JP2009189934A - Composite body and its manufacturing method - Google Patents

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学 宮本
Katsunori Yogo
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Yuichi Fujioka
祐一 藤岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite body obtained by distributing metal in a fine pore oxide film in a distributing pattern where the amount of the metal is more densely at a central part than at both end parts of the fine pore oxide film, and further making the film thin in thickness. <P>SOLUTION: The composite body is constituted by charging (a) fine pores in the fine pore oxide film with the metal, and laminating (b) a metal charged layer which is formed by blocking up the pores with the metal on a porous base material. In the composite body, charged metal is distributed to a distributing pattern where the amount of the metal is more densely at the central part than at both end parts of the fine pore oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素を含む混合ガスから水素ガスを選択的に透過分離するのに用いられる複合体およびその製造方法に関する。さらに、本発明は前記複合体を用いて水素ガスを分離する方法に関する。   The present invention relates to a composite used for selectively permeating and separating hydrogen gas from a mixed gas containing hydrogen and a method for producing the same. Furthermore, this invention relates to the method of isolate | separating hydrogen gas using the said composite_body | complex.

水素ガスは化成品の原料ガス、ガラスや電子材料の処理ガス、ロケットや燃料電池の燃料ガス等非常に多岐に渡って大量に利用されている工業的に重要なガスである。近年は、水素燃料電池の本格的な実用化を目前にして、改めて注目されており、高純度の水素を安価に製造する技術の開発が急務となっている。水素の製造方法としては、天然ガスや精油所のオフガス、ナフサ等の石油系炭化水素のスチームリフォーミング法、或いは、重質油やその他の原料炭化水素の熱分解法が代表的な方法であり、これらによって製造された水素含有ガスを水素分離膜により精製分離して高純度の水素ガスを製造する。   Hydrogen gas is an industrially important gas that is used in a great variety of ways, such as raw material gas for chemical products, processing gas for glass and electronic materials, and fuel gas for rockets and fuel cells. In recent years, attention has been attracted to new hydrogen fuel cells in the near future, and there is an urgent need to develop technology for producing high-purity hydrogen at low cost. Typical methods for hydrogen production include steam reforming of petroleum hydrocarbons such as natural gas, refinery off-gas, and naphtha, or pyrolysis of heavy oil and other feed hydrocarbons. The hydrogen-containing gas produced by these is purified and separated by a hydrogen separation membrane to produce high-purity hydrogen gas.

このような水素分離膜として、無機質材料からなる多孔質支持体の表面にパラジウムを含有する薄膜を形成させてなる水素分離膜(特許文献1)や、金属多孔体の表面にバナジウムおよびパラジウムを含有する薄膜を形成させてなる水素分離膜(特許文献2)が知られている。しかしながら、前者の水素分離膜は高価なパラジウムを多量に使用しなければならず、実用的でない。また、後者の水素分離膜は高温下において合金化し、水素透過性能が低下してしまうため、やはり実用的な面で問題があった。
そのため、パラジウム使用量を低減する目的でCVD、無電解メッキ等による水素分離膜の薄膜化が試みられていた(特許文献3、4)。
しかしながら、薄膜化した場合、水素脆化、球状剥離等の問題があり(非特許文献1)、水素分離膜の耐久性が低くなるという問題が生じていた。
As such a hydrogen separation membrane, a hydrogen separation membrane (Patent Document 1) in which a thin film containing palladium is formed on the surface of a porous support made of an inorganic material, or vanadium and palladium are contained on the surface of a metal porous body. A hydrogen separation membrane (Patent Document 2) formed by forming a thin film is known. However, the former hydrogen separation membrane must use a large amount of expensive palladium, and is not practical. In addition, the latter hydrogen separation membrane is alloyed at a high temperature, and the hydrogen permeation performance is deteriorated.
For this reason, attempts have been made to reduce the thickness of the hydrogen separation membrane by CVD, electroless plating, or the like in order to reduce the amount of palladium used (Patent Documents 3 and 4).
However, when the film is thinned, there are problems such as hydrogen embrittlement and spherical separation (Non-Patent Document 1), and there is a problem that the durability of the hydrogen separation membrane is lowered.

一方、十分な耐久性を保持する水素分離膜としては、例えば、細孔を有する基材の表面に圧延パラジウム合金膜を付着させた膜が知られている(特許文献5)。この水素分離膜は、耐久性を高くするために、パラジウム合金膜を5μmもしくはそれ以上の膜厚とする必要があり、高価なパラジウムを大量に使用する必要があり、コスト面から実用化が困難である。   On the other hand, as a hydrogen separation membrane that maintains sufficient durability, for example, a membrane in which a rolled palladium alloy membrane is attached to the surface of a substrate having pores is known (Patent Document 5). This hydrogen separation membrane requires a palladium alloy membrane to have a thickness of 5 μm or more in order to increase durability, and it is necessary to use a large amount of expensive palladium. It is.

以上の問題を解決するために、薄膜化し、かつ十分な耐久性を有する水素分離膜として、多孔質基材、多孔質材とその細孔隙に充填され該細孔隙を閉塞する金属とからなる金属緻密充填材および多孔質保護材が順に成層されてなる複合膜が提案されている(特許文献6)。
しかしながら、この水素分離膜では、三層構造をとっているため、製造が煩雑であるとともに、中間層である金属緻密充填材における金属が金属緻密充填材全体に分布しているため、熱膨張により金属緻密充填材内の金属の劣化が生じやすい。
特開昭和62−121616号公報 特開平5−285355号公報 特開2002−153740号公報 特開2003−135943号公報 特開2006−175379号公報 特開2006−95521号公報 S.N.Paglieri,J.D.Way、「Separation and Purification Methods」、31巻、p.1〜169、2002年
In order to solve the above problems, as a hydrogen separation membrane which is thinned and has sufficient durability, a metal comprising a porous substrate, a porous material, and a metal which fills the pores and closes the pores A composite film in which a dense filler and a porous protective material are sequentially laminated has been proposed (Patent Document 6).
However, since this hydrogen separation membrane has a three-layer structure, the production is complicated, and the metal in the metal dense filler that is the intermediate layer is distributed throughout the metal dense filler. The metal in the metal dense filler is likely to deteriorate.
Japanese Patent Laid-Open No. 62-121616 JP-A-5-285355 JP 2002-153740 A JP 2003-135943 A JP 2006-175379 A JP 2006-95521 A S. N. Paglieri, J.A. D. Way, “Separation and Purification Methods”, 31, p. 1-169, 2002

本発明は、微細孔酸化物膜中に金属を、微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布させることにより、薄膜化した金属充填層を積層させた複合体を提供することを目的とする。さらに、複合体を水素分離に用いる場合、水素透過性および耐久性に優れ、なおかつパラジウム等の金属の使用量を大幅に低減しうるため低コストで製造しうる複合体を提供する。   The present invention relates to a composite in which a thin metal-filled layer is laminated by distributing a metal in a microporous oxide film in a distribution pattern that exists more in the center than at both ends of the microporous oxide film. The purpose is to provide. Furthermore, when the composite is used for hydrogen separation, a composite that is excellent in hydrogen permeability and durability and can be manufactured at low cost because the amount of metal such as palladium can be greatly reduced.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、微細孔酸化物膜の細孔内に金属を担持させるに際し、還元剤を含む溶液と、金属源を含む溶液とを一方は微細孔酸化物膜の上表面から、他方は下表面からそれぞれ浸透させる工程を付加することにより、微細孔酸化物膜の細孔内に金属を選択的に充填することができ、それにより複合体に積層された金属充填層を極めて薄膜化できることを見出し、この知見に基づいてさらに研究を進め、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when a metal is supported in the pores of the microporous oxide film, a solution containing a reducing agent and a solution containing a metal source are used. By adding a step of infiltrating one from the upper surface of the microporous oxide film and from the lower surface of the other, the metal can be selectively filled into the pores of the microporous oxide film. The present inventors have found that the metal-filled layer laminated on the composite can be made extremely thin, and have further advanced research based on this knowledge, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、
[1] (イ)微細孔酸化物膜の細孔に金属が充填され、前記細孔が前記金属により閉塞されてなる金属充填層が(ロ)多孔質基材の上に積層されてなる複合体であって、充填された金属が微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布してなる複合体、
[2] 充填された金属の分布パターンが、微細孔酸化物膜の多孔質基材と接触している面側と接触していない面側との中央もしくはその近辺にピークを有する針状、山型もしくは釣り鐘型パターンである前記[1]に記載の複合体、
[3] 微細孔酸化物膜の材質がシリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニアである前記[1]または[2]に記載の複合体、
[4] 微細孔酸化物膜が界面活性剤を鋳型として合成される規則的細孔構造を有する前記[1]〜[3]のいずれかに記載の複合体、
[5] 多孔質基材が多孔質セラミックスまたは多孔質金属からなる前記[1]〜[4]のいずれかに記載の複合体、
[6] 多孔質セラミックスがαアルミナである前記[5]に記載の複合体、
[7] 微細孔酸化物膜が多孔質基材より小さい平均細孔径を有する前記[1]〜[6]のいずれかに記載の複合体、
[8] 多孔質基材の細孔が、平均細孔径0.004〜20μmである前記[7]に記載の複合体、
[9] 微細孔酸化物膜の細孔が、平均細孔径1〜100nmである前記[7]に記載の複合体、
[10] 金属充填層の金属が、無電解メッキ処理の可能な金属である前記[1]〜[9]のいずれかに記載の複合体、
[11] 無電解メッキ処理の可能な金属が、遷移金属の単体または合金である前記[10]に記載の複合体、
[12] 遷移金属が、周期表の4族、5族、8族、9族、10族および11族の金属からなる群から選ばれる1以上である前記[11]に記載の複合体、
[13] 遷移金属が、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、白金、イリジウム、オスミウム、銅、ニッケル、コバルト、鉄、バナジウムおよびチタンからなる群から選ばれる1以上である前記[11]に記載の複合体、
[14] 遷移金属がパラジウムである前記[11]に記載の複合体、
[15] 金属を含む微細孔酸化物膜の膜厚が5μm以下の前記[1]〜[14]のいずれかに記載の複合体、
[16] 複合体の製造方法であって、(1)微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程、(2)前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜側から還元剤を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から金属源を含む溶液を浸透させることにより、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程、(3)前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、微細孔酸化物膜の細孔を金属により閉塞させる工程、を含むことを特徴とする複合体の製造方法、
[17] 複合体の製造方法であって、(1)微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程、(2)前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜表面側から金属源を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から還元剤を含む溶液を浸透させることにより、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程、(3)前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、微細孔酸化物膜の細孔を金属により閉塞させる工程、を含むことを特徴とする複合体の製造方法、
[18] 前記(1)の工程が、(1a)多孔質基材の表面に界面活性剤および酸化物源からなるゲル薄膜を形成させて多層構造体とする工程、および(1b)該多層構造体を焼成する工程からなる前記[16]または[17]に記載の製造方法、
[19] 酸化物源がシリカ源であり、該シリカ源が、コロイダルシリカ、ケイ酸ソーダ、テトラアルキルアンモニウムシリケートおよびシリコンアルコキシドからなる群から選ばれる1以上である前記[16]〜[18]のいずれかに記載の製造方法、
[20] シリカ源が、テトラエチルオルソシリケートである前記[19]に記載の製造方法、
[21] 界面活性剤がカチオン性界面活性剤である前記[16]〜[20]のいずれかに記載の製造方法、
[22] 還元剤が、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、クエン酸、クエン酸ナトリウム、タンニン酸、ジボラン、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、グルコースおよび塩化スズからなる群から選ばれる1以上である前記[16]〜[21]のいずれかに記載の製造方法、
[23] 金属源を含む溶液が、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、塩化パラジウム、塩化パラジウム酸、パラジウムアセチルアセトナートおよびパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナートからなる群から選ばれる1以上である前記[16]〜[22]のいずれかに記載の製造方法、
[24] 前記[1]〜[15]のいずれかに記載の複合体からなる水素分離膜、および
[25] 水素を含有する混合ガスを、前記[24]に記載の水素分離膜に接触させて、水素を選択的に透過させることを特徴とする水素分離方法、
に関する。
That is, the present invention
[1] (b) A composite in which a metal-filled layer in which the pores of the microporous oxide film are filled with metal and the pores are closed with the metal is laminated on the porous substrate (b) A composite in which the filled metal is distributed in a distribution pattern that exists more in the center than at both ends of the microporous oxide film,
[2] Needle-like, crests in which the distribution pattern of the filled metal has a peak at or near the center between the surface side in contact with the porous substrate of the microporous oxide film and the surface side not in contact with the porous substrate. The complex according to [1], which is a mold or a bell-shaped pattern,
[3] The composite according to [1] or [2], wherein the material of the microporous oxide film is silica, alumina, zirconia, or titania.
[4] The composite according to any one of [1] to [3], wherein the microporous oxide film has a regular pore structure synthesized using a surfactant as a template,
[5] The composite according to any one of [1] to [4], wherein the porous substrate is made of porous ceramics or porous metal.
[6] The composite according to [5], wherein the porous ceramic is α-alumina,
[7] The composite according to any one of [1] to [6], wherein the microporous oxide film has an average pore diameter smaller than that of the porous substrate.
[8] The composite according to [7], wherein the pores of the porous substrate have an average pore diameter of 0.004 to 20 μm,
[9] The composite according to [7], wherein the pores of the microporous oxide film have an average pore diameter of 1 to 100 nm,
[10] The composite according to any one of [1] to [9], wherein the metal in the metal-filled layer is a metal that can be electrolessly plated.
[11] The composite according to [10], wherein the metal capable of electroless plating is a single element or an alloy of a transition metal,
[12] The composite according to [11], wherein the transition metal is one or more selected from the group consisting of Group 4, Group 5, Group 8, Group 9, Group 10, and Group 11 metals of the Periodic Table,
[13] The above [11], wherein the transition metal is one or more selected from the group consisting of silver, palladium, rhodium, ruthenium, gold, platinum, iridium, osmium, copper, nickel, cobalt, iron, vanadium and titanium. Complex of,
[14] The composite according to [11], wherein the transition metal is palladium,
[15] The composite according to any one of [1] to [14], wherein the film thickness of the microporous oxide film containing a metal is 5 μm or less,
[16] A method for producing a composite, wherein (1) a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate, (2) the microporous composite Microporous oxidation of the microporous composite (A) by infiltrating a solution containing a reducing agent from the microporous oxide film side of the body (A) and permeating a solution containing a metal source from the porous substrate side A step of supporting metal seed nuclei in the pores of the material film, (3) a fine pore composite (B) supporting the metal seed nuclei obtained in the step (2) is subjected to electroless plating treatment, A method for producing a composite, comprising a step of closing pores of a porous oxide film with a metal,
[17] A method for producing a composite, wherein (1) a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate, (2) the microporous composite By infiltrating the solution containing the metal source from the surface of the microporous oxide film of the body (A) and infiltrating the solution containing the reducing agent from the porous substrate side, the micropores of the microporous composite (A) A step of supporting metal seed nuclei in the pores of the oxide film, (3) electroless plating treatment of the fine pore composite (B) supporting the metal seed nuclei obtained in the step (2), A method for producing a composite, comprising a step of closing pores of a microporous oxide film with a metal,
[18] The step (1) includes (1a) forming a multilayered structure by forming a gel thin film comprising a surfactant and an oxide source on the surface of the porous substrate, and (1b) the multilayer structure. The production method according to the above [16] or [17], comprising a step of firing the body,
[19] The above [16] to [18], wherein the oxide source is a silica source, and the silica source is one or more selected from the group consisting of colloidal silica, sodium silicate, tetraalkylammonium silicate and silicon alkoxide. The production method according to any one of the above,
[20] The production method according to [19], wherein the silica source is tetraethyl orthosilicate.
[21] The production method according to any one of [16] to [20], wherein the surfactant is a cationic surfactant.
[22] The reducing agent is ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium borohydride, potassium borohydride, dimethylamine borane, trimethylamine borane, citric acid, sodium citrate, tannic acid, diborane, hydrazine, formaldehyde, glucose and chloride. The production method according to any one of the above [16] to [21], which is one or more selected from the group consisting of tin,
[23] The above-mentioned [16] to [16], wherein the solution containing a metal source is one or more selected from the group consisting of palladium acetate, palladium nitrate, palladium chloride, palladium chloride acid, palladium acetylacetonate and palladium hexafluoroacetylacetonate. 22], the production method according to any one of
[24] A hydrogen separation membrane comprising the composite according to any one of [1] to [15], and [25] a mixed gas containing hydrogen is brought into contact with the hydrogen separation membrane according to [24]. A hydrogen separation method characterized by selectively permeating hydrogen,
About.

本発明の複合体は、それを構成する金属充填層において、充填された金属が微細孔酸化物膜中の狭い範囲に分布しているため、水素分離に特化して用いる場合、パラジウム(Pd)充填層厚の低減、すなわちパラジウム使用量の大幅な低減が可能となる。また、金属を微細孔酸化物膜中に充填することにより、膜表面からのはがれや損傷に高い耐性を有し、充填金属を基材中で微細化することにより水素脆性を大幅に緩和することができる。さらに、保護材を積層する必要がないため、製造が簡便である。   In the composite of the present invention, since the filled metal is distributed in a narrow range in the microporous oxide film in the metal packed layer constituting the composite, palladium (Pd) is used when specialized for hydrogen separation. The packed layer thickness can be reduced, that is, the amount of palladium used can be greatly reduced. In addition, by filling the metal in the microporous oxide film, it has high resistance to peeling and damage from the film surface, and greatly reducing hydrogen embrittlement by miniaturizing the filled metal in the substrate. Can do. Furthermore, since it is not necessary to laminate protective materials, manufacturing is simple.

以下に、まず本発明の複合体について説明する。   Below, the composite_body | complex of this invention is demonstrated first.

本発明の複合体は、(イ)微細孔酸化物膜の細孔に金属が充填され、前記細孔が前記金属により閉塞されてなる金属充填層が(ロ)多孔質基材の上に積層されてなる複合体であって、充填された金属が微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布してなることを特徴とする。   In the composite of the present invention, (b) a metal-filled layer in which the pores of the microporous oxide film are filled with a metal and the pores are closed with the metal is (b) laminated on a porous substrate. It is a composite that is formed, and is characterized in that the filled metal is distributed in a distribution pattern that exists more in the center than at both ends of the microporous oxide film.

本発明の微細孔酸化物膜としては、マクロ細孔酸化物膜、メソ細孔酸化物膜、マイクロ細孔酸化物膜等が挙げられ、好ましくはメソ細孔酸化物膜である。これらの微細孔酸化物膜の材質(酸化物)としては、シリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニア等が挙げられる。また、前記微細孔酸化物膜中の細孔の平均細孔径は、多孔質基材の細孔径よりも小さいものが好ましく、通常1〜100nm、より好ましくは2〜10nm程度であり、かつ細孔容積は0.05〜1.4cc/g程度である。ここで、細孔径とは、細孔の垂直断面の最大寸法をいう。また、細孔容積とは微細孔酸化物膜の細孔からなる空隙部の容積であり、通常のガス吸着測定装置により測定できる。また、微細孔酸化物膜の膜厚は、通常、5μm以下、特に1μm以下が好ましい。   Examples of the microporous oxide film of the present invention include a macroporous oxide film, a mesoporous oxide film, and a microporous oxide film, and a mesoporous oxide film is preferable. Examples of the material (oxide) of these microporous oxide films include silica, alumina, zirconia, and titania. Further, the average pore diameter of the pores in the microporous oxide film is preferably smaller than the pore diameter of the porous substrate, and is usually about 1 to 100 nm, more preferably about 2 to 10 nm. The volume is about 0.05 to 1.4 cc / g. Here, the pore diameter means the maximum dimension of the vertical cross section of the pore. Further, the pore volume is the volume of the void portion composed of the pores of the microporous oxide film, and can be measured with a normal gas adsorption measuring device. The thickness of the microporous oxide film is usually 5 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less.

本発明の多孔質基材は、金属充填層を支持し、複合体全体として機械的強度を付与するものであれば特に制限はないが、耐熱性の観点から好ましくは多孔質セラミックスや多孔質金属からなるものが挙げられる。多孔質とは、細孔を有し、かつ前記細孔が連通して通気性があるものを意味する。
前記多孔質セラミックスとしては、酸化物、窒化物または炭化物等が挙げられ、具体的にはアルミナ、ジルコニア、チタニア、ニオビア、セリア、シリカ、コージェライト、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデン等が挙げられ、中でもアルミナ、シリカ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が好ましく挙げられるが、これらに限らず、種々の多孔質体を用いることができ、微細孔酸化物膜の構成材料と同じ種類のものであってよい。これらの多孔質セラミックスは単独で用いてもよく、2以上を混合して用いてもよい。
前記多孔質金属については、その構造上からは、金属不織布、金属粉焼結多孔体、金属穿孔体等が、その物性上からは耐熱性や耐食性を有する金属や合金、例えばニッケルやステンレス鋼等がそれぞれ挙げられる。これらの多孔質金属は単独で用いてもよく、2以上を混合して用いてもよい。
また、多孔質基材の形態は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、通常管状、板状である。前記多孔質基材の孔径は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、通常、0.004〜20μmであり、好ましくは0.004〜2μmである。
The porous substrate of the present invention is not particularly limited as long as it supports the metal-filled layer and imparts mechanical strength to the entire composite, but is preferably a porous ceramic or porous metal from the viewpoint of heat resistance. The thing which consists of is mentioned. The term “porous” means a material having pores and having the breathability through the communication of the pores.
Examples of the porous ceramics include oxides, nitrides or carbides. Specifically, alumina, zirconia, titania, niobia, ceria, silica, cordierite, mullite, silicon nitride, silicon carbide, nickel oxide, oxide Examples include cobalt, iron oxide, chromium oxide, manganese oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and molybdenum oxide. Among them, alumina, silica, zirconia, cordierite, mullite, silicon nitride, silicon carbide, and the like are preferable. Not limited to this, various porous bodies can be used, and they may be the same type as the constituent material of the microporous oxide film. These porous ceramics may be used alone or in combination of two or more.
For the porous metal, from the viewpoint of its structure, a metal nonwoven fabric, a metal powder sintered porous body, a metal perforated body, and the like, from the viewpoint of its physical properties, metals and alloys having heat resistance and corrosion resistance, such as nickel and stainless steel, etc. Respectively. These porous metals may be used alone or in combination of two or more.
The form of the porous substrate is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but is usually tubular or plate-like. The pore diameter of the porous substrate is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but is usually 0.004 to 20 μm, preferably 0.004 to 2 μm.

本発明の複合体は、前記微細孔酸化物膜の細孔に金属が充填され、該細孔が該金属により閉塞されてなる金属充填層を含む。また、微細孔酸化物膜の細孔に充填された金属は、微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布している。微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンとしては、特に限定されず、微細孔酸化物膜の多孔質基材と接触している面側(A面ともいう)と接触していない面側(B面ともいう)との中央もしくはその近辺に多く存在すれば、竿状、柱状、棒状等の形状の分布パターンであってもよいが、微細孔酸化物膜のA面とB面との中央もしくはその近辺にピークを有する針状、山型もしくは釣り鐘型パターンであるのが好ましい。
このように、微細孔酸化物膜内で充填金属を、A面とB面との中央もしくはその近辺にピークを有する針状、山型もしくは釣り鐘型パターンで分布させることにより、金属を含む微細孔酸化物膜全体をより薄膜化することができる。薄膜化によりガス(例えば水素)の透過速度も上昇するため、膜面積を小さくすることができ、金属の使用量を少なくすることができる。
The composite of the present invention includes a metal-filled layer in which the pores of the microporous oxide film are filled with a metal and the pores are closed with the metal. Further, the metal filled in the pores of the microporous oxide film is distributed in a distribution pattern that exists more in the center than at both ends of the microporous oxide film. There is no particular limitation on the distribution pattern that exists more in the center than at both ends of the microporous oxide film, and the surface side that is in contact with the porous substrate of the microporous oxide film (also referred to as A-plane) As long as it is present at the center of the non-contact surface side (also referred to as the B surface) or in the vicinity thereof, it may be a distribution pattern having a shape such as a bowl, a column, or a rod. It is preferably a needle-like, mountain-shaped or bell-shaped pattern having a peak at the center of the surface and the B surface or in the vicinity thereof.
Thus, the fine metal-containing fine pores are distributed in the fine pore oxide film by distributing the filled metal in a needle-like, mountain-shaped or bell-shaped pattern having a peak at or near the center between the A surface and the B surface. The entire oxide film can be made thinner. Since the permeation speed of gas (for example, hydrogen) is increased by thinning, the film area can be reduced and the amount of metal used can be reduced.

微細孔酸化物膜の細孔に充填されうる金属としては、無電解メッキ処理の可能な金属であれば、特に限定されず、例えば、遷移金属の単体または合金が挙げられ、遷移金属としては、周期表の4族、5族、8族、9族、10族または11族の金属が挙げられる。具体的には、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、白金、イリジウム、オスミウム、銅、ニッケル、コバルト、鉄、バナジウムまたはチタン等が挙げられる。合金としては、例えばパラジウムと、銀、銅、ニッケル等の金属とからなるもの等が挙げられる。これらの金属は単独で用いてもよく、2以上を混合して用いてもよい。また、金属としては、水素選択透過性金属であるものが好ましい。   The metal that can be filled in the pores of the microporous oxide film is not particularly limited as long as it is a metal that can be electrolessly plated, and includes, for example, a transition metal alone or an alloy. Examples include metals of Group 4, Group 5, Group 8, Group 9, Group 10, or Group 11 of the periodic table. Specific examples include silver, palladium, rhodium, ruthenium, gold, platinum, iridium, osmium, copper, nickel, cobalt, iron, vanadium, and titanium. Examples of the alloy include an alloy made of palladium and a metal such as silver, copper, or nickel. These metals may be used alone or in combination of two or more. The metal is preferably a hydrogen selective permeable metal.

本発明の複合体は上記の通り、微細孔酸化物膜の細孔に金属が充填されているとともに、該金属により細孔が閉塞されており、しかも該金属が微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布しているものであるが、このような複合体は次のようにして製造することができる。すなわち、本発明の複合体は、(1)微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程、(2)前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜側から還元剤を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から金属源を含む溶液を浸透させることにより、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程、(3)前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、微細孔酸化物膜の細孔を金属により閉塞させる工程、を含むことにより製造できる。また、本発明の複合体は、前記工程(2)において、還元剤を含む溶液と金属源を含む溶液を逆にして、微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜側から金属源を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から還元剤を含む溶液を浸透させることによっても製造できる。   In the composite of the present invention, as described above, the pores of the microporous oxide film are filled with metal, and the pores are blocked by the metal, and the metal is at both ends of the microporous oxide film. Such a composite can be produced as follows, although it is distributed in a distribution pattern existing more in the center than in the case of the above. That is, the composite of the present invention includes (1) a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate, and (2) the microporous composite (A ) Of the microporous oxide film of the microporous composite (A) by infiltrating the solution containing the reducing agent from the side of the microporous oxide film of FIG. A step of supporting metal seed nuclei in the pores; (3) a microporous oxide obtained by electroless plating the microporous composite (B) supporting the metal seed nuclei obtained in the step (2); It can be manufactured by including a step of closing the pores of the membrane with a metal. In the composite of the present invention, in the step (2), the solution containing the reducing agent and the solution containing the metal source are reversed, and the metal source is removed from the microporous oxide film side of the microporous composite (A). It can also be produced by impregnating the solution containing it and infiltrating the solution containing the reducing agent from the porous substrate side.

[工程(1)]
本工程は、微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程である。該工程は、例えば、前記多孔質基材の表面に界面活性剤および酸化物源からなるゲル薄膜を形成させて多層構造体とし、該多層構造体を焼成することにより実施できる。
[Step (1)]
This step is a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate. This step can be performed, for example, by forming a gel thin film comprising a surfactant and an oxide source on the surface of the porous substrate to form a multilayer structure, and firing the multilayer structure.

前記ゲル薄膜は、例えば、多孔質基材の表面に、界面活性剤および酸化物源を含む混合溶液(以下、前駆体溶液ともいう)を塗布したのち、乾燥することによって製造できる。   The gel thin film can be produced, for example, by applying a mixed solution containing a surfactant and an oxide source (hereinafter also referred to as a precursor solution) to the surface of a porous substrate and then drying.

前記界面活性剤は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれであってもよい。
前記イオン性界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤が挙げられ、より具体的には例えば、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミドといった臭化物や塩化物が挙げられる。このほかにも、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩、ミリスチルトリメチルアンモニウム塩、デシルトリメチルアンモニウム塩、ドデシルトリメチルアンモニウム塩、ジメチルジドデシルアンモニウム塩、セチルトリメチルホスホニウム塩、オクタデシルトリメチルホスホニウム塩等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、エチレンオキサイド(EO)−プロピレンオキサイド(PO)−エチレンオキサイド(EO)コポリマーで、P123{(EO)20(PO)70(EO)20}やP127{(EO)106(PO)70(EO)106}等であるが、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの長さ(重合度)を変えることが出来るのは言うまでもない。また、エチレンオキサイドのポリマーで分子の末端が長鎖のアルキル基であるBrij56やBrij58やBrij700も界面活性剤として用いられる。
The surfactant is not particularly limited as long as it does not hinder the object of the present invention, and may be either an ionic surfactant or a nonionic surfactant.
Examples of the ionic surfactant include cationic surfactants, and more specifically bromides and chlorides such as cetyltrimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium chloride, and octadecyltrimethylammonium bromide. In addition, benzyltrimethylammonium salt, cetylpyridinium salt, myristyltrimethylammonium salt, decyltrimethylammonium salt, dodecyltrimethylammonium salt, dimethyldidodecylammonium salt, cetyltrimethylphosphonium salt, octadecyltrimethylphosphonium salt, etc. The present invention is not limited to these.
The nonionic surfactant is, for example, ethylene oxide (EO) -propylene oxide (PO) -ethylene oxide (EO) copolymer, such as P123 {(EO) 20 (PO) 70 (EO) 20 } or P127 {(EO) 106 (PO) 70 (EO) 106 } and the like, but it goes without saying that the length (degree of polymerization) of ethylene oxide and propylene oxide can be changed. In addition, Brij56, Brij58, and Brij700, which are ethylene oxide polymers whose molecular ends are long-chain alkyl groups, are also used as surfactants.

前記酸化物源としては、例えば金属酸化物源や非金属酸化物源が挙げられ、より具体的には、例えば、シリカ源、アルミナ源、チタニア源、ジルコニア源等の酸化物源が挙げられるが、これらの中でも好ましくはシリカ源である。
前記シリカ源としては、例えば、コロイダルシリカ、ケイ酸ソーダ、テトラアルキルアンモニウムシリケート(例えばテトラメチルアンモニウムシリケート等)、シリコンアルコキシド等が挙げられ、ここで、シリコンアルコキシドとしては、例えばトリメトキシシランやトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン、テトラメトキシシランやテトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン等が挙げられる。本発明では、これらの1種または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記混合溶液の塗布方法は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、通常、スピンコーティング法やディップコーティング法が好ましい。
Examples of the oxide source include a metal oxide source and a non-metal oxide source. More specifically, examples include an oxide source such as a silica source, an alumina source, a titania source, and a zirconia source. Of these, a silica source is preferred.
Examples of the silica source include colloidal silica, sodium silicate, tetraalkylammonium silicate (for example, tetramethylammonium silicate), silicon alkoxide, and the like. Here, examples of the silicon alkoxide include trimethoxysilane and triethoxy. Examples include trialkoxysilane such as silane, tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. In the present invention, one or more of these may be used in combination.
The method for applying the mixed solution is not particularly limited as long as it does not hinder the object of the present invention, but usually a spin coating method or a dip coating method is preferable.

前記前駆体溶液は、例えば、界面活性剤を含む溶液と酸化物源を含む溶液とを混合撹拌することにより、または酸化物源を含む溶液に界面活性剤を含む溶液を加えることにより調製することができる。また、この調製の際に、例えばpH調整剤等の各種添加剤を適宜に用いることができる。   The precursor solution is prepared, for example, by mixing and stirring a solution containing a surfactant and a solution containing an oxide source, or by adding a solution containing a surfactant to a solution containing an oxide source. Can do. In this preparation, various additives such as a pH adjuster can be appropriately used.

前記前駆体溶液の溶媒としては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、水、アルコール等が挙げられる。前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等が挙げられる。また、前記溶媒は、水、メタノール、エタノールまたはプロパノールであるのが好ましい。   The solvent for the precursor solution is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and examples thereof include water and alcohol. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol and the like. The solvent is preferably water, methanol, ethanol or propanol.

前記pH調整剤としては、例えば、酸やアルカリ等が挙げられ、より具体的には、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、水酸化ナトリウム、アンモニア等が挙げられる。なお、pH調整剤として酸を用いる場合には、前記混合液は通常pH1〜3程度に調整され、また、pH調整剤としてアルカリを用いる場合には、通常pH10〜13程度に調整される。   Examples of the pH adjuster include acids and alkalis, and more specific examples include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, sodium hydroxide, ammonia, and the like. In addition, when using an acid as a pH adjuster, the said liquid mixture is normally adjusted to about pH 1-3, and when using an alkali as a pH adjuster, it is normally adjusted to about pH 10-13.

前記スピンコーティング法は、多孔質基材を一定速度で回転させ、該多孔質基材上に、界面活性剤および酸化物源を含む混合液を滴下し、均一塗布する方法である。スピンコーティングに続いて乾燥することにより、多孔質基材上に前記前駆体溶液が均一に塗布された塗布物が得られる。なお、スピンコーティング時における回転速度は2000〜5000rpmが好ましい。
前記ディップコーティング法は、多孔質基材を界面活性剤および酸化物源を含む混合液中に浸漬し、一定速度で引き上げることにより、均一塗布する方法である。ディップコーティングに続いて乾燥することにより、多孔質基材上に前記前駆体溶液が均一に塗布された塗布物が得られる。なお、ディップコーティング時における引き上げ速度は0.01〜50mm/secが望ましい。
The spin coating method is a method in which a porous substrate is rotated at a constant speed, and a mixed solution containing a surfactant and an oxide source is dropped onto the porous substrate and uniformly applied. By drying after spin coating, a coated product in which the precursor solution is uniformly coated on a porous substrate is obtained. The rotation speed during spin coating is preferably 2000 to 5000 rpm.
The dip coating method is a method in which a porous substrate is immersed in a mixed solution containing a surfactant and an oxide source, and is uniformly applied by pulling up at a constant speed. By drying following dip coating, a coated product in which the precursor solution is uniformly coated on the porous substrate is obtained. The pulling speed during dip coating is desirably 0.01 to 50 mm / sec.

前記塗布により得られた塗布物を乾燥させることより、多孔質基材の上にゲル薄膜を形成することができる。乾燥温度は、本発明の目的を阻害しなければ特に限定されないが、多孔質基材上に積層したゲル薄膜がより均一に生成するという観点から、室温〜60℃程度が好ましい。   The gel thin film can be formed on the porous substrate by drying the coated product obtained by the coating. The drying temperature is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but is preferably about room temperature to about 60 ° C. from the viewpoint that the gel thin film laminated on the porous substrate is more uniformly formed.

上記のようにして多孔質基材上にゲル薄膜を積層し、得られた多層構造体を焼成することにより界面活性剤を除去する。本工程により、微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体であって、前記多孔質基材の内部に前記微細孔酸化物膜を構成する酸化物が実質的に存在しない微細孔複合体(A)が得られる。前記焼成温度は、通常、界面活性剤の熱分解温度よりも高い温度であり、界面活性剤の種類等によって適宜に設定されるが、あえて好ましい焼成温度をあげると、約300℃〜700℃であり、より好ましくは約400℃〜600℃である。焼成時の昇温速度は、0.1〜1℃/分程度が好ましい。また、焼成時の保持時間については、焼成温度が例えば約400℃〜600℃の範囲内である場合、焼成時の保持時間は1〜48時間程度が好ましい。
本工程により、多孔質基材上に微細孔酸化物膜が均一に積層された微細孔複合体(A)が得られる。
A gel thin film is laminated on the porous substrate as described above, and the resulting multilayer structure is fired to remove the surfactant. By this step, a microporous composite comprising a microporous oxide film laminated on a porous substrate, wherein the oxide constituting the microporous oxide film is substantially inside the porous substrate. A microporous composite (A) that does not exist is obtained. The firing temperature is usually higher than the thermal decomposition temperature of the surfactant, and is appropriately set depending on the type of the surfactant, etc., but if a preferred firing temperature is raised, it is about 300 ° C. to 700 ° C. More preferably, it is about 400 ° C to 600 ° C. The temperature rising rate during firing is preferably about 0.1 to 1 ° C./min. Moreover, about the holding time at the time of baking, when the baking temperature is in the range of about 400 ° C. to 600 ° C., for example, the holding time at the time of baking is preferably about 1 to 48 hours.
By this step, a microporous composite (A) in which microporous oxide films are uniformly laminated on the porous substrate is obtained.

[工程(2)]
本工程は、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜側から還元剤を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から金属源を含む溶液を浸透させることにより、微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程である。このようにして、金属源を含む溶液および還元剤を含む溶液を微細孔酸化物膜の両側より相互に拡散させることにより、微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させることができる。前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜側から還元剤を含む溶液を浸透させると同時に、多孔質基材側から金属源を含む溶液を浸透させるのが好ましい。
前記金属源を含む溶液としては、周期表の4族、5族、8族、9族、10族または11族の遷移金属の単体または合金、具体的には、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、白金、イリジウム、オスミウム、銅、ニッケル、コバルト、鉄、バナジウム、チタン等の単体またはこれらの合金等の金属源を適当な溶媒に溶解した溶液が挙げられる。金属をパラジウムとした場合、例えば酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、塩化パラジウム、塩化パラジウム酸、パラジウムアセチルアセトナート、パラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナート等が挙げられる。溶媒としては、水、エタノール、クロロホルム等が挙げられる。金属源を含む溶液の濃度は、通常0.01〜1M程度、好ましくは0.05〜0.5M程度である。
前記還元剤を含む溶液としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、クエン酸、クエン酸ナトリウム、タンニン酸、ジボラン、ヒドラジン、アルデヒド類(例えばホルムアルデヒド)、グルコース、塩化スズ等の還元剤を適当な溶媒に溶解した溶液が挙げられる。溶媒としては、水、メタノール、エタノール等が挙げられる。前記還元剤は溶液で用いられるのが好ましい。還元剤溶液の濃度は、通常0.001〜1M程度、好ましくは0.002〜0.05M程度である。
[Step (2)]
In this step, the fine pore oxide is obtained by infiltrating a solution containing a reducing agent from the fine pore oxide film side of the fine pore composite (A) and infiltrating a solution containing a metal source from the porous substrate side. In this step, metal seed nuclei are supported in the pores of the membrane. In this way, the metal seed nucleus can be supported in the pores of the microporous oxide film by diffusing the solution containing the metal source and the solution containing the reducing agent from both sides of the microporous oxide film. it can. It is preferable that the solution containing the reducing agent is infiltrated from the microporous oxide film side of the microporous composite (A) and at the same time the solution containing the metal source is infiltrated from the porous substrate side.
As the solution containing the metal source, a simple substance or an alloy of a transition metal of Group 4, Group 8, Group 8, Group 9, Group 10 or Group 11 of the periodic table, specifically, silver, palladium, rhodium, ruthenium, Examples thereof include a solution in which a metal source such as gold, platinum, iridium, osmium, copper, nickel, cobalt, iron, vanadium, titanium or the like or a metal source thereof is dissolved in a suitable solvent. When the metal is palladium, for example, palladium acetate, palladium nitrate, palladium chloride, chloropalladic acid, palladium acetylacetonate, palladium hexafluoroacetylacetonate and the like can be mentioned. Examples of the solvent include water, ethanol, chloroform and the like. The density | concentration of the solution containing a metal source is about 0.01-1M normally, Preferably it is about 0.05-0.5M.
Examples of the solution containing the reducing agent include ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium borohydride, potassium borohydride, dimethylamine borane, trimethylamine borane, citric acid, sodium citrate, tannic acid, diborane, hydrazine, and aldehydes ( For example, a solution in which a reducing agent such as formaldehyde), glucose, tin chloride or the like is dissolved in an appropriate solvent may be mentioned. Examples of the solvent include water, methanol, ethanol and the like. The reducing agent is preferably used in a solution. The concentration of the reducing agent solution is usually about 0.001 to 1M, preferably about 0.002 to 0.05M.

前記金属源を含む溶液および前記還元剤を含む溶液を微細孔酸化物膜への浸透は、通常2〜60℃程度、好ましくは20〜40℃程度にて、通常1〜120分程度、好ましくは10〜40分程度行う。次いで、溶液を除去し、通常1〜48時間程度、好ましくは8〜16時間程度、20〜110℃程度にて乾燥させることにより、微細孔酸化物膜の細孔内に金属が担持される。
上記の操作によって、前記金属源を含む溶液と前記還元剤を含む溶液が接触した部分で金属源が還元されて金属種核が形成される。
なお、本発明の複合体は、金属が微細孔酸化物膜の表面に付着することはないため、微細孔酸化物膜の表面に保護材を積層することを要しない。
The penetration of the solution containing the metal source and the solution containing the reducing agent into the microporous oxide film is usually about 2 to 60 ° C., preferably about 20 to 40 ° C., usually about 1 to 120 minutes, preferably Perform for about 10 to 40 minutes. Next, the solution is removed, and the metal is supported in the pores of the microporous oxide film by drying at about 20 to 110 ° C., usually for about 1 to 48 hours, preferably about 8 to 16 hours.
By the above operation, the metal source is reduced at the portion where the solution containing the metal source and the solution containing the reducing agent are in contact to form a metal seed nucleus.
Note that the composite of the present invention does not require metal to adhere to the surface of the microporous oxide film, so that it is not necessary to stack a protective material on the surface of the microporous oxide film.

[工程(3)]
本工程は、前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、金属種核を成長させ、微細孔酸化物膜の細孔を成長した金属により閉塞させて金属充填層を形成する工程である。無電解メッキ処理の方法としては、通常用いられる方法であれば、特に限定されず、前記特許文献6(特開2006−95521号公報)、特開2005−248192号公報等に示される方法と同様にして行うことができる。
無電解メッキ処理には、メッキ液として、金属イオン、錯形成剤、還元剤、溶剤を含むものを用いるのが好ましい。この金属イオンは、適当な金属塩、例えば酢酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等のメッキ液成分として供され、該金属イオンに相応する金属としては、前記したように、無電解メッキの可能な金属、例えば遷移金属等が挙げられ、遷移金属として好ましくは周期表の4族、5族、8族、9族、10族または11族の金属等が挙げられ、中でも銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、白金、イリジウム、オスミウム、銅、ニッケル、コバルト、鉄、バナジウムまたはチタン等が挙げられる。これらの金属は単独で用いてもよく、2以上を混合して用いてもよい。
前記錯形成剤としては、金属イオンを安定に溶存させるものであればよく、その例として好ましくはアンモニアとキレート剤との組合せ、中でもアンモニアとEDTAとの組合せが挙げられ、キレート剤としては、EDTAの他、NTA(ニトリロトリ酢酸)や、クエン酸、酒石酸等の脂肪族オキシ酸等が挙げられる。
前記還元剤としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、クエン酸、クエン酸ナトリウム、タンニン酸、ジボラン、ヒドラジン、アルデヒド類、グルコースまたは塩化スズ等が挙げられる。
前記溶剤としては、錯形成剤の種類等にもよるが、水、あるいはアセトニトリル、ベンゼン、クロロホルム等の有機溶媒等が挙げられる。
メッキ液組成について、例えば金属イオン、キレート剤、アンモニアおよび還元剤を含有する場合、各濃度は、0.001〜0.05M程度、0.01〜0.5M程度、5〜15M程度、0.005〜0.05M程度がよい。メッキ液を調製する場合、前記無電解メッキ処理の直前に還元剤を加えることが好ましい。
[Step (3)]
In this step, the microporous composite (B) carrying the metal seed nuclei obtained in the step (2) is electrolessly plated to grow the metal seed nuclei, and the pores of the microporous oxide film Is a step of forming a metal-filled layer by closing the substrate with the grown metal. The method of electroless plating treatment is not particularly limited as long as it is a commonly used method, and is the same as the method disclosed in Patent Document 6 (JP 2006-95521 A), JP 2005-248192 A, and the like. Can be done.
In the electroless plating treatment, it is preferable to use a plating solution containing a metal ion, a complexing agent, a reducing agent, and a solvent. This metal ion is provided as a plating solution component of an appropriate metal salt, for example, acetate, chloride, nitrate, sulfate, etc., and the metal corresponding to the metal ion can be electrolessly plated as described above. Examples of the transition metal include, but are not limited to, metals of Group 4, Group 5, Group 8, Group 10, Group 11 or Group 11 of the periodic table. Among them, silver, palladium, rhodium, Examples include ruthenium, gold, platinum, iridium, osmium, copper, nickel, cobalt, iron, vanadium or titanium. These metals may be used alone or in combination of two or more.
The complexing agent is not particularly limited as long as it can stably dissolve metal ions, and examples thereof include a combination of ammonia and a chelating agent, and particularly a combination of ammonia and EDTA. In addition, NTA (nitrilotriacetic acid) and aliphatic oxyacids such as citric acid and tartaric acid can be used.
Examples of the reducing agent include ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium borohydride, potassium borohydride, dimethylamine borane, trimethylamine borane, citric acid, sodium citrate, tannic acid, diborane, hydrazine, aldehydes, glucose or chloride. Tin etc. are mentioned.
Examples of the solvent include water, and organic solvents such as acetonitrile, benzene, and chloroform, depending on the type of complexing agent.
About a plating solution composition, when it contains a metal ion, a chelating agent, ammonia, and a reducing agent, each density | concentration is about 0.001-0.05M, about 0.01-0.5M, about 5-15M, 0.00. About 005-0.05M is good. When preparing a plating solution, it is preferable to add a reducing agent immediately before the electroless plating treatment.

前記無電解メッキ処理により微細孔酸化物膜内の細孔内に担持された金属が成長し、前記細孔内が前記金属で充填された金属充填層が形成される。
前記無電解メッキ処理の温度は、適宜に設定できるが、通常1〜60℃程度であり、より好ましくは2〜25℃程度である。無電解メッキ処理時間はメッキ液温度や膜厚にもよるが、通常1分〜100時間程度、好ましくは1〜72時間程度である。前記無電解メッキ処理後、常法により、得られた複合体を洗浄し、乾燥させて本発明の複合体が得られる。
本発明の複合体は、水素分離膜として好適に用いることができる。
By the electroless plating process, the metal supported in the pores in the microporous oxide film grows, and a metal-filled layer in which the pores are filled with the metal is formed.
The temperature of the electroless plating treatment can be appropriately set, but is usually about 1 to 60 ° C, more preferably about 2 to 25 ° C. Although the electroless plating treatment time depends on the plating solution temperature and film thickness, it is usually about 1 minute to 100 hours, preferably about 1 to 72 hours. After the electroless plating treatment, the obtained composite is washed and dried by a conventional method to obtain the composite of the present invention.
The composite of the present invention can be suitably used as a hydrogen separation membrane.

次いで、本発明の水素分離方法について説明する。本発明の水素分離方法は、水素を含有する混合ガス(以下、水素混合ガスという)を前記複合体に接触させて、水素を選択的に透過させることを特徴とする。   Next, the hydrogen separation method of the present invention will be described. The hydrogen separation method of the present invention is characterized in that hydrogen is selectively permeated by bringing a mixed gas containing hydrogen (hereinafter referred to as hydrogen mixed gas) into contact with the composite.

本方法の具体的な態様としては、前記複合体の片側(微細孔酸化物膜側)に水素混合ガスを置き、その反対側(多孔質基材表面側)の水素分圧を微細孔酸化物膜側の水素分圧以下にすれば、複合体中を水素が選択的に透過し、水素混合ガス中にある水素を多孔質基材表面側に分離することができる。この水素分離方法は通常室温〜700℃程度、好ましくは300〜600℃程度の温度で好適に実施することができる。   As a specific embodiment of this method, a hydrogen mixed gas is placed on one side (microporous oxide film side) of the composite, and the hydrogen partial pressure on the opposite side (porous substrate surface side) is adjusted to microporous oxide. If the hydrogen partial pressure is lower than the membrane side, hydrogen selectively permeates through the composite, and hydrogen in the hydrogen mixed gas can be separated to the porous substrate surface side. This hydrogen separation method can be suitably carried out at a temperature of usually room temperature to about 700 ° C., preferably about 300 to 600 ° C.

前記水素混合ガスとしては、水素を含有しているガスであれば特に限定されず、例えば、水素と、酸素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、フッ素、塩素、臭素、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、二酸化イオウ、硫化水素、塩化水素、水(水蒸気)、メタノール、エタノール、パラフィン系炭化水素またはオレフィン系炭化水素等との混合ガスが挙げられる。なお、前記パラフィン系炭化水素は、飽和鎖式炭化水素、アルカンまたはメタン系炭化水素とも呼ばれ、このようなパラフィン系炭化水素としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等が挙げられる。   The hydrogen mixed gas is not particularly limited as long as it contains hydrogen. For example, hydrogen and oxygen, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, fluorine, chlorine, bromine, one Carbon dioxide, carbon dioxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, ammonia, sulfur dioxide, hydrogen sulfide, hydrogen chloride, water (steam), methanol, ethanol, paraffinic hydrocarbons, olefinic hydrocarbons, etc. . The paraffinic hydrocarbons are also called saturated chain hydrocarbons, alkanes, or methane hydrocarbons. Examples of such paraffinic hydrocarbons include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, and heptane. , Octane and the like.

以下に、実施例、比較例および試験例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described using examples, comparative examples, and test examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例]
(メソ細孔シリカ膜の作製)
メソ細孔シリカ膜はS. Besson, T. Gacoin, C. Jacquiod, C. Ricolleau, D. Babonneau, J. -P. Boilot, Journal of Materials Chemistry 2000, 10, 1331-1336を参考にして作製した。
ガラス瓶にテトラエチルオルソシリケート(Tetraethylorthosilicate,TEOS,シグマ アルドリッチ ジャパン株式会社)4.16g、塩酸にてpH=1.25に調製した脱イオン水1.8g、およびエタノール3.5gを加え、60℃にて1時間撹拌を行った。その後、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(Cethyltrimethylammonium bromide,CTAB)0.72gを加え、超音波洗浄器(US−101,株式会社エスエヌディ)を用いて超音波を5分間照射することにより溶解させ、前駆体溶液を調製した。該前駆体溶液を多孔質基材のαアルミナ(株式会社ノリタケカンパニーリミテド製)上に100μl滴下し、4000rpmにて60秒スピンコーティングを行った後、室温にて1時間乾燥させた。スピンコーティングおよび乾燥工程を数回繰り返した後、500℃にて20時間焼成し、界面活性剤であるCTABを除去することにより、多孔質基材上にメソ細孔シリカ膜が積層されたメソ細孔複合体(A)を得た(以下、MS/Alともいう)。
[Example]
(Preparation of mesoporous silica film)
Mesoporous silica membranes were prepared with reference to S. Besson, T. Gacoin, C. Jacquiod, C. Ricolleau, D. Babonneau, J.-P. Boilot, Journal of Materials Chemistry 2000, 10, 1331-1336. .
Add 4.16 g of tetraethylorthosilicate (TEOS, Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.) to a glass bottle, 1.8 g of deionized water adjusted to pH = 1.25 with hydrochloric acid, and 3.5 g of ethanol at 60 ° C. Stir for 1 hour. Thereafter, 0.72 g of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) is added, and the precursor solution is dissolved by irradiating with ultrasonic waves for 5 minutes using an ultrasonic cleaner (US-101, SND Co., Ltd.). Prepared. 100 μl of the precursor solution was dropped on α-alumina (manufactured by Noritake Company Limited) as a porous substrate, spin-coated at 4000 rpm for 60 seconds, and then dried at room temperature for 1 hour. After repeating the spin coating and drying steps several times, baking is carried out at 500 ° C. for 20 hours to remove CTAB, which is a surfactant, so that a mesofine silica film having a mesoporous silica film laminated on a porous substrate is obtained. A pore complex (A) was obtained (hereinafter also referred to as MS / Al 2 O 3 ).

(メソ細孔シリカ膜での金属種核の担持)
前記メソ細孔複合体(A)のメソ細孔シリカ膜内へのパラジウム複合化は以下の手順にて実施した。
還元剤を含む溶液としてヒドラジン水溶液を、金属源を含む溶液として塩化パラジウム酸水溶液を用いた。前記ヒドラジン水溶液は、ヒドラジン1水和物0.5mlを脱イオン水に加え、さらに脱イオン水で希釈し、全量1000mlとすることにより調製し、前記塩化パラジウム酸水溶液は、塩化パラジウム(II)17.733gを0.2mol/l塩酸に溶解させ、全量を1000mlとすることにより調製した。
ガラスシャーレに、前記メソ細孔複合体(A)を置き、図1に示されるように、塩化パラジウム酸水溶液を多孔質基材(アルミナ)表面側から、ヒドラジン水溶液をメソ細孔シリカ膜側から同時に室温で30分、浸透させることにより、メソ細孔シリカ膜内へパラジウムを担持させた。
パラジウム種核形成後、脱イオン水にて、十分に洗浄を行い、60℃で1日、乾燥を行い、パラジウム種核を含むメソ細孔シリカ膜(膜厚は0.5〜1μm程度)が積層されたメソ細孔複合体(B)を得た(以下、Pd−MS/Alともいう)。
(Support of metal seed nuclei on mesoporous silica membrane)
Palladium complexation of the mesopore composite (A) into the mesopore silica membrane was performed by the following procedure.
A hydrazine aqueous solution was used as a solution containing a reducing agent, and a chloropalladium acid aqueous solution was used as a solution containing a metal source. The hydrazine aqueous solution was prepared by adding 0.5 ml of hydrazine monohydrate to deionized water and further diluting with deionized water to a total volume of 1000 ml. The aqueous palladium chloride solution was prepared by adding palladium (II) chloride 17 .733 g was dissolved in 0.2 mol / l hydrochloric acid to make a total volume of 1000 ml.
The mesopore composite (A) is placed in a glass petri dish, and as shown in FIG. 1, the aqueous solution of chloropalladium acid is from the porous substrate (alumina) surface side, and the aqueous hydrazine solution is from the mesoporous silica membrane side. Simultaneously, it was allowed to permeate at room temperature for 30 minutes, thereby supporting palladium in the mesoporous silica membrane.
After the formation of the palladium seed nucleus, it is thoroughly washed with deionized water, dried at 60 ° C. for 1 day, and a mesoporous silica film containing palladium seed nucleus (film thickness is about 0.5 to 1 μm) A laminated mesopore composite (B) was obtained (hereinafter also referred to as Pd-MS / Al 2 O 3 ).

(組織観察)
作製したメソ細孔複合体(B)を走査型電子顕微鏡(SEM、製品名:S−5000、株式会社日立製作所)およびエネルギー分散型X線分析装置(EDX、製品名:Genesis-XM2、エダックス・ジャパン株式会社)により評価した。図2にパラジウム種核形成後のメソ細孔シリカ膜断面のSEMおよびEDX像を示す。
EDXの結果から、パラジウム種核はメソ細孔シリカ膜内に担持されており、その存在範囲は500nm程度と非常に狭いことがわかった。
(Tissue observation)
Scanning electron microscope (SEM, product name: S-5000, Hitachi, Ltd.) and energy dispersive X-ray analyzer (EDX, product name: Genesis-XM2, Edax Japan Corporation). FIG. 2 shows an SEM and EDX image of the cross section of the mesoporous silica film after formation of palladium seed nuclei.
From the results of EDX, it was found that the palladium seed nucleus was supported in the mesoporous silica film, and its existence range was as narrow as about 500 nm.

(無電解メッキ処理)
パラジウム種核形成後、パラジウム充填率の向上を目的としてメソ細孔複合体(B)へ無電解メッキ処理を実施した。
まず、28%アンモニア水溶液651.3mlに、塩化パラジウム3.9gおよびエチレンジアミン4酢酸・2ナトリウム塩67.2gを溶解させた後、脱イオン水を加えて1000mlとした。その後、無電解メッキ処理直前にヒドラジン1水和物0.35mlを加え、無電解メッキ液とした。図3に示すように前記メッキ液をメソ細孔シリカ膜側から浸透させることにより、3℃で48時間無電解メッキを行った。無電解メッキ後、膜を十分な量の脱イオン水で洗浄し、60℃で1日乾燥を行い、目的の複合体を得た。
(Electroless plating treatment)
After the formation of palladium seed nuclei, electroless plating treatment was performed on the mesoporous composite (B) for the purpose of improving the palladium filling rate.
First, 3.9 g of palladium chloride and 67.2 g of ethylenediaminetetraacetic acid / disodium salt were dissolved in 651.3 ml of 28% aqueous ammonia solution, and then deionized water was added to make 1000 ml. Thereafter, 0.35 ml of hydrazine monohydrate was added immediately before the electroless plating treatment to obtain an electroless plating solution. As shown in FIG. 3, electroless plating was performed at 3 ° C. for 48 hours by infiltrating the plating solution from the mesoporous silica film side. After electroless plating, the membrane was washed with a sufficient amount of deionized water and dried at 60 ° C. for 1 day to obtain the desired composite.

(組織観察)
作製した複合体の構造観察をSEM、EDXおよび透過型電子顕微鏡(TEM,製品名:HF−2000、株式会社日立製作所)にて実施した。図4に無電解メッキ処理後のパラジウム複合化メソ細孔シリカ膜断面のSEM、EDX像を、図5にTEM像を示す。
SEM、EDXで観察した結果、無電解メッキ処理により形成されたパラジウムが担持されている部分の厚さは1μmであり、メソ細孔シリカ膜内に選択的に金属充填層が形成されていることがわかった。これは、無電解メッキの反応場となるパラジウム核が、予めメソ細孔シリカ層内に選択的に配されていることによる。TEM観察の結果、数nmのパラジウム粒子がシリカに内包された構造を取っていることがわかった。また、充填されたパラジウムの分布パターンは、メソ細孔シリカ膜のαアルミナと接触している面側と接触していない面側との間の中央付近にピークを有する山型もしくは釣り鐘型パターンであった。
以上のことから、本発明の複合体を構成する金属充填層を、5μm以下でも容易に薄膜化できることが確認された。
(Tissue observation)
The structure of the produced composite was observed with SEM, EDX, and transmission electron microscope (TEM, product name: HF-2000, Hitachi, Ltd.). FIG. 4 shows an SEM / EDX image of the cross section of the palladium composite mesoporous silica film after the electroless plating treatment, and FIG. 5 shows a TEM image.
As a result of observation by SEM and EDX, the thickness of the portion on which palladium formed by electroless plating is carried is 1 μm, and a metal-filled layer is selectively formed in the mesoporous silica film. I understood. This is because palladium nuclei serving as a reaction field for electroless plating are selectively arranged in advance in the mesoporous silica layer. As a result of TEM observation, it was found that palladium particles of several nm had a structure encapsulated in silica. The distribution pattern of the filled palladium is a mountain-shaped or bell-shaped pattern having a peak near the center between the surface side of the mesoporous silica film that is in contact with the α-alumina and the surface side that is not in contact. there were.
From the above, it was confirmed that the metal filling layer constituting the composite of the present invention can be easily thinned even with a thickness of 5 μm or less.

[試験例]
実施例で得られたパラジウム複合化メソ細孔シリカ膜について、100℃および300℃における水素/二酸化炭素(H/CO=50:50)混合ガスの透過試験を下記条件にて行った。その結果を図6および図7に示す。なお、H/CO混合ガスの分離実験の実験装置を模式的に図8に示す。図8に示すように、H/CO混合ガスを、実施例で得られた複合体に接触させて、前記複合体を透過したガス(透過ガス)をサンプリングして、下記実験条件にてガスクロマトグラフィー(GC)測定を行った。
[Test example]
With respect to the palladium-complexed mesoporous silica membrane obtained in the Examples, a hydrogen / carbon dioxide (H 2 / CO 2 = 50: 50) mixed gas permeation test at 100 ° C. and 300 ° C. was performed under the following conditions. The results are shown in FIGS. Incidentally, showing the experimental apparatus separation experiments H 2 / CO 2 gas mixture schematically in FIG. As shown in FIG. 8, the H 2 / CO 2 mixed gas was brought into contact with the composite obtained in the example, and the gas permeated through the composite (permeated gas) was sampled and subjected to the following experimental conditions. Gas chromatography (GC) measurement was performed.

(実験条件)
ガス分析:ガスクロマトグラフィー;GC(TCD)
カラム:Porapak−Q 2m、活性炭+Chromosorb W AW-DMCS 2m(株式会社ラウンドサイエンス)
キャリアガス:He
テストガス:H/CO=50/50
ガス流量:100ml/分
入口ガス圧力:150kPa
(Experimental conditions)
Gas analysis: gas chromatography; GC (TCD)
Column: Porapak-Q 2m, activated carbon + Chromosorb W AW-DMCS 2m (Round Science Co., Ltd.)
Carrier gas: He
Test gas: H 2 / CO 2 = 50/50
Gas flow rate: 100 ml / min Inlet gas pressure: 150 kPa

(結果)
100℃における気体透過試験の結果、水素の透過度PH2は5×10−8mol m−2−1Pa−1程度であり、水素選択性α=PH2/PCO2は500程度で試験中ほぼ安定な性能を示した。また、試験温度を300℃まで上昇させたところ、水素選択性αは300程度を維持しており、水素透過度PH2は6×10−7mol m−2−1Pa−1以上と優れた値を示した。試験開始72時間後においても性能の大きな低下は認められなかった。
以上の結果より、本複合体は水素透過性に優れるとともに、メソ細孔シリカ膜の表面に保護材を表面に積層することなく、耐久性に優れることが確認された。また、メソ細孔シリカ膜内にパラジウム粒子が内包された構造を取っており、膜表面の保護等、実用化面においても有用である。また、電子顕微鏡撮影結果から、Pdを含むメソ細孔シリカ膜の膜厚は1μm程度と極めて薄く、また、作製したメソ細孔シリカ膜の構造から推定される空隙率は20〜30%程度であるため、これまでに報告されている無電解メッキ等で調製された5μmのPd金属薄膜と比較して、少なくともPdの使用量を1/16程度に低減できた。
(result)
As a result of the gas permeation test at 100 ° C., the hydrogen permeability P H2 is about 5 × 10 −8 mol m −2 s −1 Pa −1 and the hydrogen selectivity α = P H2 / P CO2 is about 500. The performance was almost stable. Moreover, when the test temperature was raised to 300 ° C., the hydrogen selectivity α was maintained at about 300, and the hydrogen permeability PH 2 was as excellent as 6 × 10 −7 mol m −2 s −1 Pa −1 or more. The value was shown. Even after 72 hours from the start of the test, no significant decrease in performance was observed.
From the above results, it was confirmed that this composite was excellent in hydrogen permeability and excellent in durability without laminating a protective material on the surface of the mesoporous silica film. Further, it has a structure in which palladium particles are encapsulated in a mesoporous silica film, which is useful in practical use such as protection of the film surface. The mesoporous silica film containing Pd has an extremely thin film thickness of about 1 μm, and the porosity estimated from the structure of the prepared mesoporous silica film is about 20-30%. Therefore, the amount of Pd used can be reduced to at least about 1/16 compared to a 5 μm Pd metal thin film prepared by electroless plating or the like reported so far.

本発明の複合体は、水素透過性および耐久性に優れ、安価に提供されるため、燃料電池システムに含まれる水素製造装置等に有用である。   Since the composite of the present invention is excellent in hydrogen permeability and durability and is provided at low cost, it is useful for a hydrogen production apparatus included in a fuel cell system.

図1は、メソ細孔シリカ膜(MS/Al)へのパラジウム種核形成方法模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a method for forming palladium seed nuclei on a mesoporous silica film (MS / Al 2 O 3 ). 図2は、パラジウム種核形成後のメソ細孔シリカ膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)での観察結果およびエネルギー分散型X線分析装置(EDX)での観察結果を示す。FIG. 2 shows the observation result with a scanning electron microscope (SEM) and the observation result with an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) of the cross section of the mesoporous silica film after formation of palladium seed nuclei. 図3は、無電解メッキ処理によるパラジウム充填層の緻密化法模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a method for densifying a palladium-filled layer by electroless plating. 図4は、無電解メッキ処理後のパラジウム複合化メソ細孔シリカ膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)での観察結果およびエネルギー分散型X線分析装置(EDX)での観察結果を示す。FIG. 4 shows the observation result with a scanning electron microscope (SEM) and the observation result with an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) of the cross section of the palladium composite mesoporous silica film after the electroless plating treatment. 図5は、無電解メッキ処理後のパラジウム複合化メソ細孔シリカ膜の透過型電子顕微鏡(TEM)観察結果を示す。FIG. 5 shows a transmission electron microscope (TEM) observation result of the palladium composite mesoporous silica film after the electroless plating treatment. 図6は、無電解メッキ処理後の複合体の気体透過試験結果(100℃)を示す。FIG. 6 shows a gas permeation test result (100 ° C.) of the composite after the electroless plating treatment. 図7は、無電解メッキ処理後の複合体の気体透過試験結果(300℃)である。FIG. 7 is a gas permeation test result (300 ° C.) of the composite after the electroless plating treatment. 図8は、気体透過試験装置模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a gas permeation test apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヒドラジン水溶液
2 塩化パラジウム酸水溶液
3 メソ細孔シリカ膜
4 多孔質基材
5 無電解メッキ液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrazine aqueous solution 2 Palladium chloride acid aqueous solution 3 Mesoporous silica membrane 4 Porous base material 5 Electroless plating liquid

Claims (25)

(イ)微細孔酸化物膜の細孔に金属が充填され、前記細孔が前記金属により閉塞されてなる金属充填層が(ロ)多孔質基材の上に積層されてなる複合体であって、充填された金属が微細孔酸化物膜の両端部よりも中心部に多く存在する分布パターンで分布してなる複合体。   (B) A composite in which a metal-filled layer in which the pores of the microporous oxide film are filled with metal and the pores are closed with the metal is laminated on (b) a porous substrate. A composite in which the filled metal is distributed in a distribution pattern in which more metal is present at the center than at both ends of the microporous oxide film. 充填された金属の分布パターンが、微細孔酸化物膜の多孔質基材と接触している面側と接触していない面側との中央もしくはその近辺にピークを有する針状、山型もしくは釣り鐘型パターンである請求項1に記載の複合体。   The distribution pattern of the filled metal is a needle-like, mountain-shaped or bell-shaped peak having a peak at or near the center between the surface side in contact with the porous substrate of the microporous oxide film and the surface side not in contact with the porous substrate. The composite according to claim 1 which is a mold pattern. 微細孔酸化物膜の材質がシリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニアである請求項1または2に記載の複合体。   The composite according to claim 1 or 2, wherein the material of the microporous oxide film is silica, alumina, zirconia or titania. 微細孔酸化物膜が界面活性剤を鋳型として合成される規則的細孔構造を有する請求項1〜3のいずれかに記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the microporous oxide film has a regular pore structure synthesized using a surfactant as a template. 多孔質基材が多孔質セラミックスまたは多孔質金属からなる請求項1〜4のいずれかに記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous substrate is made of a porous ceramic or a porous metal. 多孔質セラミックスがαアルミナである請求項5に記載の複合体。   The composite according to claim 5, wherein the porous ceramic is α-alumina. 微細孔酸化物膜が多孔質基材より小さい平均細孔径を有する請求項1〜5のいずれかに記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 5, wherein the microporous oxide film has an average pore diameter smaller than that of the porous substrate. 多孔質基材の細孔が、平均細孔径0.004〜20μmである請求項7に記載の複合体。   The composite according to claim 7, wherein the pores of the porous substrate have an average pore diameter of 0.004 to 20 µm. 微細孔酸化物膜の細孔が、平均細孔径1〜100nmである請求項7に記載の複合体。   The composite according to claim 7, wherein the pores of the microporous oxide film have an average pore diameter of 1 to 100 nm. 金属充填層の金属が、無電解メッキ処理の可能な金属である請求項1〜9のいずれかに記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 9, wherein the metal of the metal filling layer is a metal that can be electrolessly plated. 無電解メッキ処理の可能な金属が、遷移金属の単体または合金である請求項10に記載の複合体。   The composite according to claim 10, wherein the metal capable of electroless plating is a single element or an alloy of a transition metal. 遷移金属が、周期表の4族、5族、8族、9族、10族および11族の金属からなる群から選ばれる1以上である請求項11に記載の複合体。   The composite according to claim 11, wherein the transition metal is one or more selected from the group consisting of metals of Group 4, Group 5, Group 8, Group 9, Group 10, Group 11 and Group 11 of the Periodic Table. 遷移金属が、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、白金、イリジウム、オスミウム、銅、ニッケル、コバルト、鉄、バナジウムおよびチタンからなる群から選ばれる1以上である請求項11に記載の複合体。   The composite according to claim 11, wherein the transition metal is one or more selected from the group consisting of silver, palladium, rhodium, ruthenium, gold, platinum, iridium, osmium, copper, nickel, cobalt, iron, vanadium, and titanium. 遷移金属がパラジウムである請求項11に記載の複合体。   The composite according to claim 11, wherein the transition metal is palladium. 金属を含む微細孔酸化物膜の膜厚が5μm以下の請求項1〜14のいずれかに記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 14, wherein the microporous oxide film containing a metal has a thickness of 5 µm or less. 複合体の製造方法であって、
(1)微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程、
(2)前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜表面側から還元剤を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から金属源を含む溶液を浸透させることにより、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程、
(3)前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、微細孔酸化物膜の細孔を金属により閉塞させる工程、
を含むことを特徴とする複合体の製造方法。
A method for producing a composite, comprising:
(1) a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate;
(2) By infiltrating a solution containing a reducing agent from the surface of the microporous oxide film of the microporous composite (A) and permeating a solution containing a metal source from the porous substrate side, the microporous composite A step of supporting metal seed nuclei in the pores of the microporous oxide film of the body (A),
(3) a step of electroless plating the fine pore composite (B) carrying the metal seed nucleus obtained in the step (2) to close the pores of the fine pore oxide film with a metal;
The manufacturing method of the composite_body | complex characterized by including.
複合体の製造方法であって、
(1)微細孔酸化物膜が多孔質基材上に積層されてなる微細孔複合体(A)を準備する工程、
(2)前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜表面側から金属源を含む溶液を浸透させ、多孔質基材側から還元剤を含む溶液を浸透させることにより、前記微細孔複合体(A)の微細孔酸化物膜の細孔内に金属種核を担持させる工程、
(3)前記(2)の工程で得られた金属種核を担持する微細孔複合体(B)を無電解メッキ処理して、微細孔酸化物膜の細孔を金属により閉塞させる工程、
を含むことを特徴とする複合体の製造方法。
A method for producing a composite, comprising:
(1) a step of preparing a microporous composite (A) in which a microporous oxide film is laminated on a porous substrate;
(2) By infiltrating a solution containing a metal source from the surface of the microporous oxide film of the microporous composite (A) and permeating a solution containing a reducing agent from the porous substrate side, the microporous composite A step of supporting a metal seed nucleus in the pores of the microporous oxide film of the body (A),
(3) a step of electroless plating the fine pore composite (B) carrying the metal seed nucleus obtained in the step (2) to close the pores of the fine pore oxide film with a metal;
The manufacturing method of the composite_body | complex characterized by including.
前記(1)の工程が、(1a)多孔質基材の表面に界面活性剤および酸化物源からなるゲル薄膜を形成させて多層構造体とする工程、および(1b)該多層構造体を焼成する工程からなる請求項16または17に記載の製造方法。   The step (1) includes (1a) a step of forming a gel thin film comprising a surfactant and an oxide source on the surface of the porous substrate to form a multilayer structure, and (1b) firing the multilayer structure. The manufacturing method according to claim 16 or 17, comprising the steps of: 酸化物源がシリカ源であり、該シリカ源が、コロイダルシリカ、ケイ酸ソーダ、テトラアルキルアンモニウムシリケートおよびシリコンアルコキシドからなる群から選ばれる1以上である請求項16〜18のいずれかに記載の製造方法。   The production according to any one of claims 16 to 18, wherein the oxide source is a silica source, and the silica source is one or more selected from the group consisting of colloidal silica, sodium silicate, tetraalkylammonium silicate and silicon alkoxide. Method. シリカ源が、テトラエチルオルソシリケートである請求項19に記載の製造方法。   The production method according to claim 19, wherein the silica source is tetraethyl orthosilicate. 界面活性剤がカチオン性界面活性剤である請求項16〜20のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 16 to 20, wherein the surfactant is a cationic surfactant. 還元剤を含む溶液が、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、クエン酸、クエン酸ナトリウム、タンニン酸、ジボラン、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、グルコースおよび塩化スズからなる群から選ばれる1以上である請求項16〜21のいずれかに記載の製造方法。   Solutions containing reducing agents are ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium borohydride, potassium borohydride, dimethylamine borane, trimethylamine borane, citric acid, sodium citrate, tannic acid, diborane, hydrazine, formaldehyde, glucose and chloride The production method according to any one of claims 16 to 21, which is one or more selected from the group consisting of tin. 金属源を含む溶液が、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、塩化パラジウム、塩化パラジウム酸、パラジウムアセチルアセトナートおよびパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナートからなる群から選ばれる1以上である請求項16〜22のいずれかに記載の製造方法。   The solution containing a metal source is one or more selected from the group consisting of palladium acetate, palladium nitrate, palladium chloride, palladium chloride acid, palladium acetylacetonate and palladium hexafluoroacetylacetonate. The manufacturing method as described. 請求項1〜15のいずれかに記載の複合体からなる水素分離膜。   A hydrogen separation membrane comprising the composite according to any one of claims 1 to 15. 水素を含有する混合ガスを、請求項24に記載の水素分離膜に接触させて、水素を選択的に透過させることを特徴とする水素分離方法。   A hydrogen separation method, wherein a hydrogen-containing mixed gas is brought into contact with the hydrogen separation membrane according to claim 24 to selectively permeate hydrogen.
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