JP2007069105A - Catalyst and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To aim an improvement in oxidation resistance, which is the biggest problem in a nonmetallic material in sprite of a low cost, relating to a reforming catalyst modifying an alcohol fuel to get out hydrogen, and a shift catalyst transforming CO in a reformed gas to CO<SB>2</SB>to remove. <P>SOLUTION: A spinel structure multiple oxide CuAl<SB>2</SB>O<SB>4</SB>is subjected to a reduction treatment at high temperatures to obtain a stable constitution in which Cu particles are highly dispersed on a surface. Similarly, a simultaneous deposition of a metal Co and a metal Cu is aimed from a composite material of CuAl<SB>2</SB>O<SB>4</SB>and CoAl<SB>2</SB>O<SB>4</SB>. The catalyst obtained in such a manner can facilitate an oxidation and recovery while maintaining excellent catalyst capacities. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素製造のための燃料改質用触媒、特にメタノールやジメチルエーテルなどの炭化水素系液体燃料の水蒸気改質用触媒、およびCO濃度低減のためのシフト反応用のシフト触媒、あるいは液体燃料合成用の反応等に用いることが可能な触媒、それを用いた改質器、それを用いた燃料電池システム及び触媒の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel reforming catalyst for hydrogen production, particularly a steam reforming catalyst for hydrocarbon liquid fuels such as methanol and dimethyl ether, a shift catalyst for shift reaction for reducing CO concentration, or a liquid fuel. The present invention relates to a catalyst that can be used in a reaction for synthesis, a reformer using the catalyst, a fuel cell system using the catalyst, and a method for producing the catalyst.

固体高分子型燃料電池(PEFC)は、低温で動作し小型化が可能なことから一般家庭用あるいはモバイル機器用の電源として普及が期待されている。   A polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is expected to be widely used as a power source for general households or mobile devices because it operates at a low temperature and can be miniaturized.

このPEFCの燃料となるのが水素で、効率、コストの点から炭化水素系の燃料を“改質”反応させて水素を取り出し、燃料電池に供給する方法が有力である。   The fuel for PEFC is hydrogen. From the viewpoint of efficiency and cost, a method of extracting hydrogen by performing a “reforming” reaction of a hydrocarbon-based fuel and supplying it to a fuel cell is an effective method.

ここで反応の担い手となるのが改質触媒であり、また改質された混合ガス中に含まれる一酸化炭素CO濃度を低濃度化するCOシフト触媒の性能も重要である。   Here, it is the reforming catalyst that plays a role in the reaction, and the performance of the CO shift catalyst that lowers the concentration of carbon monoxide contained in the reformed mixed gas is also important.

一般に、これら触媒には高い反応性と生成するガスの選択性が要求される。Cu系材料は貴金属系の材料に比べて、安価で、入手も容易な上これらの性能に優れるため、すでに一部の燃料電池システムにも採用されている。しかし、Cu系材料の最大の弱点は耐酸化性および耐シンタリング性にある。いったん大気にさらされると急な発熱を伴って酸化し、Cu粒子同士が凝集して活性が低下してしまう。また、300℃を超える温度において粒子の成長、すなわちシンタリングが起こってしまう。このことから、使用にあたっては、厳密な温度管理とエアの混入を防止する対策が必要となっている。   Generally, these catalysts are required to have high reactivity and selectivity of generated gas. Cu-based materials are cheaper and more readily available than precious metal-based materials, and are superior in their performance, so they have already been adopted in some fuel cell systems. However, the greatest weaknesses of Cu-based materials are oxidation resistance and sintering resistance. Once exposed to the atmosphere, it oxidizes with sudden heat generation, causing the Cu particles to aggregate and reduce the activity. Further, particle growth, that is, sintering occurs at a temperature exceeding 300 ° C. For this reason, in use, strict temperature control and measures to prevent air contamination are required.

しかし、今後の燃料電池システムにおいては、省エネの観点から頻繁な起動停止が求められ、また、効率向上・小型化の観点からはシステム停止時に徐々にエアが入り込むのを許す設計や、あるいは運転停止時に水蒸気パージ後にエアによるパージを行うシステムなども検討されている。これらの問題は、特にモバイル用として用いられる場合に不可欠な要素となる。したがって、厳密な温度管理とエアの混入を避ければならない従来のCu系材料の使用は困難である。   However, in future fuel cell systems, frequent start and stop operations are required from the viewpoint of energy saving, and from the viewpoint of efficiency improvement and downsizing, a design that allows air to gradually enter when the system is stopped, or shutdown A system that purges with air after steam purge is sometimes studied. These problems are indispensable elements especially when used for mobile use. Therefore, it is difficult to use a conventional Cu-based material that must avoid strict temperature control and air mixing.

従来のCu系材料触媒の1つとして、アルミナなどのセラミックス多孔質基材上に沈殿法などにより触媒前駆体となるCu成分を含む粒子を付着させ、焼成した後に還元してCu粒子を析出させたものがある。この方法により生じたCu粒子は、粒径が小さく比表面積を大きく調整できるが、粒子同士が重なり合って存在する状態となる。そのため、一旦大気に触れ酸化が起こってしまうと容易に粒子同士が凝集・合体してしまい、比表面積が下がり、結果的に活性が低下するという問題点がある。   As one of the conventional Cu-based material catalysts, particles containing a Cu component as a catalyst precursor are deposited on a ceramic porous substrate such as alumina by a precipitation method, etc., and after firing, the particles are reduced to precipitate Cu particles. There is something. The Cu particles produced by this method have a small particle size and a large specific surface area, but the particles are in an overlapping state. For this reason, once the oxidation occurs once in contact with the atmosphere, the particles easily aggregate and coalesce, resulting in a problem that the specific surface area is lowered and the activity is consequently lowered.

また、Cu−Zn/Al系触媒に関して、特許文献1には共沈法による触媒作製法が提案されている。共沈法で得られた粉末を低温(300〜600℃)で焼成して触媒前駆体を得、次にこれを還元してアルミナなどのセラミックス多孔質基材上にCu粒子を析出させるというものである。各成分の量比を適切に調節することにより還元で析出させたCu粒子は分散性よく、熱によるシンタリング(凝集)が少ないとしている。 Moreover, regarding the Cu—Zn / Al 2 O 3 -based catalyst, Patent Document 1 proposes a catalyst preparation method by a coprecipitation method. The powder obtained by the coprecipitation method is calcined at a low temperature (300 to 600 ° C.) to obtain a catalyst precursor, which is then reduced to precipitate Cu particles on a ceramic porous substrate such as alumina. It is. The Cu particles precipitated by reduction by appropriately adjusting the amount ratio of each component are said to have good dispersibility and little sintering (aggregation) due to heat.

しかしながら、この方法で得られた触媒では、Cu粒子と基材との密着性(結合性)に問題があり、長時間使用するときに、その耐久性が問題となる。   However, the catalyst obtained by this method has a problem in the adhesion (bonding) between the Cu particles and the substrate, and its durability becomes a problem when used for a long time.

なお、これらの方法において、還元前の触媒前駆体は、CuOもしくはCuOが含まれる組成となっており、このためCuを析出させる温度は150℃から300℃程度で良い。 In these methods, the catalyst precursor before reduction has a composition containing CuO or Cu 2 O, and therefore the temperature at which Cu is precipitated may be about 150 ° C. to 300 ° C.

一方、非特許文献1及び非特許文献2には、スピネル型複合酸化物を還元処理して得た触媒について報告されている。この文献中では、Cu−Al系、Cu−Mn系、Cu−Mn−Fe系スピネル型複合酸化物を還元処理して得た触媒が評価されており、Cu−Mn系、Cu−Mn−Fe系スピネル型複合酸化物を還元処理して得た触媒が最も活性が高いとされている。しかしながらこれらが還元されてできるMnOなどの基材は機械的強度の点で問題があり、また、Mnがいくつかの価数を取り得るため長時間使用による安定性が懸念される。また、この文献において、スピネル型複合酸化物の還元温度は粒成長を考慮して250〜300℃程度としている。そのため非特許文献2に示されたCu−Al系スピネル型複合酸化物CuAl触媒は、比表面積が大きいにもかかわらず触媒活性が低い。これは還元温度が250〜300℃と低く、Cuが析出途中にあること(Cuの析出量が少ない)が主に原因しているものと考えられる。 On the other hand, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 report on a catalyst obtained by reducing spinel complex oxide. In this document, a catalyst obtained by reduction treatment of a Cu—Al, Cu—Mn, or Cu—Mn—Fe spinel composite oxide is evaluated, and a Cu—Mn, Cu—Mn—Fe catalyst is evaluated. It is said that a catalyst obtained by reducing the spinel complex oxide is the most active. However, base materials such as MnO formed by reduction of these have problems in terms of mechanical strength, and since Mn can take several valences, there is a concern about stability due to long-term use. In this document, the reduction temperature of the spinel complex oxide is set to about 250 to 300 ° C. in consideration of grain growth. Therefore, the Cu—Al-based spinel complex oxide CuAl 2 O 4 catalyst disclosed in Non-Patent Document 2 has low catalytic activity despite a large specific surface area. This is probably because the reduction temperature is as low as 250 to 300 ° C., and that Cu is being deposited (the amount of Cu deposited is small).

一方、我々のこれまでの研究において、還元析出法により作製したCo系触媒が、COガスシフト反応において優れたCO濃度低減と選択性を示すことが明らかになった。しかしCo系の触媒は、高温の酸化条件下に置いた際、表面にCoなどの酸化物が形成されると、この酸化物は極めて安定であるため、触媒活性が失われると共に、少なくとも十分還元性の高い雰囲気下で350℃以上の温度で熱処理を行わないと元の金属状態に戻らないことが確認されている。特に改質ガスのようにCOが共存する雰囲気下において還元は容易ではなく、さらに高い400〜500℃の高温が必要となっている。Co系材料は、COシフト反応用以外にも炭化水素系燃料の改質や、液体燃料合成用触媒としても有用であり、酸化に対して対策を講じておくことは使用の幅を広げることで特に重要である。 On the other hand, our previous research has revealed that Co-based catalysts prepared by reduction deposition show excellent CO concentration reduction and selectivity in the CO gas shift reaction. However, when an oxide such as Co 3 O 4 is formed on the surface of a Co-based catalyst under high-temperature oxidation conditions, the oxide is extremely stable, and thus the catalytic activity is lost. It has been confirmed that the original metal state cannot be restored unless heat treatment is performed at a temperature of 350 ° C. or higher in an atmosphere of at least sufficiently high reducibility. In particular, reduction is not easy in an atmosphere where CO 2 coexists, such as a reformed gas, and a higher temperature of 400 to 500 ° C. is required. Co-based materials are useful not only for CO shift reaction but also for reforming hydrocarbon fuels and as catalysts for liquid fuel synthesis. Taking measures against oxidation broadens the range of use. Of particular importance.

特開2004−202310号公報JP 2004-202310 A Appl. Catal. A:Genaral, 242, 287 (2003)Appl. Catal. A: Genaral, 242, 287 (2003) 第94回触媒討論会予稿集, 390 (2004))Proceedings of the 94th Catalysis Conference, 390 (2004))

前述したように、Cu系材料を用いた触媒は、貴金属系触媒に比べて安価で入手が容易であり、改質触媒やCOシフト触媒等として期待されているが、現状のCu系触媒は耐酸化性、耐シンタリング性、基材と金属粒子との密着性、触媒性能などの特性に劣るという欠点がある。
また、Co系材料においても、貴金属系触媒に比べて安価で入手が容易であり、改質触媒やCOシフト触媒、液体燃料合成用触媒として期待されているが一旦酸化されると容易には還元されないという問題点がある。
As described above, a catalyst using a Cu-based material is cheaper and easier to obtain than a noble metal-based catalyst, and is expected as a reforming catalyst, a CO shift catalyst, and the like. There are disadvantages in that it is inferior in properties such as oxidization property, sintering resistance, adhesion between the substrate and metal particles, and catalyst performance.
Co-based materials are also cheaper and easier to obtain than noble metal-based catalysts, and are expected as reforming catalysts, CO shift catalysts, and liquid fuel synthesis catalysts. There is a problem that it is not.

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、耐酸化性、耐シンタリング性、さらには基材と金属粒子の密着性に優れ、長寿命で、触媒性能も良好なCu系材料を用いた触媒、またそれを用いた改質器及び燃料電池システムを提供することを目的とする。
また本発明は、高い触媒性能を示すと共に酸化後も容易に復元(還元)可能なCo系触媒、またそれを用いた改質器及び燃料電池システムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is a Cu-based material that has excellent oxidation resistance, sintering resistance, adhesion between a base material and metal particles, long life, and good catalytic performance. And a reformer and a fuel cell system using the same.
Another object of the present invention is to provide a Co-based catalyst that exhibits high catalyst performance and can be easily restored (reduced) after oxidation, and a reformer and a fuel cell system using the same.

本発明の第1の触媒は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られる触媒であって、少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度が、CuAlOおよびAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度の5%以下である酸化物と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子とを備えることを特徴とする触媒である。 The first catalyst of the present invention is a catalyst obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel type composite oxide, wherein at least the surface layer portion contains Al 2 O 3 and is spinel type. The diffraction intensity of the (311) plane, which is the strongest line in the X-ray diffraction of the composite oxide CuAl 2 O 4 , is at least one of CuAlO 2 and Al 2 O 3 and 5% of the strongest line diffraction intensity of each of Cu A catalyst comprising the following oxide and metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide.

また、本発明の第1の触媒の製造方法は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物の触媒前駆体を350℃以上1000℃以下の温度にて還元熱処理することを特徴とする触媒の製造方法である。   The first catalyst production method of the present invention is a catalyst production method characterized by subjecting a catalyst precursor of a Cu-aluminate spinel composite oxide to a reduction heat treatment at a temperature of 350 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. It is.

本発明の第2の触媒は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物及びCo−アルミネートスピネル酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られる触媒であって、少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度が、CuAlO及びAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度に対して5%以下である酸化物と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Co粒子とを備えることを特徴とする触媒である。 The second catalyst of the present invention is a catalyst obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel composite oxide and a Co-aluminate spinel oxide, and at least the surface layer portion is made of Al 2. The diffraction intensity of the (311) plane that contains O 3 and is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 is at least one of CuAlO 2 and Al 2 O 3 and each of Cu Characterized by comprising an oxide that is 5% or less with respect to the strongest line diffraction intensity, metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide, and metal Co particles embedded and dispersed in the oxide. Catalyst.

本発明の第2の触媒の製造方法は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物とCo−アルミネートスピネル型複合酸化物とを用いた触媒前駆体を600℃以上1000℃以下の温度にて還元熱処理することを特徴とする触媒の製造方法である。   In the second catalyst production method of the present invention, a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel composite oxide and a Co-aluminate spinel composite oxide is reduced at a temperature of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. It is a manufacturing method of the catalyst characterized by heat-processing.

また本発明の第3の触媒は、前記第1の触媒と、固体酸触媒とを配合したことを特徴とする触媒である。   The third catalyst of the present invention is a catalyst characterized by blending the first catalyst and a solid acid catalyst.

また本発明の第4の触媒は、前記第2の触媒と、固体酸触媒とを配合したことを特徴とする触媒である。   The fourth catalyst of the present invention is a catalyst characterized by blending the second catalyst and a solid acid catalyst.

また、本発明は、前記第1の触媒〜前記第4の触媒と、前記触媒を坦持する坦持体と、前記触媒を担持した担持体を収納する容器とを具備し、外部から供給された燃料と水蒸気を前記容器内で反応させ反応物から水素を取り出すことを特徴とする改質器である。   Further, the present invention includes the first catalyst to the fourth catalyst, a carrier that supports the catalyst, and a container that stores the carrier that supports the catalyst, and is supplied from the outside. The reformer is characterized in that hydrogen is extracted from the reaction product by reacting the fuel and water vapor in the vessel.

また、本発明は、燃料電池と、前記改質器と、前記改質器にて取り出された水素を前記燃料電池に供給する水素供給路とを具備することを特徴とする燃料電池システムである。   Further, the present invention is a fuel cell system comprising a fuel cell, the reformer, and a hydrogen supply path for supplying hydrogen taken out by the reformer to the fuel cell. .

<第1の触媒(Cu系触媒)について>
本発明者らは、Cu材料系触媒を得るにあたり、触媒前駆体としてCu−アルミネートスピネル型複合酸化物を用い、これを高温条件で還元することにより優れたCu材料系触媒が得られることを見出した。
<About the first catalyst (Cu-based catalyst)>
In obtaining a Cu material-based catalyst, the present inventors use a Cu-aluminate spinel type complex oxide as a catalyst precursor, and reduce this under high temperature conditions to obtain an excellent Cu material-based catalyst. I found it.

Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物を還元すると、金属Cu粒子の析出とともに少なくとも表層部の構成相が変化し、基材組成がAlとCuAlOを主成分とする複合体となる。さらに還元を進めるとほぼ金属CuとAlのみの材料となり、このとき表層部にスピネル型複合酸化物CuAlはほぼ残存しないことが少なくともX線回折にて確認される。このような状態となった際に、安定で高い触媒性能を示す。このようにして得られた触媒は、基材である酸化物に、微細なCu粒子が一部埋め込まれるような形で分散して存在し、基材との密着性(結合性)が強固である触媒/基材一体型の構造となっている。埋め込まれるような形で分散している金属Cu粒子は触媒活性が高い上に、酸化等によるシンタリングや凝集が起こりに難い。また基材との結合も強固であるため脱離はほとんど起こらない。また、金属Cu粒子自体は表面にCuOやCuOが存在しても200℃程度で容易に還元再生され、繰り返し安定的に使用が可能になる。 When the Cu-aluminate spinel type composite oxide is reduced, at least the constituent phase of the surface layer part is changed with the precipitation of the metal Cu particles, and the base material composition becomes a composite mainly composed of Al 2 O 3 and CuAlO 2 . When the reduction is further advanced, the material becomes substantially only the metal Cu and Al 2 O 3 , and at this time, it is confirmed at least by X-ray diffraction that the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 hardly remains in the surface layer portion. In such a state, the catalyst performance is stable and high. The catalyst thus obtained is present in a dispersed form in such a manner that fine Cu particles are partially embedded in the base oxide, and has strong adhesion (bonding) with the base. It has a certain catalyst / substrate integrated structure. The metal Cu particles dispersed in such a manner that they are embedded have high catalytic activity and are difficult to cause sintering and aggregation due to oxidation or the like. Further, since the bond with the substrate is strong, desorption hardly occurs. Moreover, even if CuO or Cu 2 O exists on the surface, the metal Cu particles themselves are easily reduced and regenerated at about 200 ° C., and can be used repeatedly and stably.

<第2の触媒(Co系触媒)について>
本発明者らは、Co材料系触媒を得るに当たり、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物及びCo−アルミネートスピネル酸化物が同時に存在し、かつ高温条件にて還元熱処理を行うことにより、Cuの存在によってCoの還元が促進され、酸化物上に金属Co粒子と共に金属Cu粒子が析出した触媒が得られること、また、この触媒が酸化された場合であっても金属Cu粒子の存在で金属Co粒子の還元が再び促進され、触媒性能を低下させることなく、酸化後も容易に元の状態に復元する触媒を得ることができることを見出した。例えば、この触媒をいったん強制的に酸化処理した後、20%程度のCOを含む改質ガス中におくだけで(約35%のHを含む)350℃に温度を上げれば再生復帰する。
<About the second catalyst (Co-based catalyst)>
In obtaining a Co material-based catalyst, the inventors of the present invention have a Cu-aluminate spinel-type composite oxide and a Co-aluminate spinel oxide at the same time, and are subjected to a reduction heat treatment under a high temperature condition, thereby Reduction of Co is promoted by the presence thereof, and a catalyst in which metal Cu particles are deposited together with metal Co particles on the oxide is obtained. Also, even when this catalyst is oxidized, the presence of metal Co particles It has been found that reduction of particles is promoted again, and a catalyst that can be easily restored to its original state after oxidation without deteriorating the catalyst performance. For example, after forcibly oxidizing this catalyst once, it is simply put in a reformed gas containing about 20% of CO 2 (including about 35% of H 2 ), and if it is raised to 350 ° C., the catalyst is regenerated. .

上記の触媒は、表層部に少なくともスピネル型複合酸化物CuAlほぼ残存しない程度に還元熱処理されている必要がある。またその条件の還元熱処理を行った場合CoAlも還元されほぼ残存しない傾向がある。このようにして得られた触媒は、基材となる酸化物に、金属Cu粒子、金属Co粒子が一部埋め込まれるような形で存在し、基材との密着性(結合性)が強固である触媒/基材一体型の構造となっている。また、埋め込まれるような形で分散しているCu粒子、Co粒子は触媒活性が高い上に、酸化等によるシンタリングや凝集が起こりに難い。また基材との結合も強固であるため脱離はほとんど起こらない。 The catalyst needs to be subjected to a reduction heat treatment so that at least the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 does not substantially remain in the surface layer portion. Further, when reducing heat treatment is performed under the above conditions, CoAl 2 O 4 tends to be reduced and hardly remain. The catalyst thus obtained exists in such a form that the metal Cu particles and the metal Co particles are partially embedded in the base oxide, and the adhesion (bonding) with the base material is strong. It has a certain catalyst / substrate integrated structure. In addition, Cu particles and Co particles dispersed in an embedded form have high catalytic activity and are difficult to sinter or aggregate due to oxidation or the like. Further, since the bond with the substrate is strong, desorption hardly occurs.

本発明によれば、耐酸化性、耐シンタリング性、さらには基材と金属粒子の密着性に優れ、長寿命で、触媒性能も良好なCu系材料を用いた触媒を得ることができる。
また本発明は、高い触媒性能を示すと共に酸化後も容易に復元(還元)可能なCo系触媒を得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば非貴金属系触媒の欠点である酸化後の性能維持を図れることになり、安価な材料を提供できるとともに、触媒としての性能を大きく向上させることが可能となる。
According to the present invention, it is possible to obtain a catalyst using a Cu-based material that is excellent in oxidation resistance, sintering resistance, and adhesion between a base material and metal particles, has a long life, and has good catalytic performance.
In addition, the present invention can provide a Co-based catalyst that exhibits high catalyst performance and can be easily restored (reduced) after oxidation.
As described above, according to the present invention, it is possible to maintain the performance after oxidation, which is a drawback of the non-noble metal catalyst, and it is possible to provide an inexpensive material and to greatly improve the performance as a catalyst. Become.

また、これらの触媒を用いた改質器は、具備する触媒が上記の作用効果を有しているため、高い燃料改質能を有しかつ長寿命な改質器を提供することができる。   Moreover, the reformer using these catalysts can provide a reformer having a high fuel reforming ability and a long life because the catalyst provided has the above-described effects.

また、この改質器を用いた燃料電池システムは、高効率かつ使用期間が長いという特徴を有する。さらに、酸化に対する耐性を有していることから、特にシステム停止時に後段からのゆっくりした酸素の混入を許容したり、Nガスパージを使わなくて済む(パージ用のボンベを必要としなくなる)設計を可能にするため、システムの小型・コンパクト化が図れることになる。 In addition, the fuel cell system using this reformer is characterized by high efficiency and a long use period. Furthermore, since it has resistance to oxidation, it is possible to design a design that allows slow oxygen entry from the subsequent stage, especially when the system is shut down, and eliminates the need for N 2 gas purge (no need for a purge cylinder). In order to make this possible, the system can be made smaller and more compact.

<第1の触媒(Cu系触媒)>
以下、第1の触媒について説明する。
第1の触媒は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られるものである。このとき少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度がCuAlOおよびAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度に対して5%以下である酸化物と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子を具備する。
この第1の触媒を構成する前記酸化物は、表層部のみならず内部まで、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度がCuAlOおよびAlの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度に対して5%以下である状態であっても良い。
<First catalyst (Cu-based catalyst)>
Hereinafter, the first catalyst will be described.
The first catalyst is obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel composite oxide. At this time, at least the surface layer portion contains Al 2 O 3 and the diffraction intensity of the (311) plane which is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 is CuAlO 2 or Al 2 O 3 . At least one of the above, an oxide of 5% or less with respect to the strongest line diffraction intensity of Cu, and metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide.
The oxide constituting the first catalyst contains Al 2 O 3 not only in the surface layer portion but also in the interior, and is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type complex oxide CuAl 2 O 4 (311). The surface may have a diffraction intensity of 5% or less with respect to each of the strongest line diffraction intensities of CuAlO 2 and Al 2 O 3 and Cu.

前記酸化物中にはさらにTiを含有することが望ましい。Tiを含有する粒子は、緻密化が進行し、基材としての強度が高い。特に触媒全体を多孔体化して用いる場合に最適である。Tiの含有量は還元前の触媒前駆体の状態で、金属量換算で0.01〜2重量%の範囲であることが触媒としての性能を大きく変化させない上で望ましい。このときチタンは酸化物焼結体中に化合物を形成した形で含有されていてよいがこれに限定されない。   The oxide preferably further contains Ti. Particles containing Ti are densified and have high strength as a substrate. In particular, it is optimal when the entire catalyst is used in a porous form. The Ti content is preferably in the range of 0.01 to 2% by weight in terms of the amount of metal in the state of the catalyst precursor before the reduction in order not to greatly change the performance as a catalyst. At this time, titanium may be contained in the form of a compound formed in the oxide sintered body, but is not limited thereto.

前記酸化物中にはさらにZnを含有することが望ましい。Znを含有する粒子は、活性と安定性が向上する。Znの含有量は還元前の触媒前駆体の状態で、金属量換算で10重量%〜50重量%の範囲であることがCuの触媒性能を高めるために望ましい。このときZnは化合物を形成した形で含有されていて良く、例えばZnOの形で含有されているのが好ましいが、これに限定されない。   It is desirable that the oxide further contains Zn. Particles containing Zn are improved in activity and stability. The Zn content is preferably in the range of 10 wt% to 50 wt% in terms of the amount of metal in the state of the catalyst precursor before the reduction in order to enhance the catalytic performance of Cu. At this time, Zn may be contained in the form of a compound. For example, Zn is preferably contained in the form of ZnO, but is not limited thereto.

表面に金属Cu粒子を析出させた基材となる酸化物の大きさ、形状は特に限定されない。例えば一般的には平均粒径が1μm〜10μm程度の粒子状のものが挙げられるがこれに限定されない。   There are no particular limitations on the size and shape of the oxide serving as the substrate on which the metal Cu particles are deposited on the surface. For example, in general, particles having an average particle diameter of about 1 μm to 10 μm are exemplified, but the present invention is not limited thereto.

酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子の少なくとも95%は、その粒径が、200nm以下であることが好ましい。Cu粒子がこれ以上の大きさになると、触媒比表面積の低下を来たし、かつ隣接粒子間距離も近くなる可能性が高くなり酸化時に粒子間で合体・凝集が起こりやすくなり、性能が低下する恐れがあるからである。また少なくとも作製初期の状態では酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子の少なくとも95%は粒径が5nm以上であることが触媒性能を保つために望ましい。
なお、上記した金属Cu粒子の粒径は、SEM写真による表面観察による金属Cu粒子の粒径測定から測定した値である。
At least 95% of the metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide preferably have a particle size of 200 nm or less. If the Cu particles are larger than this, the specific surface area of the catalyst will decrease, and the distance between adjacent particles will increase, and coalescence and agglomeration will easily occur between the particles during oxidation, which may reduce performance. Because there is. In order to maintain the catalyst performance, it is desirable that at least 95% of the metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide is at least 5 nm in particle size in the initial production state.
In addition, the particle size of the metal Cu particles described above is a value measured from the particle size measurement of the metal Cu particles by surface observation with an SEM photograph.

第1の触媒において触媒中に含まれるCuの総量は5〜40重量%の範囲であることが望ましいがこれに限定されない。   In the first catalyst, the total amount of Cu contained in the catalyst is desirably in the range of 5 to 40% by weight, but is not limited thereto.

なお、粒子が酸化物に埋め込み分散形成される状態とは基材中より還元析出させた金属ナノ粒子の一部が基材である酸化物中に分散して埋め込まれた状態で存在することを意味し、酸化物と粒子との界面が整合性良く結合されている状態を言う。   The state in which the particles are embedded and dispersed in the oxide means that some of the metal nanoparticles reduced and precipitated from the base material exist in a state of being dispersed and embedded in the base oxide. This means that the interface between the oxide and the particles is bonded with good consistency.

<製造方法>
前述の如くの第1の触媒を得るには、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物を用いた触媒前駆体を特定温度条件にて還元熱処理することにより得られる。
以下に詳細に説明する。
<Manufacturing method>
The first catalyst as described above can be obtained by subjecting a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel composite oxide to a reduction heat treatment under a specific temperature condition.
This will be described in detail below.

<触媒前駆体>
前記触媒前駆体として用いられるCu−アルミネートスピネル型複合酸化物は、具体的にはCuAlを用いることが製造が容易であるなどの利点があり望ましい。また、CuAlOであっても良いし、CuAlとCuAlOとの混合物であっても良い。また、触媒前駆体中に未反応原料のAlを含んでいても良い。
<Catalyst precursor>
Specifically, the Cu-aluminate spinel type complex oxide used as the catalyst precursor is desirable because CuAl 2 O 4 has advantages such as easy production. Further, it may be a CuAlO 2, may be a mixture of CuAl 2 O 4 and CuAlO 2. The catalyst precursor may contain unreacted raw material Al 2 O 3 .

触媒前駆体を得る過程は特に限定されない。例えば原料であるアルミニウム化合物と銅化合物とを混合した後焼結する方法がある。具体的には硝酸銅と硝酸アルミニウムなど金属塩を原料とし、これらを所定比混合して水溶液化し、乾燥、焼成する方法、あるいはCuOとAlの原料とし、これらを所定比混合して、焼成する方法などがある。例えばCuAlはCuOとAlを約1:1のモル比で混合して焼成することにより得ることができる。 The process for obtaining the catalyst precursor is not particularly limited. For example, there is a method of sintering after mixing an aluminum compound and a copper compound as raw materials. Specifically, a metal salt such as copper nitrate and aluminum nitrate is used as a raw material, and these are mixed in a predetermined ratio to form an aqueous solution, dried and fired, or a raw material of CuO and Al 2 O 3 and mixed in a predetermined ratio. There is a method of firing. For example, CuAl 2 O 4 can be obtained by mixing and firing CuO and Al 2 O 3 at a molar ratio of about 1: 1.

これらの方法において用いる原料粉末の粒径は小さいほど緻密化して強度を持たせることができるので好ましいが、焼成時にガス加圧やプレスなどを組み合わせて緻密化を進めても構わない。   The smaller the particle size of the raw material powder used in these methods, the better because it can be densified to give strength. However, densification may be promoted by combining gas pressurization or pressing at the time of firing.

また、焼結性を高めて緻密化をより進行させ触媒前駆体の密度を向上させること及び、金属の析出を安定化させるために、原料であるアルミニウム化合物と銅化合物に加えてTi成分を添加することが望ましい。Ti成分は、TiOなどのチタン酸化物などのチタン化合物が挙げられる。Ti成分は、触媒前駆体(焼結体)全体に含まれる金属元素量に対して金属換算で0.012重量%以上2重量%以下となるように添加することが好ましい。0.01重量%未満では添加による効果が小さく、2重量%を超えると、焼結時の収縮が大きく割れる可能性があるからである。 In addition to increasing the density of the catalyst precursor by increasing the sinterability and increasing the density of the catalyst precursor, and adding the Ti component in addition to the aluminum compound and copper compound as raw materials It is desirable to do. Examples of the Ti component include titanium compounds such as titanium oxide such as TiO 2 . The Ti component is preferably added so as to be 0.012 wt% or more and 2 wt% or less in terms of metal with respect to the amount of metal element contained in the entire catalyst precursor (sintered body). This is because if the amount is less than 0.01% by weight, the effect of addition is small, and if it exceeds 2% by weight, the shrinkage during sintering may be greatly broken.

また触媒活性と安定性を向上させるため、原料であるアルミニウム化合物と銅化合物に加えてZn成分を添加することも望ましい。Zn成分は、ZnOなどの亜鉛酸化物など、亜鉛化合物が挙げられる。Zn成分は、触媒前駆体(焼結体)全体に対して金属換算でZn量が10重量%以上50重量%以下とすることが望ましい。   In order to improve the catalytic activity and stability, it is also desirable to add a Zn component in addition to the aluminum compound and the copper compound as raw materials. Examples of the Zn component include zinc compounds such as zinc oxide such as ZnO. The Zn component is desirably 10 wt% or more and 50 wt% or less in terms of metal with respect to the entire catalyst precursor (sintered body).

触媒前駆体を得る際の焼成(熱処理)の温度は700℃以上1300℃以下とするのが好ましい。より好ましくは900℃以上1200℃以下である。これまでの検討で、内部から還元析出により金属粒子を形成する方法において、基材である複合酸化物自体の比表面積の影響は比較的小さく、比表面積の高い触媒前駆体を敢えて用意する必要ないことが明らかになっている。一体型の触媒では、むしろ焼結性を上げ強度を持たせるほうがより効果的と考えられ、このような理由から上記温度範囲が適当であると考えられる。基材が適度な強度をもつことは、基材自体を構造化、多孔化してモノリス型触媒として用いる場合に特に重要な要素となる。   The calcination (heat treatment) temperature for obtaining the catalyst precursor is preferably 700 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. More preferably, it is 900 degreeC or more and 1200 degrees C or less. In the study so far, in the method of forming metal particles by reduction precipitation from the inside, the influence of the specific surface area of the composite oxide itself as the base material is relatively small, and it is not necessary to prepare a catalyst precursor having a high specific surface area. It has become clear. In the case of an integral catalyst, it is considered that it is more effective to increase the sinterability and increase the strength. For this reason, the above temperature range is considered appropriate. The appropriate strength of the base material is an especially important factor when the base material itself is structured and made porous to be used as a monolithic catalyst.

なお、スピネル型複合酸化物CuAlを得る際は、この系が単相もしくはAl相リッチ側の組成になるように混合・焼成する。焼結体内部にCuO相あるいはCuO相が残存すると、より低い温度でCuの析出が起こり、結果的に組織が不均一になる可能性があるからである。 Incidentally, upon obtaining a spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4, the system is mixed and fired to obtain the composition of the single-phase or Al 2 O 3 phase rich side. This is because if a CuO phase or a Cu 2 O phase remains in the sintered body, Cu precipitates at a lower temperature, resulting in a non-uniform structure.

<還元熱処理>
以上のようにして得られた触媒前駆体に対して還元熱処理を行う。還元熱処理は、水素雰囲気中で熱処理しても良いし、不活性ガス中でカーボンなどの還元性物質と同時に熱処理する方法であっても良い。
<Reduction heat treatment>
A reduction heat treatment is performed on the catalyst precursor obtained as described above. The reduction heat treatment may be a heat treatment in a hydrogen atmosphere or a method in which heat treatment is performed simultaneously with a reducing substance such as carbon in an inert gas.

前述の如くCu−アルミネートスピネル型複合酸化物の触媒前駆体を用いた場合、還元処理時の熱処理温度は350℃以上1000℃以下で行う。より好ましくは400℃以上800℃以下である。   As described above, when the catalyst precursor of the Cu-aluminate spinel type complex oxide is used, the heat treatment temperature during the reduction treatment is 350 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. More preferably, it is 400 degreeC or more and 800 degrees C or less.

通常250〜350℃と想定される触媒の使用温度を考えると、Cuの還元熱処理はそれ以上の温度で行うことが求められる。またスピネル型Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物のCuAlでは350℃付近の加熱で金属Cuの析出を開始し、AlとCuAlOの複合体となる。600℃付近ではこのCuAlOからのCuの析出も始まる。還元熱処理温度が350℃より低いと金属Cuの析出が十分でない可能性があり、また、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物CuAlが多く残存する。この物質が多く残存すると使用中に改質反応で生成した水素によりさらに析出が起こり性能が安定しない可能性がある。また、1000℃より高い場合には既に析出したCu粒子が合体・粒成長してしまう可能性がある。 Considering the use temperature of the catalyst normally assumed to be 250 to 350 ° C., it is required that the reduction heat treatment of Cu be performed at a temperature higher than that. In addition, CuAl 2 O 4 , which is a spinel-type Cu-aluminate spinel-type composite oxide, starts deposition of metallic Cu by heating around 350 ° C., and becomes a composite of Al 2 O 3 and CuAlO 2 . In the vicinity of 600 ° C., precipitation of Cu from this CuAlO 2 also starts. If the reduction heat treatment temperature is lower than 350 ° C., metal Cu may not be sufficiently precipitated, and a large amount of Cu-aluminate spinel type complex oxide CuAl 2 O 4 remains. If a large amount of this substance remains, precipitation may occur due to hydrogen generated by the reforming reaction during use, and the performance may not be stable. In addition, when the temperature is higher than 1000 ° C., the already precipitated Cu particles may be combined and grown.

還元熱処理時間は還元温度にもよるがCu粒子の十分な析出を行わせる時間を確保することが好ましい。具体的には例えば数分から数時間であり、還元時の重量減少が2〜8%程度になるように温度と時間を調整することが好ましい。   Although the reduction heat treatment time depends on the reduction temperature, it is preferable to secure a time for causing sufficient precipitation of Cu particles. Specifically, for example, it is several minutes to several hours, and it is preferable to adjust the temperature and time so that the weight loss upon reduction is about 2 to 8%.

ちなみに、市販のCu−Zn/Al系触媒を得る場合、熱重量分析(TG)の結果、触媒前駆体としてAl基材上に被覆されたCu系酸化物を用いるが、還元によるCuの析出は150℃付近から開始する。したがって、還元熱処理は150℃〜200℃と、はるかに低い温度である。 Incidentally, when obtaining a commercially available Cu—Zn / Al 2 O 3 -based catalyst, as a result of thermogravimetric analysis (TG), a Cu-based oxide coated on an Al 2 O 3 substrate is used as a catalyst precursor. Cu precipitation by reduction starts from around 150 ° C. Therefore, the reduction heat treatment is a much lower temperature of 150 ° C. to 200 ° C.

また非特許文献1に示されたスピネル型複合酸化物CuAlを還元熱処理した触媒は比表面積が大きいにもかかわらず活性でなかったのは、還元熱処理温度が250〜350℃と低くCuの析出が十分ではなく、CuAlが残存していることが考えられる。 In addition, the catalyst obtained by reducing heat treatment of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 shown in Non-Patent Document 1 was not active despite the large specific surface area because the reducing heat treatment temperature was as low as 250 to 350 ° C. It is considered that the precipitation of Cu is not sufficient and CuAl 2 O 4 remains.

<第2の触媒(Co系触媒)>
以下、第2の触媒について説明する。
第2の触媒は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物及びCo−アルミネートスピネル酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られるものである。少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度がCuAlO及びAlのうちの少なくとも一種と、Cuの、それぞれの最強線回折強度に対して5%以下である酸化物と、前記粒子に埋め込み形成された平均粒径5nm以上200nm以下の金属Cu粒子と、前記粒子に分散して埋め込み形成された平均粒径5nm以上200nm以下のCo粒子と、を具備する。
<Second catalyst (Co-based catalyst)>
Hereinafter, the second catalyst will be described.
The second catalyst is obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel type composite oxide and a Co-aluminate spinel oxide. At least the surface layer portion contains Al 2 O 3 and the diffraction intensity of the (311) plane which is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 is at least of CuAlO 2 and Al 2 O 3 1 type, an oxide of Cu that is 5% or less with respect to each strongest line diffraction intensity, metal Cu particles having an average particle diameter of 5 nm to 200 nm embedded in the particles, and dispersed in the particles Embedded Co particles having an average particle diameter of 5 nm to 200 nm.

この第2の触媒を構成する酸化物は、表層部のみならず内部まで、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度が、CuAlO及びAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度に対して5%以下である状態であっても良い。 The oxide constituting the second catalyst contains Al 2 O 3 not only in the surface layer portion but also in the interior, and is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel complex oxide CuAl 2 O 4 (311) plane. The diffraction intensity may be 5% or less with respect to at least one of CuAlO 2 and Al 2 O 3 and the strongest line diffraction intensity of Cu.

表面に金属Cu粒子を析出させた基材酸化物の平均粒径は特に限定されない。例えば一般的には粒径が1μm〜10μm程度のものが挙げられるがこれに限定されない。   The average particle diameter of the base material oxide on which metal Cu particles are deposited on the surface is not particularly limited. For example, generally those having a particle size of about 1 μm to 10 μm can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

酸化物に埋め込み形成された金属Cu粒子の少なくとも95%は、その粒径が200nm以下であることが好ましい。Cu粒子がこれ以上の大きさになると、触媒比表面積の低下をきたし、かつ隣接粒子間距離も近くなる可能性が高くなり酸化時に粒子間で合体・凝集が起こりやすくなり、性能が低下する恐れがあるからである。また酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子の少なくとも95%は粒径が5nm以上であることが触媒性能を保つために望ましい。   It is preferable that at least 95% of the metal Cu particles embedded in the oxide have a particle size of 200 nm or less. If the Cu particles are larger than this, the specific surface area of the catalyst will decrease, and the distance between adjacent particles will increase, and coalescence and agglomeration will easily occur between the particles during oxidation, which may reduce performance. Because there is. In order to maintain catalyst performance, it is desirable that at least 95% of the metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide have a particle size of 5 nm or more.

酸化物に埋め込み形成された金属Co粒子の少なくとも95%はその粒径が200nm以下に抑えることが好ましい。Co粒子がこれ以上の大きさになると、触媒比表面積の低下を来たし、かつ隣接粒子間距離も近くなる可能性が高くなり酸化時に粒子間で合体・凝集が起こりやすくなり、性能が低下する恐れがあるからである。またまた酸化物に埋め込み分散形成された金属Co粒子の少なくとも95%は粒径が5nm以上であることが触媒性能を保つために望ましい。   It is preferable that at least 95% of the metallic Co particles embedded in the oxide have a particle size of 200 nm or less. If the Co particles become larger than this, the specific surface area of the catalyst will decrease, and the distance between adjacent particles will increase, and coalescence and agglomeration will easily occur between the particles during oxidation, which may reduce performance. Because there is. Further, it is desirable for maintaining the catalyst performance that at least 95% of the metallic Co particles embedded and dispersed in the oxide have a particle size of 5 nm or more.

第2の触媒において酸化物に埋め込み形成された金属Coの量は5〜40重量%の範囲であることが望ましいがこれに限定されない。   The amount of metal Co embedded in the oxide in the second catalyst is preferably in the range of 5 to 40% by weight, but is not limited thereto.

第2の触媒においては、Cuは主にCo粒子の還元再生を容易にする作用を果たす。そのため酸化物に埋め込み形成された金属Coの量に対する金属Cuの量は0.01mol%以上5mol%以下であることが望ましい。より好ましくは0.01mol%以上2mol%以下である。0.01mol%より少ないと還元されにくいCoそのものの性質が現れてしまうし、2mol%以上加えるとCuの性質が強調されてしまうためである。   In the second catalyst, Cu mainly serves to facilitate the reduction and regeneration of Co particles. Therefore, the amount of metal Cu with respect to the amount of metal Co embedded in the oxide is desirably 0.01 mol% or more and 5 mol% or less. More preferably, it is 0.01 mol% or more and 2 mol% or less. If the amount is less than 0.01 mol%, the properties of Co that are difficult to be reduced appear, and if added in an amount of 2 mol% or more, the properties of Cu are emphasized.

<製造方法>
前述の如くの第2の触媒を得るには、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物とCo−アルミネートスピネル型複合酸化物とを用いた触媒前駆体を特定温度条件にて還元熱処理して金属Cuと金属Coを同時に析出することにより得られる。以下に詳細に説明する。
<Manufacturing method>
In order to obtain the second catalyst as described above, a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel-type composite oxide and a Co-aluminate spinel-type composite oxide is subjected to a reduction heat treatment at a specific temperature condition to form a metal. It is obtained by simultaneously depositing Cu and metal Co. This will be described in detail below.

<触媒前駆体>
前記触媒前駆体として用いられるCu−アルミネートスピネル型複合酸化物として、CuAl、若しくはCuAlOが挙げられ、CuAlの方が、製造が容易であるなどの利点があり望ましい。CuAlOとCuAlの混合物であっても良い。
<Catalyst precursor>
Examples of the Cu-aluminate spinel complex oxide used as the catalyst precursor include CuAl 2 O 4 or CuAlO 2 , and CuAl 2 O 4 is preferable because it has advantages such as easy manufacture. A mixture of CuAlO 2 and CuAl 2 O 4 may be used.

Co−アルミネートスピネル型複合酸化物としては、具体的にはCoAl、若しくはCoAlOが挙げられ、CoAlの方が製造が容易であり望ましい。CoAlOとCoAlの混合物であっても良い。 Specific examples of the Co-aluminate spinel complex oxide include CoAl 2 O 4 or CoAlO 2 , and CoAl 2 O 4 is preferable because it is easier to manufacture. It may be a mixture of CoAlO 2 and CoAl 2 O 4 .

触媒前駆体は、Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物とCo−アルミネートスピネル型複合酸化物は複合体を形成していることが望ましい。また、触媒前駆体中に未反応原料のAlを含んでいても良い。 As for a catalyst precursor, it is desirable that Cu-aluminate spinel type complex oxide and Co-aluminate spinel type complex oxide form a complex. The catalyst precursor may contain unreacted raw material Al 2 O 3 .

触媒前駆体を得る過程はとくに限定されない。例えば、原料であるアルミニウム化合物と銅化合物と、コバルト化合物を混合した後焼結して複合体を得る方法がある。原料の混合には溶液法(金属塩水溶液混合や共沈法、ゾルーゲル法など)であっても良いし、粉末による混合であっても良い。具体的には例えば、出発原料に酸化物粉末を用い、CuOとCoOそれとAlを所望の割合で混合し、プレス成形して電気炉にて焼結する方法がある。 The process for obtaining the catalyst precursor is not particularly limited. For example, there is a method of obtaining a composite by mixing an aluminum compound, a copper compound, and a cobalt compound as raw materials and then sintering the mixture. The raw materials may be mixed by a solution method (metal salt aqueous solution mixing, coprecipitation method, sol-gel method, etc.), or powder mixing. Specifically, for example, there is a method in which oxide powder is used as a starting material, CuO, CoO, and Al 2 O 3 are mixed at a desired ratio, press-molded, and sintered in an electric furnace.

触媒前駆体を得る際の焼成(熱処理)の温度は適度な密度の焼結体を得るために700℃以上1300℃以下とするのが好ましい。より好ましくは900℃以上1200℃以下である。   The temperature of calcination (heat treatment) when obtaining the catalyst precursor is preferably 700 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower in order to obtain a sintered body having an appropriate density. More preferably, it is 900 degreeC or more and 1200 degrees C or less.

なお、焼結体中には可能な限りCuOやCuOおよびCoOやCoなどの酸化物を残存させないことが好ましい。これらが多く残存すると、還元時により低い温度でCuやCoの析出が起こってしまい、最終的に形成される組織が不均一になる可能性があるからである。焼結体はCuAlとCoAlの2相のみから成ることがより好ましいが、Al相が過剰に存在するのは構わない。 It is preferable not to leave the oxide such as CuO and Cu 2 O and CoO and Co 3 O 4 as possible in the sintered body. If many of these remain, Cu or Co precipitates at a lower temperature during the reduction, and the structure finally formed may become non-uniform. The sintered body is more preferably composed of only two phases of CuAl 2 O 4 and CoAl 2 O 4 , but the Al 2 O 3 phase may exist in excess.

<還元熱処理>
以上のようにして得られた触媒前駆体に対して還元熱処理を行う。還元熱処理は、水素雰囲気中で熱処理しても良いし、不活性ガス中でカーボンなどの還元性物質と同時に熱処理する方法であっても良い。
<Reduction heat treatment>
A reduction heat treatment is performed on the catalyst precursor obtained as described above. The reduction heat treatment may be a heat treatment in a hydrogen atmosphere or a method in which heat treatment is performed simultaneously with a reducing substance such as carbon in an inert gas.

スピネル型複合酸化物CoAlは、700℃付近の加熱で金属Coの析出が始まってCoAlOを生成し、その後、850℃付近からはさらにCoAlOから金属Coが析出して最終的に基材はAlだけになる。Cu系、Co系の両スピネル複合酸化物が同時に含まれると、還元開始温度がCu系スピネル型複合酸化物単独の還元温度よりも高温側にシフトしていくことが明らかになった。以上の点を鑑み、還元温度は600℃以上1000℃以下とするのが好ましく、より好ましくは800℃以上1000℃以下である。600℃より低い場合には触媒性能を発現するのに十分な金属析出量が得られない。1000℃より高い場合には、析出粒子の粒成長が生じ、やはり触媒活性が低下する原因となる。 In the spinel-type composite oxide CoAl 2 O 4 , precipitation of metallic Co is started by heating at around 700 ° C. to produce CoAlO 2 , and thereafter, from around 850 ° C., metallic Co is further precipitated from CoAlO 2 and finally, The base material is only Al 2 O 3 . It has been clarified that when both Cu-based and Co-based spinel composite oxides are simultaneously contained, the reduction start temperature shifts to a higher temperature side than the reduction temperature of the Cu-based spinel composite oxide alone. In view of the above points, the reduction temperature is preferably 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. When the temperature is lower than 600 ° C., a metal deposition amount sufficient to exhibit catalyst performance cannot be obtained. When the temperature is higher than 1000 ° C., grain growth of precipitated particles occurs, which also causes a decrease in catalytic activity.

還元熱処理時間は還元温度にもよるが金属Cu粒子、金属Co粒子の十分な析出を行わせる時間を確保することが好ましい。具体的には例えば数分から数時間であり、還元時の重量減少が2〜8%程度になるように温度と時間を調整することが好ましい。   Although the reduction heat treatment time depends on the reduction temperature, it is preferable to ensure the time for sufficient precipitation of the metal Cu particles and metal Co particles. Specifically, for example, it is several minutes to several hours, and it is preferable to adjust the temperature and time so that the weight loss upon reduction is about 2 to 8%.

<触媒の使用方法>
本発明にかかる第1、第2の触媒は、例えば、定置用の改質型燃料電池やモバイル用の燃料電池に用いる液体燃料の改質、COシフト触媒として有用に用いることができる。
<How to use the catalyst>
The first and second catalysts according to the present invention can be usefully used as, for example, liquid fuel reforming and CO shift catalysts used in stationary reforming fuel cells and mobile fuel cells.

前記液体燃料の改質用としては具体的にはメタノールのみならずジメチルエーテル(DME)等の炭化水素系燃料の改質用触媒としても有用である。特にDMEは、安全無害で容易に蒸気化せしめることが可能なため、メタノールと同様、燃料の有力な候補になっている燃料であり、この燃料の改質が可能な触媒は非常に有用である。DMEの改質は次の2段階の反応により進められる。一つは、DMEの加水分解で、メタノールへと分解を進める。そしてもう一つは生成したメタノールを効率よく改質しHを取り出すことである。 Specifically, the liquid fuel is useful as a reforming catalyst for hydrocarbon fuels such as dimethyl ether (DME) as well as methanol. In particular, since DME is safe and harmless and can be easily vaporized, it is a fuel that is a promising fuel candidate like methanol, and a catalyst capable of reforming this fuel is very useful. . The reforming of DME proceeds by the following two-stage reaction. One is hydrolysis of DME, which proceeds to decomposition into methanol. The other is to efficiently reform the produced methanol and take out H 2 .

なお、第2の触媒は、Cu系触媒や貴金属系触媒に比べ、改質やシフト反応に対し活性な温度は比較的高い(Cu系に比べて50〜100℃高い)が、反応の選択性が高く、また、触媒活性も高いため、改質やシフト触媒として有用である。またこの触媒は、メタノールなどの液体燃料合成用の触媒としても有用である。   The second catalyst has a relatively high temperature for reforming and shift reactions (50-100 ° C. higher than the Cu-based catalyst) compared to the Cu-based catalyst and the noble metal-based catalyst, but the selectivity of the reaction. And high catalytic activity, it is useful as a reforming or shift catalyst. This catalyst is also useful as a catalyst for synthesizing liquid fuel such as methanol.

本発明の第1の触媒もしくは第2の触媒は、加水分解促進作用の高い固体酸触媒を組み合わせ、第1の触媒と固体酸触媒を配合した触媒(第3の触媒)或いは第2の触媒と固体酸触媒を配合した触媒(第4の触媒)を用いると、DME改質用の触媒として特に有用である。これらの組み合わせは触媒活性の高さと、大気に晒されても何度でも繰り返ししよう可能な耐久性を併せ持つことができる。   The first catalyst or the second catalyst of the present invention is a combination of a solid acid catalyst having a high hydrolysis promoting action and a catalyst (third catalyst) or a second catalyst in which the first catalyst and the solid acid catalyst are blended. The use of a catalyst containing a solid acid catalyst (fourth catalyst) is particularly useful as a catalyst for DME reforming. These combinations can have both high catalytic activity and durability that can be repeated any number of times even when exposed to the atmosphere.

このとき固体酸触媒としてはγ−Al、θ−Al、アナターゼ型チタニア、ジルコニア、ゼオライト、メタロシリケート、ヘテロポリ酸、およびTi、Si、Al、Zrから成る成分を少なくとも2種以上を含む複合酸化物などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。 At this time, as the solid acid catalyst, at least two components composed of γ-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , anatase type titania, zirconia, zeolite, metallosilicate, heteropolyacid, and Ti, Si, Al, and Zr are used. The composite oxide containing the above is mentioned. These may be used alone or in combination.

また固体酸触媒の配合比率は、第1の触媒若しくは第2の触媒に対して30重量%以上70重量%以下であることが望ましい。この量が少ないと加水分解が十分に生じず、また多すぎると改質が十分にはされないからである。   The blending ratio of the solid acid catalyst is desirably 30% by weight or more and 70% by weight or less with respect to the first catalyst or the second catalyst. If the amount is small, hydrolysis does not occur sufficiently, and if the amount is too large, the modification is not sufficient.

本発明の第1の触媒の製造方法もしくは第2の触媒の製造方法によれば、触媒成分である金属を触媒前駆体から析出させ、その残部を基材とし、触媒成分と基材とが一体化される。   According to the first catalyst production method or the second catalyst production method of the present invention, the metal that is the catalyst component is precipitated from the catalyst precursor, the remainder is used as the base material, and the catalyst component and the base material are integrated. It becomes.

したがって、触媒前駆体をあらかじめペレット状やハニカム状、フォーム状あるいはシート状に成形した後・焼成、還元熱処理することも可能である。このことは特に、触媒として複雑な形状を付与したい場合や非常に微細な構造をもつ反応器を作製する場合などにおいて、より効果が期待できる。特に本発明の第1の触媒の製造方法もしくは第2の触媒の製造方法の利点に、いかなる形状の試料においても、成形焼結後に表面部に金属粒子の析出を図るため、均一で重なり等の無い触媒組織を形成できることがある。これにより、特に、微細に加工された溝内部や複雑形状をした試料表面部に均一で安定な触媒組織を形成することができる。   Therefore, the catalyst precursor can be preliminarily formed into a pellet, honeycomb, foam, or sheet, followed by firing and reduction heat treatment. This can be expected to be more effective especially when it is desired to give a complicated shape as a catalyst or when a reactor having a very fine structure is produced. In particular, the advantage of the first catalyst manufacturing method or the second catalyst manufacturing method of the present invention is that, even in a sample of any shape, metal particles are deposited on the surface portion after molding and sintering. In some cases, a catalyst structure can be formed. As a result, a uniform and stable catalyst structure can be formed particularly in the inside of a finely processed groove or a sample surface portion having a complicated shape.

もちろん、いったん焼成した触媒前駆体を細かく粉砕して粉末化し、セラミックスあるいは金属で加工した前記形状を有する担体に付着させた後還元して用いることも可能である。   Of course, it is also possible to pulverize and pulverize the catalyst precursor once calcined, attach it to the support having the shape processed with ceramics or metal, and then reduce it before use.

本発明の第1の触媒〜第4の触媒を改質器にて使用する場合について述べる。改質器の構成としては、本発明の第1の触媒〜第4の触媒を粒子状にして容器に収める構成が例として挙げられる。   The case where the first to fourth catalysts of the present invention are used in a reformer will be described. As an example of the configuration of the reformer, a configuration in which the first catalyst to the fourth catalyst of the present invention are made into particles and stored in a container is given as an example.

本発明の一実施形態にかかる炭化水素系燃料改質器の構成を、図1に模式的に示す。
図示する炭化水素系燃料の改質器においては、炭化水素系燃料保管用のタンク10に、CHOHやジメチルエーテル(DME)などの液体燃料が収容され、こうした燃料を改質するための水は、改質剤タンク20に収容される。燃料および改質剤は、それぞれ予備加熱装置30,40において気化され、容器60内の混合器50に導入される。混合されたガスは、容器60内に配置されたリフォーミング触媒層80内で反応して水素を主成分とする燃料に改質される。
The configuration of a hydrocarbon fuel reformer according to an embodiment of the present invention is schematically shown in FIG.
In the illustrated hydrocarbon fuel reformer, a liquid fuel such as CH 3 OH or dimethyl ether (DME) is stored in a hydrocarbon fuel storage tank 10, and water for reforming such fuel is used. And accommodated in the modifier tank 20. The fuel and the reformer are vaporized in the preheating devices 30 and 40, respectively, and introduced into the mixer 50 in the container 60. The mixed gas reacts in the reforming catalyst layer 80 disposed in the container 60 to be reformed into a fuel mainly composed of hydrogen.

図示する例では、リフォーミング触媒層80内を均一に加熱するためにバーナー70が使用されるが、触媒による燃焼加熱あるいは生成した水素の一部を還流させて燃焼させる方法を採用してもよい。   In the illustrated example, the burner 70 is used to uniformly heat the inside of the reforming catalyst layer 80, but combustion heating by the catalyst or a method in which a part of the generated hydrogen is refluxed and burned may be employed. .

リフォーミング触媒層80には、例えば図2に示すようなハニカム状に作製した触媒110を装填することができる。本発明の実施形態においては、触媒前駆体から金属粒子を還元により析出させるので、図3に模式的に示すように、ガス等の流路となるハニカム内壁100の表面に金属粒子90を形成することができる。また、このようなハニカム状の触媒とすることによってハンドリングが容易となり、燃料や改質ガスの流れに対する圧力損失を格段に低減することが可能である。   The reforming catalyst layer 80 can be loaded with, for example, a catalyst 110 produced in a honeycomb shape as shown in FIG. In the embodiment of the present invention, metal particles are precipitated from the catalyst precursor by reduction, and therefore, as schematically shown in FIG. 3, the metal particles 90 are formed on the surface of the honeycomb inner wall 100 serving as a flow path for gas or the like. be able to. Further, by using such a honeycomb-shaped catalyst, handling becomes easy and pressure loss with respect to the flow of fuel or reformed gas can be remarkably reduced.

改質器から得られた改質ガスを燃料電池用の燃料として用いる際には、改質器の容器から水素供給路(図示せず)を通じて、直接若しくは一酸化炭素変成器(図示せず)に供給して改質ガス中のCO濃度を減少させた後、固体高分子膜型燃料電池等(図示せず)の燃料極に供給すればよい。   When the reformed gas obtained from the reformer is used as fuel for the fuel cell, it is directly or through a hydrogen supply path (not shown) from the reformer vessel or a carbon monoxide converter (not shown). To reduce the CO concentration in the reformed gas and then supply it to the fuel electrode of a solid polymer membrane fuel cell or the like (not shown).

本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1、2、3)
CuO粉末とAl粉末を等モル秤量してボールミルを用いて混合し、φ21mm×4mmのペレット状にプレス成形して、大気炉にて1100℃で2時間焼結した。得られた焼結体(触媒前駆体)の組成をX線回折装置にて同定し、比表面積をNガス吸着試験装置にて測定した。次に、焼結体を粗く粉砕し、200μmメッシュを通して篩い、それより大きいものを残してCHOH改質用の試験に供した。前記破砕片2gを用い、100cc/minの水素気流中、400℃で10分間(実施例1)、600℃で10分間(実施例2)、および900℃で0分間(900℃に達したらすぐ降温する。)(実施例3)、還元処理を行ってそれぞれ触媒試験用の試料とした。
(Examples 1, 2, and 3)
CuO powder and Al 2 O 3 powder were weighed in an equimolar amount, mixed using a ball mill, pressed into a φ21 mm × 4 mm pellet, and sintered in an atmospheric furnace at 1100 ° C. for 2 hours. The composition of the obtained sintered body (catalyst precursor) was identified with an X-ray diffraction apparatus, and the specific surface area was measured with an N 2 gas adsorption test apparatus. Next, the sintered body was coarsely pulverized, sieved through a 200 μm mesh, and the larger one was left for a test for CH 3 OH modification. Using 2 g of the crushed pieces in a 100 cc / min hydrogen stream at 400 ° C. for 10 minutes (Example 1), 600 ° C. for 10 minutes (Example 2), and 900 ° C. for 0 minute (as soon as 900 ° C. is reached) The temperature was lowered.) (Example 3) and reduction treatment were performed to obtain samples for the catalyst test.

次に実施例1〜3の試料に対し、メタノール改質試験および酸化試験を行った。還元した試料をいったん大気中に取り出し、図4に示す試験装置の反応容器(改質器)内に充填した。(補足:なお市販のCu系触媒はこのような扱いはしない。還元した粒子は容易に酸化凝集してしまうため、大気中に出すことはせず、必ず実際に用いる反応容器内で使用直前に水素還元して用いる。)送液はシリンジポンプにより行い、送液量としては、気化したときの換算でCHOH:50cc/minに対しHO:100cc/min(CHOH:HO=1:2)となるようにした。一部、CHOH:HO=1:4の実験も行った。ガスのキャリアとして、および内部標準用のガスとして50cc/minのNガスを用いた。改質後の混合ガスはトラップ槽にて液体成分を取り除き、ガスクロマトグラフィにて分析した。気化器の温度は150℃とし、改質器の温度は200〜350℃の間で変化させた。配管はすべてステンレス製で、途中は気化したガスが凝縮しないようにテープヒーターにて150℃に加熱した。 Next, a methanol reforming test and an oxidation test were performed on the samples of Examples 1 to 3. The reduced sample was once taken out into the atmosphere and filled in the reaction vessel (reformer) of the test apparatus shown in FIG. (Supplement: Commercially available Cu-based catalysts are not handled in this way. Reduced particles easily oxidize and agglomerate, so do not put them into the atmosphere. (Used after hydrogen reduction.) The liquid is fed by a syringe pump, and the liquid feed is H 2 O: 100 cc / min (CH 3 OH: H 2 ) with respect to CH 3 OH: 50 cc / min in terms of vaporization. O = 1: 2). Some experiments were also conducted with CH 3 OH: H 2 O = 1: 4. A 50 cc / min N 2 gas was used as a gas carrier and as an internal standard gas. The reformed mixed gas was analyzed by gas chromatography after removing liquid components in a trap tank. The temperature of the vaporizer was 150 ° C., and the temperature of the reformer was changed between 200 ° C. and 350 ° C. The pipes were all made of stainless steel, and were heated to 150 ° C. with a tape heater so that the vaporized gas did not condense on the way.

反応器を350℃に保ったままNガスでパージし、さらにエア組成となるようにNとOを約15分間導入し、試料を酸化させた。 The reactor was purged with N 2 gas while maintaining the temperature at 350 ° C., and N 2 and O 2 were introduced for about 15 minutes so as to obtain an air composition, thereby oxidizing the sample.

酸化後、再びラインをNでパージし、前回と同様に改質実験を実施した。一連の酸化−改質試験を5回繰り返したのち、実験を終了して材料の組織をSEMにて観察した。 After oxidation, the line was purged again with N 2 and a reforming experiment was performed as before. After a series of oxidation-modification tests were repeated five times, the experiment was terminated and the material structure was observed with SEM.

次に、実施例1の試料に対しシフト触媒としての性能を評価するシフト試験を行った。図4に示した改質器の後段にシフト反応器を取り付け、試料2gを用い、シフト反応器内に充填した。シフト反応器に導入する改質ガスとして、実際の触媒改質により改質された改質ガスを用いて実験を行った。試料2gを用い、シフト反応器内に充填した。用いた改質ガスの組成は概ね、H:32%、CO:5%、CO:8%、CH:1%、N:20%、HO:34%である。反応の前後でのCO濃度の変化、およびH生成量を調べた。さらに、Nガスによるパージを行った後、350℃でエア組成になるようにNとOを15分間導入して酸化させた。この酸化させた試料を還元せずに再度350℃にて、再度シフト試験を行った。触媒性能を評価すると共に試験後試料を取り出してSEMによる組織観察を行った。 Next, a shift test for evaluating the performance as a shift catalyst was performed on the sample of Example 1. A shift reactor was attached to the rear stage of the reformer shown in FIG. 4, and 2 g of the sample was used to fill the shift reactor. Experiments were conducted using reformed gas reformed by actual catalytic reforming as the reformed gas introduced into the shift reactor. 2 g of sample was used and charged into the shift reactor. The composition of the reformed gas used is approximately H 2 : 32%, CO: 5%, CO 2 : 8%, CH 4 : 1%, N 2 : 20%, H 2 O: 34%. The change in CO concentration before and after the reaction and the amount of H 2 produced were examined. Further, after purging with N 2 gas, N 2 and O 2 were introduced for 15 minutes so as to have an air composition at 350 ° C. to be oxidized. The shift test was performed again at 350 ° C. without reducing the oxidized sample. The catalyst performance was evaluated and a sample was taken out after the test and the structure was observed by SEM.

(比較例1)
市販のCu−Zn系触媒(タブレット状)を用いて、実施例1と同じ条件にてメタノール改質試験および酸化試験を行った。ただし、還元処理は改質反応器内にセットしてから100cc/min、10%のH/Ar混合気流中、200℃で1時間行った(反応器内で還元処理を行ったのは、還元後に大気にとり出すと著しく酸化が進行してしまうので、それを避けるためである)。なお、この触媒の触媒前駆体はCuO若しくはCuOが含まれる組成となっている。
(Comparative Example 1)
Using a commercially available Cu—Zn-based catalyst (tablet), a methanol reforming test and an oxidation test were performed under the same conditions as in Example 1. However, after the reduction treatment was set in the reforming reactor, it was performed at 200 ° C. for 1 hour in a 10% H 2 / Ar mixed gas stream (the reduction treatment was performed in the reactor, This is to avoid oxidization that will take place if it is taken out to the atmosphere after reduction. In addition, the catalyst precursor of this catalyst has a composition containing CuO or Cu 2 O.

(比較例2)
実施例1にて作製した触媒前駆体の還元温度を325℃×10分にした以外は実施例1と同様に試料の作製及びメタノール改質試験及び酸化試験を行った。
(Comparative Example 2)
Sample preparation, methanol reforming test and oxidation test were performed in the same manner as in Example 1 except that the reduction temperature of the catalyst precursor prepared in Example 1 was set to 325 ° C. × 10 minutes.

(実施例4)
硝酸銅と硝酸アルミニウムの水和物を、CuとAlの元素比が1:2になるように混合して水溶液とした。エバポレータにて水分を蒸発させたのち、Ar中にて110℃で2時間および500℃で10時間の熱分解処理を行った。作製した混合粉末を原料としてφ21mm×4mmのペレット状にプレス成形し、大気炉にて1100℃、2時間の焼結を行った。この焼結体を粗く粉砕し、600℃で10分間水素還元処理を行って実施例1と同様にメタノール改質試験及び酸化試験に供した。
Example 4
A hydrate of copper nitrate and aluminum nitrate was mixed so that the element ratio of Cu and Al was 1: 2, to obtain an aqueous solution. After evaporating water with an evaporator, thermal decomposition treatment was performed in Ar at 110 ° C. for 2 hours and at 500 ° C. for 10 hours. The produced mixed powder was press-molded into a pellet of φ21 mm × 4 mm as a raw material, and sintered at 1100 ° C. for 2 hours in an atmospheric furnace. This sintered body was coarsely pulverized, subjected to hydrogen reduction treatment at 600 ° C. for 10 minutes, and subjected to a methanol reforming test and an oxidation test in the same manner as in Example 1.

(実施例5)
等モル量に秤量したCuO粉末とAl粉末に、触媒前駆体全体に対してTi量が金属換算で0.3重量%となるようにTiO粉末を微量混合し、ボールミルにより湿式混合を行った。混合液を乾燥させた後、プレス機にて成形した。成形体を大気炉中で1100℃、2時間焼結を行った。焼結体(触媒前駆体)を粗く粉砕し、600℃で10分間の還元処理を行って、前記実施例1と同様にメタノール改質試験及び酸化試験に供した。
実施例5にて作製した試料に対して実施例1と同様にシフト触媒としての性能を評価するシフト試験を行った。
(Example 5)
A small amount of TiO 2 powder is mixed with CuO powder and Al 2 O 3 powder weighed in equimolar amounts so that the amount of Ti is 0.3% by weight in terms of metal with respect to the entire catalyst precursor, and wet mixed by a ball mill. Went. After drying the mixed solution, it was molded with a press. The compact was sintered in an atmospheric furnace at 1100 ° C. for 2 hours. The sintered body (catalyst precursor) was coarsely pulverized, subjected to a reduction treatment at 600 ° C. for 10 minutes, and subjected to a methanol reforming test and an oxidation test in the same manner as in Example 1.
A shift test for evaluating the performance as a shift catalyst was performed on the sample prepared in Example 5 in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
等モル秤量したCuO粉末とAl粉末に、触媒前駆体全体に対してZn量が金属換算で40wt%になるようにZnO粉末を加え、ボールミルにより湿式混合を行った。混合液を乾燥させた後、プレス機にて成形した。成形体を大気炉に入れ、1100℃で2時間焼成を行った。得られた焼結体を粗く粉砕し、600℃で10分間還元処理を行って、実施例1と同様にメタノール改質試験及び酸化試験に供した。
(Example 6)
To the CuO powder and Al 2 O 3 powder weighed equimolarly, ZnO powder was added so that the Zn amount was 40 wt% in terms of metal with respect to the entire catalyst precursor, and wet mixing was performed by a ball mill. After drying the mixed solution, it was molded with a press. The molded body was placed in an atmospheric furnace and fired at 1100 ° C. for 2 hours. The obtained sintered body was coarsely pulverized, subjected to reduction treatment at 600 ° C. for 10 minutes, and subjected to a methanol reforming test and an oxidation test in the same manner as in Example 1.

(実施例7)
実施例6のCuO−Al−ZnO系の材料に、触媒前駆体全体に対してTi成分量が0.3重量%になるようにTiOを混合した以外は実施例6と全く同様に試料を作製し、実施例1と同様にメタノール改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 7)
Exactly the same as Example 6, except that the CuO—Al 2 O 3 —ZnO-based material of Example 6 was mixed with TiO 2 so that the amount of Ti component was 0.3 wt% with respect to the entire catalyst precursor. Samples were prepared, and a methanol reforming test and an oxidation test were conducted in the same manner as in Example 1.

(実施例8)
CuO粉末とCoO粉末とAl粉末をモル比で0.2:9.8:10に秤量して混合し、φ21mmのペレット状にプレス成形した後、大気炉にて1300℃で5時間焼結した。
(Example 8)
CuO powder, CoO powder and Al 2 O 3 powder were weighed and mixed at a molar ratio of 0.2: 9.8: 10, pressed into a 21 mm diameter pellet, and then heated at 1300 ° C. for 5 hours in an atmospheric furnace. Sintered.

得られた焼結体の組成をX線回折装置にて同定し、比表面積をNガス吸着試験装置にて測定した。次に、焼結体を粗く粉砕し、200μmメッシュを通して篩い、それより大きいものを残してCHOH改質用の試験に供した。前記破砕片2gを用い、100cc/minの水素気流中、還元条件は900℃で0分還元処理を行って(900℃に達したらすぐ降温する。)実施例1と同様のメタノールの改質試験及び酸化試験と実施例1と同様のシフト試験に供した。 The composition of the obtained sintered body was identified with an X-ray diffraction apparatus, and the specific surface area was measured with an N 2 gas adsorption test apparatus. Next, the sintered body was coarsely pulverized, sieved through a 200 μm mesh, and the larger one was left for a test for CH 3 OH modification. Using 2 g of the crushed pieces, in a hydrogen stream of 100 cc / min, the reducing conditions were 900 ° C. for 0 minute, and the temperature was reduced immediately after reaching 900 ° C. The same methanol reforming test as in Example 1 And the oxidation test and the same shift test as in Example 1.

(比較例3)
CuO粉末を添加しないでCoO粉末とAl粉末のみから触媒前駆体を得た以外は実施例8と同様にして試料を得、実施例1と同様にシフト試験を実施した。
(Comparative Example 3)
A sample was obtained in the same manner as in Example 8 except that the catalyst precursor was obtained only from CoO powder and Al 2 O 3 powder without adding CuO powder, and a shift test was conducted in the same manner as in Example 1.

(実施例9)
実施例1の試料とγ−Alをそれぞれ1.5gずつ秤量して混合して試料を作製した。γ−Alは扱いやすいように、粉末をプレスして粗く粉砕したものを用いた(以下、γ−Alに関しては同様の処理をしたものとする)。
Example 9
The sample of Example 1 and 1.5 g of γ-Al 2 O 3 were weighed and mixed to prepare a sample. For easy handling, γ-Al 2 O 3 was obtained by pressing and coarsely pulverizing powder (hereinafter, γ-Al 2 O 3 was treated in the same manner).

この試料に対しDME改質試験及び酸化試験を行った。DME改質試験及び酸化試験は、DME:HOの混合比は1:4(DMEがCHOHに加水分解したときにCHOH:HO比として1:2に相当)とする以外は実施例1のメタノール改質試験及び酸化試験と同様に行った。 This sample was subjected to a DME modification test and an oxidation test. DME reforming test and the oxidation test, DME: mixing ratio of H 2 O is 1: 4 (DME CH 3 when the hydrolyzed in CH 3 OH OH: 1 as H 2 O ratio: 2 corresponds to) to Except that, the methanol reforming test and the oxidation test of Example 1 were performed.

(実施例10)
実施例1の試料とH型ペンタシル型ゼオライトをそれぞれ1.5gずつ秤量して混合し試料を作製した。ゼオライト触媒は、予め固形状に加工したものを用いた。
この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 10)
The sample of Example 1 and the H-type pentasil-type zeolite were each weighed and mixed by 1.5 g to prepare a sample. As the zeolite catalyst, one previously processed into a solid state was used.
The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

(実施例11)
実施例1の試料とヘテロポリ酸の一種であるタングステンーリン触媒(HPW1240)をそれぞれ1.5gずつ秤量して混合し試料を作製した。HPW1240は水に溶解させたものを市販のγ−Alボールに付着、乾燥させたものを用いた。
この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 11)
The sample of Example 1 and a tungsten-phosphorus catalyst (H 3 PW 12 O 40 ), which is a kind of heteropolyacid, were weighed and mixed in an amount of 1.5 g each to prepare a sample. As H 3 PW 12 O 40 , a material dissolved in water and attached to a commercially available γ-Al 2 O 3 ball and dried was used.
The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

(実施例12)
本発明にかかわるCu―アルミネートスピネル型複合酸化物はそれ自体、さまざまな形状を付与させることが可能である。ペレット状やハニカム状、フォーム状などさまざまな使用の形態があるが、ここではその代表例としてセラミックフォーム化したものを例に説明する。その製造には通常のセラミックスの焼結プロセスが使用できる。
(Example 12)
The Cu-aluminate spinel type complex oxide according to the present invention can itself be given various shapes. There are various forms of use such as pellets, honeycombs, foams, and the like, but here, a typical example is a ceramic foam. A normal ceramic sintering process can be used for the production.

CuO粉末とAl粉末を等モル秤量して、有機バインダーを加え混合しスラリー化した後、ポリウレタン製のスポンジ(フォーム)表面に付着させた。前記セラミックス被覆ポリウレタンフォームをゆっくりと昇温し、骨格であるポリウレタンを熱分解により焼失させた(700℃×10時間)。このとき、急激な燃焼による崩壊を防ぐため、ArないしN等の不活性雰囲気下で加熱を行った。完全にポリウレタンを焼失させた後、大気雰囲気に移して1150℃で5時間本焼結を行った。得られた焼結体をH気流中で600℃、10分間還元して試料を得た。得られた試料を実施例1と同様のメタノール改質試験及び酸化試験に供した。 CuO powder and Al 2 O 3 powder were weighed in equimolar amounts, mixed with an organic binder to form a slurry, and then adhered to the surface of a polyurethane sponge (foam). The ceramic-coated polyurethane foam was slowly heated to burn down the polyurethane as a skeleton by thermal decomposition (700 ° C. × 10 hours). At this time, heating was performed in an inert atmosphere such as Ar or N 2 in order to prevent collapse due to rapid combustion. After completely burning out the polyurethane, it was transferred to an air atmosphere and subjected to main sintering at 1150 ° C. for 5 hours. The obtained sintered body was reduced at 600 ° C. for 10 minutes in a H 2 stream to obtain a sample. The obtained sample was subjected to the same methanol reforming test and oxidation test as in Example 1.

(実施例13)
実施例12で作製したフォーム表面にCuOとAlのスピネル型複合酸化物を形成したセラミックス試料(還元をする前段階のもの)の表面にγ−Alの前駆体となる層をゾルーゲル法にて被覆形成した。これを600℃で熱処理し、表面に固体酸としてのγ−Al相を形成した触媒前駆体を得た。得られた焼結体をH気流中で600℃、10分間還元して試料を得た。この処理温度ではγ−Alの相は高比表面積のまま維持されているものと考えられる。この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 13)
A layer serving as a precursor of γ-Al 2 O 3 on the surface of a ceramic sample (before reduction) in which a spinel-type composite oxide of CuO and Al 2 O 3 is formed on the foam surface produced in Example 12 Was formed by a sol-gel method. This was heat-treated at 600 ° C., to obtain a catalyst precursor to form a γ-Al 2 O 3 phase as a solid acid on the surface. The obtained sintered body was reduced at 600 ° C. for 10 minutes in a H 2 stream to obtain a sample. At this treatment temperature, it is considered that the phase of γ-Al 2 O 3 is maintained with a high specific surface area. The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

(実施例14)
アルミナで構成されたセラミックフォームを、硝酸銅と硝酸アルミニウムをモル比で1:2の割合になるように混合した水溶液に浸漬し、表面に触媒前駆体となるCu−Al系の成分を付着形成させた。乾燥後、N雰囲気中で500℃、10時間熱処理することにより、硝酸塩を熱分解させてフォーム表面にCuOとAlの混合酸化物層を形成した。その後、大気中にて1150℃で5時間焼成し、セラミックフォーム表面にCu―アルミネートスピネル型複合酸化物の形成を図った触媒前駆体を作製した。次にこれを600℃で10分間水素還元処理し、表面にCu粒子を析出形成した。
この試料に対し、実施例1と同様にメタノール改質実験及び酸化試験を行った。
(Example 14)
A ceramic foam composed of alumina is immersed in an aqueous solution in which copper nitrate and aluminum nitrate are mixed in a molar ratio of 1: 2, and a Cu-Al component serving as a catalyst precursor is deposited on the surface. I let you. After drying, heat treatment was performed in an N 2 atmosphere at 500 ° C. for 10 hours to thermally decompose the nitrate to form a mixed oxide layer of CuO and Al 2 O 3 on the foam surface. Then, the catalyst precursor which baked at 1150 degreeC in air | atmosphere for 5 hours and formed the Cu-aluminate spinel type complex oxide on the ceramic foam surface was produced. Next, this was subjected to hydrogen reduction treatment at 600 ° C. for 10 minutes to deposit Cu particles on the surface.
This sample was subjected to a methanol reforming experiment and an oxidation test in the same manner as in Example 1.

(実施例15)
実施例14で作製したCu―アルミネートスピネル型複合酸化物層を形成したセラミックス試料の表面にγ−Alの前駆体となる層をゾルーゲル法にて被覆形成し、600℃で熱処理して固体酸としてのγ−Al相を形成した。これを触媒前駆体とした。本材料を600℃で10分間水素雰囲気下で熱処理を行う還元熱処理を行って試料を得た。
この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 15)
A layer serving as a precursor of γ-Al 2 O 3 was formed on the surface of the ceramic sample on which the Cu-aluminate spinel-type composite oxide layer produced in Example 14 was coated by a sol-gel method, and heat-treated at 600 ° C. Thus, a γ-Al 2 O 3 phase as a solid acid was formed. This was used as a catalyst precursor. This material was subjected to a reduction heat treatment in which heat treatment was performed in a hydrogen atmosphere at 600 ° C. for 10 minutes to obtain a sample.
The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

(実施例16)
実施例1にて作製したCuAlを主成分とする焼結体を1μm程度の微粒子になるよう機械的に粉砕した。この粉砕粉末を用いて、アルミナのゾルと同時にアルミナ製セラミックフォーム表面に被覆層を形成した。実施例15と同様に乾燥、焼成、還元熱処理を行い試料を得た。
この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 16)
The sintered body mainly composed of CuAl 2 O 4 produced in Example 1 was mechanically pulverized so as to be fine particles of about 1 μm. Using this pulverized powder, a coating layer was formed on the surface of the ceramic ceramic foam simultaneously with the alumina sol. In the same manner as in Example 15, drying, firing, and reduction heat treatment were performed to obtain a sample.
The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

(実施例17)
硝酸銅水和物と硝酸アルミニウム水和物を1:2の割合になるように混合して水に溶かし、水溶液とした。前記混合水溶液をエバポレータを用いて乾燥した後、Ar雰囲気にした電気炉に入れ乾燥のため110℃で1時間、熱分解処理のため500℃で10時間焼成した。その後、得られた粉末を大気炉に移し、1000℃で2時間熱処理を行った。これにより、Cu−Al系の複合酸化物の微粒子を得た。前記微粒子をγ−Alを含むゾルと同時にα−Alで構成されるセラミックフォーム上に被覆した。実施例15と同様に水素中、600℃で10分間還元熱処理を行い試料を得た。
この試料に対し実施例9と同様のDME改質試験及び酸化試験を行った。
(Example 17)
Copper nitrate hydrate and aluminum nitrate hydrate were mixed at a ratio of 1: 2 and dissolved in water to obtain an aqueous solution. The mixed aqueous solution was dried using an evaporator, and then placed in an electric furnace having an Ar atmosphere and baked at 110 ° C. for 1 hour for drying and at 500 ° C. for 10 hours for thermal decomposition treatment. Thereafter, the obtained powder was transferred to an atmospheric furnace and heat-treated at 1000 ° C. for 2 hours. Thereby, Cu—Al-based composite oxide fine particles were obtained. The fine particles were coated on a ceramic foam composed of α-Al 2 O 3 simultaneously with a sol containing γ-Al 2 O 3 . A reduction heat treatment was performed in hydrogen at 600 ° C. for 10 minutes in the same manner as in Example 15 to obtain a sample.
The same DME modification test and oxidation test as in Example 9 were performed on this sample.

以下に各実施例の試料の分析結果及び試験の結果について説明する。
<実施例1、実施例2、実施例3、比較例1、比較例2の試料の分析及び試験結果>
The analysis results and test results of the samples of each example will be described below.
<Analysis and Test Results of Samples of Example 1, Example 2, Example 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2>

(実施例1の試料の分析結果)
実施例1にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、ほぼスピネル型CuAlと同定され、ごく微量CuAlO相を有するものであった。この還元前の触媒前駆体のX線回折の回折結果を図11に示す。
(Analysis result of the sample of Example 1)
As a result of X-ray diffraction, the composition of the catalyst precursor produced in Example 1 was almost identified as spinel type CuAl 2 O 4 and had a very small amount of CuAlO 2 phase. The diffraction result of the X-ray diffraction of the catalyst precursor before the reduction is shown in FIG.

前記触媒前駆体を400℃で還元した実施例1の試料の表面層は、CuとCuAlOとAl相がそれぞれ検出された。実施例1の触媒前駆体の還元後の試料のX線回折の回折結果を図12に示す。実施例1の試料ではCuAlは検出されなかった。少なくとも表層部のすべてのCuAlが還元されていた。 Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 phases were detected on the surface layer of the sample of Example 1 obtained by reducing the catalyst precursor at 400 ° C. The diffraction result of the X-ray diffraction of the sample after the reduction of the catalyst precursor of Example 1 is shown in FIG. In the sample of Example 1, CuAl 2 O 4 was not detected. At least all the CuAl 2 O 4 in the surface layer portion was reduced.

実施例1で得られた触媒の組織写真を図5に示す。数10nmサイズのCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出しているのがわかる。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面の走査型電子顕微鏡(SEM)観察上、10nmから60nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。
実施例1のHガスの化学吸着法による金属比表面積は1.2m/gであった。
A structural photograph of the catalyst obtained in Example 1 is shown in FIG. It can be seen that Cu particles having a size of several tens of nanometers are deposited on the surface portion of the ceramic with high dispersibility. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 10 nm and about 60 nm in the scanning electron microscope (SEM) observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.
The metal specific surface area by the chemical adsorption method of H 2 gas of Example 1 was 1.2 m 2 / g.

(実施例2の試料の分析結果)
実施例1にて作製された触媒前駆体を600℃で還元した実施例2の試料の表面層は、CuとCuAlOとAl相がそれぞれ検出された。実施例2の試料のCuAlのX線回折における測定ではCuAlの存在は認められなかった。実施例2の触媒前駆体の還元後の試料のX線回折の回折結果を図13に示す。400℃で還元した実施例1の材料に比べ、Cuの強度がより強くなっており、析出が進んでいることがわかる。また、実施例2の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから80nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。
実施例2のHガスの化学吸着法による金属比表面積は1.5m/gであった。
(Result of analysis of sample of Example 2)
Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 phases were detected on the surface layer of the sample of Example 2 obtained by reducing the catalyst precursor produced in Example 1 at 600 ° C. In the measurement of X-ray diffraction of CuAl 2 O 4 samples of Example 2 the presence of CuAl 2 O 4 was observed. The diffraction result of the X-ray diffraction of the sample after reduction of the catalyst precursor of Example 2 is shown in FIG. Compared with the material of Example 1 reduced at 400 ° C., the strength of Cu is stronger and it can be seen that precipitation is progressing. Also in the sample of Example 2, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and about 80 nm in SEM observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.
The metal specific surface area by the chemical adsorption method of H 2 gas of Example 2 was 1.5 m 2 / g.

(実施例3の試料の分析結果)
実施例1にて作製された触媒前駆体を900℃で還元した実施例3の試料の表面層は、CuとAl相がそれぞれ検出された。実施例3の触媒前駆体の還元後の試料のX線回折の回折結果を図14に示す。実施例3の試料でもCuAl相の存在は認められなかった。また、実施例3の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、40nmから120nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。
実施例3のHガスの化学吸着法による金属比表面積は1.5m/gであった。
(Result of analysis of sample of Example 3)
Cu and Al 2 O 3 phases were respectively detected in the surface layer of the sample of Example 3 obtained by reducing the catalyst precursor produced in Example 1 at 900 ° C. The diffraction result of the X-ray diffraction of the sample after reduction of the catalyst precursor of Example 3 is shown in FIG. Even in the sample of Example 3, the presence of the CuAl 2 O 4 phase was not recognized. Also in the sample of Example 3, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 40 nm and about 120 nm in SEM observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.
The specific metal surface area of the H 2 gas chemisorption method of Example 3 was 1.5 m 2 / g.

(比較例2の試料の分析結果)
実施例1にて作製された触媒前駆体を325℃で還元した比較例2の試料の表面層は、Cu、CuAlOおよびCuAlが検出され、CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度はCu、CuAlOおよびAlの最強線回折強度に対してそれぞれ、50%、90%、200%(すなわち、Alより多い)であった。ちなみに、還元温度300℃では、X線回折によりCuの存在はほとんど検出されず、また、SEMによる観察でもCu粒子を捕らえることができなかった。
(Analysis result of sample of Comparative Example 2)
In the surface layer of the sample of Comparative Example 2 in which the catalyst precursor produced in Example 1 was reduced at 325 ° C., Cu, CuAlO 2 and CuAl 2 O 4 were detected, and the strongest in X-ray diffraction of CuAl 2 O 4 The diffraction intensity of the (311) plane, which is a line, was 50%, 90%, and 200% (ie more than Al 2 O 3 ) with respect to the strongest line diffraction intensities of Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 , respectively. It was. Incidentally, at a reduction temperature of 300 ° C., the presence of Cu was hardly detected by X-ray diffraction, and Cu particles could not be captured even by observation with an SEM.

(実施例1、実施例2、実施例3、比較例1、比較例2の試料の試験結果)
実施例1の試料での1回目のメタノール改質試験の結果、および複数回の酸化処理後の改質試験の結果(メタノール転化率)を図6(a)に示す。横軸試験温度に対して縦軸は投入されたメタノールの何%が水蒸気との改質反応に使われたかを示している。図には、改質試験1回目の結果と、2回目、5回目のそれぞれの結果を示してある。図6(a)において、●は1回目、○は2回目、▲は5回目に相当する。
(Test results of samples of Example 1, Example 2, Example 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2)
FIG. 6A shows the results of the first methanol reforming test on the sample of Example 1 and the results of reforming tests after multiple oxidation treatments (methanol conversion). The vertical axis indicates the percentage of methanol added to the reforming reaction with steam relative to the test temperature on the horizontal axis. In the figure, the results of the first modification test and the results of the second and fifth tests are shown. In FIG. 6A, ● corresponds to the first time, ○ corresponds to the second time, and ▲ corresponds to the fifth time.

また、1回目のメタノール改質試験における改質outガスの組成を図6(b)に示す。改質反応により出てくるガスは、ほぼ75%のHと25%のCOであることがわかる。5回目の改質試験後のoutガス組成も全く変化はみられず、ほぼHとCOから成る組成であった。 The composition of the reformed out gas in the first methanol reforming test is shown in FIG. It can be seen that the gas produced by the reforming reaction is approximately 75% H 2 and 25% CO 2 . The out gas composition after the fifth reforming test was not changed at all, and the composition was almost composed of H 2 and CO 2 .

図6から明らかなように、300℃でほぼすべてのメタノールが改質反応に使われ、改質ガスの組成もHとCOのみという理想的な性能を示している。また、この結果は、350℃で15分間強制酸化させた後も低下しないことがわかる。むしろ、若干酸化後に活性が良くなる(転化率が上がるのは)傾向が見られる。その後、酸化−改質試験をさらに4回(全5回)繰り返した後も特に性能における低下が見られないことが明らかになった。 As is apparent from FIG. 6, almost all methanol is used for the reforming reaction at 300 ° C., and the reformed gas has an ideal performance of only H 2 and CO 2 . It can also be seen that this result does not decrease even after forced oxidation at 350 ° C. for 15 minutes. Rather, there is a tendency that the activity is slightly improved after oxidation (the conversion rate increases). Thereafter, it was revealed that there was no particular decrease in performance even after the oxidation-reformation test was repeated four more times (5 times in total).

また、別途CHOHと、混合するHOとの量比を1:4とした場合には、転化率はより低温側で上昇し、250℃でほぼ100%に達した。生成ガスは、1:2の場合と全く同様、HとCOだけという結果には変わりはなかった。実用化においては、特にモバイル目的でこの改質触媒を用いることを想定すると、燃料タンクの量は極力少なくした方が好ましいため、若干転化率は落ちるが、以後、CHOHと混合するHO量1:2とした場合についての結果のみ述べる。 In addition, when the amount ratio of CH 3 OH and H 2 O to be mixed was 1: 4 separately, the conversion rate increased on the lower temperature side and reached almost 100% at 250 ° C. The product gas was the same as in the case of 1: 2, and the result of only H 2 and CO 2 was not changed. In practical use, assuming that this reforming catalyst is used for mobile purposes in particular, it is preferable to reduce the amount of the fuel tank as much as possible. Therefore, although the conversion rate is slightly reduced, H 2 mixed with CH 3 OH is subsequently used. Only the results when the O amount is 1: 2 will be described.

実施例2の試料においては、実施例1とほとんど同じ性能を示した。一方、比較例2の試料においては、ほとんど触媒活性はみられなかった。   The sample of Example 2 showed almost the same performance as Example 1. On the other hand, in the sample of Comparative Example 2, almost no catalytic activity was observed.

図7にスピネル型複合酸化物CuAlのH中における還元温度に対する重量変化を示す。図中Weight loss(%)の値が−側であればあるほど、還元により酸素が抜けCuが析出しているものと考えられる。これより明らかなように、300℃ではほとんど還元によるCuの析出は起こっておらず、このため活性が低かったものと考えられる。この図で最初の大きな重量減少(350〜600℃)はCuAlからCuが析出してCuAlOとAlが生成する過程で、次の重量減少(600〜700℃)はさらにCuAlOからCuが抜けてAlになる過程であると考えられる。このことからも還元温度は少なくとも350℃以上に上げてCuの析出を十分に行わせた方が良いことがわかる。 FIG. 7 shows the change in weight of the spinel complex oxide CuAl 2 O 4 with respect to the reduction temperature in H 2 . In the figure, it is considered that the more the value of Weight loss (%) is on the negative side, the more oxygen is released by reduction and Cu is precipitated. As is clear from this, Cu precipitation due to reduction hardly occurred at 300 ° C., and it is considered that the activity was low. In this figure, the first large weight reduction (350 to 600 ° C.) is a process in which Cu is precipitated from CuAl 2 O 4 to form CuAlO 2 and Al 2 O 3 , and the next weight reduction (600 to 700 ° C.) is further increased. It is considered that Cu is released from CuAlO 2 to become Al 2 O 3 . This also shows that it is better to raise the reduction temperature to at least 350 ° C. or higher so that Cu is sufficiently precipitated.

一方、比較例1の市販のCu−Zn系触媒のメタノール転化率を図8に示す。この材料は150℃以上の温度で還元が始まるものであり、還元前のCuの状態はCuOの形態である。高すぎる還元温度はCu粒子の粒成長を促し、比表面積の低下すなわち大きな活性の低下を引き起こすとされており、通常250℃以上に上げないようにされている。還元後のフレッシュな試料の活性は非常に高く、特に低温側で優れていることがわかる。選択性もほぼHとCOのみと高い。しかし、酸化後には1回目の酸化で10%程度活性が低下した。比表面積の低下とともに組織観察でも多くの凝集した粒子が観察された。このように、酸化は明らかな触媒性能の低下をきたすことわかる。 On the other hand, the methanol conversion of the commercially available Cu—Zn catalyst of Comparative Example 1 is shown in FIG. This material begins to reduce at a temperature of 150 ° C. or higher, and the state of Cu before reduction is in the form of CuO. A reduction temperature that is too high promotes the grain growth of Cu particles and causes a decrease in specific surface area, that is, a large decrease in activity, and is usually not raised to 250 ° C. or higher. It can be seen that the fresh sample after reduction has a very high activity, and is particularly excellent on the low temperature side. The selectivity is also high with only H 2 and CO 2 . However, after the oxidation, the activity decreased by about 10% in the first oxidation. As the specific surface area decreased, many aggregated particles were observed in the structure observation. Thus, it can be seen that oxidation causes a clear decrease in catalyst performance.

実施例3試料の結果は、メタノール転化率が100に達する温度がやや低く、280℃程度と成ったこと以外は、実施例1とほとんど同じ性能を示した。これは析出しているCuの総量が実施例1および2に比較して多いことが影響していると考えられる、改質反応により出てくるガスは、ほぼ75%のHと25%のCOであった。また、酸化後の改質性能およびoutガス組成もほとんど変化はみられなかった。 The result of the sample of Example 3 showed almost the same performance as that of Example 1 except that the temperature at which the methanol conversion reached 100 was slightly low and was about 280 ° C. This is considered to be due to the fact that the total amount of precipitated Cu is larger than that in Examples 1 and 2. The gas produced by the reforming reaction is approximately 75% H 2 and 25%. It was CO 2. Further, the reforming performance after oxidation and the out gas composition were hardly changed.

また、実施例1に示す材料を用いてシフト反応試験を行った結果、300℃で約88%のCOがCOおよびHに転化されるのがわかった。また、より高い350℃で強制的に酸化させた後の材料においても、特に還元処理をする必要もなく、改質ガス中に含まれるHで還元再生し、酸化前と同等のシフト性能を示すことが明らかになった。 Further, as a result of a shift reaction test using the material shown in Example 1, it was found that about 88% of CO was converted into CO 2 and H 2 at 300 ° C. In addition, even after the material is forcibly oxidized at a higher temperature of 350 ° C., it is not necessary to perform a reduction treatment, and it is reduced and regenerated with H 2 contained in the reformed gas. It became clear to show.

<実施例4、実施例5、実施例6、実施例7の分析結果及び試験結果> <Analysis results and test results of Example 4, Example 5, Example 6, and Example 7>

(実施例4の試料の分析結果)
出発原料として硝酸塩を用いた実施例4にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、実施例2と同様にほぼスピネル型CuAlと同定され、ごく微量CuAlO相を有するものであった。
(Result of analysis of sample of Example 4)
The composition of the catalyst precursor produced in Example 4 using nitrate as a starting material was identified as spinel-type CuAl 2 O 4 as in Example 2 as a result of X-ray diffraction, and a very small amount of CuAlO 2 phase. It was what had.

一方、前記触媒前駆体を還元した実施例4の試料の表面層は、CuとCuAlOとAl相がそれぞれ検出された。しかし実施例4の試料においてもCuAl相は検出されなかった。また、実施例4の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、10nmから60nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。出発原料として硝酸塩を用いた実施例4においては、実施例1の試料に比べて同じ焼結温度でもより材料の緻密化が観察された。 On the other hand, Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 phases were detected on the surface layer of the sample of Example 4 in which the catalyst precursor was reduced. However, the CuAl 2 O 4 phase was not detected in the sample of Example 4. Also in the sample of Example 4, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 10 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation. In Example 4 using nitrate as a starting material, densification of the material was observed even at the same sintering temperature as compared with the sample of Example 1.

(実施例5の試料の分析結果)
実施例5にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、ほぼCuAlと同定された。TiOを加えた試料ではCuAlO相が検出されなかった。
一方、前記触媒前駆体を還元した実施例5の試料の表面はCuとCuAlOとAl相がそれぞれ検出された。
(Result of analysis of sample of Example 5)
As a result of X-ray diffraction, the composition of the catalyst precursor produced in Example 5 was identified as approximately CuAl 2 O 4 . A CuAlO 2 phase was not detected in the sample to which TiO 2 was added.
On the other hand, Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 phases were detected on the surface of the sample of Example 5 in which the catalyst precursor was reduced.

実施例5の試料でも実施例2と同様、CuAl相は検出されなかった。また、実施例5の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから60nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。 In the sample of Example 5, as in Example 2, the CuAl 2 O 4 phase was not detected. Also in the sample of Example 5, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.

(実施例6の試料の分析結果)
実施例6にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、主成分のCuAlとCuAlOおよびZnOと同定された。
(Result of analysis of sample of Example 6)
As a result of X-ray diffraction, the composition of the catalyst precursor produced in Example 6 was identified as CuAl 2 O 4 , CuAlO 2 and ZnO as main components.

一方、前記触媒前駆体を還元した実施例6の試料の表面層は、Cuと、ZnOおよびCuAlOとAlがそれぞれ検出された。 On the other hand, Cu, ZnO, CuAlO 2 and Al 2 O 3 were detected in the surface layer of the sample of Example 6 in which the catalyst precursor was reduced.

実施例6の試料の還元後のX線回折における測定ではCuAlの存在は認められなかった。また、実施例6の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから60nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。 The presence of CuAl 2 O 4 was not observed in the X-ray diffraction measurement of the sample of Example 6 after reduction. Also in the sample of Example 6, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface. The Cu particles are present in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.

(実施例7の試料の分析結果)
実施例7にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、ほぼCuAlとZnOと同定された。
(Result of analysis of sample of Example 7)
As a result of X-ray diffraction, the composition of the catalyst precursor produced in Example 7 was almost identified as CuAl 2 O 4 and ZnO.

一方、前記触媒前駆体を還元した実施例7の試料の表面層は、Cuと、ZnOおよびCuAlOとAlがそれぞれ検出された。 On the other hand, Cu, ZnO, CuAlO 2 and Al 2 O 3 were detected in the surface layer of the sample of Example 7 in which the catalyst precursor was reduced.

実施例7の試料の還元後のX線回折における測定ではCuAlの存在は認められなかった。また、実施例7の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから60nm程度の間で分散していた。Cu粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在していた。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。 The presence of CuAl 2 O 4 was not observed in the measurement by X-ray diffraction after reduction of the sample of Example 7. Also in the sample of Example 7, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface. Cu particles existed in the form of being partially embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.

(実施例4、実施例5、実施例6、実施例7の試料の試験結果)
実施例4の試料のメタノール改質性能は、実施例1で示したものとほぼ同等の結果を示した。より緻密質であるという点で触媒の機械的強度が増し、特にこの材料そのものをモノリス触媒として用いる場合に効果的であることがわかった。
(Test results of samples of Example 4, Example 5, Example 6, and Example 7)
The methanol reforming performance of the sample of Example 4 was almost the same as that shown in Example 1. It has been found that the mechanical strength of the catalyst is increased in that it is denser, and this material is particularly effective when the material itself is used as a monolith catalyst.

このような緻密化促進の効果は、実施例5に示すように、微量のTiOを添加したときにも顕著に現れた。TiOを添加し焼成した焼結体は大きく収縮し、密度は、例えばTiOを0.6重量%加えた場合にTiOを添加せずにCuO粉末とAl粉末だけで焼成したそれと比較しておよそ1.5倍になった。微量に添加するTi成分は、メタノールの改質性能をほとんど変化させないことがわかった。ただし、Ti成分を適量以上に導入すると、改質温度が高温側にシフトすることも明らかになった。微量のTi成分の添加は触媒性能を低下させずに材料の機械的強度を向上させるのに有効であることがわかる。 As shown in Example 5, such an effect of promoting densification remarkably appeared even when a small amount of TiO 2 was added. Sintered body by adding sintering of TiO 2 is greater shrinkage, density, for example, was fired only CuO powder and Al 2 O 3 powder without adding TiO 2 when added to TiO 2 0.6% by weight Compared with that, it became about 1.5 times. It was found that the Ti component added in a small amount hardly changes the reforming performance of methanol. However, it has also been clarified that when the Ti component is introduced in an appropriate amount or more, the reforming temperature shifts to the high temperature side. It can be seen that the addition of a small amount of Ti component is effective in improving the mechanical strength of the material without degrading the catalyst performance.

また、実施例6のZn成分の添加した触媒前駆体を600℃で還元した試料は、図5に示したのと同様に、Cu粒子が基材上に孤立分散した組織となった。Zn成分の添加により、同じ量の触媒に対してCu含有量が少なくなることにはなるが、一般的なCu−Zn系触媒に見られるように低温での活性と高い選択性(ほとんどHとCOのみ)が観察された。市販材料に近い低温活性を示したのに加え、Cu粒子を分散して析出させているため、酸化させても性能低下は見られなかった。 Further, the sample obtained by reducing the catalyst precursor to which the Zn component was added in Example 6 at 600 ° C. had a structure in which Cu particles were isolated and dispersed on the substrate, as shown in FIG. Although the Cu content is reduced with respect to the same amount of catalyst by the addition of the Zn component, the activity at a low temperature and the high selectivity (almost H 2 as seen in a general Cu—Zn-based catalyst). And CO 2 only) were observed. In addition to exhibiting low-temperature activity close to that of commercially available materials, Cu particles were dispersed and precipitated, so no performance degradation was observed even when oxidized.

同様に、Zn成分と微量のTi成分とを同時に添加した実施例7においてもメタノール改質における高い活性と、酸化に対する耐久性が確認された。しかも、このTi添加材においては密度が高くなっており、この触媒自体をモノリス化しても安定な強度を発現できるものと考えられる。   Similarly, in Example 7 in which a Zn component and a small amount of Ti component were added simultaneously, high activity in methanol reforming and durability against oxidation were confirmed. Moreover, this Ti additive has a high density, and it is considered that stable strength can be expressed even if the catalyst itself is made into a monolith.

また、Ti成分を加えて作製した実施例5の試料において、シフト試験を行った結果、実施例1の試料と同様、300℃で約88%のCOがCOおよびHに転化されるのがわかった。また、より高い350℃で強制的に酸化させた後の材料においても、特に還元処理をする必要もなく、改質ガス中に含まれるHで還元再生し、酸化前と同等のシフト性能を示すことが明らかになった。このことにより、触媒性能に加え、機械的特性の点でも有利な材料の提供が可能になることが明らかになった。 In addition, as a result of performing a shift test on the sample of Example 5 prepared by adding the Ti component, about 88% of CO is converted to CO 2 and H 2 at 300 ° C., as in the sample of Example 1. I understood. In addition, even after the material is forcibly oxidized at a higher temperature of 350 ° C., it is not necessary to perform a reduction treatment, and it is reduced and regenerated with H 2 contained in the reformed gas. It became clear to show. This has revealed that it is possible to provide a material that is advantageous not only in terms of catalyst performance but also in terms of mechanical properties.

以下に各試料の分析結果について述べる。
(実施例8、比較例3の試料の分析結果)
実施例8にて作製された触媒前駆体の組成は、X線回折の結果、ほぼCuAlとCoAlの混相であることが確認された。
The analysis results of each sample are described below.
(Analysis result of sample of Example 8 and Comparative Example 3)
As a result of X-ray diffraction, it was confirmed that the composition of the catalyst precursor produced in Example 8 was almost a mixed phase of CuAl 2 O 4 and CoAl 2 O 4 .

一方、前記触媒前駆体を還元した試料の表面層は、Cu、CoおよびAlがそれぞれ検出され、CuAlおよびCoAlは全く検出されなかった。
また、この実施例8の試料においてもCu粒子が、セラミックスの表面部に分散性高く析出していた。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。CuおよびCo粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、30nmから80nm程度の間で分散していた。Cu粒子およびCo粒子は基材であるセラミックスに半ば埋め込まれたような形で存在している。この組織性状は、酸化後においてもほとんど変わらなかった。
On the other hand, Cu, Co, and Al 2 O 3 were detected on the surface layer of the sample obtained by reducing the catalyst precursor, and CuAl 2 O 4 and CoAl 2 O 4 were not detected at all.
Also in the sample of Example 8, Cu particles were precipitated with high dispersibility on the surface portion of the ceramic. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu and Co particles was dispersed between about 30 nm and about 80 nm in SEM observation of the sample fracture surface. Cu particles and Co particles are present in the form of being semi-embedded in the ceramic substrate. This tissue property remained almost unchanged after oxidation.

一方、比較例3の試料においては、Co粒子が析出していたが、Cu粒子の析出は当然なかった。   On the other hand, in the sample of Comparative Example 3, Co particles were precipitated, but naturally there was no precipitation of Cu particles.

(実施例8、比較例3の試料の試験結果)
実施例8における触媒前駆体、スピネル型複合酸化物CuAl、CoAlの混合物のH中における還元温度に対する重量変化を図9に示す。図中Weight loss(%)の値が−側であればあるほど、CuAl、CoAlが減少し、その代わり金属Cu、金属Coが析出しているものと考えられる。図7との比較から分かるように、CuとCoが同時に存在することで金属Cuの析出温度が高温側にシフトしていることがわかる。両者は750℃を越えるあたりから析出が始まると考えられる。実際、900℃で還元した試料の組成は、Cu、CoとAlであった。この材料の酸化前のシフト性能は、比較例3のCoOのみを用いた場合と同等の性能、すなわち350℃で最も活性でCO転化率は93%を示した。Coを主成分とする触媒の最適使用温度はCu系よりも50℃ほど高温側ではあるが、Cu系に比べ、より高いCO濃度から低減が図れる特徴がある。
また、350℃酸化後もほとんど変化ない性能が得られた(350℃で最大。CO転化率94%)。この場合、酸化後に特に還元処理をしてないことから、Cu系と同様、使用温度の350℃において改質ガス中に含まれるHにより還元され再生したものと考えられる。
(Test results of samples of Example 8 and Comparative Example 3)
FIG. 9 shows the weight change of the mixture of the catalyst precursor, spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 , and CoAl 2 O 4 in Example 8 with respect to the reduction temperature in H 2 . In the figure, it is considered that CuAl 2 O 4 and CoAl 2 O 4 decrease as the value of Weight loss (%) is on the negative side, and metal Cu and metal Co are precipitated instead. As can be seen from the comparison with FIG. 7, it can be seen that the deposition temperature of metal Cu is shifted to the high temperature side due to the simultaneous presence of Cu and Co. It is considered that the precipitation of both begins at around 750 ° C. In fact, the composition of the sample reduced at 900 ° C. was Cu, Co and Al 2 O 3 . The shift performance before oxidation of this material was the same as that in the case of using only CoO of Comparative Example 3, that is, the most active at 350 ° C. and the CO conversion was 93%. The optimum use temperature of the catalyst containing Co as a main component is about 50 ° C. higher than that of the Cu-based catalyst.
In addition, performance that hardly changed even after 350 ° C. oxidation was obtained (maximum at 350 ° C., CO conversion rate 94%). In this case, since the reduction treatment is not particularly performed after the oxidation, it is considered that the material was reduced and regenerated by H 2 contained in the reformed gas at a use temperature of 350 ° C., similarly to the Cu system.

一方、比較例3に示す、析出粒子がCoのみの触媒の場合、酸化後、350℃の試験温度では全く反応が起こらなかった。これは、別の実験で、Co系触媒の場合、還元性ガス中にCOが比較的高い濃度で含まれるときに還元がされにくくなり、十分に還元がなされるまでに600℃程度の温度が必要なことが明らかになっている。しかし、実施例8のように、Coと同時にわずかなCuが存在していると、COが含まれていても350℃で十分還元されることがわかった。 On the other hand, in the case of the catalyst having only Co as the precipitated particles shown in Comparative Example 3, no reaction occurred at the test temperature of 350 ° C. after the oxidation. This is because, in another experiment, in the case of a Co-based catalyst, when the reducing gas contains CO 2 at a relatively high concentration, the reduction becomes difficult, and the temperature is about 600 ° C. until the reduction is sufficiently performed. It is clear that is necessary. However, as in Example 8, it was found that if a small amount of Cu was present simultaneously with Co, it was sufficiently reduced at 350 ° C. even if CO 2 was contained.

また、いったん酸化させたこの材料をメタノールの改質触媒として用いた実験では、還元処理を行っていないにもかかわらず、200℃前後で燃料であるCHOHとHOを投入した直後から改質反応が起こった。これは、まず、基材表面触媒中にわずかに存在するCu成分が容易に燃料と反応しHを生成し、このHによりCo粒子が次々と還元されていったものと考えられる。このように、酸化により形成されたCo表面のCo相は、Cuの存在により容易に還元され、再生可能であることが明らかになった。 In addition, in an experiment using this oxidized material as a reforming catalyst for methanol, immediately after the introduction of CH 3 OH and H 2 O as fuels at around 200 ° C., even though no reduction treatment was performed. A reforming reaction occurred. It first generates and H 2 react with Cu component easily fuel slightly present in the substrate surface catalyst, Co particles is considered that were being reduced one after another by the H 2. Thus, it was clarified that the Co 3 O 4 phase on the Co surface formed by oxidation is easily reduced by the presence of Cu and can be regenerated.

<実施例9の試料の試験結果>
γ−Alと実施例1にて作製した触媒の混合体を用いたDMEの改質実験の結果(改質温度に対する転化率)を図10に示す。300℃で60%、350℃で94%の転化率であった。DME流量に対してHO流量が1:4と少ないことを考慮すると、この性能は良好である。また、生成するCOガス濃度も350℃で1%程度と低く抑えられた。この材料を大気中に取り出したのち、再び改質実験を行ったが、全く同じ性能を示した。
<Test Results of Sample of Example 9>
FIG. 10 shows the result of the DME reforming experiment (conversion rate with respect to the reforming temperature) using the mixture of γ-Al 2 O 3 and the catalyst prepared in Example 1. The conversion was 60% at 300 ° C and 94% at 350 ° C. Considering that the H 2 O flow rate is as low as 1: 4 with respect to the DME flow rate, this performance is good. Further, the concentration of the produced CO gas was suppressed to about 1% at 350 ° C. This material was taken out into the atmosphere and then a modification experiment was performed again, which showed exactly the same performance.

以上説明したように、還元析出法により作製したCu/Al系材料はメタノール改質に対して低温で活性で選択性に優れ、酸化しても容易に再生可能であるという特徴がある。生成するガスはほぼHとCOのみでCO濃度も1%を十分切るほどであるため、後段のシフト触媒が不要になる可能性もある。 As described above, the Cu / Al 2 O 3 based material produced by the reduction precipitation method has the characteristics that it is active and excellent in selectivity at low temperatures with respect to methanol reforming and can be easily regenerated even when oxidized. . Since the generated gas is almost only H 2 and CO 2 and the CO concentration is sufficiently lower than 1%, there is a possibility that the shift catalyst in the latter stage is unnecessary.

また、Co系触媒において微量のCuを同時に析出させることでCoの還元を促し低温で再生させられることも明らかになった。   It was also revealed that a small amount of Cu was simultaneously deposited in the Co-based catalyst to promote Co reduction and to be regenerated at a low temperature.

さらに、モバイル用としても有用なジメチルエーテル(DME)の改質触媒としても、γ−Alと同時に適用することにより、大きく効果を発揮できることが示された。 Furthermore, it has been shown that, as a reforming catalyst for dimethyl ether (DME), which is also useful for mobile use, a significant effect can be exhibited by applying it simultaneously with γ-Al 2 O 3 .

<実施例10の試料の試験結果>
ゼオライト固体酸触媒と実施例1の試料との組み合わせは、実施例9に示すγ−Alと実施例1にて作製した触媒の組み合わせによるDME改質試験におけるより低温で活性を示した。転化率は300℃で95%に達した。また、生成するCOガス濃度も350℃で1%程度と低く抑えられるのがわかった。ただし、ゼオライト系材料の場合は、350℃以上の高温ではCHの生成が顕著になるため、これ以下の温度で用いることが好ましいことが分かった。
<Test Results of Sample of Example 10>
The combination of the zeolite solid acid catalyst and the sample of Example 1 showed activity at a lower temperature in the DME reforming test with the combination of γ-Al 2 O 3 shown in Example 9 and the catalyst prepared in Example 1. . The conversion reached 95% at 300 ° C. Further, it was found that the concentration of produced CO gas can be suppressed to about 1% at 350 ° C. However, in the case of a zeolitic material, it was found that it is preferable to use it at a temperature lower than this because generation of CH 4 becomes remarkable at a high temperature of 350 ° C. or higher.

<実施例11の試料の試験結果>
ヘテロポリ酸の一つであるリンータングステン酸化物(HPW1240)と実施例1の試料との組み合わせは、より低温側で活性を示した。DME改質試験における転化率は300℃で90%であった。また、生成するCOガス濃度も350℃で1%程度と低く抑えられるのがわかった。
<Test result of sample of Example 11>
The combination of phosphorus-tungsten oxide (H 3 PW 12 O 40 ), one of the heteropolyacids, and the sample of Example 1 showed activity on the lower temperature side. The conversion rate in the DME reforming test was 90% at 300 ° C. Further, it was found that the concentration of produced CO gas can be suppressed to about 1% at 350 ° C.

<実施例12の試料の分析結果及び試験結果>
本発明による実施の形態の一つとして、触媒前駆体そのものをフォーム状に形成した。X線回折による構成相同定の結果、触媒前駆体は、CuAlを主成分とし、少量のCuAlOを含むものであることが明らかになった。これを水素還元した材料の構成相はCu、CuAlOおよびAlで、CuAl相は検出されなかった。すなわち、CuAlOおよびAlの複合相で構成されたセラミックフォームを骨格とし、その表面にCuの析出した構造となった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから80nm程度の間で分散していた。
<Analysis results and test results of sample of Example 12>
As one embodiment according to the present invention, the catalyst precursor itself was formed in a foam shape. As a result of identification of the constituent phases by X-ray diffraction, it was found that the catalyst precursor contains CuAl 2 O 4 as a main component and contains a small amount of CuAlO 2 . The constituent phases of the material obtained by hydrogen reduction were Cu, CuAlO 2 and Al 2 O 3 , and no CuAl 2 O 4 phase was detected. That is, a ceramic foam composed of a composite phase of CuAlO 2 and Al 2 O 3 was used as a skeleton, and Cu was deposited on the surface thereof. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and about 80 nm in SEM observation of the sample fracture surface.

この材料を用いてメタノール改質試験を行った結果、実施例1の結果と同様、300℃で転化率は100%に達し、改質ガスの組成もHとCOのみという理想的な性能を示した。この材料を大気中に取り出したのち、再び改質実験を行ったが、ほぼ同じ性能を示した。また、流量を高速にした場合の圧損も非常に小さいことがわかった。このことは同時に、材料をハニカム状に形成しても圧損少なく有効な改質が行えることを示している。本発明による基材一体型触媒の特徴である。 As a result of a methanol reforming test using this material, the conversion rate reached 100% at 300 ° C. as in the result of Example 1, and the reformed gas composition was ideal performance consisting of only H 2 and CO 2. showed that. This material was taken out into the atmosphere and then a reforming experiment was performed again, which showed almost the same performance. It was also found that the pressure loss when the flow rate was increased was very small. This also indicates that even if the material is formed in a honeycomb shape, it can be effectively modified with little pressure loss. It is the characteristic of the base-material integrated catalyst by this invention.

<実施例13の試料の分析結果及び試験結果>
作製されたセラミックス(触媒前駆体)は、X線回折による構成相同定の結果少なくとも表面部がγ−AlとCuAlおよびCuAlOにより構成されていた。これを還元し、Cuを析出させた試料は、Cu、CuAlO、Alおよびγ−Alにより構成され、CuAl相は検出されなかった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから80nm程度の間で分散していた。
<Analysis Results and Test Results of Sample of Example 13>
As a result of identification of the constituent phase by X-ray diffraction, at least the surface portion of the produced ceramic (catalyst precursor) was composed of γ-Al 2 O 3 , CuAl 2 O 4 and CuAlO 2 . This was reduced, the sample was precipitated Cu is, Cu, is composed of CuAlO 2, Al 2 O 3 and γ-Al 2 O 3, CuAl 2 O 4 phase was not detected. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and about 80 nm in SEM observation of the sample fracture surface.

この試料に対し、DME改質実験を行った結果、300℃で65%、350℃で95%の転化率であった。また、生成するCOガス濃度もほとんど検出されず、良好な性能が得られた。CHガスの生成は試験の範囲内では0であった。 This sample was subjected to a DME reforming experiment. As a result, the conversion rate was 65% at 300 ° C and 95% at 350 ° C. Further, almost no CO gas concentration was detected, and good performance was obtained. The production of CH 4 gas was 0 within the test range.

<実施例14の試料の分析結果及び試験結果>
α−Alを骨格とするセラミックスフォームの表面に形成した触媒前駆体の層の組成は、X線回折による測定の結果、CuAlを主成分とし、少量のCuAlOを含むものであることが明らかになった。これを還元したものはCu成分と、CuAlOおよびAlにより構成され、CuAl相は検出されなかった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから60nm程度の間で分散していた。
<Analysis Results and Test Results of Sample of Example 14>
The composition of the catalyst precursor layer formed on the surface of the ceramic foam having α-Al 2 O 3 as a skeleton is, as a result of measurement by X-ray diffraction, containing CuAl 2 O 4 as a main component and a small amount of CuAlO 2. It became clear. And Cu components which were reduced to, is constituted by CuAlO 2 and Al 2 O 3, CuAl 2 O 4 phase was not detected. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface.

この材料を用いてメタノール改質試験を行った結果、300℃で転化率100%を示し、実施例12に示すものとほぼ同等の改質性能を示すことがわかった。また、生成ガスも、ほぼ75%のHと25%のCOとCu系触媒の特徴を示した。また、酸化後の改質性能およびoutガス組成もほとんど変化はみられなかった。 As a result of a methanol reforming test using this material, it was found that the conversion rate was 100% at 300 ° C., and the reforming performance was almost the same as that shown in Example 12. The product gas also showed characteristics of approximately 75% H 2 , 25% CO 2 and a Cu-based catalyst. Further, the reforming performance after oxidation and the out gas composition were hardly changed.

<実施例15の分析結果と試験結果>
X線回折による触媒前駆体の構成相の測定では、γ−Alと、CuAlおよびCuAlOが同定された。これを還元したものは、γ−Alと、Cu、CuAlOおよびAlで、CuAl相は検出されなかった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。Cu粒子の大きさは、試料破断面のSEM観察上、20nmから60nm程度の間で分散していた。
<Analysis results and test results of Example 15>
In the measurement of the constituent phase of the catalyst precursor by X-ray diffraction, γ-Al 2 O 3 , CuAl 2 O 4 and CuAlO 2 were identified. This those reduction, the γ-Al 2 O 3, Cu , In CuAlO 2 and Al 2 O 3, the CuAl 2 O 4 phase was not detected. Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. The size of the Cu particles was dispersed between about 20 nm and 60 nm in SEM observation of the sample fracture surface.

これを用いたDME改質試験の結果、300℃で64%、350℃で94%の転化率であった。また、生成するCOガス濃度もほとんど検出されず、良好な性能が得られた。CHガスの生成は試験の範囲内では0であった。 As a result of the DME reforming test using this, the conversion rate was 64% at 300 ° C and 94% at 350 ° C. Further, almost no CO gas concentration was detected, and good performance was obtained. The production of CH 4 gas was 0 within the test range.

<実施例16の分析結果と試験結果>
骨格であるアルミナフォームの表面には、X線回折による構成相同定の結果、実施例1で作製したものと同じ触媒前駆体であるCuAlとCuAlOから成る粒子と、それを覆うようにして形成されたγ−Alの相が確認された。この材料を還元したところ、アルミナフォーム基体上に、γ−Alと、表面に20nmから60nm程度の大きさで析出分散されたCu粒子をもつ約1μmサイズの複合酸化物粒子(CuAlOとAlから成る)が同時に担持された構造を持つ触媒となった。200nm以上、5nm以下の粒子の存在は確認されなかった。この複合酸化物粒子の構成相としては、CuAlは検出されなかった。
<The analysis result and test result of Example 16>
As a result of identification of the constituent phase by X-ray diffraction, the surface of the alumina foam, which is a skeleton, covers particles composed of CuAl 2 O 4 and CuAlO 2 that are the same catalyst precursors as those prepared in Example 1, and covers the particles. Thus, a phase of γ-Al 2 O 3 formed was confirmed. When this material was reduced, about 1 μm-sized composite oxide particles (CuAlO 2) having γ-Al 2 O 3 on the alumina foam substrate and Cu particles precipitated and dispersed in a size of about 20 nm to 60 nm on the surface. And Al 2 O 3 ). Presence of particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. As a constituent phase of the composite oxide particles, CuAl 2 O 4 was not detected.

これを用いたDME改質試験の結果、300℃で65%、350℃で95%の転化率が得られた。また、生成するCOガス濃度も1%以下とほとんど検出されず、良好な性能が得られた。CHガスの生成は試験の範囲内では0であった。 As a result of the DME reforming test using this, a conversion rate of 65% at 300 ° C. and 95% at 350 ° C. was obtained. Further, the generated CO gas concentration was hardly detected as 1% or less, and good performance was obtained. The production of CH 4 gas was 0 within the test range.

<実施例17の分析結果と試験結果>
骨格であるアルミナフォームの表面には、X線回折による構成相同定の結果、実施例1で作製したものと同じ触媒前駆体であるCuAlとCuAlOから成る微粒子と、それを覆うようにして形成されたγ−Alの相が確認された。この材料を還元したところ、アルミナフォーム基体上に、γ−Alと、表面に20nmから60nm程度の大きさで析出したCu粒子をもつ数10nmサイズの複合酸化物粒子(CuAlOとAlから成る)が同時に担持された構造を持つ触媒となった。200nm以上、5nm以下のCu粒子の存在は確認されなかった。この複合酸化物粒子の構成相としては、CuAlは検出されなかった。
<Analysis results and test results of Example 17>
As a result of identification of the constituent phase by X-ray diffraction, the surface of the alumina foam as the skeleton is covered with fine particles composed of CuAl 2 O 4 and CuAlO 2 which are the same catalyst precursors as those prepared in Example 1 and covered therewith. Thus, a phase of γ-Al 2 O 3 formed was confirmed. When this material was reduced, composite oxide particles (CuAlO 2 and Al) having a size of several tens of nm having γ-Al 2 O 3 on the alumina foam substrate and Cu particles deposited on the surface with a size of about 20 nm to 60 nm. 2 O 3 ) was simultaneously supported. Presence of Cu particles of 200 nm or more and 5 nm or less was not confirmed. As a constituent phase of the composite oxide particles, CuAl 2 O 4 was not detected.

これを用いたDME改質試験の結果、300℃で65%、350℃で95%の転化率が得られた。また、生成するCOガス濃度も1%以下とほとんど検出されず、良好な性能が得られた。CHガスの生成は試験の範囲内では0であった。 As a result of the DME reforming test using this, a conversion rate of 65% at 300 ° C. and 95% at 350 ° C. was obtained. Further, the generated CO gas concentration was hardly detected as 1% or less, and good performance was obtained. The production of CH 4 gas was 0 within the test range.

一実施形態にかかる炭化水素系燃料改質器を示す模式図。The schematic diagram which shows the hydrocarbon fuel reformer concerning one Embodiment. 一実施形態にかかるハニカム状に作製した触媒を示す模式図。The schematic diagram which shows the catalyst produced in the honeycomb form concerning one Embodiment. 一実施形態にかかるハニカム状の触媒の断面図。1 is a cross-sectional view of a honeycomb-shaped catalyst according to an embodiment. 実施例にかかる改質性評価用の実験装置を示す概略図。Schematic which shows the experimental apparatus for the reformability evaluation concerning an Example. 実施例2で得られた触媒試料の組織図。FIG. 3 is a structural diagram of a catalyst sample obtained in Example 2. 実施例1で得られた触媒試料のメタノール改質試験結果を示す特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the methanol reforming test result of the catalyst sample obtained in Example 1. スピネル型複合酸化物CuAlのH中における還元温度に対する重量変化を示す特性図。Characteristic diagram showing the weight change with respect to the reduction temperature in the spinel composite oxide CuAl 2 O 4 in H 2. 比較例1の触媒試料のメタノール改質試験結果を示す特性図。The characteristic view which shows the methanol reforming test result of the catalyst sample of Comparative Example 1. スピネル型複合酸化物CuAl、CoAlの混合物のH中における還元温度に対する重量変化を示す特性図。Characteristic diagram showing the weight change with respect to the reduction temperature in in H 2 a mixture of spinel-type complex oxide CuAl 2 O 4, CoAl 2 O 4. 実施例9にて作製したγ−Alと触媒の混合体を用いたDMEの改質実験における改質温度に対する転化率を示す特性図。Characteristic diagram showing the conversion over reforming temperature in the reforming experiments DME using a mixture of catalyst and γ-Al 2 O 3 prepared in Example 9. 実施例1の触媒前駆体の還元前のX線回折の回折結果を示す特性図。The characteristic view which shows the diffraction result of the X-ray diffraction before the reduction | restoration of the catalyst precursor of Example 1. FIG. 実施例1の触媒前駆体の還元後のX線回折の回折結果を示す特性図。The characteristic view which shows the diffraction result of the X-ray diffraction after the reduction | restoration of the catalyst precursor of Example 1. FIG. 実施例2の触媒前駆体の還元後のX線回折の回折結果を示す特性図。The characteristic view which shows the diffraction result of the X-ray diffraction after the reduction | restoration of the catalyst precursor of Example 2. FIG. 実施例3の触媒前駆体の還元後のX線回折の回折結果を示す特性図。The characteristic view which shows the diffraction result of the X-ray diffraction after the reduction | restoration of the catalyst precursor of Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・タンク
20・・・改質剤タンク
30、40・・・予備加熱装置
50・・・混合器
60・・・容器
70・・・バーナー
80・・・リフォーミング触媒層
90・・・金属粒子
100・・・ハニカム内壁
110・・・触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tank 20 ... Modifier tank 30, 40 ... Preheating apparatus 50 ... Mixer 60 ... Container 70 ... Burner 80 ... Reforming catalyst layer 90 ... Metal particle 100 ... honeycomb inner wall 110 ... catalyst

Claims (20)

Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られる触媒であって、
少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度が、CuAlOおよびAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度の5%以下である酸化物と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子とを備えることを特徴とする触媒。
A catalyst obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel composite oxide,
At least the surface layer portion contains Al 2 O 3 and the diffraction intensity of the (311) plane, which is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 , is CuAlO 2 or Al 2 O 3 . A catalyst comprising at least one kind, an oxide that is 5% or less of the strongest line diffraction intensity of Cu, and metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide.
前記酸化物中にTiを含有することを特徴とする請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the oxide contains Ti. 前記酸化物中にZnを含有することを特徴とする請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the oxide contains Zn. 請求項1記載の触媒と、固体酸触媒とを配合したことを特徴とする触媒。   A catalyst comprising the catalyst according to claim 1 and a solid acid catalyst. 請求項1又は請求項4記載の触媒と、前記触媒を坦持する坦持体と、前記触媒を担持した担持体を収納する容器とを具備し、外部から供給された燃料と水蒸気を前記容器内で反応させ反応物から水素を取り出すことを特徴とする改質器。   A catalyst according to claim 1 or 4, a carrier for supporting the catalyst, and a container for storing a carrier for supporting the catalyst, and the fuel and water vapor supplied from the outside are contained in the container. A reformer characterized in that hydrogen is extracted from the reaction product by reacting in the reactor. 燃料電池と、
請求項5記載の改質器と、
前記改質器にて取り出された水素を前記燃料電池に供給する水素供給路とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell;
A reformer according to claim 5;
A fuel cell system comprising: a hydrogen supply path for supplying hydrogen taken out by the reformer to the fuel cell.
Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物の触媒前駆体を350℃以上1000℃以下の温度にて還元熱処理することを特徴とする触媒の製造方法。   A method for producing a catalyst, comprising subjecting a catalyst precursor of a Cu-aluminate spinel composite oxide to a reduction heat treatment at a temperature of 350 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. 前記触媒前駆体は、アルミニウム化合物と銅化合物との混合物を700℃以上1300℃以下の温度にて焼成して得られた焼結体であることを特徴とする請求項7記載の触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst according to claim 7, wherein the catalyst precursor is a sintered body obtained by firing a mixture of an aluminum compound and a copper compound at a temperature of 700 ° C to 1300 ° C. . 前記触媒前駆体は、アルミニウム化合物と、銅化合物と、チタン化合物との混合物を700℃以上1300℃以下の温度にて焼成して得られた焼結体であることを特徴とする請求項7記載の触媒の製造方法。   8. The catalyst precursor is a sintered body obtained by firing a mixture of an aluminum compound, a copper compound, and a titanium compound at a temperature of 700 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. A method for producing the catalyst. 前記触媒前駆体中に、チタンが金属換算で0.01重量%以上2重量%以下含まれることを特徴とする請求項9記載の触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst according to claim 9, wherein the catalyst precursor contains 0.01 to 2 wt% of titanium in terms of metal. 前記触媒前駆体は、アルミニウム化合物と、銅化合物と、亜鉛化合物との混合物を700℃以上1300℃以下の温度にて焼成して得られた焼結体であることを特徴とする請求項7記載の触媒の製造方法。   8. The catalyst precursor is a sintered body obtained by firing a mixture of an aluminum compound, a copper compound, and a zinc compound at a temperature of 700 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. A method for producing the catalyst. 前記触媒前駆体中に、亜鉛が金属換算で10重量%以上50重量%以下含まれることを特徴とする請求項11記載の触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst according to claim 11, wherein zinc is contained in the catalyst precursor in an amount of 10 wt% to 50 wt% in terms of metal. Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物及びCo−アルミネートスピネル酸化物を用いた触媒前駆体を還元して得られる触媒であって、
少なくとも表層部が、Alを含み、且つスピネル型複合酸化物CuAlのX線回折における最強線である(311)面の回折強度が、CuAlOおよびAlのうちの少なくとも一種と、Cuのそれぞれの最強線回折強度に対して5%以下である酸化物と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Cu粒子と、前記酸化物に埋め込み分散形成された金属Co粒子とを備えることを特徴とする触媒。
A catalyst obtained by reducing a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel type composite oxide and a Co-aluminate spinel oxide,
At least the surface layer portion contains Al 2 O 3 and the diffraction intensity of the (311) plane which is the strongest line in the X-ray diffraction of the spinel-type composite oxide CuAl 2 O 4 is that of CuAlO 2 and Al 2 O 3 At least one kind, an oxide that is 5% or less with respect to the strongest line diffraction intensity of each of Cu, metal Cu particles embedded and dispersed in the oxide, and metal Co particles embedded and dispersed in the oxide And a catalyst.
金属Coに対する金属Cuの含有量は0.01mol%以上5mol%以下であることを特徴とする請求項13記載の触媒。   The catalyst according to claim 13, wherein the content of metal Cu with respect to metal Co is 0.01 mol% or more and 5 mol% or less. 請求項13記載の触媒に、固体酸触媒を配合したことを特徴とする触媒。   A catalyst comprising the catalyst according to claim 13 and a solid acid catalyst. 請求項13又は請求項15記載の触媒と、前記触媒を坦持する坦持体と、前記触媒を担持した担持体を収納する容器とを具備し、外部から供給された燃料と水蒸気を前記容器内で反応させ反応物から水素を取り出すことを特徴とする改質器。   A catalyst according to claim 13 or 15, a carrier for supporting the catalyst, and a container for storing a carrier for supporting the catalyst, wherein the fuel and water vapor supplied from the outside are contained in the container. A reformer characterized in that hydrogen is extracted from the reaction product by reacting in the reactor. 燃料電池と、
請求項16記載の改質器と、
前記改質器にて取り出された水素を前記燃料電池に供給する水素供給路とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell;
A reformer according to claim 16;
A fuel cell system comprising: a hydrogen supply path for supplying hydrogen taken out by the reformer to the fuel cell.
Cu−アルミネートスピネル型複合酸化物とCo−アルミネートスピネル型複合酸化物とを用いた触媒前駆体を600℃以上1000℃以下の温度にて還元熱処理することを特徴とする触媒の製造方法。   A method for producing a catalyst, comprising subjecting a catalyst precursor using a Cu-aluminate spinel-type composite oxide and a Co-aluminate spinel-type composite oxide to a reduction heat treatment at a temperature of 600 ° C to 1000 ° C. 前記触媒前駆体は、アルミニウム化合物と、銅化合物と、コバルト化合物との混合物を700℃以上1300℃以下の温度にて焼成して得られた焼結体であることを特徴とする請求項18記載の触媒の製造方法。   19. The catalyst precursor is a sintered body obtained by firing a mixture of an aluminum compound, a copper compound, and a cobalt compound at a temperature of 700 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. A method for producing the catalyst. 前記触媒前駆体は、Coに対するCuの含有量が0.01mol%以上5mol%以下であることを特徴とする請求項19記載の触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst according to claim 19, wherein the catalyst precursor has a Cu content with respect to Co of 0.01 mol% or more and 5 mol% or less.
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