JP2017124390A - 触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法と金属酸化物コーティング層を含む触媒支持体及び触媒装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】担体層と触媒支持体の間の結合力を増大させながら担体層の比表面積が大きくなるように触媒支持体表面に担体層である金属酸化物コーティング層を形成する方法の提供。
【解決手段】金属酸化物前駆体及び沈殿剤を含む混合溶液と触媒支持体１０を接触させて触媒支持体１０表面に金属を含有する沈殿物を形成する沈殿段階及び触媒支持体１０上に形成された金属を含有する沈殿物を塑性して触媒支持体１０表面に金属酸化物コーティング層２０を形成する塑性段階を含む触媒支持体１０表面に金属酸化物コーティング層２０を形成する方法。
【選択図】図１
【解決手段】金属酸化物前駆体及び沈殿剤を含む混合溶液と触媒支持体１０を接触させて触媒支持体１０表面に金属を含有する沈殿物を形成する沈殿段階及び触媒支持体１０上に形成された金属を含有する沈殿物を塑性して触媒支持体１０表面に金属酸化物コーティング層２０を形成する塑性段階を含む触媒支持体１０表面に金属酸化物コーティング層２０を形成する方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、触媒支持体の表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法に関し、より詳細には、触媒支持体の表面に金属を含有する沈殿物を形成した後、これを塑性して触媒支持体表面に金属酸化物の担体層を形成する方法に関する。
水素製造工程及び脱硫工程等の化学工程や自動車排気ガス後処理装置等に使用される触媒装置は、触媒支持体の表面に形成された担体層にニッケル、ルテニウム、白金、パラジウム、ロジウム等で形成された触媒が担持された構造からなる。
触媒支持体は、セラミックス又は金属で形成されて触媒装置を通過する反応物の通路を形成する構成で、フェルト、マット、メッシュ、フォーム、ホイル、モノリス又はピン等の多様な形状で形成される。担体層は、触媒支持体の表面にアルミナ、ボヘマイト、シリカ又はチタニア等のセラミックスがコーティングされて形成され、触媒を担持する機能を果たす。
一般に触媒装置は高温で使用されることから、触媒支持体と担体層の間の熱膨脹係数の差が原因で担体が触媒支持体から落ちていって触媒装置の耐久性及び活性が低下する可能性があるため、触媒支持体と担体層間の結合力を大きくしなければならない。また、触媒を高分散担持し、反応物と触媒の接触可能性を大きくして触媒の活性及び転換効率を向上させるためには担体層の比表面積を大きくしなければならない。
触媒支持体と担体層間の結合力と担体層の比表面積を大きくするのために、本発明者の先行特許である登録特許公報第１０−１０１９２３４号(先行特許１)では、金属支持体表面に電解質内で印加電圧と電解質の濃度を調節して金属酸化物を形成させる電気化学的表面処理段階と、金属支持体に形成された無定形の金属酸化物を結晶化するか、合金のうち特定金属成分の金属酸化物のみを形成するために酸化雰囲気の加熱炉で熱処理する段階を経て金属構造体を形成した。先行特許１では、このように形成された金属構造体表面の金属酸化物を触媒の担持のための担体として使用することにより触媒を担持するか、金属酸化物に追加の触媒担体をさらにコーティングして形成された担体コーティング層に触媒を担持した。
図１は、従来技術である先行特許１で触媒支持体から形成された金属酸化物層に触媒を担持した構造を示す概念図である。
図１を参照すると、図１の（ａ）は触媒支持体１０の表面に電気化学的表面処理段階及び熱処理段階で形成された金属酸化物２０を触媒の担持のための担体にして、金属酸化物２０に直接触媒３０を担持した構造を示す。
図１の（ａ）のように、電気化学的表面処理及び熱処理段階で触媒支持体に形成された金属酸化物２０に直接触媒３０を担持する場合、触媒３０と金属酸化物２０の間の結合力や触媒の活性が大きくないことを確認することができた。
図１の（ｂ）は、金属酸化物２０に直接触媒３０を担持する場合の触媒３０と金属酸化物２０の間の結合力低下と触媒の活性低下の問題を解決するための構成で、触媒支持体１０表面に電気化学的表面処理段階及び熱処理段階で形成された金属酸化物２０を中間層とし、金属酸化物２０上に追加の担体コーティング層４０を形成する。図１の（ｂ）は、このように形成された担体コーティング層４０を触媒の担持のための担体層にして担体コーティング層４０に触媒３０を担持した構造を示す。
図１の（ｂ）のように、金属酸化物２０上に担体コーティング層４０を形成し、担体コーティング層４０に触媒３０を担持する場合には担体の役割を果たす担体コーティング層４０と触媒３０の間の結合力が向上して触媒の活性が大きくなる。
しかし、先行特許１では、金属酸化物２０に担体コーティング層４０をスプレー、含浸、ウォッシュコーティング等の方法で形成したことから、担体コーティング層４０の表面がムラのある形態で形成されてその比表面積が大きくなかった。また、担体コーティング層４０と触媒支持体１０の間の結合が物理的結合によりおこなわれることによって担体コーティング層４０が触媒支持体１０から剥離される現象が発生した。
本発明が解決しようとする技術的課題は、担体層と触媒支持体の間の結合力を増大させながら担体層の比表面積が大きくなるように触媒支持体表面に担体層である金属酸化物コーティング層を形成する方法を提供するものである。
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した技術的課題により制限されず、言及されなかった別の技術的課題は、下記の記載から本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
前記技術的課題を解決するために、本発明の一実施例は、金属酸化物前駆体及び沈殿剤を含む混合溶液と触媒支持体を接触させて触媒支持体表面に金属を含有する沈殿物を形成する沈殿段階及び前記触媒支持体上に形成された金属を含有する沈殿物を塑性して前記触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する塑性段階を含む触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法を提供する。
本発明の実施例において、前記金属酸化物コーティング層は、アルミナコーティング層であり、前記金属はアルミニウムである。
本発明の実施例において、前記金属を含有する沈殿物は、ボヘマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））又はバイヤライト（Ａｌ（ＯＨ）3）である。
本発明の実施例において、前記金属酸化物コーティング層は、複数の丸い形態の粒子が密集した構造又は複数の針状形態の粒子が密集した構造で形成される。
本発明の実施例において、前記金属酸化物前駆体は、アルミニウムナイトレート（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）、アルミニウムクロライド（ＡｌＣｌ3・６Ｈ2Ｏ）又はアルミニウムアセテート（Ｃ2Ｈ5ＡｌＯ4）のうち、いずれか１つ以上を含むことができる。
本発明の実施例において、前記沈殿剤は、アンモニア（ＮＨ3）又はウレア（ＣＯ（ＮＨ2）2）のうち、いずれか１つ以上を含むことができる。
本発明の実施例において、前記混合溶液で前記金属酸化物前駆体の濃度は５０〜２０００ｍＭである。
本発明の実施例において、前記混合溶液のｐＨは３〜１２である。
本発明の実施例において、前記沈殿段階は２５〜２００℃の温度範囲で０.５〜１００時間の間実施することができる。
本発明の実施例において、前記沈殿段階は６０〜９０℃の温度範囲で５〜７０時間の間実施することができる。
本発明の実施例において、前記塑性段階は５００〜１２００℃の温度範囲及び酸化雰囲気で実施することができる。
本発明の実施例において、前記塑性段階は７００〜９００℃の温度範囲及び酸化雰囲気で実施することができる。
本発明の実施例において、前記沈殿段階以前に前記触媒支持体に対する電気化学的表面処理段階又は熱処理段階のうち、いずれか１つ以上の段階を実施することができる。
本発明の実施例において、前記触媒支持体は、ステンレススチール、ＦｅＣｒ合金、アルミニウム、チタン、ＳｉＣのうちで選択されたいずれか１つの材料又は２つ以上の合金として形成することができる。
本発明の実施例において、前記触媒支持体は、フェルト、マット、メッシュ、フォーム、ホイル、モノリス又はピン形態であり得る。
前記技術的課題を解決するために、本発明の他の実施例は、前記方法により形成された金属酸化物コーティング層を含む触媒支持体を提供する。
前記技術的課題を解決するために、本発明のさらに別の実施例は、前記触媒支持体の金属酸化物コーティング層に触媒が担持して形成された触媒装置を提供する。
本発明の実施例によると、担体層と触媒支持体の間の結合力を増大させながら担体層の比表面積が大きくなるように触媒支持体表面に担体層である金属酸化物コーティング層を形成することができる。
本発明の効果は前記の効果に限定されず、本発明の詳細な説明又は特許請求の範囲に記載の発明の構成から推論可能な全ての効果を含むものと理解されなければならない。
以下では、添付した図面を参照して、本発明を説明する。ただし、本発明は、様々な相違する形態で実現することができ、したがって、ここで説明する実施例に限定されない。また、図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分については類似の図面符号を付けた。
明細書全体で、ある部分が他の部分と「連結（接続、接触、結合）」しているというとき、これは「直接的に連結」されている場合のみならず、その中間に異なる部材を介して「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除く訳でなく、他の構成要素をさらに備えることができるということを意味する。
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つ又はそれ以上の異なる特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたもの等の存在又は付加可能性を事前に排除しないものと理解されなければならない。
以下、添付の図面を参考にして本発明の実施例を詳しく説明する。
図２は、本発明の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法を示す図である。
図２を参照すると、本発明の金属酸化物コーティング層を形成する方法は沈殿段階と塑性段階の２段階を含む。
沈殿段階は、金属酸化物前駆体及び沈殿剤を含む混合溶液と触媒支持体を接触させて触媒支持体表面に金属を含有する沈殿物を形成する段階である。
金属酸化物前駆体は、金属酸化物を形成するための前段階の化合物を意味する。例えば、アルミニウムの酸化物であるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を形成するためのアルミナ前駆体はアルミニウムナイトレート（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）、アルミニウムクロライド（ＡｌＣｌ3・６Ｈ2Ｏ）又はアルミニウムアセテート（Ｃ2Ｈ5ＡｌＯ4）のうち、いずれか１つ以上を含むことができる。
混合溶液で金属酸化物前駆体の濃度は５０〜２０００ｍＭであることが好ましい。
沈殿剤は、可溶性イオン物質が交換して不溶性の固体物質である沈殿物を形成させる沈殿反応に使用される反応物質を意味し、具体的にはＫＯＨ、ＮａＯＨ、アムモニア（ＮＨ3）、ウレア（ＣＯ（ＮＨ2）2）、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3等がある。
混合溶液は、金属酸化物前駆体と沈殿剤を水（蒸留水）等の液体溶媒に混合したものであるが、ここで液体溶媒に金属酸化物前駆体が混合された溶液に沈殿剤を一定の速度で供給することもでき、沈殿剤と金属酸化物前駆体を液体溶媒に同時に混合することもできる。
金属酸化物コーティング層に形成される金属酸化物の種類によって沈殿物が形成されるｐＨが変化する可能性があるが、混合溶液のｐＨは３〜１２であることが好ましく、沈殿剤の濃度又は使用量によって混合溶液のｐＨを異にして形成される金属酸化物粒子のサイズを制御することができる。
触媒支持体は、ステンレススチール、ＦｅＣｒ合金、アルミニウム、チタン、ＳｉＣのうちで選択されたいずれか１つの材料又は２つ以上の合金として形成され得るが、これに限らない。また、触媒支持体はフェルト、マット、メッシュ、フォーム、ホイル、モノリス又はピン等の形状であり得るが、これに限らない。
図２で示すように、沈殿段階では金属酸化物前駆体と沈殿剤を含む混合溶液に触媒支持体を接触させて触媒支持体表面に金属を含有する沈殿物粒子を形成する。例えば、金属を含有する沈殿物は、ボヘマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））又はバイヤライト（Ａｌ（ＯＨ）3）である。触媒支持体表面に形成されたボヘマイト粒子を塑性すると、触媒支持体表面にアルミニウムの酸化物であるアルミナのコーティング層が形成される。
触媒支持体を混合溶液に接触させて沈殿物粒子を形成する沈殿段階の温度及び時間条件は、沈殿剤の種類、金属酸化物前駆体の濃度及び量によって異なるが、２５〜２００℃の温度範囲で０.５〜１００時間の間実施することができ、特に６０〜９０℃の温度範囲で５〜７０時間の間実施するのが好ましい。
あまりにも低い温度で沈殿段階を実施する場合、沈殿剤と金属酸化物前駆体の反応速度が遅いことから、１次（ｐｒｉｍａｒｙ）粒子が十分に生成されず、あまりにも高い温度で実施する場合には、早い反応が原因で１次粒子のサイズの制御が難しい問題がある。また、あまりにも短い時間の沈殿段階を経ると、１次粒子のサイズが小さいことから結晶成長が十分になされず、あまりにも長期間の沈殿段階を経ると、粒子のサイズが大きすぎて好ましくない。
塑性段階は、触媒支持体の表面に形成された金属を含有する沈殿物を酸化して金属酸化物コーティング層を形成する段階である。塑性段階は５００〜１２００℃の温度範囲及び酸化雰囲気で実施することができ、特に７００−９００℃の温度範囲で実施することが好ましい。
あまりにも低い温度で塑性段階を実施する場合、金属酸化物の結晶が形成されず、あまりにも高い温度で塑性段階を実施する場合には、表面凝集が発生して金属酸化物コーティング層の表面積が減少する問題があるためである。また、塑性過程は、酸化雰囲気で実施し、通常使用される酸化処理方法であれば全て可能である。
本発明の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法において、沈殿段階以前に先行特許１（登録特許公報第１０−１０１９２３４号)に開示された電気化学的表面処理段階又は熱処理段階のうち、いずれか１つ以上の段階を実施して、触媒支持体と金属酸化物コーティング層の間に中間層として作用する金属酸化物を形成することができる。
電気化学的表面処理段階は、電解質内で印加電圧と電解質の濃度を調節して触媒支持体の表面に金属酸化物を形成させる段階であり、熱処理段階は、触媒支持体に形成された無定形の金属酸化物を結晶化するか、合金中の特定成分の金属酸化物のみを形成するために酸化雰囲気の加熱炉で熱処理をする段階である。
電気化学的表面処理段階や熱処理段階で触媒支持体の表面に形成された金属酸化物は、本発明の金属酸化物コーティング層形成方法をなす沈殿段階及び塑性段階を通じて形成される金属酸化物コーティング層と触媒支持体の間に位置することによって金属酸化物コーティング層と触媒支持体の間の結合力を増加させる中間層として作用する。
本発明による金属酸化物コーティング層が形成された触媒支持体では、触媒支持体と担体層として作用する金属酸化物コーティング層が化学的に結合されてその結合力が大きいのみならず、後述する実施例から分かるように、金属酸化物コーティング層が複数の丸い形態や針状形態の粒子が結合された構造で触媒支持体の表面に形成されることによって、担体層の比表面積が大きくなる。
（実施例１）塑性温度の影響
（実施例１）塑性温度の影響
本では、ＦｅＣｒ合金ホイルを触媒支持体として使用して、先行特許１（登録特許公報第１０−１０１９２３４号）に開示されたように電気化学的表面処理を実施し、９００℃で６時間の間熱処理を実施してＦｅＣｒ合金ホイルの表面に中間層として作用する金属酸化物であるアルミナを形成した。
アルミナが形成されたＦｅＣｒ合金ホイル表面に触媒担体層であるアルミナコーティング層を形成するためにアルミナ前駆体であるアルミニウムナイトレート（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）を蒸留水に溶かした溶液に沈殿剤であるアンモニア（ＮＨ3）水を添加してｐＨ１２、３００ｍＭ濃度のアルミナ前駆体混合溶液を製造した。
電気化学的表面処理及び熱処理を経たＦｅＣｒ合金ホイルを製造された混合溶液に浸して９０℃で１４時間の間熟成（ａｇｉｎｇ）して触媒支持体表面に沈殿物であるボヘマイト又はバイヤライト等のアルミニウム水酸化物（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を形成した。
熟成後、触媒支持体を乾燥させ、高温の酸化雰囲気で塑性するとＦｅＣｒ合金ホイル表面にアルミナコーティング層が形成されることを確認した。
塑性温度の影響を調べるために塑性温度を５００〜９００℃に変化させていき、各温度で6時間の間塑性を実施した。
図３は、塑性温度の変化がアルミナコーティング層の形成に及ぼす影響を示すＳＥＭ写真である。
図３を参照すると、５００℃と６００℃の塑性温度では図で円で表示された領域でみられるように触媒支持体の表面のうちで一部領域にのみ丸い模様で形成されたアルミナ粒子がコーティング層を形成し、塑性温度が増加するほど触媒支持体表面中の丸い形態のアルミナ粒子が密集した構造でコーティング層を形成する領域の面積が増加した。これは塑性温度を高めることで触媒支持体表面に蒸着したアルミナの結晶性及び粒子のサイズが増加するためであると思料される。７００℃以上の塑性温度では図３から分かるように、触媒支持体表面の大部分の領域に丸い形態のアルミナ粒子が密集した構造で均一にアルミナコーティング層が形成された。
（実施例２）沈殿剤の影響
（実施例２）沈殿剤の影響
本実施例では、ＦｅＣｒ合金ホイルを触媒支持体として使用して、先行特許１（登録特許公報第１０−１０１９２３４号）に開示された電気化学的表面処理を実施せずに、９００℃で６時間の間熱処理のみを実施して中間層として作用する金属酸化物であるアルミナを形成した。
表面にアルミナが形成されたＦｅＣｒ合金ホイル表面に触媒担体層であるアルミナコーティング層を形成するために、アルミナ前駆体であるアルミニウムナイトレート（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）を蒸留水に溶かした溶液に沈殿剤であるウレア（ＣＯ（ＮＨ2）2）を添加してｐＨ３、３００ｍＭ濃度のアルミナ前駆体混合溶液を製造した。
熱処理を経たＦｅＣｒ合金ホイルを製造された混合溶液に浸し、９０℃で６４時間の間熟成（ａｇｉｎｇ）して触媒支持体表面に沈殿物であるアルミニウム水酸化物（ｈｙｄｅｒｏｘｉｄｅ）を形成した。
熟成後、触媒支持体を乾燥させ、９００℃の酸化雰囲気で塑性してＦｅＣｒ合金ホイル表面にアルミナコーティング層が形成されることを確認した。
図４は、ウレアを沈殿剤として使用して形成されたアルミナコーティング層の表面とその段面を示すＳＥＭ写真である。
図４を参照すると、アンモニアを沈殿剤として使用して形成されたアルミナコーティング層を示す図３でアルミナの粒子が複数の丸い形態のアルミナ粒子が密集した構造で形成されたのとは異なり、ウレアを沈殿剤として使用した場合には触媒支持体表面に複数の先が尖った針状形態のアルミナ粒子が密集した構造でアルミナコーティング層が豊富かつ均一に形成されることをみることができる。触媒支持体表面に針状形態のナノアルミナ粒子が豊富かつ均一に蒸着したアルミナコーティング層は広い比表面積を提供して活性金属である触媒の高分散担持を可能にさせるのみならず、触媒と触媒支持体の間の安定的な結合形成を通じて触媒装置の安定性を向上させるものと思料される。
図５は、アルミナコーティング層のＸＲＤ分析結果を示すグラフである。
図５を参照すると、電気化学的表面処理及び熱処理を経たＦｅＣｒ合金ホイルを製造された混合溶液に浸漬して沈殿物を形成する沈殿段階以後に乾燥のみ実施した試料に対するＸＲＤ分析結果をグラフに黒色で示し、電気化学的表面処理及び熱処理を経たＦｅＣｒ合金ホイルを製造された混合溶液に浸漬して沈殿物を形成した沈殿段階以後に乾燥及び９００℃で６時間の間塑性段階を実施した試料に対するＸＲＤ分析結果をグラフで赤色に示した。
図５から分かるように、沈殿段階以後に乾燥のみ実施した場合には触媒支持体表面にボヘマイトのみが形成されることを確認し、乾燥後に塑性段階を実施した場合には触媒支持体表面にアルミナコーティング層が形成されることを確認した。
（比較例１）電気化学的表面処理及び熱処理後アルミナゾルウォッシュコーティング
（比較例１）電気化学的表面処理及び熱処理後アルミナゾルウォッシュコーティング
本比較例では、ＦｅＣｒ合金ホイルを触媒支持体として使用して、先行特許１（登録特許公報第１０−１０１９２３４号)に開示された電気化学的表面処理を実施し、９００℃で６時間の間熱処理を実施して中間層として作用する金属酸化物であるアルミナを形成した。
表面にアルミナが形成されたＦｅＣｒ合金ホイル表面に触媒担体層であるアルミナコーティング層を形成するために、ボヘマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））を利用して１０ｗｔ％Ａｌ2Ｏ3ゾル溶液を製造した後に触媒支持体にウォッシュコーティングを実施した。
ウォッシュコーティング後、触媒支持体を乾燥させ、９００℃の酸化雰囲気で塑性してＦｅＣｒ合金ホイル表面にアルミナコーティング層が形成されることを確認した。
図６は、電気化学的表面処理及び熱処理後ウォッシュコーティングした金属酸化物コーティング層を示すＳＥＭ写真である。
（比較例２）熱処理後アルミナゾルウォッシュコーティング
（比較例２）熱処理後アルミナゾルウォッシュコーティング
本比較例では、ＦｅＣｒ合金ホイルを触媒支持体として使用して、先行特許１（登録特許公報第１０−１０１９２３４号）に開示された電気化学的表面処理を実施せず、９００℃で６時間の間熱処理のみを実施して中間層として作用する金属酸化物であるアルミナを形成した。
表面にアルミナが形成されたＦｅＣｒ合金ホイル表面に触媒担体層であるアルミナコーティング層を形成するために、ボヘマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））を利用して１０ｗｔ％ Ａｌ2Ｏ3ゾル溶液を製造した後、触媒支持体にウォッシュコーティングを実施した。
ウォッシュコーティング後、触媒支持体を乾燥させ、９００℃の酸化雰囲気で塑性してＦｅＣｒ合金ホイル表面にアルミナコーティング層が形成されることを確認した。
図７は、熱処理のみを実施した後にウォッシュコーティングした金属酸化物コーティング層を示すＳＥＭ写真である。
図３〜図７を参照すると、本発明の金属酸化物をコーティングする方法で形成された金属酸化物コーティング層は図３でみられるように複数の丸い形態の金属酸化物粒子が密集した構造で形成されるか、図４でみられるように複数の針状形態の金属酸化物粒子が密集した構造で触媒支持体の表面に形成されることから、その比表面積が大きい。これに比べて図６又は図７でみられるように、ウォッシュコーティングで形成された金属酸化物コーティング層は触媒支持体の表面にムラのある形態で形成されることから、その比表面積が相対的に小さい。したがって、本発明の方法で形成された金属酸化物コーティング層を触媒支持体に適用される担体層として使用する場合、ウォッシュコーティングで形成された担体層に比べて大きい表面積を提供するので触媒の活性を向上させることができる。
また、本発明の金属酸化物をコーティングする方法で形成された金属酸化物コーティング層は、触媒支持体と沈殿及び塑性を利用した化学的結合をなすことから、従来の方法であるウォッシュコーティング等に比べて触媒支持体との結合力が大きく触媒の耐久性を向上させることができる。
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で容易に変形が可能であるということを理解することができるであろう。それゆえ、以上で記述した実施例は全ての面で例示的なものであり限定的でないものと理解しなければならない。例えば、単一型として説明されている各構成要素は分散して実施することもでき、同じく分散したものとして説明されている構成要素も結合された形態で実施することができる。
本発明の範囲は、前記特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその均等概念から導かれる全ての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
１０ : 触媒支持体
２０ : 金属酸化物
３０ : 触媒
４０ : 担体コーティング層
２０ : 金属酸化物
３０ : 触媒
４０ : 担体コーティング層
Claims (17)
- 金属酸化物前駆体及び沈殿剤を含む混合溶液と触媒支持体を接触させて触媒支持体表面に金属を含有する沈殿物を形成する沈殿段階；及び
前記触媒支持体上に形成された金属を含有する沈殿物を塑性して前記触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する塑性段階；を含む触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。 - 前記金属酸化物コーティング層はアルミナコーティング層であり、前記金属はアルミニウムである請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記金属を含有する沈殿物はボヘマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））又はバイヤライト（Ａｌ（ＯＨ）3）である請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記金属酸化物コーティング層は、複数の丸い形態の粒子が密集した構造又は複数の針状形態の粒子が密集した構造で形成される請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記金属酸化物前駆体は、アルミニウムナイトレート（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）、アルミニウムクロライド（ＡｌＣｌ3・６Ｈ2Ｏ）又はアルミニウムアセテート（Ｃ2Ｈ5ＡｌＯ4）のうち、いずれか１つを含む請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記沈殿剤は、アンモニア（ＮＨ3）又はウレア（ＣＯ（ＮＨ2）2）のうち、いずれか１つ以上を含む請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記混合溶液で、前記金属酸化物前駆体の濃度が５０〜２０００ｍＭである請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記混合溶液のｐＨが３〜１２である請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記沈殿段階は、２５〜２００℃の温度範囲で０.５〜１００時間の間実施する請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記沈殿段階は、６０〜９０℃の温度範囲で５〜７０時間の間実施する請求項９に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記塑性段階は、５００〜１２００℃の温度範囲及び酸化雰囲気で実施する請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記塑性段階は、７００〜９００℃の温度範囲及び酸化雰囲気で実施する請求項１１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記沈殿段階以前に、
前記触媒支持体に対する電気化学的表面処理段階又は熱処理段階のうち、いずれか１つ以上の段階を実施する請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。 - 前記触媒支持体は、ステンレススチール、ＦｅＣｒ合金、アルミニウム、チタン、ＳｉＣのうちで選択されたいずれか１つの材料又は２つ以上の合金で形成された請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 前記触媒支持体は、フェルト、マット、メッシュ、フォーム、ホイル、モノリス又はピン形態である請求項１に記載の触媒支持体表面に金属酸化物コーティング層を形成する方法。
- 請求項１〜１５のいずれか１つの方法で形成された金属酸化物コーティング層を含む触媒支持体。
- 請求項１６の触媒支持体の金属酸化物コーティング層に触媒が担持されて形成された触媒装置。
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