JP2021030180A - Ｖｏｃ除去用触媒の製造方法及びｖｏｃ除去用触媒並びにｖｏｃ除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な方法で製造でき、低温で処理してもＶＯＣの除去効率に優れるＶＯＣ除去用触媒を製造する方法及びＶＯＣ除去用触媒並びにＶＯＣ除去方法を提供する。
【解決手段】本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法は、銅フォームを電解酸化処理する工程１と、工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３とを備える。本発明のＶＯＣ除去用触媒は、銅フォーム上に触媒が担持されたＶＯＣ除去用触媒であって、前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法は、銅フォームを電解酸化処理する工程１と、工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３とを備える。本発明のＶＯＣ除去用触媒は、銅フォーム上に触媒が担持されたＶＯＣ除去用触媒であって、前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、ＶＯＣ除去用触媒の製造方法及びＶＯＣ除去用触媒並びにＶＯＣ除去方法に関する。
ＶＯＣは、揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）の略称であり、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、酢酸エチル、メタノール及びジクロロメタン等が知られている。このようなＶＯＣは、溶剤、接着剤、化学品原料等に広く利用されている反面、ＶＯＣは、光化学オキシダント、あるいは、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の原因になると指摘されていることから、大気汚染防止法によりその排出量が厳しく規制されている。このため、ＶＯＣ排出量をさらなる低減すべく、ＶＯＣをより効率良く除去する技術の確立が望まれている。これまでにも種々のＶＯＣ除去方法が提案されている。ＶＯＣの排出対策技術は、大別すると、（１）回収・再生方式；（２）密閉方式；（３）燃焼・分解方式；（４）物質代替方式の４方式に分類できる。
燃焼・分解方式は、ＶＯＣを二酸化炭素や水などに分解することによって、ＶＯＣを処理する。従来型の塗装や印刷などに代表されるように、物質や成分比の異なる複数のＶＯＣを使用する場合は、ＶＯＣを回収・再生しても、これを再利用する利点が少ないので、燃焼・分解方式が現実的であるといえる。
燃焼・分解方式の中でも特に、燃焼によってＶＯＣを分解する方法は、日本では１９６０年頃から行われている。燃焼方法としては、例えば、直接燃焼法、触媒燃焼法、蓄熱燃焼法が知られている。中でも触媒燃焼法とは、白金、パラジウム等を担持した触媒を用いてＶＯＣを２００〜３５０℃の低温下で酸化分解する方法である。この方法で使用するＶＯＣ除去装置の特徴は、低温で運転ができる点、小型軽量化しやすい点、爆発危険性が少ない点、サーマルＮＯｘの副生がない点等が挙げられる。
しかし、触媒燃焼法では、触媒劣化の程度が把握しにくい等の課題もあることから、被毒されにくく寿命の長い新触媒の開発や、耐熱性の向上及び低コスト化等の観点からの触媒の開発が進められている。最近では白金などの高価な貴金属を使用しない安価な触媒も提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
Applied Catalysis B: Environmental 104 (2011) 144-150
しかしながら、近年、ＶＯＣ除去用触媒の分野においては、より優れたＶＯＣ除去性能を有する触媒の開発が望まれており、また、そのような触媒を簡便な方法で製造することが望まれていた。特に低温で処理してもＶＯＣの除去効率に優れるＶＯＣ除去用触媒が強く要望されていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で製造でき、ＶＯＣの除去効率に優れるＶＯＣ除去用触媒を製造する方法及びＶＯＣ除去用触媒並びにＶＯＣ除去方法を提供することを目的とする。
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、電解酸化処理した銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行うことにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項１
ＶＯＣ除去用触媒の製造方法であって、
銅フォームを電解酸化処理する工程１と、
工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、
電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３と、
を備える、ＶＯＣ除去用触媒の製造方法。
項２
前記工程３の前に、前記工程２−１で電着処理された銅フォームを、セリウム以外の金属Ｍ１を含む溶液中で電着処理を行う工程２−２をさらに備え、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、項２に記載の製造方法。
項３
銅フォーム上に触媒が担持されたＶＯＣ除去用触媒であって、
前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する、ＶＯＣ除去用触媒。
項４
前記触媒はさらに金属Ｍ１を含有し、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、項３に記載のＶＯＣ除去用触媒。
項５
項１又は２に記載の製造方法で得られたＶＯＣ除去用触媒、あるいは、項３又は４に記載のＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える、ＶＯＣの除去方法。
項１
ＶＯＣ除去用触媒の製造方法であって、
銅フォームを電解酸化処理する工程１と、
工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、
電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３と、
を備える、ＶＯＣ除去用触媒の製造方法。
項２
前記工程３の前に、前記工程２−１で電着処理された銅フォームを、セリウム以外の金属Ｍ１を含む溶液中で電着処理を行う工程２−２をさらに備え、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、項２に記載の製造方法。
項３
銅フォーム上に触媒が担持されたＶＯＣ除去用触媒であって、
前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する、ＶＯＣ除去用触媒。
項４
前記触媒はさらに金属Ｍ１を含有し、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、項３に記載のＶＯＣ除去用触媒。
項５
項１又は２に記載の製造方法で得られたＶＯＣ除去用触媒、あるいは、項３又は４に記載のＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える、ＶＯＣの除去方法。
本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法によれば、ＶＯＣ除去用触媒を簡便な方法で製造することができ、得られたＶＯＣ除去用触媒によれば、ＶＯＣを効率よく除去することができる。
本発明のＶＯＣ除去用触媒によれば、ＶＯＣを効率よく除去することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
１．ＶＯＣ除去用触媒の製造方法
本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法は、銅フォームを電解酸化処理する工程１と、工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３とを備える。
本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法は、銅フォームを電解酸化処理する工程１と、工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３とを備える。
本発明の製造方法は、工程１、工程２−１及び工程３を少なくとも含むことで、ＶＯＣ除去用触媒を簡便な方法で製造することができ、得られたＶＯＣ除去用触媒を用いることで、例えば、低温でＶＯＣを処理することができる。従って、本発明の製造方法で得られるＶＯＣ除去用触媒は、ＶＯＣの除去効率が優れる。
工程１は、銅フォームを電解酸化処理する工程である。斯かる工程１により、銅フォームの表面が酸化され、例えば、銅フォーム表面上に酸化銅が形成される。酸化銅は、例えば、ナノワイヤ状に形成される。
工程１で使用する銅フォームは、銅を主体とする基材であって、導電性を有し、かつ、多孔質に形成された基材である。銅フォームは、ＶＯＣ除去用触媒作用を有する触媒を保持する役割を果たす。銅フォームの形状は特に限定されず、例えば、板状、線状、棒状、メッシュ状等の形状に形成される。なお、銅フォームには、本発明の効果が得られる範囲内で、他の成分（例えば、不可避的に混入する金属等の元素）が含まれていてもよい。
電着工程で使用する銅フォームは公知の方法で得ることができ、あるいは、市販品等から銅フォームを入手することもできる。
工程１において、銅フォームを電解酸化処理（電気化学的酸化処理）する方法は特に限定されず、例えば、公知の電気酸化の方法を適用することができる。一例として、定電流法による電気酸化を挙げることができる。
図１は、銅フォームを電解酸化処理する方法を説明する概略図であって、定電流法によって銅フォーム（２ｃｍ角）上に銅を含むナノワイヤ（酸化銅のナノワイヤ）を形成する様子を模式的に示している。
定電流法で銅フォーム上にナノワイヤを形成する場合、図１に示すように、作用電極（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、対電極（Ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、参照電極（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び電解液を備えた電解装置を使用することができる。作用電極としては、ナノワイヤを形成させるための銅フォームを使用することができる。対電極としては、例えば、公知の不溶性電極を使用することができ、炭素、白金族金属、金などを素材とする電極が挙げられる。白金族金属としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウムが挙げられ、中でも白金が好ましい。対電極に含まれる白金族金属は、上記した金属種を１種単独で又は２種以上含んでいてもよい。また、白金族金属は、合金、金属酸化物等の状態で含まれていてもよい。参照電極としては、銀／塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）、水銀／塩化水銀電極（Ｈｇ／ＨｇＣｌ２電極）、標準水素電極などを使用することができる。
電解液の種類も特に限定されず、定電流法で使用され得る公知の電解液を広く使用することができ、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を使用することができる。電解液がアルカリ水溶液である場合、その濃度は特に限定されず、例えば、２〜６Ｍとすることができる。
定電流法による電気酸化の条件（電流、電圧、電解時間等）も特に限定されず、公知の定電流法の条件を広く適用することができる。例えば、電流は５０〜１００ｍＡ、処理時間は５００〜１５００秒とすることができる。
定電流法により、図１に示すように、銅フォーム上に酸化銅のナノワイヤが形成される。ナノワイヤの大きさは特に限定されず、例えば、直径は１〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
銅フォーム上に酸化銅のナノワイヤが形成されることで、後記するＣｅの酸化物がより均一に銅フォーム上に形成されやすくなり、これにより、得られるＶＯＣ除去用触媒の触媒活性が高まる。この結果、得られるＶＯＣ除去用触媒はＶＯＣ除去効率に優れる。
工程２−１は、工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行うための工程である。斯かる工程２−１により、銅フォーム上にセリウムの酸化物が形成される。
工程２−１の電着処理で使用するＣｅを含む溶液は、種々の方法により調製することができる。例えば、セリウムを含む化合物と、溶媒とを混合することで、Ｃｅを含む溶液を調製することができる。セリウムを含む化合物は、例えば、セリウムの塩化物、セリウムのハロゲン化物、セリウムの無機酸塩、セリウムの有機酸塩等を広く使用することができる。セリウムを含む化合物は水和物であってもよい。
セリウムの無機酸塩としては、セリウムの硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びリン酸水素塩等からなる群より選ばれる１種以上を挙げることができる。セリウムの無機酸塩は、異なる２種以上のアニオンを含むこともできる（例えば、硫酸アンモニウムセリウム等）。
セリウムの有機酸塩としては、セリウムの酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、コハク酸塩等からなる群より選ばれる１種以上を挙げることができる。
セリウムを含む化合物としては、水等の溶媒に溶解しやすく、電着処理が容易であるという点で、セリウムの硝酸塩、セリウムの硫酸塩、セリウムの塩化物等であることが好ましく、セリウムの硝酸塩であることがより好ましい。セリウムの硝酸塩としては、硝酸セリウム（ＩＩＩ）（Ｃｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ）が例示され、セリウムの硫酸塩としては、硫酸セリウム（ＩＩＩ）五水和物、硫酸セリウム（ＩＶ）、硫酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム等を例示でき、セリウムの塩化物としては塩化セリウム（ＩＩＩ）等を例示できる。
セリウムを含む化合物は、１種単独で使用してもよく、あるいは異なる２種以上を併用することが可能である
セリウムを含む化合物は、公知の製造方法で得ることができるし、あるいは、市販品等から金属化合物を入手することもできる。
Ｃｅを含む溶液において、溶媒は、例えば、水、あるいは、水と低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール等の炭素数１〜４のアルコール）との混合物を使用することができ、特に好ましくは、水である。水は、蒸留水、水道水、工業用水、イオン交換水、脱イオン水、純水、電解水などの各種の水を用いることができる。溶媒には、本発明の効果が阻害されない限り、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、防かび剤等を含有していてもよい。
Ｃｅを含む溶液の濃度は特に限定されず、例えば、Ｃｅを含む溶液の全量中、Ｃｅを含む化合物の濃度を０．００５〜５Ｍの範囲とすることができ、好ましくは０．０１〜０．１Ｍとすることができる。
工程２−１において、電着処理の方法は特に限定されず、公知の電着処理の方法を広く採用することができる。例えば、Ｃｅを含む溶液に前記工程１で得た銅フォームを浸漬し、電着処理を実施することができる。工程２−１では、銅フォームをアノードとして使用して、電着処理を行うことができる。
工程２−１の電着処理では、各種の電着法を採用することができる。電着法としては、定電流法（ＧＭ）、定電圧法（ＰＭ）、サイクリックボルタンメトリー法（ＣＶ）、パルス電着処理法などの電着処理方法などが挙げられる。パルス電着処理法は、金属イオンの電着速度を制御できる電着処理法であり、例えば、高端電圧と低端電圧とを一定周期で印加するパルス電圧法（ＰＰＭ）、高端電流と低端電流とを一定周期で印加するパルス電流法（ＰＧＭ）、高端電圧の印加と開回路状態とを一定周期で繰り返し行う単極性パルス電圧法（ＵＰＥＤ）などが挙げられる。
工程２−１での電着法は、パルス電着処理法が好ましく、中でも単極性パルス電圧法（ＵＰＥＤ）がより好ましい。
工程２−１での電着処理における電着法として、単極性パルス電圧法（ＵＰＥＤ）を採用する場合、単極性パルス電圧法の条件としては特に制限されない。例えば、印加電圧として−０．６〜１．８Ｖ、定電流は、例えば、０〜１５ｍＡ、パルスのオン／オフ時間は０．５〜１秒、サイクル回数は１００〜１０００の条件を採用することができ、より具体的な例としては、印加電圧が−１Ｖ、定電流は１０ｍＡ、オン／オフ時間が１ｓ、パルス印加回数１０００回の条件にて単極性パルス電圧法を行うことができる。銅フォームは、例えば、２ｃｍ角であることが好ましい。
工程２−１での電着処理を行う際の水溶液の温度は特に制限されず、例えば０〜５０℃程度、好ましくは２０〜３０℃とすることができる。
工程２−１において、電着処理は、アノードの他、カソード、参照電極、電解装置、電源、制御ソフトウェア等を使用することができる。これらの種類は、特に制限されず、目的に応じて公知のものを使用することができる。例えば、参照電極としては、銀／塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）、水銀／塩化水銀電極（Ｈｇ／ＨｇＣｌ２電極）、標準水素電極などを使用することができる。
電着処理で使用するカソードとしては、例えば、公知の不溶性電極を使用することができる。カソードとしては、例えば、炭素、白金族金属、金などを素材とする電極を用いることができる。白金族金属としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、及びイリジウムが挙げられ、中でも白金が好ましい。カソードに含まれる白金族金属は、上記した金属種を１種単独で又は２種以上含んでいてもよい。また、白金族金属は、合金、金属酸化物等の状態で含まれていてもよい。
カソードの形状は特に制限されず、使用目的や要求される性能により適宜選択することができる。形状としては、例えば、金属線、シート状、板状、棒状、メッシュ状などが挙げられる。具体的には、螺旋状白金線、白金板などを例示することができる。
電着処理において、溶液のｐＨは特に制限されず、例えば６未満、好ましくは２〜５程度、より好ましくは３〜４程度である。
工程２−１における電着処理によって、銅フォーム上にセリウムの水酸化物が形成される。具体的には、銅フォームに形成されているナノワイヤ状の酸化銅の表面にセリウムの水酸化物が形成される。この水酸化物は、後の工程３での焼成処理により、酸化物へと変化する。
本発明の製造方法は、工程２−１の後、工程３の前に、前記工程２−１で電着処理された銅フォームを、セリウム以外の金属Ｍ１を含む溶液中で電着処理を行う工程２−２をさらに備えることができる。この場合、前記金属Ｍ１は、セリウム以外であって、Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である。
金属Ｍ１は、Ａｇの他、Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｉｒ等の貴金属、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｖ等の遷移金属のいずれか１種以上であることが好ましく、Ａｇであることが特に好ましい。例えば、ＡｇがＣｅ（ＯＨ）３表面にドーピングされると、Ａｇ＋＋Ｃｅ３＋＝Ａｇ０+Ｃｅ４＋の反応が起こることで触媒性能が高められる。つまり、ＡｇがＣｅ（ＯＨ）３表面にドーピングされることで、金属イオン間の電子移動により金属Ａｇが生成し、結果として、触媒性能が高められる。念のための注記に過ぎないが、Ａｇ以外の他の上記各金属であっても、銀の場合と同じ現象が生じ得ることは容易に理解できる。
工程２−２の電着処理で使用する金属Ｍ１を含む溶液は、種々の方法により調製することができる。例えば、金属Ｍ１を含む化合物と、溶媒とを混合することで、金属Ｍ１を含む溶液を調製することができる。金属Ｍ１を含む化合物は、例えば、金属Ｍ１の塩化物、金属Ｍ１のハロゲン化物、金属Ｍ１の無機酸塩、金属Ｍ１の有機酸塩等を広く使用することができる。金属Ｍ１を含む化合物は水和物であってもよい。
金属Ｍ１の無機酸塩としては、金属Ｍ１の硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びリン酸水素塩等からなる群より選ばれる１種以上を挙げることができる。金属Ｍ１の無機酸塩は、異なる２種以上のアニオンを含むこともできる（例えば、硫酸アンモニウムセリウム等）。
金属Ｍ１の有機酸塩としては、金属Ｍ１の酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、コハク酸塩等からなる群より選ばれる１種以上を挙げることができる。
金属Ｍ１を含む化合物としては、水等の溶媒に溶解しやすく、電着処理が容易であるという点で、金属Ｍ１の硝酸塩、金属Ｍ１の硫酸塩、金属Ｍ１の塩化物等であることが好ましく、金属Ｍ１の硝酸塩であることがより好ましい。金属Ｍ１の硝酸塩としては、硝酸銀が例示される。金属Ｍ１の有機酸塩としては、酢酸銀（Ｉ）が例示される。金属Ｍ１の硫酸塩としては硫酸銀（Ｉ）が例示される。
金属Ｍ１を含む化合物は、１種単独で使用してもよく、あるいは異なる２種以上を併用することが可能である。
金属Ｍ１を含む化合物は、公知の製造方法で得ることができるし、あるいは、市販品等から金属化合物を入手することもできる。
金属Ｍ１を含む溶液において、溶媒は、例えば、水、あるいは、水と低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール等の炭素数１〜４のアルコール）との混合物を使用することができ、特に好ましくは、水である。
金属Ｍ１を含む溶液の濃度は特に限定されず、例えば、金属Ｍ１を含む溶液の全量中、金属Ｍ１を含む化合物の濃度を０．０００５〜０．１Ｍの範囲とすることができ、好ましくは０．００５〜０．０５Ｍとすることができる。
工程２−２において、電着処理の方法は特に限定されず、公知の電着処理の方法を広く採用することができる。例えば、金属Ｍ１を含む溶液に前記工程２−１で得た銅フォームを浸漬し、電着処理を実施することができる。工程２−２の電着処理では、工程２−１の電着処理同様、銅フォームをアノードとして使用して、電着処理を行うことができる。
工程２−２の電着処理では、各種の電着法を採用することができる。電着法としては、定電流法（ＧＭ）、定電圧法（ＰＭ）、サイクリックボルタンメトリー法（ＣＶ）、パルス電着処理法などの電着処理方法などが挙げられる。工程２−２の電着処理は、定電圧法（ＰＭ）がより好ましい。
工程２−２での電着処理における電着法として、定電圧法（ＰＭ）を採用する場合、その条件としては特に制限されず、公知の定電圧法（ＰＭ）を広く採用することができる。例えば、定電圧法（ＰＭ）において、電位は−２．０〜−０．１Ｖとすることができ、電着時間は１０〜５００秒とすることができる。
工程２−２において、電着処理を行う際の水溶液の温度は特に制限されず、例えば０〜５０℃程度、好ましくは２０〜３０℃とすることができる。
工程２−２において、電着処理は、アノードの他、カソード、参照電極、電解装置、電源、制御ソフトウェア等を使用することができ、これらは工程２−１における電着処理と同様とすることができる。
工程２−２での電着処理において、溶液のｐＨは特に制限されず、例えば６未満、好ましくは２〜５程度、より好ましくは３〜４程度である。
工程２−２における電着処理によって、銅フォーム上に金属Ｍ１が形成される。具体的には、前工程である工程２−１において銅フォーム上に形成されたセリウムの水酸化物の表面に金属Ｍ１が形成される。金属Ｍ１は、例えば、ナノ粒子の状態でセリウムの水酸化物表面をさらに被覆するように形成され得る。
工程３は、電着処理された銅フォームを焼成処理するための工程である。工程３では、工程２−１で電着処理された銅フォーム、又は、工程２−２で電着処理された銅フォームの焼成処理を行う。
工程３において、焼成処理の方法は特に限定的ではなく、公知の焼成方法を広く採用することができる。例えば、焼成処理の温度は、１００℃以上とすることができ、１５０〜４５０℃とすることが好ましく、２００〜４００℃とすることがより好ましい。焼成時間は、焼成温度によって適宜選択すればよく、例えば、１．５〜５時間とすることができる。工程３において、焼成を行う際の昇温速度も特に限定されず、適宜設定することができる。
工程３の焼成処理を行う前に必要に応じて、工程２−１又は２−２で電着処理された銅フォームを、空気中又は真空中で５０℃〜１５０℃で乾燥処理を行うこともできる。
焼成処理は、空気中及び不活性ガス雰囲気中のいずれで行ってもよい。好ましくは、空気中で焼成処理を行うことである。焼成処理は、例えば、市販の加熱炉等の公知の加熱装置を使用することができる。
工程３での焼成処理によって、銅フォーム上のセリウムの水酸化物が焼成され、セリウムの酸化物に変化し、目的のＶＯＣ除去用触媒として得ることができる。
本発明の製造方法では、酸化銅のナノワイヤに酸化セリウムを均一に担持することができるので、ＶＯＣを効率よく分解・除去することが可能となる。また、工程２−２のように電着処理を利用することから、金属Ｍ１も均一に分布しやすく、加えて、含浸法を使用して製造した場合に比べて粗大粒子の発生も抑制することができる。
さらに、本発明の製造方法では、電着工程を備えることで、従来の化学合成法に比べて合成時間を短縮することができる。従来の化学合成法では、反応時間が長い上に反応温度も高くする必要があり、また、反応後は洗浄が必要であったのに対して、電着工程を備える本発明の製造方法では、反応時間が短く、反応後の洗浄等も必ずしも必要でない。また、本発明の製造方法では、従来の化学合成法で必要であった合成後の造粒工程も不要になるので、これによっても全体の製造時間が従来よりも短縮され、得られた生成物をそのままＶＯＣ除去用触媒として使用することができる。
２．ＶＯＣ除去用触媒
本発明のＶＯＣ除去用触媒は、銅フォーム上に触媒が担持されており、前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する。斯かるＶＯＣ除去用触媒は、例えば、前述の工程１、工程２−１及び工程３を備える製造方法によって製造することができる。ＶＯＣ除去用触媒において、銅フォームの種類は、本発明の製造方法で使用する銅フォームの種類と同様である。
本発明のＶＯＣ除去用触媒は、銅フォーム上に触媒が担持されており、前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する。斯かるＶＯＣ除去用触媒は、例えば、前述の工程１、工程２−１及び工程３を備える製造方法によって製造することができる。ＶＯＣ除去用触媒において、銅フォームの種類は、本発明の製造方法で使用する銅フォームの種類と同様である。
銅フォーム上に形成される銅を含むナノワイヤは、前述の通り、酸化銅のナノワイヤである。本発明のＶＯＣ除去用触媒において、酸化セリウムは、例えば、前記ナノワイヤの表面を被覆するように形成される。
銅フォーム上に形成されている触媒は、さらに金属Ｍ１を含有することができる。ここで、金属Ｍ１は、前述の本発明のＶＯＣ除去用触媒の製造方法における金属Ｍ１と同様である。従って、本発明のＶＯＣ除去用触媒において、前記金属Ｍ１は、セリウム以外であって、Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である。金属Ｍ１は、Ａｇであることが特に好ましい。
金属Ｍ１は、例えば、セリウムの酸化物表面をさらに被覆するように形成され得る。具体的には、金属Ｍ１はナノ粒子を形成しており、この状態で金属Ｍ１はセリウムの酸化物表面に存在する。
触媒に金属Ｍ１を含有させるには、前述の工程２−２を工程２−１の後であって工程３の前に行えばよい。
銅フォーム上に担持される触媒において、Ｃｅと金属Ｍ１の含有比率は特に限定されず、例えば、Ｃｅ：金属Ｍ１のモル比で１５：１〜６０：１とすることができる。
本発明のＶＯＣ除去用触媒は、酸化銅のナノワイヤに酸化セリウムが均一に担持されている。また、ナノワイヤに酸化セリウムが担持されることで、触媒反応時の流通ガスとの接触表面積を増大させることもでき、ＶＯＣを効率よく分解・除去することが可能となる。また、本発明のＶＯＣ除去用触媒は、酸化セリウム及び金属Ｍ１が均一に分布しやすく、加えて粗大粒子も存在しにくい。
３．ＶＯＣ除去方法
本発明のＶＯＣ除去方法は、前記本発明の製造方法で得られたＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える。あるいは、本発明のＶＯＣ除去方法は、前記本発明のＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える。
本発明のＶＯＣ除去方法は、前記本発明の製造方法で得られたＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える。あるいは、本発明のＶＯＣ除去方法は、前記本発明のＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える。
例えば、本発明のＶＯＣ除去用触媒を容器内に収容し、該容器にトルエン等のＶＯＣを導入し、所定の温度で処理することで、ＶＯＣを燃焼する。これにより、ＶＯＣを除去することができる。必要に応じて、容器内には窒素及び酸素の一方又は両方を流入させることができ、窒素及び酸素の一方又は両方の存在下でＶＯＣを燃焼させることができる。容器の種類は特に限定されず、例えば、ＶＯＣの触媒燃焼で使用される公知の容器を広く使用することができる。
容器内でのＶＯＣの処理温度は特に限定されず、公知のＶＯＣの除去のために設定される処理温度と同様とすることができる。特に本発明では、上記ＶＯＣ除去用触媒を使用することで、低温であってもＶＯＣ除去効率に優れることから、例えば、３５０℃以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２９０℃以下、さらに好ましくは２８０℃以下でＶＯＣを処理することができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。
（実施例１）
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
（実施例２）
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。この電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した後、０．０１ＭのＡｇＮＯ３水溶液中にて定電圧法（ＰＭ）により、Ａｇの電着処理を行った（工程２−２）。この電着処理は、印加電圧−０．６Ｖ、印加時間を２０秒間とした。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「２０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。この電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した後、０．０１ＭのＡｇＮＯ３水溶液中にて定電圧法（ＰＭ）により、Ａｇの電着処理を行った（工程２−２）。この電着処理は、印加電圧−０．６Ｖ、印加時間を２０秒間とした。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「２０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
（実施例３）
Ａｇの電着処理において、印加時間を４０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「４０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
Ａｇの電着処理において、印加時間を４０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「４０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
（実施例４）
Ａｇの電着処理において、印加時間を６０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「６０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
Ａｇの電着処理において、印加時間を６０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「６０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
（実施例５）
Ａｇの電着処理において、印加時間を８０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「８０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
Ａｇの電着処理において、印加時間を８０秒間に変更したこと以外は実施例２と同様の方法でＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「８０Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ」と表記した。
（比較例１）
酸化銅のナノワイヤが形成されていない銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ」」と表記した。
酸化銅のナノワイヤが形成されていない銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。このように電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ」」と表記した。
（参考例１）
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。この電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した後、１ｗｔ％のＡｇＮＯ３水溶液中に浸漬させた。このように含浸処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「１ｗｔ％Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ（Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）」と表記した。
銅フォーム（２．０ｃｍ×２．０ｃｍ）を４０ｍＬの３ＭＫＯＨ水溶液に浸漬し、８０ｍＡの定電流を１２００秒間印加し、銅フォーム表面を電解酸化した（工程１）。電解酸化後の銅フォームは蒸留水で洗浄した。次いで、電解酸化した銅フォームを０．０５ＭのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ水溶液１００ｍＬに浸漬し、ユニポーラーパルス電着（ＵＰＥＤ）法により、電着処理を行った。電着処理は、印加電圧−１Ｖ、オン−オフ周期１秒、パルス印加回数１０００回の条件とした（工程２−１）。この電着処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した後、１ｗｔ％のＡｇＮＯ３水溶液中に浸漬させた。このように含浸処理した銅フォームを蒸留水で洗浄して８０℃で終夜乾燥した。その後、この銅フォームを、電気炉中、空気雰囲気下にて昇温速度５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し、この温度にて２時間保持して焼成した（工程３）。これによりＶＯＣ除去用触媒を得た。得られたＶＯＣ除去用触媒を「１ｗｔ％Ａｇ−Ｃｅ／Ｃｕ ｆｏａｍ（Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）」と表記した。
＜評価方法＞
（ＶＯＣ除去試験）
図２に示す概略フローにより、各実施例で得たＶＯＣ除去用触媒のトルエン除去試験を行った。この試験では、容器（管状炉）内にＶＯＣ除去用触媒を石英ウールで挟み込むように充填し、そこへトルエンを所定の流速で流入させて反応させることで、トルエンを除去するようにした。図２に示すように、容器は、酸素ボンベ及び窒素ボンベと連結しており、容器内に酸素及び窒素を流入できるようにしている。トルエン除去試験の条件として、内径８ｍｍのガラス反応器を使用し、そこへＶＯＣ除去用触媒の充填量を１００ｍｇとし、容器内のトルエン濃度を８９３〜１０５１体積ｐｐｍとなるようにした。また、容器内へのキャリアー用窒素ガス流量を４０ｃｍ３／ｍｉｎ、トルエン導入用窒素ガス流量を４０ｍＬ／ｍｉｎ、酸素ガス流量を１０ｍＬ／ｍｉｎとした。容器内での反応温度を１５０〜３５０℃の範囲の種々の温度に調節して、トルエン除去特性を評価した。ＶＯＣ濃度の測定は、島津製作所社製「ＧＣ−２０１４ガスクロマトグラフ」を使用した。また、容器出口から排出される二酸化炭素濃度をＨＯＲＩＢＡ社製ＦＴ−ＩＲガス分析装置「ＦＧ−１２０」を使用して計測した。
（ＶＯＣ除去試験）
図２に示す概略フローにより、各実施例で得たＶＯＣ除去用触媒のトルエン除去試験を行った。この試験では、容器（管状炉）内にＶＯＣ除去用触媒を石英ウールで挟み込むように充填し、そこへトルエンを所定の流速で流入させて反応させることで、トルエンを除去するようにした。図２に示すように、容器は、酸素ボンベ及び窒素ボンベと連結しており、容器内に酸素及び窒素を流入できるようにしている。トルエン除去試験の条件として、内径８ｍｍのガラス反応器を使用し、そこへＶＯＣ除去用触媒の充填量を１００ｍｇとし、容器内のトルエン濃度を８９３〜１０５１体積ｐｐｍとなるようにした。また、容器内へのキャリアー用窒素ガス流量を４０ｃｍ３／ｍｉｎ、トルエン導入用窒素ガス流量を４０ｍＬ／ｍｉｎ、酸素ガス流量を１０ｍＬ／ｍｉｎとした。容器内での反応温度を１５０〜３５０℃の範囲の種々の温度に調節して、トルエン除去特性を評価した。ＶＯＣ濃度の測定は、島津製作所社製「ＧＣ−２０１４ガスクロマトグラフ」を使用した。また、容器出口から排出される二酸化炭素濃度をＨＯＲＩＢＡ社製ＦＴ−ＩＲガス分析装置「ＦＧ−１２０」を使用して計測した。
図３は、実施例１，２及び比較例１で得たＶＯＣ除去用触媒のＳＥＭ画像を示している（図３（ａ）は比較例１で得たＶＯＣ除去用触媒、（ｂ）は実施例１で得たＶＯＣ除去用触媒、（ｃ）は実施例２で得たＶＯＣ除去用触媒、（ｄ）は参考例１で得たＶＯＣ除去用触媒）。
図３（ａ）及び（ｂ）の比較から、銅フォームの電気化学的酸化処理により、銅酸化物のナノワイヤが形成されることがわかった（図３（ｂ））。また、図３（ｃ）から、ナノワイヤ表面上にセリウムの酸化物が均一に固定化されていることが判断でき、これにより、触媒反応時の流通ガスとの接触表面積が増大されることがわかった。
図３（ｃ）及び（ｄ）の比較から、銀の固定化において電着法を用いた場合（図３（ｃ））は触媒表面への均質な析出が起こるため、粒子状物の析出が見られないのに対し、含浸法では粗大な銀粒子が観測された（図３（ｄ））。
表１には、各実施例及び参考例で得られたＶＯＣ除去用触媒のＥＤＳによる元素分析結果を示している。なお、このＥＤＳによる元素分析では、ＨＯＲＩＢＡ社製の「エネルギー分散型Ｘ線分析装置」を使用した。
表１から、実施例で得られたＶＯＣ除去用触媒は、工程２−２の電着処理時間の長さと共にＡｇの担持量が増大することがわかった。
図４は、各実施例及び参考例で得たＶＯＣ除去用触媒のＸＲＤスペクトルを示している。Ａｇに由来する回折ピークの強度は、Ａｇの電着時間の延長と共に増加することが認められた。一方、含浸法（参考例１）によりＡｇを固定化した触媒の方が電着法（実施例２〜５）よりもＡｇに対応するピークが鋭いことから、含浸法でＡｇを固定化した場合は、凝集が起こりやすいことがわかる。
図５は、実施例、比較例及び参考例で得られたＶＯＣ除去用触媒によるＶＯＣ除去試験の結果を、具体的には、温度（Ｘ軸）とトルエン除去率（Ｙ軸）との関係を示すプロットを示している。図５（ａ）は実施例１及び比較例１、（ｂ）は実施例２〜５及び参考例１の結果である。
表２には、実施例及び参考例で得られたＶＯＣ除去用触媒による、トルエンの９０％分解温度（Ｔ９０％）、ＣＯ２生成量及び検出濃度を示している。
図５（ａ）から、Ｃｅ／銅フォーム触媒の性能は、銅フォームの電気化学的処理により大幅に向上することがわかる。また、図５（ｂ）及び表２から、電着処理で調製した各種ＶＯＣ除去用触媒の中では、実施例５が最も優れた性能を示し、トルエンの５０％分解温度、９０％分解温度共にＡｇを担持していない触媒よりも２０℃低温化することがわかった。また、含浸法で調製した参考例１の銀量が実施例１〜５よりも多いことに鑑みれば（表１）、電着処理で調製した各種ＶＯＣ除去用触媒は、ＶＯＣ（トルエン）の除去効率に優れるといえる。また、表２から、ＶＯＣのモデル物質であるトルエンの酸化分解において、無害な二酸化炭素と水のみを与えることも示された。
各実施例で得られたＶＯＣ除去触媒は、従来のＡｇ系触媒に比べると高活性であり、また、より高価なＰｔを使用した触媒に比べても同等以上の性能を有することがわかった。
各実施例で得られたＶＯＣ除去用触媒は、ＶＯＣ酸化分解に有効な活性酸素種が金属Ｍ１（Ａｇ）表面上に形成されること、及び、セリウムの酸化物が金属Ｍ１（Ａｇ）近傍に存在することで、Ｃｅ３＋−Ｃｅ４＋の酸化還元によりＡｇ上の活性酸素種の形成が促進されると推察され、これにより、優れたＶＯＣ除去性能が発揮されると考えられる。
Claims (5)
- ＶＯＣ除去用触媒の製造方法であって、
銅フォームを電解酸化処理する工程１と、
工程１で電解酸化処理された銅フォームを、Ｃｅ（セリウム）を含む溶液中で電着処理を行う工程２−１と、
電着処理された銅フォームを焼成処理する工程３と、
を備える、ＶＯＣ除去用触媒の製造方法。 - 前記工程３の前に、前記工程２−１で電着処理された銅フォームを、セリウム以外の金属Ｍ１を含む溶液中で電着処理を行う工程２−２をさらに備え、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、請求項２に記載の製造方法。 - 銅フォーム上に触媒が担持されたＶＯＣ除去用触媒であって、
前記触媒は、銅を含むナノワイヤと、酸化セリウムとを含有する、ＶＯＣ除去用触媒。 - 前記触媒はさらに金属Ｍ１を含有し、
前記金属Ｍ１がＡｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１種以上である、請求項３に記載のＶＯＣ除去用触媒。 - 請求項１又は２に記載の製造方法で得られたＶＯＣ除去用触媒、あるいは、請求項３又は４に記載のＶＯＣ除去用触媒を用いてＶＯＣを除去する工程を備える、ＶＯＣの除去方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114260017A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-01 | 山东亮剑环保新材料有限公司 | 一种催化燃烧VOCs的复合金属催化剂及其制备方法 |
| CN114908374A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-16 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 原位动态重构制备的铜-氢氧化铈电催化剂、方法及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009220009A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Yokohama National Univ | 熱触媒素子を用いた積層型反応ユニット |
| WO2010032508A1 (ja) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | ラネー型金属多孔体とその製造方法並びに触媒 |
| JP2010094671A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-30 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 揮発性有機化合物分解用触媒と揮発性有機化合物の分解方法 |
| JP2010214366A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-30 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 有毒ガス分解触媒用担体及びその製造方法 |
| JP2011224546A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 無機酸化物成形触媒とその製造方法 |
| JP2012200628A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 揮発性有機化合物用の担体触媒及びその製造方法 |
-
2019
- 2019-08-28 JP JP2019155551A patent/JP2021030180A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009220009A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Yokohama National Univ | 熱触媒素子を用いた積層型反応ユニット |
| WO2010032508A1 (ja) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | ラネー型金属多孔体とその製造方法並びに触媒 |
| JP2010094671A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-30 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 揮発性有機化合物分解用触媒と揮発性有機化合物の分解方法 |
| JP2010214366A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-30 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 有毒ガス分解触媒用担体及びその製造方法 |
| JP2011224546A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 無機酸化物成形触媒とその製造方法 |
| JP2012200628A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 揮発性有機化合物用の担体触媒及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BIN ET AL., INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH, vol. 58, no. 17, JPN6023011806, 27 March 2019 (2019-03-27), pages 7131 - 7138, ISSN: 0005123616 * |
| STEPNIOWSKI ET AL., NANOMATERIALS (WEB), vol. 8, no. 6, JPN6023011807, 2018, pages 379, ISSN: 0005123617 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114260017A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-01 | 山东亮剑环保新材料有限公司 | 一种催化燃烧VOCs的复合金属催化剂及其制备方法 |
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