JP2010201362A - 触媒担体とその製造方法及び触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化ケイ素系セラミックスからなるスポンジ状の立体骨格部と、立体骨格部の間に形成された連続気孔部とを有する炭化ケイ素系多孔質構造体と、立体骨格部の表面に形成された金属シリコン層と、金属シリコン層の少なくとも一部に形成されたSiO2層と、からなる。
炭化ケイ素は耐熱性にきわめて優れているので、担体基材自体のシンタリングが防止される。またSiO2層は親水性であり触媒担体は吸水性が高いため、触媒金属を高分散担持できる。したがって担持される触媒金属粒子どうしの粒成長を抑制することができる。
【選択図】図1
Description
(実施例1)
図1に本実施例に係る触媒担体の顕微鏡写真を示す。この触媒担体は、スポンジ状の立体骨格部と、立体骨格部の間に形成された連続気孔部と、から構成されている。立体骨格部は、図2に模式的に示すように、炭化ケイ素系セラミックスからなる基部1と、基部1の表面に形成された金属シリコン層2と、金属シリコン層2の少なくとも表面に形成されたSiO2層3と、からなる。以下、この触媒担体の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。
#30(1インチ当たり30セル数)のポリウレタンスポンジを用意し、上記分散スラリー液を十分に含浸し、スラリー液が連続気孔を塞がない程度に絞った後、70℃で12時間、乾燥させた。
スラリーが付着したスポンジを、アルゴンガス雰囲気下にて1000℃に加熱して炭素化した。この時、スポンジが分解焼失するとともにフェノール樹脂が炭素化し、用いたスポンジと同等の骨格を有する炭素質多孔体が形成された。
次いで金属シリコン層をもつ炭化ケイ素系多孔質構造体を大気中にて 400℃、 600℃、 800℃の温度でそれぞれ加熱し、金属シリコン層表面にSiO2層を形成した。加熱条件は、室温から目的とする酸化温度まで10℃/分の速度で昇温後にその酸化温度で1時間保持する条件と、酸化温度まで昇温した直後に冷却する条件との2水準で行った。
得られたそれぞれの触媒担体を外径約25mm、高さ約31mmの円柱形状に加工して、内径 100mmのシャーレに蒸留水を10mL垂らした上に置き、それぞれ水の吸い込み高さを観察した。結果を表1に示す。
実施例1と同様のポリウレタンスポンジを用い、実施例1と同様にして金属シリコン層をもつ炭化ケイ素系多孔質構造体を作製した。この炭化ケイ素系多孔質構造体を実施例1と同様に保持時間無しで 600℃まで昇温して酸化し、本実施例の触媒担体を調製した。形成されたSiO2層をSEM観察したところ、厚さは約30μmであった。
本実施例に係る触媒担体を図3に模式的に示す。この触媒担体は、多数のセル通路40をもち炭化ケイ素からなるハニカム形状の基材4からなる。基材4は、セル通路40を区画するセル隔壁41を有している。セル隔壁41の表面には、孔径が 0.2〜 0.5μm程度の無数の微細な小孔と、孔径が5〜20μmの小数の大孔が観察される。これらの小孔及び大孔が連続気孔部を構成し、小孔及び大孔を区画する立体骨格部はSiO2を含む炭化ケイ素からなる。以下、この触媒担体の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。
2:金属シリコン層
3:SiO2層
Claims (5)
- 炭化ケイ素系セラミックスからなるスポンジ状の立体骨格部と該立体骨格部の間に形成された連続気孔部とを有する炭化ケイ素系多孔質構造体と、
該立体骨格部の表面に形成された金属シリコン層と、
該金属シリコン層の少なくとも一部が酸化されて形成されたSiO2層と、からなることを特徴とする触媒担体。 - 炭素源としての樹脂とシリコン粉末とを含むスラリー又は該スラリーにさらに炭化ケイ素粉末を含むスラリーをスポンジ状の有機多孔質構造体に含浸させる含浸工程と、
該有機多孔質構造体から余剰のスラリーを除去し該有機多孔質構造体の骨格及びその表面に該スラリーが付着した前駆体を形成する除去工程と、
真空中又は非酸化性雰囲気中にて該前駆体を加熱し該樹脂を炭素化するとともに該有機多孔質構造体を焼失させ、かつ該シリコン粉末と炭素とを反応させて炭化ケイ素と金属シリコンとからなるスポンジ状の立体骨格部と該立体骨格部の間に形成された連続気孔部とを有する炭化ケイ素系多孔質構造体を形成する焼成工程と、
該金属シリコンの少なくとも一部を酸化して該立体骨格部にSiO2を形成する酸化工程と、をこの順に行うことを特徴とする触媒担体の製造方法。 - 前記焼成工程と前記酸化工程との間に、真空中又は非酸化性雰囲気中にて前記炭化ケイ素系多孔質構造体に溶融シリコンを含浸させ前記立体骨格部の表面に金属シリコン層を形成する金属シリコン層形成工程を行い、前記酸化工程で該金属シリコン層の少なくとも表面を酸化する請求項2に記載の触媒担体の製造方法。
- 炭素源としての樹脂とシリコン粉末とを含むスラリー又は該スラリーにさらに炭化ケイ素粉末を含むスラリーをスポンジ状の有機多孔質構造体に含浸させる含浸工程と、
該有機多孔質構造体から余剰のスラリーを除去し該有機多孔質構造体の骨格及びその表面に該スラリーが付着した前駆体を形成する除去工程と、
真空中又は非酸化性雰囲気中にて該前駆体を加熱し該樹脂を炭素化するとともに該有機多孔質構造体を焼失させ、かつ該シリコン粉末と炭素とを反応させて炭化ケイ素又は炭化ケイ素と炭素とからなるスポンジ状の立体骨格部と該立体骨格部の間に形成された連続気孔部とを有する炭化ケイ素系多孔質構造体を形成する焼成工程と、
真空中又は非酸化性雰囲気中にて前記炭化ケイ素系多孔質構造体に溶融シリコンを含浸させ前記立体骨格部の表面に金属シリコン層を形成する金属シリコン層形成工程と、
該金属シリコン層の少なくとも一部を酸化して該立体骨格部にSiO2を形成する酸化工程と、をこの順に行うことを特徴とする触媒担体の製造方法。 - 請求項1に記載の触媒担体と、該触媒担体の前記SiO2層に担持された触媒金属と、からなることを特徴とする触媒。
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