JP2009056371A - Catalyst body, air cleaning filter using the same and air conditioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目的物質との化学反応を触媒する触媒物質を有する触媒体に関し、またこの触媒体を用いた空気清浄フィルター及びこのフィルターを用いた空気調和機に関する。 The present invention relates to a catalyst body having a catalyst substance that catalyzes a chemical reaction with a target substance, and also relates to an air purifying filter using the catalyst body and an air conditioner using the filter.
一酸化炭素は、人体に極めて有毒であることが知られているが、近年、家屋の気密性が高くなっているため、換気が十分に行われない室内において石油やガスなどを用いた暖房器具や調理機器を使用した場合における一酸化炭素中毒が社会問題となっている。また、気密性の高い車内等で多数人がタバコを喫煙したなどの場合においても一酸化炭素濃度が異常に高まることがあり、このような場合においても一酸化炭素が悪影響を及ぼす。 Carbon monoxide is known to be extremely toxic to the human body. However, due to the recent increase in airtightness in houses, heating equipment that uses oil, gas, etc. in rooms that are not well ventilated. And carbon monoxide poisoning when using cooking equipment is a social problem. In addition, even when a large number of people smoke cigarettes in a highly airtight vehicle or the like, the carbon monoxide concentration may increase abnormally, and even in such a case, carbon monoxide has an adverse effect.
このような一酸化炭素は、酸素よりも約２５０倍も赤血球中のヘモグロビンと結合しやすく、ヘモグロビンの４つある結合サイトのうち１つが一酸化炭素と結合したカルボキシヘモグロビンは、他のサイトに結合した酸素を放出しにくいという性質を持つ。このため、微量の一酸化炭素が人体に取り込まれた場合でも、酸素運搬能力が減少し人体が酸素欠乏状態になる。また、一酸化炭素とヘモグロビンの結びつきは非常に強く、結合後７２時間くらいはその影響が持続するため、微量の一酸化炭素を吸入した場合であっても血液中の赤血球が増加する多血症（赤血球増加症）状態が引き起こされ、血栓等が生じる恐れがある。 Carbon monoxide binds to hemoglobin in red blood cells about 250 times more easily than oxygen, and carboxyhemoglobin in which one of the four binding sites of hemoglobin binds to carbon monoxide binds to other sites. It is difficult to release oxygen. For this reason, even when a small amount of carbon monoxide is taken into the human body, the oxygen carrying capacity is reduced and the human body becomes oxygen deficient. In addition, since the association between carbon monoxide and hemoglobin is very strong, and the effect persists for about 72 hours after binding, polycythemia in which red blood cells increase even when a minute amount of carbon monoxide is inhaled. (Erythrocytosis) condition may be caused and blood clots may occur.
このように、空気中の一酸化炭素は、人体に深刻な影響を及ぼすが、一酸化炭素除去技術としては、貴金属触媒やホプカライト触媒用いて一酸化炭素分子を酸化し二酸化炭素等に変化させる技術がある。このうち、貴金属触媒を用いる従来技術にかかる一酸化炭素除去技術は、触媒活性を高めるために常時加熱しておく必要がある。このため、多大な消費電力を費やすとともに、熱に対する安全性を高めるために周囲を冷却する必要がある。それゆえランニングコストが高いという問題がある。 In this way, carbon monoxide in the air has a serious effect on the human body, but as a carbon monoxide removal technology, a technology that oxidizes carbon monoxide molecules to carbon dioxide etc. using a noble metal catalyst or hopcalite catalyst. There is. Among these, the carbon monoxide removal technology according to the prior art using a noble metal catalyst needs to be heated at all times in order to enhance the catalytic activity. For this reason, it is necessary to cool the surroundings in order to consume a great amount of power and to improve safety against heat. Therefore, there is a problem that the running cost is high.
他方、ホプカライト触媒を用いる方法は常温における一酸化炭素除去能力が高いことが知られているが、ホプカライト触媒は、湿気により数時間で活性を失う。このため、ホプカライト触媒を用いる方法は、日本のような湿度の高い地域での使用に適していない。 On the other hand, the method using a hopcalite catalyst is known to have a high carbon monoxide removal ability at room temperature, but the hopcalite catalyst loses its activity in several hours due to moisture. For this reason, the method using a hopcalite catalyst is not suitable for use in areas with high humidity such as Japan.
以上から一酸化炭素を常温（約２５℃）で効率よく除去でき、かつ長時間の使用によってもその活性が低下せず、しかもランニングコストの小さい一酸化炭素除去技術が求められている。 In view of the above, there is a need for a carbon monoxide removal technique that can efficiently remove carbon monoxide at room temperature (about 25 ° C.), that does not deteriorate its activity even after long-term use, and that has low running costs.
ところで、一酸化炭素除去触媒に関する技術としては、下記特許文献１〜３が提案されている。
特許文献１は、ハニカム形状の基体に、親水性のゼオライトを担持させ、更に０．１０〜０．２０重量％の白金を担持させた触媒を、２５０℃〜４００℃に加熱させて一酸化炭素を除去する技術である。この技術によると、効率的に一酸化炭素を除去できるとされる。 In Patent Document 1, a catalyst in which a hydrophilic zeolite is supported on a honeycomb-shaped substrate and further 0.10 to 0.20% by weight of platinum is supported is heated to 250 ° C. to 400 ° C. to form carbon monoxide. It is a technology to remove. According to this technique, carbon monoxide can be efficiently removed.
しかし、この技術では、触媒を２５０〜４００℃に加熱して一酸化炭素を除去しなければならない。このため、この触媒を使った一酸化炭素除去装置の温度が非常に高温となり、冷却機を取り付けなければ、安全に使用できないという問題がある。 However, this technique requires heating the catalyst to 250-400 ° C. to remove carbon monoxide. For this reason, the temperature of the carbon monoxide removal apparatus using this catalyst becomes very high, and there is a problem that it cannot be used safely unless a cooler is attached.
特許文献２は、シリカゲルなどに酸化スズなどを担持させ更にＰｔを担持させ、少量の水を加えることにより一酸化炭素を酸化除去する技術である。この技術によっても、効率的に一酸化炭素を除去できるとされる。 Patent Document 2 is a technique in which tin oxide or the like is supported on silica gel or the like, Pt is further supported, and carbon monoxide is oxidized and removed by adding a small amount of water. It is said that this technique can also remove carbon monoxide efficiently.
しかしながら、この技術は、一酸化炭素除去性能が未だ十分でない。 However, this technique still has insufficient carbon monoxide removal performance.
本発明者らは上記従来技術の問題点を鋭意研究した。その結果、ＰｔやＡｕ等の触媒物質の一酸化炭素酸化除去能力を高めるには、触媒物質近傍に積極的に水分を存在させるのがよいことを見出した。また、布製や樹脂製等の耐熱性に欠ける材質からなるフィルター基体にＰｔやＡｕ等の触媒物質を含む触媒体を保持させるには、吸湿性バインダーを用いることが好ましいことなどを見出した。 The present inventors diligently researched the problems of the above-described prior art. As a result, it has been found that in order to enhance the carbon monoxide oxidation removal ability of a catalyst substance such as Pt or Au, it is preferable to make water actively present in the vicinity of the catalyst substance. It has also been found that it is preferable to use a hygroscopic binder in order to hold a catalyst body containing a catalytic substance such as Pt or Au on a filter base made of a material lacking in heat resistance such as cloth or resin.
また、ＰｔやＡｕ等の貴金属触媒物質の一酸化炭素酸化除去能力を高めるには、貴金属錯体含有溶液を用い、２５０℃〜５００℃程度の高熱をかけて貴金属錯体周辺の側鎖を断ち切り、貴金属イオンの凝集を経てナノ微粒子化するのが望ましいと共に、ナノ微粒子表面の酸化物等の不純物を除去するために、２５０℃〜５００℃程度の高温で水素還元処理を行う必要があるが、従来より広汎に使用されている空気浄化用フィルターの素材は、紙、布、化学繊維などであり、これらのものは通常２５０℃を超える温度をかけると、焼失したり、熱軟化により形状が変化したりするので、貴金属触媒物質を紙や布や化学繊維などの素材に添着した後に活性化増強処理を行うことはできない。このため、従来技術では、一酸化炭素などの有害物質を常温（約２５℃）で効率よく除去することのできる、使い勝って性のよい空気清浄フィルターを実現することはできないことを知った。 Moreover, in order to enhance the carbon monoxide removal ability of noble metal catalyst materials such as Pt and Au, a noble metal complex-containing solution is used, and a high temperature of about 250 ° C. to 500 ° C. is applied to cut off the side chain around the noble metal complex. While it is desirable to form nanoparticles through ion aggregation, it is necessary to perform hydrogen reduction treatment at a high temperature of about 250 ° C. to 500 ° C. in order to remove impurities such as oxides on the surface of the nanoparticles. Widely used materials for air purification filters are paper, cloth, chemical fiber, etc. These materials usually burn out when subjected to temperatures exceeding 250 ° C, and their shape changes due to thermal softening. Therefore, the activation enhancement treatment cannot be performed after the noble metal catalyst substance is attached to a material such as paper, cloth or chemical fiber. For this reason, it has been found that the conventional technology cannot realize an easy-to-use and easy-to-use air purifying filter that can efficiently remove harmful substances such as carbon monoxide at room temperature (about 25 ° C.).
本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものであり、一酸化炭素等の有害物質の除去率が高く、使用寿命の長い触媒体を提供することを目的とする。また、本発明の更なる目的は、室内や車内などの通常の生活環境で簡便に使用できる、軽量で使い勝って性のよい空気清浄フィルターを提供すること、およびこのようなフィルターを備えた空気調和機を提供することである。 The present invention has been completed based on these findings, and an object thereof is to provide a catalyst body having a high removal rate of harmful substances such as carbon monoxide and a long service life. Another object of the present invention is to provide a lightweight and easy-to-use air purifying filter that can be easily used in a normal living environment such as indoors or in a vehicle, and air equipped with such a filter. It is to provide a harmony machine.
上記課題を解決するための第一の発明は、吸湿性を備えた水分供給体と、前記水分供給体に接触保持された触媒物質と、を有する触媒体である。 A first invention for solving the above problem is a catalyst body having a moisture supply body having hygroscopicity and a catalyst substance held in contact with the moisture supply body.
この構成によると、水分供給体が、空気などの環境雰囲気中に含まれる水分を吸収し、触媒物質の近傍に常に水分が存在する状態を作り出す。触媒物質の近傍に存在する水分は、触媒物質の一酸化炭素等に対する触媒活性を高めるように作用するため、触媒活性を高めるための加熱手段を設けなくとも、通常の室内環境において反応目的物質（例えば一酸化炭素）と他の物質（例えば酸素）とを効率よく反応させることができる。 According to this configuration, the moisture supply body absorbs moisture contained in an environmental atmosphere such as air, and creates a state in which moisture is always present in the vicinity of the catalyst substance. Moisture present in the vicinity of the catalytic substance acts to increase catalytic activity for the catalytic substance such as carbon monoxide. Therefore, the reaction target substance (in the normal indoor environment (without the provision of heating means for increasing catalytic activity) For example, carbon monoxide) and another substance (for example, oxygen) can be reacted efficiently.
また、通常、空気中の水分は途絶えることがないので、ホプカライトを用いた従来技術のように、長時間の使用によって触媒活性が低下するといったことがない。よって上記構成によると、常に好適な触媒活性を維持させることができる。 In addition, since moisture in the air usually does not cease, the catalyst activity does not decrease with long-term use as in the prior art using hopcalite. Therefore, according to the said structure, a suitable catalyst activity can always be maintained.
更に、触媒体を取り巻く環境雰囲気中に湿気が存在しない場合においては、例えば水分供給体に予め水分を吸湿させておけば同様な作用効果が得られる。更にまた、触媒体を取り巻く環境中に水分および反応物質（酸素、活性酸素、オゾン、過酸化水素など）が存在しない場合には、その環境中に加湿空気を添加するなどすれば、上記と同様な作用効果が得られる。 Further, in the case where moisture does not exist in the environmental atmosphere surrounding the catalyst body, for example, if the moisture supply body absorbs moisture in advance, the same effect can be obtained. Furthermore, when moisture and reactive substances (oxygen, active oxygen, ozone, hydrogen peroxide, etc.) are not present in the environment surrounding the catalyst body, the same as above can be performed by adding humidified air to the environment. Effects can be obtained.
ここで上記触媒物質は、気体中に含まれる反応目的分子と他の物質との反応を触媒する作用を有する物質を意味する。また、この触媒物質が触媒する対象となる反応目的物質の代表例は一酸化炭素である。ただし、第一の発明の適用対象はこれに限られるものではない。例えばトリメチルアミン、ホルムアルデヒド、メチルメルカプタン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、一酸化イオウ、硫化水素等の除去に対しても適用できる。 Here, the catalyst substance means a substance having an action of catalyzing a reaction between a reaction target molecule contained in a gas and another substance. A typical example of a reaction target substance to be catalyzed by the catalyst substance is carbon monoxide. However, the application target of the first invention is not limited to this. For example, it can be applied to the removal of trimethylamine, formaldehyde, methyl mercaptan, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ammonia, sulfur monoxide, hydrogen sulfide and the like.
上記課題を解決するための第二の発明は、核粒子と、前記核粒子上に形成された吸湿性を有する水分供給層と、前記水分供給層に付着された触媒物質と、を有する触媒体である。 A second invention for solving the above-mentioned problem is a catalyst body comprising a core particle, a moisture supply layer having a hygroscopic property formed on the core particle, and a catalyst substance attached to the moisture supply layer. It is.
この構成では、核粒子と、前記核粒子上に形成された吸湿性を有する水分供給層が第一発明における水分供給体に相当するものとなる。この構成では、核粒子が水分供給層を支える核となっているので、水分供給体の作製が容易であり、任意の形状、大きさの水分供給体を作製できると共に、水分供給体の強度を高めることができる。また、この水分供給体は粒状であり、これに触媒物質を付着して触媒体を形成する。よって、触媒機能が高度に発揮される比表面積の大きい触媒体が得られる。また、このものは粒状であるので、広く一般の基材に対する適用が容易であり、その好ましい適用例の一つが本発明にかかる空気清浄フィルターである。 In this configuration, the core particles and the moisture supply layer having hygroscopicity formed on the core particles correspond to the moisture supply body in the first invention. In this configuration, since the core particles serve as nuclei that support the water supply layer, the water supply body can be easily manufactured, and the water supply body of any shape and size can be manufactured, and the strength of the water supply body can be increased. Can be increased. Further, the moisture supply body is granular, and a catalyst substance is attached to the moisture supply body to form a catalyst body. Therefore, a catalyst body having a large specific surface area that exhibits a high catalytic function can be obtained. Moreover, since this is granular, it can be easily applied to a wide variety of general substrates, and one preferred application example is the air purifying filter according to the present invention.
上記第二の発明において、前記核粒子が、Ａｌ,Ｔｉ,Ｚｒ,Ｖ,Ｃｒ,Ｍｎ,Ｆｅ,Ｃｏ,Ｎｉ,Ｃｕ,及びＺｎから選ばれる群より少なくとも一種類以上の金属または金属酸化物からなる粒子である構成とすることができる。 In the second invention, the core particles are made of at least one metal or metal oxide selected from the group selected from Al, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn. It can be set as the structure which is a particle | grain which becomes.
核粒子の形状・サイズを制御することにより、触媒体の粒径を制御することができるが、これらの金属または金属酸化物からなる核粒子であると、所望の粒子形状やサイズが得られるので、触媒活性が高く、適応性・利用性に優れた触媒体を実現し易い。 By controlling the shape and size of the core particles, the particle size of the catalyst body can be controlled. However, if the core particles are made of these metals or metal oxides, the desired particle shape and size can be obtained. It is easy to realize a catalyst body having high catalytic activity and excellent adaptability and availability.
また、貴金属ナノ微粒子からなる触媒物質を活性化した状態で担持体に担持させるには、貴金属錯体含有溶液を担持体に保持させた後、２５０〜５００℃程度の高温で焼成・還元することにより、貴金属錯体の周辺側鎖を断ち切り貴金属イオンとし、更にこの貴金属イオン同士を凝集させる過程を経るのが望ましいが、上記核粒子が金属または金属酸化物からなる粒子は、耐熱性に優れているので、高温処理時に焼失したり破壊されたりすることがない点で好ましい。更に金属酸化物のうち、特に二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)などが、成形性がよく、水分供給層であるシリカとの接着性もよいので好ましい。 Further, in order to support a catalyst material composed of noble metal nanoparticles in an activated state, a support containing a noble metal complex-containing solution is then fired and reduced at a high temperature of about 250 to 500 ° C. It is desirable to cut the peripheral side chain of the noble metal complex into noble metal ions, and further undergo a process of aggregating the noble metal ions with each other, but the particles in which the core particles are made of metal or metal oxide are excellent in heat resistance. It is preferable in that it is not burnt down or destroyed during high temperature treatment. Among metal oxides, titanium dioxide (TiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3) and the like are particularly preferable since they have good moldability and good adhesion to silica as a water supply layer.
また、上記第二の発明においては、前記核粒子がセラミックス製の粒子である構成とすることができる。 In the second aspect of the invention, the core particle may be a ceramic particle.
セラミックス製の粒子は上記核粒子同様、核粒子の形状・サイズの制御性および耐熱性に加え、構造的安定が高く軽量であるという点で有用性が高い。セラミックスとしては、シリカ, ゼオライト, BaTiO3, 窒化物(BN,AlN,SiN,TiN), SiC, 3AlO3・2SiO2(ムライト), Al2TiO5, B4C, フェライト, BeO, 黒鉛, Ca10(PO4)6(OH)2(アパタイト), CaO・SiO3(ワラステナイト), 2MgO・2Al2O3・5SiO2(コージェライト), Si6-2Al2O2N8-2(サイアロン)などが例示できる。 Ceramic particles, like the above-mentioned core particles, are highly useful in that they have high structural stability and light weight in addition to controllability of shape and size of the core particles and heat resistance. Ceramics include silica, zeolite, BaTiO3, nitride (BN, AlN, SiN, TiN), SiC, 3AlO3 ・ 2SiO2 (mullite), Al2TiO5, B4C, ferrite, BeO, graphite, Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 (Apatite), CaO.SiO3 (Wollastonite), 2MgO.2Al2O3.5SiO2 (Cordierite), Si6-2Al2O2N8-2 (Sialon), and the like.
ここで上記「核粒子」は、水分供給層を施す対象となる個別独立的に存在する個体を意味する。ここでいう「粒子」には、単一粒子の他、複数の粒子相互が凝集した二次粒子（凝集体粒子）や、種類の異なる粒子が凝集した混成粒子も含まれる。その形状は、通常、球状、楕円状、柱状、棒状、粒状などであるが、特定の形状に限定されない。 Here, the above-mentioned “nuclear particle” means an individual that exists as an object to which a moisture supply layer is applied. As used herein, “particles” include single particles, secondary particles (aggregate particles) in which a plurality of particles are aggregated, and hybrid particles in which different types of particles are aggregated. The shape is usually spherical, elliptical, columnar, rod-shaped, granular, etc., but is not limited to a specific shape.
上記第二の発明においては、前記水分供給層が、吸湿物質を含んでなるものであり、前記触媒物質が、粒子状であり、前記水分供給層の吸湿物質に直接接触している構成とすることができる。 In the second aspect of the invention, the moisture supply layer includes a hygroscopic substance, and the catalyst substance is in a particulate form and is in direct contact with the hygroscopic substance of the moisture supply layer. be able to.
第二の発明における水分供給層は、吸湿性を有する物質のみで組成されていてもよいが、吸湿物質と他の物質とで組成されていてもよい。後者の場合、粒状触媒物質を吸湿物質に直接接触させる構成とすることにより、吸湿物質の有する水分を粒状触媒物質に確実に供給させることができる。よって、上記構成であると、触媒物質の触媒活性を確実に高めることができる。 The moisture supply layer in the second invention may be composed only of a hygroscopic substance, but may be composed of a hygroscopic substance and another substance. In the latter case, the particulate catalyst material can be surely supplied to the particulate catalyst material by making the particulate catalyst material directly contact the hygroscopic material. Therefore, the catalytic activity of the catalyst material can be reliably increased with the above configuration.
また、上記第二の発明においては、前記核粒子の最大直径が、０．０２μｍ以上、１０ｍｍ以下であり、前記水分供給層の平均厚みが、前記粒子状触媒物質の平均粒子径より薄い、構成とすることができる。 In the second invention, the maximum diameter of the core particles is 0.02 μm or more and 10 mm or less, and the average thickness of the water supply layer is thinner than the average particle diameter of the particulate catalyst substance. It can be.
触媒物質は水分供給層に保持され、かつその一部が水分供給層から外部に突出していることが好ましい。触媒物質の一部が外部に突出していると、環境雰囲気中の目的物質および気体と効率よく接触させることができるからである。上記構成では、水分供給層の平均厚みが、前記粒子状触媒物質の平均粒子径より薄く形成されるが、これにより、粒子状触媒物質の一部を確実に外部（環境雰囲気中）に突出させることができる。なお、水分供給層は、その平均厚みを好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍとするのがよい。 It is preferable that the catalyst material is held in the moisture supply layer, and a part of the catalyst material protrudes from the moisture supply layer. This is because if a part of the catalyst material protrudes to the outside, it can be efficiently brought into contact with the target material and gas in the environmental atmosphere. In the above configuration, the average thickness of the moisture supply layer is formed to be thinner than the average particle diameter of the particulate catalyst material, but this ensures that a part of the particulate catalyst material protrudes outside (in the environmental atmosphere). be able to. The moisture supply layer preferably has an average thickness of 100 nm to 10 μm.
また、上記構成では、前記核粒子の最大直径を、０．０２μｍ以上、１０ｍｍ以下とするが、０．０２μｍ未満の粒子は作製し難いとともに微細過ぎて取り扱い性が悪い。その一方、１０ｍｍを超える粒子であると比表面積が過少となり、触媒体の触媒機能を十分に高められないと共に、フィルター基材などに保持させ難くなるので好ましくない。なお、核粒子は、取り扱い性、比表面積（触媒活性）、製造し易さなどの面から、その最大直径を好ましくは基体担持用で０．０５μｍ以上、２００μｍ以下、粒単体用で好ましくは２００μｍ以上、５ｍｍ以下とし、更に好ましくは基体担持用で０．１μｍ以上、１００μｍ以下、粒単体用で５００μｍ以上、３ｍｍ以下とするのがよい。 Moreover, in the said structure, although the maximum diameter of the said core particle shall be 0.02 micrometer or more and 10 mm or less, the particle | grains less than 0.02 micrometer are difficult to produce, and it is too fine, and its handleability is bad. On the other hand, if the particle size exceeds 10 mm, the specific surface area becomes too small, the catalyst function of the catalyst body cannot be sufficiently enhanced, and it is difficult to hold it on a filter substrate or the like. The core particles have a maximum diameter of preferably 0.05 μm or more and 200 μm or less for supporting a substrate, and preferably 200 μm for a single particle in terms of handling properties, specific surface area (catalytic activity), and ease of production. The thickness is 5 mm or less, more preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less for supporting a substrate, and 500 μm or more and 3 mm or less for a single grain.
上記第一および第二の発明においては、前記吸湿物質の構成材料は、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、親水性ゼオライト、シリカゲル、珪酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸メチル、セルロース系樹脂などが使用できるが、このうち特にシリカが好適に使用できる。シリカは平均細孔径や比表面積の異なるものが容易に作製でき、かつ吸湿力が強いので好ましい。 In the first and second inventions, the constituent material of the hygroscopic substance is porous silica, porous alumina, hydrophilic zeolite, silica gel, sodium silicate, polyvinyl alcohol, polyamide, sodium polyacrylate, polymethyl methacrylate. Cellulosic resins can be used, and among these, silica is particularly suitable. Silica having a different average pore diameter and specific surface area can be easily produced, and is preferred because it has a high hygroscopicity.
また、上記第一および第二の発明においては、前記多孔質シリカの平均細孔径が２nm以上、５０ｎｍ以下の多孔質シリカである構成とすることができる。 In the first and second aspects of the invention, the porous silica may be porous silica having an average pore diameter of 2 nm or more and 50 nm or less.
また、上記第一および第二の発明においては、前記多孔質シリカの平均細孔径が２ｎｍより大きく２０ｎｍ以下であり、比表面積が１００〜５００ｍ2／ｇである構成とすることができる。 Moreover, in said 1st and 2nd invention, it can be set as the structure whose average pore diameter of the said porous silica is 2 nm or more and 20 nm or less, and a specific surface area is 100-500 m < 2 > / g.
平均細孔径が２〜５０ｎｍのものは、一般にメソ孔と呼ばれ、このものは高湿度時に吸着した水分を低湿度時に放出する性質を有する。また、この細孔径であると細孔内に微粒子状の触媒微粒子（およそ１〜１０ｎｍ）を存在させ易い。 Those having an average pore diameter of 2 to 50 nm are generally called mesopores, which have the property of releasing moisture adsorbed at high humidity at low humidity. Moreover, when it is this pore diameter, it is easy to make a fine catalyst fine particle (about 1-10 nm) exist in a pore.
また、上記第一および第二の発明においては、前記多孔質シリカの平均細孔径が０．５ｎｍ〜２ｎｍであり、比表面積が５００ｍ2／ｇより大きく１０００ｍ2／ｇ以下である構成とすることができる。 Moreover, in said 1st and 2nd invention, it is set as the structure whose average pore diameter of the said porous silica is 0.5 nm- 2 nm, and a specific surface area is larger than 500 m < 2 > / g and below 1000 m < 2 > / g. Can do.
平均細孔径が２ｎｍ以下のものは、一般にミクロ孔と呼ばれ、このミクロ孔内に捕捉された水分は放出されにくい。よって、平均細孔径が２ｎｍ以下の多孔質シリカを用いると、触媒物質の近傍に常に水分が存在する状態を形成し易い。 Those having an average pore diameter of 2 nm or less are generally called micropores, and moisture trapped in the micropores is hardly released. Therefore, when porous silica having an average pore diameter of 2 nm or less is used, it is easy to form a state in which moisture always exists in the vicinity of the catalyst substance.
なお、ミクロ孔の場合、ミクロ孔内における分子拡散速度が遅いので、この点において一酸化炭素等の除去目的物質の除去効率を高めにくい。他方、メソ孔の場合、ミクロ孔よりも比表面積が小さいので、除去目的物質との反応場が少なくなる点において反応効率が悪くなる傾向がある。それゆえ、シリカの平均細孔径及び比表面積は、これらの利点欠点を勘案して実際の使用環境に適合するように設定するのが好ましい。例えば、湿度が低い環境下においては、ミクロ孔の割合が高い、例えばミクロ孔が５０％以上、好ましくは６０％以上の多孔質シリカを用いる。他方、日本のように高湿度環境となる環境下においてはメソ孔の割合の高い、例えばメソ孔が５０％以上、好ましくは６０％以上の多孔質シリカを用いる。また、あらゆる湿度環境に対応できるようにするためには、ミクロ孔、メソ孔を３０〜７０％の割合で併せ持つ多孔質シリカとする。 In the case of micropores, since the molecular diffusion rate in the micropores is slow, it is difficult to increase the removal efficiency of the removal target substance such as carbon monoxide in this respect. On the other hand, in the case of mesopores, since the specific surface area is smaller than that of micropores, the reaction efficiency tends to deteriorate in that the reaction field with the removal target substance is reduced. Therefore, it is preferable to set the average pore diameter and specific surface area of silica so as to suit the actual use environment in consideration of these advantages and disadvantages. For example, in an environment where humidity is low, porous silica having a high micropore ratio, for example, having a micropore of 50% or more, preferably 60% or more is used. On the other hand, porous silica having a high mesopore ratio, for example, mesopores of 50% or more, preferably 60% or more, is used in an environment of high humidity as in Japan. Further, in order to be able to cope with any humidity environment, porous silica having both micropores and mesopores in a proportion of 30 to 70% is used.
また、上記第一および第二の発明において、前記触媒物質は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｄ、及びＩｒからなる群より選択された少なくとも一種以上の金属粒子であり、且つその平均粒径が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である構成とすることができる。 In the first and second inventions, the catalyst substance is at least one metal particle selected from the group consisting of Pt, Au, Rh, Ag, Pd, and Ir, and has an average particle diameter thereof May be 1 nm or more and 10 nm or less.
Ｐｔ、Ａｕ等の上記した金属は微細すぎると取り扱い性が悪くなり、１０ｎｍを超えると比表面積が過小になり単位質量当りの触媒力が不十分になる。平均粒径が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である金属粒子は十分な触媒活性を有する点で好ましく、特にＰｔからなるものが、粒状加工性に優れかつ一酸化炭素触媒活性に優れる点で好ましい。 When the above-mentioned metals such as Pt and Au are too fine, the handleability is deteriorated, and when it exceeds 10 nm, the specific surface area becomes excessively small and the catalytic force per unit mass becomes insufficient. Metal particles having an average particle diameter of 1 nm or more and 10 nm or less are preferable from the viewpoint of having sufficient catalytic activity, and those composed of Pt are particularly preferable from the viewpoint of excellent granular processability and excellent carbon monoxide catalytic activity.
上記課題を解決するための第三の発明は、空気清浄フィルターにかかる発明であり、フィルター基体と、前記フィルター基体にバインダーにより付着された前記請求項１ないし１０の何れかに記載の触媒体と、を有してなる。 A third invention for solving the above-mentioned problems is an invention relating to an air purifying filter, wherein the filter substrate and the catalyst body according to any one of claims 1 to 10 attached to the filter substrate with a binder. , Has.
この構成であると、既に説明した本発明にかかる触媒体の作用効果が顕著に発揮される。この構成の更なる作用効果を説明する。 With this configuration, the effects of the catalyst body according to the present invention described above are remarkably exhibited. The further effect of this structure is demonstrated.
貴金属ナノ微粒子からなる触媒物質をその機能（触媒機能）を障害しない状態で担持体に担持させるには、貴金属錯体含有溶液を担持体に付着させた状態で高温焼成・還元する必要がある。例えば、第二の発明においては、触媒物質粒子を多孔質シリカなどからなる水分供給体（広義の意味における担持体）に保持させるために、２５０℃〜５００℃程度の温度で焼成・還元する。然るに、従来から使用されている一般的なフィルターは耐熱性を有しない。例えば、紙、布、樹脂などの柔軟で軽量な材料は、２５０℃以上の温度に耐えられない。よって、これらの材料からなるフィルターに直接触媒物質を保持させることができない。 In order to support a catalyst material composed of noble metal nanoparticles on a support without impairing its function (catalyst function), it is necessary to perform high-temperature firing and reduction with the noble metal complex-containing solution attached to the support. For example, in the second invention, the catalyst material particles are calcined and reduced at a temperature of about 250 ° C. to 500 ° C. in order to hold the catalyst material particles on a moisture supply body (support in a broad sense) made of porous silica or the like. However, the general filter used conventionally does not have heat resistance. For example, flexible and lightweight materials such as paper, cloth, and resin cannot withstand temperatures of 250 ° C. or higher. Therefore, the catalyst substance cannot be directly held on the filter made of these materials.
ここにおいて、上記第三の発明にかかる空気清浄フィルターは、バインダーを介して触媒体をフィルター基体に付着させた構造を採用し、触媒物質は触媒体の構成成分となっている。よって、触媒物質を直接フィルター基体に保持させる必要がないので、高温熱処理が必須とならない。つまり、耐熱性に劣るフィルター基体をも使用できる。 Here, the air purifying filter according to the third invention employs a structure in which the catalyst body is attached to the filter substrate via a binder, and the catalyst substance is a constituent component of the catalyst body. Therefore, since it is not necessary to hold the catalyst substance directly on the filter base, high temperature heat treatment is not essential. That is, a filter base having poor heat resistance can also be used.
なお、上記第三の発明における「付着」は、狭義の意味における付着ではなく、結着や接着をも含む広い概念で使用されている。 The “attachment” in the third invention is not an attachment in a narrow sense but is used in a broad concept including binding and adhesion.
上記第三の発明においては、前記フィルター基体が非金属製繊維からなるものとすることができる。また、前記非金属製繊維からなるフィルターとして、不織布からなるフィルターを用いることができる。 In the third aspect of the invention, the filter base may be made of a nonmetallic fiber. Moreover, the filter which consists of a nonwoven fabric can be used as a filter which consists of said non-metallic fiber.
上記したごとく、第三の発明にかかる空気清浄フィルターは高温での熱処理を必須としないので、金属製繊維に比べ耐熱性の劣る非金属製繊維をフィルター基体材料として使用することができ、更に天然繊維や合成繊維からなる不織布をフィルター基体とすることができる。不織布は、結節点を有しないので、空隙率が高いという利点を有し、天然繊維や合成繊維からなる不織布は軽量で柔軟性に富むという利点を有する。したがって、このような不織布からなるフィルター基体に、触媒活性が高い本発明にかかる触媒体を付着させると、柔軟性を備え、軽量で通気性がよく、かつ一酸化炭素除去能力に優れ、しかも常に好適な一酸化炭素除去能力を発揮し得る空気清浄フィルターを実現することができる。このフィルターは、設置や取替えにおける使い勝手性に優れる。 As described above, since the air purifying filter according to the third invention does not require heat treatment at high temperature, non-metallic fibers that are inferior in heat resistance compared to metallic fibers can be used as a filter base material, and further natural A nonwoven fabric made of fibers or synthetic fibers can be used as the filter substrate. Since the nonwoven fabric has no knots, it has the advantage of high porosity, and the nonwoven fabric made of natural fibers or synthetic fibers has the advantage of being lightweight and rich in flexibility. Therefore, when a catalyst body according to the present invention having high catalytic activity is attached to a filter substrate made of such a nonwoven fabric, it has flexibility, light weight, good air permeability, excellent carbon monoxide removal ability, and always. An air purifying filter capable of exhibiting a suitable carbon monoxide removing capability can be realized. This filter is excellent in usability in installation and replacement.
上記第三の発明において、前記触媒体が触媒体粒子群からなり、当該触媒体粒子群は、前記フィルター基体上に形成されたバインダー層より露出した構成とすることができる。 In the third aspect of the invention, the catalyst body may be composed of a catalyst body particle group, and the catalyst body particle group may be exposed from a binder layer formed on the filter substrate.
触媒体は一酸化炭素を含む気体に接触してその機能を発揮するものであるので、一酸化炭素を含む気体に接触し易いことが望まれる。上記構成では、触媒体である触媒体粒子群がバインダー層より露出しているので、その触媒機能が確実に発揮される。なお、ここで言う「露出」は粒子の一部分のみの露出を含む概念である。 Since the catalyst body exhibits its function when in contact with a gas containing carbon monoxide, it is desirable that the catalyst body be easily in contact with a gas containing carbon monoxide. In the said structure, since the catalyst body particle group which is a catalyst body is exposed from the binder layer, the catalyst function is exhibited reliably. The “exposure” referred to here is a concept including exposure of only a part of the particles.
また、上記第三の発明において、前記触媒体が、触媒体粒子群からなり、当該触媒体粒子群の平均粒径が、前記フィルター基体上に形成されたバインダーからなる層の平均厚みの１倍を超える構成とすることができる。 In the third aspect of the invention, the catalyst body is composed of catalyst body particle groups, and the average particle diameter of the catalyst body particle groups is one time the average thickness of the layer formed of the binder formed on the filter substrate. It can be set as the structure exceeding.
触媒体粒子の粒径がバインダー層の厚みの１倍を超えれば、触媒体粒子がバインダー層に埋もれてしまうことがない。したがって、この構成であると、触媒体の触媒機能が確実に発揮され、所期の目的が確実に達成できる。具体的には、触媒体粒子の平均粒径を測定し、適宜バインダー溶液調整および処理時間の調節を行い、バインダー層厚さが触媒体粒子の平均粒径より小さくなるよう塗着し、触媒体粒子を散布後加圧する、あるいは加圧して堆積させる等して担持させる。このようなことから、触媒体粒子群の平均粒径をバインダー層の平均厚みの１倍以上、好ましくは１００倍以下、より好ましくは２倍以上、１０倍以下とするのがよい。 If the particle diameter of the catalyst particles exceeds 1 times the thickness of the binder layer, the catalyst particles are not buried in the binder layer. Therefore, with this configuration, the catalytic function of the catalyst body is reliably exhibited, and the intended purpose can be reliably achieved. Specifically, the average particle diameter of the catalyst body particles is measured, the binder solution is adjusted and the treatment time is appropriately adjusted, and the coating is applied so that the binder layer thickness is smaller than the average particle diameter of the catalyst body particles. The particles are supported after being sprayed or pressurized or deposited by pressurization. For this reason, the average particle diameter of the catalyst body particle group should be 1 time or more, preferably 100 times or less, more preferably 2 times or more and 10 times or less of the average thickness of the binder layer.
上記第三の発明においては、前記バインダーが、吸湿性バインダーである構成とすることができる。 In the third invention, the binder may be a hygroscopic binder.
既に説明したように、貴金属触媒からなる触媒物質の近傍に水分が存在すると、触媒活性が高まるが、触媒体を付着させるバインダー自体に吸湿性があると、バインダーが吸湿した水分が触媒体に供給される。よって、一層確実に、触媒物質の近傍に常に水分が存在する好都合な状態を作り出すことができる。 As already explained, when water is present in the vicinity of a catalyst material consisting of a noble metal catalyst, the catalytic activity increases. However, if the binder to which the catalyst body is attached is hygroscopic, the moisture absorbed by the binder is supplied to the catalyst body. Is done. Therefore, it is possible to create an advantageous state in which moisture is always present in the vicinity of the catalyst substance.
また、吸湿性バインダーを用いる上記構成において、前記吸湿性バインダーが、平均細孔径が２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の多孔質シリカである、とすることができる。 Further, in the above configuration using a hygroscopic binder, the hygroscopic binder may be porous silica having an average pore diameter of 2 nm or more and 50 nm or less.
平均細孔径が２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の多孔質シリカは、前述したような調湿または吸湿効果に加え、水分供給層と同等の物質であるため、吸湿性バインダーとして都合よく機能する。 Porous silica having an average pore diameter of 2 nm or more and 50 nm or less functions as a hygroscopic binder because it is a substance equivalent to the moisture supply layer in addition to the moisture conditioning or moisture absorption effect as described above.
また、吸湿性バインダーを用いる上記構成において、前記吸湿性バインダーが、多孔質アルミナ、親水性ゼオライト、シリカゲル、珪酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸メチル、及びセルロース系樹脂からなる群より選択される物質である、とすることができる。 Further, in the above configuration using a hygroscopic binder, the hygroscopic binder is made of porous alumina, hydrophilic zeolite, silica gel, sodium silicate, polyvinyl alcohol, polyamide, sodium polyacrylate, polymethyl methacrylate, and cellulosic resin. A substance selected from the group consisting of:
多孔質アルミナは、メソポーラスシリカと同様、水分の吸着と放出による調湿作用をもっており、比表面積も大きく、触媒体を存在させるのに好都合である。シリカゲルおよび親水性ゼオライトは吸湿性が高く、比表面積も大きいので、本発明におけるバインダーとして好適に使用できる。なお、ポリビニルアルコール、ポリアミド、親水性アクリル樹脂およびセルロース系樹脂は、本来の性質である結着性に優れ、かつ吸湿性を持つため、本発明におけるバインダーとして採用することができるが、触媒体が完全に埋没しないようにバインダー厚さを制御する必要がある。 Porous alumina, like mesoporous silica, has a humidity control action by moisture adsorption and release, has a large specific surface area, and is convenient for the presence of a catalyst body. Silica gel and hydrophilic zeolite are highly hygroscopic and have a large specific surface area, and therefore can be suitably used as a binder in the present invention. Polyvinyl alcohol, polyamide, hydrophilic acrylic resin and cellulosic resin are excellent in binding properties, which are inherent properties, and have hygroscopicity, so that they can be employed as binders in the present invention. It is necessary to control the binder thickness so that it is not completely buried.
また、吸湿性バインダーを用いる上記構成において、前記吸湿性バインダーが、表面に親水化処理を施した多孔質材料からなるものである、とすることができる。 Moreover, the said structure using a hygroscopic binder WHEREIN: The said hygroscopic binder can be made from the porous material which performed the hydrophilic treatment on the surface.
表面に親水化処理を施した多孔質材料とは、例えば、特開昭６２−１１６６４４、特開平７−３１５８２０、特許公開平１０−１８４４５、特開２００３−６４２０７にて開示されているような材料が挙げられる。また、表面に親水化処理を施した多孔質材料は、触媒体の吸湿性物質と相性がよいので、フィルター基体に触媒体を確実に付着させることができる。 The porous material whose surface has been subjected to a hydrophilic treatment is, for example, a material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-116644, 7-315820, 10-18445, and 2003-64207. Is mentioned. Further, since the porous material whose surface has been subjected to a hydrophilic treatment is compatible with the hygroscopic substance of the catalyst body, the catalyst body can be reliably attached to the filter substrate.
以上で説明した第三発明群にかかる空気清浄フィルターは、次の構成を備える製造方法により製造することができる。 The air purifying filter according to the third invention group described above can be manufactured by a manufacturing method having the following configuration.
すなわち、不織布からなるフィルター基体と、前記フィルター基体にバインダーにより付着された前記請求項１ないし１０の何れか１項に規定された触媒体と、を有してなる空気清浄フィルターを製造する方法であって、バインダーを含む水溶液に、前記請求項１ないし１０の何れか１項で規定された触媒体粒子群を入れ混合してバインダー触媒体溶液を作製する工程と、前記バインダー触媒体溶液に不織布を浸漬する不織布浸漬工程と、
前記不織布浸漬工程の後、バインダー触媒体溶液が付着した不織布の布面に気体を通過させて孔通しする孔通し工程と、前記孔通し工程の後、前記不織布を２５０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、を備える製造方法によって製造することができる。
That is, a method for producing an air purifying filter comprising: a filter base made of nonwoven fabric; and the catalyst body defined in any one of claims 1 to 10 attached to the filter base with a binder. A step of preparing a binder catalyst body solution by mixing the catalyst particles defined in any one of claims 1 to 10 with an aqueous solution containing a binder to produce a binder catalyst body solution; and a nonwoven fabric in the binder catalyst body solution A non-woven fabric dipping step for immersing,
After the non-woven fabric dipping process, a non-woven fabric is dried at a temperature of 250 ° C. or less after the perforating process for allowing gas to pass through the cloth surface of the non-woven fabric to which the binder catalyst body solution has adhered and through the perforating process. It can manufacture with a manufacturing method provided with a drying process.
また、不織布からなるフィルター基体と、前記フィルター基体にバインダーにより付着された前記請求項１ないし１０の何れか１項に規定された触媒体と、を有してなる空気清浄フィルターを製造する方法であって、バインダーを含む水溶液を不織布に塗布する工程と、前記バインダーを含む水溶液が塗布された不織布に、前記請求項１ないし１０の何れか１項で規定された触媒体粒子群を配置し、不織布表面を加圧する触媒体付着工程と、前記触媒体付着工程の後、前記不織布の布面に気体を通過させて孔通しする孔通し工程と、前記孔通し工程を経た不織布を、２５０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、を備える製造方法によって製造することができる。 A method for producing an air purifying filter comprising: a filter base made of non-woven fabric; and a catalyst body defined in any one of claims 1 to 10 attached to the filter base with a binder. The step of applying an aqueous solution containing a binder to a nonwoven fabric, and the non-woven fabric coated with the aqueous solution containing the binder, the catalyst body particle group defined in any one of claims 1 to 10 is disposed, A catalyst body attaching step for pressurizing the surface of the nonwoven fabric, a hole passing step for passing a gas through the cloth surface of the nonwoven fabric after the catalyst body attaching step, and a nonwoven fabric that has undergone the hole passing step is 250 ° C. or less. And a drying step of drying at a temperature of 1.
上記構成において、前記触媒体付着工程における加圧は、前記不織布表面に加圧気体をブローすることによる加圧とすることができる。また、前記不織布表面に押圧部材を押し当てることによる加圧とすることができる。 The said structure WHEREIN: The pressurization in the said catalyst body adhesion process can be made into the pressurization by blowing pressurized gas on the said nonwoven fabric surface. Moreover, it can be set as the pressurization by pressing a pressing member on the said nonwoven fabric surface.
また、前記不織布としてポリエステル製不織布を用いることができる。 Moreover, a polyester nonwoven fabric can be used as the nonwoven fabric.
上記各構成の製造方法においては、気体を通過させて孔通しする孔通し工程を有するが、この工程によりバインダーや触媒体粒子群による目詰まりが防止される。よって、上記製造方法によると、開口率の大きい空気清浄フィルターを製造することができる。 The manufacturing method having the above-described configuration includes a hole-passing step for allowing a gas to pass therethrough, and this step prevents clogging by the binder and the catalyst body particle group. Therefore, according to the said manufacturing method, an air purifying filter with a large aperture ratio can be manufactured.
ここで気体としては、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスを好適に使用することができる。また、押圧部材としては、平坦面を有する部材、例えば平板などを用いることができる。 Here, an inert gas such as N 2, He, or Ar can be suitably used as the gas. Further, as the pressing member, a member having a flat surface, for example, a flat plate can be used.
上記各構成の製造方法において、前記触媒体として３００℃以上、５００℃以下の温度で焼成処理されたものを使用することができる。 In the manufacturing method of each said structure, what was baked at the temperature of 300 to 500 degreeC as said catalyst body can be used.
３００℃以上、５００℃以下の温度で焼成処理された触媒体は触媒活性が高いので、一酸化炭素除去効率に優れた空気清浄フィルターとなすことができる。 Since the catalyst body calcined at a temperature of 300 ° C. or more and 500 ° C. or less has high catalytic activity, it can be an air purifying filter excellent in carbon monoxide removal efficiency.
上記課題を解決するための第四の発明は、請求項１１ないし１９のいずれかに記載の空気清浄フィルターが用いてなる空気調和機である。 A fourth invention for solving the above problem is an air conditioner using the air purifying filter according to any one of claims 11 to 19.
請求項１１ないし１９のいずれかに記載の空気清浄フィルターが用いた空気調和機は、室内や車内の一酸化炭素除去の除去と空気浄化に好適に使用することができる。なお、ここでいう空気調和機には、一酸化炭素除去することのできる、空気清浄機、除湿機、加湿器、エアーコンディショナー等も含まれる。 The air conditioner used by the air purifying filter according to any one of claims 11 to 19 can be suitably used for removal of carbon monoxide and air purification indoors or in a vehicle. Note that the air conditioner here includes an air purifier, a dehumidifier, a humidifier, an air conditioner, and the like that can remove carbon monoxide.
以上に説明したように、第一および第二の本発明によると、室内等の常温環境下において反応目的物質（例えば一酸化炭素）と他の物質（例えば酸素）とを高効率で反応させることができる触媒体を提供することができる。また、この触媒体を必須構成要素とする第三の本発明によると、フィルターの設置や取替え等における使い勝って性がよく、しかも空気中に混入した一酸化炭素を高効率で除去することのできる空気清浄フィルターを提供することができる。また、このような空気清浄フィルターを必須構成要素とする第四の本発明によると、一酸化炭素除去性能に優れた空気調和機を提供することができる。 As described above, according to the first and second aspects of the present invention, a reaction target substance (for example, carbon monoxide) and another substance (for example, oxygen) are reacted with high efficiency in a room temperature environment such as a room. The catalyst body which can be provided can be provided. Further, according to the third aspect of the present invention having this catalyst body as an essential constituent element, it is easy to use in the installation and replacement of the filter, and the carbon monoxide mixed in the air can be removed with high efficiency. An air purifying filter that can be provided can be provided. Further, according to the fourth aspect of the present invention having such an air purifying filter as an essential component, an air conditioner excellent in carbon monoxide removal performance can be provided.
本発明を実施するための最良の形態について、水分供給体の構成要素である水分供給層を形成する材料としてシリカを用い、核粒子として二酸化チタン粉末を用い、触媒物質として白金粒子を用いた場合を例として、説明する。 In the best mode for carrying out the present invention, silica is used as a material for forming a water supply layer that is a component of a water supply body, titanium dioxide powder is used as a core particle, and platinum particles are used as a catalyst substance. Will be described as an example.
(実施の形態１)
実施の形態１にかかる触媒体の構造を図１に示す。図１に示す触媒体１は、核粒子１３の表面に水分供給層が形成され、この水分供給層１４に触媒物質粒子１０が付着された構造である。この構造の触媒体においては、核粒子１３とその表面を覆う水分供給層１４で水分供給体１２が構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the structure of the catalyst body according to the first embodiment. The catalyst body 1 shown in FIG. 1 has a structure in which a moisture supply layer is formed on the surface of the core particle 13 and the catalyst material particles 10 are attached to the moisture supply layer 14. In the catalyst body having this structure, the water supply body 12 is composed of the core particles 13 and the water supply layer 14 covering the surface thereof.
この実施の形態１では、上記核粒子１３には平均粒子径が１０μｍである球形の二酸化チタン粉末（TiO2）が使用され、水分供給層にはメソポーラスシリカ（平均細孔４．５４ｎｍ、比表面積３６４ｍ２／ｇ）が使用されている。また、触媒物質粒子１０には、平均粒径が２ｎｍの白金粒子が使用されている。 In the first embodiment, spherical titanium dioxide powder (TiO 2) having an average particle diameter of 10 μm is used for the core particles 13, and mesoporous silica (average pores 4.54 nm, specific surface area 364 m 2) is used for the water supply layer. / G) is used. Further, platinum particles having an average particle diameter of 2 nm are used for the catalyst material particles 10.
次に、実施の形態１にかかる触媒体の具体的製造方法を説明する。
〔水分供給体の作製〕
≪ケイ酸ナトリウム溶液の調整≫
ビーカに脱イオン化した蒸留水を入れ、これにケイ酸ナトリウム溶液を溶解させ、濃度が０．０８〜０．１５ｍｏｌ／Ｌのケイ酸ナトリウム水溶液を作製する。この時のケイ酸ナトリウム水溶液の温度は２０〜３０℃であることが好ましい。
Next, a specific method for producing the catalyst body according to the first embodiment will be described.
[Production of moisture supply body]
≪Preparation of sodium silicate solution≫
Deionized distilled water is put into a beaker, and a sodium silicate solution is dissolved in the beaker to prepare a sodium silicate aqueous solution having a concentration of 0.08 to 0.15 mol / L. The temperature of the aqueous sodium silicate solution at this time is preferably 20 to 30 ° C.
≪強酸性イオン交換樹脂の添加≫
ケイ酸ナトリウム水溶液に、ｐＨ1が２．６８〜３．６０になるまで、Ｈ+型強酸性イオン交換樹脂を加える。ここで、ｐＨ1とは、強酸性イオン交換樹脂によるイオン交換終了時の水溶液のｐＨのことをいい、このｐＨ1によってナトリウムイオンと交換されたＨ+とＯＨ―-との中和反応の進行度、つまりナトリウムイオンの交換度合いを知ることができる。Ｈ+型強酸性イオン交換樹脂としては、２４時間以上蒸留水に浸したものを使用することが好ましく、より好ましくは２４時間以上蒸留水に浸した後、６０メッシュ以下のふるいにかけて分別し、ふるいを通ったもののみを使用するのがよい。
≪Addition of strongly acidic ion exchange resin≫
H + type strongly acidic ion exchange resin is added to the aqueous sodium silicate solution until pH 1 becomes 2.68 to 3.60. Here, pH 1 means the pH of the aqueous solution at the end of ion exchange with the strongly acidic ion exchange resin, and the progress of the neutralization reaction between H + and OH − − exchanged with sodium ions by this pH 1 Degree, that is, the degree of exchange of sodium ions. As the H + type strongly acidic ion exchange resin, it is preferable to use a resin soaked in distilled water for 24 hours or more, and more preferably, after soaking in distilled water for 24 hours or more, it is separated by sieving through a sieve of 60 mesh or less. Use only those that have passed through.
≪強酸性イオン交換樹脂の除去≫
ケイ酸ナトリウム水溶液のｐＨ1が２．６８〜３．６０にした時点で、Ｈ+型強酸性イオン交換樹脂を加えるのを止め、ふるいでビーカ中の強酸性イオン交換樹脂を取り除く。なお、強酸性イオン交換樹脂を取り除くと、重合（ゲル化）が進行し、これに伴いｐＨ1は少しずつ上昇する。
≪Removal of strongly acidic ion exchange resin≫
When the pH 1 sodium silicate aqueous solution was from 2.68 to 3.60, stop the addition of H + -type strongly acidic ion exchange resin to remove the strongly acidic ion-exchange resin in beaker sieve. When the strongly acidic ion exchange resin is removed, polymerization (gelation) proceeds, and pH 1 gradually increases accordingly.
≪核粒子の投入・分散≫
核粒子として、平均粒子径が１０μｍの二酸化チタン粉体を用意し、これを上記ケイ酸ナトリウム水溶液に加え、超音波を用いて二酸化チタン粉体を分散させる。
≪Input and dispersion of nuclear particles≫
Titanium dioxide powder having an average particle diameter of 10 μm is prepared as core particles, and this is added to the sodium silicate aqueous solution, and the titanium dioxide powder is dispersed using ultrasonic waves.
≪メソポーラスシリカ層の形成≫
上記二酸化チタン粉体分散ケイ酸ナトリウム水溶液に、ｐＨ2が７．２０〜９．３０になるまで、ＮＨ3水溶液を加え、ｐＨ2が７．２０〜９．３０になった時点で、ＮＨ3水溶液を加えるのを止めた。これによりシリカゾル溶液が調製される。ここで、ｐＨ2は、ＮＨ3水溶液添加後の水溶液のｐＨのことをいい、このｐＨ2によって多孔質シリカの細孔径を調整することができる。
≪Formation of mesoporous silica layer≫
In the titanium dioxide powder dispersed aqueous sodium silicate solution, at pH 2 until becomes from 7.20 to 9.30, NH 3 aqueous solution was added, the pH 2 becomes from 7.20 to 9.30, NH 3 The addition of the aqueous solution was stopped. Thereby, a silica sol solution is prepared. Here, pH 2 refers to the pH of the aqueous solution after addition of the NH 3 aqueous solution, and the pore diameter of the porous silica can be adjusted by this pH 2 .
次に、上記溶液を放置し沈殿物が生成した段階で、沈殿物を濾別し、凝結しないように乾燥した。これにより二酸化チタン粒子（核粒子１３）の表面にメソポーラスシリカ（水分供給層１４）が形成された水分供給体１２が得られた。この工程において、乾燥時に沈殿物が凝結してしまったなどの場合には、凝結物を粉砕する。これによっても二酸化チタン粒子群の表面がメソポーラスシリカで被覆された水分供給体１２が得られる。なお、ｐＨ2に調整する工程は、メソポーラスシリカ層を形成する場合には必要であるが、ミクロポーラスシリカ層を形成する場合には必ずしも必要でない。 Next, when the above solution was allowed to stand and a precipitate was formed, the precipitate was filtered and dried so as not to condense. As a result, a water supply body 12 in which mesoporous silica (water supply layer 14) was formed on the surface of the titanium dioxide particles (core particles 13) was obtained. In this step, if the precipitate has condensed during drying, the aggregate is pulverized. This also provides the water supply body 12 in which the surface of the titanium dioxide particle group is coated with mesoporous silica. The step of adjusting to pH 2 is necessary when forming a mesoporous silica layer, but is not always necessary when forming a microporous silica layer.
≪触媒物質粒子の付着≫
上記水分供給体に対し、平均粒径が２ｎｍのＰｔ（触媒物質粒子）を質量比３０：１の割合で付着させた。付着方法としては、Ｐｔ等の触媒物質粒子（粒子の集合群である粉末を使用）を水に分散し、この分散液に上記水分供給体１２（水分供給体の集合群である粉末を使用）を浸漬した。この際、分散液用の溶媒としては、水、アルコール、又はこれらの混合液などを用いることができる。また、水分供給体１２に対する触媒物質粒子１０の付着量は、分散液のＰｔ等の微粒子の量を変化させることにより調整することができる。
≪Chemical substance particle adhesion≫
Pt (catalyst material particles) having an average particle diameter of 2 nm was attached to the water supply body at a mass ratio of 30: 1. As an adhesion method, catalyst substance particles such as Pt (using powder that is a group of particles) are dispersed in water, and the water supply body 12 (using powder that is a group of water supply bodies) is used in this dispersion. Soaked. At this time, water, alcohol, or a mixed solution thereof can be used as the solvent for the dispersion. Further, the amount of the catalyst substance particles 10 attached to the water supply body 12 can be adjusted by changing the amount of fine particles such as Pt in the dispersion.
上記浸漬の後、約４００℃で乾燥・焼成・還元処理を行ない、実施の形態１にかかる触媒体１を作製した（図１参照）。このものは、平均粒径１０μｍの球形二酸化チタン粒子（核粒子１３）の表面に、平均細孔径４．５４ｎｍ、比表面積３６４ｍ2／ｇ、層厚２μｍの多孔質シリカ層（水分供給層１４）が被覆され、更にこの多孔質シリカ層に平均粒径２ｎｍの白金粒子（触媒物質粒子１０）が付着した構造であった。 After the immersion, drying, firing, and reduction treatment were performed at about 400 ° C. to produce the catalyst body 1 according to the first embodiment (see FIG. 1). This is a porous silica layer (water supply layer 14) having an average pore diameter of 4.54 nm, a specific surface area of 364 m 2 / g and a layer thickness of 2 μm on the surface of spherical titanium dioxide particles (core particles 13) having an average particle diameter of 10 μm. Further, platinum particles (catalyst material particles 10) having an average particle diameter of 2 nm were adhered to the porous silica layer.
上記における乾燥・焼成・還元処理温度としては、通常、２５０℃を超え７００℃以下の温度とし、好ましくは３００〜５００℃の温度の温度とする。３００〜５００℃の温度であると、触媒活性が顕著に向上するので好ましい。他方、２５０℃以下の温度であると、焼成・還元が不十分になり、７００℃を超える温度であると、触媒物質粒子の集合凝結が生じて、触媒機能が低下するので好ましくない。 The drying / firing / reduction treatment temperature in the above is usually a temperature exceeding 250 ° C. and 700 ° C. or less, and preferably a temperature of 300 to 500 ° C. A temperature of 300 to 500 ° C. is preferable because the catalytic activity is remarkably improved. On the other hand, if the temperature is 250 ° C. or lower, calcination / reduction is insufficient, and if it is higher than 700 ° C., aggregated aggregation of the catalyst material particles occurs and the catalyst function is lowered.
上記比表面積、細孔径、核粒子の粒径、水分供給層の厚み、触媒物質の粒径は、次のようにして求めた。比表面積は、自動ガス吸着装置（日本ベル社製、ＢＥＬＳＯＲＰ ＭＩＮＩ）を用いて窒素吸脱着等温線を測定し、この吸脱着等温線に対しＢＥＴプロットを加えて、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）を算出する方法によった。 The specific surface area, pore diameter, core particle diameter, moisture supply layer thickness, and catalyst substance particle diameter were determined as follows. The specific surface area was determined by measuring a nitrogen adsorption / desorption isotherm using an automatic gas adsorption device (BELSORP MINI, manufactured by Bell Japan), adding a BET plot to the adsorption / desorption isotherm, and obtaining a BET specific surface area (m 2 / g ).
平均細孔径は、上記の窒素吸脱着曲線にｔ−ｐｌｏｔ法を適用して細孔容量を求める方法により算出した。 The average pore diameter was calculated by a method for obtaining the pore volume by applying the t-plot method to the above nitrogen adsorption / desorption curve.
核粒子の粒径および水分供給層の厚みは、走査型電子顕微鏡（日本電子製、ＪＳＭ−６４００Ｆ）による直接観察により測定した。触媒体粉末をエポキシ樹脂等でディスク状に固め、ＣＲＯＳＳ−ＳＥＣＴＩＯＮ ＰＯＬＩＳＨＥＲ（日本電子製、ＳＭ−０９０１０）によって研磨して断面出しを行い、断面観察法およびＥＤＸ元素分析法によって核粒子、水分供給層を特定し、それぞれの粒径または厚さを求めた。 The particle size of the core particles and the thickness of the water supply layer were measured by direct observation with a scanning electron microscope (JSM-6400F, manufactured by JEOL Ltd.). The catalyst powder is hardened in a disk shape with an epoxy resin or the like, polished by CROSS-SECTION POLICHER (manufactured by JEOL Ltd., SM-09010), and a cross section is obtained. And the particle size or thickness of each was determined.
触媒物質の粒径は、走査透過型電子顕微鏡（ＦＥＩ製、Ｔｅｃｎａｉ Ｆ２０）による直接観察により測定した。触媒体粉末を乳鉢ですりつぶし、その粉体をＣｕマイクロメッシュ上に付着させ、ＳＴＥＭ−ＥＤＸ法により触媒物質を特定し観察することにより粒径を求めた。 The particle size of the catalyst material was measured by direct observation with a scanning transmission electron microscope (manufactured by FEI, Tecnai F20). The catalyst body powder was ground in a mortar, the powder was deposited on a Cu micromesh, and the particle size was determined by identifying and observing the catalyst material by the STEM-EDX method.
(実施の形態２)
実施の形態２にかかる触媒体１の構造図を図２に示す。実施の形態２に係る触媒体は、実施の形態１と異なり核粒子を有しないので、水分供給体１２がメソポーラスシリカのみで形成されている。また、触媒微粒子には、平均粒径が２ｎｍの白金粒子が使用されている。具体的な製造方法については以下のとおりである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a structural diagram of the catalyst body 1 according to the second embodiment. Unlike the first embodiment, the catalyst body according to the second embodiment does not have core particles, and therefore the water supply body 12 is formed only of mesoporous silica. Further, platinum particles having an average particle diameter of 2 nm are used as the catalyst fine particles. The specific manufacturing method is as follows.
まず、≪ケイ酸ナトリウム溶液の調整≫、≪強酸性イオン交換樹脂の添加≫および≪強酸性イオン交換樹脂の除去≫に関しては実施の形態１で説明された方法と同様に行う。そうして得られたケイ酸ナトリウム水溶液にｐＨ2が７．２０〜９．３０になるまで、ＮＨ3水溶液を加え、ｐＨ2が７．２０〜９．３０になった時点で、ＮＨ3水溶液を加えるのを止める。上記溶液を放置し沈殿物が生成した段階で、沈殿物を濾別し乾燥させ、バルク状のメソポーラスシリカが得られた。このバルク状シリカを粉砕しすりつぶすことで平均粒径１０μｍの微粒子とした。この微粒子に、実施の形態１で既に述べた≪触媒物質粒子の付着≫の手順に従い白金粒子を担持させた。 First, << preparation of sodium silicate solution >>, << addition of strong acid ion exchange resin >> and << removal of strong acid ion exchange resin >> are performed in the same manner as described in the first embodiment. Then sodium silicate aqueous solution obtained until pH 2 is from 7.20 to 9.30, NH 3 aqueous solution was added, at the time when the pH 2 becomes from 7.20 to 9.30, NH 3 aq Stop adding. When the above solution was allowed to stand and a precipitate was formed, the precipitate was filtered and dried to obtain bulk mesoporous silica. The bulk silica was pulverized and ground to obtain fine particles having an average particle diameter of 10 μm. Platinum particles were supported on the fine particles in accordance with the procedure of “attachment of catalyst substance particles” already described in the first embodiment.
以上のようにして、実施の形態２にかかる触媒体１を作製した（図２参照）。このものは、平均細孔径４．５４ｎｍ、比表面積３６４ｍ2／ｇ、平均粒径１４μｍの球形メソポーラスシリカ粒子（水分供給体１２）の表面に平均粒径２ｎｍの白金粒子（触媒物質粒子１０）が付着した構造であった。 As described above, the catalyst body 1 according to the second embodiment was manufactured (see FIG. 2). This has platinum particles (catalyst substance particles 10) having an average particle diameter of 2 nm on the surface of spherical mesoporous silica particles (water supply body 12) having an average pore diameter of 4.54 nm, a specific surface area of 364 m 2 / g, and an average particle diameter of 14 μm. It was an attached structure.
(実施の形態３)
実施の形態３にかかる触媒体は、実施の形態１と同様の構造であるが（図１参照）、核粒子の粒径がマクロサイズ（２ｍｍ）となっている。このようなサイズにすることで、触媒体を基体に固着させることなく粒単体で触媒として用いることができ、かつ気体透過時の圧力損失が粉体状のものに比べて小さいので、取り扱い性に優れる。
(Embodiment 3)
The catalyst body according to the third embodiment has the same structure as that of the first embodiment (see FIG. 1), but the particle size of the core particles is a macro size (2 mm). With such a size, the catalyst body can be used as a single catalyst without fixing the catalyst body to the substrate, and the pressure loss at the time of gas permeation is smaller than that in powder form, so it is easy to handle Excellent.
製造方法としては、球形二酸化チタン（核粒子１３）を粒径１０μｍのものから２ｍｍのものに変えたこと以外は上記実施の形態１と同様な方法で触媒体１を作製した。このものは、平均粒径２ｍｍの球形二酸化チタン粒子（核粒子１３）の表面に、平均細孔径４．５４ｎｍ、比表面積３６４ｍ2／ｇ、層厚２μｍの多孔質シリカ層（水分供給層１４）が被覆され、更にこの多孔質シリカ層に平均粒径２ｎｍの白金粒子（触媒物質粒子１０）が付着した構造であった。触媒体の性能比較のために、水分供給層を有しない以下に示す比較例１及び比較例２の触媒体を準備した。 As a production method, catalyst body 1 was produced in the same manner as in Embodiment 1 except that spherical titanium dioxide (core particle 13) was changed from a particle size of 10 μm to a particle size of 2 mm. This is a porous silica layer (water supply layer 14) having an average pore diameter of 4.54 nm, a specific surface area of 364 m 2 / g, and a layer thickness of 2 μm on the surface of spherical titanium dioxide particles (core particles 13) having an average particle diameter of 2 mm. Further, platinum particles (catalyst material particles 10) having an average particle diameter of 2 nm were adhered to the porous silica layer. In order to compare the performance of the catalyst bodies, the catalyst bodies of Comparative Examples 1 and 2 shown below that did not have a moisture supply layer were prepared.
（比較例１）
比較例１として、平均粒径１０μｍの球形二酸化チタン粒子と、その粒子上に担持された、平均粒径２ｎｍの白金粒子とを有してなる触媒体を作製した。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a catalyst body having spherical titanium dioxide particles having an average particle diameter of 10 μm and platinum particles having an average particle diameter of 2 nm supported on the particles was prepared.
（比較例２）
比較例２として、平均粒径２ｍｍの球形二酸化チタン粒子と、その粒子上に担持された、平均粒径２ｎｍの白金粒子とを有してなる触媒体を作製した。なお、上記比較例１，２は水分供給層を有しない。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a catalyst body having spherical titanium dioxide particles having an average particle diameter of 2 mm and platinum particles having an average particle diameter of 2 nm supported on the particles was prepared. Note that Comparative Examples 1 and 2 do not have a moisture supply layer.
≪各種触媒体の性能≫
実施の形態１〜３にかかる触媒体（実施の形態１〜３とする）および比較例１、２の室温における一酸化炭素除去性能を、ワンパス試験を行い評価した。ワンパス試験の概要を図８に示す。
≪Performance of various catalyst bodies≫
The carbon monoxide removal performance at room temperature of the catalyst bodies according to Embodiments 1 to 3 (referred to as Embodiments 1 to 3) and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated by performing a one-pass test. An outline of the one-pass test is shown in FIG.
図８に示す固体粒子タイプ試験ホルダー（内径１０ｍｍφ、長さ２５ｍｍの円柱状のステンレス製チャンバー）内に石英ウールに保持させた触媒体を充填した。この試験ホルダーに一酸化炭素を含む空気を流通させ、流通後の一酸化炭素濃度を測定することにより、一酸化炭素除去率を算出した。試験温度は２５℃（室温）とし、触媒体の量は１００ｍｇ、流通させる空気の一酸化炭素濃度は１００ｐｐｍ、湿度は５０％、空間速度（ＳＶ値）は２４４，０００ｈｒ-1の条件で行った。この結果を下記表１に示す。 A solid particle type test holder (a cylindrical stainless steel chamber having an inner diameter of 10 mmφ and a length of 25 mm) shown in FIG. 8 was filled with a catalyst body held by quartz wool. The carbon monoxide removal rate was calculated by circulating air containing carbon monoxide through the test holder and measuring the concentration of carbon monoxide after the circulation. The test temperature was 25 ° C. (room temperature), the amount of the catalyst body was 100 mg, the concentration of carbon monoxide to be circulated was 100 ppm, the humidity was 50%, and the space velocity (SV value) was 244,000 hr −1 . . The results are shown in Table 1 below.
上記表１から、実施の形態１〜３は、一酸化炭素除去率が９５〜４０％と、比較例１〜２の２０〜５％よりも高いことが確認された。 From Table 1 above, it was confirmed that Embodiments 1 to 3 had a carbon monoxide removal rate of 95 to 40%, which was higher than 20 to 5% of Comparative Examples 1 and 2.
このことは、次のように考えられる。白金触媒の一酸化炭素酸化除去触媒活性は、白金の周囲に水分が多いほど高まる。実施の形態１〜３では、白金が吸湿性の多孔質シリカからなる水分供給層に担持されているのに対し、比較例１、２は水分供給層を有しない。よって、実施の形態１〜３は、水分供給層を有していない比較例１、２よりも周囲の水分量が多く、触媒物質の活性が高まる結果、一酸化炭素除去率が向上したと考えられる。 This is considered as follows. The carbon monoxide oxidation removal catalytic activity of the platinum catalyst increases as the moisture around the platinum increases. In the first to third embodiments, platinum is supported on a moisture supply layer made of hygroscopic porous silica, whereas Comparative Examples 1 and 2 do not have a moisture supply layer. Therefore, the first to third embodiments are considered to have improved the carbon monoxide removal rate as a result of the surrounding water amount being higher than that of Comparative Examples 1 and 2 that do not have a water supply layer and the activity of the catalyst material being increased. It is done.
また、触媒体の大きさは概ね、実施の形態３（＝比較例２）>実施の形態２>実施の形態１（＝比較例１）であるところ、一酸化炭素除去率％は比較例２、比較例１、実施の形態３、実施の形態２、実施の形態１の順に良くなっている。このことから、触媒体の平均粒径を小さくすると、一酸化炭素除去率％が向上することがわかる。この理由は、触媒体の平均粒径を小さくすると、白金触媒の存在する領域の面積が大きくなるためであると考えられる。 In addition, the size of the catalyst body is roughly the third embodiment (= comparative example 2)> second embodiment> embodiment 1 (= comparative example 1), and the carbon monoxide removal rate% is comparative example 2. Comparative Example 1, Embodiment 3, Embodiment 2, and Embodiment 1 are improved in this order. This shows that the carbon monoxide removal rate% is improved when the average particle diameter of the catalyst body is reduced. The reason for this is considered to be that when the average particle size of the catalyst body is reduced, the area of the region where the platinum catalyst is present increases.
なお、上記表１に示すように実施の形態１、２は同程度の一酸化炭素除去率を示したが、核粒子を使用しない実施の形態２は、実施の形態１に比較し球状の水分供給体１２を形成しにくかった。 As shown in Table 1 above, Embodiments 1 and 2 showed the same carbon monoxide removal rate, but Embodiment 2 in which no core particles were used had a spherical water content as compared to Embodiment 1. It was difficult to form the supply body 12.
(実施の形態４)
実施の形態４にかかる空気清浄フィルターの構造図を図３に示す。実施の形態４では、実施の形態１で作製した核粒子を有する触媒体を用い、バインダー層２２としてメソポーラスシリカを用い、フィルター基体２１としてポリエステル製の不織布を用いることで空気清浄フィルター２０を作製した。以下その詳細を説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 3 shows a structural diagram of the air purification filter according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the air-cleaning filter 20 is produced by using the catalyst body having the core particles produced in the first embodiment, using mesoporous silica as the binder layer 22 and using a non-woven fabric made of polyester as the filter base 21. . The details will be described below.
≪フィルターの作製≫
フィルター基材として、ポリエステル製の不織布（目付１１２ｇ／ｍ２、厚さ１ｍｍ）を用意した。上記実施の形態１に記載の≪ケイ酸ナトリウム溶液の調整≫、≪強酸性イオン交換樹脂の添加≫および≪強酸性イオン交換樹脂の除去≫と同様にしてケイ酸ナトリウム水溶液を調整する。この水溶液１００ｍＬに対して上記実施の形態１に記載の触媒体５ｇの割合で入れ混合機で攪拌して、触媒体分散シリカゾル溶液を調製した。この溶液にポリエステル製不織布を十分に浸漬した。この後引き上げ、窒素ブローにより基体不織布の通気性を確保した後、１５０℃で乾燥した。
≪Preparation of filter≫
As a filter substrate, a polyester nonwoven fabric (weight per unit area: 112 g / m 2, thickness: 1 mm) was prepared. A sodium silicate aqueous solution is prepared in the same manner as << preparation of sodium silicate solution >>, << addition of strong acid ion exchange resin >> and << removal of strong acid ion exchange resin >> described in the first embodiment. A catalyst body-dispersed silica sol solution was prepared by adding 5 g of the catalyst body described in Embodiment 1 to 100 mL of this aqueous solution and stirring with a mixer. A polyester nonwoven fabric was sufficiently immersed in this solution. Thereafter, the substrate nonwoven fabric was secured by air pulling and nitrogen blowing, and then dried at 150 ° C.
このようにして作製した空気清浄フィルターを走査型電子顕微鏡で観察したところ、触媒体の平均粒径は１４μｍ、バインダー層の厚さは３０μｍであり、図３に示すような構造であることが確認された。すなわち、この空気清浄フィルターでは、触媒体１がバインダー層２２に埋まった状態になっていた。また、触媒体１とバインダー層２２の間には粒界がみられた。これは、触媒体１とバインダー層２２が溶融せず、それぞれ独立した存在として接着されていることを意味している。 When the air cleaning filter thus prepared was observed with a scanning electron microscope, the average particle diameter of the catalyst body was 14 μm, the thickness of the binder layer was 30 μm, and it was confirmed that the structure shown in FIG. 3 was obtained. It was done. That is, in this air purification filter, the catalyst body 1 was embedded in the binder layer 22. A grain boundary was observed between the catalyst body 1 and the binder layer 22. This means that the catalyst body 1 and the binder layer 22 are not melted and are bonded as independent entities.
(実施の形態５)
上記実施の形態２で作製した核粒子を有しない触媒体を用いたこと以外は、上記実施の形態４と同様にして実施の形態５の空気清浄フィルターを作製した。この実施の形態５で用いた触媒体は、核粒子を有しない点で上記実施の形態４と相違し、その他の点については上記実施の形態４と同様である。
(Embodiment 5)
An air purifying filter of Embodiment 5 was produced in the same manner as in Embodiment 4 above, except that the catalyst body having no core particles produced in Embodiment 2 was used. The catalyst body used in the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that it does not have core particles, and the other points are the same as those in the fourth embodiment.
（対照例３）
バインダー層の構成材料をシリカからハイシリカゼオライトに代えたこと以外は上記実施の形態４と同様にして対照例３にかかる空気清浄フィルターを作製した。この対照例３は、上記実施の形態１で作製した核粒子を有する触媒体が使用されているが、空気清浄フィルターの重要構成要素であるバインダー層の特性が異なる。すなわち、上記実施の形態４のバインダー層は親水性物質であるシリカで構成されているが、対照例３では、疎水性のハイシリカゼオライトで構成されている。ハイシリカゼオライトは多孔体ではあるが、気体中の水分をほとんど吸湿しない点でシリカと性質が異なる。
(Control 3)
An air cleaning filter according to Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Embodiment 4 except that the constituent material of the binder layer was changed from silica to high silica zeolite. In Comparative Example 3, the catalyst body having the core particles produced in the first embodiment is used, but the characteristics of the binder layer, which is an important component of the air cleaning filter, are different. That is, the binder layer of Embodiment 4 is made of silica, which is a hydrophilic substance, but in Control Example 3, it is made of hydrophobic high silica zeolite. High silica zeolite is a porous material, but differs from silica in that it hardly absorbs moisture in the gas.
≪各種空気清浄フィルターの性能比較≫
上記実施の形態４、５、及び対照例３の空気清浄フィルターについて、一酸化炭素除去性能をワンパス試験で評価した。
≪Performance comparison of various air purification filters≫
About the air purification filter of the said Embodiment 4, 5 and the control example 3, the carbon monoxide removal performance was evaluated by the one-pass test.
測定方法は概ね上記実施の形態１〜３における場合と同様であるが、ここでは固体粒子タイプ試験ホルダーの代わりに、試験ホルダーに直径５０ｍｍの円形に裁断した空気清浄フィルターを挟み込み込んだディスク状フィルタータイプ試験ホルダーを用いた（図９）。このディスク状フィルタータイプ試験ホルダーに、一酸化炭素を含む空気を流通させ、流通後の一酸化炭素濃度を測定することにより、一酸化炭素除去率を算出した。 The measuring method is generally the same as in the first to third embodiments, but here a disc-shaped filter in which an air purifying filter cut into a circle having a diameter of 50 mm is sandwiched between test holders instead of a solid particle type test holder. A type test holder was used (FIG. 9). The carbon monoxide removal rate was calculated by circulating air containing carbon monoxide through this disk-shaped filter type test holder and measuring the concentration of carbon monoxide after distribution.
試験温度は２５℃（室温）とし、流通させる空気の一酸化炭素濃度は１００ｐｐｍ、湿度は５０％、空間速度（ＳＶ値）は４００，０００ｈｒ-1の条件にて行った。この結果を下記表２に示す。 The test temperature was 25 ° C. (room temperature), the carbon monoxide concentration was 100 ppm, the humidity was 50%, and the space velocity (SV value) was 400,000 hr −1 . The results are shown in Table 2 below.
上記表２から、実施の形態４〜５は、一酸化炭素（ＣＯ）除去率が９０〜８７％と、対照例３の４０％よりも高いことが確認された。 From Table 2 above, it was confirmed that Embodiments 4 to 5 had a carbon monoxide (CO) removal rate of 90 to 87%, which was higher than 40% of Control Example 3.
このことは、次のように考えられる。前述したように、白金触媒の一酸化炭素酸化除去触媒活性は、白金の周囲に水分が多いほど高まる。実施の形態４〜５は、触媒体が吸湿性の多孔質シリカからなる吸湿性バインダー層に担持されており、水分供給層だけでなく、バインダー層にも水分が貯蔵されるので、疎水性のバインダー層を用いた対照例３に比較し触媒物質粒子の周囲により多くの水分量が存在し得る。それゆえ、実施の形態３〜４の方が、比較例よりも高い触媒活性を発揮し、その結果として一酸化炭素除去率が高まったものと考えられる。 This is considered as follows. As described above, the carbon monoxide oxidation removal catalytic activity of the platinum catalyst increases as the moisture around the platinum increases. In Embodiments 4 to 5, the catalyst body is supported on a hygroscopic binder layer made of hygroscopic porous silica, and moisture is stored not only in the water supply layer but also in the binder layer. More water may be present around the catalyst material particles as compared to Control 3 using a binder layer. Therefore, it is considered that Embodiments 3 to 4 exhibited higher catalytic activity than the comparative example, and as a result, the carbon monoxide removal rate increased.
(実施の形態６)
実施の形態６にかかる空気清浄フィルターの構造図を図４に示す。実施の形態６では、上記実施の形態４と同一のポリエステル製不織布を用い、触媒体を分散していないメソポーラスシリカゾル溶液に浸漬し、その両面に上記メソポーラスシリカゾル溶液を十分な厚さに塗着した。この後、この不織布上のメソポーラスシリカゾル層が湿潤状態である間に、実施の形態１で作製した核粒子を有する触媒体を散布した。
(Embodiment 6)
FIG. 4 shows a structural diagram of the air purifying filter according to the sixth embodiment. In Embodiment 6, the same polyester non-woven fabric as in Embodiment 4 above was used, immersed in a mesoporous silica sol solution in which the catalyst body was not dispersed, and the mesoporous silica sol solution was applied to both surfaces thereof to a sufficient thickness. . Thereafter, while the mesoporous silica sol layer on the nonwoven fabric was in a wet state, the catalyst body having the core particles produced in Embodiment 1 was sprayed.
散布は、粉末ふるい用のメッシュフィルター上に触媒体を適量置き、フィルター下部にメソポーラスシリカゾル層の付着した不織布を配置し、メッシュフィルター上部から窒素ブローを行う方法により、窒素ブローによる風圧にて触媒体をメソポーラスシリカゾル層に付着させた。この際、不織布表面積に対し触媒体の質量が１．８ｍｇ/ｃｍ2となるようにした。この後さらに窒素ブローし、基体不織布の通気性を確保し、その後１５０℃で乾燥した。 For spraying, a suitable amount of catalyst body is placed on a mesh filter for powder sieving, a non-woven fabric with a mesoporous silica sol layer attached to the lower part of the filter, and nitrogen blowing from the upper part of the mesh filter. Was deposited on the mesoporous silica sol layer. At this time, the mass of the catalyst body was set to 1.8 mg / cm 2 with respect to the nonwoven fabric surface area. Thereafter, nitrogen was blown further to ensure air permeability of the base nonwoven fabric, and then dried at 150 ° C.
このようにして作製した空気清浄フィルターを走査型電子顕微鏡で観察したところ、触媒体の平均粒径は１４μｍ、バインダー層の厚さは３０μｍであり、図４に示すような構造であることが確認された。すなわち、この空気清浄フィルターでは、触媒体１はバインダー層２２から外部に露出した状態でバインダー層２２に付着されていた。 When the air cleaning filter thus prepared was observed with a scanning electron microscope, the average particle diameter of the catalyst body was 14 μm, the thickness of the binder layer was 30 μm, and it was confirmed that the structure shown in FIG. 4 was obtained. It was done. That is, in this air cleaning filter, the catalyst body 1 is attached to the binder layer 22 in a state of being exposed to the outside from the binder layer 22.
(実施の形態７)
実施の形態７にかかる空気清浄フィルターの構造図を図５に示す。実施の形態７では、実施の形態１で作製した核粒子を有する触媒体を用い、ポリビニルアルコールをバインダーとして用いて空気清浄フィルターを作製した。以下その詳細を説明する。
(Embodiment 7)
FIG. 5 shows a structural diagram of an air purification filter according to the seventh embodiment. In Embodiment 7, the air purification filter was produced using the catalyst body having the core particles produced in Embodiment 1 and using polyvinyl alcohol as a binder. The details will be described below.
先ず走査型電子顕微鏡を用いて、実施の形態１で作製した核粒子を有する触媒体の平均粒径を測定した。その結果、この触媒体の平均粒径は１４μｍであった。そこで、バインダー層２２（ポリビニルアルコールバインダー層）の厚みが７μｍになるように、上記ポリエステル製の不織布の両面に上記ポリビニルアルコール含有溶液を塗布した。この後、不織布のポリビニルアルコールバインダー層に実施の形態１にかかる触媒体１を散布した。散布は、粉末ふるい用のメッシュフィルター上に触媒体を適量置き、フィルター下部にポリビニルアルコールバインダー層の付着した不織布を設置し、メッシュフィルター上部から窒素ブローを行い、この風圧により付着担持させる方法により行った。その際、不織布表面積に対し触媒体１の質量が１．８ｍｇ/ｃｍ2となるようにした。更に平板を用いて散布した触媒体を軽く加圧した後、窒素ブローし、基体不織布の通気性を確保した後、１５０℃で乾燥した。 First, the average particle diameter of the catalyst body having the core particles produced in Embodiment 1 was measured using a scanning electron microscope. As a result, the average particle diameter of this catalyst body was 14 μm. Then, the said polyvinyl alcohol containing solution was apply | coated on both surfaces of the said polyester nonwoven fabric so that the thickness of the binder layer 22 (polyvinyl alcohol binder layer) might be 7 micrometers. Then, the catalyst body 1 concerning Embodiment 1 was spread | dispersed on the polyvinyl alcohol binder layer of the nonwoven fabric. Dispersion is performed by placing an appropriate amount of catalyst on a mesh filter for powder sieving, placing a non-woven fabric with a polyvinyl alcohol binder layer attached to the lower part of the filter, blowing nitrogen from the upper part of the mesh filter, and attaching and supporting it with this wind pressure. It was. At that time, the mass of the catalyst body 1 was set to 1.8 mg / cm 2 with respect to the surface area of the nonwoven fabric. Furthermore, after lightly pressurizing the catalyst body sprayed using a flat plate, nitrogen was blown to ensure air permeability of the base nonwoven fabric and then dried at 150 ° C.
この実施の形態５にかかる空気清浄フィルターを走査型電子顕微鏡で観察したところ、図５に示すような構造であった。すなわち、この空気清浄フィルターは、バインダー層２２の厚みが触媒体１の直径のおおよそ１／２であり、触媒体１の一部が外部に突出していることが確認された。 When the air cleaning filter according to the fifth embodiment was observed with a scanning electron microscope, the structure was as shown in FIG. That is, in this air purifying filter, it was confirmed that the thickness of the binder layer 22 is approximately ½ of the diameter of the catalyst body 1 and a part of the catalyst body 1 protrudes to the outside.
この空気清浄フィルターの性能を調べるため、比較対照として、対照例４を準備した。 In order to examine the performance of this air purification filter, Control Example 4 was prepared as a comparative control.
（対照例４）
上記実施の形態７にかかる触媒体を、バインダー層厚さを７μｍから３０μｍに変えたこと以外は上記実施の形態４と同様な方法で不織布に担持させた空気清浄フィルターを作製した。これを対照例４とする。
(Control 4)
An air cleaning filter was produced in which the catalyst body according to the seventh embodiment was supported on a non-woven fabric by the same method as in the fourth embodiment except that the binder layer thickness was changed from 7 μm to 30 μm. This is designated as Control Example 4.
この空気清浄フィルターを走査型電子顕微鏡で観察したところ、図６のような構造になっていた。すなわち、触媒体はポリビニルアルコールバインダー層に完全に埋没しているものがほとんどであった。 When this air cleaning filter was observed with a scanning electron microscope, it had a structure as shown in FIG. That is, most of the catalyst bodies were completely buried in the polyvinyl alcohol binder layer.
≪各種空気清浄フィルターの性能評価≫
実施の形態６〜７、及び対照例４にかかる空気清浄フィルターの一酸化炭素除去性能をワンパス試験で評価した。ワンパス試験の試験方法は、上記実施の形態４の場合と同様である。すなわち、試験温度は２５℃（室温）とし、流通させる空気の一酸化炭素濃度は１００ｐｐｍ、湿度は５０％、空間速度（ＳＶ値）は４００，０００ｈｒ-1の条件で行った。この結果を下記表３に示す。
≪Performance evaluation of various air purification filters≫
The carbon monoxide removal performance of the air purification filters according to Embodiments 6 to 7 and Control Example 4 was evaluated by a one-pass test. The test method for the one-pass test is the same as that in the fourth embodiment. That is, the test temperature was 25 ° C. (room temperature), the carbon monoxide concentration of the air to be circulated was 100 ppm, the humidity was 50%, and the space velocity (SV value) was 400,000 hr −1 . The results are shown in Table 3 below.
上記表３から、実施の形態６〜７は、一酸化炭素（ＣＯ）除去率が６５〜６０％と、対照例４の４％よりも高いことがわかる。 From Table 3 above, Embodiments 6 to 7 show that the carbon monoxide (CO) removal rate is 65 to 60%, which is higher than 4% of Control Example 4.
このことは、次のように考えられる。実施の形態６ではバインダー層表面に散布することで、実施の形態７ではバインダー層厚さを制御することで、触媒体が必ず外気と接触するように工夫している。このため、外気に含まれる一酸化炭素を触媒物質が酸化除去できる。一方、対照例４では、触媒体がバインダー層に完全に埋まっており、またポリビニルアルコールからなるバインダー層は気体透過性がないことから、触媒物質と外気に含まれる一酸化炭素が接触できないので、その結果として除去効果が低かったと考えられる。なお、実施の形態４，５の空気清浄フィルターでは、バインダー層が多孔質なシリカで構成されているので、バインダー層に触媒体が埋まった構造であっても、触媒体は一酸化炭素と接触することができる。 This is considered as follows. In the sixth embodiment, the catalyst body is surely brought into contact with the outside air by being dispersed on the surface of the binder layer, and in the seventh embodiment, the thickness of the binder layer is controlled. For this reason, the catalyst substance can oxidize and remove carbon monoxide contained in the outside air. On the other hand, in Control Example 4, the catalyst body is completely embedded in the binder layer, and the binder layer made of polyvinyl alcohol has no gas permeability, so the catalyst substance and carbon monoxide contained in the outside air cannot contact, As a result, it is considered that the removal effect was low. In the air purification filters of Embodiments 4 and 5, since the binder layer is composed of porous silica, the catalyst body is in contact with carbon monoxide even if the catalyst body is embedded in the binder layer. can do.
ところで、不織布に触媒体を保持させる方法としては、不織布上にバインダー層を塗布した後に、水等の分散媒に触媒体を分散させたスラリーを塗布する方法であってもよく、この方法によると、触媒物質は核粒子と直接接触しないことになる。ただし、この方法では、不織布内部にまで触媒体を十分に配置できにくい。よって、不織布に触媒体を付着させる方法としては、バインダー物質と触媒体を混合して浸漬する方法が好ましい。浸漬法によると、簡単な方法でもって不織布内部にまで触媒体を担持させることができる。 By the way, as a method of holding the catalyst body on the nonwoven fabric, after applying a binder layer on the nonwoven fabric, a method of applying a slurry in which the catalyst body is dispersed in a dispersion medium such as water may be applied. The catalytic material will not be in direct contact with the core particles. However, in this method, it is difficult to sufficiently dispose the catalyst body within the nonwoven fabric. Therefore, as a method of attaching the catalyst body to the nonwoven fabric, a method of mixing and immersing the binder substance and the catalyst body is preferable. According to the dipping method, the catalyst body can be supported inside the nonwoven fabric by a simple method.
また、１枚の不織布に触媒体を保持させた単層構造の空気清浄フィルターでもよいが、複数の薄い不織布に触媒体を担持させた後、これらを積層した積層構造とするのもよい。積層構造とすると、フィルター内部にまで、触媒体が好適に配置された空気清浄フィルターを構成し易い。 In addition, an air purification filter having a single layer structure in which the catalyst body is held on a single nonwoven fabric may be used. However, a catalyst structure may be supported on a plurality of thin nonwoven fabrics and then laminated. If it is set as a laminated structure, it will be easy to comprise the air purifying filter by which the catalyst body is suitably arrange | positioned even inside the filter.
また、空気清浄フィルターの片面、あるいは両面に脱落防止用の触媒体保護部材を装着させるのもよく、この場合の保護部材としては、通気性に優れた材料を選ぶのがよい。 Moreover, it is also possible to attach a catalyst body protecting member for preventing dropping off to one side or both sides of the air purifying filter. In this case, it is preferable to select a material having excellent air permeability.
(実施の形態８)
実施の形態８は、上記実施の形態４（図３に記載の空気清浄フィルター）を用いた空気調和機に関する。以下、図７に基づいて、実施の形態８にかかる空気調和機の内容を説明する。図７は、実施の形態８にかかる空気調和機の概略図である。
(Embodiment 8)
The eighth embodiment relates to an air conditioner using the fourth embodiment (the air purifying filter described in FIG. 3). Hereinafter, based on FIG. 7, the content of the air conditioner concerning Embodiment 8 is demonstrated. FIG. 7 is a schematic diagram of an air conditioner according to the eighth embodiment.
図７に示すように、空気調和機１００は、外気を空気調和機内部に取り入れる吸気口１１３と、外気を空気調和機内部に取り入れ、外部へと送り出す送風手段１１５と、送風手段１１５の送風量等を制御する制御手段１１１と、空気清浄フィルター１１６と、空気清浄フィルター１１６を通過した気体を空気調和機外部に送り出す排気口１１４と、を備える。空気調和機を電気で駆動する場合、電源１１０と、スイッチ１１２とを更に備える。 As shown in FIG. 7, the air conditioner 100 includes an intake port 113 for taking outside air into the air conditioner, a blowing unit 115 for taking outside air into the air conditioner and sending it to the outside, and a blowing amount of the blowing unit 115. The control means 111 which controls etc., the air purifying filter 116, and the exhaust port 114 which sends out the gas which passed the air purifying filter 116 to the exterior of an air conditioner are provided. When the air conditioner is driven electrically, the power conditioner 110 and the switch 112 are further provided.
空気清浄フィルター１１６としては、上記実施の形態５で作製した空気清浄フィルターが使用されている。 As the air cleaning filter 116, the air cleaning filter produced in the fifth embodiment is used.
吸気口１１３には、空気調和機１００に空気を取り入れるための開口が形成されている。吸気口１１３には、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルターなどの防塵用フィルターを設けるのがよい。 An opening for taking air into the air conditioner 100 is formed in the intake port 113. The air inlet 113 is preferably provided with a dustproof filter such as a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter.
送風手段１１５としては、プロペラ状の送風機、あるいは圧力式ノズルなどのように空気を圧縮して空気を送り出す手段を用いることができる。 As the air blowing means 115, a propeller-like air blower or a means for compressing air and sending out air such as a pressure type nozzle can be used.
排気口１１４には、空気清浄フィルター１１６を通過した空気を排出するための開口が形成されている。 The exhaust port 114 is formed with an opening for discharging the air that has passed through the air cleaning filter 116.
スイッチ１１２は、制御手段１１１と電気的に接続されている。制御手段１１１は、予め設定されたプログラムを実行するコンピュータからなる。なお、スイッチ１１２は、制御部１１１がスイッチ機能を有する電源１１０と接続されている場合には、省略することができる。 The switch 112 is electrically connected to the control unit 111. The control unit 111 includes a computer that executes a preset program. Note that the switch 112 can be omitted when the control unit 111 is connected to the power supply 110 having a switch function.
空気清浄フィルター１１５は、不織布上に一酸化炭素除去用触媒体を備えた、図５に記載の空気清浄フィルターであり、一酸化炭素除去用触媒体が、室内環境（室温２５℃前後、湿度５０％前後）で一酸化炭素を酸化除去する。一酸化炭素ガスが除去された空気は、排気口１１４から排出される。この装置を駆動したところ、好適に機能することが確認された。 The air purifying filter 115 is the air purifying filter shown in FIG. 5 provided with a carbon monoxide removing catalyst body on a non-woven fabric. The carbon monoxide removing catalyst body has an indoor environment (room temperature around 25 ° C., humidity 50). %) To oxidize and remove carbon monoxide. The air from which the carbon monoxide gas has been removed is discharged from the exhaust port 114. When this apparatus was driven, it was confirmed that it functions properly.
〔追記事項〕
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。適宜変更して実施することができることは勿論である。また、本発明は一酸化炭素の除去ばかりでなく、一酸化炭素と共に、また一酸化炭素とは別に、トリメチルアミン、ホルムアルデヒド、メチルメルカプタン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、一酸化イオウ、硫化水素等の有害物質を除去するための触媒体にも適用できる。
[Additional information]
The present invention is not limited to the above embodiment. Of course, it can be implemented with appropriate modifications. Further, the present invention not only removes carbon monoxide but also with carbon monoxide and separately from carbon monoxide, trimethylamine, formaldehyde, methyl mercaptan, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ammonia, sulfur monoxide, hydrogen sulfide, etc. It can also be applied to a catalyst body for removing harmful substances.
以上説明したように、本発明によると、加熱することなく、人間が生活を営む通常の環境下において、空気中に混入した一酸化炭素等の有害ガスを効率よく除去することができる触媒体及び空気清浄フィルター並びに空気調和機を提供できる。よってその産業上の利用可能性は大きい。 As described above, according to the present invention, a catalyst body capable of efficiently removing harmful gases such as carbon monoxide mixed in the air in a normal environment where a human being lives without heating, and An air purifying filter and an air conditioner can be provided. Therefore, the industrial applicability is great.
１ 触媒体
１０ 触媒物質粒子
１２ 水分供給体
１３ 核粒子
１４ 水分供給層
２０ 空気清浄フィルター
２１ フィルター基体
２２ バインダー層
１００ 空気調和機
１１０ 電源
１１１ 制御手段
１１２ スイッチ
１１３ 吸気口
１１４ 排気口
１１５ 送風手段
１１６ 空気清浄フィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Catalytic body 10 Catalytic substance particle 12 Water | moisture-content supply body 13 Core particle 14 Water | moisture-content supply layer 20 Air purifying filter 21 Filter base | substrate 22 Binder layer 100 Air conditioner 110 Power supply 111 Control means 112 Switch 113 Inlet port 114 Exhaust port 115 Air blower means 116 Air Clean filter
Claims (26)
前記水分供給体に接触保持された触媒物質と、
を有する触媒体。 A moisture supply body with hygroscopicity,
A catalytic material held in contact with the moisture supplier;
A catalyst body having
前記触媒物質は、前記水分供給層に付着されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒体。 The moisture supply body comprises a core particle and a moisture supply layer having a hygroscopicity formed on the core particle,
The catalyst material is attached to the moisture supply layer,
The catalyst body according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２に記載の触媒体。 The core particles are particles made of at least one metal or metal oxide selected from the group selected from Al, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn.
The catalyst body according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項２に記載の触媒体。 The core particles are ceramic particles.
The catalyst body according to claim 2, wherein:
前記触媒物質は、粒子状であり、前記水分供給層の吸湿物質に直接接触している、
ことを特徴とする請求項２に記載の触媒体。 The moisture supply layer comprises a hygroscopic substance,
The catalytic material is in particulate form and is in direct contact with the hygroscopic material of the moisture supply layer.
The catalyst body according to claim 2, wherein:
前記水分供給層の平均厚みが、１ｎｍ〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項５に記載の触媒体。 The maximum diameter of the core particles is 0.02 μm or more and 10 mm or less,
The catalyst body according to claim 5, wherein an average thickness of the moisture supply layer is 1 nm to 100 μm.
ことを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の触媒体。 The hygroscopic substance is porous silica having an average pore diameter of 2 nm or more and 50 nm or less.
The catalyst body according to any one of claims 1 to 6, wherein
ことを特徴とする請求項７に記載の触媒体。 The average pore diameter of the porous silica is 0.5 nm to 2 nm, and the specific surface area is more than 500 m 2 / g and 1000 m 2 / g or less.
The catalyst body according to claim 7.
ことを特徴とする請求項７に記載の触媒体。 The porous silica has an average pore diameter of more than 2 nm and 20 nm or less, and a specific surface area of 100 to 500 m 2 / g.
The catalyst body according to claim 7.
ことを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の触媒体。 The catalyst material is at least one metal particle selected from the group consisting of Pt, Au, Rh, Ag, Pd, and Ir, and has an average particle size of 1 nm or more and 10 nm or less.
The catalyst body according to any one of claims 1 to 9, wherein
前記フィルター基体にバインダーにより付着された前記請求項１ないし１０の何れか１項に規定された触媒体と、
を有してなる空気清浄フィルター。 A filter substrate;
The catalyst body defined in any one of claims 1 to 10 attached to the filter substrate with a binder;
An air purifying filter comprising:
ことを特徴とする請求項１１に記載の空気清浄フィルター。 The filter base is made of non-metallic fibers;
The air purifying filter according to claim 11.
ことを特徴とする請求項１２に記載の空気清浄フィルター。 The non-metallic fiber is a non-woven fabric,
The air purifying filter according to claim 12.
当該触媒体粒子群は、前記フィルター基体上に形成されたバインダー層より露出している、
ことを特徴とする請求項１１、１２、又は１３記載の空気清浄フィルター。 The catalyst body is composed of catalyst body particle groups,
The catalyst particle group is exposed from the binder layer formed on the filter substrate.
The air purification filter according to claim 11, 12, or 13.
当該触媒体粒子群の平均粒径が、前記フィルター基体上に形成されたバインダー層の平均厚みの１倍を超える、
ことを特徴とする請求項１１、１２、又は１３記載の空気清浄フィルター。 The catalyst body is composed of catalyst body particle groups,
The average particle diameter of the catalyst body particle group exceeds 1 times the average thickness of the binder layer formed on the filter substrate;
The air purification filter according to claim 11, 12, or 13.
ことを特徴とする請求項１１ないし１５の何れかに記載の空気清浄フィルター。 The binder is a hygroscopic binder,
The air purifying filter according to any one of claims 11 to 15, wherein
ことを特徴とする請求項１６に記載の空気清浄フィルター。 The hygroscopic binder is porous silica having an average pore diameter of 50 nm or less,
The air purifying filter according to claim 16.
ことを特徴とする請求項１６に記載の空気清浄フィルター。 The hygroscopic binder is a substance selected from the group consisting of porous alumina, hydrophilic zeolite, silica gel, sodium silicate, polyvinyl alcohol, polyamide, sodium polyacrylate, polymethyl methacrylate, and cellulosic resin.
The air purifying filter according to claim 16.
ことを特徴とする請求項１６に記載の空気清浄フィルター。 The hygroscopic binder is made of a porous material whose surface is subjected to a hydrophilic treatment.
The air purifying filter according to claim 16.
バインダーを含む水溶液に、前記請求項１ないし１０の何れか１項で規定された触媒体粒子群を入れ混合してバインダー触媒体溶液を作製する工程と、
前記バインダー触媒体溶液に不織布を浸漬する不織布浸漬工程と、
前記不織布浸漬工程の後、バインダー触媒体溶液が付着した不織布の布面に気体を通過させて孔通しする孔通し工程と、
前記孔通し工程の後、前記不織布を２５０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、
を備える空気清浄フィルターの製造方法。 A method for producing an air purifying filter comprising: a filter base made of nonwoven fabric; and the catalyst body defined in any one of claims 1 to 10 attached to the filter base with a binder. ,
A step of preparing a binder catalyst body solution by mixing and mixing the catalyst body particle group defined in any one of claims 1 to 10 with an aqueous solution containing a binder;
A nonwoven fabric dipping step of immersing the nonwoven fabric in the binder catalyst body solution;
After the nonwoven fabric dipping step, a hole passing step for passing a gas through the cloth surface of the nonwoven fabric to which the binder catalyst body solution is attached,
After the hole passing step, a drying step of drying the nonwoven fabric at a temperature of 250 ° C. or less;
The manufacturing method of an air purifying filter provided with.
バインダーを含む水溶液を不織布に塗布する工程と、
前記バインダーを含む水溶液が塗布された不織布に、前記請求項１ないし１０の何れか１項で規定された触媒体粒子群を配置し、不織布表面を加圧する触媒体付着工程と、
前記触媒体付着工程の後、前記不織布の布面に気体を通過させて孔通しする孔通し工程と、
前記孔通し工程を経た不織布を、２５０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、
を備える空気清浄フィルターの製造方法。 A method for producing an air purifying filter comprising: a filter base made of nonwoven fabric; and the catalyst body defined in any one of claims 1 to 10 attached to the filter base with a binder. ,
Applying an aqueous solution containing a binder to the nonwoven fabric;
A catalyst body attaching step of disposing the catalyst body particle group defined in any one of claims 1 to 10 on a nonwoven fabric coated with an aqueous solution containing the binder, and pressurizing the nonwoven fabric surface;
After the catalyst body adhering step, a hole passing step for passing a gas through the cloth surface of the nonwoven fabric,
A drying step of drying the nonwoven fabric that has undergone the hole passing step at a temperature of 250 ° C. or less;
The manufacturing method of an air purifying filter provided with.
ことを特徴とする請求項２１に記載の空気清浄フィルターの製造方法。 The pressurization in the catalyst body attaching step is pressurization by blowing a pressurized gas to the nonwoven fabric surface.
The manufacturing method of the air purifying filter of Claim 21 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項２１に記載の空気清浄フィルターの製造方法。 The pressurization in the catalyst body attaching step is pressurization by pressing a pressing member against the nonwoven fabric surface.
The manufacturing method of the air purifying filter of Claim 21 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項２０ないいし２３の何れか１項に記載の空気清浄フィルターの製造方法。 The nonwoven fabric is a polyester nonwoven fabric,
The method for producing an air purifying filter according to any one of claims 20 and 23, wherein:
ことを特徴とする請求項２０ないいし２４の何れか１項に記載の空気清浄フィルターの製造方法。 The catalyst body is fired at a temperature of 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
The method for producing an air purifying filter according to any one of claims 20 and 24, wherein:
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2016205684A (en) * | 2015-04-21 | 2016-12-08 | 日立アプライアンス株式会社 | refrigerator |
| WO2022219822A1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | 千代田化工建設株式会社 | Hydrogen station and hydrogen generation method |
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