JP6326588B2 - Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same - Google Patents

Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP6326588B2
JP6326588B2 JP2013233059A JP2013233059A JP6326588B2 JP 6326588 B2 JP6326588 B2 JP 6326588B2 JP 2013233059 A JP2013233059 A JP 2013233059A JP 2013233059 A JP2013233059 A JP 2013233059A JP 6326588 B2 JP6326588 B2 JP 6326588B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
fiber sheet
fiber
active metal
metal oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013233059A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015093224A (en
Inventor
紘樹 恩田
紘樹 恩田
鈴木 崇
崇 鈴木
秀和 小松
秀和 小松
安松 保彦
保彦 安松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TAKEUCHI PACKAGE CO., LTD.
Gunma Prefecture
Original Assignee
TAKEUCHI PACKAGE CO., LTD.
Gunma Prefecture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TAKEUCHI PACKAGE CO., LTD., Gunma Prefecture filed Critical TAKEUCHI PACKAGE CO., LTD.
Priority to JP2013233059A priority Critical patent/JP6326588B2/en
Publication of JP2015093224A publication Critical patent/JP2015093224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6326588B2 publication Critical patent/JP6326588B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、繊維シートを基材とする活性金属担持触媒及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an active metal supported catalyst based on a fiber sheet and a method for producing the same.

水素製造、燃料製造プロセスには、製品との分離が容易な固体触媒が用いられる。近年、小型燃料電池システムやオンサイトでの小型燃料製造プロセスが注目され、これらに備えられる反応器は、従来のコンビナートで使用されるものに比べ極端に小さく、紛体状、球状、粒状、ペレット状、押し出し形状、リング状、四葉形状等の形状を有する現行触媒を用いた場合、反応器内の充填密度が小さくなるおそれや、偏流、圧力損失等の不具合が起きるおそれがある。このように、小型プロセスに従来の化学プロセスに用いられてきた触媒をそのまま適用することには限界がある。   In the hydrogen production and fuel production processes, a solid catalyst that can be easily separated from the product is used. In recent years, small fuel cell systems and on-site small fuel production processes have attracted attention, and the reactors equipped with them are extremely small compared to those used in conventional complexes, and are in the form of powder, spheres, granules, and pellets. When the current catalyst having a shape such as an extruded shape, a ring shape, or a four-leaf shape is used, there is a possibility that the packing density in the reactor becomes small, and problems such as drift and pressure loss may occur. As described above, there is a limit to applying a catalyst used in a conventional chemical process as it is to a small process.

一方、コージェライトハニカムに代表されるモノリス触媒や、活性金属又は合金のワイヤーをシート状に編み込んだガーゼ型触媒等の構造体触媒が考案されている。しかし、小型プロセスの反応器は、同心円状で凹凸部を有する等の複雑な形状をしているため、ハニカム状のモノリス触媒では対応が難しく、ガーゼ型触媒では形状にフレキシビリティーはあるものの、比表面積が少なく、触媒充填量が多くする必要があり小型装置には適さない。   On the other hand, structural catalysts such as a monolith catalyst typified by a cordierite honeycomb and a gauze catalyst in which wires of active metal or alloy are knitted into a sheet shape have been devised. However, since the reactor of the small process has a complicated shape such as concentric circles and uneven portions, it is difficult to handle with a honeycomb monolith catalyst, and the gauze type catalyst has flexibility in shape, Since the specific surface area is small and the catalyst filling amount needs to be increased, it is not suitable for a small apparatus.

また、様々な形状、形態をとりやすい材料として有機高分子を利用し、無機系触媒担体にはない特徴を利用しようとする試みがなされている。例えば、繊維シートに澱粉、ポリビニルアルコール、合成樹脂系の粘着剤を用いて触媒粒子を布に固着させる技術(特許文献1)や、繊維形成重合体に、この重合体と相分離を生じる重合体及び触媒粒子を混練して紡糸した後、延伸によって多孔質化させる技術(特許文献2)が開示されている。   In addition, attempts have been made to use organic polymer as a material that easily takes various shapes and forms, and to utilize characteristics that are not found in inorganic catalyst carriers. For example, a technology for fixing catalyst particles to cloth using starch, polyvinyl alcohol, or a synthetic resin adhesive on a fiber sheet (Patent Document 1), or a polymer that causes phase separation from this polymer in a fiber-forming polymer. And a technique of making catalyst particles kneaded and spinning and then making them porous by stretching (Patent Document 2) is disclosed.

特開昭56−133029号公報JP-A-56-1333029 特開平3−270718号公報JP-A-3-270718

特許文献1に記載の触媒は、粘着剤の使用量が少ないと触媒粒子の脱落が起こり、粘着剤の使用量が多いと触媒粒子が粘着剤中に埋没し、結果的に触媒性能が低下してしまう。また、反応温度が高い場合は、粘着剤の溶融や熱分解が引き起こされる結果、触媒性能が低下するだけでなく、分解ガスの発生により不純物が混入するといった懸念がある。さらに、繊維シートの熱収縮によって触媒層の通気性が不均一になったり、触媒と反応流体との接触頻度が低下したりするなどの懸念もある。   In the catalyst described in Patent Document 1, when the amount of the pressure-sensitive adhesive used is small, the catalyst particles fall off. When the amount of the pressure-sensitive adhesive used is large, the catalyst particles are buried in the pressure-sensitive adhesive, resulting in a decrease in catalyst performance. End up. In addition, when the reaction temperature is high, the pressure-sensitive adhesive is melted or thermally decomposed. As a result, not only the catalyst performance is lowered, but there is a concern that impurities are mixed due to generation of decomposition gas. Furthermore, there is a concern that the air permeability of the catalyst layer becomes non-uniform due to the thermal contraction of the fiber sheet, and the contact frequency between the catalyst and the reaction fluid decreases.

特許文献2に記載の触媒は、触媒性能を発揮するのは表面に露出した活性金属のみであり、繊維中に埋没した活性金属は触媒性能を発揮できない。また、反応温度が高い場合は、繊維の溶融によって、反応前には表面に露出していた活性金属が繊維中に埋没するため、触媒性能が低下するばかりか、繊維から発生する熱分解ガスが反応流体中に混入するといった懸念がある。さらに、特許文献1に記載の触媒と同様に、繊維シートの熱収縮によって触媒層の通気性が不均一になったり、触媒と反応流体との接触頻度が低下したりするなどの懸念もある。   In the catalyst described in Patent Document 2, only the active metal exposed on the surface exhibits the catalytic performance, and the active metal buried in the fiber cannot exhibit the catalytic performance. In addition, when the reaction temperature is high, the active metal exposed on the surface before the reaction is buried in the fiber due to the melting of the fiber, so that not only the catalytic performance is deteriorated, but also pyrolysis gas generated from the fiber is generated. There is a concern that it will be mixed into the reaction fluid. Further, as with the catalyst described in Patent Document 1, there are concerns that the air permeability of the catalyst layer becomes non-uniform due to thermal contraction of the fiber sheet, and the contact frequency between the catalyst and the reaction fluid decreases.

そこで、本発明は、小型装置に使用可能な柔軟性を有し、触媒活性の高い、新規な触媒及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel catalyst having flexibility that can be used for a small apparatus and having high catalytic activity, and a method for producing the same.

本発明によれば、以下の繊維シートを基材とする活性金属担持触媒等を提供できる。
1.繊維シートを基材とする活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持された触媒。
2.繊維シートを基材とする水性ガスシフト反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、鉄、銅、ニッケル、及びコバルトからなる群より選択される1〜3種の金属である触媒。
3.前記活性金属が、触媒全重量を基準として0.5重量%以上30重量%以下であり、前記金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が前記繊維シートである2記載の触媒。
4.繊維シートを基材とするフィッシャー・トロプシュ反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、コバルト、及び鉄からなる群より選択される1〜2種である触媒。
5.前記活性金属が、触媒全重量を基準として5重量%以上25重量%以下であり、前記金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が前記繊維シートである4記載の触媒。
6.前記繊維シートが、フェノール樹脂、アラミド、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート、シリコン樹脂、フラン樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、アルミナ繊維、バサルト繊維、及びガラス繊維からなる群より選択される少なくとも1種の繊維を含む、1〜5のいずれかに記載の触媒。
7.前記繊維シートが、繊維不織布、織物、又は編み物の形態である、1〜6のいずれかに記載の触媒。
8.前記金属酸化物が、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−アルミナ、又はシリカ−チタニア−ジルコニアである1〜7のいずれかに記載の触媒。
9.繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、
溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40重量%と、アルコール10〜50重量%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5重量%と、残部の水とを含む溶液中に、繊維シートを浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
前記加熱後の繊維シートを、活性金属塩溶液中に浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
を含む方法。
10.繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、
溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40%と、アルコール10〜50%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5%と、残部の水とを含む溶液中に活性金属塩を添加し、繊維シートを浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
を含む方法。
11.前記繊維シートが、フェノール樹脂、アラミド、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート、シリコン樹脂、フラン樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、アルミナ繊維、玄武岩繊維、及びガラス繊維からなる群より選択される少なくとも1種の繊維を含む、9又は10に記載の方法。
12.前記繊維シートが、繊維不織布、織物、又は編み物の形態である、9〜11のいずれかに記載の方法。
13.前記金属アルコキシドが、テトラエトキシシラン、テトラエトキシチタン、及びアルミニウムイソプロポキシドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、9〜12のいずれかに記載の方法。
14.前記アルコールが、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、及び2−メチル−2−プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含む、9〜13のいずれかに記載の方法。
15.繊維シートを基材とする活性金属担持触媒用担体であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成された触媒用担体。
According to the present invention, an active metal supported catalyst based on the following fiber sheet can be provided.
1. An active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and the active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer. Catalyst.
2. An active metal-supported catalyst for water gas shift reaction based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and the active is provided on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer A catalyst in which a metal is supported and the active metal is one to three metals selected from the group consisting of ruthenium, iron, copper, nickel, and cobalt.
3. The active metal is 0.5 wt% or more and 30 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less based on the total weight of the catalyst, 3. The catalyst according to 2, wherein the remainder is the fiber sheet.
4). An active metal-supported catalyst for Fischer-Tropsch reaction based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer An active metal is supported, and the active metal is one or two selected from the group consisting of ruthenium, cobalt, and iron.
5. The active metal is 5 wt% or more and 25 wt% or less based on the total weight of the catalyst, the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the balance 5. The catalyst according to 4, which is the fiber sheet.
6). The fiber sheet is phenol resin, aramid, epoxy resin, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, polycarbonate. Including at least one fiber selected from the group consisting of urea resin, melamine resin, diallyl phthalate, silicone resin, furan resin, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose propionate, alumina fiber, basalt fiber, and glass fiber, The catalyst in any one of 1-5.
7). The catalyst according to any one of 1 to 6, wherein the fiber sheet is in the form of a fiber nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric.
8). The catalyst according to any one of 1 to 7, wherein the metal oxide is silica, titania, alumina, zirconia, silica-alumina, silica-titania, silica-zirconia, titania-alumina, or silica-titania-zirconia.
9. A method for producing an active metal supported catalyst based on a fiber sheet,
100% of the total weight of the solution, 10 to 40% by weight of metal alkoxide, 10 to 50% by weight of alcohol, 0.1 to 0.5% by weight of 1-15 N mineral acid, and the remaining water A step of immersing the fiber sheet in the solution containing,
Heating the soaked fiber sheet;
Immersing the heated fiber sheet in an active metal salt solution;
Heating the soaked fiber sheet;
Including methods.
10. A method for producing an active metal supported catalyst based on a fiber sheet,
In a solution containing metal alkoxide 10 to 40%, alcohol 10 to 50%, 1 to 15 N mineral acid 0.1 to 0.5%, and the balance water with the total weight of the solution as 100% Adding an active metal salt to the fiber sheet and immersing the fiber sheet;
Heating the soaked fiber sheet;
Including methods.
11. The fiber sheet is phenol resin, aramid, epoxy resin, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, polycarbonate. Including at least one fiber selected from the group consisting of urea resin, melamine resin, diallyl phthalate, silicone resin, furan resin, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose propionate, alumina fiber, basalt fiber, and glass fiber, The method according to 9 or 10.
12 The method according to any one of 9 to 11, wherein the fiber sheet is in the form of a fiber nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric.
13. The method according to any one of 9 to 12, wherein the metal alkoxide includes at least one selected from the group consisting of tetraethoxysilane, tetraethoxytitanium, and aluminum isopropoxide.
14 The alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol. The method in any one of 9-13 containing.
15. An active metal-supported catalyst carrier comprising a fiber sheet as a base material, wherein the fiber sheet has a layer containing a metal oxide formed on the surface thereof.

本発明によれば、小型装置に使用可能な柔軟性を有し、触媒活性の高い、新規な触媒及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has the softness | flexibility which can be used for a small apparatus, and can provide the novel catalyst and its manufacturing method with high catalyst activity.

本発明の触媒を用いてWGS反応を行う際に使用できるパイレックス(登録商標)硝子製循環式反応装置の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of a cyclic reactor made of Pyrex (registered trademark) glass that can be used when performing a WGS reaction using the catalyst of the present invention. 実施例1で調製した触媒を用いてWGS反応を行った場合における、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of a composition of hydrogen, methane, carbon monoxide, and a carbon dioxide at the time of performing WGS reaction using the catalyst prepared in Example 1. FIG. 実施例2で調製した触媒を用いてWGS反応を行った場合における、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of a composition of hydrogen, methane, carbon monoxide, and a carbon dioxide at the time of performing WGS reaction using the catalyst prepared in Example 2. FIG. 実施例3で調製した触媒を用いてWGS反応を行った場合における、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of a composition of hydrogen, methane, carbon monoxide, and a carbon dioxide at the time of performing WGS reaction using the catalyst prepared in Example 3. FIG. 比較例1で調製した触媒を用いてWGS反応を行った場合における、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of a composition of hydrogen, methane, carbon monoxide, and a carbon dioxide at the time of performing WGS reaction using the catalyst prepared in the comparative example 1.

(本発明の触媒)
本発明の触媒は、繊維シートを基材とする活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持された触媒である。
(Catalyst of the present invention)
The catalyst of the present invention is an active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and is formed on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer. The active metal is supported on the catalyst.

触媒の基材である繊維シートは可撓性、柔軟性があり、自由に曲げたり撓めたりできるため、本発明の触媒は、使用する装置の大きさや形状に制限されることなく幅広い用途に使用することができる。任意の形状、形態をとることができるため、特に小型反応装置において好適に使用することができる。幅広い態様で使用することができ、例えば、触媒層に本発明の触媒を複数枚積層させたり、あるいは、反応装置壁面に本発明の触媒を展張させたりすることができる。
また、繊維シートを基材とすることにより、従来の紛体や成形体の固体触媒と比較して通気性にすぐれるため、反応装置、特に小型反応装置の触媒層における圧力損失や反応流体の偏流を抑制することができる。
The fiber sheet that is the base material of the catalyst is flexible and flexible, and can be bent and bent freely. Therefore, the catalyst of the present invention is not limited to the size and shape of the apparatus to be used and can be used in a wide range of applications. Can be used. Since it can take any shape and form, it can be suitably used particularly in a small reactor. For example, a plurality of the catalysts of the present invention can be laminated on the catalyst layer, or the catalyst of the present invention can be spread on the reactor wall surface.
In addition, since the fiber sheet is used as a base material, it has excellent air permeability as compared with a solid catalyst of a conventional powder or molded product, so that pressure loss and reaction fluid drift in a catalyst layer of a reactor, particularly a small reactor Can be suppressed.

本発明の触媒の基材として使用する繊維シートは、繊維を材料として薄い板状の形態に形成されたものをいう。繊維を材料とするため、可撓性、柔軟性があり、自由に曲げたり撓めたりできるものである。繊維シートは、例えば、不織布、織物、又は編み物等の形態であることができる。経方向及び緯方向の織物密度の調節によって通気性を制御できること、不織布や編み物の形態と比較して伸び縮みしにくく、反応装置に設置しやすいことから、繊維シートは織物の形態であることが好ましい。   The fiber sheet used as the base material of the catalyst of the present invention refers to a fiber sheet formed into a thin plate shape. Since fiber is used as a material, it has flexibility and flexibility, and can be bent and bent freely. The fiber sheet can be in the form of, for example, a nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric. The fiber sheet may be in the form of a woven fabric because the air permeability can be controlled by adjusting the fabric density in the warp direction and the weft direction. preferable.

繊維シートを構成する繊維は、特に限定されないが、耐熱性の高い高分子材料が好ましい。比較的耐熱性の高い高分子材料としては、例えば、フェノール樹脂、アラミド、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート、シリコン樹脂、フラン樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、アルミナ繊維、バサルト繊維、及びガラス繊維等が挙げられる。フェノール樹脂、アラミド、ポリカーボネートは、糸の他、織物及び編み物へと製織、製編する技術も確立されているためより好ましく、フェノール樹脂が特に好ましい。
繊維シートは、上記列挙した繊維のうち1種のみから構成されてもよく、また、複数種の繊維から構成されてもよい。
繊維シートは、上記列挙した繊維からなる群より選択される少なくとも1種の繊維を含むことが好ましい。また、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含むことがより好ましく、フェノール樹脂繊維を含むことが特に好ましい。
The fiber constituting the fiber sheet is not particularly limited, but a polymer material having high heat resistance is preferable. Examples of relatively high heat-resistant polymer materials include phenol resin, aramid, epoxy resin, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, Polyamideimide, polyether ether ketone, polycarbonate, urea resin, melamine resin, diallyl phthalate, silicon resin, furan resin, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose propionate, alumina fiber, basalt fiber, glass fiber, and the like. Phenolic resins, aramids, and polycarbonates are more preferable because techniques for weaving and knitting into woven fabrics and knitted fabrics in addition to yarns are established, and phenolic resins are particularly preferable.
The fiber sheet may be composed of only one kind of the above-listed fibers, or may be composed of a plurality of kinds of fibers.
The fiber sheet preferably includes at least one fiber selected from the group consisting of the above-mentioned fibers. Moreover, it is more preferable that the fiber of a phenol resin, an aramid, or a polycarbonate is included, and it is especially preferable that a phenol resin fiber is included.

繊維シートを構成する糸は、フィラメント糸又は紡績糸のどちらでも利用できる。繊維シートの形態が織物又は編み物の場合は、糸の滑脱抵抗力が大きく、スリップが起こりくい紡績糸が好ましい。また、糸は単糸であっても、複数の糸を合撚等によって1本にしたものであってもよいが、糸の総合繊度は20d(デニール)〜2000dであることが好ましく、50d〜500dであることがより好ましく、75d〜200dであることが特に好ましい。繊度が20d未満では糸の強度が低くなり、糸から繊維シートを構成しても金属酸化物層形成時や触媒反応時等に破断しやすくなる懸念がある。一方、繊度が2000dより太い糸では、構成した繊維シートの柔軟性が損なわれ、折り曲げ等の変形が困難になる懸念がある。   As the yarn constituting the fiber sheet, either a filament yarn or a spun yarn can be used. When the fiber sheet is a woven fabric or a knitted fabric, a spun yarn that has a high resistance to slipping and prevents slipping is preferable. The yarn may be a single yarn or may be a single yarn formed by twisting or the like, but the total fineness of the yarn is preferably 20d (denier) to 2000d, preferably 50d to 500d is more preferable, and 75d to 200d is particularly preferable. If the fineness is less than 20d, the strength of the yarn becomes low, and even if a fiber sheet is formed from the yarn, there is a concern that the yarn is likely to break when forming a metal oxide layer or during a catalytic reaction. On the other hand, when the yarn has a fineness of more than 2000d, there is a concern that the flexibility of the formed fiber sheet is impaired and deformation such as bending becomes difficult.

糸は強度の向上や太さの均一化を目的として撚りをかけてもよい。撚りの方向はS方向又はZ方向のいずれの方向でもよく、撚りの回数は、例えば、5〜200T/インチであり、好ましくは15〜50T/インチであり、より好ましくは20〜25T/インチである。5T/インチより少ない撚り回数では、容易に解撚され実用上の意義が希薄であり、200T/インチより多い撚り回数では繊維シートの柔軟性が低くなり、折り曲げ等の変形が困難になる懸念がある。   The yarn may be twisted for the purpose of improving strength and making the thickness uniform. The twist direction may be either the S direction or the Z direction, and the number of twists is, for example, 5 to 200 T / inch, preferably 15 to 50 T / inch, more preferably 20 to 25 T / inch. is there. If the number of twists is less than 5 T / inch, it is easily untwisted and its practical significance is sparse. If the number of twists is more than 200 T / inch, the flexibility of the fiber sheet is low, and deformation such as bending may be difficult. is there.

繊維シートの形態が織物又は編物である場合、経方向及び緯方向の織物密度は、20〜200本/インチであることが好ましく、30〜150本/インチであることがより好ましく、60〜100本/インチであることが特に好ましい。20本/インチより低い織物密度では、繊維シートの強度が低くなり、金属酸化物層形成時や触媒反応時等に破断しやすくなる可能性があり、また、糸の滑脱によって繊維シートの通気性が不均一になる可能性がある。200本/インチより高い織物密度では、繊維シートの通気性が低くなり、繊維シートに期待される触媒使用時の圧力損失の抑制効果が小さくなる懸念がある。   When the form of the fiber sheet is a woven fabric or a knitted fabric, the fabric density in the warp direction and the weft direction is preferably 20 to 200 / inch, more preferably 30 to 150 / inch, and 60 to 100. Particularly preferred is book / inch. When the fabric density is lower than 20 / inch, the strength of the fiber sheet is low, and the fiber sheet may be easily broken when a metal oxide layer is formed or during a catalytic reaction. May become non-uniform. If the fabric density is higher than 200 / inch, the air permeability of the fiber sheet is lowered, and there is a concern that the effect of suppressing the pressure loss when using the catalyst expected for the fiber sheet is reduced.

繊維シートの形態が不織布である場合、不織布の単位面積当たりの重量は、好ましくは10〜500g/mであり、より好ましくは50〜250g/mであり、さらにより好ましくは100〜200g/mであり、特に好ましくは100〜150g/mである。単位面積当たりの重量が10g/m未満の場合、繊維シートの強度が低くなり、金属酸化物層形成時や触媒反応時等に破断しやすくなる可能性がある。単位面積当たりの重量が500g/mより重い場合、繊維シートの通気性が低くなり、繊維シートに期待される触媒使用時の圧力損失の抑制効果が小さくなる懸念がある。 When the form of the fiber sheet is a nonwoven fabric, the weight per unit area of the nonwoven fabric is preferably 10 to 500 g / m 2 , more preferably 50 to 250 g / m 2 , and even more preferably 100 to 200 g / m 2. m 2 , particularly preferably 100 to 150 g / m 2 . When the weight per unit area is less than 10 g / m 2 , the strength of the fiber sheet is lowered, and there is a possibility that the fiber sheet is easily broken when the metal oxide layer is formed or during the catalytic reaction. When the weight per unit area is heavier than 500 g / m 2, there is a concern that the air permeability of the fiber sheet is lowered, and the effect of suppressing the pressure loss when using the catalyst expected for the fiber sheet is reduced.

繊維シートの表面に形成される金属酸化物を含む層は、活性金属を繊維シートに担持させる機能を有する。従って、目的とする触媒の触媒活性を発揮するのに十分な活性金属を担持することを条件に、金属酸化物層は、繊維シート上に連続して形成されていてもよく、又は不連続に形成されてもよい。また、層の厚みは特に限定されない。   The layer containing a metal oxide formed on the surface of the fiber sheet has a function of supporting the active metal on the fiber sheet. Therefore, the metal oxide layer may be continuously formed on the fiber sheet or discontinuously on the condition that it supports an active metal sufficient to exhibit the catalytic activity of the target catalyst. It may be formed. Further, the thickness of the layer is not particularly limited.

また、金属酸化物層は繊維シートの補強材としても機能するため、強度や耐熱性の向上に寄与し、触媒寿命も改善される。さらに、金属酸化物層は、活性金属の活性化時や触媒反応時に溶融や熱分解が起こりにくいため、分解生成物の混入や活性金属の埋没などによる触媒活性低下も起こりにくい。   Further, since the metal oxide layer also functions as a reinforcing material for the fiber sheet, it contributes to the improvement of strength and heat resistance, and the catalyst life is also improved. Furthermore, since the metal oxide layer is unlikely to melt or thermally decompose during activation of the active metal or during the catalytic reaction, it is difficult for the catalytic activity to decrease due to inclusion of decomposition products or burying of the active metal.

金属酸化物は、特に限定されないが、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−アルミナ、シリカ−チタニア−ジルコニア等が挙げられる。金属酸化物層は、上記の金属酸化物を含んでいればよく、さらに他の任意の成分を含んでいてもよい。   The metal oxide is not particularly limited, and examples thereof include silica, titania, alumina, zirconia, silica-alumina, silica-titania, silica-zirconia, titania-alumina, silica-titania-zirconia and the like. The metal oxide layer should just contain said metal oxide, and may contain other arbitrary components.

全触媒に対する金属酸化物層の重量割合は、特に限定されないが、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下が好ましい。   The weight ratio of the metal oxide layer to the total catalyst is not particularly limited, but is preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less based on the total weight of the catalyst.

本発明の触媒は、金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に、活性金属が担持される。活性金属は、金属酸化物層を媒介として、繊維シート上に好適に存在する。活性金属は、金属酸化物層の表面に連続して担持されていてもよく、又は不連続に担持されていてもよい。また、活性金属は、金属酸化物層の内部に存在して、金属酸化物と共に繊維シートに担持されていてもよい。   In the catalyst of the present invention, an active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer. The active metal is preferably present on the fiber sheet through the metal oxide layer. The active metal may be supported continuously on the surface of the metal oxide layer, or may be supported discontinuously. The active metal may be present inside the metal oxide layer and supported on the fiber sheet together with the metal oxide.

本発明の触媒に使用する活性金属は、特に限定されず、触媒を使用する目的反応に依存して適宜決定することができる。活性金属は1種を単独で使用してもよく、複数種を組み合せて使用してもよい。
活性金属としては、例えば、ルテニウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅等を挙げることができる。繊維シートを構成する繊維の重量減少開始温度(例えば、250℃〜350℃)より低い温度でも進行する反応に汎用される、ルテニウム、鉄、コバルト、ニッケルが好ましく、触媒活性が高く炭素析出反応も起こりにくいルテニウムが特に好ましい。
活性金属は、ルテニウム、鉄、銅、ニッケル、及びコバルトからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
活性金属の担持量は、特に限定されず、触媒を使用する目的反応に依存して適宜決定することができる。例えば、本発明の触媒を水性ガスシフト反応用の触媒として用いる場合は、触媒全重量を基準として、0.5重量%以上30重量%以下が好ましく、0.5重量%以上25重量%以下がより好ましく、0.5重量%以上15重量%以下がさらに好ましい。また、本発明の触媒をフィッシャー・トロプシュ反応用の触媒として用いる場合は、触媒全重量を基準として、5重量%以上25重量%以下が好ましく、7重量%以上20重量%以下がより好ましく、10重量%以上20重量%以下がさらに好ましい。
The active metal used in the catalyst of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the target reaction using the catalyst. An active metal may be used individually by 1 type, and may be used in combination of multiple types.
Examples of the active metal include ruthenium, iron, cobalt, nickel, copper, and the like. Ruthenium, iron, cobalt, and nickel, which are widely used for reactions that proceed even at temperatures lower than the fiber weight reduction starting temperature (for example, 250 ° C. to 350 ° C.), preferably have high catalytic activity and also have a carbon precipitation reaction. Ruthenium, which hardly occurs, is particularly preferable.
The active metal preferably includes at least one selected from the group consisting of ruthenium, iron, copper, nickel, and cobalt.
The amount of the active metal supported is not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the target reaction using the catalyst. For example, when the catalyst of the present invention is used as a catalyst for water gas shift reaction, it is preferably 0.5% by weight or more and 30% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or more and 25% by weight or less, based on the total weight of the catalyst. Preferably, 0.5 wt% or more and 15 wt% or less is more preferable. When the catalyst of the present invention is used as a catalyst for the Fischer-Tropsch reaction, it is preferably 5% by weight or more and 25% by weight or less, more preferably 7% by weight or more and 20% by weight or less, based on the total weight of the catalyst. More preferably, it is more than 20% by weight.

本発明の触媒を水性ガスシフト反応に用いる場合、活性金属は、ルテニウム、鉄、銅、ニッケル、及びコバルトからなる群より選択される1〜3種を含むことが好ましい。
本発明の触媒をフィッシャー・トロプシュ反応に用いる場合、活性金属は、ルテニウム、コバルト、及び鉄からなる群より選択される1〜2種を含むことが好ましい。
本発明の触媒は、これらの活性金属の他、触媒性能を向上させることを目的として、助触媒が固着されていてもよい。
When using the catalyst of this invention for a water gas shift reaction, it is preferable that an active metal contains 1-3 types selected from the group which consists of ruthenium, iron, copper, nickel, and cobalt.
When using the catalyst of this invention for a Fischer-Tropsch reaction, it is preferable that an active metal contains 1-2 types selected from the group which consists of ruthenium, cobalt, and iron.
In the catalyst of the present invention, in addition to these active metals, a promoter may be fixed for the purpose of improving the catalyst performance.

本発明の触媒は、担持する活性金属を適宜変更することにより種々の反応に用いることができる。例えば、水性ガスシフト反応、フィッシャー・トロプシュ反応等に好適に用いることができる。
本発明の触媒の一態様は、繊維シートを基材とする水性ガスシフト反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、鉄、銅、ニッケル、及びコバルトからなる群より選択される1〜3種の金属である触媒である。
本態様において、好ましくは、活性金属が、触媒全重量を基準として0.5重量%以上30重量%以下であり、金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が繊維シートである。
The catalyst of the present invention can be used for various reactions by appropriately changing the supported active metal. For example, it can be suitably used for water gas shift reaction, Fischer-Tropsch reaction and the like.
One aspect of the catalyst of the present invention is an active metal-supported catalyst for water gas shift reaction based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, The active metal is supported on at least one of the surface and the inside, and the active metal is a catalyst that is one to three metals selected from the group consisting of ruthenium, iron, copper, nickel, and cobalt.
In this embodiment, preferably, the active metal is 0.5 wt% or more and 30 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% based on the total weight of the catalyst. % Or less, and the balance is a fiber sheet.

また、本発明の触媒の別の態様は、繊維シートを基材とするフィッシャー・トロプシュ反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、コバルト、及び鉄からなる群より選択される1〜2種である触媒である。
本態様において、好ましくは、活性金属が、触媒全重量を基準として5重量%以上25重量%以下であり、金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が繊維シートである。
Another embodiment of the catalyst of the present invention is a Fischer-Tropsch active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and the metal The active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the oxide layer, and the active metal is one or two kinds of catalysts selected from the group consisting of ruthenium, cobalt, and iron.
In this embodiment, preferably, the active metal is 5 wt% or more and 25 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less based on the total weight of the catalyst. The remainder is a fiber sheet.

本発明の触媒は、後述する本発明の触媒製造方法にしたがって製造することができる。   The catalyst of this invention can be manufactured according to the catalyst manufacturing method of this invention mentioned later.

(本発明の触媒用担体)
本発明の触媒用担体は、繊維シートを基材とする活性金属担持触媒用担体であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成された触媒用担体である。
基材として繊維シートを用いることにより、前述した本発明の触媒と同様に、可撓性、柔軟性を有し、幅広い態様で使用することができ、特に小型反応装置において好適に使用することができる。表面に金属酸化物層を形成させた繊維シートを触媒担体とすることにより、粘着剤を用いることなく、活性金属塩溶液中に含浸するのみで活性金属を容易に担持させることができる。
(Catalyst carrier of the present invention)
The catalyst carrier of the present invention is an active metal-supported catalyst carrier based on a fiber sheet, and is a catalyst carrier in which a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet.
By using a fiber sheet as a base material, it has flexibility and flexibility and can be used in a wide range like the catalyst of the present invention described above, and can be suitably used particularly in a small reactor. it can. By using a fiber sheet having a metal oxide layer formed on the surface as a catalyst carrier, the active metal can be easily supported only by impregnation in the active metal salt solution without using an adhesive.

本発明の触媒用担体を構成する繊維シート、金属酸化物層は、本発明の触媒について上記説明したとおりである。
本発明の触媒用担体は、後述する本発明の第一の触媒製造方法の第一の工程〜第三の工程にしたがって製造することができる。
本発明の触媒用担体を触媒として用いるためには、後述する本発明の第一の触媒製造方法の第四の工程〜第五の工程にしたがって、目的とする触媒反応に適した活性金属を担持させればよい。また、適宜、追加の工程であるアンモニア処理工程を行ってもよい。
The fiber sheet and metal oxide layer constituting the catalyst carrier of the present invention are as described above for the catalyst of the present invention.
The catalyst carrier of the present invention can be produced according to the first to third steps of the first catalyst production method of the present invention described later.
In order to use the catalyst carrier of the present invention as a catalyst, an active metal suitable for the target catalytic reaction is supported according to the fourth to fifth steps of the first catalyst production method of the present invention described later. You can do it. Moreover, you may perform the ammonia treatment process which is an additional process suitably.

(本発明の触媒製造方法)
本発明の第一の触媒製造方法は、繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、(1)溶液の全重量を基準として、金属アルコキシド10〜40重量%と、アルコール10〜50重量%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5重量%と、残部の水とを含む溶液中に、繊維シートを浸漬する工程と、(2)前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、(3)前記加熱後の繊維シートを、活性金属塩溶液中に浸漬する工程と、(4)前記浸漬した繊維シートを加熱する工程とを含む。
(Catalyst production method of the present invention)
The first catalyst production method of the present invention is a method for producing an active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, and (1) 10 to 40% by weight of a metal alkoxide, based on the total weight of the solution, A step of immersing a fiber sheet in a solution containing 10 to 50% by weight of alcohol, 0.1 to 0.5% by weight of a mineral acid of 1 to 15 N, and the balance of water, and (2) the immersion Heating the fiber sheet, (3) immersing the heated fiber sheet in an active metal salt solution, and (4) heating the soaked fiber sheet.

まず、第一の工程として、溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40重量%と、アルコール10〜50重量%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5重量%と、残部の水とを含む溶液中に、繊維シートを浸漬する。これにより、繊維シートに金属酸化物を含む溶液を含浸させることができる。   First, as the first step, the total weight of the solution is 100%, the metal alkoxide is 10 to 40% by weight, the alcohol is 10 to 50% by weight, and 1 to 15 N mineral acid is 0.1 to 0.5% by weight. % And the fiber sheet is immersed in a solution containing the remaining water. Thereby, the solution containing a metal oxide can be impregnated in the fiber sheet.

繊維シートは、本発明の触媒について上記説明したとおりである。
繊維シートを浸漬する溶液は、金属アルコキシド、アルコール、水、鉱酸を含む。
繊維シートを浸漬する溶液全体を100%として、金属アルコキシドの重量割合は10〜40%であることが好ましく、20〜40%であることがより好ましく、25〜30%であることが特に好ましい。金属アルコキシドの重量割合が10%未満の場合、活性金属が脱落などによって十分に担持されない懸念があり、40%より多いと繊維シート表面に形成される金属酸化物層によって繊維シートの隙間が塞がれ、結果的に繊維シートの通気性が損なわれる懸念がある。
The fiber sheet is as described above for the catalyst of the present invention.
The solution for immersing the fiber sheet contains metal alkoxide, alcohol, water, and mineral acid.
The weight ratio of the metal alkoxide is preferably 10 to 40%, more preferably 20 to 40%, and particularly preferably 25 to 30%, assuming that the entire solution in which the fiber sheet is immersed is 100%. When the weight ratio of the metal alkoxide is less than 10%, there is a concern that the active metal is not sufficiently supported by dropping off or the like, and when it exceeds 40%, the gap between the fiber sheets is blocked by the metal oxide layer formed on the fiber sheet surface. As a result, there is a concern that the air permeability of the fiber sheet is impaired.

金属アルコキシドは、テトラエトキシシラン、テトラエトキシチタン、アルミニウムイソプロポキシド、マグネシウムジエトキシド、亜鉛エトキシド、及びジルコニウムエトキシドからなる群より選択される少なくとも1種を含む。テトラエトキシシラン及びアルミニウムイソプロポキシドは、加水分解によってそれぞれ触媒担体として汎用的に利用されるシリカ及びアルミナとなるため好ましく、テトラエトキシシランがより好ましい。   The metal alkoxide includes at least one selected from the group consisting of tetraethoxysilane, tetraethoxytitanium, aluminum isopropoxide, magnesium diethoxide, zinc ethoxide, and zirconium ethoxide. Tetraethoxysilane and aluminum isopropoxide are preferable because they become silica and alumina that are generally used as catalyst carriers by hydrolysis, respectively, and tetraethoxysilane is more preferable.

繊維シートを浸漬する溶液の全重量を100%として、アルコールの重量割合は10〜50%であることが好ましく、30〜50%であることがより好ましく、40〜45%であることが特に好ましい。アルコールの重量割合が10%未満の場合には、金属アルコキシドの加水分解が急激に進行し、金属酸化物層が繊維シート表面に均一に形成されない懸念があり、50%より多い場合には、金属アルコキシドの加水分解が遅く、金属酸化物層の形成に時間がかかるため、本発明の実用上の意義が希薄になる。
アルコールは、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、及び2−メチル−2−プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含む。他のアルコールよりも親水性が大きいことから、メタノール及びエタノールが好ましく、メタノールがより好ましい。
When the total weight of the solution in which the fiber sheet is immersed is 100%, the weight ratio of the alcohol is preferably 10 to 50%, more preferably 30 to 50%, and particularly preferably 40 to 45%. . When the weight ratio of the alcohol is less than 10%, the hydrolysis of the metal alkoxide proceeds rapidly, and there is a concern that the metal oxide layer may not be uniformly formed on the fiber sheet surface. Since the hydrolysis of the alkoxide is slow and it takes time to form the metal oxide layer, the practical significance of the present invention is diminished.
The alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol. Including. Methanol and ethanol are preferred and methanol is more preferred because of their higher hydrophilicity than other alcohols.

繊維シートを浸漬する溶液に含まれる水は、不純物を含まないか少ないことが好ましく、例えば、純水、蒸留水、脱イオン水等を用いることができる。   It is preferable that the water contained in the solution in which the fiber sheet is immersed does not contain impurities or is small. For example, pure water, distilled water, deionized water, or the like can be used.

繊維シートを浸漬する溶液の全重量を100%として、鉱酸の重量割合は0.1〜0.5%であることが好ましく、0.2〜0.5%であることが好ましく、0.3〜0.35%であることが特に好ましい。鉱酸の重量割合が0.1%未満の場合には金属アルコキシドの加水分解が遅く、金属酸化物層の形成に時間がかかるため、本発明の実用上の意義が希薄になり、1%より多い場合には、鉱酸が触媒毒として作用し、触媒性能が低下する懸念がある。
鉱酸は、例えば、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸を使用することができる。鉱酸の濃度は、例えば、1〜15規定であることが好ましく、5〜15規定であることがより好ましく、8〜12規定であることが特に好ましい。鉱酸の濃度が1規定よりも低い場合には、金属アルコキシドの加水分解速度が遅く、金属酸化物の形成が不十分となる。また、15規定よりも高い濃度であっても金属酸化物の形成に違いは無く、実用上の意義が希薄となる。
When the total weight of the solution in which the fiber sheet is immersed is 100%, the weight ratio of the mineral acid is preferably 0.1 to 0.5%, more preferably 0.2 to 0.5%, and It is especially preferable that it is 3 to 0.35%. When the weight ratio of the mineral acid is less than 0.1%, the hydrolysis of the metal alkoxide is slow, and it takes time to form the metal oxide layer. In many cases, the mineral acid acts as a catalyst poison, and there is a concern that the catalyst performance is lowered.
As the mineral acid, for example, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, or hydrofluoric acid can be used. The concentration of the mineral acid is, for example, preferably 1 to 15 N, more preferably 5 to 15 N, and particularly preferably 8 to 12 N. When the concentration of the mineral acid is lower than 1N, the hydrolysis rate of the metal alkoxide is slow and the formation of the metal oxide becomes insufficient. Moreover, even if the concentration is higher than 15N, there is no difference in the formation of the metal oxide, and the practical significance is diminished.

金属アルコキシド溶液に浸漬する繊維シートと、金属アルコキシド溶液との重量比は、1:1〜1:100であることが好ましく、1:10〜1:30がより好ましく、1:15〜1:20であることが最も好ましい。浴比が1:1より少ないと繊維シート全面に金属アルコキシド溶液を十分に浸漬できず、1:100よりも大きいと繊維シート上に層形成されない金属酸化物の割合が多くなるため、活性金属の担持量が減少し、それに伴い触媒性能が低下することが懸念される。   The weight ratio of the fiber sheet immersed in the metal alkoxide solution to the metal alkoxide solution is preferably 1: 1 to 1: 100, more preferably 1:10 to 1:30, and 1:15 to 1:20. Most preferably. When the bath ratio is less than 1: 1, the metal alkoxide solution cannot be sufficiently immersed on the entire surface of the fiber sheet. When the bath ratio is greater than 1: 100, the ratio of the metal oxide not formed on the fiber sheet increases. There is a concern that the supported amount decreases and the catalyst performance decreases accordingly.

浸漬時間は、例えば30分以上が好ましい。浸漬時間の上限は特に限定されないが、生産性などの観点から12時間以内に浸漬工程を終えることが望ましい。   As for immersion time, 30 minutes or more are preferable, for example. Although the upper limit of immersion time is not specifically limited, It is desirable to finish an immersion process within 12 hours from viewpoints of productivity.

次に、第二の工程として、第一の工程において浸漬した繊維シートを加熱する。第二の工程である加熱工程により、繊維シートを乾燥させることができ、また、金属酸化物の重合度を高めることができる。
繊維シートを乾燥させることにより、過剰な溶液を繊維シートから除去するとともに、繊維シート表面に金属酸化物層を形成することができる。また、乾燥により、活性金属を含む溶液が金属酸化物層に満遍なく行き渡る効果が高まる。
乾燥のための加熱は、当技術分野において既知の手段を用いて適宜行うことができ、また、温度や時間等の条件は適宜設定することができる。
Next, as the second step, the fiber sheet immersed in the first step is heated. By the heating process which is the second process, the fiber sheet can be dried and the degree of polymerization of the metal oxide can be increased.
By drying the fiber sheet, an excess solution can be removed from the fiber sheet, and a metal oxide layer can be formed on the surface of the fiber sheet. Moreover, the effect that the solution containing an active metal spreads uniformly in a metal oxide layer increases by drying.
Heating for drying can be appropriately performed using means known in the art, and conditions such as temperature and time can be appropriately set.

また、繊維シートを250〜350℃で加熱することにより、金属酸化物層における未反応のOH基やOR基が外れ、金属酸化物の重合度がより高くなる。250〜350℃の温度範囲は、水性ガスシフト反応やフィッシャー・トロプシュ反応に好ましい温度範囲であり、この温度範囲で加熱することは、予め熱履歴を与えることによって、これら反応に触媒の物性変化を抑制し、触媒が示す活性を安定化させる効果が期待できる。   Moreover, by heating a fiber sheet at 250-350 degreeC, the unreacted OH group and OR group in a metal oxide layer remove | deviate, and the polymerization degree of a metal oxide becomes higher. The temperature range of 250 to 350 ° C is a preferable temperature range for the water gas shift reaction and the Fischer-Tropsch reaction, and heating in this temperature range suppresses changes in the physical properties of the catalyst by giving a thermal history in advance. In addition, the effect of stabilizing the activity exhibited by the catalyst can be expected.

金属酸化物の重合度を高めるための加熱温度は、250〜350℃であり、好ましくは280〜320℃であり、より好ましくは295〜305℃である。250℃より低い温度では、金属酸化物層の形成が不十分となり、活性金属の担持量が減少し、それに伴い触媒性能が低下することが懸念される。350℃より高い温度では、繊維シートの熱分解によって分解ガスが生成する懸念がある。
加熱時間は15〜240分であり、好ましくは45〜120分であり、より好ましくは50〜70分である。15分より短い時間では十分に重合が進行しない懸念がある。また、240分より長い時間では繊維シートの分解による脆化が懸念される。
尚、第二の工程である加熱工程は、乾燥する工程と、250〜350℃で加熱する工程とを区別して行ってもよく、又は、250〜350℃で加熱する工程のみを行うことにより乾燥工程を兼ねてもよい。
The heating temperature for increasing the degree of polymerization of the metal oxide is 250 to 350 ° C, preferably 280 to 320 ° C, more preferably 295 to 305 ° C. If the temperature is lower than 250 ° C., the formation of the metal oxide layer becomes insufficient, and the amount of active metal supported is reduced, and there is a concern that the catalyst performance may be lowered accordingly. At a temperature higher than 350 ° C., there is a concern that decomposition gas is generated due to thermal decomposition of the fiber sheet.
The heating time is 15 to 240 minutes, preferably 45 to 120 minutes, and more preferably 50 to 70 minutes. There is a concern that the polymerization does not proceed sufficiently in a time shorter than 15 minutes. Moreover, in the time longer than 240 minutes, there exists a concern about the embrittlement by decomposition | disassembly of a fiber sheet.
In addition, the heating process which is a 2nd process may distinguish and perform the process of drying and the process of heating at 250-350 degreeC, or it is drying by performing only the process of heating at 250-350 degreeC. It may also serve as a process.

次に、第三の工程として、第二の工程において加熱した繊維シートを、活性金属溶液中に浸漬する。これにより、金属酸化物層が形成された繊維シートに活性金属溶液を含浸させることができる。   Next, as a third step, the fiber sheet heated in the second step is immersed in the active metal solution. Thereby, the active metal solution can be impregnated into the fiber sheet on which the metal oxide layer is formed.

活性金属溶液は、活性金属の塩を適する溶媒に溶解したものである。活性金属は、本発明の触媒について上記説明したとおりである。活性金属の塩は、用いる溶媒に溶解するものであれば特に限定されない。
活性金属溶液の溶媒は、用いる活性金属の塩を溶解できるものであれば特に限定されない。表面に金属酸化物層を形成した繊維シートに対して、活性金属の分散性を高めるためには、繊維シートの濡れ性を向上させる必要があり、このためには、活性金属溶液の溶媒は1%以上の濃度のアルコール水溶液が好ましい。1%未満のアルコール水溶液濃度では、繊維シートの濡れ性向上が不十分となるため、活性金属の分散性が低下する懸念がある。活性金属溶液としてのアルコール水溶液に用いるアルコールは、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、及び2−メチル−2−プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。他のアルコールよりも親水性が大きいことから、メタノール及びエタノールがより好ましく、メタノールが特に好ましい。
The active metal solution is obtained by dissolving a salt of an active metal in a suitable solvent. The active metal is as described above for the catalyst of the present invention. The active metal salt is not particularly limited as long as it is soluble in the solvent used.
The solvent of the active metal solution is not particularly limited as long as it can dissolve the salt of the active metal to be used. In order to increase the dispersibility of the active metal with respect to the fiber sheet having a metal oxide layer formed on the surface, it is necessary to improve the wettability of the fiber sheet. For this purpose, the solvent of the active metal solution is 1 An aqueous alcohol solution having a concentration of at least% is preferred. If the concentration of the aqueous alcohol solution is less than 1%, the wettability of the fiber sheet is insufficiently improved, and the dispersibility of the active metal may be reduced. The alcohol used in the aqueous alcohol solution as the active metal solution is composed of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol. It is preferable to include at least one selected from the group. Methanol and ethanol are more preferable, and methanol is particularly preferable because of its higher hydrophilicity than other alcohols.

第二の工程において加熱した繊維シートと活性金属溶液との重量比は、1:1〜1:20であることが好ましく、1:3〜1:10がより好ましく、1:4〜1:7であることが最も好ましい。重量比が1:1より小さいと繊維シート全面に活性金属溶液を十分に浸漬できず、1:20よりも大きいと繊維シートに担持されない活性金属の割合が多くなるため、活性金属の担持量が減少し、それに伴い触媒性能が低下することが懸念される。   The weight ratio of the fiber sheet heated in the second step to the active metal solution is preferably 1: 1 to 1:20, more preferably 1: 3 to 1:10, and 1: 4 to 1: 7. Most preferably. If the weight ratio is less than 1: 1, the active metal solution cannot be sufficiently immersed on the entire surface of the fiber sheet. If the weight ratio is greater than 1:20, the proportion of active metal not supported on the fiber sheet increases. There is a concern that the catalyst performance will decrease with the decrease.

活性金属溶液中の活性金属溶解量は、特に限定されないが、例えば本発明の触媒を水性ガスシフト反応の触媒として用いる場合は、第二の工程において加熱した繊維シートに対して、活性金属が0.5〜30%の重量割合で溶解していることが好ましい。0.5%未満の場合には活性金属担持量が少ないため、反応活性が低いことが懸念され、30%より多く活性金属を繊維シートに担持させた場合、活性金属の剥落が懸念され、実用上の意義が希薄となる。また、本発明の触媒をフィッシャー・トロプシュ反応用の触媒として用いる場合は、第二の工程において加熱した繊維シートに対して、活性金属が5〜30%の重量割合で溶解していることが好ましい。5%未満の場合には活性金属担持量が少ないため、反応活性が低いことが懸念され、30%より多く活性金属を繊維シートに担持させた場合、活性金属の剥落が懸念され、実用上の意義が希薄となる。   The amount of active metal dissolved in the active metal solution is not particularly limited. For example, when the catalyst of the present invention is used as a catalyst for the water gas shift reaction, the active metal is 0.1% relative to the fiber sheet heated in the second step. It is preferable to dissolve at a weight ratio of 5 to 30%. If the amount is less than 0.5%, the active metal loading is small, so there is a concern that the reaction activity is low, and if more than 30% is loaded on the fiber sheet, the active metal may be peeled off, which is practical. The above significance is sparse. Moreover, when using the catalyst of this invention as a catalyst for Fischer-Tropsch reaction, it is preferable that the active metal is melt | dissolving in the weight ratio of 5 to 30% with respect to the fiber sheet heated in the 2nd process. . If the amount is less than 5%, the amount of active metal supported is small, so there is a concern that the reaction activity is low. If more than 30% of the active metal is supported on the fiber sheet, the active metal may be peeled off, which is practical. Significance is sparse.

浸漬時間は、例えば1〜60分が好ましく、20〜45分がより好ましく、35〜40分が最も好ましい。浸漬時間が1分未満の場合には繊維シート上に活性金属が十分に担持されない懸念がある。また、1時間より長い時間浸漬しても繊維シート上への活性金属担持量に違いは見られず、実用上の意義が希薄となる。   For example, the immersion time is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 20 to 45 minutes, and most preferably 35 to 40 minutes. When the immersion time is less than 1 minute, there is a concern that the active metal is not sufficiently supported on the fiber sheet. Moreover, even if it soaks for more than 1 hour, there is no difference in the amount of active metal supported on the fiber sheet, and practical significance is diminished.

次に、第四の工程として、第三の工程において浸漬した繊維シートを加熱する。第四の工程である加熱工程により、繊維シートを乾燥させ、過剰な活性金属溶液を繊維シートから除去するとともに、必要な活性金属を担持することができる。
乾燥のための加熱は、当技術分野において既知の手段を用いて適宜行うことができ、また、温度や時間等の条件は適宜設定することができる。
Next, as a fourth step, the fiber sheet immersed in the third step is heated. The heating step, which is the fourth step, can dry the fiber sheet, remove the excess active metal solution from the fiber sheet, and carry the necessary active metal.
Heating for drying can be appropriately performed using means known in the art, and conditions such as temperature and time can be appropriately set.

さらに追加の工程として、活性金属溶液の調製原料として塩化物を用いた場合には、繊維シート上に付着した金属塩化物を脱塩素化するため、アンモニア処理工程を行うことが好ましい。アンモニア処理工程は、繊維シートをアンモニア水溶液に浸漬し、加熱、水洗、乾燥する手順を必要に応じて繰り返すことにより行うことができる。
アンモニア濃度は1mol/l以上が好ましく、アンモニア水溶液に浸漬する繊維シートと、アンモニア水溶液の重量比は1:1〜1:100が好ましい。1mol/lより低い濃度のアンモニア水溶液を用いた場合、脱塩素化が不十分となる可能性がある。浴比を1:1未満とした場合、アンモニア水溶液に対して繊維シートを十分に浸漬できないため、脱塩素化が不十分となる。1:100より大きい浴比とした場合、脱塩素化の効果に変わりがなく、実用上の意義が希薄になる。
アンモニア処理工程のその他の条件は適宜設定することができる。
As an additional step, when chloride is used as the raw material for preparing the active metal solution, it is preferable to perform an ammonia treatment step in order to dechlorinate the metal chloride adhering to the fiber sheet. The ammonia treatment step can be performed by immersing the fiber sheet in an aqueous ammonia solution and repeating the steps of heating, washing and drying as necessary.
The ammonia concentration is preferably 1 mol / l or more, and the weight ratio of the fiber sheet immersed in the aqueous ammonia solution to the aqueous ammonia solution is preferably 1: 1 to 1: 100. When an aqueous ammonia solution having a concentration lower than 1 mol / l is used, dechlorination may be insufficient. When the bath ratio is less than 1: 1, the fiber sheet cannot be sufficiently immersed in the aqueous ammonia solution, so that dechlorination becomes insufficient. When the bath ratio is greater than 1: 100, the effect of dechlorination is not changed, and practical significance is diminished.
Other conditions for the ammonia treatment step can be set as appropriate.

また、製造された触媒の活性を向上させるため、さらに活性化処理工程を行うことが好ましい。活性化処理工程は、真空条件下、希ガス雰囲気下、窒素雰囲気下、二酸化炭素雰囲気下、あるいは水素雰囲気下において加熱処理することによって行うことができる。また、加熱処理は、例えば、300℃で1時間行うことができる。
尚、活性化処理工程は、第四の工程である加熱工程と区別して行ってもよく、又は、第四の乾燥工程を酸素不存在下で行うことにより、第四の加熱工程と活性化処理工程とを兼ねてもよい。
Moreover, in order to improve the activity of the produced catalyst, it is preferable to further perform an activation treatment step. The activation treatment step can be performed by heat treatment under vacuum conditions in a rare gas atmosphere, a nitrogen atmosphere, a carbon dioxide atmosphere, or a hydrogen atmosphere. Moreover, heat processing can be performed at 300 degreeC for 1 hour, for example.
The activation treatment step may be performed separately from the heating step that is the fourth step, or the fourth drying step and the activation treatment are performed by performing the fourth drying step in the absence of oxygen. It may also serve as a process.

本発明の第二の触媒製造方法は、繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、(1)溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40%と、アルコール10〜50%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5%と、残部の水とを含む溶液中に活性金属塩を添加し、繊維シートを浸漬する工程と、(2)前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、を含む。   The second catalyst production method of the present invention is a method for producing an active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, wherein (1) the total weight of the solution is 100%, the metal alkoxide is 10 to 40%, Adding an active metal salt to a solution containing 10 to 50% alcohol, 0.1 to 0.5% mineral acid of 1 to 15 N, and the balance water, and immersing the fiber sheet; 2) heating the soaked fiber sheet.

本発明の第一の触媒製造方法は、第一の工程である金属酸化物層を形成するための浸漬工程と、第三の工程である活性金属を担持させるための浸漬工程とを分けて行うものであるところ、本発明の第二の触媒製造方法は、第一の工程において、溶液中に金属酸化物層の原料と活性金属塩を包含させることにより、金属酸化物層の形成と活性金属の担持を同時に行うものである。これにより、作業の手間を省き、時間を省略することができる。   The first catalyst production method of the present invention is performed by separately performing a dipping step for forming a metal oxide layer as a first step and a dipping step for supporting an active metal as a third step. However, in the second catalyst production method of the present invention, in the first step, the metal oxide layer raw material and the active metal salt are included in the solution, thereby forming the metal oxide layer and the active metal. Is carried out simultaneously. This saves work and saves time.

第一の工程は、本発明の第一の触媒製造方法の第一の工程と同様に行うことができる。活性金属塩は、例えば、本発明の触媒を水性ガスシフト反応用の触媒として用いる場合は、触媒全重量基準金属換算で、0.5重量%以上30重量%以下となるように、また、本発明の触媒をフィッシャー・トロプシュ反応用の触媒として用いる場合は、触媒全重量基準金属換算で、5重量%以上25重量%以下となるように溶液中に添加すればよい。
第二の工程は、本発明の第一の触媒製造方法の第二の工程と同様に行うことができる。具体的には、乾燥する工程と、250〜350℃で加熱する工程とを区別して行ってもよく、又は、250〜350℃で加熱する工程のみを行うことにより乾燥工程を兼ねてもよい。
また、適宜、追加の工程であるアンモニア処理工程や活性化処理工程を行ってもよい。活性化処理工程は、第二の工程である加熱工程と区別して行ってもよく、又は、第二の乾燥工程を真空条件下、希ガス雰囲気下、窒素雰囲気下、二酸化炭素雰囲気下、あるいは水素雰囲気下で行うことにより、第二の加熱工程と活性化処理工程とを兼ねてもよい。
The first step can be performed in the same manner as the first step of the first catalyst production method of the present invention. For example, when the catalyst of the present invention is used as a catalyst for a water gas shift reaction, the active metal salt is used in an amount of 0.5 to 30% by weight in terms of the total catalyst weight metal, and the present invention. When the above catalyst is used as a catalyst for the Fischer-Tropsch reaction, it may be added to the solution so as to be 5% by weight or more and 25% by weight or less in terms of metal based on the total weight of the catalyst.
The second step can be performed in the same manner as the second step of the first catalyst production method of the present invention. Specifically, the step of drying and the step of heating at 250 to 350 ° C may be performed separately, or the drying step may be performed by performing only the step of heating at 250 to 350 ° C.
Moreover, you may perform the ammonia process process and activation process which are an additional process suitably. The activation treatment step may be performed separately from the heating step, which is the second step, or the second drying step is performed under a vacuum condition under a rare gas atmosphere, a nitrogen atmosphere, a carbon dioxide atmosphere, or hydrogen. By performing in an atmosphere, you may serve as a 2nd heating process and an activation process process.

(本発明の触媒を用いた触媒反応)
本発明の触媒を用いた触媒反応において、反応温度は350℃以下が好ましく、300℃以下がより好ましい。350℃より高い反応温度では、繊維シートの熱分解によって分解ガスが生成する懸念がある。
圧力は100気圧以下であることが好ましく、10気圧以下であることがより好ましく、1気圧以下であることが特に好ましい。100気圧より高い反応圧力では、繊維シートの脆化が著しく、触媒担体としての実用性が希薄になる懸念がある。
(Catalytic reaction using the catalyst of the present invention)
In the catalytic reaction using the catalyst of the present invention, the reaction temperature is preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. When the reaction temperature is higher than 350 ° C., there is a concern that decomposition gas is generated due to thermal decomposition of the fiber sheet.
The pressure is preferably 100 atm or less, more preferably 10 atm or less, and particularly preferably 1 atm or less. When the reaction pressure is higher than 100 atm, the fiber sheet is significantly embrittled, and there is a concern that its practicality as a catalyst carrier becomes dilute.

流通系で反応を行う場合、原料ガスの通気量は、GHSV(1時間フィードが通過する体積を触媒の体積で割った数字;gas hourly space velocity)が200(vol/vol)h−1以上30000(vol/vol)h−1以下であることが好ましく、800(vol/vol)h−1以上25000(vol/vol)h−1以下であることがより好ましく、1200(vol/vol)h−1以上5000(vol/vol)h−1以下であることが特に好ましい。200(vol/vol)h−1未満では空時収量が少なくなり不経済となり、30000(vol/vol)h−1を超過すると転化率が頭打ちになり、分離工程が難しくなる懸念がある。 When the reaction is performed in a flow system, the flow rate of the raw material gas is GHSV (number obtained by dividing the volume through which the feed for one hour passes is divided by the volume of the catalyst; gas hourly space velocity) is 200 (vol / vol) h −1 or more and 30000. preferably (vol / vol) it is h -1 or less, more preferably 800 (vol / vol) h -1 or 25000 (vol / vol) h -1 or less, 1200 (vol / vol) h - It is particularly preferably 1 or more and 5000 (vol / vol) h −1 or less. If it is less than 200 (vol / vol) h −1 , the space-time yield becomes small and uneconomical, and if it exceeds 30000 (vol / vol) h −1 , the conversion rate reaches its peak and there is a concern that the separation process becomes difficult.

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例の記載に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the description of these examples.

実施例1
(1)水性ガスシフト(WGS)反応用触媒の製造
フェノール樹脂系繊維であるノボロイド繊維(カイノール(登録商標)KF−01551HCRC、群栄化学工業株式会社)とアラミド繊維(トワロン(登録商標)、帝人株式会社)とを重量比8:2の割合で紡績した後、Z方向に22.8T/インチの割合で撚りをかけ、混紡糸の繊度が106dとなるようにした。さらにレピア織機(735型、石川製作所製)を用い、経方向及び緯方向の糸密度がそれぞれ100本/インチ及び70本/インチとなるように平織織物(以下、「NA織物」と呼ぶ。)を製織した。
Example 1
(1) Manufacture of catalyst for water gas shift (WGS) reaction Novoloid fiber (Kinol (registered trademark) KF-01551HCRC, Gunei Chemical Industry Co., Ltd.), which is a phenol resin fiber, and aramid fiber (Twaron (registered trademark), Teijin Ltd.) Was made at a rate of 8: 2 and then twisted in the Z direction at a rate of 22.8 T / inch so that the fineness of the blended yarn was 106d. Further, using a rapier loom (Model 735, manufactured by Ishikawa Seisakusho), plain weave fabric (hereinafter referred to as “NA fabric”) so that the yarn density in the warp and weft directions is 100 / inch and 70 / inch, respectively. Was woven.

オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)50.0g、エタノール75.2g、蒸留水57.0g及び10規定塩酸0.6gの混合溶液中に10gのNA織物を1時間浸漬し、12時間自然乾燥した(以下、「SiO−NA織物」と呼ぶ。)。このSiO−NA織物5gを、電気炉を用いて300℃で1時間加熱処理を行った後、蒸留水とメタノールを体積比2:1の割合で混合した溶液30mlに触媒全重量を基準としてルテニウムの重量割合が2.0重量%となるように塩化ルテニウム・n水和物(試薬特級、和光純薬工業株式会社、Ru assay 40%)を溶解させた溶液中に浸漬した。 10 g of NA fabric was immersed in a mixed solution of 50.0 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS), 75.2 g of ethanol, 57.0 g of distilled water and 0.6 g of 10 N hydrochloric acid for 1 hour, and then air-dried for 12 hours (hereinafter referred to as the following). referred to as "SiO 2 -NA fabric".). After 5 g of this SiO 2 -NA fabric was heat-treated at 300 ° C. for 1 hour using an electric furnace, 30 ml of a solution in which distilled water and methanol were mixed at a volume ratio of 2: 1 was used as a reference based on the total weight of the catalyst. It was immersed in a solution in which ruthenium chloride n-hydrate (special grade reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Ru assay 40%) was dissolved so that the weight ratio of ruthenium was 2.0% by weight.

次に、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させた後、アスピレーターを用いて減圧乾燥し、水分を除去した。さらに、乾燥した織物を7%アンモニア水250ml中に浸漬し、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させる脱塩素化工程を2回繰り返した。脱塩素化工程後の織物を十分に水洗し、60℃の乾燥機中で4時間乾燥して、触媒1を得た。   Next, the soaked fabric was placed in a rotary evaporator, and the evaporator was rotated in a water bath set at 50 ° C. for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm, and then dried under reduced pressure using an aspirator to remove moisture. . Further, dechlorination is performed by dipping the dried fabric in 250 ml of 7% ammonia water, placing the soaked fabric in a rotary evaporator, and rotating the evaporator in a water bath set at 50 ° C. for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm. The process was repeated twice. The fabric after the dechlorination step was sufficiently washed with water and dried in a dryer at 60 ° C. for 4 hours to obtain Catalyst 1.

(2)WGS反応
触媒1を用いてWGS反応を行った。反応には、図1に示すようなパイレックス(登録商標)硝子製循環式反応装置を用いた。循環部は内径8mmφの硝子管から成り、U字形リアクターと電磁石駆動ピストン式循環ポンプ(株式会社三鈴製)を備える。駆動用の電磁石は0.6mmφのエナメル線を約500g用いて製作し、駆動用パルス電流を与え、ピストンを上下動させることによりガスを循環させた。
反応時には、触媒床に触媒1を1.0g設置し、真空条件下において300℃で1時間加熱処理する活性化処理工程を行い、同温度で水蒸気及び一酸化炭素を、それぞれ3.33kPa(25torr)ずつ系内に導入し、WGS反応を行った。
(2) WGS reaction The catalyst 1 was used and WGS reaction was performed. A Pyrex (registered trademark) glass circulation reactor as shown in FIG. 1 was used for the reaction. The circulation section is composed of a glass tube having an inner diameter of 8 mmφ, and includes a U-shaped reactor and an electromagnet-driven piston circulation pump (manufactured by Misuzu Co., Ltd.). The driving electromagnet was manufactured using about 500 g of 0.6 mmφ enameled wire, a pulse current for driving was applied, and the piston was moved up and down to circulate the gas.
During the reaction, 1.0 g of catalyst 1 is placed in the catalyst bed, and an activation treatment step is performed in which heat treatment is performed at 300 ° C. for 1 hour under vacuum conditions. At the same temperature, water vapor and carbon monoxide are each 3.33 kPa (25 torr). ) Were introduced into the system one by one and a WGS reaction was carried out.

反応装置中における無機ガスの分析には、熱伝導度検出器型ガスクロマトグラフ(TCD−GC)(GC−8A、株式会社島津製作所製)を用いた。カラムオーブン温度は80℃から100℃までとし、10℃/minの温度勾配で昇温した。カラムはUnibeads C(80〜100mesh、ジーエルサイエンス株式会社製)を充填した4mm×3mの分離カラムを用いた。
低級炭化水素の分析には、水素炎イオン化検出器型ガスクロマトグラフ(FID−GC)(GC−9A、株式会社島津製作所製)を用いた。カラムオーブン温度は50℃から150℃までとし、5℃/minの温度勾配で昇温した。カラムはUnipak S(100〜150mesh、ジーエルサイエンス株式会社製)を充填した4mm×2mの分離カラムを用いた。
キャリヤーガスは、どちらのガスクロマトグラフもともにアルゴンを用いた。
A thermal conductivity detector gas chromatograph (TCD-GC) (GC-8A, manufactured by Shimadzu Corporation) was used for analysis of the inorganic gas in the reaction apparatus. The column oven temperature was 80 ° C. to 100 ° C., and the temperature was raised with a temperature gradient of 10 ° C./min. As the column, a separation column of 4 mm × 3 m packed with Unibeads C (80 to 100 mesh, manufactured by GL Sciences Inc.) was used.
For analysis of lower hydrocarbons, a flame ionization detector gas chromatograph (FID-GC) (GC-9A, manufactured by Shimadzu Corporation) was used. The column oven temperature was 50 ° C. to 150 ° C., and the temperature was raised with a temperature gradient of 5 ° C./min. The column used was a 4 mm × 2 m separation column packed with Unipak S (100-150 mesh, manufactured by GL Sciences Inc.).
As a carrier gas, argon was used for both gas chromatographs.

図2に、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の乾きガス総量を100%とした場合のガス組成の経時変化を示す。4時間反応させた後の水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成は、それぞれ10.9%、16.0%、0.7%及び72.4%であった。また、一酸化炭素の転化率は99.3%を示した。   FIG. 2 shows the change over time in the gas composition when the total amount of dry gas of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide is 100%. The compositions of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide after the reaction for 4 hours were 10.9%, 16.0%, 0.7% and 72.4%, respectively. The conversion of carbon monoxide was 99.3%.

(3)触媒の破断応力
触媒1を経方向50mm、緯方向25mmの大きさに裁断したもの(以下、「経方向試料」と呼ぶ。)と、経方向25mm、緯方向50mmの大きさに裁断したもの(以下、「緯方向試料」と呼ぶ。)をそれぞれ作製した。これらの試料について、ねじ式万能試験機(LSC−1/30−2、株式会社東京試験機製)を用いて、チャック間距離30mm、クロスヘッドスピード30mm/minの条件で破断応力を測定した。その結果、触媒1の経方向及び緯方向の破断応力は、それぞれ、0.396MPa及び0.106MPaであった。
(3) Breaking stress of the catalyst The catalyst 1 is cut into a size of 50 mm in the warp direction and 25 mm in the weft direction (hereinafter referred to as “longitudinal sample”), and cut into a size of 25 mm in the warp direction and 50 mm in the weft direction. (Hereinafter referred to as “weft direction sample”). About these samples, the breaking stress was measured on the conditions of the distance between chuck | zippers of 30 mm, and the crosshead speed of 30 mm / min using the screw type universal testing machine (LSC-1 / 30-2, Tokyo Test Instruments Co., Ltd.). As a result, the breaking stress in the warp direction and the weft direction of the catalyst 1 was 0.396 MPa and 0.106 MPa, respectively.

(4)触媒担体の熱収縮率
SiO−NA織物を10cm四方の大きさに裁断し、電気炉を用いて300℃、1時間の加熱処理を行った。その後、SiO−NA織物の寸法を測定し、以下の式(1)によって経方向及び緯方向の収縮率を算出した。
収縮率(%)={(加熱処理前の長さ)−(加熱処理後の長さ)}/(加熱処理前の長さ)×100 ・・・(1)
その結果、SiO−NA織物の経方向及び緯方向の収縮率は、それぞれ、4.8%及び5.0%であった。
以上の実施例1の結果から、触媒1の総合評価は適であった。
(4) Thermal contraction rate of catalyst carrier The SiO 2 -NA woven fabric was cut into a size of 10 cm square and subjected to heat treatment at 300 ° C. for 1 hour using an electric furnace. Then, by measuring the size of the SiO 2 -NA fabrics were calculated warp direction and weft direction of shrinkage by the following equation (1).
Shrinkage rate (%) = {(length before heat treatment) − (length after heat treatment)} / (length before heat treatment) × 100 (1)
As a result, the shrinkage rates in the warp direction and the weft direction of the SiO 2 -NA fabric were 4.8% and 5.0%, respectively.
From the results of Example 1 above, the overall evaluation of the catalyst 1 was appropriate.

実施例2
(1)WGS反応用触媒の製造
TEOS25.0g、エタノール37.6g、蒸留水23.5g、及び10規定塩酸0.3gの混合溶液中に、触媒全重量を基準としてルテニウムの重量割合が1.2重量%となるように塩化ルテニウム・n水和物及びNA織物を添加し、1時間浸漬した後、12時間自然乾燥した(以下、「Ru(1.2)Cl/SiO−NA織物」と呼ぶ。)。このRu(1.2)Cl/SiO−NA織物に対し、電気炉を用いて300℃で1時間加熱処理を行った。その後、加熱処理後の織物5gを7%アンモニア水250ml中に浸漬し、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させる脱塩素化工程を2回繰り返した。脱塩素化工程後の織物を十分に水洗し、60℃の乾燥機中で4時間乾燥して、触媒2を得た。
Example 2
(1) Production of catalyst for WGS reaction In a mixed solution of 25.0 g of TEOS, 37.6 g of ethanol, 23.5 g of distilled water and 0.3 g of 10 N hydrochloric acid, the weight ratio of ruthenium is 1. Ruthenium chloride n-hydrate and NA woven fabric were added so as to be 2% by weight, soaked for 1 hour, and then naturally dried for 12 hours (hereinafter referred to as “Ru (1.2) Cl 3 / SiO 2 -NA woven fabric”. "). The Ru (1.2) Cl 3 / SiO 2 —NA fabric was heat-treated at 300 ° C. for 1 hour using an electric furnace. Thereafter, 5 g of the fabric after the heat treatment was immersed in 250 ml of 7% ammonia water, the immersed fabric was put into a rotary evaporator, and the evaporator was rotated in a water bath set at 50 ° C. for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm. This dechlorination step was repeated twice. The fabric after the dechlorination step was sufficiently washed with water and dried in a dryer at 60 ° C. for 4 hours to obtain Catalyst 2.

(2)WGS反応
触媒として触媒2を用いたことを除いては、実施例1と同様に、WGS反応及びガス分析を行った。また、反応時には、触媒床に触媒2を1.0g設置し、真空条件下において300℃で1時間加熱処理する活性化処理工程を行い、同温度で水蒸気及び一酸化炭素を、それぞれ3.33kPa(25torr)ずつ系内に導入し、WGS反応を行った。
図3に、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の乾きガス総量を100%とした場合のガス組成の経時変化を示す。4時間反応させた後の水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成は、それぞれ、30.2%、4.7%、10.3%及び54.8%であった。また、一酸化炭素の転化率は89.7%を示した。
(2) WGS reaction A WGS reaction and gas analysis were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 2 was used as the catalyst. During the reaction, 1.0 g of catalyst 2 is placed in the catalyst bed, and an activation treatment step is performed in which heat treatment is performed at 300 ° C. for 1 hour under vacuum conditions. Water vapor and carbon monoxide are each 3.33 kPa at the same temperature. Each (25 torr) was introduced into the system to carry out WGS reaction.
FIG. 3 shows changes over time in the gas composition when the total amount of dry gas of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide is 100%. The compositions of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide after reacting for 4 hours were 30.2%, 4.7%, 10.3% and 54.8%, respectively. The conversion of carbon monoxide was 89.7%.

(3)触媒の破断応力
試料として触媒2を用いたことを除いては、実施例1と同様に、経方向及び緯方向の破断応力を測定した。その結果、触媒2の経方向及び緯方向の破断応力は、それぞれ、0.402MPa及び0.103MPaであった。
(3) Breaking stress of catalyst The breaking stress in the warp direction and the weft direction was measured in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 2 was used as a sample. As a result, the breaking stress in the warp direction and the weft direction of the catalyst 2 was 0.402 MPa and 0.103 MPa, respectively.

(4)触媒の熱収縮率
試料としてRu(1.2)Cl/SiO−NA織物を用いたことを除いては、実施例1と同様に、収縮率を算出した。その結果、Ru(1.2)Cl/SiO−NA織物の経方向及び緯方向の収縮率は、それぞれ、4.9%及び4.9%であった。
以上の実施例2の結果から、触媒2の総合評価は適であった。
(4) Thermal contraction rate of catalyst The contraction rate was calculated in the same manner as in Example 1 except that Ru (1.2) Cl 3 / SiO 2 -NA fabric was used as a sample. As a result, the shrinkage in the warp and weft directions of the Ru (1.2) Cl 3 / SiO 2 -NA fabric was 4.9% and 4.9%, respectively.
From the results of Example 2 above, the overall evaluation of the catalyst 2 was appropriate.

実施例3
(1)WGS反応用触媒の製造
TEOS25.0g、エタノール37.6g、蒸留水23.5g、及び10規定塩酸0.3gの混合溶液中に、触媒全重量を基準としてルテニウムの重量割合が0.8重量%となるように塩化ルテニウム・n水和物及びNA織物を添加し、1時間浸漬した後12時間自然乾燥した(以下、「Ru(0.8)Cl/SiO−NA織物」と呼ぶ。)。このRu(0.8)Cl/SiO−NA織物5gを7%アンモニア水250ml中に浸漬し、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させる脱塩素化工程を2回繰り返した。脱塩素化工程後の織物を十分に水洗し、60℃の乾燥機中で4時間乾燥した(以下、「Ru(0.8)(OH)/SiO−NA織物」と呼ぶ)。その後、電気炉を用いて300℃で1時間加熱処理を行い、触媒3を得た。
Example 3
(1) Production of catalyst for WGS reaction In a mixed solution of 25.0 g of TEOS, 37.6 g of ethanol, 23.5 g of distilled water, and 0.3 g of 10N hydrochloric acid, the weight ratio of ruthenium was 0.00 based on the total weight of the catalyst. Ruthenium chloride n-hydrate and NA woven fabric were added so as to be 8% by weight, soaked for 1 hour, and then naturally dried for 12 hours (hereinafter referred to as “Ru (0.8) Cl 3 / SiO 2 -NA woven fabric”). Call it.) 5 g of this Ru (0.8) Cl 3 / SiO 2 -NA fabric was immersed in 250 ml of 7% ammonia water, the immersed fabric was placed in a rotary evaporator, and the evaporator was heated in a water bath set at 50 ° C. The dechlorination step of rotating for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm was repeated twice. The fabric after the dechlorination step was thoroughly washed with water and dried in a dryer at 60 ° C. for 4 hours (hereinafter referred to as “Ru (0.8) (OH) 3 / SiO 2 -NA fabric”). Thereafter, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour using an electric furnace to obtain a catalyst 3.

(2)WGS反応
触媒として触媒3を用いたことを除いては、実施例1と同様に、WGS反応及びガス分析を行った。また、反応時には、触媒床に触媒3を1.0g設置し、真空条件下において300℃で1時間加熱処理する活性化処理工程を行い、同温度で水蒸気及び一酸化炭素を、それぞれ3.33kPa(25torr)ずつ系内に導入し、WGS反応を行った。
図4に、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の乾きガス総量を100%とした場合のガス組成の経時変化を示す。4時間反応させた後の水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成は、それぞれ、18.0%、1.2%、24.6%及び56.3%であった。また、一酸化炭素の転化率は75.4%を示した。
(2) WGS reaction A WGS reaction and gas analysis were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 3 was used as a catalyst. During the reaction, 1.0 g of catalyst 3 was placed in the catalyst bed, and an activation treatment step was performed in which heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour under vacuum conditions. Water vapor and carbon monoxide were each 3.33 kPa at the same temperature. Each (25 torr) was introduced into the system to carry out WGS reaction.
FIG. 4 shows the change over time in the gas composition when the total amount of dry gas of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide is 100%. The compositions of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide after reacting for 4 hours were 18.0%, 1.2%, 24.6% and 56.3%, respectively. Further, the conversion of carbon monoxide was 75.4%.

(3)触媒の破断応力
試料として触媒3を用いたことを除いては、実施例1と同様に、経方向及び緯方向の破断応力を測定した。その結果、触媒3の経方向及び緯方向の破断応力は、それぞれ、0.391MPa及び0.110MPaであった。
(3) Breaking stress of catalyst The breaking stress in the longitudinal direction and the weft direction was measured in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 3 was used as a sample. As a result, the breaking stress in the warp direction and the weft direction of the catalyst 3 was 0.391 MPa and 0.110 MPa, respectively.

(4)触媒の熱収縮率
試料としてRu(0.8)(OH)/SiO−NA織物を用いたことを除いては、実施例1と同様に、収縮率を算出した。その結果、Ru(0.8)(OH)/SiO−NA織物の経方向及び緯方向の収縮率は、それぞれ、4.8%及び5.1%であった。
以上の実施例3の結果から、触媒3の総合評価は適であった。
(4) Thermal contraction rate of catalyst The contraction rate was calculated in the same manner as in Example 1 except that Ru (0.8) (OH) 3 / SiO 2 -NA fabric was used as a sample. As a result, the shrinkage ratios in the warp and weft directions of the Ru (0.8) (OH) 3 / SiO 2 -NA fabric were 4.8% and 5.1%, respectively.
From the results of Example 3 above, the overall evaluation of the catalyst 3 was appropriate.

比較例1
(1)WGS反応用触媒の製造
蒸留水とメタノールを体積比2:1の割合で混合した溶液30mlに0.25gの塩化ルテニウムn水和物を溶解させ、この溶液中に、NA織物5gを浸漬した。次に、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させた後、アスピレーターを用いて減圧乾燥し、水分を除去した。さらに、乾燥した織物を7%アンモニア水250ml中に浸漬し、浸漬した織物をロータリーエバポレーターに入れ、エバポレーターを50℃に設定したウォーターバス中で加熱しながら20rpmの回転速度で30分回転させる脱塩素化工程を2回繰り返した。このとき、NA織物上より著しいルテニウム分の脱落が見られた。その後、脱塩素化工程後の織物を十分に水洗し、60℃の乾燥機中で4時間乾燥して、電気炉を用いて300℃で1時間加熱処理を行った。このようにして触媒4を得た。
Comparative Example 1
(1) Production of catalyst for WGS reaction 0.25 g of ruthenium chloride n-hydrate was dissolved in 30 ml of a solution in which distilled water and methanol were mixed at a volume ratio of 2: 1. In this solution, 5 g of NA fabric was added. Soaked. Next, the soaked fabric was placed in a rotary evaporator, and the evaporator was rotated in a water bath set at 50 ° C. for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm, and then dried under reduced pressure using an aspirator to remove moisture. . Further, dechlorination is performed by dipping the dried fabric in 250 ml of 7% ammonia water, placing the soaked fabric in a rotary evaporator, and rotating the evaporator in a water bath set at 50 ° C. for 30 minutes at a rotation speed of 20 rpm. The process was repeated twice. At this time, the ruthenium content was significantly removed from the NA fabric. Thereafter, the fabric after the dechlorination step was sufficiently washed with water, dried in a dryer at 60 ° C. for 4 hours, and heat-treated at 300 ° C. for 1 hour using an electric furnace. In this way, catalyst 4 was obtained.

(2)WGS反応
触媒として触媒4を用いたことを除いては、実施例1と同様に、WGS反応及びガス分析を行った。図5に、水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の総量を100%とした場合のガス組成の経時変化を示す。4時間反応させた後の水素、メタン、一酸化炭素及び二酸化炭素の組成は、それぞれ、7.1%、0.4%、85.8%及び6.7%であり、実施例1〜3で用いた触媒1〜3と比較して触媒性能は低かった。
(2) WGS reaction A WGS reaction and gas analysis were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 4 was used as the catalyst. FIG. 5 shows the change over time in the gas composition when the total amount of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide is 100%. The compositions of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide after reacting for 4 hours were 7.1%, 0.4%, 85.8% and 6.7%, respectively. The catalyst performance was low as compared with the catalysts 1 to 3 used in the above.

(3)触媒の破断応力
試料として触媒4を用いたことを除いては、実施例1と同様に、経方向及び緯方向の破断応力を測定した。その結果、触媒4の経方向及び緯方向の破断応力は、それぞれ、0.054MPa及び0.036MPaであり、実施例1〜3で調製した触媒1〜3と比較して低かった。
(3) Breaking stress of catalyst The breaking stress in the warp direction and the weft direction was measured in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 4 was used as a sample. As a result, the breaking stress in the warp direction and the weft direction of the catalyst 4 was 0.054 MPa and 0.036 MPa, respectively, which was lower than those of the catalysts 1 to 3 prepared in Examples 1 to 3.

(4)触媒の熱収縮率
試料としてNA織物を用いたことを除いては、実施例1と同様に、収縮率を算出した。その結果、触媒4の経方向及び緯方向の収縮率は、それぞれ、26.1%及び23.5%であった。実施例1〜3で収縮率を測定した試料と比較して、加熱処理による収縮率が大きかった。
以上の比較例1の結果から、触媒4の総合評価は不適であった。
(4) Thermal shrinkage rate of catalyst The shrinkage rate was calculated in the same manner as in Example 1 except that NA fabric was used as a sample. As a result, the shrinkage ratios of the warp direction and the weft direction of the catalyst 4 were 26.1% and 23.5%, respectively. Compared with the sample which measured the shrinkage rate in Examples 1-3, the shrinkage rate by heat processing was large.
From the results of Comparative Example 1 described above, the overall evaluation of the catalyst 4 was inappropriate.

実施例1〜3及び比較例1の結果を次の表1に示す。


The results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.


以上の結果から、NA織物表面に金属酸化物被膜を形成させることにより、活性金属の担持量が増加し、それに伴ってWGS反応活性も向上することが明らかとなった。   From the above results, it has been clarified that by forming a metal oxide film on the NA fabric surface, the amount of active metal supported is increased, and the WGS reaction activity is improved accordingly.

本発明の触媒は、使用する装置の大きさや形状に制限されることなく幅広い用途に使用することができ、特に小型反応装置において好適に使用することができる。例えば、水性ガスシフト反応やフィッシャー・トロプシュ反応に好適に使用することができる。   The catalyst of the present invention can be used in a wide range of applications without being limited by the size and shape of the apparatus to be used, and can be suitably used particularly in a small reactor. For example, it can be suitably used for water gas shift reaction and Fischer-Tropsch reaction.

1…TCD−GC、2…FID−GC、3…拡散ポンプ、4…真空ポンプ、5…一酸化炭素が充填されたガラス製ガス溜め、6…電気炉、7…触媒床、8…蒸留水、9…循環ポンプ、10…マノメーター、11a〜11l…ストップバルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... TCD-GC, 2 ... FID-GC, 3 ... Diffusion pump, 4 ... Vacuum pump, 5 ... Glass gas reservoir filled with carbon monoxide, 6 ... Electric furnace, 7 ... Catalyst bed, 8 ... Distilled water , 9 ... Circulation pump, 10 ... Manometer, 11a-11l ... Stop valve

Claims (21)

繊維シートを基材とする活性金属担持触媒であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持された触媒であって、
前記繊維シートは、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含む、前記触媒
An active metal-supported catalyst based on a fiber sheet, wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet, and the active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer. A catalyst ,
The said fiber sheet is the said catalyst containing the fiber of a phenol resin, an aramid, or a polycarbonate .
繊維シートを基材とする水性ガスシフト反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートは、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含み、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、鉄、銅、ニッケル、及びコバルトからなる群より選択される1〜3種の金属である触媒。 An active metal-supported catalyst for water gas shift reaction based on a fiber sheet , wherein the fiber sheet contains a fiber of phenol resin, aramid, or polycarbonate, and a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet The active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer, and the active metal is selected from the group consisting of ruthenium, iron, copper, nickel, and cobalt. Is a catalyst. 前記活性金属が、触媒全重量を基準として0.5重量%以上30重量%以下であり、前記金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が前記繊維シートである請求項2記載の触媒。   The active metal is 0.5 wt% or more and 30 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less based on the total weight of the catalyst, The catalyst according to claim 2, wherein the remainder is the fiber sheet. 繊維シートを基材とするフィッシャー・トロプシュ反応用活性金属担持触媒であって、前記繊維シートは、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含み、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成され、前記金属酸化物層の表面及び内部の少なくとも一方に前記活性金属が担持され、前記活性金属が、ルテニウム、コバルト、及び鉄からなる群より選択される1〜2種である触媒。 An active metal-supported catalyst for a Fischer-Tropsch reaction based on a fiber sheet , wherein the fiber sheet contains phenol resin, aramid, or polycarbonate fibers, and a layer containing a metal oxide on the surface of the fiber sheet The catalyst which is formed, the active metal is supported on at least one of the surface and the inside of the metal oxide layer, and the active metal is one or two selected from the group consisting of ruthenium, cobalt and iron. 前記活性金属が、触媒全重量を基準として5重量%以上25重量%以下であり、前記金属酸化物層が、触媒全重量を基準として0.1重量%以上10重量%以下であり、残部が前記繊維シートである請求項4記載の触媒。   The active metal is 5 wt% or more and 25 wt% or less based on the total weight of the catalyst, the metal oxide layer is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less based on the total weight of the catalyst, and the balance The catalyst according to claim 4, which is the fiber sheet. 前記繊維シートは、フェノール樹脂の繊維及びアラミドの繊維を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の触媒。The catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the fiber sheet includes phenol resin fibers and aramid fibers. 前記フェノール樹脂の繊維がノボロイド繊維である、請求項1〜6のいずれかに記載の触媒。The catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the phenol resin fiber is a novoloid fiber. 前記繊維シートが、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート、シリコン樹脂、フラン樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、アルミナ繊維、バサルト繊維、及びガラス繊維からなる群より選択される少なくとも1種の繊維を含む、請求項1〜のいずれかに記載の触媒。 The fiber sheet, e epoxy resins, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, Yu rear resins, melamine including resin, diallyl phthalate, silicone resin, furan resin, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose propionate, alumina fiber, at least one fiber selected from the group consisting of basalt fibers, and glass fibers, according to claim 1 to 7 The catalyst in any one of. 前記繊維シートが、繊維不織布、織物、又は編み物の形態である、請求項1〜のいずれかに記載の触媒。 The catalyst according to any one of claims 1 to 8 , wherein the fiber sheet is in the form of a fiber nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric. 前記金属酸化物が、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−アルミナ、又はシリカ−チタニア−ジルコニアである請求項1〜のいずれかに記載の触媒。 Wherein the metal oxide is silica, titania, alumina, zirconia, silica - alumina, silica - titania, silica - zirconia, titania - alumina, or silica - titania - catalyst according to any one of claims 1 to 9, which is a zirconia . 繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、
溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40重量%と、アルコール10〜50重量%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5重量%と、残部の水とを含む溶液中に、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含む繊維シートを浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
前記加熱後の繊維シートを、活性金属塩溶液中に浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
を含む方法。
A method for producing an active metal supported catalyst based on a fiber sheet,
100% of the total weight of the solution, 10 to 40% by weight of metal alkoxide, 10 to 50% by weight of alcohol, 0.1 to 0.5% by weight of 1-15 N mineral acid, and the remaining water A step of immersing a fiber sheet containing a fiber of phenolic resin, aramid, or polycarbonate in a solution containing,
Heating the soaked fiber sheet;
Immersing the heated fiber sheet in an active metal salt solution;
Heating the soaked fiber sheet;
Including methods.
繊維シートを基材とする活性金属担持触媒を製造する方法であって、
溶液の全重量を100%として、金属アルコキシド10〜40%と、アルコール10〜50%と、1〜15規定の鉱酸を0.1〜0.5%と、残部の水とを含む溶液中に活性金属塩を添加し、フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含む繊維シートを浸漬する工程と、
前記浸漬した繊維シートを加熱する工程と、
を含む方法。
A method for producing an active metal supported catalyst based on a fiber sheet,
In a solution containing metal alkoxide 10 to 40%, alcohol 10 to 50%, 1 to 15 N mineral acid 0.1 to 0.5%, and the balance water, with the total weight of the solution being 100% Adding an active metal salt to and immersing a fiber sheet containing a fiber of phenolic resin, aramid, or polycarbonate ; and
Heating the soaked fiber sheet;
Including methods.
前記繊維シートは、フェノール樹脂の繊維及びアラミドの繊維を含む、請求項11又は12に記載の方法。The method according to claim 11, wherein the fiber sheet includes phenol resin fibers and aramid fibers. 前記フェノール樹脂の繊維がノボロイド繊維である、請求項11〜13のいずれかに記載の方法。The method according to claim 11, wherein the phenol resin fiber is a novoloid fiber. 前記繊維シートが、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート、シリコン樹脂、フラン樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、アルミナ繊維、玄武岩繊維、及びガラス繊維からなる群より選択される少なくとも1種の繊維を含む、請求項11〜14のいずれかに記載の方法。 The fiber sheet, e epoxy resins, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, Yu rear resins, melamine including resin, diallyl phthalate, silicone resin, furan resin, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose propionate, alumina fibers, basalt fibers, and at least one fiber selected from the group consisting of glass fibers, according to claim 11 to 14 The method in any one of. 前記繊維シートが、繊維不織布、織物、又は編み物の形態である、請求項11〜15のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 11 , wherein the fiber sheet is in the form of a fiber nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric. 前記金属アルコキシドが、テトラエトキシシラン、テトラエトキシチタン、及びアルミニウムイソプロポキシドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項11〜16のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 11 , wherein the metal alkoxide includes at least one selected from the group consisting of tetraethoxysilane, tetraethoxytitanium, and aluminum isopropoxide. 前記アルコールが、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、及び2−メチル−2−プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項11〜17のいずれかに記載の方法。 The alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol. The method according to claim 11 , comprising: フェノール樹脂、アラミド、又はポリカーボネートの繊維を含む繊維シートを基材とする活性金属担持触媒用担体であって、前記繊維シートの表面に金属酸化物を含む層が形成された触媒用担体。 An active metal-supported catalyst carrier based on a fiber sheet containing phenol resin, aramid, or polycarbonate fibers , wherein a layer containing a metal oxide is formed on the surface of the fiber sheet. 前記繊維シートは、フェノール樹脂の繊維及びアラミドの繊維を含む、請求項19に記載の触媒用担体。The catalyst carrier according to claim 19, wherein the fiber sheet includes a phenol resin fiber and an aramid fiber. 前記フェノール樹脂の繊維がノボロイド繊維である、請求項19又は20に記載の触媒用担体。The catalyst carrier according to claim 19 or 20, wherein the phenol resin fiber is a novoloid fiber.
JP2013233059A 2013-11-11 2013-11-11 Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same Expired - Fee Related JP6326588B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233059A JP6326588B2 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233059A JP6326588B2 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015093224A JP2015093224A (en) 2015-05-18
JP6326588B2 true JP6326588B2 (en) 2018-05-23

Family

ID=53196013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013233059A Expired - Fee Related JP6326588B2 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6326588B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6805408B2 (en) * 2015-10-30 2020-12-23 群馬県 Power generation equipment and power generation method using fuel cells
CN114437824B (en) * 2020-10-30 2023-01-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Method for producing clean fuel from coal tar whole fraction
CN115888698A (en) * 2022-11-10 2023-04-04 西部金属材料股份有限公司 Basalt fiber-loaded noble metal nano catalyst and preparation method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835095B2 (en) * 1979-08-13 1983-07-30 広島ガス株式会社 Combustor catalyst
JPH01203045A (en) * 1988-02-05 1989-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Catalytic body and manufacture thereof
JPH0722709B2 (en) * 1989-01-14 1995-03-15 日立造船株式会社 Method for producing denitration catalyst using ceramics paper
JPH07251080A (en) * 1994-03-11 1995-10-03 Nippon Muki Co Ltd Manufacture of catalyst filter
JP3589309B2 (en) * 1994-07-05 2004-11-17 智行 乾 Hydrogen production by methane reforming.
US6159895A (en) * 1998-07-07 2000-12-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid polymer catalyst supports
JP4091974B2 (en) * 2002-05-07 2008-05-28 大研化学工業株式会社 Method for producing sol-gel for light source for environmental purification
US6969505B2 (en) * 2002-08-15 2005-11-29 Velocys, Inc. Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction in a single stage process channel

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015093224A (en) 2015-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5066492B2 (en) CATALYST SUPPORT USING CELLULOSE FIBER, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, CARBON NANOTUBES DIRECTLY GROWING ON THE SURFACE OF CATALYST SUPPORT, SUPPORTED CATALYST WITH NANOMETAL CATALYST SUPPORTED ON CARBON NANOTUBE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
Reichelt et al. Fiber based structured materials for catalytic applications
JP6326588B2 (en) Active metal supported catalyst based on fiber sheet and method for producing the same
CN105817270A (en) Preparation method of metal-oxide dual-interface catalyst
CN107073446B (en) Metal composite carbon material, catalyst for fuel cell, hydrogen storage material, hydrogen tank, and method for producing metal composite carbon material
CN101185904B (en) Selectivity liquid phase hydrogenation catalyst and preparation method and use thereof
CN113648994B (en) Fixed bed type benzyl alcohol aldehyde preparation catalyst with basalt fiber carrier and preparation method thereof
CN108187691B (en) A kind of preparation method and applications of the filled composite structure catalyst for CO gas phase coupling synthesis of oxalate
CN106423144B (en) A kind of carbon fiber@tungsten oxide nanoparticles core-shell structure and preparation method thereof
Chen et al. Catalyst-free large-scale synthesis of composite SiC@ SiO 2/carbon nanofiber mats by blow-spinning
KR101155102B1 (en) Carbon nano-device of which surface carbon nano materials are grown on and method for manufacturing the same
CN102441330B (en) Palladium-based dual functional film and its preparation method
CN103433035B (en) Preparation method of AgNPs/CNFs and AgNPs-Mg/CNFs for catalyzing phenylethylene oxidation reaction
RU2289565C1 (en) Process of selective hydrogenation of acetylene hydrocarbons in olefin-rich gas mixtures
CN110026231A (en) A kind of hydrophobic structure catalysis material and the preparation method and application thereof
CN106829915B (en) A kind of method of growth in situ carbon fiber in graphite felt
JP4239488B2 (en) Activated carbon carrier, catalyst-supported activated carbon and method for producing them
Choi et al. Electrospun alumina-nanofiber-supported Pt–Sn catalyst for propane dehydrogenation
RU2446877C2 (en) Catalyst system for heterogeneous reactions
CN109759080B (en) Formaldehyde oxidation composite catalytic material and preparation method thereof
JP4500787B2 (en) Microreactor and manufacturing method thereof
RU2607950C1 (en) Catalyst system for heterogeneous reactions
RU2633369C1 (en) Method of producing microfibrous catalyst
CN101850249A (en) Structured ruthenium catalyst and preparation method thereof
Nishimura et al. Optimum reductants ratio for CO 2 reduction by overlapped Cu/TiO 2.

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160930

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170704

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6326588

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees