JP2005125137A - Monolithic catalyst for shift reaction - Google Patents

Monolithic catalyst for shift reaction Download PDF

Info

Publication number
JP2005125137A
JP2005125137A JP2003360341A JP2003360341A JP2005125137A JP 2005125137 A JP2005125137 A JP 2005125137A JP 2003360341 A JP2003360341 A JP 2003360341A JP 2003360341 A JP2003360341 A JP 2003360341A JP 2005125137 A JP2005125137 A JP 2005125137A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shift reaction
catalyst
metal oxide
reaction according
monolith
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003360341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoaki Kobayashi
智明 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2003360341A priority Critical patent/JP2005125137A/en
Publication of JP2005125137A publication Critical patent/JP2005125137A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a monolithic catalyst having excellent activity in a shift reaction. <P>SOLUTION: This monolithic catalyst is used for the shift reaction of a carbon monoxide-containing gas of ≤0.01 vol.% O<SB>2</SB>concentration and contains metal platinum. The catalyst has on a monolithic carrier a shift reaction catalyst layer which does not contain Mn, Fe, Co or Cu and an upper layer which is formed on the shift reaction catalyst layer and contains at least one or more elements selected from Mn, Fe, Co and Cu. The oxidation reaction of CO into CO<SB>2</SB>is promoted and the removal rate of CO is improved by arranging the upper layer containing such the elements. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シフト反応用モノリス触媒であって、モノリス担体上に、Mn、Fe、CoまたはCuのいずれの元素も含有しないシフト反応触媒層と、その上部に形成されたMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有する上層とを有する、シフト反応活性に優れるシフト反応用モノリス触媒に関する。   The present invention is a monolithic catalyst for shift reaction, on a monolith support, a shift reaction catalyst layer not containing any element of Mn, Fe, Co or Cu, and Mn, Fe, Co, The present invention relates to a monolith catalyst for shift reaction having an upper layer containing one or more elements selected from Cu and having excellent shift reaction activity.

燃料電池は純粋な水素を燃料源として用いるが、現段階においては安全性・インフラ等を考慮して、メタノール、天然ガス、ガソリン等を燃料源として用い、これらを改質し、副生されるCOをシフト反応やCO除去反応を行って除去し、最終的に高純度のHガスを得ている。ここにシフト反応は、下記式に示されるように水蒸気を接触させ、最終的に二酸化炭素と水素に変換する反応である。このため水成シフト反応と称する場合もある。 Fuel cells use pure hydrogen as a fuel source, but at this stage, in consideration of safety, infrastructure, etc., methanol, natural gas, gasoline, etc. are used as a fuel source and these are reformed and produced as a by-product CO is removed by a shift reaction or a CO removal reaction to finally obtain high-purity H 2 gas. Here, the shift reaction is a reaction in which water vapor is brought into contact as shown in the following formula, and finally converted into carbon dioxide and hydrogen. For this reason, it may be called an aquatic shift reaction.

Figure 2005125137
Figure 2005125137

従来から、上記シフト反応にはCu/Zn系触媒、Cu/Zn/Al系触媒、Cu/Cr系触媒等のCu触媒が使用されているが、シフト反応に供される改質ガス量が急激に増加した場合には、COをシフト反応により低減させるのに必要な水蒸気量も同時に増加するため、反応に供給する水蒸気を十分に供給することができず、シフト反応が進行しなくなる場合がある。   Conventionally, Cu catalysts such as Cu / Zn-based catalysts, Cu / Zn / Al-based catalysts, and Cu / Cr-based catalysts have been used for the shift reaction. In this case, the amount of water vapor necessary for reducing CO by the shift reaction also increases at the same time, so that the water vapor supplied to the reaction cannot be sufficiently supplied, and the shift reaction may not proceed. .

このような水蒸気の不足を補ってシフト反応を促進することを目的として、触媒中に水蒸気を吸着可能な水蒸気吸着性物質を備えたシフト反応触媒が開示されている(特許文献1)。上記公報に記載されるシフト反応触媒に配設された水蒸気吸着性物質は、所定の条件下において周囲との間で水蒸気のやり取りを実質的に行なわない平衡状態と、周囲の水蒸気分圧が前記平衡状態における周囲の水蒸気分圧よりも高いときに水蒸気を吸着する吸着状態と、周囲の水蒸気分圧が前記平衡状態における周囲の水蒸気分圧よりも低いときに水蒸気を放出する放出状態とをとり、シフト反応に供されるガス中の水蒸気分圧が前記平衡状態における周囲の水蒸気分圧よりも低いときには水蒸気を放出し、この水蒸気を利用して前記シフト反応を進行させうる、というものである。したがって、シフト反応に供される水蒸気量が不足する場合でも、水蒸気の不足に起因するシフト反応の活性低下を抑制できる。該公報においては、水蒸気吸着性物質は多孔質に形成されることが好ましいとし、特にゼオライトを好ましく使用している。多孔質を使用することで、シフト反応に供されるガス中の一酸化炭素および水蒸気が多孔質に形成された水蒸気吸着部内を容易に拡散させ、触媒金属に対して水蒸気の供給を円滑に進行させるためである。
特開2002−066326号公報
A shift reaction catalyst provided with a water vapor adsorbing substance capable of adsorbing water vapor in the catalyst has been disclosed for the purpose of compensating for such a shortage of water vapor and promoting the shift reaction (Patent Document 1). The water vapor adsorbing substance disposed in the shift reaction catalyst described in the above publication has an equilibrium state in which water vapor is not substantially exchanged with the surroundings under predetermined conditions, and the water vapor partial pressure of the surroundings is An adsorption state in which water vapor is adsorbed when it is higher than the surrounding water vapor partial pressure in the equilibrium state, and a release state in which water vapor is released when the surrounding water vapor partial pressure is lower than the surrounding water vapor partial pressure in the equilibrium state. The water vapor is released when the partial pressure of water vapor in the gas subjected to the shift reaction is lower than the surrounding water vapor partial pressure in the equilibrium state, and the shift reaction can proceed using this water vapor. . Therefore, even when the amount of water vapor used for the shift reaction is insufficient, it is possible to suppress a decrease in activity of the shift reaction due to the shortage of water vapor. In this publication, the water vapor-adsorbing substance is preferably formed to be porous, and zeolite is particularly preferably used. By using a porous material, carbon monoxide and water vapor in the gas used for the shift reaction can be easily diffused in the water vapor adsorption part formed in the porous material, and the supply of water vapor to the catalyst metal can proceed smoothly. This is to make it happen.
JP 2002-066326 A

しかしながら、上記特許文献1記載の方法は水蒸気吸着層を設ける点に特徴があるが、シフト反応の促進には水蒸気の確保のみでは不十分である。   However, although the method described in Patent Document 1 is characterized in that a water vapor adsorption layer is provided, it is not sufficient to ensure water vapor for promoting the shift reaction.

本発明は新たな技術により、COに水蒸気を供給してCOとHとに変換させるシフト反応において、シフト反応に供するガス中のCOの濃度が変化した場合であっても、安定してこれをCOに変換しうる高活性のシフト反応用モノリス触媒を提供することを目的とする。 In the shift reaction in which water vapor is supplied to CO and converted into CO 2 and H 2 by the new technology, the present invention is stable even when the concentration of CO in the gas used for the shift reaction changes. An object of the present invention is to provide a highly active monolith catalyst for shift reaction that can convert this into CO 2 .

特に、高い触媒活性を安定に維持することで、搭載スペースが制限される燃料改質式燃料電池自動車等にも使用できる、シフト反応用モノリス触媒を提供することを目的とする。   In particular, it is an object of the present invention to provide a monolithic catalyst for shift reaction that can be used for a fuel reforming fuel cell vehicle or the like in which a mounting space is limited by stably maintaining high catalyst activity.

本発明者は、シフト触媒の反応機構について詳細に検討した結果、モノリス担体上にシフト反応触媒を担持させ、さらにその上部に特定元素を配合した上層を積層すると、該上層においてCOからCOへの変換を促進できること、特に該上層が炭化水素選択酸化特性やCO選択酸化特性のある場合にその効果に優れ、この効果は該上層に貴金属が含まれない場合であっても有効であること、またこのような上層を積層すると該上層部でのCO濃度が低下するためその下層にあるシフト反応触媒層が還元雰囲気となり、これによりHOがHとOとに分解する反応が促進されること、特にシフト反応触媒層に酸化還元能のある金属酸化物などが含まれる場合には酸素移動能が増加し、モノリス触媒全体としてHOの分解によるOの供給と、COとOとの結合によるCOへの反応が極めて効率的に促進できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of examining the reaction mechanism of the shift catalyst in detail, the present inventor supports the shift reaction catalyst on the monolith support, and further laminates an upper layer containing a specific element on the monolith carrier, from the CO to CO 2 in the upper layer. Conversion can be promoted, and particularly when the upper layer has hydrocarbon selective oxidation characteristics and CO selective oxidation characteristics, the effect is excellent, and this effect is effective even when the noble metal is not included in the upper layer, Further, when such an upper layer is laminated, the CO concentration in the upper layer portion is lowered, so that the shift reaction catalyst layer in the lower layer becomes a reducing atmosphere, thereby promoting the reaction in which H 2 O is decomposed into H 2 and O. Rukoto, particularly increased oxygen transfer capacity if the like shifts metal oxides with redox ability to catalyst layers, provided the O by decomposition of H 2 O as a whole monolithic catalyst If, it found that the reaction of the CO 2 by binding of CO and O can be very efficiently promoted, and completed the present invention.

本発明によれば、モノリス担体にMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含む層を積層することで、O濃度が0.01体積%以下の一酸化炭素含有ガスをシフト反応によってCOに変換する場合であっても、CO除去率に優れるシフト反応用モノリス触媒を得ることができる。 According to the present invention, a carbon monoxide-containing gas having an O 2 concentration of 0.01% by volume or less is formed by laminating a layer containing one or more elements selected from Mn, Fe, Co, and Cu on a monolith support. Even when converting to CO 2 by a shift reaction, a monolith catalyst for shift reaction having an excellent CO removal rate can be obtained.

また、アルミやジルコニウムなどの元素を配合したシフト反応触媒層を配置することで耐熱性を確保し、かつシフト反応活性を向上させることができる。   Moreover, heat resistance can be ensured and shift reaction activity can be improved by arranging a shift reaction catalyst layer containing elements such as aluminum and zirconium.

本発明のシフト反応用モノリス触媒は活性が高く、このため搭載体積が制限される車両などにも十分に利用することができる。   The monolith catalyst for shift reaction of the present invention has high activity, and therefore can be sufficiently used for vehicles having a limited mounting volume.

本願発明の第一は、O濃度が0.01体積%以下の一酸化炭素含有ガスのシフト反応に用いる白金金属含有モノリス触媒であって、モノリス担体上にMn、Fe、CoまたはCuを含有しないシフト反応触媒層と、その上部に積層される少なくともMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有する上層とを有することを特徴とするシフト反応用モノリス触媒である。 The first of the present invention is a platinum metal-containing monolith catalyst used for a shift reaction of a carbon monoxide-containing gas having an O 2 concentration of 0.01% by volume or less, and contains Mn, Fe, Co, or Cu on the monolith support. A shift reaction catalyst layer, and an upper layer containing at least one element selected from Mn, Fe, Co, and Cu stacked thereon.

シフト反応触媒はCOをCOに変換する反応を促進するものであり、このためCOに結合させる酸素原子が必須である。この酸素原子を提供するためHOが供給され、これが水素ガスと酸素原子とに分解され、得られた活性酸素が用いられている。本発明では、少なくともMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有する層をシフト反応触媒層の上部に積層することでCOからCOへの酸化活性を向上させ、全体としてシフト反応を促進させる。このため、本発明では、シフト反応に提供するガスに含まれるO濃度が0.01体積%以下という低濃度の場合であっても効率的にシフト反応を行うことができる。以下、本発明を詳細に説明する。 The shift reaction catalyst promotes a reaction for converting CO into CO 2 , and therefore an oxygen atom bonded to CO is essential. In order to provide this oxygen atom, H 2 O is supplied, which is decomposed into hydrogen gas and oxygen atoms, and the obtained active oxygen is used. In the present invention, the oxidation activity from CO to CO 2 is improved by laminating a layer containing at least one element selected from Mn, Fe, Co, and Cu on the upper part of the shift reaction catalyst layer. Promote shift reaction. Therefore, in the present invention, O 2 concentration in the gas to be provided to the shift reaction can be carried out efficiently shift reaction even when the low concentration of 0.01% by volume or less. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の特徴は、モノリス担体上に、Mn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有する層を積層する点にある。該元素が存在すると、酸化反応を活性化し、COからCOへの変換を促進させることができる。これらの供給源となる化合物としては、これらの酸化物、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、水酸化物、アンモニウム塩、酢酸塩などがある。特に硝酸マンガン、硝酸鉄、硝酸コバルト、硝酸銅などの硝酸塩を使用することが好ましい。なお、これらの元素をモノリス担体上に被覆するには、上記元素を含む化合物をたとえばアルミナゾルなどの塗布助剤に溶解または分散し、完成後の上記上層に含まれる元素または上記元素の合計濃度が0.001〜5質量%の範囲となるように塗布および乾燥すればよい。上記したMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素のシフト反応モノリス触媒中での形態としては、モノリス触媒が焼成して完成されるために酸化物の形態で存在することが一般的であるが、特に酸化物に限定されるものでなく、いずれの形態であってもよい。 A feature of the present invention resides in that a layer containing one or more elements selected from Mn, Fe, Co, and Cu is laminated on a monolith support. When the element is present, the oxidation reaction can be activated and the conversion from CO to CO 2 can be promoted. Examples of these supply sources include oxides, nitrates, sulfates, halides, hydroxides, ammonium salts, and acetates. In particular, nitrates such as manganese nitrate, iron nitrate, cobalt nitrate, and copper nitrate are preferably used. In order to coat these elements on a monolith support, a compound containing the above elements is dissolved or dispersed in a coating aid such as alumina sol, and the elements contained in the upper layer after completion or the total concentration of the elements are What is necessary is just to apply | coat and dry so that it may become the range of 0.001-5 mass%. As a form in the shift reaction monolith catalyst of one or more elements selected from Mn, Fe, Co, and Cu described above, it is generally present in the form of an oxide because the monolith catalyst is calcined and completed. However, it is not particularly limited to oxides, and any form may be used.

前記する上層は、炭化水素選択酸化機能またはCO選択酸化機能を有することが好ましい。これによって炭化水素選択酸化機能やCO選択酸化機能を付与することができ、これらの作用によってCOからCOへ変換が促進されCO濃度が低減される。また、前記上層は更に貴金属と金属酸化物とを含有していてもよい。COからCOへ変換に必要な酸素原子を優位に供給することができ、結果としてシフト活性を向上させることができるからである。 The upper layer described above preferably has a hydrocarbon selective oxidation function or a CO selective oxidation function. Thus, a hydrocarbon selective oxidation function and a CO selective oxidation function can be provided, and conversion of CO to CO 2 is promoted by these actions, and the CO concentration is reduced. The upper layer may further contain a noble metal and a metal oxide. This is because oxygen atoms necessary for the conversion from CO to CO 2 can be preferentially supplied, and as a result, the shift activity can be improved.

炭化水素選択酸化機能やCO選択酸化機能を付与するため、その他CO除去能を向上するために使用できる貴金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウムから選ばれる少なくとも1種類の貴金属元素がある。これらの元素の供給源としては特に制限されず広くこれらの元素を含有する化合物を使用することができる。たとえば、上記貴金属の硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩、重炭酸塩、ハロゲン塩、亜硝酸塩、蓚酸などの無機塩類、ギ酸塩などのカルボン酸塩および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが例示でき、これらを溶解する溶媒の種類やpHなどによって適宜選択することができる。これらの中でも、工業的に使用するにあっては硝酸塩、炭酸塩、酸化物、水酸化物、酢酸塩などが好ましい。   As a noble metal that can be used for imparting a hydrocarbon selective oxidation function and a CO selective oxidation function and improving the CO removal ability, at least one kind of noble metal element selected from platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium is used. There is. The supply source of these elements is not particularly limited, and compounds containing these elements can be widely used. For example, nitrates, sulfates, ammonium salts, amines, carbonates, bicarbonates, halogen salts, nitrites, inorganic salts such as oxalic acid, carboxylates and hydroxides such as formates, alkoxides, oxides And can be selected as appropriate depending on the type and pH of the solvent in which these are dissolved. Among these, nitrates, carbonates, oxides, hydroxides, acetates and the like are preferable for industrial use.

該上層に含まれる貴金属濃度は、0〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜20質量%、特に好ましくは0.1〜15質量%である。20質量%を上回ると、Mn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素の配合量が低下し、CO除去率向上効果が発揮できない場合がある。これら貴金属は該触媒の活性成分と考えられ、添加によって低温でもCOとの接触率が制御されて、CO除去率を向上させることができる。本発明では、特にCO除去率に優れる点で白金元素を含むことが好ましい。   The concentration of the noble metal contained in the upper layer is preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 20% by mass, and particularly preferably 0.1 to 15% by mass. When it exceeds 20 mass%, the compounding quantity of 1 or more types of elements chosen from Mn, Fe, Co, and Cu will fall, and the CO removal rate improvement effect may not be exhibited. These noble metals are considered to be active components of the catalyst, and by addition, the contact rate with CO is controlled even at low temperatures, and the CO removal rate can be improved. In the present invention, it is preferable that platinum element is contained particularly in terms of excellent CO removal rate.

一方、本発明の特徴の一つとして、該上層には貴金属を含まなくてもよい。後記する実施例に記載するように、該上層に貴金属が含まれない場合であっても、Mn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有させることで酸化活性を向上させ、実質的にシフト反応を促進させることができることが判明した。   On the other hand, as one of the features of the present invention, the upper layer may not contain a noble metal. As described in the examples described later, even when the noble metal is not included in the upper layer, the oxidation activity is improved by including one or more elements selected from Mn, Fe, Co, and Cu, It has been found that the shift reaction can be substantially accelerated.

また、炭化水素選択酸化機能やCO選択酸化機能を付与するため、その他CO除去能を向上するために使用できる金属酸化物としては、特に制限はないが、好ましくは、バナジウム、チタニウム、タングステン、インジウム、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウムまたはネオジウムからなる群から選ばれる1種以上を含む酸化物がある。これらは二種以上の元素または上記以外の他の元素を含む複合酸化物であってもよい。本発明において「酸化物」の用語は複合酸化物を含むものとする。本発明において特に好ましくは、セリウムおよび/またはチタニウムを含む酸化物である。チタニウムを含むとHOを分解してOを得る効果に優れる。また、セリウムを含む場合には活性酸素の運搬能に優れているため酸素運搬能が向上する。 In addition, there are no particular limitations on the metal oxide that can be used to improve the CO removal ability in order to provide a hydrocarbon selective oxidation function and a CO selective oxidation function, but preferably vanadium, titanium, tungsten, indium There is an oxide containing one or more selected from the group consisting of cerium, praseodymium, samarium, ytterbium or neodymium. These may be composite oxides containing two or more elements or other elements than the above. In the present invention, the term “oxide” includes composite oxides. In the present invention, an oxide containing cerium and / or titanium is particularly preferable. When titanium is included, the effect of decomposing H 2 O to obtain O is excellent. In addition, when cerium is included, the oxygen carrying ability is improved because the carrying ability of active oxygen is excellent.

このような金属酸化物としては、陽イオンをA、B、陰イオンをXとした場合にAX型で示されるCeO、PrO、ThO、PaO、ZrO、PuOなどの蛍石型、TiO、GeO、IrO、RuOなどのルチル型、その他にアナターゼ型TiOがある。更に、ABXで示されるCaTiO、SrTiO、BaTiO、CdTiO、CdTiO、PbTiO、CaCeO、SrCeO、BaCeO、CdCeO、PbCeO、NaNbO、KNbO、NaWO、CaZrO、SrZrO、BaZrO、PbZrO、CaSnO、SrSnO、ZrCeOなどの格子欠陥酸素を含む複合酸化物であるペロブスカイト型複合酸化物も好ましく使用できる。更に、このような格子欠陥酸素を含む複合酸化物としては、たとえば特開平11−165070号公報に記載されるペロブスカイト型複合酸化物であってもよい。白金族金属に更に卑金属と希土類金属とを含む複合酸化物であり、白金族金属がパラジウムおよびルテニウムであり、卑金属が銅であり、希土類金属がセリウムおよび/またはネオジムであるものが好ましく、Ce1−xCux(PM)yOzで表されるいわゆるペロブスカイト型複合酸化物が例示できる。Ce1−xCux(PM)yOzは、各金属の硝酸塩および/または塩酸塩を所定の化学量論比で混合し、たとえばオクチル酸ナトリウム溶液中に添加してオクチル酸化合物を合成した後、低温で乾燥し、空気中で焼成して得ることができる。本発明では、特に格子欠陥酸素を含む複合酸化物を使用することが好ましい。 Examples of such metal oxides include phosphors such as CeO 2 , PrO 2 , ThO 2 , PaO 2 , ZrO 2 , and PuO 2 represented by the AX 2 type when the cations are A and B and the anion is X. There are stone type, rutile type such as TiO 2 , GeO 2 , IrO 2 , RuO 2 , and anatase type TiO 2 . Further, CaTiO 3 represented by ABX 2, SrTiO 3, BaTiO 3 , CdTiO 3, CdTiO 3, PbTiO 3, CaCeO 3, SrCeO 3, BaCeO 3, CdCeO 3, PbCeO 3, NaNbO 3, KNbO 3, NaWO 3, CaZrO Perovskite type complex oxides which are complex oxides containing lattice defect oxygen such as 3 , SrZrO 3 , BaZrO 3 , PbZrO 3 , CaSnO 3 , SrSnO 3 , ZrCeO 3 can also be preferably used. Further, as such a complex oxide containing lattice defect oxygen, for example, a perovskite complex oxide described in JP-A-11-165070 may be used. Preferred is a composite oxide containing a base metal and a rare earth metal in addition to a platinum group metal, wherein the platinum group metal is palladium and ruthenium, the base metal is copper, and the rare earth metal is cerium and / or neodymium. A so-called perovskite complex oxide represented by xCux (PM) yOz can be exemplified. Ce1-xCux (PM) yOz is prepared by mixing nitrates and / or hydrochlorides of each metal in a predetermined stoichiometric ratio and adding them to a sodium octylate solution to synthesize an octylate compound, and then drying at low temperature. And can be obtained by firing in air. In the present invention, it is particularly preferable to use a complex oxide containing lattice defect oxygen.

このような金属酸化物の元素の供給源としては特に制限されず、広くこれらの元素を含有する化合物を使用することができる。このような化合物としては、これらの硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、アミン、炭酸塩、重炭酸塩、ハロゲン塩、亜硝酸塩、蓚酸などの無機塩類、ギ酸塩などのカルボン酸塩および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが例示でき、これらを溶解する溶媒の種類やpHなどによって適宜選択することができる。これらの中でも、工業的に使用するにあっては硝酸塩、炭酸塩、酸化物、水酸化物などが好ましい。本発明においてこれらの酸化物や複合酸化物を配合すると、COからCOへの変換に必要な酸素原子の供給を優位に行うことができ、結果としてCO除去率を向上させることができる。 The source of such metal oxide elements is not particularly limited, and compounds containing these elements can be widely used. Such compounds include nitrates, sulfates, ammonium salts, amines, carbonates, bicarbonates, halogen salts, nitrites, inorganic salts such as oxalic acid, carboxylates and hydroxides such as formate, Examples include alkoxides and oxides, which can be appropriately selected depending on the type and pH of the solvent in which these are dissolved. Among these, nitrates, carbonates, oxides, hydroxides and the like are preferable for industrial use. When these oxides and composite oxides are blended in the present invention, oxygen atoms necessary for the conversion from CO to CO 2 can be preferentially supplied, and as a result, the CO removal rate can be improved.

また、上記金属酸化物のBET比表面積は、40m/g以上であることが好ましく、より好ましくは60m/g以上である。 Moreover, it is preferable that the BET specific surface area of the said metal oxide is 40 m < 2 > / g or more, More preferably, it is 60 m < 2 > / g or more.

本発明のシフト反応用モノリス触媒は、モノリス担体上にシフト反応触媒層とその上部に前記上層が積層されていればよい。従って、シフト反応触媒と前記上層との間、モノリス担体とシフト反応触媒層との間、前記上層のさらに上部に他の層が形成されていてもよい。しかしながら本発明では、シフト反応触媒と前記上層とが隣接していることが好ましく、特に好ましくは前記上層がモノリス触媒の表面層に隣接して積層されることである。前記上層にMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上を含ませることでCOからCOへの変換を進行させることができ、シフト反応触媒層が隣接する場合には該上層のCO濃度低下に従って該触媒層が還元雰囲気になるためHOからHとOへの分解が速やかに促進され、酸素供給能が向上するからである。 In the monolith catalyst for shift reaction of the present invention, the shift reaction catalyst layer and the upper layer may be laminated on the monolith support. Therefore, another layer may be formed between the shift reaction catalyst and the upper layer, between the monolith support and the shift reaction catalyst layer, and further above the upper layer. However, in the present invention, it is preferable that the shift reaction catalyst and the upper layer are adjacent to each other, and it is particularly preferable that the upper layer is laminated adjacent to the surface layer of the monolith catalyst. When the upper layer contains one or more selected from Mn, Fe, Co, and Cu, the conversion from CO to CO 2 can proceed, and when the shift reaction catalyst layer is adjacent, the CO concentration in the upper layer This is because since the catalyst layer becomes a reducing atmosphere as the temperature decreases, the decomposition of H 2 O into H 2 and O is accelerated quickly, and the oxygen supply capability is improved.

本発明においてシフト反応触媒層は、Mn、Fe、CoおよびCuを含まない。上層とシフト反応触媒層との機能分化を明確にし、本発明の効果を促進させるためである。一方、シフト反応を行うためには貴金属と酸化還元能を有する金属酸化物とを含有することが好ましい。   In the present invention, the shift reaction catalyst layer does not contain Mn, Fe, Co and Cu. This is to clarify the functional differentiation between the upper layer and the shift reaction catalyst layer and promote the effect of the present invention. On the other hand, in order to perform a shift reaction, it is preferable to contain a noble metal and a metal oxide having oxidation-reduction ability.

この際使用される貴金属としては、前記した上層に配合し得る貴金属を使用することができる。この際、下層に含まれる貴金属濃度は、0.01〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜15質量%、特に好ましくは0.5〜10質量%である。0.01質量%を下回ると、CO除去率が十分でない場合がある。これらの元素は該触媒の活性成分と考えられ、低温でもCOとの接触率が向上してCO除去率を向上させることができる。本発明では、特にCO除去率に優れる点で白金元素を含むことが好ましい。なお、
本発明では、該シフト反応触媒層に含まれる平均貴金属量は、該充填部1リットル当たり0.1〜20g、より好ましくは1.0〜15gである。0.1gを下回るとシフト反応効率が十分でなく、20gを超えると貴金属が凝集して触媒活性を発揮できない場合があるし、経済的にも高価なものになってしまう。
As the noble metal used at this time, a noble metal that can be blended in the above-described upper layer can be used. Under the present circumstances, it is preferable that the noble metal concentration contained in a lower layer is 0.01-20 mass%, More preferably, it is 0.1-15 mass%, Most preferably, it is 0.5-10 mass%. If it is less than 0.01% by mass, the CO removal rate may not be sufficient. These elements are considered to be active components of the catalyst, and the contact rate with CO can be improved even at a low temperature to improve the CO removal rate. In the present invention, it is preferable that platinum element is contained particularly in terms of excellent CO removal rate. In addition,
In the present invention, the average amount of noble metal contained in the shift reaction catalyst layer is 0.1 to 20 g, more preferably 1.0 to 15 g, per liter of the packed portion. If the amount is less than 0.1 g, the shift reaction efficiency is not sufficient, and if it exceeds 20 g, the noble metals may aggregate to exhibit catalytic activity, and the cost may become expensive.

シフト反応触媒層に配合し得る酸化物としては、前記上層で記載したものを使用することができ、特に格子欠陥酸化物であることが好ましい。酸化物としては、前記した上層と同様に、好ましくは、バナジウム、チタニウム、タングステン、インジウム、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウムまたはネオジウムからなる群から選ばれる1種以上を含む酸化物があり、これらは二種以上の複合酸化物であってもよい。特に好ましくは、セリウムおよび/またはチタニウムを含む酸化物または複合酸化物である。上記したようにチタニウムを含むとHOを分解してOを得る効果に優れ、セリウムを含む場合には活性酸素の運搬能に優れているため酸素運搬能が向上するからである。 As an oxide which can be mix | blended with a shift reaction catalyst layer, what was described in the said upper layer can be used, and it is especially preferable that it is a lattice defect oxide. As the above-described upper layer, the oxide preferably includes one or more oxides selected from the group consisting of vanadium, titanium, tungsten, indium, cerium, praseodymium, samarium, ytterbium, or neodymium, and these are Two or more complex oxides may be used. Particularly preferred is an oxide or composite oxide containing cerium and / or titanium. As described above, when titanium is included, the effect of decomposing H 2 O to obtain O is excellent, and when cerium is included, the oxygen carrying ability is improved because the carrying ability of active oxygen is excellent.

このような金属酸化物としては、陽イオンをA、B、陰イオンをXとした場合にAX型で示されるCeO、PrO、ThO、PaO、ZrO、PuOなどの蛍石型、TiO、GeO、IrO、RuOなどのルチル型、その他にアナターゼ型TiOがある。更に、ABXで示されるCaTiO、SrTiO、BaTiO、CdTiO、CdTiO、PbTiO、CaCeO、SrCeO、BaCeO、CdCeO、PbCeO、NaNbO、KNbO、NaWO、CaZrO、SrZrO、BaZrO、PbZrO、CaSnO、SrSnO、ZrCeOなどの格子欠陥酸素を含む複合酸化物であるペロブスカイト型複合酸化物も好ましく使用できる。 Examples of such metal oxides include phosphors such as CeO 2 , PrO 2 , ThO 2 , PaO 2 , ZrO 2 , and PuO 2 represented by the AX 2 type when the cations are A and B and the anion is X. There are stone type, rutile type such as TiO 2 , GeO 2 , IrO 2 , RuO 2 , and anatase type TiO 2 . Further, CaTiO 3 represented by ABX 2, SrTiO 3, BaTiO 3 , CdTiO 3, CdTiO 3, PbTiO 3, CaCeO 3, SrCeO 3, BaCeO 3, CdCeO 3, PbCeO 3, NaNbO 3, KNbO 3, NaWO 3, CaZrO Perovskite type complex oxides which are complex oxides containing lattice defect oxygen such as 3 , SrZrO 3 , BaZrO 3 , PbZrO 3 , CaSnO 3 , SrSnO 3 , ZrCeO 3 can also be preferably used.

これらの酸化物や複合酸化物の該シフト反応触媒層中の濃度は、25質量%以上であることが好ましく、より好ましくは25〜75質量%、特に好ましくは33〜66質量%である。25質量%を下回るとCO除去率が十分でない場合がある。なお、2種類以上の元素を併用する場合にはその合計量で算出する。なお、以上の算出にあたっては酸素原子は含めない。なお、本発明では、前記上層とシフト反応触媒層との双方で金属酸化物や貴金属を配合し得るが、これらは該上層とシフト反応触媒層とで同一であってもよく、異なっていてもよい。   The concentration of these oxides and composite oxides in the shift reaction catalyst layer is preferably 25% by mass or more, more preferably 25 to 75% by mass, and particularly preferably 33 to 66% by mass. If it is less than 25% by mass, the CO removal rate may not be sufficient. In addition, when using together 2 or more types of elements, it calculates with the total amount. Note that oxygen atoms are not included in the above calculation. In the present invention, a metal oxide or a noble metal can be blended in both the upper layer and the shift reaction catalyst layer, but these may be the same or different in the upper layer and the shift reaction catalyst layer. Good.

本発明では、上記上層やシフト反応触媒層に、更にアルミニウムやジルコニウムを含む酸化物を配合することが好ましい。アルミナやジルコニアを配合すると上層やシフト反応触媒層の耐熱性を向上させることできる。これらは同時に塗布助剤としても使用することができる。このようなアルミニウムやジルコニウムの配合量は、上層やシフト反応触媒層中に0〜10質量%であることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to add an oxide containing aluminum or zirconium to the upper layer or the shift reaction catalyst layer. When alumina or zirconia is blended, the heat resistance of the upper layer and the shift reaction catalyst layer can be improved. These can be used simultaneously as coating aids. The blending amount of aluminum or zirconium is preferably 0 to 10% by mass in the upper layer or the shift reaction catalyst layer.

本発明では、更に上記上層やシフト反応触媒層に、シリカやマグネシアなどを配合してもよい。これらの無機化合物は、触媒担体成分や塗布助剤として広く利用されており、原料の入手、担体の製造方法や取り扱いが容易である。これらの配合量は、上層やシフト反応触媒層中に0〜5質量%であることが好ましい。   In the present invention, silica, magnesia or the like may be further added to the upper layer or the shift reaction catalyst layer. These inorganic compounds are widely used as catalyst carrier components and coating aids, and it is easy to obtain raw materials and to produce and handle the carrier. It is preferable that these compounding quantities are 0-5 mass% in an upper layer or a shift reaction catalyst layer.

本発明では、該シフト反応触媒層の質量に対する該上層の質量に特に制限はないが、より好ましくはシフト反応触媒層:上層の質量比が、3:1〜1:3、より好ましくは2:1〜1:2である。各層の質量比を上記範囲に調整すると、H+CO生成率とCO酸化効率とのバランスがよく、シフト反応ガス量の変動に基づいてCO濃度が変動した場合であっても、CO除去効率に優れる。 In the present invention, the mass of the upper layer with respect to the mass of the shift reaction catalyst layer is not particularly limited, but the mass ratio of shift reaction catalyst layer: upper layer is more preferably 3: 1 to 1: 3, more preferably 2: 1-1: 2. When the mass ratio of each layer is adjusted to the above range, the balance between the H 2 + CO production rate and the CO oxidation efficiency is good, and even if the CO concentration fluctuates based on the shift reaction gas amount fluctuation, the CO removal efficiency is improved. Excellent.

本発明で使用するモノリス触媒は、各層をハニカムモノリスに担持させることで調製できる。ハニカムモノリスを使用すると、シフト反応装置の触媒充填部への触媒の充填が容易であり、かつハニカム構造によって原料ガスや改質ガスの通気性が確保できるからである。また、原料ガスを供給した際に、該触媒を熱や焼成から防ぐことができ、触媒寿命および触媒活性を向上させることができる。   The monolith catalyst used in the present invention can be prepared by supporting each layer on a honeycomb monolith. This is because when the honeycomb monolith is used, it is easy to fill the catalyst in the catalyst filling portion of the shift reaction apparatus, and the honeycomb structure can ensure the gas permeability of the raw material gas and the reformed gas. Further, when the raw material gas is supplied, the catalyst can be prevented from being heated and calcined, and the catalyst life and the catalytic activity can be improved.

ハニカムモノリスを構成する素材としては、セラハニカム(セラミックス、400セル〜3000セル、直径35mmφ)、メタルフォーム(Ni−Cr、20pores/inch〜50pores/inch、直径100mmφ)および/またはセラフォーム(セラミックス、9pores/inch〜30pores/inch、直径75mmφ)等があり、いずれを使用してもよい。セラハニカム、メタルフォーム、セラフォームは圧力損失に優れコーティング技術が容易であり好ましい。なお、通気性や触媒活性を確保するために、セル幅0.01〜10mm、1リットルあたりのセル数100〜10,000であることが好ましい。   As a material constituting the honeycomb monolith, ceramic honeycomb (ceramics, 400 cells to 3000 cells, diameter 35 mmφ), metal foam (Ni-Cr, 20 pores / inch to 50 pores / inch, diameter 100 mmφ) and / or ceramic foam (ceramics, 9 poles / inch to 30 poles / inch, diameter 75 mmφ), and any of them may be used. Cera honeycomb, metal foam, and Cera foam are preferable because they are excellent in pressure loss and easy in coating technology. In order to ensure air permeability and catalytic activity, the cell width is preferably 0.01 to 10 mm, and the number of cells per liter is preferably 100 to 10,000.

ハニカムモノリスへの触媒の担持は、例えばシフト反応触媒層を構成する成分をスラリー状に調製し、ハニカムモノリスに担持させ、乾燥、焼成させる。次いで、シフト反応触媒塗布後の焼成物に上層を担持させるには、例えば上記した上層を構成する成分をスラリー状に調製し、前記焼成物に担持させ、乾燥、焼成させる。該方法において、乾燥方法は、例えば自然乾燥、蒸発乾固法、ロータリーエバポレーター、噴霧乾燥機、ドラムドライヤーによる乾燥などを用いることができる。乾燥時間は、使用する方法に応じて適宜選択すればよい。場合によっては、乾燥工程を行わずに、焼成工程において乾燥させることとしてもよい。なお、ハニカムモノリス触媒の焼成は、温度200〜1,000℃で30〜480分で十分である。必要により、減圧、加熱、スプレー吹付けなどを併せ行なってもよい。   The catalyst is supported on the honeycomb monolith, for example, the components constituting the shift reaction catalyst layer are prepared in a slurry form, supported on the honeycomb monolith, dried, and fired. Next, in order to support the upper layer on the fired product after applying the shift reaction catalyst, for example, the above-described components constituting the upper layer are prepared in a slurry form, supported on the fired product, dried, and fired. In this method, for example, natural drying, evaporation to dryness, rotary evaporator, spray dryer, drying with a drum dryer or the like can be used. What is necessary is just to select drying time suitably according to the method to be used. Depending on the case, it is good also as drying in a baking process, without performing a drying process. The honeycomb monolith catalyst may be fired at a temperature of 200 to 1,000 ° C. for 30 to 480 minutes. If necessary, pressure reduction, heating, spraying, etc. may be performed together.

上記のように、本発明のシフト反応用モノリス触媒はCO除去率に優れるため、シフト触媒反応器を小型化でき特に有利である。なお、ハニカムモノリスへの触媒層および上層のコーティングは、例えば、ハニカムモノリスに、バナジウム、チタニウム、タングステン、インジウム、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタルまたはネオジウムからなる群から選ばれる1種以上の金属を含浸等により付着させ、次いで該ハニカムモノリスを焼成し、その後に、該焼成物に白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウムなどの貴金属を担持させて製造してもよい。更に、該ハニカムモノリスに、Mn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素とアルミナなどの耐熱性素材とを混合したスラリーを塗布、乾燥、および焼成しても製造してもよい。更に、予め調製した触媒を、バインダーを配合してハニカムモノリスにコーティングしてもよい。   As described above, since the monolith catalyst for shift reaction of the present invention is excellent in CO removal rate, the shift catalyst reactor can be miniaturized and is particularly advantageous. The coating of the catalyst layer and the upper layer on the honeycomb monolith is, for example, 1 selected from the group consisting of vanadium, titanium, tungsten, indium, cerium, praseodymium, samarium, ytterbium, zirconium, niobium, tantalum, or neodymium on the honeycomb monolith. It may be produced by attaching more than one kind of metal by impregnation or the like, then firing the honeycomb monolith, and then supporting the noble metal such as platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium on the fired product. Further, the honeycomb monolith may be manufactured by applying, drying, and firing a slurry in which one or more elements selected from Mn, Fe, Co, and Cu and a heat-resistant material such as alumina are mixed. Further, a catalyst prepared in advance may be coated on the honeycomb monolith with a binder.

本発明に係るシフト触媒は、上述の通り優れたCO除去率を発現しうる。このような特性を有するシフト触媒を燃料改質ガス中のシフト反応に用いることによって、燃料電池に供給される燃料ガス中のCO濃度を効率よく低下させることが可能である。特に、空間速度が高くてもCO濃度を極めて低濃度にまで低減させることができるため、搭載範囲の制限される自動車などでも有効に使用することができる。   The shift catalyst according to the present invention can exhibit an excellent CO removal rate as described above. By using the shift catalyst having such characteristics for the shift reaction in the fuel reformed gas, it is possible to efficiently reduce the CO concentration in the fuel gas supplied to the fuel cell. In particular, even if the space velocity is high, the CO concentration can be reduced to a very low concentration, so that it can be used effectively even in an automobile or the like where the mounting range is limited.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されることはない。また、当該実施例において、「%」は特記しない限り質量百分率を表わすものとする。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples. In the examples, “%” represents a mass percentage unless otherwise specified.

(比較触媒粉体1調製)
BET比表面積70m/gのCe:Zr=68:32(mol比)なるセリウムジルコニウム複合酸化物にPt金属含有量が8.451質量%のジニトロジアミン白金錯塩を、触媒粉末重量あたりのPt含有量が0.5質量%となるように含浸担持し、乾燥焼成することにより比較触媒粉体1を得た。
(Comparison catalyst powder 1 preparation)
A cerium-zirconium composite oxide having a BET specific surface area of 70 m 2 / g Ce: Zr = 68: 32 (mol ratio) was mixed with dinitrodiamine platinum complex salt having a Pt metal content of 8.451 mass% and containing Pt per weight of the catalyst powder. Comparative catalyst powder 1 was obtained by impregnating and supporting so that the amount was 0.5% by mass, followed by drying and firing.

コーティング:比較触媒粉体1に塗布助剤としてアルミナゾルを加え、ボールミルにて1時間分散させた後、1平方インチあたり400セルに相当する0.12Lのコージェライトハニカムモノリシスに、触媒活性粉体が24gに相当するように塗布し、乾燥焼成することによって比較触媒1を得た。   Coating: Alumina sol was added as a coating aid to the comparative catalyst powder 1 and dispersed for 1 hour with a ball mill, then 0.12 L of cordierite honeycomb monolysis corresponding to 400 cells per square inch was converted into catalytic active powder. Was applied so as to correspond to 24 g, and dried and fired to obtain Comparative Catalyst 1.

(実施例11:触媒粉体11調製)
比較触媒粉体1の含浸時に、触媒粉末質量あたりのMn含有量が0.05質量%となるように硝酸マンガンを加え、後は同様の方法によって触媒粉体11を得た。
(Example 11: Preparation of catalyst powder 11)
At the time of impregnation with the comparative catalyst powder 1, manganese nitrate was added so that the Mn content per mass of the catalyst powder was 0.05% by mass, and thereafter, catalyst powder 11 was obtained by the same method.

コーティング:比較触媒粉体1に塗布助剤としてアルミナゾルを加え、ボールミルにて1時間分散させた後、1平方インチあたり400セルに相当する0.12Lのコージェライトハニカムモノリシスに、触媒活性粉体が12gに相当するように塗布し、乾燥焼成した後に同様の手法によってさらに触媒粉体11を塗布、乾燥焼成し実施触媒11を得た。   Coating: Alumina sol was added as a coating aid to the comparative catalyst powder 1 and dispersed for 1 hour with a ball mill, then 0.12 L of cordierite honeycomb monolysis corresponding to 400 cells per square inch was converted into catalytic active powder. Was applied so as to correspond to 12 g, dried and fired, and then the catalyst powder 11 was further applied and dried and fired by the same method to obtain the catalyst 11.

(実施例12)
実施例11において、硝酸マンガンを硝酸鉄にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体12、実施触媒12を得た。
(Example 12)
In Example 11, catalyst powder 12 and working catalyst 12 were obtained by the same method except that manganese nitrate was changed to iron nitrate.

(実施例13)
実施例11において、硝酸マンガンを硝酸コバルトにすること以外は同様の方法によって、触媒粉体13、実施触媒13を得た。
(Example 13)
In Example 11, catalyst powder 13 and working catalyst 13 were obtained by the same method except that manganese nitrate was changed to cobalt nitrate.

(実施例14)
実施例11において、硝酸マンガンを硝酸銅にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体14、実施触媒14を得た。
(Example 14)
In Example 11, catalyst powder 14 and working catalyst 14 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to copper nitrate.

(実施例15)
BET比表面積100m/gの酸化セリウムに触媒粉末重量あたりのCu含有量が5.0質量%となるように含浸担持し、乾燥焼成することにより触媒粉体15を得た。
(Example 15)
Catalyst powder 15 was obtained by impregnating and supporting cerium oxide having a BET specific surface area of 100 m 2 / g so that the Cu content per weight of the catalyst powder was 5.0 mass%, followed by drying and firing.

コーティング:触媒粉末1に塗布助剤としてアルミナゾルを加え、ボールミルにて1時間分散させた後、1平方インチあたり400セルに相当する0.12Lのコージェライトハニカムモノリシスに、触媒活性粉体が12gに相当するように塗布し、乾燥焼成した後に同様の手法によってさらに触媒粉末15を塗布、乾燥焼成し実施触媒15を得た。   Coating: Alumina sol as a coating aid was added to catalyst powder 1 and dispersed for 1 hour with a ball mill. Then, 0.1 g of cordierite honeycomb monolysis corresponding to 400 cells per square inch was added to 12 g of catalyst active powder. The catalyst powder 15 was further applied and dried and fired in the same manner as described above, and the catalyst 15 was obtained.

(比較例2)
BET比表面積70m/gのCe:Zr=68:32(mol比)なるセリウムジルコニウム複合酸化物に替えてアナターゼ型酸化チタン(BET比表面積40m/g)を用いる以外は同様の方法によって、比較触媒粉体2並びに比較触媒2を得た。
(Comparative Example 2)
A similar method except that anatase-type titanium oxide (BET specific surface area 40 m 2 / g) is used instead of the cerium-zirconium composite oxide of BET specific surface area 70 m 2 / g Ce: Zr = 68: 32 (mol ratio). Comparative catalyst powder 2 and comparative catalyst 2 were obtained.

(実施例21)
比較触媒粉体2の含浸時に、触媒粉末重量あたりのMn含有量が0.05質量%となるように硝酸マンガンを加え、後は同様の方法によって触媒粉体21を得た。
(Example 21)
At the time of impregnation with the comparative catalyst powder 2, manganese nitrate was added so that the Mn content per weight of the catalyst powder was 0.05% by mass, and thereafter catalyst powder 21 was obtained by the same method.

コーティング:触媒粉末2に塗布助剤としてアルミナゾルを加え、ボールミルにて1時間分散させた後、1平方インチあたり400セルに相当する0.12Lのコージェライトハニカムモノリシスに、触媒活性粉体が12gに相当するように塗布し、乾燥焼成した後に同様の手法によってさらに触媒粉末21を塗布、乾燥焼成し実施触媒21を得た。   Coating: Alumina sol as a coating aid was added to catalyst powder 2 and dispersed in a ball mill for 1 hour. The catalyst powder 21 was further applied and dried and fired in the same manner as described above to obtain an implementation catalyst 21.

(実施例22)
実施例21において、硝酸マンガンを硝酸鉄にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体22、実施触媒22を得た。
(Example 22)
In Example 21, catalyst powder 22 and working catalyst 22 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to iron nitrate.

(実施例23)
実施例22において、硝酸マンガンを硝酸コバルトにすること以外は同様の方法によって、触媒粉体23、実施触媒23を得た。
(Example 23)
In Example 22, a catalyst powder 23 and an implementation catalyst 23 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to cobalt nitrate.

(実施例24)
実施例22において、硝酸マンガンを硝酸銅にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体24、実施触媒24を得た。
(Example 24)
In Example 22, catalyst powder 24 and practical catalyst 24 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to copper nitrate.

(比較例3)
BET比表面積70m/gのCe:Zr=68:32(mol比)なるセリウムジルコニウム複合酸化物に替えて酸化セリウム(BET比表面積130m/g)を用いる以外は同様の方法によって、比較触媒粉体3並びに比較触媒3を得た。
(Comparative Example 3)
A comparative catalyst was prepared in the same manner except that cerium oxide (BET specific surface area 130 m 2 / g) was used instead of the cerium-zirconium composite oxide of BET specific surface area 70 m 2 / g Ce: Zr = 68: 32 (mol ratio). Powder 3 and comparative catalyst 3 were obtained.

(実施例31)
比較触媒粉体3の含浸時に、触媒粉末重量あたりのMn含有量が0.05質量%となるように硝酸マンガンを加え、後は同様の方法によって触媒粉体31を得た。
(Example 31)
At the time of impregnation with the comparative catalyst powder 3, manganese nitrate was added so that the Mn content per weight of the catalyst powder was 0.05% by mass, and thereafter catalyst powder 31 was obtained by the same method.

コーティング:比較触媒粉体3に塗布助剤としてアルミナゾルを加え、ボールミルにて1時間分散させた後、1平方インチあたり400セルに相当する0.12Lのコージェライトハニカムモノリシスに、触媒活性粉体が12gに相当するように塗布し、乾燥焼成した後に同様の手法によってさらに触媒粉体31を塗布、乾燥焼成し実施触媒31を得た。   Coating: Alumina sol was added as a coating aid to the comparative catalyst powder 3 and dispersed in a ball mill for 1 hour, then 0.12 L cordierite honeycomb monolysis corresponding to 400 cells per square inch was converted to catalytic active powder. Was applied so as to correspond to 12 g, dried and fired, and then the catalyst powder 31 was further applied and dried and fired by the same method to obtain the catalyst 31.

(実施例32)
実施例31において、硝酸マンガンを硝酸鉄にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体32、実施触媒32を得た。
(Example 32)
In Example 31, a catalyst powder 32 and an implementation catalyst 32 were obtained by the same method except that manganese nitrate was changed to iron nitrate.

(実施例33)
実施例32において、硝酸マンガンを硝酸コバルトにすること以外は同様の方法によって、触媒粉体33、実施触媒33を得た。
(Example 33)
In Example 32, catalyst powder 33 and implementation catalyst 33 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to cobalt nitrate.

(実施例34)
実施例32において、硝酸マンガンを硝酸銅にすること以外は同様の方法によって、触媒粉体34、実施触媒34を得た。
(Example 34)
In Example 32, catalyst powder 34 and implementation catalyst 34 were obtained in the same manner except that manganese nitrate was changed to copper nitrate.

(実施例4)
反応前処理として、それぞれの比較例および実施例で調製した触媒36mlを用いて2%水素含有窒素雰囲気下に400℃にて1Hr活性化処理を行った。
Example 4
As a pretreatment for the reaction, 1 Hr activation treatment was performed at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere containing 2% hydrogen using 36 ml of the catalyst prepared in each of Comparative Examples and Examples.

次いで、触媒温度を変化させながら、ガス組成(CO:HO:H:CO:N=2.5:24:35:15:23.5[vol%])の反応ガス(Total:30L/min)を反応させ、その出口ガス組成をガスクロマトグラフィーにて分析した。 Next, while changing the catalyst temperature, the reaction gas (Total) having a gas composition (CO: H 2 O: H 2 : CO 2 : N 2 = 2.5: 24: 35: 15: 23.5 [vol%]) : 30 L / min), and the outlet gas composition was analyzed by gas chromatography.

各触媒の性能はそれぞれ触媒に対して最高活性が比較例の何倍の値になるかで評価した。   The performance of each catalyst was evaluated based on how many times the maximum activity of the catalyst was compared to the comparative example.

Figure 2005125137
Figure 2005125137

貴金属含有粒子が、少なくとも貴金属合金層のコア部とその外周に形成されたコア部と組成が異なるシェル部とのコア−シェル構造を有する燃料電池用電極触媒は、高電位環境でも貴金属以外の元素の溶出を抑制でき、超寿命の燃料電池用電極触媒として有用である。   The electrode catalyst for a fuel cell in which the noble metal-containing particles have a core-shell structure of at least a core part of a noble metal alloy layer and a core part formed on the outer periphery of the core part and a shell part having a different composition Is useful as a fuel cell electrode catalyst with a long life.

Claims (14)

濃度が0.01体積%以下の一酸化炭素含有ガスのシフト反応に用いる白金金属含有モノリス触媒であって、モノリス担体上にMn、Fe、CoまたはCuを含有しないシフト反応触媒層と、その上部に積層される少なくともMn、Fe、Co、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含有する上層とを有することを特徴とするシフト反応用モノリス触媒。 A platinum metal-containing monolith catalyst used for a shift reaction of a carbon monoxide-containing gas having an O 2 concentration of 0.01% by volume or less, wherein the shift reaction catalyst layer does not contain Mn, Fe, Co or Cu on the monolith support; A monolithic catalyst for shift reaction, characterized by having an upper layer containing at least one element selected from Mn, Fe, Co, and Cu stacked thereon. 前記上層は、炭化水素選択酸化機能またはCO選択酸化機能を有することを特徴とする、請求項1記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 1, wherein the upper layer has a hydrocarbon selective oxidation function or a CO selective oxidation function. 前記上層は、貴金属と金属酸化物とを含有するものである、請求項1または2に記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 1 or 2, wherein the upper layer contains a noble metal and a metal oxide. 前記金属酸化物は、格子欠陥酸素を含む酸化物である、請求項3記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 3, wherein the metal oxide is an oxide containing lattice defect oxygen. 前記格子欠陥酸素を含む酸化物は、ペロブスカイト型複合酸化物である、請求項4記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 4, wherein the oxide containing lattice defect oxygen is a perovskite complex oxide. 前記金属酸化物は、バナジウム、チタニウム、タングステン、インジウム、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタルまたはネオジウムからなる群から選ばれる1種以上を含む金属酸化物である、請求項3〜5のいずれかに記載のシフト反応用モノリス触媒。   The metal oxide is a metal oxide containing one or more selected from the group consisting of vanadium, titanium, tungsten, indium, cerium, praseodymium, samarium, ytterbium, zirconium, niobium, tantalum or neodymium. 6. The monolith catalyst for shift reaction according to any one of 5 above. 前記金属酸化物は、セリウムおよび/またはチタニウムを含む金属酸化物である、請求項6記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 6, wherein the metal oxide is a metal oxide containing cerium and / or titanium. 前記金属酸化物に加え、更にアルミニウムおよび/またはジルコニウムを含む酸化物が配合されることを特徴とする、請求項3〜7のいずれかに記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to any one of claims 3 to 7, further comprising an oxide containing aluminum and / or zirconium in addition to the metal oxide. 前記シフト反応触媒層は、貴金属と酸化還元能を有する金属酸化物とを含むことを特徴とする、請求項1または2記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolithic catalyst for shift reaction according to claim 1 or 2, wherein the shift reaction catalyst layer includes a noble metal and a metal oxide having oxidation-reduction ability. 前記金属酸化物は、格子欠陥酸素を含む金属酸化物である、請求項9記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 9, wherein the metal oxide is a metal oxide containing lattice defect oxygen. 前記格子欠陥酸素を含む金属酸化物は、ペロブスカイト型複合酸化物である、請求項10記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 10, wherein the metal oxide containing lattice defect oxygen is a perovskite complex oxide. 前記金属酸化物は、バナジウム、チタニウム、タングステン、インジウム、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタルまたはネオジウムからなる群から選ばれる1種以上を含む金属酸化物である、請求項9〜11のいずれかに記載のシフト反応用モノリス触媒。   The metal oxide is a metal oxide containing at least one selected from the group consisting of vanadium, titanium, tungsten, indium, cerium, praseodymium, samarium, ytterbium, zirconium, niobium, tantalum or neodymium. The monolith catalyst for shift reaction according to any one of 11 above. 前記金属酸化物は、セリウムおよび/またはチタニウムを含む金属酸化物である、請求項12記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to claim 12, wherein the metal oxide is a metal oxide containing cerium and / or titanium. 前記金属酸化物に加え、更にアルミニウムおよび/またはジルコニウムを含む酸化物が配合されることを特徴とする、請求項9〜13のいずれかに記載のシフト反応用モノリス触媒。   The monolith catalyst for shift reaction according to any one of claims 9 to 13, wherein an oxide containing aluminum and / or zirconium is further blended in addition to the metal oxide.
JP2003360341A 2003-10-21 2003-10-21 Monolithic catalyst for shift reaction Withdrawn JP2005125137A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003360341A JP2005125137A (en) 2003-10-21 2003-10-21 Monolithic catalyst for shift reaction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003360341A JP2005125137A (en) 2003-10-21 2003-10-21 Monolithic catalyst for shift reaction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005125137A true JP2005125137A (en) 2005-05-19

Family

ID=34640676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003360341A Withdrawn JP2005125137A (en) 2003-10-21 2003-10-21 Monolithic catalyst for shift reaction

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005125137A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302533A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel reforming apparatus, fuel cell system, and method for removing co
JP2008239360A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane type reactor
WO2010077633A3 (en) * 2008-12-08 2010-11-18 Point Hope Energy, Inc. Heterogeneous catalysts for mono-alkyl ester production, method of making, and method of using same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302533A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel reforming apparatus, fuel cell system, and method for removing co
JP2008239360A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane type reactor
WO2010077633A3 (en) * 2008-12-08 2010-11-18 Point Hope Energy, Inc. Heterogeneous catalysts for mono-alkyl ester production, method of making, and method of using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2039425B1 (en) Process for production of an exhaust gas clean-up catalyst
JP5422087B2 (en) Low noble metal supported three way catalyst
JP4328338B2 (en) Catalyst for exhaust gas purification of internal combustion engine
US20090286680A1 (en) Exhaust Gas Purification Catalyst and Exhaust Gas Purification Catalyst Member
WO2004004898A1 (en) Catalyst for clarifying exhaust gas
KR20100057812A (en) Multilayered catalyst compositions
JP2004358463A (en) Method for manufacturing palladium three way catalyst of double layered coating structure
JP5607131B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
CN101198404B (en) Exhaust gas purifying catalyst
JP2002282689A (en) Catalyst carrier and catalyst, and method for producing them
US9993805B2 (en) Catalyst composition for purifying exhaust gas and exhaust gas purifying catalyst
JP5897047B2 (en) Catalyst carrier and exhaust gas purification catalyst
JP4831753B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2009520599A (en) Platinum catalyst for oxidation / reduction reaction and its use
JP5865110B2 (en) Methane oxidation catalyst and production method thereof
JP6684669B2 (en) Ammonia decomposition catalyst and method for producing hydrogen-containing gas using this catalyst
JP5804624B2 (en) Method for producing catalyst containing carbon, iron and cerium
JP5071840B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2005125137A (en) Monolithic catalyst for shift reaction
JP4525909B2 (en) Water gas shift reaction catalyst, method for producing the same, and method for producing water gas
JP5084302B2 (en) Method for producing a catalyst for oxidizing gaseous or vapor hydrocarbons (VOC) and selectively reducing NOx
JP2008230937A (en) Compound oxide and compound oxide carrier, and method for producing catalyst for exhaust gas clarification using them
JP2006035130A (en) Catalyst for exhaust gas purification and production method therefor
JP2006341152A (en) Catalyst carrier manufacturing method and manufacturing method of exhaust gas purifying catalyst
WO2016002344A1 (en) Catalyst carrier and exhaust gas purifying catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070109