JP2954520B2 - 金属触媒およびその製造方法 - Google Patents
金属触媒およびその製造方法Info
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- metal particles
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭酸ガス還元や
悪臭除去などの環境浄化に有用な金属触媒の製造方法に
関するものである。
悪臭除去などの環境浄化に有用な金属触媒の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、環境浄化用に用いられる一般的な
触媒材料は含浸法等の方法により担体上に金属粒子を担
持させたものが用いられる。すなわち、金属塩を溶かし
た溶液中に担体である金属酸化物（たとえばアルミナや
シリカ等）を入れ、適当な条件の下に反応させて担体上
に金属粒子を担持させたものである。
触媒材料は含浸法等の方法により担体上に金属粒子を担
持させたものが用いられる。すなわち、金属塩を溶かし
た溶液中に担体である金属酸化物（たとえばアルミナや
シリカ等）を入れ、適当な条件の下に反応させて担体上
に金属粒子を担持させたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】地球温暖化の主要原因
である二酸化炭素の還元や悪臭物質の分解にはＮｉやＰ
ｄ−Ｒｈなどの一種若しくは複数種の遷移金属が用いら
れるが、効率は必ずしも高くはなくより効率の高い触媒
が求められていた。本発明者は、これら触媒金属の近傍
に炭素粒子を担持させるならば、炭素粒子が二酸化炭素
などの被処理ガスをよく吸収することができるため、触
媒金属と被処理ガスとの接触を密にして反応を促進させ
ることができ、効率の向上を図ることができるものと考
えた。
である二酸化炭素の還元や悪臭物質の分解にはＮｉやＰ
ｄ−Ｒｈなどの一種若しくは複数種の遷移金属が用いら
れるが、効率は必ずしも高くはなくより効率の高い触媒
が求められていた。本発明者は、これら触媒金属の近傍
に炭素粒子を担持させるならば、炭素粒子が二酸化炭素
などの被処理ガスをよく吸収することができるため、触
媒金属と被処理ガスとの接触を密にして反応を促進させ
ることができ、効率の向上を図ることができるものと考
えた。
【０００４】金属粒子と炭素粒子とを同一担体上に担持
させようとするとき、有機物を金属粒子を担持した材料
に付着させ、それを加熱して有機物を炭素にする方法が
考えられるが、その場合には炭素の付着位置はランダム
にならざるをえない。また、炭素が先に担持した金属粒
子を覆って触媒性能を低下させる可能性も高い。もう１
つの方法として、金属粒子を担持させる前に担体に有機
物を付着させ、加熱して炭素粒子を作成した後に金属粒
子を担持させるという方法も考えられるが、その場合に
も金属粒子と炭素粒子の位置はランダムな配置とならざ
るをえない。よって、このような方法で炭素粒子を付着
させた場合には金属粒子と炭素粒子が近傍に存在するこ
とによる反応促進効果は得られないことになる。したが
って、本発明の目的とするところは、より反応効率の高
い金属触媒を提供しうるようにすることである。
させようとするとき、有機物を金属粒子を担持した材料
に付着させ、それを加熱して有機物を炭素にする方法が
考えられるが、その場合には炭素の付着位置はランダム
にならざるをえない。また、炭素が先に担持した金属粒
子を覆って触媒性能を低下させる可能性も高い。もう１
つの方法として、金属粒子を担持させる前に担体に有機
物を付着させ、加熱して炭素粒子を作成した後に金属粒
子を担持させるという方法も考えられるが、その場合に
も金属粒子と炭素粒子の位置はランダムな配置とならざ
るをえない。よって、このような方法で炭素粒子を付着
させた場合には金属粒子と炭素粒子が近傍に存在するこ
とによる反応促進効果は得られないことになる。したが
って、本発明の目的とするところは、より反応効率の高
い金属触媒を提供しうるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の製造方法による金属触媒は、１種乃至複数
種の遷移金属粒子と炭素粒子とが担体上に担持されたも
のであって、炭素粒子が金属粒子に隣接して担持されて
いることを特徴としている。
めの本発明の製造方法による金属触媒は、１種乃至複数
種の遷移金属粒子と炭素粒子とが担体上に担持されたも
のであって、炭素粒子が金属粒子に隣接して担持されて
いることを特徴としている。
【０００６】上記の目的を達成するための本発明による
金属触媒の製造方法は、（１）担体上に１種乃至複数種
の遷移金属粒子を担持させる過程と、（２）金属粒子を
担持した担体を反応室内に配置して炭化水素を含むガス
を導入し、炭化水素を分解して担体上に炭素粒子を担持
させる過程と、を含むものである。
金属触媒の製造方法は、（１）担体上に１種乃至複数種
の遷移金属粒子を担持させる過程と、（２）金属粒子を
担持した担体を反応室内に配置して炭化水素を含むガス
を導入し、炭化水素を分解して担体上に炭素粒子を担持
させる過程と、を含むものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態を説
明するための断面図である。同図に示されるように、本
発明による金属触媒においては、アルミナあるいはシリ
カなどからなる担体１１上に、触媒作用のある金属粒子
１２が担持されており、さらにこの金属粒子１２に近接
して炭素粒子が担持されている。
明するための断面図である。同図に示されるように、本
発明による金属触媒においては、アルミナあるいはシリ
カなどからなる担体１１上に、触媒作用のある金属粒子
１２が担持されており、さらにこの金属粒子１２に近接
して炭素粒子が担持されている。
【０００８】本発明による金属触媒では、金属粒子に近
接して炭素粒子が付着せしめられており、そして炭素粒
子は、活性であって二酸化炭素や悪臭ガスをよく吸収す
ることができるので、本発明による触媒は金属粒子と被
処理ガスとの接触を密にすることができ、反応を促進し
て効率を高めることができる。
接して炭素粒子が付着せしめられており、そして炭素粒
子は、活性であって二酸化炭素や悪臭ガスをよく吸収す
ることができるので、本発明による触媒は金属粒子と被
処理ガスとの接触を密にすることができ、反応を促進し
て効率を高めることができる。
【０００９】図２は、本発明による金属触媒の製造方法
を説明するための反応システム図である。まず、通常の
含浸法を用いて、担体１１上に１種類以上の遷移金属の
金属粒子１２を担持せしめた触媒材料２３を用意し、反
応管２１内に入れた後、電気加熱手段２２により加熱す
る。温度が安定したら、バルブ２４を開いて炭化水素
（例えばメタン）ガスを反応管２１中に流し、所定の時
間経ったら炭化水素ガスを止める。金属粒子１２の触媒
作用により担体上に炭素が付着するので、この方法によ
り、図１に示されるように、炭素粒子１３を金属粒子１
２に隣接して担体１１上に担持せしめることができる。
を説明するための反応システム図である。まず、通常の
含浸法を用いて、担体１１上に１種類以上の遷移金属の
金属粒子１２を担持せしめた触媒材料２３を用意し、反
応管２１内に入れた後、電気加熱手段２２により加熱す
る。温度が安定したら、バルブ２４を開いて炭化水素
（例えばメタン）ガスを反応管２１中に流し、所定の時
間経ったら炭化水素ガスを止める。金属粒子１２の触媒
作用により担体上に炭素が付着するので、この方法によ
り、図１に示されるように、炭素粒子１３を金属粒子１
２に隣接して担体１１上に担持せしめることができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について詳しく説明す
る。 ［実施例１］２．００ｇの硝酸ニッケル六水和物を６０
ｍｌの水に溶かし、０．９ｍｌの濃硝酸を加えてよく攪
拌し、これを予め脱気処理した市販のアルミナを加え、
８０℃で２４時間、その後４０℃で４８時間放置して金
属イオンを含浸させた。金属イオン吸着アルミナを濾別
によって回収した後、アルゴン気流下１２０℃で６時間
乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８時間還元して、
金属担持量５ｗｔ％のＮｉ／Ａｌ2 Ｏ3 触媒材料を得
た。
る。 ［実施例１］２．００ｇの硝酸ニッケル六水和物を６０
ｍｌの水に溶かし、０．９ｍｌの濃硝酸を加えてよく攪
拌し、これを予め脱気処理した市販のアルミナを加え、
８０℃で２４時間、その後４０℃で４８時間放置して金
属イオンを含浸させた。金属イオン吸着アルミナを濾別
によって回収した後、アルゴン気流下１２０℃で６時間
乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８時間還元して、
金属担持量５ｗｔ％のＮｉ／Ａｌ2 Ｏ3 触媒材料を得
た。
【００１１】この触媒材料を１ｇ、直径２０ｍｍφ、長
さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、触媒表面の汚染
を除去して活性化するために、５００℃程度に加熱し、
１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流して２時間の処理
を行った。その後、ガスをメタンガス（流量２０ｍｌ／
ｍｉｎ）に素早く切り替え、５００℃のままで１０分間
反応させた。この状態で試料の一部を取り出し電子顕微
鏡で観察したところ、金属粒子の近傍にそれと同程度か
それより幾分大きい炭素粒子が付着していることが確認
できた。
さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、触媒表面の汚染
を除去して活性化するために、５００℃程度に加熱し、
１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流して２時間の処理
を行った。その後、ガスをメタンガス（流量２０ｍｌ／
ｍｉｎ）に素早く切り替え、５００℃のままで１０分間
反応させた。この状態で試料の一部を取り出し電子顕微
鏡で観察したところ、金属粒子の近傍にそれと同程度か
それより幾分大きい炭素粒子が付着していることが確認
できた。
【００１２】触媒材料に炭素粒子を付着させたのち、温
度を４００℃に下げ、Ｈ2 とＣＯ2の混合ガス（４：
１）を１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、反応させた。
これにより、５８％のＣＯ2 をＣＨ4 （９９％）とＣＯ
（１％）に変換することができた。
度を４００℃に下げ、Ｈ2 とＣＯ2の混合ガス（４：
１）を１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、反応させた。
これにより、５８％のＣＯ2 をＣＨ4 （９９％）とＣＯ
（１％）に変換することができた。
【００１３】［比較例１］実施例１の方法で得たＮｉ／
Ａｌ2 Ｏ3 の触媒材料に炭素粒子を付着させることなく
反応管に装着し、実施例１と同様の方法でＨ2 とＣＯ2
の混合ガス（４：１）を流して反応させたところ、５０
％のＣＯ2 をＣＨ4 （９８％）とＣＯ（２％）に変換し
た。
Ａｌ2 Ｏ3 の触媒材料に炭素粒子を付着させることなく
反応管に装着し、実施例１と同様の方法でＨ2 とＣＯ2
の混合ガス（４：１）を流して反応させたところ、５０
％のＣＯ2 をＣＨ4 （９８％）とＣＯ（２％）に変換し
た。
【００１４】［実施例２］塩化パラジウム２．３６ｇと
塩化ロジウム三水和物２．７０ｇを６０ｍｌの水に溶か
し、全ての結晶が溶けるまで濃塩酸を滴下した。得られ
た溶液をよく攪拌しながら、予め脱気処理した市販のア
ルミナを加え、８０℃で２４時間、その後４０℃で４８
時間放置して金属イオンを含浸させた。金属イオン吸着
アルミナを濾別によって回収した後、アルゴン気流下１
２０℃で６時間乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８
時間還元して、金属担持量５ｗｔ％のＰｄ−Ｒｈ／Ａｌ
2 Ｏ3 触媒材料を得た。
塩化ロジウム三水和物２．７０ｇを６０ｍｌの水に溶か
し、全ての結晶が溶けるまで濃塩酸を滴下した。得られ
た溶液をよく攪拌しながら、予め脱気処理した市販のア
ルミナを加え、８０℃で２４時間、その後４０℃で４８
時間放置して金属イオンを含浸させた。金属イオン吸着
アルミナを濾別によって回収した後、アルゴン気流下１
２０℃で６時間乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８
時間還元して、金属担持量５ｗｔ％のＰｄ−Ｒｈ／Ａｌ
2 Ｏ3 触媒材料を得た。
【００１５】この触媒材料を１ｇ、直径２０ｍｍφ、長
さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、５００℃程度に
加熱し、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流して２時
間の処理を行った（触媒表面の汚染除去処理）。その
後、ガスをエタンと窒素の混合ガス（流量２０ｍｌ／ｍ
ｉｎ、エタン濃度３０％）に素早く切り替え、５００℃
のままで５分間反応させた。この状態で試料の一部を取
り出し電子顕微鏡で観察したところ、金属粒子の近傍に
それと同程度かそれより幾分大きい炭素粒子が付着して
いることが確認できた。すなわち、不活性ガスを混合し
たガスを用いても炭化水素のみのガスを用いた場合と同
様の反応が得られることが分かった。
さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、５００℃程度に
加熱し、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流して２時
間の処理を行った（触媒表面の汚染除去処理）。その
後、ガスをエタンと窒素の混合ガス（流量２０ｍｌ／ｍ
ｉｎ、エタン濃度３０％）に素早く切り替え、５００℃
のままで５分間反応させた。この状態で試料の一部を取
り出し電子顕微鏡で観察したところ、金属粒子の近傍に
それと同程度かそれより幾分大きい炭素粒子が付着して
いることが確認できた。すなわち、不活性ガスを混合し
たガスを用いても炭化水素のみのガスを用いた場合と同
様の反応が得られることが分かった。
【００１６】触媒材料に炭素粒子を付着させたのち、温
度を３００℃に下げ、Ｈ2 とＣＯの混合ガス（４：１）
を１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、反応させた。反応
後のガスからはＣＯを観測することができない程度にＣ
Ｏを除去することができた。すなわち、ほぼ１００％の
ＣＯをＣＨ4 に変換することができた。
度を３００℃に下げ、Ｈ2 とＣＯの混合ガス（４：１）
を１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、反応させた。反応
後のガスからはＣＯを観測することができない程度にＣ
Ｏを除去することができた。すなわち、ほぼ１００％の
ＣＯをＣＨ4 に変換することができた。
【００１７】［比較例２］実施例２の方法で得たＰｄ−
Ｒｈ／Ａｌ2 Ｏ3 の触媒材料に炭素粒子を付着させるこ
となく反応管に装着し、実施例２と同様の方法（但し、
温度を可変にして）でＨ2 とＣＯの混合ガス（４：１）
を流して反応させたところ、ＣＯを１００％除去するに
は反応温度を３２０℃にまで上げる必要があった。
Ｒｈ／Ａｌ2 Ｏ3 の触媒材料に炭素粒子を付着させるこ
となく反応管に装着し、実施例２と同様の方法（但し、
温度を可変にして）でＨ2 とＣＯの混合ガス（４：１）
を流して反応させたところ、ＣＯを１００％除去するに
は反応温度を３２０℃にまで上げる必要があった。
【００１８】［実施例３］ヘキサクロロ白金酸の５％溶
液に、予め脱気処理した市販のルチル型の酸化チタンを
加え、８０℃で２４時間、その後４０℃で４８時間放置
して金属イオンを含浸させた。金属イオン吸着酸化チタ
ンを濾別によって回収した後、アルゴン気流下１２０℃
で６時間乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８時間還
元して、金属担持量５ｗｔ％のＰｔ／ＴｉＯ2 触媒材料
を得た。
液に、予め脱気処理した市販のルチル型の酸化チタンを
加え、８０℃で２４時間、その後４０℃で４８時間放置
して金属イオンを含浸させた。金属イオン吸着酸化チタ
ンを濾別によって回収した後、アルゴン気流下１２０℃
で６時間乾燥し、さらに水素気流下４４０℃で８時間還
元して、金属担持量５ｗｔ％のＰｔ／ＴｉＯ2 触媒材料
を得た。
【００１９】このＰｔ／ＴｉＯ2 触媒材料を１ｇ、直径
２０ｍｍφ、長さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、
触媒表面の汚染を除去して活性化するために、５００℃
程度に加熱し、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流し
て２時間の処理を行った。その後、ガスをメタンガス
（流量２０ｍｌ／ｍｉｎ）に素早く切り替え、５００℃
のままで１０分間反応させた。この状態で試料の一部を
取り出し電子顕微鏡で観察したところ、金属粒子の近傍
にそれと同程度かそれより幾分大きい炭素粒子が付着し
ていることが確認できた。
２０ｍｍφ、長さ５０ｃｍの反応管内に装着し、まず、
触媒表面の汚染を除去して活性化するために、５００℃
程度に加熱し、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水素を流し
て２時間の処理を行った。その後、ガスをメタンガス
（流量２０ｍｌ／ｍｉｎ）に素早く切り替え、５００℃
のままで１０分間反応させた。この状態で試料の一部を
取り出し電子顕微鏡で観察したところ、金属粒子の近傍
にそれと同程度かそれより幾分大きい炭素粒子が付着し
ていることが確認できた。
【００２０】触媒材料に炭素粒子を付着させたのち、温
度を室温に下げ、反応管より電気加熱手段を取り外し、
紫外線照射装置をセッティングした。その後、メチルメ
ルカプタンを含んだ空気を反応管内に封印した。３００
Ｗの紫外光を照射したところ２０分でほぼ完全にメチル
メルカプタンを除去することができた。
度を室温に下げ、反応管より電気加熱手段を取り外し、
紫外線照射装置をセッティングした。その後、メチルメ
ルカプタンを含んだ空気を反応管内に封印した。３００
Ｗの紫外光を照射したところ２０分でほぼ完全にメチル
メルカプタンを除去することができた。
【００２１】［比較例３］実施例３の方法で得たＰｔ／
ＴｉＯ2 触媒材料に炭素粒子を付着させることなく反応
管に装着し、実施例３と同様の方法でメチルメルカプタ
ンを反応させたところ、ほぼ完全に除去するには３０分
以上を要した。
ＴｉＯ2 触媒材料に炭素粒子を付着させることなく反応
管に装着し、実施例３と同様の方法でメチルメルカプタ
ンを反応させたところ、ほぼ完全に除去するには３０分
以上を要した。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
による金属触媒は、担体上に金属粒子に近接させて炭素
粒子を付着させたものであるので、本発明によれば、触
媒金属と被処理ガスとの接触を密にすることができ、反
応効率を高めることができる。また、本発明による金属
触媒の製造方法は、金属粒子を担持した担体を装着した
反応管内にメタン等の炭化水素を導入し分解させて炭素
を担体上に付着させるものであるので、金属粒子のもつ
触媒作用を利用して炭素粒子を金属粒子に近接させて付
着させることができる。したがって、本発明の製造方法
によれば、効率よく反応を起こさせる金属触媒を得るこ
とができる。
による金属触媒は、担体上に金属粒子に近接させて炭素
粒子を付着させたものであるので、本発明によれば、触
媒金属と被処理ガスとの接触を密にすることができ、反
応効率を高めることができる。また、本発明による金属
触媒の製造方法は、金属粒子を担持した担体を装着した
反応管内にメタン等の炭化水素を導入し分解させて炭素
を担体上に付着させるものであるので、金属粒子のもつ
触媒作用を利用して炭素粒子を金属粒子に近接させて付
着させることができる。したがって、本発明の製造方法
によれば、効率よく反応を起こさせる金属触媒を得るこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態を説明するための断面図。
【図２】本発明による金属触媒の製造方法を説明するた
めの反応システムの断面図。
めの反応システムの断面図。
１１ 担体 １２ 金属粒子 １３ 炭素粒子 ２１ 反応管 ２２ 電気加熱装置 ２３ 触媒材料 ２４ バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/714 B01D 53/36
Claims (4)
- 【請求項１】 （１）担体上に１種乃至複数種の遷移金
属粒子を担持させる過程と、 （２）金属粒子を担持した担体を反応室内に配置して炭
化水素を含むガスを導入し、炭化水素を分解して担体上
に炭素粒子を担持させる過程と、 を含むことを特徴とする金属触媒の製造方法。 - 【請求項２】 前記第（２）の過程における炭化水素の
分解が熱分解であることを特徴とする請求項１記載の金
属触媒の製造方法。 - 【請求項３】 前記第（１）の過程と前記第（２）の過
程との間に、金属粒子を担持した担体を水素ガス雰囲気
中にて熱処理する工程が付加されていることを特徴とす
る請求項１記載の金属触媒の製造方法。 - 【請求項４】 前記炭化水素を含むガスが、メタンガス
またはこれと不活性ガスとの混合ガスであることを特徴
とする請求項１記載の金属触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7344357A JP2954520B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 金属触媒およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7344357A JP2954520B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 金属触媒およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155188A JPH09155188A (ja) | 1997-06-17 |
| JP2954520B2 true JP2954520B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=18368618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7344357A Expired - Fee Related JP2954520B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 金属触媒およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2954520B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2691751B2 (ja) * | 1988-10-14 | 1997-12-17 | 株式会社日立製作所 | 触媒構造体及びその製造方法と装置 |
| JP3342571B2 (ja) * | 1993-08-27 | 2002-11-11 | 京セラ株式会社 | 固体電解質型燃料電池セル |
-
1995
- 1995-12-06 JP JP7344357A patent/JP2954520B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09155188A (ja) | 1997-06-17 |
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