JPH039771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は炭化水素、一酸化炭素、炭素微粒子な
どの可燃物を含むガスを接触させてガス中の可燃
物を接触燃焼させる酸化用触媒体に関する。 炭化水素、炭素および一酸化炭素等を酸化触媒
を用いて空気中の酸素と反応させ炭酸ガスと水と
に分解する反応は、高温ガスを必要とする機器、
例えばガスタービン、ボイラ、家庭用暖厨房器等
の低NO_X燃焼法として検討されており、一部実
用化されている。また極めて稀薄な濃度でも酸化
反応が触媒上で速かに進行するという接触燃焼の
特長を応用して、例えば自動車排ガス中の未燃炭
化水素、未燃微粒炭素、一酸化炭素の酸化による
無害化および各種化学工場排ガス中の有機物の無
臭化等に応用されている。しかしながら酸化用触
媒を用いた接触燃焼は、熱によるNO_Xの発生量
が少ないこと、燃焼器が小型となること、炎燃焼
が不可能なほど稀薄な可燃分の含有量であつても
これらを酸化できることなどの特性を有しながら
炎燃焼にとつて代つて広く応用されていない。 その理由は、接触燃焼のための酸化用触媒は耐
熱性、耐熱衝撃性が低く、かつ酸化用触媒を用い
てもなお酸化開始温度がこの技術において望まれ
ている温度より高く、そのうえ触媒寿命が短かい
という問題点があるためである。 さらに触媒担体の耐熱性、耐熱衝撃性をよくす
るために耐熱性触媒担体中にジルコニア成分を20
〜75重量％混合してそれに貴金属触媒または金属
酸化物触媒を担持したものがある（特開昭52−
29487号公報）。 しかしながらこれはジルコニアと担体物質の混
合物の表面を有し、表面全体をジルコニア層で被
覆したものではなく、ジルコニアの優れた耐熱性
を生かすものではなかつた。 本発明の酸化用触媒体はこれらの問題点を解決
するために発明されたもので、白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムのうちの
少なくとも１種の貴金属触媒または酸化コバル
ト、酸化ニツケル、酸化鉄、酸化銅のうち少なく
とも１種の金属酸化物触媒のいずれか一方または
双方を耐熱性セラミツク支持体上に形成した厚さ
１〜50μのジルコニア層に担持させたことを特徴
とするガス中の可燃物を接触燃焼させる酸化用触
媒体である。本発明の耐熱性セラミツク支持体に
はアルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ムライ
ト、ジルコン、コージエライト、シリマイト、ジ
ルコニア、ジルコン−ムライト、スピネル、ジル
コニア−スピネル、ムライト−アルミナチタネー
ト、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の高融点を有する
材質のものが好ましい。 また耐熱性セラミツク質支持体の形状は繊維
状、マツト状、球状、ビーズ状、筒状、板状、リ
ング状、ハニカム形状など、どのような形状であ
つてもよい。 耐熱性セラミツク質支持体（以下支持体とい
う）上にジルコニア層を形成するには種々の方法
があるが、その１つは、水酸化ジルコニウムまた
はジルコニア粉末とこれと支持体との密着性を増
大させるために添加するバインダーを含むスラリ
ー中に支持体を浸漬し、支持体上にジルコニウム
成分を含有する被覆層を付与し、次いで乾燥、焼
成してジルコニア層を形成する。 また別の方法では、ジルコニウム成分を含有す
る物質の溶液、例えば硝酸ジルコニル水溶液、硫
酸ジルコニル水溶液、塩化ジルコニル水溶液、ジ
ルコニウム有機塩溶液などに支持体を浸漬した
後、乾燥、焼成しジルコニウム成分を含有する物
質の熱分解によりジルコニアとしてジルコニア層
を形成する。支持体上に形成するジルコニア層の
厚さを調節するには、浸漬するスラリーまたは溶
液中のジルコニウム成分の濃度の調節、浸漬時間
および浸漬回数の調節により行なう。 この他スプレーにてジルコニア層を形成し、ス
プレー液濃度、スプレー回数、スプレー時間を変
えて調節する。 次に白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ム、イリジウムの貴金属触媒および酸化コバル
ト、酸化ニツケル、酸化鉄、酸化銅の金属酸化物
触媒のうちの少なくとも１種の活性触媒を前記ジ
ルコニア層に担持するには、前記活性触媒または
これを生成する化合物を含有する溶液またはスラ
リーにジルコニア層を形成した触媒担体を浸漬
し、乾燥、焼成してジルコニア層を含む触媒担体
に活性触媒を生成させる。 あるいは白金、パラジウム、ロジウム、ルテニ
ウム、イリジウムの１種以上の貴金属元素を含有
する溶液に、ジルコニア層を形成した触媒担体を
浸漬して貴金属元素を担持した後、酸化コバル
ト、酸化ニツケル、酸化鉄、酸化銅のうちの１種
以上の金属酸化物を担持させる。 さらには、ジルコニア層を形成した触媒担体を
前記の金属酸化物を含むスラリーに浸漬した後乾
燥、焼成後、前記貴金属元素を含有する液に浸漬
して、乾燥、焼成してジルコニア層に金属酸化物
触媒と貴金属触媒とを担持させる。ジルコニア層
の厚さを１〜50μにするのは、1μ未満では耐熱
性、耐熱衝撃性および酸化開始温度の低下につい
て効果が少なくなるためであり、50μを超えると
耐熱衝撃性において難点を生ずるようになるから
である。 以下に本発明の実施例を述べる。 実施例 直径120mm、長さ120mm、貫通孔の隔壁の厚さ
0.3mm、貫通孔の形状が４角で孔相当直径（相当
直径＝孔断面積×４／孔内周長さ）が３mmのコー
ジエライト質ハニカム、ムライト質ハニカム、ム
ライト・アルミナ・チタネート質ハニカム、ジル
コン−ムライト質ハニカム、炭化ケイ素質ハニカ
ムを用意した。 ついでジルコニア粉末300Kg、水300Kgおよびメ
チルセルローズ２Kgをジルコニア質玉石300Kgと
ともにトロンメルに投入した15時間粉砕してジル
コニアを含有するスラリーを作製した。上記の各
種セラミツク支持体をこのスラリーに浸漬し120
℃空気中で１時間乾燥後、700℃で３時間、電気
炉を用いて空気中で焼成して、第１表に示すとお
りのジルコニア層の厚さを変えてジルコニア層を
形成した触媒担体を作製した。

【表】

【表】 第１表に示すジルコニア層の厚さが異なるＡ−
１〜Ｅ−２のそれぞれの触媒担体に触媒担体体積
当りで１ｇ／の白金を担持した第２表に示す
No.：１〜No.：14の触媒を作製した。 またこれとは別にＡ−１〜Ｅ−２に示す触媒担
体にそれぞれ酸化ニツケル、酸化コバルトおよび
酸化銅を担持するためそれぞれ3.0モル／硝酸
ニツケル水溶液、3.0モル／硝酸コバルト水溶
液および2.2モル／硝酸銅水溶液へ前記触媒担
体を浸漬してこれらの液を含浸させ、120℃空気
中で１時間乾燥後、700℃で３時間焼成して４重
量％の金属酸化物を担持した第２表に示すNo.：15
〜No.：48の触媒を作製した。また比較例とする触
媒としてジルコニア層を付与しないコージエライ
ト質ハニカム、ムライト質ハニカムの支持体に酸
化ニツケルおよび酸化コバルトを併せて４重量％
担持した第２表に示すNo.：49〜No.：52の触媒を作
製した。 さらにNo.：15〜No.：38および比較例No.：49〜
No.：52の触媒担体に白金を１ｇ／担持した第２
表に示すNo.：53〜No.：80の触媒を作製した。No.：
１〜No.：80の触媒のメタンガス着火温度を空気で
容量１％に希釈したメタンガスをNo.：１〜No.：80
の触媒に空間速度50×10⁴1／Hrの条件で徐々に
昇温しながら通過させて測定した。着火温度はガ
ス温度が急上昇し始める温度とした。測定結果を
第２表に示す。 また耐熱性と耐熱衝撃性を測定するためにメタ
ンガスの接触燃焼法を用い200℃から1500℃まで
２分間で昇温させる熱衝撃を20回、No.：１〜No.：
80の触媒に加えハニカム貫通孔と平行な方向（Ｃ
軸）の寸法比（試験後長さ／試験前長さ）と圧壊
強度比（試験後圧壊強度／試験前圧壊強度）を測
定した結果を第２表に示す。寸法比の減少は耐熱
性の低下に圧壊強度比の減少は耐熱衝撃性の低下
に対応する。 さらに触媒寿命を推定するために熱衝撃を20回
加えた後の１％メタンガスの着火温度を測定した
結果を併せて第２表に示す。試験後の着火温度の
上昇は触媒の酸化活性の低下すなわち触媒寿命の
短縮に対応する。

【表】

【表】

【表】

【表】 以上の説明から明らかなように、本発明による
酸化用触媒は、従来の酸化用触媒に較べ耐熱性、
耐熱衝撃性が向上し、酸化開始温度を低くするこ
とができ、また触媒寿命も永くすることができた
ので、酸化開始温度を低くすることが要求されて
いた自動車排ガスの未燃炭素微粒子の酸化用触媒
として有用であり、触媒寿命の永いことを特に要
求されているガスタービン、ボイラー等の燃焼器
用の酸化触媒としても有用であつて、本発明は産
業の発達に寄与する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、
   イリジウムのうちの少なくとも１種の貴金属触媒
   または酸化コバルト、酸化ニツケル、酸化鉄、酸
   化銅のうちの少なくとも１種の金属酸化物触媒の
   いずれか一方または双方を、耐熱性セラミツク支
   持体上に形成した厚さ１〜50μのジルコニア層に
   担持させたことを特徴とするガス中の可燃物を接
   触燃焼させる酸化用触媒体。