JP7255503B2 - 改質触媒およびその製造方法 - Google Patents
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Description
一般式:(BaO1-a(CO3)a)YM14-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される複合粉体(10)と、触媒金属(11)とを含み、
上記触媒金属は、Rh、Pt、Pd、Ru、Ir、Au、Ag、Os、Ni、Co、Fe、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の金属またはこれら金属の合金を含む、改質触媒(1)にある。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属である。
複合粉体と触媒金属とを含む改質触媒の製造方法であって、
一般式:BaYM14-cM2cO7+σ(但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子粉を少なくとも準備する準備工程と、
CO2を含む還元性ガス中またはCO2を含まない還元性ガス中にて少なくとも上記ベース粒子粉を熱処理することにより、一般式:(BaO1-a(CO3)a)YM14-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される上記複合粉体を生成させる生成工程と、
を有しており、
上記触媒金属は、Rh、Pt、Pd、Ru、Ir、Au、Ag、Os、Ni、Co、Fe、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の金属またはこれら金属の合金を含む、改質触媒の製造方法にある。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属である。
実施形態1の改質触媒について、図1を用いて説明する。図1に例示されるように、本実施形態の改質触媒1は、複合粉体10を含んでいる。複合粉体10は、一般式:(BaO1-a(CO3)a)YM14-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される。但し、M1、M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co(コバルト)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、および、Zn(亜鉛)からなる群より選択される遷移金属である。
実施形態2の改質触媒の製造方法について説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
-試料1~試料26の改質触媒の作製-
Y(CH3COO)3・4H2O、Ba(CH3COO)2、Co(CH3COO)2・4H2Oを、Y:Ba:Co=1:1:4のモル比になるように秤量した。次いで、これらを純水に溶解し、酢酸塩水溶液を作製した。作製した酢酸塩水溶液をスプレードライし、粉末とした。得られた粉末を空気中600℃にて7時間仮焼成し、複合粉体の作製に使用するベース粒子粉としてBaYCo4O7.1粉を作製した。
試料1~試料26の改質触媒の作製において、混合粉に代えて、CeO-ZrO粉、TiO2粉、または、Al2O3粉を用いた点、還元性ガス雰囲気下での熱処理を行わなかった点以外は、同様にして、後述の表1および表2に示される試料1C~試料3Cの改質触媒を作製した。
各試料の改質触媒について、水蒸気改質反応の活性試験および耐久試験を行った。
具体的には、先ず、無水エタノールと市販ガソリンとを体積比20:80で混合することにより、無水エタノールを20体積%配合したE20燃料を調合した。次いで、ガス流量9.2L/分のCO2(14%)/N2混合ガスに対して、E20燃料およびイオン交換水をそれぞれ液体ポンプを用いて1.35mL/分および1.09mL/分の流量で添加して気化させることにより、活性試験および耐久試験で使用するベースとなるモデルガスを調製した。また、硫黄成分による劣化加速用のガスとして、モデルガスに二酸化硫黄(SO2)を質量比で100ppm導入した硫黄成分含有ガスを調整した。これらの水蒸気/カーボン比(S/C)は0.80であり、ガス流量は10.8L/分であった。
変化率[%]=100×(スタート時の燃料改質率-120分目の燃料改質率)/(スタート時の燃料改質率)
変化率が30%以下であった場合を、燃料ガス中に含まれる硫黄成分による触媒性能の経時劣化の抑制効果が高いとして、A+とした。変化率が30%超40%以下であった場合を、燃料ガス中に含まれる硫黄成分による触媒性能の経時劣化の抑制効果があるとして、Aとした。変化率が40%超であった場合を、燃料ガス中に含まれる硫黄成分による触媒性能の経時劣化の抑制効果がないとして、Cとした。その結果をまとめて表5に示す。
試料1C~試料3Cの改質触媒は、本開示にて規定される複合粉体を含んでいない。そのため、燃料ガス中に含まれる硫黄成分によって触媒性能が劣化した、これに対し、試料1~試料26の改質触媒は、本開示にて規定される複合粉体を含んでいるため、燃料ガス中に含まれる硫黄成分によって触媒性能が劣化し難かった。
以下、参考形態の例を付記する。
項1.
一般式:(BaO 1-a (CO 3 ) a )YM1 4-c M2 c O 6-b (但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される複合粉体(10)を含む、改質触媒(1)。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
項2.
上記複合粉体は、一般式:(BaO 1-a (CO 3 ) a )YCo 4-c M2 c O 6-b (但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される、項1に記載の改質触媒。
但し、上記M2は、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
項3.
上記複合粉体は、一般式:(BaO 1-a (CO 3 ) a )YCo 4 O 6-b (但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5)で表される、項1に記載の改質触媒。
項4.
上記複合粉体は、一般式:BaYM1 4-c M2 c O 7+σ (但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO 3 微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したM1微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、項1に記載の改質触媒。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
項5.
上記複合粉体は、一般式:BaYCo 4-c M2 c O 7+σ (但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO 3 微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したCo微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、項2に記載の改質触媒。
但し、上記M2は、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
項6.
上記複合粉体は、一般式:BaYCo 4 O 7+σ (但し、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO 3 微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したCo微粒子より構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、項3に記載の改質触媒。
項7.
上記BaCO 3 微粒子の平均粒子径が10nm以上50nm以下であり、上記遷移金属微粒子の平均粒子径が0.5nm以上30nm以下である、項4から項6のいずれか1項に記載の改質触媒。
項8.
触媒金属(11)と、上記触媒金属を担持する担体(12)とを含む、項1から項7のいずれか1項に記載の改質触媒。
項9.
上記複合粉体の質量比率が20%以上80%以下である、項8に記載の改質触媒。
項10.
一般式:BaYM1 4-c M2 c O 7+σ (但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子粉を少なくとも準備する準備工程と、
CO 2 を含む還元性ガス中またはCO 2 を含まない還元性ガス中にて少なくとも上記ベース粒子粉を熱処理することにより、一般式:(BaO 1-a (CO 3 ) a )YM1 4-c M2 c O 6-b (但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される複合粉体を生成させる生成工程と、
を有する、改質触媒の製造方法。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
項11.
上記複合粉体は、一般式:BaYM1 4-c M2 c O 7+σ (但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO 3 微粒子と、上記ベース粒子の表面に付着したM1微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子と、を含む、項10に記載の改質触媒の製造方法。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
10 複合粉体
Claims (11)
- 一般式:(BaO1-a(CO3)a)YM14-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される複合粉体(10)と、触媒金属(11)とを含み、
上記触媒金属は、Rh、Pt、Pd、Ru、Ir、Au、Ag、Os、Ni、Co、Fe、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の金属またはこれら金属の合金を含む、改質触媒(1)。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属 - 上記複合粉体は、一般式:(BaO1-a(CO3)a)YCo4-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される、請求項1に記載の改質触媒。
但し、上記M2は、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属 - 上記複合粉体は、一般式:(BaO1-a(CO3)a)YCo4O6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5)で表される、請求項1に記載の改質触媒。
- 上記複合粉体は、一般式:BaYM14-cM2cO7+σ(但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO3微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したM1微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、請求項1に記載の改質触媒。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属 - 上記複合粉体は、一般式:BaYCo4-cM2cO7+σ(但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO3微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したCo微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、請求項2に記載の改質触媒。
但し、上記M2は、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属 - 上記複合粉体は、一般式:BaYCo4O7+σ(但し、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子(101)と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO3微粒子(102)と、上記ベース粒子の表面に付着したCo微粒子より構成される遷移金属微粒子(103)と、を含む、請求項3に記載の改質触媒。
- 上記BaCO3微粒子の平均粒子径が10nm以上50nm以下であり、上記遷移金属微粒子の平均粒子径が0.5nm以上30nm以下である、請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の改質触媒。
- 上記触媒金属を担持する担体(12)を含む、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の改質触媒。
- 上記複合粉体の質量比率が20%以上80%以下である、請求項8に記載の改質触媒。
- 複合粉体と触媒金属とを含む改質触媒の製造方法であって、
一般式:BaYM14-cM2cO7+σ(但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子粉を少なくとも準備する準備工程と、
CO2を含む還元性ガス中またはCO2を含まない還元性ガス中にて少なくとも上記ベース粒子粉を熱処理することにより、一般式:(BaO1-a(CO3)a)YM14-cM2cO6-b(但し、0≦a≦1、0≦b≦4.5、0≦c<4)で表される上記複合粉体を生成させる生成工程と、
を有しており、
上記触媒金属は、Rh、Pt、Pd、Ru、Ir、Au、Ag、Os、Ni、Co、Fe、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の金属またはこれら金属の合金を含む、改質触媒の製造方法。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属 - 上記複合粉体は、一般式:BaYM14-cM2cO7+σ(但し、0≦c<4、0<σ≦1.5)で表されるベース粒子と、上記ベース粒子の表面に付着したBaCO3微粒子と、上記ベース粒子の表面に付着したM1微粒子およびM2微粒子のうち少なくとも1つより構成される遷移金属微粒子と、を含む、請求項10に記載の改質触媒の製造方法。
但し、上記M1、上記M2は、互いに異なるように、それぞれ、Co、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、および、Znからなる群より選択される遷移金属
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