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高い酸化還元性を示す新規複合酸化物の開発と自動車排ガス浄化触媒への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17350100
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関大阪大学

研究代表者

今中 信人  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30192503)

研究分担者 増井 敏行  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (00304006)
田村 真治  大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (80379122)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,400千円 (直接経費: 12,400千円)
2006年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
2005年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワード公害防止・対策 / 構造・機能材料 / 触媒・化学プロセス / セラミックス / 酸素貯蔵量 / 排ガス浄化触媒 / 酸化セリウム / 酸化ビスマス
研究概要

近年の排ガス規制強化に伴い、自動車排ガス浄化触媒に用いられる複合酸化物材料において、酸化還元活性化温度の低温化、および耐熱性の向上が急務となっている。
本研究では、300〜400℃の低温域で高い酸化-還元特性を示すCeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物(当研究室で開発)に酸素透過性を有する銀(Ag)を添加することで、高温で還元-再酸化処理を繰り返しても、低温における酸素放出能を維持できる新規な複合酸化物の開発を目指した。その結果、900℃で還元-再酸化処理を繰り返しても、300℃以下における酸素放出能を安定に保持できる新規な複合酸化物を開発した。粉末X線回折およびラマンスペクトル測定により、CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物へのAgの部分固溶が、耐熱性及び低温における酸化還元活性の向上に大きく寄与することが明らかとなった。
さらに、より低温において高い酸化還元活性を発現させることを目指し、高い比表面積と耐熱性を有するLa-安定化γ-Al_2O_3担体表面上に、CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物を分散担持した新規な複合酸化物触媒を新たに調製し、その酸化還元特性およびメタン燃焼活性を評価した。その結果、開発された新規な複合酸化物触媒は、従来は貴金属触媒でしか成し得なかった、100℃以下という極めて低温において酸化還元活性を発現することを見いだした。すなわち、γ-Al_2O_3上へのCeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物の担持により、粒子サイズはミクロンサイズからナノサイズへと著しく減少し、触媒表面近傍における短時間での酸化還元活性を表すダイナミック酸素貯蔵量は、担持前の約7.5倍(測定温度600℃)へと著しく増大した。また、担持効果によりメタン燃焼活性も従来触媒より向上することを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (15件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Redox Behavior of CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 and CeO_2-ZrO_2-Y_2O_3 Solid Solutions2006

    • 著者名/発表者名
      K.Minami et al.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408-412

      ページ: 1132-1135

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of New Promoters Based on CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 for Automotive Exhaust Catalysts2006

    • 著者名/発表者名
      T.Masui et al.
    • 雑誌名

      Catalysis Today 117・1-3

      ページ: 187-192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of New Promoters Based on CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 for Automotive Exhaust Catalysts2006

    • 著者名/発表者名
      T.Masui et al.
    • 雑誌名

      Catalysis Today 117(1・3)

      ページ: 187-192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Redox behavior of CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 and CeO_2-ZrO_2-Y_2O_3 solid solutions2006

    • 著者名/発表者名
      K.Minami et al.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408-412

      ページ: 1132-1135

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of new promoters based on CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 for automotive exhaust catalysts2006

    • 著者名/発表者名
      T.Masui et al.
    • 雑誌名

      Catalysis Today (in press)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Promotion of Low-temperature Reduction Behavior of the CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 Solid Solution by Addition of Silver2005

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 17・26

      ページ: 6511-6513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 無公害化を目指した自動車排ガス浄化触媒の開発2005

    • 著者名/発表者名
      増井敏行, 今中信人
    • 雑誌名

      化学 60・5

      ページ: 34-37

    • NAID

      40006727467

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Promotion of Low・temperature Reduction Behavior of the CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 Solid Solution by Addition of Silver2005

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 17(26)

      ページ: 6511-6513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Novel Automotive Exhaust Catalysts for Pollution-free Emissions2005

    • 著者名/発表者名
      T.Masui et al.
    • 雑誌名

      Chemistry (in Japanese) 60 (5)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Promotion of low-temperature reduction behavior of the CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 solid solution by addition of silver2005

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 17・26

      ページ: 6511-6513

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct Decomposition of Nitric Oxide into Nitrogen and Oxygen over C-Type Cubic Y_2O_3-ZrO_2 Solid Solutions

    • 著者名/発表者名
      H.Masaki et al.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Significant Low Temperature Redox Activity of Ce_<0.64>Zr_<0.16>Bi_<0.20>O_<1.90> Supported on γ-Al_2O_3

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Advanced Materials (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct Decomposition of Nitric Oxide into Nitrogen and Oxygen over C-Type Cubic Y_2O_3-ZrO_2 Solid Solutions

    • 著者名/発表者名
      H.Masaki et al.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Significant Low Temperature Redox Activity of Ce_<0.64>Zr_<0.16>Bi_<0.20>O_<1.90> Supported on γ-Al_20_3

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Advanced Materials (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Significant Low Temperature Redox Activity of Ce_<0.64>Zr_<0.16>Bi_<0.20>O_<1.90> Supported on γ-Al_2O_3

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka et al.
    • 雑誌名

      Advanced Materials (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 窒素酸化物浄化触媒2006

    • 発明者名
      今中信人, 増井敏行
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権番号
      2006-051496
    • 出願年月日
      2006-02-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] エチレン分解触媒2006

    • 発明者名
      今中信人, 増井敏行
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権番号
      2006-051497
    • 出願年月日
      2006-02-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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