JP2012533512A - 遷移金属を含有するCeAlO3ペロフスカイト - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般式AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δによって表されるペロフスカイト(perovskite)型複合酸化物に関する。特に、本発明は、CeAlO3族のペロフスカイトを含有する遷移金属に、そしてペロフスカイト型複合酸化物を含有する触媒組成物に関する。
ペロフスカイトは、結晶性セラミックス族のうちの大きな族のひとつであり、その名称は、その結晶質構造によりペロフスカイト(CaTiO3)として知られているある特定の鉱物からとられており、サイズと原子価が大きく異なるカチオンを「A」および「B」とし、両者を接合するアニオンをXとすると、一般化学式ABX3によって表される。ペロフスカイト材料は、さまざまな産業用途が見出されており、センサーや特定の種類の燃料電池内の触媒電極として使用される。
したがって、前記した事情を考慮し、本発明は、貴金属類を備えるCe−Al−O系であって、貴金属の焼結が防止されるものを提供することを目的とする。
前記した状況を鑑み、本発明が開発された。
AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δ
ここで、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、TbおよびDyから選択されたランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Scおよび、Al、GaおよびInに限定されることのないIIIA族元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない、少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0≦y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0≦y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。
以下、本発明のさまざまな側面がより十全に理解し認識できるように、特定の好適かつ任意選択的な実施形態と関連づけて本発明を詳しく説明する。
AxA’(1―x)B(1−y)B’yO3−δ
ここで、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Thを含むランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Sc、および、Al、Ga、Inを含むがこれらに限定されないIIIA族元素、から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0≦y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0≦y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。本発明のペロフスカイトは、下記、実施例5および6にて例示されているように、安定的な格子網を形成する。
a)硝酸セリウムおよび硝酸アルミニウムのモル比Ce:Al=1:1水溶液を、CeおよびAlのモル量をやや上回るクエン酸を添加してから60℃で2時間攪拌する。
b)ステップ(a)の溶液を攪拌しながら80℃まで加熱し、水を蒸発させて多孔質材料を得る。
c)このようにステップ(b)で得られた多孔質材料を200℃で2時間加熱し、有機物を分解する。
d)このようにステップ(c)で得られた材料を、空気中で3時間、500℃でか焼(calcining)し、前駆物質を形成する。
e)このようにステップ(d)で形成された前駆物質を、750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムを、沈殿剤としてのKOH存在下、約80℃で同時に添加して勢いよく攪拌することによって共沈させ、ゲルを形成する。
(b)ステップ(a)で形成されたゲルのpHを約9〜10.5に調整し、ゲルを80℃で12時間エージングさせて沈殿物を得る。
(c)このようにステップ(b)で得られた沈殿物を、pH7.5になるまで水で洗浄する。
(d)ステップ(c)の沈殿物を100℃で約12時間乾燥し、空気中で3時間、500℃でか焼して前駆物質を形成する。
(e)形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムの水溶液をアンモニア溶液で共沈させ、ゲルを得る。
(b)ステップ(a)で形成されたゲルを、テフロン(登録商標)で裏打ちしたステンレス鋼のオートクレーブに移し、炉の中で200℃に加熱して沈殿物を得る。
(c)ステップ(b)の沈殿物を濾過して100℃で乾燥してから、空気中で、500℃でか焼して前駆物質を形成する。
(d)ステップ(c)で形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
CeAlO3ペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(5.9g)、硝酸アルミニウム(5.1g)、およびクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌した。
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得た。
ロジウムを有するペロフスカイト
(e)硝酸セリウム(5.9g)、硝酸アルミニウム(5g)、硝酸ロジウム(0.0784g)、およびクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌した。
(f)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(g)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(h)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yRhyO3−δペロフスカイト(y=0.02)を得た。
パラジウムを有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(11.57g)、硝酸アルミニウム(10g)、および硝酸パラジウム(0.0577g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPdyO3−δペロフスカイト(y=0.02)を得た。
ニッケルを有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(12.18g)、硝酸アルミニウム(10g)、および硝酸ニッケル(0.407g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で後2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yNiyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
白金を有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(6.1g)、硝酸アルミニウム(5g)、および硝酸テトラアンミン白金(II)(0.271g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPtyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
ロジウムおよび白金を有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(6.1g)、硝酸アルミニウム(5g)、硝酸ロジウム(0.0784g)、および硝酸テトラアンミン白金(II)(0.0271g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPtyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
AxP(1−x)B(1−y)QyO3−δ型のペロフスカイトのキャラクタリゼーション:
ペロフスカイト相および任意の他の不純物を特定するためのX線回折調査を実施した。相CeAlO3は、何らかの不純物相の存在なしに形成された。Pt、RhおよびNiを組み込んだ場合の例を図1に示す。
PtをCeAlO3ペロフスカイトに組み込んだ場合(左)のXPSスペクトル(黒の実線−生データのピーク;黒の点線−フィッティング後のピーク;明るいグレー−Al3+;黒の一点鎖線−Pt2+;暗いグレー−Pt0)と、RhをCeAlO3ペロフスカイトに組み込んだ場合(右)のXPSスペクトル。
触媒Ce1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δを使用したメタンの自己熱改質(ATR)
図3に、本発明のCe1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δ触媒存在下で空間速度を変えて実施したメタンの自己熱改質(ATR)を示す。この例は、本発明のペルフォスカイトをメタンの自己熱改質に利用することに関連する。すなわち、メタンの転化に関するGHSVおよびS/Cの変化による触媒の活性の影響である。ペルフォサイトは、反応温度650℃、GHSV=34900h−1、S/C=1.2、O2/C=0.79で99.8%のメタンの転化をもたらしたが、空間速度が64390h−1に達したときその転化率は92%に低下した。水素およびCOの含有量は33.2%および10%であったが、空間速度が高くなると36%および11%に増加した。この触媒を、S/C比を異なるものとしてさらに評価した。S/C比を異ならしめることの影響を図3に示す。図を参照すると、S/C=1では転化率は90%よりも低かったが、S/C=1.2では99%を超えるところまで増加した。さらに供給原料中の水蒸気の含有量を増やす(S/C>1.2)と、メタンの転化率は低下し、S/C2.5に対して約94%に達した。同様に、過剰水蒸気の加熱に必要とされるため量を増やした空気による希釈化によって、H2含有量のわずかな低下がある。CO含有量の同時低下にしたがって、CO2は増加していた。
コージエライトモノリス基体上に被覆した触媒を用いて自己熱改質を行った。モノリス触媒は、Inconelダウンフロー反応器中に懸垂させた。水は定量ポンプを用いて余熱セクションに供給し、LPGおよび空気はマスフローコントローラーを用いて供給した。生成したガスは、過剰水を濃縮した後、ガス分析器を用いて分析した。図4に、LPG転化、すなわち、Ce1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δ触媒を用いた改質油中のH2およびCOの含有量を示す。転化率は、600℃ではほんの40.6%にすぎなかったが、700℃で99.6%まで増加していた。COおよびCO2の含有量は、700℃でそれぞれ12.5%および8.7%の領域内に入っていた。
y=0.02および0.05としたPt含有ペロフスカイト触媒を水性ガスシフト反応について評価した。結果は図5に示す。
図6は、ガス毎時空間速度(gas hour space velocity)の、y=0.02および0.05の触媒への影響を示している。すべての高空間速度で、y=0.05としたペロフスカイト触媒でのCO転化率がy=0.02とした場合に比べて高いことは明らかである。GHSVが20000h−1以下では、y=0.05のペロフスカイト触媒存在下でのCO転化は、ずっと遅くなる。
本発明は、一般式AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δによって表されるペロフスカイト(perovskite)型複合酸化物に関する。特に、本発明は、CeAlO3族のペロフスカイトを含有する遷移金属に、そしてペロフスカイト型複合酸化物を含有する触媒組成物に関する。
ペロフスカイトは、結晶性セラミックス族のうちの大きな族のひとつであり、その名称は、その結晶質構造によりペロフスカイト(CaTiO3)として知られているある特定の鉱物からとられており、サイズと原子価が大きく異なるカチオンを「A」および「B」とし、両者を接合するアニオンをXとすると、一般化学式ABX3によって表される。ペロフスカイト材料は、さまざまな産業用途が見出されており、センサーや特定の種類の燃料電池内の触媒電極として使用される。
したがって、前記した事情を考慮し、本発明は、貴金属類を備えるCe−Al−O系であって、貴金属の焼結が防止されるものを提供することを目的とする。
前記した状況を鑑み、本発明が開発された。
AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δ
ここで、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、TbおよびDyから選択されたランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Scおよび、Al、GaおよびInに限定されることのないIIIA族元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない、少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0<y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0<y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。
以下、本発明のさまざまな側面がより十全に理解し認識できるように、特定の好適かつ任意選択的な実施形態と関連づけて本発明を詳しく説明する。
AxA’(1―x)B(1−y)B’yO3−δ
ここで、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Thを含むランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Sc、および、Al、Ga、Inを含むがこれらに限定されないIIIA族元素、から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0<y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0<y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。本発明のペロフスカイトは、下記、実施例5および6にて例示されているように、安定的な格子網を形成する。
a)硝酸セリウムおよび硝酸アルミニウムのモル比Ce:Al=1:1水溶液を、CeおよびAlのモル量をやや上回るクエン酸を添加してから60℃で2時間攪拌する。
b)ステップ(a)の溶液を攪拌しながら80℃まで加熱し、水を蒸発させて多孔質材料を得る。
c)このようにステップ(b)で得られた多孔質材料を200℃で2時間加熱し、有機物を分解する。
d)このようにステップ(c)で得られた材料を、空気中で3時間、500℃でか焼(calcining)し、前駆物質を形成する。
e)このようにステップ(d)で形成された前駆物質を、750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムを、沈殿剤としてのKOH存在下、約80℃で同時に添加して勢いよく攪拌することによって共沈させ、ゲルを形成する。
(b)ステップ(a)で形成されたゲルのpHを約9〜10.5に調整し、ゲルを80℃で12時間エージングさせて沈殿物を得る。
(c)このようにステップ(b)で得られた沈殿物を、pH7.5になるまで水で洗浄する。
(d)ステップ(c)の沈殿物を100℃で約12時間乾燥し、空気中で3時間、500℃でか焼して前駆物質を形成する。
(e)形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムの水溶液をアンモニア溶液で共沈させ、ゲルを得る。
(b)ステップ(a)で形成されたゲルを、テフロン(登録商標)で裏打ちしたステンレス鋼のオートクレーブに移し、炉の中で200℃に加熱して沈殿物を得る。
(c)ステップ(b)の沈殿物を濾過して100℃で乾燥してから、空気中で、500℃でか焼して前駆物質を形成する。
(d)ステップ(c)で形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得る。
CeAlO3ペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(5.9g)、硝酸アルミニウム(5.1g)、およびクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌した。
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを得た。
ロジウムを有するペロフスカイト
(e)硝酸セリウム(5.9g)、硝酸アルミニウム(5g)、硝酸ロジウム(0.0784g)、およびクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌した。
(f)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(g)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(h)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yRhyO3−δペロフスカイト(y=0.02)を得た。
パラジウムを有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(11.57g)、硝酸アルミニウム(10g)、および硝酸パラジウム(0.0577g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPdyO3−δペロフスカイト(y=0.02)を得た。
ニッケルを有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(12.18g)、硝酸アルミニウム(10g)、および硝酸ニッケル(0.407g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で後2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yNiyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
白金を有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(6.1g)、硝酸アルミニウム(5g)、および硝酸テトラアンミン白金(II)(0.271g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPtyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
ロジウムおよび白金を有するペロフスカイト
(a)硝酸セリウム(6.1g)、硝酸アルミニウム(5g)、硝酸ロジウム(0.0784g)、および硝酸テトラアンミン白金(II)(0.0271g)、ならびにクエン酸(7g)の水溶液を60℃で2時間攪拌し、
(b)溶液を攪拌しながら80℃まで昇温し、水を蒸発させて多孔質材料を得た。
(c)ステップ(b)で得た多孔質材料を200℃で2時間加熱して有機物を分解した後、該材料を空気中で3時間、500℃でか焼し、
(d)ステップ(c)で形成された前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAl1−yPtyO3−δペロフスカイト(y=0.05)を得た。
AxP(1−x)B(1−y)QyO3−δ型のペロフスカイトのキャラクタリゼーション:
ペロフスカイト相および任意の他の不純物を特定するためのX線回折調査を実施した。相CeAlO3は、何らかの不純物相の存在なしに形成された。Pt、RhおよびNiを組み込んだ場合の例を図1に示す。
PtをCeAlO3ペロフスカイトに組み込んだ場合(左)のXPSスペクトル(黒の実線−生データのピーク;黒の点線−フィッティング後のピーク;明るいグレー−Al3+;黒の一点鎖線−Pt2+;暗いグレー−Pt0)と、RhをCeAlO3ペロフスカイトに組み込んだ場合(右)のXPSスペクトル。
触媒Ce1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δを使用したメタンの自己熱改質(ATR)
図3に、本発明のCe1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δ触媒存在下で空間速度を変えて実施したメタンの自己熱改質(ATR)を示す。この例は、本発明のペロフスカイトをメタンの自己熱改質に利用することに関連する。すなわち、メタンの転化に関するGHSVおよびS/Cの変化による触媒の活性の影響である。ペロフスカイトは、反応温度650℃、GHSV=34900h−1、S/C=1.2、O2/C=0.79で99.8%のメタンの転化をもたらしたが、空間速度が64390h−1に達したときその転化率は92%に低下した。水素およびCOの含有量は33.2%および10%であったが、空間速度が高くなると36%および11%に増加した。この触媒を、S/C比を異なるものとしてさらに評価した。S/C比を異ならしめることの影響を図3に示す。図を参照すると、S/C=1では転化率は90%よりも低かったが、S/C=1.2では99%を超えるところまで増加した。さらに供給原料中の水蒸気の含有量を増やす(S/C>1.2)と、メタンの転化率は低下し、S/C2.5に対して約94%に達した。同様に、過剰水蒸気の加熱に必要とされるため量を増やした空気による希釈化によって、H2含有量のわずかな低下がある。CO含有量の同時低下にしたがって、CO2は増加していた。
コージエライトモノリス基体上に被覆した触媒を用いて自己熱改質を行った。モノリス触媒は、Inconelダウンフロー反応器中に懸垂させた。水は定量ポンプを用いて余熱セクションに供給し、LPGおよび空気はマスフローコントローラーを用いて供給した。生成したガスは、過剰水を濃縮した後、ガス分析器を用いて分析した。図4に、LPG転化、すなわち、Ce1.0Al0.975Rh0.02Pt0.005O3−δ触媒を用いた改質油中のH2およびCOの含有量を示す。転化率は、600℃ではほんの40.6%にすぎなかったが、700℃で99.6%まで増加していた。COおよびCO2の含有量は、700℃でそれぞれ12.5%および8.7%の領域内に入っていた。
y=0.02および0.05としたPt含有ペロフスカイト触媒を水性ガスシフト反応について評価した。結果は図5に示す。
図6は、ガス毎時空間速度(gas hour space velocity)の、y=0.02および0.05の触媒への影響を示している。すべての高空間速度で、y=0.05としたペロフスカイト触媒でのCO転化率がy=0.02とした場合に比べて高いことは明らかである。GHSVが20000h−1以下では、y=0.05のペロフスカイト触媒存在下でのCO転化は、ずっと遅くなる。
Claims (10)
- 下記式(I)により表されるペロフスカイト。
AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δ
[式中、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Thを含むランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Sc、および、Al、Ga、Inを含むがそれらに限定されないIIIA族元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0≦y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0≦y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。] - 前記ペルフォスカイトが安定的な格子網を形成する、請求項1に記載のペルフォスカイト。
- 前記貴金属が焼結されていない、請求項1に記載のペルフォスカイト。
- 前記ペルフォスカイトは、750℃以下の温度である低温でのクエン酸塩プロセス、共沈プロセスおよび熱水プロセスにより調製される、請求項1に記載のペルフォスカイト。
- 前記クエン酸塩プロセスが、
a)硝酸セリウムおよび硝酸アルミニウムのモル比Ce:Al=1:1水溶液に、CeおよびAlのモル量をやや上回るクエン酸を添加してから60℃で2時間攪拌するステップと、
b)ステップ(a)の溶液を攪拌しながら80℃まで加熱して、水を蒸発させて多孔質材料を取得するステップと、
c)このようにステップ(b)で得られた多孔質材料を200℃で2時間加熱して、有機物を分解するステップと、
d)このようにステップ(c)で得られた材料を、空気中で3時間、500℃でか焼して、前駆物質を形成するステップと、
e)ステップ(d)で形成された前駆物質を、750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを取得するステップと
を含み、貴金属/遷移金属の組み込みのために、貴金属/遷移金属の対応する塩を適切な比率でステップ(a)に記載した初期金属溶液混合物に添加し、CeAl1−yB’yO3−δを得る、請求項1に記載のペルフォスカイト。 - 前記共沈プロセスが、
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムを、沈殿剤としてのKOH存在下、約80℃で同時に添加して勢いよく攪拌することによって共沈させて、ゲルを形成し、
(b)ステップ(a)で形成されたゲルのpHを約9〜10.5に調整して、ゲルを80℃で12時間エージングさせて沈殿物を取得するステップと、
(c)ステップ(b)で得られた沈殿物を、pH7.5になるまで水で洗浄するステップと、
(d)ステップ(c)の沈殿物を100℃で約12時間乾燥し、空気中で3時間、500℃でか焼して前駆物質を形成するステップと、
(e)ステップ(d)で形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4〜30mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを取得するステップと
を含み、貴金属/遷移金属の組み込みのために、貴金属/遷移金属の対応する塩を適切な比率でステップ(a)に記載した初期金属溶液混合物に添加し、CeAl1−yB’yO3−δを得る、請求項1に記載のペルフォスカイト。 - 前記熱水プロセスが、
(a)モル比1:1のセリウムとアルミニウムの水溶液をアンモニア溶液で共沈させ、ゲルを取得するステップと、
(b)ステップ(a)で形成されたゲルを、テフロン(登録商標)で裏打ちしたステンレス鋼のオートクレーブに移し、炉の中で200℃に加熱して沈殿物を取得するステップと、
(c)ステップ(b)の沈殿物を濾過して100℃で乾燥してから、空気中で、500℃でか焼して前駆物質を形成するステップと、
(d)ステップ(c)で形成した前駆物質を750℃以下の温度のH2の流れ(4mL/min)に5時間投入して還元し、CeAlO3ペロフスカイトを取得するステップと
を含み、貴金属/遷移金属の組み込みのために、貴金属/遷移金属の対応する塩を適切な比率でステップ(a)に記載した初期金属溶液混合物に添加し、CeAl1−yB’yO3−δを得る、請求項1に記載のペルフォスカイト。 - 前記ペルフォスカイトがCeAlO3である、請求項4に記載のペルフォスカイト。
- 下記式(I)により表されるペロフスカイト
AxA’(1−x)B(1−y)B’yO3−δ
[式中、AおよびA’は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Thを含むランタニド系列およびアクチニド系列の三価希土類元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、Bは、Sc、および、Al、Ga、Inを含むがそれらに限定されないIIIA族元素から選択された少なくとも一種の元素を表し、B’は、遷移金属から選択されるが、Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag、Auに限定されない少なくとも一種の元素であり、x=0〜1、貴金属に対して0≦y≦0.2、貴金属以外の遷移金属に対して0≦y≦0.5、そして、δは、酸素欠損量を表す。]の、水素発生、水性ガスシフト反応、自己熱改質、水蒸気改質、部分酸化、CO2改質のための触媒としての使用であって、当該ペルフォスカイトの触媒としての使用は、燃料源に依存しないことを特徴とする、ペロフスカイトの使用。 - ATRおよび水蒸気改質のための前記燃料源は、LPG、メタン、エタノール、および、炭素数が8以下の低級炭化水素を含む、請求項6に記載のペルフォスカイト。
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