JPH11278828A - Fine particles of gamma-alumina-magnesia multiple oxide and its production - Google Patents

Fine particles of gamma-alumina-magnesia multiple oxide and its production

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JPH11278828A
JPH11278828A JP10102057A JP10205798A JPH11278828A JP H11278828 A JPH11278828 A JP H11278828A JP 10102057 A JP10102057 A JP 10102057A JP 10205798 A JP10205798 A JP 10205798A JP H11278828 A JPH11278828 A JP H11278828A
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JP
Japan
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fine particles
electrode
composite oxide
plasma flame
alumina
Prior art date
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Application number
JP10102057A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Nakayama
和良 中山
Hirochika Murakami
博親 村上
Manabu Kondo
学 近藤
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CI Kasei Co Ltd
Original Assignee
CI Kasei Co Ltd
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Publication date
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To industrially produce fine particles of γ-alumina-magnesia multiple oxide exhibiting heat resistance and durability, less liable to a change in the crystal form, specific surface area and particle diameter even at high temp. and capable of maintaining catalyst carrier function and catalytic activity over a long period of time. SOLUTION: A starting material contg. Al and Mg is evaporated with thermal plasma in an oxygen atmosphere. Preferably an arc discharge is caused between an electrode comprising an Al-Mg alloy or based on the alloy and a counter electrode in a state that protects the latter electrode with an inert gaseous stream and allows the stream to orient toward the former electrode to generate a plasma flame. The Al-Mg alloy is evaporated with the plasma flame and an oxygen-contg. gas is introduced and brought into contact with a vapor stream generated in the plasma flame and/or on the downstream side of the plasma flame.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、γ型アルミナ−マ
グネシア複合酸化物微粒子及びその製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、高温でも結
晶型、比表面積、粒径が変わりにくく、耐熱性や耐久性
に優れるγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子及
び該微粒子を含めγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物
微粒子を簡単に効率よく製造する方法に関するものであ
る。本発明の上記特性をもつγ型アルミナ−マグネシア
複合酸化物微粒子は、自動車用排ガス浄化触媒、ガス化
触媒等の耐熱性の要求される触媒や触媒担体として利用
される他、セラミックスやセラミックス添加物として有
用である。
The present invention relates to gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles and a method for producing the same. More specifically, the present invention provides a gamma-alumina-magnesia composite oxide fine particle having a crystal form, a specific surface area, and a particle diameter that is hard to change even at high temperature, and has excellent heat resistance and durability, and a gamma-alumina-magnesia composite including the fine particle. The present invention relates to a method for easily and efficiently producing oxide fine particles. The gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles having the above characteristics of the present invention are used as catalysts requiring heat resistance, such as automobile exhaust gas purification catalysts, gasification catalysts, and catalyst carriers, and ceramics and ceramic additives. Useful as

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、自動車用触媒担体として、高
比表面積を有するγ‐アルミナが多用されているが、通
常のγ‐アルミナは800〜1000℃でδ‐又はθ‐
アルミナを経て、α‐アルミナに相転移を起こし、同時
に粒径が肥大化して比表面積が低下してしまい、該触媒
担体に要求される耐熱性や表面特性が十分ではないとい
う問題がある。そこで、γ‐アルミナをあらかじめ10
00℃近くの高温で焼成し、安定化を図ることも試みら
れているが、なお耐熱性は不十分であった。また、セラ
ミックタービンエンジンなどさらに高温の耐熱性が要求
される分野においては、要求される耐熱性を備えた担体
がほとんどないのが実状である。
2. Description of the Related Art Heretofore, γ-alumina having a high specific surface area has been frequently used as a catalyst carrier for automobiles, but ordinary γ-alumina is δ- or θ-at 800 to 1000 ° C.
Phase transition occurs in α-alumina via alumina, and at the same time, the particle size is enlarged and the specific surface area is reduced, which causes a problem that the heat resistance and surface characteristics required for the catalyst carrier are not sufficient. Therefore, γ-alumina should be
Attempts to stabilize by firing at a high temperature of about 00 ° C. have been attempted, but heat resistance was still insufficient. In addition, in a field requiring higher heat resistance such as a ceramic turbine engine, there is almost no carrier having the required heat resistance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】最近、耐熱性アルミナ
として、γ‐アルミナの結晶中に少量のマグネシウムを
含有させたものが提案されたが、このものは気相法によ
る実験で得られたとしか報じられておらず(平成8年1
0月29日付け日刊工業新聞)、工業的な製造法は確立
されていないのが実状である。本発明は、このような事
情の下、耐熱温度1300℃以上の耐熱性及び耐久性を
示し、高温でも結晶型、比表面積、粒径が変わりにく
く、触媒担体機能や触媒活性を長期間持続させうるγ型
アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子及び該微粒子を
含めγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子を簡単
に効率よく製造する方法を提供することを目的としてな
されたものである。
Recently, a heat-resistant alumina containing a small amount of magnesium in the crystal of γ-alumina has been proposed. However, this was only obtained by experiments using a gas phase method. Not reported (1996 1
The Nikkan Kogyo Shimbun, dated 029/29), an industrial manufacturing method has not yet been established. Under these circumstances, the present invention exhibits heat resistance and durability at a heat-resistant temperature of 1300 ° C. or higher, hardly changes crystal form, specific surface area, and particle size even at high temperatures, and maintains the catalyst support function and catalytic activity for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particle and a method for easily and efficiently producing the gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particle including the fine particle.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、γ型アル
ミナ−マグネシア複合酸化物微粒子の工業的製法及び前
記した好ましい特性を有するγ型アルミナ−マグネシア
複合酸化物微粒子を開発するために種々研究を重ねた結
果、所定元素を含む原料を酸素雰囲気下で熱プラズマに
より蒸発させる方法及びその方法により得られる微粒子
のうち、加熱前の比表面積が所定値以上で、耐熱指数が
所定値以上であるものがその目的に適合しうることを見
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have developed various methods for industrially producing gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles and for developing gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles having the preferable characteristics described above. As a result of repeated research, among the fine particles obtained by a method of evaporating a raw material containing a predetermined element by thermal plasma in an oxygen atmosphere and fine particles obtained by the method, the specific surface area before heating is a predetermined value or more, and the heat resistance index is a predetermined value or more. The inventor found that some could be suitable for the purpose, and based on this finding, completed the present invention.

【0005】すなわち、本発明は、アルミニウムとマグ
ネシウムを含む原料を酸素雰囲気下で熱プラズマにより
蒸発させることを特徴とするγ型アルミナ−マグネシア
複合酸化物微粒子の製造方法、及び加熱前の比表面積が
15m2/g以上、かつ耐熱指数(加熱処理条件100
0℃)が65%以上のγ型アルミナ−マグネシア複合酸
化物微粒子を提供するものである。本発明において、γ
型アルミナ−マグネシア複合酸化物とは、γ‐アルミナ
類のスピネル型結晶中にマグネシウムイオンを適当量配
位させたγ‐アルミナ類ないしスピネルを包含するアル
ミナ−マグネシア複合酸化物の総称である。
That is, the present invention provides a method for producing γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles, wherein a raw material containing aluminum and magnesium is evaporated by thermal plasma in an oxygen atmosphere, and the specific surface area before heating is reduced. 15 m 2 / g or more and heat resistance index (heat treatment condition 100
(0 ° C.) is 65% or more. In the present invention, γ
The type-alumina-magnesia composite oxide is a general term for alumina-magnesia composite oxides including γ-alumina or spinel in which magnesium ions are coordinated in a spinel type crystal of γ-alumina.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明方法に用いる原料はアルミ
ニウムとマグネシウムを含んでいればよいが、好ましく
は金属元素としてアルミニウムとマグネシウムのみを含
むものが選ばれる。この原料におけるアルミニウムとマ
グネシウムの原子比については特に制限されないが、好
ましくは99:1〜2:1、より好ましくは23:2〜
3:1の範囲にあるのがよい。このような原料として
は、例えばアルミニウム−マグネシウム合金又は該合金
を主体として含む材料や、金属元素としてアルミニウム
とマグネシウムのみを含有する、金属及びその他の導電
性物質の中から選ばれた少なくとも2種の混合物又は金
属及びその他の導電性物質の中から選ばれた少なくとも
1種とセラミックスとの混合物などが挙げられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The raw materials used in the method of the present invention may contain aluminum and magnesium, but preferably those containing only aluminum and magnesium as metal elements are selected. The atomic ratio of aluminum to magnesium in the raw material is not particularly limited, but is preferably 99: 1 to 2: 1, more preferably 23: 2 to 2.
It may be in the range of 3: 1. As such a raw material, for example, an aluminum-magnesium alloy or a material mainly containing the alloy, or containing only aluminum and magnesium as metal elements, at least two kinds selected from metals and other conductive substances A mixture or a mixture of at least one selected from metals and other conductive substances with ceramics may be used.

【0007】本発明方法に用いられる酸素雰囲気として
は、例えば空気や酸素の他、これにさらにアルゴンを含
有させたものなどが挙げられる。
The oxygen atmosphere used in the method of the present invention includes, for example, air and oxygen as well as those further containing argon.

【0008】本発明方法に用いられる熱プラズマは、例
えばアーク放電法、高周波磁場による誘導加熱法などの
方法、特に有利にはアーク放電法により発生させること
ができる。アーク放電法は電場内の電極間にアーク放電
させるものである。アーク放電は、不活性気体流を一対
の電極のうちの一方を保護しつつ、他方の電極へ配向さ
せながら、行うのが好ましい。
The thermal plasma used in the method of the present invention can be generated by, for example, an arc discharge method, an induction heating method using a high-frequency magnetic field, or the like, particularly preferably an arc discharge method. The arc discharge method causes an arc discharge between electrodes in an electric field. The arc discharge is preferably performed while the inert gas flow is directed to the other electrode while protecting one of the pair of electrodes.

【0009】このようなアーク放電による方法として有
利には、一対の電極の一方として、アルミニウム−マグ
ネシウム合金又は該合金を主体として含む材料を用いる
方法(以下合金系電極法という)や、該電極として上記
混合物を用いる方法(以下混合系電極法という)が挙げ
られる。
Advantageously, such a method using an arc discharge is a method using an aluminum-magnesium alloy or a material mainly containing the alloy as one of a pair of electrodes (hereinafter referred to as an alloy-based electrode method). A method using the above mixture (hereinafter, referred to as a mixed electrode method) is exemplified.

【0010】合金系電極法として有利なのは、アルミニ
ウム−マグネシウム合金から成るかあるいは該合金を主
体として含む電極(以下合金系電極という)と、それと
対をなす電極(以下対極という)との間で、不活性気体
流を後者の電極を保護しつつ、前者の電極へ配向させな
がら、アーク放電させてプラズマフレームを発生させ、
アルミニウム−マグネシウム合金を蒸発させ、それによ
り生じた、プラズマフレーム中及び/又はプラズマフレ
ーム下流における蒸気流に酸素含有ガスを導入し接触さ
せる方法であり、さらに該方法において、合金系電極と
して、アルミニウムとマグネシウムの原子比が99:1
〜2:1、好ましくは23:2〜3:1の範囲にあるも
のを用いるのがよい。
The alloy-based electrode method is advantageous in that an electrode made of or mainly containing an aluminum-magnesium alloy (hereinafter referred to as an alloy-based electrode) and an electrode paired with the electrode (hereinafter referred to as a counter electrode) are used. While protecting the latter electrode with the inert gas flow, orienting it to the former electrode, arc discharge is performed to generate a plasma flame,
A method of evaporating an aluminum-magnesium alloy and introducing and contacting an oxygen-containing gas with the resulting vapor flow in and / or downstream of the plasma flame, wherein the alloy-based electrode further comprises aluminum and magnesium. The atomic ratio of magnesium is 99: 1
~ 2: 1, preferably 23: 2 to 3: 1.

【0011】混合系電極法として有利なのは、金属元素
としてアルミニウムとマグネシウムのみを含有し、かつ
金属及びその他の導電性物質の中から選ばれた少なくと
も2種の混合物又は金属及びその他の導電性物質の中か
ら選ばれた少なくとも1種とセラミックスとの混合物か
ら成る電極(以下混合系電極という)と、それと対をな
す電極(以下対極という)との間で、不活性気体流を後
者の電極を保護しつつ、前者の電極へ配向させながら、
アーク放電させてプラズマフレームを発生させ、前者の
電極を蒸発させ、それにより生じた、プラズマフレーム
中及び/又はプラズマフレーム下流における蒸気流に酸
素含有ガスを導入し接触させる方法であり、さらに該方
法において、混合系電極として、アルミニウムとマグネ
シウムの原子比が99:1〜2:1、好ましくは23:
2〜3:1の範囲にあるものを用いるのがよい。
[0011] The mixed electrode method is advantageous in that it contains only aluminum and magnesium as metal elements, and is a mixture of at least two kinds selected from metals and other conductive substances, or a mixture of metals and other conductive substances. An inert gas flow is protected between an electrode made of a mixture of at least one selected from the above and a ceramic (hereinafter referred to as a mixed electrode) and an electrode (hereinafter referred to as a counter electrode) forming a pair with the electrode to protect the latter. While orienting to the former electrode,
Arc discharge to generate a plasma flame, evaporating the former electrode, and introducing and contacting an oxygen-containing gas with the resulting vapor flow in the plasma flame and / or downstream of the plasma flame. In the mixed electrode, the atomic ratio of aluminum to magnesium is 99: 1 to 2: 1, preferably 23: 2.
It is preferable to use one in the range of 2-3: 1.

【0012】混合系電極においてその構成成分にセラミ
ックスが用いられる場合、セラミックスとしては例えば
酸化物系、金属炭酸塩系などが挙げられ、好ましくは酸
化物系、中でも酸化マグネシウム、酸化アルミニウムが
挙げられる。これらのセラミックスは1種用いてもよい
し、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、
混合系電極においてその構成成分に金属が用いられる場
合、金属としては例えばアルミニウムやマグネシウムが
用いられる。金属及びその他の導電性物質については、
セラミックスを併用する場合には少なくとも1種が用い
られ、またセラミックスを併用しない場合には少なくと
も2種が用いられる。
When ceramics are used as a constituent component of the mixed electrode, examples of the ceramics include oxides and metal carbonates, and preferably oxides, especially magnesium oxide and aluminum oxide. These ceramics may be used alone or in combination of two or more. Also,
When a metal is used as a component in the mixed electrode, for example, aluminum or magnesium is used as the metal. For metals and other conductive materials,
At least one type is used when ceramics are used in combination, and at least two types are used when ceramics are not used in combination.

【0013】これらの合金系電極法や混合系電極法にお
いて用いられる不活性気体流は、主に前記した一対の電
極のうちの一方又は対極を酸化性ガスから遮蔽して、該
電極の接触酸化による消耗を防止するのに役立つ。その
際に用いられる不活性気体としては、窒素、アルゴンな
どが挙げられる。
The inert gas flow used in the alloy-based electrode method and the mixed-electrode method mainly shields one or the other of the pair of electrodes from the oxidizing gas from the oxidizing gas, and causes the contact oxidation of the electrode. Helps to prevent wear by. Examples of the inert gas used at that time include nitrogen and argon.

【0014】本発明方法において用いられる、アルミニ
ウム−マグネシウム合金、合金系電極又は混合系電極
は、その蒸発で消費される分量に見合うようにフィーダ
ー等で連続供給するのが好ましい。その供給方向は特に
制限されないが、水平又は垂直とするのがよい。
The aluminum-magnesium alloy, alloy-based electrode or mixed-based electrode used in the method of the present invention is preferably continuously supplied by a feeder or the like in accordance with the amount consumed by the evaporation. The supply direction is not particularly limited, but is preferably horizontal or vertical.

【0015】本発明方法により、酸化反応や複合化が生
じ、γ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子を工業
的方法で容易に得ることができる。
According to the method of the present invention, an oxidation reaction or complexation occurs, and γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles can be easily obtained by an industrial method.

【0016】本発明方法により得られるγ型アルミナ−
マグネシア複合酸化物微粒子のうち、得られた直後(こ
れを加熱前と称する)の該微粒子の比表面積(これを加
熱前の比表面積と称する)が15m2/g以上、中でも
20m2/g以上、かつ耐熱指数(加熱処理条件100
0℃)が65%以上、中でも70%以上であるもの、さ
らには耐熱指数(加熱処理条件1200℃)が20%以
上、中でも30%以上であるもの、特に加熱前の比表面
積が20m2/g以上、かつ耐熱指数(加熱処理条件1
000℃)が70%以上のものが、高温でも結晶型が変
わりにくく、耐熱性や耐久性に優れ、自動車用排ガス浄
化触媒などの高温で用いられる触媒や触媒担体として有
効であるので、好ましい。ここで、耐熱指数とは、加熱
前の比表面積に対する所定温度で6時間の加熱処理後の
比表面積の割合を百分率で表わしたものであり、この加
熱処理の所定温度条件としては、通常1000℃又は1
200℃が用いられるが、一応の目安であり、耐熱性を
みる上で考慮しうる他の温度、例えば1100℃、13
00℃、1400℃なども用いられる。
Γ-type alumina obtained by the method of the present invention
Among the magnesia composite oxide fine particles, the specific surface area (referred to as the specific surface area before heating) of the fine particles immediately after being obtained (hereinafter referred to as “before heating”) is 15 m 2 / g or more, and particularly 20 m 2 / g or more. And heat resistance index (heat treatment conditions 100
0 ° C.) is 65% or more, especially 70% or more, and further, the heat resistance index (heat treatment condition 1200 ° C.) is 20% or more, especially 30% or more, especially the specific surface area before heating is 20 m 2 / g or more and heat resistance index (heat treatment condition 1
(000 ° C.) is preferably 70% or more, because the crystal form does not easily change even at a high temperature, the heat resistance and the durability are excellent, and it is effective as a catalyst or a catalyst carrier used at a high temperature such as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles. Here, the heat resistance index is a percentage of the specific surface area after the heat treatment at a predetermined temperature for 6 hours with respect to the specific surface area before the heat treatment. The predetermined temperature condition of the heat treatment is usually 1000 ° C. Or 1
Although 200 ° C. is used, it is a rough guide, and other temperatures that can be considered in view of heat resistance, for example, 1100 ° C., 13 ° C.
00 ° C., 1400 ° C., etc. are also used.

【0017】また、このような比表面積をもつ微粒子
は、平均粒径が加熱前で100nm以下、1200℃で
6時間の加熱処理後で150nm以下であるのが比表面
積を高めうるので好ましく、特に平均粒径が加熱前で1
0〜80nmであるのが加熱前はもちろん加熱後でも比
表面積を高めうる上に、1000℃以上に加熱されても
γ‐アルミナを主体とする結晶型を保持しうるので好ま
しい。
The fine particles having such a specific surface area preferably have an average particle diameter of 100 nm or less before heating and 150 nm or less after heat treatment at 1200 ° C. for 6 hours because the specific surface area can be increased. Average particle size before heating is 1
The thickness of 0 to 80 nm is preferable because the specific surface area can be increased not only before heating but also after heating, and the crystal form mainly composed of γ-alumina can be maintained even when heated to 1000 ° C. or more.

【0018】次に、本発明方法の実施に好適な製造装置
の1例について説明する。この製造装置においては、チ
ャンバー内に、上方にカソードが、下方にアノードとし
て合金系電極又は混合系電極が配設されている。カソー
ドは、アノードに対し斜向するノズルを先端に付したト
ーチの中央部に配設され、トーチ内へ供給される不活性
ガスの流れによって保護され、主に酸化性環境から遮蔽
される。
Next, an example of a manufacturing apparatus suitable for carrying out the method of the present invention will be described. In this manufacturing apparatus, an alloy-based electrode or a mixed-system electrode is provided in a chamber as an upper cathode, and as a lower anode. The cathode is located at the center of the torch with a nozzle at the tip oblique to the anode and is protected by a flow of inert gas supplied into the torch and is primarily shielded from the oxidizing environment.

【0019】チャンバーの内部は、絶対圧250〜10
00torr(約3.3×104Pa〜約1.3×105
Pa)(相対圧力で約20水銀柱インチ(約6.8×1
4Pa)の減圧から+3psi(約2.1×104
a)の陽圧)の範囲の圧力に維持するのが好ましい。
The inside of the chamber has an absolute pressure of 250 to 10
00 torr (about 3.3 × 10 4 Pa to about 1.3 × 10 5
Pa) (about 20 inches of mercury in relative pressure (about 6.8 × 1
From 0 4 Pa) to +3 psi (about 2.1 × 10 4 P)
It is preferred to maintain the pressure in the range of a) positive pressure).

【0020】この製造装置において上記のようにカソー
ドを不活性ガス流で保護しながら、電極間に電流を流し
てアーク放電させると、ノズルがアノードに対して傾斜
しているため、アノード上面に向かって斜めに配向、伸
展する細長い尾部をもつプラズマフレームが発生し、ア
ノードをその上端部で蒸発させることができる。プラズ
マフレーム尾部は電場の大きさによってその長さを調節
することができ、高温の勾配炉として作用する。このよ
うにして生じたプラズマフレームの中あるいはその下流
におけるアノード材料の蒸気流に、ノズルから酸素含有
ガスを導入し接触させる。
In this manufacturing apparatus, when a current is caused to flow between the electrodes to cause arc discharge while protecting the cathode with the inert gas flow as described above, the nozzle is inclined with respect to the anode. A plasma flame with an elongated tail that is oriented and extended obliquely is generated, and the anode can be evaporated at its upper end. The length of the plasma frame tail can be adjusted according to the magnitude of the electric field, and acts as a high-temperature gradient furnace. An oxygen-containing gas is introduced from a nozzle into contact with the vapor flow of the anode material in or downstream of the plasma frame generated in this manner.

【0021】プラズマフレームにおける温度勾配を増加
させ、かつその長さを伸ばすには、カソードを保護する
不活性気体として解離可能なもの、例えば窒素、水素又
はこれら両方などを混合したものを用いるのがよく、そ
の場合、解離可能な不活性気体の混合量は通常1〜70
重量%の範囲で選ばれる。
In order to increase the temperature gradient in the plasma flame and to increase its length, it is necessary to use a dissociable inert gas such as nitrogen, hydrogen or a mixture of both as an inert gas for protecting the cathode. In that case, the mixing amount of the dissociable inert gas is usually 1 to 70.
It is selected in the range of weight%.

【0022】アノードはチャンバー外に設けたフィーダ
ーに装着し、蒸発による消費分を連続的に供給するのが
よい。このようにすると、連続製造が可能となり、また
製造条件もコントロールしやすくなる。このような連続
生産は、より一貫した基準で運転できるのでバッチ運転
よりも好ましい。
The anode is preferably mounted on a feeder provided outside the chamber, and the amount of consumption by evaporation is preferably supplied continuously. By doing so, continuous production becomes possible, and production conditions are easily controlled. Such continuous production is preferred over batch operation because it can operate on a more consistent basis.

【0023】このようにしてアノードからの蒸発で生じ
た蒸気流に、酸素含有ガスを導入し接触させて生じた一
次粒子を含む気流をファンで捕集室側へ送り出し、その
途中で送り込まれる冷却用ガスと接触させて冷却し、捕
集室内へ流入膨張させてさらに冷却し、微粒子をゆるく
凝集させる。この微粒子をろ過材で捕捉し、次いでファ
ンを停止し、圧縮空気をろ過材に送り込むことにより、
捕捉された微粒子を解放、落下させ、捕集室底部に設け
た受器に集める。冷却用ガスとしては、例えば空気、窒
素、アルゴン、ヘリウム又はこれらの気体の組合せなど
が挙げられ、中でも特に空気が好ましい。ろ過材として
は、例えば耐熱コーティングを有する布繊維、多孔質焼
結体、バグフィルターなどが挙げられる。
In this way, an oxygen-containing gas is introduced into and brought into contact with the vapor stream generated by evaporation from the anode, and an air stream containing primary particles generated by the fan is sent out to the collection chamber side by a fan, and cooling is sent in the middle of the stream. The gas is cooled by contact with the gas for use, flows into the collection chamber, expands and cools, and the fine particles are loosely aggregated. By capturing these fine particles with a filter medium, then stopping the fan and sending compressed air to the filter medium,
The captured fine particles are released, dropped, and collected in a receiver provided at the bottom of the collection chamber. Examples of the cooling gas include, for example, air, nitrogen, argon, helium, or a combination of these gases, with air being particularly preferred. Examples of the filtering material include a cloth fiber having a heat-resistant coating, a porous sintered body, and a bag filter.

【0024】[0024]

【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定される
ものではない。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the present invention.

【0025】試料粒子について、以下の方法により、諸
物性を求め、試験し、観察した。 (1)比表面積 ASAP−2010(島津製作所社製、比表面積測定装
置)を用いてBET法により測定した。 (2)平均粒径 試料粒子の比表面積[m2/g]及び密度[g/cm3
を用い次式により算出した。 平均粒径(nm)=6×103/(密度×比表面積) (3)耐熱試験 電気炉を用い、加熱温度1000℃又は1200℃で6
時間保持して耐熱指数を求めた。 (4)電子顕微鏡写真 透過型電子顕微鏡H−8100(日立製作所社製)によ
り加速電圧200kVの条件下で撮影した。
Various physical properties of the sample particles were determined, tested, and observed by the following methods. (1) Specific surface area Measured by BET method using ASAP-2010 (manufactured by Shimadzu Corporation, specific surface area measuring device). (2) Average particle size Specific surface area [m 2 / g] and density [g / cm 3 ] of sample particles
Was calculated by the following equation. Average particle size (nm) = 6 × 10 3 / (density × specific surface area) (3) Heat resistance test Using an electric furnace, heating at 1000 ° C. or 1200 ° C.
After holding for a time, the heat resistance index was determined. (4) Electron micrograph A photograph was taken with a transmission electron microscope H-8100 (manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 200 kV.

【0026】実施例1 アーク放電式プラズマ発生装置を用い、そのチャンバー
内を0.5気圧の減圧に保持した。アルミニウム−マグ
ネシウム合金(アルミニウムとマグネシウムの原子比=
9:1)から成る丸棒をアノードとしてチャンバー外に
配設したフィーダーから随時補給しうるように設置し
た。チャンバー内のアノードと斜め上方のカソードとの
間に250A、50Vの電力を印加してアーク放電さ
せ、プラズマフレームを発生させた。アルゴンガスを
0.7m3/hの流量でカソードを囲繞して沿うように
チャンバー内へ流入させた。また、このアルゴンガス流
はカソード側からアノード側へと配向させた。アーク放
電により生じたプラズマフレームでアノードをその上端
部から蒸発させ、こうして生じた蒸気流に酸素ガスを5
3/hの流量で吹き付け、微粒子化させた。この蒸発
により消費されるアノードに見合う分量でフィーダーか
らアノードが連続的に供給される。このようにして生成
させた微粒子は、反応室内にブロアーによってつくられ
た空気の流れにのり浮遊状態で運ばれ、捕集室内の布製
のろ過材上に捕集された。捕集された微粒子は、捕集室
内から圧縮空気を吹き付けることによりろ過材から剥離
させて、下部のボトルに回収した。この微粒子及びこれ
を1400℃で6時間加熱処理したものの透過型電子顕
微鏡写真を図1及び図2にそれぞれ示す。微粒子の形状
は球形で粒径があまり変化していないことが分る。ま
た、この微粒子の結晶型は1200℃で6時間の加熱後
でも加熱前と同様γ‐アルミナ主体の構造を保持してい
た。
Example 1 An arc discharge type plasma generator was used, and the inside of the chamber was maintained at a reduced pressure of 0.5 atm. Aluminum-magnesium alloy (atomic ratio of aluminum to magnesium =
A round bar composed of 9: 1) was set as an anode so that it could be replenished as needed from a feeder arranged outside the chamber. An electric power of 250 A and 50 V was applied between the anode in the chamber and the cathode diagonally above to cause arc discharge to generate a plasma flame. Argon gas was introduced into the chamber at a flow rate of 0.7 m 3 / h around the cathode. This argon gas flow was oriented from the cathode side to the anode side. The anode is evaporated from the upper end of the anode by the plasma flame generated by the arc discharge, and oxygen gas is added to the generated steam flow by 5 times.
The particles were sprayed at a flow rate of m 3 / h to form fine particles. The anode is continuously supplied from the feeder in an amount corresponding to the anode consumed by the evaporation. The fine particles generated in this manner were carried in a floating state along the flow of air created by a blower in the reaction chamber, and collected on a cloth filter in the collection chamber. The collected fine particles were separated from the filter medium by blowing compressed air from the collection chamber, and collected in a lower bottle. FIGS. 1 and 2 show transmission electron micrographs of the fine particles and those obtained by heat-treating the fine particles at 1400 ° C. for 6 hours. It can be seen that the shape of the fine particles is spherical and the particle size does not change much. In addition, the crystal form of the fine particles retained the structure mainly composed of γ-alumina even after heating at 1200 ° C. for 6 hours, as before heating.

【0027】実施例2〜5、比較例 アルミニウムとマグネシウムの含有割合を表1のように
種々変えた以外は実施例1と同様にして微粒子を得た。
各実施例の微粒子の結晶型は1200℃で6時間の加熱
後でも加熱前と同様γ‐アルミナ主体の構造を保持して
いた。これに対し、比較例の微粒子は、加熱前はγ‐ア
ルミナであるが、実施例と同様の加熱後はα‐アルミナ
に相変態を起こしていた。
Examples 2 to 5, Comparative Examples Fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the contents of aluminum and magnesium were variously changed as shown in Table 1.
The crystal form of the fine particles of each example retained the structure mainly composed of γ-alumina even after heating at 1200 ° C. for 6 hours, as before heating. In contrast, the fine particles of the comparative example were γ-alumina before heating, but had undergone a phase transformation to α-alumina after heating as in the examples.

【0028】以上の各例の微粒子について求めた諸物性
も表1に示す。
Table 1 also shows various physical properties obtained for the fine particles of each of the above examples.

【表1】 [Table 1]

【0029】以上の結果より、比較例のγ‐アルミナ微
粒子は、加熱処理でα型へ相変態を起こし、強度が低下
するとともに、粒子が肥大化し、比表面積が著しく低下
するため、高温での触媒担体や触媒としては十分な機能
を発現しにくいのに対し、実施例の微粒子は、1000
℃の加熱処理では粒径が加熱前に比しあまり変化せず、
1200℃での加熱処理でも粒径の変化が比較例に比べ
て小さく、粒子の成長が抑制されるとともに、比表面積
も加熱前で触媒担体や触媒として通常要求されるレベル
を満たす上に、上記加熱処理後でも1000℃の加熱処
理では加熱前に比しあまり低下せず、1200℃での加
熱処理でも比較例に比べて変化が小さく、しかもγ‐ア
ルミナ主体の構造を保持し、触媒担体や触媒として利用
しうることが分る。
From the above results, the γ-alumina fine particles of the comparative example undergo a phase transformation to α-form by heat treatment, and the strength is reduced, and the particles are enlarged and the specific surface area is significantly reduced. While it is difficult to exhibit a sufficient function as a catalyst carrier or a catalyst, the fine particles of Examples
In the heat treatment at ℃, the particle size does not change much compared to before heating,
Even in the heat treatment at 1200 ° C., the change in the particle size is smaller than that in the comparative example, the growth of the particles is suppressed, and the specific surface area satisfies the level usually required as a catalyst carrier or a catalyst before heating. Even after the heat treatment, the heat treatment at 1000 ° C. does not decrease much compared to before the heat treatment, and the change at the heat treatment at 1200 ° C. is smaller than that of the comparative example. It turns out that it can be utilized as a catalyst.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明のγ型アルミナ−マグネシア複合
酸化物微粒子は、耐熱温度1300℃以上の耐熱性及び
耐久性を示し、高温でも結晶型、比表面積、粒径が変わ
りにくく、触媒担体機能や触媒活性を長期間持続させる
ことができ、自動車用排ガス浄化触媒、ガス化触媒等の
耐熱性の要求される触媒や触媒担体として利用される
他、セラミックスやセラミックス添加物としても有用で
ある。また、本発明方法によれば、上記微粒子を含め、
γ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子を簡単に効
率よく工業的に製造することができる。また、本発明方
法においてアノードを連続的に供給すると、バッチ式で
は生産量が制約される上に、原料の体積減少に伴って製
造条件のコントロールが困難になるのに対し、連続生産
が可能となり、製造条件のコントロールも容易になる。
The gamma-alumina-magnesia composite oxide fine particles of the present invention exhibit heat resistance and durability at a heat resistance temperature of 1300 ° C. or higher, and their crystal form, specific surface area and particle size are hardly changed even at high temperatures, and the catalyst carrier function In addition to being used as a catalyst or a catalyst carrier requiring heat resistance, such as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles and a gasification catalyst, it is also useful as ceramics and ceramic additives. Further, according to the method of the present invention, including the fine particles,
γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles can be easily and industrially produced efficiently. Further, when the anode is continuously supplied in the method of the present invention, the production amount is restricted in the batch system, and it is difficult to control the production conditions with a decrease in the volume of the raw material. In addition, control of manufacturing conditions is also facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1で得られた微粒子の粒子構造を示す
透過型電子顕微鏡写真。
FIG. 1 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of the fine particles obtained in Example 1.

【図2】 実施例1で得られた微粒子の加熱処理物の粒
子構造を示す透過型電子顕微鏡写真。
FIG. 2 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of a heat-treated product of fine particles obtained in Example 1.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウムとマグネシウムを含む原料
を酸素雰囲気下で熱プラズマにより蒸発させることを特
徴とするγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子の
製造方法。
1. A method for producing fine particles of γ-type alumina-magnesia composite oxide, wherein a raw material containing aluminum and magnesium is evaporated by thermal plasma in an oxygen atmosphere.
【請求項2】 原料中のアルミニウムとマグネシウムの
原子比が99:1〜2:1の範囲にある請求項1記載の
製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the atomic ratio of aluminum to magnesium in the raw material is in the range of 99: 1 to 2: 1.
【請求項3】 熱プラズマを電極間のアーク放電により
発生させる請求項1又は2記載の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the thermal plasma is generated by arc discharge between the electrodes.
【請求項4】 アルミニウム−マグネシウム合金から成
るかあるいは該合金を主体として含む電極と、それと対
をなす電極との間で、不活性気体流を後者の電極を保護
しつつ、前者の電極へ配向させながら、アーク放電させ
てプラズマフレームを発生させ、アルミニウム−マグネ
シウム合金を蒸発させ、それにより生じた、プラズマフ
レーム中及び/又はプラズマフレーム下流における蒸気
流に酸素含有ガスを導入し接触させることを特徴とする
γ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子の製造方
法。
4. An inert gas flow directed between an electrode made of or mainly containing an aluminum-magnesium alloy and a paired electrode while protecting the latter electrode and directing the inert gas flow to the former electrode. While discharging, a plasma flame is generated by an arc discharge, an aluminum-magnesium alloy is evaporated, and an oxygen-containing gas is introduced into and brought into contact with the resulting vapor flow in the plasma flame and / or downstream of the plasma flame. A method for producing gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles.
【請求項5】 金属元素としてアルミニウムとマグネシ
ウムのみを含有し、かつ金属及びその他の導電性物質の
中から選ばれた少なくとも2種の混合物又は金属及びそ
の他の導電性物質の中から選ばれた少なくとも1種とセ
ラミックスとの混合物から成る電極と、それと対をなす
電極との間で、不活性気体流を後者の電極を保護しつ
つ、前者の電極へ配向させながら、アーク放電させてプ
ラズマフレームを発生させ、前者の電極を蒸発させ、そ
れにより生じた、プラズマフレーム中及び/又はプラズ
マフレーム下流における蒸気流に酸素含有ガスを導入し
接触させることを特徴とするγ型アルミナ−マグネシア
複合酸化物微粒子の製造方法。
5. A mixture containing only aluminum and magnesium as metal elements, and at least two kinds of mixtures selected from metals and other conductive substances or at least selected from metals and other conductive substances. An arc is discharged between an electrode made of a mixture of one type of ceramics and a pair of electrodes, while protecting the latter electrode and orienting the inert gas flow to the former electrode, thereby performing an arc discharge to form a plasma frame. Gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particles, wherein an oxygen-containing gas is introduced into and brought into contact with a vapor flow generated in the plasma flame and / or downstream of the plasma flame. Manufacturing method.
【請求項6】 セラミックスが酸化物系又は金属炭酸塩
系のものである請求項5記載の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the ceramic is an oxide or metal carbonate.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の製
造方法で製造されたγ型アルミナ−マグネシア複合酸化
物微粒子。
7. A gamma-type alumina-magnesia composite oxide fine particle produced by the production method according to claim 1.
【請求項8】 加熱前の比表面積が15m2/g以上、
かつ耐熱指数(加熱処理条件1000℃)が65%以上
のγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物微粒子。
8. A specific surface area before heating is 15 m 2 / g or more,
Γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles having a heat resistance index (heat treatment conditions of 1000 ° C.) of 65% or more.
【請求項9】 加熱前の平均粒径が100nm以下であ
る請求項8記載のγ型アルミナ−マグネシア複合酸化物
微粒子。
9. The γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles according to claim 8, wherein the average particle diameter before heating is 100 nm or less.
【請求項10】 請求項1ないし6のいずれかの製造方
法で製造された請求項8又は9記載のγ型アルミナ−マ
グネシア複合酸化物微粒子。
10. The γ-type alumina-magnesia composite oxide fine particles according to claim 8 or 9, produced by the production method according to any one of claims 1 to 6.
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