JP7328549B2 - Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst - Google Patents

Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP7328549B2
JP7328549B2 JP2020041690A JP2020041690A JP7328549B2 JP 7328549 B2 JP7328549 B2 JP 7328549B2 JP 2020041690 A JP2020041690 A JP 2020041690A JP 2020041690 A JP2020041690 A JP 2020041690A JP 7328549 B2 JP7328549 B2 JP 7328549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
ammonia
dehydrogenation reaction
ceria
ruthenium
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.)
Active
Application number
JP2020041690A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021142465A (en
Inventor
啓 佐藤
公仁 鈴木
憲治 中尾
典之 山根
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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 Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2020041690A priority Critical patent/JP7328549B2/en
Publication of JP2021142465A publication Critical patent/JP2021142465A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7328549B2 publication Critical patent/JP7328549B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は、アンモニアを含むガスから水素を製造するためのアンモニア脱水素反応触媒、アンモニア脱水素反応触媒の製造方法、及び、アンモニア脱水素反応触媒を用いた水素の製造方法に関する。 The present invention relates to an ammonia dehydrogenation catalyst for producing hydrogen from a gas containing ammonia, a method for producing an ammonia dehydrogenation catalyst, and a method for producing hydrogen using the ammonia dehydrogenation catalyst.

昨今の地球温暖化に鑑み、水素を燃料源に利用することに着眼した水素社会へ向けた取り組みが本格化している。水素を製造する方法としては、化石資源、例えば、天然ガスや石油、石炭を改質する方法のほかに、水の電気分解などの方法も検討されている。しかし、いずれの方法も、炭化水素を原料とすることのほかに熱や電力が必要となるため、多量のCOが発生してしまうという問題がある。 In view of recent global warming, full-scale efforts have been made to realize a hydrogen-based society by focusing on the use of hydrogen as a fuel source. As methods for producing hydrogen, in addition to methods for reforming fossil resources such as natural gas, petroleum, and coal, methods such as electrolysis of water are also being studied. However, all of these methods have the problem of generating a large amount of CO 2 because they require heat and electric power in addition to using hydrocarbons as raw materials.

こうした中、種々の水素含有化合物からの脱水素による水素製造に向けた取り組みが進められており、特に、単位体積当たり、単位質量当たりの水素含有量が大きいアンモニアに注目が集まっている。アンモニアは、水素原子、及び、窒素原子のみから構成されているため、分解反応後のガス中にCOが全く含まれないことから、未利用な排熱を用いてアンモニアを高効率で分解することができれば、CO発生がゼロの環境負荷のない極めて理想的な水素製造方法になり得る。 Under these circumstances, efforts are being made to produce hydrogen by dehydrogenation from various hydrogen-containing compounds, and in particular, attention is focused on ammonia, which has a large hydrogen content per unit volume and per unit mass. Since ammonia is composed only of hydrogen atoms and nitrogen atoms, the gas after the decomposition reaction does not contain CO 2 at all, so unused exhaust heat is used to decompose ammonia with high efficiency. If it can be done, it will be an extremely ideal hydrogen production method with zero CO 2 generation and no environmental load.

これまでに取り組まれているアンモニアからの脱水素反応に関しては、現在、一部の製鉄所の工場において、900℃前後の高温にした炉内で触媒を利用せず熱分解により水素を製造し、冷延コイルの焼鈍用に利用するなどされているが、900℃という高温を必要とするために昇温のための電力コストが高いことが課題である。 Regarding the dehydrogenation reaction from ammonia that has been worked on so far, hydrogen is currently produced by thermal decomposition in a furnace at a high temperature of around 900 ° C without using a catalyst, Although it is used for annealing of cold-rolled coils, it requires a high temperature of 900° C., so the problem is that the power cost for raising the temperature is high.

一方、より低温化が期待できるアンモニアからの触媒を用いた脱水素反応については、アンモニア合成反応と表裏一体であるために古くから研究がなされ、触媒成分(すなわち、活性金属及び触媒担体)も多岐に亘って検討されている。活性金属としては、例えば、ルテニウム、ニッケル、鉄、コバルトが知られており、触媒担体として、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、セリアなどが知られている。(特許文献1~4) On the other hand, the dehydrogenation reaction from ammonia using a catalyst, which can be expected to lower temperatures, has been studied for a long time because it is inextricably linked with the ammonia synthesis reaction, and the catalyst components (that is, active metals and catalyst supports) are diverse. are being considered throughout. Ruthenium, nickel, iron and cobalt are known as active metals, and alumina, silica, magnesia, zirconia, titania, ceria and the like are known as catalyst carriers. (Patent Documents 1 to 4)

ここで言うアンモニアを含むガスは、基礎化学品や肥料の原料用としての合成した高純度アンモニアの他、工業排出ガス(例えば、コークス炉ガス、尿素製造プラント、半導体関連の処理工程、ニトリル製造プラントなど)から分離回収されたアンモニアの精製ガスが挙げられる。 Ammonia-containing gases referred to here include synthetic high-purity ammonia used as a raw material for basic chemicals and fertilizers, as well as industrial exhaust gases (e.g., coke oven gas, urea manufacturing plants, semiconductor-related processing processes, nitrile manufacturing plants). etc.) and purified gas of ammonia separated and recovered.

分離回収されたアンモニアの例として、コークス炉ガスの精製過程で分離・回収されたアンモニアがある。コークス炉から発生するコークス炉ガス(COG)中には、原料の石炭に含有される窒素原子由来のアンモニアが8~10g/Nm程度含有されているが、アンモニアは配管を腐食すると共に、COGを燃料として燃焼する際にNOxの発生原因となることから、事前に回収されている。COGからアンモニアを除去する方法としては、一般にCOGを希硫酸で洗浄し、硫安(硫酸アンモニウム)を回収する硫安回収法が採用されている。ただ、本方法では、硫安の需要が市況に大きく左右される傾向がある。そこで、他のアンモニア処理方法として、例えば、高純度の液体アンモニアを製造するフォッサム法や、アンモニアを分離後に直接燃焼するコッパース法、触媒の存在下で燃焼するカールスチル法等も採用されている。回収されたアンモニアは、硫安などの肥料として利用されている工場もあったが、アンモニアを燃焼させて、脱硝処理後に大気放散する等、利用が不十分な工場もあった。 An example of separated and recovered ammonia is ammonia separated and recovered in the refining process of coke oven gas. Coke oven gas (COG) generated from a coke oven contains about 8 to 10 g/ Nm3 of ammonia derived from nitrogen atoms contained in raw material coal. Since it causes the generation of NOx when burned as fuel, it is collected in advance. As a method for removing ammonia from COG, an ammonium sulfate recovery method is generally employed in which COG is washed with dilute sulfuric acid and ammonium sulfate (ammonium sulfate) is recovered. However, in this method, the demand for ammonium sulfate tends to be greatly influenced by market conditions. Therefore, as other ammonia treatment methods, for example, the Fossum method for producing high-purity liquid ammonia, the Coppers method for directly burning ammonia after separation, and the Karlstil method for burning in the presence of a catalyst have been adopted. Some factories use the collected ammonia as fertilizer such as ammonium sulfate, but other factories use it insufficiently, such as burning the ammonia and releasing it into the atmosphere after denitrification.

これら分離回収されたアンモニアも有用な水素源となる。 The separated and recovered ammonia is also a useful source of hydrogen.

特開2010-094668号公報JP 2010-094668 A 特開2011-056488号公報JP 2011-056488 A 特開2016-159209号公報JP 2016-159209 A 特開2016-198720号公報JP 2016-198720 A 特開2011-078888号公報JP 2011-078888 A

アンモニアからの脱水素反応は触媒を用いて700℃程度以下の比較的低い温度の下で実施することで経済的に実施できる。また、アンモニアからの脱水素反応は製鉄所内の未活用な300~700℃の中程度の温度の排熱を利用することでさらに経済的に実施できる。そのため、アンモニアからの脱水素反応には、300~700℃の温度領域において高いアンモニア分解率(転化率)が得られることが望まれる。特許文献1~3に開示されたアンモニア脱水素反応触媒のように従来のいくつかのアンモニア脱水素反応触媒においても、500℃など比較的低温領域において高いアンモニア分解率が得られているとの報告がなされている。しかし、300℃以上500℃未満のさらに低温の領域では検討例が少なく、かつ、300℃以上500℃未満ではそもそもアンモニア脱水素反応触媒の活性が低い。 The dehydrogenation reaction from ammonia can be economically carried out by using a catalyst at a relatively low temperature of about 700° C. or lower. Further, the dehydrogenation reaction from ammonia can be carried out more economically by utilizing the unused waste heat of medium temperature of 300 to 700° C. in the ironworks. Therefore, in the dehydrogenation reaction from ammonia, it is desired to obtain a high ammonia decomposition rate (conversion rate) in the temperature range of 300 to 700°C. It is reported that some conventional ammonia dehydrogenation reaction catalysts, such as the ammonia dehydrogenation reaction catalysts disclosed in Patent Documents 1 to 3, can achieve a high ammonia decomposition rate in a relatively low temperature range such as 500 ° C. is done. However, there are few studies in the lower temperature range of 300°C or higher and lower than 500°C, and the activity of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is low at 300°C or higher and lower than 500°C.

また、これらの触媒には、アンモニアを基準とした接触時間が長い条件下でアンモニア分解率を測定している事例があり、必ずしも触媒性能が高いわけではない。つまり、従来の触媒を使用した脱水素反応では、高いアンモニア分解率を得るために接触時間を長くせざるを得ない場合があった。 In addition, there are cases in which the ammonia decomposition rate of these catalysts is measured under long contact time conditions with ammonia as the standard, and the catalytic performance is not necessarily high. In other words, in the dehydrogenation reaction using a conventional catalyst, there were cases where the contact time had to be lengthened in order to obtain a high ammonia decomposition rate.

中には特許文献4に記載された触媒のように高活性を示す触媒もあるが、このような触媒には、還元工程にてHClを含んだ廃液が大量に出るという別の問題があった。 Some catalysts, such as the catalyst described in Patent Document 4, exhibit high activity, but such catalysts have another problem in that a large amount of waste liquid containing HCl is produced in the reduction process. .

特許文献5に記載された触媒も高活性を示すが、触媒成分に追加で助触媒としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属を添加することが必須である。助触媒は用いても構わないが、経済性を考慮した際には無い方が望ましい。 Although the catalyst described in Patent Document 5 also exhibits high activity, it is essential to add an alkali metal or an alkaline earth metal as a co-catalyst to the catalyst component. A co-catalyst may be used, but it is desirable not to have one from the viewpoint of economy.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、製鉄所内の未活用な中程度の温度排熱を利用できるように、300~700℃程度の温度でも高いアンモニア転化率でアンモニア脱水素反応を生じさせることができるアンモニア脱水素反応触媒、アンモニア脱水素反応触媒の製造方法、及び、アンモニア脱水素反応触媒を用いた水素製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in order to utilize the unused intermediate temperature exhaust heat in the steelworks, ammonia dehydration is performed at a high ammonia conversion rate even at a temperature of about 300 to 700 ° C. An object of the present invention is to provide an ammonia dehydrogenation reaction catalyst capable of causing an elementary reaction, a method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and a method for producing hydrogen using the ammonia dehydrogenation reaction catalyst.

発明者等が鋭意検討した結果、アンモニア脱水素反応触媒において、ルテニウム化合物を担持する担体に有機酸法で製造したセリア系担体を用いることで、比較的低い温度下でも優れた活性を示す触媒が得られることを見出した。
このようにして、反応温度が低くても高活性を示すアンモニア脱水素反応触媒が得られることを見出して、本発明に至った。
As a result of intensive studies by the inventors, it was found that an ammonia dehydrogenation reaction catalyst that exhibits excellent activity even at relatively low temperatures by using a ceria-based carrier manufactured by an organic acid method as a carrier that supports a ruthenium compound. I found what I got.
In this way, the inventors have found that an ammonia dehydrogenation reaction catalyst that exhibits high activity even at a low reaction temperature can be obtained, leading to the present invention.

本発明の要旨は、以下の通りである。
<1>セリアを主成分とする担体と、
前記担体に担持されたルテニウムと、
を含み、前記担体表面のCe3+/Ce4+比が0.50~1.20であることを特徴とするアンモニア脱水素反応触媒。
<2> 前記<1>に記載のアンモニア脱水素反応触媒の製造方法であって、
触媒の活性金属の前駆体としてルテニウム化合物を、有機酸法で製造したセリアを主成分とする担体に担持させる含浸担持工程と、
前記含浸担持工程後の前記触媒担体を焼成して触媒を製造する焼成工程と、
を含むアンモニア脱水素反応触媒の製造方法。
<3> 前記焼成工程後の前記触媒を、さらに水素を含むガスで還元処理する還元処理工程を含む、前記<2>に記載のアンモニア脱水素反応触媒の製造方法。
<4> 前記<1>に記載のアンモニア脱水素反応触媒、または前記<2>に記載の製造方法にて製造したアンモニア脱水素反応触媒を、水素を含むガスで還元処理をした後に、アンモニアを含むガスに接触させて水素を製造する水素の製造方法。
<5> 前記<3>に記載の製造方法にて製造したアンモニア脱水素反応触媒を、アンモニアを含むガスに接触させて水素を製造する水素の製造方法。
<6>前記アンモニアを含むガスが、コークス炉ガスの精製過程で分離された後に回収されたガスであることを特徴とする、前記<4>又は前記<5>に記載の水素の製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
<1> a carrier containing ceria as a main component;
Ruthenium supported on the carrier;
and wherein the Ce 3+ /Ce 4+ ratio on the surface of the carrier is 0.50 to 1.20.
<2> The method for producing the ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to <1>,
an impregnation supporting step of supporting a ruthenium compound as a precursor of an active metal of a catalyst on a carrier mainly composed of ceria produced by an organic acid method;
A calcining step of calcining the catalyst carrier after the impregnating and supporting step to produce a catalyst;
A method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst comprising
<3> The method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to <2>, further including a reduction treatment step of reducing the catalyst after the baking step with a hydrogen-containing gas.
<4> The ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to <1> above or the ammonia dehydrogenation reaction catalyst produced by the production method according to <2> above is reduced with a hydrogen-containing gas, and then ammonia is removed. A method for producing hydrogen, which comprises contacting with a gas containing hydrogen to produce hydrogen.
<5> A method for producing hydrogen, comprising bringing the ammonia dehydrogenation reaction catalyst produced by the production method according to <3> into contact with a gas containing ammonia to produce hydrogen.
<6> The method for producing hydrogen according to <4> or <5> above, wherein the gas containing ammonia is a gas recovered after being separated in a refining process of coke oven gas.

なお、本発明において触媒は、触媒担体に活性金属が担持されたものと定義する。必要に応じて助触媒を含んでいても構わない。助触媒は活性の更なる向上を目的に添加する第三成分であり、本発明においては必ずしも必要な成分ではない。 In the present invention, a catalyst is defined as one in which an active metal is supported on a catalyst carrier. A co-catalyst may be included as necessary. A co-catalyst is a third component added for the purpose of further improving activity, and is not necessarily a necessary component in the present invention.

本発明によれば、300~700℃程度の温度でも高いアンモニア転化率でアンモニア脱水素反応を生じさせることができるアンモニア脱水素反応触媒、アンモニア脱水素反応触媒の製造方法、及び、アンモニア脱水素反応触媒を用いた水素製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an ammonia dehydrogenation reaction catalyst capable of causing an ammonia dehydrogenation reaction at a high ammonia conversion rate even at a temperature of about 300 to 700° C., a method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and an ammonia dehydrogenation reaction. A method for producing hydrogen using a catalyst can be provided.

本発明の実施形態に係るアンモニア脱水素反応触媒の製造フローを示した図である。It is the figure which showed the manufacturing flow of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水素製造設備を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing a hydrogen production facility according to an embodiment of the present invention; FIG. XPS測定後にピーク分離を行い、Ce3+由来のピークとCe4+由来のピークに分けた結果の一例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the result of separating peaks into Ce 3+ -derived peaks and Ce 4+ -derived peaks by performing peak separation after XPS measurement.

以下、本発明の実施形態について例を挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with examples.

なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.

<本実施形態の概要>
本実施形態に係るアンモニア脱水素反応触媒の製造方法は、活性金属であるルテニウムの前駆体としてルテニウム化合物が溶解した混合溶液に、有機酸法で製造したセリアを主成分とする触媒担体を含浸し、前記触媒担体に前記金属化合物を担持させる含浸担持工程と、前記含浸担持工程後の前記触媒担体を焼成する焼成工程と、を含む。
<Overview of this embodiment>
In the method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to the present embodiment, a mixed solution in which a ruthenium compound is dissolved as a precursor of ruthenium, which is an active metal, is impregnated with a catalyst carrier mainly composed of ceria produced by an organic acid method. , an impregnation-supporting step of supporting the metal compound on the catalyst carrier; and a calcining step of calcining the catalyst carrier after the impregnation-supporting step.

本実施形態に係るアンモニア脱水素反応触媒には助触媒としてアルカリ金属、アルカリ土類金属を添加することで更に高い活性が得られるが、添加しなくても十分な活性を得られるため、必ずしも添加する必要はない。アンモニア脱水素反応触媒に助触媒を添加する場合は、助触媒元素には、例えば、カリウム、ナトリウム、セシウムなどが好適に用いられる。 Further higher activity can be obtained by adding an alkali metal or alkaline earth metal as a cocatalyst to the ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to the present embodiment. do not have to. When a cocatalyst is added to the ammonia dehydrogenation reaction catalyst, for example, potassium, sodium, cesium and the like are preferably used as the cocatalyst element.

本実施形態によれば、アンモニアを含むガス(反応ガス)の温度が低くても高活性を示すアンモニア脱水素反応触媒が得られる。 According to this embodiment, it is possible to obtain an ammonia dehydrogenation reaction catalyst that exhibits high activity even when the temperature of the ammonia-containing gas (reaction gas) is low.

尚、本触媒は低温のみならず、700℃超の高温下でも高活性を示す。 The present catalyst exhibits high activity not only at low temperatures but also at high temperatures exceeding 700°C.

前記アンモニアを含むガス(以下、「アンモニア含有ガス」とも称する)には、コークス炉ガスの精製過程で分離された後に回収されたアンモニア含有ガスも含まれる。アンモニアの分離回収は、硫安回収法、フォッサム法、コッパース法、カールスチル法等によって可能である。 The ammonia-containing gas (hereinafter also referred to as "ammonia-containing gas") includes an ammonia-containing gas recovered after being separated in the refining process of coke oven gas. Ammonia can be separated and recovered by the ammonium sulfate recovery method, the Fossum method, the Coppers method, the Karlstil method, and the like.

アンモニア脱水素反応は、2NH→N+3Hで進行する、アンモニアを水素と窒素に分解する吸熱反応であり、CO発生がゼロの環境負荷のない極めて理想的な水素製造方法である。 Ammonia dehydrogenation reaction is an endothermic reaction that decomposes ammonia into hydrogen and nitrogen, proceeding with 2NH 3 →N 2 +3H 2 , and is an extremely ideal hydrogen production method that generates zero CO 2 and has no environmental load.

<アンモニア脱水素反応触媒の製造方法>
本実施形態の製造方法では、アンモニア含有ガスから水素を製造するための触媒(アンモニア脱水素反応触媒)が製造される。この本実施形態により得られるアンモニア脱水素反応触媒は、活性成分として、ルテニウムを含み、かつ、この活性成分を担持する触媒担体として、有機酸法で製造したセリアを用いるものである。
<Method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst>
In the production method of the present embodiment, a catalyst (ammonia dehydrogenation reaction catalyst) for producing hydrogen from ammonia-containing gas is produced. The ammonia dehydrogenation reaction catalyst obtained by this embodiment contains ruthenium as an active component, and uses ceria produced by an organic acid method as a catalyst carrier for supporting this active component.

以下に、本実施形態に係る触媒の製造方法の一例を示す。図1はその製造フローを示したものである。 An example of the method for producing the catalyst according to the present embodiment is shown below. FIG. 1 shows the manufacturing flow.

・触媒担体
本実施形態の製造方法に用いる触媒担体としては、有機酸法で製造したセリアを主成分とした触媒担体(以下、「セリア系担体」とも言う)を使用する。ここで言う主成分は、酸化物換算で50質量%以上を占める成分を指し、主成分以外の成分は本実施形態の効果を阻害しない元素であることが好ましい。
- Catalyst carrier As the catalyst carrier used in the production method of the present embodiment, a catalyst carrier containing ceria as a main component produced by an organic acid method (hereinafter also referred to as "ceria-based carrier") is used. The term "main component" as used herein refers to a component that accounts for 50% by mass or more in terms of oxide, and components other than the main component are preferably elements that do not inhibit the effects of the present embodiment.

有機酸法では、まず、セリウム前駆体試薬の溶液に有機酸を溶解し、金属錯体を形成させる。これにより、金属元素が均一に含まれるゲルが合成されるので、得られたゲルを焼成して燃焼分解する。これにより、セリア系担体の主成分となるセリアが均一に混合されたセリア系担体を合成することができる。有機酸には、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、グリコール酸、グリシン等を用いることが可能である。これらのうち、特に、リンゴ酸、クエン酸を用いることが好ましい。リンゴ酸、クエン酸は、他の有機酸に比べて安価なため、リンゴ酸、クエン酸を使用することで、低コストでセリア系担体を合成することが可能となる。 In the organic acid method, first, an organic acid is dissolved in a solution of a cerium precursor reagent to form a metal complex. As a result, a gel uniformly containing the metal elements is synthesized, and the obtained gel is fired and decomposed by combustion. As a result, a ceria-based carrier in which ceria, which is the main component of the ceria-based carrier, is uniformly mixed can be synthesized. Organic acids that can be used include lactic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, glycolic acid, glycine, and the like. Among these, it is particularly preferable to use malic acid and citric acid. Since malic acid and citric acid are less expensive than other organic acids, the use of malic acid and citric acid makes it possible to synthesize a ceria-based carrier at low cost.

また、有機酸法で製造したセリア系担体では、セリア系担体の表面における3価セリウムの存在割合が多くなる。つまり、後述するCe3+/Ce4+比を0.50~1.20とすることができる。アンモニア脱水素反応では、活性金属がカチオニックな状態にあると金属-窒素原子間の結合エネルギーが増大し、生成物であるNの脱離が律速になる。ここで、塩基性が高い酸化物を担体として用いることで、活性金属であるルテニウム粒子が金属に近い電子リッチな状態に保たれ、生成物であるNへの電子移動により脱離が促進されると推測される。したがって、セリア系担体の表面においてCe4+に対してCe3+の存在割合が多いほど、Nの脱離が促進されると推測される。本実施形態における反応雰囲気(還元)下では、セリア系担体の表面で酸素欠陥を生じやすく、Ce3+が一定濃度存在して安定になると考えられる。ここで、有機酸法で調製したセリア系担体ではCe3+の割合が元々多い。このため、ルテニウムからの電子をセリア系担体に供給してCe3+を増やす必要がないことから、ルテニウムが電子リッチな状態を保ちやすくなる。このため、生成物であるNの脱離が促進されて高い分解活性を示すと推察される。 In addition, in the ceria-based carrier produced by the organic acid method, the presence ratio of trivalent cerium on the surface of the ceria-based carrier increases. That is, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio, which will be described later, can be 0.50 to 1.20. In the ammonia dehydrogenation reaction, when the active metal is in a cationic state, the bond energy between the metal and nitrogen atoms increases, and desorption of the product N 2 becomes rate-limiting. Here, by using a highly basic oxide as a support, the ruthenium particles, which are the active metal, are kept in an electron-rich state close to that of the metal, and electron transfer to the product, N2 , promotes desorption. It is assumed that Therefore, it is speculated that the higher the ratio of Ce 3+ to Ce 4+ on the surface of the ceria-based support, the more accelerated the desorption of N 2 . Under the reaction atmosphere (reduction) in the present embodiment, oxygen defects tend to occur on the surface of the ceria-based carrier, and Ce 3+ exists at a constant concentration and is considered to be stable. Here, the ceria-based carrier prepared by the organic acid method originally has a large proportion of Ce 3+ . Therefore, since it is not necessary to increase Ce 3+ by supplying electrons from ruthenium to the ceria-based carrier, it becomes easier for ruthenium to maintain an electron-rich state. For this reason, it is presumed that desorption of the product N2 is promoted and high decomposition activity is exhibited.

有機酸法に用いるセリウム前駆体試薬としては、特に制限されるものではないが、例えば、硝酸化物、塩化物、酢酸化物、炭酸化物、硫化物、水酸化物などを好適に用いることができる。 Although the cerium precursor reagent used in the organic acid method is not particularly limited, for example, nitrates, chlorides, acetates, carbonates, sulfides, hydroxides and the like can be suitably used.

ここで、有機酸と金属イオンとのモル比は、任意の値を選ぶことができるが、本実施形態においては、有機酸と金属イオンとのモル比を、有機酸:金属イオン=0.5~4:1とすると、期待通りの触媒が得られやすく、特に、有機酸:金属イオン=1~3:1とすることが好ましい。つまり、セリア系担体の表面におけるCe3+/Ce4+比を容易に0.50~1.20とすることができる。有機酸の量が少なすぎる場合には、金属錯体の形成が不十分となり、セリア系担体中のセリウムが不均一となりやすい。また、有機酸の量が多すぎる場合には、コストが増大するほか、焼成時の有機酸分解反応が過剰に激しくなり、セリア系担体が飛散するなどの問題が生じる可能性がある。 Here, the molar ratio between the organic acid and the metal ion can be selected at any value. When the ratio is up to 4:1, it is easy to obtain the expected catalyst, and it is particularly preferable to make the organic acid:metal ion ratio 1 to 3:1. That is, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio on the surface of the ceria-based carrier can be easily adjusted to 0.50 to 1.20. If the amount of the organic acid is too small, the formation of the metal complex becomes insufficient, and cerium in the ceria-based carrier tends to become uneven. On the other hand, if the amount of the organic acid is too large, the cost increases, and the decomposition reaction of the organic acid during firing becomes excessively vigorous, which may cause problems such as scattering of the ceria-based carrier.

ゲル焼成時の雰囲気は、有機酸を分解するのに十分な量の酸素を含むガスの雰囲気とすればよく、空気を用いて簡便に実施可能である。この際、焼成雰囲気の換気が不十分であると、有機酸の燃焼分解が十分に進行せず、一部に炭化セリウムなどの炭化物が生成してしまう可能性がある。したがって、ゲル焼成時には換気を十分に行うことが好ましい。焼成時の最高温度は、実際に触媒反応(すなわちアンモニア脱水素反応)を行う反応温度以上の温度に設定することが好ましい。ただし、急速に昇温を行うと、有機酸の分解反応が急速に進行し、セリア系担体が飛散する原因となりうる。このため、昇温速度は具体的には5℃/min以下であることが好ましく、さらに好ましくは3℃/min以下、さらに好ましくは1℃/min以下である。また、焼成温度は400~750℃が好ましく、さらに好ましくは500~700℃、さらに好ましくは550~600℃である。焼成時間は3時間以上が好ましい。なお、焼成処理の焼成温度等を調整することによりCe3+/Ce4+比を調整することができる。 The atmosphere during gel firing may be a gas atmosphere containing a sufficient amount of oxygen to decompose the organic acid, and the firing can be easily carried out using air. At this time, if the firing atmosphere is not sufficiently ventilated, the combustion decomposition of the organic acid may not proceed sufficiently, and carbides such as cerium carbide may be partially formed. Therefore, it is preferable to ventilate sufficiently during gel firing. The maximum temperature during calcination is preferably set to a temperature equal to or higher than the reaction temperature at which the actual catalytic reaction (that is, ammonia dehydrogenation reaction) is performed. However, if the temperature is rapidly raised, the decomposition reaction of the organic acid proceeds rapidly, which may cause the ceria-based carrier to scatter. Therefore, specifically, the rate of temperature increase is preferably 5° C./min or less, more preferably 3° C./min or less, further preferably 1° C./min or less. Also, the firing temperature is preferably 400 to 750°C, more preferably 500 to 700°C, further preferably 550 to 600°C. The firing time is preferably 3 hours or more. It should be noted that the Ce 3+ /Ce 4+ ratio can be adjusted by adjusting the sintering temperature of the sintering treatment.

-含浸担持工程-
含浸担持工程では、触媒の活性金属の前駆体としてルテニウム化合物が溶解した溶液に、有機酸法で製造したセリア系担体を含浸し、セリア系担体に金属化合物を担持させる。
- Impregnation supporting step -
In the impregnation-supporting step, a ceria-based carrier produced by an organic acid method is impregnated with a solution in which a ruthenium compound is dissolved as a precursor of the active metal of the catalyst, so that the ceria-based carrier supports the metal compound.

・前駆体(金属化合物)
含浸担持工程では、セリア系担体に活性金属であるルテニウムの前駆体としてルテニウム化合物を担持させる。この際に使用するルテニウム化合物(前駆体)としては、担持後に焼成処理及び還元処理する際に、カウンターイオン(例えば硝酸ルテニウム塩であればRu(NO中の(NO)が揮散するルテニウム化合物、例えば硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、アセチルアセトナート、アンモニウム塩などが使用可能である。ただし、含侵担持工程を行う際に水溶液を用いることができる水溶性のルテニウム化合物を用いることが、製造コストの低減や安全な製造作業環境の確保のためには好ましい。また、焼成時に酸化物状態または金属状態に容易に変化するルテニウム化合物が好ましい。具体的には、硝酸塩や塩化物が好ましい。
・Precursor (metallic compound)
In the impregnation-supporting step, a ruthenium compound is supported on the ceria-based carrier as a precursor of ruthenium, which is an active metal. As the ruthenium compound (precursor) used in this case, counter ions (for example, in the case of ruthenium nitrate salt, (NO 3 ) in Ru(NO 3 ) 2 ) are generated during firing treatment and reduction treatment after supporting. Volatile ruthenium compounds such as nitrates, carbonates, acetates, chlorides, acetylacetonates, ammonium salts, etc. can be used. However, it is preferable to use a water-soluble ruthenium compound that can be used in an aqueous solution when performing the impregnation-supporting step, in order to reduce production costs and ensure a safe production work environment. A ruthenium compound that easily changes to an oxide state or a metal state during firing is also preferred. Specifically, nitrates and chlorides are preferred.

助触媒元素を添加する場合は、ルテニウム化合物と併せて助触媒元素の硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、アセチルアセトナート、アンモニウム塩などを用意する。 When a promoter element is added, nitrates, carbonates, acetates, chlorides, acetylacetonate, ammonium salts, etc. of promoter elements are prepared together with the ruthenium compound.

・前駆体溶液
含浸担持工程にて用いる前駆体溶液は、ルテニウム化合物が溶解した溶液である。また、必要に応じて助触媒元素が溶解した助触媒溶液も用意する。
前駆体溶液に用いる溶媒としては、例えば水(水溶液)、エタノール、メタノール、エチレングリコール、プロパノール等が挙げられ、中でも水が好ましい。
また、前駆体溶液における固形分濃度は、特に限定されるものではないが、例えば1~5質量%の範囲に調整される。
- Precursor solution The precursor solution used in the impregnation supporting step is a solution in which a ruthenium compound is dissolved. In addition, a co-catalyst solution in which a co-catalyst element is dissolved is prepared as necessary.
Solvents used for the precursor solution include, for example, water (aqueous solution), ethanol, methanol, ethylene glycol, propanol, etc. Among them, water is preferable.
Also, the solid content concentration in the precursor solution is not particularly limited, but is adjusted, for example, in the range of 1 to 5% by mass.

・含浸方法
前駆体溶液の含侵方法は、通常の含浸法、例えばインシピエントウェットネス(Incipient Wetness)法、イオン交換法等の公知の方法であればよい。なお、助触媒元素をセリア系担体に担持させる場合には、これらの含侵方法により前駆体溶液及び助触媒溶液をセリア系担体に含侵させればよい。
- Impregnation method The impregnation method of the precursor solution may be a conventional impregnation method such as an incipient wetness method, an ion exchange method, or the like. When the cocatalyst element is supported on the ceria-based carrier, the ceria-based carrier may be impregnated with the precursor solution and the cocatalyst solution by these impregnation methods.

・担持率
アンモニア脱水素反応触媒におけるルテニウム金属の担持率は、少量でも活性は出るものの、好ましくは0.1~50質量%である。0.1質量%以上であることで活性を十分発現し得る。また、50質量%以下であることで分散度の低下が抑制され、担持したルテニウムの利用効率が高められ、経済性が上げられる。より好ましくは0.5~20質量%である。製造工程においては、上記適正な担持率になるように、混合溶液中に含まれるルテニウム化合物(硝酸ルテニウムなど)の量を調整することが好ましい。
ここで、担持率は、アンモニア脱水素反応触媒の質量(より厳密には、質量%の測定用の試料の質量)を分母とし、分子となるルテニウム金属元素は金属換算した質量として求める。また、担持金属の含有量を上記範囲になるように調製するためには、各出発原料を予め計算の上、準備しておくことが好ましい。尚、一度触媒が狙いの成分組成となれば、それ以降はその時の配合で調製すればよい。
なお、担持率を調整することによりCe3+/Ce4+比を調整することができる。
- Support rate The support rate of the ruthenium metal in the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is preferably 0.1 to 50% by mass, although activity can be obtained even with a small amount. When it is 0.1% by mass or more, the activity can be sufficiently expressed. In addition, when the content is 50% by mass or less, a decrease in the degree of dispersion is suppressed, the utilization efficiency of the supported ruthenium is enhanced, and economic efficiency is improved. More preferably, it is 0.5 to 20% by mass. In the production process, it is preferable to adjust the amount of the ruthenium compound (such as ruthenium nitrate) contained in the mixed solution so as to achieve the proper loading ratio.
Here, the loading rate is obtained by using the mass of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst (more strictly, the mass of the sample for mass % measurement) as the denominator, and the ruthenium metal element as the numerator is calculated as the metal-equivalent mass. Moreover, in order to adjust the content of the supported metal to be within the above range, it is preferable to calculate and prepare each starting material in advance. Once the desired component composition of the catalyst has been achieved, it may be prepared according to the composition at that time.
The Ce 3+ /Ce 4+ ratio can be adjusted by adjusting the loading ratio.

-乾燥工程-
含浸担持工程後のセリア系担体に対して焼成工程を行う前に、乾燥処理を施してもよい。
前記乾燥処理は80~120℃で行うことが好ましい。さらに好ましくは、90~110℃である。乾燥の時間としては、例えば1~10時間が好ましい。乾燥は、例えば空気雰囲気下で行い乾燥機等の十分な温度に達することができる装置であればよい。
-Drying process-
A drying treatment may be applied to the ceria-based carrier after the impregnation-supporting step and before the calcination step.
The drying treatment is preferably performed at 80 to 120°C. More preferably, it is 90 to 110°C. The drying time is preferably 1 to 10 hours, for example. Drying may be performed, for example, in an air atmosphere, and any device capable of reaching a sufficient temperature, such as a dryer, may be used.

-焼成工程-
本実施形態では、含浸担持工程後のセリア系担体に対して焼成処理(焼成工程)を行う。
前記焼成処理は400~700℃で行うことが好ましい。さらに好ましくは、450~600℃、更に好ましくは500~550℃である。焼成の時間としては、例えば3~8時間が好ましい。焼成は、例えば空気雰囲気下で行い、マッフル炉等の十分な温度に達することができる装置で行えばよい。
- Baking process -
In this embodiment, the ceria-based carrier after the impregnation and supporting step is subjected to a calcination treatment (calcination step).
The baking treatment is preferably performed at 400 to 700°C. More preferably 450 to 600°C, more preferably 500 to 550°C. The firing time is preferably 3 to 8 hours, for example. Firing is performed, for example, in an air atmosphere, and may be performed in an apparatus capable of reaching a sufficient temperature, such as a muffle furnace.

-造粒工程-
作成されたアンモニア脱水素反応触媒は、粉末であってもよいし、成型体であっても良い。したがって、造粒工程はあってもなくても構わないが、アンモニア脱水素反応触媒を固定床で用いる場合、通気性を向上させるために造粒した方が望ましい。粉末であればアンモニア脱水素反応触媒の粒径や表面積を、また、成型体であれば表面積と強度との兼ね合いでアンモニア脱水素反応触媒の細孔容積、細孔径、形状等を適宜調整することが好ましい。造粒したアンモニア脱水素反応触媒のサイズは、0.1~50mm、好ましくは0.5~40mm、さらに好ましくは1~30mmである。造粒方法の例として押し出し成形、圧縮成型などが挙げられる。成型体の形状は、球状、シリンダー状、リング状、ホイール状、粒状等いずれでもよい。なお、アンモニア脱水素反応触媒のサイズは、例えばアンモニア脱水素反応触媒が押し出し成形で作製されたもの(例えばシリンダー状の触媒)となる場合、押し出し成形に使用した金型のサイズ(より詳細には、開口部分の直径)としてもよい。また、篩による分級によってアンモニア脱水素反応触媒のサイズを一定範囲に揃えることが可能である。例えば、目開きがX1mm、X2mmとなる(X1<X2)篩にアンモニア脱水素反応触媒を掛けた時に、目開きX2mm篩から落下し、目開きX1の篩に残った粒子のサイズはX1~X2mmと判断することができる。また、アンモニア脱水素反応触媒は、金属又はセラミックスのハニカム状基材へ触媒成分をコーティングしたもの等であってもよい。
- Granulation process -
The prepared ammonia dehydrogenation catalyst may be a powder or a molded body. Therefore, the granulation step may or may not be performed, but when the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is used in a fixed bed, granulation is desirable in order to improve air permeability. The particle diameter and surface area of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst should be appropriately adjusted in the case of a powder, and the pore volume, pore diameter, shape, etc. of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst should be appropriately adjusted in consideration of the balance between surface area and strength in the case of a molded body. is preferred. The size of the granulated ammonia dehydrogenation reaction catalyst is 0.1 to 50 mm, preferably 0.5 to 40 mm, more preferably 1 to 30 mm. Examples of granulation methods include extrusion molding and compression molding. The shape of the molding may be spherical, cylindrical, ring-shaped, wheel-shaped, granular, or the like. The size of the ammonia dehydrogenation catalyst is, for example, when the ammonia dehydrogenation catalyst is produced by extrusion molding (for example, a cylindrical catalyst), the size of the mold used for extrusion molding (more specifically, , diameter of the opening). Moreover, it is possible to arrange the size of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst within a certain range by classifying with a sieve. For example, when the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is applied to a sieve with openings of X1 mm and X2 mm (X1<X2), the particles that fall from the sieve with openings of X2 mm and remain on the sieve with openings of X1 have a size of X1 to X2 mm. can be determined. Further, the ammonia dehydrogenation reaction catalyst may be, for example, a honeycomb substrate made of metal or ceramics coated with catalyst components.

-還元処理工程-
焼成工程後のアンモニア脱水素反応触媒に対して、水素を含むガスで還元処理を施してもよい。製造した触媒をすぐに使わず一時保管する場合などは、水素還元は行わず、使用する直前に還元処理を施すと良い。
前記還元処理は、水素を20体積%(反応ガスの総体積(より厳密には、測定に使用されるガスの総体積)に対する体積%)以上含んだ反応ガスを300~600℃(より好ましくは400~500℃)で1~4時間(より好ましくは1~2時間)流通させ、還元を進行させることが望ましい。また、水素以外に含まれるガス成分はヘリウム、アルゴン等の不活性ガスであることが望ましい。
-Reduction treatment process-
A hydrogen-containing gas may be used to reduce the ammonia dehydrogenation reaction catalyst after the baking step. When the manufactured catalyst is not used immediately and is to be temporarily stored, it is preferable to perform reduction treatment immediately before use without hydrogen reduction.
In the reduction treatment, the reaction gas containing 20% by volume or more of hydrogen (% by volume relative to the total volume of the reaction gas (more strictly, the total volume of the gas used for measurement)) is heated to 300 to 600 ° C. (more preferably 400 to 500° C.) for 1 to 4 hours (more preferably 1 to 2 hours) to proceed the reduction. Moreover, it is desirable that the gas components contained in addition to hydrogen be inert gases such as helium and argon.

還元処理は、例えば管型反応管に触媒を充填した上で行うことができる。 The reduction treatment can be performed, for example, after a tubular reaction tube is filled with a catalyst.

上記還元処理工程の一例では、ルテニウム化合物を還元する際の水素を含む混合ガスの接触時間は水素ベースで0.01~1g・h/L、好ましくは0.1~0.5g・h/Lである。 In one example of the reduction treatment step, the contact time of the mixed gas containing hydrogen when reducing the ruthenium compound is 0.01 to 1 g·h/L, preferably 0.1 to 0.5 g·h/L, based on hydrogen. is.

還元ガス中の水素濃度を高くすることで、活性金属が効率的に還元されて性能が向上し、還元処理工程の時間の短縮化が図られ、処理コストが低減される。このため、還元処理工程における水素濃度は高い方が好ましい。 By increasing the hydrogen concentration in the reducing gas, the active metal is efficiently reduced, the performance is improved, the reduction treatment process time is shortened, and the treatment cost is reduced. Therefore, it is preferable that the hydrogen concentration in the reduction treatment step is high.

前記通常の含浸法で調製した触媒の活性金属は、セリア系担体の表面上に担持される。触媒中のルテニウム金属の存在は、X線回折(X-ray diffraction、XRD)によって確認可能である。XRD測定は、触媒試料をメノウ乳鉢で十分にすり潰して、例えば、Rigaku製SmartLabを用いて、試料とホルダー面が水平になるように試料台に設置した後、測定を行う。X線源はCuKα線で、X線出力:30mA、40kV、発散スリットを0.2mm、長手制限スリットを0.5mm、スキャン速度:4deg/min、スキャンステップ:0.01degの条件で測定すると、ピーク位置と強度から触媒中のルテニウム金属の存在を評価できる。 The active metal of the catalyst prepared by the usual impregnation method is carried on the surface of the ceria-based carrier. The presence of ruthenium metal in the catalyst can be confirmed by X-ray diffraction (XRD). For XRD measurement, the catalyst sample is thoroughly ground in an agate mortar and placed on a sample stage using, for example, Rigaku's SmartLab so that the sample and the holder surface are horizontal, and then the measurement is performed. X-ray source is CuKα ray, X-ray output: 30 mA, 40 kV, divergence slit: 0.2 mm, length limiting slit: 0.5 mm, scan speed: 4 deg/min, scan step: 0.01 deg. The presence of ruthenium metal in the catalyst can be evaluated from the peak position and intensity.

上記で調製した触媒を構成するルテニウム金属の含有量の測定方法には、蛍光X線(X-ray Fluorescence、XRF)分析を用いることができる。XRF分析はガラスビード法で行うことができ、例えば、Rigaku製ZSX PrimusIIを用いて行うことができる。XRF分析を行う際には、分析の対象となる粉末試料を事前に1000℃で1時間強熱減量することでガラスビード製作時の溶融剤と試料の比が変化しないようにすることが好ましい。ガラスビード作成は、例えば粉末試料0.2gに対して融剤として四ホウ酸リチウムを1g量りとりメノウ乳鉢で調合後、剥離剤としてヨウ化リチウムを加え合計8分間1300℃で加熱溶解させて行えばよい。 Fluorescent X-ray (X-ray Fluorescence, XRF) analysis can be used as a method for measuring the content of ruthenium metal that constitutes the catalyst prepared above. XRF analysis can be performed by the glass bead method, for example, using ZSX Primus II manufactured by Rigaku. When performing XRF analysis, it is preferable to reduce the ignition weight of the powder sample to be analyzed at 1000 ° C. for 1 hour in advance so that the ratio between the melting agent and the sample does not change during glass bead production. Glass beads are prepared by weighing 1 g of lithium tetraborate as a flux for 0.2 g of a powder sample and blending them in an agate mortar, then adding lithium iodide as a release agent and heating and dissolving them at 1300° C. for a total of 8 minutes. You can do it.

この際、標準状態で安定な酸化物に換算するものとし、安定な酸化物が複数ある場合には、それらの中で最も酸化数が大きい酸化物に換算するものとする。特に、ランタノイド系列の元素について、セリウムは、酸化セリウム(IV)に換算し、その他の元素は、三価の酸化物に換算した上で、全窒化物の含有量をこれら換算値の和として計算する。 At this time, it is converted to an oxide that is stable under standard conditions, and if there are multiple stable oxides, it is converted to the oxide with the highest oxidation number among them. In particular, for the lanthanide series elements, cerium is converted to cerium (IV) oxide, other elements are converted to trivalent oxides, and the total nitride content is calculated as the sum of these converted values. do.

こうして各元素を酸化物換算し、更に、日本化学会作成の周期表記載の原子量を用いて質量比に換算することで、触媒の全組成を決定することが可能であり、モル比表示と質量比表示のいずれの組成比についても、計算可能である。これにより、ルテニウム金属の含有量を測定することができ、ルテニウム金属の含有量からルテニウム金属の担持率等を計算することができる。 In this way, each element is converted to an oxide, and furthermore, by converting to a mass ratio using the atomic weight described in the periodic table created by the Chemical Society of Japan, it is possible to determine the total composition of the catalyst, and the molar ratio display and mass Any composition ratio in the ratio display can be calculated. As a result, the content of ruthenium metal can be measured, and from the content of ruthenium metal, the supporting rate of ruthenium metal and the like can be calculated.

上記の製造方法により、本実施形態に係るアンモニア脱水素反応触媒、つまり有機酸法で製造したセリア系担体と、前記セリア系担体に担持された活性金属と、を有するアンモニア脱水素反応触媒が得られる。 By the above production method, an ammonia dehydrogenation catalyst according to the present embodiment, that is, an ammonia dehydrogenation catalyst having a ceria-based carrier produced by an organic acid method and an active metal supported on the ceria-based carrier is obtained. be done.

上記で調製した触媒を構成するセリア系担体の表面価数(すなわち、セリア系担体の表面に存在するセリウムの価数)の測定方法には、XPS(X線光電子分光)を用いることができる。XPS測定は、触媒試料をメノウ乳鉢で十分にすり潰して、例えば、JEOL製JPS-9200を用いて評価ができる。インジウムのチップの上に試料粉末を乗せ、飛散防止のためにガラス板を用いて固定し、表面のみを測定した。なお、本測定では、触媒粒子の表面数nm以下(すなわちX線が照射されて電子が放出できる深さ)部分のみ測定されるが、測定結果を全表面に適用して問題ない。X線源はAlKαで、検出角度:45°、X線出力:15kV、25W、真空度:2.6×10-9torr、測定領域:300μm角、積算回数(例えば2回)の条件で測定すると、ピーク位置と強度からセリア系担体の表面価数を評価できる。 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) can be used to measure the surface valence of the ceria-based carrier (that is, the valence of cerium present on the surface of the ceria-based carrier) constituting the catalyst prepared above. In XPS measurement, the catalyst sample is thoroughly ground in an agate mortar and evaluated using, for example, JPS-9200 manufactured by JEOL. A sample powder was placed on an indium chip and fixed using a glass plate to prevent scattering, and only the surface was measured. In this measurement, only a portion of the surface of the catalyst particles of several nanometers or less (that is, the depth at which electrons can be emitted by irradiation with X-rays) is measured, but there is no problem in applying the measurement results to the entire surface. X-ray source is AlKα, detection angle: 45°, X-ray output: 15 kV, 25 W, degree of vacuum: 2.6 × 10 -9 torr, measurement area: 300 μm square, number of times of integration (for example, 2 times). Then, the surface valence of the ceria-based carrier can be evaluated from the peak position and intensity.

Ce3+/Ce4+比を計算するに当たっては、ピーク分離を行いCe3+由来のピークとCe4+由来のピークを明確にした上で行うことができる。ピーク分離の一例を図3に示す。Ce4+量は915~916eV近傍のピーク面積、Ce3+量は902~903eV近傍のピーク面積を用いて算出できる。なお、ピーク分離は例えばSpec Surf(Analysis)を用いて行うことができる。ピーク分離を行うにあたって、ピークフィッティングを行ってもよい。ピークフィッティングは、例えば、以下の工程で行ってもよい。(1)バックグラウンドをShirley法で差し引く(バックグラウンド処理)、(2)炭素1Sスペクトルを285.0eVに合わせる(位置合わせ)、(3)Gauss-Lorentz(ガウス関数とローレンツ関数の混合関数)を選択してピークフィッティングを行う。また、本実施形態におけるCe3+/Ce4+比は、下記で定義するものとする。後述する実施例では、上述した方法によりCe3+/Ce4+比を測定した。
(Ce3+/Ce4+比)=(Ce3+のピーク面積)/(Ce4+のピーク面積)
The Ce 3+ /Ce 4+ ratio can be calculated after separating the peaks to clarify the Ce 3+ -derived peak and the Ce 4+ -derived peak. An example of peak separation is shown in FIG. The amount of Ce 4+ can be calculated using the peak area around 915-916 eV, and the amount of Ce 3+ can be calculated using the peak area around 902-903 eV. Note that peak separation can be performed using, for example, Spec Surf (Analysis). Peak fitting may be performed in performing peak separation. Peak fitting may be performed, for example, in the following steps. (1) subtract the background by the Shirley method (background processing), (2) align the carbon 1S spectrum to 285.0 eV (alignment), (3) Gauss-Lorentz (mixed function of Gaussian function and Lorentzian function) Select and perform peak fitting. Also, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio in this embodiment is defined below. In the examples described later, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was measured by the method described above.
(Ce 3+ /Ce 4+ ratio) = (Ce 3+ peak area)/(Ce 4+ peak area)

本実施形態におけるCe3+/Ce4+比は0.50~1.20である。Ce3+/Ce4+比が0.50未満ではルテニウムが電子リッチな状態を保ちにくく、吸着Nの脱離が促進されない。一方で、Ce3+/Ce4+比を1.20超とすることは困難である。このため、本実施形態におけるCe3+/Ce4+比は0.50~1.20とされる。 The Ce 3+ /Ce 4+ ratio in this embodiment is 0.50 to 1.20. If the Ce 3+ /Ce 4+ ratio is less than 0.50, it is difficult for ruthenium to maintain an electron-rich state, and desorption of adsorbed N 2 is not promoted. On the other hand, it is difficult to make the Ce 3+ /Ce 4+ ratio over 1.20. Therefore, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio in this embodiment is set to 0.50 to 1.20.

<水素の製造方法>
こうして得られた本実施形態に係るアンモニア脱水素反応触媒は、アンモニア含有ガス(反応ガス)からアンモニア脱水素反応により水素を製造する水素の製造方法に、好適に用いられる。還元処理を施していないアンモニア脱水素反応触媒は、反応に用いる前に還元処理を行うことが好ましい。前記還元処理は、水素を20体積%以上含んだ反応ガスを300~600℃(より好ましくは400~500℃)で1~4時間(より好ましくは1~2時間)流通させ、還元を進行させることが望ましい。また、水素以外に含まれるガス成分はヘリウム、アルゴン等の不活性ガスであることが望ましい。
アンモニア脱水素反応はアンモニア含有ガスをアンモニア脱水素反応触媒に接触させることで行う。反応は、アンモニア脱水素反応触媒が前記造粒工程にて1mm未満に造粒した粉体であれば流動床、1mm以上に造粒した成型体であれば固定床で行うことができる。反応は、300~700℃で行うことが望ましい。好ましくは400~700℃である。図2は反応器の事例を示したものである。反応器は、熱電対1、電気炉2、及びガラス管(ガラス反応管)5を備える。この反応器を用いる場合、アンモニア脱水素反応触媒の試料3をガラス管5内に挿入し、試料3の上下を石英ウール4で固定して、充填する。そして、電気炉2で試料3を加熱し、かつ熱電対1で試料3の温度を測定しながら、ガラス管5にアンモニア含有ガスを流通させる。これにより、アンモニア脱水素反応を進行させる。
このように、300~700℃程度の比較的低い温度下、特に500℃以下の温度下でも高活性を示すアンモニア脱水素反応触媒が製造できる。
<Method for producing hydrogen>
The thus-obtained ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to the present embodiment is suitably used in a hydrogen production method for producing hydrogen from an ammonia-containing gas (reaction gas) by an ammonia dehydrogenation reaction. An ammonia dehydrogenation reaction catalyst that has not been subjected to reduction treatment is preferably subjected to reduction treatment before being used in the reaction. In the reduction treatment, a reaction gas containing 20% by volume or more of hydrogen is passed at 300 to 600° C. (more preferably 400 to 500° C.) for 1 to 4 hours (more preferably 1 to 2 hours) to proceed the reduction. is desirable. Moreover, it is desirable that the gas components contained in addition to hydrogen be inert gases such as helium and argon.
The ammonia dehydrogenation reaction is performed by bringing the ammonia-containing gas into contact with an ammonia dehydrogenation reaction catalyst. The reaction can be carried out in a fluidized bed if the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is a powder granulated to less than 1 mm in the granulation step, and in a fixed bed if it is a molded body granulated to 1 mm or more. The reaction is desirably carried out at 300-700°C. It is preferably 400 to 700°C. FIG. 2 shows an example reactor. The reactor comprises a thermocouple 1 , an electric furnace 2 and a glass tube (glass reaction tube) 5 . When using this reactor, the sample 3 of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst is inserted into the glass tube 5, the top and bottom of the sample 3 are fixed with quartz wool 4, and the tube is filled. Then, while heating the sample 3 in the electric furnace 2 and measuring the temperature of the sample 3 with the thermocouple 1 , an ammonia-containing gas is passed through the glass tube 5 . This allows the ammonia dehydrogenation reaction to proceed.
Thus, an ammonia dehydrogenation reaction catalyst can be produced which exhibits high activity even at a relatively low temperature of about 300 to 700° C., especially at a temperature of 500° C. or less.

上記の水素の製造に用いられるアンモニア含有ガスとしては、特に制限するものではないが、例えば、アンモニアが全体の50体積%(反応ガスの総体積(より厳密には、測定に使用されるガスの総体積)に対する体積%)以上であるガスが、生産性の面から好ましい。例えば、合成した高純度アンモニアのほか、硫安回収法、フォッサム法、コッパース法、カールスチル法等のコークス炉ガスの精製過程で分離・回収されたアンモニア含有ガスなどが好適に用いられ、アンモニアのほかにメタンなどの炭化水素、H、CO、CO、N、HS、HCN、HSCNなどが含まれてもよい。尚、アンモニア含有ガスは、合成または分離に限らずいかなる経路で製造されたものであってもよい。 The ammonia-containing gas used for the production of hydrogen is not particularly limited. A gas that is vol%) or more relative to the total volume) is preferred from the standpoint of productivity. For example, in addition to synthesized high-purity ammonia, ammonia-containing gas separated and recovered in the refining process of coke oven gas such as the ammonium sulfate recovery method, Fossum method, Coppers method, Karlstil method, etc. is preferably used. may include hydrocarbons such as methane, H2 , CO, CO2 , N2 , H2S , HCN, HSCN, and the like. Incidentally, the ammonia-containing gas may be produced by any route, not limited to synthesis or separation.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

触媒活性の評価は下記のようにして行った。
セリア系担体に、インシピエントウェットネス法で、硝酸ルテニウムを前駆体として、担持させた。次いで、乾燥処理、焼成処理をした後、内径6mmの管型ガラス反応管に触媒担体を充填し、還元処理を行って触媒を得た。その後、流通式マイクロリアクタ装置により触媒活性を評価した。
具体的には、固定床流通式反応装置にアンモニア含有ガスを流通させ、触媒層入口、出口のガス流量変化を測定した。そして、測定結果に基づいてアンモニア転化率を算出し、このアンモニア転化率で触媒活性を評価した。液化アンモニアボンベ及びヘリウムボンベから、各ガスをマスフローコントローラを用いて所定量導入、混合して、アンモニア含有ガスとした。アンモニア含有ガスの組成は、NH3/He=1/2(流量比)とし、アンモニアベースでの接触時間を0.167g・h/L、温度を300℃、400℃、600℃とした条件で評価試験を行った。アンモニア転化率は、供給ガス及びガラス反応管出口ガスの組成をガスクロマトグラフィーにより求め、その結果に基づいて測定した。
Evaluation of catalytic activity was carried out as follows.
Ruthenium nitrate was supported as a precursor on a ceria-based carrier by an incipient wetness method. Then, after drying treatment and calcination treatment, a tubular glass reaction tube having an inner diameter of 6 mm was filled with a catalyst carrier, and a reduction treatment was performed to obtain a catalyst. After that, catalytic activity was evaluated using a flow-type microreactor apparatus.
Specifically, an ammonia-containing gas was passed through a fixed-bed flow reactor, and changes in gas flow rates at the inlet and outlet of the catalyst layer were measured. Then, the ammonia conversion rate was calculated based on the measurement results, and the catalytic activity was evaluated based on this ammonia conversion rate. A predetermined amount of each gas was introduced from a liquefied ammonia cylinder and a helium cylinder using a mass flow controller and mixed to obtain an ammonia-containing gas. The composition of the ammonia-containing gas was NH 3 /He = 1/2 (flow rate ratio), the ammonia-based contact time was 0.167 g·h/L, and the temperatures were 300°C, 400°C, and 600°C. An evaluation test was performed. The ammonia conversion rate was measured based on the results of determining the composition of the feed gas and the gas at the outlet of the glass reaction tube by gas chromatography.

アンモニア転化率は、下記で定義するものとする。
(アンモニア転化率(%))={(反応前NHの流量)-(反応後NHの流量)}/(反応前NHの流量)×100
また、実施例および比較例の主たる条件と結果については、表1A、1B(以下、単に「表1」とも称する)に纏めて記載した。なお、表1中の「焼成温度」は、セリア系担体調製時の焼成温度、すなわちゲル焼成時の焼成温度であり、「還元温度」は、アンモニア脱水素反応触媒を還元処理する際の還元温度を示す。
Ammonia conversion shall be defined below.
(Ammonia conversion rate (%)) = {(flow rate of NH3 before reaction) - (flow rate of NH3 after reaction)}/(flow rate of NH3 before reaction) x 100
Main conditions and results of Examples and Comparative Examples are summarized in Tables 1A and 1B (hereinafter also simply referred to as "Table 1"). The "calcination temperature" in Table 1 is the calcination temperature during the preparation of the ceria-based carrier, that is, the calcination temperature during gel calcination, and the "reduction temperature" is the reduction temperature during reduction treatment of the ammonia dehydrogenation reaction catalyst. indicates

(実施例1:セリア系担体(クエン酸法))
実施例1では、クエン酸法にてセリア系担体を調製した。具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、クエン酸・1水和物(和光純薬、純度>99.5%)4.4655gを更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。このとき、セリウムイオンとクエン酸のモル比が、1:2となるようにした。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.83であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で33.8%、400℃で95.6%、600℃で99.9%であった。
(Example 1: Ceria-based carrier (citric acid method))
In Example 1, a ceria-based carrier was prepared by the citric acid method. Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. 4.4655 g of citric acid monohydrate (Wako Pure Chemical Industries, purity>99.5%) was further dissolved in the resulting solution, and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. At this time, the molar ratio of cerium ions and citric acid was adjusted to 1:2. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. An XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.83. The conversion of ammonia was 33.8% at a reaction temperature of 300°C, 95.6% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例2)
実施例1において、還元温度を変更した。
具体的には、実施例1において調製したセリア系担体を用いて、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して300℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。アンモニア転化率は反応温度300℃で31.4%、400℃で97.7%、600℃で99.9%であった。
(Example 2)
In Example 1, the reduction temperature was changed.
Specifically, using the ceria-based carrier prepared in Example 1, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by an incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 300° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. The conversion of ammonia was 31.4% at a reaction temperature of 300°C, 97.7% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例3)
実施例1において、還元温度を変更した。
具体的には、実施例1において調製したセリア系担体を用いて、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して600℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。アンモニア転化率は反応温度300℃で17.5%、400℃で89.3%、600℃で99.9%であった。
(Example 3)
In Example 1, the reduction temperature was changed.
Specifically, using the ceria-based carrier prepared in Example 1, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by an incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After the Ru/CeO 2 catalyst was calcined at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 600° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. The conversion of ammonia was 17.5% at a reaction temperature of 300°C, 89.3% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例4)
実施例1において、セリア系担体作製時の焼成温度を変更した。
具体的には、実施例1においてセリア系担体作製時の焼成温度を400℃に変更してセリア系担体を調整した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.61であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で24.0%、400℃で89.2%、600℃で99.9%であった。
(Example 4)
In Example 1, the sintering temperature during preparation of the ceria-based carrier was changed.
Specifically, in Example 1, the ceria-based carrier was adjusted by changing the sintering temperature during preparation of the ceria-based carrier to 400°C. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.61. The conversion of ammonia was 24.0% at a reaction temperature of 300°C, 89.2% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例5)
実施例1において、セリア系担体作製時の焼成温度を変更した。
具体的には、実施例1においてセリア系担体作製時の焼成温度を700℃に変更してセリア系担体を調整した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.67であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で25.5%、400℃で94.3%、600℃で99.9%であった。
(Example 5)
In Example 1, the sintering temperature during preparation of the ceria-based carrier was changed.
Specifically, in Example 1, the ceria-based carrier was adjusted by changing the sintering temperature during the production of the ceria-based carrier to 700°C. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the catalyst after calcination, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.67. The conversion of ammonia was 25.5% at a reaction temperature of 300°C, 94.3% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(比較例1)
実施例1において、セリア系担体作製時の焼成温度を変更した。
具体的には、実施例1においてセリア系担体作製時の焼成温度を800℃に変更してセリア系担体を調整した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これによりRu/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.49であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で14.0%、400℃で84.1%、600℃で99.8%であった。
(Comparative example 1)
In Example 1, the sintering temperature during preparation of the ceria-based carrier was changed.
Specifically, in Example 1, the ceria-based carrier was adjusted by changing the sintering temperature during the preparation of the ceria-based carrier to 800°C. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.49. The conversion of ammonia was 14.0% at a reaction temperature of 300°C, 84.1% at 400°C, and 99.8% at 600°C.

(実施例6)
実施例1において、ルテニウム担持率を変更した。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを実施例1において調製したセリア系担体に0.5質量%担持させた。これによりRu/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.66であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で21.2%、400℃で85.4%、600℃で99.9%であった。
(Example 6)
In Example 1, the ruthenium loading was changed.
Specifically, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 0.5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier prepared in Example 1 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.66. The conversion of ammonia was 21.2% at a reaction temperature of 300°C, 85.4% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例7)
実施例1において、ルテニウム担持率を変更した。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを実施例1において調製したセリア担体に3質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.75であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で28.1%、400℃で90.3%、600℃で99.9%であった。
(Example 7)
In Example 1, the ruthenium loading was changed.
Specifically, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 3% by mass of ruthenium was supported on the ceria carrier prepared in Example 1 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.75. The conversion of ammonia was 28.1% at a reaction temperature of 300°C, 90.3% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例8)
実施例1において、ルテニウム担持率を変更した。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを実施例1において調製したセリア担体に10質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.96であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で38.8%、400℃で97.6%、600℃で99.9%であった。
(Example 8)
In Example 1, the ruthenium loading was changed.
Specifically, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 10% by mass of ruthenium was supported on the ceria carrier prepared in Example 1 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 0.96. The conversion of ammonia was 38.8% at a reaction temperature of 300°C, 97.6% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例9)
実施例1において、ルテニウム担持率を変更した。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを実施例1において調製したセリア担体に20質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒をの還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は1.12であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で51.6%、400℃で98.5%、600℃で99.9%であった。
(Example 9)
In Example 1, the ruthenium loading was changed.
Specifically, using ruthenium nitrate as a ruthenium precursor, 20% by mass of ruthenium was supported on the ceria carrier prepared in Example 1 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was subjected to reduction treatment at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was 1.12. The conversion of ammonia was 51.6% at a reaction temperature of 300°C, 98.5% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例10)
実施例1において、使用するアンモニア含有ガスをコークス炉ガスの精製過程で硫安回収法にて分離・回収されたアンモニア含有ガスに変更した。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを実施例1において調製したセリア担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。その後、コークス炉ガスの精製過程で硫安回収法にて分離・回収されたアンモニア含有ガスにHeを混合して、混合ガスの組成をNH3/He=1/2(混合ガス中のアンモニアガスとHeガスとの流量比)とした。
そして、この混合ガスを用いて、アンモニアベースでの接触時間を0.167g・h/L、温度を300℃、400℃、または600℃とした条件でアンモニア転化率を測定した。アンモニア転化率は反応温度300℃で25.8%、400℃で85.7%、600℃で99.9%であった。
(Example 10)
In Example 1, the ammonia-containing gas to be used was changed to the ammonia-containing gas separated and recovered by the ammonium sulfate recovery method in the refining process of coke oven gas.
Specifically, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria carrier prepared in Example 1 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. After that, He is mixed with the ammonia-containing gas separated and recovered by the ammonium sulfate recovery method in the process of refining the coke oven gas, and the composition of the mixed gas is NH 3 /He = 1/2 (the ammonia gas in the mixed gas flow ratio with He gas).
Then, using this mixed gas, the ammonia conversion rate was measured under conditions of a contact time of 0.167 g·h/L and a temperature of 300°C, 400°C, or 600°C. The conversion of ammonia was 25.8% at a reaction temperature of 300°C, 85.7% at 400°C and 99.9% at 600°C.

(実施例11(実施例11-1~11-5))
実施例1において、セリウムイオンとクエン酸のモル比が、1:0.5、1、1.5、3、4となるように変更してセリア系担体を調製した。
具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、クエン酸・1水和物(和光純薬、純度>99.5%)を所定の比率になるように(つまり、セリウムイオンとクエン酸のモル比が、1:0.5、1、1.5、3、4のいずれかになるように)更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを調製したセリア担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後の触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は表1の実施例11-1~11-5に示す通りであった。アンモニア転化率は、表1の実施例11-1~11-5に示すように、各反応温度で高活性を示した。
(Example 11 (Examples 11-1 to 11-5))
In Example 1, ceria-based carriers were prepared by changing the molar ratio of cerium ions to citric acid to 1:0.5, 1:1.5, 3, and 4.
Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. To the resulting solution, citric acid monohydrate (Wako Pure Chemical Industries, purity >99.5%) was added to a predetermined ratio (that is, the molar ratio of cerium ions to citric acid was 1:0. 5, 1, 1.5, 3, 4) and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the prepared ceria carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. As a result of XPS measurement of the calcined catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was as shown in Table 1 for Examples 11-1 to 11-5. Ammonia conversion showed high activity at each reaction temperature as shown in Examples 11-1 to 11-5 in Table 1.

(実施例12:セリア系担体(リンゴ酸法)(実施例12-1~12-6))
実施例12では、リンゴ酸法にてセリア系担体を調製した。具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、DL-リンゴ酸(関東化学、鹿特級)をセリウムイオンとリンゴ酸のモル比が、1:0.5、1、1.5、2、3、4のいずれかとなるように更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。ついで、このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は表1の実施例12-1~12-6に示す通りであった。アンモニア転化率は表1の実施例12-1~12-6に示すように、各反応温度で高活性を示した。
(Example 12: Ceria-based carrier (malic acid method) (Examples 12-1 to 12-6))
In Example 12, a ceria-based carrier was prepared by the malic acid method. Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. To the resulting solution, DL-malic acid (Kanto Kagaku, Shika special grade) was added so that the molar ratio of cerium ions and malic acid was 1:0.5, 1, 1.5, 2, 3, or 4. and the solution was magnetically stirred for 15 minutes. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/ CeO2 catalyst at 500°C for 5 hours, the Ru/ CeO2 catalyst was reduced at 450°C for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. . As a result of XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was as shown in Table 1 for Examples 12-1 to 12-6. As shown in Examples 12-1 to 12-6 in Table 1, the ammonia conversion rate showed high activity at each reaction temperature.

(実施例13:セリア系担体(リンゴ酸法)(実施例13-1~13-2))
実施例12-3において、セリウムイオンとリンゴ酸のモル比が、1:1.5となるように調製したセリア系担体の焼成温度を400℃または700℃に変更した。具体的には、リンゴ酸を用いて調製して得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料を110℃で3時間乾燥させた後、1時間かけて400℃、または、2時間かけて700℃まで昇温し、400℃または700℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。ついで、このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は表1の実施例13-1~13-2に示す通りであった。アンモニア転化率は表1の実施例13-1~13-2に示すように、各反応温度で高活性を示した。
(Example 13: Ceria-based carrier (malic acid method) (Examples 13-1 to 13-2))
In Example 12-3, the sintering temperature of the ceria-based carrier prepared so that the molar ratio of cerium ions to malic acid was 1:1.5 was changed to 400°C or 700°C. Specifically, a solid obtained by using malic acid was crushed in an agate mortar to make powder, and then returned to the alumina crucible. After the sample was dried at 110° C. for 3 hours, it was heated to 400° C. over 1 hour or 700° C. over 2 hours, and fired at 400° C. or 700° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/ CeO2 catalyst at 500°C for 5 hours, the Ru/ CeO2 catalyst was reduced at 450°C for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. . As a result of XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst, the Ce 3+ /Ce 4+ ratio was as shown in Table 1 for Examples 13-1 to 13-2. As shown in Examples 13-1 and 13-2 in Table 1, the ammonia conversion rate showed high activity at each reaction temperature.

(比較例2)
実施例13-2において、セリア系担体の焼成温度を800℃に変更した。具体的には、リンゴ酸を用いて調製して得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料を110℃で3時間乾燥させた後、2.5時間かけて800℃まで昇温し、800℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。ついで、このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.49であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で15.4%、400℃で70.2%、600℃で99.7%であった。
(Comparative example 2)
In Example 13-2, the firing temperature of the ceria-based carrier was changed to 800°C. Specifically, a solid obtained by using malic acid was crushed in an agate mortar to make powder, and then returned to the alumina crucible. After drying the sample at 110° C. for 3 hours, the temperature was raised to 800° C. over 2.5 hours, and calcination treatment was performed at 800° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/ CeO2 catalyst at 500°C for 5 hours, the Ru/ CeO2 catalyst was reduced at 450°C for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. . XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.49. The conversion of ammonia was 15.4% at a reaction temperature of 300°C, 70.2% at 400°C, and 99.7% at 600°C.

(実施例14:セリア担体(酒石酸法))
実施例14では、酒石酸法にてセリア系担体を調製した。具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、DL-酒石酸(関東化学、鹿特級)3.4881gを更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。このとき、セリウムイオンと酒石酸のモル比が、1:2となるようにした。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.84であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で35.2%、400℃で91.4%、600℃で99.9%であった。
(Example 14: Ceria carrier (tartaric acid method))
In Example 14, a ceria-based carrier was prepared by the tartaric acid method. Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. 3.4881 g of DL-tartaric acid (Kanto Kagaku, Shika special grade) was further dissolved in the resulting solution, and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. At this time, the molar ratio of cerium ions and tartaric acid was adjusted to 1:2. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.84. The conversion of ammonia was 35.2% at a reaction temperature of 300°C, 91.4% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例15:セリア担体(乳酸法))
実施例15では、乳酸法にて触媒を調製した。具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、乳酸(関東化学、特級)2.0935gを更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。このとき、セリウムイオンと乳酸のモル比が、1:2となるようにした。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.78であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で34.2%、400℃で90.5%、600℃で99.9%であった。
(Example 15: Ceria carrier (lactic acid method))
In Example 15, the catalyst was prepared by the lactic acid method. Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. 2.0935 g of lactic acid (Kanto Kagaku, special grade) was further dissolved in the resulting solution, and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. At this time, the molar ratio of cerium ions and lactic acid was adjusted to 1:2. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.78. The conversion of ammonia was 34.2% at a reaction temperature of 300°C, 90.5% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(実施例16:セリア担体(グリコール酸法))
実施例16では、グリコール酸法にて触媒を調製した。具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、グリコール酸(関東化学、特級)1.7674gを更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。このとき、セリウムイオンとグリコール酸のモル比が、1:2となるようにした。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.84であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で37.1%、400℃で93.0%、600℃で99.9%であった。
(Example 16: Ceria carrier (glycolic acid method))
In Example 16, the catalyst was prepared by the glycolic acid method. Specifically, 5.0452 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. 1.7674 g of glycolic acid (Kanto Kagaku, special grade) was further dissolved in the obtained solution, and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. At this time, the molar ratio of cerium ions and glycolic acid was adjusted to 1:2. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of ruthenium was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.84. The conversion of ammonia was 37.1% at a reaction temperature of 300°C, 93.0% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(比較例3)
実施例1において、セリア系担体として触媒学会配布の参照触媒CEO-5(沈殿法で調製)を用いた。
具体的には、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてルテニウムを参照触媒CEO-5に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.42であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で13.8%、400℃で83.2%、600℃で99.9%であった。
(Comparative Example 3)
In Example 1, a reference catalyst CEO-5 (prepared by a precipitation method) distributed by Catalysis Society of Japan was used as a ceria-based carrier.
Specifically, using ruthenium nitrate as a ruthenium precursor, 5% by mass of ruthenium was supported on the reference catalyst CEO-5 by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst showed a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.42. The ammonia conversion rate was 13.8% at a reaction temperature of 300°C, 83.2% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(比較例4:セリア系担体(沈殿法))
比較例4では、沈殿法にてセリア系担体を調製した。
具体的には、硝酸セリウム(III)・6水和物(関東化学、純度>99.5%)を0.2088g量り取り、純水100mlに溶解させた。溶液を30分間攪拌し、均一となっていることを確認したうえで、攪拌を継続しながらアンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH10.0とした。溶液を1時間攪拌し、30分間静置した。得られた沈殿を、メンブレンフィルターを用いて吸引濾過し、純水で洗浄した。得られた沈殿物を、アルミナるつぼへと移した後、ホットプレートの上で100℃に加熱した。更に2時間かけて沈殿物中の水分を蒸発させ、沈殿物を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、試料を110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、セリア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてRuをセリア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/CeO触媒を調製した。このRu/CeO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/CeO触媒の還元処理を行った。焼成後のRu/CeO触媒についてXPS測定を行った結果、Ce3+/Ce4+比は0.44であった。アンモニア転化率は反応温度300℃で12.4%、400℃で79.0%、600℃で99.9%であった。
(Comparative Example 4: Ceria-based carrier (precipitation method))
In Comparative Example 4, a ceria-based carrier was prepared by a precipitation method.
Specifically, 0.2088 g of cerium (III) nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.5%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. After stirring the solution for 30 minutes and confirming that it is uniform, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution while stirring to adjust the pH to 10.0. The solution was stirred for 1 hour and allowed to stand for 30 minutes. The resulting precipitate was subjected to suction filtration using a membrane filter and washed with pure water. The obtained precipitate was transferred to an alumina crucible and then heated to 100° C. on a hot plate. Further, the water in the precipitate was evaporated over 2 hours, and the precipitate was dried. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, the sample was dried at 110° C. for 3 hours, heated to 600° C. over 2 hours, and fired at 600° C. for 5 hours. A sample of the ceria-based carrier was prepared through the above steps. Then, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of Ru was supported on the ceria-based carrier by the incipient wetness method. This prepared a Ru/CeO 2 catalyst. After calcining this Ru/CeO 2 catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/CeO 2 catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. XPS measurement of the calcined Ru/CeO 2 catalyst gave a Ce 3+ /Ce 4+ ratio of 0.44. The conversion of ammonia was 12.4% at a reaction temperature of 300°C, 79.0% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(比較例5:マグネシア系担体(クエン酸法))
比較例5では、クエン酸法にてマグネシア系担体を調製した。
具体的には、硝酸マグネシウム・6水和物(関東化学、純度>99.0%)を5.0452g秤取り、純水100mlに溶解させた。得られた溶液に、クエン酸・1水和物(和光純薬、純度>99.5%)4.4655gを更に溶解させ、溶液をマグネチックスターラーで15分間攪拌した。このとき、マグネシウムイオンとクエン酸のモル比が、1:2となるようにした。溶液が透明となり、溶け残りがないことを確認したうえで、アンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH7.0とした。溶液を更に1時間攪拌し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶液の容積を減らした上で、アルミナるつぼへと移した。ホットプレートの上で溶液を100℃に加熱し、更に2時間かけて溶液中の水分を蒸発させ、溶液中の固形分を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、マグネシア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてRuをマグネシア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/MgO触媒を調製した。このRu/MgO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/MgO触媒の還元処理を行った。アンモニア転化率は反応温度300℃で15.9%、400℃で76.3%、600℃で99.9%であった。
(Comparative Example 5: Magnesia-based carrier (citric acid method))
In Comparative Example 5, a magnesia-based carrier was prepared by the citric acid method.
Specifically, 5.0452 g of magnesium nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.0%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. 4.4655 g of citric acid monohydrate (Wako Pure Chemical Industries, purity>99.5%) was further dissolved in the resulting solution, and the solution was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes. At this time, the molar ratio of magnesium ions and citric acid was adjusted to 1:2. After confirming that the solution became transparent and had no undissolved residue, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution to adjust the pH to 7.0. The solution was stirred for an additional hour and the resulting solution was rotary evaporated to reduce the volume of the solution and transferred to an alumina crucible. The solution was heated to 100° C. on a hot plate to evaporate the water content in the solution over 2 hours and dry up the solid content in the solution. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, after drying at 110° C. for 3 hours, the temperature was raised to 600° C. over 2 hours, and firing treatment was performed at 600° C. for 5 hours. A sample of the magnesia-based carrier was produced through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of Ru was supported on the magnesia-based carrier by the incipient wetness method. A Ru/MgO catalyst was thus prepared. After calcining this Ru/MgO catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/MgO catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. The conversion of ammonia was 15.9% at a reaction temperature of 300°C, 76.3% at 400°C, and 99.9% at 600°C.

(比較例6:マグネシア系担体(沈殿法))
比較例6では、沈殿法にてマグネシア系担体を調製した。
具体的には、硝酸マグネシウム・6水和物(関東化学、純度>99.0%)を12.1986g量り取り、純水100mlに溶解させた。溶液を30分間攪拌し、均一となっていることを確認したうえで、攪拌を継続しながらアンモニア水(和光純薬、濃度28質量%)を溶液に滴下し、pH10.0とした。溶液を1時間攪拌し、30分間静置した。得られた沈殿を、メンブレンフィルターを用いて吸引濾過し、純水で洗浄した。得られた沈殿物を、アルミナるつぼへと移した後、ホットプレートの上で100℃に加熱した。更に2時間かけて沈殿物中の水分を蒸発させ、沈殿物を乾固させた。得られた固形物を、メノウ乳鉢上で潰し、粉状とした上で、アルミナるつぼに戻した。試料をアルミナるつぼごと電気炉に入れ、空気雰囲気下で焼成処理を行った。具体的には、110℃で3時間乾燥させた後、2時間かけて600℃まで昇温し、600℃にて5時間焼成処理を行った。以上の工程により、マグネシア系担体の試料を作製した。ついで、硝酸ルテニウムをルテニウム前駆体として、インシピエントウェットネス法にてRuをマグネシア系担体に5質量%担持させた。これにより、Ru/MgO触媒を調製した。このRu/MgO触媒を500℃で5時間焼成した後、水素ガスを接触時間0.0334g・h/Lに設定して450℃で1時間Ru/MgO触媒の還元処理を行った。アンモニア転化率は反応温度300℃で16.2%、400℃で48.3%、600℃で99.8%であった。
(Comparative Example 6: Magnesia-based carrier (precipitation method))
In Comparative Example 6, a magnesia-based carrier was prepared by a precipitation method.
Specifically, 12.1986 g of magnesium nitrate hexahydrate (Kanto Kagaku, purity>99.0%) was weighed and dissolved in 100 ml of pure water. After stirring the solution for 30 minutes and confirming that it is uniform, aqueous ammonia (Wako Pure Chemical Industries, concentration 28% by mass) was added dropwise to the solution while stirring to adjust the pH to 10.0. The solution was stirred for 1 hour and allowed to stand for 30 minutes. The resulting precipitate was subjected to suction filtration using a membrane filter and washed with pure water. The obtained precipitate was transferred to an alumina crucible and then heated to 100° C. on a hot plate. Further, the water in the precipitate was evaporated over 2 hours, and the precipitate was dried. The resulting solid was crushed in an agate mortar to a powder and then returned to the alumina crucible. The sample was placed in an electric furnace together with the alumina crucible, and fired in an air atmosphere. Specifically, after drying at 110° C. for 3 hours, the temperature was raised to 600° C. over 2 hours, and firing treatment was performed at 600° C. for 5 hours. A sample of the magnesia-based carrier was produced through the above steps. Next, ruthenium nitrate was used as a ruthenium precursor, and 5% by mass of Ru was supported on the magnesia-based carrier by the incipient wetness method. A Ru/MgO catalyst was thus prepared. After calcining this Ru/MgO catalyst at 500° C. for 5 hours, the Ru/MgO catalyst was reduced at 450° C. for 1 hour with hydrogen gas set to a contact time of 0.0334 g·h/L. The conversion of ammonia was 16.2% at a reaction temperature of 300°C, 48.3% at 400°C, and 99.8% at 600°C.

表1に示されるように、本実施形態に係る製造方法で製造されたアンモニア脱水素反応触媒は、300~700℃の比較的低い温度下でも高活性を示すことが判る。なお、600℃での転化率が十分高い値となっているので、700℃でも高い転化率が得られると推察される。 As shown in Table 1, the ammonia dehydrogenation reaction catalyst produced by the production method according to the present embodiment exhibits high activity even at relatively low temperatures of 300 to 700°C. Since the conversion rate at 600°C is sufficiently high, it is presumed that a high conversion rate can be obtained even at 700°C.

Figure 0007328549000001
Figure 0007328549000001

Figure 0007328549000002
Figure 0007328549000002

Claims (6)

セリアを主成分とする担体と、
前記担体に担持されたルテニウムと、
を含み、前記担体表面のCe3+/Ce4+比が0.50~1.20であることを特徴とするアンモニア脱水素反応触媒。
a carrier containing ceria as a main component;
Ruthenium supported on the carrier;
and wherein the Ce 3+ /Ce 4+ ratio on the surface of the carrier is 0.50 to 1.20.
請求項1記載のアンモニア脱水素反応触媒の製造方法であって、
触媒の活性金属の前駆体としてルテニウム化合物を、有機酸法で製造したセリアを主成分とする触媒担体に担持させる含浸担持工程と、
前記含浸担持工程後の前記触媒担体を焼成して触媒を製造する焼成工程と、
を含むアンモニア脱水素反応触媒の製造方法。
A method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to claim 1,
an impregnation supporting step of supporting a ruthenium compound as a precursor of an active metal of the catalyst on a catalyst carrier containing ceria as a main component produced by an organic acid method;
A calcining step of calcining the catalyst carrier after the impregnating and supporting step to produce a catalyst;
A method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst comprising
前記焼成工程後の前記触媒を、さらに水素を含むガスで還元処理する還元処理工程を含む、請求項2に記載のアンモニア脱水素反応触媒の製造方法。 3. The method for producing an ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to claim 2, further comprising a reduction treatment step of reducing said catalyst after said baking step with a hydrogen-containing gas. 請求項1に記載のアンモニア脱水素反応触媒、または請求項2に記載の製造方法にて製造したアンモニア脱水素反応触媒を、水素を含むガスで還元処理をした後に、アンモニアを含むガスに接触させて水素を製造する水素の製造方法。 The ammonia dehydrogenation reaction catalyst according to claim 1 or the ammonia dehydrogenation reaction catalyst produced by the production method according to claim 2 is subjected to a reduction treatment with a hydrogen-containing gas, and then brought into contact with an ammonia-containing gas. A method for producing hydrogen, wherein hydrogen is produced by 請求項3に記載の製造方法にて製造したアンモニア脱水素反応触媒を、アンモニアを含むガスに接触させて水素を製造する水素の製造方法。 A method for producing hydrogen, comprising contacting an ammonia dehydrogenation reaction catalyst produced by the production method according to claim 3 with a gas containing ammonia to produce hydrogen. 前記アンモニアを含むガスが、コークス炉ガスの精製過程で分離された後に回収されたガスであることを特徴とする、請求項4又は5に記載の水素の製造方法。 6. The method for producing hydrogen according to claim 4 or 5, wherein the gas containing ammonia is a gas recovered after being separated in a refining process of coke oven gas.
JP2020041690A 2020-03-11 2020-03-11 Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst Active JP7328549B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020041690A JP7328549B2 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020041690A JP7328549B2 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021142465A JP2021142465A (en) 2021-09-24
JP7328549B2 true JP7328549B2 (en) 2023-08-17

Family

ID=77765544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020041690A Active JP7328549B2 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7328549B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231229A (en) 2005-02-25 2006-09-07 Honda Motor Co Ltd Ammonia synthesis catalyst and its production method
JP2011056488A (en) 2009-09-09 2011-03-24 Yusaku Takita Ammonia reforming catalyst and method of manufacturing hydrogen using the same
JP2016198720A (en) 2015-04-09 2016-12-01 国立大学法人宇都宮大学 Ammonia decomposition catalyst, method for producing ammonia decomposition catalyst, method for producing hydrogen and apparatus for producing hydrogen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231229A (en) 2005-02-25 2006-09-07 Honda Motor Co Ltd Ammonia synthesis catalyst and its production method
JP2011056488A (en) 2009-09-09 2011-03-24 Yusaku Takita Ammonia reforming catalyst and method of manufacturing hydrogen using the same
JP2016198720A (en) 2015-04-09 2016-12-01 国立大学法人宇都宮大学 Ammonia decomposition catalyst, method for producing ammonia decomposition catalyst, method for producing hydrogen and apparatus for producing hydrogen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
本多恭子、他,アンモニア分解による水素製造反応用Ru触媒でのCeO2担体の反応促進効果,日本化学会第91春季年会講演予稿集II,2011年03月11日,p.329,1 B1-47

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021142465A (en) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shao et al. Heterojunction-redox catalysts of Fe x Co y Mg 10 CaO for high-temperature CO 2 capture and in situ conversion in the context of green manufacturing
CN112221528B (en) Monoatomic catalyst, preparation method and application thereof
Sun et al. Dispersion, reduction and catalytic performance of CuO supported on ZrO2-doped TiO2 for NO removal by CO
JP7219474B2 (en) Composite oxides, metal supports and ammonia synthesis catalysts
Dasireddy et al. Selective catalytic reduction of NOx by CO over bimetallic transition metals supported by multi-walled carbon nanotubes (MWCNT)
KR20110129394A (en) Catalyst for production of hydrogen and process for producing hydrogen using the catalyst, and catalyst for combustion of ammonia, process for producing the catalyst, and method for combustion of ammonia using the catalyst
JP5778309B2 (en) Hydrogen production catalyst and hydrogen production method using the same
Qi et al. Performance enhancement mechanism of Mn-based catalysts prepared under N2 for NOx removal: Evidence of the poor crystallization and oxidation of MnOx
Han et al. Two birds with one stone: MgO promoted Ni-CaO as stable and coke-resistant bifunctional materials for integrated CO2 capture and conversion
JP7376932B2 (en) Composite oxides, metal supports and ammonia synthesis catalysts
Zhao et al. Oxidation of elemental mercury by modified spent TiO 2-based SCR-DeNO x catalysts in simulated coal-fired flue gas
Zhang et al. Ultrafine PdO x nanoparticles on spinel oxides by galvanic displacement for catalytic combustion of methane
Ren et al. Investigation of RuOx doping stimulated the high catalytic activity of CeOx-MnOx/TiO2 catalysts in the NH3-SCR reaction: Structure-activity relationship and reaction mechanism
Ye et al. CuO/CeO2 catalysts prepared by modified impregnation method for ethyl acetate oxidation
Li et al. Oxygen defect–rich binary Co–Mn oxides derived from MOFs with hexanuclear SBUs synthesized based on a mechanochemistry approach for total oxidation of propane
Fang et al. Combining molybdenum carbide with ceria overlayers to boost Mo/CeO2 catalyzed ammonia synthesis
Li et al. Continuous CO 2 capture and methanation over Ni–Ca/Al 2 O 3 dual functional materials
JP7328549B2 (en) Ammonia dehydrogenation reaction catalyst, method for producing ammonia dehydrogenation reaction catalyst, and method for producing hydrogen using ammonia dehydrogenation reaction catalyst
CN114887646B (en) Fe monoatomic supported porous carbon nitride photocatalytic material and preparation method and application thereof
Dai et al. Activated carbon supported VN, Mo2N, and W2N as catalysts for acetylene hydrochlorination
JP6794811B2 (en) Steam reforming catalyst, methane reforming catalyst, catalyst production method and hydrogen production method
CA3215982A1 (en) Carbon dioxide methanation catalyst molded body and method for producing the same
Abid et al. Proceeding of catalytic water splitting on Cu/Ce@ gC 3 N 4 photocatalysts: an exceptional approach for sunlight-driven hydrogen generation
TWI551542B (en) Photocatalysis induced partial oxidation of methanol reaction for producing hydrogen and photocatalyst thereof
Zhu et al. Original exploration of transition metal single-atom catalysts for NO x reduction

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221104

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230609

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: 20230704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230717

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7328549

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151