JP7522906B1 - 酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)下記式[1]で表される組成を有し、
比表面積が20m2/g以下であることを特徴とする酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(ZrO2)1-x-y(CeO2)x(M2O3)y [1]
ただし、式[1]において、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。
前記(1)の構成によれば、上記式[1]で表される組成を有し、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。
前記xが0.10以上であるため、酸素吸蔵放出能を高め、炭素析出を抑制することができ、触媒を担持させた際の改質機能を高めることができる。また、前記xが0.40以下であるため、結果としてMの酸化物を適量含有させることができ、酸素イオン導電性を高めることができる。
また、前記yが0.02以上であるため、酸素イオン導電性を高めることができる。
また、前記yが0.12以下であるため、結果として酸化セリウムを適量含有させることができ、触媒を担持させた際の改質機能を高めることができる。
このように、前記構成によれば、酸化セリウムと前記Mの酸化物とを一定の組成範囲で含むため、高い酸素イオン導電性を有し、且つ、触媒を担持させた際の高い改質機能を有する電極の材料として使用可能となる。
前記(1)の構成によれば、比表面積が20m2/g以下であるため、電極材料として使用する際の、焼結時の体積収縮により物理的欠陥が生じることを防止することができる。
なお、非特許文献3、非特許文献4に開示されている材料は、触媒用途を想定した材料である。特に、非特許文献4では、反応活性点となるNi粒子の分散性を十分に担保するため50m2/g以上の比表面積を有することが開示されているが、電極材料としての使用を考えた場合、焼結時の焼結体積変化に起因する物理的欠陥が生じることを考慮すると電極材料として使用することができない。
さらに、非特許文献3、非特許文献4に開示されている材料は、触媒用途を想定した材料であるため、非特許文献3、非特許文献4では、燃料電池の電極材料として使用するために必要となる酸素イオン導電性の向上に関する施策は検討されていない。
前記(1)の構成によれば、ドライリフォーミングによる改質反応において、高い改質機能を有することから、燃料電池の燃料としてバイオガスを好適に使用することができる。
(2)前記Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種であることを特徴とする前記(1)に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(3)前記Mは、スカンジウムであることを特徴とする前記(1)に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(4)前記x、及び、前記yは、0.10≦x≦0.30、0.06≦y≦0.10を満たす数であることを特徴とする前記(1)~前記(3)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(5)前記yは、0.08≦y≦0.10を満たす数であることを特徴とする前記(1)~前記(4)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(6)750℃での酸素吸放出能が5μmol/m2以上であることを特徴とする前記(1)~前記(5)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(7)下記熱処理条件Aで熱処理した後の、700℃における導電率が9.0×10-4S/cm以上であることを特徴とする前記(1)~前記(6)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
(8)下記熱処理条件Aで熱処理した後の、800℃における導電率が3.0×10-3S/cm以上であることを特徴とする前記(1)~前記(7)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
(9)下記熱処理条件Aで熱処理した後の、900℃における導電率が7.5×10-3S/cm以上であることを特徴とする前記(1)~前記(8)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
(10)遷移金属を担持する担体として使用されることを特徴とする前記(1)~前記(9)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(11)前記遷移金属が、ニッケルであることを特徴とする前記(10)に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(12)下記熱処理条件Bで熱処理した後、800℃で、CH4:CO2:N2=4.5:4.5:1の混合ガスを空間速度8000h-1で流通させた際のCH4転化率が90%以上、CO2転化率が85%以上、H2選択率が40%以上、且つ、CO選択率が40%以上であることを特徴とする前記(1)~前記(11)のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件B>
前記組成物に、酸化ニッケルを、含有量が60質量%となるよう混合し、大気中、1300℃、2時間熱処理を行い、サーメット化する。
また、以下で示される各種パラメータ(測定値等)の最大値、最小値は、各成分の含有量(組成)に関係なく、それぞれ独立して本発明の好ましい最小値、最大値である。
本実施形態に係る酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物は、
下記式[1]で表される組成を有し、
比表面積が20m2/g以下である。
(ZrO2)1-x-y(CeO2)x(M2O3)y [1]
ただし、式[1]において、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。
前記酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物によれば、上記式[1]で表される組成を有し、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。
前記xが0.10以上であるため、酸素吸蔵放出能を高め、触媒を担持させた際の改質機能を高めることができる。また、前記xが0.40以下であるため、結果としてMの酸化物を適量含有させることができ、酸素イオン導電性を高めることができる。
また、前記yが0.02以上であるため、酸素イオン導電性を高めることができる。
また、前記yが0.12以下であるため、結果として酸化セリウムを適量含有させることができ、触媒を担持させた際の改質機能を高めることができる。
このように、前記酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物は、酸化セリウムと前記Mの酸化物とを一定の組成範囲で含むため、高い酸素イオン導電性を有し、且つ、触媒を担持させた際の高い改質機能を有する電極の材料として使用可能となる。
前記xは、好ましくは0.30以下である。
前記xは、好ましくは0.10≦x≦0.30を満たす数であり、より好ましくは、0.20≦x≦0.30を満たす数である。
前記yは、好ましくは0.10以下である。
前記yは、好ましくは0.06≦y≦0.10を満たす数であり、より好ましくは、0.08≦y≦0.10を満たす数である。
前記Mは、スカンジウムであることがより好ましい。
前記Mがスカンジウムであると、他元素(イットリウム、イッテルビウム)と比較して高い導電率を示すことができる。
前記比表面積は、ドライリフォーミング反応を行うための面積を確保する観点から、5m2/g以上が好ましく、7m2/g以上がより好ましい。
前記比表面積は、好ましくは5m2/g以上15m2/g以下、より好ましくは7m2/g以上12m2/g以下である。
750℃での酸素吸放出能は、大きいほど好ましいが、例えば、40μmol/m2以下、50μmol/m2以下等である。
750℃での酸素吸放出能は、より好ましくは7μmol/m2以上50μmol/m2以下、さらに好ましくは10μmol/m2以上50μmol/m2以下、特に好ましくは13μmol/m2以上50μmol/m2以下、特別に好ましくは14μmol/m2以上50μmol/m2以下、格別に好ましくは17μmol/m2以上40μmol/m2以下である。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
前記700℃における導電率は、大きいほど好ましいが、例えば、4.0×10-2S/cm以下、5.0×10-2S/cm以下等である。
前記700℃における導電率は、より好ましくは0.95×10-3S/cm以上5.0×10-2S/cm以下、さらに好ましくは1.0×10-3S/cm以上5.0×10-2S/cm以下、特に好ましくは2.0×10-3S/cm以上5.0×10-2S/cm以下、特別に好ましくは3.0×10-3S/cm以上5.0×10-2S/cm以下、格別に好ましくは5.0×10-3S/cm以上4.0×10-2以下である。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
前記800℃における導電率は、大きいほど好ましいが、例えば、9.0×10-2S/cm以下、1.0×10-1S/cm以下等である。
前記800℃における導電率は、より好ましくは3.5×10-3S/cm以上1.0×10-1S/cm以下、さらに好ましくは4.0×10-2S/cm以上1.0×10-1S/cm以下、特に好ましくは5.0×10-3S/cm以上1.0×10-1S/cm以下、特別に好ましくは8.0×10-3S/cm以上1.0×10-1S/cm以下、格別に好ましくは1.0×10-2S/cm以上9.0×10-2S/cm以下である。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。
前記900℃における導電率は、大きいほど好ましいが、例えば、2.0×10-1S/cm以下、2.5×10-1S/cm以下等である。
前記900℃における導電率は、より好ましくは9.0×10-3S/cm以上2.5×10-1S/cm以下、さらに好ましくは1.0×10-2S/cm以上2.5×10-1S/cm以下、特に好ましくは1.5×10-2S/cm以上2.5×10-1S/cm以下、特別に好ましくは1.8×10-2S/cm以上2.5×10-1S/cm以下、格別に好ましくは2.0×10-2S/cm以上2.0×10-1S/cm以下である。
<熱処理条件B>
前記組成物に、酸化ニッケルを、含有量が60質量%となるよう混合し、大気中、1300℃、2時間熱処理を行い、サーメット化する。
[CH4転化率(%)]=〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]/[導入CH4流量]〕×100
[CO2転化率(%)]=〔[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]/[導入CO2流量]〕×100
[H2選択率(%)]=〔(出口側H2流量)/〔2×〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]+[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]〕〕〕×100
[CO選択率(%)]=〔(出口側CO流量)/〔2×〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]+[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]〕〕〕×100
前記CH4転化率は、大きいほど好ましいが、例えば、98%以下、99%以下等である。
前記CH4転化率は、より好ましくは95%以上99%以下、さらに好ましくは96%以上99%以下、特に好ましくは96.5%以上99%以下、特別に好ましくは96.7%以上98%以下である。
前記CO2転化率は、大きいほど好ましいが、例えば、98%以下、99%以下等である。
前記CO2転化率は、より好ましくは88%以上99%以下、さらに好ましくは89%以上98%以下、特に好ましくは90%以上99%以下、特別に好ましくは90.5%以上98%以下である。
前記H2選択率は、大きいほど好ましいが、例えば、48%以下、49%以下等である。
前記H2選択率は、より好ましくは43%以上49%以下、さらに好ましくは44%以上49%以下、特に好ましくは44.5%以上49%以下、特別に好ましくは44.8%以上48%以下である。
前記CO選択率は、大きいほど好ましいが、例えば、48%以下、49%以下等である。
前記CO選択率は、より好ましくは40.3%以上49%以下、さらに好ましくは40.4%以上49%以下、特に好ましくは40.5%以上49%以下、特別に好ましくは40.7%以上48%以下である。
<熱処理条件B>
前記組成物に、酸化ニッケルを、含有量が60質量%となるよう混合し、大気中、1300℃、2時間熱処理を行い、サーメット化する。
前記CO2検出量は、少ないほど好ましいが、例えば、8mmol/g以上、5mmol/g以上等である。
前記CO2検出量は、より好ましくは5mmol/g以上17mmol/g以下、さらに好ましくは5mmol/g以上16.5mmol/g以下、特に好ましくは5mmol/g以上16mmol/g以下、特別に好ましくは8mmol/g以上15.5mmol/g以下である。
以下、酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物の製造方法の一例について説明する。ただし、本発明の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物の製造方法は、以下の例示に限定されない。
(ZrO2)1-x-y(CeO2)x(M2O3)y [1]
ただし、式[1]において、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。
熱処理温度は、800℃以上が好ましく、900℃以上がより好ましい。
熱処理温度は、1300℃以下が好ましく、1200℃以下がより好ましい。
熱処理温度は、800℃以上1300℃以下が好ましく、900℃以上1200℃以下がより好ましい。
熱処理時間は、1時間以上が好ましく、2時間以上がより好ましい。
熱処理時間は、10時間以下が好ましく、6時間以下がより好ましい。
熱処理時間は、1時間以上10時間以下が好ましく、2時間以上6時間以下がより好ましい。
熱処理温度、及び、熱処理時間を前記数値範囲内とすることにより、好適に比表面積を20m2/g以下にコントロールすることができる。
熱処理雰囲気は、大気中又は酸化性雰囲気中が好ましい。
<式(X)>
([ハフニウムの質量]/([ジルコニウムの質量]+[ハフニウムの質量]))×100(%)
また、以下の実施例で示される測定値の最大値、最小値は、各成分の含有量(組成)に関係なく、本発明の好ましい最小値、最大値であると考慮されるべきである。
(実施例1)
ZrO2濃度16質量%のオキシ塩化ジルコニウム水溶液623gと25質量%硫酸ナトリウム水溶液805gを混合後、96℃に加熱することで塩基性硫酸ジルコニウムを得た。
得られた塩基性硫酸ジルコニウムに(ZrO2)0.88(CeO2)0.10(Sc2O3)0.02の組成になるようCeO2濃度20重量%塩化セリウム水溶液79gとSc2O3濃度10質量%塩化スカンジウム水溶液25gを添加し均一に混合した。次に、得られた混合溶液に25質量%水酸化ナトリウム水溶液をpHが13以上になるよう500g添加し、水酸化物沈殿を生成した。
得られた水酸化物沈殿を固液分離し水洗した。次に水酸化物を電気炉にて1095℃、大気中、5時間焼成した。得られた酸化物を湿式ボールミルにて粉砕、分散した後、得られたスラリーを120℃で乾燥し、実施例1に係る酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物を得た。
組成を(ZrO2)0.85(CeO2)0.10(Sc2O3)0.05としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.82(CeO2)0.10(Sc2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.80(CeO2)0.10(Sc2O3)0.10としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.78(CeO2)0.10(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.78(CeO2)0.20(Sc2O3)0.02としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.75(CeO2)0.20(Sc2O3)0.05としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.72(CeO2)0.20(Sc2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.70(CeO2)0.20(Sc2O3)0.10としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.68(CeO2)0.20(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.68(CeO2)0.30(Sc2O3)0.02としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.65(CeO2)0.30(Sc2O3)0.05としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.62(CeO2)0.30(Sc2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.60(CeO2)0.30(Sc2O3)0.10としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.58(CeO2)0.30(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.58(CeO2)0.40(Sc2O3)0.02としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.55(CeO2)0.40(Sc2O3)0.05としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.52(CeO2)0.40(Sc2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.50(CeO2)0.40(Sc2O3)0.10としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.48(CeO2)0.40(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.82(CeO2)0.10(Y2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.815(CeO2)0.125(Y2O3)0.06としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.71(CeO2)0.25(Y2O3)0.04としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.82(CeO2)0.10(Yb2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.75(CeO2)0.20(Yb2O3)0.05としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.89(CeO2)0.01(Sc2O3)0.10としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.68(CeO2)0.20(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.68(CeO2)0.20(Sc2O3)0.12としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
組成を(ZrO2)0.50(CeO2)0.50としたこと、及び、焼成温度を表1に記載の通りに変更したこと以外は実施例1と同様に処理した。
実施例、比較例の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物の比表面積を、比表面積計(「マックソーブ」マウンテック製)を用いてBET法にて測定した。結果を表1に示す。
実施例、比較例の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物を、マイクロトラック・ベル社製BELCAT IIにて、5%H2/Airの流通下、750℃にて10分間の還元処理後、O2パルス導入による消費量から酸素吸放出能(OSC)を算出した。結果を表1に示す。
実施例、比較例の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物を、冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、電気炉で、大気中、1450℃、2時間熱処理し、測定用の焼結サンプルを得た。4端子法を用い、Solartron Analytical社製SI1287にて、得られた焼結サンプルの導電率を測定した。導電率の測定は、700℃に保持した電気炉内で行った。結果を表1に示す。
導電率の測定を、800℃に保持した電気炉内で行ったこと以外は、「700℃における導電率の測定」と同様にして、焼結サンプルの導電率を測定した。結果を表1に示す。
導電率の測定を、900℃に保持した電気炉内で行ったこと以外は、「700℃における導電率の測定」と同様にして、焼結サンプルの導電率を測定した。結果を表1に示す。
10mol%のSc及び1mol%のCeを含む安定化ジルコニア(第一稀元素化学工業株式会社製)、安定化ジルコニアに対し15質量%のPVB(ポリビニルブチラール)及び15質量%のフタル酸エステルを混合し、安定化ジルコニア固形分濃度が60質量%になるようエタノールを添加し、ボールミルにてスラリー化したものをキャスト法にてグリーンシートを製膜した。
ひび割れ、剥離がなかった場合を○、ひび割れ、剥離のいずれか片方又は両方があった場合を×として評価した。結果を表1に示す。
なお、グリーンシート上に実施例、比較例の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物を製膜して焼結特性を評価したのは、電極の作製を想定した試験のためである。
実施例、比較例の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物に、酸化ニッケルを、含有量が60質量%となるよう混合し、大気中、1300℃、2時間熱処理を行い、サーメット化した。
得られたサーメットサンプルを充填した石英管(サイズ:内径7mm)を800℃まで加熱し、CH4=22.5ml/min、CO2=22.5ml/min、N2=5ml/minの混合ガス(体積比でCH4:CO2:N2=4.5:4.5:1の混合ガス)を空間速度8000h-1で流通させた。
サーメットサンプルを流通したガスをガスクロマトグラフにより分析を行い、CH4転化率、CO2転化率、H2選択率、CO選択率を算出した。結果を表2に示す。
[CH4転化率(%)]=〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]/[導入CH4流量]〕×100
[CO2転化率(%)]=〔[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]/[導入CO2流量]〕×100
[H2選択率(%)]=〔(出口側H2流量)/〔2×〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]+[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]〕〕〕×100
[CO選択率(%)]=〔(出口側CO流量)/〔2×〔[(導入CH4流量)-(出口側CH4流量)]+[(導入CO2流量)-(出口側CO2流量)]〕〕〕×100
前記「CH4転化率、CO2転化率、H2選択率、CO選択率の測定」に使用した後のサーメットサンプルに、He流通下で200℃、20min前処理を行い、その後、20%O2-He(20体積%のO2を含むHe)の50ml/minの流通下で950℃まで10℃/minで昇温し、昇温酸化法によりCO2検出量を算出した。結果を表2に示す。
なお、前記「CH4転化率、CO2転化率、H2選択率、CO選択率の測定」では、混合ガスの流通を2時間行っている。
Claims (12)
- 下記式[1]で表される組成を有し、
比表面積が5m 2 /g以上20m2/g以下であることを特徴とする酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
(ZrO2)1-x-y(CeO2)x(M2O3)y [1]
ただし、式[1]において、x、及び、yは、0.10≦x≦0.40、0.02≦y≦0.12を満たす数であり、Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種以上である。 - 前記Mは、スカンジウム、イットリウム、及び、イッテルビウムからなる群から選択される1種であることを特徴とする請求項1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
- 前記Mは、スカンジウムであることを特徴とする請求項1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
- 前記x、及び、前記yは、0.10≦x≦0.30、0.06≦y≦0.10を満たす数であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化ジルコニウム組成物。
- 前記yは、0.08≦y≦0.10を満たす数であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
- 750℃での酸素吸放出能が5μmol/m2以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
- 下記熱処理条件Aで熱処理した後の、700℃における導電率が9.0×10-4S/cm以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。 - 下記熱処理条件Aで熱処理した後の、800℃における導電率が3.0×10-3S/cm以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。 - 下記熱処理条件Aで熱処理した後の、900℃における導電率が7.5×10-3S/cm以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件A>
冷間等方圧加圧法を用いて1.0t/cm2の圧力で2分間成型した後、大気中、1450℃、2時間熱処理する。 - 遷移金属を担持する担体として使用されることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
- 前記遷移金属が、ニッケルであることを特徴とする請求項10に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
- 下記熱処理条件Bで熱処理した後、800℃で、CH4:CO2:N2=4.5:4.5:1の混合ガスを空間速度8000h-1で流通させた際のCH4転化率が90%以上、CO2転化率が85%以上、H2選択率が40%以上、且つ、CO選択率が40%以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の酸化セリウム安定化酸化ジルコニウム組成物。
<熱処理条件B>
前記組成物に、酸化ニッケルを、含有量が60質量%となるよう混合し、大気中、1300℃、2時間熱処理を行い、サーメット化する。
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