JP2019181462A - Catalyst filter - Google Patents

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Abstract

To provide a novel technique that can improve catalytic activity in a catalyst filter.SOLUTION: A catalyst filter has: a gold catalyst containing a support composed of an acidic, solid metal oxide, and a gold particle supported on the support; and a filter base material having the gold catalyst supported on its surface. With respect to the surface of the filter base material, an amount of the supported gold particles is 0.005 g/mor more and 0.5 g/mor less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、一酸化炭素などを酸化分解することができる触媒フィルタに関する。   The present invention relates to a catalytic filter that can oxidatively decompose carbon monoxide and the like.

自動車や工場などの内燃機関から発生する排気ガスには微量の一酸化炭素などの有害成分が含まれるため、除去手段を用いてこれらを除去してから大気中に放出されている。また、密閉した保管庫などでは微量の悪臭物質が産生されアンモニア臭が発生する場合があり、種々の除去手段が施されている。   Since exhaust gas generated from internal combustion engines such as automobiles and factories contains trace amounts of harmful components such as carbon monoxide, they are released into the atmosphere after they are removed using removal means. In addition, in a closed storage room or the like, a trace amount of malodorous substances may be produced and ammonia odor may be generated, and various removal means are applied.

有害成分を除去する方法は活性炭などの吸着剤への吸着、プラズマ発生装置によるラジカルや、オゾンなど活性種による分解除去方法などが広く用いられている。しかしながら吸着剤による吸着処理では吸着剤の有害成分吸着量には上限があり、定期的な吸着剤の交換が必要である。   As a method for removing harmful components, adsorption to an adsorbent such as activated carbon, radicals using a plasma generator, and decomposition and removal methods using active species such as ozone are widely used. However, in the adsorption treatment with the adsorbent, there is an upper limit on the amount of harmful component adsorbed by the adsorbent, and periodic replacement of the adsorbent is necessary.

有害成分を分解除去する方法としては、上述のプラズマ法のような物理的に発生させた活性種で酸化して分解する方法以外に、触媒を用いて酸化して分解する方法も広く用いられている。酸化触媒体としては、接触面積を広くするため、無機粒子である担体に活性物質(触媒粒子)を担持させた構造体が使用されている(特許文献1)。また、シリンダー状のメソ孔を有する無機メソポーラス担体の細孔内に触媒粒子を担持させている触媒体も開発されている(特許文献2、3)。
また、本発明者らはプラズマ発生装置と金属微粒子触媒を組み合わせた除去方法を提案している(特許文献4)。
As a method of decomposing and removing harmful components, a method of oxidizing and decomposing using a catalyst is widely used in addition to a method of oxidizing and decomposing with physically generated active species such as the plasma method described above. Yes. As an oxidation catalyst body, a structure in which an active substance (catalyst particles) is supported on a carrier that is inorganic particles is used in order to increase the contact area (Patent Document 1). Further, a catalyst body in which catalyst particles are supported in the pores of an inorganic mesoporous carrier having cylindrical mesopores has been developed (Patent Documents 2 and 3).
In addition, the present inventors have proposed a removal method in which a plasma generator and a metal fine particle catalyst are combined (Patent Document 4).

特開2003−080077号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-080077 特開2004−283770号公報JP 2004-283770 A 特開2007−326094号公報JP 2007-326094 A 国際公開第2013/42328号International Publication No. 2013/42328

しかしながら、上述した触媒体は、触媒活性が不十分であり、触媒活性の更なる向上が求められている。また、本発明者らのプラズマ発生装置と金属微粒子触媒を組み合わせた除去方法も一酸化炭素などの分解は不十分であり、浄化装置の更なる向上が求められている。   However, the catalyst body described above has insufficient catalytic activity, and further improvement in catalytic activity is required. Further, the removal method combining the plasma generator and the metal fine particle catalyst of the present inventors is insufficient in decomposition of carbon monoxide and the like, and further improvement of the purification device is demanded.

本発明は、触媒フィルタにおいて触媒活性を改善できる新規な技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the novel technique which can improve a catalyst activity in a catalyst filter.

本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]酸性の固体金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されている金粒子とを含む金触媒と、
前記金触媒がその表面に担持されているフィルタ基材とを備え、
前記フィルタ基材の表面に対して、前記金粒子の担持量が0.005g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする触媒フィルタ。
[2] 前記担体を構成する固体金属酸化物が酸化ニオブであることを特徴とする[1]に記載の触媒フィルタ。
[3] 前記担体の比表面積が20m/g以上であることを特徴とする[1]または[2]に記載の触媒フィルタ。
[4] 前記担体に担持されている前記金粒子の密度が3μmol/m以下であることを特徴とする[1]から[3]のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。
[5] 前記担体がその容積が0.1cm/g以上であるメソ孔を有することを特徴とする[1]から[4]のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。
[6] 金粒子の前記担体に対する担持量が0.5質量%以上12.0質量%以下であることを特徴とする[1]から[5]のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。
[7] 前記フィルタ基材は、ハニカム状、繊維状であることを特徴とする[1]から[6]のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。
The gist of the present invention is as follows.
[1] a gold catalyst comprising a support made of an acidic solid metal oxide, and gold particles supported on the support;
A filter base material on which the gold catalyst is supported, and
The catalyst filter which is characterized in that to the surface of the filter substrate, the supported amount of the gold particles is less 0.005 g / m 2 or more 0.5 g / m 2.
[2] The catalyst filter according to [1], wherein the solid metal oxide constituting the carrier is niobium oxide.
[3] The catalyst filter according to [1] or [2], wherein the support has a specific surface area of 20 m 2 / g or more.
[4] The catalyst filter according to any one of [1] to [3], wherein the density of the gold particles supported on the carrier is 3 μmol / m 2 or less.
[5] The catalyst filter according to any one of [1] to [4], wherein the carrier has mesopores having a volume of 0.1 cm 3 / g or more.
[6] The catalyst filter according to any one of [1] to [5], wherein the amount of gold particles supported on the carrier is 0.5% by mass or more and 12.0% by mass or less.
[7] The catalyst filter according to any one of [1] to [6], wherein the filter base material has a honeycomb shape or a fiber shape.

本発明によれば、触媒フィルタにおいて触媒活性を改善できる新規な技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel technique which can improve catalyst activity in a catalyst filter can be provided.

以下、本発明の実施形態について詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本実施形態の触媒フィルタは、通気性を有するフィルタ基材と、その表面に担持されている金触媒を含んで構成される。金触媒は酸性の固体金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されている金粒子とを含む。
なお、本実施形態の触媒フィルタにおいて、金粒子は、金以外の金属元素を金粒子と複合化させた複合粒子や金と金以外の金属元素の合金の粒子であってもよい。金以外の金属元素は、金と複合粒子や合金を形成できれば特に限定しないが,Ag、Pt、Ru、Rh、Pd、Os、Irなどの貴金属や、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Cd、Wなどの卑金属が挙げられる。
金以外の金属元素を金粒子と複合化した複合粒子の場合には、複合粒子の大きさを後述の大きさの範囲内(粒径が2nm以上9nm以下)とすることができる。複合粒子において用いることができる金粒子以外の金属粒子(ナノ粒子)としては、Pt、Pd、Irなどといった貴金属およびその酸化物、または卑金属およびそれらの酸化物などが挙げられる。これらの貴金属およびその酸化物、卑金属およびその酸化物の金属粒子は2種以上混合されて、担体に担持されてもよい。
The catalyst filter of this embodiment includes a filter base material having air permeability and a gold catalyst supported on the surface thereof. The gold catalyst includes a support made of an acidic solid metal oxide and gold particles supported on the support.
In the catalyst filter of the present embodiment, the gold particles may be composite particles obtained by combining a metal element other than gold with gold particles or particles of an alloy of metal elements other than gold and gold. Metal elements other than gold are not particularly limited as long as they can form composite particles and alloys with gold, but noble metals such as Ag, Pt, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe , Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Cd, W, and other base metals.
In the case of composite particles in which a metal element other than gold is combined with gold particles, the size of the composite particles can be within a size range described later (particle diameter of 2 nm to 9 nm). Examples of metal particles (nanoparticles) other than gold particles that can be used in the composite particles include noble metals such as Pt, Pd, and Ir and their oxides, or base metals and their oxides. Two or more kinds of these noble metals and oxides thereof, base metals and oxides thereof may be mixed and supported on the carrier.

本実施形態の触媒フィルタにおいては、被処理気体がフィルタ基材に固定された金触媒と接触して、被処理気体中の処理対象成分が酸化されて分解される。   In the catalyst filter of this embodiment, the gas to be treated comes into contact with the gold catalyst fixed to the filter base, and the component to be treated in the gas to be treated is oxidized and decomposed.

本実施形態の触媒フィルタの構成要素である金触媒は、酸性の固体金属酸化物からなる担体と金(Au)粒子を含んで構成される。担体は、酸性の固体金属酸化物である。
本明細書において固体金属酸化物が「酸性」であるとは、等電点のpHが5以下であることを意味する。上記の酸性の固体金属酸化物としては、酸化ニオブ、ポリオキソメタレート(具体的にはたとえばケイタングステン酸,ケイモリブデン酸,リンタングステン酸,リンモリブデン酸,モリブデン酸アンモニウム,タングステン酸アンモニウム等)、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化バナジウム等が挙げられる。中でも、触媒活性をより高めることができるため、酸化ニオブ、ポリオキソメタレート、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化モリブデン、および酸化バナジウムからなる群より選択される一種以上が好ましく、酸化ニオブがより好ましい。
The gold catalyst, which is a component of the catalyst filter of the present embodiment, includes a support made of an acidic solid metal oxide and gold (Au) particles. The support is an acidic solid metal oxide.
In this specification, that the solid metal oxide is “acidic” means that the pH of the isoelectric point is 5 or less. Examples of the acidic solid metal oxide include niobium oxide, polyoxometalate (specifically, silicotungstic acid, silicomolybdic acid, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, ammonium molybdate, ammonium tungstate, etc.), Examples include tungsten oxide, tantalum oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide. Among these, one or more selected from the group consisting of niobium oxide, polyoxometalate, tungsten oxide, tantalum oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide is preferable, and niobium oxide is more preferable because catalyst activity can be further increased.

担体の形状は特に制限されないが、触媒活性をより高めることができるため、複雑な3次元構造を有しているのが好ましく、特に酸化ニオブ、ポリオキソメタレート、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化バナジウムにおいては、MO4四面体、MO5正方錘、MO6六面体またはMO5三方両錘からなる基本単位において、脱水縮合反応により酸素原子が基本単位間を架橋し、頂点、稜または面を介して結合してなる3次元構造体であるのが好ましい。また、これらの中でも特に水熱反応により得られた酸化ニオブが、触媒活性が高く、より好ましい。
また、触媒活性をより高めることができるため、担体の比表面積が20〜500m/gであるのが好ましく、比表面積が100〜300m/gであるのがさらに好ましく、比表面積が150〜300m/gであるのが最も好ましい。なお、本実施形態に係る比表面積はBET法による自動比表面積測定装置を用いて算出した値である。
The shape of the support is not particularly limited, but it is preferable to have a complicated three-dimensional structure because the catalytic activity can be further increased. In particular, niobium oxide, polyoxometalate, tungsten oxide, tantalum oxide, molybdenum oxide In vanadium oxide, in a basic unit consisting of MO 4 tetrahedron, MO 5 square weight, MO 6 hexahedron, or MO 5 trigonal bipyramid, oxygen atoms cross-link between the basic units by dehydration condensation reaction, apexes, ridges or faces It is preferably a three-dimensional structure formed by bonding via Of these, niobium oxide obtained by hydrothermal reaction is particularly preferable because of its high catalytic activity.
Further, it is possible to enhance the catalytic activity is preferably specific surface area of the support is 20 to 500 m 2 / g, a specific surface area of more preferably from 100 to 300 m 2 / g, specific surface area 150 Most preferably, it is 300 m 2 / g. In addition, the specific surface area which concerns on this embodiment is the value computed using the automatic specific surface area measuring apparatus by BET method.

触媒活性をより高めることができるため、担体である固体酸化物はメソ孔(孔径が2nm以上50nm以下の孔)を有し、該メソ孔容量であるメソ孔容積は0.1cm/g 以上であるのが好ましく、0.2cm/g以上であるのがさらに好ましい。なお、メソ孔容積の上限値は特に限定されないが、フィルタ基材との接着性の観点から、例えば2.0cm/g以下とすることが好ましい。
ここでメソ孔であることはBET法により孔径の値を得ることで特定することができる。また、メソ孔容積は、吸着質が脱離するときの相対圧と吸着量の関係である脱着等温線から細孔径を求めるBJH法(E.P.Barrett, L.G.Joyner, P.H.Halenda:J.Am.Chem. Soc., 73, 373 (1951))により算出できる。
Since the catalytic activity can be further increased, the solid oxide as a support has mesopores (pores having a pore diameter of 2 nm or more and 50 nm or less), and the mesopore volume as the mesopore volume is 0.1 cm 3 / g or more. It is preferable that it is 0.2 cm 3 / g or more. In addition, although the upper limit of a mesopore volume is not specifically limited, From a viewpoint of adhesiveness with a filter base material, it is preferable to set it as 2.0 cm < 3 > / g or less, for example.
Here, the mesopores can be specified by obtaining a pore diameter value by the BET method. The mesopore volume is determined by the BJH method (EP Barrett, LG Joyner, PHHalenda: J. Am. Chem. Soc., 73, 373 (1951)).

また、触媒活性をより高めることができるため、担体の粒径は、平均粒子径で5〜1000nmであるのが好ましく、5〜500nmであるのがさらに好ましい。
なお、本実施形態に係る粒子の粒径は透過型電子顕微鏡(TEM)の画像写真での粒子サイズを算出し、その平均値として粒径を得ることができる。
Further, since the catalytic activity can be further increased, the average particle size of the support is preferably 5 to 1000 nm, and more preferably 5 to 500 nm.
In addition, the particle size of the particle | grains concerning this embodiment can calculate the particle size in the image photograph of a transmission electron microscope (TEM), and can obtain a particle size as the average value.

触媒活性をより高めることができるため、本実施形態に係る金触媒における金粒子は、平均粒径が5nm以下であるのが好ましく、0.1〜2nmであるのがさらに好ましい。   Since the catalytic activity can be further increased, the gold particles in the gold catalyst according to this embodiment preferably have an average particle size of 5 nm or less, and more preferably 0.1 to 2 nm.

触媒活性をより高めることができるため、本実施形態に係る金粒子の含有量は、担体に対して0.1〜15.0質量%であるのが好ましく、0.5〜12.0質量%がさらに好ましい。   Since the catalytic activity can be further increased, the content of the gold particles according to this embodiment is preferably 0.1 to 15.0% by mass, and 0.5 to 12.0% by mass with respect to the support. Is more preferable.

また、触媒フィルタの製造コストを下げられるため、上記金粒子の密度は、好ましくは3μmol/m以下、更に好ましくは0.1〜0.15μmol/mである。この3μmol/m以下との密度は、特に担体の比表面積が上述の好ましい範囲の場合に特に有効であり、少ない金密度でも活性が増大するという点で特に効果的である。
なお、上記密度は以下の式(1)に基づき求めることができる。

金粒子の密度=担体に対する金粒子含有量(重量%)/100/197(金の分子量,g/mol)/担体の比表面積(m/g) ・・・・(1)
Moreover, since the manufacturing cost of the catalyst filter can be lowered, the density of the gold particles is preferably 3 μmol / m 2 or less, more preferably 0.1 to 0.15 μmol / m 2 . This density of 3 μmol / m 2 or less is particularly effective when the specific surface area of the support is in the above-mentioned preferred range, and is particularly effective in that the activity increases even with a small gold density.
In addition, the said density can be calculated | required based on the following formula | equation (1).

Gold particle density = Gold particle content (% by weight) / 100/197 (molecular weight of gold, g / mol) / specific surface area of carrier (m 2 / g) (1)

本実施形態に係る金触媒において、金粒子は上記担体の表面に担持されているようにしてもよい。また、上述のように担体が3次元構造体である場合、担体内部に空洞が生じている場合もあり、その場合には金粒子は当該空洞内の担体表面に担持されていてもよい。   In the gold catalyst according to this embodiment, the gold particles may be supported on the surface of the carrier. Further, when the carrier is a three-dimensional structure as described above, a cavity may be formed inside the carrier, and in that case, the gold particles may be supported on the surface of the carrier in the cavity.

金粒子の担持量は、フィルタ基材の表面に対して、0.005g/m以上0.5g/m以下であるのが好ましい。0.5g/cmを超えると、金粒子同士が凝集しやすくなり、上記範囲内にある場合と比較して触媒活性が減少しやすくなる。また、0.005g/cm未満では、上記範囲内にある場合と比較して、十分な触媒活性が得られにくい。
触媒活性をより高めることができるため、粒径2nm以上9nm以下の金粒子を0.005g/m以上担持する場合、担体はメソ孔を有することが好ましい。また、同様に触媒活性をより高めることができるため、より好ましい金粒子の担持量は、フィルタ基材の表面に対して0.010g/m以上0.5g/m以下であり、さらに好ましい金粒子の担持量は、フィルタ基材の表面に対して0.1g/m以上0.5g/m以下である。
Loading of the gold particles, to the surface of the filter substrate, is preferably at 0.005 g / m 2 or more 0.5 g / m 2 or less. If it exceeds 0.5 g / cm 2 , the gold particles are likely to aggregate, and the catalytic activity is likely to be reduced as compared with the case where the amount is within the above range. Moreover, if it is less than 0.005 g / cm < 2 >, sufficient catalyst activity is hard to be obtained compared with the case where it exists in the said range.
Since the catalytic activity can be further enhanced, when the gold particles having a particle size of 2 nm or more and 9 nm or less are supported by 0.005 g / m 2 or more, the support preferably has mesopores. Further, it is possible to enhance the same catalytic activity, the amount of supported more preferably gold particles, is for the surface of the filter substrate 0.010 g / m 2 or more 0.5 g / m 2 or less, more preferably The amount of gold particles supported is 0.1 g / m 2 or more and 0.5 g / m 2 or less with respect to the surface of the filter substrate.

なお、本実施形態の金触媒においては、金粒子に加えて、助触媒粒子や金以外の他の金属元素などを含んでいてもよく、特に限定されない。具体的には、助触媒粒子と金粒子が混在するものなどが挙げられる。金粒子単独で用いる場合や金粒子と助触媒粒子とを混在させたものを用いる場合には、金粒子を上述の大きさの範囲内(粒径が2nm以上9nm以下)とすることができる。助触媒粒子において用いることができる金粒子以外の金属粒子(ナノ粒子)としては、Pt、Pd、Irなどといった貴金属およびその酸化物、または卑金属およびそれらの酸化物などが挙げられる。これらの貴金属およびその酸化物、卑金属およびその酸化物の金属粒子は2種以上混合されて、担体に担持されてもよい。   In addition, in the gold catalyst of this embodiment, in addition to the gold particles, other metal elements other than the promoter particles and gold may be included, and the gold catalyst is not particularly limited. Specific examples include those in which promoter particles and gold particles are mixed. When using gold particles alone or using a mixture of gold particles and promoter particles, the gold particles can be within the above-mentioned size range (particle diameter of 2 nm or more and 9 nm or less). Examples of metal particles (nanoparticles) other than gold particles that can be used in the promoter particles include noble metals such as Pt, Pd, and Ir and their oxides, or base metals and their oxides. Two or more kinds of these noble metals and oxides thereof, base metals and oxides thereof may be mixed and supported on the carrier.

また、水分によって金触媒が影響を受け難くするために、金触媒を疎水化したり、吸湿材や乾燥剤を添加してもよい。   In order to make the gold catalyst difficult to be affected by moisture, the gold catalyst may be hydrophobized, or a hygroscopic material or a desiccant may be added.

本実施形態の金触媒は、フィルタ基材上に形成させる。このとき、フィルタ基材は通気性を有すれば特に限定しないが、ハニカム状、繊維状などの基材が好ましい。繊維状、ハニカム状であれば圧力損失が小さくなるので好ましい。   The gold catalyst of this embodiment is formed on a filter substrate. At this time, the filter base material is not particularly limited as long as it has air permeability, but a honeycomb or fiber base material is preferable. A fibrous or honeycomb shape is preferable because pressure loss is reduced.

本実施形態の触媒フィルタは、被処理気体中の処理対象となる物質を酸化反応で二酸化炭素や水などの無害な物質に分解処理し、大気中に排出できる。本実施形態の触媒フィルタにおいて処理可能な物質としては、自動車の内装材、住宅の建材・内装材、家電の筐体・部材などの素材から揮発する物質、たとえば、塗料、接着剤、洗浄剤などの有機溶剤から揮発する物質が挙げられる。具体的には、エチレン、ベンゼン、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、スチレンなどの炭化水素類、メタノール、エタノール、プロピルアルコールなどのアルコール類、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどのアルデヒド類、アセトン、エチルメチルケトンなどのケトン類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン類、メタンチオール、エタンチオール、プロパンチオールなどのチオール類、硫化メチル、二硫化メチル、ジメチルスルホキシドなどの硫黄有機化合物などが例示される。また、工場や厨房の燃焼工程や家庭用暖房器具などやタバコの不完全燃焼により生じる一酸化炭素も処理可能である。   The catalytic filter of the present embodiment can decompose a substance to be treated in the gas to be treated into an innocuous substance such as carbon dioxide and water by an oxidation reaction, and discharge it to the atmosphere. Substances that can be processed in the catalyst filter of the present embodiment include substances that volatilize from materials such as automobile interior materials, housing building materials / interior materials, and housings / members of home appliances, such as paints, adhesives, cleaning agents Substances that volatilize from the organic solvent. Specifically, hydrocarbons such as ethylene, benzene, xylene, toluene, ethylbenzene and styrene, alcohols such as methanol, ethanol and propyl alcohol, aldehydes such as formaldehyde and acetaldehyde, and ketones such as acetone and ethyl methyl ketone And amines such as ammonia, trimethylamine and triethylamine, thiols such as methanethiol, ethanethiol and propanethiol, and sulfur organic compounds such as methyl sulfide, methyl disulfide and dimethyl sulfoxide. In addition, carbon monoxide produced by incomplete combustion of tobacco, such as factory and kitchen combustion processes, household heaters, and the like can be treated.

フィルタ基材は、本実施形態の触媒フィルタを製造する際に高温に加熱する場合があるため、当該加熱温度に耐える耐熱性を有する材料で構成されていることが望ましい。具体的にはフィルタ基材の材料として、金属材料、セラミックス、ガラス、炭素繊維、炭化珪素繊維や耐熱性有機高分子材料などが好ましく、さらには金属、金属酸化物、ガラスがより好ましい。   Since the filter base material may be heated to a high temperature when the catalyst filter of the present embodiment is manufactured, it is desirable that the filter base material be made of a heat-resistant material that can withstand the heating temperature. Specifically, the material of the filter substrate is preferably a metal material, ceramics, glass, carbon fiber, silicon carbide fiber, heat-resistant organic polymer material, or the like, and more preferably metal, metal oxide, or glass.

フィルタ基材に用いられる金属材料としては、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、TZM(Titanium Zirconium Molybdenum)、W−Re(tungsten-rhenium)などの高融点金属や、銀、ルテニウムなどの貴金属及びそれらの合金または酸化物、チタン、ニッケル、ジルコニウム、クロム、インコネル、ハステロイなどの特殊金属、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、亜鉛、マグネシウム、鉄などの汎用金属およびこれら汎用金属を含む合金またはこれら汎用金属の酸化物を用いることができる。また、各種めっき及び真空蒸着や、CVD法や、スパッタ法などにより、上述した金属、合金または酸化物の被膜が形成された部材を金属材料として用いてもよい。   Metal materials used for the filter substrate include refractory metals such as tungsten, molybdenum, tantalum, niobium, TZM (Titanium Zirconium Molybdenum), W-Re (tungsten-rhenium), noble metals such as silver and ruthenium, and their Alloys or oxides, special metals such as titanium, nickel, zirconium, chromium, inconel, hastelloy, general metals such as aluminum, copper, stainless steel, zinc, magnesium, iron and alloys containing these general metals or oxidation of these general metals Can be used. In addition, a member on which the above-described metal, alloy, or oxide film is formed by various plating and vacuum deposition, a CVD method, a sputtering method, or the like may be used as a metal material.

さらに、フィルタ基材に用いられるセラミックスとしては、土器、陶器、石器、磁器などの陶磁器、セメント、石膏、ほうろう及びファインセラミックスなどのセラミックスを挙げることができる。セラミックスの組成は、元素系、酸化物系、水酸化物系、炭化物系、炭酸塩系、窒化物系、ハロゲン化物系、及びリン酸塩系などを挙げることができ、また、それらの複合物でもよい。   Furthermore, examples of ceramics used for the filter substrate include ceramics such as earthenware, ceramics, stoneware, and porcelain, and ceramics such as cement, gypsum, enamel, and fine ceramics. The ceramic composition can include elemental, oxide, hydroxide, carbide, carbonate, nitride, halide, and phosphate compounds, and composites thereof. But you can.

また、フィルタ基材に用いられるセラミックスとしては、さらに、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、アルミナ、フォルステライト、ジルコニア、ジルコン、ムライト、ステアタイト、コーディエライト、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ニューカーボンなどや、高強度セラミックス、機能性セラミックス、超伝導セラミックス、非線形光学セラミックス、抗菌性セラミックス、生分解性セラミックス、及びバイオセラミックスなどのセラミックスを挙げることができる。   Further, as ceramics used for the filter substrate, further, barium titanate, lead zirconate titanate, ferrite, alumina, forsterite, zirconia, zircon, mullite, steatite, cordierite, aluminum nitride, silicon nitride, Examples thereof include silicon carbide and new carbon, and ceramics such as high-strength ceramics, functional ceramics, superconducting ceramics, nonlinear optical ceramics, antibacterial ceramics, biodegradable ceramics, and bioceramics.

また、フィルタ基材に用いられるガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英ガラス、カルコゲンガラス、ウランガラス、水ガラス、偏光ガラス、強化ガラス、合わせガラス、耐熱ガラス・硼珪酸ガラス、防弾ガラス、ガラス繊維、ダイクロ、ゴールドストーン(茶金石・砂金石・紫金石)、ガラスセラミックス、低融点ガラス、金属ガラス、ニューガラス、及びサフィレットなどのガラスを挙げることができる。   Glass used for the filter substrate includes soda lime glass, potash glass, crystal glass, quartz glass, chalcogen glass, uranium glass, water glass, polarizing glass, tempered glass, laminated glass, heat resistant glass / borosilicate glass, bulletproof Glasses such as glass, glass fiber, dichroic, gold stone (brown stone / sand gold stone / purple gold stone), glass ceramics, low melting point glass, metal glass, new glass, and saphiret can be exemplified.

また、フィルタ基材にはその他に、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及びポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ質混合材を添加した混合セメントである高炉セメント、シリカセメント、及びフライアッシュセメントなどのセメントを使用することも可能である。   In addition, filter base materials include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement, medium heat Portland cement, low heat Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, and Portland cement blast furnace slag, fly ash, It is also possible to use cements such as blast furnace cement, silica cement, and fly ash cement, which are mixed cements to which a siliceous mixed material is added.

また、フィルタ基材にはその他に、チタニアや、ジルコニア、アルミナ、セリア(酸化セリウム)、ゼオライト、アパタイト、シリカ、活性炭、珪藻土などを使用することができる。さらに、基材には、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、錫などからなる金属酸化物を用いることも可能である。   In addition, titania, zirconia, alumina, ceria (cerium oxide), zeolite, apatite, silica, activated carbon, diatomaceous earth, and the like can be used for the filter base material. Furthermore, a metal oxide made of chromium, manganese, cobalt, nickel, tin, or the like can be used for the substrate.

さらに、フィルタ基材には、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアラミド、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリキノリン、ポリキノキサリン、フッ素樹脂などや、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などの当業者に公知な耐熱性有機高分子材料を用いることも可能である。   In addition, the filter base material is made of polyimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyaramid, polybenzothiazole, polybenzoxazole, polybenzimidazole, polyquinoline, polyquinoxaline, fluororesin, or phenol resin or epoxy resin. It is also possible to use a heat-resistant organic polymer material known to those skilled in the art, such as a curable resin.

本実施形態の触媒フィルタは、例えば、フィルタ基材に固体金属酸化物を固定し、次いで金属酸化物に金粒子を担持させる工程を行うことにより製造することができる。
フィルタ基材に固体金属酸化物を固定する工程は、例えば、フィルタ基材を固体金属酸化物の懸濁液に浸漬して基材表面に担体である固体金属酸化物を付着させ、その後200℃から500℃で焼成することで、フィルタ基材表面に固着させることができる。
次いで、金コロイド溶液を用いて担体である固体金属酸化物に金粒子を担持させる担持工程を行う(以下、この製造方法をコロイド法という)。なお、金粒子を担持させる方法としては、特に好ましい方法であるので、以下ではコロイド法を説明するが、これに限定されるものではない。例えば、金触媒は、析出還元法(DP法)、析出沈殿法(DR法)、DPウレア法、固相混合法(SG法)、共同沈殿法(One-pot法)等の方法で金粒子を担持させることもできる。
The catalyst filter of this embodiment can be manufactured by, for example, performing a step of fixing a solid metal oxide to a filter base material and then supporting gold particles on the metal oxide.
The step of fixing the solid metal oxide to the filter base material includes, for example, immersing the filter base material in a suspension of the solid metal oxide to adhere the solid metal oxide as a carrier to the surface of the base material, and then 200 ° C. Can be fixed to the surface of the filter substrate by firing at 500 ° C.
Next, a supporting step of supporting gold particles on a solid metal oxide as a carrier using a gold colloid solution is performed (hereinafter, this manufacturing method is referred to as a colloid method). In addition, since it is a method especially preferable as a method of carrying | supporting a gold particle, although a colloid method is demonstrated below, it is not limited to this. For example, the gold catalyst is obtained by a method such as precipitation reduction method (DP method), precipitation precipitation method (DR method), DP urea method, solid phase mixing method (SG method), joint precipitation method (One-pot method), etc. Can also be carried.

上記金粒子担持工程においては、上記固体金属酸化物として、比表面積が好ましくは20m/g以上、更に好ましくは100m/g以上、より好ましくは150m/g以上の高比表面積のものを用い、上記金コロイド溶液として、粒径5nm以下、好ましくは0.5〜3nmの金粒子を含有する金コロイド溶液を用いることができる。比表面積が上記範囲外の場合及び金粒子の粒径が5nmを超える場合には、固体金属酸化物からなる担体に金粒子が担持されなくなる。
担持工程においては、金コロイド溶液に固体金属酸化物を固定化したフィルタ基材を浸漬し、その後フィルタ基材を引き上げて焼成することで、金粒子を担持させることができる。
具体的には、例えば、金コロイド溶液に固体金属酸化物を固定したフィルタ基材を浸漬し、金コロイド溶液のpHを8〜11に水酸化ナトリウムなどを用いて調整しつつ30分〜2時間撹拌混合する。金の含有量は、固体金属酸化物100重量部に対して好ましくは0.01〜20重量部、更に好ましくは0.1〜5重量部である。
ついで、水素化ホウ素ナトリウムをコロイド溶液中の金粒子100重量部に対して50〜200重量部添加する。コロイド溶液からフィルタ基材を引上げて洗浄し、60〜100℃にて乾燥させた後、200〜500℃にて2〜10時間空気中で焼成して、固体金属酸化物の表面に金粒子が担持されている金触媒を得ることができる。
In the gold particle supporting step, the solid metal oxide has a high specific surface area of preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 100 m 2 / g or more, more preferably 150 m 2 / g or more. As the gold colloid solution, a gold colloid solution containing gold particles having a particle diameter of 5 nm or less, preferably 0.5 to 3 nm can be used. When the specific surface area is out of the above range and when the particle size of the gold particles exceeds 5 nm, the gold particles are not supported on the support made of the solid metal oxide.
In the supporting step, gold particles can be supported by immersing a filter base material on which a solid metal oxide is fixed in a colloidal gold solution, and then lifting and firing the filter base material.
Specifically, for example, a filter base material in which a solid metal oxide is fixed in a colloidal gold solution is immersed, and the pH of the colloidal gold solution is adjusted to 8 to 11 using sodium hydroxide or the like for 30 minutes to 2 hours. Stir and mix. The gold content is preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid metal oxide.
Next, 50 to 200 parts by weight of sodium borohydride is added to 100 parts by weight of gold particles in the colloidal solution. The filter base material is pulled up from the colloidal solution, washed, dried at 60 to 100 ° C., and then fired in air at 200 to 500 ° C. for 2 to 10 hours, whereby gold particles are formed on the surface of the solid metal oxide. A supported gold catalyst can be obtained.

固体金属酸化物は市販のものを使用してもよいほか、例えば公知の製造方法により得たものを使用してもよい。例えば、酸化ニオブにより固体金属酸化物を構成する場合には、NH4{NbO(C242(H2O)}・nH2O(Nb:6mmol)を水に溶解し、150〜300℃にて10〜30時間水熱合成を行う。次いで得られた固体を吸引ろ過した後、50〜100℃にて乾燥し、350〜500℃にて1〜4時間熱処理することで酸化ニオブからなる固体金属酸化物を得ることができる。 As the solid metal oxide, a commercially available product may be used, and for example, a product obtained by a known production method may be used. For example, when a solid metal oxide is composed of niobium oxide, NH 4 {NbO (C 2 O 4 ) 2 (H 2 O)} · nH 2 O (Nb: 6 mmol) is dissolved in water, and 150 to Hydrothermal synthesis is performed at 300 ° C. for 10 to 30 hours. Next, the obtained solid is subjected to suction filtration, dried at 50 to 100 ° C., and subjected to heat treatment at 350 to 500 ° C. for 1 to 4 hours to obtain a solid metal oxide composed of niobium oxide.

金コロイド溶液は、水中でコロイドを形成する化合物を水中に溶解させることにより形成することができる。この際用いることができる化合物としてはテトラクロロ金酸、HAuCl、Au(en)Cl等(en:エチレンジアミン基)を挙げることができる。テトラクロロ金酸を用いる場合は、テトラクロロ金酸のトルエン溶液とテトラオクチルアンモニウムブロミドのトルエン溶液とを水素化ホウ素ナトリウムの存在下に水中に投入することにより金コロイド溶液を得ることができる。また、HAuClを用いる場合には、テトラオクチルアンモニウムブロミドのトルエン溶液をHAuClと共に水素化ホウ素ナトリウムの存在下に水中に投入することにより金コロイド溶液を得ることができる。また、Au(en)Clについては、そのまま水中に投入することにより金コロイド溶液を得ることができる。なお、水素化ホウ素ナトリウムは上述のように担持させる際に添加し、コロイド化においては特に添加しないで金コロイド溶液を調整することもできる。 A colloidal gold solution can be formed by dissolving a compound that forms a colloid in water. Examples of the compound that can be used at this time include tetrachloroauric acid, HAuCl 4 , Au (en) 2 Cl 3 and the like (en: ethylenediamine group). When tetrachloroauric acid is used, a colloidal gold solution can be obtained by introducing a toluene solution of tetrachloroauric acid and a toluene solution of tetraoctylammonium bromide into water in the presence of sodium borohydride. When HAuCl 4 is used, a colloidal gold solution can be obtained by adding a toluene solution of tetraoctyl ammonium bromide together with HAuCl 4 into water in the presence of sodium borohydride. As for Au (en) 2 Cl 3 , a colloidal gold solution can be obtained by putting it in water as it is. It is to be noted that sodium borohydride can be added at the time of supporting as described above, and the colloidal gold solution can be prepared without particular addition in colloidation.

本実施形態のフィルタの使用環境は特に限定されず、被処理気体の種類やフィルタが設置される環境に応じて好適な温度、湿度において使用できる。
本実施形態のフィルタは、例えば、被処理気体中の有害成分を除去する作用または機能を有する部材や気体浄化装置に使用することができる。
当該部材や装置としては、エアコン、冷蔵庫などのフィルタ類や、倉庫やショーケース内に設置する空気浄化フィルタ、オフィスや喫煙室に設置する空気清浄機、あるいは内燃機関などの排気ガス浄化装置や燃料電池の水蒸気改質器などを挙げることができる。当該部材や装置には触媒体の加熱機構など、触媒体が好適に作動する使用環境が設定できる機能を設けてもよい。
The use environment of the filter of this embodiment is not particularly limited, and can be used at a suitable temperature and humidity according to the type of gas to be treated and the environment in which the filter is installed.
The filter of this embodiment can be used for the member and gas purification apparatus which have the effect | action or function which removes the harmful component in to-be-processed gas, for example.
Such members and devices include filters such as air conditioners and refrigerators, air purification filters installed in warehouses and showcases, air purifiers installed in offices and smoking rooms, exhaust gas purification devices such as internal combustion engines, and fuel Examples include a battery steam reformer. The member or the apparatus may be provided with a function that can set a use environment in which the catalyst body operates suitably, such as a heating mechanism of the catalyst body.

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。     Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.

[実施例1]
アンモニウムニオビウムオキサレートを純水に溶解し、耐圧容器中で175℃、24時間加熱した。生成した固形分を分別回収し、純水で数回洗浄を行なった。
ビーカーに上記固形分と純水を入れて攪拌し、懸濁液を調製した。この懸濁液にセラミックハニカム(岩谷産業社製)を浸漬させた。その後、セラミックハニカムを引上げ、余剰分の懸濁液をエアブローで除去し、120℃で5分間乾燥させた。再び懸濁液に浸漬し、上述の浸漬と乾燥操作を3回繰り返した。
その後、120℃で6時間、次いで400℃で2時間乾燥及び焼成を行って、酸化ニオブを固定したハニカム基材(酸化ニオブ/ハニカム)を得た。
[Example 1]
Ammonium niobium oxalate was dissolved in pure water and heated in a pressure vessel at 175 ° C. for 24 hours. The produced solid content was collected separately and washed several times with pure water.
The solid content and pure water were added to a beaker and stirred to prepare a suspension. A ceramic honeycomb (manufactured by Iwatani Corporation) was immersed in this suspension. Thereafter, the ceramic honeycomb was pulled up, the excess suspension was removed by air blow, and dried at 120 ° C. for 5 minutes. It was immersed again in the suspension, and the above immersion and drying operations were repeated three times.
Thereafter, drying and firing were performed at 120 ° C. for 6 hours and then at 400 ° C. for 2 hours to obtain a honeycomb substrate (niobium oxide / honeycomb) on which niobium oxide was fixed.

塩化金酸水溶液、トルエン、テトラオクチルアンモニウムブロマイドを混合、攪拌しながら、ドデカンチオールを加え、水素化ホウ素ナトリウムで還元した。トルエン相を回収し、金コロイド溶液を得た。さらにトルエンで希釈し、所定濃度の金コロイド溶液を調製した。
上述の酸化ニオブ/ハニカムを、酸化ニオブに対して金が1.67質量%となるよう金濃度を調整した金コロイド溶液に攪拌しながら90分浸漬した。混合溶液からハニカムを引上げ、100℃で90分真空乾燥を行った。次いで、焼成炉に入れ、1時間かけて300℃まで昇温し、そのまま300℃で2時間焼成して、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブのフィルタ基材表面における比表面積、メソ孔径、メソ孔容積、酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.100g/m、11.1質量%、210m/g、3.7nm、0.65cm/g、2.7μmol/mであった。
なお、金粒子の担持量は、原子吸光光度計を用いて測定した。酸化ニオブの比表面積は、高精度ガス吸着量測定装置(マイクロトラックベル社製)を用いて、液体窒素温度にて窒素吸着等温線を測定し、BET法に基づき算出した。メソ孔径は同様にBET法に基づき算出した。また、メソ孔容積は同装置で脱着等温線を測定し、BJH法に基づき算出した。また、担体に担持されている金粒子の密度は、貴金属粒子の担持量結果および担体の比表面積結果を用いて、上述の(1)式を用いて算出した。以下の実施例および比較例においても同様の方法で測定した。
While a chloroauric acid aqueous solution, toluene, and tetraoctylammonium bromide were mixed and stirred, dodecanethiol was added and reduced with sodium borohydride. The toluene phase was recovered to obtain a gold colloid solution. Further, it was diluted with toluene to prepare a gold colloid solution having a predetermined concentration.
The above-mentioned niobium oxide / honeycomb was immersed for 90 minutes in a colloidal gold solution with a gold concentration adjusted to 1.67% by mass with respect to niobium oxide while stirring. The honeycomb was pulled up from the mixed solution and vacuum dried at 100 ° C. for 90 minutes. Subsequently, it put into the baking furnace, heated up to 300 degreeC over 1 hour, and baked as it was at 300 degreeC for 2 hours, and the catalyst filter was obtained.
About the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, the specific surface area of niobium oxide on the filter substrate surface, the mesopore diameter, the mesopore volume, and supported on niobium oxide. gold particle density are each 0.100 g / m 2, 11.1 wt%, was 210m 2 /g,3.7nm,0.65cm 3 /g,2.7μmol/m 2.
The amount of gold particles supported was measured using an atomic absorption photometer. The specific surface area of niobium oxide was calculated based on the BET method by measuring a nitrogen adsorption isotherm at a liquid nitrogen temperature using a high-accuracy gas adsorption amount measuring device (manufactured by Microtrack Bell). The mesopore diameter was similarly calculated based on the BET method. The mesopore volume was calculated based on the BJH method by measuring the desorption isotherm using the same apparatus. Further, the density of the gold particles supported on the carrier was calculated using the above formula (1) using the result of the amount of the precious metal particles supported and the result of the specific surface area of the carrier. In the following examples and comparative examples, the measurement was performed in the same manner.

[実施例2]
金コロイド溶液を酸化ニオブに対して金が1.50質量%となるよう金濃度を調整した金コロイド溶液に換えた以外は実施例1と同様な操作を行って、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.059g/m、10.0質量%、2.4μmol/mであった。
[Example 2]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gold colloid solution was replaced with a gold colloid solution in which the gold concentration was adjusted to 1.50% by mass with respect to niobium oxide.
With respect to the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, and the density of gold particles supported on niobium oxide were 0.059 g / m 2 and 10.0 mass, respectively. %, 2.4 μmol / m 2 .

[実施例3]
金コロイド溶液を酸化ニオブに対して金が0.75質量%となるよう金濃度を調整した金コロイド溶液に換えた以外は実施例1と同様な操作を行って、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.024g/m、5.0質量%、1.2μmol/mであった。
[Example 3]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gold colloid solution was replaced with a gold colloid solution in which the gold concentration was adjusted to 0.75 mass% with respect to niobium oxide.
With respect to the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, and the density of gold particles supported on niobium oxide were 0.024 g / m 2 and 5.0 mass, respectively. %, 1.2 μmol / m 2 .

[実施例4]
金コロイド溶液を酸化ニオブに対して金が0.45質量%となるよう金濃度を調整した金コロイド溶液に換えた以外は実施例1と同様な操作を行って、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.015g/m、3.0質量%、0.7μmol/mであった。
[Example 4]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gold colloid solution was replaced with a gold colloid solution in which the gold concentration was adjusted to 0.45% by mass with respect to niobium oxide.
With respect to the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, and the density of gold particles supported on niobium oxide were 0.015 g / m 2 and 3.0 mass, respectively. %, 0.7 μmol / m 2 .

[実施例5]
金コロイド溶液を酸化ニオブに対して金が0.15質量%となるよう金濃度を調整した金コロイド溶液に換えた以外は実施例1と同様な操作を行って、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.006g/m、1.0質量%、0.2μmol/mであった。
[Example 5]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gold colloid solution was replaced with a gold colloid solution in which the gold concentration was adjusted to 0.15% by mass with respect to niobium oxide.
With respect to the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, and the density of gold particles supported on niobium oxide were 0.006 g / m 2 and 1.0 mass, respectively. %, 0.2 μmol / m 2 .

[比較例1]
水熱合成した酸化ニオブを市販の酸化ニオブ(双日社製)に換えた以外は実施例1と同様の操作を行って触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化ニオブに対する金粒子の担持量、酸化ニオブのフィルタ基材表面における比表面積、メソ孔径、メソ孔容積、および酸化ニオブに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.004g/m、1.1質量%、5.8m/g、4.2nm、0.11cm/g、9.6μmol/mであった。
[Comparative Example 1]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrothermally synthesized niobium oxide was replaced with a commercially available niobium oxide (manufactured by Sojitz Corporation).
About the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on niobium oxide, the specific surface area of niobium oxide on the filter substrate surface, the mesopore diameter, the mesopore volume, and the niobium oxide gold particle density is respectively 0.004 g / m 2, 1.1 wt%, it was 5.8m 2 /g,4.2nm,0.11cm 3 /g,9.6μmol/m 2.

[比較例2]
水熱合成した酸化ニオブを酸化チタン(日本アエロジル社製)に換えた以外は比較例1と同様な操作を行って、触媒フィルタを得た。
得られた触媒フィルタについて、基材表面に対する金粒子の担持量、酸化チタンに対する金粒子の担持量、酸化チタンのフィルタ基材表面における比表面積、メソ孔径、メソ孔容積、および酸化チタンに担持されている金粒子密度は、それぞれ0.001g/m、4.2質量%、51m/g、5.8nm、0.14cm/g、4.2μmol/mであった。
[Comparative Example 2]
A catalyst filter was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that niobium oxide synthesized hydrothermally was replaced with titanium oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.).
About the obtained catalyst filter, the amount of gold particles supported on the substrate surface, the amount of gold particles supported on titanium oxide, the specific surface area of titanium oxide on the filter substrate surface, the mesopore diameter, the mesopore volume, and the titanium oxide gold particle density is respectively 0.001 g / m 2, 4.2 wt%, was 51m 2 /g,5.8nm,0.14cm 3 /g,4.2μmol/m 2.

[一酸化炭素除去試験]
実施例および比較例の触媒フィルタを用いて、一酸化炭素の分解反応を行った。
一酸化炭素と空気を混合して一酸化炭素濃度1,000ppmの試験ガスを調製し、流量をマスフローコントローラーで制御しながら、触媒フィルタに供給した。処理前の被処理気体と処理20分後の被処理気体の分析は長光路(2.5m)のガスセルを装填した赤外分光光度計(FTIR-6000、日本分光株式会社製)を用いた。反応条件は一酸化炭素濃度1,000ppm、酸素濃度20%、相対湿度60%、ガス流量1.0L/min、反応温度室温とした。
以下の式を用いてCO除去率を算出し、結果を表1に記載した。
CO除去率(%)={(初期CO濃度 − 反応後CO濃度)/初期CO濃度}×100
[Carbon monoxide removal test]
Carbon monoxide decomposition reaction was performed using the catalyst filters of Examples and Comparative Examples.
Carbon monoxide and air were mixed to prepare a test gas having a carbon monoxide concentration of 1,000 ppm, and the flow rate was controlled by a mass flow controller and supplied to the catalyst filter. For the analysis of the gas to be processed before treatment and the gas to be treated after 20 minutes, an infrared spectrophotometer (FTIR-6000, manufactured by JASCO Corporation) equipped with a gas cell having a long optical path (2.5 m) was used. The reaction conditions were a carbon monoxide concentration of 1,000 ppm, an oxygen concentration of 20%, a relative humidity of 60%, a gas flow rate of 1.0 L / min, and a reaction temperature of room temperature.
The CO removal rate was calculated using the following formula, and the results are shown in Table 1.
CO removal rate (%) = {(initial CO concentration−post-reaction CO concentration) / initial CO concentration} × 100

当該試験結果から、実施例の触媒フィルタにおいてCO除去率がより優れていることが理解できる。
From the test results, it can be understood that the CO removal rate is more excellent in the catalyst filter of the example.

Claims (7)

酸性の固体金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されている金粒子とを含む金触媒と、
前記金触媒がその表面に担持されているフィルタ基材とを備え、
前記フィルタ基材の表面に対して、前記金粒子の担持量が0.005g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする触媒フィルタ。
A gold catalyst comprising a support made of an acidic solid metal oxide, and gold particles supported on the support;
A filter base material on which the gold catalyst is supported, and
The catalyst filter which is characterized in that to the surface of the filter substrate, the supported amount of the gold particles is less 0.005 g / m 2 or more 0.5 g / m 2.
前記担体を構成する固体金属酸化物が酸化ニオブであることを特徴とする請求項1に記載の触媒フィルタ。   The catalyst filter according to claim 1, wherein the solid metal oxide constituting the support is niobium oxide. 前記担体の比表面積が20m/g以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の触媒フィルタ。 The catalyst filter according to claim 1 or 2, wherein the support has a specific surface area of 20 m 2 / g or more. 前記担体に担持されている前記金粒子の密度が3μmol/m以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。 4. The catalyst filter according to claim 1, wherein the density of the gold particles supported on the carrier is 3 μmol / m 2 or less. 5. 前記担体がその容積が0.1cm/g以上であるメソ孔を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。 5. The catalytic filter according to claim 1, wherein the carrier has mesopores having a volume of 0.1 cm 3 / g or more. 金粒子の前記担体に対する担持量が0.5質量%以上12.0質量%以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。   The catalyst filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of gold particles supported on the carrier is 0.5% by mass or more and 12.0% by mass or less. 前記フィルタ基材がハニカム状または繊維状の形状を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の触媒フィルタ。
The catalytic filter according to any one of claims 1 to 6, wherein the filter base has a honeycomb-like or fibrous shape.
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