JP2002282689A - 触媒担体と触媒及びそれらの製造方法 - Google Patents
触媒担体と触媒及びそれらの製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車用エンジンの排気ガス浄化用触媒等に
使用され、浄化されるガスに高い表面積を提供すること
ができ、広範囲に選択可能な組成を有することができる
複合酸化物からなる触媒担体を提供する。 【解決手段】 200m2/g以上の比表面積を有し、
少なくとも2種の金属元素を含む複合酸化物を含んでな
る触媒担体であり、あるいは、1〜10nmに細孔分布
のピークを有し、少なくとも2種の金属元素を含む複合
酸化物を含んでなる触媒担体である。好ましくは、複合
酸化物が、アルミニウムとセリウム及びジルコニウム、
又はチタン及びアルミニウム、又はジルコニウム及びカ
ルシウム、又はアルミニウム及びマグネシウムを含んで
なり、こうした触媒担体に、白金、金、パラジウム、ロ
ジウム、ルテニウム、及びイリジウムからなる群より選
択された少なくとも1種の触媒成分が担持されて触媒が
構成される。
使用され、浄化されるガスに高い表面積を提供すること
ができ、広範囲に選択可能な組成を有することができる
複合酸化物からなる触媒担体を提供する。 【解決手段】 200m2/g以上の比表面積を有し、
少なくとも2種の金属元素を含む複合酸化物を含んでな
る触媒担体であり、あるいは、1〜10nmに細孔分布
のピークを有し、少なくとも2種の金属元素を含む複合
酸化物を含んでなる触媒担体である。好ましくは、複合
酸化物が、アルミニウムとセリウム及びジルコニウム、
又はチタン及びアルミニウム、又はジルコニウム及びカ
ルシウム、又はアルミニウム及びマグネシウムを含んで
なり、こうした触媒担体に、白金、金、パラジウム、ロ
ジウム、ルテニウム、及びイリジウムからなる群より選
択された少なくとも1種の触媒成分が担持されて触媒が
構成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、触媒担体及び触媒
に関し、より詳しくは、反応成分を含むガスに高い表面
積を提供する触媒用の担体、触媒、及びそれらの製造方
法に関する。
に関し、より詳しくは、反応成分を含むガスに高い表面
積を提供する触媒用の担体、触媒、及びそれらの製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガス中に含まれる反応成分の反応を促進
させる触媒は、一般に、触媒担体に触媒成分等を担持し
て構成される。例えば、自動車用エンジン等の内燃機関
から排出される排気ガスの場合、排気ガス中に含まれる
反応成分の窒素酸化物(NOx)を分解し、炭化水素
(HC)と一酸化炭素(CO)を燃焼させるために三元
触媒が使用され、また、三元触媒にリーン雰囲気でNO
xを吸蔵する機能を付加させてNOx浄化能力を高めた吸
蔵還元型NOx浄化用触媒が使用されるが、これらの触
媒は、一般に、γ-アルミナのような触媒担体に、白金
等の貴金属の触媒成分と付加的なNOx吸蔵剤のような
助触媒成分を担持して構成される。
させる触媒は、一般に、触媒担体に触媒成分等を担持し
て構成される。例えば、自動車用エンジン等の内燃機関
から排出される排気ガスの場合、排気ガス中に含まれる
反応成分の窒素酸化物(NOx)を分解し、炭化水素
(HC)と一酸化炭素(CO)を燃焼させるために三元
触媒が使用され、また、三元触媒にリーン雰囲気でNO
xを吸蔵する機能を付加させてNOx浄化能力を高めた吸
蔵還元型NOx浄化用触媒が使用されるが、これらの触
媒は、一般に、γ-アルミナのような触媒担体に、白金
等の貴金属の触媒成分と付加的なNOx吸蔵剤のような
助触媒成分を担持して構成される。
【0003】ここで、触媒が反応成分の反応を効率的に
促進するためには、ガスが触媒に効率的に接触するよう
に、触媒がガスに高い表面積を提供することが必要であ
り、この高い表面積は、一般に、高い比表面積を有する
触媒担体上に触媒成分等が担持されることによって形成
される。そして、この高い表面積は、触媒が使用される
条件下で経時的に維持されることが必要である。
促進するためには、ガスが触媒に効率的に接触するよう
に、触媒がガスに高い表面積を提供することが必要であ
り、この高い表面積は、一般に、高い比表面積を有する
触媒担体上に触媒成分等が担持されることによって形成
される。そして、この高い表面積は、触媒が使用される
条件下で経時的に維持されることが必要である。
【0004】例えば、自動車用エンジンの排気ガス浄化
用触媒の場合、常温と約1000℃の間で温度が繰り返
して変動し、かつ比較的HCとCOの濃度が高くてO2
濃度が低い還元性雰囲気と、比較的HCとCOの濃度が
低くてO2濃度が高い酸化性雰囲気が繰り返される条件
下で、この高い表面積が維持される必要がある。
用触媒の場合、常温と約1000℃の間で温度が繰り返
して変動し、かつ比較的HCとCOの濃度が高くてO2
濃度が低い還元性雰囲気と、比較的HCとCOの濃度が
低くてO2濃度が高い酸化性雰囲気が繰り返される条件
下で、この高い表面積が維持される必要がある。
【0005】したがって、触媒担体には、こうした厳し
い条件下でも耐久性を有する比表面積が高いアルミナ、
シリカ、ジルコニア等の金属酸化物の材料が選択され、
通常、約180m2/gの比表面積を有するγ-アルミナ
が使用される。このγ-アルミナは、現状では、高い比
表面積と優れた耐久性を最もバランス良く有する触媒担
体用の材料とされている。しかるに、排気ガス浄化用触
媒の浄化性能を一層向上させるためには、さらに高い比
表面積を有する触媒担体が望まれるが、アルミナ、シリ
カ、ジルコニア等の単一金属の酸化物は、それぞれの固
有の物性によって定まる耐久性を有する。
い条件下でも耐久性を有する比表面積が高いアルミナ、
シリカ、ジルコニア等の金属酸化物の材料が選択され、
通常、約180m2/gの比表面積を有するγ-アルミナ
が使用される。このγ-アルミナは、現状では、高い比
表面積と優れた耐久性を最もバランス良く有する触媒担
体用の材料とされている。しかるに、排気ガス浄化用触
媒の浄化性能を一層向上させるためには、さらに高い比
表面積を有する触媒担体が望まれるが、アルミナ、シリ
カ、ジルコニア等の単一金属の酸化物は、それぞれの固
有の物性によって定まる耐久性を有する。
【0006】ところで、複数の元素を含む複合酸化物
は、それらの元素の複合効果によって高い耐久性を有す
ることが期待され、さらに、特定の複合酸化物は、耐久
性のみならず、酸素ストレージ性能、酸素イオン伝導
性、酸塩基点、吸着性等の機能性を有する。このため、
高い比表面積を有する特定の複合酸化物が触媒担体とし
て使用されれば、排気ガスの浄化性能が著しく改良され
た排気ガス浄化用触媒を提供できる可能性がある。こう
した複合酸化物を触媒担体として利用する先行技術に
は、例えば、特開平8-150335号公報、特開平1
1-347371号公報、特開2000-300985号
公報がある。
は、それらの元素の複合効果によって高い耐久性を有す
ることが期待され、さらに、特定の複合酸化物は、耐久
性のみならず、酸素ストレージ性能、酸素イオン伝導
性、酸塩基点、吸着性等の機能性を有する。このため、
高い比表面積を有する特定の複合酸化物が触媒担体とし
て使用されれば、排気ガスの浄化性能が著しく改良され
た排気ガス浄化用触媒を提供できる可能性がある。こう
した複合酸化物を触媒担体として利用する先行技術に
は、例えば、特開平8-150335号公報、特開平1
1-347371号公報、特開2000-300985号
公報がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
触媒担体として使用された複合酸化物は、比表面積が高
くても約80m2/gであり、さらに比表面積を高める
余地があった。したがって、本発明は、従来よりも格段
に高い比表面積を有する複合酸化物からなる触媒担体を
提供し、それによって触媒性能を顕著に改良することを
目的とする。
触媒担体として使用された複合酸化物は、比表面積が高
くても約80m2/gであり、さらに比表面積を高める
余地があった。したがって、本発明は、従来よりも格段
に高い比表面積を有する複合酸化物からなる触媒担体を
提供し、それによって触媒性能を顕著に改良することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、200m
2/g以上の比表面積を有し、少なくとも2種の金属元
素を含む複合酸化物を含んでなる触媒担体によって達成
される。即ち、本発明の触媒担体は、従来よりも格段に
高い比表面積を有する複合酸化物を含んでなる触媒担体
であり、触媒成分に高い担持表面積を提供し、それによ
って触媒がガスに高い表面積を提供することができる触
媒担体である。
2/g以上の比表面積を有し、少なくとも2種の金属元
素を含む複合酸化物を含んでなる触媒担体によって達成
される。即ち、本発明の触媒担体は、従来よりも格段に
高い比表面積を有する複合酸化物を含んでなる触媒担体
であり、触媒成分に高い担持表面積を提供し、それによ
って触媒がガスに高い表面積を提供することができる触
媒担体である。
【0009】また、上記の目的は、1〜10nm(ナノ
メートル)に細孔分布のピークを有し、少なくとも2種
の金属元素を含む複合酸化物を含んでなる触媒担体によ
って達成される。即ち、本発明の触媒担体は、従来より
も格段に小さい細孔分布を有する複合酸化物を含んでな
る触媒担体であり、触媒成分に、担持され得る微細な分
布の細孔を提供し、それによって触媒がガスに高い表面
積を提供することができる触媒担体である。
メートル)に細孔分布のピークを有し、少なくとも2種
の金属元素を含む複合酸化物を含んでなる触媒担体によ
って達成される。即ち、本発明の触媒担体は、従来より
も格段に小さい細孔分布を有する複合酸化物を含んでな
る触媒担体であり、触媒成分に、担持され得る微細な分
布の細孔を提供し、それによって触媒がガスに高い表面
積を提供することができる触媒担体である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の触媒担体を構成する複合
酸化物は、少なくとも2種の金属元素を含んでなる。こ
こで、金属元素は、s-ブロック金属元素、d-ブロック
金属元素、p-ブロック金属元素、f-ブロック金属元素
から広範囲に選択することができ、具体的には、ナトリ
ウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(M
g)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、ストロ
ンチウム(Sr)、ランタン(La)、イットリウム
(Y)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、
ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、チタン(Ti)、錫
(Sn)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、
鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ク
ロム(Cr)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、バナジウ
ム(V)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、
亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)
及びタンタル(Ta)等であることができる。好ましく
は、これらの群から選択された複数の金属元素は、複合
酸化物に含まれる全金属元素の少なくとも1モル%をそ
れぞれが構成する。
酸化物は、少なくとも2種の金属元素を含んでなる。こ
こで、金属元素は、s-ブロック金属元素、d-ブロック
金属元素、p-ブロック金属元素、f-ブロック金属元素
から広範囲に選択することができ、具体的には、ナトリ
ウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(M
g)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、ストロ
ンチウム(Sr)、ランタン(La)、イットリウム
(Y)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、
ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、チタン(Ti)、錫
(Sn)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、
鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ク
ロム(Cr)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、バナジウ
ム(V)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、
亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)
及びタンタル(Ta)等であることができる。好ましく
は、これらの群から選択された複数の金属元素は、複合
酸化物に含まれる全金属元素の少なくとも1モル%をそ
れぞれが構成する。
【0011】本発明の触媒担体を構成する複合酸化物
は、1つの局面として、200m2/g以上の比表面積
を有し、より好ましくは、300m2/g以上の比表面
積を有する。この比表面積は、N2吸着によるBET法
に基づいて測定した値を意味する。本発明の触媒担体を
構成する複合酸化物は、もう1つの局面として、1〜1
0nmに細孔分布のピークを有する。この細孔分布は、
N2吸着によるBJH法に基づいて測定した値を意味す
る。
は、1つの局面として、200m2/g以上の比表面積
を有し、より好ましくは、300m2/g以上の比表面
積を有する。この比表面積は、N2吸着によるBET法
に基づいて測定した値を意味する。本発明の触媒担体を
構成する複合酸化物は、もう1つの局面として、1〜1
0nmに細孔分布のピークを有する。この細孔分布は、
N2吸着によるBJH法に基づいて測定した値を意味す
る。
【0012】こうした従来よりも格段に高い比表面積及
び/又は格段に小さい細孔分布を有する複合酸化物は、
例えば、超臨界流体と多孔質の消失性基体を利用し、超
臨界流体に溶解させた金属化合物の溶液を、多孔質の消
失性基体に含浸させ、次いで金属化合物を含浸した基体
を加熱することによって製造することができる。
び/又は格段に小さい細孔分布を有する複合酸化物は、
例えば、超臨界流体と多孔質の消失性基体を利用し、超
臨界流体に溶解させた金属化合物の溶液を、多孔質の消
失性基体に含浸させ、次いで金属化合物を含浸した基体
を加熱することによって製造することができる。
【0013】具体的には、二酸化炭素、エタン、トルエ
ン、アンモニア、フレオン13等から選択された物質
を、それぞれ固有の臨界温度と臨界圧力を超えた条件に
することで超臨界流体にし、この超臨界流体に、上記の
広範囲な各種金属から選択された少なくとも2種の金属
を、超臨界流体に溶解するアセチルアセトナートやアル
コキシド等の金属化合物として溶解させ、超臨界流体の
溶液を作成する。
ン、アンモニア、フレオン13等から選択された物質
を、それぞれ固有の臨界温度と臨界圧力を超えた条件に
することで超臨界流体にし、この超臨界流体に、上記の
広範囲な各種金属から選択された少なくとも2種の金属
を、超臨界流体に溶解するアセチルアセトナートやアル
コキシド等の金属化合物として溶解させ、超臨界流体の
溶液を作成する。
【0014】次いで、この超臨界流体の溶液を、活性炭
のような多孔質であって燃焼等により消失させることが
できる基体に含浸させ、次いで金属化合物を含浸した基
体を好ましくは酸化性雰囲気中で加熱し、金属化合物を
金属酸化物に変化させると同時に基体を燃焼除去するこ
とにより複合酸化物を得ることができる。
のような多孔質であって燃焼等により消失させることが
できる基体に含浸させ、次いで金属化合物を含浸した基
体を好ましくは酸化性雰囲気中で加熱し、金属化合物を
金属酸化物に変化させると同時に基体を燃焼除去するこ
とにより複合酸化物を得ることができる。
【0015】このような超臨界流体と多孔質の消失性基
体を利用する方法によれば、超臨界流体の高い溶解性と
拡散性により、金属化合物を多孔質基体の細孔内部まで
搬送し、細孔壁に金属化合物をコート(担持)すること
ができる。次いで、空気等の酸化性雰囲気中で加熱し、
金属化合物を金属酸化物に変化させると同時に基体を燃
焼除去させることで、多孔質基体の細孔形状を転写した
複合酸化物の多孔体を得ることができる。
体を利用する方法によれば、超臨界流体の高い溶解性と
拡散性により、金属化合物を多孔質基体の細孔内部まで
搬送し、細孔壁に金属化合物をコート(担持)すること
ができる。次いで、空気等の酸化性雰囲気中で加熱し、
金属化合物を金属酸化物に変化させると同時に基体を燃
焼除去させることで、多孔質基体の細孔形状を転写した
複合酸化物の多孔体を得ることができる。
【0016】この方法において基体として、例えば、約
2500m2/gのような高い比表面積と微細な細孔分
布を有する活性炭を使用すれば、200m2/g以上の
比表面積及び/又は1〜10nmに細孔分布のピークの
ような、極めて高い比表面積及び/又は極めて小さい細
孔分布を有して、実質的に任意の金属元素の組成を有す
る複合酸化物の多孔体を得ることができ、そのままで又
は必要により軽度の解砕を施して、触媒担体として使用
することができる。
2500m2/gのような高い比表面積と微細な細孔分
布を有する活性炭を使用すれば、200m2/g以上の
比表面積及び/又は1〜10nmに細孔分布のピークの
ような、極めて高い比表面積及び/又は極めて小さい細
孔分布を有して、実質的に任意の金属元素の組成を有す
る複合酸化物の多孔体を得ることができ、そのままで又
は必要により軽度の解砕を施して、触媒担体として使用
することができる。
【0017】そして、このようにして得られた触媒担体
に、白金、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及
びイリジウムからなる群より選択された少なくとも1種
の触媒成分を担持することにより、排気ガスとの高い接
触効率によってNOx浄化、HC又はCO燃焼の触媒性
能が顕著に改良された排気ガス浄化用触媒を得ることが
できる。
に、白金、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及
びイリジウムからなる群より選択された少なくとも1種
の触媒成分を担持することにより、排気ガスとの高い接
触効率によってNOx浄化、HC又はCO燃焼の触媒性
能が顕著に改良された排気ガス浄化用触媒を得ることが
できる。
【0018】ここで、本発明の触媒担体を構成する複合
酸化物が、特定の金属元素を含んでなる場合、以下に示
すように特有の性能を有する触媒が得られることが見出
されている。第1の態様として、複合酸化物がアルミニ
ウム、セリウム、及びジルコニウムの金属元素を含む場
合、HC燃焼性能に優れた排気ガス浄化用触媒を形成す
ることができる。この理由は、セリウムとジルコニウム
を組み合わせることで、複合酸化物が高い酸素ストレー
ジ性能と酸素イオン伝導性といった機能性を有し、これ
が触媒成分の酸化作用を助長し、また、アルミニウムが
複合酸化物の耐熱性を高めるためと推察される。
酸化物が、特定の金属元素を含んでなる場合、以下に示
すように特有の性能を有する触媒が得られることが見出
されている。第1の態様として、複合酸化物がアルミニ
ウム、セリウム、及びジルコニウムの金属元素を含む場
合、HC燃焼性能に優れた排気ガス浄化用触媒を形成す
ることができる。この理由は、セリウムとジルコニウム
を組み合わせることで、複合酸化物が高い酸素ストレー
ジ性能と酸素イオン伝導性といった機能性を有し、これ
が触媒成分の酸化作用を助長し、また、アルミニウムが
複合酸化物の耐熱性を高めるためと推察される。
【0019】第2の態様として、複合酸化物が、チタン
及びアルミニウムの金属元素を含む場合、一酸化炭素と
水蒸気を反応させて水素を生成させる下記の水性ガスシ
フト反応: CO + H2O → CO2+ H2 に高い活性と耐久性を示す触媒を形成することができ
る。この理由は、触媒担体の高い比表面積によって触媒
活性が向上し、また、アルミニウムを複合化させること
による耐熱性の向上作用によるものと考えられる。
及びアルミニウムの金属元素を含む場合、一酸化炭素と
水蒸気を反応させて水素を生成させる下記の水性ガスシ
フト反応: CO + H2O → CO2+ H2 に高い活性と耐久性を示す触媒を形成することができ
る。この理由は、触媒担体の高い比表面積によって触媒
活性が向上し、また、アルミニウムを複合化させること
による耐熱性の向上作用によるものと考えられる。
【0020】第3の態様として、複合酸化物が、ジルコ
ニウム及びカルシウムの金属元素を含む場合、炭化水素
と水蒸気を反応させて水素を生成させる下記の水蒸気改
質反応: HC + H2O → CO2+ H2 に高い活性と耐久性を示す触媒を形成することができ
る。この理由は、触媒担体の高い比表面積によって触媒
活性が向上し、また、触媒担体成分と触媒成分の相互作
用によるものと考えられる。
ニウム及びカルシウムの金属元素を含む場合、炭化水素
と水蒸気を反応させて水素を生成させる下記の水蒸気改
質反応: HC + H2O → CO2+ H2 に高い活性と耐久性を示す触媒を形成することができ
る。この理由は、触媒担体の高い比表面積によって触媒
活性が向上し、また、触媒担体成分と触媒成分の相互作
用によるものと考えられる。
【0021】この第2又は第3の態様の触媒は、NOx
吸蔵還元型触媒のようなアルカリ金属及びアルカリ土類
金属から選択された少なくとも1種の金属と白金等の触
媒成分を含む触媒と併用されることで、NOx浄化性能
が効果的に高められた排気ガス浄化用触媒を構成するこ
とができる。この理由は、これらの触媒は、CO又はH
CからH2を効率的に生成させ、この生成したH2が、N
OxをCO又はHCよりも効率的に還元するためと考え
られる。
吸蔵還元型触媒のようなアルカリ金属及びアルカリ土類
金属から選択された少なくとも1種の金属と白金等の触
媒成分を含む触媒と併用されることで、NOx浄化性能
が効果的に高められた排気ガス浄化用触媒を構成するこ
とができる。この理由は、これらの触媒は、CO又はH
CからH2を効率的に生成させ、この生成したH2が、N
OxをCO又はHCよりも効率的に還元するためと考え
られる。
【0022】第4の態様として、複合酸化物が、アルミ
ニウム及びマグネシウムの金属元素を含む場合、高いN
Ox吸蔵量と耐久性を有する改良されたNOx吸蔵還元型
触媒触媒を形成することができる。この理由は、高い塩
基性を有するマグネシウムがアルミニウムの複合化によ
って安定化されるためと考えられる。
ニウム及びマグネシウムの金属元素を含む場合、高いN
Ox吸蔵量と耐久性を有する改良されたNOx吸蔵還元型
触媒触媒を形成することができる。この理由は、高い塩
基性を有するマグネシウムがアルミニウムの複合化によ
って安定化されるためと考えられる。
【0023】こうした複合酸化物の触媒担体に白金等の
触媒成分を担持するのは、蒸発乾固、還元析出、イオン
交換法等の触媒担体に金属を担持させる通常の方法によ
り行うことができる。ここで、好ましくは、触媒成分も
また上記のように超臨界流体を利用して触媒担体に担持
する。本発明の触媒担体は、極めて高い比表面積又は極
めて小さい細孔分布を有するため、超臨界流体の高い拡
散性を利用する方法が、触媒成分の均一な担持に適する
からである。
触媒成分を担持するのは、蒸発乾固、還元析出、イオン
交換法等の触媒担体に金属を担持させる通常の方法によ
り行うことができる。ここで、好ましくは、触媒成分も
また上記のように超臨界流体を利用して触媒担体に担持
する。本発明の触媒担体は、極めて高い比表面積又は極
めて小さい細孔分布を有するため、超臨界流体の高い拡
散性を利用する方法が、触媒成分の均一な担持に適する
からである。
【0024】具体的には、上記と同様に、二酸化炭素等
の超臨界流体に、白金アセチルアセトナート等の貴金属
化合物を溶解させ、この超臨界流体の溶液を、本発明の
触媒担体に含浸させ、次いで貴金属化合物を含浸した触
媒担体を加熱し、貴金属化合物の有機成分を逃散させる
ことにより触媒成分を担持することができる。
の超臨界流体に、白金アセチルアセトナート等の貴金属
化合物を溶解させ、この超臨界流体の溶液を、本発明の
触媒担体に含浸させ、次いで貴金属化合物を含浸した触
媒担体を加熱し、貴金属化合物の有機成分を逃散させる
ことにより触媒成分を担持することができる。
【0025】こうした本発明の触媒担体、触媒、及びこ
れらの製造方法を、図1に模式的に示す。図1は、活性
炭を消失性基体として用い、超臨界流体を利用して、活
性炭の細孔形状を転写した形状を有する本発明の触媒担
体を調製し、次いで超臨界流体を利用して触媒成分を担
持し、本発明の触媒を製造する工程を例示する。この図
1に示す工程は、下記の実施例1に対応するが、あくま
で本発明の理解を目的として模式的に示すものであっ
て、本発明を限定するものではない。
れらの製造方法を、図1に模式的に示す。図1は、活性
炭を消失性基体として用い、超臨界流体を利用して、活
性炭の細孔形状を転写した形状を有する本発明の触媒担
体を調製し、次いで超臨界流体を利用して触媒成分を担
持し、本発明の触媒を製造する工程を例示する。この図
1に示す工程は、下記の実施例1に対応するが、あくま
で本発明の理解を目的として模式的に示すものであっ
て、本発明を限定するものではない。
【0026】
【実施例】実施例1 内容積約1000ccの耐圧容器の中に、アルミニウム
(III)アセチルアセトナート(CH3COCHCOCH3)3
Alを8.1g、セリウム(III)アセチルアセトナート・
3水和物(CH3COCHCOCH3)3Ce・3H2Oを1
2.3g、及びジルコニウム(IV)アセチルアセトナート
(CH3COCHCOCH3)4Zrを12.2g入れ(A
l:Ce:Zr=1:1:1のモル比)、これにアセト
ンを50g添加した。この耐圧容器内の上部のアセトン
が接触しない位置に、ステンレス製メッシュで作成した
開孔容器を設置し、この開孔容器の中に比表面積約25
00m2/gの活性炭を30g入れた。
(III)アセチルアセトナート(CH3COCHCOCH3)3
Alを8.1g、セリウム(III)アセチルアセトナート・
3水和物(CH3COCHCOCH3)3Ce・3H2Oを1
2.3g、及びジルコニウム(IV)アセチルアセトナート
(CH3COCHCOCH3)4Zrを12.2g入れ(A
l:Ce:Zr=1:1:1のモル比)、これにアセト
ンを50g添加した。この耐圧容器内の上部のアセトン
が接触しない位置に、ステンレス製メッシュで作成した
開孔容器を設置し、この開孔容器の中に比表面積約25
00m2/gの活性炭を30g入れた。
【0027】次いで、耐圧容器に蓋をして、耐圧容器内
に二酸化炭素を導入して加熱し、約30MPaで120
℃の超臨界状態にし、この容器の内部を攪拌しながら超
臨界状態を24時間維持した。次いで、耐圧容器から、
Al、Ce、及びZrがコート(担持)された活性炭を
取り出し、200ml/分の流量で空気が流通する70
0℃の炉の中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、A
l-Ce-Zr複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の
比表面積は380m2/gであった。
に二酸化炭素を導入して加熱し、約30MPaで120
℃の超臨界状態にし、この容器の内部を攪拌しながら超
臨界状態を24時間維持した。次いで、耐圧容器から、
Al、Ce、及びZrがコート(担持)された活性炭を
取り出し、200ml/分の流量で空気が流通する70
0℃の炉の中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、A
l-Ce-Zr複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の
比表面積は380m2/gであった。
【0028】次いで、上記の内容積約1000ccの耐
圧容器の中に、パラジウム(II)アセチルアセトナート
(CH3COCHCOCH3)2Pdを1.0g入れ、これに
アセトンを20g添加した。この耐圧容器内の上部のア
セトンが接触しない位置に、ステンレス製メッシュで作
成した開孔容器を設置し、先に調製したAl-Ce-Zr
複合酸化物を8.0g入れた。
圧容器の中に、パラジウム(II)アセチルアセトナート
(CH3COCHCOCH3)2Pdを1.0g入れ、これに
アセトンを20g添加した。この耐圧容器内の上部のア
セトンが接触しない位置に、ステンレス製メッシュで作
成した開孔容器を設置し、先に調製したAl-Ce-Zr
複合酸化物を8.0g入れた。
【0029】次いで、耐圧容器に蓋をして、耐圧容器内
に二酸化炭素を導入して加熱し、約30MPaで150
℃の超臨界状態にし、この容器の内部を攪拌しながら超
臨界状態を24時間維持した。次いで、耐圧容器から、
Al-Ce-Zr複合酸化物を取り出し、200ml/分
の流量で空気が流通する450℃の炉の中で2時間加熱
して有機物を逃散させ、本発明のAl-Ce-Zr複合酸
化物の触媒担体にPdが担持された本発明の触媒Aを得
た。触媒Aに含まれるPdの濃度を元素分析によって測
定した結果、2.8質量%であった。
に二酸化炭素を導入して加熱し、約30MPaで150
℃の超臨界状態にし、この容器の内部を攪拌しながら超
臨界状態を24時間維持した。次いで、耐圧容器から、
Al-Ce-Zr複合酸化物を取り出し、200ml/分
の流量で空気が流通する450℃の炉の中で2時間加熱
して有機物を逃散させ、本発明のAl-Ce-Zr複合酸
化物の触媒担体にPdが担持された本発明の触媒Aを得
た。触媒Aに含まれるPdの濃度を元素分析によって測
定した結果、2.8質量%であった。
【0030】実施例2 実施例1で用いた内容積約1000ccの耐圧容器の中
に、トリイソプロポキシアルミニウムAl(O-i-C3H
7)3を5.1g、トリエトキシセリウムCe(OC2H5)3
を6.9g、及びテトライソプロピルジルコニウムZr
(O-i-C3H7)4を8.2g入れ(Al:Ce:Zr=
1:1:1のモル比)、これにイソプロパノールを50
g添加し、次いで、実施例1と同様にして、耐圧容器内
の上部のイソプロパノールが接触しない位置に、比表面
積約2500m2/gの活性炭を30g入れた。
に、トリイソプロポキシアルミニウムAl(O-i-C3H
7)3を5.1g、トリエトキシセリウムCe(OC2H5)3
を6.9g、及びテトライソプロピルジルコニウムZr
(O-i-C3H7)4を8.2g入れ(Al:Ce:Zr=
1:1:1のモル比)、これにイソプロパノールを50
g添加し、次いで、実施例1と同様にして、耐圧容器内
の上部のイソプロパノールが接触しない位置に、比表面
積約2500m2/gの活性炭を30g入れた。
【0031】次いで、実施例1と同様にして耐圧容器の
中を超臨界状態に24時間維持した後、耐圧容器からA
l、Ce、及びZrがコートされた活性炭を取り出し、
200ml/分の流量で空気が流通する700℃の炉の
中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、Al-Ce-Z
r複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表面積は
361m2/gであった。
中を超臨界状態に24時間維持した後、耐圧容器からA
l、Ce、及びZrがコートされた活性炭を取り出し、
200ml/分の流量で空気が流通する700℃の炉の
中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、Al-Ce-Z
r複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表面積は
361m2/gであった。
【0032】次いで、実施例1と同様にして、上記の耐
圧容器の中に、パラジウム(II)アセチルアセトナートを
1.5g入れ、これにアセトンを20g添加し、耐圧容
器内の上部に開孔容器を設置して、この中に先に調製し
たAl-Ce-Zr複合酸化物を8.0g入れ、次いで、
耐圧容器の中を約30MPaで150℃の超臨界状態に
24時間維持し、実施例1と同様にして、本発明のAl
-Ce-Zr複合酸化物の触媒担体にPdが担持された本
発明の触媒Bを得た。この触媒BのPd濃度は2.3質
量%であった。
圧容器の中に、パラジウム(II)アセチルアセトナートを
1.5g入れ、これにアセトンを20g添加し、耐圧容
器内の上部に開孔容器を設置して、この中に先に調製し
たAl-Ce-Zr複合酸化物を8.0g入れ、次いで、
耐圧容器の中を約30MPaで150℃の超臨界状態に
24時間維持し、実施例1と同様にして、本発明のAl
-Ce-Zr複合酸化物の触媒担体にPdが担持された本
発明の触媒Bを得た。この触媒BのPd濃度は2.3質
量%であった。
【0033】比較例1 硝酸アルミニウムAl(NO3)3、硝酸セリウムCe(N
O3)3、及びオキシ硝酸ジルコニウムZrO(NO3)2の
混合水溶液を作成し(Al:Ce:Zr=1:1:1の
モル比)、これにアンモニア水を添加して金属水酸化物
を共沈させ、生成した沈殿物を大気雰囲気の700℃で
5時間焼成し、Al-Ce-Zr複合酸化物を得た。得ら
れた複合酸化物の比表面積は1m2/g未満であり、こ
れを振動ミルによって粉砕して71m2/gの比表面積
にした。次いで、このAl-Ce-Zr複合酸化物に、硝
酸パラジウムPd(NO3)2水溶液を使用してPdを担持
し、大気雰囲気の450℃で2時間焼成して比較用の触
媒aを得た。この触媒aのPd濃度は2.8質量%であ
った。
O3)3、及びオキシ硝酸ジルコニウムZrO(NO3)2の
混合水溶液を作成し(Al:Ce:Zr=1:1:1の
モル比)、これにアンモニア水を添加して金属水酸化物
を共沈させ、生成した沈殿物を大気雰囲気の700℃で
5時間焼成し、Al-Ce-Zr複合酸化物を得た。得ら
れた複合酸化物の比表面積は1m2/g未満であり、こ
れを振動ミルによって粉砕して71m2/gの比表面積
にした。次いで、このAl-Ce-Zr複合酸化物に、硝
酸パラジウムPd(NO3)2水溶液を使用してPdを担持
し、大気雰囲気の450℃で2時間焼成して比較用の触
媒aを得た。この触媒aのPd濃度は2.8質量%であ
った。
【0034】実施例3 実施例1で用いた耐圧容器の中にオルトチタン酸テトラ
エチルTi(OC2H5) 4を54.2g、トリイソプロポキ
シアルミニウムを2.6g(Ti:Al=95:5のモ
ル比)、及びイソプロピルアルコールを20g入れ、次
いで、実施例1と同様にして、耐圧容器の上部に比表面
積約2500m2/gの活性炭を30g入れた。次い
で、実施例1と同様にして耐圧容器の中を約30MPa
で120℃の超臨界状態に24時間維持した後、耐圧容
器からTiとAlがコートされた活性炭を取り出し、2
00ml/分の流量で空気が流通する550℃の炉の中
で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、Ti-Al複合
酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表面積は296
m2/gであった。
エチルTi(OC2H5) 4を54.2g、トリイソプロポキ
シアルミニウムを2.6g(Ti:Al=95:5のモ
ル比)、及びイソプロピルアルコールを20g入れ、次
いで、実施例1と同様にして、耐圧容器の上部に比表面
積約2500m2/gの活性炭を30g入れた。次い
で、実施例1と同様にして耐圧容器の中を約30MPa
で120℃の超臨界状態に24時間維持した後、耐圧容
器からTiとAlがコートされた活性炭を取り出し、2
00ml/分の流量で空気が流通する550℃の炉の中
で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、Ti-Al複合
酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表面積は296
m2/gであった。
【0035】次いで、実施例1と同様にして、上記の耐
圧容器の中に、白金(II)アセチルアセトナート(CH3C
OCHCOCH3)2Ptを0.8g入れ、これにアセトン
を10g添加し、耐圧容器内の上部に開孔容器を設置し
て、この中に先に調製したTi-Al複合酸化物を18.
0g入れ、次いで、耐圧容器の中を約30MPaで15
0℃の超臨界状態に24時間維持し、実施例1と同様に
して、本発明のTi-Al複合酸化物の触媒担体にPt
が担持された本発明の触媒Cを得た。この触媒CのPt
濃度は2.01質量%であった。
圧容器の中に、白金(II)アセチルアセトナート(CH3C
OCHCOCH3)2Ptを0.8g入れ、これにアセトン
を10g添加し、耐圧容器内の上部に開孔容器を設置し
て、この中に先に調製したTi-Al複合酸化物を18.
0g入れ、次いで、耐圧容器の中を約30MPaで15
0℃の超臨界状態に24時間維持し、実施例1と同様に
して、本発明のTi-Al複合酸化物の触媒担体にPt
が担持された本発明の触媒Cを得た。この触媒CのPt
濃度は2.01質量%であった。
【0036】比較例2 酸化物の原料として、トリイソプロポキシアルミニウム
を用いない以外は実施例3と同様にして、実施例3で用
いた耐圧容器の中で、57gのオルトチタン酸テトラエ
チルを用いて活性炭にTiをコートし、次いでTi酸化
物を調製した。得られたTi酸化物の比表面積は276
m2/gであった。次いで、このTi酸化物に、実施例
3と同様にして超臨界流体を用いてPtを担持し、比較
用の触媒bを得た。この触媒bのPt濃度は1.93質
量%であった。
を用いない以外は実施例3と同様にして、実施例3で用
いた耐圧容器の中で、57gのオルトチタン酸テトラエ
チルを用いて活性炭にTiをコートし、次いでTi酸化
物を調製した。得られたTi酸化物の比表面積は276
m2/gであった。次いで、このTi酸化物に、実施例
3と同様にして超臨界流体を用いてPtを担持し、比較
用の触媒bを得た。この触媒bのPt濃度は1.93質
量%であった。
【0037】比較例3 Ti酸化物に代えて市販のチタニア粉末(比表面積40
m2/g、石原産業製TTO-55)を用い、ジニトロジ
アンミン白金錯体溶液を用いてチタニアにPtが担持さ
れた比較用の触媒cを得た。この触媒cのPt濃度は
2.00質量%であった。
m2/g、石原産業製TTO-55)を用い、ジニトロジ
アンミン白金錯体溶液を用いてチタニアにPtが担持さ
れた比較用の触媒cを得た。この触媒cのPt濃度は
2.00質量%であった。
【0038】実施例4 実施例1で用いた耐圧容器の中にジルコニウム(IV)アセ
チルアセトナート(CH3COCHCOCH3)4Zrを7
5g、カルシウム(II)アセチルアセトナート(CH3CO
CHCOCH3)2Caを2.0g(Zr:Ca=95:5
のモル比)、及びアセトンを100g入れ、次いで、実
施例1と同様にして、耐圧容器の上部に比表面積約25
00m2/gの活性炭を60g入れた。次いで、実施例
1と同様にして耐圧容器の中を約30MPaで120℃
の超臨界状態に8時間維持した後、耐圧容器から、Zr
とCaがコートされた活性炭を取り出し、200ml/
分の流量で空気が流通する550℃の炉の中で5時間加
熱して活性炭を燃焼除去し、Zr-Ca複合酸化物を得
た。得られた複合酸化物の比表面積は233m2/gで
あった。
チルアセトナート(CH3COCHCOCH3)4Zrを7
5g、カルシウム(II)アセチルアセトナート(CH3CO
CHCOCH3)2Caを2.0g(Zr:Ca=95:5
のモル比)、及びアセトンを100g入れ、次いで、実
施例1と同様にして、耐圧容器の上部に比表面積約25
00m2/gの活性炭を60g入れた。次いで、実施例
1と同様にして耐圧容器の中を約30MPaで120℃
の超臨界状態に8時間維持した後、耐圧容器から、Zr
とCaがコートされた活性炭を取り出し、200ml/
分の流量で空気が流通する550℃の炉の中で5時間加
熱して活性炭を燃焼除去し、Zr-Ca複合酸化物を得
た。得られた複合酸化物の比表面積は233m2/gで
あった。
【0039】次いで、上記の耐圧容器の中に、ロジウム
(III)アセチルアセトナート(CH3COCHCOCH3)3
Rhを2.0g入れ、これにアセトンを20g添加し、
耐圧容器内の上部に開孔容器を設置して、この中に先に
調製したZr-Ca複合酸化物を18.0g入れ、次い
で、耐圧容器の中を約30MPaで150℃の超臨界状
態に8時間維持した後、実施例1と同様にして、本発明
のZr-Ca複合酸化物の触媒担体にRhが担持された
本発明の触媒Dを得た。この触媒DのRh濃度は2.3
0質量%であった。
(III)アセチルアセトナート(CH3COCHCOCH3)3
Rhを2.0g入れ、これにアセトンを20g添加し、
耐圧容器内の上部に開孔容器を設置して、この中に先に
調製したZr-Ca複合酸化物を18.0g入れ、次い
で、耐圧容器の中を約30MPaで150℃の超臨界状
態に8時間維持した後、実施例1と同様にして、本発明
のZr-Ca複合酸化物の触媒担体にRhが担持された
本発明の触媒Dを得た。この触媒DのRh濃度は2.3
0質量%であった。
【0040】比較例4 酸化物の原料として、カルシウム(IV)アセチルアセトナ
ートを用いない以外は実施例4と同様にして、実施例4
で用いた耐圧容器の中で、80gのジルコニウム(IV)ア
セチルアセトナートを用いて活性炭にZrをコートし、
次いでZr酸化物を調製した。得られたZr酸化物の比
表面積は221m2/gであった。次いで、このTi酸
化物に、実施例4と同様にして超臨界流体を用いてRh
を担持し、比較用の触媒dを得た。この触媒dのRh濃
度は2.21質量%であった。
ートを用いない以外は実施例4と同様にして、実施例4
で用いた耐圧容器の中で、80gのジルコニウム(IV)ア
セチルアセトナートを用いて活性炭にZrをコートし、
次いでZr酸化物を調製した。得られたZr酸化物の比
表面積は221m2/gであった。次いで、このTi酸
化物に、実施例4と同様にして超臨界流体を用いてRh
を担持し、比較用の触媒dを得た。この触媒dのRh濃
度は2.21質量%であった。
【0041】比較例5 Zr酸化物に代えて市販のジルコニア粉末(比表面積1
05m2/g、第一稀元素化学工業製RC-100)を用
い、硝酸ロジウム溶液を用いてジルコニアにRhが担持
された比較用の触媒eを得た。この触媒eのRh濃度は
2.30質量%であった。
05m2/g、第一稀元素化学工業製RC-100)を用
い、硝酸ロジウム溶液を用いてジルコニアにRhが担持
された比較用の触媒eを得た。この触媒eのRh濃度は
2.30質量%であった。
【0042】実施例5 実施例1で用いた耐圧容器の中にアルミニウム(III)ア
セチルアセトナートを91g、マグネシウム(II)アセチ
ルアセトナート(CH3COCHCOCH3)2Mgを31
g(Al:Mg=2:1のモル比)、及びアセトンを6
0g入れ、次いで、実施例1と同様にして、耐圧容器の
上部に比表面積約2500m2/gの活性炭を60g入
れた。次いで、実施例1と同様にして耐圧容器の中を約
30MPaで120℃の超臨界状態に8時間維持した
後、耐圧容器から、AlとMgがコートされた活性炭を
取り出し、200ml/分の流量で空気が流通する60
0℃の炉の中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、A
l-Mg複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表
面積は243m2/gであった。
セチルアセトナートを91g、マグネシウム(II)アセチ
ルアセトナート(CH3COCHCOCH3)2Mgを31
g(Al:Mg=2:1のモル比)、及びアセトンを6
0g入れ、次いで、実施例1と同様にして、耐圧容器の
上部に比表面積約2500m2/gの活性炭を60g入
れた。次いで、実施例1と同様にして耐圧容器の中を約
30MPaで120℃の超臨界状態に8時間維持した
後、耐圧容器から、AlとMgがコートされた活性炭を
取り出し、200ml/分の流量で空気が流通する60
0℃の炉の中で5時間加熱して活性炭を燃焼除去し、A
l-Mg複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の比表
面積は243m2/gであった。
【0043】次いで、上記の耐圧容器の中に、白金(II)
アセチルアセトナートを0.8g入れ、これにアセトン
を10g添加し、耐圧容器内の上部に開孔容器を設置し
て、この中に先に調製したAl-Mg複合酸化物を18.
0g入れ、次いで、耐圧容器の中を約30MPaで15
0℃の超臨界状態に8時間維持し、実施例1と同様にし
て、本発明のAl-Mg複合酸化物の触媒担体にPtが
担持された本発明の触媒Eを得た。この触媒EのPt濃
度は2.12質量%であった。
アセチルアセトナートを0.8g入れ、これにアセトン
を10g添加し、耐圧容器内の上部に開孔容器を設置し
て、この中に先に調製したAl-Mg複合酸化物を18.
0g入れ、次いで、耐圧容器の中を約30MPaで15
0℃の超臨界状態に8時間維持し、実施例1と同様にし
て、本発明のAl-Mg複合酸化物の触媒担体にPtが
担持された本発明の触媒Eを得た。この触媒EのPt濃
度は2.12質量%であった。
【0044】比較例6 市販のAl-Mg複合酸化物(比表面積105m2/g)
を用いた以外は比較例3と同様にして、Al-Mg複合
酸化物にPtが2.12質量%で担持された比較用の触
媒fを得た。
を用いた以外は比較例3と同様にして、Al-Mg複合
酸化物にPtが2.12質量%で担持された比較用の触
媒fを得た。
【0045】比較例7 γ-アルミナを用いた以外は比較例6と同様にして、γ-
アルミナにPtが2.12質量%で担持された比較用の
触媒gを得た。
アルミナにPtが2.12質量%で担持された比較用の
触媒gを得た。
【0046】−細孔分布の測定− 実施例1〜2と比較例1のAl-Ce-Zr複合酸化物の
細孔分布を、細孔分布測定装置アサップ2000(島津
製作所販売)を使用し、N2吸着によるBJH法に基づ
いて測定した。その結果を図2に示す。図2の結果か
ら、実施例1〜2で用いたAl-Ce-Zr複合酸化物
は、約3nmに細孔分布のピークを有し、比較例1より
も格段に小さい細孔分布を有することが分かる。
細孔分布を、細孔分布測定装置アサップ2000(島津
製作所販売)を使用し、N2吸着によるBJH法に基づ
いて測定した。その結果を図2に示す。図2の結果か
ら、実施例1〜2で用いたAl-Ce-Zr複合酸化物
は、約3nmに細孔分布のピークを有し、比較例1より
も格段に小さい細孔分布を有することが分かる。
【0047】−触媒性能評価(1)− 上記の実施例1の触媒A、実施例2の触媒B、及び比較
例1の触媒aを、それぞれ圧縮・解砕して直径1〜3m
mのペレットに形成した各2gを、実験室用の排気ガス
浄化性能評価装置の反応管内部に設置した。次いで、下
記のモデル雰囲気ガスを流通させ、触媒床温度を20℃
/分の速度で昇温させながら、各温度におけるCH4の
浄化率を測定した。この結果を図3にまとめて示す。 ガス組成: 1100ppmCH4 + 10.0%CO2 + 5.0%O
2+ 10.0%H2O (残余:窒素)
例1の触媒aを、それぞれ圧縮・解砕して直径1〜3m
mのペレットに形成した各2gを、実験室用の排気ガス
浄化性能評価装置の反応管内部に設置した。次いで、下
記のモデル雰囲気ガスを流通させ、触媒床温度を20℃
/分の速度で昇温させながら、各温度におけるCH4の
浄化率を測定した。この結果を図3にまとめて示す。 ガス組成: 1100ppmCH4 + 10.0%CO2 + 5.0%O
2+ 10.0%H2O (残余:窒素)
【0048】図3の結果から、触媒Aと触媒Bは、触媒
aよりもかなり低い温度からCH4の浄化が始まり、触
媒性能が顕著に高いことが分かる。なお、CH4の50
%浄化温度は、触媒Aで352℃、触媒Bで359℃、
触媒aで440℃であった。
aよりもかなり低い温度からCH4の浄化が始まり、触
媒性能が顕著に高いことが分かる。なお、CH4の50
%浄化温度は、触媒Aで352℃、触媒Bで359℃、
触媒aで440℃であった。
【0049】−触媒性能評価(2)− 以下のようにして水性ガスシフト反応用の触媒としての
性能評価を行った。実施例3の触媒C、比較例2の触媒
b、及び比較例3の触媒cの各2g、及び各触媒を大気
雰囲気中で600℃×10時間の焼成に供した触媒
(「耐久後」と表す。)の各2gを、直径1〜3mmの
ペレットに形成して実験室用反応管の内部に配置し、下
記の組成のガスを流通させながら200〜500℃の範
囲で温度を変化させ、反応管出口のガスをガスクロマト
グラフィーに導いて生成したH2の濃度を測定した。 CO:1.0% + CO2:10.0% + H2O:3.0%
(残余:窒素) このH2の濃度を、初期の触媒について図4に、耐久後
の触媒について図5に示す。結果より、実施例の触媒
は、とりわけ耐久後の低温でのH2生成に効果を奏する
ことが分かる。
性能評価を行った。実施例3の触媒C、比較例2の触媒
b、及び比較例3の触媒cの各2g、及び各触媒を大気
雰囲気中で600℃×10時間の焼成に供した触媒
(「耐久後」と表す。)の各2gを、直径1〜3mmの
ペレットに形成して実験室用反応管の内部に配置し、下
記の組成のガスを流通させながら200〜500℃の範
囲で温度を変化させ、反応管出口のガスをガスクロマト
グラフィーに導いて生成したH2の濃度を測定した。 CO:1.0% + CO2:10.0% + H2O:3.0%
(残余:窒素) このH2の濃度を、初期の触媒について図4に、耐久後
の触媒について図5に示す。結果より、実施例の触媒
は、とりわけ耐久後の低温でのH2生成に効果を奏する
ことが分かる。
【0050】−触媒性能評価(3)− 以下のようにして水蒸気改質反応用の触媒としての性能
評価を行った。実施例4の触媒D、比較例4の触媒d、
及び比較例5の触媒eの各2g、及びそれぞれの触媒を
大気雰囲気中で600℃×10時間の焼成に供した触媒
(「耐久後」と表す。)の各2gを、直径1〜3mmの
ペレットに形成して実験室用反応管の内部に配置し、下
記の組成のガスを流通させながら200〜500℃の範
囲で温度を変化させ、反応管出口のガスをガスクロマト
グラフィーに導いて生成したH2の濃度を測定した。 C3H6:1000ppm + H2O:3% (残余:
窒素) このH2の濃度を、初期の触媒について図6に、耐久後
の触媒について図7に示す。結果より、実施例の触媒
は、とりわけ耐久後に広い温度範囲でH2生成に効果を
奏することが分かる。
評価を行った。実施例4の触媒D、比較例4の触媒d、
及び比較例5の触媒eの各2g、及びそれぞれの触媒を
大気雰囲気中で600℃×10時間の焼成に供した触媒
(「耐久後」と表す。)の各2gを、直径1〜3mmの
ペレットに形成して実験室用反応管の内部に配置し、下
記の組成のガスを流通させながら200〜500℃の範
囲で温度を変化させ、反応管出口のガスをガスクロマト
グラフィーに導いて生成したH2の濃度を測定した。 C3H6:1000ppm + H2O:3% (残余:
窒素) このH2の濃度を、初期の触媒について図6に、耐久後
の触媒について図7に示す。結果より、実施例の触媒
は、とりわけ耐久後に広い温度範囲でH2生成に効果を
奏することが分かる。
【0051】−触媒性能評価(4)− 以下のようにして、上記の実施例3の触媒C、比較例2
の触媒b、及び比較例3の触媒cの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、そのNOx吸蔵の性能評価を
行った。10gのγ-アルミナを100gのイオン交換
水に分散させ、このスラリーに8.5gの酢酸バリウム
を溶解させ、濃縮乾固した後、550℃×2時間の焼成
を行って、バリウムが担持されたγ-アルミナを調製し
た。次に、このバリウム担持γ-アルミナを、2.1gの
炭酸水素アンモニウムNH 4HCO3を150gのイオン
交換水に溶解させた溶液に分散させて15分間攪拌し、
次いで吸引濾過と乾燥を行って、γ-アルミナに担持さ
れたバリウムを炭酸バリウムに変化させた。
の触媒b、及び比較例3の触媒cの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、そのNOx吸蔵の性能評価を
行った。10gのγ-アルミナを100gのイオン交換
水に分散させ、このスラリーに8.5gの酢酸バリウム
を溶解させ、濃縮乾固した後、550℃×2時間の焼成
を行って、バリウムが担持されたγ-アルミナを調製し
た。次に、このバリウム担持γ-アルミナを、2.1gの
炭酸水素アンモニウムNH 4HCO3を150gのイオン
交換水に溶解させた溶液に分散させて15分間攪拌し、
次いで吸引濾過と乾燥を行って、γ-アルミナに担持さ
れたバリウムを炭酸バリウムに変化させた。
【0052】次に、この炭酸バリウム担持混合粉末を1
50gのイオン交換水に分散させ、このスラリーにPt
8.6×10-4モル相当量のジニトロジアンミン白金錯
体溶液を加え、30分間攪拌した。次に、このスラリー
を、濾過・乾燥して回収し、110℃×2時間の乾燥と
450℃×2時間の焼成を行って、白金とバリウムが担
持されたγ-アルミナを得た。この白金バリウム担持γ-
アルミナに、実施例3の触媒C、比較例2の触媒b、及
び比較例3の触媒cの各触媒をそれぞれ等質量で加え、
各混合粉末をボールミルによって24時間混合し、三通
りのNOx吸蔵還元型触媒を調製した。
50gのイオン交換水に分散させ、このスラリーにPt
8.6×10-4モル相当量のジニトロジアンミン白金錯
体溶液を加え、30分間攪拌した。次に、このスラリー
を、濾過・乾燥して回収し、110℃×2時間の乾燥と
450℃×2時間の焼成を行って、白金とバリウムが担
持されたγ-アルミナを得た。この白金バリウム担持γ-
アルミナに、実施例3の触媒C、比較例2の触媒b、及
び比較例3の触媒cの各触媒をそれぞれ等質量で加え、
各混合粉末をボールミルによって24時間混合し、三通
りのNOx吸蔵還元型触媒を調製した。
【0053】上記の三通りの各触媒の各2gを、それぞ
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを100,000-1の空間速度で導入し、触媒の
NOx吸蔵量によって触媒性能を評価した。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:600ppm + CO2:
11.0%+ O2:7.0% + H2O:3.0% (残余:
N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:330ppm + CO:
6000ppm+ CO2:11.0% + H2:0.15%
+ H2O:3.0% (残余:N2)
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを100,000-1の空間速度で導入し、触媒の
NOx吸蔵量によって触媒性能を評価した。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:600ppm + CO2:
11.0%+ O2:7.0% + H2O:3.0% (残余:
N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:330ppm + CO:
6000ppm+ CO2:11.0% + H2:0.15%
+ H2O:3.0% (残余:N2)
【0054】これらのガスの温度は、250〜450℃
の範囲で変化させ、リッチガスを供給しながら実験室用
反応器出口のガス組成が定常状態になった後、リーンガ
スに切り換えてNOxを吸蔵させ、再び実験室用反応器
出口のガス組成が定常状態になった後に、5秒間にわた
ってリッチガスを導入し、再びリーンガスに切り換えた
後のNOx吸蔵量、即ち、リッチスパイクの後のNOx吸
蔵量を測定した。この結果を図8に示す。図8から分か
るように、触媒Cを含むNOx吸蔵還元型触媒は、触媒
b又は触媒cを含むNOx吸蔵還元型触媒よりも、25
0〜450℃の範囲でリッチスパイクの後のNOx吸蔵
量が多く、したがって、より低温から高いNOx浄化性
能を発揮し得ることが分かる。
の範囲で変化させ、リッチガスを供給しながら実験室用
反応器出口のガス組成が定常状態になった後、リーンガ
スに切り換えてNOxを吸蔵させ、再び実験室用反応器
出口のガス組成が定常状態になった後に、5秒間にわた
ってリッチガスを導入し、再びリーンガスに切り換えた
後のNOx吸蔵量、即ち、リッチスパイクの後のNOx吸
蔵量を測定した。この結果を図8に示す。図8から分か
るように、触媒Cを含むNOx吸蔵還元型触媒は、触媒
b又は触媒cを含むNOx吸蔵還元型触媒よりも、25
0〜450℃の範囲でリッチスパイクの後のNOx吸蔵
量が多く、したがって、より低温から高いNOx浄化性
能を発揮し得ることが分かる。
【0055】−触媒性能評価(5)− 以下のようにして、上記の実施例4の触媒D、比較例4
の触媒d、及び比較例5の触媒eの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、そのNOx吸蔵の性能評価を
行った。γ-アルミナと、触媒D、触媒d、及び触媒e
の各触媒を1:1の質量比でボールミルを用いて24時
間混合した。この混合粉末の各20gを200gのイオ
ン交換水に分散させ、この各スラリーに8.5gの酢酸
バリウムを溶解させ、濃縮乾固した後、550℃×2時
間の焼成を行って、バリウムが担持された混合粉末を調
製した。次に、この各バリウム担持混合粉末を、2.2
gの炭酸水素アンモニウムNH4HCO3を150gのイ
オン交換水に溶解させた溶液に分散させて15分間攪拌
し、次いで吸引濾過と乾燥を行って、各混合粉末に担持
されたバリウムを炭酸バリウムに変化させた。
の触媒d、及び比較例5の触媒eの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、そのNOx吸蔵の性能評価を
行った。γ-アルミナと、触媒D、触媒d、及び触媒e
の各触媒を1:1の質量比でボールミルを用いて24時
間混合した。この混合粉末の各20gを200gのイオ
ン交換水に分散させ、この各スラリーに8.5gの酢酸
バリウムを溶解させ、濃縮乾固した後、550℃×2時
間の焼成を行って、バリウムが担持された混合粉末を調
製した。次に、この各バリウム担持混合粉末を、2.2
gの炭酸水素アンモニウムNH4HCO3を150gのイ
オン交換水に溶解させた溶液に分散させて15分間攪拌
し、次いで吸引濾過と乾燥を行って、各混合粉末に担持
されたバリウムを炭酸バリウムに変化させた。
【0056】次に、この炭酸バリウム担持混合粉末を、
それぞれ200gのイオン交換水に分散させ、この各ス
ラリーにPt1.17×10-3モル相当量のジニトロジ
アンミン白金錯体溶液を加え、30分間攪拌した。次
に、この各スラリーを、濾過・乾燥して回収し、110
℃×2時間の乾燥と450℃×2時間の焼成を行って、
三通りのNOx吸蔵還元型触媒を調製した。得られたN
Ox吸蔵還元型触媒において、混合粉末1gあたりの担
持量はいずれも、Pt担持量は8.54×10-4モル、
Ba担持量は1.67×10-3モルであった。
それぞれ200gのイオン交換水に分散させ、この各ス
ラリーにPt1.17×10-3モル相当量のジニトロジ
アンミン白金錯体溶液を加え、30分間攪拌した。次
に、この各スラリーを、濾過・乾燥して回収し、110
℃×2時間の乾燥と450℃×2時間の焼成を行って、
三通りのNOx吸蔵還元型触媒を調製した。得られたN
Ox吸蔵還元型触媒において、混合粉末1gあたりの担
持量はいずれも、Pt担持量は8.54×10-4モル、
Ba担持量は1.67×10-3モルであった。
【0057】上記の三通りの各触媒の各2gを、それぞ
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを100,000-1の空間速度で導入し、上記の
評価と同様に、触媒のNOx吸蔵量によって触媒性能を
評価した。この結果を図9に示す。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:2400ppm + CO
2:11.0%+ CO:700ppm + O2:7.0% +
H2O:3.0% (残余:N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:6700ppm + CO
2:11.0%+ CO:5900ppm + H2O:3.0%
(残余:N2)
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを100,000-1の空間速度で導入し、上記の
評価と同様に、触媒のNOx吸蔵量によって触媒性能を
評価した。この結果を図9に示す。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:2400ppm + CO
2:11.0%+ CO:700ppm + O2:7.0% +
H2O:3.0% (残余:N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:6700ppm + CO
2:11.0%+ CO:5900ppm + H2O:3.0%
(残余:N2)
【0058】図9から分かるように、触媒Dを含むNO
x吸蔵還元型触媒は、触媒d又は触媒eを含むNOx吸蔵
還元型触媒よりも、250〜450℃の範囲でリッチス
パイクの後のNOx吸蔵量が多く、したがって、より低
温から高いNOx浄化性能を発揮し得ることが分かる。
x吸蔵還元型触媒は、触媒d又は触媒eを含むNOx吸蔵
還元型触媒よりも、250〜450℃の範囲でリッチス
パイクの後のNOx吸蔵量が多く、したがって、より低
温から高いNOx浄化性能を発揮し得ることが分かる。
【0059】−触媒性能評価(6)− 以下のようにして、上記の実施例5の触媒E、比較例6
の触媒f、及び比較例7の触媒gの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、その性能評価を行った。触媒
E、触媒f、及び触媒gの各12gを、それぞれ100
gのイオン交換水に分散させ、得られた各スラリーに酢
酸カリウムの1.96gを溶解させ、濃縮乾固した後、
550℃×2時間の焼成を行って、上記の各触媒にカリ
ウムを担持し、三通りのNOx吸蔵還元型触媒を調製し
た。
の触媒f、及び比較例7の触媒gの各触媒を含むNOx
吸蔵還元型触媒を調製し、その性能評価を行った。触媒
E、触媒f、及び触媒gの各12gを、それぞれ100
gのイオン交換水に分散させ、得られた各スラリーに酢
酸カリウムの1.96gを溶解させ、濃縮乾固した後、
550℃×2時間の焼成を行って、上記の各触媒にカリ
ウムを担持し、三通りのNOx吸蔵還元型触媒を調製し
た。
【0060】上記の三通りの各触媒の各2gを、それぞ
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを用いて200〜700℃の範囲で評価した以外
は上記の評価と同様にして、触媒のNOx吸蔵量によっ
て触媒性能を評価した。この結果を図10に示す。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:600ppm + CO2:
11.0%+ O2:7.0% + H2O:3.0% (残余:
N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:330ppm +CO:6
000ppm+ CO2:11.0% + H2:0.15% +
H2O:3.0% (残余:N2)
れ実験室用反応器に配置し、下記に示す組成のモデル排
気ガスを用いて200〜700℃の範囲で評価した以外
は上記の評価と同様にして、触媒のNOx吸蔵量によっ
て触媒性能を評価した。この結果を図10に示す。 リーンガス組成: NO:800ppm + C3H6:600ppm + CO2:
11.0%+ O2:7.0% + H2O:3.0% (残余:
N2) リッチガス組成: NO:100ppm + C3H6:330ppm +CO:6
000ppm+ CO2:11.0% + H2:0.15% +
H2O:3.0% (残余:N2)
【0061】図10から分かるように、触媒Eを含むN
Ox吸蔵還元型触媒は、触媒f又は触媒gを含むNOx吸
蔵還元型触媒よりも、200〜700℃の範囲でリッチ
スパイクの後のNOx吸蔵量が多く、したがって、より
低温からより高温まで高いNOx浄化性能を発揮し得る
ことが分かる。
Ox吸蔵還元型触媒は、触媒f又は触媒gを含むNOx吸
蔵還元型触媒よりも、200〜700℃の範囲でリッチ
スパイクの後のNOx吸蔵量が多く、したがって、より
低温からより高温まで高いNOx浄化性能を発揮し得る
ことが分かる。
【0062】
【発明の効果】ガスに高い接触面積を与える触媒に使用
される触媒担体、その触媒担体を備えた触媒、及びそれ
らの製造方法を提供することができる。
される触媒担体、その触媒担体を備えた触媒、及びそれ
らの製造方法を提供することができる。
【図1】本発明の触媒担体と触媒の製造工程を例示する
模式図である。
模式図である。
【図2】触媒担体の細孔分布を比較したグラフである。
【図3】CH4の浄化率を比較したグラフである。
【図4】H2の生成量を比較したグラフである。
【図5】H2の生成量を比較したグラフである。
【図6】H2の生成量を比較したグラフである。
【図7】H2の生成量を比較したグラフである。
【図8】リッチスパイク後のNOx吸蔵量を比較したグ
ラフである。
ラフである。
【図9】リッチスパイク後のNOx吸蔵量を比較したグ
ラフである。
ラフである。
【図10】飽和NOx吸蔵量を比較したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 23/02 B01J 23/58 A 23/42 ZAB 32/00 23/58 35/10 301F 23/63 37/02 101Z 32/00 F01N 3/10 A 35/10 301 3/28 311R 37/02 101 B01J 23/56 301A F01N 3/10 B01D 53/36 C 3/28 311 104A Fターム(参考) 3G091 AA02 AB01 AB03 AB06 BA07 BA11 BA39 GB03Y GB04Y GB05Y GB06Y GB07Y HA29 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 BA01X BA02X BA03X BA07X BA08X BA19X BA30X BA31X BA33X BA42X BB01 EA04 4G069 AA01 AA03 AA08 BA01A BA01B BA02A BA04A BA04B BA05A BA06A BA06B BA08B BA20A BA20B BB06A BB06B BC02A BC03A BC09A BC09B BC10A BC10B BC12A BC13A BC16A BC16B BC22A BC31A BC33A BC35A BC40A BC42A BC43A BC43B BC44A BC50A BC51A BC51B BC54A BC55A BC56A BC58A BC59A BC60A BC62A BC66A BC67A BC68A BC70A BC71A BC71B BC72A BC72B BC74A BC75A BC75B BD05A CA02 CA03 CA09 CC17 CC26 EC03X EC03Y EC04X EC04Y EC05X EC05Y EC13X EC13Y EC14X EC14Y FA02 FB14 FB16 FC10
Claims (9)
- 【請求項1】 200m2/g以上の比表面積を有し、
少なくとも2種の金属元素を含む複合酸化物を含んでな
る触媒担体。 - 【請求項2】 1〜10nmに細孔分布のピークを有
し、少なくとも2種の金属元素を含む複合酸化物を含ん
でなる触媒担体。 - 【請求項3】 複合酸化物が、アルミニウム、セリウ
ム、及びジルコニウムを含んでなる請求項1又は2に記
載の触媒担体。 - 【請求項4】 複合酸化物が、チタン、及びアルミニウ
ムを含んでなる請求項1又は2に記載の触媒担体。 - 【請求項5】 複合酸化物が、ジルコニウム、及びカル
シウムを含んでなる請求項1又は2に記載の触媒担体。 - 【請求項6】 複合酸化物が、アルミニウム、及びマグ
ネシウムを含んでなる請求項1又は2に記載の触媒担
体。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の触
媒担体に、白金、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ム、及びイリジウムからなる群より選択された少なくと
も1種の触媒成分が担持された触媒。 - 【請求項8】 超臨界流体に溶解させた金属化合物の溶
液を、多孔質の消失性基体に含浸させ、次いで前記金属
化合物を含浸した前記消失性基体を加熱することを特徴
とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の触媒担体の
製造方法。 - 【請求項9】 白金、金、パラジウム、ロジウム、ルテ
ニウム、及びイリジウムからなる群より選択された少な
くとも1種の元素を含む貴金属化合物を超臨界流体に溶
解させ、請求項1〜6のいずれか1項に記載の触媒担体
に前記超臨界流体を含浸させ、前記貴金属化合物を含浸
した前記触媒担体を加熱することを特徴とする触媒の製
造方法。
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---|---|---|---|
JP2001165418A JP2002282689A (ja) | 2001-01-19 | 2001-05-31 | 触媒担体と触媒及びそれらの製造方法 |
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---|---|---|---|
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JP2001012382 | 2001-01-19 | ||
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