JP4062053B2 - Formaldehyde decomposition catalyst and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホルムアルデヒド分解触媒及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間を取り巻く環境に存在し得る成分であって人体に影響を及ぼす可能性のある有害物質の存在が問題視されるようになってきており、例えば建築資材等から空気中に発散するアルデヒド類等の有害・有臭物質を常温でより確実に無害なものに分解して除去することができ、且つ、長期間に亘って分解除去能力が持続される有害物質浄化触媒の開発が望まれている。
【０００３】
また、工業化に際しては常温で作用する有害物質浄化触媒の性能が高いことだけではなく、材料コスト、製造コストが低く、簡易に製造できることも要求されており、常温で作用する有害物質浄化触媒を広く応用展開するためには安価な触媒を開発することも課題の一つとなっている。
【０００４】
このような背景の下で、有害・有臭物質を分解除去するための各種の触媒が開発されており、例えば特開平９−１０８３１５号公報（特許文献１）には、活性炭に白金が担持された消臭用組成物が記載されている。しかしながら、特開平９−１０８３１５号公報（特許文献１）に記載の組成物では、白金が活性炭へ高分散担持されるものではなく、触媒活性が十分ではないため、常温でアルデヒド類等の有害・有臭物質を分解除去する効果が十分ではなかった。また、長期間に亘って十分な分解除去能力が持続されるものではなかった。
【０００５】
また、特開平４−１２２４５２号公報（特許文献２）には、金属粒子が高分子化合物に保護された状態で固体担体に吸着されている金属粒子担持物及びその製造方法が記載されている。しかしながら、特開平４−１２２４５２号公報（特許文献２）に記載の金属粒子担持物では、保護コロイド作用を有する高分子化合物で金属粒子の表面が覆われているため固体担体へ安定して高分散担持されるものではなく、触媒活性が十分ではないため、常温でアルデヒド類等の有害・有臭物質を分解除去する効果が十分ではなかった。また、長期間に亘って十分な分解除去能力が持続されるものではなかった。また、特開平４−１２２４５２号公報（特許文献２）に記載の方法により金属粒子担持物を製造する場合には、金属粒子に高分子化合物を吸着させ、更に高分子化合物で保護された金属粒子を固体担体へ吸着させるために、熱エネルギーや長い製造時間を必要とし、結果として製造コストが高くなるという問題点もあった。
【０００６】
更に、特開平７−３１０１０７号公報（特許文献３）には、微細な粒子寸法を有する金属コロイドを電気化学的に調製する方法及び金属コロイドにより覆われた活性炭等の不活性基材が記載されており、金属コロイドを調製する際に安定剤として界面活性剤を用いることが記載されている。しかしながら、特開平７−３１０１０７号公報（特許文献３）において安定剤として用いられる界面活性剤は、第４級アンモニウム塩やホスホニウム塩等のカチオン界面活性剤、ココスアミドプロピルベタイン等の両性界面活性剤、糖誘導体等の非イオン界面活性剤、並びに一部のアニオン界面活性剤（ナトリウムアルキルアミド−Ｎ−ヒドロキシエチルグリシネート及びナトリウムスクシネート）であり、このような界面活性剤を用いて得られた触媒であっても、触媒活性が未だ十分ではなく、常温でアルデヒド類等の有害・有臭物質を分解除去する効果が十分なものではなかった。また、分解除去能力の持続性という点においても未だ十分なものではなかった。また、特開平７−３１０１０７号公報（特許文献３）に記載の金属コロイドの調製方法は、金属コロイドを電気化学的に調製する方法であり、金属塩を陰極（カソード）において還元することによって金属コロイドを生成するため、調製には電気エネルギーが必要であり、更に全ての操作を不活性ガス雰囲気下で行う必要があるため、製造コストが高くなるという問題点もあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１０８３１５号公報
【特許文献２】
特開平４−１２２４５２号公報
【特許文献３】
特開平７−３１０１０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、空気中のアルデヒド類等の有害・有臭物質を常温でより確実に分解除去することができ、且つ、長期間に亘って十分な分解除去能力が持続される有害物質浄化触媒、並びに材料コスト、製造コストが低く、簡易に有害物質浄化触媒を製造することが可能な方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、金属酸化物及び炭素質材料からなる群から選択される少なくとも一種の多孔性担体に、金属微粒子を担持させてなる有害物質浄化触媒において、金属微粒子の表面を特定のアニオン界面活性剤で被覆することによって、空気中のアルデヒド類等の有害・有臭物質を常温で分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力が持続される有害物質浄化触媒が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のホルムアルデヒド分解触媒は、平均粒径が５０μｍ以下であり且つ比表面積が６００〜１５００ｍ２／ｇである活性炭からなる多孔性担体と、該担体に担持される金属微粒子と、を備える有害物質浄化触媒であって、金属微粒子が白金からなる微粒子であり、金属微粒子が、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤で被覆されており、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子が多孔性担体の少なくともメソ孔及びマクロ孔に担持されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のホルムアルデヒド分解触媒の製造方法は、白金の塩からなる金属塩を溶媒に溶解させて金属溶液を調製する工程と、金属溶液に、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤、並びに還元剤を加え、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を析出せしめてコロイド分散液を得る工程と、コロイド分散液に、平均粒径が５０μｍ以下であり且つ比表面積が６００〜１５００ｍ２／ｇである活性炭からなる多孔性担体を懸濁させ、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を多孔性担体の少なくともメソ孔及びマクロ孔に担持せしめてホルムアルデヒド分解触媒を得る工程と、を含むことを特徴とする方法である。
【００１２】
また、本発明のホルムアルデヒド分解触媒及びその製造方法において、アニオン界面活性剤は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン及びポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のホルムアルデヒド分解触媒及びその製造方法において、金属微粒子の平均粒径が１０ｎｍ以下であり、且つ、多孔性担体に担持される金属微粒子の担持量が、多孔性担体１００重量部に対して０．０１〜２０重量部であることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。また、実施形態中、「有害物質浄化触媒」は「ホルムアルデヒド分解触媒」を意味する。
【００１７】
本発明の有害物質浄化触媒は、金属酸化物及び炭素質材料からなる群から選択される少なくとも一種からなる多孔性担体と、該担体に担持される金属微粒子と、を備える有害物質浄化触媒であって、金属微粒子が、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤で被覆されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の有害物質浄化触媒においては、先ず、物理的吸着作用によって空気中のアルデヒド類等の有害・有臭物質が多孔性担体に吸着され、その後吸着された有害・有臭物質がアニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子の触媒作用によって強力に酸化され、主に二酸化炭素と水に分解されて放出される。このため、有害・有臭物質を常温で分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力を持続することができる。
【００１９】
本発明の有害物質浄化触媒にかかるアニオン界面活性剤は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種であることが必要であり、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン及びポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００２０】
このような特定のアニオン界面活性剤で金属微粒子を被覆することによって、金属微粒子が凝集することなく多孔性担体のメソ孔、マクロ孔並びに外表面に高分散担持した構造形態をとることができ、金属微粒子と有害・有臭物質が接触しやすく、従来の触媒に比べて高い触媒活性を示す。更に、アニオン界面活性剤と多孔性担体の表面官能基同士が水素結合等によって結合することで金属微粒子が多孔性担体のミクロ孔内に埋没することなく安定して担持され、金属微粒子の表面積を有効に使用することができ、金属微粒子の有する触媒活性が十分に発揮される。このような特定のアニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子と多孔性担体との相乗効果によって有害・有臭物質を常温でより確実に分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力を持続することができる。一方、上記特定のアニオン界面活性剤以外のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤及び非イオン界面活性剤を用いた場合には、上記のような効果が十分に得られず、上記特定のアニオン界面活性剤を用いた場合と比較して触媒活性が低いものとなってしまう。
【００２１】
本発明の有害物質浄化触媒にかかるアニオン界面活性剤の被覆量は、金属微粒子１００重量部に対して２０〜２００重量部であることが好ましく、５０〜１５０重量部であるとより好ましい。上記範囲の被覆量とすることで、金属微粒子を多孔性担体に高分散担持させる効果や、金属微粒子が孔内に埋没することなく安定して担持される効果がより好適に得られる傾向がある。
【００２２】
本発明の有害物質浄化触媒にかかる金属微粒子は特に制限されず、例えば、典型金属及び遷移金属からなる群から選択される触媒活性を示す金属、該金属の化合物、該金属の合金、並びに該金属と他の金属との合金が挙げられるが、中でも、Pt,Ru,Rh,Pd,Ag,Au,Os,Cu,Co,Ni,Fe及びSnからなる群から選択される少なくとも一種の金属、該金属の酸化物、該金属の合金、並びに該金属と他の金属との合金、からなる群から選択される少なくとも一種からなる微粒子を用いると、触媒活性がより向上する傾向があり好ましく、貴金族元素（Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os）からなる群から選択される少なくとも一種の金属、該金属の酸化物、該金属の合金、並びに該金属と他の金属との合金、からなる群から選択される少なくとも一種からなる微粒子であるとより好ましい。なお、上記金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属ホウ化物、金属硫化物及び金属水酸化物等が挙げられる。また、上記金属と合金を形成する上記他の金属は特に制限されず、例えば、典型金属及び遷移金属からなる群から選択される少なくとも一種の金属を用いることができる。
【００２３】
本発明の有害物質浄化触媒にかかる金属微粒子の平均粒径は１０ｎｍ以下であることが好ましく、２〜５ｎｍであるとより好ましい。上記範囲の平均粒径とすることによって、金属微粒子の比表面積が大きくなり、優れた触媒活性が得られる傾向がある。
【００２４】
本発明の有害物質浄化触媒にかかる多孔性担体は、金属酸化物及び炭素質材料からなる群から選択される少なくとも一種であり、金属酸化物としては多孔性担体を形成するものであれば特に制限されないが、遷移金属、Al及びSiからなる群から選択される少なくとも一種の金属の単独酸化物又は複合酸化物であることが好ましく、具体的には、貴金族元素（Pt, Pd, Rh, Ru, Au等）、卑金属元素（Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Cs, Ba, Ta, W等）、メタロイド元素（Si, Ge, As, Sb等）の酸化物が挙げられる。
【００２５】
更に上記の酸化物の中でもTi,Al,Si,Ce,Zr,Mg,Fe,Mn,Ni,Zn及びCuからなる群から選択される少なくとも一種の金属の単独酸化物又は複合酸化物が好ましく、チタニア、セピオライト、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物からなる群から選択される少なくとも一種であるとより好ましい。なお、本発明にかかる金属酸化物は、セピオライト、ゼオライト及びセリア−ジルコニアのように複数の金属元素を含有していてもよく、更に非金属元素を含んでいてもよい。
【００２６】
このような金属酸化物を多孔性担体として使用することにより、有害・有臭物質に対する優れた物理的吸着作用が得られる傾向があり、上記アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子との相乗効果によって有害・有臭物質を常温でより確実に分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力を持続することができる傾向がある。
【００２７】
本発明の有害物質浄化触媒にかかる金属酸化物は、平均粒径が５０μｍ以下であることが好ましく、１〜１０μｍであるとより好ましい。上記範囲の平均粒径とすることで、金属酸化物の比表面積が大きくなり、優れた物理的吸着作用が得られる傾向がある。また、金属酸化物の比表面積は１００〜１５００ｍ2／ｇ程度であることが好ましい。また、上記範囲の平均粒径を有する金属酸化物を圧粉して破砕し、数ミリの粒径の顆粒状にして用いてもよい。
【００２８】
また、炭素質材料としては、多孔性担体を形成するものであれば特に制限されないが、活性炭又は黒鉛類似の炭素骨格構造を有する材料であることが好ましく、活性炭であることがより好ましい。このような炭素質材料を多孔性担体として使用した場合も、有害・有臭物質に対する優れた物理的吸着作用が得られる傾向があり、上記アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子との相乗効果によって有害・有臭物質を常温で分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力を持続することができる傾向がある。
【００２９】
本発明の有害物質浄化触媒にかかる炭素質材料は、平均粒径が５０μｍ以下であることが好ましく、１〜１０μｍであるとより好ましい。上記範囲の平均粒径とすることで、炭素質材料の比表面積が大きくなり、優れた物理的吸着作用が得られる傾向がある。また、炭素質材料の比表面積は６００〜１５００ｍ2／ｇ程度であることが好ましい。
【００３０】
上記多孔性担体の形状や寸法は特に制限はなく、粉末状、顆粒状、破砕状、ペレット状、モノリス状、板状及び繊維状等の形状を使用条件に応じて選択することができる。また、本発明の有害物質浄化触媒は、比較的安価な一般的な多孔性担体を用いたとしても、従来の触媒よりも高い触媒活性が得られるため、材料コストを低減することが可能である。
【００３１】
本発明の有害物質浄化触媒において多孔性担体に担持される金属微粒子の担持量は、多孔性担体１００重量部に対して０．０１〜２０重量部であることが好ましく、０．０５〜１０重量部であるとより好ましい。上記範囲の担持量とすることで、多孔性担体表面の金属微粒子の凝集がなく、活性の高い触媒を得ることができる傾向がある。
【００３２】
次に、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法について説明する。
【００３３】
本発明の有害物質浄化触媒の製造方法は、金属塩を溶媒に溶解させて金属溶液を調製する工程と、金属溶液に、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤、並びに還元剤を加え、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を析出せしめてコロイド分散液を得る工程と、コロイド分散液に金属酸化物及び炭素質材料からなる群から選択される少なくとも一種からなる多孔性担体を懸濁させ、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を多孔性担体に担持せしめて有害物質浄化触媒を得る工程と、を含むことを特徴とする方法である。
【００３４】
従来、金属微粒子を多孔性担体に担持させた触媒を製造するにあたっては、金属塩の熱分解のための焼成、並びに多孔性担体への酸素欠陥付与及び金属酸化物のメタル化のための水素還元処理等が必要であり、これらの処理を行うための設備や熱エネルギーを必要とするため、製造コストが高くなるという問題点があった。
【００３５】
これに対して、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法によれば、上記従来の製法における焼成や水素還元等の熱処理が不要であり、製造過程で熱源を必要とせず、特殊な装置も不要であるため、製造コストが低く、簡易に有害物質浄化触媒を製造することができる。
【００３６】
また、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法によれば、触媒成分である金属微粒子が凝集することなく多孔性担体のメソ孔、マクロ孔及び外表面に高分散担持する構造形態をとる。そのため、金属微粒子が多孔性担体のミクロ孔内に埋没した状態で存在したり、未還元の金属イオンのままで存在するといったこともないため、金属微粒子と有害・有臭物質とが接触しやすく、従来の触媒に比べて高い触媒活性を示す触媒を得ることができる。
【００３７】
更に、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法によれば、焼成や水素還元処理を行わないことによって、金属微粒子の多孔性担体への高分散担持の実現、並びに多孔性担体中の吸着点である水酸基及びカルボキシル基等の官能基の保持が可能となり、得られる触媒は高い吸着・触媒活性を示すこととなる。
【００３８】
本発明の有害物質浄化触媒の製造方法においては、先ず、金属塩を溶媒に溶解させて金属溶液を調製する工程を実施する。
【００３９】
上記工程で使用される金属塩は、前述の金属微粒子を構成する金属の塩であり、このような金属の塩としては、例えば、典型金属及び遷移金属からなる群から選択される少なくとも一種の触媒活性を示す金属の塩が挙げられ、中でも、Pt,Ru,Rh,Pd,Ag,Au,Os,Cu,Co,Ni,Fe及びSnからなる群から選択される少なくとも一種の金属の塩であることが好ましく、貴金族元素（Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os）からなる群から選択される少なくとも一種の金属の塩であるとより好ましい。具体的な上記金属の塩としては、例えば、塩化白金酸、塩化金酸、塩化ルテニウム、塩化ロジウム、塩化パラジウム、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化オスミウム、塩化鉄、硝酸銀及び硫酸銅等が挙げられる。上記金属の塩を用いた場合、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子のコロイド分散液を調製する工程において、還元剤の作用によって金属微粒子が析出しやすくなる傾向がある。これは、電位−ｐＨ線図から説明することができ、各金属固有の析出曲線より低い電位では金属イオンの状態で安定で、これより高い電位では金属の状態で安定である。ここで、金属微粒子を析出させる駆動力は、還元剤の酸化還元電位と析出金属の還元電位との差で与えられる。故に、貴な電位のPt,Ru,Rh,Pd,Ag,Au及びOs等は金属微粒子が析出しやすく、次いでCu,Co,Ni,Fe及びSnが析出しやすい傾向がある。
【００４０】
また、上記金属塩を溶媒に溶解した金属溶液にホウ化剤、硫化剤及び水酸化剤等を加える従来公知の方法により、金属酸化物、金属ホウ化物、金属硫化物及び金属水酸化物等の金属化合物微粒子を得ることができる。
【００４１】
上記工程で使用される溶媒としては、金属塩を溶解するものであれば特に制限されないが、水を用いることが好ましい。
【００４２】
上記工程における金属溶液中の金属塩の濃度は０．１〜１０ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、０．５〜１ｍｍｏｌ／Ｌであるとより好ましい。上記工程における製造条件としては特に制限されないが、金属塩を溶媒に加えて１０〜６０℃の温度で０．５〜６時間撹拌して溶解させて金属溶液を調製することが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法においては、上記工程で得られた金属溶液に、上記特定のアニオン界面活性剤及び還元剤を加え、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を析出せしめてコロイド分散液を得る工程を実施する。
【００４４】
上記工程で使用されるアニオン界面活性剤は、前述の通りであり、このような特定のアニオン界面活性剤を還元剤と併せて金属溶液に加えることによって、アニオン界面活性剤で被覆された粒径の細かい金属微粒子を容易に析出せしめることができると共に、分散性の高いコロイド分散液を調製することが可能となる。
【００４５】
上記工程におけるアニオン界面活性剤の添加量は、金属微粒子１００重量部に対して２０〜２００重量部であることが好ましく、５０〜１５０重量部であるとより好ましい。上記範囲の添加量とすることで、粒径の細かい金属微粒子を析出させやすく、分散性の高いコロイド分散液を調製することができる傾向がある。
【００４６】
上記工程で使用される還元剤としては特に制限されず、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化合物、次亜リン酸化合物等のリン化合物、硫化ナトリウム等のイオウ化合物、並びに水和ヒドラジン等のヒドラジン誘導体等、従来公知の還元剤を適宜選択して使用することができるが、水素化ホウ素ナトリウムを用いることが好ましい。
【００４７】
上記工程における還元剤の添加量は、金属微粒子１００重量部に対して２０〜２００重量部であることが好ましく、５０〜１５０重量部であるとより好ましい。上記範囲の添加量とすることで、アニオン界面活性剤で被覆された粒径の細かい金属微粒子を析出させやすい傾向がある。
【００４８】
上記工程における製造条件としては特に制限されないが、金属溶液に上記アニオン界面活性剤及び上記還元剤を加えて１０〜６０℃の温度で０．５〜６時間撹拌してアニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を析出せしめてコロイド分散液を得るようにすることが好ましい。
【００４９】
次に、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法においては、上記工程で得られたコロイド分散液に、上記多孔性担体を懸濁させ、上記アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を多孔性担体に担持せしめて有害物質浄化触媒を得る工程を実施する。
【００５０】
上記工程で使用される多孔性担体は、前述の通りであり、このような多孔性担体を使用することにより、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を安定して高分散担持しやすい傾向がある。
【００５１】
上記工程における多孔性担体の添加量は、金属微粒子１重量部に対して１０〜１，０００重量部であることが好ましく、５０〜２００重量部であるとより好ましい。上記範囲の添加量とすることで、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を安定して高分散担持しやすい傾向がある。
【００５２】
上記工程における製造条件としては特に制限されないが、コロイド分散液に上記多孔性担体を加えて１０〜６０℃の温度で０．５〜６時間撹拌して懸濁させ、アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を多孔性担体に担持せしめて有害物質浄化触媒を得ることが好ましい。
【００５３】
更に、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法においては、上記工程においてアニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を多孔性担体に担持せしめた後に、必要に応じて濾過、洗浄して有害物質浄化触媒を得ることもできる。
【００５４】
本発明により得られた有害物質浄化触媒の使用方法は特に制限されず、例えば処理対象となる有害・有臭物質を含む気体と触媒とをバッチ式あるいは連続的に接触させることによって、触媒による有害・有臭物質の分解除去が達成される。処理対象となる有害・有臭物質としては、空気中のＶＯＣ類（Volatile Organic Compounds）、特にアルデヒド類、アルキルベンゼン類、アミン類及びメルカプタン類等が挙げられる。また、本発明により得られた有害物質浄化触媒の反応条件は、特に制限されないが、通常は室温において有害・有臭物質の分解除去を行うことができる。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
塩化白金（ＩＶ）酸六水和物（和光純薬工業社製、特級）２５９ｍｇをイオン交換水１Ｌに溶解した。次いで強く撹拌しながらアニオン界面活性剤として１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬを加え、さらに０．１５％水素化ホウ素ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えて２５℃で３時間撹拌することにより、アニオン界面活性剤により被覆された白金コロイド分散液を調製した。この白金コロイド分散液に活性炭粉末（キャタラー製、ＢＦＧ−３）６．５ｇを加え、２５℃で３時間撹拌した後、濾過、水洗し、活性炭上にアニオン界面活性剤によって被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は１０２重量部であった。
【００５７】
（参考例１）
実施例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化金（ＩＩＩ）酸四水和物（和光純薬工業社製、特級）２２０ｍｇを、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム水溶液１０ｍＬを、活性炭粉末６．５ｇに代えて酸化チタン粉末（ニューメタルスエンドケミカルコーポレーション社製、ＵＶ１００）６．５ｇをそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にして酸化チタン上にアニオン界面活性剤により被覆された金微粒子が吸着担持された触媒を得た。酸化チタン１００重量部に対する金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、金微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は９５重量部であった。
【００５８】
（参考例２）
実施例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化ルテニウム（ＩＩＩ）ｎ水和物（和光純薬工業社製、特級）２３５ｍｇを、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム水溶液１０ｍＬを、活性炭粉末６．５ｇに代えてセピオライト粉末（近江鉱業社製、Ｐ３００）６．５ｇをそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にしてセピオライト上にアニオン界面活性剤により被覆されたルテニウム微粒子が吸着担持された触媒を得た。セピオライト１００重量部に対するルテニウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、ルテニウム微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は８７重量部であった。
【００５９】
（参考例３）
実施例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化パラジウム（ＩＩ）（和光純薬工業社製、特級）１６２ｍｇを、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリル硫酸トリエタノールアミン水溶液１０ｍＬを、活性炭粉末６．５ｇに代えてアルミナ粉末（和光純薬工業社製、活性アルミナ カラムクロマトグラフ用）６．５ｇをそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にしてアルミナ上にアニオン界面活性剤により被覆されたパラジウム微粒子が吸着担持された触媒を得た。アルミナ１００重量部に対するパラジウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、パラジウム微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は１０４重量部であった。
【００６０】
（参考例４）
実施例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化ロジウム（ＩＩＩ）三水和物（和光純薬工業社製、特級）２４９ｍｇを、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤としてラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン水溶液１０ｍＬを、活性炭粉末６．５ｇに代えてゼオライト粉末（和光純薬工業社製、モレキュラーシーブス１３Ｘ）６．５ｇをそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にしてゼオライト上にアニオン界面活性剤により被覆されたロジウム微粒子が吸着担持された触媒を得た。ゼオライト１００重量部に対するロジウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、ロジウム微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は１０３重量部であった。
【００６１】
（参考例５）
実施例１において、活性炭粉末６．５ｇに代えてセリア粉末（和光純薬工業社製、特級）６．５ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてセリア上にアニオン界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。セリア１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は１０２重量部であった。
【００６２】
（比較例１）
塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇをイオン交換水１００ｍＬに溶解した。次いで活性炭粉末６．５ｇを加え、２５℃で３時間撹拌した後、１００℃で６時間加熱し溶媒を蒸発乾固させることによって塩化白金を活性炭粉末に担持させた。この粉末を大気中５００℃で３時間焼成し、さらに５％水素／窒素バランスガス中において５００℃で１時間還元処理することにより、活性炭上に白金微粒子が担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６３】
（比較例２）
比較例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化金（ＩＩＩ）酸四水和物２２０ｍｇを、活性炭粉末６．５ｇに代えて酸化チタン粉末６．５ｇをそれぞれ用いた以外は比較例１と同様にして酸化チタン上に金微粒子が担持された触媒を得た。酸化チタン１００重量部に対する金微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６４】
（比較例３）
比較例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化ルテニウム（ＩＩＩ）ｎ水和物２３５ｍｇを、活性炭粉末６．５ｇに代えてセピオライト粉末６．５ｇをそれぞれ用いた以外は比較例１と同様にしてセピオライト上にルテニウム微粒子が担持された触媒を得た。セピオライト１００重量部に対するルテニウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６５】
（比較例４）
比較例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化パラジウム（ＩＩ）１６２ｍｇを、活性炭粉末６．５ｇに代えてアルミナ粉末６．５ｇをそれぞれ用いた以外は比較例１と同様にしてアルミナ上にパラジウム微粒子が担持された触媒を得た。アルミナ１００重量部に対するパラジウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６６】
（比較例５）
比較例１において、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物２５９ｍｇに代えて塩化ロジウム（ＩＩＩ）三水和物２４９ｍｇを、活性炭粉末６．５ｇに代えてゼオライト粉末６．５ｇをそれぞれ用いた以外は比較例１と同様にしてゼオライト上にロジウム微粒子が担持された触媒を得た。ゼオライト１００重量部に対するロジウム微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６７】
（比較例６）
比較例１において、活性炭粉末６．５ｇに代えてセリア粉末６．５ｇをそれぞれ用いた以外は比較例１と同様にしてセリア上に白金微粒子が担持された触媒を得た。セリア１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。
【００６８】
（比較例７）
実施例１において、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてカチオン界面活性剤として１％セチルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液１０ｍＬを用いた以外は実施例１と同様にして活性炭上にカチオン界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対するカチオン界面活性剤の被覆量は１０５重量部であった。
【００６９】
（比較例８）
実施例１において、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えて両性界面活性剤として１％ココスアミドプロピルベタイン水溶液１０ｍＬを用いた以外は実施例１と同様にして活性炭上に両性界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対する両性界面活性剤の被覆量は９５重量部であった。
【００７０】
（比較例９）
実施例１において、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤として１％ナトリウムアルキルアミド−Ｎ−ヒドロキシエチルグリシネート水溶液１０ｍＬを用いた以外は実施例１と同様にして活性炭上にアニオン界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は１０２重量部であった。
【００７１】
（比較例１０）
実施例１において、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えてアニオン界面活性剤として１％ナトリウムスクシネート水溶液１０ｍＬを用いた以外は実施例１と同様にして活性炭上にアニオン界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対するアニオン界面活性剤の被覆量は９６重量部であった。
【００７２】
（比較例１１）
実施例１において、１％ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液１０ｍＬに代えて非イオン界面活性剤として１％ラウリルポリオキシエチレンエーテル水溶液１０ｍＬを用いた以外は実施例１と同様にして活性炭上に非イオン界面活性剤により被覆された白金微粒子が吸着担持された触媒を得た。活性炭１００重量部に対する白金微粒子の担持量は１．５重量部であった。また、白金微粒子１００重量部に対する非イオン界面活性剤の被覆量は９８重量部であった。
【００７３】
［ホルムアルデヒド浄化性能評価試験］
実施例１、参考例１〜５及び比較例１〜１１で得られた各触媒について以下の手順によりホルムアルデヒド浄化性能評価試験を行った。
【００７４】
先ず、触媒０．１ｇを５０Ｌのガスバッグに入れ、３００ｐｐｍホルムアルデヒドを含む空気５０Ｌを導入した。これを２５℃で２４時間放置した後、ガスバッグ内のホルムアルデヒドの濃度をガス検知管で測定した。また、ホルムアルデヒドが吸着でなく分解により除去されていることを確認するために、ガスバック内の二酸化炭素発生量も測定した。二酸化炭素濃度はＣＯ2アナライザー（ＬＩ−ＣＯＲ社製、ＬＩ−６２６２）を用いて定量した。その結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
［アセトアルデヒド、トルエン、キシレン浄化性能評価試験］
実施例１、参考例１〜５及び比較例１〜１１で得られた各触媒について以下の手順によりアセトアルデヒド、トルエン、キシレン浄化性能評価試験を行った。
【００７７】
先ず、触媒０．１ｇを５Ｌのガスバッグに入れ、初期濃度が７０ｐｐｍのアセトアルデヒド、３０ｐｐｍのトルエン及び３０ｐｐｍのキシレンを含む空気５Ｌを導入した。これを２５℃で５時間放置した後、ガスバッグ内に残留した各ガス濃度をガスクロマトグラフ（ＦＩＤ検出器）（島津製作所社製、ＧＣ−１２Ａ）で測定し、下記式：
除去率（％）＝[（初期濃度−５時間後の濃度）／初期濃度]×１００
により除去率を求めた。その結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
表１及び表２に示した結果から明らかなように、特定のアニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子が多孔性担体に担持された本発明の触媒（実施例１）によれば、常温において空気中のホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン及びキシレンの分解反応に対して非常に高い触媒活性を示すことが確認された。かかる本発明の触媒によって達成される触媒活性は、金属微粒子が多孔性担体に担持された比較例１〜６の触媒、並びに本発明にかかる特定のアニオン界面活性剤以外のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤又は非イオン界面活性剤で被覆された金属微粒子が多孔性担体に担持された比較例７〜１１の触媒に比べて顕著に高い活性であった。
【００８０】
［ホルムアルデヒド分解除去能力持続性評価試験］
参考例１及び比較例２で得られた各触媒について以下の手順によりホルムアルデヒドに対する分解除去能力の持続性評価試験を行った。
【００８１】
先ず、触媒粉末を静水圧下で圧粉成形し、塊状にした。次いで塊状の触媒を乳鉢で破砕し、破砕後の触媒を標準篩を用いて１〜２ｍｍの粒径に整粒した。図１にホルムアルデヒドに対する分解除去能力の持続性評価試験を行うための装置を示す。粒径１〜２ｍｍに整粒した触媒３ｇを内径１２ｍｍのガラス製カラム２に充填し、濃度３０ｐｐｍのホルムアルデヒドを含む空気を２５℃で毎分５Ｌ通過させた。１時間ごとに第２の採気口８から、触媒が充填されたガラス製カラム２を通過した空気を採取して、ホルムアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフを用いて測定し、時間経過に伴う除去率の変化を求めた。その結果を図２に示す。図２の結果から明らかなように、参考例１の触媒は、比較例２の触媒に比べてホルムアルデヒドに対する分解除去能力の持続性が顕著に優れていることが確認された。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有害物質浄化触媒によれば、空気中のアルデヒド類等の有害・有臭物質を常温でより確実に分解除去することができ、且つ、有害・有臭物質の分解除去が十分なされることによって触媒としての機能が劣化することなく、長期間に亘って十分な分解除去能力が持続することが可能となる。また、本発明の有害物質浄化触媒の製造方法によれば、材料コスト、製造コストが低く、簡易に本発明の有害物質浄化触媒を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１及び比較例２で得られた触媒のホルムアルデヒドに対する分解除去能力の持続性評価試験を行うための装置の模式図である。
【図２】参考例１及び比較例２で得られた触媒のホルムアルデヒドに対する分解除去能力の持続性評価試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・触媒、２・・・ガラス製カラム、３・・・窒素ボンベ、４・・・酸素ボンベ、５・・・ホルムアルデヒド発生器、６・・・流量計、７・・・第１の採気口、８・・・第２の採気口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionFormaldehyde decompositionThe present invention relates to a catalyst and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the presence of harmful substances that can exist in the environment surrounding humans and can affect the human body has been regarded as a problem. For example, aldehydes emitted from the building materials into the air It is desirable to develop a hazardous substance purification catalyst that can decompose and remove harmful and odorous substances such as categorized substances at room temperature more securely and harmlessly, and that maintains the ability to decompose and remove over a long period of time. ing.
[0003]
In addition, the industrialization requires not only high performance of hazardous substance purification catalysts that operate at room temperature, but also low material costs and low production costs, and simple manufacturing is required. One of the challenges is to develop an inexpensive catalyst for application expansion.
[0004]
Under such circumstances, various catalysts for decomposing and removing harmful and odorous substances have been developed. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-108315 (Patent Document 1), platinum is supported on activated carbon. A deodorant composition is described. However, in the composition described in JP-A-9-108315 (Patent Document 1), platinum is not highly dispersed and supported on activated carbon, and its catalytic activity is not sufficient. The effect of decomposing and removing odorous substances was not sufficient. In addition, sufficient decomposition and removal ability was not sustained over a long period of time.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-122252 (Patent Document 2) describes a metal particle carrier in which metal particles are adsorbed on a solid support in a state where the metal particles are protected by a polymer compound, and a method for producing the same. However, in the metal particle support described in JP-A-4-122252 (Patent Document 2), the surface of the metal particles is covered with a polymer compound having a protective colloid action, and thus the dispersion is stably and highly dispersed in the solid support. Since it was not supported and its catalytic activity was insufficient, the effect of decomposing and removing harmful and odorous substances such as aldehydes at room temperature was not sufficient. In addition, sufficient decomposition and removal ability was not sustained over a long period of time. In the case of producing a metal particle support by the method described in JP-A-4-122252 (Patent Document 2), the metal particles are adsorbed with a polymer compound and further protected with the polymer compound. In order to adsorb | suck to a solid support | carrier, heat energy and long manufacturing time were required, and there also existed a problem that manufacturing cost became high as a result.
[0006]
Further, JP-A-7-310107 (Patent Document 3) describes a method for electrochemically preparing a metal colloid having a fine particle size and an inert substrate such as activated carbon covered with the metal colloid. And describes the use of surfactants as stabilizers in preparing metal colloids. However, surfactants used as stabilizers in JP-A-7-310107 (Patent Document 3) are cationic surfactants such as quaternary ammonium salts and phosphonium salts, and amphoteric surfactants such as cocosamidopropylbetaine. , Nonionic surfactants such as sugar derivatives, and some anionic surfactants (sodium alkylamide-N-hydroxyethyl glycinate and sodium succinate), which are obtained using such surfactants However, the catalytic activity is still insufficient, and the effect of decomposing and removing harmful and odorous substances such as aldehydes at room temperature is not sufficient. In addition, it has not been sufficient in terms of sustainability of decomposition and removal capability. In addition, the method for preparing a metal colloid described in JP-A-7-310107 (Patent Document 3) is a method for preparing a metal colloid electrochemically. The metal colloid is reduced by reducing the metal salt at the cathode (cathode). In order to produce a colloid, electrical energy is required for the preparation, and all operations must be performed in an inert gas atmosphere, which increases the manufacturing cost.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-108315
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-122252
[Patent Document 3]
JP 7-310107 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can decompose and remove harmful and odorous substances such as aldehydes in the air more reliably at room temperature and for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a harmful substance purification catalyst that can maintain sufficient decomposition and removal capability, and a method that can easily produce a harmful substance purification catalyst that has low material costs and low production costs.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the inventors have carried out harmful substances obtained by supporting metal fine particles on at least one porous carrier selected from the group consisting of metal oxides and carbonaceous materials. In the purification catalyst, by coating the surface of the metal fine particles with a specific anionic surfactant, harmful and odorous substances such as aldehydes in the air can be decomposed and removed at room temperature, and harmful and odorous substances. In order to complete the present invention, the present inventors have found that a harmful substance purification catalyst that can maintain a sufficient decomposition and removal ability for a long period of time can be obtained without sufficiently decomposing and removing the catalyst without deteriorating its function as a catalyst. It came.
[0010]
That is, the present inventionFormaldehyde decompositionThe catalyst has an average particle size of 50 μm or less and a specific surface area of 600 to 1500 m.2/ G is a harmful substance purification catalyst comprising a porous carrier made of activated carbon and metal fine particles supported on the carrier, wherein the metal fine particles are fine particles made of platinum, and the metal fine particles are alkylbenzene sulfonate. , Alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum sulfonate, alkyl sulfate, sulfuric acid Fatty oil, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, alkylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl Phosphate, polyoxy Covered with at least one anionic surfactant selected from the group consisting of ethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate, and coated with an anionic surfactant The metal fine particles thus formed are supported on at least mesopores and macropores of the porous carrier.
[0011]
In addition, the present inventionFormaldehyde decompositionA method for producing a catalyst includes a step of dissolving a metal salt composed of a platinum salt in a solvent to prepare a metal solution, and an alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin in the metal solution. Sulfonates, dialkylsulfosuccinates, α-sulfonated fatty acid salts, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum sulfonates, alkyl sulfates, sulfated oils and fats, polyoxyethylene alkyl sulfates, polyoxyalkyl ether sulfates Salt, alkylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxy Ethylene alkyl Colloidal dispersion by adding at least one anionic surfactant selected from the group consisting of phenyl ether phosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate, and a reducing agent to precipitate metal fine particles coated with the anionic surfactant A step of obtaining a liquid, and a colloidal dispersion liquid having an average particle size of 50 μm or less and a specific surface area of 600 to 1500 m2Suspend a porous carrier made of activated carbon, which is / g, and allow metal fine particles coated with an anionic surfactant to be supported on at least mesopores and macropores of the porous carrier.Formaldehyde decompositionObtaining a catalyst.
[0012]
In addition, the present inventionFormaldehyde decompositionIn the catalyst and the production method thereof, the anionic surfactant is composed of alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, alkylaminoacetic acid betaine and polyoxyethylene alkyl ether sulfate. It is preferably at least one selected from the group.
[0013]
In addition, the present inventionFormaldehyde decompositionIn the catalyst and the method for producing the same, the average particle size of the metal fine particles is 10 nm or less, and the amount of the metal fine particles supported on the porous carrier is 0.01 to 20 weights per 100 parts by weight of the porous carrier. Part.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.In the embodiments, the “toxic substance purification catalyst” means “formaldehyde decomposition catalyst”.
[0017]
The hazardous substance purification catalyst of the present invention is a harmful substance purification catalyst comprising a porous carrier made of at least one selected from the group consisting of metal oxides and carbonaceous materials, and metal fine particles supported on the carrier. The metal fine particles are alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, Petroleum sulfonate, alkyl sulfate, sulfated oil, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, alkylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate, poly Oxyethylene styrenated phenyl ether Coated with at least one anionic surfactant selected from the group consisting of sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate It is characterized by being.
[0018]
In the hazardous substance purification catalyst of the present invention, first, harmful and odorous substances such as aldehydes in the air are adsorbed on the porous carrier by physical adsorption action, and then the adsorbed harmful and odorous substances are anionic surface activity. It is strongly oxidized by the catalytic action of the metal fine particles coated with the agent, and is mainly decomposed into carbon dioxide and water and released. For this reason, harmful and odorous substances can be decomposed and removed at room temperature, and the decomposition and removal of harmful and odorous substances is sufficient so that the function as a catalyst is not deteriorated for a long time. It is possible to maintain a high level of decomposition and removal ability.
[0019]
The anionic surfactant according to the harmful substance purification catalyst of the present invention includes alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum sulfonate, alkyl sulfate, sulfated oil, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, alkylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, poly Oxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate and naphthalene It is necessary to be at least one selected from the group consisting of phonate formaldehyde condensate, alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether sulfate, alkylaminoacetic acid betaine And at least one selected from the group consisting of polyoxyethylene alkyl ether sulfates.
[0020]
By coating the metal fine particles with such a specific anionic surfactant, the mesopores, macropores and outer surface of the porous carrier can be taken in a highly dispersed structure without aggregation of the metal fine particles, Metal fine particles and toxic and odorous substances are easy to contact and show higher catalytic activity than conventional catalysts. Further, the surface functional groups of the anionic surfactant and the porous carrier are bonded to each other by hydrogen bonding or the like, so that the metal fine particles are stably supported without being buried in the micropores of the porous carrier, and the surface area of the metal fine particles is increased. It can be used effectively, and the catalytic activity of the metal fine particles is sufficiently exhibited. Harmful and odorous substances can be more reliably decomposed and removed at room temperature by the synergistic effect of such fine metal particles coated with a specific anionic surfactant and a porous carrier. Sufficient decomposition and removal ability can be maintained over a long period of time without deterioration of the function as a catalyst by sufficient decomposition and removal. On the other hand, when an anionic surfactant other than the specific anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant and a nonionic surfactant are used, the above effects cannot be sufficiently obtained, Compared with the case where the specific anionic surfactant is used, the catalyst activity is low.
[0021]
The coating amount of the anionic surfactant applied to the harmful substance purification catalyst of the present invention is preferably 20 to 200 parts by weight and more preferably 50 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal fine particles. By setting the coating amount in the above range, there is a tendency that the effect of highly dispersing and supporting the metal fine particles on the porous carrier and the effect of stably supporting the metal fine particles without being embedded in the pores tend to be obtained. .
[0022]
The metal fine particles applied to the hazardous substance purification catalyst of the present invention are not particularly limited. For example, a metal exhibiting catalytic activity selected from the group consisting of a typical metal and a transition metal, a compound of the metal, an alloy of the metal, and the metal And at least one metal selected from the group consisting of Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os, Cu, Co, Ni, Fe and Sn, When fine particles comprising at least one selected from the group consisting of metal oxides, alloys of the metals, and alloys of the metals and other metals are used, the catalytic activity tends to be further improved, and noble metals are preferred. At least one metal selected from the group consisting of group elements (Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os), an oxide of the metal, an alloy of the metal, and an alloy of the metal and another metal More preferably, the fine particles are composed of at least one selected from the group consisting of . Examples of the metal compound include metal oxides, metal borides, metal sulfides, and metal hydroxides. The other metal forming an alloy with the metal is not particularly limited, and for example, at least one metal selected from the group consisting of a typical metal and a transition metal can be used.
[0023]
The average particle size of the metal fine particles applied to the hazardous substance purification catalyst of the present invention is preferably 10 nm or less, and more preferably 2 to 5 nm. By setting the average particle size within the above range, the specific surface area of the metal fine particles is increased, and excellent catalytic activity tends to be obtained.
[0024]
The porous carrier according to the harmful substance purification catalyst of the present invention is at least one selected from the group consisting of metal oxides and carbonaceous materials, and the metal oxide is not particularly limited as long as it forms a porous carrier. However, it is preferably a single oxide or composite oxide of at least one metal selected from the group consisting of transition metals, Al and Si, specifically, noble metal elements (Pt, Pd, Rh, Ru, Au, etc.), base metal elements (Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn , Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Cs, Ba, Ta, W, etc.), oxides of metalloid elements (Si, Ge, As, Sb, etc.) Is mentioned.
[0025]
Furthermore, among the above oxides, a single oxide or composite oxide of at least one metal selected from the group consisting of Ti, Al, Si, Ce, Zr, Mg, Fe, Mn, Ni, Zn and Cu is preferable. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of titania, sepiolite, zeolite, silica gel, alumina, ceria, and ceria-zirconia composite oxide. The metal oxide according to the present invention may contain a plurality of metal elements such as sepiolite, zeolite and ceria-zirconia, and may further contain a non-metal element.
[0026]
By using such a metal oxide as a porous carrier, there is a tendency to obtain an excellent physical adsorption action against harmful and odorous substances, and a synergistic effect with the metal fine particles coated with the anionic surfactant. Can decompose and remove toxic and odorous substances more reliably at room temperature, and the decomposition and removal of toxic and odorous substances is sufficient, so that the function as a catalyst is not deteriorated over a long period of time. There is a tendency that sufficient decomposition and removal ability can be maintained.
[0027]
The metal oxide according to the harmful substance purification catalyst of the present invention preferably has an average particle size of 50 μm or less, more preferably 1 to 10 μm. By setting the average particle size in the above range, the specific surface area of the metal oxide tends to increase, and an excellent physical adsorption action tends to be obtained. The specific surface area of the metal oxide is 100-1500 m.2/ G is preferable. Alternatively, a metal oxide having an average particle size in the above range may be compacted and crushed to form granules having a particle size of several millimeters.
[0028]
The carbonaceous material is not particularly limited as long as it forms a porous carrier, but is preferably activated carbon or a material having a carbon skeleton structure similar to graphite, and more preferably activated carbon. Even when such a carbonaceous material is used as a porous carrier, there is a tendency to obtain an excellent physical adsorption action against harmful and odorous substances, and a synergistic effect with the metal fine particles coated with the above anionic surfactant It is possible to decompose and remove harmful and odorous substances at room temperature, and the decomposition and removal of harmful and odorous substances is sufficient, so that the function as a catalyst is not deteriorated and the decomposition is sufficient over a long period of time. There is a tendency to be able to sustain the removal ability.
[0029]
The carbonaceous material according to the harmful substance purification catalyst of the present invention preferably has an average particle size of 50 μm or less, more preferably 1 to 10 μm. By setting the average particle size within the above range, the specific surface area of the carbonaceous material tends to increase, and an excellent physical adsorption action tends to be obtained. The specific surface area of the carbonaceous material is 600 to 1500 m.2/ G is preferable.
[0030]
The shape and dimensions of the porous carrier are not particularly limited, and shapes such as powder, granule, crushed, pellet, monolith, plate, and fiber can be selected according to use conditions. In addition, the harmful substance purification catalyst of the present invention can reduce the material cost because a higher catalytic activity than that of the conventional catalyst can be obtained even when a relatively inexpensive general porous carrier is used. .
[0031]
In the harmful substance purification catalyst of the present invention, the amount of metal fine particles supported on the porous carrier is preferably 0.01 to 20 parts by weight, and 0.05 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the porous carrier. Part is more preferable. By setting the loading in the above range, there is a tendency that a highly active catalyst can be obtained without aggregation of metal fine particles on the surface of the porous carrier.
[0032]
Next, a method for producing the hazardous substance purification catalyst of the present invention will be described.
[0033]
The method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention comprises a step of preparing a metal solution by dissolving a metal salt in a solvent, and an alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α- Olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum sulfonate, alkyl sulfate, sulfated oil, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyalkyl ether Sulfate, alkylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, poly Oxyethylene al At least one anionic surfactant selected from the group consisting of a kiln phenyl ether phosphate and a naphthalene sulfonate formaldehyde condensate, and a reducing agent are added to deposit metal fine particles coated with the anionic surfactant to colloid. A step of obtaining a dispersion, and suspending a porous carrier made of at least one selected from the group consisting of a metal oxide and a carbonaceous material in a colloidal dispersion and making the metal fine particles coated with an anionic surfactant porous And a step of obtaining a harmful substance purification catalyst by supporting it on a carrier.
[0034]
Conventionally, in producing a catalyst in which metal fine particles are supported on a porous carrier, firing for metal salt thermal decomposition, oxygen reduction to the porous carrier, and hydrogen reduction for metalization of the metal oxide Processing is necessary, and equipment and thermal energy for performing these processings are required, which raises the problem of high manufacturing costs.
[0035]
On the other hand, according to the method for producing a hazardous substance purification catalyst of the present invention, heat treatment such as calcination and hydrogen reduction in the above conventional production method is unnecessary, no heat source is required in the production process, and no special equipment is required. Therefore, the manufacturing cost is low, and the hazardous substance purification catalyst can be easily manufactured.
[0036]
In addition, according to the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, the structure is such that the metal fine particles as the catalyst component are highly dispersedly supported on the mesopores, macropores and outer surface of the porous carrier without agglomeration. For this reason, metal fine particles do not exist in a state where they are buried in the micropores of the porous carrier or remain as unreduced metal ions, so that the metal fine particles can easily come into contact with harmful and odorous substances. Thus, it is possible to obtain a catalyst exhibiting a higher catalytic activity than conventional catalysts.
[0037]
Furthermore, according to the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, by performing no calcination or hydrogen reduction treatment, it is possible to achieve high dispersion support of metal fine particles on the porous support, and at the adsorption point in the porous support. A functional group such as a hydroxyl group and a carboxyl group can be retained, and the resulting catalyst exhibits high adsorption / catalytic activity.
[0038]
In the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, first, a step of preparing a metal solution by dissolving a metal salt in a solvent is performed.
[0039]
The metal salt used in the above step is a metal salt constituting the above-mentioned metal fine particles, and as such a metal salt, for example, at least one catalyst selected from the group consisting of typical metals and transition metals Examples of the metal salt exhibiting activity include, among others, at least one metal salt selected from the group consisting of Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os, Cu, Co, Ni, Fe, and Sn. It is preferable that it is a salt of at least one metal selected from the group consisting of noble metal elements (Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os). Specific examples of the metal salt include chloroplatinic acid, chloroauric acid, ruthenium chloride, rhodium chloride, palladium chloride, nickel chloride, cobalt chloride, osmium chloride, iron chloride, silver nitrate and copper sulfate. When the metal salt is used, in the step of preparing a colloidal dispersion of fine metal particles coated with an anionic surfactant, the fine metal particles tend to precipitate due to the action of the reducing agent. This can be explained from a potential-pH diagram, which is stable in the state of metal ions at a potential lower than the precipitation curve unique to each metal, and stable in the state of metal at a potential higher than this. Here, the driving force for depositing the metal fine particles is given by the difference between the redox potential of the reducing agent and the reduction potential of the deposited metal. Therefore, noble potential Pt, Ru, Rh, Pd, Ag, Au, Os and the like tend to precipitate metal fine particles, and then Cu, Co, Ni, Fe, and Sn tend to precipitate.
[0040]
In addition, metal oxides, metal borides, metal sulfides, metal hydroxides, and the like can be obtained by a conventionally known method of adding a boronating agent, a sulfiding agent, a hydroxylating agent, etc. to a metal solution obtained by dissolving the above metal salt in a solvent. Metal compound fine particles can be obtained.
[0041]
The solvent used in the above step is not particularly limited as long as it dissolves a metal salt, but water is preferably used.
[0042]
The concentration of the metal salt in the metal solution in the above step is preferably 0.1 to 10 mmol / L, and more preferably 0.5 to 1 mmol / L. Although it does not restrict | limit especially as manufacturing conditions in the said process, It is preferable to prepare a metal solution by adding a metal salt to a solvent and stirring and dissolving at the temperature of 10-60 degreeC for 0.5 to 6 hours.
[0043]
Next, in the method for producing a harmful substance purification catalyst according to the present invention, the metal solution obtained in the above step is added with the specific anionic surfactant and reducing agent, and the metal fine particles coated with the anionic surfactant are added. A step of depositing to obtain a colloidal dispersion is performed.
[0044]
The anionic surfactant used in the above step is as described above, and the particle size coated with the anionic surfactant by adding such a specific anionic surfactant together with the reducing agent to the metal solution. It is possible to easily deposit fine metal fine particles, and to prepare a highly dispersible colloidal dispersion.
[0045]
The amount of the anionic surfactant added in the above step is preferably 20 to 200 parts by weight and more preferably 50 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal fine particles. By setting the addition amount in the above range, it is easy to deposit fine metal particles having a small particle diameter and there is a tendency that a highly dispersible colloidal dispersion can be prepared.
[0046]
The reducing agent used in the above step is not particularly limited, and includes hydrogen compounds such as sodium borohydride, phosphorus compounds such as hypophosphorous acid compounds, sulfur compounds such as sodium sulfide, and hydrazine derivatives such as hydrated hydrazine. A conventionally known reducing agent can be appropriately selected and used, but sodium borohydride is preferably used.
[0047]
The amount of the reducing agent added in the above step is preferably 20 to 200 parts by weight and more preferably 50 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal fine particles. By setting the addition amount within the above range, fine metal particles having a small particle diameter coated with an anionic surfactant tend to be precipitated.
[0048]
Although it does not restrict | limit especially as manufacturing conditions in the said process, The said anionic surfactant and the said reducing agent are added to a metal solution, and it stirs at the temperature of 10-60 degreeC for 0.5 to 6 hours, and is coat | covered with the anionic surfactant. It is preferable to deposit a fine metal particle to obtain a colloidal dispersion.
[0049]
Next, in the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, the porous carrier is suspended in the colloidal dispersion obtained in the above step, and the metal fine particles coated with the anionic surfactant are made porous. A step of obtaining a harmful substance purification catalyst by carrying it on a carrier is carried out.
[0050]
The porous carrier used in the above process is as described above. By using such a porous carrier, the metal fine particles coated with the anionic surfactant tend to be stably and highly dispersed and supported. is there.
[0051]
The amount of the porous carrier added in the above step is preferably 10 to 1,000 parts by weight and more preferably 50 to 200 parts by weight with respect to 1 part by weight of the metal fine particles. By setting the addition amount within the above range, the metal fine particles coated with the anionic surfactant tend to be stably and highly dispersed and supported.
[0052]
The production conditions in the above process are not particularly limited, but the above porous carrier is added to the colloidal dispersion and suspended by stirring at a temperature of 10 to 60 ° C. for 0.5 to 6 hours, and coated with an anionic surfactant. It is preferable to obtain a harmful substance purification catalyst by supporting the fine metal particles on a porous carrier.
[0053]
Furthermore, in the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, the metal fine particles coated with the anionic surfactant in the above step are supported on a porous carrier, and then filtered and washed as necessary to purify the harmful substances. A catalyst can also be obtained.
[0054]
The method of using the harmful substance purification catalyst obtained by the present invention is not particularly limited. For example, the harmful substance caused by the catalyst is brought into contact with a gas containing a harmful or odorous substance to be treated and the catalyst in batch or continuously. -Decomposition and removal of odorous substances is achieved. Examples of harmful and odorous substances to be treated include VOCs (Volatile Organic Compounds) in the air, particularly aldehydes, alkylbenzenes, amines and mercaptans. Further, the reaction conditions of the hazardous substance purification catalyst obtained by the present invention are not particularly limited, but usually, harmful and odorous substances can be decomposed and removed at room temperature.
[0055]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
[0056]
Example 1
259 mg of platinum (IV) chloride hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) was dissolved in 1 L of ion-exchanged water. Next, 10 mL of a 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate aqueous solution as an anionic surfactant is added with vigorous stirring, and 50 mL of a 0.15% aqueous sodium borohydride solution is added, followed by stirring at 25 ° C. for 3 hours. A colloidal platinum dispersion coated with activator was prepared. After adding 6.5 g of activated carbon powder (BFG-3, manufactured by Cataler) to this platinum colloidal dispersion and stirring for 3 hours at 25 ° C., the platinum fine particles coated with the anionic surfactant on the activated carbon were filtered and washed with water. An adsorbed catalyst was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. Moreover, the coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 102 parts by weight.
[0057]
(Reference example 1)
In Example 1, instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, 220 mg of chloroauric (III) acid tetrahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) was added to 1% n-dodecylbenzenesulfonic acid. Implemented except that 10 mL of sodium dodecyl sulfate aqueous solution was used as an anionic surfactant instead of 10 mL of sodium aqueous solution, and 6.5 g of titanium oxide powder (UV100) manufactured by New Metals End Chemical Corporation was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. In the same manner as in Example 1, a catalyst in which gold fine particles coated with an anionic surfactant on titanium oxide were adsorbed and supported was obtained. The amount of gold fine particles supported on 100 parts by weight of titanium oxide was 1.5 parts by weight. The coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the gold fine particles was 95 parts by weight.
[0058]
(Reference example 2)
In Example 1, instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, 235 mg of ruthenium (III) chloride n hydrate (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate. Example 1 except that 10 mL of polyoxyethylene lauryl sodium sulfate aqueous solution was used as an anionic surfactant instead of 10 mL of aqueous solution, and 6.5 g of sepiolite powder (P300, manufactured by Omi Mining Co., Ltd.) was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. In the same manner as above, a catalyst in which ruthenium fine particles coated with an anionic surfactant were adsorbed and supported on sepiolite was obtained. The amount of ruthenium fine particles supported on 100 parts by weight of sepiolite was 1.5 parts by weight. Further, the coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the ruthenium fine particles was 87 parts by weight.
[0059]
(Reference example 3)
In Example 1, instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, 162 mg of palladium (II) chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) was replaced with 10 mL of 1% sodium dodecylbenzenesulfonate aqueous solution. Then, 10 mL of polyoxyethylene lauryl sulfate triethanolamine aqueous solution was used as an anionic surfactant, and 6.5 g of alumina powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for activated alumina column chromatograph) was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. Except for the above, a catalyst in which palladium fine particles coated with an anionic surfactant were adsorbed and supported on alumina was obtained in the same manner as in Example 1. The amount of palladium fine particles supported on 100 parts by weight of alumina was 1.5 parts by weight. The coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the palladium fine particles was 104 parts by weight.
[0060]
(Reference example 4)
In Example 1, 249 mg of rhodium (III) chloride trihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) was used instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, and 1% sodium n-
[0061]
(Reference Example 5)
In Example 1, ceria was coated on the ceria with an anionic surfactant in the same manner as in Example 1 except that 6.5 g of ceria powder (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. A catalyst on which platinum fine particles were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of ceria was 1.5 parts by weight. Moreover, the coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 102 parts by weight.
[0062]
(Comparative Example 1)
259 mg of chloroplatinic (IV) acid hexahydrate was dissolved in 100 mL of ion-exchanged water. Next, 6.5 g of activated carbon powder was added, stirred at 25 ° C. for 3 hours, and then heated at 100 ° C. for 6 hours to evaporate and dry the solvent, thereby supporting platinum chloride on the activated carbon powder. This powder was calcined in the atmosphere at 500 ° C. for 3 hours, and further reduced in a 5% hydrogen / nitrogen balance gas at 500 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst having platinum fine particles supported on activated carbon. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight.
[0063]
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, 220 mg of chloroauric (III) acid tetrahydrate was used instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, and 6.5 g of titanium oxide powder was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. Except for the above, a catalyst having gold fine particles supported on titanium oxide was obtained in the same manner as in Comparative Example 1. The amount of gold fine particles supported on 100 parts by weight of titanium oxide was 1.5 parts by weight.
[0064]
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 1, except that 235 mg of ruthenium (III) chloride n hydrate was used instead of 259 mg of platinum (IV) chloride hexahydrate, and 6.5 g of sepiolite powder was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. In the same manner as in Comparative Example 1, a catalyst having ruthenium fine particles supported on sepiolite was obtained. The amount of ruthenium fine particles supported on 100 parts by weight of sepiolite was 1.5 parts by weight.
[0065]
(Comparative Example 4)
Comparative Example 1 was the same as Comparative Example 1 except that 162 mg of palladium (II) chloride was used instead of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, and 6.5 g of alumina powder was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. Similarly, a catalyst having palladium fine particles supported on alumina was obtained. The amount of palladium fine particles supported on 100 parts by weight of alumina was 1.5 parts by weight.
[0066]
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 1, except that 249 mg of rhodium (III) chloride trihydrate was used in place of 259 mg of platinum chloride (IV) acid hexahydrate, and 6.5 g of zeolite powder was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. In the same manner as in Comparative Example 1, a catalyst having rhodium fine particles supported on zeolite was obtained. The supported amount of rhodium fine particles with respect to 100 parts by weight of zeolite was 1.5 parts by weight.
[0067]
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 1, a catalyst having platinum fine particles supported on ceria was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that 6.5 g of ceria powder was used instead of 6.5 g of activated carbon powder. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of ceria was 1.5 parts by weight.
[0068]
(Comparative Example 7)
In Example 1, a cationic surface activity on activated carbon was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10 mL of 1% cetyltrimethylammonium chloride aqueous solution was used as a cationic surfactant in place of 10 mL of 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate aqueous solution. A catalyst on which platinum fine particles coated with an agent were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. Further, the coating amount of the cationic surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 105 parts by weight.
[0069]
(Comparative Example 8)
In Example 1, amphoteric surface activity on activated carbon was performed in the same manner as in Example 1 except that 10 mL of 1% cocosamidopropylbetaine aqueous solution was used as an amphoteric surfactant instead of 10 mL of 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate aqueous solution. A catalyst on which platinum fine particles coated with an agent were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. Further, the coating amount of the amphoteric surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 95 parts by weight.
[0070]
(Comparative Example 9)
In Example 1, it replaced with 10 mL of 1% n-dodecyl benzenesulfonic acid sodium aqueous solution, and was used similarly to Example 1 except having used 10 mL of 1% sodium alkylamide-N-hydroxyethyl glycinate aqueous solution as an anionic surfactant. A catalyst in which platinum fine particles coated with an anionic surfactant on activated carbon were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. Moreover, the coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 102 parts by weight.
[0071]
(Comparative Example 10)
In Example 1, instead of 10 mL of 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate aqueous solution, 10 mL of 1% sodium succinate aqueous solution was used as the anionic surfactant in the same manner as in Example 1, and the anionic surface activity on the activated carbon. A catalyst on which platinum fine particles coated with an agent were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. Further, the coating amount of the anionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the platinum fine particles was 96 parts by weight.
[0072]
(Comparative Example 11)
In Example 1, in place of 10 mL of 1% sodium n-dodecylbenzenesulfonate aqueous solution, 10 mL of 1% lauryl polyoxyethylene ether aqueous solution was used as the nonionic surfactant. A catalyst on which platinum fine particles coated with an ionic surfactant were adsorbed and supported was obtained. The amount of platinum fine particles supported on 100 parts by weight of activated carbon was 1.5 parts by weight. The coating amount of the nonionic surfactant with respect to 100 parts by weight of platinum fine particles was 98 parts by weight.
[0073]
[Formaldehyde purification performance evaluation test]
Example 1Reference examples 1-5And each catalyst obtained in Comparative Examples 1 to 11 was subjected to a formaldehyde purification performance evaluation test according to the following procedure.
[0074]
First, 0.1 g of the catalyst was placed in a 50 L gas bag, and 50 L of air containing 300 ppm formaldehyde was introduced. This was left to stand at 25 ° C. for 24 hours, and then the concentration of formaldehyde in the gas bag was measured with a gas detector tube. In order to confirm that formaldehyde was removed not by adsorption but by decomposition, the amount of carbon dioxide generated in the gas bag was also measured. Carbon dioxide concentration is CO2Quantification was performed using an analyzer (LI-6262, manufactured by LI-COR). The results are shown in Table 1.
[0075]
[Table 1]
[Acetaldehyde, toluene, xylene purification performance evaluation test]
Example 1Reference examples 1-5And about each catalyst obtained by Comparative Examples 1-11, the acetaldehyde, toluene, and xylene purification performance evaluation test was done with the following procedures.
[0077]
First, 0.1 g of the catalyst was put in a 5 L gas bag, and 5 L of air containing acetaldehyde having an initial concentration of 70 ppm, 30 ppm toluene, and 30 ppm xylene was introduced. After leaving this at 25 ° C. for 5 hours, each gas concentration remaining in the gas bag was measured with a gas chromatograph (FID detector) (manufactured by Shimadzu Corporation, GC-12A), and the following formula:
Removal rate (%) = [(initial concentration−concentration after 5 hours) / initial concentration] × 100
The removal rate was determined by The results are shown in Table 2.
[0078]
[Table 2]
As is apparent from the results shown in Tables 1 and 2, the catalyst of the present invention in which metal fine particles coated with a specific anionic surfactant are supported on a porous carrier (Examples)1)According to the above, it was confirmed that the catalyst exhibits very high catalytic activity for the decomposition reaction of formaldehyde, acetaldehyde, toluene and xylene in the air at room temperature. The catalytic activity achieved by the catalyst of the present invention includes the catalysts of Comparative Examples 1 to 6 in which fine metal particles are supported on a porous carrier, an anionic surfactant other than the specific anionic surfactant according to the present invention, and a cation. Compared with the catalysts of Comparative Examples 7 to 11 in which metal fine particles coated with a surfactant, an amphoteric surfactant or a nonionic surfactant were supported on a porous carrier, the activity was significantly higher.
[0080]
[Formaldehyde decomposition removal ability sustainability evaluation test]
Reference example 1And about each catalyst obtained by the comparative example 2, the sustainability evaluation test of the decomposition removal ability with respect to formaldehyde was done with the following procedures.
[0081]
First, the catalyst powder was compacted under hydrostatic pressure to form a lump. Next, the massive catalyst was crushed with a mortar, and the crushed catalyst was sized to a particle size of 1 to 2 mm using a standard sieve. FIG. 1 shows an apparatus for performing a sustainability evaluation test of the ability to decompose and remove formaldehyde. A
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the hazardous substance purification catalyst of the present invention, harmful and odorous substances such as aldehydes in the air can be more reliably decomposed and removed at room temperature, and Sufficient decomposition and removal capability can be maintained over a long period of time without deterioration of the function as a catalyst by sufficient decomposition and removal. Moreover, according to the method for producing a harmful substance purification catalyst of the present invention, the material cost and the production cost are low, and the hazardous substance purification catalyst of the present invention can be produced easily.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference example 14 is a schematic view of an apparatus for conducting a sustainability evaluation test of the ability of the catalyst obtained in Comparative Example 2 to decompose and remove formaldehyde.
[Figure 2]Reference example 14 is a graph showing the results of a sustainability evaluation test of the ability of the catalyst obtained in Comparative Example 2 to decompose and remove formaldehyde.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Catalyst, 2 ... Glass column, 3 ... Nitrogen cylinder, 4 ... Oxygen cylinder, 5 ... Formaldehyde generator, 6 ... Flow meter, 7 ... 1st Air intake port, 8 ... second air intake port.
Claims (6)
前記金属微粒子が白金からなる微粒子であり、
前記金属微粒子が、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤で被覆されており、
前記アニオン界面活性剤で被覆された前記金属微粒子が前記多孔性担体の少なくともメソ孔及びマクロ孔に担持されていることを特徴とするホルムアルデヒド分解触媒。A formaldehyde decomposition catalyst comprising a porous carrier made of activated carbon having an average particle size of 50 μm or less and a specific surface area of 600 to 1500 m 2 / g, and metal fine particles supported on the carrier,
The metal fine particles are fine particles made of platinum,
The metal fine particles are alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum Sulfonates, alkyl sulfates, sulfated oils and fats, polyoxyethylene alkyl sulfates, polyoxyalkyl ether sulfates, alkylaminoacetic acid betaines, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates, polyoxy Containing ethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate Coated with at least one anionic surfactant selected from the group
A formaldehyde decomposition catalyst, wherein the metal fine particles coated with the anionic surfactant are supported on at least mesopores and macropores of the porous carrier.
前記金属溶液に、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリン、石油スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩及びナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン界面活性剤、並びに還元剤を加え、前記アニオン界面活性剤で被覆された金属微粒子を析出せしめてコロイド分散液を得る工程と、
前記コロイド分散液に、平均粒径が５０μｍ以下であり且つ比表面積が６００〜１５００ｍ２／ｇである活性炭からなる多孔性担体を懸濁させ、前記アニオン界面活性剤で被覆された前記金属微粒子を前記多孔性担体の少なくともメソ孔及びマクロ孔に担持せしめてホルムアルデヒド分解触媒を得る工程と、
を含むことを特徴とするホルムアルデヒド分解触媒の製造方法。A step of preparing a metal solution by dissolving a metal salt composed of a platinum salt in a solvent;
In the metal solution, alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfonate, α-olefin sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, α-sulfonated fatty acid salt, N-methyl-N-oleyl taurine, petroleum Sulfonates, alkyl sulfates, sulfated oils and fats, polyoxyethylene alkyl sulfates, polyoxyalkyl ether sulfates, alkylaminoacetic acid betaines, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates, polyoxy Consists of ethylene styrenated phenyl ether sulfate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate Adding at least one anionic surfactant selected from the group, and a reducing agent, and precipitating metal fine particles coated with the anionic surfactant to obtain a colloidal dispersion;
A porous carrier made of activated carbon having an average particle diameter of 50 μm or less and a specific surface area of 600 to 1500 m 2 / g is suspended in the colloidal dispersion, and the metal fine particles coated with the anionic surfactant are suspended. A process for obtaining a formaldehyde decomposition catalyst by supporting at least mesopores and macropores of the porous carrier;
A process for producing a formaldehyde decomposition catalyst, comprising:
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