性を示す。さらに、本発明が提案する排気ガス浄化触媒は、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料とを含むため、嵩高い無機多孔質材料とデラフォサイト型酸化物が含まれることで、ガスとの接触確率が向上することとなる。そしてさらに、所定量のＣｕを含むため、従来困難であったＮＯ_ｘ浄化性能に優れた三元触媒としての機能を発揮することができる。よって、本発明が提案する排気ガス浄化触媒によれば、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物を単独で用いた場合に比べて、排気ガス浄化性能を高めることができる。

次に、本発明の実施形態の例について説明する。但し、本発明がここで説明する実施形態に限定されるものではない。

＜本触媒＞
本発明の実施形態の一例に係る排気ガス浄化触媒（「本触媒」と称する）は、一般式ＡＢＯ_２で示されるデラフォサイト型酸化物と、無機多孔質材料とを含む排気ガス浄化触媒組成物である。

デラフォサイト型酸化物であるかどうかは、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ）でピークを同定することで確認することができる。
本触媒において、デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料とは、それぞれ独立した混合状態の関係で存在しているのが好ましい。
また、デラフォサイト型酸化物は、デラフォサイト単相のみからなるものであっても、デラフォサイトの主相に加えて他元素からなる副生成相との混相からなるものであってもよい。

本触媒は、前記デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料とを含んでいれば、必要に応じて他の材料を含んでいてもよい。例えばＯＳＣ材、安定剤、バインダ、貴金属、その他の添加成分を挙げることができる。

本触媒において、前記デラフォサイト型酸化物と前記無機多孔質材料の含有量（質量）比率は１０：９０〜７０：３０であるのが好ましい。
前記デラフォサイト型酸化物と前記無機多孔質材料の合計含有量（質量）のうちデラフォサイト型酸化物比率が１０％以上であれば、活性点であるＣｕが触媒中に十分存在するため好ましく、他方、当該比率が７０％以下であれば、排ガスとの接触確率が高い状態で維持できるため好ましい。
かかる観点から、前記デラフォサイト型酸化物と前記無機多孔質材料の含有量（質量）比率は１０：９０〜７０：３０であるのが好ましく、中でも１５：８５〜７０：３０であるのがさらに好ましく、その中でも１５：８５〜６０：４０、さらにその中でも２０：８０〜５０：５０であるのがさらに好ましく、中でも前記デラフォサイト型酸化物よりも前記無機多孔質材料の含有量が多い方が特に好ましい。

本触媒において、前記デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）と、前記無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）の比率は１０：９０〜８５：１５であるのが好ましく、中でも１０：９０〜７５：２５、その中でも１５：８５〜６０：４０、さらにその中でも１５：８５〜５０：５０であるのがさらに好ましい。
前記デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）と、前記無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）の比率が上記範囲内であれば、デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料とは、それぞれ独立した混合状態の関係で存在し、排ガスとの接触確率が高い状態で維持できるため好ましい。特に、デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）の方が前記無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）よりも小さい方が、デラフォサイト型酸化物が前記無機多孔質材料中に高分散に分布するため、ガス拡散性の観点からより好ましい。
なお、上記平均粒子径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布によるＤ５０である。後述するＤ５０も同様である。

＜デラフォサイト型酸化物＞
本触媒におけるデラフォサイト型酸化物（「本デラフォサイト型酸化物」と称する）は、一般式ＡＢＯ_２で示され、前記一般式のＡサイトにＣｕを含み、ＢサイトにＭｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ、Ｖ及びＴｉからなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含むものである。

前記一般式のＡサイトに活性成分であるＣｕを含むことで、デラフォサイト型酸化物に触媒活性を付与することができる。しかも、層状構造を呈するデラフォサイト型酸化物においては、Ｃｕの分散状態を良好な状態で保持することができる。

Ａサイトには、Ｃｕ以外の元素が含まれていなくてもよいし、Ｃｕ以外の元素が含まれていてもよい。Ｃｕ以外の元素としては、例えばＡｇなどを挙げることができる。

本デラフォサイト型酸化物におけるＣｕの含有量は、Ａサイトを構成する元素の合計含有量中８０at.％以上であるのが好ましい。
ＡサイトにおけるＣｕの含有量が８０at.％以上であれば、Ｃｕが触媒高活性な低価数の状態になり、特にＮＯｘ浄化性能に優れた三元触媒として用いることができる。Ｃｕの含有量は同様の観点から、９０at.％以上であることがより好ましく、９５at.％以上であることが特に好ましい。

本デラフォサイト型酸化物がＣｕ以外の元素としてＡｇを含有する場合には、Ｃｕの含有量が９９．９９９at.％以下であってＡｇ含有量が０．００１at.％以上であることがより好ましく、中でもＣｕの含有量が９９．９at.％以下であってＡｇ含有量が０．１at.％以上であることが特に好ましい。
Ａｇを０．００１at.％以上含有することで、Ｃｕが触媒高活性な低価数状態になり、ＣＯ−ＮＯ反応性が向上しＣＯとＮＯの浄化性能を高めることができる。

また、Ｃｕの含有量に関しては、デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量（質量）の３〜３０％のＣｕを含有するのが好ましい。
デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量（質量）の３％以上のＣｕを含有していれば、活性点が十分存在するため好ましく、他方、３０％以下であれば、排ガスとの接触確率が高い状態で維持できるため好ましい。
かかる観点から、デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量（質量）の３〜３０％のＣｕを含有するのが好ましく、中でも５％以上或いは２５％以下のＣｕを含有するのがさらに好ましい。その中でも１０％以上或いは２２％以下のＣｕを含有するのが、ＮＯ_ｘ浄化性能をより向上させる観点からさらに好ましい。

他方、本デラフォサイト型酸化物におけるＢサイトは、Ｂサイトの形式価数が３価となるように、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ、Ｖ及びＴｉからなる群から選択される１種又は２種以上の元素から構成されていればよい。
中でも、Ｂサイトは、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素で構成されていれば、ＡサイトのＣｕが１価の状態で安定となり、触媒活性が低い２価になり難いため、好ましい。

また、ＢサイトにＭｎのみを含むか、或いは、Ｍｎと、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素とを含むのが好ましい。このように、ＢサイトにＭｎを含むことで、触媒活性をより高めることができる。この効果は、結晶構造の歪の影響すなわちヤーンテラー効果によるものと推定することができる。
この際、Ｂサイト中のＭｎの含有量と、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａの合計含有量（Ａｌ＋Ｃｒ＋Ｇａ）の原子比率が、Ｍｎ：Ａｌ＋Ｃｒ＋Ｇａ＝１０：９０〜９０：１０であるのが好ましく、中でも３０：７０〜９０：１０、その中でも４０：６０〜９０：１０であることが好ましい。特に、ＨＣ及びＮＯのライトオフ性能を向上させる観点から、５０：５０〜９０：１０とすることが好ましく、Ｂサイト中のＭｎの含有量（原子比率）よりも、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａの合計含有量（原子比率）が少ない方がより好ましく、さらに７０：３０〜９０：１０であるのが特に好ましい。
なお、ライトオフ性能は、例えば排ガス浄化率が５０％に達する温度（Ｔ５０）（℃）で示される。

（平均粒子径）
本デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）は０．１μｍ〜６０μｍであるのが好ましい。
本デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上であれば、後述する基材と触媒層との剥離強度を維持しつつ、耐熱性を維持できるから好ましい。他方、本デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）が６０μｍ以下であれば、剥離強度を維持しつつガス接触性を高めることができるから好ましい。
かかる観点から、本デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）は０．１μｍ〜６０μｍであるのが好ましく、中でも５μｍより大きく或いは４５μｍ以下、その中でも特に７μｍ以上或いは４０μｍ以下であるのが好ましい。

（本デラフォサイト型酸化物の合成）
本デラフォサイト型酸化物を得るには、液相反応法及び固相反応法のいずれの方法も採用可能である。
但し、液相反応法によれば、固相反応法よりも低温焼成で合成でき、均一に微粒化することができ、比表面積を高くすることができる点で、より好ましい。

例えば、液相反応法の１つである共沈法では、出発原料として硝酸塩、硫酸塩或いは酢酸塩を用いて、所望の組成になるように秤量し、沈殿材として水酸化ナトリウム水溶液などを用いて、前記出発原料の硝酸塩、硫酸塩或いは酢酸塩溶液に滴下して沈殿物を共沈させる。次に、当該沈殿物を濾過、洗浄、乾燥した後、窒素雰囲気又は大気雰囲気で８００〜１２００℃の温度で１時間〜４８時間焼成するのが好ましい。但し、この方法に限定するものではない。

＜本無機多孔質材料＞
本触媒における無機多孔質材料（「本無機多孔質材料」と称する）は、本デラフォサイト型酸化物を担持するためのものではなく、本触媒における触媒活性点と排ガスとの接触確率を高めるために、本デラフォサイト型酸化物と混合するものである。

本無機多孔質材料としては、例えばケイ素、ジルコニウム、アルミニウムおよびチタン化合物から成る群から選択される化合物の多孔質粒子を挙げることができる。より具体的には、例えばアルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、アルミノ−シリケート類、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−クロミア、アルミナ−セリアおよびシリカ−ジルコニア−アルミナから選択される化合物からなる多孔質粒子を挙げることができる。なお、後述するＯＳＣ材として列挙された材料を無機多孔質材として用いることもできる。

このうちアルミナとしては、γ,δ,θもしくはαアルミナを挙げることができる。中でも、γ、δもしくはθアルミナを用いるのが好ましい。なお、アルミナについては、耐熱性を上げるため、微量のＬａを含むこともできる。
上記アルミナにアルカリ土類金属酸化物、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム、希土類の酸化物、又は、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等の遷移金属の酸化物を修飾させたものも好ましい。

本無機多孔質材料は、粒度の異なる２種類以上の無機多孔質材料を含んでいてもよいし、また、異なる材質からなる２種類以上の無機多孔質材料を含んでいてもよい。

（平均粒子径）
本無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）は１μｍ〜６０μｍであるのが好ましい。
本無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）が１μｍ以上であれば、剥離強度を維持できるから好ましい。他方、本無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）が６０μｍ以下であれば、剥離強度を維持しつつデラフォサイト型酸化物を高分散に分布させることができるから好ましい。
かかる観点から、本無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）は１μｍ〜６０μｍであるのが好ましく、中でも７μｍより大きく或いは４５μｍ以下、その中でも特に１０μｍ以上或いは４０μｍ以下であるのが好ましい。

（比表面積）
本無機多孔質材料の比表面積は７０〜１５０ｍ²／ｇであるのが好ましい。
本無機多孔質材料の比表面積が７０ｍ²／ｇ以上であれば、デラフォサイト型酸化物を高分散に分布させることができるから好ましく、他方、１５０ｍ²／ｇ以下であれば、耐熱性を維持できることから好ましい。
かかる観点から、本無機多孔質材料の比表面積は７０〜１５０ｍ²／ｇであるのが好ましく、中でも７５ｍ²／ｇ以上或いは１４０ｍ²／ｇ以下であるのがさらに好ましく、中でも８０ｍ²／ｇ以上或いは１３０ｍ²／ｇ以下であるのがさらに好ましい。

＜その他の含有材料＞
上述のように、本触媒は、本デラフォサイト型酸化物及び本無機多孔質材料を含んでいれば、必要に応じて他の材料を含んでいてもよい。例えばＯＳＣ材、バインダ、安定剤、貴金属、その他の添加成分を挙げることができる。

（ＯＳＣ材）
ＯＳＣ材、すなわち、酸素吸蔵放出機能を有する助触媒としては、例えばセリウム酸化物、ジルコニウム酸化物、セリウム・ジルコニウム複合酸化物などを挙げることができる。

（バインダ）
バインダとしては、無機系バインダ、例えばアルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル等の水溶性溶液を使用することができる。これらは、焼成すると無機酸化物の形態をとることができる。

（安定剤）
安定剤としては、例えばアルカリ土類金属やアルカリ金属を挙げることができる。中でも、マグネシウム、バリウム、カルシウムおよびストロンチウム、好適にはストロンチウムおよびバリウムから成る群から選択される金属のうちの一種又は二種以上を選択可能である。

（貴金属）
本触媒は、貴金属を含まなくても、排気ガス浄化触媒、特にガソリンを燃料とする自動車等の内燃機関用の三元触媒として有用である。但し、貴金属を含んでいてもよい。
その場合、貴金属としては、例えばパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）を挙げることができ、これらのうちの一種又は二種以上を組み合わせて使用することができる。

＜本触媒の製造方法＞
本触媒の形態は、粉状であっても、塊状であっても、層状すなわち基材上に形成された触媒層の状態であってもよい。
ここでは、基材上に触媒層として担持されるように形成する製造方法について説明する。

先ず、本デラフォサイト型酸化物からなる粉体と、本無機多孔質材料からなる粉体と、水と、必要に応じて他の材料例えば、ＯＳＣ材、バインダ、安定剤などとを混合及び撹拌してスラリー状の触媒組成物を得、この触媒組成物を、基材に担持させることで本触媒を作製することができる。

具体的には、例えば本デラフォサイト型酸化物からなる粉体と、本無機多孔質材料からなる粉体と、水と、必要に応じて他の材料例えば、ＯＳＣ材、バインダ、安定剤などとを混合し、ボールミリングなどでスラリーを作製し、このスラリーを基材に塗布、乾燥、焼成するなどして触媒層を形成することができる。
また、本デラフォサイト型酸化物からなる粉体と、本無機多孔質材料からなる粉体と、水と、必要に応じて他の材料例えば、ＯＳＣ材、バインダ、安定剤などとを混合し、ボールミリングなどでスラリーを作製し、次に、このスラリー中に基材を浸漬し、これを引き上げて焼成して、基材表面に触媒層を形成することもできる。
ただし、本触媒を製造するための方法は公知のあらゆる方法を採用することが可能であり、上記例に限定するものではない。

（基材）
上記基材の材質としては、セラミックス等の耐火性材料や金属材料を挙げることができる。
セラミック製基材の材質としては、耐火性セラミック材料、例えばコージライト、コージライト−アルファアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカマグネシア、ケイ酸ジルコン、シリマナイト（ｓｉｌｌｉｍａｎｉｔｅ）、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト（ｐｅｔａｌｉｔｅ）、アルファアルミナおよびアルミノシリケート類などを挙げることができる。
金属製基材の材質としては、耐火性金属、例えばステンレス鋼または鉄を基とする他の適切な耐食性合金などを挙げることができる。

基材の形状は、ハニカム状、フィルター状、ペレット状、球状を挙げることができる。

ハニカム形状の基材を用いる場合、例えば基材内部を気体が流通するように、基材内部に平行で微細な気体流通路、すなわちチャンネルを多数有するモノリス型基材を使用することができる。この際、モノリス型基材の各チャンネル内壁表面に、触媒組成物をウォッシュコートなどによってコートして触媒層を形成することができる。

（触媒層）
触媒層は、基材上に一層或いは二層以上積層してもよいし、また、排気ガスが流通する際の上流側と下流側とで異なる触媒層を形成してもよい。

＜語句の説明＞
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。

次に、実施例に基づいて本発明について説明する。但し、本発明が実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
Ｃｕメタル換算で５３．６質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で４６．４質量部に相当する硝酸マンガン六水和物を純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を９００℃で１０時間窒素雰囲気で焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＭｎＯ_２）を得た。

次に、θアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末（Ｄ５０＝１２．４μｍ、ＢＥＴ比表面積＝１０５ｍ^２/ｇ）を用意し、得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末とθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の合計量に対するＣｕの含有量が５．２質量％になるように、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物粉末１１．２質量部と、θアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末８０．３質量部と、ジルコニアバインダ８．５質量部と水を加えて、２時間プロペラ撹拌してスラリーを作製した。
次に、ステンレス製のハニカム基材（サイズ φ４０×６０ｍｍ）を前記スラリー中に浸漬し、引き上げて過剰なスラリーを吹き払った後、９０℃で１０分間乾燥させ、５００℃で１．５時間焼成して触媒層を形成し、排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例２＞
実施例１のθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の代わりに、平均粒子径（Ｄ５０）３１．９μｍ、ＢＥＴ比表面積＝１００ｍ^２/ｇのθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末を使用した以外、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例３＞
Ｃｕメタル換算で５２．９質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で４６．２質量部に相当する硝酸マンガン六水和物と、Ａｇメタル換算で０．９質量部に相当する硝酸銀とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で８５０℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（Ｃｕ_０．９９Ａｇ_０．０１ＭｎＯ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例４＞
実施例１において、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物粉末とθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の合計量に対するＣｕの含有量が１０．４質量％になるように変更した以外、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例５＞
実施例１において、Ｃｕ系デラフォサイト型酸化物粉末とθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の合計量に対するＣｕの含有量が２０．８質量％になるように変更した以外、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例６＞
Ｃｕメタル換算で５３．２質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｆｅメタル換算で４６．８質量部に相当する硝酸鉄九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９００℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＦｅＯ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例７＞
Ｃｕメタル換算で７０．２質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ａｌメタル換算で２９．８質量部に相当する硝酸アルミニウム九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で１１００℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＡｌＯ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例８＞
Ｃｕメタル換算で５５．０質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｃｒメタル換算で４５．０質量部に相当する硝酸クロム九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９００℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＣｒＯ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例９＞
Ｃｕメタル換算で５４．７質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で９．５質量部に相当する硝酸マンガン六水和物と、Ｃｒメタル換算で３５．８質量部に相当する硝酸クロム九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９００℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＣｒ_０．８Ｍｎ_０．２Ｏ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例１０＞
Ｃｕメタル換算で５６．３質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で３８．９質量部に相当する硝酸マンガン六水和物と、Ａｌメタル換算で４．８質量部に相当する硝酸アルミニウム九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９５０℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＡｌ_０．２Ｍｎ_０．８Ｏ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例１１＞
Ｃｕメタル換算で６０．８質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で２６．３質量部に相当する硝酸マンガン六水和物と、Ａｌメタル換算で１２．９質量部に相当する硝酸アルミニウム九水和物とを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９５０℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＡｌ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜実施例１２＞
Ｃｕメタル換算で６６．１質量部に相当する硝酸銅三水和物と、Ｍｎメタル換算で１１．４質量部に相当する硝酸マンガン六水和物と、Ａｌメタル換算で２２．５質量部に相当する硝酸アルミニウムとを純水に加え十分に撹拌して、１ｍｏｌ／Ｌの透明な硝酸塩溶液を得た。この透明な硝酸塩溶液中に、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を滴下して沈殿物を得た。
得られた沈殿物を常温で２４時間熟成させた後、十分に水洗し、濾過し、１２０℃で乾燥させて前駆体を得た。そしてこの前駆体を窒素雰囲気で９５０℃、１０時間焼成してＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末（ＣｕＡｌ_０．８Ｍｎ_０．２Ｏ_２）を得た。
このようにして得られたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末を用いて、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

なお、Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００、ターゲット：Ｃｕ、加速電圧４０ｋＶ）を用いて、実施例１〜１２で用いたＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末のピークパターンを測定した結果、３Ｒ型デラフォサイト型酸化物の結晶構造が得られたことが確認された。
また、実施例１〜１２で得られた排気ガス浄化触媒（サンプル）を電子顕微鏡観察した結果、デラフォサイト型酸化物粒子と無機多孔質粒子は、互いに何れかに担持される関係にはなく、それぞれ独立した混合状態の関係で存在していることが確認された。

＜比較例１＞
実施例１のＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末からθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末を取り除いた以外は、実施例１と同様にして、排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜比較例２＞
実施例１のＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末とθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の合計量に対するＣｕの含有量が２．７質量部になるように変更した以外、実施例１と同様にして排気ガス浄化触媒（サンプル）を得た。

＜Ｃｕ含有量の測定＞
実施例・比較例で得た排気ガス浄化触媒（サンプル）について、蛍光Ｘ線分析装置（Ｒｉｇａｋｕ社製，ＺＳＸＰｒｉｍｕｓＩＩ）を用いて、Ｃｕの含有量を検量線法を用いて測定した。
得られたＣｕ含有量をデラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量に対する質量割合として表１及び表２に示した。

＜平均粒子径の測定＞
実施例・比較例で得た排気ガス浄化触媒（サンプル）について、レーザー回折・散乱式粒度径分布を用いて、デラフォサイト酸化物及びアルミナの平均粒子径（Ｄ５０）を測定し、表１及び表２に示した。
レーザー回折粒子径分布測定装置用自動試料供給機（日機装株式会社製「ＭｉｃｒｏｔｏｒａｃＳＤＣ」）を用い、サンプル（粉体）を水溶性溶媒に投入し、５０％の流速中、３０Ｗの超音波を３６０秒間照射した後、日機装株式会社製レーザー回折粒度分布測定機「ＭＴ３０００ＩＩ」を用いて粒度分布を測定し、得られた体積基準粒度分布のチャートからＤ５０を測定した。この際、測定条件は、粒子屈折率１．５、粒子形状真球形、溶媒屈折率１．３、セットゼロ３０秒、測定時間３０秒、２回測定の平均値として求めた。

＜排ガス浄化性能試験＞
実施例及び比較例で得られた各々の排気ガス浄化触媒（サンプル）を、耐久処理（Ａｇｅｄ）した後、触媒活性を以下のようにして評価した。なお、耐久条件は、大気雰囲気中で９５０℃で４時間とした。

触媒評価装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＳＩＧＵ−１０００型）を用い、反応炉部に排気ガス浄化触媒（サンプル）をセットし、ＣＯ：１．４％、ＮＯ：１５００ｐｐｍ、Ｃ₃Ｈ₆：５００ｐｐｍＣ、Ｏ₂：０．７％、残余Ｎ_２から成るように反応炉部に流通させ、１００〜６００℃における出口ガス成分を自動車排ガス測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＭＥＸＡ−７１００型）を用いて測定した。得られたライトオフ性能評価結果より、モデルガスが５０％浄化される温度（Ｔ５０）（℃）及び４００℃におけるモデルガスの浄化率（η４００）（％）を求め、その結果を表３及び表４に示した。

表１及び表３の結果より、排気ガス浄化触媒（サンプル）のＣｕ系デラフォサイト型酸化物粉末とθアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子粉末の合計質量に対するＣｕの含有質量を３〜３０％とすることで、ＮＯ_Ｘ浄化性能に優れた三元触媒とすることができ、中でも５％以上或いは２５％以下、その中でも１０％以上或いは２２％以下のＣｕを含有することでより良好な三元性能が得られることが分かった。

また、表２及び表４の結果より、排気ガス浄化触媒（サンプル）のＢサイトにＭｎと、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素とを含み、且つ、Ｂサイト中のＭｎの含有量と、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａの合計含有量（Ａｌ＋Ｃｒ＋Ｇａ）の原子比率が、Ｍｎ：Ａｌ＋Ｃｒ＋Ｇａ＝１０：９０〜９０：１０であるのが好ましく、中でも３０：７０〜９０：１０、その中でも４０：６０〜９０：１０であることが好ましいことが分かった。特に、ＨＣ及びＮＯのライトオフ性能を向上させる観点から、５０：５０〜９０：１０とすることが好ましく、Ｂサイト中のＭｎの含有量（原子比率）よりも、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａの合計含有量（原子比率）が少ない方がより好ましく、さらに７０：３０〜９０：１０であるのが特に好ましいことが分かった。

Claims

一般式ＡＢＯ_２で示されるデラフォサイト型酸化物と、無機多孔質材料とを含む排気ガス浄化触媒であって、
前記デラフォサイト型酸化物の前記一般式のＡサイトにＣｕを含み、ＢサイトにＭｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ、Ｖ及びＴｉからなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含み、且つ、
デラフォサイト型酸化物と無機多孔質材料の合計含有量（質量）の３〜３０％のＣｕを含有し、
前記無機多孔質材料は、θ−アルミナであることを特徴とする排気ガス浄化触媒。
前記デラフォサイト型酸化物と前記無機多孔質材料の含有量（質量）比率が１０：９０〜７０：３０であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化触媒。
前記デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）と、前記無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）の比率が１０：９０〜８５：１５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化触媒。
前記デラフォサイト型酸化物の平均粒子径（Ｄ５０）は、前記無機多孔質材料の平均粒子径（Ｄ５０）よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化触媒。
前記一般式のＢサイトにＭｎ、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の排気ガス浄化触媒。
前記一般式のＢサイトにＭｎのみを含むか、或いは、Ｍｎと、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素とを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の排気ガス浄化触媒。
前記一般式のＢサイトにＭｎと、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａからなる群から選択される１種又は２種以上の元素とを含み、且つ、Ｂサイト中のＭｎの含有量と、Ａｌ、Ｃｒ及びＧａの合計含有量との原子比率が１０：９０〜９０：１０であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の排気ガス浄化触媒。
請求項１〜７の何れかに記載の排気ガス浄化触媒が、金属又はセラミックス製の基材に担持されてなる構成を備えた排気ガス浄化触媒。