JPH05277372A - 酸化触媒 - Google Patents

酸化触媒

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JPH05277372A
JPH05277372A JP4078108A JP7810892A JPH05277372A JP H05277372 A JPH05277372 A JP H05277372A JP 4078108 A JP4078108 A JP 4078108A JP 7810892 A JP7810892 A JP 7810892A JP H05277372 A JPH05277372 A JP H05277372A
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JP
Japan
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oxide
zirconium
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catalyst
carrier
Prior art date
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Withdrawn
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JP4078108A
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Tetsuya Imai
哲也 今井
Iwao Tsukuda
岩夫 佃
Satonobu Yasutake
聡信 安武
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化触媒に関し、特に低温、高いガス流量/
触媒容積比の条件下で高効率でメタンを酸化することが
でき、しかも1000℃以上の高温においても耐熱性を
有する酸化触媒に関する。 【構成】 ジルコニウム及びアルミニウムの複合酸化物
を担体とし、Ib族、Va族、VIa族、VII a族、VIII
族元素の金属またはその酸化物を一種以上及び希土類元
素の酸化物、アルカリ土類元素の酸化物、酸化ジルコニ
ウムを担持させた酸化触媒及び該触媒をコージェライ
ト、ムライトまたはMgO,Al2 3 ,TiO2 より
なる結晶性複合酸化物よりなるハニカム状耐熱基材に担
持した酸化触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化触媒、例えば水素、
一酸化炭素、炭化水素などのガスを燃焼させるための酸
化触媒に関し、特に各種可燃性ガスの中で最も酸化され
にくいメタンを低温、高いガス流量/触媒容積比の条件
下で高効率で酸化することができ、しかも1000℃以
上の高温においても優れた耐熱性を有する酸化触媒に関
する。
【0002】
【従来の技術】一酸化炭素、水素、あるいは炭化水素な
どの可燃性ガスを酸化触媒の存在下で燃焼させる接触燃
焼法は、主として自動車排ガスの浄化を目的に研究さ
れ、多くの酸化触媒が開発されている。その主なものは
白金のような貴金属、銅や鉄のような卑金属の酸化物を
活性成分とし、各活性成分を粒状やハニカム状などに成
形したり、あるいはアルミナやチタニアなどの担体に直
接担持させたものである。
【0003】一方、最近では低NOx燃焼法開発の一環
として、プロパン、低熱量ガス、オイルなどを燃焼させ
る酸化触媒が研究されている。この触媒はハニカム型の
コージュライトやムライトなどのセラミックスを基材と
し、この基材にγ−Al2 3 (ガンマアルミナ)、ジ
ルコニア、マグネシア、α−Al2 3 (アルファアル
ミナ)などの担体をウォシュコートし、活性成分として
Pt、Pt+Pd、Pd、Pt+Rhなどの貴金属、あ
るいはコバルト、ニッケル、マンガンなどの卑金属の酸
化物を担持させたものである。
【0004】上記のような従来の酸化触媒は、一酸化炭
素やプロパンに対しては高活性を示すものの、より安定
なメタンに対してはいずれも性能が悪く、現在のところ
メタンに対してはその酸化性能において多くの問題点を
残している。
【0005】また最近では1000℃前後でも耐熱性が
ある触媒として、アルミニウムとランタンの複合酸化物
を主成分とする担体に、触媒活性成分を担持した触媒
(特開昭60−12132号公報)、またはアルカリ土
類金属元素とアルミニウムの複合酸化物を主成分とする
触媒(特開昭62−153158号公報)などが提案さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の触媒は1000
℃以上で使用すると担体が熱によりシンタリングし比表
面積が急激に低下するため実用上使用することができな
い。
【0007】本発明は上記技術水準に鑑み、高温下でも
耐熱性の優れた酸化触媒を提供しようとするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)ジルコニウム及びアルミニウムの複合酸化物を担
体としてIb族、Va族、VIa族、VII a族、VIII族元
素の金属またはその酸化物を一種以上及び希土類元素の
酸化物、アルカリ土類元素の酸化物、酸化ジルコニウム
を担持させてなることを特徴とする酸化触媒。
【0009】(2)ジルコニウム及びアルミニウムの複
合酸化物をハニカム状に成型してなることを特徴とする
上記第(1)項記載の酸化触媒。
【0010】(3)コージェライト、ムライトまたはM
gO,Al2 3 ,TiO2 よりなる結晶性複合酸化物
のうちから選択されるハニカム状耐熱基材に上記第
(1)項記載の触媒をコーティングしてなることを特徴
とする酸化触媒。である。
【0011】
【作用】本発明にいうジルコニウム及びアルミニウムの
複合酸化物とは、ZrO2 :Al23 の重量比で5:
95〜95:5の組成を有する非晶質(一部は結晶化し
ているものの全体としては非晶質)のもので下記方法で
製造される。
【0012】 アルミニウムの化合物及びジルコニウ
ムの化合物の水溶液にアンモニア水または炭酸ソーダ水
溶液などの塩基性の沈殿剤を添加して生成する沈殿を洗
浄した後乾燥し、500℃以上で焼成する。
【0013】 アルミニウムの水酸化物または酸化物
をジルコニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
【0014】 ジルコニウムの水酸化物または酸化物
をアルミニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
【0015】以上の方法で調製したジルコニウム及びア
ルミニウムの複合酸化物は、バインダーを添加してハニ
カム状に成型したり、または複合酸化物のスラリーにコ
ージェライト、ムライトまたはMgO,Al2 3 ,T
iO2 よりなる結晶性複合酸化物のうちから選択される
ハニカム状耐熱基材を浸漬してウォッシュコートし、5
00℃以上で焼付けることによりハニカム状の担体にす
ることができる。
【0016】なお、上記のMgO,Al2 3 ,TiO
2 よりなる結晶性複合酸化物とは、マグネシア、炭酸マ
グネシウム、水酸化マグネシウムのようなMg化合物、
アルミナ、水酸化アルミニウムのようなAl化合物及び
アナターゼまたはルチル型酸化チタンのようなTi化合
物の混合物を、1300〜1700℃で焼成して結晶化
することによって得られた低膨張性のものを意味する。
【0017】次に、このようにして得られたジルコニウ
ム及びアルミニウムの複合酸化物またはハニカム状の担
体にIb族、Va族、VIa族、VII a族、VIII族元素の
金属またはその酸化物を担持させる方法は従来から用い
られている方法でよく、例えば上記元素の酸化物を担持
させる場合には、各元素の硝酸塩水溶液に担体を浸漬後
焼成すればよく、また上記元素の金属を担持させる場合
には、各元素の化合物の水溶液に担体を浸漬後水素還元
すれば調製できる。
【0018】また、希土類元素の酸化物、アルカリ土類
元素の酸化物、酸化ジルコニウムを担持する場合には、
希土類元素の酸化物、アルカリ土類元素の硝酸塩水溶
液、オキシ硝酸ジルコニウム水溶液に担体を浸漬後焼成
すればよい。
【0019】Ib族、Va族、VIa族、VII a族、VIII
族元素の金属またはその酸化物と希土類元素の酸化物、
アルカリ土類元素の酸化物及び酸化ジルコニウムを担持
する方法としては、上記の方法でいずれかをあらかじめ
担持した後、他の酸化物を担持する方法、または各成分
の化合物の水溶液に担体を浸漬後焼成することにより担
持する方法が用いられる。
【0020】アルカリ土類元素の酸化物の一例としては
MgO、CaO、BaOなどがあり、希土類元素の酸化
物の一例としてはLa23、CeO2、Nd23などが
あり、希土類元素の酸化物、アルカリ土類元素の酸化
物、酸化ジルコニウムの担持量はそれぞれジルコニウム
及びアルミニウムの複合酸化物100重量部当たり1〜
30重量部の範囲が好ましい。
【0021】Ib族、Va族、VIa族、VII a族、VIII
族元素の金属または酸化物の一例としては、CuO,V
2 5 , Cr2 3 ,MnO2 ,Fe2 3 , NiO,
CoO,PdO,Pt,Pd,Rh,Ruなどがあり、
その担持量はジルコニウム及びアルミニウムの複合酸化
物100重量部当たり0.1〜100重量部の範囲が好
ましい。
【0022】以上のようにして得られた触媒は水素、一
酸化炭素、炭化水素ガスなどのガスの酸化反応に対し、
優れた活性、耐久性を示した。以下、実施例により本発
明を具体的に説明する。
【0023】
【実施例】
(例1)オキシ硝酸ジルコニウムと硝酸アルミニウムの
混合水溶液に炭酸ソーダ水溶液を添加して得られる沈殿
を濾過、水洗、乾燥後500℃で焼成して担体1(Zr
2 :Al23 の重量比 50:50)を得た。
【0024】ベーマイトAlO(OH) 粉末を水に添
加し、さらにオキシ塩化ジルコニウム水溶液を添加した
溶液にアンモニア水を添加して得られる沈殿を濾過、水
洗し乾燥後1000℃で焼成してZrO2 :Al23
比の異なる担体2(ZrO2:Al23 の重量比 9
0:10)、担体3(ZrO2 :Al23 の重量比2
0:80)及び担体4(ZrO2 :Al23 の重量比
10:90)を得た。
【0025】担体1〜4を粒径2〜4mmのペレットに成
形した後、硝酸ランタン、硝酸マグネシウム、オキシ硝
酸ジルコニウムの水溶液に浸漬し500℃で焼成するこ
とにより酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコ
ニウムをそれぞれ5重量%(担体100重量部当たり)
担持したペレットを硝酸パラジウム水溶液に浸漬し乾燥
後、500℃で焼成し触媒1〜4を各々調製した。また
担体1のペレットを塩化白金酸水溶液、塩化ルテニウム
水溶液、塩化ロジウム水溶液各々に浸漬し乾燥後、40
0℃で水素還元し触媒5〜7を調製した。
【0026】これらの触媒を表1の条件(可燃ガスを空
気で希釈)で活性評価を行い、その結果を表2に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】(例2)例1で調製した担体3のペレット
を用い、硝酸銅、硝酸バナジウム、硝酸マンガン、硝酸
鉄、硝酸ニッケル、硝酸コバルトの各水溶液、硝酸バリ
ウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウムの各水溶液
及びオキシ硝酸ジルコニウム水溶液の混合水溶液に浸漬
し、乾燥後500℃で5時間焼成し触媒8〜13を調製
した。
【0030】これらの触媒をプロパンまたはメタノール
を含有する空気を原料として、反応温度500℃、ガス
空間速度10,000h-1の条件で活性評価試験を行
い、その結果を表3に示す。
【0031】
【表3】
【0032】(例3)例2で調製した触媒8〜13を硝
酸パラジウム水溶液に浸漬した後、500℃で焼成し触
媒14〜19を調製した。
【0033】これらの触媒をメタン1%(残部空気)含
有ガスを用い、ガス空間速度50,000h-1、反応温
度400℃の条件で活性評価を行い、その結果を表4に
示す。表4には1000時間活性評価試験後の結果も併
記する。
【0034】
【表4】
【0035】(例4)直径1インチで、1平方インチ当
たり200個の開口部(200セル)を有するハニカム
状のコージェライト(2MgO・2Al2 3 ・5Si
2 )基材またはMgO,Al2 3 ,TiO2 よりな
る結晶性複合酸化物(MgO・4Al 2 3 ・6TiO
2 )基材を用い、担体3のZrO2 :Al23 (2
0:80)粉末にLa23を5重量%担持したものを上
記基材にウォッシュコートし、1000℃で焼付けてハ
ニカム担体A,Bを得た。La23担持ZrO2:Al2
3 コート量はハニカム担体100重量部当たり40重
量部であった。
【0036】担体A,Bそれぞれを硝酸パラジウム水溶
液に浸漬し乾燥後500℃で焼成し、さらに硝酸マグネ
シウム及びオキシ硝酸ジルコニウム水溶液に浸漬し乾燥
後500℃で焼成し触媒20,21を得た。
【0037】これらの触媒、及びさらに1100℃で1
000時間焼成した触媒を、メタン3%(残部空気)含
有ガスを用い、ガス空間速度300,000h-1、触媒
層入口ガス温度400℃の条件で活性評価を行い、表5
の結果を得た。
【0038】
【表5】
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性が高くかつ耐熱性に優れた酸化触媒を提供できる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/64 104 M 8017−4G 23/78 M 8017−4G 23/89 M 8017−4G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニウム及びアルミニウムの複合酸
    化物を担体としてIb族、Va族、VIa族、VII a族、
    VIII族元素の金属またはその酸化物を一種以上及び希土
    類元素の酸化物、アルカリ土類元素の酸化物、酸化ジル
    コニウムを担持させてなることを特徴とする酸化触媒。
  2. 【請求項2】 ジルコニウム及びアルミニウムの複合酸
    化物をハニカム状に成型してなることを特徴とする請求
    項1の酸化触媒。
  3. 【請求項3】 コージェライト、ムライトまたはMg
    O,Al2 3 ,TiO2 よりなる結晶性複合酸化物の
    うちから選択されるハニカム状耐熱基材に請求項1の触
    媒をコーティングしてなることを特徴とする酸化触媒。
JP4078108A 1992-04-01 1992-04-01 酸化触媒 Withdrawn JPH05277372A (ja)

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JP4078108A JPH05277372A (ja) 1992-04-01 1992-04-01 酸化触媒

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006511425A (ja) * 2002-12-20 2006-04-06 本田技研工業株式会社 白金を含まない水素生成用ルテニウム−コバルト触媒配合物
EP3418633A4 (en) * 2016-08-08 2019-09-25 GNTNS Co., Ltd. BURNER WITH HIGH TEMPERATURE COMBUSTION CATALYST

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006511425A (ja) * 2002-12-20 2006-04-06 本田技研工業株式会社 白金を含まない水素生成用ルテニウム−コバルト触媒配合物
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Effective date: 19990608