JP2007054685A - 水性ガスシフト反応用の触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高い触媒活性を有するとともに、少量の貴金属でも高い活性を有する水性ガスシフト反応用の触媒を提供する。
【解決手段】 ジルコニウム及びセリウムと、鉄及び/又はイットリウムとの酸化物の固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素が存在する水性ガスシフト反応用の触媒は、アルカリ性溶液と、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウム、活性金属元素を含む溶液とを混合、熟成して得られる粒子を濾別、水洗した後、焼成して得ることができる。
【選択図】 なし
【解決手段】 ジルコニウム及びセリウムと、鉄及び/又はイットリウムとの酸化物の固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素が存在する水性ガスシフト反応用の触媒は、アルカリ性溶液と、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウム、活性金属元素を含む溶液とを混合、熟成して得られる粒子を濾別、水洗した後、焼成して得ることができる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、水性ガスシフト反応に好適に用いることができる触媒に関するものである。
水性ガスシフト反応(CO+H2O→CO2+H2)は、従来より、コークス、天然ガスなどの炭化水素及び水蒸気から得られる水性ガスに含まれるCOとH2Oの比率を変える、あるいはH2の製造等のため、化学工業プロセスにおいて利用されている大変重要な反応である。
また、近年注目を浴びている燃料電池の燃料となる水素を、都市ガス等を改質して得る場合、副生したCOが燃料電池電極を被毒して発電効率が低下するため、この副生したCOを低減させる反応としてより高活性な水性ガスシフト反応に注目が集まっている。こうした水性ガスシフト反応の触媒は、一般に、150〜230℃程度の低温においては銅−亜鉛系や白金/アルミナ系が、350〜450℃程度の高温においては鉄−クロム系が使用される。
しかし、銅−亜鉛系触媒は、酸化やシンタリングによって短時間で失活してしまう問題点がある。またビーズ形状の場合には爆裂することもあり、使用に際して細心を払わなくてはならない。白金/アルミナ系触媒の耐熱性は高いが、高い活性を発現させるためには白金の担持量を多くする必要があるため触媒自体が非常に高価になってしまう問題点がある。さらには稀少な元素を大量に使用することによって枯渇問題やさらなる値段の高騰などの問題が懸念される。
また、鉄−クロム系触媒の耐熱性は高いが反応温度が高温であるため、平衡ガス組成のCO濃度がある一定基準より下がらないという問題点がある。また、これらの触媒を成形した触媒体は、高温で焼結させられないために、圧縮成型されることが多いが、この方法では摩擦や衝撃によって表面から徐々に粉体が脱落する粉化現象が起こりやすく、その粉による触媒反応管の閉塞や反応場圧の上昇が起こりやすくなってしまう。
上記問題点を克服した、大量の貴金属を使用しない高活性な触媒が得られれば、一定条件下の化学工業プロセスのみならず、特に変動条件下における種々の利用が期待され、燃料電池に使用される燃料の改質、即ち、電極触媒の触媒毒となるCOを燃料電池に有用な燃料の水素に転化させる利用が期待される。
ジルコニウム及びセリウム若しくはそれらの固溶体にPt,Pd,Rh等を担持した触媒は、自動車の排ガス処理触媒などでよく知られており、水性ガスシフト反応用触媒としても活性を示すことが知られている(特許文献1〜3)。
また、通常触媒を使用するときは成型体として使用するので何らかの方法で成型体を作製する必要があり、触媒粉体を型に詰め、圧力をかける方法が広く用いられている。
他の成型体の作製方法としてアルミナ等の成型体にセリウム水溶液を浸透させて、触媒成型体を作製する方法も記載されている(特許文献4)。
少量の貴金属でも高い活性を有する触媒は、現在最も要求されているところであるが、この要求を満たすような水性ガスシフト反応用の触媒は未だ提供されていない。
即ち、前記特許文献1〜4記載の技術は、触媒活性が低活性であるので、水性ガスシフト反応に用いる触媒として有用とは言い難いものである。
本発明は、前記特許文献1〜4に記載された従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、従来の活性の低い担体に対して、少なくともジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムを含む酸化物固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを存在させることにより、活性の高い触媒及びその製造方法を提供することである。
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
即ち、本発明は、ジルコニウム及びセリウムとともに鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを0.001〜500重量%添加することを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒である(本発明1)。
本発明1の触媒を構成する鉄の含有量が、酸化鉄(Fe3O4)換算で5.0重量%以下であり、イットリウムの含有量が酸化イットリウム(Y2O3)換算で10重量%以下であることを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒である(本発明2)。
本発明1又は2の触媒において、PtとAu,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aがジルコニウム及びセリウムとともに鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体に担持されており、前記Pt、金属元素群Aを触媒に対して0.001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒である(本発明3)。
本発明1乃至3のいずれかの触媒において、アルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の異種金属元素の酸化物を、触媒に対して1〜900重量%含有させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒である(本発明4)。
本発明1乃至3のいずれかの触媒において、アルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の異種金属元素の酸化物を、触媒に対して1〜900重量%含有し、さらに、活性金属元素(Pt、金属元素群A)を0.0001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒である(本発明5)。
サポート材に、前記本発明1乃至5のいずれかの触媒を存在させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒体である(本発明6)。
サポート材に、前記本発明1乃至5のいずれかの触媒を存在させ、更に、活性金属元素(Pt、金属元素群A)を0.0001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒体である(本発明7)。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒は、ジルコニウム及びセリウムとともに鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを存在させているので、水性ガスシフト反応をより効率よく行えるという優れた効果を奏する。
また、本発明4又は5に係るアルミニウム酸化物などを含有させた触媒は、水性ガスシフト反応時の粒子成長を抑制することができるので、より効率よく水性ガスシフト反応を行うことができる。
また、本発明6又は7に係るサポート材に触媒を存在させた場合には、触媒のほぼ全量が水性ガスシフト反応に寄与することができるので、触媒の機能を十分に発揮することができる。
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒は少なくともジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムからなる固溶体酸化物に、Ptと、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群A(以下、「金属元素群A」という。)とを存在させた水性ガスシフト反応用の触媒である。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒は、セリウム、ジルコニウム、鉄及び/又はイットリウムが固溶体を形成した酸化物である。即ち、Ce−Zr−Feの複合酸化物、Ce−Zr−Yの複合酸化物又は、Ce−Zr−Fe−Yの複合酸化物のいずれかからなるものである。本発明において前記元素が固溶体を形成していない場合、酸素の貯蔵放出能が低下する。また、鉄及び/又はイットリウムが固溶体を形成しない場合は、比表面積が低下し、水性ガスシフト反応用の触媒としての機能が十分でない。
本発明1〜3に係る水性ガスシフト反応用の触媒を構成するセリウムの含有量は酸化セリウム(CeO2)換算で10〜70重量%、ジルコニウムの含有量は酸化ジルコニウム(ZrO2)換算で30〜90重量%、鉄の含有量は酸化鉄(Fe3O4)換算で0〜5.0重量%、イットリウムの含有量は酸化イットリウム(Y2O3)換算で0〜10重量%の範囲内であることが好ましい。セリウム、ジルコニウム、イットリウム、鉄が前記範囲外の場合には、本発明の目的とする効果が得られない。より好ましくは、セリウムの含有量が20〜60重量%、ジルコニウムの含有量が40〜75重量%、鉄の含有量が0.01〜4.5重量%、イットリウムの含有量が0.01〜9.0重量%の範囲である。更により好ましくは、鉄の含有量が0.1〜4.5重量%、イットリウムの含有量が1.0〜9.0重量%の範囲である。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒のPt、金属元素群Aは、前記触媒の表面に担持させる形態又は、触媒中に含有させる形態のいずれの形態でもよく、好ましくは触媒の表面に担持させる形態である。
金属元素群A(Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種又は2種以上の金属)の存在量は、Ptに対して0.001〜500重量%である。金属元素群Aの存在量が前記範囲外の場合には、十分な活性を得ることができない。より好ましくは0.001〜200重量%である。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒のPtの存在量は、触媒に対して0.001〜40重量%が好ましく、Ptの存在量が前記範囲外の場合には、十分な活性を得ることができない。より好ましくは0.01〜30重量%である。
本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒の金属元素群Aの存在量は、触媒に対して0.001〜40重量%が好ましく、金属元素群Aの存在量が前記範囲外の場合には、十分な活性を得ることができない。より好ましくは0.01〜30重量%である。
本発明1〜3に係る水性ガスシフト反応用の触媒のBET比表面積は15m2/g以上が好ましく、より好ましくは50m2/g以上である。上限は200m2/g程度である。
本発明1〜3に係る水性ガスシフト反応用の触媒のCO転化率は、後述する評価法において、30%以上が好ましく、より好ましくは50%以上である。
本発明4に係る触媒は、前記本発明1乃至3の触媒に、アルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の異種金属元素から成る酸化物(以下、「異種金属元素の酸化物」という。)を含有するものである。異種金属元素の酸化物が存在することによって、これらが障壁となり、水性ガスシフト反応時に本発明1乃至3の触媒を構成する粒子の成長を抑制し、触媒活性を高く保持することができる。
本発明4に係る触媒において、異種金属元素の酸化物の含有量は、本発明1〜3の触媒に対して、1〜900重量%含有することが好ましい。異種金属元素の酸化物の含有量が1重量%未満の場合には、障壁としての効果が得られず、900重量%を越える場合には、本発明1乃至3の触媒成分が少なくなるので、活性が低下してしまうため好ましくない。より好ましくは20〜800重量%である。
本発明4に係る触媒のBET比表面積は、前記本発明1〜3に係る触媒と同程度である。
本発明4に係る触媒のCO転化率は、後述する評価法において、70%以上が好ましく、より好ましくは90%以上である。
本発明5に係る触媒は、前記本発明4に係る触媒に対して、更に、Au,Ag,Cu,Pt,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の活性金属元素(Pt及び/又は金属元素群A)を触媒に対し0.0001〜40重量%担持させた触媒であり、担持量はより好ましくは0.01〜30重量%である。なお、触媒中の活性金属元素の全含有量は0.1〜30重量%が好ましい。
本発明5に係る触媒のCO転化率は、後述する評価法において、70%以上が好ましく、より好ましくは90%以上である。
本発明1乃至5に係る触媒は、使用する各用途に合わせて成形しても良い。形状やサイズは特に限定しないが、例えば球状や円柱状、管状、ハニカム体への塗布などの形状でも良い。通常、球状や円柱状、管状の形状を持つ触媒体の場合のサイズは0.1〜30mm程度が好適である。条件によっては有機物や無機物などの各種バインダーを添加することで成形体の強度や細孔分布密度を調整しても良い。
本発明6に係る触媒体は、サポート材に本発明1乃至5に係るいずれかの触媒を付着・被覆したものである。
本発明におけるサポート材としては、鉄板、SUS管、ムライト、アルミナ、シリカ、コージェライト等から成る成型体であり、好ましくはシリカ、アルミナ、コージェライト等である。
なお、本発明においては、前記サポート材の表面をケイ素、アルミニウム、ジルコニウム等の酸化物又は水酸化物などであらかじめ被覆してもよい。
サポート材と本発明に係る触媒の線膨張係数の相違は少ないほど理想であり、好ましくは±1%以下、より好ましくは±0.5%以下が良い。
また、前記サポート材に本発明1乃至5の触媒を存在させることによって、高価なジルコニウムやセリウムの使用量を減らすことができ、より安価な触媒を作製できる。
本発明7に係る触媒体は、サポート材に本発明1乃至5に係るいずれかの触媒を被覆し、且つ、Au,Ag,Cu,Pt,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の活性金属元素(Pt及び/又は金属元素群A)を触媒に対し0.0001〜40重量%担持したものである。より好ましくは、0.01〜30重量%担持させた触媒である。なお、触媒体中の活性金属元素の全含有量は0.1〜30重量%が好ましい。
次に、本発明に係る水性ガスシフト反応用の触媒の製造法について述べる。
まず、本発明1乃至3に係る水性ガスシフト反応用の触媒は、アルカリ性溶液と、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムとを含む溶液とを混合、熟成した後、濾別、水洗、乾燥し、次いで、400〜1300℃の温度範囲で加熱して触媒とする製造方法において、Ptと、金属元素群Aの溶液をジルコニウムなどと同様に添加・混合する方法、又は、加熱後の酸化物固溶体に前記Ptと金属元素群Aとを担持する方法のいずれによっても得ることができる。
熟成時のpHは4〜14が好ましく特に6〜13が好ましい。
加熱温度は、500〜800℃がより好ましい。また、加熱雰囲気は、大気中が好ましい。
ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体は、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムを含む水溶液を同時に混合し熟成するので、ここで生成した沈澱粒子は、元素の組成が均一な粒子になり、各元素が高分散し、固溶体を形成しやすくなる。
本発明においては、Pt、金属元素群Aの水溶液を、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムを含む水溶液と同時、又はジルコニウムなどの複合化合物がスラリー状態のときに添加するので、Pt、金属元素群Aが高分散しやすくなり、Pt及び金属元素群Aの各金属元素が高分散することによってPt及び金属元素群A等の活性金属元素の表面積が増加し、触媒活性が向上する。
Pt、金属元素群Aの種類によっては、アルカリ性溶液と前記金属元素の溶液を混合しても活性金属元素が沈殿しにくい元素も存在するため、そのような元素は含浸法によって担持させることが好ましい。
Pt、金属元素群Aを含浸法によって担持させた場合でも、本発明においては、ジルコニウム及びセリウムとともに、鉄及び/又はイットリウムが固溶した酸化物であるので、高い触媒活性を有するものである。
本発明4に係る触媒は、前記製造方法で得られた触媒とアルミナなどの異種金属元素の酸化物とを混合して得ることができる。
前記混合は、乾式混合、湿式混合のいずれでもよい。
本発明5に係る触媒は、前記製造方法で得られた触媒とアルミナなどの異種金属元素の酸化物とを混合した後、含浸法などによりPt、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の活性金属元素を担持させることができる。
触媒は通常、触媒を成形した触媒体として使用されることが多く、その製造方法も多岐にわたる。一般的な触媒体の製法としては触媒粉体を型に詰めて加圧成型する方法、ケーキ状の触媒を押し出し機によって押し出しその後焼成する方法、若しくは触媒粉体をパンに入れ転動させて造粒する方法等が挙げられる。
しかし、実際に触媒を使用する場合、触媒反応に用いられるガスは主に触媒体の表面付近で反応し、触媒体内部にまでは侵入しにくい。よって触媒体内部の触媒成分は触媒反応に十分に寄与することができなくなる。特に、触媒が高価な材料からなる場合、触媒体内部の触媒は無駄になることとなる。
そこで、本発明6及び7では、セラミックス又はメタル等のサポート材の表面に、前記本発明1〜5のいずれかの触媒を含むスラリーを、必要により、セラミックスを含むスラリーとともに塗布、焼成してコーティングさせることで、サポート材表面に触媒成分の相を形成させ、触媒成分を有効に活用することができる。
そこで、本発明6及び7では、セラミックス又はメタル等のサポート材の表面に、前記本発明1〜5のいずれかの触媒を含むスラリーを、必要により、セラミックスを含むスラリーとともに塗布、焼成してコーティングさせることで、サポート材表面に触媒成分の相を形成させ、触媒成分を有効に活用することができる。
本発明においては、サポート材上にアルミナ等のセラミックスをコーティングさせた後に、前記本発明1〜5のいずれかの触媒をコーティングさせる、若しくは、前記本発明1〜5のいずれかの触媒をコーティングさせた後にセラミックスをごく薄くコーティングさせてもよく、さらに多層にコーティングさせてもよい。サポート材上にセラミックスをコーティングさせた後に前記本発明1〜5のいずれかの触媒をコーティングさせることで、サポート材上に触媒をより強固にコーティングさせることができる。
サポート材上に前記本発明1〜5の触媒をコーティングさせた後にごく薄くセラミックスをコーティングする場合は、触媒体同士又は容器などと接触したときの磨耗によって前記触媒が剥離するのを防ぐことができる。この場合、コーティングするセラミックスが多孔質でなければ触媒成分まで反応ガスが届かない。
前出特許文献4記載の方法でもコーティングできるが、金属水溶液に浸しているので触媒層を厚くすることが難しく、触媒層の紛化も起こり易い。担体元素と触媒原料との化学反応により別相の生成も起こり予想以上の活性劣化も起こる。また、触媒層にある程度の厚みがないと十分な触媒活性が得られない。しかし、本発明においてはスラリーを塗布するため、触媒層を容易に厚くでき、粉化も抑制できる。
次に、本発明に係る触媒を用いた水性ガスシフト反応について述べる。
本発明に係る触媒の存在下で、水及び一酸化炭素を50℃〜800℃の温度範囲で反応させることで、水素と二酸化炭素が得られる。触媒の存在割合は水と一酸化炭素を合わせたガス空間速度で100/h以上が好ましい。
<作用>
本発明において、ジルコニウム、セリウム及び鉄及び/又はイットリウムを含む酸化物固溶体からなる担体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを存在させた触媒は、より高い活性を示す。
また、本発明においては、ジルコニアとセリアの固溶体に鉄及び/又はイットリウムを固溶させることによって、鉄又はイットリウムを固溶させずに添加したのみの触媒に対し、比表面積の増加又は触媒の酸素の貯蔵放出能が向上することによって、高い触媒活性が達成される。
本発明において、ジルコニウム、セリウム及び鉄及び/又はイットリウムを含む酸化物固溶体からなる担体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを存在させた触媒は、より高い活性を示す。
また、本発明においては、ジルコニアとセリアの固溶体に鉄及び/又はイットリウムを固溶させることによって、鉄又はイットリウムを固溶させずに添加したのみの触媒に対し、比表面積の増加又は触媒の酸素の貯蔵放出能が向上することによって、高い触媒活性が達成される。
ジルコニウムとセリウムが固溶体を形成することで、酸素の貯蔵放出能が向上し、効率よく水性ガスシフト反応が行えると推察される。
なお、比表面積が増大すると担持したPt、金属元素群Aの金属元素が高分散し、活性点が増加しやすくなり、活性が向上しやすくなることは一般的によく知られており、酸素の貯蔵放出能の向上は、酸素原子の移動によって達成されるとされる水性ガスシフト反応において、触媒活性の向上の要因になり得ると推察される。
ジルコニアなどの固溶体にPt,金属元素群Aの金属元素を担持させる方法として、Pt,金属元素群Aの金属元素の塩を含有する水溶液に乾燥させたジルコニアなどの複合体を浸し、蒸発乾固させる含浸法が一般的であり、本発明においても同様に活性金属元素を含浸法によって担持してもよい。
さらに、上記触媒にアルミナなどを添加することによって、アルミナなどが前記本発明1〜3の触媒の障壁となり、製造時やシフト反応時に本発明1〜3の触媒粒子の成長又は焼結を抑制することができる。
また、前記特許文献4には、アルミナなどの成型体にセリウム水溶液を浸透させて触媒成型体を作製する方法も記載されているが、水溶液を浸透させるので、アルミナなどの成型体上に触媒層を厚くしっかりと付着させることが難しく、粉化がおこりやすい。これに対し、安価なサポート材(シリカなどの成型体)の表面に前記本発明1〜5の触媒をコーティングすることによって、高価なジルコニウムやセリウムの使用量を減らすことができ、より安価な触媒を作製できる。さらに、触媒層を容易に厚くでき、粉化も起こりにくい触媒成型体を得ることができる。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
触媒を構成する金属元素、ジルコニウム、セリウム、イットリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン、ネオジウム、アルミニウム、鉄、Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの含有量は、該触媒を酸で溶解し、「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」で測定して求めた。
BET比表面積値は、窒素によるBET法により測定した。
相の同定は、X線回折測定で行った。X線回折装置は「X線回折装置RINT−2500(理学電機(株)製)」(管球:Cu、管電圧:40kV、管電流:300mA、ゴニオメーター:広角ゴニオメーター、サンプリング幅:0.020°、走査速度:2°/min、発散スリット:1°、散乱スリット:1°、受光スリット:0.50mm)を使用した。
実施例1
塩化セリウム水溶液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液及び第二塩化鉄水溶液の混合水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液1−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液1−2とする。溶液1−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液1−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。
これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比は71.7:25:2.5であった。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64189Åであって後出する実施例6より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
塩化セリウム水溶液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液及び第二塩化鉄水溶液の混合水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液1−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液1−2とする。溶液1−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液1−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。
これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比は71.7:25:2.5であった。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64189Åであって後出する実施例6より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
実施例2
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例3
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例4
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムに加えて硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、硝酸ルテニウムに加えて硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例5
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を49.2:47.5:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を49.2:47.5:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例6
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を73.2:25:1とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6391Åであって後出する比較例1より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を73.2:25:1とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6391Åであって後出する比較例1より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
実施例7
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を70.2:25:4とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.65211Åであって実施例1より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を70.2:25:4とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.65211Åであって実施例1より増大しており、鉄化合物に起因するピークもみられないことから、鉄が固溶していることが確認された。
実施例8
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.01wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.01wt%とした。
実施例9
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を70.7:25:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は1wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を70.7:25:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は1wt%とした。
実施例10
第二塩化鉄の代わりに硝酸イットリウムを用いて、実施例1と同様に合成した。酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64289Åであって比較例1より増大しており、イットリウム化合物に起因するピークも見られないことから、イットリウムが固溶していることが確認された。
第二塩化鉄の代わりに硝酸イットリウムを用いて、実施例1と同様に合成した。酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64289Åであって比較例1より増大しており、イットリウム化合物に起因するピークも見られないことから、イットリウムが固溶していることが確認された。
実施例11
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸ロジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例12
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムの代わりに硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例13
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムに加えて硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とし、硝酸ルテニウムに加えて硝酸パラジウムを用いた。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例14
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を52.2:45:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を52.2:45:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例15
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を69.2:25:5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64979Åであり、実施例10より増大していることから、イットリウムが固溶していることが分かる。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を69.2:25:5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.64979Åであり、実施例10より増大していることから、イットリウムが固溶していることが分かる。
実施例16
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を66.2:25:8とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.65588Åであり、実施例15より増大していることから、イットリウムが固溶していることが分かる。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を66.2:25:8とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.65588Åであり、実施例15より増大していることから、イットリウムが固溶していることが分かる。
実施例17
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.01wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.01wt%とした。
実施例18
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を71.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は1wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を71.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は1wt%とした。
実施例19
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71:25:2.5とした。白金の担持量は1.5wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71:25:2.5とした。白金の担持量は1.5wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例20
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を71.5:25:2とした。白金の担持量は1.5wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例10と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を71.5:25:2とした。白金の担持量は1.5wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例21
硝酸イットリウムを加えて実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を69.7:25:2:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
硝酸イットリウムを加えて実施例1と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を69.7:25:2:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例22
硝酸ロジウムを加えて実施例21と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を69.7:25:2:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
硝酸ロジウムを加えて実施例21と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を69.7:25:2:2.5とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、ロジウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例23
硝酸パラジウムを加えて実施例21と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を65.2:25:5:4とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
硝酸パラジウムを加えて実施例21と同様に合成し、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化鉄の重量比を65.2:25:5:4とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%、パラジウムの担持量は0.001wt%とした。
比較例1
鉄を添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウムの重量比を74.2:25とした以外は、実施例1と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6267Åであった。
鉄を添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウムの重量比を74.2:25とした以外は、実施例1と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6267Åであった。
比較例2
ルテニウムを添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、実施例1と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。
ルテニウムを添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を71.7:25:2.5とし、実施例1と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。
比較例3
ルテニウムを添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を49.7:47.5:2とし、実施例10と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。
ルテニウムを添加することなく、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比を49.7:47.5:2とし、実施例10と同様に合成した。白金の担持量は0.8wt%とした。
比較例4
塩化セリウム水溶液及びオキシ塩化ジルコニウム水溶液の混合水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液2−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液2−2とする。溶液2−2を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液2−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体2−1とする。
これとは別に、第二塩化鉄水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液2−3とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液2−4とする。溶液2−4を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液2−3を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体2−2とする。
前記担体2−1及び前記担体2−2をよく混合し、これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比は71.7:25:2.5であった。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6271Åであり、比較例1とほぼ同じであるので鉄が固溶していないことが分かる。
塩化セリウム水溶液及びオキシ塩化ジルコニウム水溶液の混合水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液2−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液2−2とする。溶液2−2を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液2−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体2−1とする。
これとは別に、第二塩化鉄水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液2−3とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液2−4とする。溶液2−4を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液2−3を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体2−2とする。
前記担体2−1及び前記担体2−2をよく混合し、これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄の重量比は71.7:25:2.5であった。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6271Åであり、比較例1とほぼ同じであるので鉄が固溶していないことが分かる。
比較例5
塩化セリウム水溶液及びオキシ塩化ジルコニウム水溶液の混合溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液3−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液3−2とする。溶液3−2を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液3−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体3−1とする。
これとは別に、硝酸イットリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液3−3とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液3−4とする。溶液3−4を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液3−3を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体3−2とする。
前記担体3−1及び前記担体3−2をよく混合し、これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6276Åであり、比較例1とほぼ同じであるのでイットリウムが固溶していないことが分かる。
塩化セリウム水溶液及びオキシ塩化ジルコニウム水溶液の混合溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液3−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液3−2とする。溶液3−2を60℃に加熱して攪拌しておき、それに溶液3−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体3−1とする。
これとは別に、硝酸イットリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液3−3とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液3−4とする。溶液3−4を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液3−3を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これを担体3−2とする。
前記担体3−1及び前記担体3−2をよく混合し、これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム溶液を用いて、含浸法により白金及びルテニウムを担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を72.2:25:2とした。白金の担持量は0.8wt%とした。
XRD測定によって求めた触媒の格子定数のうちa軸長は、3.6276Åであり、比較例1とほぼ同じであるのでイットリウムが固溶していないことが分かる。
比較例6
γ−アルミナにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
γ−アルミナにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
比較例7
オキシ塩化ジルコニウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液4−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液4−2とする。溶液4−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液4−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これに酸化ジルコニウムにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
オキシ塩化ジルコニウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液4−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液4−2とする。溶液4−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液4−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これに酸化ジルコニウムにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
比較例8
塩化セリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液5−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液5−2とする。溶液5−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液5−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
塩化セリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液5−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液5−2とする。溶液5−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液5−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の担持量は0.8wt%とした。
比較例9
塩化セリウム水溶液及び塩化イットリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液6−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液6−2とする。溶液6−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液6−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を97.2:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
塩化セリウム水溶液及び塩化イットリウム水溶液に純水を加えて500mlとしてよく撹拌したものを溶液6−1とし、苛性ソーダを水に溶解し500mlとしたものを溶液6−2とする。溶液6−2を60℃に加熱して攪拌しておき、そこに溶液6−1を投入し、80℃で3時間熟成した。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、600℃で1時間焼成した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液及び硝酸ルテニウム水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。酸化セリウム、酸化イットリウムの重量比を97.2:2とした。白金の担持量は0.8wt%、ルテニウムの担持量は0.001wt%とした。
実施例24
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化ケイ素とを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化ケイ素とを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
実施例25
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化チタンとを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化チタンとを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
実施例26
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
実施例27
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が75:25となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が75:25となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
実施例28
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が25:75となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、実施例9と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比が25:75となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
実施例29
実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化ケイ素とを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.85wt%とした。
実施例9と同様な方法で製造した触媒と酸化ケイ素とを重量比が50:50となるようによく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.85wt%とした。
比較例10
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、比較例1と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比5:95となるように、よく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
白金の担持量を0.7wt%とした以外は、比較例1と同様な方法で製造した触媒とγ‐アルミナとを重量比5:95となるように、よく混合した。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。白金の総担持量は0.8wt%とした。
これらの触媒を、1から2mmに整粒した。この触媒の触媒層を電気炉で加熱し、所定の温度でCOが33体積%、水蒸気が67体積%のガスを空間速度(GHSV)20000および100000h−1で流通させた。このときの出口ガス組成をガスクロマトグラフで測定した。
各触媒について、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄及び酸化イットリウムの重量比、比表面積、担持金属の種類、担持量、200℃においてのCO転化率を表1に示した。
また、本発明3の、本発明1又は2の触媒にアルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の元素からなる酸化物を前記触媒に対して、0.001〜90重量%添加し、Au,Ag,Cu,Pt,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素を0.0001〜40重量%担持させた触媒のCO転化率を表2に示した。
各触媒について、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄及び酸化イットリウムの重量比、比表面積、担持金属の種類、担持量、200℃においてのCO転化率を表1に示した。
また、本発明3の、本発明1又は2の触媒にアルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の元素からなる酸化物を前記触媒に対して、0.001〜90重量%添加し、Au,Ag,Cu,Pt,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素を0.0001〜40重量%担持させた触媒のCO転化率を表2に示した。
なお、CO転化率が100%にならないのは、反応平衡に依存するからである。
表1に示すとおり、本発明に係る触媒はいずれも反応温度が200℃であっても、高いCO転化率を有するものであることが確認された。従って、より高い反応温度でも高いCO転化率を有するものである。
本発明の触媒と構成元素の重量比が同じであっても、ジルコニウム、セリウム及び鉄若しくはイットリウムを含む固溶体となっていなければ高い活性を示さない。
表2より、本発明の触媒とアルミナ等を混合した触媒は、高い活性を示す。
実施例30
実施例27の触媒を、水ガラス及びPVAと共にカイコウして20%スラリーとした。アルミナの成型体をこのスラリーに浸し、触媒成分を担持後、成型体をスラリーから引き上げ、余分なスラリーを吹き飛ばし、乾燥させ、400℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
実施例27の触媒を、水ガラス及びPVAと共にカイコウして20%スラリーとした。アルミナの成型体をこのスラリーに浸し、触媒成分を担持後、成型体をスラリーから引き上げ、余分なスラリーを吹き飛ばし、乾燥させ、400℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
実施例31
実施例27の触媒を、シリカ及びPVAと共にニーダー混練しながら水を加え、押し出し成型機を用いてケーキ状のものを押し出し、適度な大きさに切り、形を整え、乾燥させ、1000℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
実施例27の触媒を、シリカ及びPVAと共にニーダー混練しながら水を加え、押し出し成型機を用いてケーキ状のものを押し出し、適度な大きさに切り、形を整え、乾燥させ、1000℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
比較例10
アルミナの成型体を硝酸セリウム水溶液に浸し、セリウムを担持後、成型体を硝酸セリウム水溶液から引き上げ、乾燥させ、400℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
アルミナの成型体を硝酸セリウム水溶液に浸し、セリウムを担持後、成型体を硝酸セリウム水溶液から引き上げ、乾燥させ、400℃にて焼成を行った。これにジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を用いて、含浸法により白金を担持し、400℃で1時間焼成した後、200℃で水素還元を行った。
比較例10では、水溶液を浸透させるので、アルミナ成型体上の触媒層を厚くしっかりと付着させることが難しく、粉化がおこりやすい。これに対し、実施例30ではアルミナ成型体の表面に触媒スラリーを塗布するので、触媒層を容易に厚くでき、しっかりと付着するため粉化も起こりにくい触媒成型体を得ることができる。
一般的な触媒の成型方法である粉体に圧力をかけて成型する方法に比べ、実施例31では前者ほどの高価な装置や金型を必要とせず、比較的安価な装置で済み、焼結させることで、粉化が起こりにくい触媒を得ることができる。
本発明に係る触媒は、ジルコニウム、セリウム、鉄及び/又はイットリウムを含む酸化物の固溶体に活性金属元素(Pt及び金属元素群A)を存在させ、必要によりそれにアルミナ等を混合した触媒は、従来の触媒と比べ水性ガスシフト反応をより効率よく行え優れた効果を奏する。また、本発明の触媒成型体の作製方法を用いることでより、実用的な触媒成型体を得ることができる。
Claims (7)
- ジルコニウム及びセリウムとともに鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体に、Ptを存在させ、Ptに対して、Au,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aを0.001〜500重量%存在させることを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒。
- 請求項1記載の触媒を構成する鉄の含有量が、酸化鉄(Fe3O4)換算で5.0重量%以下であり、イットリウムの含有量が酸化イットリウム(Y2O3)換算で10重量%以下であることを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒。
- 請求項1又は2記載の触媒において、PtとAu,Ag,Cu,Fe,Pd,Ni,Ir,Rh,Co,Os,Ruの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素群Aがジルコニウム及びセリウムとともに鉄及び/又はイットリウムからなる酸化物固溶体に担持されており、前記Pt、金属元素群Aを触媒に対して0.001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の触媒において、アルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種または2種以上の異種金属元素の酸化物を、触媒に対して1〜900重量%含有させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の触媒において、アルミニウム、ジルコニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、亜鉛、ランタン及びネオジウムの中から選ばれる1種又は2種以上の異種金属元素の酸化物を、触媒に対して1〜900重量%含有し、さらに、活性金属元素(Pt、金属元素群A)を0.0001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒。
- サポート材に、前記請求項1乃至5のいずれかに記載の触媒を存在させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒体。
- サポート材に、前記請求項1乃至5のいずれかに記載の触媒を存在させ、更に、活性金属元素(Pt、金属元素群A)を0.0001〜40重量%担持させたことを特徴とする水性ガスシフト反応用の触媒体。
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