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公開番号2025084659
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2024061442
出願日2024-04-05
発明の名称酸素貯蔵材料
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類B01J 23/10 20060101AFI20250527BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】低温での酸素放出性能に優れた安価な酸素貯蔵材料を提供する。
【解決手段】本発明は、複合酸化物を含む酸素貯蔵材料であって、前記複合酸化物がセリウム及び/又はユウロピウム並びにケイ素及び/又はリンを含み、前記複合酸化物がアパタイト型の結晶構造を有する、酸素貯蔵材料に関する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
複合酸化物を含む酸素貯蔵材料であって、
前記複合酸化物がセリウム及び／又はユウロピウム並びにケイ素及び／又はリンを含み、
前記複合酸化物がアパタイト型の結晶構造を有する、
酸素貯蔵材料。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記複合酸化物が、以下の一般式：Ａ
α
Ｔ
β
Ｘ
γ
（式中、Ａはセリウム及び／又はユウロピウムを含み、Ｔはケイ素及び／又はリンを含み、Ｘは酸素を含み、α、β及びγはそれぞれモル比を示し、αは９．３３～１０であり、βは６であり、γは２４～３０である。）で表わされる、請求項１に記載の酸素貯蔵材料。
【請求項３】
Ａがセリウムを含む、請求項２に記載の酸素貯蔵材料。
【請求項４】
Ａがユウロピウムを含む、請求項２に記載の酸素貯蔵材料。
【請求項５】
セリウム及び／又はユウロピウムの含有量が、Ａの総物質量に対して２０ｍｏｌ％以上であり、Ａが、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ランタン、プラセオジム、サマリウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群から選択される１種以上の元素をさらに含む、請求項２に記載の酸素貯蔵材料。
【請求項６】
Ｔがホウ素をさらに含む、請求項２に記載の酸素貯蔵材料。
【請求項７】
触媒金属をさらに含み、前記触媒金属が前記複合酸化物に担持されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の酸素貯蔵材料。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は酸素貯蔵材料に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）等の有害成分が含まれており、これらの有害成分は排ガス浄化用触媒によって浄化されてから大気中に放出されている。従来、この排ガス浄化用触媒には、ＣＯ、ＨＣの酸化とＮＯ
ｘ
の還元とを同時に行う三元触媒が用いられており、三元触媒としては、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、シリカ（ＳｉＯ
２
）、ジルコニア（ＺｒＯ
２
）、チタニア（ＴｉＯ
２
）等の多孔質酸化物担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を担持したものが広く用いられている。
【０００３】
近年、排ガス中の酸素濃度の変動に対して三元触媒の排ガス浄化能を高めるために、酸素貯蔵能（ＯＳＣ能）を有する無機材料である酸素貯蔵材料が排ガス浄化用触媒に用いられている。セリア（ＣｅＯ
２
）は優れたＯＳＣ能を有することが知られており、セリア－ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ
２
－ＺｒＯ
２
）の形態で酸素貯蔵材料として広く用いられている。
【０００４】
このようなセリア－ジルコニア複合酸化物の酸素貯蔵材料として、例えば、特許文献１には、セリア及びジルコニアの複合酸化物を含み、前記複合酸化物中にセリウムイオンとジルコニウムイオンとによりパイロクロア相型の規則配列相が形成されており、且つ、前記パイロクロア相型の規則配列相が、大気中、１０００℃の温度条件で５時間加熱後に、加熱前と比較して５０％以上残存していることを特徴とするセリア－ジルコニア系複合酸化物が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、メリライト型構造を有する酸化物であって、一般式Ａ
Ｘ
Ｂ
２－Ｘ
ＣＤ
２
Ｅ
７＋δ
で表される組成を有しており、前記Ａは、セリウム（Ｃｅ）であり、前記Ｂは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、マグネシウム（Ｍｇ）、インジウム（Ｉｎ）及び希土類金属元素（ただし、セリウムを除く）からなる群から選択される１種又は２種以上の元素であり、前記Ｃ及び前記Ｄは、遷移金属元素、１２族元素、１３族元素、１４族元素及び１５族元素からなる群から選択される１種又は２種以上の元素であり、前記Ｅは、酸素（Ｏ）であり、前記ｘは、０以上、２．０以下であり、前記δは、－１．０以上、１．０以下であり、前記酸化物は、電気的中性を保持する、酸素の吸収放出機能を備えたメリライト型酸化物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９－８４０６１号公報
特開２０２３－５５６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のようなパイロクロア相型の規則配列相が形成されているセリア－ジルコニア複合酸化物では、レアメタルであるジルコニウム（Ｚｒ）の使用により、コストアップになり得る。さらに、当該複合酸化物では、結晶構造中から過剰酸素を放出する際の活性化エネルギーが高く、酸素放出に必要な温度が高いという問題がある。
【０００８】
一方で、特許文献２のようなメリライト型構造を有する酸化物は、豊富な元素であるカルシウムやアルミニウム等により構成されている。また、当該酸化物には、結晶構造中に過剰酸素を取り込むことができる空間が多く存在し、酸素放出に必要な温度が低い。しかしながら、当該酸化物では、過剰酸素がその空間全てに取り込まれた組成は不安定であるため、酸素貯蔵量が小さいという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明は、低温での酸素放出性能に優れた安価な酸素貯蔵材料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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した結果、Ｃｅ及び／又はユウロピウム（Ｅｕ）並びにケイ素（Ｓｉ）及び／又はリン（Ｐ）を含むアパタイト型の結晶構造を有する複合酸化物が、既存の酸素貯蔵材料として有用なＣｅ及びＺｒを含むパイロクロア型の結晶構造を有するＣｅ
２
Ｚｒ
２
Ｏ
７
よりも活性化エネルギーが小さく、低温での酸素貯蔵性及び酸素放出性が優れることを見出し、本発明を完成した。
（【００１１】以降は省略されています）

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