JP3116927U - ウレタンフォームを支持体とする酸化触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温の条件で使用することができる触媒燃焼方式に好適な酸化触媒であって、柔軟性に優れ、安価かつ容易に製造することができる触媒を提供する。
【解決手段】三次元網状骨格構造のウレタンフォームと、該ウレタンフォームに添着された吸着性物質と、該吸着性物質に担持された触媒活性物質とを有してなる触媒。前記吸着性物質が、アルミナ、活性炭、ゼオライト又はシリカアルミナ、或いはこれらの組み合わせである前記触媒。前記触媒活性物質が、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、金、銀、鉄、亜鉛、ニッケル、モリブデン、コバルト、錫、クロム、マンガン、レニウム、タングステン、チタン若しくは銅、又はこれらの金属酸化物、或いはこれらの組み合わせである前記触媒。
【選択図】図１
【解決手段】三次元網状骨格構造のウレタンフォームと、該ウレタンフォームに添着された吸着性物質と、該吸着性物質に担持された触媒活性物質とを有してなる触媒。前記吸着性物質が、アルミナ、活性炭、ゼオライト又はシリカアルミナ、或いはこれらの組み合わせである前記触媒。前記触媒活性物質が、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、金、銀、鉄、亜鉛、ニッケル、モリブデン、コバルト、錫、クロム、マンガン、レニウム、タングステン、チタン若しくは銅、又はこれらの金属酸化物、或いはこれらの組み合わせである前記触媒。
【選択図】図１
Description
本考案は、低温条件で酸化が可能な触媒燃焼方式に好適な酸化触媒に関する。
従来、一体型の構造を持つ触媒としては、自動車の排ガス浄化用途に代表される、コージェライト等のセラミック材料をハニカム構造に形成した触媒支持体のガス接触面にアルミナ質をコーティングし、その上に白金、パラジウム等の貴金属を活性成分として担持させた酸化触媒が広く使用されている。また、触媒支持体として、金属を素材としたハニカム構造体も使用されている。このようなハニカム構造体は、単位体積当たり、大きな幾何学的表面積を有するために触媒の反応効率がよいと考えられている。
しかし、ハニカム構造体は、単位体積当たりの幾何学表面積を大きくするためにセルの数を増やさなければならず、流れが層流となるため、触媒の反応効率は悪くなる。また、セラミック材料は衝撃に弱いため、落下による破損等が問題となる。金属を素材としたハニカム構造体はコストが高く、活性成分の担持にもコストがかかるという欠点を有する。
近年、触媒の反応効率を高めるために発泡体形状と呼ばれる三次元網状骨格構造を持つ触媒支持体が利用されている。具体的には、住友電工(株)製の多孔質金属体（商品名：セルメット）に代表される金属発泡体、ブリヂストン化成品(株)製の無機酸化物を成形した発泡体（商品名：セラミックフォーム）等が挙げられる。
しかし、これらの発泡体はコストが高く、また柔軟性がないため、例えば、空気清浄機に用いられるようなフィルター型の触媒の支持体としては使用が困難である。金属発泡体ではニッケルクロム合金も使用されるが、クロムは環境規制対象物質であり、使用が好ましくない。
そこで、本考案は、低温の酸化条件で使用することができる触媒であって、柔軟性に優れ、安価かつ容易に製造することができる触媒を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本考案は、三次元網状骨格構造のウレタンフォームと、該ウレタンフォームに添着された吸着性物質と、該吸着性物質に担持された触媒活性物質とを有してなる触媒を提供する。
本考案の触媒は、低温の酸化条件で使用することができるものであって、柔軟性に優れ、安価かつ容易に製造することができるものである。また、この触媒は、従来と同等の触媒活性を有し、かつ長時間の使用時にも触媒活性を維持できるものである。
以下、本考案の触媒について、詳細に説明する。
本考案の触媒は、三次元網状骨格構造のウレタンフォームと、該ウレタンフォームに添着された吸着性物質と、該吸着性物質に担持された触媒活性物質とを有してなる。これらのウレタンフォーム、吸着性物質及び触媒活性物質は、この順番に層構造を形成していることが好ましいが、必ずしも層構造を形成している必要はない。
＜ウレタンフォーム＞
本考案の触媒に用いられる三次元網状骨格構造のウレタンフォーム（即ち、発泡体）は、触媒の支持体となるものである。このウレタンフォームは連続気泡のものである。また、ウレタンフォームの形状は特に限定されないが、好ましくはフィルター型である。
本考案の触媒に用いられる三次元網状骨格構造のウレタンフォーム（即ち、発泡体）は、触媒の支持体となるものである。このウレタンフォームは連続気泡のものである。また、ウレタンフォームの形状は特に限定されないが、好ましくはフィルター型である。
三次元網状骨格構造のウレタンフォームは、例えば、活性炭付ウレタンフォームの吸着シートがブリヂストン化成品株式会社から「エバーライトデオ」の商品名で市販されている。
＜吸着性物質＞
本考案の触媒に用いられる吸着性物質は、例えば、アルミナ、ゼオライト、シリカアルミナ又は活性炭、或いはこれらの二種以上の組み合わせである。これらの中でも、活性炭、アルミナ、ゼオライトが好ましく、活性炭がより好ましい。
本考案の触媒に用いられる吸着性物質は、例えば、アルミナ、ゼオライト、シリカアルミナ又は活性炭、或いはこれらの二種以上の組み合わせである。これらの中でも、活性炭、アルミナ、ゼオライトが好ましく、活性炭がより好ましい。
吸着性物質のBET比表面積は、好ましくは20〜2000m2/gである。
本考案の触媒中の吸着性物質の含有量は、ウレタンフォームの単位体積当たり、通常、0.1〜300ｇ／Ｌ、好ましくは１〜100ｇ／Ｌである。
ウレタンフォームに吸着性物質を添着させる方法は、特に限定されないが、例えば、コーティング、スパッタリング、蒸着等によって行うことができる。スパッタリングは、例えば、マグネトロンスパッタリング装置により行うことができる。
＜触媒活性物質＞
本考案の触媒に用いられる触媒活性物質は、例えば、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、金、銀、鉄、亜鉛、ニッケル、モリブデン、コバルト、錫、クロム、マンガン、レニウム、タングステン、チタン、銅等の金属、又はこれらの金属酸化物、或いはこれらの二種以上の組み合わせである。これらの中でも、白金、パラジウム、およびこれらの酸化物が好ましい。
本考案の触媒に用いられる触媒活性物質は、例えば、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、金、銀、鉄、亜鉛、ニッケル、モリブデン、コバルト、錫、クロム、マンガン、レニウム、タングステン、チタン、銅等の金属、又はこれらの金属酸化物、或いはこれらの二種以上の組み合わせである。これらの中でも、白金、パラジウム、およびこれらの酸化物が好ましい。
本考案の触媒中の触媒活性物質の含有量は、ウレタンフォームの単位体積当たり、通常、0.01〜30ｇ／Ｌ、好ましくは0.1〜10ｇ／Ｌである。
吸着性物質に触媒活性物質を担持させる方法は、特に限定されないが、例えば、スパッタリング、真空蒸着法、好ましくはスパッタリングである。スパッタリングは、担持させたい金属をターゲットとして装着して、マグネトロンスパッタリング装置により行うことができる。
＜好ましい実施形態＞
本考案の触媒は、吸着性物質として活性炭を選択し、触媒活性物質として白金及び／又はパラジウムを選択して組み合わせることが特に好ましい。
本考案の触媒は、吸着性物質として活性炭を選択し、触媒活性物質として白金及び／又はパラジウムを選択して組み合わせることが特に好ましい。
本発明の触媒の構造の好ましい一例を図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の触媒を構成するウレタンフォームの三次元網状骨格に活性炭が添着され、さらに白金が担持された状態を示す模式的な断面図である。ウレタンフォームを構成する樹脂からなる網状骨格１の表面に、活性炭層２がスパッタリングにより形成され、この活性炭層２の表面に白金層３がスパッタリングにより形成されている。活性炭層２の厚さは、通常、30nm以上である。白金層３の厚さは、通常、20〜30nmである。
図２は、本発明の触媒の構造を示す顕微鏡写真であり、ウレタン樹脂からなる網状骨格表面に活性炭層が添着され、その上に白金層が担持されている。
図１は、本発明の触媒を構成するウレタンフォームの三次元網状骨格に活性炭が添着され、さらに白金が担持された状態を示す模式的な断面図である。ウレタンフォームを構成する樹脂からなる網状骨格１の表面に、活性炭層２がスパッタリングにより形成され、この活性炭層２の表面に白金層３がスパッタリングにより形成されている。活性炭層２の厚さは、通常、30nm以上である。白金層３の厚さは、通常、20〜30nmである。
図２は、本発明の触媒の構造を示す顕微鏡写真であり、ウレタン樹脂からなる網状骨格表面に活性炭層が添着され、その上に白金層が担持されている。
＜用途＞
本考案の触媒は、工業用途、民生用途等に幅広く使用することができる。具体的には、例えば、工場排ガスの脱臭、アルデヒド、一酸化炭素等の有機物、揮発性有機物等の酸化、ダイオキシン、オゾン等の酸化分解等の工業用途、空調機器、空気清浄機等の一酸化炭素の酸化、脱臭等の民生用途等において使用することができる。特に低温条件で酸化が可能な触媒燃焼方式に好適である。
本考案の触媒は、工業用途、民生用途等に幅広く使用することができる。具体的には、例えば、工場排ガスの脱臭、アルデヒド、一酸化炭素等の有機物、揮発性有機物等の酸化、ダイオキシン、オゾン等の酸化分解等の工業用途、空調機器、空気清浄機等の一酸化炭素の酸化、脱臭等の民生用途等において使用することができる。特に低温条件で酸化が可能な触媒燃焼方式に好適である。
以下、実施例を挙げて本考案を具体的に説明するが、本考案はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、濃度を示すｐｐｍは体積基準である。
＜実施例１＞
予め活性炭の添着されたウレタンフォーム（ブリヂストン化成品(株)製、商品名：エバーライトデオＯＱ−１０）を直径２．５４ｃｍの円状に切り取った。マグネトロンスパッタリング装置（日本電子製、商品名：ＪＵＣ−５０００）に白金ターゲットを装着し、試料台に円状の活性炭付ウレタンフォーム（以下、「試料」という）を載せた。試料とターゲットとの間の距離２５ｍｍ、放電電流１０ｍＡ、コーティング時間７分で試料に白金を担持させた。さらに試料を裏返し、同一条件で白金を担持させた。こうして白金担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を作製した。
予め活性炭の添着されたウレタンフォーム（ブリヂストン化成品(株)製、商品名：エバーライトデオＯＱ−１０）を直径２．５４ｃｍの円状に切り取った。マグネトロンスパッタリング装置（日本電子製、商品名：ＪＵＣ−５０００）に白金ターゲットを装着し、試料台に円状の活性炭付ウレタンフォーム（以下、「試料」という）を載せた。試料とターゲットとの間の距離２５ｍｍ、放電電流１０ｍＡ、コーティング時間７分で試料に白金を担持させた。さらに試料を裏返し、同一条件で白金を担持させた。こうして白金担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を作製した。
＜実施例２＞
実施例１において、白金ターゲットの代わりにパラジウムターゲットを用いた以外は実施例１と同様にして試料にパラジウムを担持させた。こうして得られるパラジウム担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を４枚作製した。
実施例１において、白金ターゲットの代わりにパラジウムターゲットを用いた以外は実施例１と同様にして試料にパラジウムを担持させた。こうして得られるパラジウム担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を４枚作製した。
＜性能評価試験＞
実施例２で作製したパラジウム担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を４枚重ねて、内径２．５４ｃｍの反応管に装着した。この反応管に一酸化炭素と合成空気とからなる混合気体を常温（約25℃）にて毎分３．３Ｌの割合で流し、触媒中を通過させた。触媒入口における混合気体中の一酸化炭素濃度は８ｐｐｍであった。また、触媒出口における混合気体中の一酸化炭素濃度は０．４ｐｐｍであった（転化率９５％）。さらに、混合気体を１２時間流し続けた後の触媒出口における混合気体中の一酸化炭素濃度は０．７ｐｐｍであった（転化率９２％）。
実施例２で作製したパラジウム担持活性炭付ウレタンフォーム（触媒）を４枚重ねて、内径２．５４ｃｍの反応管に装着した。この反応管に一酸化炭素と合成空気とからなる混合気体を常温（約25℃）にて毎分３．３Ｌの割合で流し、触媒中を通過させた。触媒入口における混合気体中の一酸化炭素濃度は８ｐｐｍであった。また、触媒出口における混合気体中の一酸化炭素濃度は０．４ｐｐｍであった（転化率９５％）。さらに、混合気体を１２時間流し続けた後の触媒出口における混合気体中の一酸化炭素濃度は０．７ｐｐｍであった（転化率９２％）。
１．ウレタンフォームを構成する樹脂からなる網状骨格
２．活性炭層
３．白金層
２．活性炭層
３．白金層
Claims (3)
- 三次元網状骨格構造のウレタンフォームと、該ウレタンフォームに添着された吸着性物質と、該吸着性物質に担持された触媒活性物質とを有してなる触媒。
- 前記吸着性物質が、アルミナ、活性炭、ゼオライト又はシリカアルミナ、或いはこれらの組み合わせである請求項１に係る触媒。
- 前記触媒活性物質が、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、金、銀、鉄、亜鉛、ニッケル、モリブデン、コバルト、錫、クロム、マンガン、レニウム、タングステン、チタン若しくは銅、又はこれらの金属酸化物、或いはこれらの組み合わせである請求項１又は２に係る触媒。
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|---|---|---|---|
| JP2005007796U JP3116927U (ja) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | ウレタンフォームを支持体とする酸化触媒 |
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|---|---|---|---|
| JP2005007796U JP3116927U (ja) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | ウレタンフォームを支持体とする酸化触媒 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP3116927U true JP3116927U (ja) | 2005-12-22 |
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| JP2005007796U Expired - Fee Related JP3116927U (ja) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | ウレタンフォームを支持体とする酸化触媒 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2020517356A (ja) * | 2017-04-18 | 2020-06-18 | ユニヴァーシティ・オブ・バス | エアフィルター |
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2005
- 2005-09-22 JP JP2005007796U patent/JP3116927U/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP7195007B2 (ja) | 2017-04-18 | 2022-12-23 | ユニヴァーシティ・オブ・バス | エアフィルター |
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