JP6409264B2 - アルデヒド類分解材 - Google Patents
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Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
また、白金担持活性炭触媒を用いたアルデヒド類ガスの除去方法も知られている(特許文献3)。しかしながら、前記白金担持活性炭は、白金が活性炭の内部、つまり、細孔深部に担持しており、活性炭に有機ガスが吸着する際は、細孔深部から吸着するため、細孔深部に担持している白金は、活性炭に吸着された有機ガスにより被毒されやすく、失活し、寿命が短くなるという問題がある。ここで言う有機ガスとは、アルデヒド類ガスが白金担持活性炭触媒により酸化されて生成するカルボン酸類ガス、および、大気中に存在するアルデヒド類ガス、カルボン酸類ガス、炭化水素、アンモニア、硫化水素、メルカプタン等を示す。
1.金属及び有機配位子から構成される多孔性金属錯体に貴金属触媒が担持されてなることを特徴とするアルデヒド類分解材。
2.多孔性金属錯体が、周期表の第2族、第4族および第7〜第14族元素から選ばれる少なくとも一種の金属と二座以上で配位可能な有機配位子から選ばれる少なくとも一種の有機配位子で構成される多孔性金属錯体であることを特徴とする1.に記載のアルデヒド類分解材。
3.多孔性金属錯体の水分吸着率が、温度30℃、相対湿度60%の条件において、5重量%〜50重量%であることを特徴とする1.または2.に記載のアルデヒド類分解材。
4.貴金属触媒が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金からなる群から選択される少なくとも一種類以上の貴金属を含有することを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載のアルデヒド類分解材。
5.貴金属触媒の平均粒子径が、10nm以下であることを特徴とする1.〜4.のいずれかに記載のアルデヒド類分解材。
6. 貴金属触媒の担持量が、10重量%以下であることを特徴とする1.〜5.のいずれかに記載のアルデヒド類分解材。
7.金属がAl、Tiのいずれかであって、前記有機配位子が2−アミノテレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸のいずれかであることを特徴とする1.〜6.のいずれかに記載のアルデヒド類除去材。
合成した多孔性金属錯体について、粉末X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製「NEW D8 ADVANCE」)を用いて、対称反射法で測定した。測定条件を以下に示す。
1)X線源:CuKα(λ=1.5418Å)40kV 200mA
2)ゴニオメーター:縦型ゴニオメーター
3)検出器:シンチレーションカウンター
4)回折角(2θ)範囲:3〜90°
5)スキャンステップ:0.05°
6)積算時間:0.5秒/ステップ
7)スリット:発散スリット=0.5°、受光スリット=0.15mm、散乱スリット=0.5°
<比表面積、細孔容積測定>
多孔性金属錯体サンプルを約100mg採取し、120℃で12時間真空乾燥した後、秤量した。高機能比表面積/細孔分布測定装置(Micromeritics社製「ASAP2020」)または自動比表面積/細孔分布測定装置(日本BEL株式会社製「BELSORP−miniII」)を使用し、液体窒素の沸点(−195.8℃)における窒素ガスまたは固形二酸化炭素の昇華点(−78.5℃)における二酸化炭素ガスの吸着量を相対圧が0.02〜0.95の範囲で徐々に高めながら40点測定し、前記サンプルの吸着等温線を作製した。解析ソフトウェア(Micromeritics社製「ASAP 2020 V3.04」)または日本BEL株式会社製「BELMasterTM」)を用い、相対圧0.02〜0.15での結果をBETプロットし、重量当たりのBET比表面積(m2/g)を求めた。また、相対圧0.95のデータより全細孔容積[cc/g]を求めた。
多孔性金属錯体を120℃で12時間真空乾燥し、吸着水などを除去した。これをサンプル管に入れ重量を測定し、温度30℃、相対湿度60%に設定した恒温恒湿器(ナガノサイエンス株式会社製、LH33−12P)中、3時間静置した後の重量を測定した。水分吸着率は、下記式(i);
水分吸着率(%)={(3時間静置後の重量−3時間静置前の重量)/(3時間静置前の重量)}×100 ・・・(i)
に基づき算出した。
透過型電子顕微鏡(日立製作所製「HT7700」)を用いて、得られた貴金属担持多孔性金属錯体を観察した。
貴金属触媒の粒子径は、前記TEM観察の結果を基に測定した。任意の100個の貴金属触媒の粒子径の平均値を平均粒子径とした。
多孔性金属錯体0.088ccをカラムに充填し、試験ガスを0.2L/minで流通させた。試料の入口・出口でのガス濃度を、一定時間毎にホルムアルデメータhtV(株式会社ジェイエムエス)を用いて測定し、その比から除去率を算出した。ホルムアルデヒド供給量(濃度、流量、温度から計算)に対する除去率の曲線を積分することにより、ホルムアルデヒド除去量[mg]を求め、これを試料の重量で割ることにより、除去容量[mg/g]を算出した。この除去容量が10mg/gの時の除去率を求めた。なお、試料としては、120℃で12時間真空乾燥し、吸着物質を除去したものを使用した。評価条件の詳細を以下に示す。
1)測定雰囲気:25℃、50%RH空気下
2)圧力:常圧
3)試験ガス組成:ホルムアルデヒド濃度3ppm(25℃、50%RH空気希釈)
4)空間速度:1,350,000hr−1
5)平均粒子径:1〜5μm
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Ptの担持≫
Alと1,4−ナフタレンジカルボン酸から形成された多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2Oを、DMF中、120℃で合成した。得られた多孔性金属錯体について、粉末X線回折測定により同定し、二酸化炭素吸着測定により物性評価を行った。BET比表面積は350m2/gであった。水分吸着測定の結果、水分吸着率は20.1重量%であった。この多孔性金属錯体を120℃で12時間真空乾燥させ、室温まで放冷した。この多孔性金属錯体1gをメタノール40mlに分散させ、ここへH2PtCl6・6H2O2.6mgを含むメタノール溶液1mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Ptが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(802mg、収率80%)。粉末X線回折測定及びTEM観察を行った。粉末X線回折測定からは、Ptのパターンが観測されなかったが、TEM観察により、2〜5nmのPt粒子が高分散状態で担持されている様子が観察された。TEM像を図1に示す。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への1重量%Ptの担持≫
実施例1で合成した多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2O1gをメタノール40mlに分散させ、ここへH2PtCl6・6H2O26mgを含むメタノール溶液5mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH424mgを含むメタノール溶液2mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Ptが1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(1.0g、収率98%)。粉末X線回折測定及びTEM観察を行った。粉末X線回折測定からは、Ptのパターンが観測されなかったが、TEM観察により、2〜5nmのPt粒子が高分散状態で担持されている様子が観察された。TEM像を図2に示す。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Pdの担持≫
実施例1で合成した多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2O1gをメタノール40mlに分散させ、ここへPd(NO3)22.2mgを含むメタノール溶液3mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43.3mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Pdが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(1.0g、収率100%)。粉末X線回折測定を行ったところ、Pdのパターンが観測されなかったことから、Pd粒子は微粒子化しているといえる。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への1重量%Pdの担持≫
実施例1で合成した多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2O1gをメタノール40mlに分散させ、ここへPd(NO3)221mgを含む水溶液2mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH430mgを含む水溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Pdが1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(1.1g、収率100%)。粉末X線回折測定を行ったところ、Pdのパターンが観測されなかったことから、Pd粒子は微粒子化しているといえる。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Agの担持≫
実施例1で合成した多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2O1gをメタノール30mlに分散させ、ここへAgNO31.6mgを含むメタノール溶液1mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Agが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(947mg、収率95%)。粉末X線回折測定を行ったところ、Agのパターンが観測されなかったことから、Ag粒子は微粒子化しているといえる。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Ptの担持≫
Tiと2−アミノテレフタル酸から形成された多孔性金属錯体MIL−125−NH2を、DMF中、150℃で18時間合成した。得られた多孔性金属錯体について、粉末X線回折測定により同定し、窒素吸着測定により物性評価を行った。BET比表面積は1426m2/gであった。水分吸着測定の結果、水分吸着率は36.2重量%であった。この多孔性金属錯体を120℃で12時間真空乾燥させ、室温まで放冷した。この多孔性金属錯体0.1gをメタノール5mlに分散させ、ここへ10mM H2PtCl6・6H2Oメタノール溶液0.05mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH41mgを含むメタノール溶液0.3mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Ptが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(101mg、収率100%)。粉末X線回折測定を行ったところ、Ptのパターンが観測されなかったことから、Pt粒子は微粒子化しているといえる。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪活性炭への0.1重量%Ptの担持≫
ヤシガラ系活性炭(BET比表面積1500m2/g、細孔容積0.7cc/g)1gをメタノール40mlに分散させ、ここへH2PtCl6・6H2O2.6mgを含むメタノール溶液1mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Ptが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(996mg、収率99%)。TEM観察により、12〜15nmのPt粒子が状態で担持されている様子が観察された。TEM像を図3に示す。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Ptの担持≫
Znと2−メチルイミダゾールから形成された多孔性金属錯体(BASF社製「Basolite(登録商標)Z1200」)について、粉末X線回折測定により同定し、窒素吸着測定により物性評価を行った。BET比表面積は1490m2/gであった。水分吸着測定の結果、水分吸着率は1.8重量%であった。この多孔性金属錯体を120℃で12時間真空乾燥させ、室温まで放冷した。この多孔性金属錯体1gをメタノール40mlに分散させ、ここへH2PtCl6・6H2O2.6mgを含むメタノール溶液1mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Ptが0.1重量%担持された貴金属担持多孔性金属錯体を得た(1.01g、収率100%)。粉末X線回折測定を行ったところ、Ptのパターンが観測されなかったことから、Ptは微粒子化しているといえる。この貴金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
≪多孔性金属錯体への0.1重量%Cuの担持≫
実施例1で合成した多孔性金属錯体Al(OH)(1,4−NDC)・2H2O1gをメタノール30mlに分散させ、ここへCu(NO3)2・3H2O3.8mgを含むメタノール溶液1mlを加えた。一晩攪拌した後、NaBH43mgを含むメタノール溶液1mlを滴下し、2時間攪拌を行った。得られた溶液をろ過し、固体をメタノールで洗浄した後、120℃で真空乾燥を行い、Cuが0.1重量%担持された金属担持多孔性金属錯体を得た(978mg、収率98%)。粉末X線回折測定を行った。粉末X線回折測定からは、Cuのパターンが観測されなかったことから、Cu粒子は微粒子化しているといえる。この金属担持多孔性金属錯体を用い、アルデヒド類ガス流通系試験を行った。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 金属及び有機配位子から構成される多孔性金属錯体に貴金属触媒が担持されてなることを特徴とするアルデヒド類分解材において、
前記金属がAl、Tiのいずれかであって、前記有機配位子が2−アミノテレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸のいずれかであることを特徴とするアルデヒド類分解材。 - 多孔性金属錯体の水分吸着率が、温度30℃、相対湿度60%の条件において、5重量%〜50重量%であることを特徴とする請求項1に記載のアルデヒド類分解材。
- 貴金属触媒が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金からなる群から選択される少なくとも一種類以上の貴金属を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルデヒド類分解材。
- 貴金属触媒の平均粒子径が、10nm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアルデヒド類分解材。
- 貴金属触媒の担持量が、10重量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のアルデヒド類分解材。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のアルデヒド類分解材からなる事を特徴とするアルデヒド類除去剤。
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