JP2012196654A - オゾン分解除去用触媒、その製造方法、およびそれを用いたオゾン分解除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持体と、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属、該第一の金属の合金ならびに該第一の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記支持体の表面に無電解メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属、該第二の金属の合金ならびに該第二の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記第一の触媒成分の表面および内部に無電解メッキにより担持された第二の触媒成分とを備えることを特徴とするオゾン分解除去用触媒。
【選択図】なし
Description
先ず、本発明のオゾン分解除去用触媒について説明する。本発明のオゾン分解除去用触媒は、支持体と、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属、該第一の金属の合金ならびに該第一の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記支持体の表面に無電解メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属、該第二の金属の合金ならびに該第二の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記第一の触媒成分の表面および内部に無電解メッキにより担持された第二の触媒成分とを備えるものである。
本発明にかかる第一の触媒成分を構成する第一の金属は、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の金属であり、金属イオンと還元剤を含む溶液から析出したメタル状のものである。これらの第一の金属においては、無電解メッキ処理において、還元剤により金属イオンを還元する際に水素の発生反応が少なくとも第一の触媒成分の析出より優位に起こることがなく、還元剤の酸化還元電位と第一の金属の還元電位との差により効率的に第一の触媒成分を析出させることができる。また、希少金属の使用を控えることが可能となるという観点から、第一の金属としてはCuが好ましい。また、第一の金属として安価なCuを使用することによって、オゾン分解除去用触媒の製造コストを低減することも可能となる。
本発明にかかる第二の触媒成分を構成する第二の金属は、Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の金属である。このような金属は、第一の触媒成分に比べて標準電極電位が高い(第一の触媒成分との標準電極電位の差が0.3V以上)貴なものである。このような第二の金属は、無電解メッキ処理において、後述する還元剤により還元されにくいものであるが、第一の触媒成分との標準電極電位の差によって第一の触媒成分の一部と置換されて第二の触媒成分を形成する。また、第一の触媒成分との標準電極電位の差によって、低オゾン濃度且つ高湿度の雰囲気下においても効率よくオゾンを分解除去することが可能となる。したがって、第一の触媒成分との標準電極電位の差がより大きい(0.4V以上)という観点から、Ag、PtおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の金属が好ましい。
本発明に用いられる支持体は有機材料および/または無機材料からなる担体であり、その形状は特に制限されないが、フォーム状、モノリス状、ハニカム状またはコルゲート状などの通気性を有する形状であることが好ましい。前記有機材料および無機材料からなる担体は特に限定されず、従来公知のオゾン分解触媒に用いられる担体が挙げられ、より具体的には、ウレタンフォーム、セラミックフォーム、セラミックハニカム担体などが挙げられる。また、本発明においては、支持体として自動車のラジエータ、エバポレータ、ヒータコアなどのアルミニウム製熱交換器を用いることも可能である。
次に、本発明のオゾン分解除去用触媒の製造方法について説明する。本発明のオゾン分解除去用触媒の製造方法は、Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属の塩と、Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属の塩と、前記第二の金属の塩に対して前記第一の金属の塩を選択的に還元する還元剤とを含有する無電解メッキ浴中で、支持体に無電解メッキを施す方法である。これにより、前記第一の触媒成分と、この第一の触媒成分の表面および内部に担持された前記第二の触媒成分とを含有する触媒層を備えるオゾン分解除去用触媒を得ることができる。
貴金属コロイド粒子を付着させて支持体の表面を活性化させる方法としては、例えば、界面活性剤で被覆されて安定化した貴金属コロイド粒子を含むコロイド溶液に支持体を浸漬し、必要に応じて洗浄および乾燥してこの貴金属コロイド粒子を吸着させる方法や、前記貴金属コロイド粒子を含むコロイド溶液を支持体に噴霧し、必要に応じて洗浄および乾燥してこの貴金属コロイド粒子を吸着させる方法などが挙げられる。
本発明のオゾン分解除去用触媒の製造方法は、前記支持体(好ましくは表面処理されたもの)の表面に、無電解メッキにおより、前記第一の触媒成分をコーティングし、同時に前記第一の触媒成分の表面および内部に前記第二の触媒成分を担持させる方法である。具体的には、前記第一の金属の塩と、前記第二の金属の塩と、前記第二の金属の塩に対して前記第一の金属の塩を選択的に還元する還元剤と、必要に応じて他の金属の塩とを含有する無電解メッキ溶液に前記支持体を浸漬し、必要に応じて洗浄および乾燥する方法である。
次に、本発明のオゾン分解除去方法について説明する。本発明のオゾン分解除去方法は、前記本発明のオゾン分解除去用触媒にオゾンを含む気体を接触せしめてオゾンを分解除去する方法である。前記気体としては、オゾンを含む空気などが挙げられるが、本発明のオゾン分解除去用触媒は、低オゾン濃度且つ高湿度の雰囲気下におけるオゾン分解除去性能に優れており、本発明のオゾン分解除去方法によれば、例えば、オゾン濃度が体積基準で0.01〜10ppm、露点が−17〜50℃である低オゾン濃度の湿潤空気のオゾン浄化を実施することが可能となる。
金属塩として塩化パラジウム(II)162mgをイオン交換水1Lに溶解した。この水溶液に、強く撹拌しながら1質量%のステアリルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液10mlを加え、さらに0.15質量%の水素化ホウ素ナトリウム水溶液50mlを加えて、パラジウムコロイド溶液を調製した。このパラジウムコロイド溶液1Lに、支持体としてアルミニウム製ラジエータから切り出した直径30mm×厚さ16mmのテストピースを1時間浸漬した後、引き上げ、水洗および乾燥を施して、パラジウムコロイド粒子を表面に吸着させることにより活性化させたアルミニウム製ラジエータテストピースを得た。
本発明の出願人により出願された特願2010−15737の明細書に記載の製造方法に従って、オゾン分解除去用触媒を作製した。すなわち、先ず、硫酸銀を添加しなかった以外は実施例1と同様にしてpH9のCu化学メッキ液を調製した。Ag−Cu化学メッキ液の代わりに、このCu化学メッキ液を用いた以外は、実施例1と同様にして、パラジウムコロイドで活性化したアルミニウム製ラジエータテストピースに無電解メッキを施し、Cuでメッキされたラジエータテストピースを得た。
硫酸銀を添加しなかった以外は実施例1と同様にしてpH9のCu化学メッキ液を調製した。Ag−Cu化学メッキ液の代わりに、このCu化学メッキ液を用いた以外は、実施例1と同様にして、パラジウムコロイドで活性化したアルミニウム製ラジエータテストピースに無電解メッキを施し、CuのみでメッキされたCu触媒層付きラジエータテストピースを得た。
水1Lに硝酸銀4.8g、ヒドラジン一水和物2.4g、1,2−ビス(2−ヒドロキシエチルチオ)エタン29.5gを加えて溶解した。この溶液に0.1N硝酸を滴下してpH10に調整したAg化学メッキ液を調製した。Ag−Cu化学メッキ液の代わりに、このAg化学メッキ液を用い、浴温を45℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、パラジウムコロイドで活性化したアルミニウム製ラジエータテストピースに無電解メッキを施し、AgのみでメッキされたAg触媒層付きラジエータテストピースを得た。
アルミニウム製ラジエータから、触媒成分が担持されていない未処理のテストピース(直径30mm×厚さ16mm)を切り出した。
実施例1および比較例1〜3で得られた触媒層付きラジエータテストピースのオゾン分解除去用触媒としての性能を以下のように評価した。なお、比較例4で得られた未処理のラジエータテストピースについてもオゾン分解除去性能を評価した。
Claims (6)
- 支持体と、
Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属、該第一の金属の合金ならびに該第一の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記支持体の表面に無電解メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、
Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属、該第二の金属の合金ならびに該第二の金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記第一の触媒成分の表面および内部に無電解メッキにより担持された第二の触媒成分と、
を備えることを特徴とするオゾン分解除去用触媒。 - 前記第二の触媒成分の含有量が、前記第一の触媒成分に対して、金属原子比(第二の金属/第一の金属)で0.001〜0.2であることを特徴とする請求項1に記載のオゾン分解除去用触媒。
- Cu、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属の塩と、Ag、Pd、Ir、Pt、Rh、Ru、OsおよびAuからなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属の塩と、前記第二の金属の塩に対して前記第一の金属の塩を選択的に還元する還元剤とを含有する無電解メッキ浴中で、支持体に無電解メッキを施すことを特徴とするオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- 前記無電解メッキ浴中の前記第一の金属の塩と前記第二の金属の塩との濃度比が、金属原子の濃度比(第二の金属/第一の金属)で0.001〜0.4であることを特徴とする請求項3に記載のオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- 前記第一の金属がCuであり、前記第二の金属がAgであり、前記還元剤が次亜リン酸塩であることを特徴とする請求項3または4に記載のオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- オゾンを含む気体を請求項1または2に記載のオゾン分解除去用触媒に接触せしめて前記オゾンを分解除去することを特徴とするオゾン分解除去方法。
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