JP2020179327A - Voc除去用触媒の製造方法、voc除去用触媒及びvoc除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
項1
導電性多孔質基材をアノードとして使用して、少なくとも1種の金属化合物を含む水溶液中で電着処理を行う工程を含み、
前記導電性多孔質基材が銅フォームである、VOC除去用触媒の製造方法。
項2
前記金属化合物は、Ni、Cu、Co、Mo、W、Ti、Cr、Al、Fe、Mn、V、Zn、Mg及びLaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の化合物である、項1に記載の製造方法。
項3
導電性多孔質基材に金属酸化物が被覆されて形成され、
前記導電性多孔質基材が銅フォームである、VOC除去用触媒。
項4
前記金属酸化物は、Ni、Cu、Co、Mo、W、Ti、Cr、Al、Fe、Mn、V、Zn、Mg及びLaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物である、項3に記載のVOC除去用触媒。
項5
項1又は2に記載の製造方法で得られたVOC除去用触媒、あるいは、請求項3又は4に記載のVOC除去用触媒を用いてVOCを除去する工程を備える、VOCの除去方法。
本発明のVOC除去用触媒の製造方法は、導電性多孔質基材をアノードとして使用して、少なくとも1種の金属化合物を含む水溶液中で電着処理を行う工程を含む。以下、この工程を「電着工程」と略記する。特に本発明の製造方法では、前記導電性多孔質基材が銅フォームである。
本発明のVOC除去用触媒は、導電性多孔質基材に金属酸化物が被覆されて形成される。特に本発明のVOC除去用触媒は、前記導電性多孔質基材が銅フォームである。本発明のVOC除去用触媒は、例えば、前述の本発明のVOC除去用触媒の製造方法によって得ることができる。
本発明のVOC除去方法は、前記本発明の製造方法で得られたVOC除去用触媒を用いてVOCを除去する工程を備える。あるいは、本発明のVOC除去方法は、前記本発明のVOC除去用触媒を用いてVOCを除去する工程を備える。
濃度が3MであるKOH溶液40mL中に、Cuフォーム(1.5cm×1.5cm)を浸漬し、40mAの印加電流及び1200秒の持続時間で定電流法を用いて電気酸化処理(電解酸化)を行った(図1参照)。この電気酸化処理では、対電極として白金糸、作用電極としてCuフォーム、参照電極として銀/塩化銀電極(Ag/AgCl電極)を使用した。電解酸化後、Cuフォームを蒸留水で洗浄した。これにより、表面にナノワイヤが形成されたCuフォーム(以下、「CuフォームA」と表記する)を準備した。
一方、0.28704gのMn(NO3)2・3H2Oと、0.29103gのCo(NO3)2・6H2Oとを同時に100mLの蒸留水に溶解し、透明になるまで撹拌することで、Mnの濃度が0.01mol/L、Coの濃度が0.01mol/Lである水溶液を調製した。この水溶液中のMn:Coの比は1:1であった。この水溶液に、CuフォームAをアノードとして浸漬し、単極性パルス電圧法により電着処理を行った。単極性パルス電圧法は、印加電圧を−1V、パルスのオン/オフ時間を1秒に設定し、サイクル数1000回で行った。また、カソード(対電極)として白金電極、参照電極としてAg/AgClを使用した。この電着処理により、CuフォームA上にCoとMnの複水酸化物を形成させた。このように電着処理されたCuフォームAを80℃の雰囲気下で一晩、真空乾燥処理をし、その後、該導電性多孔質基材を空気中、350℃の雰囲気下で2時間にわたって焼成処理した。この焼成処理では、昇温速度を5℃/分とした。この焼成処理により、Co及びNiの複合物で被覆された導電性多孔質基材をVOC除去用触媒として得た。このVOC除去用触媒を「0.01Mn−0.01Co/Cu foam」と命名した。
Mn(NO3)2・3H2Oの使用量を1.4352gに変更したこと以外は実施例1と同様の方法でVOC除去用触媒として得た。このVOC除去用触媒を「0.05Mn−0.01Co/Cu foam」と命名した。
Mn(NO3)2・3H2Oの使用量を2.8704gに変更したこと以外は実施例1と同様の方法でVOC除去用触媒として得た。このVOC除去用触媒を「0.10Mn−0.01Co/Cu foam」と命名した。
CuフォームAの代わりにニッケルフォーム(1.5cm×1.5cm)を使用したこと以外は実施例1と同様の方法でVOC除去用触媒として得た。このVOC除去用触媒を「0.10Mn−0.01Co/nickel foam」と命名した。
(SEM測定)
SEM(走査型電子顕微鏡)画像の観察は、日立ハイテクノロジーズ社製「走査電子顕微鏡SU8010」を使用して行った。
VOC除去用触媒の元素分析は、HORIBA社製の「エネルギー分散型X線分析装置」を使用して行った。
各実施例及び比較例で得たVOC除去用触媒のトルエン除去試験を行った。この試験では、反応器内にVOC除去用触媒を石英ウールで挟み込むように充填し、そこへトルエンを所定の流速で流入させて反応させることで、トルエンを除去するようにした。反応器と、酸素ボンベ及び窒素ボンベとが連結しており、反応器内に酸素及び窒素を流入できるようにした。トルエン除去試験の条件として、内径8mmのガラス反応器を使用し、そこへVOC除去用触媒の充填量を100mg充填し、反応器内のトルエン濃度を913〜1027体積ppmとなるようにした。また、反応器内へのキャリアー用窒素ガス流量を35mL/min、トルエン導入用窒素ガス流量を5mL/min、酸素ガス流量を10mL/minとした。反応器内での反応温度を150〜350℃の範囲の種々の温度に調節して、トルエン除去特性を評価した。この際、100〜350℃においては、10℃温度が変わるごとに2度サンプリングし、210〜270℃においては、5℃温度が変わるごとに2度サンプリングし、270〜300℃においては、10℃温度が変わるごとに2度サンプリングした。VOC濃度の測定は、島津製作所社製「GC−2014ガスクロマトグラフ」を使用した。また、反応器出口から排出される二酸化炭素濃度をHORIBA社製FT−IRガス分析装置「FG−120」を使用して計測した。
図2は、実施例及び比較例で得られたVOC除去用触媒のSEM画像を示している。図2(a)は比較例1、(b)〜(d)はそれぞれ実施例1〜3のVOC除去用触媒のSEM画像である。また、図2の各SEM画像中には一部拡大画像(破線内)を挿入している。
Claims (5)
- 導電性多孔質基材をアノードとして使用して、少なくとも1種の金属化合物を含む水溶液中で電着処理を行う工程を含み、
前記導電性多孔質基材が銅フォームである、VOC除去用触媒の製造方法。 - 前記金属化合物は、Ni、Cu、Co、Mo、W、Ti、Cr、Al、Fe、Mn、V、Zn、Mg及びLaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の化合物である、請求項1に記載の製造方法。
- 導電性多孔質基材に金属酸化物が被覆されて形成され、
前記導電性多孔質基材が銅フォームである、VOC除去用触媒。 - 前記金属酸化物は、Ni、Cu、Co、Mo、W、Ti、Cr、Al、Fe、Mn、V、Zn、Mg及びLaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物又は複合酸化物である、請求項3に記載のVOC除去用触媒。
- 請求項1又は2に記載の製造方法で得られたVOC除去用触媒、あるいは、請求項3又は4に記載のVOC除去用触媒を用いてVOCを除去する工程を備える、VOCの除去方法。
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