JP2013071886A - Hollow granular particle and method for manufacturing the same, and gas treatment device comprising the same - Google Patents

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Atsushi Kishimoto
淳 岸本
Masamichi Tanaka
正道 田中
Sunao Neya
直 根矢
Takao Hirokado
孝雄 広門
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide hollow granular particles having a large effective specific surface area in the spherical particles of the hollow structure, a high catalytic function when they are used as a catalyst, high mechanical durability, and further capable of performing the detoxification of various materials included in an exhaust gas exhausted from an internal combustion engine or the like and efficient reaction to organic gas of propylene or the like, to provide a manufacturing method therefor, and to provide a gas treatment device comprising the particles.SOLUTION: The hollow granular particle is configured to include secondary hollow particles 4 having a particle diameter of ≥0.2 and ≤20 μm, the particle 4 being produced by aggregating primary particles 2 in a shelly shape, the particle 1 being produced by further aggregating the particles 4 in a shelly shape and having a particle diameter of ≥3 and ≤500 μm. The thickness tof shelly part of this hollow granular particle 1 is ≥1/4 and ≤2/3 of its particle radius r.

Description

本発明は、中空顆粒状粒子及びその製造方法並びにそれを備えたガス処理装置に関し、さらに詳しくは、中空状の球状粒子の細孔径及び気孔率を好適な範囲に制御することで、ガス処理装置、すなわち内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質を処理・浄化するための排気浄化装置、例えば、ディーゼルエンジン等から発生する粒子状物質(PM)を効率よく捕集し除去するフィルタ体や、ガソリンエンジン等から発生する一酸化炭素(CO)やハイドロカーボン(HC)を酸化したり、窒素酸化物(NOx)を還元する排気浄化触媒、あるいは各種ガスの処理を行うためのガス反応装置、例えば、プロピレン等の有機ガスを酸化分解させる酸化触媒や水素化させる還元触媒等として用いて好適な中空顆粒状粒子及びその製造方法並びにそれを備えたガス処理装置に関するものである。   The present invention relates to hollow granular particles, a method for producing the same, and a gas processing device including the same, and more particularly, by controlling the pore diameter and porosity of hollow spherical particles to a suitable range, thereby providing a gas processing device. That is, an exhaust gas purification device for treating and purifying various substances contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, for example, a filter that efficiently collects and removes particulate matter (PM) generated from a diesel engine or the like Reaction for exhaust gas purification to treat carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) generated from the body, gasoline engines, etc., or to reduce nitrogen oxides (NOx), or to treat various gases Hollow granular particles suitable for use as an apparatus, for example, an oxidation catalyst for oxidative decomposition of organic gas such as propylene or a reduction catalyst for hydrogenation, and its production method And to a gas treatment apparatus having the same.

一般に、ガス処理装置である排気浄化装置やガス反応装置を構成する触媒粒子や触媒粒子の担持体、フィルタ体等(以下、「触媒粒子等」と表記する場合がある。)として使用される複合酸化物微粒子は、共沈法で得られている。
ここで、内燃機関等から排出される排ガスや、処理を行うための各種ガス(以下、「処理ガス等」と表記する場合がある。)と触媒粒子等との接触頻度を上げるために、触媒粒子等に微細な一次粒子を直接使用して排気浄化装置やガス処理装置を構成した場合、細孔径が小さいことから空間のガス拡散係数が小さく、特に、カラムとして使用した場合には透過圧が高くなり、十分な空間速度が得られず、結果として処理能力の低下を招いてしまうという問題があった。
In general, a composite used as a catalyst particle, a catalyst particle carrier, a filter body, or the like (hereinafter sometimes referred to as “catalyst particles, etc.”) constituting an exhaust gas purification device or a gas reaction device which is a gas treatment device. The oxide fine particles are obtained by a coprecipitation method.
Here, in order to increase the contact frequency between exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like, or various gases for processing (hereinafter, sometimes referred to as “processing gas or the like”) and catalyst particles, etc., the catalyst When an exhaust gas purification device or a gas treatment device is configured by directly using fine primary particles as particles, etc., the gas diffusion coefficient of the space is small due to the small pore diameter, and especially when used as a column, the permeation pressure is low. As a result, the space velocity becomes high and a sufficient space velocity cannot be obtained, resulting in a decrease in processing capacity.

一方、多数の一次粒子を不規則に凝集して二次粒子とした場合、この二次粒子の表面に存在する一次粒子は排ガスと充分に接触するものの、内部に埋もれている一次粒子は排ガスと充分に接触することができず、二次粒子全体としての触媒機能が低下するという問題点があった。
また、上記の二次粒子を高温に晒した場合、元々比較的小さな比表面積がさらに小さくなるという問題点がある。その理由は、この二次粒子を構成する一次粒子が中実状粒子であることから、一次粒子同士が焼結し易く、得られた焼結体は比表面積が極めて小さいことにあると考えられる。
On the other hand, when a large number of primary particles are irregularly agglomerated into secondary particles, the primary particles present on the surface of the secondary particles are in sufficient contact with the exhaust gas, but the primary particles buried inside are the exhaust gas. There was a problem that the catalyst function as a whole of the secondary particles could not be satisfactorily contacted and the catalyst function as the whole secondary particles was lowered.
Further, when the secondary particles are exposed to a high temperature, there is a problem that a relatively small specific surface area is originally further reduced. The reason is considered to be that the primary particles constituting the secondary particles are solid particles, so that the primary particles are easily sintered with each other, and the obtained sintered body has an extremely small specific surface area.

そこで、触媒担体上に、金属複合酸化物と、アルミナと、ロジウムからなる触媒金属とを含む触媒層を形成し、この金属複合酸化物の少なくとも一部が、一次粒子により構成される中空の殻及びその破片の少なくとも一方の形態で触媒として用いられる排ガス浄化用触媒が提案されている(特許文献1参照)。   Therefore, a catalyst layer containing a metal composite oxide, alumina, and a catalyst metal made of rhodium is formed on the catalyst support, and at least a part of the metal composite oxide is a hollow shell composed of primary particles. And an exhaust gas purifying catalyst that is used as a catalyst in at least one of its fragments has been proposed (see Patent Document 1).

また、3〜15nmの粒径の金属複合酸化物の一次粒子を凝集させて30〜100nmの粒径の二次粒子の凝集体とし、この二次粒子間にメゾ細孔を有する多孔質複合酸化物からなる排ガス浄化用触媒が提案されている(特許文献2参照)。この排ガス浄化用触媒は、加水分解法または中和法により水酸化物から複合酸化物の前駆体の一次粒子を形成し、次いで、この一次粒子間の距離を十分に保ちながら凝集させて二次粒子を形成し、さらにはこの二次粒子をさらに凝集させることで作製される。この方法では、加水分解時に二次粒子間に十分な大きさの細孔を形成するために、逆ミセル外の有機相の体積を逆ミセル内の水相の体積及び界面活性剤の体積に対して大きくしている。   Further, the primary particles of the metal composite oxide having a particle size of 3 to 15 nm are aggregated to form an aggregate of secondary particles having a particle size of 30 to 100 nm, and the porous composite oxidation having mesopores between the secondary particles An exhaust gas purification catalyst made of a material has been proposed (see Patent Document 2). This exhaust gas-purifying catalyst forms primary particles of a composite oxide precursor from a hydroxide by a hydrolysis method or a neutralization method, and then agglomerates the secondary particles while maintaining a sufficient distance between the primary particles. It is produced by forming particles and further aggregating the secondary particles. In this method, in order to form sufficiently large pores between the secondary particles during hydrolysis, the volume of the organic phase outside the reverse micelle is set to the volume of the aqueous phase in the reverse micelle and the volume of the surfactant. Is getting bigger.

特開2005−334791号公報JP 2005-334791 A 特開2004−345890号公報JP 2004-345890 A

しかしながら、上述した特許文献1記載の排ガス浄化用触媒では、中空の殻の直径が0.05μm以上かつ3.0μm以下の略球状で、その殻壁の厚みが50nm以下である一方で、一次粒子の平均結晶子径が10nm未満であるから、殻壁の厚み方向に存在する一次粒子の数が約10個程度、あるいはそれ以下に抑えられることとなり、したがって、中空粒子容積に対する殻の容積が小さくなるために単位体積当たりの触媒能力が低下するという問題点があった。
また、中空の殻の機械的強度が弱く、したがって、機械的な耐久性が低く、中空の殻及びその破片の少なくとも一方の形態からなる触媒層は不均一となり易いという問題点があった。
However, in the exhaust gas purifying catalyst described in Patent Document 1 described above, the hollow shell has a substantially spherical shape with a diameter of 0.05 μm or more and 3.0 μm or less, and the thickness of the shell wall is 50 nm or less. Therefore, the number of primary particles existing in the thickness direction of the shell wall is suppressed to about 10 or less, and therefore the volume of the shell relative to the volume of the hollow particles is small. Therefore, there is a problem that the catalyst capacity per unit volume is lowered.
In addition, the mechanical strength of the hollow shell is weak, and therefore the mechanical durability is low, and the catalyst layer composed of at least one of the hollow shell and its fragments tends to be uneven.

一方、上述した特許文献2記載の排ガス浄化用触媒では、作製される一次粒子が水酸基を多く含む複合酸化物の前駆体であるから、加水分解時に二次粒子間に十分な大きさの細孔を形成するようにしたとしても、前駆体同士の脱水反応が生じないと逆ミセルの形状が残り難く、さらに、脱水縮合での粒子体積の収縮と複合粒子の結晶化のための熱履歴により、空隙の制御が難しいという問題点があった。また、二次粒子同士の接合が生じ易く、接合した二次粒子を微細化するための粉砕・分級等の後処理工程が必要になるという問題点があった。   On the other hand, in the exhaust gas purifying catalyst described in Patent Document 2 described above, since the produced primary particles are precursors of complex oxides containing a large amount of hydroxyl groups, pores having sufficiently large pores between the secondary particles during hydrolysis. Even if the dehydration reaction between the precursors does not occur, the reverse micelle shape hardly remains, and further, due to the shrinkage of the particle volume in the dehydration condensation and the thermal history for crystallization of the composite particles, There was a problem that it was difficult to control the air gap. Further, there is a problem that secondary particles are likely to be joined to each other, and a post-treatment process such as pulverization and classification for refining the joined secondary particles is required.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、中空構造の球状粒子における実効的な比表面積が大きく、また充分な空間速度を有することで、触媒として用いた場合の触媒機能が高く、しかも、機械的な耐久性が高く、さらには、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質、例えば粒子状物質(PM)、一酸化炭素(CO)、ハイドロカーボン(HC)、窒素酸化物(NOx)等の無害化処理や、各種ガス、例えばプロピレン等の有機ガスの酸化分解や水素化等の反応を効率よく行うことが可能な中空顆粒状粒子及びその製造方法並びにそれを備えたガス処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a large effective specific surface area in a spherical spherical particle and has a sufficient space velocity, so that it can be used as a catalyst. High function and high mechanical durability. Furthermore, various substances contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, such as particulate matter (PM), carbon monoxide (CO), hydrocarbon ( HC), hollow granular particles capable of efficiently carrying out reactions such as detoxification treatment such as nitrogen oxide (NOx) and various gases such as oxidative decomposition and hydrogenation of organic gases such as propylene, and a method for producing the same It is another object of the present invention to provide a gas processing apparatus including the same.

本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、一次粒子を殻状に結合して、粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、この中空二次粒子をさらに殻状に結合して、粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子とし、さらに、この中空顆粒状粒子の殻状の部分の厚みを、この中空顆粒状粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下とすれば、中空構造の球状粒子における実効的な比表面積が大きく、また充分な空間速度を有することで、触媒として用いた場合の触媒機能が高く、しかも、機械的な耐久性が高く、さらには、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質の無害化処理や、プロピレン等の有機ガスに対する反応を効率よく行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors combined primary particles in a shell shape to form hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less. The secondary particles are further combined in a shell shape to form hollow granular particles having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less. Further, the thickness of the shell-shaped portion of the hollow granular particles is set to When the radius is ¼ or more and 2/3 or less, the effective specific surface area of the hollow spherical particles is large, and having a sufficient space velocity, the catalytic function when used as a catalyst is high, Moreover, it is found that the mechanical durability is high, and furthermore, the detoxification treatment of various substances contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine or the like, and the reaction to an organic gas such as propylene can be performed efficiently. The present invention This has led to the formation.

すなわち、本発明の中空顆粒状粒子は、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、この中空二次粒子をさらに殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子であって、この中空顆粒状粒子の殻状の部分の厚みは、この中空顆粒状粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であることを特徴とする。   That is, the hollow granular particles of the present invention are hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by bonding primary particles in a shell shape, and the hollow secondary particles are further bonded in a shell shape. The hollow granular particles having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less, and the thickness of the shell-shaped portion of the hollow granular particles is not less than 1/4 of the particle radius of the hollow granular particles and 2/3 It is characterized by the following.

前記中空二次粒子の殻状の部分の厚みは、該中空二次粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であることが好ましい。
前記一次粒子の平均粒子径は、0.003μm以上かつ5μm以下であることが好ましい。
前記一次粒子は、炭素を除く3〜14族元素から選択される1種または2種以上の元素を含む酸化物、炭化物または窒化物が、1種のみ存在または2種以上を含む複合物として存在していることが好ましい。
前記一次粒子の表面に金属微粒子が付着してなることが好ましい。
The thickness of the shell-shaped portion of the hollow secondary particle is preferably not less than 1/4 and not more than 2/3 of the particle radius of the hollow secondary particle.
The average particle diameter of the primary particles is preferably 0.003 μm or more and 5 μm or less.
The primary particles are present as an oxide, carbide or nitride containing one or more elements selected from Group 3 to 14 elements excluding carbon, or as a composite containing two or more kinds. It is preferable.
It is preferable that metal fine particles adhere to the surface of the primary particles.

本発明の中空顆粒状粒子の製造方法は、一次粒子を第1の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる一次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、次いで、この中空二次粒子を第2の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる二次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、中空二次粒子を殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子とすることを特徴とする。   In the method for producing hollow granular particles of the present invention, a primary particle dispersion obtained by dispersing primary particles in a dispersion medium together with a first organic polymer is spray-dried and then fired to form primary particles in a shell shape. A secondary particle dispersion is obtained by forming hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less, and then dispersing the hollow secondary particles together with a second organic polymer in a dispersion medium. It is spray-dried and then fired to form hollow granular particles having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less formed by combining hollow secondary particles in a shell shape.

本発明のガス処理装置は、本発明の中空顆粒状粒子を備えたことを特徴とする。   The gas processing apparatus of the present invention is characterized by comprising the hollow granular particles of the present invention.

本発明の中空顆粒状粒子によれば、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、この中空二次粒子をさらに殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子とし、この中空顆粒状粒子の殻状の部分の厚みを、この中空顆粒状粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下としたので、中空構造の球状粒子としての実効的な比表面積を大きくとることができ、また充分な空間速度を有することができる。したがって、この中空顆粒状粒子を触媒として用いた場合の触媒機能を高めることができる。
また、この中空顆粒状粒子は、触媒機能が高いのに加えて機械的な耐久性が高いので、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質の無害化処理や、プロピレン等の有機ガスに対する反応を、長期に亘って効率よく行うことができる。
According to the hollow granular particles of the present invention, hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by combining primary particles in a shell shape are further combined in a shell shape. The hollow granular particles having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less are formed, and the thickness of the shell-shaped portion of the hollow granular particles is ¼ or more and 2/3 or less of the particle radius of the hollow granular particles. As a result, the effective specific surface area of the hollow structure spherical particles can be increased, and a sufficient space velocity can be obtained. Therefore, the catalyst function when this hollow granular particle is used as a catalyst can be enhanced.
Further, since the hollow granular particles have a high catalytic function and a high mechanical durability, the detoxification treatment of various substances contained in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like, and an organic matter such as propylene Reaction to gas can be performed efficiently over a long period of time.

本発明の中空顆粒状粒子の製造方法によれば、一次粒子を第1の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる一次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、次いで、この中空二次粒子を第2の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる二次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成するので、実効的な比表面積を大きくとることができ、また充分な空間速度を持たせることができるので、触媒として用いた場合の触媒機能を高めることができ、機械的な耐久性も高い粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子を、容易に作製することができる。   According to the method for producing hollow granular particles of the present invention, a primary particle dispersion obtained by dispersing primary particles in a dispersion medium together with a first organic polymer is spray-dried, and then fired to shell the primary particles. Secondary particle dispersion in which hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by bonding in a shape are dispersed, and then the hollow secondary particles are dispersed in a dispersion medium together with a second organic polymer. Since the liquid is spray-dried and then fired, the effective specific surface area can be increased, and a sufficient space velocity can be provided, so that the catalytic function when used as a catalyst can be enhanced, Hollow granular particles having a high mechanical durability and a particle size of 3 μm or more and 500 μm or less can be easily produced.

本発明のガス処理装置によれば、本発明の中空顆粒状粒子を備えたので、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質の無害化処理や、プロピレン等の有機ガスに対する反応を、長期に亘って効率よく行うことができる。   According to the gas treatment device of the present invention, since the hollow granular particles of the present invention are provided, the detoxification treatment of various substances contained in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like, and the reaction to an organic gas such as propylene are performed. It can be carried out efficiently over a long period of time.

本発明の一実施形態の中空顆粒状粒子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the hollow granular particle of one Embodiment of this invention. 触媒性能の評価に用いられるガス流通式触媒反応装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gas flow-type catalyst reaction apparatus used for evaluation of catalyst performance.

本発明の中空顆粒状粒子及びその製造方法並びにそれを備えたガス処理装置を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The form for implementing the hollow granular particle of this invention, its manufacturing method, and the gas processing apparatus provided with the same is demonstrated.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

[中空顆粒状粒子]
図1は、本発明の一実施形態の中空顆粒状粒子を示す模式図であり、この中空顆粒状粒子1は、一次粒子2が殻状に結合して内部に略球形の空隙3を有する粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子4とされ、さらに、これらの中空二次粒子4が殻状に結合して内部に略球形の空隙5を有する粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空粒子とされている。
すなわち、この中空顆粒状粒子1と中空二次粒子4とは、自己相似形としての性質を有している。
[Hollow granular particles]
FIG. 1 is a schematic view showing a hollow granular particle according to an embodiment of the present invention. The hollow granular particle 1 is a particle having primary particles 2 bonded in a shell shape and having a substantially spherical void 3 therein. The hollow secondary particles 4 have a diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less, and the hollow secondary particles 4 are bonded in a shell shape and have a substantially spherical void 5 inside. The particle diameter is 3 μm or more and 500 μm. The following hollow particles are used.
That is, the hollow granular particles 1 and the hollow secondary particles 4 have a property as a self-similar shape.

ここで、一次粒子2としては、炭素を除く3〜14族元素から選択される1種または2種以上の元素を含む酸化物、炭化物または窒化物が、1種のみ存在または2種以上を含む複合物として存在していることが好ましい。
例えば、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、セリウム、タングステン、カルシウム、鉄等の酸化物あるいは複合酸化物、ケイ素、ジルコニウム、ホウ素等の炭化物、ケイ素、アルミニウム、バナジウム等の窒化物が挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して複合物として用いてもよい。また、酸窒化物のような複合組成物であってもよい。
Here, as the primary particles 2, only one kind or two kinds or more of oxides, carbides or nitrides containing one kind or two or more kinds of elements selected from Group 3 to 14 elements excluding carbon are present. It is preferably present as a composite.
Examples thereof include oxides or composite oxides such as zirconium, aluminum, silicon, titanium, cerium, tungsten, calcium, and iron, carbides such as silicon, zirconium, and boron, and nitrides such as silicon, aluminum, and vanadium. These may be used alone or in a combination of two or more. Further, a composite composition such as oxynitride may be used.

これらの中でも、本実施形態の中空顆粒状粒子(後述の触媒金属が添加されている場合を含む)を酸化触媒として使用する場合には、中空顆粒状粒子自体として酸素吸蔵性を有する物質、例えば、酸化セリウム(CeO)、酸化セリウム−酸化ジルコニウム(CeO−ZrO)、マイエナイト(Ca12Al1433)、カルシウムフェライト(CaFe)等の酸化物あるいは複合酸化物を用いることがより好ましい。 Among these, when using the hollow granular particles of the present embodiment (including the case where a catalyst metal described later is added) as an oxidation catalyst, a substance having an oxygen storage property as the hollow granular particles themselves, for example, Oxides or composite oxides such as cerium oxide (CeO 2 ), cerium oxide-zirconium oxide (CeO 2 —ZrO 2 ), mayenite (Ca 12 Al 14 O 33 ), calcium ferrite (Ca 2 Fe 2 O 5 ), etc. More preferably, it is used.

また、本実施形態の中空顆粒状粒子(後述の触媒金属が添加されている場合を含む)を還元触媒として使用する場合には、その使用環境下で酸素放出能を有しないジルコニウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、タングステン等の酸化物、ケイ素、ジルコニウム、ホウ素等の炭化物、ケイ素、アルミニウム、バナジウム等の窒化物を用いることがより好ましい。   In addition, when the hollow granular particles of this embodiment (including the case where a catalyst metal described later is added) are used as a reduction catalyst, zirconium, aluminum, silicon that does not have an oxygen releasing ability under the use environment. More preferably, oxides such as titanium and tungsten, carbides such as silicon, zirconium and boron, and nitrides such as silicon, aluminum and vanadium are used.

この一次粒子2では、その表面に金属微粒子や金属化合物、ケイ素等の無機微粒子やその化合物が付着していてもよい。この金属微粒子は、主に、次に示す作用効果のうちいずれか一方または双方を有する。
第1の作用効果としては、触媒特性の付与が挙げられる。このうち還元触媒作用を有する材料としては、貴金属、ニッケル、銅−酸化クロム等を挙げることができ、特に貴金属としては、白金、パラジウム、ロジウム,ルテニウムを挙げることができ、これらの金属または金属化合物は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して複合物として用いてもよい。また、これら金属や金属化合物は、上述のように、使用環境下で酸素放出能を有しない一次粒子と組み合わされる場合が多いが、例えば、排気浄化装置における三元触媒のように、酸素吸蔵性を有する材質からなる一次粒子と組み合わせる場合もある。
また、酸化触媒作用を有する材料としては、白金、パラジウム、ロジウム等を挙げることができる。
The primary particles 2 may have metal fine particles, metal compounds, inorganic fine particles such as silicon, or compounds thereof attached to the surfaces thereof. The metal fine particles mainly have one or both of the following effects.
As the first effect, the provision of catalyst characteristics can be given. Among these, examples of the material having a reduction catalytic action include noble metals, nickel, copper-chromium oxide and the like, and examples of the noble metals include platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and these metals or metal compounds. May be used alone or in combination of two or more. In addition, as described above, these metals and metal compounds are often combined with primary particles that do not have oxygen release ability under the usage environment. For example, as in the case of a three-way catalyst in an exhaust purification device, oxygen storage properties It may be combined with primary particles made of a material having
Moreover, platinum, palladium, rhodium etc. can be mentioned as a material which has an oxidation catalytic action.

この金属微粒子または金属化合物微粒子の粒子径は、30nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以下である。
ここで、金属微粒子または金属化合物微粒子の粒子径が30nm以下が好ましい理由は、粒子に占める自由原子の比率を高めることで、表面活性が発揮されるからである。
The particle diameter of the metal fine particles or metal compound fine particles is preferably 30 nm or less, more preferably 10 nm or less.
Here, the reason why the particle diameter of the metal fine particles or metal compound fine particles is preferably 30 nm or less is that the surface activity is exhibited by increasing the ratio of free atoms in the particles.

第2の作用効果は、一次粒子2同士や中空二次粒子4同士の結着力を高めることで、圧縮強度の高い中空顆粒状粒子1を得ることが挙げられる。この作用を有する材料としては、金属材料であるアルミニウム、ジルコニウム、チタン等や、ケイ素等の半金属材料を挙げることができ、これらの金属材料や半金属材料、あるいはこれら材料を含む金属化合物の微粒子を1種または2種以上を含む微粒子が付着していればよい。
これらの金属材料や半金属材料、あるいはこれら材料を含む金属化合物の微粒子が一次粒子表面に付着していることで、一次粒子2を焼成して中空二次粒子4を形成する際、及び中空二次粒子4を焼成して中空顆粒状粒子1を形成する際においては、これら微粒子が部分溶融して結着剤として作用したり、焼結助剤として作用することにより、圧縮強度の高い中空顆粒状粒子1を得ることができる。
As the second effect, it is possible to obtain hollow granular particles 1 having high compressive strength by increasing the binding force between the primary particles 2 and the hollow secondary particles 4. Examples of the material having this function include metal materials such as aluminum, zirconium, and titanium, and semimetal materials such as silicon. These metal materials and metalloid materials, or fine particles of metal compounds containing these materials It is only necessary that the fine particles containing one or two or more are attached.
The fine particles of these metal materials, metalloid materials, or metal compounds containing these materials are attached to the surface of the primary particles, so that when the primary particles 2 are fired to form the hollow secondary particles 4, When the secondary particles 4 are fired to form the hollow granular particles 1, these fine particles are partially melted to act as a binder or as a sintering aid, so that hollow granules having a high compressive strength can be obtained. Shaped particles 1 can be obtained.

一次粒子2の比表面積は、1m/g以上かつ1500m/g以下であることが好ましく、より好ましくは5m/g以上かつ1000m/g以下、さらに好ましくは10m/g以上かつ500m/g以下である。
ここで、一次粒子2の比表面積を1m/g以上かつ1500m/g以下とした理由は、比表面積が1m/g未満では、この一次粒子を用いて形成した中空顆粒状粒子における触媒作用が低下するために反応速度が遅延するからであり、一方、比表面積が1500m/gを超えると、この一次粒子を用いて形成した中空顆粒状粒子における耐熱性が低くなるからである。
The specific surface area of the primary particles 2 is preferably 1 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, further preferably 10 m 2 / g or more and 500 m. 2 / g or less.
Here, the reason why the specific surface area of the primary particles 2 is 1 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less is that the catalyst in the hollow granular particles formed using the primary particles when the specific surface area is less than 1 m 2 / g. This is because the reaction rate is delayed because the action is reduced, and on the other hand, if the specific surface area exceeds 1500 m 2 / g, the heat resistance of the hollow granular particles formed using the primary particles is lowered.

一次粒子2の平均粒子径は、0.003μm以上かつ5μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.01μm以上かつ1μm以下、さらに好ましくは0.02μm以上かつ0.5μm以下である。
ここで、一次粒子2の平均粒子径を0.003μm以上かつ5μm以下とした理由は、一次粒子2の平均粒子径が0.003μm未満では、耐熱性が低くなるからであり、一方、平均粒子径が1μmを超えると、触媒としての作用が低下するために反応速度が遅延するからである。
The average particle diameter of the primary particles 2 is preferably 0.003 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 1 μm or less, and further preferably 0.02 μm or more and 0.5 μm or less.
Here, the reason why the average particle size of the primary particles 2 is set to 0.003 μm or more and 5 μm or less is that the heat resistance is lowered when the average particle size of the primary particles 2 is less than 0.003 μm, while the average particles This is because when the diameter exceeds 1 μm, the reaction rate is delayed because the action as a catalyst is reduced.

また、中空二次粒子4の粒子径を0.2μm以上かつ20μm以下としたのは、この範囲が内部に略球形の空隙を有する中空二次粒子を得るのに適した範囲だからである。ここで、粒子径が0.2μm未満では、中実の二次粒子となり易く、内部に略球形の空隙を有する比表面積が大きな中空二次粒子を得ることが難しい。一方、粒子径が20μmを超えると、粒子が粗大化してしまい内部に略球形の空隙を有する中空二次粒子を得ることが難しい。   The reason why the particle diameter of the hollow secondary particles 4 is 0.2 μm or more and 20 μm or less is that this range is a suitable range for obtaining hollow secondary particles having a substantially spherical void inside. Here, when the particle diameter is less than 0.2 μm, solid secondary particles are likely to be obtained, and it is difficult to obtain hollow secondary particles having a large specific surface area having a substantially spherical void inside. On the other hand, when the particle diameter exceeds 20 μm, the particles become coarse and it is difficult to obtain hollow secondary particles having a substantially spherical void inside.

この中空二次粒子4の殻状の部分の厚みtは、この中空二次粒子4の粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下であることが好ましい。
ここで、殻状の部分の厚みtを粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下とした理由は、1/4未満であると、中空二次粒子全体の容積に占める殻の部分の容積が小さくなるために触媒の実効性が低下し、また中空二次粒子の機械的強度が低下するからであり、一方、2/3以上になると、実効的に中実粒子と同様となり、ガス拡散係数が小さく、また、カラムとして使用した場合には透過圧が高くなり、十分な空間速度が得られず、触媒重量での効率が低下するからである。
The thickness t 1 of the shell-shaped portion of the hollow secondary particle 4 is preferably not less than 1/4 and not more than 2/3 of the particle radius r 1 of the hollow secondary particle 4.
Here, the reason why the thickness t 1 of the shell-shaped portion is ¼ or more and 2/3 or less of the particle radius r 1 is that the shell occupies the volume of the entire hollow secondary particle when it is less than ¼. This is because the volume of the portion is reduced, so that the effectiveness of the catalyst is lowered and the mechanical strength of the hollow secondary particles is lowered. On the other hand, when the volume is 2/3 or more, it is effectively the same as the solid particles. This is because the gas diffusion coefficient is small, and when used as a column, the permeation pressure becomes high, a sufficient space velocity cannot be obtained, and the efficiency with respect to the catalyst weight decreases.

また、本実施形態の中空顆粒状粒子1の比表面積は、2m/g以上かつ1300m/g以下であることが好ましく、より好ましくは5m/g以上かつ1000m/g以下、さらに好ましくは10m/g以上かつ500m/g以下である。
ここで、中空顆粒状粒子1の比表面積を2m/g以上かつ1300m/g以下とした理由は、比表面積が2m/g未満では、中空顆粒状粒子における触媒作用が低下するために反応速度が遅延するからであり、一方、比表面積が1300m/gを超えると、中空顆粒状粒子における耐熱性が低くなるからである。
In addition, the specific surface area of the hollow granular particle 1 of the present embodiment is preferably 2 m 2 / g or more and 1300 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, and still more preferably. Is 10 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less.
Here, the reason why the specific surface area of the hollow granular particles 1 is 2 m 2 / g or more and 1300 m 2 / g or less is that when the specific surface area is less than 2 m 2 / g, the catalytic action of the hollow granular particles is reduced. This is because the reaction rate is delayed, and when the specific surface area exceeds 1300 m 2 / g, the heat resistance of the hollow granular particles is lowered.

ここで、中空顆粒状粒子1の粒子径を3μm以上かつ500μm以下としたのは、この範囲が、内部に略球形の空隙3を有する粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子4を基に、内部に略球形の空隙5を有する中空顆粒状粒子を得るのに適した値だからである。ここで、粒子径が3μm未満では、中空二次粒子4が凝集しても目的とする形状及び特性を有する中空顆粒状粒子1が得られ難い。一方、粒子径が500μmを超えると、粒子が粗大化してしまい、内部に略球形の空隙を有する中空状の粒子を得ることが難しい。   Here, the hollow granular particles 1 have a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less, and this range is a hollow secondary particle having a substantially spherical void 3 inside and having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less. This is because it is a value suitable for obtaining hollow granular particles having a substantially spherical void 5 inside based on 4. Here, when the particle diameter is less than 3 μm, it is difficult to obtain the hollow granular particles 1 having the desired shape and characteristics even if the hollow secondary particles 4 aggregate. On the other hand, when the particle diameter exceeds 500 μm, the particles are coarsened, and it is difficult to obtain hollow particles having a substantially spherical void inside.

本実施形態の中空顆粒状粒子1の殻状の部分の厚みtは、この中空顆粒状粒子1の粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下であることが好ましい。
ここで、殻状の部分の厚みtを粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下とした理由は、1/4未満であると、中空顆粒状粒子全体の容積に占める殻の部分の容積が小さくなり、よって、触媒の実効性が低下し、また、中空顆粒状粒子の機械的強度が低下するからであり、一方、2/3以上になると、実効的に中実粒子と同様となり、ガス拡散係数が小さく、カラムとして使用した場合には透過圧が高くなり、十分な空間速度が得られず、触媒重量での効率が低下するからである。
The thickness t 2 of the shell-shaped portion of the hollow granular particle 1 of the present embodiment is preferably not less than 1/4 and not more than 2/3 of the particle radius r 2 of the hollow granular particle 1.
Here, the reason why the thickness t 2 of the shell-shaped portion is set to ¼ or more and 2/3 or less of the particle radius r 2 is less than ¼, the shell occupying the volume of the entire hollow granular particle This is because the volume of the portion is reduced, and thus the effectiveness of the catalyst is reduced, and the mechanical strength of the hollow granular particles is reduced. Similarly, the gas diffusion coefficient is small, and when used as a column, the permeation pressure becomes high, a sufficient space velocity cannot be obtained, and the efficiency in terms of catalyst weight decreases.

この中空顆粒状粒子1の圧縮強度は、0.5g/mm以上かつ1000g/mm以下であることが好ましく、より好ましくは5g/mm以上かつ500g/mm以下である。
ここで、この中空顆粒状粒子1の圧縮強度を0.5g/mm以上かつ1000g/mm以下とした理由は、この中空顆粒状粒子1の圧縮強度が0.5g/mm未満では、カラム容器への充填圧に制約が生じて扱いが難しくなるからであり、一方、圧縮強度が1000g/mmを超えると、一次粒子間の結合部容積が大きくなって粒子間の気孔容量が減少するために、ガスの拡散経路の確保が難しくなるとともに、反応ガスとの接触頻度が低下するからである。
The compressive strength of the hollow granular particles 1 is preferably 0.5 g / mm 2 or more and 1000 g / mm 2 or less, more preferably 5 g / mm 2 or more and 500 g / mm 2 or less.
Here, the reason why the compression strength of the hollow granular particles 1 is 0.5 g / mm 2 or more and 1000 g / mm 2 or less is that the compression strength of the hollow granular particles 1 is less than 0.5 g / mm 2 , This is because the packing pressure in the column container is limited, making it difficult to handle. On the other hand, when the compressive strength exceeds 1000 g / mm 2 , the volume of the joint between primary particles increases and the pore volume between the particles decreases. This is because it becomes difficult to secure a gas diffusion path and the frequency of contact with the reaction gas decreases.

[中空顆粒状粒子の製造方法]
本実施形態の中空顆粒状粒子の製造方法は、一次粒子を第1の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる一次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、次いで、この中空二次粒子を第2の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる二次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成することにより、上記の中空二次粒子を殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子を得ることができる。
[Method for producing hollow granular particles]
In the method for producing hollow granular particles of the present embodiment, a primary particle dispersion obtained by dispersing primary particles in a dispersion medium together with a first organic polymer is spray-dried and then fired to form primary particles in a shell shape. Secondary particle dispersion liquid in which hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by bonding to the same are dispersed in a dispersion medium together with the second organic polymer. By spray-drying and then firing, hollow granular particles having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less formed by combining the hollow secondary particles in a shell shape can be obtained.

ここで、中空二次粒子または中空顆粒状粒子を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、噴霧乾燥法が好適である。
この噴霧乾燥法では、噴霧された分散粒子を含む微細な液滴を急速乾燥させることにより、液滴の外周部に分散粒子による外殻が形成された後に、内部の分散媒が気化除去されるので、中空の略球状凝集粒子を容易に得ることができるからである。
また、分散液の各種特性(例えば分散粒子量(濃度)や分散粒子径、分散媒の種類や量、有機高分子の種類や添加量、分散液の粘度等)や、噴霧条件(例えば噴霧速度や液滴サイズ等)、乾燥条件(例えば乾燥温度や乾燥風量等)の各種特性や条件を制御することにより、得られる中空凝集粒子のサイズや殻厚等の制御も容易に行うことができるからである。
Here, the method for forming the hollow secondary particles or the hollow granular particles is not particularly limited, but a spray drying method is preferable.
In this spray drying method, fine droplets containing sprayed dispersed particles are rapidly dried to form an outer shell made of dispersed particles on the outer periphery of the droplets, and then the internal dispersion medium is vaporized and removed. Therefore, hollow substantially spherical aggregated particles can be easily obtained.
In addition, various characteristics of the dispersion (for example, dispersed particle amount (concentration), dispersed particle diameter, type and amount of dispersion medium, type and addition amount of organic polymer, viscosity of dispersion liquid, etc.), spray conditions (for example, spray rate) And droplet size, etc.) and by controlling various characteristics and conditions of drying conditions (for example, drying temperature, drying air volume, etc.), the size and shell thickness of the resulting hollow agglomerated particles can be easily controlled. It is.

なお、中空二次粒子や中空顆粒状粒子におけるサイズや殻厚等の制御を厳密に行う場合には、例えば、分散液中に凝集粒子の芯となる樹脂粒子を共存させ、この分散液を噴霧乾燥することにより、樹脂粒子表面に分散粒子からなる凝集粒子層を形成させた後、焼成時に樹脂粒子を燃焼または揮散除去する等の方法を用いればよい。   When strictly controlling the size, shell thickness, etc. of the hollow secondary particles and hollow granular particles, for example, the resin particles serving as the core of the aggregated particles coexist in the dispersion, and the dispersion is sprayed. After drying, an aggregated particle layer made of dispersed particles is formed on the surface of the resin particles, and then a method of burning or volatilizing and removing the resin particles at the time of firing may be used.

次に、本実施形態の中空顆粒状粒子の製造方法について、詳細に説明する。
「一次粒子分散液の作製」
まず、一次粒子を分散媒中に投入して分散させ、次いで、この分散液に第1の有機高分子を添加して混合撹拌し、一次粒子分散液とする。
一次粒子としては、既に述べたように、炭素を除く3〜14族元素から選択される1種または2種以上の元素を含む酸化物、炭化物または窒化物の単体または2種以上を含む複合物であって、比表面積が1m/g以上かつ1500m/g以下、平均粒子径が0.003μm以上かつ5μm以下のものであればよく、例えば、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、セリウム、タングステン、カルシウム、鉄等の酸化物あるいは複合酸化物、ケイ素、ジルコニウム、ホウ素等の炭化物、ケイ素、アルミニウム、バナジウム等の窒化物が挙げられる。
Next, the manufacturing method of the hollow granular particle of this embodiment is demonstrated in detail.
"Preparation of primary particle dispersion"
First, primary particles are put into a dispersion medium to be dispersed, and then the first organic polymer is added to the dispersion and mixed and stirred to obtain a primary particle dispersion.
As already described, the primary particles are oxides, carbides or nitrides containing one or more elements selected from Group 3-14 elements excluding carbon, or a composite containing two or more elements. The specific surface area may be 1 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, and the average particle diameter may be 0.003 μm or more and 5 μm or less. For example, zirconium, aluminum, silicon, titanium, cerium, tungsten And oxides or composite oxides such as calcium and iron, carbides such as silicon, zirconium and boron, and nitrides such as silicon, aluminum and vanadium.

また、この一次粒子の表面には、触媒特性の付与や一次粒子同士の結着力を高めるために、金属微粒子や金属化合物、ケイ素等の無機微粒子やその化合物が付着していてもよい。一次粒子の表面に金属微粒子や金属化合物、無機微粒子やその化合物を付着させる方法としては、公知のものを用いることができるが、例えば、金属微粒子を付着させる場合、一次粒子を、金属微粒子の原料となる金属塩を含む水溶液中に浸漬後に乾燥させて一次粒子の表面に金属塩を付着させ、この一次粒子を還元雰囲気中で熱処理して金属塩を還元し、一次粒子の表面に金属微粒子を生成する方法を例示することができる。
また、一次粒子の分散液中に金属微粒子の原料となる金属塩を添加し、噴霧乾燥により一次粒子(中空状凝集体)表面に金属塩を付着させた後、還元してもよい。
In addition, metal fine particles, metal compounds, inorganic fine particles such as silicon, or compounds thereof may adhere to the surfaces of the primary particles in order to impart catalyst characteristics and increase the binding force between the primary particles. As a method for attaching metal fine particles, metal compounds, inorganic fine particles and compounds thereof to the surface of the primary particles, known methods can be used. For example, when attaching metal fine particles, the primary particles are used as raw materials for metal fine particles. After being immersed in an aqueous solution containing a metal salt to be dried, the metal salt is adhered to the surface of the primary particles, the primary particles are heat-treated in a reducing atmosphere to reduce the metal salt, and metal fine particles are formed on the surface of the primary particles. A method of generating can be exemplified.
Alternatively, a metal salt as a raw material for the metal fine particles may be added to the dispersion of primary particles, and the metal salt may be attached to the surfaces of the primary particles (hollow aggregates) by spray drying, and then reduced.

分散媒としては、水および有機溶媒が使用可能である。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、オクタノール等の一価アルコール類およびその変性体;α−テルピネオール等の単環式モノテルペンに属するアルコール類;ブチルカルビトール等のカルビトール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種または2種以上を用いることができる。   As the dispersion medium, water and an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, and octanol and modified products thereof; alcohols belonging to monocyclic monoterpenes such as α-terpineol; carbs such as butyl carbitol. Tolls; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, butyl carbitol acetate, γ-butyrolactone; diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), Ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monomethyl ether, diethyl Ethers such as lenglycol monoethyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone and cyclohexanone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene; dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, Amides such as N-methylpyrrolidone are preferably used, and one or more of these solvents can be used.

この一次粒子を分散媒中に投入して分散させる手段としては、公知の分散手段や装置を用いることができる。これらの装置としては、サンドミル分散機、超音波ホモジナイザー、ビーズミル、超高圧粉砕機等が好適に用いられる。
この分散の際に、噴霧乾燥時の中空凝集粒子形成を妨げない範囲で、表面処理剤や分散剤等の添加剤を加えてもよい。
ここで、分散液中の一次粒子の比率は、求める中空凝集粒子のサイズや殻厚等に合わせて、上述の分散液の各種特性や噴霧条件、乾燥条件等を加味して決めればよい。この一次粒子の比率の一例としては、例えば、1質量%以上かつ80質量%以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上かつ70質量%以下、さらに好ましくは40質量%以上かつ60質量%以下である。
As means for introducing and dispersing the primary particles in a dispersion medium, known dispersion means and apparatuses can be used. As these apparatuses, a sand mill disperser, an ultrasonic homogenizer, a bead mill, an ultra high pressure pulverizer and the like are preferably used.
During the dispersion, additives such as a surface treatment agent and a dispersant may be added within a range that does not hinder the formation of hollow agglomerated particles during spray drying.
Here, the ratio of the primary particles in the dispersion may be determined in consideration of various characteristics of the above-mentioned dispersion, spraying conditions, drying conditions, and the like in accordance with the desired size and shell thickness of the hollow agglomerated particles. As an example of the ratio of this primary particle, it is preferable that it is the range of 1 mass% or more and 80 mass% or less, for example, More preferably, it is 5 mass% or more and 70 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or more and 60% by mass or less.

次いで、上記の分散液に第1の有機高分子を添加して混合撹拌し、一次粒子分散液とする。
第1の有機高分子としては、分散媒に溶解し、噴霧乾燥後は一次粒子間を結着させるとともに、その後の焼成工程にて揮散、分解や燃焼等で除去されるものであれば特段の限定はないが、分散媒として水やアルコール等の極性溶媒を用いる場合には、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルピロリドン(PVP)、等が好適に用いられる。
Next, the first organic polymer is added to the dispersion and mixed and stirred to obtain a primary particle dispersion.
The first organic polymer is not particularly limited as long as it dissolves in a dispersion medium, binds primary particles after spray drying, and is removed by volatilization, decomposition, combustion, or the like in a subsequent firing step. Although there is no limitation, when using polar solvents, such as water and alcohol, as a dispersion medium, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG), polyvinyl pyrrolidone (PVP), etc. are used suitably.

上記の分散液に対する第1の有機高分子の添加量は、分散液中の固形分である一次粒子の全質量に対して0.1質量%以上かつ70質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上かつ50質量%以下、さらに好ましくは2質量%以上かつ10質量%以下、最も好ましくは2質量%以上かつ5質量%以下である。
ここで、第1の有機高分子の添加量を0.1質量%以上かつ70質量%以下とした理由は、添加量が0.1質量%未満では、第1の有機高分子の添加量が一次粒子に対して少なすぎて、バインダーとしての効果を発揮することができなくなるので好ましくなく、一方、添加量が70質量%を超えると、第1の有機高分子の添加量が一次粒子に対して多すぎてしまい、上記の分散液の粘度を過度に高めて噴霧(スプレー)が難しくなる虞があるほか、後の焼成時における有機高分子の除去に過大な労力を要するとともに、収縮が大きくなるため中空二次粒子が形成し難くなるので好ましくない。
The amount of the first organic polymer added to the dispersion is preferably 0.1% by mass or more and 70% by mass or less, more preferably 1% by mass with respect to the total mass of the primary particles that are solids in the dispersion. It is not less than 50% by mass and not more than 50% by mass, more preferably not less than 2% by mass and not more than 10% by mass, and most preferably not less than 2% by mass and not more than 5% by mass.
Here, the reason why the addition amount of the first organic polymer is 0.1% by mass or more and 70% by mass or less is that the addition amount of the first organic polymer is less than 0.1% by mass. The amount of the first organic polymer added to the primary particles is not preferable because the amount is too small relative to the primary particles, and the effect as a binder cannot be exhibited. In addition to excessively increasing the viscosity of the above dispersion, spraying may be difficult, and excessive removal of the organic polymer during subsequent baking is required, and the shrinkage is large. Therefore, it is not preferable because hollow secondary particles are difficult to form.

「中空二次粒子の作製」
次いで、この一次粒子分散液を噴霧乾燥する。
噴霧乾燥手段としては、スプレードライヤー等の噴霧乾燥機が好適に用いられる。
この一次粒子分散液を噴霧乾燥することにより、液滴の外周に一次粒子による外殻が形成された後に内部の分散媒が気化除去されることとなり、よって、これらの一次粒子が殻状に並んだ略球状の中空凝集粒子、すなわち、一次粒子を殻状に凝集してなる、球状で粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空の二次凝集粒子が形成される。
"Production of hollow secondary particles"
Next, this primary particle dispersion is spray-dried.
As the spray drying means, a spray dryer such as a spray dryer is preferably used.
By spray-drying this primary particle dispersion, the inner dispersion medium is vaporized and removed after the outer shell of the primary particles is formed on the outer periphery of the droplets, so that these primary particles are arranged in a shell shape. A substantially spherical hollow agglomerated particle, that is, a spherical secondary agglomerated particle having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by agglomerating primary particles in a shell shape is formed.

噴霧乾燥条件は、上記にて作製した一次粒子分散液から目的の形状・寸法の中空二次粒子が得られるように、一次粒子分散液の噴霧量、液滴の大きさ、乾燥温度、乾燥風量等を適宜調整する。すなわち、一次粒子の種類や粒子径、一次粒子分散液における分散粒子量(濃度)や分散粒子径、分散媒の種類や量、有機高分子の種類や添加量、分散液の粘度等の各種条件と、噴霧乾燥機の装置特性より、噴霧乾燥条件を決定すればよい。この噴霧乾燥条件については、パラメータが多くかつこれらが相互に影響しあうこと、また装置依存性が高いことから、一概に示すことは難しいが、例えば、乾燥室の容量が50〜100L、水分蒸発量が2〜5kg/時間程度の小型のスプレードライヤーであれば、一次粒子分散液として、平均分散粒子径が数10nm〜数μmのセラミックス粒子を用いた水系分散液の場合で、噴霧量1〜50mL/分、乾燥温度50〜250℃という範囲を示すことができる。   The spray drying conditions are such that the primary particle dispersion liquid spray amount, droplet size, drying temperature, drying air volume so that hollow secondary particles of the desired shape and size can be obtained from the primary particle dispersion liquid prepared above. Etc. are adjusted appropriately. That is, various conditions such as the type and particle size of primary particles, the amount (concentration) and particle size of dispersed particles in the primary particle dispersion, the type and amount of dispersion medium, the type and addition amount of organic polymer, the viscosity of the dispersion, etc. The spray drying conditions may be determined from the device characteristics of the spray dryer. The spray drying conditions are difficult to show because there are many parameters, they interact with each other, and the device dependency is high. For example, the capacity of the drying chamber is 50 to 100 L, the moisture evaporation In the case of a small spray dryer having an amount of about 2 to 5 kg / hour, in the case of an aqueous dispersion using ceramic particles having an average dispersed particle diameter of several tens of nm to several μm as the primary particle dispersion, A range of 50 mL / min and a drying temperature of 50 to 250 ° C. can be shown.

次いで、得られた噴霧乾燥物(中空の二次凝集粒子)を、酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気の下で焼成する。焼成温度は、第1の有機高分子が揮散、分解や燃焼等で除去され、かつ一次粒子同士が部分的に焼結する温度であれば良く、300℃以上かつ1500℃以下の温度範囲から選択することが好ましい。
また、一次粒子の表面に、一次粒子同士の結着力を高めるための金属微粒子や金属化合物、ケイ素等の無機微粒子やその化合物が付着している場合には、これらの物質により一次粒子同士が結合すればよく、必ずしも一次粒子同士を焼結させる必要はない。
Next, the obtained spray-dried product (hollow secondary aggregated particles) is fired under an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere. The firing temperature may be a temperature at which the first organic polymer is removed by volatilization, decomposition, combustion, etc., and the primary particles are partially sintered, and is selected from a temperature range of 300 ° C. or more and 1500 ° C. or less. It is preferable to do.
In addition, when fine particles, metal compounds, or inorganic fine particles such as silicon or compounds for enhancing the binding force between the primary particles are attached to the surface of the primary particles, the primary particles are bonded to each other by these substances. What is necessary is just to sinter primary particles.

以上により、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空状の二次粒子であって、かつ殻状の部分の厚みが、この二次粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であり、しかも機械的強度に優れた球状の中空二次粒子が得られる。   As described above, hollow secondary particles having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by combining primary particles in a shell shape, and the thickness of the shell portion is the particle radius of the secondary particles. The spherical hollow secondary particles having a mechanical strength of 1/4 or more and 2/3 or less of the above are obtained.

「中空顆粒状粒子の作製」
次いで、この中空二次粒子に対して、上記の一次粒子と同様の操作を再度行う。
すなわち、この中空二次粒子を、分散媒に、その含有率が1質量%以上かつ80質量%以下となるように投入して分散させる。分散手段としては、中空二次粒子を破壊することなく均一に分散させる必要があることから、プロペラ攪拌機、超音波分散機、ホモチナイザー分散機等が好適に用いられる。
なお、中空二次粒子と分散媒との比率のより好ましい範囲や、その他の条件は、上述した一次粒子の場合と同様であり、また分散媒は、上述した分散媒と同様であるから、説明を省略する。
"Production of hollow granular particles"
Next, the same operation as the above primary particles is performed again on the hollow secondary particles.
That is, the hollow secondary particles are charged and dispersed in a dispersion medium so that the content is 1% by mass or more and 80% by mass or less. As the dispersing means, since it is necessary to uniformly disperse the hollow secondary particles without destroying them, a propeller stirrer, an ultrasonic disperser, a homogenizer disperser, or the like is preferably used.
The more preferable range of the ratio between the hollow secondary particles and the dispersion medium and other conditions are the same as in the case of the primary particles described above, and the dispersion medium is the same as the dispersion medium described above. Is omitted.

次いで、上記の分散液に第2の有機高分子を添加して混合撹拌し、二次粒子分散液とする。
第2の有機高分子に求められる条件は第1の有機高分子と同様であるから、上述した第1の有機高分子と同一でもよく、また、条件を満たせば上述した第1の有機高分子と異なってもよいが、得られる粒子の品質の均一性を考慮すると、第1の有機高分子と同一であることが好ましく、特に、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレングリコール(PEG)が好適である。
Next, the second organic polymer is added to the dispersion and mixed and stirred to obtain a secondary particle dispersion.
Since the conditions required for the second organic polymer are the same as those for the first organic polymer, they may be the same as the first organic polymer described above, and if the conditions are satisfied, the first organic polymer described above is satisfied. However, considering the uniformity of the quality of the obtained particles, it is preferably the same as the first organic polymer, and in particular, polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene glycol (PEG) are preferred. .

次いで、この二次粒子分散液を、上述した一次粒子分散液と同様にして、噴霧乾燥する。
この二次粒子分散液を噴霧乾燥することにより、球状の中空二次粒子が殻状に並んだ中空凝集粒子、すなわち、球状の中空二次粒子が殻状に凝集して内部に略球形の空隙を有する粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空の三次凝集粒子となる。
噴霧乾燥条件は、目的の形状の中空の三次凝集粒子が得られるように、二次粒子分散液の噴霧量、液滴の大きさ、乾燥温度、乾燥風量等を適宜調整する。ここで検討する各種の条件やパラメータは、基本的には上述した一次粒子の場合と同様であるが、噴霧粒子が二次粒子、得られる粒子が三次凝集粒子であり、それぞれ一次粒子と二次粒子に比べて粒径が大きく重いこと、また二次粒子内部に分散媒が存在する可能性があること等から、一次粒子の場合に比べて、噴霧量や噴霧圧力、乾燥温度等を高めに設定することが普通である。
Next, this secondary particle dispersion is spray-dried in the same manner as the primary particle dispersion described above.
By spray-drying this secondary particle dispersion, hollow agglomerated particles in which spherical hollow secondary particles are arranged in a shell shape, that is, spherical hollow secondary particles are agglomerated in a shell shape to form a substantially spherical void inside. It becomes a hollow tertiary aggregate particle having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less.
The spray-drying conditions are appropriately adjusted such as the spray amount of the secondary particle dispersion, the size of the droplets, the drying temperature, and the amount of drying air so that hollow tertiary aggregate particles having a desired shape can be obtained. The various conditions and parameters examined here are basically the same as in the case of the primary particles described above, but the spray particles are secondary particles, and the resulting particles are tertiary aggregate particles, which are primary particles and secondary particles, respectively. Compared to the case of primary particles, the spray amount, spray pressure, drying temperature, etc. are increased due to the fact that the particle size is larger and heavier than the particles and there is a possibility that a dispersion medium exists inside the secondary particles. It is normal to set.

次いで、得られた噴霧乾燥物(中空の三次凝集粒子)を、酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気の下で焼成する。焼成温度は、第2の有機高分子が揮散、分解や燃焼等で除去され、かつ二次粒子同士が部分的に焼結する温度であれば良く、例えば、300℃以上かつ1500℃以下の温度範囲から選択することが好ましい。   Next, the obtained spray-dried product (hollow tertiary aggregated particles) is fired under an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere. The firing temperature may be a temperature at which the second organic polymer is removed by volatilization, decomposition, combustion, or the like, and the secondary particles are partially sintered, for example, a temperature of 300 ° C. or more and 1500 ° C. or less. It is preferable to select from a range.

以上により、一次粒子が殻状に結合して内部に略球形の空隙を有する粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とされ、さらに、これらの中空二次粒子が殻状に結合して内部に略球形の空隙を有する粒子径が3μm以上かつ500μm以下、かつ殻状の部分の厚みが、三次凝集粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であり、しかも機械的強度に優れた中空顆粒状粒子が得られる。   As described above, the primary particles are combined in a shell shape to form hollow secondary particles having a substantially spherical void inside and having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less. Further, these hollow secondary particles are formed into a shell shape. The particle diameter is 3 μm or more and 500 μm or less, and the shell-shaped portion has a substantially spherical void inside, and the thickness of the shell-shaped part is ¼ or more and 2/3 or less of the particle radius of the tertiary aggregated particles. Hollow granular particles with excellent mechanical strength can be obtained.

なお、一次粒子表面に、触媒特性を付与させるための、金属微粒子や金属化合物、ケイ素等の無機微粒子やその化合物を付着させる場合には、上述したように一次粒子の時点で付着させても良いが、このようにして得られた中空顆粒状粒子に対して付着処理を行ってもよい。
付着させる方法としては、公知のものを用いることができる。例えば、金属微粒子であれば、中空顆粒状粒子を、この金属微粒子の原料となる金属塩を含む水溶液中に浸漬後に乾燥させて金属塩を付着させ、この中空顆粒状粒子を還元雰囲気中で熱処理して金属塩を還元し、金属微粒子を生成する方法を挙げることができる。この場合でも、中空二次粒子を構成する一次粒子同士、及び中空顆粒状粒子を構成する中空二次粒子同士は、ともに粒子間に空隙を有していることから、触媒特性を付与させるための金属微粒子等は中空顆粒状粒子の表面だけでなく、中空顆粒状粒子を形成する一次粒子の表面全体に付着させることができる。
In addition, when attaching fine particles, metal compounds, inorganic fine particles such as silicon, and compounds for imparting catalytic characteristics to the surface of the primary particles, they may be attached at the time of the primary particles as described above. However, an adhesion treatment may be performed on the hollow granular particles thus obtained.
As a method of attaching, a known method can be used. For example, in the case of metal fine particles, the hollow granular particles are immersed in an aqueous solution containing a metal salt as a raw material for the metal fine particles and then dried to adhere the metal salt, and the hollow granular particles are heat-treated in a reducing atmosphere. Then, a method of reducing the metal salt to produce fine metal particles can be mentioned. Even in this case, since the primary particles constituting the hollow secondary particles and the hollow secondary particles constituting the hollow granular particles both have voids between the particles, the catalyst properties are imparted. Metal fine particles and the like can be attached not only to the surface of the hollow granular particles but also to the entire surface of the primary particles forming the hollow granular particles.

[ガス処理装置]
本実施形態のガス処理装置は、本実施形態の中空顆粒状粒子を備えた装置である。
このガス処理装置としては、例えば、この中空顆粒状粒子を用いることにより、ディーゼルエンジン等から発生する粒子状物質(PM)を効率よく捕集し除去したり、ガソリンエンジン等から発生する一酸化炭素(CO)やハイドロカーボン(HC)を酸化したり、窒素酸化物(NOx)を還元する排気浄化装置が挙げられる。
また、この中空顆粒状粒子を、例えば、プロピレン等の有機ガスを酸化分解させる酸化触媒や水素化させる還元触媒等として用いる各種ガスの酸化処理、還元処理等を行うガス反応装置が挙げられる。
[Gas treatment equipment]
The gas processing apparatus of this embodiment is an apparatus provided with the hollow granular particles of this embodiment.
As this gas processing apparatus, for example, by using the hollow granular particles, particulate matter (PM) generated from a diesel engine or the like can be efficiently collected and removed, or carbon monoxide generated from a gasoline engine or the like. An exhaust purification device that oxidizes (CO) or hydrocarbon (HC) or reduces nitrogen oxide (NOx) can be used.
Moreover, the gas reaction apparatus which performs the oxidation process of various gas, etc. which use this hollow granular particle as an oxidation catalyst which oxidatively decomposes organic gas, such as propylene, and a reduction catalyst which hydrogenates, etc. are mentioned.

このガス処理装置では、本実施形態の中空顆粒状粒子を備えたことにより、粒子状物質(PM)の効率よい捕集や除去、ガソリンエンジン等から発生する一酸化炭素(CO)やハイドロカーボン(HC)の酸化、窒素酸化物(NOx)の還元、有機ガスの酸化分解、水素化の際の還元触媒機能等を、長期に亘って効率よく行うことが可能である。   In this gas processing apparatus, by providing the hollow granular particles of this embodiment, efficient collection and removal of particulate matter (PM), carbon monoxide (CO) and hydrocarbon ( HC) oxidation, nitrogen oxide (NOx) reduction, organic gas oxidative decomposition, reduction catalyst function during hydrogenation, and the like can be performed efficiently over a long period of time.

以上説明したように、本実施形態の中空顆粒状粒子によれば、一次粒子2を殻状に凝集してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子4とし、この中空二次粒子4をさらに殻状に凝集して、粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子1とし、この中空顆粒状粒子1の殻状の部分の厚みtを、この中空顆粒状粒子の粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下としたので、中空構造の球状粒子としての実効的な比表面積を大きくとることができ、また、充分な空間速度を有することができる。したがって、この中空顆粒状粒子1を触媒として用いた場合の触媒機能を高めることができる。 As described above, according to the hollow granular particles of the present embodiment, the hollow secondary particles 4 having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by agglomerating the primary particles 2 in a shell shape are used. The secondary particles 4 are further agglomerated into shells to form hollow granular particles 1 having a particle diameter of 3 μm or more and 500 μm or less. The thickness t 2 of the shell-shaped portion of the hollow granular particles 1 is defined as the hollow granular particles. 1/4 or more and since the 2/3 or less of the particle radius r 2 of the can to increase the effective specific surface area as spherical particles having a hollow structure, and can have a sufficient space velocity. Therefore, the catalyst function when this hollow granular particle 1 is used as a catalyst can be enhanced.

また、一次粒子(微粒子)をそのまま使用するのではなく、多段階に粒子を組み上げることで、得られた中空顆粒状粒子1に、ミクロ孔からメソ孔、メソ孔からミクロ孔に連続した3次元の気孔分布を形成することができる。
したがって、この中空顆粒状粒子1を触媒層に用いることで、高い空間速度と触媒効果と球状粒子により、均質な、圧縮強度の高い、しかも均一なガス透過の触媒層を形成することができる。
また、3次元の気孔分布が形成されていることから、ディーゼルエンジン等の内燃機関にて発生する粒子状物質を高い効率で捕集することができる。
In addition, the primary particles (fine particles) are not used as they are, but by assembling the particles in multiple stages, the obtained hollow granular particles 1 are three-dimensionally continuous from micropores to mesopores and from mesopores to micropores. A pore distribution can be formed.
Therefore, by using the hollow granular particles 1 for the catalyst layer, a homogeneous, high compressive strength and uniform gas-permeable catalyst layer can be formed by high space velocity, catalytic effect and spherical particles.
In addition, since a three-dimensional pore distribution is formed, particulate matter generated in an internal combustion engine such as a diesel engine can be collected with high efficiency.

さらにまた、この中空顆粒状粒子1は、触媒機能が高いのに加えて機械的な耐久性が高いので、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質の無害化処理や、プロピレン等の有機ガスに対する反応を、長期に亘って効率よく行うことができる。   Furthermore, since the hollow granular particles 1 have high catalytic function and high mechanical durability, the detoxification treatment of various substances contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, propylene, etc. The reaction with respect to the organic gas can be efficiently performed over a long period of time.

本実施形態の中空顆粒状粒子の製造方法によれば、一次粒子2を第1の有機高分子と共に分散媒中に分散して一次粒子分散液とし、この一次粒子分散液を噴霧乾燥、焼成して一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子4とし、次いで、この中空二次粒子4を第2の有機高分子と共に分散媒中に分散して二次粒子分散液とし、この二次粒子分散液を噴霧乾燥、焼成するので、実効的な比表面積を大きくとることができる。また、充分な空間速度を持たせることができるので、触媒として用いた場合の触媒機能を高めることができる。これにより、機械的な耐久性も高い、粒子径が3μm以上かつ500μm以下かつ殻状の部分の厚みtが粒子半径rの1/4以上かつ2/3以下の中空顆粒状粒子1を、容易に作製することができる。
また、造粒プロセスとして噴霧乾燥法を用いることで、粒子に掛かる応力が小さく、均質な粒子層を形成することができることから、三次元的に均質な性質を有する中空顆粒状粒子1を発現することができる。
According to the method for producing hollow granular particles of this embodiment, the primary particles 2 are dispersed in a dispersion medium together with the first organic polymer to form a primary particle dispersion, and the primary particle dispersion is spray-dried and fired. The hollow secondary particles 4 having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by bonding the primary particles in a shell shape are dispersed in the dispersion medium together with the second organic polymer. Thus, a secondary particle dispersion is obtained, and the secondary particle dispersion is spray-dried and fired, so that an effective specific surface area can be increased. Moreover, since sufficient space velocity can be given, the catalyst function at the time of using as a catalyst can be improved. Accordingly, the mechanical durability is high, a hollow granular particles 1 thickness t 2 is less than 1/4 and 2/3 of the particle radius r 2 parts: and Karajo than 3μm particle size and 500μm Can be easily manufactured.
Further, by using a spray drying method as a granulation process, a stress applied to the particles is small, and a homogeneous particle layer can be formed, so that the hollow granular particles 1 having a three-dimensionally homogeneous property are expressed. be able to.

本実施形態のガス処理装置によれば、本実施形態の中空顆粒状粒子1を備えたので、内燃機関等から排出される排ガス中に含まれる各種物質の無害化処理や、プロピレン等の有機ガスに対する反応を、長期に亘って効率よく行うことができる。   According to the gas treatment apparatus of the present embodiment, since the hollow granular particles 1 of the present embodiment are provided, detoxification treatment of various substances contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like, or organic gas such as propylene Can be efficiently performed over a long period of time.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.

「実施例1」
酸化セリウム(CeO)を20mol%含むジルコニア(ZrO)微粒子(平均一次粒子径:20nm、比表面積:52m/g、住友大阪セメント製)1,000gと、純水3,900gと、分散剤W287(アデカ社製)100gとを、直径0.1mmのビーズ5,000gと共にビーズミルに投入し、回転速度2,000rpmにて8時間分散させ、その後ビーズを分離し、分散液を得た。
この分散液の分散粒子径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における粒子径は25nmであった。
"Example 1"
Zirconia (ZrO 2 ) fine particles containing 20 mol% of cerium oxide (CeO 2 ) (average primary particle diameter: 20 nm, specific surface area: 52 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement), 1,000 g, pure water 3,900 g, and dispersion 100 g of the agent W287 (manufactured by Adeka) was put into a bead mill together with 5,000 g of beads having a diameter of 0.1 mm and dispersed at a rotational speed of 2,000 rpm for 8 hours, and then the beads were separated to obtain a dispersion.
When the dispersed particle size of this dispersion was measured with a particle size distribution analyzer LB-550 (manufactured by Horiba, Ltd.), the particle size at a cumulative percentage of 50% (D50) of the particle size distribution was 25 nm.

次いで、この分散液3,000gに、ポリビニルアルコール(PVA:重合度500)を100g溶解させ、一次粒子分散液を得た。
次いで、この一次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、二次凝集粒子を得た。スプレードライヤーとしては、微細液滴の形成が可能な4流体ノズル(分散液×2、噴霧エア×2)を装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度100℃、排気温度48℃、給気風量0.95m/分、噴霧エア1:圧力1MPaG、流量10NL/分、噴霧エア2:圧力1MPaG、流量100NL/分、分散液1:流量5mL/分、分散液2:流量5ml/分とした。
Next, 100 g of polyvinyl alcohol (PVA: degree of polymerization 500) was dissolved in 3,000 g of this dispersion to obtain a primary particle dispersion.
Subsequently, this primary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain secondary agglomerated particles. As the spray dryer, MDL-050 (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle (dispersion x 2, spray air x 2) capable of forming fine droplets is used. 100 ° C., exhaust temperature 48 ° C., supply air volume 0.95 m 2 / min, spray air 1: pressure 1 MPaG, flow rate 10 NL / min, spray air 2: pressure 1 MPaG, flow rate 100 NL / min, dispersion 1: flow rate 5 mL / min , Dispersion 2: Flow rate was 5 ml / min.

次いで、この二次凝集粒子を大気中、500℃にて6時間焼成し、二次粒子を得た。
次いで、この二次粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、50m/gであった。
また、この二次粒子を水に超音波分散させた分散液の分散粒径を粒度分布測定装置LA−300(堀場製作所社製)にて測定したところ、累積百分率50%(D50)における分散粒径は1.3μmであった。
Next, the secondary agglomerated particles were calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 6 hours to obtain secondary particles.
Subsequently, when the specific surface area of this secondary particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter), it was 50 m < 2 > / g.
Further, when the dispersed particle size of the dispersion obtained by ultrasonically dispersing the secondary particles in water was measured with a particle size distribution measuring device LA-300 (manufactured by Horiba Ltd.), the dispersed particles at a cumulative percentage of 50% (D50). The diameter was 1.3 μm.

また、この二次粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が1.5μmに揃った球状粒子が確認された。
さらに、この二次粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この二次粒子の殻の厚みを測定したところ、0.4μmであった。
Further, when the particle diameter of the secondary particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 1.5 μm were confirmed.
Furthermore, when a cross section obtained by breaking the secondary particles was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that the inside had a substantially spherical void. Further, the thickness of the shell of the secondary particles was measured and found to be 0.4 μm.

次いで、この二次粒子300gを、純水670gにPVA30gを溶解させたPVA水溶液に投入し、プロペラ攪拌機にて撹拌して、二次粒子分散液を得た。
この二次粒子分散液の分散粒径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における分散粒径は1.5μmであった。
Next, 300 g of these secondary particles were put into a PVA aqueous solution in which 30 g of PVA was dissolved in 670 g of pure water, and stirred with a propeller stirrer to obtain a secondary particle dispersion.
When the dispersed particle size of the secondary particle dispersion was measured with a particle size distribution measuring device LB-550 (manufactured by Horiba Ltd.), the dispersed particle size at a cumulative percentage of 50% (D50) of the particle size distribution was 1.5 μm. there were.

次いで、この二次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、三次凝集粒子を得た。スプレードライヤーは4流体ノズルを装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度200℃、排気温度101.1℃、給気風量1.03m/分、噴霧エア1:圧力0.7MPaG、流量30NL/分、噴霧エア2:圧力0.7MPaG、流量30NL/分、分散液1:流量15mL/分、分散液2:流量15mL/分とした。 Subsequently, this secondary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain tertiary agglomerated particles. The spray dryer uses MDL-050 (Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle, and spray drying conditions are an inlet temperature of 200 ° C., an exhaust temperature of 101.1 ° C., a supply air volume of 1.03 m 2 / min, and a spray. Air 1: pressure 0.7 MPaG, flow rate 30 NL / min, spraying air 2: pressure 0.7 MPaG, flow rate 30 NL / min, dispersion 1: flow rate 15 mL / min, dispersion 2: flow rate 15 mL / min.

次いで、この三次凝集粒子を大気中、500℃にて6時間焼成し、顆粒状粒子(三次粒子)を得た。
次いで、この顆粒状粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、50m/gであった。
また、この顆粒状粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が10μmに揃った球状粒子が確認された。
さらに、この顆粒状粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この顆粒状粒子の殻の厚みを測定したところ、3μmであった。
Next, the tertiary agglomerated particles were calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 6 hours to obtain granular particles (tertiary particles).
Subsequently, when the specific surface area of this granular particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter), it was 50 m < 2 > / g.
Moreover, when the particle diameter of the granular particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 10 μm were confirmed.
Furthermore, when a cross section obtained by breaking the granular particles was observed using a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the particles had a substantially spherical void inside. The thickness of the granular particle shell was measured to be 3 μm.

「実施例2」
炭化ケイ素(SiC)微粒子(平均一次粒子径:35nm、比表面積:54m/g、住友大阪セメント製)1,000gと、純水3,900gと、分散剤W287(アデカ社製)100gとを、直径0.1mmのビーズ5,000gと共にビーズミルに投入し、回転速度2,000rpmにて8時間分散させ、その後ビーズを分離し、分散液を得た。
この分散液の分散粒子径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における粒子径は42nmであった。
"Example 2"
1,000 g of silicon carbide (SiC) fine particles (average primary particle diameter: 35 nm, specific surface area: 54 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement), 3,900 g of pure water, and 100 g of dispersant W287 (manufactured by Adeka) Then, it was put into a bead mill together with 5,000 g of beads having a diameter of 0.1 mm and dispersed at a rotational speed of 2,000 rpm for 8 hours, and then the beads were separated to obtain a dispersion.
When the dispersed particle size of this dispersion was measured with a particle size distribution analyzer LB-550 (manufactured by Horiba Ltd.), the particle size at a cumulative percentage of 50% (D50) of the particle size distribution was 42 nm.

次いで、この分散液3,000gに、ポリビニルアルコール(PVA:重合度500)を100g溶解させ、一次粒子分散液を得た。
次いで、この一次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、二次凝集粒子を得た。スプレードライヤーは4流体ノズルを装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度100℃、排気温度46℃、給気風量0.95m/分、噴霧エア1:圧力1MPaG、流量10NL/分、噴霧エア2:圧力1MPaG、流量110NL/分、分散液1:流量5mL/分、分散液2:流量5mL/分とした。
次いで、この二次凝集粒子を大気中、500℃にて6時間焼成し、二次粒子を得た。
次いで、この二次粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、54m/gであった。
Next, 100 g of polyvinyl alcohol (PVA: degree of polymerization 500) was dissolved in 3,000 g of this dispersion to obtain a primary particle dispersion.
Subsequently, this primary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain secondary agglomerated particles. The spray dryer used was MDL-050 (Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a 4-fluid nozzle, and spray drying conditions were an inlet temperature of 100 ° C., an exhaust temperature of 46 ° C., an air supply rate of 0.95 m 2 / min, and a spray air of 1 : Pressure 1 MPaG, Flow rate 10 NL / min, Spraying air 2: Pressure 1 MPaG, Flow rate 110 NL / min, Dispersion 1: Flow rate 5 mL / min, Dispersion 2: Flow rate 5 mL / min.
Next, the secondary agglomerated particles were calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 6 hours to obtain secondary particles.
Subsequently, when the specific surface area of this secondary particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter), it was 54 m < 2 > / g.

また、この二次粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が1μmに揃った球状粒子が確認された。
さらに、この二次粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この二次粒子の殻の厚みを測定したところ、0.3μmであった。
Further, when the particle diameter of the secondary particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 1 μm were confirmed.
Furthermore, when a cross section obtained by breaking the secondary particles was observed using a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the inside had a substantially spherical void. Further, the thickness of the secondary particle shell was measured and found to be 0.3 μm.

次いで、この二次粒子300gを、純水670gにPVA30gを溶解させたPVA水溶液に投入し、超音波分散装置にて分散処理した後、プロペラ攪拌機にて撹拌して、二次粒子分散液を得た。
この二次粒子分散液の分散粒径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における分散粒径は1.1μmであった。
Next, 300 g of the secondary particles are put into a PVA aqueous solution in which 30 g of PVA is dissolved in 670 g of pure water, dispersed with an ultrasonic dispersing device, and then stirred with a propeller stirrer to obtain a secondary particle dispersion. It was.
When the dispersed particle size of this secondary particle dispersion was measured with a particle size distribution analyzer LB-550 (manufactured by Horiba Ltd.), the dispersed particle size at a cumulative percentage of 50% (D50) of the particle size distribution was 1.1 μm. there were.

次いで、この二次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、三次凝集粒子を得た。スプレードライヤーは4流体ノズルを装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度200℃、排気温度101.1℃、給気風量1.03m/分、噴霧エア1:圧力0.7MPaG、流量30NL/分、噴霧エア2:圧力0.7MPaG、流量30NL/分、分散液1:流量1515mL/分、分散液2:流量15mL/分とした。
次いで、この三次凝集粒子を大気中、500℃にて6時間焼成し、続いて、アルゴン(Ar)雰囲気中、1700℃にて1時間焼成し、顆粒状粒子(三次粒子)を得た。
次いで、この顆粒状粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、50m/gであった。
Subsequently, this secondary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain tertiary agglomerated particles. The spray dryer uses MDL-050 (Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle, and spray drying conditions are an inlet temperature of 200 ° C., an exhaust temperature of 101.1 ° C., a supply air volume of 1.03 m 2 / min, and a spray. Air 1: pressure 0.7 MPaG, flow rate 30 NL / min, spray air 2: pressure 0.7 MPaG, flow rate 30 NL / min, dispersion 1: flow 1515 mL / min, dispersion 2: flow 15 mL / min.
Next, the tertiary agglomerated particles were calcined at 500 ° C. for 6 hours in the air, and then calcined at 1700 ° C. for 1 hour in an argon (Ar) atmosphere to obtain granular particles (tertiary particles).
Subsequently, when the specific surface area of this granular particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter), it was 50 m < 2 > / g.

また、この顆粒状粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が9μmに揃った球状粒子が確認された。
また、この顆粒状粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この顆粒状粒子の殻の厚みを測定したところ、3μmであった。
さらに、この中空顆粒状粒子を水に超音波分散させた分散液の分散粒径を粒度分布測定装置LA−300(堀場製作所社製)にて測定したところ、累積百分率50%(D50)における分散粒径は7.2μmであった。
Further, when the particle diameter of the granular particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 9 μm were confirmed.
Moreover, when the cross section which divided this granular particle | grain was observed using the scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that it has a substantially spherical space | gap inside. The thickness of the granular particle shell was measured to be 3 μm.
Further, when the dispersed particle size of the dispersion obtained by ultrasonically dispersing the hollow granular particles in water was measured with a particle size distribution measuring apparatus LA-300 (manufactured by Horiba, Ltd.), the dispersion at a cumulative percentage of 50% (D50). The particle size was 7.2 μm.

次いで、この中空顆粒状粒子100gを水900g中に分散させた。次いで、この分散液に、中空顆粒状粒子の炭化ケイ素換算1molに対して白金が0.015molとなるようにジニトロジアミン白金水溶液を加えて混合した。次いで、この混合物を、エバポレーターを用いて蒸発乾固、解砕した後、600℃にて12時間還元処理し、中空顆粒状粒子を構成する一次粒子の表面に白金が付着した中空顆粒状粒子を得た。   Next, 100 g of the hollow granular particles were dispersed in 900 g of water. Next, a dinitrodiamine platinum aqueous solution was added to and mixed with the dispersion so that platinum was 0.015 mol with respect to 1 mol in terms of silicon carbide of the hollow granular particles. Subsequently, this mixture was evaporated to dryness using an evaporator, crushed, and then reduced at 600 ° C. for 12 hours to obtain hollow granular particles in which platinum adhered to the surface of primary particles constituting the hollow granular particles. Obtained.

「実施例3」
カルシウムアルミニウムシリケート(Ca12Al10Si35;平均一次粒子径:80nm、比表面積:40m/g、住友大阪セメント製)1,000gと、純水3,900gと、分散剤W287(アデカ社製)100gとを、直径0.1mmのビーズ5,000gと共にビーズミルに投入し、回転速度2,000rpmにて8時間分散させ、その後ビーズを分離し、分散液を得た。
この分散液の分散粒子径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における粒子径は90nmであった。
"Example 3"
1,000 g of calcium aluminum silicate (Ca 12 Al 10 Si 4 O 35 ; average primary particle size: 80 nm, specific surface area: 40 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement), 3,900 g of pure water, and dispersant W287 (ADEKA) 100 g) was put into a bead mill together with 5,000 g of beads having a diameter of 0.1 mm and dispersed at a rotational speed of 2,000 rpm for 8 hours, and then the beads were separated to obtain a dispersion.
When the dispersed particle size of this dispersion was measured with a particle size distribution analyzer LB-550 (manufactured by Horiba, Ltd.), the particle size at a cumulative percentage of particle size distribution of 50% (D50) was 90 nm.

次いで、この分散液3,000gに、ポリビニルアルコール(PVA:重合度500)を100g溶解させ、一次粒子分散液を得た。
次いで、この一次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、二次凝集粒子を得た。スプレードライヤーは4流体ノズルを装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度100℃、排気温度52℃、給気風量0.95m/分、噴霧エア1:圧力1MPaG、流量10NL/分、噴霧エア2:圧力1MPaG、流量60NL/分、分散液1:流量55mL/分、分散液2:流量55mL/分とした。
次いで、この二次凝集粒子を大気中、500℃にて6時間焼成し、二次粒子を得た。
次いで、この二次粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、39m/gであった。
Next, 100 g of polyvinyl alcohol (PVA: degree of polymerization 500) was dissolved in 3,000 g of this dispersion to obtain a primary particle dispersion.
Subsequently, this primary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain secondary agglomerated particles. The spray dryer uses MDL-050 (Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle. Spray drying conditions are an inlet temperature of 100 ° C., an exhaust temperature of 52 ° C., a supply air volume of 0.95 m 2 / min, and a spray air of 1 : Pressure 1 MPaG, Flow rate 10 NL / min, Spray air 2: Pressure 1 MPaG, Flow rate 60 NL / min, Dispersion 1: Flow rate 55 mL / min, Dispersion 2: Flow rate 55 mL / min.
Next, the secondary agglomerated particles were calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 6 hours to obtain secondary particles.
Subsequently, when the specific surface area of this secondary particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter), it was 39 m < 2 > / g.

また、この二次粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が1.5μmに揃った球状粒子が確認された。
さらに、この二次粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この二次粒子の殻の厚みを測定したところ、0.4μmであった。
Further, when the particle diameter of the secondary particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 1.5 μm were confirmed.
Furthermore, when a cross section obtained by breaking the secondary particles was observed using a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the inside had a substantially spherical void. Further, the thickness of the shell of the secondary particles was measured and found to be 0.4 μm.

次いで、この二次粒子300gを、純水670gにPVA30gを溶解させたPVA水溶液に投入し、プロペラ攪拌機にて撹拌して、二次粒子分散液を得た。
この二次粒子分散液の分散粒径を、粒度分布測定装置LB−550(堀場製作所社製)にて測定したところ、粒度分布の累積百分率50%(D50)における分散粒径は1.8μmであった。
Next, 300 g of these secondary particles were put into a PVA aqueous solution in which 30 g of PVA was dissolved in 670 g of pure water, and stirred with a propeller stirrer to obtain a secondary particle dispersion.
When the dispersed particle size of the secondary particle dispersion was measured with a particle size distribution measuring device LB-550 (manufactured by Horiba Ltd.), the dispersed particle size at a cumulative percentage of 50% (D50) of the particle size distribution was 1.8 μm. there were.

次いで、この二次粒子分散液をスプレードライヤーにて噴霧乾燥し、三次凝集粒子を得た。スプレードライヤーは4流体ノズルを装着したMDL−050(藤崎電機社製)を使用し、噴霧乾燥条件は、入口温度200℃、排気温度110.6℃、給気風量1.03m/分、噴霧エア1:圧力0.7MPaG、流量25NL/分、噴霧エア2:圧力0.7MPaG、流量25NL/分、分散液1:流量15mL/分、分散液2:流量15mL/分とした。
次いで、この三次凝集粒子を大気中、800℃にて6時間焼成し、顆粒状粒子(三次粒子)を得た。
次いで、この顆粒状粒子の比表面積を比表面積測定装置(BET計)を用いて測定したところ、38m/gであった。
Subsequently, this secondary particle dispersion was spray-dried with a spray dryer to obtain tertiary agglomerated particles. The spray dryer used was MDL-050 (Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle. Spray drying conditions were an inlet temperature of 200 ° C., an exhaust temperature of 110.6 ° C., an air supply rate of 1.03 m 2 / min, and a spray. Air 1: pressure 0.7 MPaG, flow rate 25 NL / min, spray air 2: pressure 0.7 MPaG, flow rate 25 NL / min, dispersion 1: flow 15 mL / min, dispersion 2: flow 15 mL / min.
Next, the tertiary aggregated particles were fired at 800 ° C. for 6 hours in the air to obtain granular particles (tertiary particles).
Subsequently, it was 38 m < 2 > / g when the specific surface area of this granular particle was measured using the specific surface area measuring apparatus (BET meter).

また、この顆粒状粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、粒子径が12μmに揃った球状粒子が確認された。
さらに、この顆粒状粒子を割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、内部に略球状の空隙を有していることが確認された。また、この顆粒状粒子の殻の厚みを測定したところ、4μmであった。
Moreover, when the particle diameter of the granular particles was measured using a scanning electron microscope (SEM), spherical particles having a particle diameter of 12 μm were confirmed.
Furthermore, when a cross section obtained by breaking the granular particles was observed using a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the particles had a substantially spherical void inside. Further, the thickness of the granular particle shell was measured and found to be 4 μm.

「比較例1」
酸化セリウム(CeO)を20mol%含むジルコニア(ZrO)微粒子(平均一次粒子径:20nm、比表面積:52m/g、住友大阪セメント製)を用意し、特に造粒等を行うことなく比較例1の粒子とした。
“Comparative Example 1”
Prepare zirconia (ZrO 2 ) fine particles (average primary particle size: 20 nm, specific surface area: 52 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) containing 20 mol% of cerium oxide (CeO 2 ). The particles of Example 1 were obtained.

「比較例2」
カルシウムアルミニウムシリケート(Ca12Al10Si35;平均一次粒子径:80nm、比表面積:40m/g、住友大阪セメント製)を用意し、特に造粒等を行うことなく比較例2の粒子とした。
“Comparative Example 2”
Calcium aluminum silicate (Ca 12 Al 10 Si 4 O 35 ; average primary particle size: 80 nm, specific surface area: 40 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was prepared, and the particles of Comparative Example 2 were not particularly granulated. It was.

「比較例3」
炭化ケイ素(SiC)微粒子(平均一次粒子径:35nm、比表面積:54m/g、住友大阪セメント製)100gを、純水900gに投入し、プロペラ攪拌機にて撹拌して分散液を得た。
次いで、この分散液に、炭化ケイ素(SiC)微粒子1molに対して白金が0.015molとなるようにジニトロジアミン白金水溶液を加えて混合した。次いで、この混合物を、エバポレーターを用いて蒸発乾固、解砕した後、600℃にて12時間還元処理し、炭化ケイ素微粒子の表面に白金が付着した粒子を得た。
“Comparative Example 3”
100 g of silicon carbide (SiC) fine particles (average primary particle size: 35 nm, specific surface area: 54 m 2 / g, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) were put into 900 g of pure water and stirred with a propeller stirrer to obtain a dispersion.
Next, a dinitrodiamine platinum aqueous solution was added to and mixed with this dispersion so that platinum was 0.015 mol with respect to 1 mol of silicon carbide (SiC) fine particles. Next, this mixture was evaporated to dryness and pulverized using an evaporator, and then subjected to reduction treatment at 600 ° C. for 12 hours to obtain particles having platinum adhered to the surface of silicon carbide fine particles.

「触媒性能の評価」
実施例1〜3及び比較例1〜3それぞれの顆粒状粒子(触媒試料)について、触媒性能を評価した。
図2は、触媒性能の評価に用いられるガス流通式触媒反応装置を示す模式図であり、上記の試料のプロピレンの酸化に対する触媒活性を調べるための装置である。
このガス流通式触媒反応装置11は、プロピレン/ヘリウム(C/He)混合ガス用配管12と、酸素(O)ガス用配管13と、ヘリウム(He)ガス用配管14と、これらのサンプルガスを混合するガスミキサー15と、電気炉16と、電気炉16内で所定温度に加熱される石英ガラス製の反応管17と、有機ガス検出用のFIDガスクロマトグラフ18と、反応管17の注入側に設けられた圧損計19及び流量計20とを備えている。なお、この反応管17は、触媒を充填することでカラム17’とすることができる。
"Evaluation of catalyst performance"
Catalyst performance was evaluated about each granular particle (catalyst sample) of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a gas flow-type catalytic reaction apparatus used for evaluating the catalyst performance, and is an apparatus for examining the catalytic activity of the above sample against propylene oxidation.
This gas flow type catalytic reactor 11 includes a propylene / helium (C 3 H 6 / He) mixed gas pipe 12, an oxygen (O 2 ) gas pipe 13, a helium (He) gas pipe 14, and these A gas mixer 15 for mixing the sample gas, an electric furnace 16, a reaction tube 17 made of quartz glass heated to a predetermined temperature in the electric furnace 16, an FID gas chromatograph 18 for detecting organic gas, and a reaction tube 17 A pressure loss meter 19 and a flow meter 20 provided on the injection side. In addition, this reaction tube 17 can be made into column 17 'by filling a catalyst.

次に、このガス流通式触媒反応装置11を用いて実施例1〜3及び比較例1〜3それぞれの触媒試料の触媒性能を評価する方法を説明する。
まず、各触媒試料を反応管17に充填してカラム17’を作製する。ここでは、反応管7は内径8mm、高さ約150mmのU 字形とし、6本の反応管17に、実施例1〜3及び比較例1〜3のうちいずれかの触媒試料をそれぞれ充填し、触媒試料の充填層の高さを測定し、実施例1〜3及び比較例1〜3それぞれのカラム17’とした。なお、充填層の上下は適量のロックウールでパッキングした。
Next, a method for evaluating the catalyst performance of each of the catalyst samples of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 using the gas flow type catalytic reactor 11 will be described.
First, each catalyst sample is filled in the reaction tube 17 to produce a column 17 ′. Here, the reaction tube 7 is U-shaped with an inner diameter of 8 mm and a height of about 150 mm, and the six reaction tubes 17 are filled with the catalyst samples of any one of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. The height of the packed bed of the catalyst sample was measured, and it was set as column 17 'of each of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3. The top and bottom of the packed bed were packed with an appropriate amount of rock wool.

次いで、これらのカラム17’を電気炉16に配置した。これらのカラム17’中の充填層温度は、反応管17の内壁に取り付けた熱電対により測定し、温度コントローラを用いて電気炉16内の温度を制御した。
なお、触媒試料の種類や状態により充填層の圧損が異なることから、サンプルガスの全ガス量を20mL(リットル)/ 毎分に調整し、圧損を測定した。実施例1〜3及び比較例1〜3それぞれの圧損(Pa)を表1に示す。
These columns 17 ′ were then placed in the electric furnace 16. The packed bed temperature in these columns 17 ′ was measured by a thermocouple attached to the inner wall of the reaction tube 17, and the temperature in the electric furnace 16 was controlled using a temperature controller.
Since the pressure loss of the packed bed varies depending on the type and state of the catalyst sample, the total gas amount of the sample gas was adjusted to 20 mL (liter) / min, and the pressure loss was measured. Table 1 shows the pressure loss (Pa) of each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.

次いで、これらのカラム17’内それぞれに、Oガス用配管13及びHeガス用配管14各々の流量を調整することにより、酸素及びヘリウムの混合ガス(10体積%O−90体積%He)を流し、カラム17’内をパージした。
次いで、電気炉16を昇温加熱して所定温度(900℃)に到達した後、上記の酸素及びヘリウムの混合ガスにプロピレン/ヘリウム混合ガスを加え、カラム17’の入り口ガスの組成を、プロピレン:1000ppm、酸素:10体積%とした。この状態を30分間保持して定常化させ、この定常状態にて実施例1〜3及び比較例1〜3各々の触媒試料の触媒性能評価を行った。
Next, a mixed gas of oxygen and helium (10% by volume O 2 -90% by volume He) is adjusted in each of these columns 17 ′ by adjusting the flow rates of the O 2 gas pipe 13 and the He gas pipe 14 respectively. And the inside of the column 17 ′ was purged.
Next, the electric furnace 16 is heated to reach a predetermined temperature (900 ° C.), and then the propylene / helium mixed gas is added to the above-mentioned mixed gas of oxygen and helium, and the composition of the inlet gas of the column 17 ′ is changed to propylene. : 1000 ppm, oxygen: 10 vol%. This state was maintained for 30 minutes to be stabilized, and the catalyst performance of each of the catalyst samples of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated in this steady state.

触媒性能評価にあたり、カラム17’の入口側のガス及び出口側のガスそれぞれに含まれるプロピレン(C)濃度をFIDガスクロマトグラフ18により測定した。なお、このFIDガスクロマトグラフ18のカラム温度は100℃とした。クロマトグラフはインテグレータを用いて記録・解析し、プロピレン(C)のピーク面積から各ガス濃度を算出した。 In evaluating the catalyst performance, the concentration of propylene (C 3 H 6 ) contained in each of the gas on the inlet side and the gas on the outlet side of the column 17 ′ was measured by the FID gas chromatograph 18. The column temperature of the FID gas chromatograph 18 was 100 ° C. The chromatograph was recorded and analyzed using an integrator, and each gas concentration was calculated from the peak area of propylene (C 3 H 6 ).

次いで、各ガス濃度と、下記の式(1)により定義されるプロピレン(C)分解率から、各触媒試料の触媒活性を評価した。
プロピレン(C)分解率(%)
=(1−(反応管出口のC濃度)/(反応管入口のC濃度)×100(%)……(1)
ここでは、プロピレン分解率が50%に達したときのカラム17’内の温度を測定し、このカラム17’内の温度により各触媒試料の触媒活性を評価した。評価結果を表1に示す。
Next, the catalytic activity of each catalyst sample was evaluated from the respective gas concentrations and the propylene (C 3 H 6 ) decomposition rate defined by the following formula (1).
Propylene (C 3 H 6 ) decomposition rate (%)
= (1- (C 3 H 6 concentration of the reaction tube outlet) / (reaction tube inlet of C 3 H 6 concentration) × 100 (%) ...... (1)
Here, the temperature in the column 17 ′ when the propylene decomposition rate reached 50% was measured, and the catalyst activity of each catalyst sample was evaluated based on the temperature in the column 17 ′. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2013071886
Figure 2013071886

実施例1〜3各々の圧損は1Pa未満と低く、充分な空間速度を有していた。また触媒活性を示す50%分解温度は270℃から420℃の範囲内であった。
一方、原料微粒子をそのまま使用した比較例1、2では、圧損が5Pa以上と高く、十分な空間速度が得られていなかった。また比較例3では、圧損は2.1Paであり、やはり実施例1〜3と比べて高く、十分な空間速度は得られていなかった。なお、比較例3の圧損が比較例1、2と比べて低い理由としては、原料粉末を分散液化後、乾固、解砕していることから、粒子がある程度凝集していることによると考えられる。
また、比較例1〜3の50%分解温度は、対応する実施例1〜3それぞれにおける分解温度に比べて30〜90℃高く、実施例1〜3における触媒活性が高いことが示された。
The pressure loss of each of Examples 1 to 3 was as low as less than 1 Pa and had a sufficient space velocity. The 50% decomposition temperature indicating catalytic activity was in the range of 270 ° C to 420 ° C.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 using raw material fine particles as they were, the pressure loss was as high as 5 Pa or more, and a sufficient space velocity was not obtained. Moreover, in Comparative Example 3, the pressure loss was 2.1 Pa, which was also higher than Examples 1 to 3, and a sufficient space velocity was not obtained. The reason why the pressure loss of Comparative Example 3 is lower than that of Comparative Examples 1 and 2 is that the raw material powder is dried and then crushed after being liquefied, so that the particles are aggregated to some extent. It is done.
Moreover, the 50% decomposition temperature of Comparative Examples 1 to 3 was 30 to 90 ° C. higher than the decomposition temperatures of the corresponding Examples 1 to 3, indicating that the catalytic activity in Examples 1 to 3 was high.

1 中空顆粒状粒子
2 一次粒子
3 空隙
4 中空二次粒子
5 空隙
11 ガス流通式触媒反応装置
12 C/He混合ガス用配管
13 Oガス用配管
14 Heガス用配管
15 ガスミキサー
16 電気炉
17 反応管
17’ カラム
18 FIDガスクロマトグラフ
19 圧損計
20 流量計
中空二次粒子の殻状の部分の厚み
二次粒子の粒子半径
中空顆粒状粒子の殻状の部分の厚み
中空顆粒状粒子の粒子半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hollow granular particle 2 Primary particle 3 Cavity 4 Hollow secondary particle 5 Cavity 11 Gas flow-type catalytic reactor 12 C 3 H 6 / He mixed gas piping 13 O 2 gas piping 14 He gas piping 15 Gas mixer 16 Electric furnace 17 Reaction tube 17 'Column 18 FID gas chromatograph 19 Pressure loss meter 20 Flowmeter t 1 Thickness of shell-shaped portion of hollow secondary particles r 1 Particle radius of secondary particles t 2 Shell-shaped portion of hollow granular particles Thickness r 2 Radius radius of hollow granular particles

Claims (7)

一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、この中空二次粒子をさらに殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子であって、
この中空顆粒状粒子の殻状の部分の厚みは、この中空顆粒状粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であることを特徴とする中空顆粒状粒子。
A hollow secondary particle having a particle diameter of 0.2 μm or more and 20 μm or less formed by combining primary particles in a shell shape, and a particle diameter formed by further combining the hollow secondary particles in a shell shape is 3 μm or more and 500 μm or less. Hollow granular particles,
A hollow granular particle characterized in that the thickness of the shell-shaped portion of the hollow granular particle is not less than 1/4 and not more than 2/3 of the particle radius of the hollow granular particle.
前記中空二次粒子の殻状の部分の厚みは、該中空二次粒子の粒子半径の1/4以上かつ2/3以下であることを特徴とする請求項1記載の中空顆粒状粒子。   The hollow granular particle according to claim 1, wherein the thickness of the shell-shaped portion of the hollow secondary particle is not less than 1/4 and not more than 2/3 of the particle radius of the hollow secondary particle. 前記一次粒子の平均粒子径は、0.003μm以上かつ5μm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の中空顆粒状粒子。   3. The hollow granular particle according to claim 1, wherein an average particle diameter of the primary particles is 0.003 μm or more and 5 μm or less. 前記一次粒子は、炭素を除く3〜14族元素から選択される1種または2種以上の元素を含む酸化物、炭化物または窒化物が、1種のみ存在または2種以上を含む複合物として存在していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の中空顆粒状粒子。   The primary particles are present as an oxide, carbide or nitride containing one or more elements selected from Group 3 to 14 elements excluding carbon, or as a composite containing two or more kinds. The hollow granular particle according to any one of claims 1 to 3, wherein the hollow granular particle is formed. 前記一次粒子の表面に金属微粒子が付着してなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の中空顆粒状粒子。   The hollow granular particle according to any one of claims 1 to 4, wherein fine metal particles are attached to the surface of the primary particle. 一次粒子を第1の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる一次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、一次粒子を殻状に結合してなる粒子径が0.2μm以上かつ20μm以下の中空二次粒子とし、次いで、この中空二次粒子を第2の有機高分子と共に分散媒中に分散してなる二次粒子分散液を噴霧乾燥し、その後焼成して、中空二次粒子を殻状に結合してなる粒子径が3μm以上かつ500μm以下の中空顆粒状粒子とすることを特徴とする中空顆粒状粒子の製造方法。   A primary particle dispersion liquid in which primary particles are dispersed in a dispersion medium together with a first organic polymer is spray-dried, and then fired to have a particle diameter of 0.2 μm or more formed by binding primary particles in a shell shape. Hollow secondary particles having a diameter of 20 μm or less are formed, and then a secondary particle dispersion obtained by dispersing the hollow secondary particles in the dispersion medium together with the second organic polymer is spray-dried, and then fired to form a hollow secondary particle. A method for producing hollow granular particles, characterized by forming hollow granular particles having a particle diameter of 3 µm or more and 500 µm or less formed by binding particles in a shell shape. 請求項1ないし4のいずれか1項記載の中空顆粒状粒子を備えたことを特徴とするガス処理装置。   A gas processing apparatus comprising the hollow granular particles according to any one of claims 1 to 4.
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