JP2016165712A - Steam modification catalyst, steam modification method using the same and steam modification reaction device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam modification catalyst sufficiently hardly generating caulking even under environment without oxygen gas existed or a condition with low molar ratio of steam and carbon (S/C), maintaining high activity even with exposed to high temperature and capable of modifying fuel consisting of hydrocarbons by steam efficiently.SOLUTION: There is provided a steam modification catalyst for modifying fuel consisting of hydrocarbons by steam having a composite oxide carrier containing alumina, ceria and zirconia and rare earth oxide other than ceria, at least one kind of first metal element selected from a group consisting of platinum metal carried on the composite oxide carrier and having surface composition of aluminum (at%) by an X ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the composite oxide carrier of 1.5 times as composition of aluminum (at%) of the whole composite oxide carrier.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水蒸気改質触媒、それを用いた水蒸気改質方法、及び水蒸気改質反応装置に関し、より詳しくは、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質する方法、それに用いる触媒、及びその触媒を備える水蒸気改質反応装置に関する。   The present invention relates to a steam reforming catalyst, a steam reforming method using the same, and a steam reforming reaction apparatus. More specifically, the present invention relates to a method for reforming a fuel comprising hydrocarbons with steam, a catalyst used therefor, and its The present invention relates to a steam reforming reaction apparatus including a catalyst.

自動車等からの二酸化炭素の排出量の削減が求められる中、バイオマスから得られるエタノールがカーボンニュートラル、特にCOニュートラルな燃料として注目されている。しかしながら、エタノールは発熱量が小さく、自動車等の内燃機関の燃料として利用するには、その一部又は全部を水素や一酸化炭素等に改質して使用することが望ましい。 While reduction of carbon dioxide emissions from automobiles and the like is demanded, ethanol obtained from biomass has attracted attention as a carbon neutral, particularly CO 2 neutral fuel. However, ethanol has a small calorific value, and in order to be used as a fuel for an internal combustion engine such as an automobile, it is desirable to use a part or all of it reformed to hydrogen, carbon monoxide or the like.

一方、自動車等の内燃機関において、水蒸気改質反応により燃料の一部又は全部から水素や一酸化炭素を生成させ、これらを内燃機関に供給することによって熱効率や内燃機関の始動性を向上させるという技術が知られている。このような水蒸気改質反応は通常、吸熱反応であるため、内燃機関からの排熱を利用して水蒸気改質反応を行なうことによって熱効率を向上させることが可能となる。   On the other hand, in an internal combustion engine such as an automobile, hydrogen or carbon monoxide is generated from part or all of the fuel by a steam reforming reaction, and these are supplied to the internal combustion engine to improve thermal efficiency and startability of the internal combustion engine. Technology is known. Since such a steam reforming reaction is usually an endothermic reaction, it is possible to improve the thermal efficiency by performing the steam reforming reaction using exhaust heat from the internal combustion engine.

エタノール等の炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質するための触媒としては、特開2007−703号公報(特許文献1)には、燃料電池用の炭化水素系の原燃料を燃料ガスに改質する改質触媒であって、水酸化物を前駆体としてなるRu、Rh、Niのうちの少なくとも1種からなる活性成分が高分散でAl、ZrO、CeO、Nd、La、Pr等のうち1種類以上からなる担体に担持されてなる改質触媒が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されている改質触媒は、水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてコーキングの抑制が十分なものではなかった。 As a catalyst for reforming a fuel composed of hydrocarbons such as ethanol with water vapor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-703 (Patent Document 1) uses a hydrocarbon-based raw fuel for a fuel cell as a fuel gas. A reforming catalyst for reforming, wherein an active component composed of at least one of Ru, Rh, and Ni using a hydroxide as a precursor is highly dispersed and Al 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2 , Nd 2 A reforming catalyst is disclosed which is supported on a support composed of one or more of O 3 , La 2 O 3 , Pr 2 O 3 and the like. However, the reforming catalyst disclosed in Patent Document 1 does not have sufficient suppression of coking under conditions where the molar ratio (S / C) of water vapor to carbon is low.

また、特開2010−207782号公報(特許文献1)には、セリアとアルミナとがともにnmスケールで分散された複合酸化物を含む担体と、該担体に担持された長周期型周期表の8族〜10族に属する少なくとも1種の金属元素とを含有する水蒸気改質触媒が開示されている。同公報の記載によれば、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが起こりにくく、酸素含有炭化水素を水蒸気により効率的に改質して水素を生成させることが可能となっている。しかしながら、近年は、水蒸気改質触媒に対する要求特性が益々高まっており、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件、更には時間的又は場所的にS/Cの変動があり部分的にS/Cが低くなるような条件においても、コーキングが十分に起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持し、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により効率的に改質することが可能な水蒸気改質触媒が求められるようになってきた。   Japanese Patent Laid-Open No. 2010-207782 (Patent Document 1) discloses a carrier containing a composite oxide in which ceria and alumina are both dispersed on the nm scale, and a long-period periodic table 8 on the carrier. A steam reforming catalyst containing at least one metal element belonging to Groups 10 to 10 is disclosed. According to the description of the publication, coking is unlikely to occur even in an environment where oxygen gas is not present or in a condition where the molar ratio (S / C) of water vapor to carbon is low, and oxygen-containing hydrocarbons are efficiently reformed with water vapor. It is possible to generate hydrogen. However, in recent years, the required characteristics for the steam reforming catalyst have been increasing more and more, the environment where oxygen gas does not exist, the condition where the molar ratio (S / C) of steam and carbon is low, and further, the time or place of S Even under conditions where / C varies and S / C partially decreases, coking is not easily caused, and high activity is maintained even when exposed to high temperatures. There has been a demand for a steam reforming catalyst that can be efficiently reformed.

特開2007−703号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-703 特開2010−207782号公報JP 2010-207782 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが十分に起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持し、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により効率的に改質することが可能な水蒸気改質触媒、それを用いた炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法及び水蒸気改質反応装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and coking is not easily caused even in an environment where oxygen gas is not present or in a condition where the molar ratio of water vapor to carbon (S / C) is low, A steam reforming catalyst that retains high activity even when exposed to high temperatures and can efficiently reform a fuel composed of hydrocarbons with steam, and steam reforming of a fuel composed of hydrocarbons using the steam reforming catalyst It is an object to provide a quality method and a steam reforming reaction apparatus.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルミナ、セリア及びジルコニアと、酸化プラセオジム等のセリア以外の希土類酸化物と、を含有する複合酸化物担体と、該複合酸化物担体に担持された白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素とを備えており、前記複合酸化物担体のアルミニウムの表面組成(at%)を前記担体全体のアルミニウムの組成に対して特定比率以上の高濃度のものとすることによって、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において高い触媒活性を示し、コーキングが十分に起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持する水蒸気改質触媒が得られるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained a composite oxide support containing alumina, ceria and zirconia, and a rare earth oxide other than ceria such as praseodymium oxide, and the composite oxide. And at least one first metal element selected from the group consisting of platinum group metals supported on a material support, and the aluminum surface composition (at%) of the composite oxide support By having a high concentration of a specific ratio or more with respect to the composition of aluminum, it shows high catalytic activity in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons, is not sufficiently prone to coking, and is exposed to high temperatures. The present inventors have found that a steam reforming catalyst having high activity can be obtained and completed the present invention.

すなわち、本発明の水蒸気改質触媒は、アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物と、を含有する複合酸化物担体と、該複合酸化物担体に担持された白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素と、を備えており、前記複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)が、前記複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍以上であることを特徴とする、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質するための触媒であることを特徴とするものである。   That is, the steam reforming catalyst of the present invention is a group consisting of a composite oxide support containing alumina, ceria and zirconia, and a rare earth oxide other than ceria, and a platinum group metal supported on the composite oxide support. At least one first metal element selected from the group consisting of: a composite oxide support having an aluminum surface composition (at%) determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement; It is characterized by being a catalyst for reforming a fuel composed of hydrocarbons with water vapor, which is 1.5 times or more of the total aluminum composition (at%).

本発明の水蒸気改質触媒においては、前記セリア以外の希土類酸化物が、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、及び酸化イッテルビウムからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウムのうちの少なくとも1種であることがより好ましい。また、前記複合酸化物担体中のセリアの含有量が50〜95質量%であることが好ましい。   In the steam reforming catalyst of the present invention, the rare earth oxide other than ceria is at least one selected from the group consisting of praseodymium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide, and ytterbium oxide. And at least one of praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide is more preferable. In addition, the content of ceria in the composite oxide support is preferably 50 to 95% by mass.

また、本発明の水蒸気改質触媒においては、前記複合酸化物担体中のセリアと、ジルコニア及びセリア以外の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体を形成していることが好ましい。   In the steam reforming catalyst of the present invention, at least one of ceria in the composite oxide support and rare earth oxides other than zirconia and ceria (more preferably praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide). It is preferable that the seed forms a solid solution in which at least a part is in solid solution with each other.

更に、本発明の水蒸気改質触媒においては、前記第一の金属元素がロジウムであることが好ましい。   Furthermore, in the steam reforming catalyst of the present invention, the first metal element is preferably rhodium.

また、本発明の水蒸気改質触媒においては、前記複合酸化物担体に担持されたアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素を更に備えることが好ましく、前記第二の金属元素としては、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。   The steam reforming catalyst of the present invention preferably further comprises at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals supported on the composite oxide support, The second metal element is preferably at least one selected from the group consisting of magnesium, strontium, and barium.

本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法は、水蒸気の存在下で、炭化水素類からなる燃料を本発明の水蒸気改質触媒に接触させることを特徴とする方法である。前記燃料がエタノールとガソリンとの混合燃料が好ましい。本発明の水蒸気改質反応装置は、本発明の水蒸気改質触媒を備える水蒸気改質反応装置であり、本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法に好適に使用することができる。   The method for steam reforming a fuel comprising hydrocarbons of the present invention is a method characterized by contacting a fuel comprising hydrocarbons with the steam reforming catalyst of the present invention in the presence of steam. The fuel is preferably a mixed fuel of ethanol and gasoline. The steam reforming reaction apparatus of the present invention is a steam reforming reaction apparatus provided with the steam reforming catalyst of the present invention, and can be suitably used for the method of steam reforming of fuel comprising the hydrocarbons of the present invention.

なお、本発明の水蒸気改質触媒によって炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応における触媒活性が高くなる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の水蒸気改質触媒においては、担持された金属元素である白金族金属元素から選択される少なくとも1種の第一の金属元素が水蒸気改質反応の際に酸化されたとしても、複合酸化物中にはセリア又はセリアを含む固溶体(セリアと、ジルコニア及びセリア以外の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが互いに固溶した固溶体)が含まれているため、これらによって触媒表面の酸素が吸収され、前記第一の金属元素が高い触媒活性を示すメタル状態に還元されて前記触媒活性が高くなるものと推察される。   Although the reason why the catalytic activity in the steam reforming reaction of the fuel composed of hydrocarbons is increased by the steam reforming catalyst of the present invention is not necessarily clear, the present inventors speculate as follows. That is, in the steam reforming catalyst of the present invention, even if at least one first metal element selected from platinum group metal elements that are supported metal elements is oxidized during the steam reforming reaction, In the composite oxide, ceria or a solid solution containing ceria (ceria and at least one of rare earth oxides other than zirconia and ceria (more preferably, praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide) are in solid solution with each other. Therefore, it is presumed that oxygen on the surface of the catalyst is absorbed by these, and the first metal element is reduced to a metal state exhibiting high catalytic activity to increase the catalytic activity.

また、セリアやセリアを含む固溶体(セリアと、ジルコニア及びセリア以外の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが互いに固溶した固溶体)は通常、水蒸気改質反応のような還元性雰囲気においては酸化性雰囲気に比べて粒成長しやすいが、本発明の水蒸気改質触媒においては、互いに固溶しないセリアとアルミナ又はセリアを含む固溶体とアルミナが互いに障壁として作用して高温時における複合酸化物の粒成長が抑制され、これに担持された前記第一の金属元素の粒成長も抑制されるため、前記触媒活性が高くなるものと推察される。特に、セリアやセリアを含む固溶体は、水蒸気改質反応のような還元雰囲気では酸化雰囲気よりも粒成長しやすく、600℃以上で粒成長する傾向があるため、このようなアルミナによる障壁効果が大きいものと推察される。   Further, ceria and a solid solution containing ceria (solid solution in which ceria and at least one of rare earth oxides other than zirconia and ceria (more preferably praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide) are in solid solution with each other) Normally, grain growth is easier in a reducing atmosphere such as a steam reforming reaction than in an oxidizing atmosphere, but in the steam reforming catalyst of the present invention, ceria and alumina that do not form a solid solution with each other or a solid solution containing ceria and alumina It is presumed that the catalytic activity is increased because the composite oxides act as a barrier to suppress the growth of complex oxide grains at high temperatures and the grain growth of the first metal element supported thereon. The In particular, ceria and solid solutions containing ceria are more likely to grow in a reducing atmosphere such as a steam reforming reaction than in an oxidizing atmosphere, and tend to grow at 600 ° C. or higher. Inferred.

更に、本発明の水蒸気改質触媒においてコーキングが発生しにくく、高温下に曝されても高い活性を保持することが可能な理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、従前の炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質するための触媒においては、水蒸気改質反応の重要な課題としてコーキング(炭素析出)や炭化水素の重合物質による触媒被毒による触媒劣化がある。特に、このような触媒被毒による触媒劣化は、S/Cが低い反応条件で顕著になる。一方、本発明においては、担体としてアルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウムのうちの少なくとも1種)とを含有し、かつ、担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成が担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍以上である複合酸化物担体を用いることにより、このような複合酸化物担体は、温度が高くなると複合酸化物の結晶格子内から酸素を放出する特性があるため、その酸素が炭素質物質を酸化除去し、コーキングや炭化水素の重合物質による触媒被毒が起こりにくくなり、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが十分に起こりにくくなり、高温下に曝されても十分に高い活性を保持されるようになることが可能になったものと推察される。   Furthermore, the reason why coking is unlikely to occur in the steam reforming catalyst of the present invention and high activity can be maintained even when exposed to high temperatures is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. To do. That is, in a catalyst for reforming a fuel composed of conventional hydrocarbons with steam, an important problem of the steam reforming reaction is catalyst deterioration due to catalyst poisoning due to coking (carbon deposition) or a polymerized hydrocarbon. is there. In particular, catalyst degradation due to such catalyst poisoning becomes significant under reaction conditions with low S / C. On the other hand, in the present invention, the carrier contains alumina, ceria and zirconia, and a rare earth oxide other than ceria (more preferably, at least one of praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide), and By using a composite oxide support in which the surface composition of aluminum as measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the support is 1.5 times or more of the aluminum composition (at%) of the entire support, such a composite oxide support is used. Has a characteristic of releasing oxygen from the crystal lattice of the complex oxide when the temperature rises, so that the oxygen oxidizes and removes the carbonaceous material, and catalyst poisoning due to coking and hydrocarbon polymerized substances hardly occurs, Coking will occur sufficiently even in an environment where oxygen gas is not present or when the molar ratio of water vapor to carbon (S / C) is low. No longer it is assumed that it has become possible to become held sufficiently high activity even when exposed to high temperatures.

また、本発明の水蒸気改質触媒において、アルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素を複合酸化物担体に担持させることによって、高温下に曝されても、より高い活性が保持される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、アルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素は複合酸化物担体中のアルミナと固相反応する。これにより、担持された金属元素である白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素がアルミナと固相反応して酸化状態になることが抑制されるため、前記第一の金属元素が高い活性を示すメタル状態に還元されやすく、前記触媒活性がより高く保持されると推察される。また、アルミナ自体の耐熱性も高くなり、障壁効果が向上するため、前記触媒活性がより高く保持されると推察される。   Further, in the steam reforming catalyst of the present invention, even when exposed to a high temperature by supporting at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals on the composite oxide support, The reason why the higher activity is maintained is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals undergoes a solid phase reaction with alumina in the composite oxide support. This suppresses at least one first metal element selected from the group consisting of platinum group metals, which are supported metal elements, from solid-state reacting with alumina to be in an oxidized state. One metal element is likely to be reduced to a metal state exhibiting high activity, and it is assumed that the catalytic activity is kept higher. Further, it is presumed that the catalytic activity is kept higher because the heat resistance of the alumina itself is increased and the barrier effect is improved.

また、アルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素はアルミナ表面の強い酸点と反応して、その酸点を消滅させる。このため、酸点上で進行するコーキングが起こりにくくなり、高温下に曝されても、より高い活性が保持されると推察される。   In addition, at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals reacts with strong acid sites on the alumina surface to eliminate the acid sites. For this reason, the caulking which progresses on an acid point becomes difficult to occur, and even if it exposes to high temperature, it is guessed that a higher activity is hold | maintained.

本発明によれば、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持し、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により効率的に改質して水素を生成させることが可能となる。   According to the present invention, coking is difficult to occur even in an environment where oxygen gas is not present or in a condition where the molar ratio (S / C) of water vapor to carbon is low, and maintains high activity even when exposed to high temperatures. It is possible to generate hydrogen by efficiently reforming a fuel composed of a kind with steam.

実施例1〜2及び比較例1〜3で得られたモノリス触媒についての炭化水素類からなる燃料(E20燃料)の水蒸気改質反応活性を示すグラフである。It is a graph which shows the steam reforming reaction activity of the fuel (E20 fuel) which consists of hydrocarbons about the monolith catalyst obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3. 実施例1、3〜5及び比較例1で得られたモノリス触媒についての炭化水素類からなる燃料(E20燃料)の水蒸気改質反応活性を示すグラフである。It is a graph which shows the steam reforming reaction activity of the fuel (E20 fuel) which consists of hydrocarbons about the monolith catalyst obtained in Example 1, 3-5, and the comparative example 1. FIG. 実施例6〜10及び比較例1で得られたモノリス触媒についての炭化水素類からなる燃料(E20燃料)の水蒸気改質反応活性を示すグラフである。It is a graph which shows the steam reforming reaction activity of the fuel (E20 fuel) which consists of hydrocarbons about the monolith catalyst obtained in Examples 6-10 and Comparative Example 1. 初期状態の実施例1〜2及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)である。Is H 2-TPR spectrum of steam reforming catalyst obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the concentration of H 2 in exit gas temperature). 初期状態の実施例3〜4及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)である。It is H 2-TPR spectrum of steam reforming catalyst obtained in Example 3-4 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the concentration of H 2 in exit gas temperature). 初期状態の実施例6〜8及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)である。It is H 2-TPR spectrum of steam reforming catalyst obtained in Example 6-8 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the concentration of H 2 in exit gas temperature). 初期状態の比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)である。Is H 2-TPR spectrum of steam reforming catalyst obtained in Comparative Examples 1 to 3 in the initial state (graph showing the relationship between the concentration of H 2 in exit gas temperature). 初期状態の実施例1〜2及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。A O 2 -TPD spectrum of steam reforming catalyst obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the O 2 concentration in the exit gas temperature). 初期状態の実施例3〜5及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。A O 2 -TPD spectrum of steam reforming catalyst obtained in Example 3-5 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the O 2 concentration in the exit gas temperature). 初期状態の実施例6〜8及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。A O 2 -TPD spectrum of steam reforming catalyst obtained in Examples 6-8 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the O 2 concentration in the exit gas temperature). 初期状態の実施例9〜10及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。A O 2 -TPD spectrum of steam reforming catalyst obtained in Example 9-10 and Comparative Example 1 in the initial state (graph showing the relationship between the O 2 concentration in the exit gas temperature). 初期状態の比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。A O 2 -TPD spectrum of steam reforming catalyst obtained in Comparative Examples 1 to 3 in the initial state (graph showing the relationship between the O 2 concentration in the exit gas temperature).

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

[水蒸気改質触媒]
先ず、本発明の水蒸気改質触媒について説明する。本発明の水蒸気改質触媒は、アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物と、を含有する複合酸化物担体と、該複合酸化物担体に担持された白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素と、を備えており、前記複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%、原子%)が、前記複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍以上であることを特徴とする、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質するための触媒である。
[Steam reforming catalyst]
First, the steam reforming catalyst of the present invention will be described. The steam reforming catalyst of the present invention is selected from the group consisting of a composite oxide support containing alumina, ceria and zirconia, and a rare earth oxide other than ceria, and a platinum group metal supported on the composite oxide support. At least one first metal element, wherein the composite oxide support has an aluminum surface composition (at%, atomic%) determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. It is a catalyst for reforming a fuel composed of hydrocarbons with water vapor, which is 1.5 times or more the aluminum composition (at%) of the entire support.

(複合酸化物担体)
本発明の水蒸気改質触媒における複合酸化物担体としては、アルミナ(Al)、セリア(CeO)及びジルコニア(ZrO)と、セリア以外の希土類酸化物と、を含有し、かつ、複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)が、複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍以上であることが必要である。
(Composite oxide support)
The composite oxide carrier in the steam reforming catalyst of the present invention contains alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ), and a rare earth oxide other than ceria, and The surface composition (at%) of aluminum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the composite oxide support needs to be 1.5 times or more of the aluminum composition (at%) of the entire composite oxide support. .

このような複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)が、前記複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍未満では、前述のセリア又はセリアを含む固溶体の高温時における粒成長抑制が困難となる。このような複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)としては、粒成長抑制効果の観点から、複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.8倍以上であることが好ましく、2.0倍以上であることがより好ましい。   When the surface composition (at%) of aluminum as measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of such a composite oxide support is less than 1.5 times the aluminum composition (at%) of the entire composite oxide support, It is difficult to suppress grain growth at high temperatures of ceria or a solid solution containing ceria. As the surface composition (at%) of aluminum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of such a composite oxide support, the aluminum composition (at%) of the entire composite oxide support is from the viewpoint of the effect of suppressing grain growth. It is preferably 1.8 times or more, and more preferably 2.0 times or more.

ここで、「アルミニウムの表面」とは、複合酸化物担体の最表面から5nm以内の範囲内の表面層をいう。   Here, the “aluminum surface” refers to a surface layer within a range of 5 nm or less from the outermost surface of the composite oxide support.

また、このような複合酸化物担体のアルミニウムの表面組成(at%)の測定方法としては、XPS(光電子分光分析装置)を用いたX線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)により複合酸化物担体の表面を測定する方法によって求めることができる。本発明において、複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%、原子%)の測定条件としては、X線源にAlのKα(モノクロ)を使用し、分析領域を800μm×500μmとした。   In addition, as a method for measuring the aluminum surface composition (at%) of such a complex oxide carrier, a composite is obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) using an XPS (photoelectron spectrometer). It can be determined by a method of measuring the surface of the oxide support. In the present invention, the measurement condition of the aluminum surface composition (at%, atomic%) by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the composite oxide support was analyzed using Al Kα (monochrome) as the X-ray source. The area was 800 μm × 500 μm.

更に、複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の測定方法としては、特に制限されないが、例えば、複合酸化物担体の製造時のアルミニウムの使用量(仕込み量、at%)を複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)とする方法が挙げられる。また、複合酸化物担体の各金属の組成比を使用して組成(at%)を算出こともできる。更に、ICP(高周波プラズマ発光分析装置:ICP:Inductively Coupled Plasma)等で組成分析して複合酸化物担体全体の平均値としてのアルミニウム元素の組成(at%)を算出こともできる。また、蛍光X線分析装置(XRF:X−ray Fluorescence Analysis)、後誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分析装置、EDX(エネルギー分散型X線検出装置)、HR−TEM(高分解能透過型電子顕微鏡)、FE−STEM(フィールドエミッション−走査透過電子顕微鏡)等、又はそれらを適宜組み合わせた組成分析により測定することができる。   Furthermore, the method for measuring the aluminum composition (at%) of the entire composite oxide support is not particularly limited. For example, the amount of aluminum used (preparation amount, at%) at the time of manufacturing the composite oxide support is composite oxidized. The method of making the aluminum composition (at%) of the entire material carrier is mentioned. The composition (at%) can also be calculated using the composition ratio of each metal of the composite oxide support. Furthermore, the composition (at%) of the aluminum element as an average value of the entire composite oxide support can be calculated by analyzing the composition with an ICP (High Frequency Plasma Emission Spectrometer: ICP: Inductively Coupled Plasma) or the like. Also, X-ray Fluorescence Analysis (XRF), Inductively Coupled Plasma (ICP) emission analyzer, EDX (Energy Dispersive X-ray Detector), HR-TEM (High Resolution Transmission) Type electron microscope), FE-STEM (field emission-scanning transmission electron microscope), or the like, or composition analysis appropriately combining them.

また、前記複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)の、前記複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)に対する比[(複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%))/(複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%))]としては、前記により得られる「複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)」(例えば、アルミニウムの使用量(仕込み量、at%))に対する「複合酸化物担体表面のXPS測定値(at%)」の比を求めることによって得ることができる。   Further, the ratio of the surface composition (at%) of aluminum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the composite oxide support to the composition (at%) of aluminum of the entire composite oxide support [(composite oxide support The surface composition of aluminum (at%) measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) / (composition of aluminum of the entire complex oxide support (at%))] is obtained as described above. The ratio (the measured XPS value (at%) of the composite oxide support surface (at%)) with respect to the composition (at%) of (for example, the amount of aluminum used (charged amount, at%)) can be obtained.

このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体において、前記複合酸化物担体中のセリア(CeO)の含有量が50〜95質量%であることが好ましく、60〜90質量%であることがより好ましい。このような複合酸化物担体におけるセリアの含有量が前記下限未満では、白金族金属がメタル状態になりにくくなり、触媒活性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えるとセリア又はセリアを含む固溶体が粒成長しやすくなり、耐熱性が低下する傾向にある。 In the composite oxide support according to the steam reforming catalyst of the present invention, the content of ceria (CeO 2 ) in the composite oxide support is preferably 50 to 95% by mass, and 60 to 90% by mass. It is more preferable that If the content of ceria in such a composite oxide support is less than the lower limit, the platinum group metal is less likely to be in a metal state, and the catalytic activity tends to decrease. On the other hand, if the upper limit is exceeded, ceria or ceria is included. The solid solution tends to grow and the heat resistance tends to decrease.

また、このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体において、前記複合酸化物担体中のアルミナ(Al)の含有量が2〜40質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。このような複合酸化物担体におけるアルミナの含有量が前記下限未満では、セリア又はセリアを含む固溶体が粒成長しやすくなり、耐熱性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると白金族金属がメタル状態になりにくくなり、触媒活性が低下する傾向にある。 In the composite oxide support according to the steam reforming catalyst of the present invention, the content of alumina (Al 2 O 3 ) in the composite oxide support is preferably 2 to 40% by mass. More preferably, it is -20 mass%. If the content of alumina in such a composite oxide support is less than the lower limit, ceria or a solid solution containing ceria tends to grow and heat resistance tends to decrease. On the other hand, if the upper limit is exceeded, a platinum group metal Tends to be in a metal state and the catalytic activity tends to decrease.

さらに、このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体において、前記複合酸化物担体中のジルコニア(ZrO)の含有量が1〜40質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましい。このような複合酸化物担体におけるジルコニアの含有量が前記下限未満では、セリアとジルコニアとを含む固溶体が粒成長しやすくなり、耐熱性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると白金族金属がメタル状態になりにくくなり、触媒活性が低下する傾向にある。 Furthermore, in the composite oxide support according to the steam reforming catalyst of the present invention, the content of zirconia (ZrO 2 ) in the composite oxide support is preferably 1 to 40% by mass, and 2 to 20 More preferably, it is mass%. If the content of zirconia in such a composite oxide support is less than the lower limit, a solid solution containing ceria and zirconia tends to grow and the heat resistance tends to decrease. It becomes difficult for the metal to be in a metal state, and the catalytic activity tends to decrease.

また、このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体においては、セリア以外の他の希土類酸化物(以下、単に「他の希土類酸化物」ともいう。)を更に含有することが必要である。このような他の希土類酸化物としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等のセリウム(Ce)以外の希土類元素の酸化物が挙げられ、中でも、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応においてより高い触媒活性及び触媒劣化防止という観点から、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化イッテルビウムが好ましく、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、酸化イッテルビウムがより好ましく、酸化プラセオジムが特に好ましい。これらの他の希土類酸化物は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。このような他の希土類酸化物の含有量は、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において高い触媒活性及び触媒劣化防止という観点から、前記複合酸化物担体全量(100質量%)に対して1〜40質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましい。   In addition, the composite oxide carrier according to the steam reforming catalyst of the present invention may further contain a rare earth oxide other than ceria (hereinafter also simply referred to as “other rare earth oxide”). is necessary. Examples of such other rare earth oxides include scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), and europium (Eu). , Rare earth elements other than cerium (Ce), such as gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) In particular, from the viewpoint of higher catalytic activity and prevention of catalyst deterioration in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons, praseodymium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide Ytterbium oxide is preferred, Jim, terbium oxide, more preferably ytterbium oxide, praseodymium oxide is particularly preferred. These other rare earth oxides may be used alone or in combination of two or more. The content of such other rare earth oxides is based on the total amount (100% by mass) of the composite oxide support from the viewpoint of high catalytic activity and prevention of catalyst deterioration in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons. It is preferable that it is 1-40 mass%, and it is more preferable that it is 2-20 mass%.

このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体において、「アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物と、を含有する」とは、前記複合酸化物担体が前記「アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物」のみから構成されるもの、或いは、主として前記「アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物」から構成されており、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含むものであることを意味する。このような他の成分としては、この種の用途の担体として用いられる他の金属酸化物や添加剤等を用いることができる。後者の場合、担体における「アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物」の含有量は、担体の全質量100質量%に対して10〜100質量%であることが好ましく、50〜100質量%であることがより好ましい。このような担体における「アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物」の含有量が前記下限未満では、本発明の効果が十分に得られない傾向にある。   In the composite oxide support according to the steam reforming catalyst of the present invention, “comprising alumina, ceria and zirconia and a rare earth oxide other than ceria” means that the composite oxide support is “alumina. , Ceria and zirconia and rare earth oxides other than ceria "or mainly composed of the aforementioned" alumina, ceria and zirconia and rare earth oxides other than ceria ". It means that other components are included as long as they are not impaired. As such other components, other metal oxides and additives used as a carrier for this type of application can be used. In the latter case, the content of “alumina, ceria and zirconia and rare earth oxides other than ceria” in the support is preferably 10 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total mass of the support, and 50 to 100%. More preferably, it is mass%. If the content of “alumina, ceria and zirconia and rare earth oxides other than ceria” in such a support is less than the lower limit, the effects of the present invention tend not to be sufficiently obtained.

また、このような担体に本発明の効果を損なわない範囲で含有することが可能な他の成分として用いる金属酸化物としては、水蒸気改質触媒の担体に用いることが可能な金属酸化物であればよく、特に制限されず、例えば、担体の熱安定性や触媒活性の観点から、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、スカンジウム(Sc)、バナジウム(V)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の金属の酸化物、これらの金属の酸化物の混合物、これらの金属の酸化物の固溶体、これらの金属の複合酸化物を適宜用いることができる。   In addition, the metal oxide used as another component that can be contained in such a support within a range not impairing the effects of the present invention may be a metal oxide that can be used as a support for a steam reforming catalyst. For example, magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), vanadium from the viewpoint of thermal stability and catalytic activity of the support. Metal oxides such as alkali metals such as (V), alkaline earth metals, and transition metals, mixtures of these metal oxides, solid solutions of these metal oxides, and composite oxides of these metals are used as appropriate. be able to.

更に、このような本発明の水蒸気改質触媒にかかる複合酸化物担体においては、前記複合酸化物担体中のセリアと、ジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体(以下、単に「セリアを含む固溶体」と称す場合がある。)を形成していることが好ましい。このようなセリアを含む固溶体(セリアと、ジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが互いに固溶した固溶体)は、白金族金属からなる第一の金属元素を酸化物の状態からメタル状態に還元する作用をより効果的に発現させることが可能となり、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが十分に起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持し、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により効率的に改質することが可能な水蒸気改質触媒とすることができる。なお、このようなセリアを含む固溶体としては、セリア−ジルコニア固溶体、セリア−他の希土類酸化物固溶体、セリア−ジルコニア−他の希土類酸化物固溶体が挙げられ、中でも、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において高い触媒活性及び触媒劣化防止という観点から、セリア−ジルコニア固溶体、セリア−酸化プラセオジム固溶体、セリア−酸化ネオジム固溶体、セリア−酸化サマリウム固溶体、セリア−酸化ガドリニウム固溶体、セリア−酸化テルビウム固溶体、セリア−酸化ジスプロシウム固溶体、セリア−酸化イッテルビウム、セリア−ジルコニア−酸化プラセオジム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化ネオジム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化サマリウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化ガドリニウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化テルビウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化ジスプロシウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化イッテルビウムが好ましく、セリア−ジルコニア固溶体、セリア−酸化プラセオジム固溶体、セリア−酸化テルビウム固溶体、セリア−酸化イッテルビウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化プラセオジム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化テルビウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化イッテルビウム固溶体がより好ましく、セリア−ジルコニア−酸化プラセオジム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化テルビウム固溶体、セリア−ジルコニア−酸化イッテルビウム固溶体が更に好ましく、セリア−ジルコニア−酸化プラセオジム固溶体が特に好ましい。これらのセリアを含む固溶体は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   Furthermore, in the composite oxide support according to the steam reforming catalyst of the present invention, ceria in the composite oxide support, zirconia and other rare earth oxides (more preferably, praseodymium oxide, terbium oxide, and It is preferable that at least one of the ytterbium oxides forms a solid solution in which at least a part thereof is in solid solution (hereinafter, simply referred to as “solid solution containing ceria”). A solid solution containing such ceria (a solid solution in which ceria and at least one of zirconia and other rare earth oxides (more preferably, praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide) are in solid solution with each other) is platinum. It is possible to more effectively express the action of reducing the first metal element made of a group metal from an oxide state to a metal state, and an environment in which no oxygen gas is present or a molar ratio of water vapor to carbon (S / C) is a steam reforming catalyst that is sufficiently resistant to coking even under low conditions, maintains high activity even when exposed to high temperatures, and can efficiently reform a fuel comprising hydrocarbons with steam. It can be. Examples of the solid solution containing ceria include ceria-zirconia solid solution, ceria-other rare earth oxide solid solution, and ceria-zirconia-other rare earth oxide solid solution. From the viewpoint of high catalytic activity and prevention of catalyst deterioration in the reforming reaction, ceria-zirconia solid solution, ceria-praseodymium oxide solid solution, ceria-neodymium oxide solid solution, ceria-samarium oxide solid solution, ceria-gadolinium oxide solid solution, ceria-terbium oxide solid solution, Ceria-dysprosium oxide solid solution, ceria-ytterbium oxide, ceria-zirconia-praseodymium oxide solid solution, ceria-zirconia-neodymium oxide solid solution, ceria-zirconia-samarium oxide solid solution, ceria-zirconia-gadolinium oxide solid solution, ceria A-zirconia-terbium oxide solid solution, ceria-zirconia-dysprosium oxide solid solution, ceria-zirconia-ytterbium oxide are preferred, ceria-zirconia solid solution, ceria-praseodymium oxide solid solution, ceria-terbium oxide solid solution, ceria-ytterbium oxide solid solution, ceria- Zirconia-praseodymium oxide solid solution, ceria-zirconia-terbium oxide solid solution, ceria-zirconia-ytterbium oxide solid solution are more preferable, ceria-zirconia-praseodymium oxide solid solution, ceria-zirconia-terbium oxide solid solution, ceria-zirconia-ytterbium oxide solid solution, and further ceria-zirconia-terbium oxide solid solution. Ceria-zirconia-praseodymium oxide solid solution is particularly preferable. These solid solutions containing ceria may be used alone or in combination of two or more.

本発明の水蒸気改質触媒において、セリアと、ジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体を形成している複合酸化物担体を用いることにより、このような複合酸化物担体を備える水蒸気改質触媒は、高温での炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応においてもより高い触媒活性を示す傾向にある。この理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、このような複合酸化物には、白金族金属との固相反応性が低いセリア又はセリアを含む固溶体(セリアと、ジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが互いに固溶した固溶体)が含まれており、前記白金族金属からなる第一の金属元素が酸化されかつ600℃以上の高温に曝されたとしても、前記複合酸化物との固相反応が進行しにくく、酸化物の状態で安定化せずに高い触媒活性を示すメタル状態に還元されるため、前記触媒活性が高くなるものと推察される。また、前記複合酸化物と前記白金族金属からなる第一の金属元素は強い相互作用を示し、600℃以上の高温においても前記複合酸化物担体上の前記白金族金属からなる第一の金属元素の粒成長が抑制されるため、前記触媒活性が高くなるものと推察される。更に、セリアやセリアを含む固溶体は通常、水蒸気改質反応のような還元性雰囲気においては酸化性雰囲気に比べて粒成長しやすいが、互いに固溶しないセリアとアルミナ又はセリアを含む固溶体とアルミナが互いに障壁として作用して高温時における複合酸化物の粒成長が抑制され、これに担持された前記第一の金属元素の粒成長も抑制されるため、前記触媒活性が高くなるものと推察される。また、前記白金族金属からなる第一の金属元素を酸化物の状態からメタル状態に還元する作用はセリアでも発現するが、セリアがジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種と互いに固溶した固溶体を形成している場合に、より効果的に発現する。したがって、本発明に用いられる複合酸化物においては、セリアとジルコニア及び他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウム)のうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体を形成していることが好ましい。   In the steam reforming catalyst of the present invention, ceria and at least one of zirconia and other rare earth oxides (more preferably praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide) are at least partially dissolved in each other. By using a composite oxide support that forms a solid solution, a steam reforming catalyst having such a composite oxide support is a catalyst that is higher in a steam reforming reaction of a fuel composed of hydrocarbons at a high temperature. It tends to show activity. The reason for this is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, such a composite oxide includes ceria having a low solid phase reactivity with a platinum group metal or a solid solution containing ceria (ceria, zirconia and other rare earth oxides (more preferably praseodymium oxide, terbium oxide, And at least one of ytterbium oxide) is included in the solid solution), and the first metal element made of the platinum group metal is oxidized and exposed to a high temperature of 600 ° C. or higher. It is presumed that the catalytic activity is increased because the solid-state reaction with the composite oxide does not proceed easily and is reduced to a metal state exhibiting high catalytic activity without being stabilized in the oxide state. In addition, the first metal element composed of the complex oxide and the platinum group metal exhibits a strong interaction, and the first metal element composed of the platinum group metal on the complex oxide support even at a high temperature of 600 ° C. or higher. It is presumed that the catalytic activity is increased because the grain growth of the catalyst is suppressed. In addition, ceria and solid solution containing ceria usually grow more easily in reducing atmosphere such as steam reforming reaction than oxidizing atmosphere, but ceria and alumina or solid solution containing ceria and alumina that do not solidly dissolve each other. It is presumed that the catalytic activity is increased because it acts as a barrier against each other and the grain growth of the complex oxide at high temperatures is suppressed, and the grain growth of the first metal element supported thereon is also suppressed. . The action of reducing the first metal element composed of the platinum group metal from an oxide state to a metal state is also expressed in ceria, but ceria is zirconia and other rare earth oxides (more preferably praseodymium oxide, oxidation oxide). Terbium and ytterbium oxide) are more effectively expressed when a solid solution is formed in solid solution with each other. Accordingly, in the composite oxide used in the present invention, at least a part of ceria and at least one of zirconia and other rare earth oxides (more preferably praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide) It is preferable to form solid solutions that are solid-solved with each other.

このような複合酸化物担体を使用することによって、本発明の水蒸気改質触媒は、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応においてより高い触媒活性を示すものとなる。   By using such a composite oxide support, the steam reforming catalyst of the present invention exhibits higher catalytic activity in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons.

本発明に用いられる複合酸化物担体は、例えば、以下の方法により製造することができる。先ず、アルミニウム化合物、セリウム化合物及びジルコニウム化合物と、セリウム化合物以外の希土類化合物と、が溶解した水溶液又は水を含む溶液から、アルミナ前駆体、セリア前駆体及びジルコニア前駆体と、セリア前駆体以外の希土類酸化物前駆体(以下、単に「他の希土類酸化物前駆体」ともいう。)とを沈殿物として析出させる。このとき、前記化合物の全部を同時に配合しても、適宜に順番に配合しても、個別に前駆体の沈殿物を得て混合してもよい。前記セリウム化合物以外の希土類化合物(以下、単に「他の希土類化合物」ともいう。)としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等のセリウム(Ce)以外の希土類元素の化合物が挙げられ、中でも、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応においてより高い触媒活性及び触媒劣化防止性能を有する水蒸気改質触媒が得られるという観点から、プラセオジム化合物、ネオジム化合物、サマリウム化合物、ガドリニウム化合物、テルビウム化合物、ジスプロシウム化合物、イッテルビウム化合物が好ましく、プラセオジム化合物、テルビウム化合物、イッテルビウム化合物がより好ましく、プラセオジム化合物が特に好ましい。これらの他の希土類化合物は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。なお、セリア前駆体と、ジルコニア前駆体及び他の希土類酸化物前駆体(より好ましくは、酸化プラセオジム前駆体、酸化テルビウム前駆体、及び酸化イッテルビウム前駆体)のうちの少なくとも1種とを沈殿物として同時に析出させると、その少なくとも一部が固溶体を形成するので好ましい。   The composite oxide support used in the present invention can be produced, for example, by the following method. First, from an aqueous solution in which an aluminum compound, a cerium compound and a zirconium compound and a rare earth compound other than the cerium compound are dissolved or a solution containing water, an alumina precursor, a ceria precursor and a zirconia precursor, and a rare earth other than the ceria precursor An oxide precursor (hereinafter, also simply referred to as “other rare earth oxide precursor”) is deposited as a precipitate. At this time, all of the compounds may be blended at the same time, or may be blended in order as appropriate, or the precursor precipitates may be individually obtained and mixed. Examples of rare earth compounds other than the cerium compound (hereinafter also simply referred to as “other rare earth compounds”) include scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), and promethium. (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium Compounds of rare earth elements other than cerium (Ce) such as (Lu) are mentioned, and among them, a steam reforming catalyst having higher catalytic activity and catalyst deterioration preventing performance in a steam reforming reaction of fuels made of hydrocarbons is obtained. Praseodymium compounds, neodymium compounds, samarium compounds Gadolinium compound, terbium compound, dysprosium compound, ytterbium compound are preferred, praseodymium compounds, terbium compounds, ytterbium compounds are more preferable, praseodymium compounds are particularly preferred. These other rare earth compounds may be used alone or in combination of two or more. A ceria precursor and at least one of a zirconia precursor and another rare earth oxide precursor (more preferably, a praseodymium oxide precursor, a terbium oxide precursor, and an ytterbium oxide precursor) are used as a precipitate. It is preferable to deposit at the same time because at least a part thereof forms a solid solution.

アルミニウム化合物、セリウム化合物、ジルコニウム化合物、他の希土類化合物としては、一般には硫酸塩、硝酸塩、塩化物、酢酸塩等の塩が用いられる。また、塩を溶解する溶媒としては水及びアルコール類が挙げられる。更に、例えば、硝酸アルミニウムを含む水溶液として水酸化アルミニウムと硝酸と水とを混合したものを使用することもできる。   As the aluminum compound, cerium compound, zirconium compound and other rare earth compounds, salts such as sulfates, nitrates, chlorides and acetates are generally used. Examples of the solvent for dissolving the salt include water and alcohols. Furthermore, for example, a mixture of aluminum hydroxide, nitric acid and water can be used as an aqueous solution containing aluminum nitrate.

前記前駆体の沈殿物は、前記水溶液又は水を含む溶液にアルカリ性溶液を添加して溶液のpHを調節することによって析出させることができる。このとき、アルカリ性溶液を瞬時に添加して強撹拌したり、過酸化水素水等を添加して各前駆体が沈殿し始めるpHを調節した後、アルカリ性溶液等を添加したりすることによって各前駆体の沈殿物をほぼ同時に析出させることができる。一方、アルカリ性溶液を時間をかけて、例えば10分以上かけて添加して中和時間を長くしたり、溶液のpHをモニタリングして各前駆体の沈殿物が析出するpHに段階的に調節したり、溶液のpHが各前駆体の沈殿物が析出するpHに保たれるように緩衝溶液を添加したりすることによってアルミナ前駆体の沈殿物を他の前駆体の沈殿物よりも先(又はその逆)に析出させることができる。   The precursor precipitate can be precipitated by adding an alkaline solution to the aqueous solution or a solution containing water to adjust the pH of the solution. At this time, each precursor is added by instantly adding an alkaline solution and vigorously stirring, or by adding a hydrogen peroxide solution or the like to adjust the pH at which each precursor starts to precipitate, and then adding an alkaline solution or the like. Body precipitates can be deposited almost simultaneously. On the other hand, the alkaline solution is added over time, for example, over 10 minutes to increase the neutralization time, or the pH of the solution is monitored and adjusted stepwise to the pH at which each precursor precipitates. Or by adding a buffer solution so that the pH of the solution is maintained at a pH at which the precipitate of each precursor precipitates (or Vice versa).

前記アルカリ性溶液としては、アンモニア水や、炭酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等が溶解した水溶液又はアルコール溶液が挙げられる。中でも、複合酸化物を焼成する際に揮発することからアンモニア水、炭酸アンモニウムの水溶液又はアルコール溶液が好ましい。また、前記前駆体の沈殿物の析出反応を促進させるという観点から、アルカリ性溶液のpHは9以上であることが好ましい。   Examples of the alkaline solution include ammonia water, an aqueous solution or an alcohol solution in which ammonium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate and the like are dissolved. Among them, ammonia water, an aqueous solution of ammonium carbonate or an alcohol solution is preferable because it volatilizes when the composite oxide is fired. Further, from the viewpoint of promoting the precipitation reaction of the precursor precipitate, the pH of the alkaline solution is preferably 9 or more.

その後、このようにして得られた前駆体の沈殿物を、熟成させた後、焼成することによって本発明にかかる複合酸化物担体が得られる。   Thereafter, the precursor precipitate thus obtained is aged and then baked to obtain the composite oxide support according to the present invention.

前記複合酸化物担体の製造方法において、前駆体の沈殿物を熟成させると加温の熱によって沈殿物の溶解、再析出が促進されるとともに得られる複合酸化物粒子を成長させることができ、比較的結晶性が高く適度な粒子径を有する結晶子からなる複合酸化物を得ることができる。熟成温度としては、室温以上が好ましく、80℃〜250℃の温度がより好ましく、100〜200℃が更により好ましく、100〜150℃が特に好ましい。熟成温度が前記下限未満になると熟成による促進効果が小さく、熟成に要する時間が長くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると水蒸気圧が極めて高くなるため、より高価な耐圧容器が必要となり製造コストが高くなる傾向にある。なお、100℃以上の温度で加熱熟成する場合には、オートクレーブのような耐圧密封容器の中で、100℃以上の高温加圧下の水熱状態のもとで熟成することが好ましい。   In the method for producing the composite oxide support, when the precursor precipitate is aged, dissolution and reprecipitation of the precipitate are promoted by heating heat, and the resulting composite oxide particles can be grown. A complex oxide composed of crystallites having high crystallinity and an appropriate particle size can be obtained. The aging temperature is preferably room temperature or higher, more preferably from 80 ° C to 250 ° C, even more preferably from 100 to 200 ° C, particularly preferably from 100 to 150 ° C. When the aging temperature is less than the lower limit, the aging effect is small, and the time required for aging tends to be long.On the other hand, when the upper limit is exceeded, the water vapor pressure becomes extremely high, so a more expensive pressure vessel is required and manufactured. Cost tends to be high. In addition, when heat-aging at a temperature of 100 ° C. or higher, it is preferable to age in a pressure-resistant sealed container such as an autoclave under a hydrothermal condition under a high temperature and pressure of 100 ° C. or higher.

前記複合酸化物担体の製造方法において、沈殿物の焼成は大気中で行なうことができる。焼成温度としては300〜800℃が好ましい。焼成温度が前記下限未満になると得られる複合酸化物が担体としての安定性に欠ける傾向にあり、他方、前記上限を超えると複合酸化物の比表面積が低下する傾向にある。   In the method for producing the composite oxide support, the firing of the precipitate can be performed in the air. The firing temperature is preferably 300 to 800 ° C. When the firing temperature is less than the lower limit, the resulting composite oxide tends to lack stability as a carrier, and when the upper limit is exceeded, the specific surface area of the composite oxide tends to decrease.

なお、このような複合酸化物担体の製造方法においては、複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成を担体全体のアルミニウムの組成に対してより高濃度にする観点から、化合物水溶液又は水を含む溶液から前駆体を沈殿物として析出させる過程において、アルミニウム、セリウム、ジルコニウム、セリウム以外の希土類元素をなるべく同時に、かつ、均一に析出させて、均一な前駆体を形成させることが好ましく、また、前駆体の沈殿物の熟成においては、均一な前駆体の中のセリア、ジルコニア、他の希土類酸化物(より好ましくは、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウムのうちの少なくとも1種)が固溶体を形成しやすい条件にして、前駆体内部にあったアルミナをその固溶体の結晶表面に析出させることが好ましい。   In such a method for producing a composite oxide support, from the viewpoint of making the surface composition of aluminum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the composite oxide support higher than the aluminum composition of the entire support. In the process of depositing the precursor as a precipitate from an aqueous solution of the compound or a solution containing water, rare earth elements other than aluminum, cerium, zirconium and cerium are deposited as simultaneously and uniformly as possible to form a uniform precursor. In the aging of the precursor precipitate, ceria, zirconia, other rare earth oxides (more preferably, at least of praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide in the uniform precursor are used. 1) is in a condition that makes it easy to form a solid solution. It is preferred to precipitate the crystal surface of the body.

以上、本発明に用いられる複合酸化物担体の好適な製造方法について説明したが、前記複合酸化物担体の製造方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前駆体の沈殿物を含む溶液をそのまま加熱して溶媒を蒸発させて沈殿物を乾固させ、その後、焼成することもできる。この場合、沈殿物の乾固中に沈殿物が熟成されるため、沈殿物の乾固は前記熟成温度で実施することが好ましい。   As mentioned above, although the suitable manufacturing method of the complex oxide support | carrier used for this invention was demonstrated, the manufacturing method of the said complex oxide support | carrier is not limited to the said embodiment. For example, the solution containing the precursor precipitate may be heated as it is to evaporate the solvent to dry the precipitate, and then fired. In this case, since the precipitate is aged during the drying of the precipitate, the drying of the precipitate is preferably performed at the aging temperature.

(水蒸気改質触媒)
本発明の水蒸気改質触媒は、このような複合酸化物担体と、これに担持された白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素とを備えるものである。
(Steam reforming catalyst)
The steam reforming catalyst of the present invention comprises such a composite oxide support and at least one first metal element selected from the group consisting of platinum group metals supported thereon.

このような水蒸気改質触媒においては、該担体に担持された白金族金属(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)及び白金(Pt))からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素を含有することが必要である。   In such a steam reforming catalyst, a platinum group metal (ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir) and platinum (Pt)) supported on the carrier. It is necessary to contain at least one first metal element selected from the group consisting of:

前記白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素のうち、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において高い触媒活性を示すという観点からロジウム(Rh)であることがより好ましい。また、前記白金族に属する第一の金属元素は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   Of the at least one first metal element selected from the group consisting of the platinum group metals, rhodium (Rh) from the viewpoint of exhibiting high catalytic activity in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons. Is more preferable. Moreover, the 1st metal element which belongs to the said platinum group may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

このような第一の金属元素の担持量は、特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよい。なお、第一の金属元素の担持量としては、金属換算で、前記複合酸化物担体100質量部に対して0.1〜20質量部であることが好ましい。このような第一の金属元素の担持量が前記下限未満では、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において十分な触媒活性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第一の金属元素が粒成長して前記触媒活性が向上しない傾向にある。また、このような第一の金属元素の担持量としては、触媒性能とコストの観点から、0.5〜10質量部であることがより好ましい。なお、このように担体に担持されている第一の金属元素の粒子径(平均粒子径)としては、1〜100nm(より好ましくは2〜50nm)であることが好ましい。このような第一の金属元素の粒子径が、前記下限未満では、メタル状態になりにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、活性サイトの量が著しく減少する傾向にある。   The amount of the first metal element supported is not particularly limited, and it may be supported as appropriate according to the target design. In addition, it is preferable that it is 0.1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of said complex oxide support | carriers in metal conversion as a load of a 1st metal element. When the loading amount of the first metal element is less than the lower limit, sufficient catalytic activity tends not to be obtained in the steam reforming reaction of the fuel composed of hydrocarbons. One metal element tends to grow and the catalytic activity does not improve. The amount of the first metal element supported is more preferably 0.5 to 10 parts by mass from the viewpoint of catalyst performance and cost. In addition, the particle diameter (average particle diameter) of the first metal element thus supported on the carrier is preferably 1 to 100 nm (more preferably 2 to 50 nm). When the particle diameter of the first metal element is less than the lower limit, it tends to be difficult to be in a metal state. On the other hand, when the particle diameter exceeds the upper limit, the amount of active sites tends to be remarkably reduced.

前記第一の金属元素の担持方法としては、例えば、前記第一の金属元素の化合物を所定の濃度で含有する溶液に前記複合酸化物担体(又は前記複合酸化物担体をコージェライト製ハニカム等の基材にコートした触媒担体担持基材)を浸漬して所定量の第一の金属元素を含む溶液を前記複合酸化物担体に含浸させ、これを焼成する方法等が挙げられる。   As the method for supporting the first metal element, for example, the composite oxide support (or the composite oxide support is used in a cordierite honeycomb or the like in a solution containing the compound of the first metal element at a predetermined concentration). Examples thereof include a method in which a catalyst carrier-supporting base material coated on a base material is dipped to impregnate the composite oxide support with a solution containing a predetermined amount of the first metal element, and this is fired.

第一の金属元素の化合物を含有する溶液としては、特に制限されないが、第一の金属元素の塩の溶液を用いることができ、例えば、第一の金属元素の塩として白金塩を用いる場合は、白金(Pt)の酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩等又はそれらの錯体が挙げられ、中でも、担持されやすさと高分散性の観点から、ジニトロジアンミン塩が好ましい。また、第一の金属元素の塩としてロジウム塩を用いる場合は、例えば、ロジウム(Rh)の酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、クエン酸塩、ジニトロジアンミン塩等又はそれらの錯体の溶液が挙げられ、中でも、担持されやすさと高分散性の観点から、硝酸塩が好ましい。また、溶媒としては、特に制限されないが、例えば、水(好ましくはイオン交換水及び蒸留水等の純水)等のイオン状に溶解せしめることが可能な溶媒が挙げられる。なお、このような第一の金属元素の塩の溶液の濃度としては、特に制限されないが、第一の金属元素の塩のイオンとして0.001〜0.5mol/Lであることが好ましい。また、このような前記担体に前記第一の金属元素の塩の溶液を用いて第一の金属元素を担持せしめる方法としては、特に制限されないが、例えば、前記第一の金属元素の塩の溶液に前記担体を含浸せしめる方法、前記第一の金属元素の塩の溶液を前記担体に吸着担持せしめる方法等、公知の方法を適宜採用できる。   The solution containing the compound of the first metal element is not particularly limited, but a salt solution of the first metal element can be used. For example, when a platinum salt is used as the salt of the first metal element Platinum (Pt) acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine salt and the like or their complexes. Among them, from the viewpoint of easy loading and high dispersibility, dinitrodiammine salt is preferable. preferable. When rhodium salt is used as the salt of the first metal element, for example, rhodium (Rh) acetate, carbonate, nitrate, ammonium salt, citrate, dinitrodiammine salt, or a complex solution thereof is used. Among them, nitrates are preferable from the viewpoint of easy loading and high dispersibility. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include a solvent that can be dissolved in an ionic form such as water (preferably pure water such as ion-exchanged water and distilled water). The concentration of the first metal element salt solution is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 0.5 mol / L as the first metal element salt ion. Further, the method for supporting the first metal element on the carrier using the salt solution of the first metal element is not particularly limited. For example, the solution of the salt of the first metal element is used. Known methods such as a method of impregnating the carrier with the carrier and a method of adsorbing and supporting the salt solution of the first metal element on the carrier can be appropriately employed.

このとき、前記複合酸化物担体はペレット等の粉末状で使用してもよいし、予め、コーティング等により前記複合酸化物担体をコージェライト製ハニカム基材等の公知の基材に固定化して使用してもよい。   At this time, the composite oxide support may be used in the form of powder such as pellets, or the composite oxide support is used in advance by being fixed to a known base material such as a cordierite honeycomb base material by coating or the like. May be.

このような担持方法における焼成は大気中で実施することができる。焼成温度としては200〜600℃が好ましい。焼成温度が前記下限未満になると前記第一の金属元素の化合物が十分に熱分解せず、メタル状態になりにくくなるため、活性が低くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると担持させた第一の金属元素が粒成長して炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応における触媒活性が低下する傾向にある。また、焼成時間としては0.1〜100時間が好ましい。焼成時間が前記下限未満になると前記第一の金属元素の化合物が十分に熱分解せず、メタル状態になりにくくなるため、活性が低くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えてもそれ以上の効果は得られず、触媒を調製するためのコストの増大に繋がる。   Firing in such a supporting method can be performed in the atmosphere. The firing temperature is preferably 200 to 600 ° C. When the firing temperature is less than the lower limit, the compound of the first metal element is not sufficiently thermally decomposed and becomes difficult to be in a metal state, so that the activity tends to be lowered. There is a tendency that the catalytic activity in the steam reforming reaction of the fuel composed of hydrocarbons is reduced due to grain growth of the first metal element. The firing time is preferably 0.1 to 100 hours. When the firing time is less than the lower limit, the compound of the first metal element is not sufficiently thermally decomposed and becomes difficult to be in a metal state, so that the activity tends to be low. This is not effective, leading to an increase in cost for preparing the catalyst.

また、本発明の水蒸気改質触媒においては、前記複合酸化物担体に担持されたアルカリ土類金属(マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等)からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素を更に備えていることが好ましい。これにより、本発明の水蒸気改質触媒の耐熱性が向上し、高温下に曝されても、より高い活性が保持されるようになる。   In the steam reforming catalyst of the present invention, a group consisting of alkaline earth metals (magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), etc.) supported on the composite oxide support. It is preferable to further comprise at least one second metal element selected from: As a result, the heat resistance of the steam reforming catalyst of the present invention is improved, and higher activity is maintained even when exposed to high temperatures.

前記複合酸化物担体に担持されたアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素のうち、セリア又はセリアを含む固溶体と固相反応しにくいという観点からマグネシウム、ストロンチウム、バリウムからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。   Of the at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals supported on the composite oxide support, magnesium and strontium from the viewpoint of being hard to react with solid solution with ceria or a solid solution containing ceria. , At least one selected from the group consisting of barium is preferred.

このような第二の金属元素の担持量は、特に制限されず、目的とする設計等に応じて適宜必要量担持させればよい。なお、第二の金属元素の担持量としては、金属換算で、前記複合酸化物担体100gに対して0.0005〜0.5molであることが好ましく、0.001〜0.1molであることがより好ましい。このような第二の金属元素の担持量が前記下限未満では、耐熱性が向上しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第一の金属元素に悪影響を及ぼし、触媒活性が低下する傾向にある。   The amount of the second metal element to be supported is not particularly limited, and may be appropriately supported according to the target design. The supported amount of the second metal element is preferably 0.0005 to 0.5 mol, and preferably 0.001 to 0.1 mol with respect to 100 g of the composite oxide support in terms of metal. More preferred. When the amount of the second metal element supported is less than the lower limit, the heat resistance tends not to be improved. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the first metal element is adversely affected and the catalytic activity tends to decrease. It is in.

前記第二の金属元素の担持方法としては、例えば、前記第二の金属元素の化合物を所定の濃度で含有する溶液に前記第一の金属元素が担持された複合酸化物担体(又は前記第一の金属元素が担持された複合酸化物担体をコージェライト製ハニカム等の基材に固定化した触媒担体担持基材)を浸漬して所定量の第二の金属元素を含む溶液を前記第一の金属元素が担持された複合酸化物担体に含浸させ、これを焼成する方法等が挙げられる。   As a method for supporting the second metal element, for example, a composite oxide carrier (or the first metal element) in which the first metal element is supported in a solution containing the compound of the second metal element at a predetermined concentration. A solution containing a predetermined amount of the second metal element by immersing a catalyst carrier-supporting base material in which a composite oxide carrier supporting the metal element is fixed on a base material such as a cordierite honeycomb. For example, a method of impregnating a complex oxide carrier on which a metal element is supported and firing the same is used.

第二の金属元素の化合物を含有する溶液としては、特に制限されないが、第二の金属元素の塩の溶液を用いることができ、例えば、第二の金属元素の塩としてマグネシウム塩を用いる場合は、マグネシウム(Mg)の酢酸塩、硝酸塩、クエン酸塩、リンゴ酸塩、安息香酸塩、水酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が挙げられ、中でも、水への溶解度が高く、取り扱いが容易であり、焼成後にハロゲンが残存しないという観点から、酢酸塩、硝酸塩が好ましい。また、第二の金属元素の塩としてストロンチウム塩を用いる場合は、例えば、ストロンチウム(Sr)の酢酸塩、硝酸塩、クエン酸塩、リンゴ酸塩、水酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が挙げられ、中でも、水への溶解度が高く、取り扱いが容易であり、焼成後にハロゲンが残存しないという観点から、酢酸塩、硝酸塩が好ましい。さらに、第二の金属元素の塩としてバリウム塩を用いる場合は、例えば、バリウム(Ba)の酢酸塩、クエン酸塩、リンゴ酸塩、水酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が挙げられ、中でも、水への溶解度が高く、取り扱いが容易であり、焼成後にハロゲンが残存しないという観点から、酢酸塩が好ましい。また、溶媒としては、特に制限されないが、例えば、水(好ましくはイオン交換水及び蒸留水等の純水)等のイオン状に溶解せしめることが可能な溶媒が挙げられる。なお、このような第二の金属元素の塩の溶液の濃度としては、特に制限されないが、第二の金属元素の塩のイオンとして0.01〜1.0mol/Lであることが好ましい。また、このような前記第一の金属元素が担持された担体に前記第二の金属元素の塩の溶液を用いて第二の金属元素を担持せしめる方法としては、特に制限されないが、例えば、前記第二の金属元素の塩の溶液に前記第一の金属元素が担持された担体を含浸せしめる方法、前記第二の金属元素の塩の溶液を前記第一の金属元素が担持された担体に吸着担持せしめる方法等、公知の方法を適宜採用できる。   The solution containing the compound of the second metal element is not particularly limited, but a salt solution of the second metal element can be used. For example, when using a magnesium salt as the salt of the second metal element , Magnesium (Mg) acetate, nitrate, citrate, malate, benzoate, hydroxide, chloride, bromide, iodide, among others, high solubility in water and easy handling From the viewpoint that no halogen remains after firing, acetate and nitrate are preferable. Further, when a strontium salt is used as the salt of the second metal element, for example, acetate, nitrate, citrate, malate, hydroxide, chloride, bromide, iodide of strontium (Sr) can be mentioned. Of these, acetates and nitrates are preferred from the viewpoints of high solubility in water, easy handling, and no halogen remaining after firing. Further, when a barium salt is used as the salt of the second metal element, for example, barium (Ba) acetate, citrate, malate, hydroxide, chloride, bromide, iodide can be mentioned, Of these, acetate is preferred from the viewpoints of high solubility in water, easy handling, and no halogen remaining after firing. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include a solvent that can be dissolved in an ionic form such as water (preferably pure water such as ion-exchanged water and distilled water). The concentration of the second metal element salt solution is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1.0 mol / L as the second metal element salt ion. In addition, the method for supporting the second metal element on the carrier on which the first metal element is supported using the salt solution of the second metal element is not particularly limited. A method of impregnating a carrier carrying the first metal element with a solution of the second metal element salt, adsorbing the salt solution of the second metal element onto the carrier carrying the first metal element A known method such as a method of supporting can be appropriately employed.

このとき、前記第一の金属元素が担持された複合酸化物担体はペレット等の粉末状で使用してもよいし、コージェライト製ハニカム基材等の公知の基材に固定化して使用してもよい。   At this time, the composite oxide carrier on which the first metal element is supported may be used in the form of powder such as pellets, or may be used by being immobilized on a known substrate such as a cordierite honeycomb substrate. Also good.

このような担持方法における焼成は大気中で実施することができる。焼成温度としては200〜600℃が好ましい。焼成温度が前記下限未満になると前記第二の金属元素の化合物が十分に熱分解せず、未分解の第二の金属元素の化合物が第一の金属元素を被覆するため、触媒活性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると前記第二の金属元素の化合物が熱分解しても第一の金属元素が粒成長するため、触媒活性が低下する傾向にある。また、焼成時間としては0.1〜100時間が好ましい。焼成時間が前記下限未満になると前記第二の金属元素の化合物が十分に熱分解せず、未分解の第二の金属元素の化合物が第一の金属元素を被覆するため、触媒活性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えてもそれ以上の効果は得られず、触媒を調製するためのコストの増大に繋がる。   Firing in such a supporting method can be performed in the atmosphere. The firing temperature is preferably 200 to 600 ° C. When the firing temperature is less than the lower limit, the compound of the second metal element is not sufficiently thermally decomposed, and the undecomposed second metal element compound covers the first metal element, so that the catalytic activity is lowered. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the first metal element grows even if the compound of the second metal element is thermally decomposed, so that the catalytic activity tends to decrease. The firing time is preferably 0.1 to 100 hours. When the firing time is less than the lower limit, the compound of the second metal element is not sufficiently thermally decomposed, and the undecomposed second metal element compound covers the first metal element, so that the catalytic activity is lowered. On the other hand, even if the upper limit is exceeded, no further effect is obtained, leading to an increase in cost for preparing the catalyst.

本発明の水蒸気改質触媒の形態としては、特に制限されないが、例えば、ハニカム形状のモノリス触媒、ペレット形状のペレット触媒等の形態にすることができ、更に、粉末状のものをそのまま所望の箇所に配置する形態とすることもできる。このような形態の水蒸気改質触媒を製造する方法としては、特に制限されないが、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、触媒をペレット状に成形してペレット形状の水蒸気改質触媒を得る方法や、触媒を触媒基材にコートすることにより、触媒基材にコート(固定)した形態の水蒸気改質触媒を得る方法等を適宜採用してもよい。なお、このような触媒基材としては、特に制限されないが、例えば、得られる水蒸気改質触媒の用途等に応じて適宜選択されるが、ハニカムモノリス状基材、ペレット状基材、プレート状基材等が好適に採用される。また、このような触媒基材の材質も、特に制限されないが、例えば、コーディエライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材や、クロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が好適に採用される。   The form of the steam reforming catalyst of the present invention is not particularly limited. For example, it can be in the form of a honeycomb-shaped monolith catalyst, a pellet-shaped pellet catalyst, etc. It can also be set as the form arrange | positioned. A method for producing such a steam reforming catalyst is not particularly limited, but a known method can be appropriately employed. For example, a pellet-shaped steam reforming catalyst is formed by forming the catalyst into a pellet. A method for obtaining a steam reforming catalyst having a form coated (fixed) on the catalyst base by coating the catalyst base with a catalyst may be appropriately employed. Such a catalyst substrate is not particularly limited, and is appropriately selected depending on, for example, the use of the obtained steam reforming catalyst. However, the honeycomb monolith substrate, pellet substrate, plate substrate A material or the like is preferably employed. Further, the material of such a catalyst base material is not particularly limited. For example, a base material made of ceramics such as cordierite, silicon carbide, mullite, or a base material made of metal such as stainless steel containing chromium and aluminum. Is preferably employed.

このような本発明の水蒸気改質触媒は、炭化水素類からなる燃料を水蒸気によって改質するために使用されるものであり、この炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応において高い触媒活性を示すものである。   Such a steam reforming catalyst of the present invention is used for reforming a fuel comprising hydrocarbons with steam, and has a high catalytic activity in a steam reforming reaction of the fuel comprising hydrocarbons. It is shown.

[水蒸気改質方法]
次に、本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法について説明する。本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法は、水蒸気の存在下で、炭化水素類からなる燃料を本発明の水蒸気改質触媒に接触させて水素を生成させる方法である。
[Steam reforming method]
Next, a method for steam reforming a fuel comprising the hydrocarbons of the present invention will be described. The fuel steam reforming method of the present invention is a method of generating hydrogen by bringing a fuel consisting of hydrocarbons into contact with the steam reforming catalyst of the present invention in the presence of steam.

このような水蒸気改質方法に用いられる水蒸気改質反応装置としては、本発明の水蒸気改質触媒を備えるものであれば特に制限はなく、固定床流通式反応装置、流動床式反応装置等従来公知の触媒反応装置を使用することができる。   The steam reforming reaction apparatus used in such a steam reforming method is not particularly limited as long as it includes the steam reforming catalyst of the present invention, and has conventionally been used such as a fixed bed flow type reaction apparatus and a fluidized bed type reaction apparatus. A known catalytic reactor can be used.

前記炭化水素類からなる燃料としては、特に制限されないが、炭化水素類としては、アルカン類、アルケン類、アルキン類、芳香族化合物、アルコール類、アルデヒド類等が含まれるものが挙げられ、具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の直鎖状又は分岐状の飽和脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン等の脂環式飽和炭化水素、単環又は多環芳香族炭化水素等のガス状又は液状の炭化水素類が挙げられる。このような炭化水素類からなる燃料としては、具体的には、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン等の炭化水素類、これらの二種以上の混合ガス、都市ガス、天然ガス、石油ガス、石炭ガス、発生炉ガス、水性ガス、高炉ガス、石油分解ガス等の気体燃料、ガソリン、軽油、灯油、ディーゼル油、メタノール、エタノール等の液体燃料、それら気体燃料及び液体燃料の二種以上の混合燃料(二種以上の気体燃料の混合燃料、二種以上の液体燃料の混合燃料、少なくとも1種の気体燃料と少なくとも1種の液体燃料の混合燃料)が挙げられる。また、炭化水素類からなる燃料としては、エタノール、ガソリン、ディーゼル燃料、天然ガス、炭化水素ガス、バイオディーゼル等の炭化水素類からなるバイオマス燃料を用いることができる。更に、自動車等の内燃機関において炭化水素類からなる燃料として使用する場合には、例えば、エタノールとガソリンとの混合燃料を用いることができる。このような混合燃料としては、エタノールはオクタン価が高いので、オクタン価が低いガソリン(例えば、30〜85の範囲)とエタノールを混合することにより、通常のガソリン燃料と同等の80〜100の範囲のオクタン価に調整した混合燃料を得ることができ、自動車等の内燃機関の燃料として好適に用いることができる。   The fuel comprising the hydrocarbons is not particularly limited, and examples of the hydrocarbons include those containing alkanes, alkenes, alkynes, aromatic compounds, alcohols, aldehydes, and the like. Include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, etc., linear or branched saturated aliphatic hydrocarbons, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclooctane, etc. Examples thereof include gaseous or liquid hydrocarbons such as hydrocarbons, monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbons. Specific examples of fuels composed of such hydrocarbons include hydrocarbons such as methane, ethane, ethylene, propane, and butane, mixed gases of these two or more, city gas, natural gas, petroleum gas, Gas fuel such as coal gas, generator gas, water gas, blast furnace gas, petroleum cracking gas, etc., liquid fuel such as gasoline, light oil, kerosene, diesel oil, methanol, ethanol, etc., and mixtures of two or more of these gas fuel and liquid fuel Fuel (a mixed fuel of two or more kinds of gaseous fuels, a mixed fuel of two or more kinds of liquid fuels, a mixed fuel of at least one kind of gaseous fuel and at least one kind of liquid fuel). Further, as the fuel made of hydrocarbons, biomass fuel made of hydrocarbons such as ethanol, gasoline, diesel fuel, natural gas, hydrocarbon gas, biodiesel, etc. can be used. Furthermore, when using as fuel which consists of hydrocarbons in internal combustion engines, such as a motor vehicle, the mixed fuel of ethanol and gasoline can be used, for example. As such a mixed fuel, since ethanol has a high octane number, by mixing gasoline with a low octane number (for example, in the range of 30 to 85) and ethanol, an octane number in the range of 80 to 100 equivalent to that of ordinary gasoline fuel. Can be obtained, and can be suitably used as a fuel for an internal combustion engine such as an automobile.

これらの炭化水素類からなる燃料のうち、常温で液体であるため取り扱いやすく、安全性が高く、水(水蒸気)との親和性が高く、入手がしやすいという観点から、本発明の水蒸気改質方法を、天然ガス、メタノール、エタノール及びエタノールとガソリンとの混合燃料に対して適用することが好ましく、エタノール及びエタノールとガソリンとの混合燃料に対して適用することがより好ましい。   Among the fuels consisting of these hydrocarbons, the steam reforming of the present invention is easy to handle because it is liquid at room temperature, has high safety, has high affinity with water (steam), and is easily available. The method is preferably applied to natural gas, methanol, ethanol, and a mixed fuel of ethanol and gasoline, and more preferably applied to a mixed fuel of ethanol and ethanol and gasoline.

本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法において、前記炭化水素類からなる燃料と水蒸気はそれぞれ独立して反応装置に供給してもよいし、予めこれらを混合した後、反応装置に供給してもよい。   In the steam reforming method for fuel comprising hydrocarbons of the present invention, the fuel and steam comprising the hydrocarbons may be supplied independently to the reactor, or after mixing them in advance, You may supply.

前記炭化水素類からなる燃料と水蒸気との混合比は特に制限はないが、例えば、炭化水素類からなる燃料がエタノールの場合においては、水蒸気と炭素のモル比(S/C)が0.2〜2であることが好ましく、0.4〜1であることがより好ましい。本発明の水蒸気改質触媒を用いることによって、従来、コーキングが発生していた低S/Cの条件下においても炭化水素類からなる燃料を改質することができる。すなわち、本発明の炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法は、S/C=0.2〜0.6(好ましくは0.4〜0.6)の低S/Cの条件下での改質反応に特に有効である。   The mixing ratio of the fuel composed of hydrocarbons and water vapor is not particularly limited. For example, when the fuel composed of hydrocarbons is ethanol, the molar ratio (S / C) of water vapor to carbon is 0.2. It is preferable that it is -2, and it is more preferable that it is 0.4-1. By using the steam reforming catalyst of the present invention, a fuel composed of hydrocarbons can be reformed even under low S / C conditions where coking has conventionally occurred. That is, the method for steam reforming of a fuel comprising the hydrocarbons of the present invention is performed under conditions of low S / C of S / C = 0.2 to 0.6 (preferably 0.4 to 0.6). This is particularly effective for the reforming reaction.

前記改質反応の温度としては250〜650℃が好ましく、350〜600℃がより好ましい。本発明の水蒸気改質触媒を用いることによって、従来、触媒活性が低く、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質が困難であった400℃以下の低温においても炭化水素類からなる燃料を改質させることが可能となる。また、550℃以上の高温においても高い活性を保持することが可能となり、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質させることが可能となる。   The temperature of the reforming reaction is preferably 250 to 650 ° C, more preferably 350 to 600 ° C. By using the steam reforming catalyst of the present invention, the reforming of the fuel made of hydrocarbons even at a low temperature of 400 ° C. or lower, which has been conventionally difficult to perform steam reforming of the fuel made of hydrocarbons. It becomes possible to make it. In addition, it is possible to maintain high activity even at a high temperature of 550 ° C. or higher, and it is possible to reform a fuel composed of hydrocarbons with steam.

[水蒸気改質反応装置]
次に、本発明の水蒸気改質反応装置について説明する。本発明の水蒸気改質反応装置は、上記本発明の水蒸気改質触媒を備えることを特徴とするものである。このように、本発明の水蒸気改質反応装置は上記本発明の水蒸気改質触媒を備えていればよく、他の構成は特に制限されず、公知の水蒸気改質反応装置の構成を適宜利用することができる。なお、上記本発明の水蒸気改質触媒は、水蒸気の存在下で炭化水素類からなる燃料を接触させることにより水素を効率よく生成することができるものであることから、本発明の水蒸気改質反応装置としては、上記本発明の水蒸気改質触媒に水蒸気の存在下で炭化水素類からなる燃料を効率よく接触させることが可能となるような構成をとることが好ましく、かかる観点から、水蒸気の存在下で炭化水素類からなる燃料と水蒸気改質触媒とを保持することが可能となるような容器を更に備えて、該容器に上記本発明の水蒸気改質触媒を配置することが好ましい。このような水蒸気改質反応装置としては、固定床流通式反応装置、流動床式反応装置等従来公知の触媒反応装置を使用することができる。
[Steam reforming reactor]
Next, the steam reforming reaction apparatus of the present invention will be described. The steam reforming reaction apparatus of the present invention is characterized by comprising the steam reforming catalyst of the present invention. As described above, the steam reforming reaction apparatus of the present invention only needs to include the steam reforming catalyst of the present invention, and other configurations are not particularly limited, and the configuration of a known steam reforming reaction apparatus is appropriately used. be able to. The steam reforming catalyst of the present invention is capable of efficiently producing hydrogen by contacting a fuel composed of hydrocarbons in the presence of steam, so that the steam reforming reaction of the present invention. The apparatus preferably has a configuration that allows the fuel made of hydrocarbons to efficiently contact the steam reforming catalyst of the present invention in the presence of steam. It is preferable to further include a container capable of holding the fuel composed of hydrocarbons and the steam reforming catalyst below, and disposing the steam reforming catalyst of the present invention in the container. As such a steam reforming reaction apparatus, a conventionally known catalytic reaction apparatus such as a fixed bed flow reaction apparatus or a fluidized bed reaction apparatus can be used.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、複合酸化物の物性は以下の方法により測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. The physical properties of the composite oxide were measured by the following methods.

<比表面積>
全自動比表面積測定装置を用いて、液体窒素温度(−196℃)におけるN吸着を利用したBET一点法により算出した。
<Specific surface area>
Using a fully automatic specific surface area measuring device, the BET single point method using N 2 adsorption at liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) was used.

(実施例1)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸プラセオジム6水和物0.047モル(20.6g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
Example 1
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (20.6 g) of praseodymium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Aを調製した。得られた複合酸化物粉末Aは、10.2質量%のアルミナ、73.4質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.1質量%の酸化プラセオジムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. A was prepared. The obtained composite oxide powder A is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.4% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.1% by mass of praseodymium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、得られた複合酸化物粉末A100gにセリアゾルバインダ(多木化学社製、「U−15」、固形分濃度15質量%)74.1gを添加し、湿式アトライタで20分間混合してスラリーを得た。このスラリーを直径23mm×長さ25mm、体積10.4mlのコージェライト製ハニカムモノリス基材(400セル/平方インチ)に、基材1L当り上記複合酸化物粉末Aが240gの割合で塗布(コート)した後、500℃で3時間焼成せしめることにより、セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Aを得た。   Next, 74.1 g of ceria sol binder (“U-15” manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., solid content concentration of 15% by mass) is added to 100 g of the obtained composite oxide powder A, and the slurry is mixed for 20 minutes with a wet attritor. Got. The slurry was applied to a cordierite honeycomb monolith substrate (400 cells / square inch) having a diameter of 23 mm × length of 25 mm and a volume of 10.4 ml at a rate of 240 g per 1 L of the substrate (coat). Then, the catalyst carrier-supporting base material A on which a carrier made of a ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide was supported was obtained by baking at 500 ° C. for 3 hours.

次に、触媒担体担持基材Aに担持されているセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体に、ロジウムが溶解している硝酸ロジウム水溶液を所定量含浸させ、選択吸着法によりロジウムを担持させた後、大気中、500℃の温度条件で3時間焼成することにより前記担体にロジウムを担持して、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Next, the ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide carrier supported on the catalyst carrier supporting substrate A is impregnated with a predetermined amount of an aqueous rhodium nitrate solution in which rhodium is dissolved, and rhodium is supported by a selective adsorption method. After that, in the atmosphere, it is calcined at 500 ° C. for 3 hours to support rhodium on the carrier, and a steam reforming catalyst in a form supported on a monolith substrate (rhodium / ceria-zirconia-alumina- Praseodymium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例2)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸ネオジム6水和物0.047モル(20.7g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Example 2)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (20.7 g) of neodymium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Bを調製した。得られた複合酸化物粉末Bは、10.2質量%のアルミナ、73.4質量%のセリア、8.4質量%のジルコニア及び8.0質量%の酸化ネオジムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. B was prepared. The obtained composite oxide powder B is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.4% by mass of ceria, 8.4% by mass of zirconia, and 8.0% by mass of neodymium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Bを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ネオジム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Bを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ネオジム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Subsequently, using the composite oxide powder B obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-neodymium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting base material B on which a carrier is supported is obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium is supported on the carrier, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) is supported on a monolith substrate. -Alumina-neodymium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例3)
実施例1と同様にして、モノリス基材に担持された状態のロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体を調製した。このロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体に、酢酸マグネシウム4水和物が溶解している水溶液を所定量含浸させ、大気中、110℃で16時間乾燥した後、大気中、500℃の温度条件で3時間焼成することにより前記担体にマグネシウムを担持して、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム−マグネシウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であり、マグネシウムの担持量は0.024mol(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, a rhodium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide carrier supported on a monolith substrate was prepared. The rhodium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide support was impregnated with a predetermined amount of an aqueous solution in which magnesium acetate tetrahydrate was dissolved, dried in the atmosphere at 110 ° C. for 16 hours, Steam reforming catalyst (rhodium-magnesium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium composite oxide) in a form in which magnesium is supported on the carrier by firing at 500 ° C. for 3 hours and supported on a monolith substrate. Carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L), and the supported amount of magnesium was 0.024 mol (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例4)
酢酸マグネシウム4水和物が溶解している水溶液の代わりに、酢酸ストロンチウムが溶解している水溶液を用いた以外は実施例3と同様にして、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム−ストロンチウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体)を調製した。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であり、ストロンチウムの担持量は0.024mol(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。
Example 4
A steam reforming catalyst supported on a monolith substrate in the same manner as in Example 3 except that an aqueous solution in which strontium acetate is dissolved is used instead of an aqueous solution in which magnesium acetate tetrahydrate is dissolved. (Rhodium-strontium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide support) was prepared. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L), and the supported amount of strontium was 0.024 mol (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例5)
酢酸マグネシウム4水和物が溶解している水溶液の代わりに、酢酸バリウムが溶解している水溶液を用いた以外は実施例3と同様にして、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム−バリウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体)を調製した。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であり、バリウムの担持量は0.024mol(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。
(Example 5)
A steam reforming catalyst supported on a monolith substrate in the same manner as in Example 3 except that an aqueous solution in which barium acetate was dissolved was used instead of an aqueous solution in which magnesium acetate tetrahydrate was dissolved. (Rhodium-barium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide support) was prepared. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L), and the supported amount of barium was 0.024 mol (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例6)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸サマリウム6水和物0.047モル(21.1g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Example 6)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (21.1 g) of samarium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Cを調製した。得られた複合酸化物粉末Cは、10.2質量%のアルミナ、73.2質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.3質量%の酸化サマリウムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. C was prepared. The obtained composite oxide powder C is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.2% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.3% by mass of samarium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Cを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化サマリウム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Cを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化サマリウム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder C obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-samarium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting substrate C on which a carrier is supported is obtained, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) in a form in which rhodium is supported on the carrier and supported on a monolith substrate in the same manner as in Example 1. -Alumina-samarium oxide composite oxide support) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例7)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸ガドリニウム6水和物0.047モル(21.4g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Example 7)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (21.4 g) of gadolinium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Dを調製した。得られた複合酸化物粉末Dは、10.2質量%のアルミナ、73.0質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.5質量%の酸化ガドリニウムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. D was prepared. The obtained composite oxide powder D is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.0% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.5% by mass of gadolinium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Dを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ガドリニウム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Dを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ガドリニウム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Subsequently, using the composite oxide powder D obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-gadolinium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting substrate D on which a carrier is supported is obtained, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) in a form in which rhodium is supported on the carrier and supported on a monolith substrate in the same manner as in Example 1. -Alumina-gadolinium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例8)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸テルビウム6水和物0.047モル(21.5g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Example 8)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (21.5 g) of terbium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Eを調製した。得られた複合酸化物粉末Eは、10.2質量%のアルミナ、72.9質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.6質量%の酸化テルビウムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. E was prepared. The obtained composite oxide powder E is composed of 10.2% by mass of alumina, 72.9% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.6% by mass of terbium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Eを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化テルビウム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Eを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化テルビウム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder E obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-terbium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting substrate E on which a carrier is supported is obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium is supported on the carrier, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) is supported on a monolith substrate. -Alumina-terbium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例9)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸ジスプロシウム6水和物0.047モル(21.6g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
Example 9
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (21.6 g) of dysprosium nitrate hexahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Fを調製した。得られた複合酸化物粉末Fは、10.1質量%のアルミナ、72.8質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.8質量%の酸化ジスプロシウムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. F was prepared. The obtained composite oxide powder F is composed of 10.1% by mass of alumina, 72.8% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.8% by mass of dysprosium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Fを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ジスプロシウム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Fを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ジスプロシウム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Subsequently, using the composite oxide powder F obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-dysprosium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting substrate F on which a carrier is supported is obtained, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) in a form in which rhodium is supported on the carrier and supported on a monolith substrate in the same manner as in Example 1. -Alumina-dysprosium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(実施例10)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)及び硝酸イッテルビウム5水和物0.047モル(21.3g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水189gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Example 10)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate and 0.047 mol (21.3 g) of ytterbium nitrate pentahydrate were added to 2000 ml of ion-exchanged water and stirred for 5 minutes with a propeller stirrer. Dissolved. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 189 g of 25% by mass ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して複合酸化物粉末Gを調製した。得られた複合酸化物粉末Gは、10.1質量%のアルミナ、72.5質量%のセリア、8.2質量%のジルコニア及び9.2質量%の酸化イッテルビウムによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a composite oxide powder. G was prepared. The obtained composite oxide powder G is composed of 10.1% by mass of alumina, 72.5% by mass of ceria, 8.2% by mass of zirconia, and 9.2% by mass of ytterbium oxide. The surface area was about 100 m 2 / g.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた複合酸化物粉末Gを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化イッテルビウム複合酸化物からなる担体が担持された触媒担体担持基材Gを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化イッテルビウム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の水蒸気改質触媒をモノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder G obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina-ytterbium oxide composite oxide in the same manner as in Example 1. A catalyst carrier-supporting substrate G on which a carrier is supported is obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium is supported on the carrier, and a steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia) is supported on a monolith substrate. -Alumina-ytterbium oxide composite oxide carrier) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The resulting steam reforming catalyst supported on the monolith substrate was used as a monolith catalyst sample.

(比較例1)
硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)を2000mlのイオン交換水に添加し、プロペラ撹拌器で5分間撹拌して溶解した。この溶液にCeO換算の濃度が28質量%の硝酸セリウム水溶液262g(CeO換算で0.43モルに相当)を添加して5分間撹拌した。次いで、この混合水溶液に、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)をイオン交換水30gに溶解した水溶液を添加して5分間撹拌した。得られた混合水溶液に25質量%のアンモニア水177gを添加して10分間撹拌し、沈殿物を含む水溶液を得た。この水溶液を2気圧の加圧下、120℃の温度条件で2時間加熱処理し、沈殿物を熟成させた。
(Comparative Example 1)
0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate was added to 2000 ml of ion-exchanged water, and dissolved by stirring for 5 minutes with a propeller stirrer. The solution was stirred by adding the concentration of CeO 2 in terms of 28% by weight of the aqueous cerium nitrate solution 262 g (corresponding to 0.43 mol in terms of CeO 2) 5 minutes. Next, an aqueous solution in which 0.068 mol (18.1 g) of zirconyl nitrate dihydrate was dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added to the mixed aqueous solution, followed by stirring for 5 minutes. To the obtained mixed aqueous solution, 177 g of 25 mass% ammonia water was added and stirred for 10 minutes to obtain an aqueous solution containing a precipitate. This aqueous solution was heat-treated under a pressure of 2 atm and a temperature condition of 120 ° C. for 2 hours to age the precipitate.

次に、熟成させた沈殿物を含む水溶液を100℃/時間の昇温速度で400℃まで加熱し、更に400℃で5時間仮焼成した後、600℃で5時間焼成して比較用の複合酸化物粉末Hを調製した。得られた複合酸化物粉末Hは、11.1質量%のアルミナ、79.8質量%のセリア及び9.1質量%のジルコニアによって構成されており、その比表面積は約100m/gであった。 Next, the aged aqueous solution containing the precipitate is heated to 400 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./hour, further calcined at 400 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours. Oxide powder H was prepared. The obtained composite oxide powder H was composed of 11.1% by mass of alumina, 79.8% by mass of ceria and 9.1% by mass of zirconia, and the specific surface area was about 100 m 2 / g. It was.

次いで、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた比較用の複合酸化物粉末Hを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ複合酸化物からなる比較用の担体が担持された比較用の触媒担体担持基材Hを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒を比較用モノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder H for comparison obtained instead of the composite oxide powder A, a cordierite honeycomb monolith substrate is made of a ceria-zirconia-alumina composite oxide in the same manner as in Example 1. A comparative catalyst carrier-supporting substrate H on which a comparative carrier is supported is obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium is supported on the carrier, and the comparative steam reformer is supported on a monolith substrate. Catalyst (rhodium / ceria-zirconia-alumina composite oxide support) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The comparative steam reforming catalyst in a form supported on the obtained monolith substrate was used as a comparative monolith catalyst sample.

(比較例2)
複合酸化物粉末の各成分の硝酸化合物として、硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)、硝酸セリウム6水和物0.43モル(187g)、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)及び硝酸プラセオジム6水和物0.047モル(20.6g)を準備し、これらを2000mlのイオン交換水に溶解させたのち、この混合水溶液に共沈剤としてアンモニア水189gを滴下して複合水酸化物を沈殿させた。この沈殿物を含む水溶液を遠心分離して沈殿物を取り出し、沈殿物を150℃の温度雰囲気下で16時間で乾燥させた後、600℃で5時間焼成することにより比較用の複合酸化物粉末Jを調製した。得られた複合酸化物粉末Jは、10.2質量%のアルミナ、73.4質量%のセリア、8.3質量%のジルコニア及び8.1質量%の酸化プラセオジムによって構成されており、その比表面積は約150m/gであった。
(Comparative Example 2)
As the nitrate compound of each component of the composite oxide powder, 0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate, 0.43 mol (187 g) of cerium nitrate hexahydrate, 0. 068 mol (18.1 g) and praseodymium nitrate hexahydrate 0.047 mol (20.6 g) were prepared and dissolved in 2000 ml of ion-exchanged water. 189 g was added dropwise to precipitate the composite hydroxide. The aqueous solution containing the precipitate is centrifuged to remove the precipitate, and the precipitate is dried in a temperature atmosphere at 150 ° C. for 16 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours, thereby comparing the composite oxide powder. J was prepared. The obtained composite oxide powder J is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.4% by mass of ceria, 8.3% by mass of zirconia, and 8.1% by mass of praseodymium oxide. The surface area was about 150 m 2 / g.

次に、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた比較用の複合酸化物粉末Jを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物からなる比較用の担体が担持された比較用の触媒担体担持基材Jを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化プラセオジム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒を比較用モノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder J for comparison obtained instead of the composite oxide powder A, the cordierite honeycomb monolith substrate was coated with the ceria-zirconia-alumina-praseodymium composite in the same manner as in Example 1. A comparative catalyst carrier-supporting base material J on which a comparative carrier made of an oxide was supported was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium was supported on the carrier, and the carrier was supported on a monolith base material. A comparative steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia-alumina-praseodymium oxide composite oxide support) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The comparative steam reforming catalyst in a form supported on the obtained monolith substrate was used as a comparative monolith catalyst sample.

(比較例3)
複合酸化物粉末の各成分の硝酸化合物として、硝酸アルミニウム9水和物0.2モル(75.1g)、硝酸セリウム6水和物0.43モル(187g)、硝酸ジルコニル2水和物0.068モル(18.1g)及び硝酸ネオジム6水和物0.047モル(20.7g)を準備し、これらを2000mlのイオン交換水に溶解させたのち、この混合水溶液に共沈剤としてアンモニア水189gを滴下して複合水酸化物を沈殿させた。この沈殿物を含む水溶液を遠心分離して沈殿物を取り出し、沈殿物を150℃の温度雰囲気下で16時間で乾燥させた後、600℃で5時間焼成することにより比較用の複合酸化物粉末Kを調製した。得られた複合酸化物粉末Kは、10.2質量%のアルミナ、73.4質量%のセリア、8.4質量%のジルコニア及び8.0質量%の酸化ネオジムによって構成されており、その比表面積は約150m/gであった。
(Comparative Example 3)
As the nitrate compound of each component of the composite oxide powder, 0.2 mol (75.1 g) of aluminum nitrate nonahydrate, 0.43 mol (187 g) of cerium nitrate hexahydrate, 0. 068 mol (18.1 g) and neodymium nitrate hexahydrate 0.047 mol (20.7 g) were prepared, dissolved in 2000 ml of ion-exchanged water, and then mixed with aqueous ammonia as a coprecipitate. 189 g was added dropwise to precipitate the composite hydroxide. The aqueous solution containing the precipitate is centrifuged to remove the precipitate, and the precipitate is dried in a temperature atmosphere at 150 ° C. for 16 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours, thereby comparing the composite oxide powder. K was prepared. The obtained composite oxide powder K is composed of 10.2% by mass of alumina, 73.4% by mass of ceria, 8.4% by mass of zirconia and 8.0% by mass of neodymium oxide. The surface area was about 150 m 2 / g.

次に、複合酸化物粉末Aの代わりに得られた比較用の複合酸化物粉末Kを用いて、実施例1と同様にしてコージェライト製ハニカムモノリス基材にセリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ネオジム複合酸化物からなる比較用の担体が担持された比較用の触媒担体担持基材Kを得、更に、実施例1と同様にして前記担体にロジウムを担持し、モノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒(ロジウム/セリア−ジルコニア−アルミナ−酸化ネオジム複合酸化物担体)を得た。なお、モノリス基材1L当たりのロジウムの担持量は4.8g(/L)であった。得られたモノリス基材に担持された形態の比較用水蒸気改質触媒を比較用モノリス触媒試料とした。   Next, using the composite oxide powder K for comparison obtained instead of the composite oxide powder A, the cordierite honeycomb monolith substrate was coated with a ceria-zirconia-alumina-neodymium oxide composite in the same manner as in Example 1. A comparative catalyst carrier-supporting base material K on which a comparative carrier made of an oxide was supported was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, rhodium was supported on the carrier, and the carrier was supported on a monolith base material. A comparative steam reforming catalyst (rhodium / ceria-zirconia-alumina-neodymium oxide composite oxide support) was obtained. The supported amount of rhodium per liter of monolith substrate was 4.8 g (/ L). The comparative steam reforming catalyst in a form supported on the obtained monolith substrate was used as a comparative monolith catalyst sample.

[エタノールとガソリンとの混合燃料の水蒸気改質反応活性試験及び耐久試験]
実施例1〜10において得られたモノリス触媒試料及び比較例1〜3において得られた比較用モノリス触媒試料について、水蒸気改質反応活性試験及び耐久試験を行った。
[Steam reforming reaction activity test and durability test of mixed fuel of ethanol and gasoline]
The steam reforming reaction activity test and the durability test were performed on the monolith catalyst samples obtained in Examples 1 to 10 and the comparative monolith catalyst samples obtained in Comparative Examples 1 to 3.

先ず、エタノール(無水)と市販ガソリンを体積比20:80で混合することにより、エタノールを20体積%配合したE20燃料を調合した。次いで、ガス流量4.6L/分のCO(14%)/N混合ガスに対して、E20燃料及びイオン交換水をそれぞれ液体ポンプを用いて0.67mL/分及び0.54mL/分の流量で添加して気化させることにより、活性試験及び耐久試験で使用するモデルガスを調製した。このときの水蒸気/カーボン比(S/C)は0.93であり、ガス流量は5.4L/分となった。 First, E20 fuel containing 20% by volume of ethanol was prepared by mixing ethanol (anhydrous) and commercial gasoline at a volume ratio of 20:80. Next, E20 fuel and ion-exchanged water are used for a CO 2 (14%) / N 2 mixed gas with a gas flow rate of 4.6 L / min using a liquid pump, respectively, at 0.67 mL / min and 0.54 mL / min. A model gas used in the activity test and the durability test was prepared by adding and vaporizing at a flow rate. At this time, the water vapor / carbon ratio (S / C) was 0.93, and the gas flow rate was 5.4 L / min.

次に、実施例1〜10において得られたモノリス触媒試料及び比較例1〜3において得られた比較用モノリス触媒試料を、それぞれ内径23.5mmのステンレス製反応管に充填し、この反応管を固定床流通式反応装置に装着した。次いで、前処理として、上記モデルガスをモノリス触媒に供給し、触媒床温度600℃、500℃及び400℃の順序でそれぞれ約1時間保持した。その後、活性試験及び耐久試験として、触媒床温度を550℃に設定して120分間保持した。そのときの水素(H)発生濃度をガスクロマトグラフ法により測定し、その経時変化を調べた。 Next, the monolith catalyst sample obtained in Examples 1 to 10 and the comparative monolith catalyst sample obtained in Comparative Examples 1 to 3 were each filled into a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 23.5 mm. A fixed bed flow reactor was installed. Next, as a pretreatment, the model gas was supplied to the monolith catalyst, and held for about 1 hour in the order of the catalyst bed temperatures of 600 ° C., 500 ° C., and 400 ° C., respectively. Thereafter, as an activity test and a durability test, the catalyst bed temperature was set to 550 ° C. and held for 120 minutes. The hydrogen (H 2 ) generation concentration at that time was measured by a gas chromatograph method, and the change with time was examined.

実施例1〜10及び比較例1〜3で得たモノリス触媒についての炭化水素類からなる燃料(E20燃料)の水蒸気改質反応活性を示すグラフを図1A〜図1Cに示す。図1A〜図1Cに示した実施例1〜10の結果と比較例1〜3の結果との比較から明らかなように、図1A〜図1Cに示した反応時間(分)毎のH発生濃度において、反応時間が10分の場合をほぼ初期状態と考えると、実施例1〜10のモノリス触媒は、比較例1〜3の比較用モノリス触媒より優れた初期状態での改質反応活性を示していることが確認された。 The graph which shows the steam reforming reaction activity of the fuel (E20 fuel) which consists of hydrocarbons about the monolith catalyst obtained in Examples 1-10 and Comparative Examples 1-3 is shown to FIG. 1A-FIG. 1C. As is apparent from a comparison between the results of Examples 1 to 10 shown in FIGS. 1A to 1C and the results of Comparative Examples 1 to 3, generation of H 2 for each reaction time (minute) shown in FIGS. 1A to 1C. Considering the case where the reaction time is 10 minutes in terms of concentration as the almost initial state, the monolith catalysts of Examples 1 to 10 have the reforming reaction activity in the initial state superior to the comparative monolith catalysts of Comparative Examples 1 to 3. It was confirmed that

また、反応時間の経過とともに、実施例1〜10及び比較例1〜3のいずれの触媒も活性が低下したが、実施例1〜2のモノリス触媒は、比較例1〜3の比較用モノリス触媒よりH発生濃度の低下率が小さく、耐久性が高いことが確認された(図1A)。また、実施例3〜5のモノリス触媒は、反応時間が経過しても活性の低下が小さく、耐久性が極めて高いことが確認された(図1B)。さらに、実施例6〜10のモノリス触媒は、比較例1の比較用モノリス触媒に比べて、各反応時間でのH発生濃度が高く、実施例1〜2のモノリス触媒と同様に、耐久性が高いことが確認された(図1C)。なお、比較例2〜3の比較用モノリス触媒は、反応時間の経過による活性の低下が最も顕著であった(図1A)。 Moreover, although the activity of any of the catalysts of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 decreased with the progress of the reaction time, the monolith catalysts of Examples 1 to 2 were the comparative monolith catalysts of Comparative Examples 1 to 3. It was confirmed that the decrease rate of the H 2 generation concentration was smaller and the durability was high (FIG. 1A). In addition, it was confirmed that the monolith catalysts of Examples 3 to 5 had a very low durability and a very high durability even when the reaction time passed (FIG. 1B). Furthermore, the monolith catalysts of Examples 6 to 10 have a higher H 2 generation concentration at each reaction time than the comparative monolith catalyst of Comparative Example 1, and the durability is the same as the monolith catalysts of Examples 1 and 2. Was confirmed to be high (FIG. 1C). In addition, in the comparative monolith catalysts of Comparative Examples 2 to 3, the decrease in the activity with the lapse of the reaction time was most remarkable (FIG. 1A).

これらの結果から、実施例1〜10のモノリス触媒は、初期状態のE20燃料水蒸気改質反応活性、及び、その耐久性のいずれも高いこと、特に、実施例3〜5のモノリス触媒は、その耐久性が極めて高いことが確認され、十分に優れた触媒活性を発揮することが確認された。   From these results, the monolith catalysts of Examples 1 to 10 are both high in E20 fuel steam reforming reaction activity in the initial state and their durability. In particular, the monolith catalysts of Examples 3 to 5 are It was confirmed that the durability was extremely high, and it was confirmed that the catalyst activity was sufficiently excellent.

[複合酸化物担体の表面分析]
実施例1〜2、6〜10及び比較例1〜3において得られた複合酸化物担体の表面分析を、X線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)により行った。XPS装置として走査型X線光電子分光分析装置(アルバック・ファイ社製、「Quantum−2000」)を使用し、X線源にAlKαを適用し、光電子取出角:45°、分析領域:800μm×500μm、パスエネルギー:26eV、エネルギーステップ:0.1eVの条件でX線光電子スペクトル(XPS)を測定した。表面組成はAl2p、Ce3d、Zr3d、Ce以外の希土類元素の3dのピークを用いて算出した。その結果を表1に示す。なお、参考として表1には担体全体の組成(仕込値)を併記した。
[Surface analysis of composite oxide support]
Surface analysis of the composite oxide carriers obtained in Examples 1-2, 6-10 and Comparative Examples 1-3 was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A scanning X-ray photoelectron spectrometer (“Quantum-2000” manufactured by ULVAC-PHI) is used as the XPS apparatus, AlKα is applied to the X-ray source, the photoelectron extraction angle is 45 °, and the analysis region is 800 μm × 500 μm. X-ray photoelectron spectrum (XPS) was measured under the conditions of pass energy: 26 eV and energy step: 0.1 eV. The surface composition was calculated using 3d peaks of rare earth elements other than Al2p, Ce3d, Zr3d, and Ce. The results are shown in Table 1. For reference, Table 1 also shows the composition (charged value) of the entire carrier.

表1に示した実施例1〜2、6〜10の結果と比較例1〜3の結果との比較から明らかなように、実施例1〜2、6〜10の水蒸気改質触媒の複合酸化物担体は、表面のAl組成が試料全体よりも著しく高くなっていることが確認された。   As is clear from the comparison between the results of Examples 1-2 and 6-10 shown in Table 1 and the results of Comparative Examples 1-3, the composite oxidation of the steam reforming catalysts of Examples 1-2, 6-10 It was confirmed that the material carrier has a surface Al composition significantly higher than that of the entire sample.

なお、これらの結果は、実施例1〜2、6〜10の複合酸化物担体では、セリア、ジルコニア及び他の希土類酸化物からなる複合酸化物の結晶粒子の周りに、アルミナの微細な粒子が配置していることを示すものと考えられる。セリア、ジルコニア及び他の希土類酸化物からなる複合酸化物は、還元雰囲気では粒成長しやすく、活性試験時の前処理時(最高600℃)でも粒成長してしまう可能性がある。したがって、実施例1〜2、6〜10の触媒では、活性試験時のセリア、ジルコニア及び他の希土類酸化物からなる複合酸化物の粒成長がアルミナの障壁効果により抑制されたことが、初期状態で高い性能を示した原因の一つであると考えられる。また、実施例3〜5の触媒についても、複合酸化物担体が実施例1の複合酸化物担体と同じものであることから、同様の理由により、初期状態で高い性能を示したと考えられる。   These results show that in the composite oxide carriers of Examples 1-2 and 6-10, fine alumina particles are present around the composite oxide crystal particles composed of ceria, zirconia and other rare earth oxides. This is considered to indicate that it is arranged. A composite oxide composed of ceria, zirconia, and other rare earth oxides easily grows in a reducing atmosphere, and may grow even during pretreatment (up to 600 ° C.) during an activity test. Therefore, in the catalysts of Examples 1-2 and 6-10, the initial state that the grain growth of the composite oxide composed of ceria, zirconia and other rare earth oxides during the activity test was suppressed by the barrier effect of alumina. This is considered to be one of the reasons for the high performance. Further, the catalysts of Examples 3 to 5 are considered to have exhibited high performance in the initial state for the same reason because the composite oxide support is the same as the composite oxide support of Example 1.

[水素−昇温還元試験(H−TPR試験)]
実施例1〜4、6〜8において得られた水蒸気改質触媒及び比較例1〜3において得られた比較用水蒸気改質触媒(初期状態)について、水素−昇温還元試験(H−TPR試験、Hydrogen Temperature Programmed Reduction)を行った。
[Hydrogen - heating reduction test (H 2-TPR test)
About the steam reforming catalyst obtained in Examples 1 to 4 and 6 to 8 and the steam reforming catalyst for comparison (initial state) obtained in Comparative Examples 1 to 3, a hydrogen-temperature reduction test (H 2 -TPR) Test, Hydrogen Temperature Programmed Reduction).

このようなH−TPR試験においては、先ず、各モノリス触媒試料の中のモノリス基材にコートされている粉末状態の触媒を掻き落として、試験用触媒粉末を得た。次に、得られた試験用触媒粉末約40mgを、固定床流通式反応装置(ヘンミ計算尺社製、商品名「TP5000」)の石英反応管(内径10mm)に充填し、酸化前処理として、試験用触媒粉末に対してO(60容量%)/Ar(残部)からなる混合ガス(A)を50mL/分の条件で供給して触媒の床温を60℃/分の昇温速度で300℃まで昇温し、前記混合ガス(A)を50mL/分で供給しながら300℃で20分間保持する処理を施した。次いで、前記混合ガス(A)で触媒の床温が室温になるまで冷却し、その後、供給ガス種をAr(100容量%)からなるガス(B)に切り替えて、ガス(B)を50mL/分の供給速度で30分間供給する処理(パージ処理)を施した。次に、供給ガス種をH(1容量%)/Ar(残部)からなる混合ガス(C)に切り替えて、混合ガス(C)を50mL/分の供給速度で5分間供給した後、混合ガス(C)を供給しながら触媒の床温を20℃/分の昇温速度で30℃から810℃まで昇温した。そして、このような昇温中における出ガス中のH濃度を四重極型質量分析計(QMS:Quadrupol Mass Spectrometer、Qマス)を用いて測定した。出ガス中のH濃度(%)と温度(℃)との関係を示すグラフとして、初期状態の実施例1〜4、6〜8及び比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトルを図2A〜図2Dに示す。図2Aは初期状態の実施例1〜2及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)、図2Bは初期状態の実施例3〜4及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)、図2Cは初期状態の実施例6〜8及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)、図2Dは初期状態の比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のH−TPRスペクトル(出ガス中のH濃度と温度との関係を示すグラフ)である。なお、Hの消費が開始される温度から触媒中のRh活性種の還元され易さが分かり、Hの消費量からRh活性種の還元量が分かる。また、H−TPR試験では、約40℃〜約200℃の温度範囲でH消費が観察された。これは酸化前処理で酸化されたRhが還元されたことによるものと考えられる。H消費量及びH消費中心温度を算出した結果を表2に示す。なお、H消費中心温度とは、全体のH消費量の50%のHが消費されるときの温度である。 In such an H 2 -TPR test, first, the catalyst in a powder state coated on the monolith substrate in each monolith catalyst sample was scraped off to obtain a test catalyst powder. Next, about 40 mg of the obtained test catalyst powder was filled in a quartz reaction tube (inner diameter: 10 mm) of a fixed bed flow type reaction apparatus (trade name “TP5000” manufactured by Henmi Kakushakusha) and tested as an oxidation pretreatment. A mixed gas (A) composed of O 2 (60% by volume) / Ar (remainder) is supplied to the catalyst powder at a rate of 50 mL / min, and the bed temperature of the catalyst is 300 at a rate of temperature increase of 60 ° C./min. The temperature was raised to 0 ° C., and the mixture gas (A) was supplied at 50 mL / min and maintained at 300 ° C. for 20 minutes. Next, the mixed gas (A) is used to cool the catalyst until the bed temperature of the catalyst reaches room temperature, and then the gas species (B) is switched to a gas (B) made of Ar (100% by volume), so that the gas (B) is 50 mL / A supply process (purge process) was performed for 30 minutes at a supply speed of 1 minute. Next, the supply gas species is switched to a mixed gas (C) composed of H 2 (1% by volume) / Ar (remainder), and the mixed gas (C) is supplied at a supply rate of 50 mL / min for 5 minutes, and then mixed. While supplying gas (C), the bed temperature of the catalyst was increased from 30 ° C. to 810 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./min. Then, such quadrupole mass spectrometer of H 2 concentration of the outgoing gas in the heated (QMS: Quadrupol Mass Spectrometer, Q squares) was used for the measurement. As a graph showing the relationship between the H 2 concentration (%) in the output gas and the temperature (° C.), the steam reforming catalysts obtained in Examples 1-4, 6-8 and Comparative Examples 1-3 in the initial state were used. H 2 -TPR spectra are shown in FIGS. 2A is an H 2 -TPR spectrum (a graph showing the relationship between the H 2 concentration in the output gas and the temperature) of the steam reforming catalyst obtained in Examples 1-2 and Comparative Example 1 in the initial state, and FIG. H 2 -TPR spectrum of the steam reforming catalyst obtained in Examples 3 to 4 in the initial state and Comparative Example 1 (a graph showing the relationship between the H 2 concentration in the output gas and the temperature), FIG. 2C shows the initial state. H 2 -TPR spectrum of the steam reforming catalyst obtained in Examples 6 to 8 and Comparative Example 1 (a graph showing the relationship between the H 2 concentration in the output gas and the temperature), FIG. 2D shows Comparative Example 1 in the initial state. 4 is an H 2 -TPR spectrum (a graph showing the relationship between the H 2 concentration in the output gas and the temperature) of the steam reforming catalyst obtained in -3. Note that the ease of reduction of the Rh active species in the catalyst is known from the temperature at which consumption of H 2 is started, and the reduction amount of the Rh active species is known from the consumption of H 2 . In the H 2 -TPR test, H 2 consumption was observed in a temperature range of about 40 ° C. to about 200 ° C. This is considered to be due to the reduction of Rh oxidized in the pre-oxidation treatment. Table 2 shows the results of calculating the H 2 consumption amount and the H 2 consumption center temperature. Note that with H 2 consumption core temperature is a temperature at which the H 2 50% of the total H 2 consumption is consumed.

図2A〜図2D及び表2に示した実施例1〜4、6〜8の結果と比較例1〜3の結果との比較から明らかなように、実施例1〜4、6〜8の水蒸気改質触媒は、触媒中の活性種Rhが還元されやすい状態であることが確認された。すなわち、実施例1〜4、6〜8の水蒸気改質触媒は、比較例1〜3の比較用水蒸気改質触媒と比べて低温でRhが還元されており、Rhが還元されやすい状態であることが分かる。したがって、実施例1〜4、6〜8の水蒸気改質触媒では、白金族金属であるRhが水蒸気改質反応活性に有効なメタル状態になりやすいことが、初期状態で高い性能を示した原因の一つであると考えられる。   As apparent from the comparison of the results of Examples 1 to 4 and 6 to 8 shown in FIGS. 2A to 2D and Table 2 with the results of Comparative Examples 1 to 3, the water vapor of Examples 1 to 4 and 6 to 8 was used. It was confirmed that the reforming catalyst is in a state where the active species Rh in the catalyst is easily reduced. That is, in the steam reforming catalysts of Examples 1 to 4 and 6 to 8, Rh is reduced at a lower temperature than the steam reforming catalyst for comparison in Comparative Examples 1 to 3, and Rh is easily reduced. I understand that. Therefore, in the steam reforming catalysts of Examples 1 to 4 and 6 to 8, Rh, which is a platinum group metal, is likely to be in a metal state effective for steam reforming reaction activity. It is thought that it is one of.

[酸素−昇温脱離試験(O−TPD試験)]
実施例1〜10において得られた水蒸気改質触媒及び比較例1〜3において得られた比較用水蒸気改質触媒(初期状態)について、酸素−昇温脱離試験(O−TPD試験、Oxygen Temperature Programmed Desorption)を行った。
[Oxygen-temperature programmed desorption test (O 2 -TPD test)]
About the steam reforming catalyst obtained in Examples 1-10 and the steam reforming catalyst for comparison (initial state) obtained in Comparative Examples 1-3, an oxygen-temperature-programmed desorption test (O 2 -TPD test, Oxygen) (Temperature Programmed Desorption) was performed.

このようなO−TPD試験においては、先ず、各モノリス触媒試料の中のモノリス基材にコートされている粉末状態の触媒を掻き落として、試験用触媒粉末を得た。次に、得られた試験用触媒粉末約160mgを、昇温脱離分析装置(ヘンミ計算尺社製、商品名「TP5000」)に充填し、先ず、前処理として、試験用触媒粉末にOガス(O:100容量%)を20mL/分で供給しながら600℃で20分間加熱した後、供給ガス種をArガス(Ar:100容量%)に切り替えてArガスを20mL/分の供給速度で600℃で10分間供給する処理(パージ処理)を施し、その後Arガスで触媒の床温が室温200℃になるまで冷却した。次に、酸化処理として、Oガス(O:100容量%)を20mL/分で供給しながら200℃で20分間加熱した後、Oガスで触媒の床温が室温になるまで冷却し、その後、供給ガス種をArガス(Ar:100容量%)に切り替え、Arガスを20mL/分の供給速度で30分間供給する処理(パージ処理)を施した。次いで、Arガスを20mL/分の供給速度で供給しながら、20℃/分の昇温速度で昇温し、30から850℃までの間において、このような昇温中における前記触媒を通過した出ガス中に含まれるOの量(O濃度)を四重極型質量分析計(QMS:Quadrupol Mass Spectrometer、Qマス)を用いて測定した。出ガス中のO濃度(%)と温度(℃)との関係を示すグラフとして、初期状態の実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトルを図3A〜図3Eに示す。図3Aは初期状態の実施例1〜2及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)、図3Bは初期状態の実施例3〜5及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)、図3Cは初期状態の実施例6〜8及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)、図3Dは初期状態の実施例9〜10及び比較例1で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)、図3Eは初期状態の比較例1〜3で得られた水蒸気改質触媒のO−TPDスペクトル(出ガス中のO濃度と温度との関係を示すグラフ)である。また、O−TPD試験では、約150℃〜約500℃の低温範囲及び約550℃以上の高温範囲で2つのO脱離ピークがされた。高温側のO脱離ピークは複合酸化物の結晶粒子内からの酸素放出と考えられる。一方、低温側のO脱離ピークについては詳細は不明であるが、温度が高くなると4価から3価が安定になることが知られている酸化プラセオジムが含まれている実施例1及び3〜5で大きいピークが得られたことから、これも複合酸化物担体の結晶粒子内からの酸素放出によるものと考えられる。これらのピークから、その面積を積分することにより、低温側と高温側のO脱離量を算出した。その結果を表3に示す。 In such an O 2 -TPD test, first, the catalyst in a powder state coated on the monolith substrate in each monolith catalyst sample was scraped off to obtain a test catalyst powder. Next, about 160 mg of the obtained test catalyst powder was charged into a temperature programmed desorption analyzer (trade name “TP5000”, manufactured by Henmi Kakusha Co., Ltd.). First, as a pretreatment, O 2 gas was added to the test catalyst powder. After heating at 600 ° C. for 20 minutes while supplying (O 2 : 100% by volume) at 20 mL / min, the supply gas species is switched to Ar gas (Ar: 100% by volume), and Ar gas is supplied at a rate of 20 mL / min. Then, a treatment (purging treatment) was performed at 600 ° C. for 10 minutes, followed by cooling with Ar gas until the bed temperature of the catalyst reached room temperature of 200 ° C. Next, as an oxidation treatment, heating was performed at 200 ° C. for 20 minutes while supplying O 2 gas (O 2 : 100% by volume) at 20 mL / min, and then the catalyst was cooled to room temperature with O 2 gas. Thereafter, the supply gas species was switched to Ar gas (Ar: 100% by volume), and a process of supplying Ar gas at a supply rate of 20 mL / min for 30 minutes (purge process) was performed. Next, while supplying Ar gas at a supply rate of 20 mL / min, the temperature was increased at a rate of temperature increase of 20 ° C./min, and the catalyst during such temperature increase was passed between 30 and 850 ° C. out the amount of O 2 contained in the gas (O 2 concentration) a quadrupole mass spectrometer (QMS: Quadrupol mass spectrometer, Q squares) was used for the measurement. As a graph showing the relationship between the O 2 concentration (%) in the outgas and the temperature (° C.), the O 2 -TPD of the steam reforming catalyst obtained in the initial Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 The spectra are shown in FIGS. 3A-3E. FIG. 3A is an O 2 -TPD spectrum (a graph showing the relationship between the O 2 concentration in the output gas and the temperature) of the steam reforming catalyst obtained in Examples 1-2 and Comparative Example 1 in the initial state, and FIG. The O 2 -TPD spectrum of the steam reforming catalyst obtained in Examples 3 to 5 and Comparative Example 1 in the initial state (a graph showing the relationship between the O 2 concentration in the output gas and the temperature), FIG. 3C shows the initial state. O 2 -TPD spectrum of the steam reforming catalyst obtained in Examples 6 to 8 and Comparative Example 1 (a graph showing the relationship between the O 2 concentration in the output gas and the temperature), FIG. 3D shows Example 9 in the initial state. 10 and the O 2 -TPD spectrum of the steam reforming catalyst obtained in Comparative Example 1 (a graph showing the relationship between the O 2 concentration in the outgas and the temperature), FIG. 3E shows Comparative Examples 1 to 3 in the initial state. O 2 -TPD spectrum of the steam reforming catalyst (outgoing gas O 2 Is a graph) showing a relationship between the degree and temperature. In the O 2 -TPD test, two O 2 desorption peaks were observed in a low temperature range of about 150 ° C. to about 500 ° C. and a high temperature range of about 550 ° C. or higher. The O 2 desorption peak on the high temperature side is considered to be oxygen release from the crystal grains of the composite oxide. On the other hand, the details of the O 2 desorption peak on the low temperature side are unknown, but Examples 1 and 3 containing praseodymium oxide, which is known to be stable from tetravalent to trivalent as the temperature increases. Since a large peak was obtained at ˜5, this is also considered to be due to oxygen release from the crystal particles of the composite oxide support. From these peaks, the amount of O 2 desorption on the low temperature side and the high temperature side was calculated by integrating the area. The results are shown in Table 3.

図3A〜図3E及び表3に示した実施例1〜10の結果と比較例1〜3の結果との比較から明らかなように、実施例1、3〜5及び8の水蒸気改質触媒は、低温側で複合酸化物担体から多くの酸素を放出していることが確認された。更に実施例2の水蒸気改質触媒は高温側で複合酸化物担体から多くの酸素を放出していることが確認された。したがって、実施例1〜10の水蒸気改質触媒では、複合酸化物担体の結晶粒子内から放出される酸素が析出した炭素質物質を酸化除去するため、高い耐久性能を示した原因であると考えられる。特に、実施例3〜5の水蒸気改質触媒では、低温側で非常に多くの酸素を放出していることから、複合酸化物担体の結晶粒子内から放出される酸素が析出した炭素質物質を酸化除去する能力が非常に高いため、極めて高い耐久性能を示した原因であると考えられる。   As is clear from the comparison between the results of Examples 1 to 10 shown in FIGS. 3A to 3E and Table 3 and the results of Comparative Examples 1 to 3, the steam reforming catalysts of Examples 1, 3 to 5 and 8 are It was confirmed that a large amount of oxygen was released from the complex oxide support on the low temperature side. Furthermore, it was confirmed that the steam reforming catalyst of Example 2 released a large amount of oxygen from the composite oxide support on the high temperature side. Therefore, the steam reforming catalysts of Examples 1 to 10 are considered to be the cause of high durability performance because the carbonaceous material on which the oxygen released from the crystal particles of the composite oxide support is deposited is oxidized and removed. It is done. In particular, in the steam reforming catalysts of Examples 3 to 5, since a large amount of oxygen is released on the low temperature side, a carbonaceous material in which oxygen released from the crystal particles of the composite oxide support is deposited is used. It is thought that this is the cause of the extremely high durability performance because the ability to oxidize and remove is very high.

以上説明したように、本発明によれば、酸素ガスが存在しない環境や水蒸気と炭素とのモル比(S/C)が低い条件においてもコーキングが十分に起こりにくく、高温下に曝されても高い活性を保持することができ、炭化水素類からなる燃料を水蒸気によって効率的に改質して水素を生成させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, coking is not likely to occur even in an environment where oxygen gas is not present or in a condition where the molar ratio (S / C) of water vapor to carbon is low, and even when exposed to high temperatures. High activity can be maintained, and hydrogen can be generated by efficiently reforming a fuel composed of hydrocarbons with steam.

したがって、本発明の水蒸気改質触媒は、炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質反応における触媒活性が高く、耐コーキング性にも優れ、高温下に曝されても高い活性を示すため、自動車等の内燃機関において炭化水素類からなる燃料を使用した場合に、これを水蒸気により改質して水素を生成させる際の触媒等として有用である。   Therefore, the steam reforming catalyst of the present invention has high catalytic activity in the steam reforming reaction of fuels composed of hydrocarbons, is excellent in coking resistance, and exhibits high activity even when exposed to high temperatures. When a fuel composed of hydrocarbons is used in such an internal combustion engine, it is useful as a catalyst or the like when reforming this with steam to generate hydrogen.

Claims (12)

アルミナ、セリア及びジルコニアと、セリア以外の希土類酸化物と、を含有する複合酸化物担体と、
該複合酸化物担体に担持された白金族金属からなる群から選択される少なくとも1種の第一の金属元素と、
を備えており、
前記複合酸化物担体のX線光電子分光(XPS)測定によるアルミニウムの表面組成(at%)が、前記複合酸化物担体全体のアルミニウムの組成(at%)の1.5倍以上であることを特徴とする、炭化水素類からなる燃料を水蒸気により改質するための水蒸気改質触媒。
A composite oxide support containing alumina, ceria and zirconia, and a rare earth oxide other than ceria, and
At least one first metal element selected from the group consisting of platinum group metals supported on the composite oxide support;
With
The surface composition (at%) of aluminum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the composite oxide support is 1.5 times or more of the aluminum composition (at%) of the entire composite oxide support. A steam reforming catalyst for reforming a fuel comprising hydrocarbons with steam.
前記セリア以外の希土類酸化物が、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、及び酸化イッテルビウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の水蒸気改質触媒。   2. The rare earth oxide other than ceria is at least one selected from the group consisting of praseodymium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide, and ytterbium oxide. The steam reforming catalyst according to 1. 前記セリア以外の希土類酸化物が、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウムのうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項2に記載の水蒸気改質触媒。   The steam reforming catalyst according to claim 2, wherein the rare earth oxide other than ceria is at least one of praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide. 前記複合酸化物担体中のセリアの含有量が50〜95質量%であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒。   The steam reforming catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of ceria in the composite oxide support is 50 to 95 mass%. 前記複合酸化物担体中のセリアと、ジルコニア及びセリア以外の希土類酸化物のうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体を形成していることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒。   The ceria in the composite oxide support and at least one of rare earth oxides other than zirconia and ceria form a solid solution in which at least a part thereof is in solid solution with each other. 4. The steam reforming catalyst according to claim 1. 前記複合酸化物担体中のセリアと、ジルコニア、酸化プラセオジム、酸化テルビウム、及び酸化イッテルビウムのうちの少なくとも1種とが、少なくとも一部が互いに固溶した固溶体を形成していることを特徴とする請求項5に記載の水蒸気改質触媒。   The ceria in the composite oxide support and at least one of zirconia, praseodymium oxide, terbium oxide, and ytterbium oxide form a solid solution in which at least a part thereof is in solid solution with each other. Item 6. The steam reforming catalyst according to Item 5. 前記第一の金属元素がロジウムであることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒。   The steam reforming catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the first metal element is rhodium. 前記複合酸化物担体に担持されたアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種の第二の金属元素を更に備えることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒。   8. The method according to claim 1, further comprising at least one second metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals supported on the composite oxide support. The steam reforming catalyst as described. 前記第二の金属元素がマグネシウム、ストロンチウム、バリウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項8に記載の水蒸気改質触媒。   The steam reforming catalyst according to claim 8, wherein the second metal element is at least one selected from the group consisting of magnesium, strontium, and barium. 水蒸気の存在下で、炭化水素類からなる燃料を請求項1〜9のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒に接触させることを特徴とする炭化水素類からなる燃料の水蒸気改質方法。   Steam reforming of a fuel comprising hydrocarbons, wherein the fuel comprising hydrocarbons is brought into contact with the steam reforming catalyst according to any one of claims 1 to 9 in the presence of steam. Method. 前記燃料がエタノールとガソリンとの混合燃料であることを特徴とする請求項10に記載の水蒸気改質方法。   The steam reforming method according to claim 10, wherein the fuel is a mixed fuel of ethanol and gasoline. 請求項1〜9のうちのいずれか一項に記載の水蒸気改質触媒を備えることを特徴とする水蒸気改質反応装置。   A steam reforming reaction apparatus comprising the steam reforming catalyst according to any one of claims 1 to 9.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018143988A (en) * 2017-03-07 2018-09-20 株式会社豊田中央研究所 Steam reforming catalyst and method for producing the same
KR20190008689A (en) * 2017-07-17 2019-01-25 한국과학기술원 Catalyst for Hydrocarbon Reforming
WO2019244546A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 住友電気工業株式会社 Steam reforming catalyst, and fuel cell system using same
JP2020517044A (en) * 2016-12-08 2020-06-11 シーリーズ インテレクチュアル プロパティ カンパニー リミティド Anode for solid oxide fuel cell
JP2020093246A (en) * 2018-11-29 2020-06-18 株式会社デンソー Reforming catalyst, and fuel reforming method using the catalyst
CN114713217A (en) * 2021-04-29 2022-07-08 上海科技大学 Modified cerium oxide carrier and modification method thereof, palladium-cerium catalyst and preparation method and application thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06198175A (en) * 1992-12-28 1994-07-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Catalytic composition and its production
JP2003238113A (en) * 2002-02-18 2003-08-27 Nissan Motor Co Ltd Method and apparatus for reforming fuels
JP2006036556A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Inorganic oxide, exhaust gas purification catalyst support and exhaust gas purification catalyst
JP2007000703A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Reforming catalyst, method of manufacturing reforming catalyst and fuel cell system
JP2007054685A (en) * 2005-08-22 2007-03-08 Toda Kogyo Corp Catalyst for water gas shift reaction
JP2010528834A (en) * 2007-05-31 2010-08-26 コーニング インコーポレイテッド Catalyst for hydrogen production by autothermal reforming, its production and use
JP2010207782A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Toyota Central R&D Labs Inc Steam reforming catalyst, steam reforming method using the same and steam reforming reaction device
JP2011517552A (en) * 2008-03-13 2011-06-16 バイオイーコン インターナショナル ホールディング エヌ.ブイ. Method for converting polysaccharides in inorganic molten salt hydrates

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06198175A (en) * 1992-12-28 1994-07-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Catalytic composition and its production
JP2003238113A (en) * 2002-02-18 2003-08-27 Nissan Motor Co Ltd Method and apparatus for reforming fuels
JP2006036556A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Inorganic oxide, exhaust gas purification catalyst support and exhaust gas purification catalyst
JP2007000703A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Reforming catalyst, method of manufacturing reforming catalyst and fuel cell system
JP2007054685A (en) * 2005-08-22 2007-03-08 Toda Kogyo Corp Catalyst for water gas shift reaction
JP2010528834A (en) * 2007-05-31 2010-08-26 コーニング インコーポレイテッド Catalyst for hydrogen production by autothermal reforming, its production and use
JP2011517552A (en) * 2008-03-13 2011-06-16 バイオイーコン インターナショナル ホールディング エヌ.ブイ. Method for converting polysaccharides in inorganic molten salt hydrates
JP2010207782A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Toyota Central R&D Labs Inc Steam reforming catalyst, steam reforming method using the same and steam reforming reaction device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7041678B2 (en) 2016-12-08 2022-03-24 シーリーズ インテレクチュアル プロパティ カンパニー リミティド Anode for solid oxide fuel cells
JP2020517044A (en) * 2016-12-08 2020-06-11 シーリーズ インテレクチュアル プロパティ カンパニー リミティド Anode for solid oxide fuel cell
JP2018143988A (en) * 2017-03-07 2018-09-20 株式会社豊田中央研究所 Steam reforming catalyst and method for producing the same
KR20190008689A (en) * 2017-07-17 2019-01-25 한국과학기술원 Catalyst for Hydrocarbon Reforming
KR102027964B1 (en) 2017-07-17 2019-10-04 한국과학기술원 Catalyst for Hydrocarbon Reforming
WO2019244546A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 住友電気工業株式会社 Steam reforming catalyst, and fuel cell system using same
CN112313007A (en) * 2018-06-20 2021-02-02 住友电气工业株式会社 Steam reforming catalyst and fuel cell system using the same
JPWO2019244546A1 (en) * 2018-06-20 2021-07-08 住友電気工業株式会社 Steam reforming catalyst and fuel cell system using it
US20210213430A1 (en) * 2018-06-20 2021-07-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Steam reforming catalyst and fuel cell system using the same
JP7173142B2 (en) 2018-06-20 2022-11-16 住友電気工業株式会社 Steam reforming catalyst and fuel cell system using the same
CN112313007B (en) * 2018-06-20 2023-05-05 住友电气工业株式会社 Steam reforming catalyst and fuel cell system using the same
US11883801B2 (en) 2018-06-20 2024-01-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Steam reforming catalyst and fuel cell system using the same
JP2020093246A (en) * 2018-11-29 2020-06-18 株式会社デンソー Reforming catalyst, and fuel reforming method using the catalyst
JP7161972B2 (en) 2018-11-29 2022-10-27 株式会社デンソー Reforming catalyst and fuel reforming method using the same
CN114713217A (en) * 2021-04-29 2022-07-08 上海科技大学 Modified cerium oxide carrier and modification method thereof, palladium-cerium catalyst and preparation method and application thereof

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