JPS62237947A - 触媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、触媒活性を改良した触媒体に関する。

更に詳しくは、本発明は特に、優れた触媒活性を持った
熱伝導性触媒体に関する。

（従来の技術） 従来から触媒についての研究は多く、特に白金触媒は、
良好な触媒としてよ（知られており、酸化反応や水素化
反応に広く使用されている。

触媒活性は、触媒の表面積の大きさに大きく依存するこ
とから、触媒を超微粒化したり、触媒担体の表面積を大
きくする事が行われている。しかしながら、これらの方
法によっては、触媒の種類と、触媒の表面積によって決
まる触媒活性以上を望むことは、理論的に不可能であり
、その意味において触媒活性には自ずから限界があり、
又触媒表面積を増大せしめる方法の改良がもとめられて
いた。

一方、熱伝導性触媒体に熱交換機能を持たせ、これを使
用して熱交換器を作製することは知られている（特開昭
　４７−３３７８５号）。しかしながら、この場合には
担体と触媒の特殊な組合せの場合を除き、担体に対する
触媒担持が強固ではない上、熱伝導性も十分ではなく熱
交換率も満足できるものではないという欠点があった。

本発明者等は、従来からのかかる限界を克服すべく鋭意
研究した結果、粗面化した金属表面に触媒担持活性を有
する微粒子を結着せしめた後、更に触媒物質を担持せし
めた場合には、粗面化した金属表面に単に触媒物質を担
持せしめた場合より著しく触媒活性が改善される事、及
び触媒担体として海綿状金属を使用した場合には、触媒
担体の熱伝導が大きく、熱交換能を有する触媒として極
めて良好となることを見出し、本発明に到達した。

（発明が解決しようとする問題点） 従って、本発明の第１の目的は従来以上に高活性の触媒
体を提供することにある。

本発明の第２の目的は、特に酸化反応及び水素化反応に
高い活性を有する触媒体を提供することにある。

本発明の第３の目的は、熱交換能と触媒活性に優れた触
媒体を提供することにある。

更に本発明の第４の目的は、触媒能を高めるのに有効な
触媒担持方法を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明の上記の諸口的は、触媒担体の金属の表面を粗面
化した後、該表面に触媒担持活性を有する微粒子を結着
せしめ、次いで触媒物質を担持せしめた事を特徴とする
触媒体によって達成された。

本発明で使用する触媒担体は、任意の形状の単一の金属
であっても、２種以上の金属板を重ね合わせた金属合板
であっても良いが、熱伝導度を良好なものとするために
は海綿状金属を触媒担体として使用することが好ましい
。金属と海綿状金属を重ね合わせることもできる。

本発明で使用する触媒担体の表面金属は特に限定される
ものではないが、特に鉄、銅、ニッケル及びアルミニウ
ムの中から選択して採用することが好ましい。

触媒担体の金属表面を粗面化する方法には、ポール目立
てや、砂目立て等の機械的方法、エツチング等の化学的
方法、陽極酸化等の電気化学的方法等、公知の方法の中
から適宜選択して採用することができる。海綿状金属を
使用する場合には、エツチング又は陽極酸化によって表
面を粗面化する。このように、触媒を担持せしめる表面
を粗面化することによって有効な触媒表面を増大させる
ことができる。

本発明においては、上記の如くして粗面化した担体表面
に２段階の工程を経て触媒を担持せしめる。即ち、第１
段階は、上記粗面化した表面に触媒活性を有する微粒子
を結着せしめる工程である。

この場合に使用する触媒活性を有する微粒子としては、
例えばＴ−アルミナやシリカの微粒子を挙げることがで
きる。

これら、γ−アルミナやシリカの素材としては、一般に
高分子量アルミナのコロイド溶液として知られているア
ルミナゾル、及び、高分子量無水珪酸のコロイド溶液と
して知られているシリカゾルを使用することができる。

これらのアルミナゾルやシリカゾルを用いて金属表面上
にγ−アルミナやシリカを結着せしめる事は通常困難で
ある。ただ、金属としてアルミニウムを使用した場合に
は、その表面にγ−アルミナをコーティングすることが
できるが、この場合の表面積の増大は僅かである。これ
に対して、本発明の場合のように、金属の表面をあらか
じめ粗面化した後に、その表面をアルミナゾル又はシリ
カゾルに浸漬し、次いで焼成した場合には、容易に粗面
化した金属表面にγ−アルミナやシリカを結着せしめる
ことができる。

このようにして得られた、触媒担持活性を有する微粒子
を結着せしめた金属表面に、次いで超微粒子の触媒物質
を担持せしめた場合には、驚くべき事に、単に粗面化し
た金属表面に触媒物質の超微粒子を担持せしめた場合に
比して、著しく触媒活性を高めることができる。

本発明においては、触媒物質を特に限定するものではな
いが、白金族金属、白金族金属の合金、金、金合金、ニ
ッケル、ニッケル合金、コバルト及びコバルト合金の中
から選択することが好ましく、特に、白金、ニッケル、
コバルトの中から選択することが好ましい。又これらの
触媒物質を組合せることもできる。

本発明においては、触媒担体に触媒物質を担持せしめる
方法として、公知の方法の中から適宜選択して採用する
ことができる。例えば、粗面化した金属表面に触媒担持
活性を有する微粒子を結着せしめた触媒担体に超微粒子
の白金触媒を担持せしめる場合には、ＰＨが５．０〜７
．０、好ましくは５．５〜６．０の塩化白金酸（Ｈ２Ｐ
ｔＣｌ４）の溶液に浸漬する等の公知の方法を採用する
ことができる。

（作用） このようにして得られた本発明の触媒体の触媒活性の改
善は極めて大きく、粗面化によって増大した表面に触媒
担持活性を有するγ＝アルミナやシリカの微粒子を結着
せしめた上に、白金の超微粒子が担持された結果、触媒
体としての表面積が大きくなったという効果を大巾に上
回る触媒活性を示す。

本発明の触媒体の顕著な触媒活性は、特に燃焼反応に代
表される酸化反応や、不飽和結合への水素化反応に対し
て発揮される。

触媒担体が板状であり、且つ熱伝導度が大きい場合には
、触媒担体を通して容易に大量の熱伝達を行うことがで
きるので、触媒担体を通して触媒表面に反応に必要な熱
量を供給することも、又、反応熱を反応系外に取り出す
ことも容易である。

このようにして本発明の触媒体に熱交換機能を持たせる
場合には、金属表面を有する触媒坦体として、特に、海
綿状金属を使用することが、熱伝導度を太き（し熱交換
機能を増大せしめることができるので好ましい。

この場合に使用する海綿状金属としては、例えば、八１
１．　Ｎｉ＋　Ｃｕ、　Ｎｉ−Ｃｒ金属、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ａ＃金合金の公知のものの中から任意に選択して使用す
ることができるが、熱伝導度及び経済性の観点からアル
ミニウムを使用することが好ましい。

海綿状金属の製造方法としては、例えば、１）溶湯金属
の中にガス発生物質を添加する方法、２）発泡樹脂の骨
格表面にめっきする方法、３）発泡樹脂を石こうスラリ
ーの中に埋め、樹脂を分解除去して作製した石こう型に
溶湯金属を注入する方法、４）発泡樹脂骨格の回りに金
属粉末スラリーをコートし、焼結する方法等の公知の方
法を用いることができるが、熱交換能の観点からは、特
に１）又は４）の方法が好ましい。

（発明の効果） 以上の如くして製造した本発明の触媒体は、高い触媒能
を有するのみならず、熱伝導性も高いので、管状、コイ
ル状、プレート状等の種々の形状にして熱交換能を発揮
せしめ、高効率の熱交換器とすることも、又反応熱の授
受を容易にして、反応効率の改善された種々の反応器を
製造することもできる。

以下、本発明を実施例によって更に詳述するが本発明は
これによって限定されるものではない。

実施例１゜ 陽極酸化したアルミ箔を約３重量％のγ−アルミナ溶液
に浸し、自然乾燥させた後、３５０℃で１時間４５分焼
き、次いでＰＨ６，０，０，１重量％のクロロ白金酸（
Ｈ２Ｐ　ｔ　Ｃβ４）溶液に浸して本発明の触媒体を製
造した。この場合触媒体に対する白金の占める割合は１
重量％であった。

次に、得られた触媒体を石英砂でうすめて反応器に充填
した。充填量は１．００６４ｇ、充填体積は３０．７７
−であった。

このようにして、５７３°にでアセトンの初期濃度を３
５０ｐｐｍとして酸化燃焼反応を行った結果は第１図に
示した如くであった。

比較例１゜ 陽極酸化したアルミ箔を直接ＰＨ６，０，０゜１重量％
のクロロ白金酸に浸して白金触媒を担持せしめた。この
場合も、触媒体に対する白金の占める割合は１重量％で
あった。次に得られた触媒体を石英砂でうすめて反応器
に充填した。触媒の充填量は１．００１３ｇ、充填体積
は１８．４６４であった。次いで、実施例１．と同一の
条件でアセトンの酸化燃焼反応を行った。結果は第１図
に示す通りであった。

第１図の結果から本発明の触媒に比して従来型の触媒の
方が、触媒性能が劣っていることが実証された。

実施例２゜ 触媒担体としての陽極酸化したアルミ箔と、通常のベレ
ット状アルミナについて両担体の熱伝導度を比較した所
、前者が１２０　ｋｃａｌ　／ｍ・時間・℃、後者が１
ｋｃａｌ／ｍ・時間・℃となり陽極酸化アルミ箔の方が
大であった。

又、これらの担体に同一方法によって白金を担持させた
所、ベンゼンの水素化反応に対する触媒活性は、ペレッ
ト状アルミナを担体とした場合は、γｃ＝５．ｏｘｉｏ
−ｚモル／グラム・触媒・時間であった。陽極酸化した
アルミ箔を担体とした場合はＴｃ　＝５．５６Ｘ１０−
２モル／グラム・触媒・時間と改良された。但し反応条
件は６２３゜Ｋ、２０気圧、（ＳＶ）。＝１４，０００
／時間、水素／ベンゼン−１０として行った。これは陽
極酸化することによりアルミ箔の単位重量あたりの表面
積が約２５００倍に増加し、その表面にγ−アルミナ層
が形成されたため水素化触媒担持性を示したものと推定
される。

上記の如く陽極酸化したアルミ箔の表面に、実施例１．
の場合と同様にしてγ−アルミナをコーティングした後
、白金触媒を担持した所、γｃ−１、ｌＸｌ０−１モル
／グラム・触媒・時間と更に活性化した。

これらの事実は、粗面化した金属表面に、γ−アルミナ
をコーティングし、更に白金触媒を担持せしめた場合に
は、著しく触媒活性が改善されると同時に、熱伝導度も
改善され熱交換型触媒として良好となることを実証する
ものである。又、アルミ箔の他に海綿状アルミニウムを
素材に用いれば更に熱伝導度が改善されることは容易に
予想される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の触媒及び比較用触媒を用いたアセト
ンの酸化燃焼反応の結果を、縦軸に転化率を取り、横軸
に反応ガスの触媒に対する接触時間をとって示したグラ
フである。 図中、Ｏ印は実施例１．の結果を示し、Δ印は比較例１
．の結果を示す。 特許出願人　　　　　　加　部　利　肋間　　　亀山秀
雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属の表面を粗面化した後、該表面に触媒担持活性
   を有する微粒子を結着せしめ、次いで超微粒子の触媒物
   質を担持せしめた事を特徴とする触媒体。 ２）触媒活性を有する微粒子がシリカ又はＴ−アルミナ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   触媒体。 ３）触媒担持活性を有する微粒子がＴ−アルミナである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の触媒体
   。 ４）金属が、鉄、鋼及びアルミニウムの中から選ばれた
   何れかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の触媒体。 ５）金属が、海綿状金属であることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項に記載の触媒体。 ６）海綿状金属が、銅、ニッケル及びアルミニウムの中
   から選択された金属からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の触媒体。