JP2012236144A - 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、金属および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電気メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上である金属、該金属の合金および該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に電気メッキまたは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、金属および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電気メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上である金属、該金属の合金および該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に電気メッキまたは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金属(以下、「第一の金属」という。)としては、金属イオンを含む溶液から電気メッキによりメタル状の金属を析出するものであれば特に制限はないが、大気中における安定性の観点から、重金属および貴金属が好ましく、Zn、Sn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Cd、W、Ag、In、Ru、Rh、Pd、Au、Ir、Os、Ptがより好ましく、Zn、Sn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Ag、Au、Ptが特に好ましい。また、前記第一の金属として、Zn、Sn、Fe、Cr、Cuなどの安価な金属を使用することによって、オゾン分解除去用触媒の原料コストを低減することが可能となる。
本発明にかかる第二の触媒成分は、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上(好ましくは0.4V以上)である金属(以下、「第二の金属」という。)、この第二の金属の合金ならびにこの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種の触媒成分である。前記標準電極電位の差の絶対値が前記範囲にあると、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。
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、支持体の表面に、金属および合金からなる群から選択される少なくとも1種の第一の触媒成分を電気メッキによりコーティングする第一の工程と、前記第一の触媒成分の表面に、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上である金属、該金属の合金および該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種の第二の触媒成分を電気メッキまたは無電解メッキにより担持させる第二の工程とを含む方法である。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。
表面が不導体(絶縁体)の支持体に導電性を付与する最も一般的な方法としては、支持体の表面をPdなどの金属微粒子で活性化した後、Cu、Co、Niなどの金属またはその合金を無電解メッキによりコーティングする方法が挙げられる。
本発明にかかる第一の工程は、前記支持体(好ましくは表面処理されたもの)の表面に、前記第一の触媒成分を電気メッキによりコーティングする工程である。コーティング方法としては、前記第一の金属の塩と、必要に応じて前記他の金属の塩とを含有する第一の電気メッキ溶液に前記支持体を浸漬し、この支持体をカソード(陰極)として電気メッキを行い、必要に応じて洗浄および乾燥する方法が挙げられる。これにより、支持体表面に前記第一の触媒成分が、通常、膜状(混合膜や多層膜を含む)に形成される。
本発明にかかる第二の工程は、前記第一の触媒成分の表面に、前記第二の触媒成分を電気メッキまたは無電解メッキにより担持させる工程である。このようなオゾン分解除去用触媒においては、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを備える層がオゾン分解除去性能を示す触媒層として作用する。また、本発明にかかる触媒層はオゾン分解に対する触媒作用に優れているため、高いオゾン除去性能を示すとともに、その性能も長期間にわたって安定して持続することができる。
電気メッキにより担持する方法としては、前記第二の金属の塩と、必要に応じて前記他の金属の塩とを含有する第二の電気メッキ溶液に、第一の触媒成分を備える前記支持体を浸漬し、この支持体をカソード(陰極)として電気メッキを行い、必要に応じて洗浄および乾燥する方法が挙げられる。これにより、前記第一の触媒成分の表面に前記第二の触媒成分が担持され、本発明のオゾン分解除去用触媒を得ることができる。
無電解メッキにより担持させる方法としては、第一の触媒成分との標準電極電位の差([第二の金属]−[第一の触媒成分])が+0.3V以上(好ましくは+0.4V以上)である前記第二の金属の塩と、必要に応じて前記他の金属の塩とを含有する無電解メッキ溶液に、第一の触媒成分を備える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が挙げられる。これにより、前記第一の触媒成分の表面に前記第二の触媒成分が担持され、本発明のオゾン分解除去用触媒を得ることができる。
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。
先ず、支持体である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のテストピースの表面にダブルジンケート処理により亜鉛置換を施した。次に、イオン交換水1Lに塩化亜鉛68gおよび塩化アンモニウム205gを溶解して塩化亜鉛メッキ液を調製した。この塩化亜鉛メッキ液に、前記ダブルジンケート処理を施したテストピースおよび亜鉛板を浸漬し、前記テストピースをカソード(陰極)、前記亜鉛板をアノード(陽極)として温度25℃、電流密度1A/dm2の条件で30分間電気メッキを行なった。その後、テストピースを引き上げ、イオン交換水で十分に水洗し、105℃で1時間乾燥して、表面が亜鉛(第一の触媒成分)でメッキされたラジエータテストピースを得た。
銀(第二の触媒成分)をメッキしなかった以外は実施例1と同様にして、触媒成分として亜鉛のみでメッキされたZn触媒層付きラジエータテストピースを得た。このZn触媒層付きラジエータテストピースにおけるZnメッキ量を重量法により測定したところ、アルミニウム製ラジエータ1L当たり、Zn量は88.2gであった。
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。
この銀化学メッキ液に、表面をパラジウムコロイドで活性化させた前記アルミニウム製ラジエータテストピースを45℃で1時間浸漬して無電解メッキを行なった後、引き上げ、イオン交換水で十分に水洗した。その後、105℃で1時間乾燥して、触媒成分として銀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。このAg触媒層付きラジエータテストピースにおけるAgメッキ量を重量法により測定したところ、アルミニウム製ラジエータ1L当たり、Ag量は1.49gであった。
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1〜2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3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 (11)
- 支持体と、
金属および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電気メッキによりコーティングされた第一の触媒成分と、
前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上である金属、該金属の合金および該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に電気メッキまたは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。 - 前記第一の触媒成分が、重金属および貴金属からなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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。
- 前記第一の触媒成分が、Zn、Sn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Cd、W、Ag、In、Ru、Rh、Pd、Au、Ir、OsおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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種であることを特徴とする請求項2に記載のオゾン分解除去用触媒。
- 前記第二の触媒成分が、Cu、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、RuおよびOsからなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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種であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のオゾン分解除去用触媒。
- 前記第二の触媒成分が前記第一の触媒成分の表面上に分散した状態で担持されていることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のオゾン分解除去用触媒。
- 支持体の表面に、金属および合金からなる群から選択される少なくとも1種の第一の触媒成分を電気メッキによりコーティングする第一の工程と、
前記第一の触媒成分の表面に、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差の絶対値が0.3V以上である金属、該金属の合金および該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種の第二の触媒成分を電気メッキまたは無電解メッキにより担持させる第二の工程と、
を含むことを特徴とするオゾン分解除去用触媒の製造方法。 - 前記第一の触媒成分が、重金属および貴金属からなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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種であることを特徴とする請求項6に記載のオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- 前記第一の触媒成分が、Zn、Sn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Cd、W、Ag、In、Ru、Rh、Pd、Au、Ir、OsおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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種であることを特徴とする請求項7に記載のオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- 前記第二の触媒成分が、Cu、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、RuおよびOsからなる群から選択される少なくとも1種の金属、該金属の合金ならびに該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種であることを特徴とする請求項6〜8のうちのいずれか一項に記載のオゾン分解除去用触媒の製造方法。
- 前記第二の触媒成分を前記第一の触媒成分の表面上に分散した状態で担持させることを特徴とする請求項6〜9のうちのいずれか一項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1〜5のうちのいずれか一項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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