[发明专利]纳米晶体复合体

说明书

本发明的纳米晶体复合体(1)具备连结集合体(20)和负载于连结集合体(20)的纳米颗粒(30)，上述连结集合体(20)是具有主表面(22)和端面(23)的2个以上的纳米晶体片(21)相互连结而成的。2个以上的纳米晶体片(21)分别为薄片状，2个以上的纳米晶体片(21)在主表面(22)间具有间隙G，间隙G配置成向连结集合体(20)的外侧开口。纳米颗粒(30)具有与2个以上的纳米晶体片(21)不同的金属元素，纳米颗粒(30)的视野面积相对于2个以上的纳米晶体片(21)的视野面积的比例为2％以上50％以下。

技术领域

本发明涉及纳米晶体复合体，特别涉及在汽车废气中包含的NO、CO等有害气体的净化中在维持高催化活性的同时能够反复使用的纳米晶体复合体。

背景技术

近年来，从环境问题的方面出发，为了降低汽车废气中包含的CO、NO等有害气体的毒性，能够将这些有害气体高效地转化为CO₂、N₂等非有害气体的催化剂受到关注。

作为这种催化剂，通常使用例如Pt、Pd、Rh等贵金属。但是，这些贵金属价格昂贵，并且资源有限，存在流通量少等问题。因此，为了以少量提高催化活性，研究了增加产生催化反应的表面的面积(表面积)的微细化(miniaturization)的方法。即，将块状(bulk)的金属催化剂的直径由粉末(powder)减小至微晶体(microcrystal)，进而减小至纳米颗粒(nanoparticle)，使每单位量的表面积(m²/g)增加，由此能够提高催化反应量，提高催化活性。作为这种技术，报道了由Pt(铂)构成的纳米片及纳米颗粒等纳米材料(非专利文献1～4)。

但是，纳米颗粒(一次颗粒)存在容易相互凝聚而形成凝聚颗粒(二次颗粒)的问题。在纳米颗粒形成了凝聚颗粒的情况下，每单位量的表面积变得与块状的金属催化剂大致相同，催化活性也为相同程度，因此无法使催化活性提高。

为了解决凝聚颗粒的问题，还研究了下述介质，其是使由Pt等贵金属构成的纳米颗粒分散于由SiO₂等构成的颗粒状基体的表面而成的。但是，即便使纳米颗粒分散于颗粒状基体的表面，若在高热下使用，纳米颗粒也会移动扩散，从而产生纳米颗粒合并形成粗大颗粒的问题。由于纳米颗粒的合并粗大化，每单位量的表面积变得与块状体大致相同，催化活性也为相同程度，因此与凝聚颗粒的问题同样地无法发挥使催化活性提高的作用。

为了抑制纳米颗粒的合并粗大化导致的催化活性的降低，提出了一种纳米单晶板材集成催化剂(纳米花)，其使以特定单晶的特定面为一个面的纳米单晶板材按照在相邻的纳米单晶板材间催化活性面彼此不发生表面接触的方式集成而成(专利文献1)。另外，专利文献1中记载了下述内容：通过使用纳米单晶板材集成催化剂，即便纳米颗粒合并，催化活性面彼此也不发生表面接触，在催化活性面的前方确保了空间(空隙部)，能够抑制纳米颗粒的合并粗大化导致的催化活性的降低，能够提高催化活性。此外，专利文献1中还记载了下述内容：使纳米单晶板材为以催化活性面为(001)面的、作为过渡金属氧化物的CuO的纳米单晶板材，由此能够高效地进行上述有害气体的净化中的催化反应。

另一方面，在上述有害气体的净化中使用纳米单晶板材集成催化剂(纳米花)的情况下，为了高效地进行催化反应，希望即便反复暴露于高温下，该催化剂也能在维持高催化活性的情况下使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-240756号公报

非专利文献

非专利文献1：Joo，S.H.；Choi，S.J.；Oh，I；Kwak，J；Liu，Z；Terasaki，O.；Ryoo，R.；Nature，2001，412，169-172