JP5335505B2 - Noble metal support and method for producing carboxylic acid ester using the same as catalyst - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supported body of noble metal that can maintain a metallic component comprising palladium in a stably supported state, and can maintain high reactivity for a long period of time even when used as a catalyst. <P>SOLUTION: The supported body of noble metal includes a support constituted of a composite oxide comprising silicon, aluminum, at least one of the fourth period elements selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and zinc, and at least one alkaline element selected from the group consisting of alkali metal elements, alkali earth metal elements, and rare earth elements, each in the ranges of 42 to 90 mol%, 3 to 38 mol%, 0.5 to 20 mol%, and 2 to 38 mol% respectively relative to the aggregate mole amount of the silicon, the aluminum, the fourth period element and the alkaline element, and a metallic component comprising palladium supported by the support. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、貴金属担持物及びそれを触媒として用いるカルボン酸エステルの製造方法に関する。   The present invention relates to a noble metal support and a method for producing a carboxylic acid ester using the same as a catalyst.

パラジウム又はパラジウム金属化合物は、触媒として広く工業的に利用されている。パラジウムは触媒として単独で用いられている。ただし、一般的には、活性成分の使用量の低減や高い反応性を実現するという目的に鑑み、パラジウムが触媒成分として利用される際には、比表面積を大きくして利用効率を高めるために、通常、担体に分散担持して用いられる。化学工業プロセスにおいて、そのようなパラジウム担持触媒は、例えば、酸化反応、還元反応、改質、CO付加等の様々な反応に、また、自動車排ガスの浄化触媒などにも広く用いられている。パラジウムを担持させる担体は、反応の特性、用途によって様々な種類のものが用いられている。   Palladium or palladium metal compounds are widely used industrially as catalysts. Palladium is used alone as a catalyst. However, in general, in view of the purpose of reducing the amount of active ingredient used and achieving high reactivity, when palladium is used as a catalyst component, in order to increase the specific surface area and increase the utilization efficiency. Usually, it is used by being dispersed and supported on a carrier. In chemical industrial processes, such palladium-supported catalysts are widely used for various reactions such as oxidation reaction, reduction reaction, reforming, CO addition, etc., as well as purification catalysts for automobile exhaust gas. Various types of carriers for supporting palladium are used depending on the characteristics and application of the reaction.

その中で、シリカ系担体は、様々な金属イオンを担持することが可能であることから、パラジウム担持触媒の担体として広く用いられている。触媒の担体に対する要求に応じるべく、高比表面積等の物性を満たそうとすると、シリカ系担体を多孔質にする必要が生じるが、その場合機械的強度が弱くなる。一方、機械的強度を満たそうとして、高い温度で焼成したりして得られるシリカ系担体は、その比表面積が小さくなる。このように機械的強度が強く、かつ比表面積も大きいという、相反する物性を満たすシリカ系担体を得ることは難しく、両者の要求を満足するシリカ系材料は得られていない。   Among them, silica-based carriers are widely used as carriers for palladium-supported catalysts because they can support various metal ions. If the physical properties such as a high specific surface area are to be satisfied in order to meet the requirements for the catalyst carrier, the silica carrier needs to be made porous, but in that case the mechanical strength is weakened. On the other hand, the specific surface area of a silica-based support obtained by firing at a high temperature in an attempt to satisfy the mechanical strength is small. Thus, it is difficult to obtain a silica-based carrier satisfying the contradicting physical properties of high mechanical strength and large specific surface area, and no silica-based material satisfying both requirements has been obtained.

シリカ系の物質の一つである石英は硬く、その機械的強度が高いことが知られている。しかしながら、一般的に、機械的強度に優れているが比表面積が小さく(1m2/g以下)、高い比表面積を必要とする用途に用いることができない。触媒担体として用いるべく、シリカ系担体の比表面積を大きくするようにして合成することもあるが、その場合、機械的強度が犠牲になっており、十分な表面積と機械的強度を兼ね備えた例はない。 It is known that quartz, which is one of silica-based materials, is hard and has high mechanical strength. However, although it is generally excellent in mechanical strength, the specific surface area is small (1 m 2 / g or less) and it cannot be used for applications requiring a high specific surface area. In order to use it as a catalyst carrier, it may be synthesized by increasing the specific surface area of the silica-based carrier, but in that case, the mechanical strength is sacrificed, and an example having sufficient surface area and mechanical strength is Absent.

特開平9−52044号公報には、カルボン酸エステル製造用触媒の担体として、アルミニウムをAl23として5〜40重量%、マグネシウムをMgOとして3〜30重量%、ケイ素をSiO2として50〜92重量%の範囲で含有するシリカ−アルミナ−マグネシアが記載されている。 In JP-A-9-52044, as a carrier for a catalyst for producing a carboxylic acid ester, aluminum is 5 to 40% by weight as Al 2 O 3 , magnesium is 3 to 30% by weight as MgO, and silicon is 50 to 50% as SiO 2. Silica-alumina-magnesia containing in the range of 92% by weight is described.

特開平9−52044号公報JP-A-9-52044

特許文献1に記載されたシリカ−アルミナ−マグネシア担体は、機械的強度が高く、かつ比表面積も大きく、シリカに比べて高い耐水性を有し、アルミナに比べて耐酸性が高いという特徴を有する。しかしながら、その担体をカルボン酸エステル製造用触媒の担体として用いる場合、通常の使用条件下では機械的強度を満足できるものの、粒子同士、粒子と撹拌バネ等などとの激しい混合等の条件、例えば懸濁反応における過酷な条件での反応では、それらの摩擦等に起因して、割れ、欠けの問題が生じる場合がある。   The silica-alumina-magnesia carrier described in Patent Document 1 has the characteristics of high mechanical strength, large specific surface area, high water resistance compared to silica, and high acid resistance compared to alumina. . However, when the carrier is used as a carrier for a catalyst for producing a carboxylic acid ester, the mechanical strength can be satisfied under normal use conditions, but conditions such as vigorous mixing between particles, particles and a stirring spring, etc. In the reaction under severe conditions in the turbid reaction, there may be a problem of cracking or chipping due to friction or the like.

さらに、本発明者らの検討によると、特許文献1に記載された担体を有する触媒を用いて長期的に反応を実施した場合、徐々にではあるが、細孔径の拡大及び粒子成長に起因する触媒粒子の構造変化が起こることが判明した。細孔径の拡大は、反応固有の酸成分の副生及びアルカリ成分の添加操作により、触媒粒子が局所的に酸と塩基とに繰り返し曝され、シリカ−アルミナ−マグネシア担体中のケイ素、アルミニウムの一部が溶解、析出し、シリカ・アルミナ架橋構造の再配列が生じることによって、生じるものと考えられる。また、細孔径の拡大と同時に、担持パラジウムのシンタリングによって粒子成長が進行し、その結果、触媒活性が低下することも判明した。   Further, according to the study by the present inventors, when the reaction is carried out over a long period of time using the catalyst having the carrier described in Patent Document 1, it is gradually caused by expansion of the pore diameter and particle growth. It has been found that the structure of the catalyst particles changes. The expansion of the pore diameter is due to the by-product of the reaction-specific acid component and the addition of the alkali component, whereby the catalyst particles are repeatedly exposed locally to acids and bases, and one of silicon and aluminum in the silica-alumina-magnesia support. This is considered to be caused by dissolution and precipitation of the part and rearrangement of the silica / alumina crosslinked structure. It was also found that the particle growth progressed by sintering of the supported palladium simultaneously with the expansion of the pore diameter, and as a result, the catalytic activity decreased.

このように、従来、パラジウムを含む金属成分を安定に担持する担体を得ることは極めて困難であった。   Thus, conventionally, it has been extremely difficult to obtain a carrier that stably supports a metal component containing palladium.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、パラジウムを含む金属成分を安定に担持した状態を保持することができ、触媒として用いた場合にも長期間にわたり高い反応性を維持できる貴金属担持物及びそれを触媒として用いるカルボン酸エステルの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, can maintain a state in which a metal component containing palladium is stably supported, and can maintain high reactivity over a long period of time even when used as a catalyst. It is an object of the present invention to provide a noble metal support and a method for producing a carboxylic acid ester using the same as a catalyst.

本発明者らは、シリカゲルの化学的安定性及び機械的強度を改善する観点から、シリカゲルを構成しているシリカ鎖(−Si−O−)の特異な構造に着目し、これらの構造と物性との相関について鋭意研究を進めた。その結果、意外にも、ケイ素と、アルミニウムと、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1種の塩基性元素とを含む複合酸化物からなる担体が、従来の担体に認められる上述のような各々の欠点を克服し、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。   From the viewpoint of improving the chemical stability and mechanical strength of silica gel, the present inventors paid attention to the unique structure of silica chains (-Si-O-) constituting the silica gel, and these structures and physical properties. Research on the correlation with As a result, surprisingly, from at least one fourth periodic element selected from the group consisting of silicon, aluminum, iron, cobalt, nickel and zinc, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, and a rare earth element. It has been found that a carrier comprising a complex oxide containing at least one basic element selected from the group can overcome the above-mentioned drawbacks found in conventional carriers and solve the above problems. Completed the invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]ケイ素と、アルミニウムと、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1種の塩基性元素と、を、前記ケイ素と前記アルミニウムと前記第4周期元素と前記塩基性元素との合計モル量に対して、それぞれ、42〜90モル%、3〜38モル%、0.5〜20モル%、2〜38モル%、の範囲で含有する複合酸化物からなる担体と、前記担体に担持されたパラジウムを含む金属成分と、を含有する、酸素の存在下でアルデヒドとアルコールとを反応させる酸化的エステル化反応に触媒として用いられる、貴金属担持物。
[2]前記担体における前記アルミニウムに対する前記第4周期元素の組成比がモル基準で0.02〜1.0である、[1]の貴金属担持物。
[3]前記担体における前記塩基性元素に対する前記第4周期元素の組成比がモル基準で0.02〜1.2である、[1]又は[2]の貴金属担持物。
[4]前記複合酸化物は、前記第4周期元素がニッケル、前記塩基性元素がマグネシウムである複合酸化物であって、前記ケイ素と前記アルミニウムと前記ニッケルと前記マグネシウムとの合計モル量に対して、前記ケイ素を42〜90モル%、前記アルミニウムを3〜38モル%、前記ニッケルを0.5〜20モル%、前記マグネシウムを2〜38モル%の範囲でそれぞれ含有する、[1]〜[3]のいずれか1つの貴金属担持物。
[5]パラジウムを含む前記金属成分が、パラジウム及び/又はパラジウム化合物である、[1]〜[4]のいずれか1つの貴金属担持物。
[6]前記パラジウム化合物が、パラジウムと、鉛、水銀、タリウム及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素とを含む金属間化合物である、[5]の貴金属担持物。
[7][1]〜[6]のいずれか1つの貴金属担持物を触媒として用い、酸素の存在下でアルデヒドとアルコールとを反応させる、カルボン酸エステルの製造方法。
[8]前記アルデヒドが、アクロレイン及びメタクロレイン並びにこれらの混合物からなる群より選ばれる、[7]のカルボン酸エステルの製造方法。
[9]前記アルコールがメタノールである、[7]又は[8]のカルボン酸エステルの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] Selected from the group consisting of at least one fourth periodic element selected from the group consisting of silicon, aluminum, iron, cobalt, nickel, and zinc, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, and a rare earth element At least one basic element, 42 to 90 mol% and 3 to 38 mol, respectively, with respect to the total molar amount of the silicon, the aluminum, the fourth periodic element, and the basic element. %, 0.5 to 20 mol%, and 2 to 38 mol% in the presence of oxygen, containing a support made of a composite oxide, and a metal component containing palladium supported on the support A noble metal support used as a catalyst in an oxidative esterification reaction in which an aldehyde and an alcohol are reacted with each other .
[2] The noble metal support according to [1], wherein the composition ratio of the fourth periodic element to the aluminum in the support is 0.02 to 1.0 on a molar basis.
[3] The noble metal support according to [1] or [2], wherein the composition ratio of the fourth periodic element to the basic element in the carrier is 0.02 to 1.2 on a molar basis.
[4] The composite oxide is a composite oxide in which the fourth periodic element is nickel and the basic element is magnesium, with respect to the total molar amount of the silicon, the aluminum, the nickel, and the magnesium. The silicon is contained in the range of 42 to 90 mol%, the aluminum in the range of 3 to 38 mol%, the nickel in the range of 0.5 to 20 mol%, and the magnesium in the range of 2 to 38 mol%, [1] to The noble metal support according to any one of [3].
[5] The noble metal support according to any one of [1] to [4], wherein the metal component containing palladium is palladium and / or a palladium compound.
[6] The noble metal support according to [5], wherein the palladium compound is an intermetallic compound containing palladium and at least one element selected from the group consisting of lead, mercury, thallium and bismuth.
[7] A method for producing a carboxylic acid ester, wherein the noble metal support of any one of [1] to [6] is used as a catalyst, and an aldehyde and an alcohol are reacted in the presence of oxygen.
[8] The method for producing a carboxylic acid ester according to [7], wherein the aldehyde is selected from the group consisting of acrolein, methacrolein, and a mixture thereof.
[9] The method for producing a carboxylic acid ester according to [7] or [8], wherein the alcohol is methanol.

本発明は、パラジウムを含む金属成分を安定に担持した状態を保持することができ、触媒として用いた場合にも長期間にわたり高い反応性を維持できる貴金属担持物及びそれを触媒として用いるカルボン酸エステルの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention can maintain a state in which a metal component containing palladium is stably supported, and can maintain a high reactivity over a long period of time even when used as a catalyst, and a carboxylic acid ester using the same as a catalyst It aims at providing the manufacturing method of.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.

[貴金属担持物]
本実施形態の貴金属担持物は、ケイ素と、アルミニウムと、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1種の塩基性元素とを含有する複合酸化物からなる担体と、その担体に担持されたパラジウムを含む金属成分とを含有するものである。
[Precious metal support]
The noble metal carrier of this embodiment includes at least one fourth periodic element selected from the group consisting of silicon, aluminum, iron, cobalt, nickel, and zinc, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, and a rare earth element. A carrier comprising a composite oxide containing at least one basic element selected from the group consisting of elements, and a metal component containing palladium carried on the carrier.

以下、本実施形態の担体の特性について説明する。本実施形態に係る担体は、化学的安定性及び機械的強度を大きく改善できたものであるが、その理由を本発明者は次のように推定している。例えば、未架橋シリカ(Si−O)鎖を有するシリカにアルミニウム(Al)が共存することで、Si−O−Al−O−Si結合のようなSi−O鎖のAlによる架橋構造(以下、「シリカ・アルミナ架橋構造」ともいう)が新たに形成される。このAlによる架橋構造が形成されると、Si−O鎖本来の酸性物質に対する安定性は失われることなく、Si−O結合が強化されると考えられる。その結果、複合酸化物の耐加水分解安定性(以下、単に「耐水性」ともいう)が格段に向上すると考えられる。また、シリカ・アルミナ架橋構造が形成されると、シリカ単独の場合に比べてSi−O未架橋鎖が減少し、機械的強度も大きくなると考えられる。すなわち、シリカ・アルミナ架橋構造の形成量と、得られるシリカの機械的強度及び耐水性の向上とが相関するものと推定される。   Hereinafter, the characteristics of the carrier of this embodiment will be described. The carrier according to the present embodiment can greatly improve the chemical stability and the mechanical strength, and the inventor presumes the reason as follows. For example, the presence of aluminum (Al) in silica having an uncrosslinked silica (Si—O) chain allows a cross-linked structure of Si—O chains such as Si—O—Al—O—Si bonds (hereinafter, "Silica-alumina cross-linked structure") is newly formed. When this Al-linked structure is formed, it is considered that the Si—O bond is strengthened without losing the stability of the Si—O chain with respect to the original acidic substance. As a result, it is considered that the hydrolysis resistance (hereinafter also simply referred to as “water resistance”) of the composite oxide is remarkably improved. Moreover, when a silica-alumina crosslinked structure is formed, it is considered that Si—O uncrosslinked chains are reduced and mechanical strength is increased as compared with the case of silica alone. That is, it is presumed that the amount of silica-alumina crosslinked structure formed correlates with the improvement in mechanical strength and water resistance of the resulting silica.

また、シリカ・アルミナ架橋構造の生成に伴い、Si(4価)とAl(3価)との価数の違いに基づいて、電荷が不安定となる。そこで、本実施形態に係る担体では、ケイ素及びアルミニウムに加えて、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類金属元素より選択される少なくとも1種の塩基性元素が共存する。これにより、1〜3価の塩基性元素が補償中和し、電荷の安定化が促される。さらに、三成分系となることにより、電荷的なバランスがとれるため、その構造の安定性がより高められるものと推定される。その根拠の一つとして、シリカ−アルミナでは酸性を示すのに対し、シリカ−アルミナ−マグネシアではほぼ中性を示す。   Further, with the generation of the silica-alumina crosslinked structure, the charge becomes unstable based on the difference in valence between Si (tetravalent) and Al (trivalent). Therefore, in the carrier according to this embodiment, in addition to silicon and aluminum, at least one basic element selected from alkali metal elements, alkaline earth metal elements, and rare earth metal elements coexists. Thereby, 1 to 3 basic elements are compensated and neutralized, and charge stabilization is promoted. Furthermore, since it becomes a three-component system, it is presumed that the stability of the structure can be further improved because a balance in charge can be achieved. One reason for this is that silica-alumina is acidic while silica-alumina-magnesia is almost neutral.

上記三成分元素に加えて、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素を含む担体は、上記第4周期元素を含有しないものと比較して、化学的安定性が高くなる。そのため酸、塩基に繰り返し曝されるpHスイング条件においても、構造安定性が高く、細孔径の拡大と比表面積の低下とが抑制される。   The carrier containing at least one fourth periodic element selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, and zinc in addition to the above three component elements has a chemical structure compared with that not containing the fourth periodic element. Stability is increased. Therefore, even under pH swing conditions where the acid and base are repeatedly exposed, the structural stability is high, and the enlargement of the pore diameter and the reduction of the specific surface area are suppressed.

本発明者らの検討によると、シリカ−アルミナ又はシリカ−アルミナ−マグネシアを担体として用いた貴金属担持物をカルボン酸エステルの合成反応の触媒として用いた場合、長期的な反応において、徐々にではあるが複合粒子の構造変化が起こることが明らかになった。この現象は、上述の反応において、担持物の粒子が局所的に酸と塩基とに繰り返し曝され、上記担体中のアルミニウムの一部が溶解、析出し、シリカ・アルミナ架橋構造の再配列が生じることによって、担持物の粒子の細孔径が拡大することに起因すると考えられる。また、細孔径の拡大に伴って、パラジウムを含む金属粒子のシンタリングが起こり、その比表面積が低下することによって、触媒活性が低下することも判明した。   According to the study by the present inventors, when a noble metal support using silica-alumina or silica-alumina-magnesia as a support is used as a catalyst for the synthesis reaction of carboxylic acid ester, it is gradually in a long-term reaction. However, it became clear that the structural change of the composite particles occurred. In this reaction, the particles of the support are repeatedly exposed to acids and bases locally in the above reaction, and a part of the aluminum in the carrier dissolves and precipitates, resulting in rearrangement of the silica / alumina crosslinked structure. This is considered to be due to the increase in the pore diameter of the particles of the supported material. It has also been found that, as the pore diameter increases, sintering of metal particles containing palladium occurs and the specific surface area decreases, whereby the catalytic activity decreases.

担体に含まれる上記第4周期元素が、その担体の構成元素であるアルミニウム及び/又は塩基性元素と反応することによって、第4周期元素を含む複合酸化物が生成していると考えられる。そのような化合物の形成がシリカ・アルミナ架橋構造の安定化に作用した結果、担体の化学的安定性が向上し、構造変化が大きく改善すると考えられる。   The fourth periodic element contained in the carrier is considered to react with aluminum and / or a basic element, which are constituent elements of the carrier, to generate a composite oxide containing the fourth periodic element. As a result of the formation of such a compound acting on the stabilization of the silica / alumina crosslinked structure, it is considered that the chemical stability of the carrier is improved and the structural change is greatly improved.

ここで、本明細書中の「複合酸化物」とは、2種以上の金属を含む酸化物を表す。すなわち、「複合酸化物」とは、金属酸化物の2種以上が化合物を形成した酸化物であり、その構造の単位としてオキソ酸のイオンが存在しない複酸化物(例えば、ニッケルのペロブスカイト型酸化物やスピネル型酸化物)を包含する。ただし、複酸化物よりも広い概念であり、2種以上の金属が複合した酸化物を全て包含する。2種以上の金属酸化物が固溶体を形成した酸化物も「複合酸化物」の範疇である。   Here, the “composite oxide” in the present specification represents an oxide containing two or more metals. That is, the “composite oxide” is an oxide in which two or more kinds of metal oxides form a compound, and a double oxide in which an oxoacid ion does not exist as a structural unit (for example, perovskite oxidation of nickel). Products and spinel oxides). However, it is a concept wider than a double oxide, and includes all oxides in which two or more metals are combined. An oxide in which two or more metal oxides form a solid solution is also a category of “composite oxide”.

例えば、上記第4周期元素としてニッケル、塩基性元素としてマグネシウムを選定し、ケイ素−アルミニウム−ニッケル−マグネシウムを含む複合酸化物からなる担体について、二結晶型高分解能蛍光X線分析法(HRXRF)によってニッケルの化学状態を解析すると、本実施形態に係る担体中のニッケルは、単一化合物である酸化ニッケルとしては存在しない。そのニッケルは、酸化ニッケルとアルミナ及び/又はマグネシアとが結合して生成するニッケルの酸化化合物若しくは固溶体又はこれらの混合物等の、ニッケルを含む複合酸化物として存在する。   For example, nickel is selected as the fourth periodic element, magnesium is selected as the basic element, and a carrier made of a composite oxide containing silicon-aluminum-nickel-magnesium is analyzed by double-crystal high-resolution X-ray fluorescence analysis (HRXRF). When the chemical state of nickel is analyzed, nickel in the support according to the present embodiment does not exist as nickel oxide which is a single compound. The nickel exists as a composite oxide containing nickel, such as a nickel oxide compound or a solid solution formed by combining nickel oxide and alumina and / or magnesia, or a mixture thereof.

二結晶型高分解能蛍光X線分析法(HRXRF)は、そのエネルギー分解能が極めて高く、得られるスペクトルのエネルギー位置(化学シフト)や形状から元素の化学状態が分析できる。特に、3d遷移金属元素のKαスペクトルにおいては、価数や電子状態の変化によって化学シフトやスペクトル形状に変化が現れ、元素の化学状態を詳細に解析することができる。本実施形態に係る担体においては、酸化ニッケルの場合と比較するとNiKαスペクトルが異なっており、単一化合物である酸化ニッケルとは異なるニッケルの化学状態が確認される。   The double-crystal type high-resolution X-ray fluorescence analysis (HRXRF) has extremely high energy resolution, and can analyze the chemical state of an element from the energy position (chemical shift) and shape of the spectrum obtained. In particular, in the Kα spectrum of a 3d transition metal element, a chemical shift and a spectrum shape change due to a change in valence and electronic state, and the chemical state of the element can be analyzed in detail. In the carrier according to the present embodiment, the NiKα spectrum is different from that in the case of nickel oxide, and a chemical state of nickel different from nickel oxide which is a single compound is confirmed.

本実施形態に係る担体において、ニッケルは、例えば、酸化ニッケルとアルミナとのスピネル化合物であるアルミン酸ニッケル(NiAl24)、あるいは酸化ニッケルとマグネシアとの固溶体(NiO・MgO)として存在すると推定される。ニッケル以外の上記第4周期元素についても同様に、その酸化物がアルミナとのスピネル化合物又は塩基性金属酸化物との固溶体を形成することによって、シリカ・アルミナ架橋構造の安定化に作用し、化学的安定性が高くなったものと考えられる。 In the carrier according to the present embodiment, nickel is presumed to exist, for example, as nickel aluminate (NiAl 2 O 4 ), which is a spinel compound of nickel oxide and alumina, or as a solid solution of nickel oxide and magnesia (NiO · MgO). Is done. Similarly, for the fourth periodic element other than nickel, the oxide forms a solid solution with a spinel compound or basic metal oxide with alumina, which acts to stabilize the silica-alumina crosslinked structure. It is thought that the stability of the product has increased.

本実施形態に係る担体は、その比表面積が20〜500m2/gであるのが好ましく、より好ましくは50〜400m2/g、特に好ましくは50〜350m2/gである。担体が触媒担体として用いられる場合、その細孔径は好ましくは3〜50nm、より好ましくは3〜30nm、さらに好ましくは3〜10nmである。また、担体の細孔容積は0.1〜1.0mL/gの範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜0.5mL/gの範囲である。本実施形態の担体は、機械的強度及び耐水性の観点から、比表面積、細孔径及び細孔容積が共に上記範囲にあるものが好ましい。ここで、担体の比表面積、細孔径及び細孔容積は、後述の[物性の測定、解析]に記載の方法に準拠して測定される。 Carrier according to the present embodiment is preferably the specific surface area of 20 to 500 m 2 / g, more preferably 50 to 400 m 2 / g, particularly preferably 50~350m 2 / g. When a support | carrier is used as a catalyst support | carrier, the pore diameter becomes like this. Preferably it is 3-50 nm, More preferably, it is 3-30 nm, More preferably, it is 3-10 nm. The pore volume of the carrier is preferably in the range of 0.1 to 1.0 mL / g, more preferably in the range of 0.1 to 0.5 mL / g. From the viewpoint of mechanical strength and water resistance, the carrier of this embodiment preferably has a specific surface area, pore diameter, and pore volume in the above ranges. Here, the specific surface area, pore diameter and pore volume of the carrier are measured according to the method described in [Measurement and analysis of physical properties] described later.

ケイ素、アルミニウム、上記第4周期元素及び上記塩基性元素を含む複合酸化物からなる担体は、ケイ素とアルミニウムと第4周期元素と塩基性元素との合計モル量に対して、ケイ素を42〜90モル%、アルミニウムを3〜38モル%、第4周期元素を0.5〜20モル%、塩基性元素を2〜38モル%の範囲で含む。好ましくは、ケイ素を70〜90モル%、アルミニウムを5〜30モル%、第4周期元素を0.5〜10モル%、塩基性元素を2〜30モル%、より好ましくは、ケイ素を75〜90モル%、アルミニウムを5〜15モル%、第4周期元素を0.5〜5モル%、塩基性元素を2〜15モル%の範囲で含む。ケイ素、アルミニウム、第4周期元素及び塩基性元素の量が上記範囲内であると、ケイ素、アルミニウム、第4周期元素、塩基性元素及び酸素原子が、互いに特定の安定な結合構造を形成し、その結果、貴金属担持物の化学的安定性、機械的強度及び耐水性が良好となる傾向にある。   The carrier composed of a composite oxide containing silicon, aluminum, the fourth periodic element and the basic element contains 42 to 90 silicon with respect to the total molar amount of silicon, aluminum, the fourth periodic element and the basic element. Mol%, aluminum is included in the range of 3 to 38 mol%, the fourth periodic element is included in the range of 0.5 to 20 mol%, and the basic element is included in the range of 2 to 38 mol%. Preferably, silicon is 70 to 90 mol%, aluminum is 5 to 30 mol%, the fourth periodic element is 0.5 to 10 mol%, basic element is 2 to 30 mol%, more preferably, silicon is 75 to 90 mol%, 5-15 mol% of aluminum, 0.5-5 mol% of the fourth periodic element, and 2-15 mol% of the basic element. When the amount of silicon, aluminum, the fourth periodic element and the basic element is within the above range, silicon, aluminum, the fourth periodic element, the basic element and the oxygen atom form a specific stable bond structure with each other, As a result, the chemical stability, mechanical strength and water resistance of the noble metal support tend to be good.

塩基性元素のアルカリ金属元素の例としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)が、アルカリ土類金属元素の例としては、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)が、希土類元素の例としては、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)がそれぞれ挙げられる。   Examples of basic alkali metal elements include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs). Examples of alkaline earth metal elements include beryllium ( Examples of rare earth elements include Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba), and lanthanum (La), cerium (Ce), and praseodymium (Pr).

本実施形態に係る担体に含まれる第4周期元素とアルミニウム又は塩基性元素との組成比には好適な範囲が存在する。アルミニウムに対する第4周期元素の組成比(第4周期元素/アルミニウム)は、モル基準で、好ましくは0.02〜1.0、より好ましくは0.05〜0.8、さらに好ましくは0.04〜0.6である。また、塩基性元素に対する第4周期元素の組成比(第4周期元素/塩基性元素)は、モル基準で、好ましくは0.02〜1.2、より好ましくは0.05〜1.0、さらに好ましくは0.05〜0.8である。第4周期元素とアルミニウム又は塩基性元素との組成比が上記範囲内であると、アルミニウムの溶出及び貴金属担持物の構造変化の改善効果が大きくなる傾向がある。これは、この範囲内で第4周期元素、アルミニウム、塩基性元素が特定の複合酸化物を形成し、安定な結合構造を形成するためと考えられる。   There is a suitable range for the composition ratio between the fourth periodic element and the aluminum or basic element contained in the carrier according to the present embodiment. The composition ratio of the fourth periodic element to aluminum (fourth periodic element / aluminum) is preferably 0.02 to 1.0, more preferably 0.05 to 0.8, and still more preferably 0.04 on a molar basis. ~ 0.6. The composition ratio of the fourth periodic element to the basic element (fourth periodic element / basic element) is preferably 0.02 to 1.2, more preferably 0.05 to 1.0, on a molar basis. More preferably, it is 0.05-0.8. When the composition ratio between the fourth periodic element and aluminum or the basic element is within the above range, the effect of improving the elution of aluminum and the structural change of the noble metal support tends to increase. This is presumably because the fourth periodic element, aluminum, and the basic element form a specific composite oxide within this range to form a stable bond structure.

第4周期元素がニッケル、塩基性元素がマグネシウムである場合、ケイ素と、アルミニウムと、ニッケルと、マグネシウムとを含む複合酸化物からなる担体は、ケイ素とアルミニウムとニッケルとマグネシウムとの合計モル量に対して、好ましくは、ケイ素を42〜90モル%、アルミニウムを3〜38モル%、ニッケルを0.5〜20モル%、マグネシウムを2〜38モル%の範囲で含む。より好ましくは、ケイ素を70〜90モル%、アルミニウムを5〜30モル%、ニッケルを0.5〜10モル%、マグネシウムを2〜30モル%、さらに好ましくは、ケイ素を75〜90モル%、アルミニウムを5〜15モル%、ニッケルを0.5〜5モル%、マグネシウムを2〜15モル%の範囲で含む。ケイ素、アルミニウム、ニッケル及びマグネシウムの元素組成が上記範囲内であると、ケイ素、アルミニウム、ニッケル及びマグネシウムが特定の安定な結合構造を形成し、その結果、担体の化学的安定性、機械的強度及び耐水性が良好となる傾向にある。   When the fourth periodic element is nickel and the basic element is magnesium, the carrier made of a composite oxide containing silicon, aluminum, nickel, and magnesium has a total molar amount of silicon, aluminum, nickel, and magnesium. On the other hand, it preferably contains silicon in a range of 42 to 90 mol%, aluminum in a range of 3 to 38 mol%, nickel in a range of 0.5 to 20 mol%, and magnesium in a range of 2 to 38 mol%. More preferably, silicon is 70 to 90 mol%, aluminum is 5 to 30 mol%, nickel is 0.5 to 10 mol%, magnesium is 2 to 30 mol%, more preferably silicon is 75 to 90 mol%, It contains 5 to 15 mol% of aluminum, 0.5 to 5 mol% of nickel, and 2 to 15 mol% of magnesium. When the elemental composition of silicon, aluminum, nickel and magnesium is within the above range, silicon, aluminum, nickel and magnesium form a specific stable bond structure, and as a result, the chemical stability, mechanical strength and Water resistance tends to be good.

本実施形態に係る担体の固体形態としては、所定の物性が得られるものであれば特に限定されないが、X線回折で結晶性成分に由来する回折ピークが観測されない程度の非晶質状であることが好ましい。このような固体形態にすることで、担体中の第4周期元素が高い程度で分散し、シリカ・アルミナ架橋構造に強く作用することによって、より優れた化学的安定性が得られる傾向にある。   The solid form of the carrier according to the present embodiment is not particularly limited as long as predetermined physical properties can be obtained, but it is amorphous so that a diffraction peak derived from a crystalline component is not observed by X-ray diffraction. It is preferable. By adopting such a solid form, the fourth periodic element in the carrier is dispersed to a high degree and acts strongly on the silica / alumina crosslinked structure, so that better chemical stability tends to be obtained.

本実施形態に係る担体は、その実質的な厚さ又は粒子径がμmからcmのオーダーの様々の大きさであればよく、種々の形状を有することができる。その担体形状の具体例としては、球状、楕円状、円柱状、錠剤状、中空円柱状、板状、棒状、シート状、ハニカム状が挙げられる。触媒担体として用いる場合、本実施形態に係る担体の形状を、用いる反応形式によって適宜変えることができる。例えば、固定床反応にその触媒担体を用いる場合、圧力損失の少ない中空円柱状又はハニカム状が好ましく、液相スラリー懸濁条件では、一般的に球状が好ましい。   The carrier according to the present embodiment may have various shapes such as a substantial thickness or a particle size in the order of μm to cm. Specific examples of the carrier shape include a spherical shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, a tablet shape, a hollow cylindrical shape, a plate shape, a rod shape, a sheet shape, and a honeycomb shape. When used as a catalyst carrier, the shape of the carrier according to the present embodiment can be appropriately changed depending on the reaction format used. For example, when the catalyst support is used for a fixed bed reaction, a hollow cylindrical shape or a honeycomb shape with a small pressure loss is preferable, and a spherical shape is generally preferable under the liquid phase slurry suspension conditions.

特に、流動状態における触媒担体として本実施形態に係る担体を反応に用いる場合、その形状は球状の粒子であると好ましく、その粒子径が平均粒子径で好ましくは1〜200μm、より好ましくは10〜200μm、さらに好ましくは30〜150μmである。担体をこのような粒子として用いることで、長期間に亘って触媒性能を維持することが可能となる。担体の平均粒子径は、後述の[物性の測定、解析]に記載の方法に準拠して測定される。   In particular, when the carrier according to the present embodiment is used for the reaction as a catalyst carrier in a fluidized state, the shape is preferably spherical particles, and the particle size is preferably an average particle size of 1 to 200 μm, more preferably 10 to 10 μm. It is 200 micrometers, More preferably, it is 30-150 micrometers. By using the support as such particles, the catalyst performance can be maintained over a long period of time. The average particle size of the carrier is measured according to the method described in [Measurement and analysis of physical properties] described later.

ケイ素、アルミニウム、上記第4周期元素及び上記塩基性元素を含む複合酸化物からなる担体は、シリカに比べて高い耐水性を有し、アルミナに比べて耐酸性が高い。また、その担体は、シリカに比べて機械的強度が高い等、優れた物性を備えている。しかも、その担体は、シリカ−アルミナ又はシリカ−アルミナ−マグネシアに比べて化学的安定性が極めて高く、例えば、酸、塩基に繰り返し曝されるpHスイング条件において、ケイ素、アルミニウムの一部が溶解、析出することによる細孔径の拡大や比表面積の低下等の構造変化が抑制されるものである。   A carrier made of a composite oxide containing silicon, aluminum, the fourth periodic element and the basic element has higher water resistance than silica and higher acid resistance than alumina. In addition, the carrier has excellent physical properties such as higher mechanical strength than silica. In addition, the carrier has extremely high chemical stability compared to silica-alumina or silica-alumina-magnesia, and, for example, a part of silicon and aluminum dissolves under pH swing conditions that are repeatedly exposed to acids and bases. Structural changes such as expansion of pore diameter and reduction of specific surface area due to precipitation are suppressed.

次に、上記のような組成を有する本実施形態に係る好ましい担体の調製方法について説明する。   Next, a preferred method for preparing a carrier according to this embodiment having the above composition will be described.

ケイ素、アルミニウム、上記第4周期元素及び上記塩基性元素を含む複合酸化物からなる担体の調製方法としては、特に限定されず、例えば、以下の(1)〜(6)の方法によりシリカとアルミニウム化合物と第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを含む組成物を得る工程と、その組成物を必要に応じて乾燥して乾燥物を得る工程と、その乾燥物又は上記組成物を後述する条件で焼成する工程とを有する。
(1)市販のシリカ−アルミナ組成物と第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物とを反応させる。
(2)予めシリカ−アルミナゲルを形成させ、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物を添加し、反応させる。
(3)シリカゾルと、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物とを反応させる。
(4)シリカゾルと、水に不溶のアルミニウム化合物、水に不溶の第4周期元素の化合物及び水に不溶の塩基性元素の化合物とを反応させる。
(5)シリカゲルと、水溶性アルミニウム化合物、水溶性の第4周期元素の化合物及び水溶性の塩基性元素の化合物の水溶液とを反応させる。
(6)シリカゲルと、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物とを固相反応させる。
There are no particular limitations on the method of preparing the carrier comprising the composite oxide containing silicon, aluminum, the fourth periodic element, and the basic element. For example, silica and aluminum are prepared by the following methods (1) to (6). A step of obtaining a composition comprising a compound, a compound of a fourth periodic element and a compound of a basic element, a step of drying the composition as necessary to obtain a dried product, and the dried product or the above composition And a step of firing under conditions described later.
(1) A commercially available silica-alumina composition is reacted with a compound of a fourth periodic element and a compound of a basic element.
(2) A silica-alumina gel is formed in advance, and a compound of a fourth periodic element and a compound of a basic element are added and reacted.
(3) The silica sol is reacted with an aluminum compound, a fourth periodic element compound, and a basic element compound.
(4) A silica sol is reacted with an aluminum compound insoluble in water, a compound of a fourth periodic element insoluble in water, and a compound of a basic element insoluble in water.
(5) The silica gel is reacted with an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound, a water-soluble fourth periodic element compound, and a water-soluble basic element compound.
(6) Solid phase reaction of silica gel with an aluminum compound, a fourth periodic element compound, and a basic element compound.

以下に、上記(1)〜(6)の方法を用いた担体の調製方法について詳細に説明する。   Below, the preparation method of the support | carrier using the method of said (1)-(6) is demonstrated in detail.

上記(1)の方法では、市販のシリカ−アルミナ組成物に第4周期元素を含む化合物と塩基性元素を含む化合物とを混合して、スラリーを得る。そのスラリーを乾燥して、さらに後述する条件で焼成することにより、担体を調製することができる。第4周期元素を含む化合物及び塩基性元素を含む化合物としては、塩化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩に代表される水溶性化合物が好ましい。ただし、水酸化物、酸化物等の水に不溶な化合物も用いることができる。   In the method (1), a commercially available silica-alumina composition is mixed with a compound containing a fourth periodic element and a compound containing a basic element to obtain a slurry. The carrier can be prepared by drying the slurry and firing it under the conditions described below. As the compound containing the fourth periodic element and the compound containing the basic element, water-soluble compounds represented by chlorides, carbonates, nitrates and acetates are preferable. However, water-insoluble compounds such as hydroxides and oxides can also be used.

上記(2)〜(6)の方法において、シリカ源として、例えば、シリカゾル、水ガラス又はシリカゲルを用いる。シリカゲルとしてはAlと反応する未架橋Si部位を有するものであればよく、Si−O鎖の長さについては特に制約はない。アルミニウム化合物としては、アルミン酸ソーダ、塩化アルミニウム6水和物、過塩素酸アルミニウム6水和物、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム9水和物、二酢酸アルミニウムに代表される水溶性化合物が好ましい。ただし、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム等の水に不溶な化合物であってもよく、シリカゾル、シリカゲル中の未架橋Siと反応する化合物であれば、担体の調製に用いることが可能である。第4周期元素又は塩基性元素を含む化合物としては、例えば、それらの元素の酸化物、水酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩が挙げられる。   In the methods (2) to (6), for example, silica sol, water glass, or silica gel is used as the silica source. As long as it has an uncrosslinked Si site | part which reacts with Al as silica gel, there is no restriction | limiting in particular about the length of a Si-O chain | strand. As the aluminum compound, water-soluble compounds represented by sodium aluminate, aluminum chloride hexahydrate, aluminum perchlorate hexahydrate, aluminum sulfate, aluminum nitrate nonahydrate, and aluminum diacetate are preferable. However, it may be a water-insoluble compound such as aluminum hydroxide or aluminum oxide, and any compound that reacts with uncrosslinked Si in silica sol or silica gel can be used for the preparation of the carrier. Examples of the compound containing the fourth periodic element or basic element include oxides, hydroxides, chlorides, carbonates, sulfates, nitrates, and acetates of these elements.

シリカ−アルミナゲルを用いる(2)の方法の場合、予め、水ガラスに硫酸を加えてpH8〜10.5のシリカヒドロゲルを作製し、これにpHが2又はそれ以下のAl2(SO43溶液を加え、さらにpHが5〜5.5のアルミン酸ソーダを添加して、シリカ−アルミナヒドロゲルを調製する。次いで、そのヒドロゲルに含まれる水分を噴霧乾燥等により10〜40%に調整し、そこに第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを添加して組成物を得る。そして、その組成物を乾燥した後、後述の条件で焼成することにより、担体を得ることができる。 In the case of the method (2) using silica-alumina gel, sulfuric acid is previously added to water glass to prepare a silica hydrogel having a pH of 8 to 10.5, and Al 2 (SO 4 ) having a pH of 2 or lower. 3 Add the solution, and further add sodium aluminate with a pH of 5 to 5.5 to prepare a silica-alumina hydrogel. Next, the moisture contained in the hydrogel is adjusted to 10 to 40% by spray drying or the like, and a compound of a fourth periodic element and a compound of a basic element are added thereto to obtain a composition. And after drying the composition, a support | carrier can be obtained by baking on the conditions mentioned later.

シリカゾルを出発原料とする(3)及び(4)の方法の場合、シリカゾルに、アルミニウム化合物と第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを混合して、シリカゾルとアルミニウム化合物と第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを含む組成物である混合物ゾルを得、次いで、その混合物ゾルを乾燥してゲルを得、後述の温度、時間、雰囲気条件でそのゲルを焼成する。あるいは、上記混合物ゾルにアルカリ性水溶液を加えて、シリカとアルミニウム化合物と第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを共沈させ、その共沈物を乾燥後、後述の条件で焼成する。また、上記混合物ゾルをそのままスプレードライヤーを用いて乾燥すると共に微粉化したり、上記混合物ゾルを乾燥してゲルを造粒したりする工程を経ることによって、所望の粒子径を有する担体を得ることも可能である。   In the case of the methods (3) and (4) using silica sol as a starting material, an aluminum compound, a fourth periodic element compound and a basic element compound are mixed in the silica sol, and the silica sol, aluminum compound and fourth period are mixed. A mixture sol which is a composition containing a compound of an element and a compound of a basic element is obtained, then the mixture sol is dried to obtain a gel, and the gel is fired at the temperature, time and atmospheric conditions described below. Alternatively, an alkaline aqueous solution is added to the mixture sol to coprecipitate silica, an aluminum compound, a fourth periodic element compound, and a basic element compound, and the coprecipitate is dried and then fired under the conditions described below. In addition, a carrier having a desired particle size can be obtained by passing the mixture sol as it is by using a spray dryer and pulverizing the mixture sol, or drying the mixture sol and granulating the gel. Is possible.

特に(4)の方法の場合、シリカゾルと、水に不溶のアルミニウム化合物、水に不溶の第4周期元素の化合物及び水に不溶の塩基性元素の化合物とを反応させるが、この時、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物をそれぞれ若しくはまとめて、予め所定の粒子径にまで粉砕しておくか、あるいは、予備的に粗粉砕しておくこともできる。水に不溶のアルミニウム化合物、水に不溶の第4周期元素の化合物及び水に不溶の塩基性元素の化合物と、シリカゾルとを混合して応させた後、反応物を乾燥し、さらに後述する条件で焼成する。なお、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物を予め粉砕したり予備的に粗粉砕したりせず、焼成後のシリカ−アルミナ−第4周期元素−塩基性元素の組成物を所定の粒径にまで粉砕してもよい。   In particular, in the case of the method (4), silica sol, an aluminum compound insoluble in water, a compound of a fourth periodic element insoluble in water, and a compound of a basic element insoluble in water are reacted. The fourth periodic element compound and the basic element compound may be pulverized to a predetermined particle diameter in advance or preliminarily or coarsely pulverized. Conditions after mixing the aluminum compound insoluble in water, the compound of the fourth periodic element insoluble in water and the compound of the basic element insoluble in water, and silica sol, and then drying the reaction product, and further described below Bake with. In addition, the composition of silica-alumina-fourth periodic element-basic element after firing without preliminarily pulverizing or preliminarily coarsely pulverizing the aluminum compound, the fourth periodic element compound, and the basic element compound. May be pulverized to a predetermined particle size.

シリカゲルを出発原料として用いる(5)の方法の場合、シリカゲルに水溶性アルミニウム化合物、水溶性の第4周期元素の化合物及び水溶性の塩基性元素の化合物の水溶液を反応させるもので、シリカゲルを予め所定の粒径にまで粉砕しておくか、又は、予備的に粗粉砕しておいてもよい。(5)の方法の場合、シリカゲルと、水溶性アルミニウム化合物の水溶液、水溶性の第4周期元素の化合物の水溶液及び水溶性の塩基性元素の化合物の水溶液とを混合したスラリーを得た後、そのスラリーを乾燥し、さらに後述する条件で1〜48時間焼成する。あるいは、シリカゲルを予め粉砕したり予備的に粗粉砕したりせず、焼成後のシリカ−アルミナ−第4周期元素−塩基性元素の組成物を所定の粒径にまで粉砕してもよい。   In the case of the method (5) using silica gel as a starting material, the silica gel is reacted with an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound, a water-soluble fourth periodic element compound and a water-soluble basic element compound. You may grind | pulverize to a predetermined particle diameter, or you may coarsely grind | pulverize preliminary. In the case of the method (5), after obtaining a slurry in which silica gel is mixed with an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound, an aqueous solution of a water-soluble fourth periodic element compound, and an aqueous solution of a water-soluble basic element compound, The slurry is dried and further baked for 1 to 48 hours under the conditions described below. Alternatively, the composition of calcined silica-alumina-fourth periodic element-basic element may be pulverized to a predetermined particle size without pre-pulverizing or preliminarily coarsely pulverizing silica gel.

同じくシリカゲルを出発原料として用いる(6)の方法は、シリカゲルと、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物とを固相反応させて、組成物である反応物を得るものである。この場合、Alを未架橋Siと固相状態で反応させる。シリカゲル、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物及び塩基性元素の化合物を予め所定の粒径にまで粉砕しておいてもよく、また、予備的に粗粉砕しておいてもよい。この際、各物質を単独で粉砕してもよく、両者を混合して粉砕してもよい。固相反応させて得られた反応物を、必要に応じて乾燥した後、更に焼成する。焼成は後述する温度、時間、雰囲気条件で行うと好ましい。シリカゲル、アルミニウム化合物、第4周期元素の化合物、塩基性元素の化合物を予め粉砕したり予備的に粗粉砕したりせず、反応により得られた反応物を所望の粒子径にまで粉砕して用いてもよい。   Similarly, the method (6) using silica gel as a starting material is a method in which a silica gel is reacted with an aluminum compound, a compound of a fourth periodic element and a compound of a basic element to obtain a reactant which is a composition. is there. In this case, Al is reacted with uncrosslinked Si in a solid state. Silica gel, an aluminum compound, a compound of the fourth periodic element, and a compound of the basic element may be pulverized to a predetermined particle size in advance, or may be preliminarily coarsely pulverized. At this time, each substance may be pulverized alone, or both may be mixed and pulverized. The reaction product obtained by the solid phase reaction is dried if necessary and then further baked. Firing is preferably performed under the temperature, time, and atmospheric conditions described below. Silica gel, aluminum compound, fourth period element compound, basic element compound are not pulverized in advance or preliminarily coarsely pulverized, and the reaction product obtained by the reaction is pulverized to a desired particle size. May be.

シリカとアルミニウム化合物と第4周期元素の化合物と塩基性元素の化合物とを含む組成物の他の調製方法として、ケイ素、アルミニウム及び第4周期元素を含む複合酸化物に上記塩基性元素の成分を吸着させる方法を用いることもできる。この場合、例えば、塩基性元素の化合物を溶解した液中にケイ素、アルミニウム及び第4周期元素をを含む複合酸化物を加えて乾燥処理を行う等の浸漬法を用いた方法や、細孔容量分の塩基性元素の化合物を上記複合酸化物に浸み込ませて乾燥処理を行う含浸法を用いる方法を適用できる。   As another method for preparing a composition containing silica, an aluminum compound, a compound of a fourth periodic element, and a compound of a basic element, the component of the basic element is added to a composite oxide containing silicon, aluminum, and the fourth periodic element. A method of adsorption can also be used. In this case, for example, a method using a dipping method such as adding a composite oxide containing silicon, aluminum, and a fourth periodic element to a solution in which a compound of a basic element is dissolved, or a pore volume, A method using an impregnation method in which a compound of a basic element is soaked in the composite oxide and subjected to a drying treatment can be applied.

また、ケイ素、アルミニウム及び上記塩基性元素を含む複合酸化物に、上記第4周期元素を含む成分を吸着させる方法も用いることができる。例えば、第4周期元素を含む化合物を溶解した液中に上記複合酸化物を加えて乾燥処理を行う等の浸漬法を用いた方法や、細孔容量分の第4周期元素を含む化合物を上記複合酸化物に浸み込ませて乾燥処理を行う含浸法を用いる方法を適用できる。   In addition, a method of adsorbing a component containing the fourth periodic element to a composite oxide containing silicon, aluminum, and the basic element can also be used. For example, a method using an immersion method such as adding the composite oxide to a solution in which a compound containing a fourth periodic element is dissolved and performing a drying treatment, or a compound containing a fourth periodic element corresponding to the pore volume is used. A method using an impregnation method in which a composite oxide is soaked and dried is applicable.

ただし、上記のように、後から塩基性元素を含む成分又は第4周期元素を含む成分を吸着させる方法は、担体に塩基性元素を含む成分又は第4周期元素を含む成分を高分散化する上で、液乾燥処理を緩和な条件で行う等の注意が必要である。   However, as described above, the method of adsorbing the component containing the basic element or the component containing the fourth periodic element later highly disperses the component containing the basic element or the component containing the fourth periodic element on the carrier. Attention should be paid such as performing the liquid drying process under mild conditions.

上述のようにして得られた各種原料を含むスラリーに、スラリー性状の制御並びに生成物の細孔構造等の特性及び得られる物性を微調整するために、無機物や有機物を添加してもよい。   To the slurry containing various raw materials obtained as described above, an inorganic substance or an organic substance may be added in order to control the slurry properties, finely adjust the properties such as the pore structure of the product and the obtained physical properties.

用いられる無機物の具体例としては、硝酸、塩酸、硫酸等の鉱酸類;Li、Na、K、Rb、Cs等のアルカリ金属、Mg、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属等の金属塩;及びアンモニアや硝酸アンモニウム等、の水溶性化合物のほか、水中で分散して懸濁液を生じる粘土鉱物が挙げられる。また、有機物の具体例としては、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等の重合体が挙げられる。   Specific examples of inorganic substances used include mineral acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid; alkali metals such as Li, Na, K, Rb, and Cs; and metal salts such as alkaline earth metals such as Mg, Ca, Sr, and Ba And water-soluble compounds such as ammonia and ammonium nitrate, and clay minerals that are dispersed in water to form a suspension. Specific examples of organic substances include polymers such as polyethylene glycol, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, and polyacrylamide.

無機物及び有機物を添加することにより得られる効果は様々であるが、主には、担体の球状への成形、細孔径及び細孔容積の制御が挙げられる。より具体的には、球状の担体を得るには、混合スラリーの液質が重要な因子となる。無機物又は有機物を添加して、スラリーの粘度や固形分濃度を調整することによって、球状の担体が得られやすい液質に変更できる。また、細孔径及び細孔容積を制御するには、担体の成形段階でその内部に残存し、成形後の焼成及び洗浄操作により除去され得る最適な有機化合物を選択すればよい。   There are various effects obtained by adding an inorganic substance and an organic substance. Mainly, the support is formed into a spherical shape, and the pore diameter and pore volume are controlled. More specifically, the liquid quality of the mixed slurry is an important factor for obtaining a spherical carrier. By adding an inorganic substance or an organic substance and adjusting the viscosity and solid content concentration of the slurry, it can be changed to a liquid quality in which a spherical carrier can be easily obtained. In order to control the pore diameter and the pore volume, an optimal organic compound that remains in the inside of the carrier at the molding stage and can be removed by firing and washing operations after molding may be selected.

次いで、前述の各種原料及び添加物を含むスラリーやゲル、反応物等の組成物を乾燥する。乾燥する方法としては特に限定されないが、担体の粒子径を制御する観点から噴霧乾燥が好ましい。この場合、混合スラリーを液滴化する方法として、回転円盤方式、二流体ノズル方式、加圧ノズル方式等の公知の噴霧装置を用いる方法が挙げられる。   Next, a composition such as a slurry, gel, or reactant containing the above-described various raw materials and additives is dried. The drying method is not particularly limited, but spray drying is preferable from the viewpoint of controlling the particle size of the carrier. In this case, as a method for forming the mixed slurry into droplets, a method using a known spraying device such as a rotating disk method, a two-fluid nozzle method, a pressure nozzle method, or the like can be given.

噴霧する液(スラリー)は、よく混合された状態で用いられることが必要である。混合状態が悪い場合には、組成の偏在によって耐久性が低下する等、担体の性能に影響する。特に各原料を調合する時には、スラリーの粘度上昇及び一部ゲル化(コロイドの縮合)が生じる場合もあり、不均一な粒子を形成することが懸念される。そのため、各原料を攪拌下で徐々に混合する等配慮する他、酸やアルカリを加える等の方法によって、例えば、pH2付近のシリカゾルの準安定領域に混合物を制御しながら、混合スラリーを調製することが好ましい場合もある。   The liquid to be sprayed (slurry) needs to be used in a well-mixed state. When the mixed state is poor, the performance of the carrier is affected, for example, the durability is lowered due to the uneven distribution of the composition. In particular, when each raw material is prepared, the viscosity of the slurry may increase and the gelation (condensation of the colloid) may occur, and there is a concern that uneven particles may be formed. Therefore, in addition to considering each material gradually mixed under stirring, etc., a mixed slurry is prepared by controlling the mixture in the metastable region of silica sol near pH 2, for example, by adding acid or alkali. May be preferred.

噴霧する液は、所定範囲の粘度と固形分濃度とを有していると好ましい。粘度や固形分濃度が所定範囲よりも低いと、噴霧乾燥で得られる多孔質体が真球とならずに、陥没した球状の多孔質体が多く生成する傾向にある。また、それらが所定範囲よりも高いと、多孔質体同士の分散性に悪影響を及ぼすことがある他、性状によっては安定に液滴が形成しなくなる。そのため、噴霧する液の粘度としては、噴霧可能であれば、噴霧時の温度で5〜10000cpの範囲にあることが好ましい。また、形状の観点から、噴霧可能な範囲で高い粘度の方が好ましい傾向が見られ、操作性とのバランスから、その粘度は、より好ましくは10〜1000cpの範囲にある。また、固形分濃度は10〜50質量%の範囲内にあることが形状や粒子径の観点から好ましい。なお、噴霧乾燥条件の目安として、噴霧乾燥器の乾燥塔入り口の熱風温度が200〜280℃、乾燥塔出口温度が110〜140℃の範囲であると好ましい。   The liquid to be sprayed preferably has a predetermined range of viscosity and solid content concentration. When the viscosity and the solid content concentration are lower than the predetermined range, the porous body obtained by spray drying does not become a true sphere, and a large number of depressed spherical porous bodies tend to be generated. Moreover, when they are higher than the predetermined range, the dispersibility between the porous bodies may be adversely affected, and depending on the properties, droplets cannot be stably formed. Therefore, the viscosity of the liquid to be sprayed is preferably in the range of 5 to 10000 cp at the spraying temperature as long as spraying is possible. Further, from the viewpoint of the shape, a tendency that a higher viscosity is preferable in a sprayable range is observed, and the viscosity is more preferably in the range of 10 to 1000 cp from the balance with operability. Moreover, it is preferable from a viewpoint of a shape and a particle diameter that solid content concentration exists in the range of 10-50 mass%. In addition, as a standard of spray drying conditions, it is preferable that the hot air temperature at the entrance of the drying tower of the spray dryer is in the range of 200 to 280 ° C and the outlet temperature of the drying tower is in the range of 110 to 140 ° C.

次に、上記(1)〜(5)の方法を経て更に乾燥した後の組成物又は(6)の方法で得られた反応物を焼成することによって固形物が得られる。その焼成温度は、一般的には200〜800℃の範囲である。800℃以下で上記組成物を焼成すると、担体の比表面積を大きくすることができ、200℃以上で上記組成物を焼成すると、ゲル間の脱水や縮合反応がより十分となり、細孔容積が大きく嵩高くなるのを更に抑制することができる。焼成温度が300〜600℃の範囲であると、物性のバランス及び操作性等の観点から好ましい。ただし、組成物が硝酸塩を含む場合、その硝酸塩の分解温度以上で焼成することが好ましい。焼成温度や昇温速度によって、多孔質性等の担体の物性を変化させることが可能であり、目標とする物性に合わせて、適切な焼成温度及び昇温条件を選定すればよい。すなわち、焼成温度を適切な条件に設定することで複合酸化物として耐久性の維持が良好となり、細孔容積の低下も抑制できる。また、昇温条件として、プログラム昇温等を利用し徐々に昇温していくことが好ましい。これにより、無機物及び有機物のガス化や燃焼が激しくなって、それに伴い設定以上の高温状態に曝されやすくなったり、ひび割れが起こりやすくなったりして、その結果として粉砕が起こる、ということを防ぐことができる。   Next, a solid substance is obtained by baking the composition after further drying through the methods (1) to (5) or the reaction product obtained by the method (6). The firing temperature is generally in the range of 200 to 800 ° C. When the composition is calcined at 800 ° C. or lower, the specific surface area of the carrier can be increased. When the composition is calcined at 200 ° C. or higher, dehydration or condensation reaction between gels becomes more sufficient, and the pore volume is increased. The bulkiness can be further suppressed. A firing temperature in the range of 300 to 600 ° C. is preferable from the viewpoint of balance of physical properties and operability. However, when the composition contains a nitrate, it is preferably fired at a temperature higher than the decomposition temperature of the nitrate. The physical properties of the carrier such as the porosity can be changed depending on the firing temperature and the temperature raising rate, and an appropriate firing temperature and temperature raising conditions may be selected in accordance with the target physical properties. That is, by setting the firing temperature to an appropriate condition, the durability of the composite oxide can be maintained well, and a decrease in pore volume can be suppressed. Further, it is preferable to gradually increase the temperature using a program temperature increase or the like as the temperature increase condition. As a result, the gasification and combustion of inorganic and organic substances become severe, and accordingly, it becomes easy to be exposed to a high temperature state higher than the setting, and cracking is likely to occur, and as a result, crushing is prevented as a result. be able to.

また、焼成雰囲気は特に限定されないが、空気中又は窒素中で焼成するのが一般的である。また、焼成時間は、焼成後の担体の比表面積に応じて決めることができるが、一般的に1〜48時間である。これらの焼成条件によっても、多孔質性等の担体の物性を変化させることが可能であり、目標とする物性に合わせて、各焼成条件を選定すればよい。   In addition, the firing atmosphere is not particularly limited, but firing is generally performed in air or nitrogen. Moreover, although baking time can be determined according to the specific surface area of the support | carrier after baking, it is generally 1 to 48 hours. The physical properties of the carrier such as porosity can be changed also by these firing conditions, and each firing condition may be selected according to the target physical properties.

上述のようにして焼成する工程を経て得られた固形物を本実施形態に係る担体として用いてもよいが、その固形物をさらに水熱処理することが好ましい。水熱処理する工程を経ることにより、驚くべきことに大部分の細孔の細孔径が3〜5nmという狭い範囲に存在するような均一な細孔構造を有すると共に、比表面積も機械的強度も大きな担体を得ることができる。   Although the solid obtained through the baking process as described above may be used as the carrier according to the present embodiment, it is preferable to further hydrothermally treat the solid. Surprisingly, through the hydrothermal treatment process, the pore diameter of most of the pores has a uniform pore structure that exists in a narrow range of 3 to 5 nm, and the specific surface area and mechanical strength are also large. A carrier can be obtained.

ここでいう「水熱処理」とは、水又は水を含む溶液中に、上記固形物を浸漬し、加温しながら一定の時間保持する操作である。これにより、固形物の細孔内に十分な水が存在するようになり、その水を媒体として物質移動が起こり、細孔の再構成が進行すると本発明者らは推定している。したがって、速やかな物質移動を促す観点から、水熱処理の温度は好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上、特に好ましくは90℃以上である。水熱処理の温度は100℃以上の高い温度であってもよいが、その場合、水分が過度に蒸発しないよう、加圧装置が必要になる。また、水熱処理の温度が60℃未満の低い温度でも、本実施形態に係る担体を得ることは可能であるが処理時間が長くなる傾向にある。また、上述から明らかなように、加圧下で溶液の沸点以上の温度で水熱処理することは短時間で効果を発現する利点がある。ただし、操作の容易性の観点から、通常は沸点以下の範囲で高い温度で水熱処理することが好ましい。水熱処理の時間は、固形物の構成金属の種類、金属量、金属組成比、処理温度等の条件により異なるが、好ましくは1分間〜5時間、より好ましくは5分間〜3時間、更に好ましくは5分間〜1時間の範囲内である。   “Hydrothermal treatment” as used herein is an operation of immersing the solid in water or a solution containing water and holding the solid for a certain period of time while heating. As a result, the present inventors presume that sufficient water is present in the pores of the solid matter, mass transfer occurs using the water as a medium, and the reconstruction of the pores proceeds. Therefore, from the viewpoint of promoting rapid mass transfer, the hydrothermal treatment temperature is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, and particularly preferably 90 ° C. or higher. The temperature of the hydrothermal treatment may be a high temperature of 100 ° C. or higher, but in that case, a pressure device is required so that moisture does not evaporate excessively. Even if the hydrothermal treatment temperature is as low as less than 60 ° C., the carrier according to the present embodiment can be obtained, but the treatment time tends to be long. Further, as is clear from the above, hydrothermal treatment at a temperature equal to or higher than the boiling point of the solution under pressure is advantageous in that the effect is manifested in a short time. However, from the viewpoint of ease of operation, it is usually preferable to perform a hydrothermal treatment at a high temperature in the range below the boiling point. The hydrothermal treatment time varies depending on conditions such as the type of metal constituting the solid, the amount of metal, the metal composition ratio, and the treatment temperature, but preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 5 minutes to 3 hours, and even more preferably. Within 5 minutes to 1 hour.

水熱処理によって細孔分布が狭くなる理由については定かではなく、詳細な検討は不十分であるが、現在のところ、本発明者らはその理由を下記のとおりに推測している。すなわち、シリカを含有する上述のような組成物に成形、乾燥、焼成等を施すことによって、組成物中の粒子間の架橋反応が進行し、まずは2〜10nmの細孔分布を有する構造体(固形物)が形成される。乾燥する工程や焼成する工程においては、ガス雰囲気下での加熱によるゲル間の脱水反応、架橋反応が進むが、これらの反応は固相反応であるから、得られた固形物は必ずしも均一な細孔分布にはならない。ところが、固形物にさらに水熱処理を施すことによって、固形物の加水分解と再架橋反応とによる反応が進行し、構造の組み替えが起こると推測される。また、得られる細孔容積が粒子の最密充填による空隙率に近いことも参酌すると、水熱処理による水熱反応によって熱力学的に安定な充填構造に変化し、この結果、細孔径3〜5nmの狭い範囲に細孔分布を有する担体が得られるものと推測される。   The reason why the pore distribution is narrowed by hydrothermal treatment is not clear, and detailed studies are insufficient. At present, the present inventors presume the reason as follows. That is, by subjecting the above-described composition containing silica to molding, drying, firing, and the like, a crosslinking reaction between particles in the composition proceeds, and first a structure having a pore distribution of 2 to 10 nm ( Solids) are formed. In the drying process and the baking process, dehydration reaction between gels and cross-linking reaction proceed by heating in a gas atmosphere, but these reactions are solid-phase reactions. There is no pore distribution. However, it is speculated that by subjecting the solid matter to further hydrothermal treatment, the reaction by the hydrolysis and re-crosslinking reaction of the solid matter proceeds and the rearrangement of the structure occurs. In addition, taking into account that the obtained pore volume is close to the porosity due to the close-packing of particles, the hydrothermal reaction by hydrothermal treatment changes to a thermodynamically stable packed structure, resulting in a pore diameter of 3 to 5 nm. It is presumed that a carrier having a pore distribution in a narrow range can be obtained.

次に、本実施形態に係る担体の好ましい他の調製方法について説明する。この調製方法は、シリカと、アルミニウム化合物と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1種の塩基性元素の化合物と、を含有する組成物又はその組成物の乾燥物を焼成して固形物を得る工程(第1の工程)と、上記固形物と、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素を含む可溶性金属塩の酸性水溶液との混合物を中和して上記固形物に第4周期元素を析出させる工程(第2の工程)と、第4周期元素を析出した上記固形物を水熱処理する工程(第3の工程)と、その水熱処理する工程を経た固形物を加熱処理する工程(第4の工程)とを有するものである。   Next, another preferred method for preparing the carrier according to this embodiment will be described. This preparation method comprises a composition containing silica, an aluminum compound, and a compound of at least one basic element selected from the group consisting of alkali metal elements, alkaline earth metal elements, and rare earth elements, or a composition thereof A step (first step) of baking a dried product to obtain a solid, and the solid, and at least one fourth periodic element selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and zinc A step of neutralizing a mixture of the soluble metal salt with an acidic aqueous solution and precipitating a fourth periodic element on the solid (second step); and a step of hydrothermally treating the solid on which the fourth periodic element is precipitated ( (3rd process) and the process (4th process) which heat-processes the solid substance which passed through the process of hydrothermally treating.

第1の工程では、シリカ、アルミニウム化合物及び上記塩基性元素の化合物をさらに含むスラリーを調合し、乾燥した後、焼成して固形物を得る。スラリーは、第4周期元素の化合物を含まない他は、上述の実施形態と同様の方法により調合すればよい。また、焼成温度は、上述の実施形態における焼成温度と同様であればよい。   In the first step, a slurry further containing silica, an aluminum compound and a compound of the basic element is prepared, dried, and then fired to obtain a solid. What is necessary is just to mix | blend a slurry by the method similar to the above-mentioned embodiment except not containing the compound of a 4th period element. Moreover, the firing temperature should just be the same as the firing temperature in the above-mentioned embodiment.

次いで、第2の工程では、第1の工程で得られた固形物と、上記第4周期元素を含む酸性水溶液との混合物を中和することによって、固形物に第4周期元素を含む成分を析出させる。この際、酸性水溶液と混合する固形物は、それを水に分散させた水スラリーの状態であってもよい。この段階で水溶液中の第4周期元素のイオンと塩基との中和反応によって、例えば第4周期元素の水酸化物の状態で、第4周期元素を含む成分が固形物に析出して固定化される。   Next, in the second step, by neutralizing the mixture of the solid matter obtained in the first step and the acidic aqueous solution containing the fourth periodic element, a component containing the fourth periodic element is added to the solid matter. Precipitate. Under the present circumstances, the solid substance mixed with acidic aqueous solution may be in the state of the water slurry which disperse | distributed it to water. At this stage, due to the neutralization reaction between the ions of the fourth periodic element in the aqueous solution and the base, for example, in the state of the hydroxide of the fourth periodic element, the component containing the fourth periodic element precipitates on the solid and is immobilized. Is done.

第2の工程で中和する際に用いられる塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニアが挙げられる。また、固形物又はその固形物を含む水スラリーにアルカリ金属元素(Li、Na、K、Rb、Cs)、アルカリ土類金属元素(Be、Mg、Ca、Sr、Ba)及び希土類元素(La、Ce、Pr)からなる群より選択される1種又は2種以上の塩基性元素を含む成分が含まれていてもよい。そのような塩基性元素を含む成分としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化セリウムが挙げられる。   Examples of the base used when neutralizing in the second step include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, and ammonia. Further, an alkali metal element (Li, Na, K, Rb, Cs), an alkaline earth metal element (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) and a rare earth element (La, A component containing one or more basic elements selected from the group consisting of Ce and Pr) may be included. Examples of the component containing such a basic element include potassium hydroxide, rubidium hydroxide, magnesium oxide, strontium oxide, lanthanum oxide, and cerium oxide.

第2の工程において、例えば、第4周期元素を含む可溶性金属塩の酸性水溶液と固形物とを混合して攪拌しながら塩基で中和して、固形物上に第4周期元素の成分を沈澱により析出させる。第4周期元素の成分を析出させる際、第4周期元素を含む酸性水溶液の濃度、塩基、水溶液のpH、温度等の条件を適宜選択すればよい。   In the second step, for example, an acidic aqueous solution of a soluble metal salt containing a fourth periodic element and a solid are mixed and neutralized with a base while stirring to precipitate a component of the fourth periodic element on the solid. To precipitate. When precipitating the component of the fourth periodic element, conditions such as the concentration of the acidic aqueous solution containing the fourth periodic element, the base, the pH of the aqueous solution, and the temperature may be selected as appropriate.

上記酸性水溶液における第4周期元素の濃度(第4周期元素が2種以上含まれる場合は、各々の第4周期元素の濃度)は、好ましくは0.0001〜1.0mol/L、より好ましくは0.001〜0.5mol/L、更に好ましくは0.005〜0.2mol/Lの範囲である。   The concentration of the fourth periodic element in the acidic aqueous solution (when two or more fourth periodic elements are contained, the concentration of each fourth periodic element) is preferably 0.0001 to 1.0 mol / L, more preferably The range is 0.001 to 0.5 mol / L, more preferably 0.005 to 0.2 mol / L.

また、塩基で中和する際、水溶液のpHが好ましくは5〜10、より好ましくは6〜8の範囲内になるように塩基の量を調整すればよい。その水溶液の温度は、好ましくは0〜100℃、より好ましくは30〜90℃、さらに好ましくは60〜90℃である。   Further, when neutralizing with a base, the amount of the base may be adjusted so that the pH of the aqueous solution is preferably in the range of 5 to 10, more preferably 6 to 8. The temperature of the aqueous solution is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 30 to 90 ° C, still more preferably 60 to 90 ° C.

第4周期元素を含む成分を析出させる際に要する時間は、アルミナ、第4周期元素及び塩基性元素の含有量や温度等の条件により異なるが、好ましくは1分間〜5時間、より好ましくは5分間〜3時間、更に好ましくは5分間〜1時間の範囲である。   The time required for precipitating the component containing the fourth periodic element varies depending on conditions such as the content of alumina, the fourth periodic element and the basic element, and the temperature, but preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 5 The range is from minutes to 3 hours, more preferably from 5 minutes to 1 hour.

次に、第3の工程では、第4周期元素を含む成分が析出した固形物を水熱処理して混合物を得る。固形物を水熱処理することによって、シリカゲルの加水分解と再架橋反応とが進行し、構造の組み替えが起こると同時に第4周期元素の化合物の複合化が進行する。   Next, in a 3rd process, the solid substance in which the component containing a 4th period element precipitated is hydrothermally processed, and a mixture is obtained. By subjecting the solid to hydrothermal treatment, the hydrolysis and re-crosslinking reaction of the silica gel proceed, and the rearrangement of the structure occurs, and at the same time, the compound of the fourth periodic element proceeds.

水熱処理は、上記実施形態におけるものと同様であってもよく、第2の工程で用いた中和液をそのまま加熱して水熱処理を施してもよい。水熱処理は好ましくは60℃以上の温度範囲で、1〜48時間実施される。60℃未満の低い温度でも水熱処理することは可能であるが、処理時間が長くなる。操作性、処理時間等の観点から、水熱処理は、60〜90℃で行うことが好ましい。   The hydrothermal treatment may be the same as that in the above embodiment, and the neutralization liquid used in the second step may be heated as it is to perform the hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment is preferably carried out at a temperature range of 60 ° C. or higher for 1 to 48 hours. Hydrothermal treatment is possible even at a low temperature of less than 60 ° C., but the treatment time becomes longer. From the viewpoint of operability, treatment time, etc., the hydrothermal treatment is preferably performed at 60 to 90 ° C.

さらに、第3の工程で得られた混合物に含まれる固形物を必要に応じて水洗、乾燥した後、第4の工程で、加熱処理する。こうして本実施形態に係る担体を得ることができる。   Furthermore, after the solid contained in the mixture obtained in the third step is washed with water and dried as necessary, heat treatment is performed in the fourth step. Thus, the carrier according to this embodiment can be obtained.

第4の工程における固形物の加熱処理温度は、好ましくは40〜900℃、より好ましくは80〜800℃、更に好ましくは200〜700℃、特に好ましくは300〜600℃である。   The heat treatment temperature of the solid in the fourth step is preferably 40 to 900 ° C, more preferably 80 to 800 ° C, still more preferably 200 to 700 ° C, and particularly preferably 300 to 600 ° C.

加熱処理の雰囲気は、例えば、空気中(又は大気中)、酸化性雰囲気中(酸素、オゾン、窒素酸化物、二酸化炭素、過酸化水素、次亜塩素酸、無機・有機過酸化物等)、及び不活性ガス雰囲気中(ヘリウム、アルゴン、窒素等)が挙げられる。加熱処理時間は、加熱処理温度及び固形物の量に応じて適宜選択すればよい。   The atmosphere of the heat treatment is, for example, in the air (or in the air), in an oxidizing atmosphere (oxygen, ozone, nitrogen oxide, carbon dioxide, hydrogen peroxide, hypochlorous acid, inorganic / organic peroxide, etc.) And in an inert gas atmosphere (helium, argon, nitrogen, etc.). The heat treatment time may be appropriately selected according to the heat treatment temperature and the amount of solid matter.

本実施形態の貴金属担持物は、上述の担体と、その担体に担持されたパラジウムを含む金属成分とを含有するものである。パラジウムを含む金属成分は、金属元素として少なくともパラジウムを含む金属又は金属化合物である。その具体例としては、パラジウム単独であってもよく、又は、パラジウムとその他の異種元素、例えば鉛、水銀、タリウム、ビスマス、テルル、ニッケル、クロム、コバルト、インジウム、タンタル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、マンガン、銀、レニウム、アンチモン、スズ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、白金、金、チタン、アルミニウム、硼素及び珪素のいずれか1種以上とを含むものであってもよい。更にその金属成分は、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物を含んでいてもよい。   The noble metal-supported material of the present embodiment contains the above-mentioned carrier and a metal component containing palladium supported on the carrier. The metal component containing palladium is a metal or a metal compound containing at least palladium as a metal element. Specific examples thereof may be palladium alone, or palladium and other different elements such as lead, mercury, thallium, bismuth, tellurium, nickel, chromium, cobalt, indium, tantalum, copper, zinc, zirconium, It may contain one or more of hafnium, tungsten, manganese, silver, rhenium, antimony, tin, rhodium, ruthenium, iridium, platinum, gold, titanium, aluminum, boron and silicon. Further, the metal component may contain an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound.

その金属成分は、好ましくはパラジウムと、鉛、水銀、タリウム及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素とを含み、必要に応じて、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を更に含むのも好ましい。このとき、パラジウムが鉛、水銀、タリウム、ビスマスを初めとする異種元素と合金又は金属間化合物を形成していてもよく、場合によっては合金又は金属間化合物が好ましい。このような合金又は金属間化合物が担持された貴金属担持物をカルボン酸エステル製造用の触媒として用いた場合、原料アルデヒド又はその酸化反応中間体のC−C結合の切断反応による炭酸ガスや炭化水素の発生を防止し、高選択率で目的とするカルボン酸エステルを製造することができる。このような合金又は金属間化合物は、例えばX線回折による格子定数の特定などの手法により特定される。金属間化合物としては、パラジウム(Pd)と、鉛(Pb)、水銀(Hg)、タリウム(Tl)及びビスマス(Bi)からなる群より選択される1種以上の金属元素とが簡単な整数比で結合した、成分金属元素とは異なる新しい性質を有する化合物が好ましい。そのような金属間化合物としては、例えば、Pd3Pb1、Pd5Pb3、σ−Pd1Hg1、Pd2Hg5、Pd1Tl2、Pd2Tl1、Pd3Bi1、Pd1Bi1、Pd1Bi2などの二成分系金属間化合物、更にこれらの元素を含む三成分系以上の多成分系金属間化合物が挙げられる。更に、上記の金属間化合物の他に、その化合物を骨格として、テルル、アンチモン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、白金、ニッケル、金などの異種元素が結晶格子に少量侵入したり、又は結晶格子金属の一部と置換したりしたものも本実施形態に係る金属間化合物として例示される。 The metal component preferably contains palladium and at least one element selected from the group consisting of lead, mercury, thallium and bismuth, and if necessary, from the group consisting of alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds It is also preferred to further comprise at least one selected compound. At this time, palladium may form an alloy or an intermetallic compound with a different element such as lead, mercury, thallium, or bismuth, and an alloy or an intermetallic compound is preferable in some cases. When such a noble metal support on which an alloy or an intermetallic compound is supported is used as a catalyst for the production of a carboxylic acid ester, carbon dioxide gas or hydrocarbons due to the C—C bond cleavage reaction of the raw aldehyde or its oxidation reaction intermediate The target carboxylic acid ester can be produced with high selectivity. Such an alloy or intermetallic compound is specified by a technique such as specifying a lattice constant by X-ray diffraction, for example. As an intermetallic compound, palladium (Pd) and one or more metal elements selected from the group consisting of lead (Pb), mercury (Hg), thallium (Tl), and bismuth (Bi) have a simple integer ratio. A compound having a new property different from that of the component metal element, which is bonded in the above is preferable. Examples of such intermetallic compounds include Pd 3 Pb 1 , Pd 5 Pb 3 , σ-Pd 1 Hg 1 , Pd 2 Hg 5 , Pd 1 Tl 2 , Pd 2 Tl 1 , Pd 3 Bi 1 , Pd 1 Examples thereof include binary intermetallic compounds such as Bi 1 and Pd 1 Bi 2, and multicomponent intermetallic compounds of three or more components containing these elements. Furthermore, in addition to the above intermetallic compounds, a small amount of different elements such as tellurium, antimony, rhodium, ruthenium, iridium, platinum, nickel, and gold enter the crystal lattice, or the crystal lattice metal What was partially substituted is also exemplified as the intermetallic compound according to this embodiment.

各金属成分の担持量は特に限定されない。パラジウムの担持量は、担体100質量%に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは1〜10質量%である。鉛、タリウム、ビスマス、水銀が担持される場合のそれらの担持量は、担体100質量%に対して、合計で好ましく0.1〜20質量%、より好ましくは1〜10質量%であり、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物が担持される場合のそれらの担持量は、担体100質量%に対して、合計で好ましくは0.5〜30質量%、より好ましくは1〜15質量%である。貴金属担持物は、その他の上記異種元素を、担体100質量%に対して、合計で好ましくは5質量%以下、より好ましく1質量%以下含むことができる。   The amount of each metal component supported is not particularly limited. The supported amount of palladium is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the carrier. In the case where lead, thallium, bismuth, and mercury are supported, the supported amount is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the carrier. When a metal compound or an alkaline earth metal compound is supported, the amount supported is preferably 0.5 to 30% by mass and more preferably 1 to 15% by mass with respect to 100% by mass of the support. . The noble metal-supported material can contain other above-mentioned different elements in a total amount of preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less with respect to 100% by mass of the support.

本実施形態の貴金属担持物の比表面積は、反応活性の向上及び活性成分の離脱し難さの観点から、BET窒素吸着法による測定で、好ましくは20〜500m2/gであり、より好ましくは50〜400m2/g、さらに好ましくは100〜350m2/gの範囲である。 The specific surface area of the noble metal support of the present embodiment is preferably 20 to 500 m 2 / g, more preferably, as measured by the BET nitrogen adsorption method, from the viewpoint of improving reaction activity and difficulty in detaching the active component. The range is 50 to 400 m 2 / g, more preferably 100 to 350 m 2 / g.

本実施形態の貴金属担持物の細孔構造は、金属成分の担持特性、剥離等を含めた長期安定性、触媒として用いた場合の反応特性の観点から極めて重要な物性の一つであり、細孔径はこれらの特性を発現するための指標となる物性値である。その細孔径が3nmよりも小さいと、担持金属成分の剥離性状は良好となる傾向にはあるが、触媒として液相反応等で用いる場合に、反応基質の細孔内拡散抵抗が大きくなり、その拡散過程が律速となりやすく反応活性が低下する傾向にある。したがって、細孔径は3nm以上であるのが好ましい。一方、担持物の割れ難さ、担持した金属粒子の剥離し難さの観点から、細孔径は50nm以下であるのが好ましい。したがって、貴金属担持物の細孔径は、好ましくは3nm〜50nmであり、より好ましくは3nm〜30nm、さらに好ましくは3nm〜10nmである。細孔容積は、担持特性及び反応特性の観点から、0.1〜1.0mL/gの範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜0.5mL/g、さらに好ましくは0.1〜0.3mL/gの範囲である。本実施形態の貴金属担持物は、細孔径及び細孔容積が共に上記範囲を満たすものが好ましい。   The pore structure of the noble metal support of this embodiment is one of the extremely important physical properties from the viewpoint of the support characteristics of metal components, long-term stability including peeling, and reaction characteristics when used as a catalyst. The pore diameter is a physical property value that serves as an index for developing these characteristics. If the pore diameter is smaller than 3 nm, the release property of the supported metal component tends to be good, but when used as a catalyst in a liquid phase reaction or the like, the diffusion resistance in the pores of the reaction substrate increases, The diffusion process tends to be rate limiting and the reaction activity tends to decrease. Therefore, the pore diameter is preferably 3 nm or more. On the other hand, the pore diameter is preferably 50 nm or less from the viewpoint of difficulty of cracking of the supported material and difficulty of peeling of the supported metal particles. Therefore, the pore diameter of the noble metal support is preferably 3 nm to 50 nm, more preferably 3 nm to 30 nm, and still more preferably 3 nm to 10 nm. The pore volume is preferably in the range of 0.1 to 1.0 mL / g, more preferably 0.1 to 0.5 mL / g, and still more preferably 0.1 to 0. The range is 3 mL / g. The noble metal support of the present embodiment preferably has a pore diameter and a pore volume that satisfy the above ranges.

担体に上記金属成分を担持させて本実施形態の貴金属担持物を得る方法としては、上記のような貴金属担持物が得られる限り特に限定はされず、一般的に用いられる貴金属担持触媒の調製方法に従えばよい。例えば、上記担体にイオン交換的にパラジウムを吸着する方法、上記担体に塩化パラジウム等のパラジウム化合物の溶液を含浸させた後に気相で水素還元する、若しくは、ホルマリン、ギ酸、ヒドラジン等の還元剤を用い液相で還元する方法により貴金属担持物を得ることができる。パラジウム以外の各金属成分を貴金属担持物の調製時に添加してもよいが、貴金属担持物を触媒として用いる場合、その触媒を用いた反応系に添加することも可能である。アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物についても、貴金属担持物の調製時に予め共存させてもよく、貴金属担持物の調製時に又は反応系に添加することもできる。   The method for obtaining the noble metal support of the present embodiment by supporting the metal component on the support is not particularly limited as long as the noble metal support as described above is obtained, and a method for preparing a commonly used noble metal supported catalyst. Just follow. For example, a method of adsorbing palladium ion exchanged on the carrier, or hydrogen impregnation in the gas phase after impregnating the carrier with a solution of a palladium compound such as palladium chloride, or a reducing agent such as formalin, formic acid, hydrazine, etc. A noble metal support can be obtained by a method of reducing in a liquid phase. Each metal component other than palladium may be added during the preparation of the noble metal support, but when the noble metal support is used as a catalyst, it can also be added to the reaction system using the catalyst. Alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds may also be previously present at the time of preparation of the noble metal support, or can be added to the reaction system at the time of preparation of the noble metal support.

貴金属担持物に担持されるパラジウムの原料であるパラジウム化合物としては、例えば、パラジウムの酢酸塩、蟻酸塩等のカルボン酸塩、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩類等の無機酸塩、パラジウムフタロシアニンなどの錯体が挙げられる。   Examples of the palladium compound that is a raw material of palladium supported on a noble metal support include, for example, carboxylates such as palladium acetate and formate, inorganic acid salts such as hydrochloride, nitrate, sulfate, and phosphates, palladium phthalocyanine. And the like.

また、貴金属担持物に担持される鉛の原料である鉛化合物としては、例えば、酢酸鉛、蟻酸鉛等のカルボン酸塩、酸化鉛、水酸化鉛、硝酸鉛が挙げられる。さらに貴金属担持物に担持されるタリウムの原料であるタリウム化合物としては、例えば、酢酸タリウム、硝酸タリウム、硫酸タリウム、塩化第一タリウム、酸化タリウムが挙げられる。貴金属担持物に担持される水銀の原料である水銀化合物としては、例えば、酢酸水銀、硝酸水銀、塩化第一水銀、酸化水銀が挙げられる。貴金属担持物に担持されるビスマスの原料であるビスマス化合物としては、例えば、酢酸ビスマス、ステアリン酸ビスマス等のビスマス脂肪酸塩類や塩化ビスマス、硝酸ビスマスが挙げられる。   Moreover, as a lead compound which is the raw material of the lead carry | supported by a noble metal carrying | support thing, carboxylates, such as lead acetate and lead formate, lead oxide, lead hydroxide, and lead nitrate are mentioned, for example. Furthermore, examples of the thallium compound that is a raw material of thallium supported on the noble metal support include thallium acetate, thallium nitrate, thallium sulfate, thallium chloride, and thallium oxide. Examples of the mercury compound that is a raw material of mercury supported on the noble metal support include mercury acetate, mercury nitrate, mercuric chloride, and mercury oxide. Examples of the bismuth compound that is a raw material of bismuth supported on the noble metal support include bismuth fatty acid salts such as bismuth acetate and bismuth stearate, bismuth chloride, and bismuth nitrate.

貴金属担持物に担持されるアルカリ金属化合物の原料であるアルカリ金属塩類としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物、蟻酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等のカルボン酸塩類、炭酸ナトリウム等炭酸塩類が挙げられる。貴金属担持物に担持されるアルカリ土類金属化合物の原料であるアルカリ土類金属塩としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムが挙げられる。   Examples of the alkali metal salt that is a raw material of the alkali metal compound supported on the noble metal support include, for example, hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, carboxylates such as sodium formate, sodium acetate, and potassium acetate, and carbonic acid. Examples thereof include carbonates such as sodium. The alkaline earth metal salt that is the raw material of the alkaline earth metal compound supported on the noble metal support includes magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, strontium hydroxide, beryllium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, oxidation Examples include barium and strontium oxide.

[貴金属担持物を触媒として用いた化合物の製造方法]
本実施形態の貴金属担持物は、広く化学合成用の触媒として用いられる。この貴金属担持物は、例えば、水素と酸素からの直接過酸化水素合成、VOC・CO・炭化水素の触媒燃焼、脱臭、アルデヒドとアルコールとの酸化エステル化、アルケンからアルデヒドへのワッカー酸化、エチレンから酢酸への直接酸化、エチレンと酢酸から酢酸ビニルの合成、アルキルナイトライトとCOの酸化による炭酸ジメチル合成、メタノールの酸化的カルボニル化による炭酸ジメチル合成、アルコールとアルケンの酸化的カルボニル化による不飽和エステル合成、アルコール存在下アルケンへのCO付加による不飽和エステル合成、フェノールの酸化的カルボニル化による炭酸ジフェニル合成、ブタジエンと酢酸から1,4−ジアセトキシブテンの合成、エチレンの酸素酸化による酢酸直接合成、アルコール類のカルボニル化合物への酸化、アルコール類のカルボン酸への酸化、アルデヒドのカルボン酸への酸化、プロピレンからアクリル酸への酸化、COカップリング反応によるシュウ酸ジブチル合成、一酸化炭素の酸化、各種不飽和化合物の水素化、部分水素化、芳香族化合物の核水素化、ハロゲン化物の水素化脱ハロゲン化、過酸化水素合成におけるアントラキノンの水素化、アセチレン結合の二重結合への選択水素化、水中硝酸イオンの窒素・アンモニアへの還元、硝酸イオン水素還元によるヒドロキシルアミン合成、NOxの還元、ガソリンエンジン排ガス浄化、メタノール水蒸気改質による水素合成ガス、交差カップリング反応、ヒドロアミンのNアリール化、あるいはアリル位アルキル化等の反応の触媒として用いられ得る。
[Method for producing compound using noble metal support as catalyst]
The noble metal support of the present embodiment is widely used as a catalyst for chemical synthesis. This noble metal support is, for example, direct hydrogen peroxide synthesis from hydrogen and oxygen, catalytic combustion of VOC / CO / hydrocarbon, deodorization, oxidative esterification of aldehyde and alcohol, Wacker oxidation from alkene to aldehyde, from ethylene Direct oxidation to acetic acid, synthesis of vinyl acetate from ethylene and acetic acid, synthesis of dimethyl carbonate by oxidation of alkyl nitrite and CO, synthesis of dimethyl carbonate by oxidative carbonylation of methanol, unsaturated ester by oxidative carbonylation of alcohol and alkene Synthesis, synthesis of unsaturated ester by CO addition to alkene in the presence of alcohol, synthesis of diphenyl carbonate by oxidative carbonylation of phenol, synthesis of 1,4-diacetoxybutene from butadiene and acetic acid, direct synthesis of acetic acid by oxygen oxidation of ethylene, Carbonyl compounds of alcohols Oxidation to alcohol, oxidation of alcohols to carboxylic acids, oxidation of aldehydes to carboxylic acids, oxidation of propylene to acrylic acid, synthesis of dibutyl oxalate by CO coupling reaction, oxidation of carbon monoxide, various unsaturated compounds Hydrogenation, partial hydrogenation, nuclear hydrogenation of aromatic compounds, hydrodehalogenation of halides, hydrogenation of anthraquinone in hydrogen peroxide synthesis, selective hydrogenation of acetylene bond to double bond, nitrate ion in water Reduction to nitrogen and ammonia, hydroxylamine synthesis by nitrate ion hydrogen reduction, NOx reduction, gasoline engine exhaust gas purification, hydrogen synthesis gas by methanol steam reforming, cross-coupling reaction, hydroamine N-arylation or allylic alkylation It can be used as a catalyst for reactions such as

以下に、本実施形態の貴金属担持物を触媒として用い、アルデヒド及びアルコールから酸素存在下で酸化的エステル化反応によりカルボン酸エステルを製造する方法を例に挙げて説明する。   Hereinafter, a method for producing a carboxylic acid ester by oxidative esterification reaction from an aldehyde and an alcohol in the presence of oxygen using the noble metal support of the present embodiment as a catalyst will be described as an example.

原料として用いるアルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブチルアルデヒド、グリオキサール等のC1−C10脂肪族飽和アルデヒド;アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド等のC3−C10脂肪族α,β−不飽和アルデヒド;ベンズアルデヒド、トリルアルデヒド、ベンジルアルデヒド、フタルアルデヒド等のC6−C20芳香族アルデヒド;並びにこれらアルデヒドの誘導体が挙げられる。これらのアルデヒドは1種を単独で又は2種以上の混合物として用いられる。それらのうち、アルデヒドが、アクロレイン及びメタクロレイン並びにそれらの混合物からなる群より選ばれるものであると、本実施形態の貴金属担持物を触媒として更に有効に用いることができるので好ましい。 Examples of the aldehyde used as a raw material include C 1 -C 10 aliphatic saturated aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyraldehyde, glyoxal; C 3 -C 10 aliphatic α, such as acrolein, methacrolein, and crotonaldehyde. β- unsaturated aldehydes; include and derivatives thereof aldehydes; benzaldehyde, tolylaldehyde, benzylaldehyde, C 6 -C 20 aromatic aldehydes such as phthalaldehyde. These aldehydes are used alone or as a mixture of two or more. Among them, it is preferable that the aldehyde is selected from the group consisting of acrolein, methacrolein, and a mixture thereof because the noble metal support of the present embodiment can be used more effectively as a catalyst.

アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、オクタノール等のC1−C10脂肪族飽和アルコール;シクロペンタノール、シクロヘキサノール等のC5−C10脂環族アルコール、;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のC2−C10ジオール;アリルアルコール、メタリルアルコール等のC3−C10脂肪族不飽和アルコール;ベンジルアルコール等のC6−C20芳香族アルコール;3−アルキル−3−ヒドロキシメチルオキセタン等のヒドロキシオキセタンが挙げられる。これらのアルコールは1種を単独で又は2種以上の混合物として用いられる。それらのうち、アルコールがメタノールであると、本実施形態の貴金属担持物を触媒として更に有効に用いることができるので好ましい。 Examples of the alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-ethylhexanol, C 1 -C 10 aliphatic saturated alcohols of octanol; cyclopentanol, C 5 -C 10 alicyclic alcohols such as cyclohexanol, ; allyl alcohol, C 3 -C 10 aliphatic unsaturated alcohols such as methallyl alcohol;; C 6 -C 20 aromatic alcohols such as benzyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, C 2 -C 10 diols such as butanediol; And hydroxyoxetanes such as 3-alkyl-3-hydroxymethyloxetane. These alcohols are used alone or as a mixture of two or more. Among them, it is preferable that the alcohol is methanol because the noble metal support of the present embodiment can be used more effectively as a catalyst.

アルデヒドとアルコールとの量比は、特に限定されず、例えば、アルコールに対するアルデヒドの比(アルデヒド/アルコール)がモル基準で、10〜1/1000のような広い範囲であってもよいが、一般的には1/2〜1/50である。   The amount ratio of aldehyde to alcohol is not particularly limited. For example, the ratio of aldehyde to alcohol (aldehyde / alcohol) may be in a wide range such as 10 to 1/1000 on a molar basis. Is 1/2 to 1/50.

触媒の使用量は、反応原料の種類、触媒の組成や調製法、反応条件、反応形式等によって大幅に変更することができ、特に限定されない。触媒をスラリー状態で反応させる場合、触媒は、スラリー中の固形分濃度として、好ましくは1〜50質量/容量%、より好ましくは3〜30質量/容量%、さらに好ましくは10〜25質量/容量%の範囲で用いられる。   The amount of the catalyst used is not particularly limited, and can be changed greatly depending on the type of reaction raw material, the composition and preparation method of the catalyst, reaction conditions, reaction mode, and the like. When the catalyst is reacted in a slurry state, the catalyst is preferably 1 to 50 mass / volume%, more preferably 3 to 30 mass / volume%, still more preferably 10 to 25 mass / volume, as the solid content concentration in the slurry. % Range.

カルボン酸エステルの製造は、気相反応、液相反応、潅液反応等の任意の方法で、回分式又は連続式のいずれによっても実施できる。   The carboxylic acid ester can be produced by any method such as a gas phase reaction, a liquid phase reaction, and an irrigation reaction, either batchwise or continuously.

その反応は、無溶媒でも実施され得るが、反応成分(反応基質、反応生成物及び触媒)に対して不活性な溶媒、例えば、ヘキサン、デカン、ベンゼン、ジオキサンを用いても実施され得る。   The reaction can be carried out without solvent, but can also be carried out using a solvent inert to the reaction components (reaction substrate, reaction product and catalyst) such as hexane, decane, benzene, dioxane.

反応形式は、固定床式、流動床式、攪拌槽式等の従来公知の形式であればよい。例えば、液相で反応させる際には、気泡塔反応器、ドラフトチューブ型反応器、撹拌槽反応器等の任意の反応器形式を採用することができる。   The reaction format may be a conventionally known format such as a fixed bed type, a fluidized bed type, and a stirring tank type. For example, when reacting in the liquid phase, any reactor type such as a bubble column reactor, a draft tube reactor, a stirred tank reactor, etc. can be employed.

カルボン酸エステルの製造に用いる酸素は、分子状酸素、すなわち、酸素ガス自体、又は、酸素ガスを反応に不活性な希釈剤、例えば、窒素、炭酸ガス等で希釈した混合ガスの形であってもよい。酸素原料としては、操作性、経済性等の観点から、空気が好ましく用いられる。   The oxygen used in the production of the carboxylic acid ester is in the form of molecular oxygen, that is, oxygen gas itself or a mixed gas obtained by diluting the oxygen gas with a diluent inert to the reaction, such as nitrogen or carbon dioxide. Also good. As the oxygen raw material, air is preferably used from the viewpoints of operability and economy.

酸素分圧は、アルデヒド種、アルコール種等の反応原料、反応条件又は反応器形式等により変化するが、実用的には、反応器出口の酸素分圧を爆発範囲の下限以下の濃度となる範囲とし、例えば、20〜80kPaに管理することが好ましい。反応圧力については、減圧から加圧下の任意の広い圧力範囲でもよく、例えば0.05〜2MPaの範囲の反応圧力である。また、反応器から流出するガス中の酸素濃度が爆発限界を超えないように全圧を設定(例えば、酸素濃度8%)することが安全性の観点から好ましい。   The oxygen partial pressure varies depending on the reaction raw materials such as aldehyde species and alcohol species, the reaction conditions, or the reactor type, but practically, the oxygen partial pressure at the outlet of the reactor is in a range where the concentration is below the lower limit of the explosion range. For example, it is preferable to manage at 20 to 80 kPa. About reaction pressure, the arbitrary wide pressure range from pressure reduction to pressurization may be sufficient, for example, reaction pressure of the range of 0.05-2 Mpa. Further, it is preferable from the viewpoint of safety to set the total pressure (for example, oxygen concentration 8%) so that the oxygen concentration in the gas flowing out from the reactor does not exceed the explosion limit.

カルボン酸エステルの製造反応を液相等で実施する場合、反応系にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物(例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩)を添加して反応系のpHを6〜9に保持することが好ましい。これらのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   When the production reaction of a carboxylic acid ester is carried out in the liquid phase or the like, an alkali metal or alkaline earth metal compound (eg, oxide, hydroxide, carbonate, carboxylate) is added to the reaction system. It is preferable to maintain pH of 6-9. These alkali metal or alkaline earth metal compounds are used singly or in combination of two or more.

カルボン酸エステルを製造する際の反応温度は、200℃を超える高温でもよいが、好ましくは30〜200℃であり、より好ましくは40〜150℃、さらに好ましくは60〜120℃である。反応時間は、特に限定されるものではなく、設定した条件により異なるので一義的には決められないが、通常1〜20時間である。   Although the reaction temperature at the time of manufacturing carboxylic acid ester may be high temperature exceeding 200 degreeC, Preferably it is 30-200 degreeC, More preferably, it is 40-150 degreeC, More preferably, it is 60-120 degreeC. The reaction time is not particularly limited and is not uniquely determined because it varies depending on the set conditions, but is usually 1 to 20 hours.

[物性の測定、解析]
担体及び貴金属担持物の構成元素の含有量の決定、比表面積、細孔径及び細孔容積の測定、平均粒子径の測定、嵩密度(CBD)の測定、耐摩耗性の測定、結晶構造の解析、担体の化学状態解析、形状観察、金属粒子の形態観察は、次の方法により実施することができる。
[Measurement and analysis of physical properties]
Determination of content of constituent elements of carrier and noble metal support, measurement of specific surface area, pore diameter and pore volume, measurement of average particle diameter, measurement of bulk density (CBD), measurement of wear resistance, analysis of crystal structure The chemical state analysis of the carrier, the shape observation, and the metal particle morphology observation can be carried out by the following methods.

(担体及び貴金属担持物の構成元素の含有量の決定)
担体中のSi、Al、第4周期元素及び塩基性元素の濃度、並びに貴金属担持物中の各金属元素の濃度は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のICP発光分析装置(ICP−AES、MS)である「IRIS IntrepidII XDL型」(商品名
)を用いて定量する。
(Determination of the content of constituent elements of the support and the noble metal support)
The concentrations of Si, Al, fourth periodic element and basic element in the support, and the concentration of each metal element in the noble metal support are the ICP emission analyzer (ICP-AES, MS) manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. It is quantified using “IRIS IntrepidII XDL type” (trade name).

試料は、下記のとおりにして調製する。まず、担体又は貴金属担持物をテフロン(登録商標)製分解容器に秤取り、そこに硝酸及びフッ化水素を加える。得られた溶液を、マイルストーンゼネラル社製のマイクロウェーブ分解装置である「ETHOS TC型」(商品名)にて加熱分解後、ヒーター上で蒸発乾固する。次いで、析出した残留物に硝酸及び塩酸を加えて、マイクロウェーブ分解装置にて加圧分解し、得られた分解液を純水で一定容量としたものを試料とする。   Samples are prepared as follows. First, a carrier or a noble metal support is weighed in a Teflon (registered trademark) decomposition vessel, and nitric acid and hydrogen fluoride are added thereto. The obtained solution is thermally decomposed by “ETHOS TC type” (trade name), which is a microwave decomposing apparatus manufactured by Milestone General, and then evaporated to dryness on a heater. Next, nitric acid and hydrochloric acid are added to the deposited residue, and pressure decomposition is performed with a microwave decomposition apparatus, and the obtained decomposition solution is made to have a constant volume with pure water as a sample.

上記ICP−AESにて内標準法で試料の定量を行い、同時に実施した操作ブランク値を差し引いて担体中のSi、Al、第4周期元素及び塩基性元素の含有量並びに貴金属担持物中の金属元素の含有量を求め、組成比、担持量を算出する。   The sample is quantified by the internal standard method in the ICP-AES, and the contents of Si, Al, the fourth periodic element and the basic element in the support and the metal in the noble metal support are subtracted from the operation blank value simultaneously performed. The content of the element is obtained, and the composition ratio and the supported amount are calculated.

(比表面積、細孔径及び細孔容積の測定)
ユアサ・アイオニクス社製のガス吸着量測定装置「オートソーブ3MP」(商品名)により、吸着ガスとして窒素を用いて、担体及び貴金属担持物の比表面積、細孔径及び細孔容積を測定する(窒素吸着法)。比表面積はBET法、細孔径及び細孔分布はBJH法、細孔容積はP/P0、Maxでの吸着量を採用する。
(Measurement of specific surface area, pore diameter and pore volume)
The specific surface area, pore diameter, and pore volume of the support and the noble metal support are measured by using a gas adsorption amount measuring device “Autosorb 3MP” (trade name) manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. Adsorption method). The BET method is used as the specific surface area, the BJH method is used as the pore diameter and pore distribution, the P / P 0 and the adsorption amount at Max are used as the pore volume.

(平均粒子径の測定)
ベックマン・コールター社製のLS230型レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置を用いて、担体及び貴金属担持物の平均粒子径(体積基準)を測定する。
(Measurement of average particle size)
The average particle diameter (volume basis) of the carrier and the precious metal carrier is measured using an LS230 laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer manufactured by Beckman Coulter.

(嵩密度(CBD)の測定)
前処理として、まず、担体をステンレスルツボに約120g採取し、500℃のマッフル炉で1時間焼成を行う。焼成後の担体を、デシケータ(シリカゲル入り)に入れ、室温まで冷却する。このようにして前処理した担体を100.0g採取し、250mLのメスシリンダーに移し、メスシリンダー内に担体を振とう器で15分間タッピング充填する。メスシリンダーを振とう器から取り外し、メスシリンダー内の担体表面を平らにならし、充填容積を読み取る。嵩密度は担体の質量を充填容積で除した値である。
(Measurement of bulk density (CBD))
As a pretreatment, first, about 120 g of a carrier is collected in a stainless crucible and fired for 1 hour in a 500 ° C. muffle furnace. The carrier after baking is put into a desiccator (with silica gel) and cooled to room temperature. 100.0 g of the carrier thus pretreated is collected, transferred to a 250 mL graduated cylinder, and the carrier is tapped and filled in a graduated cylinder with a shaker for 15 minutes. Remove the graduated cylinder from the shaker, level the carrier surface in the graduated cylinder and read the filling volume. The bulk density is a value obtained by dividing the mass of the carrier by the filling volume.

(耐摩耗性の測定)
底部に1/64インチの3つのオリフィスを有する穴あき円板を備えた、内径1.5インチの垂直チューブに担体を約50gを精秤して投入する。外部から垂直チューブ内に穴あき円板を通して、毎時15CF(Cubic Feet)の速度で空気を吹き込み、激しくチューブ内の担体の粒子を流動させる。空気の吹き込みを開始してから5〜20時間の間に微細化して垂直チューブの上部から逸散した担体の粒子の総量の、初期に投入した量に対する割合(質量%)を、「耐摩耗性」として求める。
(Measurement of wear resistance)
About 50 g of the carrier is precisely weighed into a vertical tube having an inner diameter of 1.5 inches and provided with a perforated disk having three orifices of 1/64 inch at the bottom. Air is blown from the outside through a perforated disk into a vertical tube at a speed of 15 CF (Cubic Feet) per hour, and the particles of the carrier in the tube are vigorously flowed. The ratio (mass%) of the total amount of carrier particles that have been refined within 5 to 20 hours from the start of air blowing and dissipated from the top of the vertical tube to the initially charged amount is expressed as “Abrasion resistance”. "

(結晶構造の解析)
リガク社製の粉末X線回折装置(XRD)「Rint2500型」(商品名)を用い、X線源Cu管球(40kV,200mA)、測定範囲5〜65deg(0.02deg/step)、測定速度0.2deg/分、スリット幅(散乱、発散、受光)1deg、1deg、0.15mmの条件で担体及び貴金属担持物の結晶構造の解析を行う。
測定は、試料を、無反射試料板上に均一に散布し、ネオプレンゴムで固定して行う。
(Analysis of crystal structure)
X-ray source Cu tube (40 kV, 200 mA), measurement range 5 to 65 deg (0.02 deg / step), measurement speed using a powder X-ray diffractometer (XRD) “Rint 2500 type” (trade name) manufactured by Rigaku Corporation The crystal structure of the support and the noble metal support is analyzed under the conditions of 0.2 deg / min and slit width (scattering, divergence, light reception) of 1 deg, 1 deg, and 0.15 mm.
The measurement is performed by uniformly spreading the sample on a non-reflective sample plate and fixing it with neoprene rubber.

(担体の化学状態解析)
担体のNiKαスペクトルをTechnos社製のXFRA190型二結晶型高分解能蛍光X線分析装置(HRXRF)で測定し、得られた各種パラメーターを標準物質(ニッケル金属、酸化ニッケル)のそれらと比較し、担体中のニッケルの価数等の化学状態を推測する。
(Chemical state analysis of support)
The NiKα spectrum of the support was measured with XFRA190 double-crystal high-resolution X-ray fluorescence spectrometer (HRXRF) manufactured by Technos, and the obtained parameters were compared with those of the standard substance (nickel metal, nickel oxide). Estimate the chemical state such as the valence of nickel inside.

測定試料として、調製した担体をそのままの状態で用いる。NiのKαスペクトルの測定は、部分スペクトルモードで行う。この際、分光結晶にはGe(220)、スリットは縦発散角1°のものを用い、励起電圧及び電流はそれぞれ35kV及び80mAに設定する。その上で、標準試料ではアブソーバとしてろ紙を用い、担体試料では計数時間を試料毎に選択してKαスペクトルのピーク強度が3,000cps以下、10,000counts以上になるように測定する。それぞれの試料で5回測定を繰り返し、その繰り返し測定前後にニッケル金属の測定を行う。実測スペクトルを平滑化処理(S−G法7点―5回)後、ピーク位置、半値幅(FWHM)、非対称性係数(AI)を算出し、ピーク位置は試料の測定前後に測定したニッケル金属の測定値からのズレ、化学シフト(ΔE)として取り扱う。   As a measurement sample, the prepared carrier is used as it is. The measurement of the Ni Kα spectrum is performed in the partial spectrum mode. At this time, Ge (220) is used as the spectral crystal, and the slit has a vertical divergence angle of 1 °, and the excitation voltage and current are set to 35 kV and 80 mA, respectively. Then, filter paper is used as an absorber in the standard sample, and a counting time is selected for each sample in the carrier sample, and measurement is performed so that the peak intensity of the Kα spectrum is 3,000 cps or less and 10,000 counts or more. The measurement is repeated five times for each sample, and nickel metal is measured before and after the repeated measurement. After smoothing the measured spectrum (SG method 7 points-5 times), the peak position, full width at half maximum (FWHM), and asymmetry coefficient (AI) were calculated. The peak position was the nickel metal measured before and after the measurement of the sample. It is treated as a deviation from the measured value, chemical shift (ΔE).

(形状観察)
日立製作所社製のX−650走査型電子顕微鏡装置(SEM)を用いて、担体及び貴金属担持物を観察する。
(Shape observation)
The carrier and the precious metal carrier are observed using an X-650 scanning electron microscope (SEM) manufactured by Hitachi, Ltd.

(金属粒子の形態観察)
JEOL社製の3100FEF型透過型電子顕微鏡/走査透過電子顕微鏡装置(TEM/STEM)[加速電圧300kV、エネルギー分散型X線検出器(EDX)付属]を用いて、TEMの明視野像、STEMの暗視野像を観察し、STEM−EDS組成分析(点分析、マッピング、ライン分析)を行う。
(Metallic particle morphology observation)
Using JEOL 3100FEF transmission electron microscope / scanning transmission electron microscope apparatus (TEM / STEM) [acceleration voltage 300 kV, energy dispersive X-ray detector (EDX) attached], TEM bright field image, STEM A dark field image is observed, and STEM-EDS composition analysis (point analysis, mapping, line analysis) is performed.

データ解析ソフトとして、TEM像、STEM像解析(長さ測定、フーリエ変換解析):DigitalMicrograph(登録商標) Ver.1.70.16,Gatan、EDSデータ解析(マッピング画像処理、組成定量計算):NORAN System SIX ver.2.0、Thermo Fisher Scientificを用いる。   As data analysis software, TEM image, STEM image analysis (length measurement, Fourier transform analysis): Digital Micrograph (registered trademark) Ver. 1.70.16, Gatan, EDS data analysis (mapping image processing, composition quantitative calculation): NORAN System SIX ver. 2.0, Thermo Fisher Scientific is used.

測定試料は、貴金属担持物を乳鉢で破砕後、エタノールに分散させ、超音波洗浄を約1分間行った後、Mo製マイクログリット上に滴下・風間し、TEM/STEM観察用試料として得られる。   The measurement sample is obtained as a sample for TEM / STEM observation by crushing a noble metal-supported material in a mortar, dispersing it in ethanol, performing ultrasonic cleaning for about 1 minute, dropping on a Mo-made microgrit, and wind.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。当業者は、以下に示す実施例のみならず様々な変更を加えて実施することが可能であり、かかる変更も本発明の特許請求の範囲に包含される。なお、実施例及び比較例の物性の測定は、上述の[物性の測定、解析]に記載の条件で実施した。
〔実施例1〕
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited at all by these. Those skilled in the art can implement various modifications as well as the following embodiments, and such modifications are also included in the scope of the claims of the present invention. In addition, the measurement of the physical property of an Example and a comparative example was implemented on the conditions as described in the above-mentioned [measurement of physical property, analysis].
[Example 1]

(1)担体の製造
硝酸アルミニウム9水和物1.5kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kg及び60%硝酸0.27kgを、純水3.0Lに溶解した水溶液を準備した。その水溶液を15℃に保持した攪拌状態のコロイド粒子径10〜20nmのシリカゾル溶液(日産化学社製、商品名「スノーテックスN−30」、SiO2含有量:30質量%)10.0kg中へ徐々に滴下し、シリカゾル、硝酸アルミニウム、硝酸ニッケル及び硝酸マグネシウムの混合スラリーを得た。その後、出口温度を130℃に設定したスプレードライヤー装置で混合スラリーを噴霧乾燥し固形物を得た。
(1) Production of carrier 1.5 kg of aluminum nitrate nonahydrate, 0.24 kg of nickel nitrate hexahydrate, 0.98 kg of magnesium nitrate hexahydrate and 0.27 kg of 60% nitric acid were added to 3.0 L of pure water. A dissolved aqueous solution was prepared. Into 10.0 kg of a silica sol solution (manufactured by Nissan Chemical Co., trade name “Snowtex N-30”, SiO 2 content: 30% by mass) with a colloidal particle diameter of 10 to 20 nm in a stirred state in which the aqueous solution is maintained at 15 ° C. The mixture was gradually added dropwise to obtain a mixed slurry of silica sol, aluminum nitrate, nickel nitrate and magnesium nitrate. Thereafter, the mixed slurry was spray-dried with a spray dryer apparatus whose outlet temperature was set to 130 ° C. to obtain a solid.

次いで、得られた固形物を上部が開放されたステンレス製容器に厚さ約1cm程充填し、電気炉で室温から300℃まで2時間かけて昇温後、300℃で3時間保持した。さらに600℃まで2時間で昇温後、600℃で3時間保持して焼成した。その後、徐冷して、ケイ素−アルミニウム−ニッケル−マグネシウムを含む複合酸化物からなる担体を得た。   Next, the obtained solid was filled in a stainless steel container having an open top with a thickness of about 1 cm, heated from room temperature to 300 ° C. over 2 hours in an electric furnace, and then held at 300 ° C. for 3 hours. Further, the temperature was raised to 600 ° C. in 2 hours, and then calcined by holding at 600 ° C. for 3 hours. Thereafter, it was gradually cooled to obtain a carrier made of a composite oxide containing silicon-aluminum-nickel-magnesium.

得られた担体は、ケイ素とアルミニウムとニッケルとマグネシウムとの合計モル量に対して、ケイ素を85.3モル%、アルミニウムを6.8モル%、ニッケルを1.4モル%、マグネシウムを6.5モル%含んでいた。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.21、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で0.22であった。   The obtained support was 85.3 mol% silicon, 6.8 mol% aluminum, 1.4 mol% nickel, and 6. mol magnesium with respect to the total molar amount of silicon, aluminum, nickel and magnesium. 5 mol% was contained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.21 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 0.22 on a molar basis.

窒素吸着法による比表面積は223m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は5.1nmであった。嵩密度は0.97CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。 The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 223 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, and the average pore diameter was 5.1 nm. The bulk density was 0.97 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), there was no crack or chipping, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

担体中のニッケルの化学状態について、二結晶型高分解能蛍光X線分析法(HRXRF)の結果から、ニッケルのハイスピン2価と推測され、NiKαスペクトルの相違から単一化合物である酸化ニッケルとは異なる化学状態であることが判明した。実測スペクトルから得られた担体のNiKαスペクトルの半値幅(FWHM)は3.474、化学シフト(ΔE)は0.331であった。標準物質として測定した酸化ニッケルのNiKαスペクトルの半値幅(FWHM)は3.249、化学シフト(ΔE)は0.344であった。   Regarding the chemical state of nickel in the support, it is presumed to be high spin divalent nickel from the results of double-crystal high-resolution X-ray fluorescence analysis (HRXRF), and is different from nickel oxide, which is a single compound, due to the difference in NiKα spectra. It was found to be in a chemical state. The full width at half maximum (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the carrier obtained from the measured spectrum was 3.474 and the chemical shift (ΔE) was 0.331. The full width at half maximum (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide measured as a standard substance was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

(2)貴金属担持物の製造
上記で得られた担体300gを、蒸留水1Lを入れたガラス容器に添加し、60℃で撹拌しながら、Pdとして2.5質量%に相当する量の塩化パラジウムの希塩酸溶液を素早く滴下した。その後、ガラス容器の内容物を1時間保持し、そこにヒドラジンを化学量論量の1.2倍添加して還元した。還元後の内容物からデカンテーションにより上澄みを除去して沈殿物を回収し、その沈殿物をClイオンが検出されなくなるまで蒸留水で洗浄し、さらに60℃で真空乾燥して、Pdを2.5質量%担持した貴金属担持物(Pd/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。
(2) Production of noble metal support 300 g of the carrier obtained above was added to a glass container containing 1 L of distilled water and stirred at 60 ° C., and palladium chloride in an amount corresponding to 2.5% by mass as Pd. Was quickly added dropwise. Thereafter, the contents of the glass container were held for 1 hour, and hydrazine was added to the stoichiometric amount 1.2 times and reduced. The supernatant is removed from the reduced content by decantation, and the precipitate is recovered. The precipitate is washed with distilled water until Cl ions are no longer detected, and further dried under vacuum at 60 ° C. A noble metal support (Pd / Si—Al—Ni—Mg composite oxide) supported by 5% by mass was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は241m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 241 m 2 / g, a pore volume of 0.27 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pdに帰属される回折ピークが観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPd粒子が担体表面上に均一に担持されていた。Pd粒子の数平均粒子径は5.2nmであった(算出個数:100)。   According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the noble metal support, a diffraction peak attributed to Pd was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), Pd particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the surface of the carrier. The number average particle diameter of the Pd particles was 5.2 nm (calculated number: 100).

次に、上記貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、以下の方法によりpHスイング試験を行った。
上記のようにして得られた貴金属担持物10gを、ガラス容器に入れたpH4の緩衝液100mLに添加し、90℃で10分間攪拌を続けた後、静置して上澄みを除去し、水洗、デカンテーションを行った。こうして得られた固形物を、ガラス容器に入れたpH10の緩衝液100mLに添加し、90℃で10分間攪拌を続けた後、静置して上澄みを除去し、水洗、デカンテーションを行った。以上の操作を1サイクルとし、計50サイクルのpHスイング処理を実施した。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は242m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による貴金属担持物の構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM/STEM)によるPd粒子の平均粒子径は5.3nm(算出個数:100)であり、Pd粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。
Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support, a pH swing test was performed by the following method.
10 g of the noble metal support obtained as described above was added to 100 mL of a pH 4 buffer solution in a glass container, and after stirring at 90 ° C. for 10 minutes, the mixture was left to stand to remove the supernatant, washed with water, Decanted. The solid material thus obtained was added to 100 mL of a pH 10 buffer solution placed in a glass container, and stirring was continued at 90 ° C. for 10 minutes. Then, the solid was left to stand to remove the supernatant, washed with water, and decanted. The above operation was made into 1 cycle, and the pH swing process of 50 cycles in total was implemented. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 242 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 4.0 nm. Was not recognized. Moreover, the average particle diameter of Pd particles by a transmission electron microscope (TEM / STEM) was 5.3 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of Pd particles was observed.

〔実施例2〕
実施例1の(1)で得られた担体300gを、ガラス容器に入れた蒸留水1Lに添加し、60℃で撹拌しながら、それぞれPd及びPbとして2.5質量%に相当する量の塩化パラジウムの希塩酸溶液及び硝酸鉛水溶液を素早く滴下した。その後、ガラス容器の内容物を1時間保持し、そこにヒドラジンを化学量論量の1.2倍添加して還元した。還元後の内容物からデカンテーションにより上澄みを除去して沈殿物を回収し、その沈殿物をClイオンが検出されなくなるまで蒸留水で洗浄し、さらに60℃で真空乾燥して、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。
[Example 2]
300 g of the carrier obtained in (1) of Example 1 was added to 1 L of distilled water in a glass container, and while stirring at 60 ° C., an amount of chloride corresponding to 2.5% by mass as Pd and Pb, respectively. A dilute hydrochloric acid solution of palladium and an aqueous lead nitrate solution were quickly added dropwise. Thereafter, the contents of the glass container were held for 1 hour, and hydrazine was added to the stoichiometric amount 1.2 times and reduced. The supernatant is removed from the reduced contents by decantation, and the precipitate is recovered. The precipitate is washed with distilled water until no Cl ions are detected, and further dried at 60 ° C. under vacuum to remove Pd and Pb. A noble metal support (PdPb / Si—Al—Ni—Mg composite oxide) supported by 2.5% by mass was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は240m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は4.0nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 240 m 2 / g, a pore volume of 0.26 mL / g, and an average pore diameter of 4.0 nm as determined by the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.5nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.5 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は241m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は5.1nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 241 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 4.0 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 5.1 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdPb particles was observed.

〔実施例3〕
硝酸アルミニウム9水和物1.5kgに代えて硝酸アルミニウム9水和物4.0kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて硝酸亜鉛6水和物0.11kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて硝酸カリウム1.1kgを用いた以外は実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を69.7モル%、アルミニウムを15.0モル%、亜鉛を0.5モル%、カリウムを14.9モル%含む担体を得た。Zn(X)/Alの組成比はモル基準で0.03、Zn(X)/K(B)の組成比はモル基準で0.03であった。
Example 3
Instead of aluminum nitrate 9 hydrate 1.5 kg, aluminum nitrate 9 hydrate 4.0 kg, nickel nitrate hexahydrate 0.24 kg, zinc nitrate hexahydrate 0.11 kg, magnesium nitrate hexahydrate Except that 1.1 kg of potassium nitrate was used instead of 0.98 kg, the same procedure as in (1) of Example 1 was performed, 69.7 mol% silicon, 15.0 mol% aluminum, and 0.5 mol% zinc. A carrier containing 14.9 mol% of potassium was obtained. The composition ratio of Zn (X) / Al was 0.03 on a molar basis, and the composition ratio of Zn (X) / K (B) was 0.03 on a molar basis.

窒素吸着法による比表面積は170m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は5.3nmであった。嵩密度は0.95CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、割れや欠けもなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。 The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 170 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 5.3 nm. The bulk density was 0.95 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from observation with a scanning electron microscope (SEM), there was no crack or chipping, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、上記担体300gを、ガラス容器に入れた蒸留水1Lに添加し、60℃で撹拌しながら、それぞれPd及びBiとして2.5質量%に相当する量の塩化パラジウムの希塩酸溶液及び酢酸ビスマス水溶液を素早く滴下した。その後、ガラス容器の内容物を1時間保持し、そこにヒドラジンを化学量論量の1.2倍添加して還元した。還元後の内容物からデカンテーションにより上澄みを除去して沈殿物を回収し、その沈殿物をClイオンが検出されなくなるまで蒸留水で洗浄し、さらに60℃で真空乾燥して、Pd、Biを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdBi/Si−Al−Zn−K複合酸化物)を得た。   Next, 300 g of the carrier was added to 1 L of distilled water in a glass container, and while stirring at 60 ° C., a diluted hydrochloric acid solution of palladium chloride and bismuth acetate in an amount corresponding to 2.5% by mass as Pd and Bi, respectively. The aqueous solution was quickly added dropwise. Thereafter, the contents of the glass container were held for 1 hour, and hydrazine was added to the stoichiometric amount 1.2 times and reduced. The supernatant is removed from the reduced content by decantation, and the precipitate is recovered. The precipitate is washed with distilled water until Cl ions are no longer detected, and further dried at 60 ° C. under vacuum to remove Pd and Bi. A noble metal support (PdBi / Si—Al—Zn—K composite oxide) supported by 2.5% by mass was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は178m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 178 m 2 / g, a pore volume of 0.28 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle size was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、PdBiの金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.9°、45.2°、65.8°、79.0°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdBi粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdBi粒子の数平均粒子径は5.1nmであった(算出個数:100)。   According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, the diffraction peaks (2θ = 38.9 °, 45.2 °, 65.8 °, 79.0) attributed to the intermetallic compound of PdBi. °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdBi particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdBi particles was 5.1 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は180m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は3.9nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdBi粒子の平均粒子径は5.0nm(算出個数:100)であり、PdBi粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 180 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 3.9 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdBi particle | grains by a transmission electron microscope (TEM) is 5.0 nm (calculated number: 100), and the particle growth of PdBi particle | grains was hardly observed.

〔実施例4〕
硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて硝酸鉄9水和物0.2kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて硝酸ランタン9水和物0.48kgを用いた以外は、実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を89.9モル%、アルミニウムを7.2モル%、鉄を0.9モル%、ランタンを2.0モル%含む担体を得た。Fe(X)/Alの組成比はモル基準で0.12、Fe(X)/La(B)の組成比はモル基準で0.45であった。
Example 4
Except that 0.24 kg of nickel nitrate hexahydrate was used instead of 0.2 kg of iron nitrate nonahydrate, and 0.48 kg of lanthanum nitrate nonahydrate was used instead of 0.98 kg of magnesium nitrate hexahydrate. In the same manner as in Example 1 (1), a support containing 89.9 mol% silicon, 7.2 mol% aluminum, 0.9 mol% iron, and 2.0 mol% lanthanum was obtained. The composition ratio of Fe (X) / Al was 0.12 on a molar basis, and the composition ratio of Fe (X) / La (B) was 0.45 on a molar basis.

窒素吸着法による比表面積は232m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は5.0nmであった。嵩密度は0.98CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、割れや欠けもなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。 The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 232 m 2 / g, the pore volume was 0.28 mL / g, and the average pore diameter was 5.0 nm. The bulk density was 0.98 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from observation with a scanning electron microscope (SEM), there was no crack or chipping, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、上記担体300gを、ガラス容器に入れた蒸留水1Lに添加し、60℃で撹拌しながら、それぞれPd及びTlとして2.5質量%に相当する量の塩化パラジウムの希塩酸溶液及び酢酸タリウム水溶液を素早く滴下した。その後、ガラス容器の内容物を1時間保持し、そこにヒドラジンを化学量論量の1.2倍添加して還元した。還元後の内容物からデカンテーションにより上澄みを除去して沈殿物を回収し、その沈殿物をClイオンが検出されなくなるまで蒸留水で洗浄し、60℃で真空乾燥して、Pd、Tlを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdTl/Si−Al−Fe−La複合酸化物)を得た。   Next, 300 g of the above carrier was added to 1 L of distilled water in a glass container, and while stirring at 60 ° C., a solution of palladium chloride in dilute hydrochloric acid and thallium acetate in an amount corresponding to 2.5% by mass as Pd and Tl, respectively. The aqueous solution was quickly added dropwise. Thereafter, the contents of the glass container were held for 1 hour, and hydrazine was added to the stoichiometric amount 1.2 times and reduced. The supernatant is removed from the reduced content by decantation, and the precipitate is recovered. The precipitate is washed with distilled water until Cl ions are no longer detected, and is dried in vacuo at 60 ° C. A noble metal support (PdTl / Si—Al—Fe—La composite oxide) supported by 2.5% by mass was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は251m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 251 m 2 / g, a pore volume of 0.28 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle size was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、PdTlの金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.5°、44.7°、65.0°、78.1°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdTl粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdTl粒子の数平均粒子径は5.2nmであった(算出個数:100)。   According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.5 °, 44.7 °, 65.0 °, 78.1) attributed to the intermetallic compound of PdTl. °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdTl particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the surface of the carrier. The number average particle diameter of the PdTl particles was 5.2 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は254m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdTl粒子の平均粒子径は5.2nm(算出個数:100)であり、PdTl粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, a pH swing test was performed by the same method as in Example 1 in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support as described above. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 254 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 4.0 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdTl particles by a transmission electron microscope (TEM) was 5.2 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdTl particles was observed.

〔実施例5〕
水ガラス3号(SiO2:28〜30質量%、Na2O:9〜10質量%)10kgに、pHが9になるまで硫酸を添加し、次いで硫酸アルミニウムを添加し、pHを2とした。さらにアルミン酸ソーダを加え、pHを5〜5.5とし、一部を脱水してシリカ−アルミナを約10質量%含むヒドロゲルを得た。このヒドロゲルを130℃でスプレードライにて噴霧乾燥後、Na2Oが0.02質量%、SO4が0.5質量%以下になるように洗浄した。これに、酸化マグネシウム0.83kgと酸化ニッケル1.8kgとを添加、混合してスラリーを得た。そのスラリーを、ろ過、洗浄後、110℃で6時間乾燥し、次いで700℃まで3時間かけて昇温後、700℃で3時間保持して焼成した。その後、除冷して、担体を得た。
Example 5
To 10 kg of water glass No. 3 (SiO 2 : 28 to 30% by mass, Na 2 O: 9 to 10% by mass), sulfuric acid was added until the pH reached 9, and then aluminum sulfate was added to adjust the pH to 2. . Further, sodium aluminate was added to adjust the pH to 5 to 5.5, and a part thereof was dehydrated to obtain a hydrogel containing about 10% by mass of silica-alumina. This hydrogel was spray-dried at 130 ° C. by spray drying, and then washed so that Na 2 O was 0.02 mass% and SO 4 was 0.5 mass% or less. To this, 0.83 kg of magnesium oxide and 1.8 kg of nickel oxide were added and mixed to obtain a slurry. The slurry was filtered, washed, dried at 110 ° C. for 6 hours, then heated to 700 ° C. over 3 hours, and held at 700 ° C. for 3 hours for firing. Then, it cooled and obtained the support | carrier.

得られた担体は、ケイ素とアルミニウムとニッケルとマグネシウムとの合計モル量に対して、ケイ素を42.2モル%、アルミニウム20.4モル%、ニッケルを19.8モル%、マグネシウムを17.6モル%含んでいた。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.97、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で1.13であった。   The obtained support was 42.2 mol% silicon, 20.4 mol% aluminum, 19.8 mol% nickel, and 17.6 mol magnesium with respect to the total molar amount of silicon, aluminum, nickel and magnesium. Contained mol%. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.97 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 1.13 on a molar basis.

窒素吸着法による比表面積は73m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は5.4nmであった。嵩密度は1.05CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、63μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、担体に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。 The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 73 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, and the average pore diameter was 5.4 nm. The bulk density was 1.05 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle size was 63 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the carrier was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られた担体に代えた以外は、実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。   Next, a noble metal support (PdPb / Si—Al—) supporting 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the support obtained as described above. Ni-Mg composite oxide) was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は94m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.0nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 94 m 2 / g, a pore volume of 0.27 mL / g, and an average pore diameter of 4.0 nm as determined by the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.3nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.3 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は95m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は5.2nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 95 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, the average pore diameter was 4.0 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 5.2 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdPb particles was observed.

〔実施例6〕
硝酸アルミニウム9水和物1.5kgに代えて、酸化アルミニウム4.4kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて酸化ニッケル0.93kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて酸化マグネシウム0.42kgを用い、焼成温度を600℃から800℃に代えた以外は実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を42.9モル%、アルミニウムを37.0モル%、ニッケルを10.9モル%、マグネシウムを9.1モル%含む担体を得た。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.30、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で1.20であった。窒素吸着法による比表面積は78m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は5.2nmであった。嵩密度は1.02CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、担体に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。
Example 6
In place of 1.5 kg of aluminum nitrate nonahydrate, 4.4 kg of aluminum oxide, 0.93 kg of nickel oxide in place of 0.24 kg of nickel nitrate hexahydrate, and oxidized in place of 0.98 kg of magnesium nitrate hexahydrate Except for using 0.42 kg of magnesium and changing the firing temperature from 600 ° C. to 800 ° C., in the same manner as in (1) of Example 1, silicon was 42.9 mol%, aluminum was 37.0 mol%, nickel was A carrier containing 10.9 mol% and 9.1 mol% magnesium was obtained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.30 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 1.20 on a molar basis. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 78 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 5.2 nm. The bulk density was 1.02 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the carrier was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られた担体に代えた以外は、実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。   Next, a noble metal support (PdPb / Si—Al—) supporting 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the support obtained as described above. Ni-Mg composite oxide) was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は105m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 105 m 2 / g, a pore volume of 0.27 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.4nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.4 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は107m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は5.3nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 107 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 4.0 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 5.3 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdPb particles was observed.

〔実施例7〕
硝酸アルミニウム9水和物1.5kgに代えて硝酸アルミニウム9水和物1.0kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて水酸化ニッケル0.23kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて所定量の水酸化マグネシウム1.9kgを用い、焼成温度を600℃から650℃に代えた以外は実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を57.6モル%、アルミニウムを3.1モル%、ニッケルを2.8モル%、マグネシウムを36.6モル%含む担体を得た。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.91、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で0.08であった。窒素吸着法による比表面積は92m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は5.1nmであった。嵩密度は0.99CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、担体に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。
Example 7
Instead of aluminum nitrate 9 hydrate 1.5 kg, aluminum nitrate 9 hydrate 1.0 kg, nickel nitrate hexahydrate 0.24 kg, nickel hydroxide 0.23 kg, magnesium nitrate hexahydrate 0.98 kg Instead of using a predetermined amount of 1.9 kg of magnesium hydroxide and changing the firing temperature from 600 ° C. to 650 ° C. in the same manner as in (1) of Example 1, 57.6 mol% of silicon and aluminum were used. A carrier containing 3.1 mol%, 2.8 mol% nickel, and 36.6 mol% magnesium was obtained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.91 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 0.08 on a molar basis. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 92 m 2 / g, the pore volume was 0.28 mL / g, and the average pore diameter was 5.1 nm. The bulk density was 0.99 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the carrier was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られた担体に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。   Next, a noble metal carrier (PdPb / Si—Al—Ni) carrying 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, in the same manner as in Example 2 except that the carrier was replaced with the carrier obtained as described above. -Mg composite oxide).

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は120m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 120 m 2 / g, a pore volume of 0.28 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. From observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.2nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.2 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は118m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は3.9nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は5.3nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 118 m 2 / g, the pore volume was 0.28 mL / g, the average pore diameter was 3.9 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 5.3 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdPb particles was observed.

〔実施例8〕
硝酸アルミニウム9水和物2.0kg、硝酸マグネシウム1.5kg、及び、60%硝酸0.27kgを純水3.0Lに溶解した水溶液を準備した。その水溶液を15℃に保持した攪拌状態のコロイド粒子径10〜20nmのシリカゾル溶液(日産化学社製、商品名「スノーテックスN−30」、SiO2含有量:30質量%)10.0kg中へ徐々に滴下し、シリカゾル、硝酸アルミニウム及び硝酸マグネシウムの混合スラリーを得た。その後、混合スラリーを50℃で24時間保持して熟成させた。熟成させた混合スラリーを室温に冷却した後、出口温度を130℃に設定したスプレードライヤー装置で噴霧乾燥し乾燥物を得た。
次いで、得られた固形物を上部が開放したステンレス製容器に厚さ約1cm程充填し、電気炉で室温から300℃まで2時間かけて昇温後、300℃で3時間保持した。さらに600℃まで2時間かけて昇温後、600℃で3時間保持して焼成した。その後、徐冷して、固形物であるシリカ−アルミナ−マグネシアを得た。
Example 8
An aqueous solution prepared by dissolving 2.0 kg of aluminum nitrate nonahydrate, 1.5 kg of magnesium nitrate, and 0.27 kg of 60% nitric acid in 3.0 L of pure water was prepared. Into 10.0 kg of a silica sol solution (manufactured by Nissan Chemical Co., trade name “Snowtex N-30”, SiO 2 content: 30% by mass) with a colloidal particle diameter of 10 to 20 nm in a stirred state in which the aqueous solution is maintained at 15 ° C. The mixture was gradually added dropwise to obtain a mixed slurry of silica sol, aluminum nitrate and magnesium nitrate. Thereafter, the mixed slurry was aged by holding at 50 ° C. for 24 hours. The aged mixed slurry was cooled to room temperature and then spray-dried with a spray dryer apparatus whose outlet temperature was set to 130 ° C. to obtain a dried product.
Next, the obtained solid was filled in a stainless steel container having an open top with a thickness of about 1 cm, heated from room temperature to 300 ° C. over 2 hours in an electric furnace, and then kept at 300 ° C. for 3 hours. Furthermore, after heating up to 600 degreeC over 2 hours, it hold | maintained at 600 degreeC for 3 hours, and baked. Then, it annealed and obtained the silica-alumina-magnesia which is a solid substance.

次に、硝酸ニッケル6水和物27gを含む水溶液1.0Lを90℃に加温した。この水溶液に上記のようにして得られた固形物であるシリカ−アルミナ−マグネシア300gを投入し、攪拌しながら90℃で1時間保持して、ニッケル成分を固形物に析出させた。次いで、その混合物を静置して上澄みを除去し、蒸留水で数回洗浄し、濾過した後の固形物を105℃で16時間乾燥し、さらに空気中600℃で5時間焼成した。こうして、ケイ素を80.3モル%、アルミニウムを8.7モル%、ニッケルを1.5モル%、マグネシウムを9.5モル%含む担体を得た。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.18、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で0.16であった。
窒素吸着法による比表面積は245m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は4.0nmであった。嵩密度は0.99CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、担体に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。
Next, 1.0 L of an aqueous solution containing 27 g of nickel nitrate hexahydrate was heated to 90 ° C. Into this aqueous solution, 300 g of silica-alumina-magnesia, which was a solid obtained as described above, was added and kept at 90 ° C. for 1 hour with stirring to precipitate a nickel component on the solid. The mixture was then allowed to stand to remove the supernatant, washed several times with distilled water, filtered and the solid material was dried at 105 ° C. for 16 hours and further calcined in air at 600 ° C. for 5 hours. Thus, a support containing 80.3 mol% silicon, 8.7 mol% aluminum, 1.5 mol% nickel, and 9.5 mol% magnesium was obtained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.18 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 0.16 on a molar basis.
The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 245 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, and the average pore diameter was 4.0 nm. The bulk density was 0.99 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the carrier was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られた担体に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)を得た。   Next, a noble metal carrier (PdPb / Si—Al—Ni) carrying 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, in the same manner as in Example 2 except that the carrier was replaced with the carrier obtained as described above. -Mg composite oxide).

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は242m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 242 m 2 / g, a pore volume of 0.26 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.0nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.0 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は245m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は4.0nmであり、pHスイング処理による構造変化は認められなかった。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は4.9nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長はほとんど観察されなかった。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 245 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, the average pore diameter was 4.0 nm, and no structural change was observed due to the pH swing treatment. It was. Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 4.9 nm (calculated number: 100), and almost no particle growth of the PdPb particles was observed.

〔比較例1〕
原料としてシリカゾル溶液を日産化学社製、商品名「スノーテックスN−30」から同社製、商品名「スノーテックスN−40」(SiO2含有量:40質量%)に代え、硝酸アルミニウム、硝酸ニッケル、硝酸マグネシウムを添加せずにシリカ単独の組成にした以外は実施例1と同様にして、スプレードライヤー装置による混合スラリーの噴霧乾燥まで行い固形物を得た。次に、得られた固形物をロータリーキルンで室温から300℃まで2時間かけて昇温後、300℃で1時間保持した。さらに600℃まで2時間で昇温後、600℃で1時間保持して焼成した。その後、徐冷して、シリカを得た。
窒素吸着法による比表面積は215m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は5.5nmであった。嵩密度は0.55CBD、耐摩耗性は3.3質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、66μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、シリカに割れや欠けが認められた。シリカの形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、非晶質パターンが得られた。
[Comparative Example 1]
Silica sol solution as a raw material is made by Nissan Chemical Co., Ltd., trade name “Snowtex N-30”, made by the company, trade name “Snowtex N-40” (SiO 2 content: 40 mass%), aluminum nitrate, nickel nitrate A solid was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of the silica alone was not added without adding magnesium nitrate until the mixed slurry was spray-dried with a spray dryer. Next, the obtained solid was heated from room temperature to 300 ° C. with a rotary kiln over 2 hours and then held at 300 ° C. for 1 hour. Further, the temperature was raised to 600 ° C. in 2 hours, and then held at 600 ° C. for 1 hour for firing. Thereafter, it was gradually cooled to obtain silica.
The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 215 m 2 / g, the pore volume was 0.26 mL / g, and the average pore diameter was 5.5 nm. The bulk density was 0.55 CBD, and the wear resistance was 3.3% by mass. The average particle diameter was 66 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from the observation with a scanning electron microscope (SEM), the silica was cracked or chipped. The shape of silica was almost spherical. For the solid form, an amorphous pattern was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られたシリカに代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/SiO2)を得た。 Next, a noble metal support (PdPb / SiO 2 ) supporting 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, was obtained in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with silica obtained as described above. It was.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は216m2/g、細孔容積は0.26mL/g、平均細孔径は5.5nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、66μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 216 m 2 / g, a pore volume of 0.26 mL / g, and an average pore diameter of 5.5 nm as determined by the nitrogen adsorption method. The average particle size was 66 μm from the result of measurement by particle size distribution measurement by laser / scattering method. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.1nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.1 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は201m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は8.8nmであり、pHスイング処理による構造変化が認められた。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPbの平均粒子径は7.4nm(算出個数:100)であり、PdPbの粒子成長が観察された。
〔比較例2〕
硝酸ニッケル、硝酸マグネシウムを用いなかった以外は、実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を93.0モル%、アルミニウムを7.0モル%含むシリカ−アルミナ組成物を得た。窒素吸着法による比表面積は220m2/g、細孔容積は0.30mL/g、平均細孔径は5.2nmであった。嵩密度は0.94CBD、耐摩耗性は0.2質量%であった。シリカ−アルミナ組成物の平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、シリカ−アルミナ組成物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、非晶質パターンが得られた。
Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 201 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 8.8 nm, and structural changes due to the pH swing treatment were observed. . Moreover, the average particle diameter of PdPb by a transmission electron microscope (TEM) was 7.4 nm (calculated number: 100), and PdPb particle growth was observed.
[Comparative Example 2]
A silica-alumina composition containing 93.0 mol% silicon and 7.0 mol% aluminum was obtained in the same manner as (1) of Example 1 except that nickel nitrate and magnesium nitrate were not used. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 220 m 2 / g, the pore volume was 0.30 mL / g, and the average pore diameter was 5.2 nm. The bulk density was 0.94 CBD, and the wear resistance was 0.2% by mass. The average particle size of the silica-alumina composition was 62 μm based on the results of laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from the observation with a scanning electron microscope (SEM), the silica-alumina composition was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical. For the solid form, an amorphous pattern was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られたシリカ−アルミナ組成物に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al複合酸化物)を得た。 Next, a noble metal support (PdPb / Si) supporting 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively, in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the silica-alumina composition obtained as described above. -A l double if oxide) was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は223m2/g、細孔容積は0.29mL/g、平均細孔径は5.2nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 223 m 2 / g, a pore volume of 0.29 mL / g, and an average pore diameter of 5.2 nm as determined by the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.0nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.0 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は205m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は8.5nmであり、pHスイング処理による構造変化が認められた。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPbの平均粒子径は7.4nm(算出個数:100)であり、PdPbの粒子成長が観察された。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 205 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 8.5 nm, and structural changes due to the pH swing treatment were observed. . Moreover, the average particle diameter of PdPb by a transmission electron microscope (TEM) was 7.4 nm (calculated number: 100), and PdPb particle growth was observed.

〔比較例3〕
硝酸ニッケルを用いなかった以外は、実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を86.5モル%、アルミニウムを6.9モル%、マグネシウムを6.6モル%含むシリカ−アルミナ−マグネシア組成物を得た。窒素吸着法による比表面積は213m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は5.1nmであった。嵩密度は0.96CBD、耐摩耗性は0.1質量%であった。シリカ−アルミナ−マグネシア組成物の平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、シリカ−アルミナ−マグネシア組成物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。
[Comparative Example 3]
A silica-alumina-magnesia containing 86.5 mol% silicon, 6.9 mol% aluminum, and 6.6 mol% magnesium, except that nickel nitrate was not used. A composition was obtained. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 213 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 5.1 nm. The bulk density was 0.96 CBD, and the wear resistance was 0.1% by mass. The average particle size of the silica-alumina-magnesia composition was 62 μm from the result of laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from the observation with a scanning electron microscope (SEM), the silica-alumina-magnesia composition had no cracks or chips, and the shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).

次に、担体を上記のようにして得られたシリカ−アルミナ−マグネシア組成物に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Mg複合酸化物)を得た。 Next, in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the silica-alumina-magnesia composition obtained as described above, a noble metal support (PdPb) supporting 2.5% by mass of Pd and Pb, respectively. / Si-Al - Mg composite oxide).

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は228m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は3.9nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、62μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 228 m 2 / g, a pore volume of 0.28 mL / g, and an average pore diameter of 3.9 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 62 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径5〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.0nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the fine structure of the above-mentioned noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 5 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.0 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は215m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は8.1nmであり、pHスイング処理による構造変化が認められた。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は7.2nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長が観察された。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 215 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 8.1 nm, and structural changes due to the pH swing treatment were observed. . Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 7.2 nm (calculated number: 100), and particle growth of the PdPb particles was observed.

〔比較例4〕
硝酸アルミニウム9水和物1.5kgに代えて硝酸アルミニウム9水和物2.3kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて硝酸ニッケル6水和物0.37kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて硝酸マグネシウム6水和物0.21kg、シリカゾル溶液(日産化学社製、商品名「スノーテックスN−30」、SiO2含有量:30質量%)10.0kgに代えてそのシリカゾル溶液1.0kgを用いた以外は、実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を37.3モル%、アルミニウムを46.2モル%、ニッケルを10.1モル%、マグネシウムを6.5モル%含むシリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物を得た。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.22、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で1.56であった。窒素吸着法による比表面積は195m2/g、細孔容積は0.3mL/g、平均細孔径は5.3nmであった。嵩密度は0.85CBD、耐摩耗性は0.5質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、シリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物に割れや欠けが認められた。形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、アルミナに由来する結晶パターンが得られた。
次に、担体を上記のようにして得られたシリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/SiO2−Al23−NiO−MgO)を得た。
[Comparative Example 4]
Instead of aluminum nitrate nonahydrate 1.5 kg, aluminum nitrate nonahydrate 2.3 kg, nickel nitrate hexahydrate 0.24 kg instead of nickel nitrate hexahydrate 0.37 kg, magnesium nitrate hexahydrate Instead of 0.98 kg, magnesium nitrate hexahydrate 0.21 kg, silica sol solution (trade name “Snowtex N-30”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., SiO 2 content: 30% by mass) instead of 10.0 kg Except for using 1.0 kg of the silica sol solution, the same procedure as in (1) of Example 1 was carried out, 37.3 mol% silicon, 46.2 mol% aluminum, 10.1 mol% nickel, 6 mg magnesium. A silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition containing 5 mol% was obtained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.22 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 1.56 on a molar basis. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 195 m 2 / g, the pore volume was 0.3 mL / g, and the average pore diameter was 5.3 nm. The bulk density was 0.85 CBD, and the wear resistance was 0.5% by mass. The average particle diameter was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from the observation with a scanning electron microscope (SEM), the silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition was found to be cracked or chipped. The shape was almost spherical. About the solid form, the crystal pattern derived from an alumina was obtained from the result of the powder X-ray diffraction (XRD).
Next, a noble metal support in which 2.5% by mass of Pd and Pb was supported in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition obtained as described above. The product (PdPb / SiO 2 —Al 2 O 3 —NiO—MgO) was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は198m2/g、細孔容積は0.29mL/g、平均細孔径は5.2nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、64μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 198 m 2 / g, a pore volume of 0.29 mL / g, and an average pore diameter of 5.2 nm as determined by the nitrogen adsorption method. The average particle size was 64 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径4〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は4.9nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the microstructure of the noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 4 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 4.9 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は185m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は8.2nmであり、pHスイング処理による構造変化が認められた。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は7.4nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長が観察された。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 185 m 2 / g, the pore volume was 0.28 mL / g, the average pore diameter was 8.2 nm, and structural changes due to the pH swing treatment were observed. . Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 7.4 nm (calculated number: 100), and particle growth of the PdPb particles was observed.

〔比較例5〕
硝酸アルミニウム9水和物1.5kgに代えて硝酸アルミニウム9水和物1.0kg、硝酸ニッケル6水和物0.24kgに代えて硝酸ニッケル6水和物0.05kg、硝酸マグネシウム6水和物0.98kgに代えて硝酸マグネシウム6水和物0.23kgを用いた以外は、実施例1の(1)と同様にして、ケイ素を93.1モル%、アルミニウムを5.0モル%、ニッケルを0.3モル%、マグネシウムを1.6モル%含むシリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物を得た。Ni(X)/Alの組成比はモル基準で0.07、Ni(X)/Mg(B)の組成比はモル基準で0.22であった。窒素吸着法による比表面積は210m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は5.4nmであった。嵩密度は0.9CBD、耐摩耗性は2.0質量%であった。平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、65μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、シリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物に割れや欠けが認められた。形状はほぼ球状であった。固体形態について、粉末X線回折(XRD)の結果から、シリカゲルと同様の非晶質パターンが得られた。
次に、担体を上記のようにして得られたシリカ−アルミナ−酸化ニッケル−マグネシア組成物に代えた以外は実施例2と同様にして、Pd、Pbを各々2.5質量%担持した貴金属担持物(PdPb/SiO2−Al23−NiO−MgO)を得た。
[Comparative Example 5]
Instead of aluminum nitrate 9 hydrate 1.5 kg, aluminum nitrate 9 hydrate 1.0 kg, nickel nitrate hexahydrate 0.24 kg, nickel nitrate hexahydrate 0.05 kg, magnesium nitrate hexahydrate Except for using 0.23 kg of magnesium nitrate hexahydrate instead of 0.98 kg, 93.1 mol% of silicon, 5.0 mol% of aluminum, nickel, and in the same manner as (1) of Example 1 A silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition containing 0.3 mol% of magnesium and 1.6 mol% of magnesium was obtained. The composition ratio of Ni (X) / Al was 0.07 on a molar basis, and the composition ratio of Ni (X) / Mg (B) was 0.22 on a molar basis. The specific surface area determined by the nitrogen adsorption method was 210 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 5.4 nm. The bulk density was 0.9 CBD, and the wear resistance was 2.0 mass%. The average particle diameter was 65 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Moreover, from the observation with a scanning electron microscope (SEM), the silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition was found to be cracked or chipped. The shape was almost spherical. As for the solid form, an amorphous pattern similar to that of silica gel was obtained from the results of powder X-ray diffraction (XRD).
Next, a noble metal support in which 2.5% by mass of Pd and Pb was supported in the same manner as in Example 2 except that the support was replaced with the silica-alumina-nickel oxide-magnesia composition obtained as described above. The product (PdPb / SiO 2 —Al 2 O 3 —NiO—MgO) was obtained.

この貴金属担持物について、窒素吸着法による比表面積は209m2/g、細孔容積は0.28mL/g、平均細孔径は5.4nmであった。その平均粒子径は、レーザー・散乱法粒度分布測定による結果から、65μmであった。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、貴金属担持物に割れや欠けはなく、形状はほぼ球状であった。 The noble metal support had a specific surface area of 209 m 2 / g, a pore volume of 0.28 mL / g, and an average pore diameter of 5.4 nm according to the nitrogen adsorption method. The average particle diameter was 65 μm from the result of measurement by laser / scattering particle size distribution measurement. Further, from observation with a scanning electron microscope (SEM), the noble metal support was not cracked or chipped, and the shape was almost spherical.

上記貴金属担持物の粉末X線回折(XRD)の結果によれば、Pd3Pb1の金属間化合物に帰属される回折ピーク(2θ=38.6°、44.8°、65.4°、78.6°)が観察された。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて上記貴金属担持物の微細構造を観察したところ、粒子径4〜6nmのPdPb粒子が担体表面上に均一に担持されていた。PdPb粒子の数平均粒子径は5.0nmであった(算出個数:100)。 According to the result of powder X-ray diffraction (XRD) of the above-mentioned noble metal support, diffraction peaks (2θ = 38.6 °, 44.8 °, 65.4 °, attributed to the intermetallic compound of Pd 3 Pb 1 , 78.6 °) was observed. When the microstructure of the noble metal support was observed using a transmission electron microscope (TEM), PdPb particles having a particle diameter of 4 to 6 nm were uniformly supported on the support surface. The number average particle diameter of the PdPb particles was 5.0 nm (calculated number: 100).

次に、上記のようにして得られた貴金属担持物の化学的安定性を評価するために、実施例1と同様の方法によりpHスイング試験を行った。その結果、pHスイング処理後の貴金属担持物の比表面積は200m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は8.4nmであり、pHスイング処理による構造変化が認められた。また、透過型電子顕微鏡(TEM)によるPdPb粒子の平均粒子径は7.2nm(算出個数:100)であり、PdPb粒子の粒子成長が観察された。 Next, in order to evaluate the chemical stability of the noble metal support obtained as described above, a pH swing test was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the specific surface area of the noble metal support after the pH swing treatment was 200 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 8.4 nm, and structural changes due to the pH swing treatment were observed. . Moreover, the average particle diameter of the PdPb particles by a transmission electron microscope (TEM) was 7.2 nm (calculated number: 100), and particle growth of the PdPb particles was observed.

表1に、実施例1〜8、比較例1〜5の貴金属担持物の組成及び物性を示す。

Figure 0005335505
Table 1 shows the compositions and physical properties of the noble metal carriers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5.
Figure 0005335505

〔実施例9〕
触媒として、実施例1で得られた貴金属担持物(PdPb/Si−Al−Ni−Mg複合酸化物)240gを、触媒分離器を備え、液相部が1.2リットルの攪拌型ステンレス製反応器に仕込んだ。その反応器中の攪拌羽の先端速度4m/秒の速度で内容物を攪拌しながら、アルデヒド及びアルコールからの酸化的カルボン酸エステルの生成反応を実施した。36.7質量%のメタクロレイン/メタノール溶液を0.6リットル/時間、1〜4質量%のNaOH/メタノール溶液を0.06リットル/時間で、それぞれ連続的に反応器に供給した。反応温度80℃、反応圧力0.5MPaで出口酸素濃度が4.0容量%(酸素分圧0.02MPa相当)となるように空気を吹き込み、反応系のpHが7となるように反応器に供給するNaOH濃度を調整した。反応生成物は、反応器出口からのオーバーフローラインにより連続的に抜き出し、ガスクロマトグラフィーでその組成を分析して反応性を調べた。
Example 9
As a catalyst, 240 g of the noble metal support (PdPb / Si—Al—Ni—Mg composite oxide) obtained in Example 1 was provided with a catalyst separator, and the liquid phase part was 1.2 liters of a stirring type stainless steel reaction. I put it in a vessel. The content of the stirring blade in the reactor was stirred at a speed of 4 m / sec, and the oxidative carboxylic acid ester was formed from the aldehyde and alcohol. A 36.7% by weight methacrolein / methanol solution was continuously supplied to the reactor at 0.6 liter / hour, and a 1-4% by weight NaOH / methanol solution was continuously supplied to the reactor at 0.06 liter / hour. Air was blown into the reactor such that the reaction temperature was 80 ° C., the reaction pressure was 0.5 MPa, and the outlet oxygen concentration was 4.0 vol% (corresponding to an oxygen partial pressure of 0.02 MPa). The supplied NaOH concentration was adjusted. The reaction product was continuously extracted through an overflow line from the reactor outlet, and its composition was analyzed by gas chromatography to examine the reactivity.

反応開始から500時間経過時点のメタクロレイン転化率は44.2%、メタクリル酸メチルの選択率は91.5%、触媒の単位質量当たりのメタクリル酸メチルの生成活性は4.40mol/時間/kg−触媒であった。反応開始から1000時間経過時点のメタクロレイン転化率は44.6%、メタクリル酸メチルの選択率は91.3%、メタクリル酸メチルの生成活性は4.43mol/時間/kg−触媒であり、反応活性はほとんど変化しなかった。   The conversion rate of methacrolein after the elapse of 500 hours from the start of the reaction was 44.2%, the selectivity of methyl methacrylate was 91.5%, and the methyl methacrylate production activity per unit mass of the catalyst was 4.40 mol / hour / kg. -It was a catalyst. The methacrolein conversion rate after 1000 hours from the start of the reaction was 44.6%, the selectivity of methyl methacrylate was 91.3%, and the methyl methacrylate production activity was 4.43 mol / hour / kg-catalyst. The activity hardly changed.

反応開始から1000時間経過後の触媒を抜き出し、走査型電子顕微鏡(SEM)で調べたところ触媒粒子に割れ、欠けはほとんど見られなかった。また、窒素吸着法による触媒の比表面積は241m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は4.1nmであった。 When the catalyst was removed after 1000 hours from the start of the reaction and examined with a scanning electron microscope (SEM), the catalyst particles were hardly cracked or chipped. Further, the specific surface area of the catalyst as determined by the nitrogen adsorption method was 241 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, and the average pore diameter was 4.1 nm.

次に、反応開始から1000時間経過後の触媒を透過型電子顕微鏡(TEM/STEM)で観察したところ、粒子径5〜6nmに極大分布(数平均粒子径:5.2nm)を有するナノ粒子が担体に担持されていることが確認され、PdPb粒子のシンタリングは観察されなかった。   Next, the catalyst after 1000 hours from the start of the reaction was observed with a transmission electron microscope (TEM / STEM). As a result, nanoparticles having a maximum distribution (number average particle size: 5.2 nm) at a particle size of 5 to 6 nm were obtained. It was confirmed that it was supported on a carrier, and sintering of PdPb particles was not observed.

〔比較例6〕
触媒として、比較例3で得られた貴金属担持物(PdPb/SiO2−Al23−MgO)を用いた以外は実施例9と同様にして反応を行った。その結果、反応開始から500時間経過時点のメタクロレイン転化率は41.4%、メタクリル酸メチルの選択率は90.5%、触媒の単位質量当たりのメタクリル酸メチルの生成活性は4.08mol/時間/kg−触媒であった。反応開始から1000時間経過時点のメタクロレイン転化率は34.5%、メタクリル酸メチルの選択率は90.1%、メタクリル酸メチルの生成活性は3.38mol/時間/kg−触媒であり、反応活性の低下が認められた。
[Comparative Example 6]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 9 except that the noble metal support (PdPb / SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO) obtained in Comparative Example 3 was used as the catalyst. As a result, the methacrolein conversion after 500 hours from the start of the reaction was 41.4%, the methyl methacrylate selectivity was 90.5%, and the methyl methacrylate production activity per unit mass of the catalyst was 4.08 mol / Time / kg-catalyst. The methacrolein conversion rate after 1000 hours from the start of the reaction was 34.5%, the methyl methacrylate selectivity was 90.1%, and the methyl methacrylate production activity was 3.38 mol / hour / kg-catalyst. A decrease in activity was observed.

反応開始から1000時間経過後の触媒を抜き出し、走査型電子顕微鏡(SEM)で調べたところ触媒粒子に割れ、欠けはほとんど見られなかった。また、窒素吸着法による触媒の比表面積は210m2/g、細孔容積は0.27mL/g、平均細孔径は6.2nmであり、触媒の構造変化が認められた。 When the catalyst was removed after 1000 hours from the start of the reaction and examined with a scanning electron microscope (SEM), the catalyst particles were hardly cracked or chipped. Further, the specific surface area of the catalyst as determined by the nitrogen adsorption method was 210 m 2 / g, the pore volume was 0.27 mL / g, the average pore diameter was 6.2 nm, and a change in the catalyst structure was observed.

次に、反応開始から1000時間経過後の触媒を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、PdPb粒子の数平均粒子径は5.9nmであり、細孔径の拡大と同時にPdPb粒子のシンタリングが観察された。   Next, when the catalyst after 1000 hours from the start of the reaction was observed with a transmission electron microscope (TEM), the number average particle diameter of the PdPb particles was 5.9 nm, and the sintering of the PdPb particles was performed simultaneously with the expansion of the pore diameter. Was observed.

以上の結果から、本発明の貴金属担持物は、上述のカルボン酸エステル生成反応の触媒として用いた場合、高選択率で効率よくカルボン酸エステルを生成し、長時間経過後も、触媒の構造変化や金属粒子のシンタリングもほとんど認められず、高い反応性を維持していた。したがって、本発明の貴金属担持物は、従来の貴金属担持物と比べて、この特異的な反応だけでなく、一般的により幅広い多くの反応でも経済性の大きな改善が得られる。   From the above results, when the noble metal support of the present invention is used as a catalyst for the above-mentioned carboxylic acid ester formation reaction, it efficiently generates a carboxylic acid ester with high selectivity, and the structure change of the catalyst even after a long time has passed. In addition, almost no sintering of metal particles was observed, and high reactivity was maintained. Therefore, the noble metal-supported material of the present invention can greatly improve the economy not only by this specific reaction but also by a wider number of reactions in general, as compared with the conventional noble metal-supported material.

Claims (9)

ケイ素と、アルミニウムと、鉄、コバルト、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の第4周期元素と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも1種の塩基性元素と、を、前記ケイ素と前記アルミニウムと前記第4周期元素と前記塩基性元素との合計モル量に対して、それぞれ、42〜90モル%、3〜38モル%、0.5〜20モル%、2〜38モル%、の範囲で含有する複合酸化物からなる担体と、
前記担体に担持されたパラジウムを含む金属成分と、
を含有する、酸素の存在下でアルデヒドとアルコールとを反応させる酸化的エステル化反応に触媒として用いられる、貴金属担持物。
At least one fourth periodic element selected from the group consisting of silicon, aluminum, iron, cobalt, nickel and zinc, and at least selected from the group consisting of alkali metal elements, alkaline earth metal elements and rare earth elements One basic element is 42 to 90 mol%, 3 to 38 mol%, 0, respectively, with respect to the total molar amount of the silicon, the aluminum, the fourth periodic element, and the basic element. A carrier comprising a complex oxide containing in the range of 5 to 20 mol%, 2 to 38 mol%,
A metal component containing palladium supported on the carrier;
A noble metal support, which is used as a catalyst in an oxidative esterification reaction in which an aldehyde and an alcohol are reacted in the presence of oxygen .
前記担体における前記アルミニウムに対する前記第4周期元素の組成比がモル基準で0.02〜1.0である、請求項1に記載の貴金属担持物。   The noble metal support according to claim 1, wherein a composition ratio of the fourth periodic element to the aluminum in the carrier is 0.02 to 1.0 on a molar basis. 前記担体における前記塩基性元素に対する前記第4周期元素の組成比がモル基準で0.02〜1.2である、請求項1又は2に記載の貴金属担持物。   The noble metal support according to claim 1 or 2, wherein a composition ratio of the fourth periodic element to the basic element in the carrier is 0.02 to 1.2 on a molar basis. 前記複合酸化物は、前記第4周期元素がニッケル、前記塩基性元素がマグネシウムである複合酸化物であって、前記ケイ素と前記アルミニウムと前記ニッケルと前記マグネシウムとの合計モル量に対して、前記ケイ素を42〜90モル%、前記アルミニウムを3〜38モル%、前記ニッケルを0.5〜20モル%、前記マグネシウムを2〜38モル%の範囲でそれぞれ含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の貴金属担持物。   The composite oxide is a composite oxide in which the fourth periodic element is nickel and the basic element is magnesium, and the total amount of the silicon, the aluminum, the nickel, and the magnesium is 4. The composition according to claim 1, wherein silicon is contained in the range of 42 to 90 mol%, the aluminum in the range of 3 to 38 mol%, the nickel in the range of 0.5 to 20 mol%, and the magnesium in the range of 2 to 38 mol%. The noble metal support according to claim 1. パラジウムを含む前記金属成分が、パラジウム及び/又はパラジウム化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の貴金属担持物。   The noble metal carrier according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal component containing palladium is palladium and / or a palladium compound. 前記パラジウム化合物が、パラジウムと、鉛、水銀、タリウム及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素とを含む金属間化合物である、請求項5に記載の貴金属担持物。   The noble metal support according to claim 5, wherein the palladium compound is an intermetallic compound containing palladium and at least one element selected from the group consisting of lead, mercury, thallium and bismuth. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の貴金属担持物を触媒として用い、酸素の存在下でアルデヒドとアルコールとを反応させる、カルボン酸エステルの製造方法。   A method for producing a carboxylic acid ester, comprising reacting an aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen, using the noble metal support according to any one of claims 1 to 6 as a catalyst. 前記アルデヒドが、アクロレイン及びメタクロレイン並びにこれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項7に記載のカルボン酸エステルの製造方法。   The method for producing a carboxylic acid ester according to claim 7, wherein the aldehyde is selected from the group consisting of acrolein, methacrolein, and a mixture thereof. 前記アルコールがメタノールである、請求項7又は8に記載のカルボン酸エステルの製造方法。   The method for producing a carboxylic acid ester according to claim 7 or 8, wherein the alcohol is methanol.
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