JPH1190239A - Manufacture of palladium catalyst and palladium catalyst - Google Patents
Manufacture of palladium catalyst and palladium catalystInfo
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- JPH1190239A JPH1190239A JP25872897A JP25872897A JPH1190239A JP H1190239 A JPH1190239 A JP H1190239A JP 25872897 A JP25872897 A JP 25872897A JP 25872897 A JP25872897 A JP 25872897A JP H1190239 A JPH1190239 A JP H1190239A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パラジウム材を用
いたパラジウム触媒に関する。[0001] The present invention relates to a palladium catalyst using a palladium material.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の反応触媒としては、担持触媒が多
く使用されてきた。この担持触媒は、触媒の担体となる
メタルハニカムやセラミックハニカムに、ウオッシュコ
ートと組み合わせて担持し、乾燥後焼成し触媒体として
使用されてきた。2. Description of the Related Art As a conventional reaction catalyst, a supported catalyst has been often used. This supported catalyst has been used in combination with a washcoat on a metal honeycomb or ceramic honeycomb serving as a catalyst carrier, dried and calcined to be used as a catalyst body.
【0003】担持触媒は、上述のような製造方法を採る
ため、触媒層自体がハニカムと層状に形成され、ウオッ
シュコートおよび触媒層と触媒の担体であるメタルハニ
カムやセラミックハニカムとの熱膨張率が異なることか
ら、物理的衝撃を受けた場合、熱衝撃を受けた場合、振
動を受けた場合等に触媒層の剥離を生じる恐れがあっ
た。このため、触媒体の組み込まれる装置には、種々の
工夫を凝らし耐衝撃防止、耐振動防止が行われてきた。[0003] Since the supported catalyst employs the above-described production method, the catalyst layer itself is formed in a layered form with the honeycomb, and the wash coat and the coefficient of thermal expansion between the catalyst layer and the metal honeycomb or ceramic honeycomb which is the carrier of the catalyst are reduced. Because of the difference, the catalyst layer may be peeled off when subjected to a physical shock, a thermal shock, or a vibration. For this reason, various devices have been devised to prevent impact and vibration in devices incorporating a catalyst body.
【0004】中でも、水中のような流体中で担持触媒を
使用する場合においては、物理的衝撃、振動等に加え、
担持している触媒層自体が流体による摩擦および抵抗を
受けることとなり、触媒層の剥離がより一層起こりやす
くなり、触媒層が剥離すると流体溶液中に混入すること
となり、信頼性に欠けるものである。[0004] In particular, when the supported catalyst is used in a fluid such as water, in addition to physical shock and vibration,
The supported catalyst layer itself is subjected to friction and resistance due to the fluid, and the separation of the catalyst layer is more likely to occur. When the catalyst layer is separated, the catalyst layer is mixed into the fluid solution, which is unreliable. .
【0005】また、近年においては環境問題が非常に重
要となり、資源は有限であるとの認識のもとで、工業製
品にはリサイクル可能な製品としての性質が求められ
る。このような観点から考え、従来の担持触媒では、触
媒金属の担持量が少ないことから、リサイクルを行う場
合でも、回収率および経済性の面から見て採算性に問題
があった。[0005] In recent years, environmental issues have become very important, and with the recognition that resources are limited, industrial products are required to have properties as recyclable products. From such a viewpoint, the conventional supported catalyst has a small amount of supported catalyst metal, and therefore has a problem in terms of profitability in terms of recovery rate and economic efficiency even when recycling.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、従
来の担持触媒が物理的衝撃、熱衝撃、振動を受けた場合
等に触媒層の剥離を生じる恐れを完全に無くし、リサイ
クル可能な触媒を提供することを目的としたのである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention completely eliminates the possibility that a conventional supported catalyst may cause peeling of a catalyst layer when subjected to physical shock, thermal shock, vibration, etc. The purpose was to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】以上に述べた課題を解決
するため、本発明者は、パラジウムの無垢材を使用する
ことを考えた。しかし、パラジウムの無垢材をそのまま
触媒としても、従来の担持触媒と同等の触媒能力は発揮
できない。本発明者は、この点について鋭意研究を続け
た結果、パラジウムの表面酸化層が触媒能力と密接な関
係にあり、ある一定の方法で熱処理して形成した表面酸
化層を有するパラジウム材は、従来の担持触媒と同等の
触媒能力を発揮しうるパラジウム触媒として使用できる
ことが明らかになった。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor considered using a solid palladium material. However, even if a pure palladium material is used as a catalyst, the same catalytic performance as a conventional supported catalyst cannot be exhibited. The present inventor has conducted intensive studies on this point, and as a result, the surface oxide layer of palladium is closely related to the catalytic ability, and a palladium material having a surface oxide layer formed by heat treatment by a certain method has been conventionally used. It has been revealed that the catalyst can be used as a palladium catalyst capable of exhibiting the same catalytic performance as a supported catalyst.
【0008】請求項1記載の発明は、酸化雰囲気中にお
いてパラジウム材を酸化するにあたり、その酸化雰囲気
温度の昇温と降温とを交互に繰り返し行う熱履歴を経て
酸化処理し表面に酸化物層を形成するものとしたパラジ
ウム触媒の製造方法である。本明細書におけるパラジウ
ム材とは、パラジウムの無垢材およびパラジウム基合金
(低量の白金を含むPd−Pt合金の如きもの)を言
い、その形状に特段の制限はなく、最終的な触媒体形状
に適したものを使用すればよい。また、ここでいう酸化
雰囲気とは、広義に捉え、加熱することでパラジウム材
の表面に酸化物層形成することのできる雰囲気のもので
あれば、いかなる種類の雰囲気でも構わない。経済性を
考慮し、単に大気雰囲気中で加熱してもよい。According to the first aspect of the present invention, in oxidizing a palladium material in an oxidizing atmosphere, an oxidation treatment is performed through a heat history of alternately increasing and decreasing the temperature of the oxidizing atmosphere to form an oxide layer on the surface. This is a method for producing a palladium catalyst to be formed. As used herein, the term “palladium material” refers to a pure palladium material and a palladium-based alloy (such as a Pd-Pt alloy containing a small amount of platinum). What is suitable is to use what is suitable for. The term “oxidizing atmosphere” used herein may be any kind of atmosphere as long as it is an atmosphere in which an oxide layer can be formed on the surface of a palladium material by heating. Heating may be simply performed in an air atmosphere in consideration of economy.
【0009】このパラジウム触媒を製造する課程で、酸
化雰囲気の温度をの昇温と降温とを交互に繰り返し行う
熱履歴を経て酸化処理することが、目的とする触媒能力
を確保するためには非常に重要となる。即ち、酸化処理
する酸化雰囲気の温度が異なればパラジウム材の表面に
形成される酸化物の性状が異なり、酸化物層の表面の微
細凹凸形状が異なってくる。従って、酸化雰囲気の温度
を繰り返し上下させる一定の熱履歴を経てパラジウム材
を処理することで、この酸化物層の厚さ、性状および表
面の微細凹凸形状を制御するのである。この微細凹凸形
状は、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用することによ
って初めて観察できるものである。In the process of producing this palladium catalyst, it is very necessary to carry out the oxidation treatment through a heat history in which the temperature of the oxidizing atmosphere is repeatedly increased and decreased alternately, in order to secure the desired catalytic performance. Is important. That is, if the temperature of the oxidizing atmosphere for the oxidizing treatment is different, the properties of the oxide formed on the surface of the palladium material are different, and the fine irregularities on the surface of the oxide layer are different. Therefore, by treating the palladium material through a certain thermal history of repeatedly raising and lowering the temperature of the oxidizing atmosphere, the thickness, properties and fine irregularities of the surface of the oxide layer are controlled. This fine uneven shape can be observed for the first time by using a scanning electron microscope (SEM).
【0010】この微細凹凸形状は、パラジウム触媒が応
用される水素ガス、一酸化炭素ガス、その他炭化水素ガ
ス全般と接触反応する際の、接触反応面積を増加させる
役割を果たすものである。熱処理しないパラジウムの無
垢材をそのまま触媒としても使用しても、従来の担持触
媒と同等の触媒能力を発揮できない理由は、この接触反
応面積の違いによるものであった。即ち、パラジウム材
は、酸化処理を施し、酸化物の微細凹凸形状を形成する
ことで、初めて担持触媒と同等のトータル酸化物量およ
び接触反応面積の確保が可能となり、担持触媒と同等の
触媒能力を発揮するパラジウム触媒を得ることができる
のである。また、酸化処理するパラジウム材に予めサン
ドブラスト等の表面粗化処理を施しておくと接触反応面
積を、より容易に増加させることができる[0010] The fine concavo-convex shape plays a role in increasing the contact reaction area when the palladium catalyst reacts with hydrogen gas, carbon monoxide gas, and other hydrocarbon gases in general. The reason that even if a solid material of palladium that is not heat-treated is used as a catalyst as it is, it cannot exhibit the same catalytic performance as a conventional supported catalyst, is due to the difference in the contact reaction area. That is, the palladium material is subjected to an oxidation treatment to form a fine uneven shape of the oxide, so that the total oxide amount and the contact reaction area equivalent to the supported catalyst can be secured for the first time, and the catalyst ability equivalent to the supported catalyst is obtained. It is possible to obtain a palladium catalyst that exerts its effect. Further, if a surface roughening treatment such as sandblasting is previously performed on the palladium material to be oxidized, the contact reaction area can be more easily increased.
【0011】請求項2記載の発明は、酸化雰囲気温度の
昇温と降温とを交互に繰り返し行う熱履歴は、PbOの
熱解離温度を挟んで昇温と降温とを交互に繰り返し行う
ものである請求項1記載のパラジウム触媒の製造方法で
ある。本発明は、パラジウム酸化物であるPdOが、熱
解離する特性に着目して成されたものである。このPd
Oの熱解離温度は、大気中で約780℃である。一定の
温度で加熱することでパラジウム材の表面に酸化物層を
形成することは可能であるが、そのままさらに加熱を続
けても、均一に酸化物層が形成されると局部電池を形成
する場が無くなると、酸化の進行は鈍り、酸化物の微細
凹凸形状を増加させることは困難となる。According to the second aspect of the present invention, the heat history in which the temperature of the oxidizing atmosphere is repeatedly raised and lowered alternately is such that the temperature is raised and lowered alternately with the thermal dissociation temperature of PbO therebetween. A method for producing a palladium catalyst according to claim 1. The present invention has been made by paying attention to the thermal dissociation property of PdO, which is a palladium oxide. This Pd
The thermal dissociation temperature of O is about 780 ° C. in the atmosphere. Although it is possible to form an oxide layer on the surface of the palladium material by heating at a certain temperature, even if the heating is continued as it is, if the oxide layer is formed uniformly, a local battery may be formed. When there is no oxide, the progress of oxidation slows down, and it becomes difficult to increase the fine irregularities of the oxide.
【0012】そこで、このPdOの解離温度を挟んで雰
囲気温度の昇温と降温とを交互に繰り返し行うと、大気
圧下において780℃以下の温度では酸化反応で形成さ
れた酸化物が、780℃以上の温度に保持されると酸素
の解離を起こすことになる。このとき、一旦酸化反応で
酸化物の微細凹凸形状が形成されると、酸素の解離によ
り還元されてもパラジウム材表面に残留し微細凹凸形状
が維持される。これを再度780℃以下の温度に保持す
ると、その微細凹凸形状の上に更にパラジウム酸化物が
形成され、より緻密で高密度の微細凹凸形状の形成が可
能となる。熱履歴として、このような熱処理を複数回繰
り返すことにより、目的とする微細凹凸形状を持つパラ
ジウム触媒を得ることができるのである。Therefore, when the temperature rise and fall of the ambient temperature are alternately repeated with the PdO dissociation temperature interposed therebetween, the oxide formed by the oxidation reaction at a temperature of 780 ° C. or less under the atmospheric pressure becomes 780 ° C. When the temperature is maintained at the above temperature, oxygen is dissociated. At this time, once the fine irregularities of the oxide are formed by the oxidation reaction, the fine irregularities remain on the surface of the palladium material even if reduced by dissociation of oxygen, and the fine irregularities are maintained. When the temperature is again kept at 780 ° C. or lower, palladium oxide is further formed on the fine irregularities, and it is possible to form finer and higher-density fine irregularities. By repeating such a heat treatment a plurality of times as the thermal history, a palladium catalyst having the desired fine irregularities can be obtained.
【0013】請求項3記載の発明は、大気雰囲気中でパ
ラジウム材を加熱酸化処理し表面に酸化物層を形成し、
このパラジウム材表面で燃焼ガスを触媒燃焼させパラジ
ウム材表面の酸化物層を形成するものとしたパラジウム
触媒の製造方法である。本発明は、大気雰囲気中でパラ
ジウム材を酸化処理し酸化物層を予め形成し、この酸化
物層を燃焼ガスの触媒燃焼反応を利用することで短時間
に目的とする酸化物層を形成して得られるパラジウム触
媒である。According to a third aspect of the present invention, a palladium material is heated and oxidized in an air atmosphere to form an oxide layer on the surface.
This is a method for producing a palladium catalyst in which a combustion gas is catalytically burned on the surface of the palladium material to form an oxide layer on the surface of the palladium material. According to the present invention, an oxide layer is formed in advance by oxidizing a palladium material in an air atmosphere, and a target oxide layer is formed in a short time by utilizing the catalytic combustion reaction of a combustion gas. It is a palladium catalyst obtained by.
【0014】ここで使用する燃焼ガスは、燃焼反応でパ
ラジウム材を酸化することのできるものであれば、いず
れの燃焼ガスでも構わないが、メタンの使用が望まし
い。メタンは他の燃焼ガスに比べ、酸化物層のないPd
の触媒活性では燃焼しにくく、見かけ上燃焼が停止し、
余分な温度上昇を起こしにくく、温度制御が容易なため
である。このメタンの燃焼反応を利用することで、Pd
Oの解離温度を挟んで雰囲気温度を繰り返し上下させる
と同様の効果を得ることができるのである。The combustion gas used here may be any combustion gas as long as it can oxidize the palladium material by the combustion reaction, but methane is preferred. Methane is Pd-free with no oxide layer compared to other combustion gases
Combustion is difficult with the catalytic activity of, combustion apparently stops,
This is because excessive temperature rise is unlikely to occur and temperature control is easy. By utilizing the combustion reaction of methane, Pd
The same effect can be obtained by repeatedly raising and lowering the ambient temperature across the O dissociation temperature.
【0015】即ち、大気雰囲気中でパラジウム材を酸化
処理し酸化物層を形成したパラジウム材は、メタン反応
装置内で、メタン混合気を用いて、500℃前後の混合
気温度で処理することで、酸化物層の適度な厚さを得る
のである。That is, the palladium material having an oxide layer formed by oxidizing the palladium material in an air atmosphere is treated in a methane reactor at a mixture temperature of about 500 ° C. using a methane mixture. The reason is that an appropriate thickness of the oxide layer is obtained.
【0016】このとき、メタン反応装置内で、パラジウ
ム材の酸化活性は、徐々に上昇し、パラジウム材上でメ
タンの触媒燃焼反応が行われるようになる。このように
してメタンの酸化反応が進行すると、酸化反応熱によ
り、パラジウム材の表面温度が上昇し、780℃に達し
たところで、パラジウム材表面のPdOが熱解離を起こ
してPdへと変化する。Pdへと変化すると、見かけ上
触媒燃焼反応が起こらなくなり、パラジウム材の表面温
度が降下し、パラジウム材表面でPdOが再度形成され
る。一定量のPdOが再形成されると、再び触媒燃焼反
応が起こり、上述した一連の反応が繰り返し起こること
になり、大きな反応表面積を持つパラジウム触媒を得る
ことができるのである。At this time, in the methane reactor, the oxidation activity of the palladium material gradually increases, and a catalytic combustion reaction of methane is performed on the palladium material. When the oxidation reaction of methane proceeds in this way, the surface temperature of the palladium material increases due to the heat of the oxidation reaction, and when the temperature reaches 780 ° C., PdO on the surface of the palladium material undergoes thermal dissociation and changes to Pd. When it changes to Pd, apparently catalytic combustion reaction does not occur, the surface temperature of the palladium material drops, and PdO is formed again on the surface of the palladium material. When a certain amount of PdO is reformed, a catalytic combustion reaction occurs again, and the above-described series of reactions occurs repeatedly, so that a palladium catalyst having a large reaction surface area can be obtained.
【0017】請求項4記載の発明は、パラジウム材の表
面に酸化物層を形成したものである請求項1〜請求項3
のいずれかの製造方法により得られたパラジウム触媒で
ある。このパラジウム触媒は、パラジウム材の表面が非
常に緻密で密度の高い酸化物層に覆われたものである。
従って、触媒としての接触反応面積が高く、担持触媒の
ような触媒層の脱落等の心配も解決できることとなるの
である。According to a fourth aspect of the present invention, an oxide layer is formed on a surface of a palladium material.
Is a palladium catalyst obtained by any one of the production methods. In this palladium catalyst, the surface of a palladium material is covered with a very dense and dense oxide layer.
Therefore, the contact reaction area as a catalyst is high, and the concern of falling off of a catalyst layer such as a supported catalyst can be solved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本件に関する発明の最良と
思われる実施の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment which is considered to be the best invention of the present invention will be described.
【0019】本発明の実施は、パラジウムの無垢板を使
用しておこなった。まず最初に、このパラジウムの無垢
板をサンドブラスト処理し、表面に細かな凹凸形状を形
成した。続いて、このパラジウムの無垢板の大気中での
熱処理を行った。熱処理の履歴は、電気炉内で750℃
×10分の熱処理と850℃×10分の熱処理を交互に
3度繰り返し、最後に750℃×10分の熱処理を行っ
た。The practice of the present invention was carried out using solid palladium plates. First, the solid palladium plate was subjected to sandblasting to form fine irregularities on the surface. Subsequently, the solid plate of palladium was heat-treated in the air. The history of heat treatment is 750 ° C in an electric furnace.
The heat treatment of × 10 minutes and the heat treatment of 850 ° C. × 10 minutes were alternately repeated three times, and finally the heat treatment of 750 ° C. × 10 minutes was performed.
【0020】大気中での熱処理が完了したパラジウムの
無垢板は、メタン反応装置内で、メタン濃度4%混合気
(断熱燃焼温度1380℃)を用いて、混合気温度50
0℃の条件下で30分間処理しパラジウム触媒とした。
このとき、PdOの形成とOの解離によるPdの生成が
複数回繰り返されたことになる。The solid palladium plate which has been subjected to the heat treatment in the atmosphere is mixed in a methane reactor with a mixture of methane at a concentration of 4% (adiabatic combustion temperature of 1380 ° C.) and a mixture temperature of 50%.
The mixture was treated at 0 ° C. for 30 minutes to obtain a palladium catalyst.
At this time, the formation of PdO and the generation of Pd by dissociation of O are repeated a plurality of times.
【0021】以上のような熱処理工程を経て、パラジウ
ムの無垢板からパラジウム触媒を得た。このパラジウム
触媒の性能を確認するため、以下のような性能比較試験
を実施した。この性能比較試験に使用した比較用触媒体
として、Pd/ZrO2 担持コージライトセラミック触
媒体および未熱処理Pdフォイルハニカム触媒体を使用
した。ここで、本発明にかかるパラジウム触媒を使用し
たパラジウム触媒体は、熱処理Pdフォイルハニカム触
媒体と表示するものとする。Through the above heat treatment step, a palladium catalyst was obtained from a solid palladium plate. In order to confirm the performance of the palladium catalyst, the following performance comparison test was performed. As comparative catalyst bodies used in the performance comparison test, was used Pd / ZrO 2 carrier cordierite ceramic catalyst body and untreated heat-treated Pd foil honeycomb catalyst body. Here, the palladium catalyst body using the palladium catalyst according to the present invention is referred to as a heat-treated Pd foil honeycomb catalyst body.
【0022】まず最初に、メタンによる触媒着火温度を
比較した。ここで使用したPd/ZrO2 担持コージラ
イトセラミック触媒体は、50mm径×50mm長のサ
イズでZrO2 ウオッシュコートが施され、一般触媒と
してはかなり高いPd担持量1mg/cm2 のものを使
用した。未熱処理Pdフォイルハニカム触媒体は、50
mm径×50mm長のサイズで、100μm厚のPdフ
ォイルを螺旋状に巻き込んだものである。熱処理Pdフ
ォイルハニカム触媒体は、100μm厚のPdフォイル
を所定の熱処理工程を経てパラジウム触媒とし、これを
螺旋状に巻き込んで、50mm径×50mm長のサイズ
としたものである。この、着火温度測定条件は、以下の
通りである。First, the catalyst ignition temperatures of methane were compared. The Pd / ZrO 2 -supported cordierite ceramic catalyst body used here was ZrO 2 wash-coated with a size of 50 mm diameter × 50 mm length, and a general catalyst having a considerably high Pd loading amount of 1 mg / cm 2 was used. . The unheated Pd foil honeycomb catalyst body is 50
A Pd foil having a diameter of 50 mm and a diameter of 50 mm and a thickness of 100 μm is spirally wound. The heat-treated Pd foil honeycomb catalyst body is a Pd foil having a thickness of 100 μm, which is subjected to a predetermined heat treatment step to form a palladium catalyst, which is spirally wound into a size of 50 mm diameter × 50 mm length. The ignition temperature measurement conditions are as follows.
【0023】 メタンによる触媒着火温度測定条件 空気流量 :500SLPM(Standard Liter Per Minute、以下同様) 線速 4.2Nm/sec メタン流量 :21.5SLPM(メタン濃度 4.3%) 混合気加熱方法:空気にメタンを混合した後、所定の温度になるよう、メタ ン混合前の空気を電気ヒータで加熱 触媒着火判定法:触媒壁温度が急激に上昇し、触媒出口壁温度が600℃以 上となるための入口混合気温度を触媒着火温度とした Conditions for measuring catalyst ignition temperature with methane Air flow rate: 500 SLPM (Standard Liter Per Minute, the same applies hereinafter) Linear velocity 4.2 Nm / sec Methane flow rate: 21.5 SLPM (methane concentration 4.3%) Mixed air heating method: air After mixing methane into the mixture, the air before mixing with methane is heated by an electric heater so that the temperature reaches a predetermined level. Catalyst ignition determination method: The catalyst wall temperature rises rapidly, and the catalyst outlet wall temperature rises to 600 ° C or higher. The mixture temperature at the inlet to the catalyst ignition temperature
【0024】この条件で、測定を行った結果、Pd/Z
rO2 担持コージライトセラミック触媒体の触媒着火温
度は358℃、未熱処理Pdフォイルハニカム触媒体の
触媒着火温度は550℃以上、熱処理Pdフォイルハニ
カム触媒体の触媒着火温度は351℃となり、担持触媒
と同等の性能を示した。また、未熱処理Pdフォイルハ
ニカム触媒体では触媒能力が十分に発揮できないことが
明らかである。Under the above conditions, the result of the measurement was that Pd / Z
The catalyst ignition temperature of the rO 2 -supported cordierite ceramic catalyst is 358 ° C., the catalyst ignition temperature of the unheated Pd foil honeycomb catalyst is 550 ° C. or higher, and the catalyst ignition temperature of the heat-treated Pd foil honeycomb catalyst is 351 ° C. Equivalent performance was shown. It is also clear that the catalytic performance of the unheated Pd foil honeycomb catalyst body cannot be sufficiently exhibited.
【0025】次に、水素による触媒着火温度を比較し
た。ここで使用したPd/ZrO2 担持コージライトセ
ラミック触媒体、未熱処理Pdフォイルハニカム触媒体
および熱処理Pdフォイルハニカム触媒体は、メタンに
よる触媒着火温度の試験に使用したものとサイズが30
mm径×50mm長と異なるのみで、その他は同一であ
る。この、着火温度測定条件は、以下の通りである。Next, the catalyst ignition temperatures of hydrogen were compared. The Pd / ZrO 2 -supported cordierite ceramic catalyst body, the unheated Pd foil honeycomb catalyst body, and the heat-treated Pd foil honeycomb catalyst body used here had a size 30 times smaller than that used in the test of the catalyst ignition temperature with methane.
The difference is only the mm diameter × 50 mm length, and the others are the same. The ignition temperature measurement conditions are as follows.
【0026】 水素による触媒着火温度測定条件 空気流量 :150SLPM 線速 3.5Nm/sec メタン流量 :3.0SLPM(水素濃度 2.0%) 混合気加熱方法:空気に水素を混合した後、所定の温度になるよう、水素混 合前の空気を電気ヒータで加熱 触媒着火判定法:触媒壁温度が急激に上昇し、最も温度の高い部分が400 ℃以上となるための入口混合気温度を触媒着火温度とした Conditions for measuring catalyst ignition temperature with hydrogen Air flow rate: 150 SLPM Linear velocity 3.5 Nm / sec Methane flow rate: 3.0 SLPM (hydrogen concentration 2.0%) Mixed air heating method: After mixing hydrogen with air, a predetermined Heat the air before hydrogen mixing with an electric heater to reach the temperature. Catalyst ignition determination method: The catalyst mixture temperature is set so that the temperature of the catalyst wall rises rapidly and the temperature of the hottest part becomes 400 ° C or higher. Temperature
【0027】この条件で、測定を行った結果、Pd/Z
rO2 担持コージライトセラミック触媒体の触媒着火温
度は30℃以下、未熱処理Pdフォイルハニカム触媒体
の触媒着火温度は140℃、熱処理Pdフォイルハニカ
ム触媒体の触媒着火温度は30℃以下となり、担持触媒
と同等の性能を示した。また、未熱処理Pdフォイルハ
ニカム触媒体の触媒能力が劣ることがここでも明らかと
なった。Measurements were made under these conditions, and as a result, Pd / Z
The catalyst ignition temperature of the rO 2 -supported cordierite ceramic catalyst body is 30 ° C. or less, the catalyst ignition temperature of the unheated Pd foil honeycomb catalyst body is 140 ° C., and the catalyst ignition temperature of the heat-treated Pd foil honeycomb catalyst body is 30 ° C. or less. It showed the same performance as. It was also found here that the catalytic performance of the unheated Pd foil honeycomb catalyst body was poor.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明に係るパラジウム触媒は、担持触
媒と異なり、パラジウムの無垢板に代表されるようにパ
ラジウム材そのものを所定の熱処理で触媒化するため、
担持触媒に発生する振動、衝撃、熱衝撃、流体摩擦等に
よる触媒層の剥離不良が起こることが無くなりその応用
範囲を広げることができ、かつ担持触媒と同等の触媒性
能を引き出すことができた。しかも、パラジウムの無垢
板のようなパラジウム材を使用すると、回収精製するこ
とが容易になり、担持触媒に含まれるパラジウムの回収
を試みるのに比べ、その回収効率を高めることができ、
経済性の高いリサイクリングが可能となり、長期的視野
で見た場合の経済的効果および環境保全効果も大であ
る。また、本発明に係るパラジウム触媒を使用すると、
水素ガスを安全かつ容易に酸化して水に変えることがで
き、その他CO、炭化水素一般の燃焼触媒としての使用
も可能である。The palladium catalyst according to the present invention is different from a supported catalyst in that a palladium material itself is catalyzed by a predetermined heat treatment as represented by a solid palladium plate.
Poor peeling of the catalyst layer due to vibration, impact, thermal shock, fluid friction, etc. generated in the supported catalyst was eliminated, so that its application range could be expanded, and catalytic performance equivalent to that of the supported catalyst could be obtained. Moreover, the use of a palladium material such as a solid palladium plate makes it easy to recover and purify, and can improve the recovery efficiency compared to attempting to recover the palladium contained in the supported catalyst,
Recycling with high economic efficiency becomes possible, and the economic effect and environmental conservation effect when viewed from a long-term perspective are great. When the palladium catalyst according to the present invention is used,
Hydrogen gas can be oxidized safely and easily to water, and it can also be used as a combustion catalyst for general CO and hydrocarbons.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成9年11月6日[Submission date] November 6, 1997
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項2[Correction target item name] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0008】請求項1記載の発明は、酸化雰囲気中にお
いてパラジウム材を酸化するにあたり、その酸化雰囲気
温度の昇温と降温とを交互に繰り返し行う熱履歴を経て
酸化処理し表面に酸化物層を形成するものとしたパラジ
ウム触媒の製造方法である。本明細書におけるパラジウ
ム材とは、パラジウムの無垢材およびパラジウム基合金
(低量の白金を含むPd−Pt合金の如きもの)を言
い、その形状に特段の制限はなく、最終的な触媒体形状
に適したものを使用すればよい。また、ここでいう酸化
雰囲気とは、広義に捉え、加熱することでパラジウム材
の表面に酸化物層を形成することのできる雰囲気のもの
であれば、いかなる種類の雰囲気でも構わない。経済性
を考慮し、単に大気雰囲気中で加熱してもよい。According to the first aspect of the present invention, in oxidizing a palladium material in an oxidizing atmosphere, an oxidation treatment is performed through a heat history of alternately increasing and decreasing the temperature of the oxidizing atmosphere to form an oxide layer on the surface. This is a method for producing a palladium catalyst to be formed. As used herein, the term “palladium material” refers to a pure palladium material and a palladium-based alloy (such as a Pd-Pt alloy containing a small amount of platinum). What is suitable is to use what is suitable for. The oxidizing atmosphere referred to here may be any kind of atmosphere as long as it can be broadly regarded as an atmosphere in which an oxide layer can be formed on the surface of a palladium material by heating. Heating may be simply performed in an air atmosphere in consideration of economy.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0009】このパラジウム触媒を製造する課程で、酸
化雰囲気の温度の昇温と降温とを交互に繰り返し行う熱
履歴を経て酸化処理することが、目的とする触媒能力を
確保するためには非常に重要となる。即ち、酸化処理す
る酸化雰囲気の温度が異なればパラジウム材の表面に形
成される酸化物の性状が異なり、酸化物層の表面の微細
凹凸形状が異なってくる。従って、酸化雰囲気の温度を
繰り返し上下させる一定の熱履歴を経てパラジウム材を
処理することで、この酸化物層の厚さ、性状および表面
の微細凹凸形状を制御するのである。この微細凹凸形状
は、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用することによっ
て初めて観察できるものである。In the process of manufacturing the palladium catalyst, the oxidation treatment through a heat history of alternately increasing and decreasing the temperature of the oxidizing atmosphere is very important for securing the desired catalytic performance. It becomes important. That is, if the temperature of the oxidizing atmosphere for the oxidizing treatment is different, the properties of the oxide formed on the surface of the palladium material are different, and the fine irregularities on the surface of the oxide layer are different. Therefore, by treating the palladium material through a certain thermal history of repeatedly raising and lowering the temperature of the oxidizing atmosphere, the thickness, properties and fine irregularities of the surface of the oxide layer are controlled. This fine uneven shape can be observed for the first time by using a scanning electron microscope (SEM).
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0010】この微細凹凸形状は、パラジウム触媒が応
用される水素ガス、一酸化炭素ガス、その他炭化水素ガ
ス全般と接触反応する際の、接触反応面積を増加させる
役割を果たすものである。熱処理しないパラジウムの無
垢材をそのまま触媒として使用しても、従来の担持触媒
と同等の触媒能力を発揮できない理由は、この接触反応
面積の違いによるものであった。即ち、パラジウム材
は、酸化処理を施し、酸化物の微細凹凸形状を形成する
ことで、初めて担持触媒と同等のトータル酸化物量およ
び接触反応面積の確保が可能となり、担持触媒と同等の
触媒能力を発揮するパラジウム触媒を得ることができる
のである。また、酸化処理するパラジウム材に予めサン
ドブラスト等の表面粗化処理を施しておくと接触反応面
積を、より容易に増加させることができる[0010] The fine concavo-convex shape plays a role in increasing the contact reaction area when the palladium catalyst reacts with hydrogen gas, carbon monoxide gas, and other hydrocarbon gases in general. The reason that even if a solid material of palladium that is not heat-treated is used as a catalyst as it is, the catalyst ability equivalent to that of the conventional supported catalyst cannot be exhibited is due to the difference in the contact reaction area. That is, the palladium material is subjected to an oxidation treatment to form a fine uneven shape of the oxide, so that the total oxide amount and the contact reaction area equivalent to the supported catalyst can be secured for the first time, and the catalyst ability equivalent to the supported catalyst is obtained. It is possible to obtain a palladium catalyst that exerts its effect. Further, if a surface roughening treatment such as sandblasting is previously performed on the palladium material to be oxidized, the contact reaction area can be more easily increased.
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0011】請求項2記載の発明は、酸化雰囲気温度の
昇温と降温とを交互に繰り返し行う熱履歴は、PdOの
熱解離温度を挟んで昇温と降温とを交互に繰り返し行う
ものである請求項1記載のパラジウム触媒の製造方法で
ある。本発明は、パラジウム酸化物であるPdOが、熱
解離する特性に着目して成されたものである。このPd
Oの熱解離温度は、大気中で約780℃である。一定の
温度で加熱することでパラジウム材の表面に酸化物層を
形成することは可能であるが、そのままさらに加熱を続
けても、均一に酸化物層が形成され局部電池を形成する
場が無くなると、酸化の進行は鈍り、酸化物の微細凹凸
形状を増加させることは困難となる。According to the second aspect of the present invention, the heat history in which the temperature of the oxidizing atmosphere is repeatedly raised and lowered alternately is such that the temperature is raised and lowered alternately with the thermal dissociation temperature of PdO therebetween. A method for producing a palladium catalyst according to claim 1. The present invention has been made by paying attention to the thermal dissociation property of PdO, which is a palladium oxide. This Pd
The thermal dissociation temperature of O is about 780 ° C. in the atmosphere. Although it is possible to form an oxide layer on the surface of the palladium material by heating at a certain temperature, even if heating is continued further, the oxide layer is formed uniformly and there is no place to form a local battery Then, the progress of oxidation slows down, and it becomes difficult to increase the fine irregularities of the oxide.
Claims (4)
するにあたり、その酸化雰囲気温度の昇温と降温とを交
互に繰り返し行う熱履歴を経て酸化処理し表面に酸化物
層を形成するものとしたパラジウム触媒の製造方法。1. A method of oxidizing a palladium material in an oxidizing atmosphere, wherein the palladium material is oxidized through a heat history of alternately increasing and decreasing the temperature of the oxidizing atmosphere to form an oxide layer on the surface. Method for producing catalyst.
り返し行う熱履歴は、PbOの熱解離温度を挟んで昇温
と降温とを交互に繰り返し行うものである請求項1記載
のパラジウム触媒の製造方法。2. The palladium according to claim 1, wherein the thermal history of alternately raising and lowering the temperature of the oxidizing atmosphere alternately increases and decreases the temperature with the thermal dissociation temperature of PbO interposed therebetween. Method for producing catalyst.
理し表面に酸化物層を形成し、このパラジウム材表面で
燃焼ガスを触媒燃焼させパラジウム材表面の酸化物層を
形成するものとしたパラジウム触媒の製造方法。3. A palladium material, wherein a palladium material is heated and oxidized in an air atmosphere to form an oxide layer on the surface, and a combustion gas is catalytically burned on the surface of the palladium material to form an oxide layer on the surface of the palladium material. Method for producing catalyst.
ものである請求項1〜請求項3のいずれかの製造方法に
より得られたパラジウム触媒。4. A palladium catalyst obtained by the production method according to claim 1, wherein an oxide layer is formed on a surface of a palladium material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25872897A JPH1190239A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Manufacture of palladium catalyst and palladium catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25872897A JPH1190239A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Manufacture of palladium catalyst and palladium catalyst |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1190239A true JPH1190239A (en) | 1999-04-06 |
Family
ID=17324270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25872897A Pending JPH1190239A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Manufacture of palladium catalyst and palladium catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1190239A (en) |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25872897A patent/JPH1190239A/en active Pending
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