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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2020-518435(P2020-518435A)
(43)【公表日】2020年6月25日
(54)【発明の名称】ＮＯｘトラップ触媒担体物質組成物
(51)【国際特許分類】
B01J 23/10 20060101AFI20200529BHJP
B01J 37/04 20060101ALI20200529BHJP
B01J 37/08 20060101ALI20200529BHJP
B01J 37/00 20060101ALI20200529BHJP
B01J 35/10 20060101ALI20200529BHJP
B01J 32/00 20060101ALI20200529BHJP
C01F 17/00 20200101ALI20200529BHJP
B01D 53/86 20060101ALI20200529BHJP
【ＦＩ】
B01J23/10 A
B01J37/04 102
B01J37/08ZAB
B01J37/00 F
B01J35/10 301F
B01J32/00
C01F17/00 B
B01D53/86 220
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2019-555186(P2019-555186)
(86)(22)【出願日】2018年5月3日
(85)【翻訳文提出日】2019年12月5日
(86)【国際出願番号】EP2018061427
(87)【国際公開番号】WO2018202815
(87)【国際公開日】20181108
(31)【優先権主張番号】17169828.5
(32)【優先日】2017年5月5日
(33)【優先権主張国】EP
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】501186162
【氏名又は名称】サゾル ジャーマニー ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】ショーネボーン，マルコス
(72)【発明者】
【氏名】ニーマイヤー，ディルク
(72)【発明者】
【氏名】ハーメニンク トーマス
(72)【発明者】
【氏名】フィビカー，ザンドラ
【テーマコード（参考）】
4D148
4G076
4G169
【Ｆターム（参考）】
4D148AA06
4D148AB01
4D148AB09
4D148BA01X
4D148BA03X
4D148BA18X
4D148BA19X
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4G076AA02
4G076AA18
4G076AB06
4G076BA06
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4G076BA48
4G076BC08
4G076BD02
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4G076CA28
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4G169AA01
4G169AA08
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4G169BA01A
4G169BA01B
4G169BA06A
4G169BA06B
4G169BA21C
4G169BB04A
4G169BB05C
4G169BB06A
4G169BB06B
4G169BB10C
4G169BB12C
4G169BB16C
4G169BB20C
4G169BC02A
4G169BC10C
4G169BC16C
4G169BC38A
4G169BC40A
4G169BC40B
4G169BC42A
4G169BC42B
4G169BC43A
4G169BC43B
4G169BC43C
4G169BC44A
4G169BC44B
4G169BD01C
4G169BD02C
4G169BD04C
4G169BE08C
4G169CA03
4G169CA08
4G169CA13
4G169DA06
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4G169EC02X
4G169EC03X
4G169EC04X
4G169EC05X
4G169EC06X
4G169EC07X
4G169EC08X
4G169EC25
4G169FA01
4G169FB06
4G169FB30
4G169FB57
4G169FB63
4G169FC02
4G169FC07
4G169FC08
(57)【要約】
本発明は、ＮＯｘ含有量を減少させるため、排気ガス処理用の触媒内における窒素酸化物貯蔵成分としての、Ｍｇ／Ａｌ酸化物、酸化セリウム、および少なくともその他の希土類元素酸化物を含む担体物質組成物の製造方法、担体物質組成物、および担体物質組成物の使用に関する。【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の工程：
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液を調製する工程と、
ｉｉ）セリウム塩の水溶液を調製する工程と、
ｉｉｉ）セリウム塩以外の１つ以上の希土類元素酸化物塩（類）の水溶液を調製する工程と、
ｉｖ）少なくとも工程ｉ）における前記水性懸濁液を、工程ｉｉ）における前記水溶液および工程ｉｉｉ）の前記水溶液と任意の順番で混ぜ合わせて、水性混合物を形成する工程と、
ｖ）前記水性混合物を乾燥させて、乾燥した粒子状物質を形成する工程と、
ｖｉ）前記乾燥した粒子状物質をか焼する工程と、を含む、担体物質組成物を調製する方法であって、
セリウム以外の前記１つ以上の希土類元素の塩（類）の含有量は、
−工程ｉｉ）の前記水溶液由来の前記セリウム塩と、
−工程ｉｉｉ）の前記水溶液由来のセリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）と、の合計に対して５〜５０重量％の間、好ましくは１０重量％〜３５重量％の間であり、
前記塩のそれぞれはそれらの酸化物として算出される、方法。
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液を調製する工程と、
ｉｉ）セリウム塩の水溶液を調製する工程と、
ｉｉｉ）セリウム塩以外の１つ以上の希土類元素酸化物塩（類）の水溶液を調製する工程と、
ｉｖ）少なくとも工程ｉ）における前記水性懸濁液を、工程ｉｉ）における前記水溶液および工程ｉｉｉ）の前記水溶液と任意の順番で混ぜ合わせて、水性混合物を形成する工程と、
ｖ）前記水性混合物を乾燥させて、乾燥した粒子状物質を形成する工程と、
ｖｉ）前記乾燥した粒子状物質をか焼する工程と、を含む、担体物質組成物を調製する方法であって、
セリウム以外の前記１つ以上の希土類元素の塩（類）の含有量は、
−工程ｉｉ）の前記水溶液由来の前記セリウム塩と、
−工程ｉｉｉ）の前記水溶液由来のセリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）と、の合計に対して５〜５０重量％の間、好ましくは１０重量％〜３５重量％の間であり、
前記塩のそれぞれはそれらの酸化物として算出される、方法。
【請求項2】
前記Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体が、ハイドロタルサイト、ベーマイト、および水の混合物を形成する、アルミニウムおよびマグネシウムの対応するアルコキシドの混合物を加水分解することにより調製される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記セリウム塩が、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硫酸セリウム、炭酸セリウムおよび酢酸セリウム、好ましくは酢酸セリウムの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
セリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）が、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍまたはそれらの混合物の塩を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記希土類元素の塩（類）が、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙまたはそれらの混合物の酢酸塩である、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の前記溶液が最初に混ぜ合わされ、次いで工程ｉ）の前記懸濁液と混ぜ合わされる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記懸濁液と前記溶液との混合物が噴霧乾燥されて、粒子状物質、好ましくは粉末を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記担体物質組成物を得るために、前記粒子状物質が、５００℃〜１１００℃の間、好ましくは８００℃〜１０００℃の間の温度で、３０分〜５時間の間にわたってか焼される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って調製される、担体物質組成物。
【請求項10】
２つの相：
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含む担体物質組成物であって、
前記第１の相の含有量は前記担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、前記第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、前記第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出される、担体物質組成物。
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含む担体物質組成物であって、
前記第１の相の含有量は前記担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、前記第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、前記第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出される、担体物質組成物。
【請求項11】
５０ｍ２／ｇ超、およびより好ましくは８０ｍ２／ｇ超のＢＥＴ表面積を含む、請求項９または１０に記載の担体物質組成物。
【請求項12】
０．１〜１．５ｍｌ／ｇの間、より好ましくは０．４〜１．０ｍｌ／ｇの間の細孔容積を含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項13】
５００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、より好ましくは１００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏを含む、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項14】
前記第２の相が固溶体である、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項15】
前記第２の相における酸化セリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物の含有量が５〜５０重量％の間、好ましくは１０〜３５重量％の間であり、前記第２の相全体に対してセリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物として算出される、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項16】
ＮＯｘ含有量を減少させるための排気ガス処理用の触媒内における窒素酸化物貯蔵成分としての、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の担体物質組成物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばリーンバーンエンジンからの排気ガス処理用の触媒に適用可能な窒素酸化物貯蔵成分としての、担体物質組成物の製造方法、担体物質組成物、および担体物質組成物の使用に関する。
【背景技術】
【0002】
リーンバーンガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘ含有量を軽減させるために、所定のＮＯｘ後処理システムが必要とされている。これは、優位な酸化条件下で作用する三元触媒においては、ＮＯｘをＮ２に還元することが不可能だからである。したがって、例えばリーン条件下において、例えば硝酸塩としてＮＯｘを貯蔵することができる物質を含有する、特別な排気ガス後処理触媒が開発されてきた。短時間のストイキまたはリッチな運転条件を適用することにより、貯蔵されたＮＯｘは次いで窒素に変換することが可能となり、貯蔵物質が再生される。この触媒は一般にＮＯｘトラップ触媒と呼ばれ、例えば特許文献１に記載されている。
【0003】
特許文献１で言及されているように、ＮＯｘトラップ触媒は、排気ガスと相互作用する広い面積を生じさせるために、高度に分散された様式で好適な担体物質上に堆積された窒素酸化物貯蔵成分を含有する。硝酸塩の形態で窒素酸化物を貯蔵することができる物質は、例えば、アルカリ土類金属、特にバリウムの酸化物、炭酸塩または水酸化物である。
【0004】
好適な担体物質は、効果的にＮＯｘ化合物を貯蔵する能力に加えて、最終触媒の長期耐久性を確実なものとするために、高い比表面積および高い熱的安定性を提供しなければならない。さらにまた、担体物質の化学的組成および特性は、窒素酸化物の変換効率およびＮＯｘトラップ触媒の温度動作ウインドウに影響する。
【0005】
当該技術分野において十分に記載されている、これらの特性を含む担体物質は、酸化物の総重量を基準に１〜４０重量％の酸化マグネシウム濃度を有する、均質なＭｇ／Ａｌ混合酸化物である。
【0006】
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物という用語は、原子スケールでの２つの酸化物の混合物について記載するものであり、したがって、２つの個々の酸化物の物理的混合物と同様に、酸化アルミニウムの酸化マグネシウム前駆体溶液との含浸によって調製される物質は除外する。この種のＭｇ／Ａｌ混合酸化物は、特許文献２で詳細に記載されている、アルコキシドの混合物を加水分解することにより得られたＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体をか焼することによって得ることが好ましい。
【0007】
ＮＯｘトラップ触媒の貯蔵容量活性のさらなる改善は、酸化セリウムを添加することにより達成される。これは、酸化セリウムが低温でＮＯｘを貯蔵するための容量を有するからである。
【0008】
しかしながら、酸化セリウムは、例えば触媒または粒子フィルター再生サイクルの間に起こり得る高温条件下で苛酷な焼結を受ける傾向があるため、熱劣化の点で非常に影響されやすいことは公知である。熱焼結は、（シェラーの式による粉末ＸＲＤパターンから測定されるように）酸化セリウムの結晶サイズの増大を伴い、これにより比表面積の減少、および最終的には低温ＮＯｘ貯蔵容量の悪化をもたらす。したがって、酸化セリウムの熱安定化が必要とされている。
【0009】
特許文献３は、Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物に、酸化セリウムと酸化プラセオジムとを組み合わせて添加することを教示している。しかしながら、特許文献３によると、３つの異なる相が形成されるので、希土類元素（プラセオジム）を酸化セリウムの熱安定化に十分に活用することができず、さらに特許文献３は、本発明と異なる、沈殿反応を適用している。
【0010】
したがって、本発明の目的は、特により高温で、向上した熱安定性および向上した窒素酸化物貯蔵容量を有する、ＮＯｘトラップ触媒に適用可能な担体物質組成物に加えて、担体物質組成物の新規な製造方法を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】欧州特許第１３１７９５３（Ｂ１）号
【特許文献2】独国特許出願公開第１９５０３５２２（Ａ１）号
【特許文献3】国際公開第２０１５／１００３１３（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも以下の工程：ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液を調製する工程と、
ｉｉ）セリウム塩の水溶液を調製する工程と、
ｉｉｉ）セリウム塩以外の１つ以上の希土類元素の塩（類）の水溶液を調製する工程と、
ｉｖ）少なくとも工程ｉ）の水性懸濁液を、工程ｉｉ）の水溶液および工程ｉｉｉ）の水溶液と任意の順番で混ぜ合わせて、水性混合物を形成する工程と、
ｖ）水性混合物を乾燥させて、粉末などの乾燥した粒子状物質を形成する工程と、
ｖｉ）乾燥した粒子状物質をか焼する工程と、を含み、
セリウム以外の１つ以上の希土類元素の塩（類）の含有量は、
−工程ｉｉ）の水溶液由来のセリウム塩と、
−工程ｉｉｉ）の水溶液由来のセリウム塩以外の希土類元素の塩（類）と、の合計に対して５〜５０重量％の間、好ましくは１０重量％〜３５重量％の間であり、
塩のそれぞれはそれらの酸化物として算出される、担体物質組成物を調製する方法が提供される。
【0013】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様により得ることができる担体物質組成物が提供される。
【0014】
本発明の第３の態様によれば、少なくとも２つの相：ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の少なくとも１つの希土類元素系酸化物を含む第２の相と、を含み、
第１の相の含有量は担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出される、担体物質組成物が提供される。第２の相は固溶体であることが好ましい。本発明の第３の態様の担体物質組成物は、例えば本発明の第１の態様により得ることができる。
【0015】
本発明の第４の態様によれば、排気ガス処理用の触媒内における窒素酸化物貯蔵成分として、本発明の第２または第３の態様による担体物質組成物の使用が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0016】
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体は、本発明の当該技術分野において周知の方法、例えば、ハイドロタルサイト（本明細書の文脈では、ハイドロタルサイトとはＭｇ／Ａｌの層状複水酸化物を意味する）とベーマイトとの混合物を生じさせる、アルミニウムおよびマグネシウムの対応するアルコキシドの混合物を加水分解することにより調製されてもよい。
【0017】
好ましいＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液は、特許文献２（参考として本明細書に組み込まれる）に記載されている方法によって調製される。特許文献２は、アルコールまたはアルコール混合物をマグネシウムおよびアルミニウム金属と反応させ、得られたアルコラート混合物を水で加水分解することにより、高純度のＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体を生成するプロセスを記載している。このプロセスによって得られた混合物は、ハイドロタルサイト、ベーマイトおよび水を含むものであり、本発明の工程ｉ）のＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液として、本発明で使用することが好ましい。層状酸化水和物のそばにベーマイトの副生成物を促進するためには、副生成された層状酸化水和物の化学量論に対して、過剰にアルミニウムが使用される（使用され得るマグネシウム／アルミニウム比率に関しては、特許文献２の３頁、１６〜２０行を参照のこと）。
【0018】
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液中のＭｇの量は、１〜４０重量％の間であることが好ましく、添加されるＭｇ／Ａｌ混合酸化物の総量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出される。
【0019】
セリウム塩は水溶液に可溶であり、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硫酸セリウム、炭酸セリウムおよび酢酸セリウムが挙げられる。好ましくは、セリウム塩は酢酸セリウムである。セリウム塩は、水を含む水溶液に添加され、セリウム塩の水溶液を形成する。
【0020】
セリウム塩以外の希土類元素の塩（類）は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍまたはそれらの混合物の塩から選択される、水溶液に可溶な塩である。好ましくは、セリウム塩以外の希土類元素の塩（類）は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍまたはそれらの混合物の酢酸塩である。セリウム塩以外の希土類元素の塩（類）は、水を含む水溶液に添加され、セリウム塩以外の希土類元素の塩（類）の水溶液を形成する。
【0021】
好ましくは、懸濁液と混ぜ合わせる前に、セリウム塩の水溶液およびセリウム塩以外の１つ以上の希土類元素の塩（類）溶液の水溶液が共に混合される。すなわち、少なくとも工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の溶液が最初に混ぜ合わせられ、セリウム塩とセリウム塩以外の希土類元素の塩（類）との混合水溶液を形成し、次いで工程ｉ）の懸濁液と混ぜ合わせられる。
【0022】
懸濁液と溶液との混合物中のＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の量は、５０〜９５重量％の間であり、水性混合物の総重量の乾燥重量を基準にＭｇＯとＡｌ２Ｏ３との合計として算出され、それらの一般的な酸化状態でのそれぞれの酸化物として算出される。セリウム塩とセリウム以外の希土類元素の塩（類）とを混ぜ合わせた量は、５〜５０重量％の間であり、水性混合物の総重量の乾燥重量を基準にそれぞれの酸化物（類）の合計として算出され、それぞれがそれらの一般的な酸化状態にある。
【0023】
水性混合物は次いで、当該技術分野において公知の一般的な方法、例えば粉末を形成するための噴霧乾燥によって乾燥され、粒子状物質を形成する。
【0024】
最終的に、担体物質組成物を得るために、５００℃〜１１００℃の間、好ましくは８００℃〜１０００℃の間の温度で３０分〜５時間の間にわたって粒子状物質がか焼される。
【0025】
本発明の第２の態様によれば、本発明の方法によって調製することができる担体物質組成物が提供される。
【0026】
本発明の第３の態様によれば、少なくとも２つの相：ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、を含み、
第１の相の含有量は担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出される、担体物質組成物が提供される。Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物は、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、アルミナ、およびＭｇＯ、好ましくはスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）およびアルミナを含み得る。
【0027】
第２の相は、少なくとも酸化セリウム、および酸化セリウム以外の１つ以上の希土類元素（類）酸化物の固溶体であることが好ましい。
【0028】
第２の相の含有量は、担体物質組成物全体の５〜５０重量％の間である。第２の相における酸化セリウムの含有量以外の希土類元素（類）酸化物の含有量は、５〜５０重量％の間である。
【0029】
一実施形態によれば、両方の相を合計すると１００重量％となる。
【0030】
組成物は、互いに均質に分布した、２つの異なった結晶相を含む。
【0031】
より正確には、第１および第２の相は粉末ＸＲＤによって識別可能である。さらに、１つの相のみを含有する、１０μｍより大きい、好ましくは５μｍより大きい凝集粒子は、ＥＤＸ検出器と組み合わせた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では観察され得ない。
【0032】
第１の相−Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物担体物質組成物の少なくとも５０重量％が、スピネルＭｇＡｌ２Ｏ４、アルミナ、およびＭｇＯ、好ましくはスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、およびアルミナを含み得る、第１の相からなる。
【0033】
組成物の第１の相は、本発明の当該技術分野において周知の方法によって、すなわちハイドロタルサイトとベーマイトとの混合物を生じさせる、マグネシウムおよびアルミニウムの対応するアルコキシドの混合物を加水分解することにより調製される、好適なＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体をか焼することにより得ることができる。好ましいＭｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体は、特許文献２（参照することにより本明細書に組み込まれる）に記載されている方法によって調製される。
【0034】
第１の相内のマグネシウムの量は、より好ましくは１〜３０重量％、好ましくは５〜３０重量％の範囲であり、第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出される。
【0035】
担体物質組成物の第１の相におけるセリウムおよびセリウム以外の希土類元素（類）の化合物を混ぜ合わせた量は、それらの酸化物として算出され、担体物質に対して（＝１００重量％）、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満、および最も好ましくは約０重量％である。
【0036】
これは、セリウムおよびセリウム以外の希土類元素（類）の酸化物／化合物の残存量はすべて、担体物質の第２の相にあるということを意味している。
【0037】
工程ｉ）の水性懸濁液中に懸濁した金属化合物が、第１の相を形成することが判明した。工程ｉ）の水性懸濁液中におけるセリウムおよびセリウム以外の希土類元素（類）の化合物を混ぜ合わせた量は、それらの酸化物として算出され、水性混合物中のマグネシウムおよびアルミニウムの酸化物に対して（＝１００重量％）、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満、および最も好ましくは約０重量％である。好ましい実施形態では、工程ｉ）の水性懸濁液は、希土類元素の化合物をまったく含まない（セリウム化合物を含まない）。
【0038】
第２の相−セリウム系酸化物および酸化セリウム以外の少なくとも１つの希土類元素（類）酸化物第２の相は、セリウム以外の１つ以上の希土類元素（類）系酸化物との、セリウム系酸化物の固溶体であることが好ましい。セリウム以外の希土類元素（類）酸化物としては、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙまたはそれらの組み合わせが挙げられる。第２の相における酸化セリウム以外の希土類元素（類）酸化物の含有量は５〜５０重量％の間、好ましくは１０〜３５重量％の間であり、第２の相全体に対してセリウム以外の希土類元素（類）酸化物として算出される。
【0039】
担体物質組成物の第２の相におけるマグネシウムおよびアルミニウムの化合物を混ぜ合わせた量は、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出され、担体物質に対して（＝１００重量％）、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満、および最も好ましくは約０重量％である。これは、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物／化合物の残存量はすべて、担体物質の第１の相にあるということを意味している。
【0040】
工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の水溶液中の金属塩が、（それらの酸化物の形態で）第２の相を形成することが判明した。工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の混ぜ合わされた水溶液中におけるマグネシウムおよびアルミニウムの化合物を混ぜ合わせた量は、水性混合物中のセリウムおよびセリウム以外の希土類元素（類）に対して（＝１００重量％）、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満、および最も好ましくは約０重量％であり、それぞれがそれらの酸化物として計算される。好ましい実施形態では、工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の水溶液は、マグネシウムもしくはアルミニウム化合物、またはマグネシウムもしくはアルミニウム金属をまったく含まない。
【0041】
結果として、第２の相の単位格子体積は、ヴェガード則に従ってセリウム系酸化物と比較して調節され、ＸＲＤパターンにおいてＣｅＯ２（１１１）反射のｄ値のシフトをもたらす。加えて、固溶体は、例えばラマン分光法または関連する分光法によって同定することができる。換言すれば、本発明の担体物質組成物の粉末ＸＲＤでは、第２の相と異なる相を含む別個の希土類元素（類）系酸化物は検出され得ない。そのことは、第２の相に含まれる希土類元素（類）系酸化物はすべて、固溶体の一部を形成しているということを意味している。
【0042】
したがって、酸化セリウムの安定化効果は、本発明の担体物質組成物において、固溶体を形成する第２の相のすべての希土類元素（類）系酸化物を組み込むことによって最大化される。この安定化効果は、例えば、立方晶ＣｅＯ２構造の（１１１）反射を利用したシェラー法によって測定されるように、第２の相の結晶サイズが縮小したことによって明らかとなる。特に、組成物を９５０℃で３時間熱処理した後の第２の相の結晶サイズは、１０ｎｍ未満であることが好ましい。
【0043】
さらに、本発明の担体物質組成物は、上記の第２の相を含まない最新材料と比較した場合、９５０℃で３時間熱処理した後に１５０℃および２００℃で測定された、より高い低温ＮＯｘ貯蔵容量を有することが示される。これは、本発明の組成物の、低温ＮＯｘ貯蔵機能の向上した熱安定性を明らかに反映するものである。
【0044】
本発明の第４の態様は、ＮＯｘ含有量を減少させるための排気ガス処理用の触媒内における窒素酸化物貯蔵成分としての、本発明の第２または第３の態様による担体物質組成物の使用である。
【0045】
本発明の第２、第３および第４の態様による担体物質組成物は、以下のパラメーターによって所望によりさらに特徴づけられる。
【0046】
担体物質組成物は、５０ｍ２／ｇ超、およびより好ましくは８０ｍ２／ｇ超の表面積を典型的に有する。
【0047】
担体物質組成物の細孔容積は、０．１ｍｌ／ｇ〜１．５ｍｌ／ｇの間、より好ましくは０．４〜１．０ｍｌ／ｇの間であってよい。細孔容積はＮ２吸着によって測定される。
【0048】
担体物質組成物は、少量のナトリウムおよびイオウ不純物を含む。特に、担体物質組成物は、５００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、より好ましくは１００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、および好ましくは１００ｐｐｍ未満のイオウ（イオウを含む化合物を含有する）を含む。
【0049】
本発明は、以下の定義に依拠する：溶液は、微量成分（溶質）が主要成分（溶媒）内で均一に分布した液体混合物を意味する。溶媒および溶質は、１つの相を形成する。水溶液は、溶媒として水、好ましくは溶液中に含まれるすべての液体成分に対して少なくとも５０重量％の水を含む溶液である。
【0050】
懸濁液は、粒子が液体中に分散した液体混合物を意味する。液体および粒子は、２つの相を形成する。水性懸濁液は、液相として水、好ましくは液相に含まれるすべての液体成分に対して少なくとも５０重量％の水を含む懸濁液である。
【0051】
本明細書で使用する場合、「粒子状物質」という用語は、粉末、ビーズ、押出品など成形された粒子の形態の粒子を指す。
【0052】
重量％の値を算出するためのＭｇ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＹの一般的な酸化状態（（金属）酸化物の量を計算するために使用される）は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３である。
【0053】
「固溶体」という用語は、セリウム以外の希土類元素（類）が、立方晶ＣｅＯ２結晶構造内のセリウム原子と、１つの結晶学的位置（ワイコフ位置４ａ）を共有する状態を指す。
【0054】
表面積および細孔容積は、液体窒素温度で、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製Ｑｕａｄｒａｓｏｒｂのような典型的な容積測定装置を使用したＮ２物理吸着によって測定される。表面積はＢＥＴ理論（ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２００３−０５）を用いて測定され、一方、細孔容積はＤＩＮ ６６１３１に従って測定される。細孔サイズの範囲は、細孔半径で０〜５０００ｎｍの間である。ＢＥＴという用語は、比表面積を測定するためのブルナウアー−エメット−テラー法を指す。
【0055】
以降、以下の非限定的な図および実施例を参照して、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】ＭｇＡｌ２Ｏ４（点線）およびＣｅＯ２（直線）の理論上のパターンと共に実施例１の担体物質組成物の粉末Ｘ線回折パターンを表しており、担体物質組成物の第１および第２の相が識別可能であること、ならびに任意のその他の成分が存在していないことを示している。
【実施例】
【0057】
ＮＯｘ貯蔵容量の測定ＮＯｘ貯蔵容量を測定する前に、サンプルを空気雰囲気下９５０℃で３時間処理した。
【0058】
ＮＯｘ貯蔵／放出試験を固定床反応器で実施した。ガス流は、マスフローコントローラーによって制御した。ガス成分を、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＯ、ＣＯ２およびＯ２に対して特定のＮＤＩＲ−ＵＶガス分析器によって連続的にモニターし、測定データを１０秒ごとに記録する。ＳｉＣ３００ｍｇと混合したサンプル１００ｍｇを実験ごとに使用した。上流には、測定温度に応じてＮＯ２／ＮＯ比率を現実に即した値に調整するために、市販のＰｔ触媒８０ｍｇを配置した。窒素下で、室温から１５０℃または２００℃の吸着温度まで、それぞれ１０℃／分でサンプルを加熱した。
【0059】
次いで、流出口のＮＯｘ濃度が校正の値に近い値に達するまで、窒素ガス流を５００ｍｌ／分で５００ｐｐｍのＮＯ＋５％のＯ２／Ｎ２で置換した。窒素ガス流に変更し、１５０℃または２００℃からそれぞれ７００℃まで、５℃／分で加熱することによって、ＮＯｘ脱離を実施した。放出されたＮＯｘの量を測定し、ＮＯｘ貯蔵容量として定義する。
【0060】
比較実施例１混合Ｍｇ／Ａｌ酸化物前駆体（Ｐｕｒａｌ ＭＧ２０、ＭｇＯ含有量２０重量％）の水性懸濁液を、酢酸セリウム溶液と混合した。噴霧乾燥後、得られた粉末を９５０℃で３時間か焼して、酸化セリウムがドープされた均質なＭｇ／Ａｌ混合酸化物を得た。
【0061】
実施例１混合Ｍｇ／Ａｌ酸化物前駆体（Ｐｕｒａｌ ＭＧ２０、ＭｇＯ含有量２０重量％）の水性懸濁液を、酢酸セリウムと酢酸ランタンとを予め混合した溶液と混合した。噴霧乾燥後、得られた粉末を９５０℃で３時間か焼して、酸化セリウム／ランタンがドープされた均質なＭｇ／Ａｌ混合酸化物を得た。
【0062】
図１で示される、ＣｅＯ２（直線）およびＭｇＡｌ２Ｏ４（点線）の理論上のパターンとあわせた粉末Ｘ線回折は、２つの別個の相、Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相、ならびに酸化セリウムおよび酸化ランタンを含む第２の相を明らかにしている。
【0063】
実施例２実施例１と同じ手順を用いたが、酢酸ランタンではなく、酢酸Ｎｄを酢酸セリウムと予め混合した。
【0064】
実施例３実施例１と同じ手順を用いたが、酢酸ランタンではなく、酢酸Ｙを酢酸セリウムと予め混合した。
【0065】
２００℃でＮＯｘ貯蔵を試験した。結果は表１に含まれる。
【0066】
【表1】
【0067】
実施例は、本発明の担体物質組成物が、２００℃で比較実施例より高いＮＯｘ貯蔵容量を有することを明確に示している。
【0068】
比較実施例２混合Ｍｇ／Ａｌ酸化物前駆体（Ｐｕｒａｌ ＭＧ２０、ＭｇＯ含有量２０重量％）の水性懸濁液を、酢酸セリウム溶液と混合した。噴霧乾燥後、得られた粉末を９５０℃で３時間か焼した。
【0069】
実施例４混合Ｍｇ／Ａｌ酸化物前駆体（Ｐｕｒａｌ ＭＧ２０、ＭｇＯ含有量２０重量％）の水性懸濁液を、酢酸セリウムと酢酸ランタンとを混合した溶液と混合した。噴霧乾燥後、得られた粉末を９５０℃で３時間か焼した。
【0070】
実施例５実施例４と同じ手順を用いたが、酢酸ランタンではなく、酢酸Ｐｒを酢酸セリウムと予め混合した。
【0071】
実施例６実施例４と同じ手順を用いたが、酢酸ランタンではなく、酢酸Ｐｒを酢酸セリウムと予め混合した。
【0072】
１５０℃でＮＯｘ貯蔵を試験した。結果は表２に含まれる。
【0073】
【表2】
【0074】
この場合も、実施例は、本発明の担体物質組成物が、１５０℃で比較実施例より高いＮＯｘ貯蔵容量を有することを明確に示している。
【図1】
【手続補正書】
【提出日】2019年12月5日
【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】
担体物質組成物を調製する方法であって、前記担体物質組成物は２つの相：
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含み、前記第２の相は固溶体であり、前記方法は以下の工程：
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液を調製する工程と、
ｉｉ）セリウム塩の水溶液を調製する工程と、
ｉｉｉ）セリウム塩以外の１つ以上の希土類元素酸化物塩（類）の水溶液を調製する工程と、
ｉｖ）少なくとも工程ｉ）における前記水性懸濁液を、工程ｉｉ）における前記水溶液および工程ｉｉｉ）の前記水溶液と任意の順番で混ぜ合わせて、水性混合物を形成する工程と、
ｖ）前記水性混合物を乾燥させて、乾燥した粒子状物質を形成する工程と、
ｖｉ）前記乾燥した粒子状物質をか焼する工程と、を含み、
セリウム以外の前記１つ以上の希土類元素の塩（類）の含有量は、
−工程ｉｉ）の前記水溶液由来の前記セリウム塩と、
−工程ｉｉｉ）の前記水溶液由来のセリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）と、の合計に対して５〜５０重量％の間、好ましくは１０重量％〜３５重量％の間であり、
前記塩のそれぞれはそれらの酸化物として算出される、方法。
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含み、前記第２の相は固溶体であり、前記方法は以下の工程：
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体の水性懸濁液を調製する工程と、
ｉｉ）セリウム塩の水溶液を調製する工程と、
ｉｉｉ）セリウム塩以外の１つ以上の希土類元素酸化物塩（類）の水溶液を調製する工程と、
ｉｖ）少なくとも工程ｉ）における前記水性懸濁液を、工程ｉｉ）における前記水溶液および工程ｉｉｉ）の前記水溶液と任意の順番で混ぜ合わせて、水性混合物を形成する工程と、
ｖ）前記水性混合物を乾燥させて、乾燥した粒子状物質を形成する工程と、
ｖｉ）前記乾燥した粒子状物質をか焼する工程と、を含み、
セリウム以外の前記１つ以上の希土類元素の塩（類）の含有量は、
−工程ｉｉ）の前記水溶液由来の前記セリウム塩と、
−工程ｉｉｉ）の前記水溶液由来のセリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）と、の合計に対して５〜５０重量％の間、好ましくは１０重量％〜３５重量％の間であり、
前記塩のそれぞれはそれらの酸化物として算出される、方法。
【請求項2】
前記Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物前駆体が、ハイドロタルサイト、ベーマイト、および水の混合物を形成する、アルミニウムおよびマグネシウムの対応するアルコキシドの混合物を加水分解することにより調製される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記セリウム塩が、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硫酸セリウム、炭酸セリウムおよび酢酸セリウム、好ましくは酢酸セリウムの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
セリウム塩以外の前記希土類元素の塩（類）が、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍまたはそれらの混合物の塩を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記希土類元素の塩（類）が、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙまたはそれらの混合物の酢酸塩である、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
工程ｉｉ）および工程ｉｉｉ）の前記溶液が最初に混ぜ合わされ、次いで工程ｉ）の前記懸濁液と混ぜ合わされる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記懸濁液と前記溶液との混合物が噴霧乾燥されて、粒子状物質、好ましくは粉末を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記担体物質組成物を得るために、前記粒子状物質が、５００℃〜１１００℃の間、好ましくは８００℃〜１０００℃の間の温度で、３０分〜５時間の間にわたってか焼される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って調製される、担体物質組成物であって、２つの相：
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、を含み、前記第２の相は固溶体である、担体物質組成物。
Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、を含み、前記第２の相は固溶体である、担体物質組成物。
【請求項10】
２つの相：
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含む担体物質組成物であって、前記第２の相は固溶体であり、
前記第１の相の含有量は前記担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、前記第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、前記第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出され、
前記第２の相における酸化セリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物の含有量は５〜５０重量％の間であり、前記第２の相全体に対してセリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物として算出される、担体物質組成物。
ｉ）Ｍｇ／Ａｌ混合酸化物を含む第１の相と、
ｉｉ）セリウム系酸化物、および酸化セリウム以外の希土類元素（類）系酸化物を含む第２の相と、
を含む担体物質組成物であって、前記第２の相は固溶体であり、
前記第１の相の含有量は前記担体物質組成物全体の少なくとも５０重量％であり、前記第１の相におけるＭｇの量は１〜４０重量％の間であり、前記第１の相の重量を基準にＭｇＯとして算出され、ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３として算出され、
前記第２の相における酸化セリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物の含有量は５〜５０重量％の間であり、前記第２の相全体に対してセリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物として算出される、担体物質組成物。
【請求項11】
５０ｍ２／ｇ超、およびより好ましくは８０ｍ２／ｇ超のＢＥＴ表面積を含む、請求項９または１０に記載の担体物質組成物。
【請求項12】
０．１〜１．５ｍｌ／ｇの間、より好ましくは０．４〜１．０ｍｌ／ｇの間の細孔容積を含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項13】
５００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏ、より好ましくは１００ｐｐｍ未満のＮａ２Ｏを含む、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項14】
前記第２の相における酸化セリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物の含有量が１０〜３５重量％の間であり、前記第２の相全体に対してセリウム以外の前記希土類元素（類）酸化物として算出される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の担体物質組成物。
【請求項15】
ＮＯｘ含有量を減少させるための排気ガス処理用の触媒内における窒素酸化物貯蔵成分としての、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の担体物質組成物の使用。
【国際調査報告】