JPS5927219B2 - Method for producing a composition that converts nitrogen dioxide into nitric oxide - Google Patents

Method for producing a composition that converts nitrogen dioxide into nitric oxide

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JPS5927219B2
JPS5927219B2 JP4395477A JP4395477A JPS5927219B2 JP S5927219 B2 JPS5927219 B2 JP S5927219B2 JP 4395477 A JP4395477 A JP 4395477A JP 4395477 A JP4395477 A JP 4395477A JP S5927219 B2 JPS5927219 B2 JP S5927219B2
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JP
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composition
producing
nitrogen dioxide
substrate
nitrogen
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正臣 鈴木
直臣 八巻
南津子 蓬原
和江 増田
英一郎 石松
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Tungaloy Corp
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Agency of Industrial Science and Technology
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二酸化窒素を一酸化窒素に変換する組成物の製
造方法に関し、特にその変換率の高い組成物が得られる
ようにした有利な製造方法を提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a composition that converts nitrogen dioxide into nitrogen monoxide, and particularly provides an advantageous method for producing a composition that has a high conversion rate. .

従来、二酸化窒素を一酸化窒素に変換する組成物は、化
学発光法による一酸化窒素分析計の二酸化窒素変換器と
して欠かせないものである。
Conventionally, a composition that converts nitrogen dioxide into nitrogen monoxide has been indispensable as a nitrogen dioxide converter for a nitrogen monoxide analyzer using a chemiluminescence method.

しかしながら、その変換率、操作温度範囲の点で問題が
あるところから性能面で満足できるものおよびその有利
な製造方法の開発が要望されている。
However, since there are problems in terms of conversion rate and operating temperature range, there is a demand for the development of a product that is satisfactory in terms of performance and an advantageous manufacturing method.

そこで、本発明は上述の点に鑑みなされたもので、基体
およびこの基体の表面に炭化物層を有する二酸化窒素を
一酸化窒素に変換する組成物の製造方法において、特に
その基体の成分を特定し、また炭化物層の形成を容易な
らしめるようにした製造方法を提供するものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and includes a method for producing a composition for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide, which has a substrate and a carbide layer on the surface of the substrate, and specifically specifies the components of the substrate. The present invention also provides a manufacturing method that facilitates the formation of a carbide layer.

以下、本発明二酸化窒素を一酸化窒素に変換する組成物
の製造方法における一実施例について説明する。
An example of the method for producing a composition for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide of the present invention will be described below.

基体は、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウ
ム、チタン、タンタル、ケイ素およびホウ素から選ばれ
た1種又は2種以上からなり、その表面は、炭化物層で
構成される。
The substrate is made of one or more selected from chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, tantalum, silicon, and boron, and its surface is composed of a carbide layer.

この場合、炭化物の層は、変換率の点からその厚さが1
μm以上は必要であり、またその出発素材の形状は、比
表面積の大きなものがよい。
In this case, the carbide layer has a thickness of 1
μm or more is required, and the shape of the starting material is preferably one with a large specific surface area.

比表面積の大きいものとしては、網状のほか線状、粒状
、ブロック状、板状、棒状、パイプ状、ウィスカー状、
繊維状および布状のものがあげられる。
Items with a large specific surface area include, in addition to net shapes, linear shapes, granular shapes, block shapes, plate shapes, rod shapes, pipe shapes, whisker shapes,
Examples include fibrous and cloth-like materials.

また、基体の成分は変換率のほか反応温度範囲(通常1
00〜350℃が適当である。
In addition to the conversion rate, the components of the substrate also depend on the reaction temperature range (usually 1
A temperature of 00 to 350°C is suitable.

)から、その安全性、性能劣化などが考慮され選択され
たものである。
) were selected by considering their safety, performance deterioration, etc.

さらに、前記基体が前述した金属群の合金からなるとき
は、上記金属群の成分が主成物となっていればよい。
Further, when the base body is made of an alloy of the metal group mentioned above, it is sufficient that the main component is a component of the metal group.

前記炭化物層の形成は、酸化工程および炭化工程からな
るものである。
Formation of the carbide layer includes an oxidation step and a carbonization step.

この酸化工程は炭化工程が円滑に行なわれることを考慮
したものであり、基体表面が化学薬品により酸化された
り、酸炭住雰囲気中で加熱されるなどにより得られるも
のである。
This oxidation step takes into account the smooth carbonization step, and is obtained by oxidizing the surface of the substrate with chemicals or heating it in an oxidized carbon atmosphere.

また、前記炭化工程は前記酸化工程により生成された酸
化皮膜を固相炭化、気相炭化するものである。
Moreover, the carbonization step is to solid-phase carbonize or gas-phase carbonize the oxide film generated in the oxidation step.

次に、本発明の内容について、実験例を示してさらに具
体的かつ詳細に説明するが、本発明は、これらの実験例
に限定されないものである。
Next, the content of the present invention will be explained more specifically and in detail by showing experimental examples, but the present invention is not limited to these experimental examples.

実験例 1 出発素材として、太さ0.5mmφのチタン線から製作
された100メツシユの網を選択し、次いでこの網の表
面を空気中で、650℃、30分間加熱し、酸化皮膜を
生成した。
Experimental Example 1 As a starting material, a 100-mesh net made from titanium wire with a thickness of 0.5 mm was selected, and then the surface of this net was heated in air at 650°C for 30 minutes to form an oxide film. .

その後以下の条件で、この酸化皮膜を気相で炭化した。Thereafter, this oxide film was carbonized in a gas phase under the following conditions.

反応ガス組成:メタン35 vo7 ’% 、水素65
vo7チ 温 度:1450℃ 時 間:3時間 この場合炭化物層は、炭化後X線回析を行ないTiC2
が全てTiCに変っていることを確認した。
Reaction gas composition: methane 35 vo7'%, hydrogen 65
vo7 Temperature: 1450°C Time: 3 hours In this case, the carbide layer was determined by X-ray diffraction after carbonization.TiC2
It was confirmed that all of them had changed to TiC.

なお、炭化物層の厚みは、18μmであった。Note that the thickness of the carbide layer was 18 μm.

このような工程を経て製造された組成物を反応管に充填
し、流速100 mt/mi n%二酸化窒素濃度0.
8 の条件で窒素中にて反応させ、−pm 酸化窒素の変換率を測定した。
The composition produced through these steps was filled into a reaction tube, and the flow rate was 100 mt/min, and the nitrogen dioxide concentration was 0.
The reaction was carried out in nitrogen under the conditions of 8, and the conversion rate of -pm nitrogen oxide was measured.

その結果100℃で90%、250℃で99係以上の変
換率が得られた。
As a result, a conversion rate of 90% at 100°C and 99% or higher at 250°C was obtained.

実験例 2 出発素材として、太さ0.5m+nφのタングステン線
から製作された100メツシユの網を選択し、この網の
表面を空気中で、600℃、30分間加熱し、酸化皮膜
を生成した。
Experimental Example 2 A 100-mesh net made from a tungsten wire with a thickness of 0.5 m + nφ was selected as a starting material, and the surface of this net was heated in air at 600° C. for 30 minutes to form an oxide film.

この酸化工程に続いて、実験例1と同じ条件で炭化し、
75μmの炭化物層を生成した。
Following this oxidation step, carbonization was performed under the same conditions as in Experimental Example 1,
A 75 μm carbide layer was produced.

炭化後、X線回析を行い、WOsが全てWCに変ってい
ることを確認した。
After carbonization, X-ray diffraction was performed and it was confirmed that all WOs had changed to WC.

そして、この炭化物層を形成した基体について1、反応
管に充填し、流速200 m、/、/m1ns二酸化濃
度100 ppm なる条件で窒素中にて反応させ、一
酸化窒素の変換率を測定した。
Then, the substrate on which the carbide layer was formed was filled into a reaction tube and reacted in nitrogen at a flow rate of 200 m, /, /ml ns and a carbon dioxide concentration of 100 ppm, and the conversion rate of nitrogen monoxide was measured.

その結果100℃で96%、200℃で99係以上の変
換率が得られた。
As a result, a conversion rate of 96% at 100°C and 99% or higher at 200°C was obtained.

また、基体の組成について、バナジウム、タンタル、ケ
イ素、ホウ素を選択し、これらの基体の表面を酸化し次
いで炭化した組成物を製放した。
Furthermore, vanadium, tantalum, silicon, and boron were selected as the composition of the substrate, and the surfaces of these substrates were oxidized and then carbonized to produce a composition.

これらの組成物についても同様に一酸化窒素の変換率を
測定したが、いずれも90係以上の変換率が得られた。
The conversion rates of nitric oxide were similarly measured for these compositions, and conversion rates of 90 factors or higher were obtained in all cases.

実験例 3 出発素材として、3fMLの平均径を有するクロム・モ
リブデン(20wt %Cr−80wt %Mo )粒
状物を選択し、この表面を空気中650℃、1時間加熱
し、以下の条件で炭化し、50μmの炭化物層を形成し
た。
Experimental Example 3 As a starting material, chromium-molybdenum (20wt%Cr-80wt%Mo) granules with an average diameter of 3fML were selected, and the surface thereof was heated in air at 650°C for 1 hour, and carbonized under the following conditions. , a 50 μm carbide layer was formed.

キャリヤーガス:水素 温 度:1150℃ 時 間:2時間 炭化後、顕微鏡観察を行った結果、炭化物層の厚さは、
28μmであった。
Carrier gas: Hydrogen Temperature: 1150°C Time: 2 hours After carbonization, microscopic observation revealed that the thickness of the carbide layer was:
It was 28 μm.

このような方法で製造した組成物を反応管に充填し、流
速somt/min、二酸化濃度0.6ppmなる条件
で窒素中にて反応させ、一酸化窒素の変換率を測定した
The composition produced in this manner was filled into a reaction tube and reacted in nitrogen at a flow rate of somt/min and a carbon dioxide concentration of 0.6 ppm, and the conversion rate of nitrogen monoxide was measured.

その結果100℃で94係、200℃で99%以上の変
換率が得られた。
As a result, a conversion rate of 94% at 100°C and 99% or more at 200°C was obtained.

また、基体の組成について、前述した金属群から選択し
たクロム・モリブデン合金以外の合金を選択し、これら
の表面を酸化し、次いで炭化物層を形成した試料につい
ても同様に変換率を測定した。
Furthermore, regarding the composition of the substrate, an alloy other than the chromium-molybdenum alloy selected from the metal group mentioned above was selected, the surface of which was oxidized, and then a carbide layer was formed.The conversion rate was similarly measured for the sample.

その結果100℃でいずれも90係以上の変換率が得ら
れた。
As a result, a conversion rate of 90 coefficient or higher was obtained in all cases at 100°C.

実験例 4 3rIanの平均径を有するスポンジ状の珪素塊を以下
の条件にて気相で炭化した。
Experimental Example 4 A sponge-like silicon block having an average diameter of 3rIan was carbonized in a gas phase under the following conditions.

反応ガス組成:メタン35 vo、/、%、水素65v
o7% 温 度:1250℃ 時 間:2時間 炭化後X線回析を行ない、表面層が炭化硅素になってい
ることを確認した。
Reaction gas composition: methane 35 vo,/,%, hydrogen 65 v
o7% Temperature: 1250°C Time: 2 hours After carbonization, X-ray diffraction was performed and it was confirmed that the surface layer was silicon carbide.

また、顕微鏡観察の結果、炭化物層の厚みは平均15μ
であった。
Furthermore, as a result of microscopic observation, the average thickness of the carbide layer was 15 μm.
Met.

このような方法で製造した表面層が炭化硅素で構成され
たスポンジ状硅素を反応管に充填し、流速200 mt
/m1ns NO2濃度0.8ppm なる条件で窒素
中にて反応させ、N02→NO変換率を測定した。
A reaction tube was filled with the sponge-like silicon whose surface layer was made of silicon carbide, and the flow rate was set at 200 mt.
The reaction was carried out in nitrogen under the following conditions: /mlns NO2 concentration 0.8 ppm, and the N02→NO conversion rate was measured.

その結果、250℃でO8チ以上の交換率が得られた。As a result, an exchange rate of O8 or more was obtained at 250°C.

同様に、スポンジ状のバナジウム環およびホウ素塊を上
記条件で気相炭化した。
Similarly, a sponge-like vanadium ring and a boron lump were carbonized in the vapor phase under the above conditions.

平均厚さ15μを有するスポンジ状バナジウムについて
は、上記と同じ条件でNO2→NO交換率が100℃で
82%、200℃で98%の測定値を示した。
Regarding sponge-like vanadium having an average thickness of 15 μm, under the same conditions as above, the NO2→NO exchange rate showed measured values of 82% at 100°C and 98% at 200°C.

また、平均厚さ15μを有するスポンジ状ホヴ素につい
ては、200℃でO8係以上の交換率が得られた。
Furthermore, for the sponge-like phosphatide having an average thickness of 15 μm, an exchange rate of O8 coefficient or higher was obtained at 200°C.

さらに、本発明の製造方法により得られた組成物は、以
上述べた実験例およびその他の実験例から、以下の事項
が認められた。
Furthermore, the composition obtained by the production method of the present invention was found to have the following points from the above-mentioned experimental examples and other experimental examples.

■ 反応ガス中の二酸化窒素との反応は、常温において
も進行するが、通常100〜350℃の温度範囲が適当
であること。
(2) Although the reaction with nitrogen dioxide in the reaction gas proceeds even at room temperature, a temperature range of 100 to 350°C is usually appropriate.

■ 反応ガスの空間速度(GH8V)を10000〜3
0000ガス容量/炭化物容量/時間とした実験範囲で
は影響が認められなかった。
■ Space velocity of reaction gas (GH8V) is 10000~3
No effect was observed in the experimental range of 0,000 gas volume/carbide volume/hour.

■ 400℃以下、特に350℃以下で使用すれば、酸
素による炭化物の消費は起らないこと。
■ If used at temperatures below 400°C, particularly below 350°C, consumption of carbide by oxygen should not occur.

これは、酸素とは400℃以上において初めて反応を開
示し450℃付近で急激となるからである。
This is because the reaction with oxygen begins for the first time at temperatures above 400°C and becomes rapid at around 450°C.

■ 共存成分であるアンモニアは、250℃以下ではほ
とんど影響を与えないこと。
■ Ammonia, a coexisting component, has almost no effect at temperatures below 250°C.

■ 光化学反応生成物であるパーオキシアセチルナイト
レイトやアルキルナイトレイトについても影響を受けな
いこと。
■ Photochemical reaction products such as peroxyacetyl nitrate and alkyl nitrate should not be affected.

これは反応温度100〜120℃を使用することによっ
て避けることができるからである。
This is because this can be avoided by using a reaction temperature of 100-120°C.

したがって、本発明に係る二酸化窒素を一酸化窒素に変
換する組成物の製造方法は、特に二酸化窒素の変換器用
の組成物を有利に製造でき、その変換率も長期にわたっ
て保持できるものである。
Therefore, the method for producing a composition for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide according to the present invention can advantageously produce a composition particularly for a nitrogen dioxide converter, and the conversion rate can be maintained over a long period of time.

また、その組成物は、環境大気および発生源排ガス中の
窒素酸化物分析に際し、二酸化窒素を一酸化窒素に選択
的かつ定量的に変化できるものである。
Further, the composition is capable of selectively and quantitatively converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide when analyzing nitrogen oxides in the ambient air and source exhaust gas.

さらに、本発明の製造方法は、特別の装置を必要とせず
、簡単にかつ確実に得られるものであることから大量生
産に向き、安定した供給を行なうことができるものであ
る。
Furthermore, the manufacturing method of the present invention does not require special equipment and can be easily and reliably obtained, making it suitable for mass production and capable of stable supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基体およびこの基体の表面に炭化物層を有する二酸
化窒素を一酸化窒素に変換する組成物の製造方法におい
て、 前記基体は、クロム、モリブデン、タングステン、バナ
ジウム、チタン、ケイ素又はホウ素の1種もしくは2種
以上を主成分とする金属又は合金が選択され、 前記炭化物層の形成は、基体表面に酸化皮膜が生成され
る工程、次いで、この酸化皮膜汐5固相又は気相によジ
炭化される工程からなることを特徴とする二酸化窒素を
一酸化窒素に変換する組成物の製造方法。
[Claims] 1. A method for producing a composition for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide, which has a substrate and a carbide layer on the surface of the substrate, wherein the substrate is made of chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, silicon, or A metal or alloy containing one or more types of boron as a main component is selected, and the formation of the carbide layer is a process in which an oxide film is formed on the surface of the substrate, and then this oxide film is formed in a solid phase or a gas phase. 1. A method for producing a composition for converting nitrogen dioxide into nitrogen monoxide, comprising a step of carbonizing the composition.
JP4395477A 1977-04-15 1977-04-15 Method for producing a composition that converts nitrogen dioxide into nitric oxide Expired JPS5927219B2 (en)

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JP6190209B2 (en) * 2013-08-22 2017-08-30 シャープ株式会社 Photocatalyst fiber structure and method for producing photocatalyst fiber structure

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