JP3826522B2

JP3826522B2 - Air purification catalyst

Info

Publication number: JP3826522B2
Application number: JP32574497A
Authority: JP
Inventors: 邦和口野; 邦弘鶴田; 修三徳満
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: JPH11156194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中の炭化水素を酸化する白金触媒をステンレス基材に付着させた空気浄化用触媒体に関するものであり、特に白金触媒を担持させた担体をステンレス基材に強固に付着させた空気浄化用触媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気浄化用触媒体は、白金や二酸化マンガンなどの触媒を使用したものが一般的であり、その構成や接合方法を工夫したものが従来から種々提案されている。その中で最近、特開平８−１５５２６６号公報の提案があり、その構成を図２（従来の空気浄化用触媒体の構成図）に示す。この空気浄化用触媒体は、クロムの２２ｗｔ％とモリブテンの２ｗｔ％を含有するフェライト系ステンレスの基材１と、基材１を熱処理してその表面に形成した金属酸化物系被膜２と、金属酸化物系被膜２の表面に形成したアルミナ系担体３と、アルミナ系担体３に担持させた白金単独または白金とパラジウムからなる触媒４とから構成される。そして、金属酸化物系被膜２とアルミナ系担体３を介して、基材１と触媒４を接合している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の空気浄化用触媒体は、基材および金属酸化物系被膜の材質が密着強度の点でアルミナ系担体と充分に適合していないため、機械的振動が激しい使用環境で長期間使用すると、アルミナ系担体の部分的剥離が起こる課題を有していた。そのため、その使用は機械的振動の少ない環境と制限されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであり、クロムを１８〜２７ｗｔ％とモリブテンを１〜３ｗｔ％とニッケルを０．１〜０．３ｗｔ％を含有するフェライト系ステンレス基材を使用し、このフェライト系ステンレス基材を熱処理して表面に金属酸化物系被膜を形成し、その金属酸化物系被膜の表面に酸化アルミニウム水和物ゾルを付着させ熱処理してアルミナ系担体を形成し、さらにアルミナ系担体に白金単独または白金とパラジウムからなる触媒を担持させた空気浄化用触媒体とした。
【０００５】
上記発明によれば、酸化アルミニウム水和物ゾルの熱処理で形成されるアルミナ系担体が、ステンレス基材の熱処理で形成された金属酸化物系被膜に強固に投錨するように、フェライト系ステンレス基材のクロム量とモリブテン量とニッケル量を最適化したため、両者の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を減少させることができる。
【０００６】
この効果を詳細に説明する。フェライト系ステンレス基材を熱処理すると、含有されるクロムは酸化クロムに変化し、ステンレス表面に密着性に優れた酸化クロムの緻密な被膜が形成される。そのため、クロム量が多いほど密着性に優れた被膜が形成される訳であるが、逆にステンレス基材が脆くなる問題が生じる。そこで本発明は、クロム量の最適化で脆くなく、しかも密着性に優れた金属酸化物系被膜が得られるようにした。
【０００７】
一方、モリブテンとニッケルをさらに含有させたフェライト系ステンレス基材を熱処理すると、モリブテンは酸化モリブテンに、ニッケルは酸化ニッケルに変化し、ステンレス表面にこれら金属酸化物の被膜が形成される。モリブテンやニッケルは、熱処理をすると表面に形成した酸化物系被膜は多孔質な被膜となる性質がある。そのため、これら金属を多く含有するほど熱処理の表面は多孔質な被膜となるが、逆にアルミナ系担体の密着性が低下する問題が生じる。そこで本発明は、フェライト系ステンレス基材に混合するモリブテンやニッケルの量の最適化で、多孔質でしかも密着性に優れた金属酸化物系被膜が得られるようにした。金属酸化物系被膜が多孔質でしかも密着性に優れていると、酸化アルミニウム水和物ゾルの熱処理で形成するアルミナ系担体は、この金属酸化物系被膜に投錨しやすくなり、その結果として両者の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を減少させることができる訳である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、フェライト系ステンレス基材と、前記フェライト系ステンレス基材を熱処理して表面に形成した金属酸化物系被膜と、前記金属酸化物系被膜の表面に酸化アルミニウム水和物を主成分としたゾルを付着させたのち熱処理をして形成したアルミナ系担体と、前記アルミナ系担体に担持させた白金単独または白金とパラジウムの触媒からなり、前記フェライト系ステンレス基材がクロムを１８〜２７ｗｔ％と、モリブテンを１〜３ｗｔ％と、ニッケルを０．１〜０．３ｗｔ％を含有する空気浄化用触媒体である。
【０００９】
そして、フェライト系ステンレスに混合するクロムやモリブテンやニッケルの量の最適化で、多孔質でしかも密着性に優れた金属酸化物系被膜が熱処理で得られるようにした。金属酸化物系被膜が多孔質でしかも密着性に優れているため、酸化アルミニウム水和物ゾルの熱処理で形成するアルミナ系担体はこの金属酸化物系被膜に投錨しやすくなり、その結果として両者の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を減少させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、アルミナ系担体が銅を１〜３ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体である。
【００１１】
アルミナ系担体が銅を１〜３ｗｔ％含有すると、銅の融点付近でこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られる。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を一層減少させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、アルミナ系担体がアルミニウムを０．５〜１．５ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体である。
【００１３】
アルミナ系担体がアルミニウムを０．５〜１．５ｗｔ％含有すると、アルミニウムの融点付近でこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られる。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を一層減少させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、アルミナ系担体が銀を１〜２ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体である。
【００１５】
アルミナ系担体が銀を１〜２ｗｔ％含有すると、銀の融点付近でこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られる。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を一層減少させることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、アルミナ系担体が金を１〜４ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体である。
【００１７】
アルミナ系担体が金を１〜４ｗｔ％含有すると、金の融点付近でこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られる。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を一層減少させることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の空気浄化用触媒体の外観図である。図１において、５はフェライト系ステンレス基材であり、金属酸化物系皮膜２はフェライト系ステンレス基材５に熱処理をすることによって形成された。３はアルミナ系担体であり、金属酸化物系皮膜２の表面に酸化アルミニウム水和物ゾルを付着させ熱処理を行って形成させたものである。そしてアルミナ系担体３に、白金または白金とパラジウムからなる金属触媒４を担持させている。
【００２０】
次に、本実施例１の空気浄化用触媒体の製造法について説明する。まず鉄とクロムとニッケルとモリブデンからなるフェライト系ステンレス基材５を９５０℃で３０分間熱処理をして金属酸化物系皮膜２を形成した。その後、これに折り曲げ加工を加えた後、酸化アルミニウム水和物を主成分としたゾルを付着させ、１３０℃で１０分間乾燥させ、さらに６００℃で１５分間焼成しアルミナ系担体３を形成した。そして、白金やパラジウムからなる触媒の水溶液を付着させ、１３０℃で１０分間乾燥させた後６００℃で１５分間焼成してアルミナ系担体３に触媒４を担持させた。なおフェライト系ステンレス基材５は、網を使用して空気抵抗の低減が図れるようにしてあり、フィルターとして簡単に用いることができるようにした。
【００２１】
〈実験１〉
本発明の効果を判定するため、次の実験を行った。前記製造方法で作られた空気浄化用触媒体を１０分間振動させた後、ブタンガス１００ｐｐｍを通過させ、その転換率を調べた。また、そのときにはがれて落下したアルミナ系担体の量から金属酸化物系皮膜の密着性を調べた。その結果を（表１）に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
なお参考のために、クロムとモリブデンから成るフェライト系ステンレスの基材を用いた空気浄化用触媒体を前述の製造方法で試作し、従来例として評価した。
【００２４】
本発明は、フェライト系ステンレスに混合するクロムやモリブテンやニッケルの量の最適化によって得られる金属酸化物系被膜が、酸化アルミニウム水和物ゾルの熱処理で形成するアルミナ系担体に投錨しやすくなったため、両者の密着強度がいっそう高まり、ブタン転換率を向上させ、さらにアルミナ系担体の剥離を減少させることができた。
【００２５】
〈実験２〉
次に、クロム及びモリブデンの割合を変えたステンレス基材を用いて、前記方法により空気浄化用触媒体を試作した。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。耐食性は、ステンレス基材を市水に浸し、その孔食電位を飽和甘こう電極を用いて測った。そしてその数値が０ｍＶ以下を示すものを×、０〜２００ｍＶを示すものを○、２００ｍＶ以上を示すものを◎とした。加工性は、金網の基材を試作し、折り曲げを１０回繰り返した結果、破断しなかったものを○、破断したが割れなかったものを△、破断し割れたものを×とした。密着性は、実験１と同様の方法によって判定した。（表２）は、クロムの割合を変えたステンレス基材の結果である。（表３）は、クロム２２ｗｔ％で一定としてモリブデンの割合を変えたステンレス基材の結果である。
【００２６】
【表２】

【００２７】
【表３】

【００２８】
（表２）や（表３）の結果から、フェライト系ステンレス基材がクロムを２８％以上含んだときや、モリブデンを４ｗｔ％以上含んだ場合では、加工性がやや悪くなる傾向を示す。またクロムが１８ｗｔ％未満になると耐食性が×となり、モリブデンが１％未満になると密着性が△になる。以上の結果よりクロムが１８〜２７ｗｔ％の範囲で良い結果となり、さらにモリブテンが１〜３ｗｔ％の範囲でより最適化された。
【００２９】
〈実験３〉
次に、ニッケルの割合を変えて実験を行った。ここでクロムとモリブデンの割合は、実験２で最も良かった割合（２２Ｃｒ−２Ｍｏ）のステンレス基材を用いて、前記方法によって作成された空気浄化用触媒体を作った。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表４）に示す。
【００３０】
【表４】

【００３１】
（表４）の結果から、フェライト系ステンレス基材にニッケルを加えていくと密着性が向上するが、ニッケル量が０．４ｗｔ％以上になると基材の結晶構造の変化のため密着性が悪くなってくる。従ってニッケルは０．１〜０．３ｗｔ％を含有すると、密着性の面でさらに性能が向上することがわかる。
【００３２】
〈実験４〉
次に、クロム、モリブデン、ニッケルの割合を変えた基材を用いて空気浄化用触媒体を試作し、その耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表５）に示す。
【００３３】
【表５】

【００３４】
（表５）の結果から、総合判断を行うとフェライト系ステンレス基材がクロム１８〜２７ｗｔ％、モリブテン１〜３ｗｔ％そしてニッケル０．１〜０．３ｗｔ％含有する場合、最も良い性能であることがわかった。
【００３５】
（実施例２）
本発明の実施例２の空気浄化用触媒体は、アルミナ系担体３に銅を加えたものであり、アルミナ系担体３に銅を加えたこと以外は図１と同じである。
【００３６】
空気浄化用触媒体はアルミナ系担体に銅を加えたもので、銅の割合を変えて実施例１と同様の方法で試作した。ここでフェライト系ステンレス基材のクロムとモリブデンとニッケルの割合は、実験４で最も良かった割合（２２Ｃｒ−２Ｍｏ−０．２Ｎｉ）のステンレス基材を用いた。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表６）に示す。
【００３７】
【表６】

【００３８】
（表６）の結果から、アルミナ系担体に銅を１〜３ｗｔ％含有したものについて、密着性がさらに向上したと判断できる。逆に、銅を４ｗｔ％以上含有すると、熱膨張係数の違いから剥離が起こる。
【００３９】
（実施例３）
本発明の実施例３の空気浄化用触媒体は、アルミナ系担体３にアルミニウムを加えたものであり、アルミナ系担体３にアルミニウムを加えたこと以外は図１と同じである。
【００４０】
空気浄化用触媒体はアルミナ系担体にアルミニウムを加えたもので、アルミニウムの割合を変えて実施例１と同様の方法で試作した。ここでフェライト系ステンレス基材のクロムとモリブデンとニッケルの割合は、実験４で最も良かった割合（２２Ｃｒ−２Ｍｏ−０．２Ｎｉ）のステンレス基材を用いた。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表７）に示す。
【００４１】
【表７】

【００４２】
（表７）の結果から、アルミナ系担体にアルミニウムを０．５〜１．５ｗｔ％含有したものについて、密着性がさらに向上したと判断できる。逆にアルミニウムを２．０ｗｔ％以上含有すると、熱膨張係数の違いから剥離が起こる。
【００４３】
（実施例４）
本発明の実施例４の空気浄化用触媒体は、アルミナ系担体３に銀を加えたものであり、アルミナ系担体３に銀を加えたこと以外は図１と同じである。
【００４４】
空気浄化用触媒体はアルミナ系担体に銀を加えたもので、銀の割合を変えて実施例１と同様の方法で試作した。ここでフェライト系ステンレス基材のクロムとモリブデンとニッケルの割合は、実験４で最も良かった割合（２２Ｃｒ−２Ｍｏ−０．２Ｎｉ）のステンレス基材を用いた。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表８）に示す。
【００４５】
【表８】

【００４６】
（表８）の結果から、アルミナ系担体に銀を１〜３ｗｔ％含有したものについて、密着性がさらに向上したと判断できる。逆に銀を４ｗｔ％以上含有すると、熱膨張係数の違いから剥離が起こる。
【００４７】
（実施例５）
本発明の実施例５の空気浄化用触媒体は、アルミナ系担体３に金を加えたものであり、アルミナ系担体３に金を加えたこと以外は図１と同じである。
【００４８】
空気浄化用触媒体はアルミナ系担体に金を加えたもので、金の割合を変えて実施例１と同様の方法で試作した。ここでフェライト系ステンレス基材のクロムとモリブデンとニッケルの割合は、実験４で最も良かった割合（２２Ｃｒ−２Ｍｏ−０．２Ｎｉ）のステンレス基材を用いた。そしてこれらの空気浄化用触媒体の耐食性、加工性、密着性を評価した。評価方法は実験２に示した方法と同様の方法で行い、それらから総合判断を行った結果を（表９）に示す。
【００４９】
【表９】

【００５０】
（表９）の結果から、アルミナ系担体に金を１〜３ｗｔ％含有したものについて、密着性がさらに向上したと判断できる。逆に金を４ｗｔ％以上含有すると、熱膨張係数の違いから剥離が起こる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、下記の効果が得られる。
【００５２】
（１）本発明の請求項１記載の発明によれば、フェライト系ステンレスに混合するクロムやモリブテンやニッケルの量を最適化して、多孔質でしかも密着性に優れた金属酸化物系被膜が得られるようにし、酸化アルミニウム水和物ゾルの熱処理で形成するアルミナ系担体がこの金属酸化物系被膜に投錨しやすくした。その結果、両者の密着強度が高まりアルミナ系担体の剥離を減少させることができ、機械的振動の多い使用環境化でも利用できる効果を有する。また耐食性も良く、高温多湿な環境でも使用できる。
【００５３】
（２）本発明の請求項２記載の発明によれば、アルミナ系担体に銅を１〜３ｗｔ％含有させこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られるようにした。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度を一層高め、アルミナ系担体の剥離を減少させることで、機械的振動の激しい使用環境化でも利用できる効果を有する。
【００５４】
（３）本発明の請求項３記載の発明によれば、アルミナ系担体にアルミニウムを０．５〜１．５ｗｔ％含有させこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られるようにした。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度を一層高め、アルミナ系担体の剥離を減少させることで、機械的振動の激しい使用環境下でも利用できる効果を有する。
【００５５】
（４）本発明の請求項４記載の発明によれば、アルミナ系担体に銀を１〜２ｗｔ％含有させこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られるようにした。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度を一層高め、アルミナ系担体の剥離を減少させることで、機械的振動の激しい使用環境下でも利用できる効果を有する。
【００５６】
（５）本発明の請求項５記載の発明によれば、アルミナ系担体に金を１〜４ｗｔ％含有させこの担体を熱処理することで、投錨効果に優れしかも熱膨張の違いによる剥離もないアルミナ系担体が得られるようにした。その結果、アルミナ系担体と金属酸化物系被膜の密着強度を一層高め、アルミナ系担体の剥離を減少させることで、機械的振動の激しい使用環境下でも利用できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の空気浄化用触媒体の断面図
【図２】従来の空気浄化用触媒体の断面図
【符号の説明】
１基材
２金属酸化物系被膜
３アルミナ系担体
４触媒
５フェライト系ステンレス基材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air purification catalyst body in which a platinum catalyst that oxidizes hydrocarbons in air is attached to a stainless steel substrate, and in particular, a carrier carrying a platinum catalyst is firmly attached to a stainless steel substrate. The present invention relates to an air purification catalyst body.
[0002]
[Prior art]
The air purification catalyst body generally uses a catalyst such as platinum or manganese dioxide, and various proposals have been made in the past regarding the constitution and joining method. Recently, there has been a proposal of Japanese Patent Laid-Open No. 8-155266, and its configuration is shown in FIG. 2 (configuration diagram of a conventional air purification catalyst body). The air purification catalyst body includes a ferritic stainless steel substrate 1 containing 22 wt% chromium and 2 wt% molybdenum, a metal oxide coating 2 formed on the surface of the substrate 1 by heat treatment, a metal An alumina carrier 3 formed on the surface of the oxide coating 2 and platinum alone or a catalyst 4 made of platinum and palladium supported on the alumina carrier 3. Then, the substrate 1 and the catalyst 4 are joined via the metal oxide coating 2 and the alumina support 3.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional air purification catalyst body is not sufficiently compatible with the alumina carrier in terms of adhesion strength because the material of the base material and the metal oxide coating is not suitable for a long time in a use environment where mechanical vibration is intense. When used, there was a problem that partial peeling of the alumina-based carrier occurred. Therefore, its use has been limited to an environment with little mechanical vibration.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problems, using a ferrite-based stainless steel base material containing 18 to 27 wt% chromium, 1 to 3 wt% molybdenum, and 0.1 to 0.3 wt% nickel. Heat treatment of a stainless steel base material to form a metal oxide coating on the surface, adhere an aluminum oxide hydrate sol to the surface of the metal oxide coating, heat treatment to form an alumina support, An air purification catalyst body in which platinum alone or a catalyst composed of platinum and palladium was supported on a carrier was obtained.
[0005]
According to the above invention, the ferritic stainless steel substrate is formed so that the alumina carrier formed by the heat treatment of the aluminum oxide hydrate sol is firmly cast on the metal oxide film formed by the heat treatment of the stainless steel substrate. Since the amount of chromium, molybdenum and nickel were optimized, the adhesion strength between them was increased, and the peeling of the alumina-based support could be reduced.
[0006]
This effect will be described in detail. When the ferritic stainless steel substrate is heat-treated, the chromium contained is changed to chromium oxide, and a dense coating of chromium oxide having excellent adhesion is formed on the stainless steel surface. For this reason, as the amount of chromium increases, a film having excellent adhesion is formed. However, there is a problem that the stainless steel substrate becomes brittle. Therefore, the present invention has been made to obtain a metal oxide film that is not brittle by optimizing the amount of chromium and has excellent adhesion.
[0007]
On the other hand, when a ferritic stainless steel substrate further containing molybdenum and nickel is heat-treated, molybdenum is changed to molybdenum oxide, nickel is changed to nickel oxide, and a coating of these metal oxides is formed on the stainless steel surface. Molybdenum and nickel have the property that an oxide-based film formed on the surface thereof becomes a porous film when heat-treated. For this reason, the more these metals are contained, the more the surface of the heat treatment becomes a porous film, but conversely, there arises a problem that the adhesiveness of the alumina carrier is lowered. Therefore, in the present invention, a porous metal oxide film having excellent adhesion can be obtained by optimizing the amount of molybdenum and nickel mixed in the ferritic stainless steel substrate. If the metal oxide film is porous and has excellent adhesion, the alumina carrier formed by heat treatment of the aluminum oxide hydrate sol can be easily cast on the metal oxide film, and as a result, both This increases the adhesion strength of the alumina carrier and can reduce the peeling of the alumina carrier.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 is a ferritic stainless steel substrate, a metal oxide coating formed on the surface of the ferritic stainless steel by heat treatment, and aluminum oxide hydrate on the surface of the metal oxide coating. An alumina carrier formed by attaching a sol containing as a main component and then heat-treating, platinum alone or a platinum and palladium catalyst supported on the alumina carrier, and the ferritic stainless steel substrate containing chromium. An air purification catalyst body containing 18 to 27 wt%, molybdenum 1 to 3 wt%, and nickel 0.1 to 0.3 wt%.
[0009]
Then, by optimizing the amount of chromium, molybdenum and nickel mixed with the ferritic stainless steel, a porous metal oxide coating having excellent adhesion can be obtained by heat treatment. Since the metal oxide film is porous and has excellent adhesion, the alumina carrier formed by heat treatment of the aluminum oxide hydrate sol is easy to throw on this metal oxide film, and as a result, both The adhesion strength is increased and the peeling of the alumina carrier can be reduced.
[0010]
The invention according to claim 2 is the air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina carrier contains 1 to 3 wt% of copper.
[0011]
When the alumina-based carrier contains 1 to 3 wt% of copper, an alumina-based carrier that is excellent in anchoring effect and does not peel due to a difference in thermal expansion can be obtained by heat-treating the carrier near the melting point of copper. As a result, the adhesion strength between the alumina carrier and the metal oxide coating is increased, and the peeling of the alumina carrier can be further reduced.
[0012]
The invention according to claim 3 is the air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina carrier contains 0.5 to 1.5 wt% of aluminum.
[0013]
When the alumina-based carrier contains 0.5 to 1.5 wt% of aluminum, an alumina-based carrier that is excellent in anchoring effect and that does not peel off due to a difference in thermal expansion can be obtained by heat-treating the carrier near the melting point of aluminum. As a result, the adhesion strength between the alumina carrier and the metal oxide coating is increased, and the peeling of the alumina carrier can be further reduced.
[0014]
The invention according to claim 4 is the air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina-based carrier contains 1 to 2 wt% of silver.
[0015]
When the alumina-based carrier contains 1 to 2 wt% of silver, an alumina-based carrier that is excellent in anchoring effect and that does not peel due to a difference in thermal expansion can be obtained by heat-treating the carrier near the melting point of silver. As a result, the adhesion strength between the alumina carrier and the metal oxide coating is increased, and the peeling of the alumina carrier can be further reduced.
[0016]
The invention according to claim 5 is the air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina carrier contains 1 to 4 wt% of gold.
[0017]
When the alumina-based carrier contains 1 to 4 wt% of gold, an alumina-based carrier that is excellent in anchoring effect and does not peel due to a difference in thermal expansion can be obtained by heat-treating the carrier near the melting point of gold. As a result, the adhesion strength between the alumina carrier and the metal oxide coating is increased, and the peeling of the alumina carrier can be further reduced.
[0018]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
Example 1
FIG. 1 is an external view of an air purification catalyst body according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a ferritic stainless steel substrate, and the metal oxide coating 2 is formed by heat-treating the ferritic stainless steel substrate 5. Reference numeral 3 denotes an alumina-based support, which is formed by attaching an aluminum oxide hydrate sol to the surface of the metal oxide-based film 2 and performing a heat treatment. The alumina carrier 3 carries a metal catalyst 4 made of platinum or platinum and palladium.
[0020]
Next, a method for producing the air purification catalyst body of Example 1 will be described. First, a ferritic stainless steel substrate 5 made of iron, chromium, nickel and molybdenum was heat-treated at 950 ° C. for 30 minutes to form a metal oxide coating 2. Then, after bending this, a sol mainly composed of aluminum oxide hydrate was adhered, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and further fired at 600 ° C. for 15 minutes to form an alumina-based carrier 3. Then, an aqueous solution of a catalyst made of platinum or palladium was attached, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then fired at 600 ° C. for 15 minutes to support the catalyst 4 on the alumina carrier 3. In addition, the ferritic stainless steel base material 5 is designed to reduce air resistance by using a net so that it can be easily used as a filter.
[0021]
<Experiment 1>
In order to determine the effect of the present invention, the following experiment was conducted. The air purification catalyst body produced by the above production method was vibrated for 10 minutes, and then 100 ppm of butane gas was passed through to examine the conversion rate. At the same time, the adhesion of the metal oxide film was examined from the amount of the alumina carrier that had fallen off. The results are shown in (Table 1).
[0022]
[Table 1]

[0023]
For reference, an air purification catalyst body using a ferritic stainless steel substrate made of chromium and molybdenum was prototyped by the above-described manufacturing method and evaluated as a conventional example.
[0024]
In the present invention, the metal oxide film obtained by optimizing the amount of chromium, molybdenum and nickel mixed with ferritic stainless steel is easy to throw on the alumina carrier formed by heat treatment of aluminum oxide hydrate sol. The adhesion strength between the two was further increased, the butane conversion rate was improved, and the peeling of the alumina-based support could be reduced.
[0025]
<Experiment 2>
Next, a catalyst body for air purification was prototyped by the above-described method using a stainless steel substrate in which the ratio of chromium and molybdenum was changed. The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. Corrosion resistance was measured by immersing a stainless steel substrate in city water and measuring its pitting potential using a saturated candy electrode. And the thing whose numerical value shows 0 mV or less was set to x, what showed 0-200 mV was set to (circle), and what showed 200 mV or more was set to (double-circle). As for the workability, as a result of trial production of a wire mesh base material and bending 10 times, those that did not break were evaluated as ◯, those that broke but did not crack were Δ, and those that broke and cracked were rated as x. The adhesion was determined by the same method as in Experiment 1. (Table 2) is a result of the stainless steel base material in which the ratio of chromium is changed. (Table 3) shows the results of the stainless steel base material in which the ratio of molybdenum is changed to be constant at 22 wt% chromium.
[0026]
[Table 2]

[0027]
[Table 3]

[0028]
From the results of (Table 2) and (Table 3), when the ferritic stainless steel substrate contains 28% or more of chromium or 4 wt% or more of molybdenum, the workability tends to be slightly deteriorated. When the chromium content is less than 18 wt%, the corrosion resistance becomes x, and when the molybdenum content is less than 1%, the adhesion becomes Δ. From the above results, good results were obtained when the chromium content was 18 to 27 wt%, and the molybdenum was further optimized within the range of 1 to 3 wt%.
[0029]
<Experiment 3>
Next, the experiment was performed by changing the proportion of nickel. Here, the ratio of chromium and molybdenum was the best (22Cr-2Mo) stainless base material in Experiment 2, and the air purification catalyst body produced by the above method was prepared. The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 4).
[0030]
[Table 4]

[0031]
From the results of (Table 4), the adhesion improves when nickel is added to the ferritic stainless steel base material. However, when the nickel amount is 0.4 wt% or more, the adhesiveness is poor due to a change in the crystal structure of the base material. It becomes. Therefore, it can be seen that when the nickel content is 0.1 to 0.3 wt%, the performance is further improved in terms of adhesion.
[0032]
<Experiment 4>
Next, air purification catalyst bodies were prototyped using base materials with different ratios of chromium, molybdenum and nickel, and their corrosion resistance, workability and adhesion were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 5).
[0033]
[Table 5]

[0034]
From the results of (Table 5), when performing a comprehensive judgment, the best performance is obtained when the ferritic stainless steel substrate contains 18 to 27 wt% chromium, 1 to 3 wt% molybdenum, and 0.1 to 0.3 wt% nickel. I understood.
[0035]
(Example 2)
The air purification catalyst body of Example 2 of the present invention is the same as in FIG. 1 except that copper is added to the alumina carrier 3 and copper is added to the alumina carrier 3.
[0036]
The air purification catalyst body was obtained by adding copper to an alumina-based carrier, and was produced in the same manner as in Example 1 by changing the ratio of copper. Here, the ratio of chromium, molybdenum, and nickel in the ferritic stainless steel base was the best ratio in Experiment 4 (22Cr-2Mo-0.2Ni). The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 6).
[0037]
[Table 6]

[0038]
From the results of (Table 6), it can be judged that the adhesiveness of the alumina-based carrier containing 1 to 3 wt% of copper was further improved. Conversely, if copper is contained in an amount of 4 wt% or more, peeling occurs due to a difference in thermal expansion coefficient.
[0039]
Example 3
The air purification catalyst body of Example 3 of the present invention is the same as in FIG. 1 except that aluminum is added to the alumina carrier 3 and aluminum is added to the alumina carrier 3.
[0040]
The air purification catalyst body was obtained by adding aluminum to an alumina carrier, and was manufactured by the same method as in Example 1 by changing the proportion of aluminum. Here, the ratio of chromium, molybdenum, and nickel in the ferritic stainless steel base was the best ratio in Experiment 4 (22Cr-2Mo-0.2Ni). The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 7).
[0041]
[Table 7]

[0042]
From the results of (Table 7), it can be determined that the adhesiveness of the alumina-based carrier containing 0.5 to 1.5 wt% aluminum is further improved. Conversely, when aluminum is contained in an amount of 2.0 wt% or more, peeling occurs due to a difference in thermal expansion coefficient.
[0043]
Example 4
The air purification catalyst body of Example 4 of the present invention is the same as in FIG. 1 except that silver is added to the alumina carrier 3 and silver is added to the alumina carrier 3.
[0044]
The air purification catalyst body was obtained by adding silver to an alumina-based carrier, and was produced in the same manner as in Example 1 by changing the silver ratio. Here, the ratio of chromium, molybdenum, and nickel in the ferritic stainless steel base was the best ratio in Experiment 4 (22Cr-2Mo-0.2Ni). The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 8).
[0045]
[Table 8]

[0046]
From the results of (Table 8), it can be judged that the adhesiveness of the alumina-based carrier containing 1 to 3 wt% of silver was further improved. Conversely, when silver is contained in an amount of 4 wt% or more, peeling occurs due to a difference in thermal expansion coefficient.
[0047]
(Example 5)
The air purification catalyst body of Example 5 of the present invention is the same as in FIG. 1 except that gold is added to the alumina carrier 3 and gold is added to the alumina carrier 3.
[0048]
The air purification catalyst body was obtained by adding gold to an alumina carrier, and was manufactured by the same method as in Example 1 by changing the gold ratio. Here, the ratio of chromium, molybdenum, and nickel in the ferritic stainless steel base was the best ratio in Experiment 4 (22Cr-2Mo-0.2Ni). The corrosion resistance, workability, and adhesion of these air purification catalyst bodies were evaluated. The evaluation method is the same as the method shown in Experiment 2, and the results of comprehensive judgment are shown in (Table 9).
[0049]
[Table 9]

[0050]
From the results of (Table 9), it can be determined that the adhesiveness of the alumina-based carrier containing 1 to 3 wt% of gold was further improved. Conversely, when gold is contained in an amount of 4 wt% or more, peeling occurs due to a difference in thermal expansion coefficient.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0052]
(1) According to the first aspect of the present invention, the amount of chromium, molybdenum, and nickel mixed in the ferritic stainless steel is optimized to obtain a porous metal oxide coating having excellent adhesion. As a result, the alumina support formed by heat treatment of the aluminum oxide hydrate sol was easy to throw on the metal oxide coating. As a result, the adhesive strength between the two can be increased, and the peeling of the alumina-based carrier can be reduced. This has the effect that it can be used even in an environment where there are many mechanical vibrations. It also has good corrosion resistance and can be used in high temperature and high humidity environments.
[0053]
(2) According to the invention described in claim 2 of the present invention, by containing 1 to 3 wt% of copper in an alumina carrier and heat-treating this carrier, the alumina is excellent in anchoring effect and does not peel due to a difference in thermal expansion A system carrier was obtained. As a result, the adhesive strength between the alumina-based carrier and the metal oxide-based coating is further increased, and the peeling of the alumina-based carrier is reduced, so that it can be used even in an environment where the mechanical vibration is severe.
[0054]
(3) According to the invention described in claim 3 of the present invention, by adding 0.5 to 1.5 wt% of aluminum in the alumina-based carrier and heat-treating this carrier, the anchoring effect is excellent and due to the difference in thermal expansion. An alumina-based carrier without peeling was obtained. As a result, the adhesive strength between the alumina-based support and the metal oxide-based coating is further increased, and the peeling of the alumina-based support is reduced, thereby having an effect that can be used even in an environment where the mechanical vibration is severe.
[0055]
(4) According to the invention described in claim 4 of the present invention, by adding 1 to 2 wt% of silver to an alumina-based carrier and heat-treating this carrier, the alumina is excellent in anchoring effect and does not peel due to a difference in thermal expansion A system carrier was obtained. As a result, the adhesive strength between the alumina-based support and the metal oxide-based coating is further increased, and the peeling of the alumina-based support is reduced, thereby having an effect that can be used even in an environment where the mechanical vibration is severe.
[0056]
(5) According to the invention described in claim 5 of the present invention, by containing 1 to 4 wt% of gold in an alumina-based carrier and heat-treating the carrier, the alumina has excellent anchoring effect and does not peel due to the difference in thermal expansion A system carrier was obtained. As a result, the adhesive strength between the alumina-based support and the metal oxide-based coating is further increased, and the peeling of the alumina-based support is reduced, thereby having an effect that can be used even in an environment where the mechanical vibration is severe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an air purification catalyst body according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional air purification catalyst body.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Metal oxide type coating 3 Alumina type support | carrier 4 Catalyst 5 Ferritic stainless steel base material

Claims

フェライト系ステンレス基材と、前記フェライト系ステンレス基材を熱処理して表面に形成した金属酸化物系被膜と、前記金属酸化物系被膜の表面に酸化アルミニウム水和物を主成分としたゾルを付着させたのち熱処理して形成したアルミナ系担体と、前記アルミナ系担体に担持させた白金単独または白金とパラジウムからなる触媒とからなり、前記フェライト系ステンレス基材はクロムを１８〜２７ｗｔ％とモリブテンを１〜３ｗｔ％とニッケルを０．１〜０．３ｗｔ％を含有する空気浄化用触媒体。A ferritic stainless steel base, a metal oxide coating formed on the surface of the ferritic stainless steel by heat treatment, and a sol composed mainly of aluminum oxide hydrate on the surface of the metal oxide coating And an alumina carrier formed by heat treatment and platinum alone or a catalyst made of platinum and palladium supported on the alumina carrier. The ferrite stainless steel substrate contains 18 to 27 wt% chromium and molybdenum. An air purifying catalyst body containing 1 to 3 wt% and 0.1 to 0.3 wt% of nickel.

アルミナ系担体が銅を１〜３ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体。 The air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina-based support contains 1 to 3 wt% of copper.

アルミナ系担体がアルミニウムを０．５〜１．５ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体。 The air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina-based carrier contains 0.5 to 1.5 wt% of aluminum.

アルミナ系担体が銀を１〜２ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体。 The air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina-based carrier contains 1 to 2 wt% of silver.

アルミナ系担体が金を１〜４ｗｔ％含有した請求項１記載の空気浄化用触媒体。 The air purification catalyst body according to claim 1, wherein the alumina-based carrier contains 1 to 4 wt% of gold.