JP2008012426A - Catalytic body - Google Patents

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優介 畠中
Akio Uesugi
彰男 上杉
Tadafumi Tomita
忠文 冨田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalytic body which is obtained by depositing a metal having catalytic activity in micropores of an anodically-oxidized film and has excellent catalytic performance. <P>SOLUTION: The catalytic body comprises: the anodically-oxidized film which is obtained by anodically oxidizing a valve metal and has micropores; and the metal which exists in micropores and has catalytic activity. The catalytic body is characterized in that the surface area ratio obtained by dividing the actual surface area, which is obtained by measuring the surface of the catalytic body after held for 2 hours at 200°C on the side of the anodically-oxidized film by a BET method, by the geometrical surface area is within 5,000-300,000 and 10% or more of micropores existing on the surface of the catalytic body on the side of the anodically-oxidized film are straightly-tubular micropores. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、陽極酸化皮膜のマイクロポアに触媒を担持した触媒体に関する。   The present invention relates to a catalyst body having a catalyst supported on micropores of an anodized film.

規則的な微細構造を有する微細構造体(ナノ構造体)を作製する方法についての研究が注目され、多く行われている。
例えば、自己規制的に規則的な構造が形成される方法として、電解液中でアルミニウムに陽極酸化処理を施して得られる陽極酸化皮膜が挙げられる。陽極酸化皮膜には、数nm程度から数百nm程度の直径を有する複数の微細孔(マイクロポア)が規則的に形成されることが知られている。この陽極酸化皮膜の自己規則化を用い、完全に規則的な配列を得ると、理論的には、マイクロポアを中心に底面が正六角形である六角柱のセルが形成され、隣接するマイクロポアを結ぶ線が正三角形を成すことが知られている。
非特許文献1には、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜が記載されている。また、非特許文献2には、陽極酸化皮膜には、酸化の進行に伴って、細孔が自然形成されることが記載されている。また、非特許文献3では、多孔質酸化皮膜をマスクとしてSi基板上にAuドットアレイを形成することも提案されている。
陽極酸化皮膜の材料としての最大の特徴は、複数のマイクロポアが、基板表面に対してほぼ垂直方向に、ほぼ等間隔に平行に形成されたハニカム構造を採る点にあるとされている。これに加え、ポア径、ポア間隔およびポア深さを比較的自由に制御することができる点もほかの材料にない特徴であるとされている(非特許文献3参照。)。
Much attention has been paid to research on methods for producing microstructures (nanostructures) having a regular microstructure.
For example, as a method for forming a regular structure in a self-regulating manner, an anodized film obtained by subjecting aluminum to an anodizing treatment in an electrolytic solution can be mentioned. It is known that a plurality of fine pores (micropores) having a diameter of about several nm to several hundred nm are regularly formed in the anodized film. Using this self-ordering of the anodic oxide film to obtain a perfectly regular arrangement, theoretically, hexagonal prism cells with a regular hexagonal bottom surface are formed around the micropores, and adjacent micropores are formed. It is known that the connecting line forms an equilateral triangle.
Non-Patent Document 1 describes an anodized film having micropores. Non-Patent Document 2 describes that pores are spontaneously formed in the anodized film as the oxidation proceeds. Non-Patent Document 3 also proposes forming an Au dot array on a Si substrate using a porous oxide film as a mask.
The greatest feature as the material of the anodic oxide film is that a plurality of micropores adopt a honeycomb structure in which the plurality of micropores are formed in a direction substantially perpendicular to the substrate surface and in parallel at substantially equal intervals. In addition to this, the pore diameter, the pore interval, and the pore depth can be controlled relatively freely, which is a feature not found in other materials (see Non-Patent Document 3).

陽極酸化皮膜の応用例としては、触媒担持用のナノデバイス、光機能デバイス、磁気デバイス、発光体等の種々のデバイス類が知られている。
触媒分野への応用としては、特許文献1にはアルマイトを、焼成してなる触媒担体が提案されている。特許文献2には、50℃〜350℃で熱水処理した後、又は、熱水処理を行いながら触媒活性を有する金属を前記アルミナ層に担持する触媒体の製造方法が記載されている。また、特許文献3には、陽極酸化皮膜を、水または温水で水和処理して細孔分布を調整する方法が提案されている。さらに、特許文献4には、陽極酸化されたアルマイト表面を水和処理、ゾルゲル処理、触媒担持処理および焼成処理した触媒担体が記載されている。特許文献5では陽極酸化されたアルマイト表面を酸処理よって形成されたアルマイト表面の細孔の孔径を拡大し、水和処理、焼成処理した触媒担体が記載されている。
As an application example of the anodic oxide film, various devices such as a nano device for supporting a catalyst, an optical functional device, a magnetic device, and a light emitter are known.
As an application to the catalyst field, Patent Document 1 proposes a catalyst carrier obtained by calcining alumite. Patent Document 2 describes a method for producing a catalyst body in which a metal having catalytic activity is supported on the alumina layer after hydrothermal treatment at 50 ° C. to 350 ° C. or while performing hydrothermal treatment. Patent Document 3 proposes a method of adjusting the pore distribution by hydrating an anodized film with water or warm water. Further, Patent Document 4 describes a catalyst carrier obtained by subjecting the anodized anodized surface to a hydration treatment, a sol-gel treatment, a catalyst supporting treatment, and a firing treatment. Patent Document 5 describes a catalyst carrier obtained by enlarging the pore diameter of the anodized anodized surface formed by acid treatment on the anodized anodized surface, and then performing hydration treatment and calcination treatment.

特開昭59−59247号公報JP 59-59247 A 特開平4−200745号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-200745 特開平8−246190号公報JP-A-8-246190 特開平10−73226号公報JP-A-10-73226 特開2002−119856号公報JP 2002-119856 A H.Masuda et.Al.,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.37(1998),pp.L1340−1342,Part2,No.11A,1 November 1998(Fig.2.)H. Masuda et. Al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. , Vol. 37 (1998), pp. L1340-1342, Part 2, No. 1 11A, 1 November 1998 (FIG. 2.) 「表面技術便覧」、(社)表面技術協会編(1998)、日刊工業新聞社、p.490−553“Surface Technology Handbook”, edited by Surface Technology Association (1998), Nikkan Kogyo Shimbun, p. 490-553 益田秀樹,「陽極酸化アルミナにもとづく高規則性メタルナノホールアレー」,固体物理,1996年,第31巻,第5号,p.493−499Hideki Masuda, “Highly Ordered Metal Nanohole Array Based on Anodized Alumina”, Solid State Physics, 1996, Vol. 31, No. 5, p. 493-499

しかしながら、本発明者が検討した結果、特許文献1〜5に記載されている方法では、得られる触媒担体の触媒活性が十分ではないことが分かった。
そこで、本発明は、陽極酸化皮膜のマイクロポア内に触媒活性を有する金属を担持した触媒体であって、優れた触媒性能を有する触媒体を提供することを目的とする。
However, as a result of studies by the present inventors, it has been found that the catalytic activity of the obtained catalyst carrier is not sufficient in the methods described in Patent Documents 1 to 5.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a catalyst body having a metal having catalytic activity in a micropore of an anodized film and having excellent catalytic performance.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、触媒体の表面積比を大きくし、かつ、マイクロポア内部の深部まで液体、気体等の流体が円滑に流動するような構造にすることにより、従来にない高い性能の触媒体を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have increased the surface area ratio of the catalyst body and made a structure in which a fluid such as a liquid or a gas smoothly flows to the deep part inside the micropore. As a result, it was found that an unprecedented high performance catalyst body could be obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、以下の(1)〜(3)を提供する。
(1)バルブ金属に陽極酸化処理を施して得られる、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜と、前記マイクロポア内に存在する、触媒活性を有する金属とを有する触媒体であって、
前記陽極酸化皮膜側の表面について、200℃で2時間保持した後にBET法により測定した実表面積を、幾何学的表面積で除して得られる表面積比が、5000〜30万であり、
前記陽極酸化皮膜側の表面に存在する前記マイクロポアのうち、10%以上が直管状のマイクロポアである、触媒体。
(2)更に、前記陽極酸化皮膜を支持するバルブ金属部材を有している、上記(1)に記載の触媒体。
(3)前記バルブ金属がアルミニウムである、上記(1)または(2)に記載の触媒体。
That is, the present invention provides the following (1) to (3).
(1) A catalyst body having an anodized film having micropores obtained by anodizing a valve metal, and a metal having catalytic activity present in the micropores,
About the surface on the anodized film side, the surface area ratio obtained by dividing the actual surface area measured by the BET method after holding at 200 ° C. for 2 hours by the geometric surface area is 5000 to 300,000,
A catalyst body in which 10% or more of the micropores existing on the surface on the anodic oxide film side are straight tubular micropores.
(2) The catalyst body according to (1), further including a valve metal member that supports the anodized film.
(3) The catalyst body according to (1) or (2), wherein the valve metal is aluminum.

本発明の触媒体は、触媒活性に優れる。   The catalyst body of the present invention is excellent in catalytic activity.

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の触媒体は、バルブ金属に陽極酸化処理を施して得られる、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜と、前記マイクロポア内に存在する、触媒活性を有する金属とを有する触媒体である。
The present invention is described in detail below.
The catalyst body of the present invention is a catalyst body having an anodized film having micropores obtained by subjecting a valve metal to an anodizing treatment, and a metal having catalytic activity present in the micropores.

<陽極酸化皮膜>
陽極酸化皮膜は、バルブ金属に陽極酸化処理を施して得ることができ、マイクロポアを有する。
<Anodized film>
The anodized film can be obtained by anodizing a valve metal and has a micropore.

<バルブ金属>
バルブ金属としては、陽極酸化処理により表面がその金属の酸化物の皮膜で覆われる特性を示す金属を用いることができる。例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンが挙げられる。中でも、アルミニウムが好ましい。
<Valve metal>
As the valve metal, a metal having a characteristic that the surface is covered with an oxide film of the metal by anodizing treatment can be used. Examples include aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, and antimony. Among these, aluminum is preferable.

アルミニウムとしては、特に限定されず、従来公知のアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金を用いることができる。例えば、純アルミニウム板、アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板、低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)が挙げられる。
本発明においては、アルミニウム純度が99質量%以上であるのが好ましく、99.5質量%以上であるのがより好ましく、99.9質量%以上であるのが更に好ましい。そのような純度を有するアルミニウムとしては、JIS1000番台のアルミニウムが容易に入手可能である。例えば、JIS 1N00、1200、1100、1N30、1230、1050、1060、1070、1080、1085、1N90および1N99材が挙げられる。
The aluminum is not particularly limited, and conventionally known aluminum or an aluminum alloy mainly composed of aluminum can be used. For example, a pure aluminum plate, an alloy plate containing aluminum as a main component and containing a trace amount of foreign elements, and low-purity aluminum (for example, a recycled material) can be used.
In the present invention, the aluminum purity is preferably 99% by mass or more, more preferably 99.5% by mass or more, and further preferably 99.9% by mass or more. As aluminum having such purity, JIS 1000 series aluminum is readily available. Examples thereof include JIS 1N00, 1200, 1100, 1N30, 1230, 1050, 1060, 1070, 1080, 1085, 1N90 and 1N99 materials.

陽極酸化皮膜は、上述したバルブ金属に陽極酸化処理を施すことにより、形成させることができるが、必要に応じて、陽極酸化処理の前にバルブ金属の表面を清浄にするための脱脂処理、陽極酸化皮膜のマイクロポアを所定の位置に形成させるための起点形成処理、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜のマイクロポアの口径を拡大するポアワイド処理、表面積を増大させるための表面積増大処理等を行うことができる。以下、バルブ金属としてアルミニウムを用いる場合を例に挙げて、各処理について説明する。   The anodized film can be formed by subjecting the above-described valve metal to anodization, but if necessary, degreasing treatment for cleaning the surface of the valve metal before the anodization, anode Starting point forming process for forming micropores of oxide film at a predetermined position, pore widening process for expanding the micropore diameter of anodized film formed by anodizing process, surface area increasing process for increasing surface area, etc. It can be carried out. Hereinafter, each treatment will be described by taking as an example the case of using aluminum as the valve metal.

<脱脂処理>
アルミニウムは、あらかじめ脱脂処理を施されるのが好ましい。
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止することを目的として行われる。
脱脂処理には、従来公知の脱脂剤を用いることができる。具体的には、例えば、市販されている各種脱脂剤を所定の方法で用いることにより行うことができる。
<Degreasing treatment>
The aluminum is preferably preliminarily degreased.
Degreasing treatment uses acids, alkalis, organic solvents, etc. to dissolve and remove organic components such as dust, fat, and resin that adhere to the aluminum surface, and causes defects in each treatment described later due to the organic components. This is done for the purpose of preventing the occurrence of.
A conventionally known degreasing agent can be used for the degreasing treatment. Specifically, for example, various commercially available degreasing agents can be used by a predetermined method.

中でも、以下の各方法が好適に例示される。
各種アルコール(例えば、メタノール)、各種ケトン、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム表面に接触させる方法(有機溶剤法);石けん、中性洗剤等の界面活性剤を含有する液を常温から80℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法(界面活性剤法);濃度10〜200g/Lの硫酸水溶液を常温から70℃までの温度でアルミニウム表面に30〜80秒間接触させ、その後、水洗する方法;濃度5〜20g/Lの水酸化ナトリウム水溶液を常温でアルミニウム表面に30秒間程度接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流
して電解し、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;各種公知の陽極酸化処理用電解液を常温でアルミニウム表面に接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流して、または、交流電
流を流して電解する方法;濃度10〜200g/Lのアルカリ水溶液を40〜50℃でアルミニウム表面に15〜60秒間接触させ、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;軽油、灯油等に界面活性剤、水等を混合させた乳化液を常温から50℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法(乳化脱脂法);炭酸ナトリウム、リン酸塩類、界面活性剤等の混合液を常温から50℃までの温度でアルミニウム表面に30〜180秒間接触させ、その後、水洗する方法(リン酸塩法)である。
Especially, the following each method is illustrated suitably.
A method in which an organic solvent such as various alcohols (for example, methanol), various ketones, benzine, and volatile oil is brought into contact with the aluminum surface at room temperature (organic solvent method); a solution containing a surfactant such as soap or neutral detergent at room temperature A method of bringing the aluminum surface into contact with the aluminum surface at a temperature of from 80 to 80 ° C., followed by washing with water (surfactant method); a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 10 to 200 g / L is applied to the aluminum surface at a temperature from room temperature to 70 ° C. for 30 to 80 seconds. A method of contacting and then washing with water; a direct current having a current density of 1 to 10 A / dm 2 with a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 5 to 20 g / L being brought into contact with the aluminum surface at room temperature for about 30 seconds, with the aluminum surface serving as a cathode. And then neutralizing by contacting with an aqueous nitric acid solution having a concentration of 100 to 500 g / L; various known anodizing treatment electrodes While in contact with the aluminum surface a liquid at room temperature, the aluminum surface by applying a direct current of a current density of 1 to 10 A / dm 2 in the cathode, or a method of electrolysis by passing an alternating current; concentration 10 to 200 g / L A method in which an aqueous alkali solution is brought into contact with an aluminum surface at 40 to 50 ° C. for 15 to 60 seconds and then neutralized by bringing a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 to 500 g / L into contact; surfactant, water, etc. are added to light oil, kerosene, etc. A method in which the mixed emulsion is brought into contact with the aluminum surface at a temperature from room temperature to 50 ° C. and then washed with water (emulsion degreasing method); a mixed solution of sodium carbonate, phosphates, surfactant, etc. This is a method (phosphate method) in which the aluminum surface is brought into contact with the aluminum surface for 30 to 180 seconds and then washed with water.

脱脂処理は、アルミニウム表面の脂分を除去しうる一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらない方法が好ましい。この点で、有機溶剤法、界面活性剤法、乳化脱脂法、リン酸塩法が好ましい。中でも、界面活性剤法が簡便性および廃水処理性の点で好ましい。   The degreasing treatment is preferably a method in which the fat on the aluminum surface can be removed while aluminum is hardly dissolved. In this respect, the organic solvent method, the surfactant method, the emulsion degreasing method, and the phosphate method are preferable. Among these, the surfactant method is preferable in terms of simplicity and wastewater treatment.

<起点形成処理>
起点形成処理は、後述する本陽極酸化処理において、マイクロポアを所望の位置に形成させるための起点を形成させる処理である。本発明においては、この起点形成処理を行うことが好ましい。
形成させる起点は、特に限定されないが、マイクロポアの形成が均一に進行するような窪みであるのが好ましい。窪みは、直径が10nm〜0.5μmであるのが好ましく、また、深さが10nmから数百μmであるのが好ましい。また、隣接する窪みの中心間隔は、数10nmから数μmであるのが好ましい。これらは、触媒体の構造等に応じて適宜選択することができる。
<Starting point formation process>
The starting point forming process is a process for forming a starting point for forming micropores at desired positions in the anodizing process described later. In this invention, it is preferable to perform this starting point formation process.
Although the starting point to form is not specifically limited, It is preferable that it is a hollow so that formation of micropores may advance uniformly. The depression preferably has a diameter of 10 nm to 0.5 μm and a depth of 10 nm to several hundred μm. Moreover, it is preferable that the center space | interval of adjacent hollows is several tens nm to several micrometers. These can be appropriately selected according to the structure of the catalyst body.

起点形成処理の方法としては、特に限定されず、例えば、公知の方法を用いることができる。
具体的には、例えば、陽極酸化処理により形成するマイクロポアが処理の進行により規則的に配列する現象を利用した自己規則化法、集束イオンビームを用いて起点を作成するFIB法、半導体分野の微細加工レジストを応用したフォトリソグラフィック法、規則的な鋳型をあらかじめ作製しておき、そのパターンを転写するスタンプ法が挙げられる。また、陽極酸化処理、ポアワイド処理および部分的な陽極酸化皮膜の溶解除去処理を複数回繰り返す多段階陽極酸化処理法も有用である。
以下、自己規則化法および多段階陽極酸化処理法を例に挙げて説明する。
The starting point forming method is not particularly limited, and for example, a known method can be used.
Specifically, for example, a self-regulation method using a phenomenon in which micropores formed by anodizing treatment are regularly arranged as the processing proceeds, an FIB method of creating a starting point using a focused ion beam, Examples include a photolithographic method using a microfabricated resist and a stamp method in which a regular template is prepared in advance and the pattern is transferred. Also useful is a multi-stage anodizing method in which anodizing treatment, pore widening treatment and partial anodic oxide film dissolution and removal treatment are repeated a plurality of times.
Hereinafter, the self-ordering method and the multistage anodizing method will be described as examples.

<自己規則化法>
自己規則化法は、陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。具体的には、基板として高純度のアルミニウムを使用し、電解液の種類に応じた電圧で、陽極酸化皮膜を形成させ、その後、脱膜処理を行う。
この方法においては、ポア径は電圧に依存するので、電圧を制御することにより、ある程度所望のポア径を得ることができる。
<Self-regulation method>
The self-ordering method is a method of improving the regularity by utilizing the property that the micropores of the anodized film are regularly arranged and removing the factors that disturb the regular arrangement. Specifically, high-purity aluminum is used as a substrate, an anodized film is formed at a voltage corresponding to the type of the electrolytic solution, and then a film removal process is performed.
In this method, since the pore diameter depends on the voltage, a desired pore diameter can be obtained to some extent by controlling the voltage.

電解液の平均流速としては0.5〜20.0m/minが好ましく、この範囲内の流速で陽極酸化処理を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。上記流速の更に好ましい範囲としては1.0〜15.0m/minであり、2.0〜10.0m/minがより好ましい。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。さらに、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速を制御することができるため、より好ましい。そのようなかくはん装置としては、例えば、マグネティックスターラーHS−50D(アズワン社製)が挙げられる。
The average flow rate of the electrolytic solution is preferably 0.5 to 20.0 m / min. By performing the anodizing treatment at a flow rate within this range, uniform and high regularity can be obtained. A more preferable range of the flow rate is 1.0 to 15.0 m / min, and more preferably 2.0 to 10.0 m / min.
Moreover, the method of flowing the electrolytic solution under the above-mentioned conditions is not particularly limited, but, for example, a method using a general stirring device such as a stirrer is used. Furthermore, it is more preferable to use a stirrer capable of controlling the stirring speed with a digital display because the average flow velocity can be controlled. As such a stirring apparatus, for example, a magnetic stirrer HS-50D (manufactured by ASONE Co., Ltd.) can be mentioned.

陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、基板を陽極として通電する方法を用いることができる。陽極酸化処理に用いられる溶液としては、酸溶液であるのが好ましく、硫酸、リン酸、シュウ酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸の溶液がより好ましく、硫酸、リン酸、シュウ酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸の溶液が更に好ましい。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。   For the anodizing treatment, for example, a method in which a substrate is used as an anode in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass can be used. The solution used for the anodizing treatment is preferably an acid solution, more preferably a solution of sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, citric acid, malonic acid, tartaric acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid, A solution of sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, citric acid, malonic acid, and tartaric acid is more preferable. These are used alone or in combination of two or more.

電解液の濃度は、通常、0.1〜6mol/Lであり、0.2〜5mol/Lであるのが好ましく、0.3〜4mol/Lであるのがより好ましい。
電解液の温度は、通常、10〜70℃で適宜設定することができるが、15〜60℃であるのが好ましく、20〜60℃であるのがより好ましい。
電解液の電気伝導度は、通常、30〜400mS/cmであり、40〜300mS/cmであるのが好ましく、50〜200mS/cmであるのがより好ましい。
電流密度は、通常、0.1〜300A/dm2であり、0.3〜250A/dm2であるのが好ましく、0.5〜200A/dm2であるのがより好ましい。
電圧は、通常、3〜500Vであるが、電解液の種類に応じて適宜好適範囲を選択することができる。例えば、硫酸水溶液では10〜30Vであるのが好ましく、リン酸水溶液では150〜210Vであるのが好ましく、シュウ酸水溶液では30〜60Vであるのが好ましく、クエン酸水溶液では230〜250Vであるのが好ましく、マロン酸水溶液では100〜140Vであるのが好ましく、酒石酸水溶液では180〜210Vであるのが好ましい。
中でも、直流を用い、かつ、電圧を一定にすることによって、膜厚20μm以上の陽極酸化皮膜を形成させる定電圧電解が、高い規則性を得ることができる点で好ましい。
処理時間は、0.1〜20時間であるのが好ましく、0.3〜16時間であるのがより好ましく、0.5〜7時間であるのが更に好ましい。
The density | concentration of electrolyte solution is 0.1-6 mol / L normally, it is preferable that it is 0.2-5 mol / L, and it is more preferable that it is 0.3-4 mol / L.
The temperature of the electrolytic solution can usually be appropriately set at 10 to 70 ° C, but is preferably 15 to 60 ° C, and more preferably 20 to 60 ° C.
The electric conductivity of the electrolytic solution is usually 30 to 400 mS / cm, preferably 40 to 300 mS / cm, and more preferably 50 to 200 mS / cm.
Current density is usually 0.1~300A / dm 2, is preferably from 0.3~250A / dm 2, and more preferably 0.5~200A / dm 2.
The voltage is usually 3 to 500 V, but a suitable range can be appropriately selected according to the type of the electrolytic solution. For example, it is preferably 10 to 30 V for a sulfuric acid aqueous solution, preferably 150 to 210 V for a phosphoric acid aqueous solution, preferably 30 to 60 V for an oxalic acid aqueous solution, and 230 to 250 V for a citric acid aqueous solution. In the case of malonic acid aqueous solution, it is preferably 100 to 140V, and in the case of tartaric acid aqueous solution, it is preferably 180 to 210V.
Among these, constant voltage electrolysis in which an anodic oxide film having a thickness of 20 μm or more is formed by using direct current and making the voltage constant is preferable in that high regularity can be obtained.
The treatment time is preferably 0.1 to 20 hours, more preferably 0.3 to 16 hours, and further preferably 0.5 to 7 hours.

規則配列した窪みを持ったアルミニウム表面を得るために、自己規則化処理によって形成した陽極酸化皮膜を除去する脱膜処理を行う。自己規則化処理で形成した陽極酸化皮膜においては、表面から遠ざかるほど(アルミニウム基板に近づくほど)、マイクロポアの規則性が高くなるので、一度脱膜して、アルミニウム基板付近に残存したマイクロポアの底部分を表面に露出させて、後述する本陽極酸化処理において、マイクロポアの起点となる規則的な窪みを得る。
したがって、脱膜処理は、アルミニウムを除去せず、酸化アルミニウムである陽極酸化皮膜のみを除去する方法であれば特に限定されない。具体的には、例えば、化学的な溶解処理、逆電解処理が挙げられる。
In order to obtain an aluminum surface having dents that are regularly arranged, a film removal treatment for removing the anodized film formed by the self-ordering treatment is performed. In the anodized film formed by self-ordering treatment, the regularity of the micropores increases as the distance from the surface (closer to the aluminum substrate) increases. The bottom part is exposed on the surface, and in the main anodizing process to be described later, a regular depression serving as a starting point of the micropore is obtained.
Therefore, the film removal treatment is not particularly limited as long as it is a method of removing only the anodized film that is aluminum oxide without removing aluminum. Specific examples include chemical dissolution treatment and reverse electrolysis treatment.

化学的な溶解処理としては、例えば、アルミニウムは溶解させず、酸化アルミニウムである陽極酸化皮膜のみを溶解させる溶媒を用いて、陽極酸化皮膜を溶解させる処理が挙げられる。
例えば、硝酸、リン酸、無水クロム酸、水酸化クロム、リン酸ジルコニウム系化合物、リン酸チタン系化合物、リチウム塩化合物、セリウム塩化合物、マグネシウム塩化合物、ケイフッ化ナトリウム、フッ化亜鉛、マンガン化合物、モリブデン化合物、マグネシウム化合物およびハロゲン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する水溶液を用いる方法が挙げられる。中でも、クロム酸およびリン酸の混合水溶液、リン酸および硝酸の混合水溶液、リン酸および無水クロム酸の混合水溶液が好ましい。
これらの水溶液に含まれる化合物の濃度は、0.01〜10mol/Lであるのが好ましく、0.05〜5mol/Lであるのがより好ましく、0.1〜1mol/Lであるのが更に好ましい。
水溶液の温度は、0℃以上であるのが好ましく、20℃以上であるのがより好ましく、40℃以上であるのが更に好ましい。なお、沸騰した水溶液を用いると、規則化の起点が破壊され、乱れるので、水溶液は沸騰させないで用いるのが好ましい。
処理時間は、30分以上であるのが好ましく、1時間以上であるのがより好ましく、3時間以上であるのが更に好ましい。
Examples of the chemical dissolution treatment include a treatment of dissolving the anodized film using a solvent that does not dissolve aluminum but dissolves only the anodized film that is aluminum oxide.
For example, nitric acid, phosphoric acid, chromic anhydride, chromium hydroxide, zirconium phosphate compound, titanium phosphate compound, lithium salt compound, cerium salt compound, magnesium salt compound, sodium silicofluoride, zinc fluoride, manganese compound, The method of using the aqueous solution containing the at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of a molybdenum compound, a magnesium compound, and a halogen compound is mentioned. Among these, a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid, a mixed aqueous solution of phosphoric acid and nitric acid, and a mixed aqueous solution of phosphoric acid and chromic anhydride are preferable.
The concentration of the compound contained in these aqueous solutions is preferably 0.01 to 10 mol / L, more preferably 0.05 to 5 mol / L, and further preferably 0.1 to 1 mol / L. preferable.
The temperature of the aqueous solution is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and still more preferably 40 ° C. or higher. In addition, since the starting point of ordering will be destroyed and disorder | damage | disturbed if the boiled aqueous solution is used, it is preferable to use the aqueous solution without boiling.
The treatment time is preferably 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer, and even more preferably 3 hours or longer.

逆電解処理は、アルミニウム基板を陰極として、酸水溶液中で電解することにより、陽極酸化皮膜とアルミニウム基板とをはく離させて、マイクロポアの起点となる規則的な窪みを有するアルミニウム部材を得る方法である。なお、この逆電解処理においては、アルミニウム基板を陰極として電解を行うが、これは陽極酸化処理の電解がアルミニウム基板を陽極とするのと逆になるので、逆電解処理と呼んでいる。   The reverse electrolysis treatment is a method of obtaining an aluminum member having regular depressions as starting points of micropores by separating the anodized film and the aluminum substrate by electrolysis in an acid aqueous solution using the aluminum substrate as a cathode. is there. In this reverse electrolysis treatment, electrolysis is performed using the aluminum substrate as a cathode. This is called reverse electrolysis treatment because the electrolysis of the anodizing treatment is opposite to that of the aluminum substrate as the anode.

逆電解処理においては、陽極酸化皮膜とアルミニウム基板との界面で水素が発生し、この水素により陽極酸化皮膜のアルミニウム基板との界面にあるバリア層が還元され、アルミニウムイオンとなって電解液として用いられる酸水溶液中に移動して溶出し、同時に水素ガスの圧力によって基板から陽極酸化皮膜が浮き上がるため、陽極酸化皮膜とアルミニウム基板とがその界面ではく離するものと考えられる。   In the reverse electrolysis treatment, hydrogen is generated at the interface between the anodized film and the aluminum substrate, and this hydrogen reduces the barrier layer at the interface with the aluminum substrate of the anodized film to form aluminum ions that are used as the electrolyte. It is considered that the anodic oxide film and the aluminum substrate are separated at the interface because the anodic oxide film floats from the substrate due to movement and elution into the aqueous acid solution and at the same time by the pressure of hydrogen gas.

逆電解処理においては、陰極として、上述した陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板を用い、アルミニウム基板側から通電させる。陽極は、特に限定されず、例えば、PtメッキされたTi電極、Pt電極、カーボン電極が挙げられる。中でも、PtメッキされたTi電極、Pt電極が好ましい。   In the reverse electrolysis treatment, the aluminum substrate having the above-described anodized film is used as the cathode, and electricity is applied from the aluminum substrate side. The anode is not particularly limited, and examples thereof include a Pt-plated Ti electrode, a Pt electrode, and a carbon electrode. Of these, Pt-plated Ti electrodes and Pt electrodes are preferable.

逆電解処理に用いられる酸水溶液は、pH1〜7あるのが好ましく、pH2〜6であるのがより好ましく、pH2.5〜5.5であるのが更に好ましい。また、酸水溶液の電気伝導度は、0.01〜100mS/cmであるのが好ましく、0.1〜50mS/cmであるのがより好ましい。酸水溶液のpHおよび電気伝導度が上記範囲であると、アルミニウム基板の腐食および残膜が発生しにくく、はく離性が良好になる。
酸水溶液の電気伝導度が低すぎると、電流値の極小値が発生しないことがある。その場合には、酸水溶液中のイオン濃度を高くして、電流値の極小値が発生させるのが好ましい。逆に、酸水溶液中のイオン濃度が高すぎると、電流値の極小値が発生はするものの、短時間で終了し、その後、急速に電流値が増加してしまうので、制御が困難となる。更に、極小値に達する時間を超えると、腐食が発生してしまう。
The acid aqueous solution used for the reverse electrolysis treatment preferably has a pH of 1 to 7, more preferably a pH of 2 to 6, and further preferably a pH of 2.5 to 5.5. Moreover, it is preferable that it is 0.01-100 mS / cm, and, as for the electrical conductivity of acid aqueous solution, it is more preferable that it is 0.1-50 mS / cm. When the pH and electrical conductivity of the acid aqueous solution are within the above ranges, corrosion and residual film of the aluminum substrate are difficult to occur, and the peelability is improved.
If the electric conductivity of the acid aqueous solution is too low, a minimum current value may not be generated. In that case, it is preferable to increase the ion concentration in the acid aqueous solution to generate a minimum current value. On the contrary, if the ion concentration in the acid aqueous solution is too high, a minimum value of the current value is generated, but it is completed in a short time, and then the current value rapidly increases, so that control becomes difficult. Furthermore, if the time to reach the minimum value is exceeded, corrosion will occur.

酸水溶液には、酸として、例えば、シュウ酸、硫酸、リン酸を好適に用いることができる。また、例えば、水に溶解して酸性を示す金属塩化合物、水に溶解して酸性を示す有機化合物を用いることもできる。
水に溶解して酸性を示す金属塩化合物としては、例えば、シュウ酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、ホウ酸アルミニウムが挙げられる。
水に溶解して酸性を示す有機化合物は、カルボン酸であるのが好ましい。例えば、アジピン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸、マレイン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸、安息香酸等の芳香族モノカルボン酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸、サリチル酸等の芳香族オキシカルボン酸が好適に挙げられる。
また、水に溶解して中性を示す塩、すなわち、中性塩を用いることもできる。中性塩としては、例えば、炭酸アンモニウム等の炭酸塩、ホウ酸アンモニウム等のほう酸塩が好適に挙げられる。
中性塩を用いる場合、更に、添加剤として、フッ化物、炭酸誘導体または酸アミドを添加した混合浴とするのも好適な態様の一つである。フッ化物としては、例えば、フッ化アンモニウムが挙げられる。炭酸誘導体としては、例えば、炭酸グアニジン、尿素、ホルムアルデヒドが挙げられる。酸アミドとしては、例えば、アセトアミドが挙げられる。
これらの中でも、シュウ酸、シュウ酸アルミニウム、硫酸、硫酸アルミニウムまたはこれらの混合物が好ましい。特に、硫酸アルミニウム、硫酸が、入手性や廃液処理性の点で好ましい。
In the acid aqueous solution, for example, oxalic acid, sulfuric acid, and phosphoric acid can be suitably used as the acid. Further, for example, a metal salt compound that shows acidity when dissolved in water, or an organic compound that shows acidity when dissolved in water can be used.
Examples of the metal salt compound that dissolves in water and exhibits acidity include aluminum oxalate, aluminum sulfate, aluminum lactate, aluminum fluoride, and aluminum borate.
The organic compound that is acidic when dissolved in water is preferably a carboxylic acid. For example, saturated aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as maleic acid, aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, and aromatic oxycarboxylic acids such as salicylic acid Are preferable.
In addition, a salt that is neutral when dissolved in water, that is, a neutral salt, can also be used. Suitable examples of the neutral salt include carbonates such as ammonium carbonate and borates such as ammonium borate.
In the case where a neutral salt is used, it is also a preferred embodiment to use a mixed bath to which a fluoride, a carbonic acid derivative or an acid amide is added as an additive. Examples of the fluoride include ammonium fluoride. Examples of the carbonic acid derivative include guanidine carbonate, urea, and formaldehyde. Examples of the acid amide include acetamide.
Among these, oxalic acid, aluminum oxalate, sulfuric acid, aluminum sulfate or a mixture thereof is preferable. In particular, aluminum sulfate and sulfuric acid are preferable in terms of availability and waste liquid treatment.

また、上記陽極酸化処理で用いられた電解液と同一の種類のものを用いるのが好ましい態様の一つである。これにより、同一の電解槽で、陽極酸化処理と逆電解とを行うことが可能となる。また、別の電解槽で行う場合であっても、逆電解槽への液の持ち込みによる悪影響がない。   Moreover, it is one of the preferable aspects to use the same kind as the electrolyte solution used by the said anodizing process. Thereby, it becomes possible to perform anodizing treatment and reverse electrolysis in the same electrolytic cell. Moreover, even if it is a case where it carries out by another electrolytic cell, there is no bad influence by carrying in of the liquid to a reverse electrolytic cell.

逆電解の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ない。
電解液濃度は、例えば、シュウ酸水溶液の場合、0.4〜10質量%、硫酸水溶液の場合、2〜20質量%、リン酸水溶液の場合、0.4〜5質量%であるのが好ましい。
電解液の温度は、一般的には、0〜50℃であるのが好ましく、10〜35℃であるのがより好ましい。
電流密度は、0.1〜200A/dm2であるのが好ましく、0.3〜50A/dm2であるのがより好ましく、0.5〜10A/dm2であるのが更に好ましい。上記範囲であ
ると、はく離にムラが生じず、より均一に行うことができる。
電圧は、5〜500Vであるのが好ましく、10〜240Vであるのがより好ましい。逆電解が陽極酸化処理に引き続いて行われる場合は、陽極酸化処理と同じ電圧で、定電圧逆電解を行うのが好ましい。
また、直流電圧を一定としつつ、断続的に電流のオンおよびオフを繰り返す方法、直流電圧を断続的に変化させつつ、電流のオンおよびオフを繰り返す方法も好適に用いることができる。電圧を断続的に変化させる方法においては、電圧を順次低くしていくのが好ましい態様の一つである。電解時間は、1〜500秒であるのが好ましく、10〜120秒であるのがより好ましい。
The reverse electrolysis conditions vary depending on the electrolyte used, and therefore cannot be determined unconditionally.
For example, the concentration of the electrolytic solution is preferably 0.4 to 10% by mass in the case of an oxalic acid aqueous solution, 2 to 20% by mass in the case of an aqueous sulfuric acid solution, and 0.4 to 5% by mass in the case of an aqueous phosphoric acid solution. .
In general, the temperature of the electrolytic solution is preferably 0 to 50 ° C, and more preferably 10 to 35 ° C.
Current density is preferably 0.1~200A / dm 2, more preferably from 0.3~50A / dm 2, and even more preferably 0.5~10A / dm 2. When it is within the above range, unevenness does not occur in peeling, and it can be performed more uniformly.
The voltage is preferably 5 to 500V, and more preferably 10 to 240V. When reverse electrolysis is performed subsequent to the anodizing treatment, it is preferable to perform constant voltage reverse electrolysis at the same voltage as the anodizing treatment.
Also, a method of repeatedly turning on and off the current intermittently while keeping the DC voltage constant, and a method of repeatedly turning on and off the current while intermittently changing the DC voltage can be suitably used. In the method of changing the voltage intermittently, it is one of preferred embodiments that the voltage is lowered sequentially. The electrolysis time is preferably 1 to 500 seconds, and more preferably 10 to 120 seconds.

上記範囲であると、陽極酸化皮膜のバリア層とアルミニウム基板とのはく離性により優れ、かつ、陽極酸化皮膜の窪みの規則性もより高くなるので好ましい。電気量が多すぎたり、電解時間が長すぎたりすると、陽極酸化皮膜のバリア層とアルミニウム基板との界面が高温となり、得られる構造体が変形し、窪みの規則性が損なわれる場合がある。   The above range is preferable because it is more excellent in the peelability between the barrier layer of the anodized film and the aluminum substrate, and the regularity of the depressions in the anodized film becomes higher. If the amount of electricity is too large or the electrolysis time is too long, the interface between the barrier layer of the anodized film and the aluminum substrate becomes high temperature, the resulting structure may be deformed, and the regularity of the dents may be impaired.

また、逆電解処理は、電流値をモニターし、電流値が極小となる時間を中心に±30%程度の範囲で停止して終了するのが好ましく、電流値が極小付近となる点で電解を停止して終了するのがより好ましい。この場合、はく離性と、はく離後の陽極酸化皮膜およびアルミニウム基板の面状とが、優れたものになる。   The reverse electrolysis treatment is preferably terminated by monitoring the current value and stopping it within a range of about ± 30% around the time when the current value is minimized, and the electrolysis is performed at the point where the current value is near the minimum. More preferably, it stops and ends. In this case, the peelability and the surface properties of the anodized film and the aluminum substrate after peeling are excellent.

逆電解処理を行って得られるアルミニウム基板には、はく離面の10%以下の領域に、厚さ0.2μm以下の陽極酸化皮膜の残存物が残留することがある。このアルミニウム基板を利用する場合には、陽極酸化皮膜の残存物がないのが好ましい。
したがって、この場合、逆電解処理後、化学処理を行って、陽極酸化皮膜の残存物を除去するのが好ましい。具体的には、各種の酸性またはアルカリ性の水溶液を陽極酸化皮膜に接触させることにより、除去することができる。
In the aluminum substrate obtained by performing the reverse electrolysis treatment, a residue of an anodic oxide film having a thickness of 0.2 μm or less may remain in a region of 10% or less of the peeling surface. When this aluminum substrate is used, it is preferable that no anodized film remains.
Therefore, in this case, it is preferable to remove the residue of the anodized film by performing a chemical treatment after the reverse electrolysis treatment. Specifically, it can be removed by bringing various acidic or alkaline aqueous solutions into contact with the anodized film.

酸性水溶液としては、例えば、リン酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液、シュウ酸水溶液、クロム酸とリン酸との混合水溶液が挙げられる。中でも、クロム酸とリン酸との混合水溶液が好ましい。
酸性水溶液は、pH0.3〜6であるのが好ましく、pH0〜4であるのがより好ましく、pH2〜4であるのが更に好ましい。酸性水溶液の温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
処理時間は、1秒〜6時間であるのが好ましく、5秒〜3時間であるのがより好ましく、10秒〜1時間であるのが更に好ましい。
Examples of the acidic aqueous solution include a phosphoric acid aqueous solution, a sulfuric acid aqueous solution, a nitric acid aqueous solution, an oxalic acid aqueous solution, and a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid. Among these, a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid is preferable.
The acidic aqueous solution preferably has a pH of 0.3 to 6, more preferably a pH of 0 to 4, and still more preferably a pH of 2 to 4. It is preferable that the temperature of acidic aqueous solution is 20-60 degreeC, and it is more preferable that it is 30-50 degreeC.
The treatment time is preferably 1 second to 6 hours, more preferably 5 seconds to 3 hours, and even more preferably 10 seconds to 1 hour.

アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウムの各水溶液が挙げられる。
アルカリ性水溶液は、pH10〜13.5であるのが好ましく、pH11〜13であるのがより好ましい。アルカリ性水溶液の温度は、10〜50℃であるのが好ましく、20〜40℃であるのがより好ましい。処理時間は、1秒〜10分であるのが好ましく、2秒〜1分であるのがより好ましく、3秒〜30秒であるのが更に好ましい。
Examples of the alkaline aqueous solution include aqueous solutions of sodium hydroxide, sodium carbonate, and potassium hydroxide.
The alkaline aqueous solution preferably has a pH of 10 to 13.5, more preferably a pH of 11 to 13. The temperature of the alkaline aqueous solution is preferably 10 to 50 ° C, and more preferably 20 to 40 ° C. The treatment time is preferably 1 second to 10 minutes, more preferably 2 seconds to 1 minute, and even more preferably 3 seconds to 30 seconds.

アルカリ性水溶液で生成した中和生成物は、更に、上述した酸水溶液で溶解するのが好ましい。好ましい酸水溶液としては、例えば、リン酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液が挙げられる。酸水溶液は、pH0.3〜6であるのが好ましく、pH0〜4であるのがより好ましく、pH2〜4であるのが更に好ましい。酸水溶液の温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。処理時間は、1秒〜60分であるのが好ましく、5秒〜10分であるのがより好ましく、10秒〜5分であるのが更に好ましい。   The neutralized product produced with the alkaline aqueous solution is preferably further dissolved with the acid aqueous solution described above. As preferable acid aqueous solution, phosphoric acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution is mentioned, for example. The aqueous acid solution preferably has a pH of 0.3 to 6, more preferably a pH of 0 to 4, and still more preferably a pH of 2 to 4. The temperature of the acid aqueous solution is preferably 20 to 60 ° C, and more preferably 30 to 50 ° C. The treatment time is preferably 1 second to 60 minutes, more preferably 5 seconds to 10 minutes, and even more preferably 10 seconds to 5 minutes.

逆電解の好適条件の例を下記に例示する。
<好適条件1>
陰極:濃度0.3mol/L、温度17℃のシュウ酸水溶液で、電圧40V、処理時間60分の条件で陽極酸化処理して得られる陽極酸化皮膜、厚さ60μm、ポア径35nm、ポア径の変動係数15%、マイクロポア周期63nm
陽極:カーボン電極
電解液:濃度0.04g/L(アルミニウムイオン換算)、pH3.8、電気伝導度0.6mS/cm、温度33℃の硫酸アルミニウム水溶液
電圧:40V(設定電圧)
電流密度:5A/dm2(極小値1A/dm2
処理時間:40秒(極小時)
Examples of suitable conditions for reverse electrolysis are illustrated below.
<Preferred condition 1>
Cathode: Anodized film obtained by anodizing with an oxalic acid aqueous solution having a concentration of 0.3 mol / L and a temperature of 17 ° C. under conditions of a voltage of 40 V and a treatment time of 60 minutes, a thickness of 60 μm, a pore diameter of 35 nm, and a pore diameter Fluctuation coefficient 15%, micropore period 63nm
Anode: Carbon electrode Electrolyte: Concentration 0.04 g / L (in terms of aluminum ion), pH 3.8, electric conductivity 0.6 mS / cm, temperature 33 ° C. Aluminum sulfate aqueous solution Voltage: 40 V (set voltage)
Current density: 5 A / dm 2 (minimum value 1 A / dm 2 )
Processing time: 40 seconds (minimum)

逆電解処理の処理時間は、クロム酸とリン酸との混合水溶液で溶解させる脱膜工程に要する時間に比べて、極めて短い。また、クロム酸とリン酸との混合水溶液は、脱膜工程時において、酸化アルミニウムの含有量がAl23として15g/Lを超えると、急激に溶解能力が劣化する。
これに対し、この逆電解処理では、陽極酸化皮膜がアルミニウム基板との界面で固形の状態ではく離するため、フィルター等で簡便に分離することができ、逆電解処理に用いられる酸水溶液が劣化しない。
したがって、逆電解処理の処理時間および酸水溶液の消費量は、クロム酸とリン酸との混合水溶液による脱膜工程の処理時間および処理液の消費量に比べて、格段に短く、少ない。
The treatment time of the reverse electrolysis treatment is extremely short compared to the time required for the film removal step of dissolving with a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid. Further, in the mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid, when the content of aluminum oxide exceeds 15 g / L as Al 2 O 3 in the film removal step, the dissolving ability is rapidly deteriorated.
In contrast, in this reverse electrolysis treatment, the anodized film is released in a solid state at the interface with the aluminum substrate, so that it can be easily separated with a filter or the like, and the acid aqueous solution used for the reverse electrolysis treatment does not deteriorate. .
Therefore, the treatment time for the reverse electrolysis treatment and the consumption amount of the acid aqueous solution are much shorter and less than the treatment time for the film removal step using the mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid and the consumption amount of the treatment solution.

<多段階陽極酸化処理法>
多段階陽極酸化処理法は、表面に陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板に、少なくとも、前記陽極酸化皮膜の一部を溶解させる第1皮膜溶解処理と、前記第1皮膜溶解処理後の陽極酸化処理とを含む工程を1回以上行う規則化処理と、前記陽極酸化皮膜を溶解させる、第2皮膜溶解処理とをこの順に施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る方法である。
この場合、第1皮膜溶解処理の前の陽極酸化皮膜の膜厚は、10μm以上であるのが好ましく、15μm以上であるのがより好ましく、20μm以上であるのが更に好ましい。上記範囲であると、第2皮膜溶解処理後の表面の規則化度を85%以上にすることが容易となる。
<Multi-stage anodizing method>
The multi-step anodizing method includes a first film dissolving process for dissolving at least a part of the anodized film on an aluminum substrate having an anodized film on the surface, and an anodizing process after the first film dissolving process. Is a method of obtaining a fine structure having micropores on the surface by performing a regularization treatment in which the process including the step is performed once or more and a second film dissolution process for dissolving the anodized film in this order.
In this case, the film thickness of the anodic oxide film before the first film dissolution treatment is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and further preferably 20 μm or more. Within the above range, it becomes easy to set the degree of ordering of the surface after the second film dissolution treatment to 85% or more.

<本陽極酸化処理>
本発明では、上述したように用途に合わせてアルミニウム表面に窪みを形成させた後、陽極酸化処理により、陽極酸化皮膜を形成させることができる。本明細書においては、この陽極酸化処理を、自己規則化法に用いられる陽極酸化処理等と区別して、「本陽極酸化処理」という。
本陽極酸化処理は、特に限定されず、例えば、従来公知の方法を用いることができるが、上述した自己規則化法と同一の条件で行われるのが好ましい。
本陽極酸化処理後の陽極酸化皮膜の膜厚は、0.5〜600μmであるのが好ましく、10〜400μmであるのがより好ましく、20〜200μmであるのが更に好ましい。上記範囲であると、本発明の触媒体の触媒性能が優れたものになる。
陽極酸化皮膜の膜厚は、概ね電気量に比例するので、処理時間と電流密度とを適宜選択することにより、調節することができる。
本陽極酸化処理により、バルブ金属の一部が陽極酸化され、陽極酸化皮膜とそれを支持するバルブ金属部材とが得られる。
<This anodizing treatment>
In the present invention, as described above, an anodized film can be formed by forming an indentation on the aluminum surface in accordance with the application and then performing an anodizing treatment. In the present specification, this anodizing treatment is referred to as “the present anodizing treatment” in distinction from the anodizing treatment used in the self-ordering method.
The anodizing treatment is not particularly limited. For example, a conventionally known method can be used, but it is preferably performed under the same conditions as the self-ordering method described above.
The film thickness of the anodized film after this anodizing treatment is preferably 0.5 to 600 μm, more preferably 10 to 400 μm, and still more preferably 20 to 200 μm. Within the above range, the catalyst performance of the catalyst body of the present invention is excellent.
Since the film thickness of the anodized film is approximately proportional to the amount of electricity, it can be adjusted by appropriately selecting the processing time and the current density.
By this anodizing treatment, a part of the valve metal is anodized to obtain an anodized film and a valve metal member that supports the anodized film.

<ポアワイド処理>
ポアワイド処理は、本陽極酸化処理後、浸せき法等により、陽極酸化皮膜を酸水溶液またはアルカリ水溶液に接触させることにより、陽極酸化皮膜を溶解させ、マイクロポアのポア径を拡大する処理である。
これにより、マイクロポアの配列の規則性およびポア径のばらつきを制御することが容易となる。
<Pore wide processing>
The pore-wide treatment is a treatment for expanding the pore diameter of the micropores by dissolving the anodic oxide film by bringing the anodic oxide film into contact with an aqueous acid solution or an alkaline aqueous solution by a dipping method or the like after the main anodic oxidation treatment.
This makes it easy to control the regularity of the arrangement of micropores and the variation in pore diameter.

ポアワイド処理に酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。酸水溶液の濃度は1〜10質量%であるのが好ましい。酸水溶液の温度は、25〜40℃であるのが好ましい。
ポアワイド処理にアルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は0.1〜5質量%であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、50g/L、40℃のリン酸水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化ナトリウム水溶液または0.5g/L、30℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
浸せき法の場合、酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、8〜60分であるのが好ましく、10〜50分であるのがより好ましく、15〜30分であるのが更に好ましい。
When an aqueous acid solution is used for the pore wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof. The concentration of the acid aqueous solution is preferably 1 to 10% by mass. The temperature of the acid aqueous solution is preferably 25 to 40 ° C.
When an alkaline aqueous solution is used for the pore-wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of at least one alkali selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide. The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 0.1 to 5% by mass. The temperature of the alkaline aqueous solution is preferably 20 to 35 ° C.
Specifically, for example, 50 g / L, 40 ° C. phosphoric acid aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. sodium hydroxide aqueous solution or 0.5 g / L, 30 ° C. potassium hydroxide aqueous solution is preferably used. .
In the case of the immersion method, the immersion time in the acid aqueous solution or alkaline aqueous solution is preferably 8 to 60 minutes, more preferably 10 to 50 minutes, and still more preferably 15 to 30 minutes.

<表面積増大処理>
陽極酸化皮膜には、表面積を増大させる表面積増大処理を施すのが好ましい態様の一つである。
表面積増大処理としては、例えば、特開昭59−059247号公報に記載の焼成処理;「新アルマイト理論」,カロス出版,1997年,p.208−212に記載の熱水水和処理;フッ化物イオンを含有する水を用いる常温水和処理、特許第3154638号公報に記載の純水を用いる常温水和処理等の常温水和処理を用いることができる。
<Surface area increase treatment>
In one preferred embodiment, the anodized film is subjected to a surface area increasing treatment for increasing the surface area.
Examples of the surface area increasing treatment include a firing treatment described in JP-A-59-059247; “New Anodized Theory”, Karos Publishing, 1997, p. Hot water hydration treatment described in 208-212; room temperature hydration treatment using room temperature hydration treatment using water containing fluoride ions, room temperature hydration treatment using pure water described in Japanese Patent No. 3154638, etc. be able to.

中でも、常温水和処理が好ましい。常温水和処理には、純水を使用することができるが、更に、反応促進剤として、アンモニア、酢酸ニッケル、酢酸コバルト、ケイ酸ナトリウム、重クロム酸カリウムおよびトリエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する水溶液を用いるのが好ましい。中でも、水和処理の効率の点で、アンモニア、ケイ酸ナトリウムおよびトリエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する水溶液であるのが好ましく、アンモニアおよび/またはケイ酸ナトリウムを含有する水溶液であるのがより好ましく、アンモニア水溶液であるのが更に好ましい。
水溶液中の反応促進剤の量は、通常、1〜50質量%であり、3〜40質量%であるのが好ましく、5〜30質量%であるのがより好ましい。
Of these, room temperature hydration is preferred. Although pure water can be used for the room temperature hydration treatment, the reaction accelerator is selected from the group consisting of ammonia, nickel acetate, cobalt acetate, sodium silicate, potassium dichromate and triethanolamine. It is preferable to use an aqueous solution containing at least one kind. Among these, in view of the efficiency of the hydration treatment, an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of ammonia, sodium silicate and triethanolamine is preferable, and an aqueous solution containing ammonia and / or sodium silicate. Is more preferable, and an aqueous ammonia solution is still more preferable.
The amount of the reaction accelerator in the aqueous solution is usually 1 to 50% by mass, preferably 3 to 40% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass.

水溶液の温度は、5℃以上40℃未満であるのが好ましく、10〜35℃であるのがより好ましく、20〜30℃であるのが更に好ましい。
水溶液は、pH8〜12であるのが好ましく、pH10〜12であるのがより好ましく、pH11〜12であるのが更に好ましい。
水和処理の条件が、上記範囲であると、マイクロポアの内部に微細凹凸構造が形成することによって表面積を増大させることができるとともに、マイクロポアの開口部が塞がれることを防止することができる点で好ましい。
The temperature of the aqueous solution is preferably 5 ° C. or higher and lower than 40 ° C., more preferably 10 to 35 ° C., and still more preferably 20 to 30 ° C.
The aqueous solution preferably has a pH of 8 to 12, more preferably a pH of 10 to 12, and still more preferably a pH of 11 to 12.
When the condition of the hydration treatment is within the above range, it is possible to increase the surface area by forming a fine uneven structure inside the micropore, and to prevent the opening of the micropore from being blocked. It is preferable in that it can be performed.

<触媒活性を有する金属>
本発明に用いられる触媒活性を有する金属は、特に限定されず、例えば、触媒活性を有する公知の金属、合金および金属化合物が挙げられる。
具体的には、金属としては、例えば、Pt、Pd、Ru、Re、Rh、Ni、Mo、Ru、Cu、Co、Au、Agが挙げられる。合金としては、例えば、これらの金属の合金、より具体的には、例えば、Pt−Rh−Pd3元触媒、Re−Pt合金が挙げられる。金属化合物としては、例えば、これらの金属または合金の塩、錯体が挙げられる。
中でも、微粒子状態での取り扱いが容易で触媒活性が高いため、広汎に使われている貴金属触媒が好ましい。
特に、Pt、Pd、Au、Ag、ReおよびRhからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属またはその塩もしくは錯体であるのが好ましく、PtもしくはPt合金またはその塩もしくは錯体が好ましい。
<Metal with catalytic activity>
The metal having catalytic activity used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include known metals, alloys and metal compounds having catalytic activity.
Specifically, examples of the metal include Pt, Pd, Ru, Re, Rh, Ni, Mo, Ru, Cu, Co, Au, and Ag. Examples of the alloy include alloys of these metals, and more specifically, for example, Pt—Rh—Pd ternary catalyst and Re—Pt alloy. Examples of the metal compound include salts and complexes of these metals or alloys.
Among them, precious metal catalysts that are widely used are preferable because they are easily handled in a fine particle state and have high catalytic activity.
In particular, at least one metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Au, Ag, Re, and Rh, or a salt or complex thereof is preferable, and Pt or a Pt alloy, or a salt or complex thereof is preferable.

<触媒担持処理>
本発明の触媒体は、上述した陽極酸化皮膜のマイクロポア内に、上述した触媒活性を有する金属を担持させることにより、得ることができる。
具体的には、触媒活性を有する金属を陽極酸化皮膜に吸着させ、さらに、触媒反応に用いられる物質(例えば、流体)と接触しても脱着しない程度に固定化させる。
触媒担持処理の方法は、特に限定されず、例えば、含漬法、イオン交換法、共沈法、沈着法、混練法、水熱合成法、気相合成法等の公知の方法を用いることができる。中でも、含漬法が好ましい。
含漬法は、その工程により分類され、吸着法、ポアフィリング法、incipient wetness法、蒸発乾固法、スプレー法等が知られている。
中でも、触媒学会編,「触媒実験ハンドブック」,講談社,1989年,p.18−34に記載されているような、触媒活性を有する金属イオンを含有する水溶液に浸せきさせる方法が好ましく、触媒活性を有する貴金属イオンを含有する水溶液に浸せきさせる方法がより好ましい。
この場合、水溶液の温度は、5〜80℃であるのが好ましく、10〜50℃であるのがより好ましく、5〜40℃未満であるのが更に好ましい。水溶液は、pH7.5〜13であるのが好ましく、pH8〜12であるのがより好ましく、pH9〜12であるのが更に好ましい。処理時間は、0.1〜12時間であるのが好ましく、0.5〜10時間であるのがより好ましく、1〜8時間であるのが更に好ましい。
<Catalyst loading treatment>
The catalyst body of the present invention can be obtained by supporting the above-mentioned metal having catalytic activity in the micropores of the anodized film.
Specifically, a metal having catalytic activity is adsorbed on the anodized film, and is further immobilized so that it does not desorb even when it comes into contact with a substance (for example, fluid) used in the catalytic reaction.
The method for the catalyst supporting treatment is not particularly limited, and for example, a known method such as a soaking method, an ion exchange method, a coprecipitation method, a deposition method, a kneading method, a hydrothermal synthesis method, a gas phase synthesis method, or the like may be used. it can. Among these, the impregnation method is preferable.
The impregnation method is classified according to the process, and an adsorption method, a pore filling method, an incipient wetness method, an evaporation to dryness method, a spray method and the like are known.
Among them, the Catalyst Society, “Catalyst Experiment Handbook”, Kodansha, 1989, p. A method of immersing in an aqueous solution containing a metal ion having catalytic activity as described in 18-34 is preferred, and a method of immersing in an aqueous solution containing a noble metal ion having catalytic activity is more preferred.
In this case, the temperature of the aqueous solution is preferably 5 to 80 ° C, more preferably 10 to 50 ° C, and still more preferably 5 to 40 ° C. The aqueous solution preferably has a pH of 7.5 to 13, more preferably a pH of 8 to 12, and still more preferably a pH of 9 to 12. The treatment time is preferably from 0.1 to 12 hours, more preferably from 0.5 to 10 hours, and even more preferably from 1 to 8 hours.

含漬法に用いられる水溶液は、触媒活性を有する金属を含む、塩化物、臭化物、アンモニウム化合物、シアン化物、アルカリ金属塩(すなわち、K、Na等のアルカリ金属との塩)、これらの複合化合物を用いて調製することができる。中でも、入手の容易さおよび調製の簡便性の点で、塩化物、アンモニウム化合物が好ましい。   Aqueous solutions used for the impregnation method include chlorides, bromides, ammonium compounds, cyanides, alkali metal salts (that is, salts with alkali metals such as K and Na), and complex compounds thereof, containing metals having catalytic activity. Can be prepared. Of these, chlorides and ammonium compounds are preferred from the standpoint of availability and ease of preparation.

<同時処理>
ヘキサクロロ白金(IV)酸・六水和物の水溶液(酸性)またはジクロロテトラアンミン白金(II)・n水和物の水溶液(酸性)に、アンモニアを添加してpH8〜13のアルカリ性にpH調整すると、白金イオンがアンモニアと反応して錯イオンを形成し、[Pt(NH342+錯体が形成される。
この水溶液を用いて触媒担持処理を施すと、微細な結晶となり、触媒体として高い性能を示すことが期待され、また、触媒担持処理と同時に、水和処理による表面積増大処理が行われるので、製造効率の点で好ましい。
<Simultaneous processing>
When ammonia is added to an aqueous solution (acidic) of hexachloroplatinic (IV) acid / hexahydrate or an aqueous solution (acidic) of dichlorotetraammineplatinum (II) / n-hydrate to adjust the pH to an alkaline pH of 8 to 13, Platinum ions react with ammonia to form complex ions, forming [Pt (NH 3 ) 4 ] 2+ complexes.
When the catalyst supporting treatment is performed using this aqueous solution, fine crystals are formed, and it is expected to show high performance as a catalyst body, and the surface area increasing treatment by hydration treatment is performed simultaneously with the catalyst supporting treatment. It is preferable in terms of efficiency.

<焼成処理>
本発明においては、本発明の触媒体の陽極酸化皮膜側の表面積を増大させたり、陽極酸化皮膜に吸着した触媒活性を有する金属を固着させたりすることを目的として、更に、焼成処理を施すことができる。
焼成処理は、空気中または不活性ガス雰囲気中、100〜600℃で0.1〜5時間保持することにより行うのが好ましく、不活性ガス雰囲気中、350〜600℃で0.5〜3時間保持することにより行うのがより好ましい。
<Baking treatment>
In the present invention, for the purpose of increasing the surface area of the catalyst body of the present invention on the anodic oxide film side or fixing the catalytically active metal adsorbed on the anodic oxide film, a firing treatment is further performed. Can do.
The calcination treatment is preferably performed by holding at 100 to 600 ° C. for 0.1 to 5 hours in air or an inert gas atmosphere, and at 350 to 600 ° C. for 0.5 to 3 hours in an inert gas atmosphere. More preferably, it is carried out by holding.

<バルブ金属部材除去処理>
本発明の触媒体は、特に高温環境下で使用する場合、バルブ金属部材を除去した態様で用いるのが好ましいことがある。このため、触媒担持処理の前または後に、バルブ金属部材を除去する処理を行うことができる。
バルブ金属部材を除去する処理の方法は、特に限定されないが、例えば、陽極酸化処理については難溶性または不溶性であり、かつ、バルブ金属については溶解性である溶剤を用いて、好ましくは0〜80℃、より好ましくは10〜60℃、更に好ましくは20〜40℃の温度で、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上、更に好ましくは1時間以上、この溶剤に、バルブ金属部材を、場合により陽極酸化皮膜とともに接触させる方法が挙げられる。
溶剤は、バルブ金属としてアルミニウムを用いた場合は、臭素、ヨウ素等のハロゲン;希硫酸、リン酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸性溶剤;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ性溶剤が好ましく、臭素、ヨウ素がより好ましい。
バルブ金属部材を溶剤に接触させる方法は、特に限定されないが、例えば、浸せき法、滴下法が挙げられる。
また、バルブ金属部材を除去する処理の方法として、上述した逆電解処理も好適に用いられる。
<Valve metal member removal treatment>
In particular, when the catalyst body of the present invention is used in a high temperature environment, it may be preferable to use the catalyst body in a mode in which the valve metal member is removed. For this reason, the process which removes a valve metal member can be performed before or after a catalyst carrying process.
The method for removing the valve metal member is not particularly limited. For example, a solvent that is hardly soluble or insoluble for the anodizing treatment and soluble for the valve metal is used, and preferably 0 to 80. C., more preferably 10 to 60.degree. C., more preferably 20 to 40.degree. C., preferably 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, still more preferably 1 hour or more. The method of making it contact with an anodized film depending on the case is mentioned.
When aluminum is used as the valve metal, the solvent is halogen such as bromine or iodine; acidic solvent such as dilute sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid; sodium hydroxide, hydroxide Alkaline solvents such as potassium and calcium hydroxide are preferred, and bromine and iodine are more preferred.
The method for bringing the valve metal member into contact with the solvent is not particularly limited, and examples thereof include a dipping method and a dropping method.
Moreover, the reverse electrolysis process mentioned above is also suitably used as a process method for removing the valve metal member.

<貫通処理>
本発明の触媒体は、マイクロポアの底部を貫通させ、マイクロポアの両端が開口した形態とすることができる。この形態では、触媒反応に気体、液体等の流体を用いる場合に、流体をマイクロポアの中を流通させた状態で反応を行うことができるため、触媒効率が優れたものとなる。
貫通処理は、必要に応じて上述したバルブ金属の除去処理を施した後、化学溶解処理、イオンミリング処理等を行うことにより施すことができ、これにおり、マイクロポアの底部が貫通し、両端が開口した形態の触媒体が得られる。
<Penetration processing>
The catalyst body of the present invention may have a form in which the bottom of the micropore is penetrated and both ends of the micropore are open. In this embodiment, when a fluid such as a gas or a liquid is used for the catalytic reaction, the reaction can be performed in a state in which the fluid is circulated through the micropore, so that the catalyst efficiency is excellent.
The penetration treatment can be performed by performing the above-described valve metal removal treatment as necessary, followed by chemical dissolution treatment, ion milling treatment, and the like. In this, the bottom of the micropore penetrates, A catalyst body having a shape in which is opened is obtained.

化学溶解処理は、陽極酸化皮膜を溶解させうる水溶液(例えば、上述した自己規則化法に用いた陽極酸化処理用の電解液)を用いて、陽極酸化皮膜を溶解させる方法である。
水溶液としては、硫酸、シュウ酸、リン酸、マロン酸等の酸性水溶液が好ましい。水溶液の濃度は、通常、0.1〜6mol/Lであり、0.2〜5mol/Lであるのが好ましく、0.3〜4mol/Lであるのがより好ましい。水溶液の温度は、通常、10〜70℃であり、15〜60℃であるのが好ましく、20〜60℃であるのがより好ましい。
化学溶解処理の方法は、特に限定されないが、例えば、バルブ金属を除去して得られた陽極酸化皮膜を、バリアー層側が上記水溶液と接触するように減圧フィルターホルダーに鋏み、上から上記水溶液を入れ、吸引ろ過瓶にセットして吸引することにより行うことができる。この方法では、マイクロポアの底部が貫通し、水溶液が浸透して滴下するようになったら、吸引を中止して、水溶液を中性の水に入れ替えて水洗する。その後、自然乾燥してメンブランフィルター状の貫通膜を得ることができる。
The chemical dissolution treatment is a method of dissolving the anodized film using an aqueous solution capable of dissolving the anodized film (for example, an electrolytic solution for anodizing treatment used in the above-described self-ordering method).
As the aqueous solution, acidic aqueous solutions such as sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid and malonic acid are preferable. The concentration of the aqueous solution is usually 0.1 to 6 mol / L, preferably 0.2 to 5 mol / L, and more preferably 0.3 to 4 mol / L. The temperature of the aqueous solution is usually 10 to 70 ° C, preferably 15 to 60 ° C, and more preferably 20 to 60 ° C.
The method of chemical dissolution treatment is not particularly limited. For example, an anodic oxide film obtained by removing the valve metal is put in a vacuum filter holder so that the barrier layer side is in contact with the aqueous solution, and the aqueous solution is put from above. It can be performed by setting in a suction filtration bottle and sucking. In this method, when the bottom of the micropore penetrates and the aqueous solution penetrates and drops, the suction is stopped, and the aqueous solution is replaced with neutral water and washed with water. Thereafter, it is naturally dried to obtain a membrane filter-like penetrating membrane.

イオンミリング処理は、2〜10kVで加速したアルゴンイオンビーム等を、入射角10°以下でバルブ金属に照射し、バリアー層を削ってマイクロポアの底部を貫通させる方法である。イオンミリング処理は、市販の装置、例えば、日立ハイテクノロジー社製のPIPS精密イオンポリッシング装置691型、精密エッチングコーティングシステム682型PECSおよびイオンミリング装置E−3500を用いて行うことができる。   The ion milling process is a method in which an argon ion beam or the like accelerated at 2 to 10 kV is irradiated to the valve metal at an incident angle of 10 ° or less, and the barrier layer is shaved to penetrate the bottom of the micropore. The ion milling treatment can be performed using a commercially available apparatus such as a PIPS precision ion polishing apparatus 691 type, a precision etching coating system 682 type PECS and an ion milling apparatus E-3500 manufactured by Hitachi High-Technology Corporation.

<表面積比>
本発明の触媒体においては、陽極酸化皮膜側の表面について、200℃で2時間保持した後にBET法により測定した実表面積を、幾何学的表面積で除して得られる表面積比が、5000〜30万である。
実表面積は、200℃で2時間保持した後に、BET法により測定される。触媒体を200℃で2時間保持することにより、後のBET法において、測定される実表面積が安定した値となる。
触媒体を200℃で2時間保持する方法としては、例えば、真空中で加熱する方法、真空中で保管した後、不活性流通ガス中で加熱する方法が好適に挙げられる。
<Surface area ratio>
In the catalyst body of the present invention, the surface area ratio obtained by dividing the actual surface area measured by the BET method after being held at 200 ° C. for 2 hours on the surface on the anodized film side by the geometric surface area is 5000-30. Ten thousand.
The actual surface area is measured by the BET method after being held at 200 ° C. for 2 hours. By holding the catalyst body at 200 ° C. for 2 hours, the actual surface area measured in the subsequent BET method becomes a stable value.
As a method for holding the catalyst body at 200 ° C. for 2 hours, for example, a method of heating in a vacuum, a method of heating in an inert flow gas after storing in a vacuum, and the like are preferable.

BET法は、試料表面に吸着占有面積の知られている物質を液体窒素の温度で吸着させ,その量から試料の表面積を求める方法である。
本発明においては、BET法は、常法により行うことができる。例えば、触媒学会編,「触媒実験ハンドブック」,講談社,1989年,p.167−168の記載を参照して行うことができる。
BET法に用いられる測定器は、特に限定されず、例えば、市販の測定器が挙げられる。具体的には、例えば、島津製作所社製のフローソーブ、カンタクローム社製のオートソーブが挙げられる。
吸着質としては、窒素、クリプトン、ベンゼン、トルエン等の有機化合物が用いられる。中でも、窒素、窒素とヘリウムとの混合ガスが一般的に用いられる。触媒体の実表面積が比較的小さい場合には、クリプトンガスが好適に用いられる。
BET法における吸着時間は、触媒体の実表面積、測定する触媒体の量等によって、異なるが、例えば、25mm×2mmの大きさでは、概ね30分〜15時間の範囲である。脱着時間は、5〜10分程度で行われる。
実表面積は、脱着時に計測される面積の値を用いる。
The BET method is a method in which a substance having a known adsorption occupation area is adsorbed on a sample surface at the temperature of liquid nitrogen, and the surface area of the sample is obtained from the amount.
In the present invention, the BET method can be performed by a conventional method. For example, the Catalysis Society of Japan, “Catalyst Experiment Handbook”, Kodansha, 1989, p. This can be done with reference to the description of 167-168.
The measuring instrument used for BET method is not specifically limited, For example, a commercially available measuring instrument is mentioned. Specifically, for example, Flowsorb manufactured by Shimadzu Corporation and Autosorb manufactured by Cantachrome are listed.
As the adsorbate, organic compounds such as nitrogen, krypton, benzene and toluene are used. Of these, nitrogen and a mixed gas of nitrogen and helium are generally used. When the actual surface area of the catalyst body is relatively small, krypton gas is preferably used.
The adsorption time in the BET method varies depending on the actual surface area of the catalyst body, the amount of the catalyst body to be measured, and the like, but is approximately in the range of 30 minutes to 15 hours for a size of 25 mm × 2 mm, for example. Desorption time is about 5 to 10 minutes.
As the actual surface area, an area value measured at the time of desorption is used.

幾何学的表面積は、触媒体の陽極酸化皮膜側の表面を平面であると仮定して算出される面積である。具体的には、ノギス等で計測した触媒体の大きさから算出される。   The geometric surface area is an area calculated on the assumption that the surface of the catalyst body on the anodized film side is a plane. Specifically, it is calculated from the size of the catalyst body measured with calipers or the like.

上述したようにして得られた実表面積を幾何学的表面積で除して、表面積比を算出する。   The surface area ratio is calculated by dividing the actual surface area obtained as described above by the geometric surface area.

本発明の触媒体は、表面積比が5000〜30万であり、1万〜25万であるのが好ましく、2万〜20万であるのがより好ましい。上記範囲であると、触媒反応(例えば、メチルシクロヘキサンの脱水素反応)の速度、転換率等の触媒性能と触媒体作製の簡便性とのバランスに優れる。   The catalyst body of the present invention has a surface area ratio of 5000 to 300,000, preferably 10,000 to 250,000, and more preferably 20,000 to 200,000. Within the above range, the balance between the catalyst performance (for example, dehydrogenation reaction of methylcyclohexane), the catalyst performance such as the conversion rate, and the simplicity of catalyst body preparation is excellent.

<直管度>
本発明の触媒体においては、陽極酸化皮膜側の表面に存在するマイクロポアのうち、10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上が直管状のマイクロポアである。
一般に、触媒反応の効率を高くするためには、触媒体の表面積比を大きくすることが必要であるが、例えば、陽極酸化皮膜の膜厚を厚くしてマイクロポアを深くすることにより表面積比を大きくすると、触媒反応に用いられる液体、気体等の流体がマイクロポアの深部まで到達しにくくなり、触媒反応の効率が高くなりにくくなる。
これに対し、直管状のマイクロポアにおいては、触媒反応に用いられる液体、気体等の流体が、マイクロポアの深部まで円滑に移動することができる。したがって、直管状のマイクロポアの割合(直管度)が上記範囲であると、マイクロポアを深くした場合であっても、触媒反応の効率が高くなるため好ましい。
<Straight pipe degree>
In the catalyst body of the present invention, 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more of the micropores present on the surface on the anodized film side are straight tubular micropores.
In general, in order to increase the efficiency of the catalytic reaction, it is necessary to increase the surface area ratio of the catalyst body. For example, the surface area ratio can be increased by increasing the thickness of the anodized film and deepening the micropores. If it is increased, fluids such as liquid and gas used for the catalytic reaction will not easily reach the deep part of the micropore, and the efficiency of the catalytic reaction will not be increased.
On the other hand, in a straight tubular micropore, a fluid such as a liquid or gas used for a catalytic reaction can smoothly move to a deep portion of the micropore. Therefore, it is preferable that the ratio of the straight tubular micropores (straight tube degree) is in the above range because the efficiency of the catalytic reaction is increased even when the micropores are deepened.

ポアの直管度は、触媒体の断面をSEM等で観察し、分岐や閉塞がないものを直管状であるとして、そのようなマイクロポアの割合を算出することにより、求めることができる。なお、直管状のポアは、分岐や閉塞がなければ、屈曲しているものであってもよい。
ポアの直管度は、例えば、触媒体を折り曲げて、陽極酸化皮膜の破断面を作製し、FE−SEMによって観察し、マイクロポアの中間部から底部にかけて合計5箇所の写真を倍率5万倍で撮影し、視野の中で、直管状になっているマイクロポアの個数Cと、分岐しまたは閉塞しているマイクロポアの個数Dとから、下記式(1)により算出する。
The straightness of the pores can be obtained by observing the cross section of the catalyst body with an SEM or the like, and assuming that there is no branching or blockage as a straight tubular shape and calculating the proportion of such micropores. The straight tubular pore may be bent as long as there is no branching or blocking.
The straightness of the pore is, for example, by bending the catalyst body to produce a fractured surface of the anodized film, observing with FE-SEM, and taking a total of five photographs from the middle to the bottom of the micropore at a magnification of 50,000 times And calculated from the following formula (1) from the number C of micropores that are straight tubular in the field of view and the number D of micropores that are branched or closed.

直管度(%)=C/(C+D)×100 (1)   Straightness (%) = C / (C + D) × 100 (1)

なお、本発明においては、表面積増大処理および触媒担持処理において、陽極酸化皮膜の表面近傍の観察が難しくなる傾向があるので、SEM等による観察はマイクロポアの中間部から底部にかけての範囲で行うのが好ましい。   In the present invention, in the surface area increasing process and the catalyst supporting process, it is difficult to observe the vicinity of the surface of the anodized film, so the observation with SEM or the like is performed in the range from the middle part to the bottom part of the micropore. Is preferred.

図1は、本発明の触媒体の断面SEM写真の一例である(撮影倍率5万倍、左下のバーの長さ0.2μm)。図1に示される触媒体は、図1の上部に、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を有している。図1に示される触媒体においては、直管度は100%である。
図2は、ポアの直管度を算出する方法の説明図である。図2(A)においては、4個のマイクロポア10はいずれも分岐や閉塞がない。したがって、直管状のマイクロポアの割合は、4/4×100=100(%)である。一方、図2(B)においては、6個のマイクロポアのうち、分岐状のマイクロポア12が4個、他のマイクロポアの中間部で閉塞しているマイクロポア14が1個あるため、直管状のマイクロポア10は1個となっている。したがって、直管度は、1/6×100=17(%)である。
FIG. 1 is an example of a cross-sectional SEM photograph of the catalyst body of the present invention (photographing magnification of 50,000 times, lower left bar length of 0.2 μm). The catalyst body shown in FIG. 1 has an anodized film having micropores in the upper part of FIG. In the catalyst body shown in FIG. 1, the straight pipe degree is 100%.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for calculating the straight pipe degree of the pore. In FIG. 2A, none of the four micropores 10 is branched or blocked. Therefore, the ratio of straight tubular micropores is 4/4 × 100 = 100 (%). On the other hand, in FIG. 2B, among the six micropores, there are four branched micropores 12 and one micropore 14 closed at the middle of the other micropores. There is one tubular micropore 10. Therefore, the straight pipe degree is 1/6 × 100 = 17 (%).

<規則化度>
本発明の触媒体においては、陽極酸化皮膜のマイクロポアの規則化度が10%以上であるのが好ましく、20%以上であるのが好ましく、30%以上であるのが更に好ましい。
規則化度は、マイクロポアの規則性の指標であり、上述したバルブ金属部材除去処理およびその後の貫通処理によりマイクロポアの底部を貫通させて、裏面からFE−SEMによる写真を撮影し、下記式(2)により算出する。
<Regularity>
In the catalyst body of the present invention, the degree of order of micropores in the anodized film is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more.
The degree of ordering is an index of the regularity of the micropore. The bottom of the micropore is penetrated by the above-described valve metal member removing process and the subsequent penetrating process, and a photograph by FE-SEM is taken from the back side. Calculate by (2).

規則化度(%)=B/A×100 (2)   Ordering degree (%) = B / A × 100 (2)

上記式(2)中、Aは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Bは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を6個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。   In the above formula (2), A represents the total number of micropores in the measurement range. B is centered on the center of gravity of one micropore, and when a circle with the shortest radius inscribed in the edge of another micropore is drawn, the center of gravity of the micropore other than the one micropore is placed inside the circle. This represents the number in the measurement range of the one micropore to be included.

図3は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。図2を用いて、上記式(1)をより具体的に説明する。
図3(A)に示されるマイクロポア1は、マイクロポア1の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円3(マイクロポア2に内接している。)を描いた場合に、円3の内部にマイクロポア1以外のマイクロポアの重心を6個含んでいる。したがって、マイクロポア1は、Bに算入される。
図3(B)に示されるマイクロポア4は、マイクロポア4の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円6(マイクロポア5に内接している。)を描いた場合に、円6の内部にマイクロポア4以外のマイクロポアの重心を5個含んでいる。したがって、マイクロポア4は、Bに算入されない。また、図3(C)に示されるマイクロポア7は、マイクロポア7の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円9(マイクロポア8に内接している。)を描いた場合に、円9の内部にマイクロポア7以外のマイクロポアの重心を7個含んでいる。したがって、マイクロポア7は、Bに算入されない。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for calculating the degree of ordering of pores. The above formula (1) will be described more specifically with reference to FIG.
The micropore 1 shown in FIG. 3 (A) draws a circle 3 (inscribed in the micropore 2) having the shortest radius that is centered on the center of gravity of the micropore 1 and inscribed in the edge of another micropore. In this case, the center of the circle 3 includes six centroids of micropores other than the micropore 1. Therefore, the micropore 1 is included in B.
The micropore 4 shown in FIG. 3B draws a circle 6 (inscribed in the micropore 5) having the shortest radius that is centered on the center of gravity of the micropore 4 and inscribed in the edge of another micropore. In this case, the center of gravity of the micropores other than the micropores 4 is included inside the circle 6. Therefore, the micropore 4 is not included in B. In addition, the micropore 7 shown in FIG. 3C is centered on the center of gravity of the micropore 7 and has the shortest radius 9 inscribed in the edge of another micropore (inscribed in the micropore 8). Is drawn, the circle 9 includes seven centroids of micropores other than the micropore 7. Therefore, the micropore 7 is not included in B.

本発明の触媒体は、用いられる触媒の種類に応じて、種々の用途に用いることができる。   The catalyst body of the present invention can be used for various applications depending on the type of catalyst used.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
1.触媒体の作製
(実施例1〜19ならびに比較例1および2)
第1表に示されるように、基板に、脱脂処理、起点形成処理(実施例1のみ)、本陽極酸化処理、ポアワイド処理、触媒担持処理および逆電解処理(実施例19のみ)を順次施して、各触媒体を得た。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
1. Preparation of catalyst bodies (Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 and 2)
As shown in Table 1, the substrate was sequentially subjected to degreasing treatment, starting point formation treatment (Example 1 only), main anodizing treatment, pore wide treatment, catalyst support treatment and reverse electrolysis treatment (Example 19 only). Each catalyst body was obtained.

以下、基板および各処理について説明する。   Hereinafter, the substrate and each process will be described.

(1)基板
構造体の作製に用いた基板は、以下のとおりである。これらを10cm四方の範囲で陽極酸化処理を施すことができるような大きさにカットして用いた。
基板1:JIS 1N99材、日本軽金属社製、純度99.99質量%、厚さ0.30mm
基板2:JIS 1090材、ユニファスアルミニウム社製、純度99.9質量%、厚さ0.30mm
基板3:JIS 1070材、ユニファスアルミニウム社製、純度99.7質量%、厚さ0.30mm
基板4:JIS 1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.24mm
基板5:JIS 1N30材、ユニファスアルミニウム社製、純度99.3質量%、厚さ0.30mm
基板6:JIS 1100材、ユニファスアルミニウム社製、純度99質量%、厚さ0.30mm
基板7:JIS 1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ3mm
(1) Substrate The substrates used for manufacturing the structure are as follows. These were cut into a size that can be anodized in a 10 cm square range.
Substrate 1: JIS 1N99 material, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.99 mass%, thickness 0.30 mm
Substrate 2: JIS 1090 material, manufactured by Uniface Aluminum, purity 99.9% by mass, thickness 0.30 mm
Substrate 3: JIS 1070 material, manufactured by Unifas Aluminum, purity 99.7% by mass, thickness 0.30 mm
Substrate 4: JIS 1050 material, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.24 mm
Substrate 5: JIS 1N30 material, manufactured by Unifas Aluminum, purity 99.3 mass%, thickness 0.30 mm
Substrate 6: JIS 1100 material, manufactured by Unifas Aluminum, purity 99% by mass, thickness 0.30 mm
Substrate 7: JIS 1050 material, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 3 mm

(2)脱脂処理
圧延油を除去するため、中性洗剤(チャーミー、ライオン社製)の水希釈液(濃度10質量%、温度40℃)に浸せきさせ、スポンジ(PSスポンジ、富士写真フイルム(株)製)により10分間擦って洗浄した。
(2) Degreasing treatment In order to remove the rolling oil, the sponge (PS sponge, Fuji Photo Film Co., Ltd.) was immersed in a water-diluted solution (concentration 10% by mass, temperature 40 ° C.) of a neutral detergent (Charmy, Lion). )) For 10 minutes.

(3)起点形成処理
実施例1においては、以下に示すようにして、マイクロポアの形成の起点(開始点)となる窪みを形成させる起点形成処理を施した。実施例2〜17ならびに比較例1および2においては、起点形成処理を行わなかった。
(3) Starting point formation process In Example 1, as shown below, the starting point formation process which forms the hollow used as the starting point (starting point) of formation of a micropore was performed. In Examples 2 to 17 and Comparative Examples 1 and 2, the starting point forming process was not performed.

起点形成処理は、具体的には、基板1について、以下に示す第1回陽極酸化処理、第1回化学溶解処理、第2回陽極酸化処理および第2回化学溶解処理をこの順で施すことにより、行った。   Specifically, in the starting point forming process, the following first anodizing process, first chemical dissolving process, second anodizing process, and second chemical dissolving process are performed on the substrate 1 in this order. It went by.

<第1回陽極酸化処理>
第1回陽極酸化処理は、電解浴として、濃度0.5mol/L、温度16℃のシュウ酸水溶液を用い、電解浴中で、電圧40Vの定電圧条件で電解処理を60分間行うことにより施し、膜厚9μmの陽極酸化皮膜を形成させた。電流密度は、特に制御しなかったが、陽極酸化処理中の平均値で、約0.5A/dm2であった。
<First anodizing treatment>
The first anodic oxidation treatment is performed by using an oxalic acid aqueous solution having a concentration of 0.5 mol / L and a temperature of 16 ° C. as an electrolytic bath, and performing the electrolytic treatment for 60 minutes in a constant voltage condition of a voltage of 40 V in the electrolytic bath. An anodized film having a thickness of 9 μm was formed. Although the current density was not particularly controlled, the average value during the anodizing treatment was about 0.5 A / dm 2 .

<第1回化学溶解処理>
第1回化学溶解処理は、濃度0.56mol/L、温度40℃のリン酸水溶液中に、20分間浸せきさせることにより施し、陽極酸化皮膜を溶解させて、膜厚8μmとした。
<1st chemical dissolution treatment>
The first chemical dissolution treatment was performed by immersing in an aqueous phosphoric acid solution having a concentration of 0.56 mol / L and a temperature of 40 ° C. for 20 minutes to dissolve the anodized film to a thickness of 8 μm.

<第2回陽極酸化処理>
第2回陽極酸化処理は、電解浴として、濃度0.5mol/L、温度16℃のシュウ酸水溶液を用い、電解浴中で、電圧40Vの定電圧条件で電解処理を60分間行うことにより施し、陽極酸化皮膜を成長させて、膜厚17μmとした。電流密度は、特に制御しなかったが、陽極酸化処理中の平均値で、約0.5A/dm2であった。
<Second anodizing treatment>
The second anodic oxidation treatment is performed by using an oxalic acid aqueous solution having a concentration of 0.5 mol / L and a temperature of 16 ° C. as the electrolytic bath, and performing the electrolytic treatment for 60 minutes in a constant voltage condition of a voltage of 40 V in the electrolytic bath. The anodized film was grown to a thickness of 17 μm. Although the current density was not particularly controlled, the average value during the anodizing treatment was about 0.5 A / dm 2 .

<第2回化学溶解処理>
第2回化学溶解処理は、濃度0.56mol/L、温度40℃のリン酸水溶液中に、20分間浸せきさせることにより施し、陽極酸化皮膜を溶解させて、膜厚8μmとした。
<2nd chemical dissolution treatment>
The second chemical dissolution treatment was performed by immersing in an aqueous phosphoric acid solution having a concentration of 0.56 mol / L and a temperature of 40 ° C. for 20 minutes to dissolve the anodized film to a film thickness of 8 μm.

(4)本陽極酸化処理
実施例1〜19においては、第1表に示される電解液の種類、濃度および濃度、電圧、電流密度ならびに処理時間で、定電圧電解処理による本陽極酸化処理を行い、第1表に示される膜厚の陽極酸化皮膜を形成させた。なお、第1表中、電流密度は、特に制御しなかったが、陽極酸化処理中の平均値を示した。
実施例1においては、得られた陽極酸化皮膜についてFE−SEM写真(倍率5万倍)を撮影し、写真から20個のマイクロポアを適宜選択してポア径をノギスで測定したところ、平均直径33nm、標準偏差3nmであった。
(4) The present anodizing treatment In Examples 1 to 19, the present anodizing treatment by the constant voltage electrolytic treatment was performed with the type, concentration and concentration, voltage, current density and treatment time of the electrolytic solution shown in Table 1. An anodized film having a film thickness shown in Table 1 was formed. In Table 1, the current density was not particularly controlled, but an average value during the anodizing treatment was shown.
In Example 1, an FE-SEM photograph (magnification of 50,000 times) was taken for the obtained anodic oxide film, 20 micropores were appropriately selected from the photograph, and the pore diameter was measured with calipers. The standard deviation was 33 nm and 3 nm.

比較例1および2においては、第1表に示される電解液の種類、濃度および濃度、電圧、電流密度ならびに処理時間で、定電流電解処理による本陽極酸化処理を行い、第1表に示される膜厚の陽極酸化皮膜を形成させた。なお、電圧は、特に制御しなかったが、陽極酸化処理の開始時が60V、終了時が35Vであり、その間、漸減していた。
本陽極酸化処理においては、冷却装置としてNeoCool BD36(ヤマト科学社製)、かくはん加温装置としてペアスターラー PS−100(EYELA社製)、電源としてGP0650−2R(高砂製作所社製)を用いた。
なお、第1表中、シュウ酸および硫酸は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。
In Comparative Examples 1 and 2, the main anodic oxidation treatment by constant current electrolytic treatment was performed with the type, concentration and concentration, voltage, current density and treatment time of the electrolytic solution shown in Table 1, and shown in Table 1. An anodic oxide film having a film thickness was formed. The voltage was not particularly controlled, but was 60 V at the start of the anodizing treatment and 35 V at the end, and gradually decreased during that time.
In this anodizing treatment, NeoCool BD36 (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) was used as a cooling device, Pear Stirrer PS-100 (manufactured by EYELA) as a stirring and heating device, and GP0650-2R (manufactured by Takasago Seisakusho) as a power source.
In Table 1, for oxalic acid and sulfuric acid, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used.

(5)ポアワイド処理
ポアワイド処理は、基板を、濃度5質量%、温度30℃のリン酸水溶液に15分間浸せきさせることにより行った。
実施例1においては、ポアワイド処理後の陽極酸化皮膜についてFE−SEM写真(倍率5万倍)を撮影し、写真から20個のマイクロポアを適宜選択してポア径をノギスで測定したところ、平均直径40nmであった。
(5) Pore-wide treatment The pore-wide treatment was performed by immersing the substrate in an aqueous phosphoric acid solution having a concentration of 5 mass% and a temperature of 30 ° C for 15 minutes.
In Example 1, an FE-SEM photograph (magnification of 50,000 times) was taken for the anodized film after the pore-wide treatment, 20 micropores were appropriately selected from the photograph, and the pore diameter was measured with calipers. The diameter was 40 nm.

(6)触媒担持処理
Ptの含有量が2g/L程度となるようにHPtCl6・6H2O(関東化学社製試薬)を純水に溶解させた。ついで、アンモニア水(関東化学社製試薬)を添加してpH11.4となるように調整した後、純水を添加してPtの含有量が最終的に1g/Lとなるように調整した。
得られた水溶液を室温下で6時間かくはんし、水溶液の色彩が当初の黄色から無色透明に近い状態に変化して安定したことを確認した後、プログラム低温インキュベーター(IQ820、ヤマト科学社製)中に前記水溶液が入ったポリ瓶を密閉した状態で置いて25℃にし、その後、基板を第1表に示される時間浸せきさせることにより、触媒担持処理を施し、触媒体を得た。
(6) Catalyst support treatment HPtCl 6 .6H 2 O (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was dissolved in pure water so that the Pt content was about 2 g / L. Next, ammonia water (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to adjust to pH 11.4, and then pure water was added to finally adjust the Pt content to 1 g / L.
The obtained aqueous solution was stirred at room temperature for 6 hours, and after confirming that the color of the aqueous solution changed from the original yellow color to a nearly transparent and colorless state and was stable, the program low temperature incubator (IQ820, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) was in progress. The plastic bottle containing the aqueous solution was placed in a sealed state at 25 ° C., and then the substrate was immersed for the time shown in Table 1 to carry out the catalyst loading treatment to obtain a catalyst body.

(7)逆電解処理
実施例19においては、以下のようにして、逆電解処理を施し、陽極酸化皮膜を基板からはく離させた。実施例1〜18ならびに比較例1および2においては、逆電解処理を施さなかった。
逆電解処理は、マスキングを行った後、陰極として触媒担持処理後の基板を用い、陽極としてPt電極を用い、濃度4.5g/L、温度33℃の硫酸アルミニウム水溶液中で、電圧16Vの定電圧条件で電解処理を行うことにより施し、これにより陽極酸化皮膜と基板とをはく離させた。
逆電解処理においては、電流値のモニタリングを行い、電流値が初期電流値の10%以下となったときに逆電解処理を終了した。
陽極酸化皮膜の表面における逆電解において電解液と接触した部分と接触しなかった部分との境界(半径1.7cmの円状)にカッターで切り込みを入れて、陽極酸化皮膜を基板から分離した。
なお、逆電解処理の後に貫通処理は、行わなかった。
(7) Reverse electrolysis treatment In Example 19, reverse electrolysis treatment was performed as follows to separate the anodized film from the substrate. In Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 and 2, no reverse electrolysis treatment was performed.
In the reverse electrolysis treatment, after masking, the substrate after the catalyst supporting treatment is used as a cathode, a Pt electrode is used as an anode, and an aluminum sulfate aqueous solution having a concentration of 4.5 g / L and a temperature of 33 ° C. is set at a constant voltage of 16V. It applied by performing an electrolytic process on voltage conditions, and, thereby, the anodized film and the board | substrate were peeled.
In the reverse electrolysis treatment, the current value was monitored, and the reverse electrolysis treatment was terminated when the current value became 10% or less of the initial current value.
In the reverse electrolysis on the surface of the anodic oxide film, the anodized film was separated from the substrate by cutting with a cutter at the boundary (circular shape with a radius of 1.7 cm) between the part in contact with the electrolytic solution and the part not in contact with the electrolytic solution.
In addition, the penetration process was not performed after the reverse electrolysis process.

2.触媒体の性状
(1)表面積比
上記で得られた触媒体を小型裁断機により40mm×3mmの大きさに裁断した。裁断後の触媒体を、市販の真空保管容器の中に入れ、真空度1×10-1Paで12時間保管した。
ついで、触媒体を流動式比表面積自動測定装置(フローソーブIII2305、島津製作所社製)に入れ、0.1%クリプトンを含有した窒素ガス流通下で、200℃で2時間保持し、脱気した。
その後、感度設定1/1として、short Passを使用し、0.1%クリプトンを含有した窒素ガス流通下で、液体窒素温度で1時間吸着させたところ、シグナルが消え、吸着が完了した。ついで、室温に戻したところ、5分後にシグナルが消え、脱着が完了した。
脱着データより得られた実表面積を幾何学的面積(0.00012m2)で除して、表面積比を算出した。結果を第1表に示す。
2. Properties of catalyst body (1) Surface area ratio The catalyst body obtained above was cut into a size of 40 mm x 3 mm by a small cutting machine. The cut catalyst body was put in a commercially available vacuum storage container and stored at a vacuum degree of 1 × 10 −1 Pa for 12 hours.
Subsequently, the catalyst body was put into a flow type specific surface area automatic measuring device (Flowsorb III 2305, manufactured by Shimadzu Corporation), and kept at 200 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow containing 0.1% krypton, and deaerated.
Thereafter, when the short pass was used as the sensitivity setting 1/1, and adsorption was performed at a liquid nitrogen temperature for 1 hour under the flow of nitrogen gas containing 0.1% krypton, the signal disappeared and the adsorption was completed. Subsequently, when the temperature was returned to room temperature, the signal disappeared after 5 minutes and the desorption was completed.
The actual surface area obtained from the desorption data was divided by the geometric area (0.00012 m 2 ) to calculate the surface area ratio. The results are shown in Table 1.

(2)直管度
上記で得られた触媒体を折り曲げて、陽極酸化皮膜の破断面を作製し、FE−SEM(S−900、日立製作所社製)によって観察し、マイクロポアの中間部から底部にかけて合計5箇所の写真を倍率5万倍で撮影し、視野の中で、直管状になっているマイクロポアの個数Cと、分岐しまたは閉塞しているマイクロポアの個数Dとから、上記式(1)により直管度を算出した。結果を第1表に示す。
(2) Straight pipe degree The catalyst body obtained above is bent, a fracture surface of the anodized film is prepared, observed by FE-SEM (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.), and from the middle part of the micropore A total of five photographs were taken at a magnification of 50,000 times from the bottom. From the number C of straight micropores in the field of view and the number D of branched or closed micropores, The straight pipe degree was calculated by equation (1). The results are shown in Table 1.

(3)規則化度
上記で得られた触媒体に逆電解処理を施し、陽極酸化皮膜を基板からはく離させた。逆電解処理の条件は、以下のとおりであった。
陰極:上記で得られた触媒体
陽極:カーボン電極
電解液:濃度0.04g/L(アルミニウムイオン換算)、pH3.8、電気伝導度0.6mS/cm、温度33℃の硫酸アルミニウム水溶液
電圧:40V(設定電圧)
電流密度:5A/dm2(極小値1A/dm2
処理時間:40秒(極小時)
(3) Degree of ordering The catalyst body obtained above was subjected to reverse electrolysis treatment, and the anodized film was peeled off from the substrate. The conditions for the reverse electrolysis treatment were as follows.
Cathode: catalyst body obtained above Anode: Carbon electrode Electrolyte: Concentration 0.04 g / L (in terms of aluminum ion), pH 3.8, electric conductivity 0.6 mS / cm, temperature 33 ° C. Aluminum sulfate aqueous solution Voltage: 40V (set voltage)
Current density: 5 A / dm 2 (minimum value 1 A / dm 2 )
Processing time: 40 seconds (minimum)

ついで、得られた陽極酸化皮膜に貫通処理を施した。貫通処理は、濃度5質量%、温度40℃のリン酸水溶液に、陽極酸化皮膜をバリアー層側が下側になるようにして浮かせ、30分間放置することにより行い、これによりバリアー層を溶解させ、マイクロポアの底部を貫通させた。   Subsequently, the obtained anodic oxide film was subjected to penetration treatment. The penetration treatment is performed by floating the anodized film in a phosphoric acid aqueous solution having a concentration of 5% by mass and a temperature of 40 ° C. with the barrier layer side facing down, and leaving it for 30 minutes, thereby dissolving the barrier layer, The bottom of the micropore was penetrated.

マイクロポアの底部が貫通した陽極酸化皮膜について、裏面からFE−SEMによる写真(倍率5万倍)を撮影し、1.2μm×2μmの視野で、マイクロポアについて上記式(2)により定義される規則化度を測定した。規則化度の測定は、150箇所において行い、平均値を算出した。結果を第1表に示す。   For the anodized film through which the bottom of the micropore penetrates, a photograph (magnification of 50,000 times) is taken from the back side by FE-SEM, and the micropore is defined by the above formula (2) in the field of view of 1.2 μm × 2 μm. The degree of ordering was measured. The degree of ordering was measured at 150 locations, and the average value was calculated. The results are shown in Table 1.

3.触媒体の性能評価
流通式微分反応装置(化学工学論文集,第19巻,第1号(1993),p.42のFig.1に示されるもの。)を用いて、以下のようにしてメチルシクロヘキサンの脱水素反応を行って触媒体の脱水素反応率を測定し、触媒体の性能評価を行った。
前処理として、350℃で12時間空気酸化を行った後、水素による還元処理を2時間行い、ついで、窒素でパージしながら200℃まで降温させた。
つぎに、5℃のメチルシクロヘキサンをバブリングによって気化させてキャリアガスとして用いた窒素ガスに接触させ、温度とバブリングの程度とを適宜制御することにより、メチルシクロヘキサンのガス濃度を制御した。導入濃度は200ppmとした。反応圧力は1気圧であった。
メチルシクロヘキサンを触媒体に1時間接触させた後、発生したトルエン濃度を検量線法で求めた。発生したトルエン濃度から、下記式により、脱水素反応率を算出した。結果を第1表に示す。
3. Performance Evaluation of Catalyst Body Using a flow-type differential reaction apparatus (shown in FIG. 1 of Chemical Engineering Papers, Vol. 19, No. 1 (1993), p. 42), methyl is obtained as follows. The dehydrogenation reaction of cyclohexane was performed, the dehydrogenation reaction rate of the catalyst body was measured, and the performance evaluation of the catalyst body was performed.
As pretreatment, air oxidation was performed at 350 ° C. for 12 hours, followed by reduction with hydrogen for 2 hours, and then the temperature was lowered to 200 ° C. while purging with nitrogen.
Next, methylcyclohexane at 5 ° C. was vaporized by bubbling and brought into contact with nitrogen gas used as a carrier gas, and the gas concentration of methylcyclohexane was controlled by appropriately controlling the temperature and the degree of bubbling. The introduction concentration was 200 ppm. The reaction pressure was 1 atmosphere.
After contacting methylcyclohexane with the catalyst body for 1 hour, the generated toluene concentration was determined by a calibration curve method. The dehydrogenation reaction rate was calculated from the generated toluene concentration by the following formula. The results are shown in Table 1.

脱水素反応率(%)=(発生したトルエン濃度)/(導入したメチルシクロヘキサン濃度=200ppm)×100   Dehydrogenation reaction rate (%) = (generated toluene concentration) / (introduced methylcyclohexane concentration = 200 ppm) × 100


第1表から明らかなように、本発明の触媒体(実施例1〜19)は、直管度が低い場合(比較例1および2)に比べて、脱水素反応率が高かった。   As is apparent from Table 1, the catalyst bodies of the present invention (Examples 1 to 19) had a higher dehydrogenation reaction rate than the cases where the straightness was low (Comparative Examples 1 and 2).

本発明の触媒体の断面SEM写真の一例である。It is an example of the cross-sectional SEM photograph of the catalyst body of this invention. ポアの直管度を算出する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating the straight pipe degree of a pore. ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating the regularization degree of a pore.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、4、5、7、8 マイクロポア
3、6、9 円
10 直管状のマイクロポア
12 分岐状のマイクロポア
14 閉塞しているマイクロポア
1, 2, 4, 5, 7, 8 Micropore 3, 6, 9 yen 10 Straight tubular micropore 12 Branched micropore 14 Closed micropore

Claims (3)

バルブ金属に陽極酸化処理を施して得られる、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜と、前記マイクロポア内に存在する、触媒活性を有する金属とを有する触媒体であって、
前記陽極酸化皮膜側の表面について、200℃で2時間保持した後にBET法により測定した実表面積を、幾何学的表面積で除して得られる表面積比が、5000〜30万であり、
前記陽極酸化皮膜側の表面に存在する前記マイクロポアのうち、10%以上が直管状のマイクロポアである、触媒体。
A catalyst body having an anodized film having micropores obtained by subjecting a valve metal to anodization, and a metal having catalytic activity present in the micropores,
About the surface on the anodized film side, the surface area ratio obtained by dividing the actual surface area measured by the BET method after holding at 200 ° C. for 2 hours by the geometric surface area is 5000 to 300,000,
A catalyst body in which 10% or more of the micropores existing on the surface on the anodic oxide film side are straight tubular micropores.
更に、前記陽極酸化皮膜を支持するバルブ金属部材を有している、請求項1に記載の触媒体。   The catalyst body according to claim 1, further comprising a valve metal member that supports the anodized film. 前記バルブ金属がアルミニウムである、請求項1または2に記載の触媒体。   The catalyst body according to claim 1 or 2, wherein the valve metal is aluminum.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009214247A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Toyama Prefecture Nano columnar structure, method for manufacturing the same, and application device
JP2011152527A (en) * 2010-01-28 2011-08-11 Hitachi Aic Inc Hydrogen catalyst member
KR101766906B1 (en) * 2015-06-24 2017-08-09 한국화학연구원 A manufacturing method for tubular catalytic system using anodic aluminium oxide

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