JP2010214366A - 有毒ガス分解触媒用担体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム焼結粒子から形成されるアルミニウム多孔質体と、前記アルミニウム多孔質体をベーマイト処理することにより形成されるベーマイト層と、を備えたことを特徴とする有毒ガス分解用触媒担体。
【選択図】図1
Description
(1)アルミニウム焼結粒子から形成されるアルミニウム多孔質体と、前記アルミニウム多孔質体をベーマイト処理することにより形成されるベーマイト層と、を備えたことを特徴とする有毒ガス分解用触媒担体。
(2)陽極酸化処理することにより、前記多孔質体と前記ベーマイト層間に形成される酸化アルミニウム層を備えたことを特徴とする(1)に記載の有毒ガス分解用触媒担体。
(3)前記アルミニウム多孔質体の厚みが、30μm〜100μmであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の有毒ガス分解用触媒担体。
(4)前記アルミニウム焼結粒子は、平均粒径が1.0μm〜10μmのアルミニウム粉末を焼結したものであることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の有毒ガス分解用触媒担体。
(5)前記ベーマイト層及び/又は酸化アルミニウム層に、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、コバルト、鉄、銅、亜鉛、金、銀、レニウム、マンガン、錫からなる群より選ばれる少なくとも1以上の元素を触媒成分として担持したことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の有毒ガス分解用触媒。
(6)前記触媒成分が、白金であることを特徴とする(5)に記載の有毒ガス分解用触媒を要件とするものである。
本発明の有毒ガス分解用触媒担体は、アルミニウム焼結粒子から形成されるアルミニウム多孔質体と、前記アルミニウム多孔質体をベーマイト処理することにより形成されるベーマイト層とを備えたことを特徴とするものである。アルミニウム焼結粒子から形成されるアルミニウム多孔質体には、ベーマイト処理及び/又は陽極酸化処理により、それぞれベーマイト層及び/又は酸化アルミニウム層が形成されている。上記アルミニウム多孔質体は、所定のアルミニウム焼結体粒子から構成される。
また、アルミニウム粉末と溶媒のペースト状の場合には、必要に応じて基材上にローラー、印毛、スプレー、ディピング等の塗布方法や公知の印刷方法によって、塗工粉末体を形成した後、焼結することによって固化する。
また、焼結に先立って、必要に応じて、20℃〜300℃の範囲内で乾燥させて、溶媒を蒸発させた後、アルミニウム多孔質体を形成してもよい。
本発明の有毒ガス分解用触媒は、上記の製造された触媒担体に触媒成分を担持することにより構成される。触媒成分は、分解処理をする有毒ガス種類に応じて適宜採択することができる。例えば、パラジウム、白金、レテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、コバルト、鉄、銅、亜鉛、金、銀、レニウム、マンガン、錫等の金属を例示することができる。また、これらの金属を混合して触媒担体に担持することもできるし、これらの金属の合金を担持してもよい。特に、揮発性有機化合物(VOC)を分解処理する場合には、上記金属の中でも白金が好ましい。
また、揮発性有機化合物(VOC)の分解用触媒とする場合においては、触媒成分である白金を担持するので、経済的観点から好ましくない。
焼成によって、白金等の触媒成分は、上記酸化アルミニウムに強固に担持されることとなり、安定化する。担持後の焼成温度は、350℃〜650℃であり、好ましくは450℃〜550℃である。350℃未満であると、触媒成分を担持することができず、650℃を超えると担体等の変形を生じてしまうので好ましくない。なお、上記担体の焼成時間は、好ましくは1時間〜3時間である。
<触媒担体の製造>
表1に示したアルミニウム粉末(JIS A1080、東洋アルミニウム(株)製)(製造番号1)60質量部をアクリル系バインダー40質量部と混合し、溶剤(トルエン)に分散させて固形分60重量部のペーストを、厚みが400μmのアルミニウム箔(JIS 1N30−H18)の両面に、焼結後の片面厚みが82μmになるように塗工した後、処決して、アルミニウム多孔質体を得た。
得られたアルミニウム多孔質体を、100℃の純水中で10分間ボイリング処理をしてベーマイト層を形成し、さらに、ホウ酸液中で陽極酸化処理を行い、アルミニウム多孔質体とベーマイト層の間に約0.3μmの酸化アルミニウム層を形成した。
図1に触媒担体のSEM拡大写真を示す。なお、表1には、本実施例において、使用したアルミニウム粉末の粒径(μm)及び焼結粒子の片面厚みを示した。
表1に示したように、本発明の触媒担体に触媒成分を担持して、揮発性有機化合物(VOC)用触媒を製造した。触媒成分は、揮発性有機化合物(VOC)分解用触媒成分として好適な白金を採用し、上記製造例1の触媒担体と白金溶液濃度1.0(g/L)の触媒成分溶液を攪拌して調製した。溶液のPHは、11.4とし、担持時間10分、攪拌速度25.0rpmとした(以下、この担持条件を、SET「A」とする。)なお、表2には、本実施例において、触媒成分の担持条件を示した。本実施例1の触媒は、製造番号1の触媒担体を使用して、上記SET「A」の条件にて製造されたことから、A1と表示する。以下の実施例においても同様である。
焼結粒子の片面厚みを41μmとした以外は、実施例1と同様にして、本発明の触媒担体(製造番号2)及び触媒を製造した。表1及び表2に、触媒担体(製造番号2)と触媒成分担持条件(SET「A」)を示す。
アルミニウムの粒径及び、焼結粒子の片面厚みをそれぞれ変化させた以外は、実施例1と同様にして、本発明の触媒担体(製造番号3〜8)及び触媒を製造した。同様に、表1及び表2、触媒担体(製造番号3〜8)と触媒成分担持条件(SET「A」)を示す。
アルミニウム粉末の粒径及び、焼結粒子の片面厚みを表1に示した製造番号1〜8の触媒担体を使用し、白金触媒成分の担持条件の担持時間を5.0分(以下、この担持条件を、SET「B」とする。)以外は、実施例1〜実施例8と同様にして本発明の揮発性有機化合物(VOC)分解用触媒を製造した。
実施例1〜実施例16で製造した各種揮発性有機化合物(VOC)分解用触媒活性試験を行った。揮発性有機化合物としてトルエンを使用し、以下の表3に示す条件にて、触媒活性試験を行った。実施例1〜実施例8の結果を図2に、実施例9〜実施例16の結果を図3に示す。なお、表3に触媒活性試験における反応温度、SV及びトルエン濃度を示した。
次に、触媒成分の担持時間の相違による各触媒の比較を行った。具体的には、製造番号3の触媒担体を使用した実施例3及び実施例11(A3とB3)、製造番号5の触媒担体を使用した実施例5及び実施例13(A5とB13)、製造番号6の触媒担体を使用した実施例6及び実施例14(A6とB14)について検討した。結果を表4に示す。なお、触媒成分(白金)の担持量の測定は、ICP装置を使用して行った。さらに、各触媒について、触媒活性試験を対比した結果をそれぞれ図7(実施例3及び実施例11の比較)、図8(実施例5及び実施例13の比較)、図9(実施例6及び実施例14の比較)を示す。
製造番号3、製造番号5及び製造番号6の触媒担体をそれぞれ使用し、触媒成分の攪拌速度及び触媒成分(白金)溶液濃度を変化させた以外は実施例1と同様にして本発明の触媒を製造した。なお、触媒成分と担体の攪拌条件は、それぞれ25rpm(SET「C」)、50rpm(SET「D」)及び75rpm((SET「E」)の3つの条件を設定して行った。さらに、実施例1と同様にして上記触媒活性試験を行った。触媒成分の担持条件を表5に、触媒成分の担持量を表6に、各攪拌条件(SET「C」、SET「D」及びSET「E」とする。)の3つの条件における触媒活性試験の結果を図10、図11及び図12に示す。
触媒体に触媒成分を担持する際の触媒成分(白金)溶液の濃度(白金溶液濃度をそれぞれ1.5g/L、1.0g/L及び0.5g/Lとし、それぞれSET「D」、SET「G」及びSET「F」とする。)を変化させた以外は実施例1と同様にして本発明の触媒を製造した。なお、表7に触媒成分を担持する際の条件を、表8に3つの条件における触媒成分(白金)の担持量を、さらに触媒活性試験の結果を図13、図14及び図15に示す。
触媒体として、ニチコン株式会社のアルミ箔触媒を使用した以外は実施例1と同様にして触媒を製造し、触媒活性試験を行った。結果を図16に示す。なお、上記触媒の触媒成分(白金)担持量は、0.20g/m2である。
毒ガスを分解する環境浄化装置の実用化及び普及に貢献することができるものがあり、環境技術分野の発展に大きく寄与する。
Claims (6)
- アルミニウム焼結粒子から形成されるアルミニウム多孔質体と、前記アルミニウム多孔質体をベーマイト処理することにより形成されるベーマイト層と、を備えたことを特徴とする有毒ガス分解用触媒担体。
- 陽極酸化処理することにより、前記多孔質体と前記ベーマイト層間に形成される酸化アルミニウム層を備えたことを特徴とする請求項1に記載の有毒ガス分解用触媒担体。
- 前記アルミニウム多孔質体の厚みが、30μm〜100μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有毒ガス分解用触媒担体。
- 前記アルミニウム焼結粒子は、平均粒径が1.0μm〜10μmのアルミニウム粉末を焼結したものであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の有毒ガス分解用触媒担体。
- 前記ベーマイト層及び/又は酸化アルミニウム層に、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、コバルト、鉄、銅、亜鉛、金、銀、レニウム、マンガン、錫からなる群より選ばれる少なくとも1以上の元素を触媒成分として担持したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の有毒ガス分解用触媒。
- 前記触媒成分が、白金であることを特徴とする請求項5に記載の有毒ガス分解用触媒
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