JPH04363138A - Oxidation catalyst - Google Patents

Oxidation catalyst

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JPH04363138A
JPH04363138A JP3198566A JP19856691A JPH04363138A JP H04363138 A JPH04363138 A JP H04363138A JP 3198566 A JP3198566 A JP 3198566A JP 19856691 A JP19856691 A JP 19856691A JP H04363138 A JPH04363138 A JP H04363138A
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clay mineral
catalyst
double
platinum
transition metal
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Koji Sakano
幸次 坂野
Ryusuke Tsuji
龍介 辻
Masahiro Sugiura
杉浦 正洽
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PURPOSE:To obtain a catalyst enabling oxidation of hydrocarbon, CO, etc., at, a low temp. CONSTITUTION:A transition metal is substd. for Mg in the structure of a double chain structure type clay mineral which has been made amorphous by heat treatment, and fine Pt or Pd particles are supported in a highly dispersed state to obtain an oxidation catalyst. Since the transition metal is substd. for Mg, it is highly dispersed without destructing the fine structure of the clay mineral and a carrier having excellent adsorbing characteristics is formed. Since the fine Pi or Pd particles are supported in a highly dispersed state, they act concertedly on adsorbed matter accordingly hydrocarbon and CO can be oxidized at a low temp. Since the clay mineral has been made amorphous, excellent heat resistance is ensured and the catalyst can be used as a catalyst for purification of exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は炭化水素および一酸化炭
素等を低温で酸化する触媒に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst for oxidizing hydrocarbons, carbon monoxide, etc. at low temperatures.

【0002】0002

【従来の技術】触媒の担体としては通常、無機質多孔体
が多く利用されている。無機質多孔体としては、チタン
、窒素およびジルコニア等からなる複合酸化物を用いた
例(特開平2−63552)、セラミック繊維の集合体
を用いた例(特開平1−245850)、また、アルミ
ナ、シリカ、チタニアまたはアルミナ−シリカ担体を用
いた例(特開昭62−201648)、さらにはA型ゼ
オライト、X型ゼオライトおよびモルデナイト系ゼオラ
イト(特開昭55−147153)や結晶性ゼオライト
(特開昭64−4220)を用いた例などが開示されて
いる。これらは多孔体の固体酸性あるいはBET表面積
の大きさに着目したものである。しかしこれらの酸化性
能はまだ十分ではなく(性能評価目安としての炭化水素
の50%転化温度が高い)、たとえば、自動車排ガス浄
化用触媒として実用化するためにはさらに活性の高い触
媒が必要とされていた。
2. Description of the Related Art Inorganic porous materials are commonly used as catalyst carriers. As the inorganic porous material, examples using a composite oxide consisting of titanium, nitrogen, zirconia, etc. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-63552), examples using an aggregate of ceramic fibers (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-245850), and alumina, Examples using silica, titania or alumina-silica carriers (Japanese Patent Application Laid-open No. 62-201648), as well as A-type zeolite, 64-4220) has been disclosed. These methods focus on the solid acidity of the porous material or the size of the BET surface area. However, the oxidation performance of these is still not sufficient (the 50% conversion temperature of hydrocarbons is high as a performance evaluation standard), and for example, a catalyst with even higher activity is required for practical use as a catalyst for purifying automobile exhaust gas. was.

【0003】一方、複鎖構造型粘土鉱物に金属を担持し
た触媒は、気体や液体に対し優れた吸着能を有しており
、従来化学反応の触媒や浄化吸着剤として利用されてお
り、酸化触媒としても有望と考えられる。しかし、「炭
化水素類の水素化処理触媒」(特開昭53−34691
)に見られるような粘土鉱物の構造を低温で強酸により
崩し、触媒金属となるランタニド、鉄等のイオンを担持
させる担持方法では、金属イオンの担持量が少なく、十
分な触媒活性を付与することができなかった。
On the other hand, catalysts in which metals are supported on multi-chain clay minerals have excellent adsorption ability for gases and liquids, and have conventionally been used as catalysts for chemical reactions and purification adsorbents. It is also considered to be promising as a catalyst. However, "Catalyst for hydrotreating hydrocarbons" (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-34691)
), in which the structure of clay minerals is broken down with strong acids at low temperatures to support ions such as lanthanides and iron that serve as catalytic metals, the amount of supported metal ions is small and sufficient catalytic activity cannot be imparted. I couldn't do it.

【0004】また、この方法では、強酸により複鎖構造
型粘土鉱物の結晶構造を崩壊させる危険性もあった。さ
らには、強酸を使用するため、製造設備や環境浄化に対
する投資の必要があり、製造コストが高いものとなって
いた。
[0004] Furthermore, in this method, there was a risk that the crystal structure of the double-chain clay mineral would be disrupted by the strong acid. Furthermore, since a strong acid is used, it is necessary to invest in manufacturing equipment and environmental purification, resulting in high manufacturing costs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は炭化水素や一酸化炭素の酸化触媒として高い活性を有
した酸化触媒を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an oxidation catalyst having high activity as an oxidation catalyst for hydrocarbons and carbon monoxide.

【0006】特に、自動車等の排出ガスの浄化に適した
酸化触媒を提供することにある。
In particular, it is an object of the present invention to provide an oxidation catalyst suitable for purifying exhaust gas from automobiles and the like.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため鋭意研究を重ねた結果、以下に開示する複
鎖構造型粘土鉱物を担体とする酸化触媒を発明するに至
った。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have invented an oxidation catalyst using a double-chain clay mineral as a carrier as disclosed below.

【0008】〔第1発明の構成〕本第1発明の酸化触媒
は、400℃以上800℃以下の温度で少なくとも一部
が非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物と、該複鎖構造型粘
土鉱物に担持した白金および/またはパラジウムとより
なることを特徴とする。
[Configuration of the first invention] The oxidation catalyst of the first invention comprises a clay mineral with a double-chain structure that is at least partially amorphous at a temperature of 400° C. or higher and 800° C. or lower; It is characterized by consisting of platinum and/or palladium supported on clay minerals.

【0009】400℃以上800℃以下の温度で熱処理
した複鎖構造型粘土鉱物の構造は1つの結晶構造から次
の結晶構造へ移行する過渡的な構造であり、X線を用い
た構造解析によると少なくとも一部が非晶質状態と見ら
れる(以後、簡単のため非晶質状態あるいは非晶質体と
呼ぶ)。また、白金および/またはパラジウムの微粒子
は120m2 /g以上の比表面積を有する非晶質状態
の粘土鉱物の不斉面上に存在するOH基を介して分散担
持されているため原子状態に近い高度な分散状態となっ
ている。
[0009] The structure of a double-chain clay mineral heat-treated at a temperature of 400°C or higher and 800°C or lower is a transitional structure that transitions from one crystal structure to the next. At least a portion of it appears to be in an amorphous state (hereinafter referred to as an amorphous state or an amorphous body for simplicity). In addition, fine particles of platinum and/or palladium are dispersed and supported via OH groups present on the asymmetric planes of amorphous clay minerals with a specific surface area of 120 m2/g or more, so they are at a high altitude close to the atomic state. It is in a dispersed state.

【0010】400℃未満で処理したものでは、複鎖構
造型粘土鉱物の構造が不安定で水を吸収することにより
構造が復元することから非晶質部分が存在せず、白金お
よび/またはパラジウムを高度に分散担持させることが
難しい。800℃を越える温度で処理したものでは、複
鎖構造型粘土鉱物の構造がエンスタタイト型の結晶構造
に変化し構造内のOH基が消失するため白金触媒の高分
散担持が不可能となる。
[0010] When treated at less than 400°C, the structure of the double-chain clay mineral is unstable and the structure is restored by absorbing water, so there is no amorphous part and the platinum and/or palladium It is difficult to support the particles in a highly dispersed manner. If the clay mineral is treated at a temperature exceeding 800°C, the structure of the double-chain clay mineral changes to an enstatite crystal structure and the OH groups in the structure disappear, making it impossible to support the platinum catalyst in a highly dispersed manner.

【0011】〔第2発明の構成〕本第2発明の酸化触媒
は、400℃以上800℃以下の温度で少なくとも一部
が非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物であり、その構成元
素であるマグネシウムおよび/またはアルミニウムの少
なくとも一部が遷移金属元素により置換された粘土鉱物
と、該粘土鉱物に担持した白金および/またはパラジウ
ムとよりなることを特徴とする。
[Structure of the second invention] The oxidation catalyst of the second invention is a clay mineral with a double-chain structure that becomes at least partially amorphous at a temperature of 400°C or more and 800°C or less, and its constituent elements It is characterized by comprising a clay mineral in which at least a portion of certain magnesium and/or aluminum has been replaced with a transition metal element, and platinum and/or palladium supported on the clay mineral.

【0012】400℃以上800℃以下の温度で熱処理
した複鎖構造型粘土鉱物の構造は1つの結晶構造から次
の結晶構造へ移行する過渡的な構造であり、前記第1発
明と同様に少なくとも一部が非晶質状態となっている。 本第2発明における粘土鉱物は、非晶質状態において構
成元素であるアルミニウムやマグネシウムが他の元素と
置換されやすくなることを利用したものである。
[0012] The structure of the double-chain clay mineral heat-treated at a temperature of 400°C or more and 800°C or less is a transitional structure that transitions from one crystal structure to the next, and as in the first invention, at least Part of it is in an amorphous state. The clay mineral in the second invention utilizes the fact that constituent elements such as aluminum and magnesium are easily replaced with other elements in an amorphous state.

【0013】構成元素と置換された遷移金属元素は複鎖
構造型粘土鉱物中に高度に分散しており、さらに白金お
よび/またはパラジウムの微粒子は非晶質化した粘土鉱
物の不斉面に存在するOH基を介して原子状態に近い高
分散状態で担持されている。
[0013] The transition metal elements substituted with the constituent elements are highly dispersed in the multi-chain clay mineral, and fine particles of platinum and/or palladium are present on the asymmetric planes of the amorphous clay mineral. It is supported in a highly dispersed state close to an atomic state via OH groups.

【0014】400℃未満では複鎖構造型粘土鉱物の構
造が非晶質化しておらず、遷移金属の置換が少ない。ま
た、800℃を越える温度では複鎖構造型粘土鉱物の構
造がエンスタタイト型の安定な結晶構造に変化し、やは
り遷移金属の置換が起きにくくなる。
[0014] At temperatures below 400°C, the structure of the double-chain clay mineral is not amorphous and there is little substitution of transition metals. Furthermore, at temperatures exceeding 800° C., the structure of the double-chain clay mineral changes to a stable enstatite crystal structure, making it difficult for transition metal substitution to occur.

【0015】[0015]

【作用】[Effect]

〔第1発明の作用〕複鎖構造型粘土鉱物は1つの大きな
単一結晶ではなく、微細な結晶の集合体であり、結晶構
造が切れた部位等での不斉面が存在する。この不斉面に
は、水酸基が存在しており白金等の金属錯体が吸着しや
すい。
[Operation of the first invention] A multi-chain structure type clay mineral is not one large single crystal, but an aggregate of fine crystals, and has asymmetric surfaces at places where the crystal structure is cut. Hydroxyl groups are present on this asymmetric surface, and metal complexes such as platinum are easily adsorbed thereon.

【0016】ところで、複鎖構造型粘土鉱物を400℃
以上800℃以下で熱処理すると粘土鉱物の結晶構造が
崩れ、次の結晶構造へ移行するための過渡的な非晶質状
態となる。この状態は元の結晶構造が崩れた状態であり
上記の不斉面が増加する。このため、不斉面に存在する
OH基は増加するとともに複鎖構造型粘土鉱物全体に広
がり高分散状態となる。
[0016] By the way, double-chain structure type clay minerals are heated at 400°C.
When heat-treated at a temperature of 800° C. or lower, the crystal structure of the clay mineral collapses, resulting in a transitional amorphous state for transition to the next crystal structure. In this state, the original crystal structure is collapsed, and the number of asymmetric planes described above increases. For this reason, the OH groups present in the chiral plane increase and spread throughout the double-chain structure type clay mineral, resulting in a highly dispersed state.

【0017】また、非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物は
高い比表面積(120m2 /g以上)を有しているの
で、気体や液体の吸着特性に優れている。
[0017] Furthermore, since the amorphous double-chain structure type clay mineral has a high specific surface area (120 m2/g or more), it has excellent gas and liquid adsorption properties.

【0018】本発明の白金および/またはパラジウムは
この状態のOH基を介して担持されているので凝集を起
こさず高分散状態となる。このため、本発明の触媒は高
い活性を有する酸化触媒となる。
Since the platinum and/or palladium of the present invention is supported via the OH groups in this state, it does not aggregate and becomes highly dispersed. Therefore, the catalyst of the present invention becomes an oxidation catalyst with high activity.

【0019】〔第2発明の作用〕本第2発明では、非晶
質化した粘土鉱物中のマグネシウムやアルミニウムの結
合力を低下させて遷移金属元素と置換させた構造である
ため、置換した遷移金属元素は炭化水素や一酸化炭素等
の拡散や吸着に適した繊維間あるいはチャンネル(繊維
中に存在する断面の幅が約1〜0.6nmの繊維方向に
沿って延びたトンネル)の中の構造を潰すことなく、高
分散状態に存在しうる。
[Operation of the second invention] In the second invention, since the structure is such that the binding strength of magnesium and aluminum in the amorphous clay mineral is reduced and replaced with transition metal elements, the substituted transition Metal elements are placed between the fibers or in channels (tunnels extending along the fiber direction with a cross-sectional width of about 1 to 0.6 nm that exist in the fibers) suitable for the diffusion and adsorption of hydrocarbons, carbon monoxide, etc. It can exist in a highly dispersed state without destroying the structure.

【0020】さらに、この遷移金属元素を置換した複鎖
構造型粘土鉱物を担体として白金および/またはパラジ
ウムを第1発明と同様に高分散で担持させた構造である
ため、白金および/またはパラジウムと遷移金属元素と
の間で協奏的な作用が生ずるものと推定される。すなわ
ち、遷移金属が炭化水素や一酸化炭素等を吸着し、その
近傍にある白金および/またはパラジウムがこれらを酸
化する反応が生ずる。
Furthermore, since the structure is such that platinum and/or palladium are supported in a highly dispersed manner as in the first invention using the double-chain structure type clay mineral substituted with the transition metal element as a carrier, platinum and/or palladium are supported in a highly dispersed manner. It is presumed that a concerted action occurs with the transition metal element. That is, a reaction occurs in which the transition metal adsorbs hydrocarbons, carbon monoxide, etc., and platinum and/or palladium in the vicinity oxidizes them.

【0021】[0021]

【発明の効果】【Effect of the invention】

〔第1発明の効果〕本発明の触媒では白金および/また
はパラジウムが高度に分散担持しており、大きな比表面
積を有する非晶質担体の吸着特性と相まって炭化水素や
一酸化炭素等を低温で酸化できる優れた活性を有する。
[Effects of the first invention] In the catalyst of the present invention, platinum and/or palladium are highly dispersed and supported, and combined with the adsorption properties of the amorphous support having a large specific surface area, it is possible to absorb hydrocarbons, carbon monoxide, etc. at low temperatures. It has excellent oxidation activity.

【0022】また、本発明の触媒は非晶質化しているた
め従来保有している水等の離脱による構造変化がなく耐
熱性に優れている。また、水等との水和反応や、アミン
類による被毒を受けにくくなっている。
Furthermore, since the catalyst of the present invention is amorphous, there is no structural change due to the detachment of water, etc., which is conventionally retained, and the catalyst has excellent heat resistance. In addition, it is less susceptible to hydration reactions with water and poisoning by amines.

【0023】従って、本発明は内燃機関等の排気ガス浄
化触媒等として使用可能である。
Therefore, the present invention can be used as an exhaust gas purification catalyst for internal combustion engines, etc.

【0024】〔第2発明の効果〕本発明の触媒は遷移金
属が構造内に取り込まれた比表面積の大きな非晶質状態
の複鎖構造型粘土鉱物担体に白金および/またはパラジ
ウムの金属が高分散状態で担持されているので、担体、
遷移金属、および白金および/またはパラジウムが協奏
的に作用し炭化水素や一酸化炭素等を低温で酸化できる
特に優れた活性を有する。
[Effect of the second invention] The catalyst of the present invention has a high content of platinum and/or palladium on an amorphous double-chain structure type clay mineral carrier with a large specific surface area in which a transition metal is incorporated into the structure. Since it is supported in a dispersed state, the carrier,
Transition metals and platinum and/or palladium act in concert and have particularly excellent activity to oxidize hydrocarbons, carbon monoxide, etc. at low temperatures.

【0025】従って、本発明は内燃機関等の排気ガス浄
化触媒等として使用可能である。
Therefore, the present invention can be used as an exhaust gas purification catalyst for internal combustion engines, etc.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明を具体例、実施例等を用いて詳
細に説明する。
[Examples] The present invention will be explained in detail below using specific examples and examples.

【0027】(具体例1)複鎖構造型粘土鉱物としては
セピオライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイトが
使用できる。その構成はセピオライトがSi12Mg8
 O30(OH2 )4 ・8H2 O、アタパルジャ
イトおよびパリゴルスカイトが(MgAl)5 (Si
Al)8 O20(OH)2 ・8H2 Oである。
(Specific Example 1) Sepiolite, palygorskite, and attapulgite can be used as the double-chain structure type clay mineral. Its composition is sepiolite is Si12Mg8
O30(OH2)4 ・8H2 O, attapulgite and palygorskite are (MgAl)5 (Si
Al)8O20(OH)2 .8H2O.

【0028】これらは含水珪酸マグネシウムを主成分と
し、その表面に反応性に富む水酸基を有する粘土鉱物で
ある。この粘土鉱物は、直径が0.05〜0.6μm程
度の繊維からなり、該繊維に平行に約1〜0.6nm程
度の長方形の断面積を持つ(チャンネル)が存在する。 また、350〜400m2 /gなる大きなBET比表
面積を有している。
These are clay minerals whose main component is hydrated magnesium silicate and which has highly reactive hydroxyl groups on its surface. This clay mineral consists of fibers with a diameter of about 0.05 to 0.6 μm, and parallel to the fibers there are channels (channels) having a rectangular cross-sectional area of about 1 to 0.6 nm. It also has a large BET specific surface area of 350 to 400 m2/g.

【0029】(具体例2)高分散状態で担持された白金
および/またはパラジウムよりなる金属は金属クラスタ
ーの金属原子の数が少ない筏状構造あるいは一原子状態
で存在しており、該金属の担持量は0.1wt%以上1
0wt%以下が望ましい。0.1wt%以下の場合は触
媒作用がほとんどなくなる。10wt%以上になると金
属クラスターが粗大となり、触媒活性が低下する。また
、金属の担持量が多量となるためコストが増大する。
(Specific Example 2) A metal consisting of platinum and/or palladium supported in a highly dispersed state is present in a raft-like structure or in a monoatomic state with a small number of metal atoms in the metal cluster, and the metal is supported in a highly dispersed state. The amount is 0.1wt% or more1
It is desirable that the content be 0 wt% or less. When the amount is less than 0.1 wt%, the catalytic effect is almost lost. If it exceeds 10 wt%, the metal clusters will become coarse and the catalytic activity will decrease. Moreover, since the amount of metal supported becomes large, the cost increases.

【0030】(具体例3)遷移金属としてはV,Mn,
Fe,Co,NiおよびCuが適当である。
(Specific Example 3) The transition metals include V, Mn,
Fe, Co, Ni and Cu are suitable.

【0031】また、これら遷移金属をイオン交換する量
としては粘土鉱物中のマグネシウムおよび/またはアル
ミニウムに対して5〜10wt%が適当である。
[0031] The appropriate amount of these transition metals to be ion-exchanged is 5 to 10 wt% relative to magnesium and/or aluminum in the clay mineral.

【0032】これより多い場合には、複鎖構造型粘土鉱
物中に存在する繊維間やチャンネル等の拡散通路や吸着
サイトが潰れるために酸化触媒としての活性は低下する
。また、これより少ない場合には、遷移金属と白金およ
び/またはパラジウムとの協奏反応量が低下するため酸
化触媒としての活性は低下する。
[0032] If the amount is more than this, the activity as an oxidation catalyst decreases because diffusion paths and adsorption sites such as between fibers and channels existing in the double-chain clay mineral are crushed. If the amount is less than this, the amount of concerted reaction between the transition metal and platinum and/or palladium will decrease, resulting in a decrease in activity as an oxidation catalyst.

【0033】(具体例4)本発明の酸化触媒の製造方法
は、複鎖構造型粘土鉱物を400℃以上800℃以下の
温度で熱処理することによって、前記粘土鉱物の構造を
変化させ少なくとも一部を非晶質化する熱処理工程と、
粘土鉱物中のマグネシウムおよび/またはアルミニウム
イオンを遷移金属イオンとイオン交換させる置換工程と
、前記イオン交換した複鎖構造型粘土鉱物に白金および
/またはパラジウムのイオンを作用させて白金および/
またはパラジウムを担持する担持工程とからなる。但し
、第1発明において置換工程は省略してもよい。
(Specific Example 4) The method for producing an oxidation catalyst of the present invention involves heat-treating a double-chain structure type clay mineral at a temperature of 400°C or higher and 800°C or lower to change the structure of the clay mineral and at least partially a heat treatment process to amorphize the
A substitution step in which magnesium and/or aluminum ions in the clay mineral are ion-exchanged with transition metal ions, and platinum and/or palladium ions are reacted on the ion-exchanged double-chain structure clay mineral to form platinum and/or palladium ions.
Alternatively, it consists of a supporting step of supporting palladium. However, in the first invention, the substitution step may be omitted.

【0034】熱処理工程における熱処理温度は、400
℃〜800℃である。400℃未満では該粘土鉱物の構
造を十分に変化させることができない。800℃を越え
る温度では、該粘土鉱物の構造がエンスタタイト型の結
晶に変化して、金属元素の担持が困難となり、細孔も消
失するので好ましくない。細孔が消失すると、ガスの吸
着サイトやガス拡散に有効な通路が確保できなくなる。 熱処理することによって粘土鉱物の構造を非晶質化させ
マグネシウムもしくはアルミニウムと酸素との結合力を
低下させることができる。
[0034] The heat treatment temperature in the heat treatment step is 400
℃~800℃. If the temperature is lower than 400°C, the structure of the clay mineral cannot be changed sufficiently. Temperatures exceeding 800° C. are not preferred because the structure of the clay mineral changes to enstatite-type crystals, making it difficult to support metal elements and causing pores to disappear. When the pores disappear, it becomes impossible to secure gas adsorption sites and effective passages for gas diffusion. Heat treatment can make the structure of the clay mineral amorphous and reduce the bonding strength between magnesium or aluminum and oxygen.

【0035】熱処理を行なうと、まず、該粘土鉱物の構
造中のトンネル内にある沸石水や結晶水が抜ける。これ
と同時に結晶構造が変化して、結晶を構成しているMg
O層の八面体のMg−O結合力が低下し、水中において
はマグネシウムはイオン化し溶出し易い状態となる。こ
れはマグネシウムと置換しているアルミニウムについて
も同様である。
[0035] When the heat treatment is carried out, first, zeolite water and crystalline water present in the tunnels in the structure of the clay mineral are removed. At the same time, the crystal structure changes, and the Mg that makes up the crystal
The Mg-O bond strength of the octahedron of the O layer decreases, and magnesium becomes ionized and easily eluted in water. This also applies to aluminum replacing magnesium.

【0036】熱処理温度は非晶質化が大きくイオン交換
の最も起こりやすい600℃〜700℃が特に好適であ
る。
[0036] The heat treatment temperature is particularly preferably 600°C to 700°C, where amorphization is large and ion exchange is most likely to occur.

【0037】非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物に遷移元
素から選ばれる少なくとも1種を粘土鉱物中のマグネシ
ウムおよび/またはアルミニウムと置換する工程では、
粘土鉱物を先ず水に分散して懸濁液を作る。この時の水
の量は10重量倍以上が好適である。これより少ないと
該粘土鉱物の懸濁状態が悪く、マグネシウムおよび/ま
たはアルミニウムと遷移金属との置換が均一になりにく
い。マグネシウムおよび/またはアルミニウムと置換す
る遷移金属は、塩の形で導入するのが好ましい。本工程
では、これらの金属塩を前記懸濁液に添加し、混合する
[0037] In the step of replacing magnesium and/or aluminum in the clay mineral with at least one selected from transition elements in the amorphous double-chain structure type clay mineral,
Clay minerals are first dispersed in water to create a suspension. The amount of water at this time is preferably 10 times the weight or more. If the amount is less than this, the clay mineral will be poorly suspended, and it will be difficult to uniformly replace magnesium and/or aluminum with the transition metal. The transition metals replacing magnesium and/or aluminum are preferably introduced in salt form. In this step, these metal salts are added to the suspension and mixed.

【0038】遷移金属イオンを水中で作用させると、該
粘土鉱物の結合力の低下したマグネシウムおよび/また
はアルミニウムはイオン化し遷移金属イオンと容易にイ
オン交換できる。このように触媒活性の高い遷移金属イ
オンをマグネシウムおよび/またはアルミニウムイオン
と置換して該粘土鉱物の構造内に導入することにより、
これら遷移金属が強固にしかも高度に分散される。
[0038] When transition metal ions are allowed to act in water, magnesium and/or aluminum, which has a reduced binding strength, of the clay mineral is ionized and can be easily ion-exchanged with transition metal ions. By replacing transition metal ions with high catalytic activity with magnesium and/or aluminum ions and introducing them into the structure of the clay mineral,
These transition metals are strongly and highly dispersed.

【0039】また、複鎖構造型粘土鉱物を400℃から
800℃で熱処理したものは、120m2 /g以上の
BET比表面積を有しているが、イオン置換により、比
表面積の低下は生じない。むしろ、強固で安定な構造と
なり、比表面積も増加する。
[0039]Although double-chain structure type clay minerals heat-treated at 400°C to 800°C have a BET specific surface area of 120 m2/g or more, the specific surface area does not decrease due to ion substitution. Rather, it becomes a strong and stable structure, and the specific surface area also increases.

【0040】さらに、白金および/またはパラジウムよ
りなる金属を担持する担持工程では、前記工程でできた
遷移金属を置換した複鎖構造型粘土鉱物が懸濁した溶液
中に白金および/またはパラジウムの化合物あるいは該
化合物溶液を添加して白金および/またはパラジウムを
担持させる。
Furthermore, in the supporting step of supporting a metal consisting of platinum and/or palladium, a compound of platinum and/or palladium is added to the solution in which the transition metal-substituted double-chain clay mineral produced in the above step is suspended. Alternatively, a solution of the compound is added to support platinum and/or palladium.

【0041】(実施例1)複鎖構造型粘土鉱物はトルコ
産セピオライトの粉末を使用した。このセピオライト粉
末をアルミナ製の坩堝に入れ、ニクロム炉内で400℃
から800℃の温度範囲で4.5時間保持して熱処理し
た。400℃から800℃の各所定の温度で熱処理した
セピオライトを20g分取し、白金として0.4〜10
wt%であるジニトロジアミン白金硝酸溶液中に浸せき
した。浸せき後加熱スターラ上で攪拌し均一攪拌下でヒ
ータにより110℃〜120℃の温度で過剰の水分を蒸
発させた。その後110℃の乾燥器内で余剰水分を蒸発
させた。全水分を蒸発後、ニクロム炉内で350℃で3
時間焼成し本実施例の酸化触媒を調製した。
(Example 1) As the double-chain structure type clay mineral, sepiolite powder from Turkey was used. This sepiolite powder was placed in an alumina crucible and heated to 400℃ in a nichrome furnace.
Heat treatment was carried out by holding the sample in a temperature range of 800° C. for 4.5 hours. 20g of sepiolite heat-treated at each predetermined temperature from 400℃ to 800℃ was collected, and platinum was 0.4 to 10%.
wt% dinitrodiamine platinum nitric acid solution. After dipping, the mixture was stirred on a heating stirrer, and excess water was evaporated at a temperature of 110° C. to 120° C. under uniform stirring using a heater. Thereafter, excess moisture was evaporated in a dryer at 110°C. After evaporating all the water, it was heated at 350℃ in a nichrome furnace for 3 hours.
The oxidation catalyst of this example was prepared by firing for a period of time.

【0042】この触媒について以下のように酸化活性試
験を行った。まず、調製した酸化触媒を150kg/c
m2の圧力でプレス成形した後、カッターナイフで破砕
し、6〜10メッシュの大きさに分級した。この破砕粒
を7cc秤り取り、内径15mmの石英管に充填し、炭
化水素として C3 H 6 :500ppm、炭素酸
化物として一酸化炭素CO:1%のガスを用い、これら
を50%転化できる温度を調べた。その結果を表1(A
1〜A11)に示した。
An oxidation activity test was conducted on this catalyst as follows. First, the prepared oxidation catalyst was
After press-molding at a pressure of m2, it was crushed with a cutter knife and classified into sizes of 6 to 10 mesh. Weigh out 7 cc of this crushed grain, fill it in a quartz tube with an inner diameter of 15 mm, and use gas containing 500 ppm of C3H6 as a hydrocarbon and 1% of carbon monoxide CO as a carbon oxide, at a temperature that allows 50% conversion of these. I looked into it. The results are shown in Table 1 (A
1 to A11).

【0043】[0043]

【表1】[Table 1]

【0044】また、表1中には比較例として熱処理温度
が400℃未満のもの、800℃を越えるもの(R1〜
R6)、およびθ−アルミナを担体として用いたもの(
R7)の結果を表している。本実施例の触媒の50%転
化温度は400℃未満および800℃を越える温度で作
製した比較例の触媒およびアルミナを担体とした触媒の
それより低い温度であり酸化触媒としての活性が非常に
高い。本実施例に使用した触媒はいずれも10メッシュ
の夥粒を用いた。
Table 1 also shows comparative examples where the heat treatment temperature is less than 400°C and those where the heat treatment temperature is over 800°C (R1 to
R6), and one using θ-alumina as a carrier (
R7) results are shown. The 50% conversion temperature of the catalyst of this example is lower than that of the catalyst of the comparative example prepared at temperatures below 400°C and above 800°C and the catalyst using alumina as a carrier, and its activity as an oxidation catalyst is extremely high. . For the catalysts used in this example, 10 mesh particles were used.

【0045】(実施例2)650℃で熱処理したトルコ
産セピオライト30gとイオン交換水900ccを家庭
用ミキサに入れ10分間運転し、セピオライトをイオン
交換水中に十分に分散せしめた。分散後、遷移金属化合
物としてCo,Ni,Fe,MnおよびVの塩化物をセ
ピオライト1molに対し金属原子として3mol相当
分加え、ミキサを用いて溶解し各遷移金属化合物の溶液
を調製した。この溶液中にセピオライトを加えディスパ
で30分間攪拌することによってセピオライト中のマグ
ネシウムと各遷移金属元素をイオン交換させた。その後
吸引ろ過を数回繰り返し、塩素イオン等を十分に洗浄、
除去した。その後、100℃で15時間乾燥し、これに
実施例1と同様の方法で4wt%の白金を担持し本実施
例の酸化触媒を得た。
(Example 2) 30 g of Turkish sepiolite heat-treated at 650° C. and 900 cc of ion-exchanged water were placed in a household mixer and operated for 10 minutes to fully disperse the sepiolite in the ion-exchanged water. After dispersion, chlorides of Co, Ni, Fe, Mn, and V as transition metal compounds were added in an amount equivalent to 3 mol of metal atoms per 1 mol of sepiolite, and dissolved using a mixer to prepare a solution of each transition metal compound. Sepiolite was added to this solution and stirred for 30 minutes using a Dispa to ion-exchange the magnesium in the sepiolite with each transition metal element. After that, suction filtration is repeated several times to thoroughly wash away chlorine ions, etc.
Removed. Thereafter, it was dried at 100° C. for 15 hours, and 4 wt % of platinum was supported thereon in the same manner as in Example 1 to obtain the oxidation catalyst of this example.

【0046】得られた触媒の酸化活性を実施例1と同様
の方法で求めた。結果を表2(A12〜A16)に示す
The oxidation activity of the obtained catalyst was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2 (A12 to A16).

【0047】また、比較例として400℃未満および8
00℃を越える温度で熱処理したセピオライトを用いた
以外は本実施例と全く同様の方法で調製した触媒(R8
〜R12)を用いた。表2から明らかなように本実施例
の触媒の50%転化温度は比較例の触媒に比べて遙かに
低く、さらには実施例1の触媒に比較しても低くなって
おり、酸化触媒として特に優れた活性を有している。
[0047] As a comparative example, below 400°C and 8°C
A catalyst (R8
~R12) was used. As is clear from Table 2, the 50% conversion temperature of the catalyst of this example is much lower than that of the catalyst of Comparative Example, and is also lower than that of the catalyst of Example 1, making it suitable as an oxidation catalyst. It has particularly excellent activity.

【0048】[0048]

【表2】[Table 2]

【0049】(実施例3)トルコ産セピオライトの10
0メッシュ以下の粉末をアルミナ製のルツボに入れ、4
00〜800℃の温度範囲の所定温度で4.5時間保持
して熱処理した。熱処理後、セピオライトをアルミナ乳
鉢で100メッシュ以下の粉末に粉砕した。このセピオ
ライト粉末を20g分取し、パラジウムとして0.1〜
10wt%に相当するジニトロジアミンパラジウム硝酸
溶液中に浸漬した。浸漬した混合懸濁液を加熱スターラ
上で攪拌しながらヒータにより過剰の水を蒸発させた。 さらに、110℃の乾燥器内で乾燥した。水分を完全に
取り除いた後、ニクロム炉に350℃の温度で3時間焼
成し、本実施例の酸化触媒を調製した。
(Example 3) Sepiolite 10 from Turkey
Put the powder of 0 mesh or less into an alumina crucible, and
Heat treatment was performed by holding at a predetermined temperature in the temperature range of 00 to 800°C for 4.5 hours. After the heat treatment, the sepiolite was ground into powder of 100 mesh or less in an alumina mortar. 20g of this sepiolite powder was collected and palladium was 0.1~
It was immersed in a dinitrodiamine palladium nitric acid solution corresponding to 10 wt%. Excess water was evaporated by a heater while stirring the immersed mixed suspension on a heating stirrer. Furthermore, it was dried in a dryer at 110°C. After completely removing moisture, it was fired in a nichrome furnace at a temperature of 350° C. for 3 hours to prepare the oxidation catalyst of this example.

【0050】得られた触媒の酸化活性を実施例1と同様
な方法で求めた。結果を表3(A17〜A28)に示す
The oxidation activity of the obtained catalyst was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3 (A17-A28).

【0051】また、比較例として400℃未満および8
00℃を越える温度で熱処理したセピオライトで、本実
施例と全く同様の方法で調製した触媒(R13〜R18
)を用いた。また、アルミナを担体とし、その他は本実
施例と同様の方法で調製した触媒(R19、R20)を
用いた。表3から明らかなように本実施例の触媒の50
%転化温度は比較例の触媒に比べて遙かに低く、酸化触
媒として特に優れた活性を有している。
[0051] Also, as a comparative example, below 400°C and 8°C
Catalysts (R13 to R18) prepared in exactly the same manner as in this example using sepiolite heat-treated at a temperature exceeding
) was used. Further, catalysts (R19, R20) prepared using alumina as a carrier and otherwise prepared in the same manner as in this example were used. As is clear from Table 3, 50% of the catalyst of this example
The % conversion temperature is much lower than that of the catalyst of the comparative example, and it has particularly excellent activity as an oxidation catalyst.

【0052】[0052]

【表3】[Table 3]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  400℃以上800℃以下の温度で少
なくとも一部が非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物と、該
複鎖構造型粘土鉱物に担持した白金および/またはパラ
ジウムとよりなることを特徴とする酸化触媒。
[Claim 1] Consisting of a double-stranded clay mineral that is at least partially amorphized at a temperature of 400°C or more and 800°C or less, and platinum and/or palladium supported on the double-stranded clay mineral. An oxidation catalyst characterized by:
【請求項2】  400℃以上800℃以下の温度で少
なくとも一部が非晶質化した複鎖構造型粘土鉱物であり
、その構成元素であるマグネシウムおよび/またはアル
ミニウムの少なくとも一部が遷移金属元素により置換さ
れた粘土鉱物と、該粘土鉱物に担持した白金および/ま
たはパラジウムとよりなることを特徴とする酸化触媒。
2. A clay mineral with a double-chain structure that is at least partially amorphous at a temperature of 400° C. or higher and 800° C. or lower, in which at least a portion of the constituent elements magnesium and/or aluminum are transition metal elements. An oxidation catalyst characterized by comprising a clay mineral substituted with , and platinum and/or palladium supported on the clay mineral.
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