JP2514047B2 - 触媒金属担持法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は触媒燃焼に使用する触媒の担持方法に関す
る。

特に、液体燃料（灯油留分）を燃料とする民生、業務
用の暖房、給湯器具に利用する触媒の担持方法に関する
ものである。

従来技術 家庭用エネルギーの需要は今後増大することが予想さ
れており、これに伴い石油系燃料の需要も増大するもの
と考えられている。反面、原油の処理量はこれに見合っ
た増加を望むことが難しい。そこで、分解油の利用、南
方系原油処理比率の増加による灯油の高芳香族化などの
可能性が検討されている。家庭用燃料として芳香族濃度
の高い、いわゆる高芳香族灯油を利用する場合には従来
の燃焼機器の多くに問題が生じることが予想され、新し
い燃焼技術の開発が必要である。

また、ファンヒーターをはじめとする開放式石油スト
ーブでは燃焼排ガス中の窒素酸化物が最近大きな問題と
なっている。この問題を解決する方法の一つに触媒燃焼
がある。触媒燃焼は現在まで、主としてガスあるいは軽
質の燃料の燃焼に広く利用されてきた。

例えば特公昭45-33768号、特公昭45-33767号及び特公
昭58-35095号などがある。

しかしながら、灯油のような炭素数10以上の液体炭化
水素燃料については、悪臭除去あるいは公害防止装置の
ような非常に希薄な燃料蒸気による燃焼以外には350〜6
00℃程度の低温での燃焼の実績は非常に少ない。例えば
特開昭57-84746号及び特開昭57-136947号などがある。

発明が解決しようとする問題点 灯油の燃焼機器を開発するためには、低温でしかも安
定に灯油の完全燃焼を行い得る触媒体の開発が要望され
ている。

燃焼触媒は非常に高い温度で使用されるため触媒担体
の比表面積が小さいものしか利用することができない。
そのため浸漬法にて触媒金属の担持を行う際に乾燥工程
で部分的に溶媒の蒸発速度がことなることによる触媒金
属の不均一な分布が生じ触媒金属が部分的にかたよって
担持され、活性の高い触媒が得られない問題が生ずる。

問題点を解決するための手段 本発明は、触媒燃焼に使用する触媒担体に浸漬法にて
触媒金属を担持させる際、乾燥工程を自然風乾燥と常温
での真空乾燥とを組合せておこなうことを特徴とする触
媒金属の担持法に関するものである。

触媒調製方法 本発明方法で使用する触媒担体材料には、例えばセラ
ミックスファイバーの不織布を用いる。これを空気中で
約550℃にて24時間焼成する。

上記触媒担体は、表面積が小さいうえに表面が滑らか
であるので、触媒金属との親和力を増大するため好まし
くはシリカゾルで担体材料表面を被覆する。

得られた触媒担体を触媒燃焼および酸化反応の触媒と
して最も代表的な金属である白金、ロジウム、パラジウ
ムおよび白金／パラジウムの水溶液に浸漬させた後、従
来法により常温にて乾燥する。

次いで、これを常温で真空乾燥（減圧度約50mmHg以
下）する。

乾燥後の触媒は、焼成して担持金属塩を酸化物の形に
する。その後次の条件で還元して触媒燃焼用の金属触媒
を調整する。

還元条件は次のようである。

還元ガス：水素12Vol.％となるように調製した窒素ガス 焼成条件：室温から400℃まで昇温（200℃/Hr.） その後400℃にて20分間保持 その後、室温まで放冷（100℃位で窒素ガス
にて水素をパージする） 触媒の金属担持量のむらは次の分析方法にて測定し
た。

分析方法 Ａ）試料調製 従来法（試料Ａ）および本発明方法（試料Ｂ）で触媒
金属を担持した触媒を第１図に示すように切断し、これ
等を分析に使用した。

Ｂ）螢光Ｘ線による白金分布の測定 第１図に示した１から５までの試料を用い、白金のＬ
α線およびＬβ線の強度を測定した。試料１〜５は面
積、厚さ共にほぼ同じになるように切断してあるので、
定性的に白金の螢光Ｘ線強度の差が担持量の差を表して
いる。

Ｃ）白金担持量の測定 第１図に示す各試料の切断後の残った部分（図中に斜
線で示す）を試料６とした。試料番号６は斜線の試料部
全てを使用したものである。試料６〜８は白金担持量の
分析に使用した。各試料は乾燥、秤量後王水にて白金を
溶出分離し、この白金溶液を一定量に希釈して直流プラ
ズマ分光分析法にて白金濃度を測定した。

実施例 触媒担体材料として、セラミックファイバー（東芝モ
ノフラックス（株）製、大きさ20×100×1mm、重さ約0.
9gr）を使用した。

これを空気中で約550℃、24時間焼成した。これにシ
リカゾル20重量％被覆したものを触媒担体として使用し
た。

得られた担体を白金塩水溶液に浸漬させた後、常温、
大気中無風状態で頻繁に（20秒〜40秒に１回）うらがえ
す操作をくりかえしながら2.5時間乾燥した（従来
法）。

次にこれを真空雰囲気下（減圧度20mmHg）にて常温で
６時間真空乾燥した（本発明方法）。乾燥後の担体はガ
スシュバンクバーナー上で短時間焼成して担持金属塩を
酸化物の形にした。

さらに、得られた白金酸化物を担持した触媒を上記の
還元条件にて還元して燃焼用金属触媒（白金担持量約0.
75重量％）を調整した。

得られた触媒の白金担持量（重量％）の分析を第１表
に示した。

螢光Ｘ線分析による結果は試料（Ａ）（従来法）につ
いては第２図、試料（Ｂ）（本発明方法）については第
３図にそれぞれ示した。

螢光Ｘ線分析の測定条件は次のとうりである。

Cr管球;50KV-50mA チャートスピード;20mm/min チャートフルスケール;10kcps 分光結晶;LiF 結果の考察 最初に螢光Ｘ線による白金の分布測定結果についての
べる。金属塩水溶液に浸漬した触媒担体を大気中で乾燥
させる場合には、溶媒の蒸発速度は触媒担体の角および
縁の部分が平面部分に比較して早いことは容易に推測で
きる。燃焼触媒に使用する比表面積の小さな触媒担体で
は金属塩を物理的あるいは化学的な吸着力により触媒担
体表面に乾燥工程中有効に補束していることが難しい。
そのため、溶媒の蒸発速度の早い部位では金属塩水溶液
が毛細管現象により集まって来るので、乾燥後の金属担
持量にむらができる。この現象をできるだけ抑えるため
に乾燥工程中は頻繁に触媒担体を裏返す操作を行った。

第２図から分かるように、頻繁に裏返す操作を行って
も白金担持量にむらがある。第１図に示す試料１および
５は触媒担体の両端の部分であるので角および縁を持っ
ている。乾燥工程中に金属塩が最も集中し易い部位であ
ると考えられる。試料２〜４は縁を持ってはいるがほと
んどの溶媒は平らな表面で蒸発すると考えられるので蒸
発速度が小さく金属担持量が少ないと考えられ、測定結
果と一致している。

これに対して第３図の真空乾燥を併用した本発明方法
の試料１〜５では白金の螢光Ｘ線強度がほぼ等しいこと
が分かる。このことから触媒担体表面がほぼ乾く状態ま
では金属塩水溶液の触媒担体内部での濃度分布はほぼ一
様であり、その後の乾燥で濃度分布にむらが生じるもの
と考えられる。真空乾燥は溶媒の蒸発速度が早いため
に、毛細管現象による金属塩溶液の移動が抑制され、結
果として金属担持量のむらが少なくなるものと考えられ
る。

次に白金担持量の測定結果についてみると、試料６は
主に触媒担体の縁の部分であり試料７および８は触媒担
体の中央部で燃焼試験に使用している部分である。第１
表より、従来法で調製した触媒では縁の部分と中央で約
３倍近い白金担持量の差があることが分かる。これに対
し真空乾燥を併用した本発明方法ではこの差が著しく改
善されたことが分かる。

本発明の効果 燃焼触媒の調製に際し、金属塩含浸後の触媒担体の乾
燥に自然風乾燥と真空乾燥を併用して行うことにより、
従来よりも著しく触媒金属担持量のむらの小さな触媒を
調製できることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法および本発明方法によって得られた試料
の切断説明図、 第２図は、従来法による試料の螢光Ｘ線による白金分布
を示すスペクトル線図、および 第３図は本発明方法による試料の螢光Ｘ線による白金分
布を示すスペクトル線図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】触媒燃焼に使用する触媒担体に浸漬法にて
   触媒金属を担持させる際、乾燥工程を自然風乾燥と常温
   での真空乾燥とを組合せておこなうことを特徴とする触
   媒金属担持法。