JPH06262073A - アルミナ質触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベーマイトの結晶構造を規定することで、１
０００℃以上の高温域でも使用可能な触媒担体としての
アルミナ質原料を提供する。 【構成】 面間隔が５〜８Åである少なくとも２種以上
のＸ線回折面が形成されているベーマイトより得られる
アルミナ担体は、１０００℃以上の高温においても優れ
た耐熱性を有し、触媒担体として必要な大きな反応活性
面積を保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温下で高い活性を維
持するアルミナ質触媒担体、特に、触媒用の担体として
好適なベーマイトからなるアルミナ質原料に関する。

【０００２】

【従来の技術】高アルミナ質原料であるベーマイトは、
バイヤー法による水酸化物、バイヤライト等の他のアル
ミナ水和物に比べ、その仮焼により得られる遷移アルミ
ナが大きな比表面積を有し、また、耐熱性も優れている
ため、アルミナ触媒担体の原料として用いられている。
ベーマイトから得られたγ−アルミナは、例えば、内燃
エンジンの排ガス浄化（高くて８５０℃程度）、石油化
学プロセス（通常２００〜６００℃）等の高温反応の触
媒担体として利用されている。なお、本明細書において
耐熱性とは、加熱処理後も大きな比表面積を保持するこ
とを意味する。

【０００３】更に、排ガス浄化用触媒としてこれまで酸
化触媒一層で処理していたものが、ＮＯｘの規制強化に
伴い、酸化−還元の２段階触媒の方向に進みつつあり、
これに伴って、触媒層を設ける位置が、より高温となる
エンジン側に近付く傾向にある。このため触媒担体とし
てのアルミナに、従来以上の１０００℃前後での安定し
た耐熱性が要求されようになった。

【０００４】又、近年、触媒を用いて燃料と酸素の反応
を促進する、いわゆる接触燃焼法が注目を浴びている。
この方法は、（１）低温度での完全燃焼が可能、（２）
広範囲の燃料／空気比で完全燃焼が可能、（３）サーマ
ルノックスの発生が少ない、などの優れた特徴があり、
この技術を確立するためには、１０００℃以上、望まし
くは１４００℃前後の高温域で安定な耐熱性を有する触
媒担体の開発が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ベーマイトより得られたγ−アルミナは、１０００〜１
１００℃の加熱処理によりα−アルミナに転移し、比表
面積が激減して反応活性面積が大幅に低下する。このた
め、触媒担体としての１０００℃以上の高温域のでの長
期間にわたる使用は不可能であった。

【０００６】本発明は、この様な状況に鑑みてなされた
もので、ベーマイトの結晶構造を規定することで、１０
００℃以上の高温域でも使用可能な触媒担体としてのア
ルミナ質原料を提供すること目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一般に使用さ
れているベーマイトのうち、特定の性質を有するものが
特に優れた耐熱性を有することを実験的に知見し、かか
る知見に基づいて完成したものである。

【０００８】すなわち、上記目的は、面間隔が５〜８Å
である少なくとも２種以上のＸ線回折面が形成されてい
るベーマイトによって達成できる。特に、ａ軸及びｃ軸
方向の結晶子径がそれぞれ１５０Å以上のベーマイトで
あることがより好ましい。

【０００９】上記のベーマイトより得られるアルミナ担
体は、１０００℃以上の高温においても優れた耐熱性を
有し、触媒担体として必要な、大きな反応活性面積を保
持することができる。

【００１０】なお、ここでいう結晶子径（ε）は、Ｓｔ
ｌｋｅｓとＷｉｌｓｏｎの方法によりＸ線回折プロファ
イルの回折ピークの積分幅（βｉ）と位置を用い、次式
１により計算したものである。

【００１１】 ε＝Ｋ・λ／βｉ−Ｃｏｓθ ・・（１） λ：測定Ｘ線波長、Ｋ：定数（試料を立方体と仮定しＫ
＝１．１とした） θ：回折線のブラッグ角 このようなベーマイトは、アルミニウム塩またはアルコ
キシドの加水分解により得られたゾルまたはゲルを超臨
界条件下での加熱処理、水熱または水蒸気処理すること
によって得ることができる。

【００１２】また、かかるベーマイトを用いたアルミナ
質触媒担体は、先に示した方法で得られたベーマイトを
４５０℃以上の温度で加熱処理することで製造される。
さらにこのアルミナ質原料に同業者において既知の方
法、例えば含浸等により、触媒活性元素を担持すること
で耐熱性に優れた触媒が製造される。

【００１３】

【作用】耐熱性が向上する要因については、今後の研究
に待たねばならないが、Ｘ線回折による面間隔が５〜８
Åである回折面が２種類以上形成されるということは、
言い替えればｂ軸方向の結晶構造が不規則であること
で、特に（２００）と（００２）面方向の結晶子径が１
５０Åより大きい、つまり、ａ軸又はｃ軸方向にベーマ
イト粒子が粒成長したものである場合に優れた耐熱性を
奏することから、異方性の高い結晶粒子の存在が、高温
での比表面積を高く保持するものと推察される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもので
はない。

【００１５】アルミニウムアルコキシドを加水分解して
得られたゲルをエタノールの超臨界条件下での乾燥（実
施例１），水熱処理（実施例２〜４）して特許請求の範
囲のベーマイトを得た。図１は、このようにして得た、
実施例１〜４の（０２０）面におけるＸ線回折パターン
を示す。

【００１６】図１より、実施例１〜４は、形状は異るも
のの、すべて、矢印の１〜９で示すように、２から３本
の回折ピークが重複して存在することが判る。

【００１７】一方、図２に、比較例１と２における、
（０２０）面のＸ線回折パターンを示す。比較例１，２
共に、矢印の１０及び１１で示す回析ピークは１本しか
認められない。

【００１８】なお、実施例１〜４及び比較例１，２の全
てのサンプルは、ベーマイト以外の結晶相の回折ピーク
は存在しなかった。また、結晶相と各面指数の同定は、
ＪＣＰＤＳカード（Ｎｏ．２１−１３０７）を用いて行
った。

【００１９】表１は、上記した実施例と比較例のベーマ
イトの、ａ軸及びｃ軸方向の結晶子径と、１２００℃及
び１４００℃で５時間（昇温速度１００℃／分）加熱処
理後の比表面積を示す。

【００２０】ここで、ａ軸及びｃ軸方向の結晶子径は、
各々（２００）及び（００２）面の回折線の積分幅及び
位置より、前記した式１を用いて計算した。また、比表
面積は窒素吸着によるＢＥＴＩ点法により測定した。

【００２１】

【表１】 表１から明白なように、面間隔が５〜８Åである２種以
上の回折面を有する実施例１〜４のベーマイトは、１２
００℃で加熱処理後も４０ｍ² ／ｇを越す大きな比表面
積を保持している。特に、ａ軸及びｃ軸方向での結晶子
径が１５０Å以上である実施例２〜４のベーマイトは、
これまでのアルミナ担体では達成不可能であった１４０
０℃で６〜１２ｍ² ／ｇの高い比表面積を保持してい
る。

【００２２】一方、（０２０）面の回折ピークが一本し
か認められない比較例１，２では、ａ軸及びｃ軸方向で
の結晶子径の大きさにかかわらず、加熱後の大幅な比表
面積の減少が見られ、１２００℃及び１４００℃での耐
熱性が低いことがわかる。

【００２３】以上のように、本発明によるベーマイト
は、１０００℃以上の高温域で使用される触媒担体の原
料として特に有効である。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、１０００℃以上高温域で長時間高い比表面積を維持
するアルミナ担体を得ることができ、得られたアルミナ
担体は、触媒用として好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜４のＸ線回折図である。

【図２】比較例１と２のＸ線回折図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面間隔が５〜８Åである少なくとも２種
   以上のＸ線回折面が形成されているベーマイトからなる
   アルミナ質触媒担体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のベーマイトにおける、ａ
   軸及びｃ軸方向の結晶子径が、それぞれ１５０Å以上で
   あることを特徴とするアルミナ質触媒担体。