JPS62204848A - 脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びアルデヒド基の水素化用触媒製造方法 - Google Patents

脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びアルデヒド基の水素化用触媒製造方法

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JPS62204848A
JPS62204848A JP61045146A JP4514686A JPS62204848A JP S62204848 A JPS62204848 A JP S62204848A JP 61045146 A JP61045146 A JP 61045146A JP 4514686 A JP4514686 A JP 4514686A JP S62204848 A JPS62204848 A JP S62204848A
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catalyst
membrane
zinc
carbon
layer
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JP61045146A
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アレキサンダ ペトロヴイツチ ミスチエンコ
ウラデイミール ミハイロヴイツチ グルヤズノフ
マリア イグラホヴアナ シヤリロヴア
ベラ アナトリエバナ ベデナヤコヴア
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DRUZHBY NARODOV, University of
INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZ
INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZA
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DRUZHBY NARODOV, University of
INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZ
INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZA
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、触媒の91造方法に関し、特に、脂肪族及び
芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びア
ルデヒド基の水素化用触媒の製造方法に関する。
先行技術 今日、知られている触媒化学は、例えば、脂肪族及び芳
香族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びアル
デヒド基の水素化に使用されるよく発達した表面(we
ll−c!evelopeclnur face)を有
する金属触媒の製造方法である。これらの方法は、キャ
リヤ(carrier)に高分散形態で金属を適用する
ことを含む、更に、よく発達した表面を有する金属触媒
(スケルトン型触媒)も、例えば、触媒活性金属の合金
をアルミニウム、シリコン等で浸出して製造される。
〔シー、エヌ、セターフイールド「実際における異質の
触媒」マグロ−ヒル、インコーホレーテッド、、二z−
”J−り(1980)参照(cf。
C,N、5etterf  1eld。
”HeterogeneousCatalysts+ 
 n  Pract ice”  McGraw  H
i  l’IInc、、New  York、1980
))これらの触媒の製造方法では、よく発達した表面を
有し、また、水素の選択的透過性及び高い機械的強度を
所有する膜触媒を製造することは不可能なことである6 パラジウム ブラック(pallacJiumblac
k)の屑のパラノウム基礎合金(例えば銀或はニッケル
)或は他の多くの触媒活性金属〆 jブラックの合金で
作られた箔或は管の如く形成されたa表面に化学的或は
電気化学的沈積物を含み、f飽和炭化水素の水素化工程
に使用しうるよく発達した表面を有する膜触媒を’JI
Hする方法は、既に公知である。〔ゲイ。エム、グリャ
ズノ7、ゲイ。ニス、スミル/7、エル、ケイ、イヴア
/ヴT1エイ、ビイ、ミシェンコによるドクレディ7ン
 ニスニスニスアル(c f、V、M。
Gryaznov、V、S、Sm i rnov、L。
K、  Ivanova、  A、P+Mischen
ko。
Doklacly  ΔN  5SSR,1970) 
、Vol、190.P、144参照〕 しかしながら、この先行技術の方法は、パラノウムブラ
ック或は他の金属ブラック(metall)lack)
を有する膜の耐久性被覆を保証しない、更にパラジウム
合金からの膜表面のがなりの部分が、水素分子及び有機
物質にとって利用され難いので、膜被覆のためのもう一
つの触媒活性金属の使用は、しばしば水素に対する膜触
媒の低透過性をもたらす、水素、空気及び炭化水素の雰
囲気下の長時間操業で、ブラックレイヤー(black
layer)は、破壊され、剥Bされる。
また、不飽和炭化水素の水素化触媒の製造方法が、その
表面に設けられたニッケルパラジウム或は白金のような
触媒活性金属の多孔質層を有する構造金属材料で作られ
た基質を含むことは公知である。
この方法は、触媒活性金属が基質表面に適用され、それ
から亜鉛或はアルミニウムの如き触媒的に不活性な金属
層で被覆され、触媒活性金属と触媒的に不活性な金属と
の内部拡散のために、300〜i、o o o℃の範囲
内の温度に保持され、続いて水酸化ナトリッム或は水酸
化カリウムで漂白して、触媒活性金属から亜鉛或はアル
ミニウムを化学的に回収するものである。
触媒的に不活性な金属層の厚さは、触媒活性金属層の厚
さと等しいが、または10倍までの厚さである。〔ソ連
発明者証(USSRInventor’s  Cert
ificate)No。
218830、Int、CI、BOIJ25100、発
明公告公報(publishedin  Bullet
in  Inventions)No、24,1967
参@) 水素化工程が、膜を通って拡散する活性(元素状)水素
を使用することにより起こるから、この先行技術の方法
では、膜触媒を製造することができない。
この方法で製造された触媒においては、該工程は、試薬
と水素の競争的吸着で、分子状水素の使用により進行す
るので、水素化速度及び工程の選択性は低下する。この
ような触媒において、大気圧下のニトロ化合物の水素化
は、実質的には、殆んど進行しない。それは、触媒表面
上へのニトロ化合物の強力な吸着のためであり、触媒の
活性中心への水素の接近を妨げることになる。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、通し孔ではなく、よく発達した多孔質表面を
もち、脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合
、ニド四基及びアルデヒド基の水素化工程において、水
素に対する向上した選択的透過性を有し、同様に、該多
孔質層の高い機械的強度を有する触媒の製造方法を提供
する。
問題点を解決するための手段 本発明の目的は、触媒活性金属上へ亜鉛を沈積させ、こ
れらの金属を相互拡散を確実にする温度に保持し、続い
て触媒活性金属から亜鉛を化学的に回収することによっ
て、脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合、
ニトロ基及びアルデヒド基の水素化用触媒を製造する方
法によって達成される。本発明によれば、触媒活性金属
は、80〜95賀量%のパラジウムと5〜20質量%の
ルテニウムまたはロジウムとから成る合金の膜形状にお
いて使用される。亜鉛は、亜鉛の151部材1こ大・す
するR141!7.比が1=10〜100において、膜
表面の片面または両面に適用される。亜鉛層が適用さ枕
た膜部材は、20〜250℃の範囲内の温度に保持され
、膜部材からの亜鉛の化学的回収は、塩酸で、該膜部材
を処理することによって行われる。
本発明による方法によって、95〜80質量%のパラジ
ウムと5〜20質量%のルテニウム又はロジウムから成
る合金で作られており、また、非多孔質層と該非孔質層
の片側又は両側に位置する多孔ff層を包含する膜部材
を有する触媒を製造することができる6多孔質の表面の
面積は単位α2の膜表面に対して150〜1,500口
2の気孔(ρose)に等しく、多孔質層の非孔質層に
対する厚さの比は、それぞれに1 : 5.7〜100
である1本発明による模触媒は、通し孔のないよく発達
した多孔性表面を有し、元素状水素の使用による水素化
工程処理において、触媒の生産性を向上させるものであ
る。水素の選択的透過性ががなり増加する。したがって
、室温(18〜25℃)において、本発明による方法で
St造された膜触媒の水素透過性は、公知の膜触媒の水
素透過性より約5〜10倍高い。そして該水素透過性は
、低温(20〜40℃の範囲内)での脂肪族及び芳香族
化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基又はアルデヒ
ド基の水素化工程を行うために、本発明による方法で製
造された膜触媒を使用することを可能にする。
更に、本発明による方法で製造された触媒は、膜触媒の
操業及び再生中に破壊されない多孔Y!J層の高いは械
的強度を特色とする。
すでに、上述したように、触媒活性金属として用いられ
るものは、80〜95質量%のパラジウム及び5〜20
’fj量%のルテニウム或はロジウム ゛から成る合金
で作られる。パラノウム含量が少い(80fff1%以
下)合金を使用することは、該合金を通過する水素透過
性が非常に低いので不適当である。一方、95fff1
%を越えるパラノウム含量の場合には、該合金は、水i
雰囲気中で不安定となり、容易に破壊される。
多量の亜鉛は、収に通し孔を形成する結果となるので、
亜鉛の膜に対する層厚比が1:10以上のものを使用す
ることは、いづれも適当でない。
層厚比が1:100以下では、高活性の水素化触媒を得
ることができない膜表面の不十号な弛み(Iossen
inH)を生ずる。
高温では、パラゾ・クム表面層内に亜鉛の深い拡散が起
こり、次の塩酸処理に於いで、亜鉛を十分に分離するこ
とができず、模触媒の活性に悪影響を与えるので、亜鉛
層を有する膜の滞溜温度は、250℃を越えるべきでな
い、20℃以下では、 2パラジウム合金中への亜鉛の
拡散は、非常におそく、塩酸で亜鉛を溶解する際に、多
孔質層は実質的に形成されない。
作用 本発明による脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二
重結合、ニトロ基及びアルデヒド基の水素化m膜触媒を
製造する方法は、次の方法Cht了われる。
まず第1に、80〜95貿量%のパッジ1ンム及び5〜
20質量%のルテニウム又はロジウムから成る合金で作
られた箔または管の如き膜の清浄な2層2面に、亜鉛の
1層が、亜鉛層の膜に対する厚さの比が1:10〜10
0で、片側又は両側へ電気化学的に析出される。析出さ
れた亜鉛層を有する膜を、20〜250℃の範囲内の温
度に保持し、ソノ後、10〜37%の濃度の塩酸に入れ
る。乾燥後、得られた欣触媒は、原料と同一組成の合金
に準じ、そして非孔質層と多孔質層から成る。すなわち
多孔質層は、非多孔′I!層の両側又は片側のいづれか
に設けてもよい。後者の場合は、水素化工程は、多孔質
層側に°導がれる。
本発明による方法で製?Lされた膜触媒は、熱伝導度セ
ンサーすなわちカサロメーターを使用して直接流動法に
より、水素透過性を試験する。
炭素−炭素二重結合、ニトロ基及vアルデヒド基を有す
る脂肪族及び芳香族化合物、例えば1゜3−ペンタノエ
ン、ニドミニタン、アセトアルデヒド、ニトロベンゼン
、カルボキシベンズアルデヒド、スチレンの水素化工程
を行うために、反応器の内部空間を2つの区画に分割す
る如き様式の反応器へ脱触媒を配置する。
一方の区画室には水素を供給し、同時に他方には、水素
化される化合物が供給される。水素は、他の区画室へ脱
触媒を通って拡散し、所望の製品の形成と共に、脱触媒
の多孔質表面上で、活性元素形態において、水素化され
る化合物と相互に作用する。触媒組成は、クロマトグラ
フィによって決定されろ。触媒の多孔質層及び非孔質層
の厚さは、電子顕微鏡によって決定される。
〆〆 一込− 1,/− 一/゛ 、/− 、/ 実施例 本発明のより良き理解のために、その特別の実施例を示
すいくつかの特定の例を以下に与える。
例1 90.2[1%のパラジウムおよび9.8質量%のルテ
ニウムからなる合金から遺られた100肩の箔を脱脂し
、蒸留水ですすぎ、水11中に硫酸亜鉛130gを溶解
した溶液を含んでなる電解液中に置いた0次いで、亜鉛
7)−ドを用いて、20℃の温度、3.5A/c1m2
の電tiL密度および1.5の電解′l&p I(にお
いて、12分間、箔表面の片面上に亜鉛を析出せしめた
1〇−厚さの亜鉛層が析出した箔を250 ’Cの温度
に加熱し、この温度に2時間保持した6次いで、箔を冷
却し、沸騰20%塩酸内にiさ、水素気泡の発生の停止
によって制御される亜鉛の完全な除去まで箔を塩酸内に
保持し、そして塩素イオンに基づく反応が存在しなくな
るまで水で洗浄した。かくして、上記合金から造られか
つ90/Jl厚さの非孔質層と91厚さの多孔質層とか
らなる箔の形の脱触媒が得られた。多孔質表面を、BE
Tテラー イー+ (Brunauer  S、+Em
met  P、H,、Te1ler  E、))法によ
って測定した。得られたデータは、1500cm2の気
孔(pores)が膜表面1c*”内に存在しているこ
とを示している。
上記のようにして製nされた脱触媒の水素透過度(J)
を第1表に示す。
mi表 初めの箔(すなわち処理を受けていない箔)の水素透過
度は、25℃の温度において4.7×10−6C112
・s−’ ・MPa−”、100℃において−5,21
Xl 0−5tx2・s−’ ・MPa−”であった、
上記データから明らかなように、上記したようにして製
造された脱触媒の透過度は100℃の温度において15
倍だけ増加し、室温において130倍だけ増加した。
例2 前記例1記載のようにして、例1と同じ組成を有す為合
金の箔を用いて脱触媒を製造した。10樗厚さの亜鉛層
が適用された箔を20℃の温度に1日間保持した6次い
で、30%塩酸中で亜鉛を溶解して除去し、上記合金か
ら遺られかつ85牌厚さの非孔質層と15/JIFg、
さの多孔質層とからなる箔として成形された脱触媒を得
た。脱触媒の多孔質表面の面積は、膜表面IC112当
たり気孔1.200α2であった。脱触媒の水素透過度
を次のtJS2表に示す。
第 2 表 温度、’C5494105144 MPa−0J5  2.95 4.52 4,27 4
.08上記第2表のデータから推して、例1に示された
初めの箔の透過度に対するデータとの比較により、本発
明に従って、製造された触媒の水素透過度はかなり高い
(100℃の温度において約8倍だけ高い。) 例3 94質荒%のパラジウムお上び6’jtfi%のルテニ
ウムからなる合金から造られた、外径1m、肉Frj−
100nの管の外表面上に、前記例1に記載したように
して、1−厚さになるまで亜鉛層を析出せしめた1次い
で、管を230℃の温度に加熱し、この温度に30分間
保持し、次いで冷却し、その後、25%塩酸を用いて亜
鉛を除去した。かくして、管として成形された脱触媒が
得られた。この管は、上記合金から遣られかつ99/4
J17さの非孔質内層とl Inx厚さの多孔質外層と
からなってし・た。
脱触媒の多孔質表面の面積は、膜表面1cR2当たり気
孔150α2であった。24℃の温度における脱触媒の
水素透過度は5.02 X 10−5α2 ・S−1・
MPa−”であり、すなわち初めの管の透過度より61
オーダーの大きさだけ高かった。
例4 80質量%のパラジウムおよび20質量%のロジウムか
らなる合金から遣られた100陣の箔の両面上に、それ
ぞれが4岸の亜鉛層を適用した。
亜鉛層の適用された箔を150℃の温度に4時間保持し
た。箔を冷却し、その後20%塩酸中で煮沸することに
よって亜鉛を除去した。上記合金から遺られかつ98纜
厚さの非孔質層と非孔質層の両面に置かれ、それぞれが
3−厚さの表面多孔質層とからなる箔として、脱触媒が
得られた。脱触媒の多孔s2表面の面積は、膜表面1c
R2当たり気孔470cm2であった。この触媒の12
5℃の温度における水素透過度は、2.82 X 10
−’α2・s−’ ・MPa−”であった。
例5 95rI量%のパラジウムおよびSff量%のロジウム
からなる合金から造られた50/J1の笛から、脱触媒
を製造した。前記例1に記載したようにして、4.7趨
厚さの亜鉛層を宿の片面に析出せしめた。亜鉛層の析出
した箔を250℃の温度に加熱し、この温度に5時間保
持した。37%塩酸で膜を処理して亜鉛を除去した。か
くして、上記合金から遺られかつ49.ri、さの非孔
質層と24厚さの多孔質層とからなる箔の形の脱触媒が
得られた。
脱触媒の多孔質表面の面積は、膜表面1cv2当たり気
孔540G112であった。触媒の水素透過度は、24
℃において7.94 X 10−’cm2・s−’ ・
MPa−” 、120℃においで−10,2X10”c
m2 ・s−’−MPa−Ojであった。
例6 95質量%のパラジウムおよび5質量%のロジウムから
なる合金から造られた100.厚さの苗土に、例1に記
載したようにして、6陣厚さの亜鉛層を析出せしめた。
次いで、箔を200℃の温度に3時間保持し、10%塩
酸中で煮沸して亜鉛を除去した。上記合金から造られか
つ96xJ!7さの非孔質層と4/J1厚さの多孔質層
とからなる箔として、脱触媒が得られた。脱触媒の多孔
質表面の面積は、膜表面1α2当たり気孔810α2で
あった。この触媒の125℃における水素透過度は1.
0XIO−’cues−’−MPa−”であった。
発明の効果 上記データから推しで、前記例1〜6記載のようにして
gI遺された脱触媒は高い水素透過度を示している。こ
れは、水素化工程における触媒の高い生産性を可能にす
る。
例1〜6に従って、!l!遺された脱触媒により、1.
3ペンタジエン、ニトロベンゼン、パラ−カルボキシベ
ンズアルデヒド エタン、スチレンを水素化する方法を示している例7〜
12を以下に与える。
例7 前記例1に記載されたようにして笛の形に製造された膜
触媒の触媒特性の研究を、上記触媒によって2つのチャ
ンバーに分割された反応器内で1゜3−ペンタノエンを
水素化することによって行なった。一方のチャンバー内
へ、膜触媒の非孔質層の側で、水素を30d/分の速度
で通し、他方のチャンバー内へ、膜触媒の多孔質層の側
で、アルゴンと1,3−ペンタジェンとの混合物を、1
0寵■2の1,3−ペンタノエン蒸気の圧力下、10d
/分の速度で供給した。
種々の温度の水素化工程で得られた接触反応生成物の組
成を以下の第3表に示す。
/′− /′ 比較のために、初めの箔により1,3−ペンタノエンを
水素化して得られた接触反応生成物の組成をi@4表に
示す。
tIS4  表 温度、”c  −、−−、、−、、−−−−−、、、、
、、−−−、、、、−−−、、−、、、=ペンタン 1
−2−1.3− ペンテン ペンテン ペンタジェン 100  1.0   13.0  36,0   5
0.0150  1.9  23.3  49,7  
 25.1/゛′ /′ 、/”’ 7、/ /′ 第3表および第4表に与えられたデータかられかるよう
に、本発明の膜触媒を用いて達成された水素化の深さは
かなり高い。かくして、100℃の温度において、ペン
タンの収率は1モル%から95モル%へ増大した。水素
化工程の選択率もまた環状炭化水素の形成に対して変化
した。
例8 前記例2におけるように箔として製造された膜触媒の触
媒特性の研究を、上記膜触媒によって2つのチャンバー
に分割された反応器内でスチレンを水素化することによ
って打なった。一方のチャンバー内へ、膜触媒の非孔質
層の側で、水素を50d2分の速度で供給し、また別の
チャンバー内へ、触媒の多孔質層の側で、スチレンをア
ルゴンとの混合物で、150 wHgのスチレン蒸気の
圧力下、5od1分の速度で通した。種々の温度の水素
化工程で得られた接触反応生成物の組成が以下の第5表
に与える。
第 5 表 ンゼン   ヘキサン f30  25,6   −      74.410
0  45.3    12,1    42.618
0  38.7    33.5    27.825
0  23.4    28,1    48.5第4
表および第5表に示されたデータかられかるように、本
発明により製造された膜触媒は、脂肪族および芳香族化
合物の炭素−炭素二重結合の水素化において活性である
例9 前記例3におけるように管として91iされた膜触媒の
触媒特性の研究を、パラ−カルボキシベンズアルデヒド
の水素化により行なった。水素化は、かかる管の東を含
む反応器内で行なわれた。Wの内部に、水素を50d/
分の速度で6MPaの圧力下供給し、−万骨の間の空間
に、10%パラ−カルボキシベンズアルデヒド水溶液を
供給した。
反応器内の温度を254℃に上昇させ、5.4 MPa
の圧力下、1時開、水素化を行なった6得られた触媒の
分析によれば、パラ−カルボキシベンズアルデヒドは、
パラ−トルイル酸へ実質的に完全に転化した。未転化パ
ラ−カルボキシベンズアルデヒドの量は、その初めの量
の0.04%であった。
例10 例4におけるように箔として製iされた膜触媒の触媒特
性の研究を、この狡触媒によって2つのチャンバーに分
割された反応器内で7セトアルデビドを水素化すること
によって行なった。一方のチャンバー内に、水素流を6
0d/分の速度で供給し、また他方のチャンバー内へ、
アセトアルデヒドの蒸気を、アルゴンとの混合物として
400fl ogの7七トアルデヒド蒸気の圧力下、3
0n/分の速度で供給した。
種々の温度の水素化工程で製造された接触反応生成物の
組成をtJSG表に示す。
第 6 表 50  −   5 、7   94 、3100  
−   15.7   84.0200  4.3  
56.7   39.0250  13.2  24,
2   62.6例11 前記例5におけるように箔として製造された膜触媒の触
媒特性の研究を、該膜触媒によって2つのチャンバーに
仕切られた反応器内でニトロベンゼンを水素化すること
によって行なった。一方のチャンバー内へ、膜触媒の非
孔YXMの側で、水素を45d/分の速度で通し、また
他方のチャンバー内へ、触媒の多孔1!l屑の側で、ニ
トロベンゼンの蒸気を、アルゴンとの混合物として、1
00fi−のニトロベンゼン蒸気の圧力下、30d1分
の速度で供給した。250℃、272℃およ1310℃
の温度において、ニトロベンゼンのアニリンへの十分な
転化が観測された。170℃の温度において、反応生成
物中に0.5%未反応ニトロベンゼンが含まれていた。
例12 例6におけるように箔の形で製造された膜触媒の触媒特
性の研究を、該膜触媒によって、2つのチャンバーに仕
切られた反応器内でニトロエタンを水素化することによ
って行なった。一方のチャンバー内へ、触媒の非孔質層
の側で、水素を50d/分の速度で供給し、また他方の
チャンバー内へ、ニトロエタン蒸気を、アルゴンとの混
合物として、400 m )Igのニトロエタン蒸気の
圧力下、40d1分の速度で供給した。種々の温度の水
素化工程で得られた接触反応生成物の組成を以下の第7
表に与える(接触反応生成物の組成は水を計算せずに示
す。) 第 7 表 65  96.4   3.6   −120  10
0.0   −    −210  100.0   
−    −300  97.1   1.0   1
.9350   B3.6   10,4   6.0
上記例8〜12から推して、本発明に従う方法によって
製造された膜触媒は、種々の有機化合物中の炭素−炭素
二重結合の水素化工程において大いに活性である。これ
により、種々の化学的方法において上記膜触媒を広く用
いることが可能になる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 触媒活性金属上に亜鉛を適用し、これらの金属を相互拡
    散を確実にする温度に保持し、続いて触媒活性金属から
    亜鉛を化学的に回収することによって、脂肪族及び芳香
    族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びアルデ
    ヒド基の水素化用触媒を製造する方法であって、前記触
    媒活性金属が80〜95質量%のパラジウム及び5〜2
    0質量%のルテニウム或はロジウムから成る合金の膜と
    して使用され、亜鉛は、膜表面の片側又は両側に、亜鉛
    層の厚さの膜厚に対する比が1:10〜100で適用さ
    れ、そしてこの亜鉛を適用された膜は、20〜250℃
    の範囲内の温度に保持され、そして該膜から亜鉛の化学
    的回収が該膜を塩酸で処理することによって達成される
    ことを特徴とする水素化用触媒の製造方法。
JP61045146A 1986-03-03 1986-02-28 脂肪族及び芳香族化合物中の炭素−炭素二重結合、ニトロ基及びアルデヒド基の水素化用触媒製造方法 Pending JPS62204848A (ja)

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