WO2004052536A1 - Composite catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same - Google Patents

Composite catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same Download PDF

Info

Publication number
WO2004052536A1
WO2004052536A1 PCT/JP2003/015135 JP0315135W WO2004052536A1 WO 2004052536 A1 WO2004052536 A1 WO 2004052536A1 JP 0315135 W JP0315135 W JP 0315135W WO 2004052536 A1 WO2004052536 A1 WO 2004052536A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
catalyst
carbon monoxide
catalyst composite
gold nanoparticle
gold
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/015135
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Sakurai
Susumu Tsubota
Masatake Haruta
Original Assignee
National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology filed Critical National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Priority to AU2003302884A priority Critical patent/AU2003302884A1/en
Publication of WO2004052536A1 publication Critical patent/WO2004052536A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/52Gold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/864Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8906Iron and noble metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

A composite catalyst for removing carbon monoxide which comprises a gold nano-particulate catalyst comprising gold particles having an average particle diameter of 25 nm or less carried on a metal oxide and an alkaline porous material; and a method for removing carbon monoxide using the composite catalyst. The composite catalyst can be used for removing carbon monoxide over a wide range of the concentration of carbon monoxide from a low to a high concentration and is capable of maintaining high activity at an ordinary temperature for a long period of time, and thus can be advantageously used for removing carbon monoxide from a gas in a living space.

Description

明 細 書 一酸化炭素除去用触媒複合体及びそれを用いた一酸化炭素除去方法 技術分野  Description: Catalyst composite for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same
本発明は、 一酸ィ匕炭素の除去用触媒複合体及びそれを用いた一酸化炭素の除去 方法に関する。 具体的には、 生活環境におい X問題となる不完全燃焼、 喫煙、 自 動車排ガス等に由来する気体中の一酸化炭素を除去する触媒複合体、 及びそれを 用いた一酸化炭素除去方法に関する。 背景技術  The present invention relates to a catalyst composite for removing carbon monoxide and a method for removing carbon monoxide using the same. More specifically, the present invention relates to a catalyst composite for removing carbon monoxide in gases derived from incomplete combustion, smoking, automobile exhaust gas, and the like, which are problems in living environment X, and a method for removing carbon monoxide using the same. Background art
一酸化炭素は非常に中毒性の強いガスであり、 生活環境の空気中に共存すると 人体に深刻な影響を及ぼすため、 効果的な除去技術が望まれている。 高濃度かつ 大量の一酸ィ匕炭素が空気中に放散される可能性は、 主に非常時であり、 火災、 ガ ス漏れ、 不完全燃焼などの原因によるものである。 これらに対応する一酸化炭素 除去技術としては防毒マスクがあり、 その一酸化炭素除去のための吸収缶にはホ プカライ卜が用いられている。 ホプカライトは触媒とも吸収剤とも表現されてい るが、 以下の欠点が知られている。  Carbon monoxide is a highly toxic gas, and its coexistence in the air of the living environment has a serious effect on the human body. Therefore, effective removal technology is desired. The possibility that a high concentration and a large amount of Ichidani carbon is released into the air is mainly during emergencies, and is caused by fire, gas leakage, incomplete combustion, and the like. There is a gas mask as a carbon monoxide removal technology corresponding to these, and hopcalite is used for the absorber for the carbon monoxide removal. Hopcalite is described as both a catalyst and an absorbent, but the following disadvantages are known.
1) 高濃度の一酸化炭素に対してのみ有効である。 1) Only effective for high concentrations of carbon monoxide.
2) 寿命が短いため防毒マスクとしては一回しか使用できない。 2) Because it has a short life, it can be used only once as a gas mask.
3)湿気により活性が失われるため、 開封直後にしか使用できない(このため防毒 マスクには吸湿剤と組み合わせて用いられている)。  3) Since the activity is lost due to moisture, it can be used only immediately after opening (for this reason, the gas mask is used in combination with a hygroscopic agent).
近年、 平常時に生活空間において発生する一酸化炭素を除去するニーズがク口 —ズアップされてきている。 この場合の一酸化炭素の発生源としては喫煙および 自動車排ガスを挙げることができ、 これらに由来する一酸ィ匕炭素が室内および自 動車車内等の閉鎖空間に拡散 (あるいは侵入) した場合に問題となる。 いずれも 発生源における濃度はパーセントオーダ一の高濃度であるが、 換気により空気中 に拡散した場合には低濃度になり、 最終的には作業環境基準である 50ΡΡΙΠ以下に 保持する必要がある。 換気が難しい場所や発生源の近傍においては機器による一 酸ィ匕炭素の除去が必要になるが、 従来の空気清浄機においては一酸化炭素の除去 効果が非常に低いことが報告されている。 これは従来技術において、 低濃度から 高濃度の広い濃度範囲にわたり一酸化炭素の除去に有効な触媒および吸着剤が存 在しなかったためである。 In recent years, the need to remove carbon monoxide generated in living spaces during normal times has been increasing. In this case, the sources of carbon monoxide include smoking and exhaust gas from automobiles, and the problem arises when carbon monoxide derived therefrom diffuses (or invades) indoors and in enclosed spaces such as automobiles. It becomes. In all cases, the concentration at the source is as high as one percent, but if it diffuses into the air through ventilation, the concentration will be low and ultimately it will be necessary to keep it below the working environment standard of 50ΡΡΙΠ. In areas where ventilation is difficult or near It is necessary to remove carbon dioxide, but it has been reported that conventional air purifiers have a very low carbon monoxide removal effect. This is because in the prior art, there was no catalyst or adsorbent effective for removing carbon monoxide over a wide concentration range from low to high.
ホプカライトは酸化物のみから構成されており、 高濃度の一酸化炭素除去には 有効であるが低濃度の一酸化炭素除去には有効でない。  Hopcalite is composed of oxides only and is effective in removing high concentrations of carbon monoxide, but not in removing low concentrations of carbon monoxide.
また、 白金等の貴金属触媒を常温付近で使用する方法もあるが、 貴金属触媒は 低濃度では触媒活性を有するが高濃度になると貴金属表面への一酸化炭素の強吸 着による自己被毒のため直ちに失活してしまう。  There is also a method in which a noble metal catalyst such as platinum is used at around room temperature.However, noble metal catalysts have catalytic activity at low concentrations, but at high concentrations, self-poisoning occurs due to strong adsorption of carbon monoxide to the noble metal surface. It is immediately deactivated.
さらに、 金ナノ粒子を酸化物表面に担持した触媒 (以後、 簡単のために 「金ナ ノ粒子触媒」 と呼ぶ) は、 パブリングによる加湿 (水蒸気濃度 4. 2%) を行なった ボンべガス(C0+02+N2)を用いた室温 (30で)の実験室条件において、 一酸化炭素を 20〜 OOOOppmの広い濃度範囲で酸化除去できることが報告されている(春田正毅 (M. Haruta) ら著、 「キヤタリティック サイエンス アンド テクノロジ一 (Catalyt i c Science and Technology)] ,講談社、 1 9 9 1年、 Vol . 1 , pp. 331-334 を参照)。パブリングを行い加湿した場合には、乾燥ボンべガスを用いた場合と比 較して反応が大きく加速されることも同時に報告されている。 In addition, the catalyst in which gold nanoparticles were supported on the oxide surface (hereinafter referred to as “gold nanoparticle catalyst” for simplicity) was obtained by bubbling gas (4.2% steam concentration) by humidification. It has been reported that carbon monoxide can be oxidized and removed in a wide concentration range from 20 to OOOOppm under laboratory conditions at room temperature (at 30) using C0 + 0 2 + N 2 ) (M. Haruta) , "Catalytic Science and Technology", Kodansha, 1991, Vol. 1, pp. 331-334. If humidification is achieved by publishing, It has also been reported that the reaction is greatly accelerated as compared to the case using a dry cylinder gas.
しかしながら、 一酸化炭素の濃度が低く、 二酸化炭素と水蒸気の両者の濃度が 一酸化炭素濃度に対し相対的に高い場合(例えば、 C0 : 50ppm, CO2: 7000ppm, H20: 1. 3¾)には、金ナノ粒子触媒の活性も反応中に著しく劣化することが報告され ている (G. スリニバス (G. Sl inivas) ら、 「スタディーズインサ一フェスサ ィエンス アンド キヤタリシス (Studi es in Sur face Sc ience and Catalys i s 、 オランダ、 エルゼビア ·サイエンス社、 1 9 9 6年、 Vol . 101 , pp. 427-433を参 照)。 同報告によると、劣化の程度は担体酸化物の種類により異なり、劣化の原因 は反応中に生ずるカルボキシレートあるいはカルポネ一ト種の触媒表面への蓄積 による被毒によるものと推測できる。 However, low concentrations of carbon monoxide, when carbon dioxide and the concentration of both water vapor is high relative to the concentration of carbon monoxide (e.g., C0: 50ppm, CO 2: 7000ppm, H 2 0: 1. 3¾) Reported that the activity of the gold nanoparticle catalyst was also significantly degraded during the reaction (G. Slinivas et al., “Studies in Surface Sc ience and Catalys is, see Elsevier Sciences, The Netherlands, 1996, Vol. 101, pp. 427-433.) According to the report, the degree of degradation depends on the type of carrier oxide, The cause of this is presumed to be poisoning due to the accumulation of carboxylate or carbonate species generated during the reaction on the catalyst surface.
また、 特開 2 0 0 1— 3 3 4 1 5 3号公報には、 金ナノ粒子触媒に光照射する ことによって、 非照射時に比べて一酸化炭素の酸化反応を促進できることが記載 されている。 そして、 特開 2 0 0 1 _ 3 3 4 1 5 5号公報には、 空気中に存在す る汚染物質により活性低下した金ナノ粒子触媒に光照射することにより該触媒の 再生を行なうことができることが記載されている。 発明の開示 In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-3341453 describes that by irradiating the gold nanoparticle catalyst with light, the oxidation reaction of carbon monoxide can be promoted as compared with non-irradiation. . Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-313334 discloses that air It is described that the catalyst can be regenerated by irradiating light to a gold nanoparticle catalyst whose activity has been reduced by such contaminants. Disclosure of the invention
本発明者らは、 前記のような平常時における一酸化炭素除去という生活環境二 ーズにおける金ナノ粒子触媒の適用可能性を検討するため、 ボンべガスの合成空 気ではない実空気中の一酸化炭素の酸化除去について実験を行なったところ、 広 い濃度範囲にわたり金ナノ粒 媒が有効に働くことを確認すると共に、 該触媒 の劣化に関する次ぎの 2つの問題点を見出した。 すなわち、  The present inventors studied the applicability of the gold nanoparticle catalyst in the living environment needs of carbon monoxide removal in normal times as described above. Experiments on the oxidative removal of carbon monoxide confirmed that the gold nanoparticle media worked effectively over a wide concentration range, and found the following two problems related to the deterioration of the catalyst. That is,
1 ) 従来報告されているように、 反応中における活性低下が認められる。 2 ) 従 来の報告にはなかつた点であるが、 金ナノ粒子触媒をサンプル瓶中に密栓保管し た状態では安定であり開封直後は高い活性を示すのに対し、 開封後長時間にわた り空気に晒すだけで、 反応前にも活性低下が認められる。  1) As reported previously, a decrease in activity during the reaction is observed. 2) Although there is no point in the previous reports, the gold nanoparticle catalyst is stable when sealed in a sample bottle and shows high activity immediately after opening, but it takes a long time after opening. By simply exposing to air, a decrease in activity is observed before the reaction.
実験室における触媒活性テストに際しては、 触媒は熱処理等による再活性化後 に使用されるのが通常であり、 上記のケースにおいても活性劣化後のサンプルが 熱処理により活性が回復できることを確認している。  In the catalyst activity test in the laboratory, the catalyst is usually used after reactivation by heat treatment, etc., and in the above case, it has been confirmed that the sample after activity degradation can recover its activity by heat treatment. .
しかしながら、 特に生活環境の浄ィ匕における触媒の使用を考えた場合には、 省 エネルギー的観点のみならず装置の価格、 大きさの観点からも熱処理部を設ける ことは望ましくない。 このため、 反応中のみならず前処理においても加熱を行な うことなく、 常温で高活性を長期にわたり維持できる触媒技術の開発が強く望ま れる。  However, especially when considering the use of the catalyst in the purification of living environment, it is not desirable to provide a heat treatment section not only from the viewpoint of energy saving but also from the viewpoint of the price and size of the apparatus. Therefore, there is a strong demand for the development of a catalyst technology that can maintain high activity at room temperature for a long time without heating during the pretreatment as well as during the reaction.
すなわち、 本発明の目的は、 低濃度から高濃度まで広範囲の濃度における一酸 化炭素の除去が可能であり、常温で長期にわたり高活性を維持することができる、 気体中の一酸化炭素除去用触媒複合体、' 及びそれを用いた一酸化炭素除去方法を 提供することにある。  That is, an object of the present invention is to remove carbon monoxide in a gas, which can remove carbon monoxide in a wide range of concentrations from low to high, and can maintain high activity at room temperature for a long time. An object of the present invention is to provide a catalyst composite, a carbon composite and a method for removing carbon monoxide using the same.
本発明者は、 上記した如き従来技術の問題点及び発明者らが見出した問題点に 鑑みて鋭意検討を重ねた結果、 気体 (特に、 実空気) 中の一酸化炭素の酸化的除 去において、 ナノサイズの金粒子を金属酸ィ匕物に担持した触媒 (以下 「金ナノ粒 子触媒」 と表記する) にアルカリ性多孔質体粉末を共存させることにより、 共存 させない場合に比べて反応前及び反応中の活性劣化を抑制することができること を見出し、 本発明を完成するに至った。 The present inventor has conducted intensive studies in view of the problems of the prior art as described above and the problems discovered by the inventors, and as a result, has found that in the oxidative removal of carbon monoxide in a gas (particularly, real air). The alkaline porous material powder is allowed to coexist with a catalyst in which nano-sized gold particles are supported on a metal oxide (hereinafter referred to as “gold nanoparticle catalyst”). The present inventors have found that the activity degradation before and during the reaction can be suppressed as compared with the case where the reaction is not performed, and have completed the present invention.
即ち、 本発明は以下の技術を提供する。  That is, the present invention provides the following technology.
項 1 平均粒子径が 25nm以下の金粒子が金属酸化物に担持された金ナノ粒子触 媒とアル力リ性多孔質体とを含有する一酸化炭素赊去用触媒複合体。 Item 1. A catalyst composite for carbon monoxide removal comprising a gold nanoparticle catalyst in which gold particles having an average particle diameter of 25 nm or less are supported on a metal oxide, and a porous porous material.
項 2 金ナノ粒子触媒とアル力リ性多孔質体とを混合してなる項 1に記載の触媒 複合体。 Item 2 The catalyst composite according to Item 1, wherein the gold nanoparticle catalyst is mixed with a porous porous material.
項 3 金ナノ粒子触媒が、 アルカリ性多孔質体に担持されてなる項 1に記載の触 媒複合体。 Item 3. The catalyst composite according to Item 1, wherein the gold nanoparticle catalyst is supported on an alkaline porous material.
項 4 一酸化炭素含有気体が一旦アルカリ性多孔質体を通過した後に金ナノ粒子 触媒に接触するように、 金ナノ粒子触媒の手前、 又は手前と後の両方にアルカリ 性多孔質体を配置した項 1に記載の触媒複合体。 Item 4.A term in which an alkaline porous material is arranged before, or both before and after the gold nanoparticle catalyst, so that the gas containing carbon monoxide once passes through the alkaline porous material and then contacts the gold nanoparticle catalyst. 2. The catalyst composite according to 1.
項 5 アルカリ性多孔質体が、 アルカリ成分が多孔質体の表面に担持されたもの である項 1〜4のいずれかに記載の触媒複合体。 Item 5. The catalyst composite according to any one of Items 1 to 4, wherein the alkaline porous body is one in which an alkali component is supported on the surface of the porous body.
項 6 多孔質体が、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積が 10m2/g程度以 上の、 活性炭、 カーボンブラック、 ゼォライト、 シリカ、 アルミナ、 酸化鉄、 及 び 化チタンからなる群から選ばれる少なくとも 1つである項 5に記載の触媒複 合体。 Item 6. A group consisting of activated carbon, carbon black, zeolite, silica, alumina, iron oxide, and titanium oxide having a specific surface area of about 10 m 2 / g or more measured by a nitrogen adsorption method (BET method). Item 6. The catalyst complex according to item 5, which is at least one member selected from the group consisting of:
項 7 多孔質体が、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積が 10m2/g程度以 上の活性炭である項 6に記載の触媒複合体。 Item 7. The catalyst composite according to item 6, wherein the porous body is activated carbon having a specific surface area of about 10 m 2 / g or more measured by a nitrogen adsorption method (BET method).
項 8 アル力リ成分が、 周期律表のアル力リ金属類又はアル力リ土類金属類の酸 化物、 水酸化物、 及び炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも 1つである項 5 に記載の触媒複合体。 Item 8 The item in Item 5 in which the alkali metal component is at least one selected from the group consisting of oxides, hydroxides, and carbonates of aluminum metals or earth metal metals in the periodic table. A catalyst composite according to claim 1.
項 9 ハニカム状、 ビーズ状、 又は繊維状のいずれかの形態を有する項 1〜8の いずれかに記載の触媒複合体からなる空気浄化フィルター。 Item 9 An air purification filter comprising the catalyst composite according to any one of Items 1 to 8, which has any one of a honeycomb shape, a bead shape, and a fibrous shape.
項 1 0 項 9に記載の空気浄化フィルターを備えた一酸化炭素除去装置。 Item 10. A carbon monoxide removing device equipped with the air purification filter according to Item 9.
項 1 1 項 1〜8のいずれかに記載の触媒複合体を、 — 70 から 350 の温度域 で用いることを特徴とする気体中の一酸化炭素の除去方法。 Item 11. A method for removing carbon monoxide in a gas, comprising using the catalyst composite according to any one of Items 1 to 8 in a temperature range of 70 to 350.
項 1 2 項 1〜8のいずれかに記載の触媒複合体を、 — 70 から 350 の温度域 で、 光照射条件下で用いることを特徴とする気体中の一酸化炭素の除去方法。 本発明について、 以下詳細に説明する。 Item 12. The catalyst composite according to any one of Items 1 to 8 is used in a temperature range of 70 to 350. A method for removing carbon monoxide in a gas, which is used under light irradiation conditions. The present invention will be described in detail below.
アルカリ性多孔質体 Alkaline porous body
本発明で用いられるアル力リ性多孔質体とは、 アル力リ成分を担持した多孔質 体であっても、 それ自身アルカリ性を呈する多孔質体であっても良い。  The porous body used in the present invention may be a porous body carrying an alkaline component or a porous body which exhibits alkalinity by itself.
アル力リ性多孔質体がアル力リ成分を担持した多孔質体の場合、 その担体であ る多孔質体 (porous mater i al s)は、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積 が 10ffl2/g程度以上、 好ましくは 30mVg程度以上であるものが用いられる。 この 定義に当てはまる多孔質体であれば、 外見上の形態 (マクロ構造) は問わず、 粉 末状、 繊維状、 スポンジ状、 ハニカム状などいずれの形態でも良い。 多孔質体と して具体的には、 活性炭、 力一ポンプラック、 ゼォライト、 シリカ、 アルミナ、 酸化鉄、 酸化チタン等が例示される。 When the porous material is a porous material carrying a component, the porous material (porous mater als) has a specific surface area measured by a nitrogen adsorption method (BET method). Is about 10ffl 2 / g or more, preferably about 30mVg or more. As long as it is a porous material that meets this definition, it may be in any form such as powder, fiber, sponge, or honeycomb, regardless of its appearance (macrostructure). Specific examples of the porous body include activated carbon, force pump rack, zeolite, silica, alumina, iron oxide, and titanium oxide.
担持されるアルカリ成分としては、 周期律表のアルカリ金属類又はアルカリ土 類金属類の酸化物、 7K酸化物、 炭酸塩等が挙げられ、 これらからなる群から選ば れる少なくとも一つを含むものが挙げられる。 アルカリ成分として具体的には、 MgO, CaO、 Mg(0H) 2、 Ca (0H) 2、 Na2C03、 K2C03等が例示される。 そのうち、 湿分の存 在下における C02吸着性の点から、 Na2C03、 K2C03等が好ましい。 Examples of the alkali component to be carried include oxides of alkali metals or alkaline earth metals in the periodic table, 7K oxides, carbonates, and the like, and those containing at least one selected from the group consisting of these. No. Specific examples alkali component, MgO, CaO, Mg (0H ) 2, Ca (0H) 2, Na 2 C0 3, K 2 C0 3 and the like. Among them, in terms of C0 2 adsorptive in existence under moisture, Na 2 C0 3, K 2 C0 3 and the like are preferable.
上記のアル力リ成分を多孔質体の表面に担持したアル力リ性多孔質体は、 例え ば、 文献 (H. Hayash i et al, Ind. Eng. Chem. Res. , 1998, 37, 185-191 ) に 準じて製造することができる。 すなわち、 2 ~ 2 0 %程度のアルカリ成分の水溶 液 3 0 m l程度に、多孔質体 1 0 g程度を加えた後、 τΚ分を蒸発させて乾固する。 必要であれば、 再度水を加えて撹拌後、 水分を蒸発させて乾固する。 その後、 不 活性気体 (例えば、 ヘリウム、 窒素) 中で、 1 0 0〜2 0 0 程度で 1〜2 4時 間程度乾燥する。 これにより、 アルカリ成分を 5〜 5 0重量%程度含有する多孔 質体が製造される。  The above-described porous porous material having the porous component supported on the surface of the porous material is described, for example, in the literature (H. Hayashi et al, Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 185). -191). That is, about 10 g of a porous material is added to about 30 ml of an aqueous solution of an alkali component of about 2 to 20%, and then τΚ is evaporated to dryness. If necessary, add water again, stir and evaporate the water to dryness. Then, it is dried in an inert gas (eg, helium, nitrogen) at about 100 to 200 for about 1 to 24 hours. As a result, a porous body containing about 5 to 50% by weight of an alkali component is produced.
また、 アル力リ性多孔質体がそれ自身アル力リ性を呈する多孔質体である場合、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積が 1 O mVg程度以上、 好ましくは 3 0 m2/g程度以上のものが用いられる。 その具体例としては、 高純度超微粉末マグ ネシァ (宇部マテリアルズ (株)製) が例示される。 アル力リ性多孔質体の形態は、 その使用目的に応じて適宜選択可能であるが、 粉末、 顆粒、 ペレット、 ハニカム状等のものが挙げられるが、 後述のように金ナ ノ粒子触媒と混合して使用する場合は均一な混合のしゃすさの点から粉末のも のが好ましい。形状が粉末の場合その平均粒径は、 0.05〜: L mm程度、 好ましくは 0. 05〜0. 2mm程度である。 Also, if Al force Li porous body is a porous body that exhibits itself al force re resistance, the nitrogen adsorption method specific surface area measured by (BET method) than about 1 O MVG, preferably 3 0 m 2 / g or more is used. As a specific example, a high-purity ultra-fine powder magnesium (Ube Materials Co., Ltd.) is exemplified. The form of the porous porous body can be appropriately selected according to the purpose of use, and examples thereof include powder, granules, pellets, and honeycomb-like ones. When mixed and used, powder is preferred from the viewpoint of uniform mixing. When the shape is a powder, the average particle size is about 0.05 to: L mm, preferably about 0.05 to 0.2 mm.
なお、 アル力リ性多孔質体が、 アル力リ成分を含む多孔質体として商業的に入 手できる場合にはそのまま用いればよい。 例えば、 アルカリ添着活性炭 (酸性ガ ス吸着用)等がある。 具体的には、 粒状白鷺活性炭 GHxUG (武田薬品工業製;「白 鷺」 は武田薬品工業の商標である。 以下同じ) 等が例示される。 このアルカリ性 多孔質体は、 上記のアルカリ性多孔質体と混合して用いても良い。  If the porous body is commercially available as a porous body containing an alkaline component, it may be used as it is. For example, there is alkali-impregnated activated carbon (for adsorbing acidic gas). Specific examples include granular Shirasagi activated carbon GHxUG (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd .; “Shirasagi” is a trademark of Takeda Pharmaceutical Co., Ltd .; the same shall apply hereinafter). This alkaline porous body may be used as a mixture with the alkaline porous body described above.
金ナノ粒子触媒 Gold nanoparticle catalyst
上述のように本発明で用いる金ナノ粒子触媒とは、 金粒子が金属酸化物担体に 担持された構造を持つ触媒である。 具体的には、 ナノサイズの金粒子が金属酸化 物担体の表面に均一に担持された構造を持つ触媒である。 金粒子の平均粒子径と しては、金原子のサイズ以上から 25nm程度以下であればよぐ好ましくは l〜10nm 程度である。 金粒子の平均粒子径は、 透過型電子顕微鏡法による測定値である。 金粒子を担持する金属酸化物としては、 例えば、 酸化亜鉛、 酸化鉄、 酸化銅、 酸化ランタン、 酸化チタン、 酸化コバルト、 酸化ジルコニウム、 酸化マグネシゥ ム、 酸ィ匕ベリリウム、 酸化ニッケル、 酸ィ匕クロム、 酸化スカンジウム、 酸化カド ミゥム、 酸化インジウム、 酸化スズ、 酸化マンガン、 酸化バナジウム、 酸化セリ ゥム、 酸化アルミニウム、 及ぴ 化ケィ素からなる群から選ばれる単一金属の金 属酸化物;亜鉛、 鉄、 銅、 ランタン、 チタン、 コバルト、 ジルコニウム、 マグネ シゥム、 ベリリウム、 ニッケル、 クロム、 スカンジウム、 カドミウム、 インジゥ ム、 スズ、 マンガン、 バナジウム、 セリウム、 アルミニウム、 及びゲイ素からな る群から選ばれる 2種以上の金属の複合酸ィ匕物等を用いることができる。 上記し た単一金属の金属酸化物及び複合酸化物は、 必要に応じて混合して用いることも 可能である。  As described above, the gold nanoparticle catalyst used in the present invention is a catalyst having a structure in which gold particles are supported on a metal oxide carrier. Specifically, it is a catalyst having a structure in which nano-sized gold particles are uniformly supported on the surface of a metal oxide carrier. The average particle size of the gold particles is preferably from about the size of gold atoms to about 25 nm or less, and more preferably from about l to 10 nm. The average particle size of the gold particles is a value measured by transmission electron microscopy. Examples of metal oxides that carry gold particles include zinc oxide, iron oxide, copper oxide, lanthanum oxide, titanium oxide, cobalt oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, oxidized beryllium, nickel oxide, oxidized chrome. Metal oxides of single metals selected from the group consisting of: scandium oxide, cadmium oxide, indium oxide, tin oxide, manganese oxide, vanadium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, and silicon oxide; zinc; Two types selected from the group consisting of iron, copper, lanthanum, titanium, cobalt, zirconium, magnesium, beryllium, nickel, chromium, scandium, cadmium, indium, tin, manganese, vanadium, cerium, aluminum, and gaysen Use of the above-mentioned composite oxide It can be. The above-described metal oxides and composite oxides of a single metal can be used as a mixture if necessary.
金ナノ粒子触媒における金の含有量は、 金ナノ粒子触媒の全量に対して、 0. 1〜3 0重量%程度であればよく、 金の使用量当たりの活性の点から、 0 . 1〜 1 0重量%程度とするのが好ましい。 The content of gold in the gold nanoparticle catalyst may be about 0.1 to 30% by weight based on the total amount of the gold nanoparticle catalyst, and from the viewpoint of activity per amount of gold used, 0.1 to 30% by weight. It is preferred to be about 10% by weight.
金ナノ粒子触媒の形態としては、その使用目的に応じて適宜選択可能であるが、 例えば、 粉末状、 顆粒状、 ペレット状、 ハニカム状等が挙げられる。 そのうち、 アルカリ性多孔質体と混合して使用する場合は均一な混合のしゃすさの点から、 粉末状のものが好ましい。 形状が粉末の場合その平均粒径は、 0.05〜1讓程度、 好ましくは 0. 05〜 2讓程度である。  The form of the gold nanoparticle catalyst can be appropriately selected according to the purpose of use, and examples thereof include powder, granule, pellet, and honeycomb. Among them, when used in combination with an alkaline porous material, a powdery material is preferred from the viewpoint of uniform mixing. When the shape is powder, the average particle size is about 0.05 to 1 s, preferably about 0.05 to 2 s.
金ナノ粒子触媒の比表面積は、 B E T法による測定値として、 通常 1〜8 0 0 m2/g程度、 好ましくは 5 ~ 3 0 Om2/g程度である。 The specific surface area of the gold nanoparticle catalyst is usually about 1 to 800 m 2 / g, preferably about 5 to 30 Om 2 / g, as measured by the BET method.
金属酸化物上に金をナノサイズの粒子として担持する方法としては、 以下の公 知の方法を採用することができる。  As a method for supporting gold as nano-sized particles on a metal oxide, the following known methods can be employed.
•共沈法 (特開昭 60-238148号公報等)  • Co-precipitation method (JP-A-60-238148)
•析出沈殿法 (特開平 3-97623号公報等)  • Precipitation and precipitation method (JP-A-3-97623, etc.)
•コロイド混合法 (Tsubota S. et al ., Catal . Let t. , 56 (1998) 131) •気相グラフティング法 (特開平 9-122478号公報)  • Colloid mixing method (Tsubota S. et al., Catal. Lett., 56 (1998) 131) • Gas phase grafting method (JP-A-9-122478)
'液相グラフティング法 (Okumura M. et al ., Chem. Let t. , (2000) 396) 出発材料として次の様な化合物が挙げられる。 金の前駆体としては、 例えば、 金の水溶性化合物(例えば、 塩化金酸)、 ァセチルァセトナト錯体(例えば、 金ァ セチルァセトナト錯体等) 等の加熱により気化する化合物が挙げられる。  'Liquid phase grafting method (Okumura M. et al., Chem. Lett., (2000) 396) The following compounds can be mentioned as starting materials. Examples of the gold precursor include compounds that are vaporized by heating, such as a water-soluble compound of gold (for example, chloroauric acid) and an acetyl acetonato complex (for example, a gold acetyl acetonato complex).
金属酸化物の原料としては、 例えば、 各種金属の硝酸塩、 硫酸塩、 酢酸塩、 塩 化物等が挙げられる。具体的には、硝酸セリウム、硝酸ジルコニウム等の硝酸塩、 硫酸チタン等の硫酸塩、 塩化セリウム、 三塩化チタン、 四塩化チタン等の塩化物 等が挙げられる。  Examples of the raw material of the metal oxide include nitrates, sulfates, acetates, and chlorides of various metals. Specific examples include nitrates such as cerium nitrate and zirconium nitrate, sulfates such as titanium sulfate, and chlorides such as cerium chloride, titanium trichloride, and titanium tetrachloride.
上記に挙げた公知の方法により、 沈澱を析出させた後、 沈殿物を水洗し乾燥す る。 金を最終的に金属の状態にするためには、 沈殿物を酸素雰囲気中または還元 性ガス中で熱処理すればよい。酸素雰囲気下とは、空気下、あるいは酸素を窒素、 ヘリウム、 アルゴン等で希釈した混合気体下をいう。 還元性ガスとしては、 例え ば、 窒素ガスで希釈した 1〜 1 0 V o 1 %程度の水素ガス、 一酸化炭素ガス等を 用いることができる。 熱処理温度は、 公知の還元条件の範囲から適宜選択すれば よく、 通常室温〜 6 0 0 程度が好ましい。 安定かつ微細な金粒子を得るために は、 2 0 0〜4 0 0で程度がより好ましい。 熱処理時間は、 例えば、 1〜1 2時 間程度が好ましい。 After a precipitate is deposited by the known method described above, the precipitate is washed with water and dried. The precipitate may be heat-treated in an oxygen atmosphere or a reducing gas in order to finally bring the gold into a metallic state. The term “in an oxygen atmosphere” refers to an atmosphere under air or a mixed gas obtained by diluting oxygen with nitrogen, helium, argon, or the like. As the reducing gas, for example, a hydrogen gas or a carbon monoxide gas of about 1 to 10 V o 1% diluted with a nitrogen gas can be used. The heat treatment temperature may be appropriately selected from a range of known reduction conditions, and is usually preferably from room temperature to about 600. To obtain stable and fine gold particles Is more preferably about 200 to 400. The heat treatment time is preferably, for example, about 1 to 12 hours.
一酸化炭素除去用触媒複合体及びその製造方法 Catalyst composite for removing carbon monoxide and method for producing the same
本発明の触媒複合体は、 上記の金ナノ粒子触媒 (金ナノ粒子/金属酸化物) と アルカリ性多孔質体を含有する。 具体的には、 金ナノ粒子触媒とアルカリ性多孔 質体とを混合してなる触媒複合体、 金ナノ粒子触媒がアル力リ性多孔質体に担持 されてなる触媒複合体等が挙げられる。  The catalyst composite of the present invention contains the above-described gold nanoparticle catalyst (gold nanoparticles / metal oxide) and an alkaline porous body. Specific examples include a catalyst composite obtained by mixing a gold nanoparticle catalyst and an alkaline porous material, a catalyst composite obtained by supporting a gold nanoparticle catalyst on an alkaline porous material, and the like.
金ナノ粒子触媒とアル力リ性多孔質体とを混合してなる触媒複合体の場合、 例 えば、 粉末状の金ナノ粒子触媒と粉末状のアルカリ性多孔質体を、 公知の方法に より混合して製造することができる。 例えば、 乳鉢、 ミキサー等を用いて撹拌、 混合すればよい。  In the case of a catalyst composite obtained by mixing a gold nanoparticle catalyst and an alkaline porous material, for example, a powdery gold nanoparticle catalyst and a powdery alkaline porous material are mixed by a known method. Can be manufactured. For example, stirring and mixing may be performed using a mortar, a mixer, or the like.
金ナノ粒子触媒がアル力リ性多孔質体に担持されてなる触媒複合体の場合、 前 述の各種金ナノ粒子触媒調製法に準じて次のような手順で調製することができる。  In the case of a catalyst composite in which a gold nanoparticle catalyst is supported on a porous porous material, it can be prepared by the following procedure according to the above-described various methods for preparing a gold nanoparticle catalyst.
A. 共沈法を用いる場合  A. When using the coprecipitation method
(A1)上記多孔質体の共存下で共沈法を用いて、 多孔質体を含む金ナノ粒子触媒を 調製する。 (A1) A gold nanoparticle catalyst containing a porous material is prepared by using a coprecipitation method in the presence of the porous material.
(A2) (A1)で得られたものに、 含浸法等を用いてアルカリ成分を担持させる。 なお、 多孔質体がアルカリ性であって、 洗浄後もアルカリ性を保持する場合に は (A2)の手順を省略できる。  (A2) An alkali component is supported on the product obtained in (A1) using an impregnation method or the like. If the porous body is alkaline and retains alkalinity even after washing, the procedure (A2) can be omitted.
B . 析出沈殿法、 コロイド混合法、 気相グラフティング法、 液相グラフティン グ法を用いる場合  B. When using the precipitation / sedimentation method, colloid mixing method, gas phase grafting method, and liquid phase grafting method
(B1)多孔質体表面へ金ナノ粒子触媒の金属酸化物成分を含浸法等により担持する。 (B2) (B1)で得られたものに、 析出沈殿法、 コロイド混合法、 気相グラフティング 法、 液相グラフティング法等を用いて金成分を担持させる。  (B1) The metal oxide component of the gold nanoparticle catalyst is supported on the surface of the porous body by an impregnation method or the like. (B2) A gold component is supported on the material obtained in (B1) using a precipitation and precipitation method, a colloid mixing method, a gas phase grafting method, a liquid phase grafting method, or the like.
(B3MB2)で得られたものに、 含浸法等を用いてアルカリ成分を担持させる。 多孔質体がアルカリ性であって、 (Bl)、 (B2)の操作後もアルカリ性を保持する 場合には (B3)の手順を省略できる。 An alkali component is supported on the product obtained in (B3MB2) using an impregnation method or the like. If the porous body is alkaline and retains alkalinity even after the operations (Bl) and (B2), the procedure of (B3) can be omitted.
多孔質体が活性炭等の炭素系である場合に特に注意を要するのは、 調製途中に おいて、 金の溶液と炭素系多孔質体 (例えば、 活性炭、 カーボンブラック等) が 接触すると、 炭素の還元作用により金が粗大粒子になってしまう。 このため、 例 えば炭素系多孔質体の表面に金属酸化物を担持し、 析出沈殿法により更に金を担 持しょうとした場合には、 露出した炭素粉体表面と金溶液の接触により、 金をナ ノ粒子化することが困難となる。よって、このような場合の触媒調製法としては、 イオン状態での金溶液を用いないコロイド混合法、 気相グラフティング法の何れ かを採用するのが好ましい。 When the porous material is a carbon material such as activated carbon, it is particularly important to note that during the preparation, the gold solution and the carbon-based porous material (eg, activated carbon, carbon black, etc.) If it does, gold becomes coarse particles due to the reduction action of carbon. For this reason, for example, when a metal oxide is supported on the surface of a carbon-based porous body and gold is to be further supported by a precipitation method, contact of the exposed carbon powder surface with the gold solution causes It becomes difficult to convert the particles into nanoparticle. Therefore, as a catalyst preparation method in such a case, it is preferable to employ either a colloid mixing method without using a gold solution in an ionic state or a gas phase grafting method.
本発明の触媒複合体は、 上記以外にも、 一酸化炭素含有空気が一旦アルカリ性 多孔質体を通過した後に金ナノ粒 媒に接触するように、 金ナノ粒 媒の手 前、 又は手前と後の両方にアルカリ性多孔質体を配置したものが挙げられる。 具 体的には、 一酸化炭素含有空気が通過する流路に、 アルカリ性多孔質体を含む層 及び金ナノ粒子触媒を含む層を順に設けたもの、 或いは、 アルカリ性多孔質体を 含む層、 金ナノ粒子触媒を含む層及びアル力リ性多孔質体を含む層を順に設けた 触媒複合体が挙げられる。  In addition to the above, the catalyst composite of the present invention may be provided in front of, or before and after the gold nanoparticle medium so that the carbon monoxide-containing air once contacts the gold nanoparticle medium after passing through the alkaline porous body. And those in which an alkaline porous body is disposed. Specifically, a layer containing an alkaline porous body and a layer containing a gold nanoparticle catalyst are sequentially provided in a flow path through which carbon monoxide-containing air passes, or a layer containing an alkaline porous body, A catalyst composite in which a layer containing a nanoparticle catalyst and a layer containing a porous porous material are sequentially provided.
本発明の触媒複合体における金ナノ粒子触媒とアルカリ性多孔質体の使用比率 は任意で良いが、 明確な一酸化炭素除去効果を得るためには、 金ナノ粒子触媒と 等量以上のアルカリ性多孔質体を用いることが好ましい。 具体的には、 金ナノ粒 子触媒:アルカリ性多孔質体の重量比が、 1::!〜 1: 1 0 0程度であればよい。 本発明の触媒複合体は、 その使用目的に応じ何れの形態でも用いることができ る。 例えば、 粉末状、 スポンジ状、 ビーズ状、 八二カム状、 繊維状等何れの形態 でも良い。 特に、 空気浄化フィルタ一等の処理が必要な空気を透過させるフィル ターとして用いる場合は、 粉末よりも空気流通時の抵抗の少ないビーズ状、 ハニ カム状、 又は繊維状のいずれかの形態を用いることが好ましい。  The use ratio of the gold nanoparticle catalyst and the alkaline porous material in the catalyst composite of the present invention may be arbitrary. However, in order to obtain a clear carbon monoxide removal effect, the amount of the alkaline porous material must be equal to or more than that of the gold nanoparticle catalyst. It is preferred to use a body. Specifically, the weight ratio of the gold nanoparticle catalyst to the alkaline porous material may be about 1 ::! To 1: 100. The catalyst composite of the present invention can be used in any form according to the purpose of use. For example, any form such as powder, sponge, bead, 82 cam, and fiber may be used. In particular, when used as a filter through which air that needs to be treated, such as an air purification filter, is used, use any of bead, honeycomb, and fiber forms that have less resistance to air flow than powder. Is preferred.
これらの形態を有する本発明の触媒複合体を形成するためには、 公知の方法を 用いればよい。 例えば、 金ナノ粒子触媒とアルカリ多孔質体の混合粉末をバイン ダ一等を用いて各種ビーズ、 ハニカム、 又は不織布の表面に固定することによつ てビーズ状、ハニカム状、又は繊維状の形態とすることができる。また、例えば、 金ナノ粒子触媒がアルカリ性多孔質体に担持されてなる触媒複合体である場合に は、 触媒複合体調製の際にあらかじめビーズ状、 ハニカム状、 又は繊維状の多孔 質体を用い、 上記 A、 Bの調製手順を適用することで、 上記の形態とすることが できる。 A known method may be used to form the catalyst composite of the present invention having these forms. For example, a bead, honeycomb, or fibrous form can be obtained by fixing a mixed powder of a gold nanoparticle catalyst and an alkaline porous body to the surface of various beads, honeycomb, or nonwoven fabric using a binder or the like. It can be. For example, in the case of a catalyst composite in which a gold nanoparticle catalyst is supported on an alkaline porous material, beads, a honeycomb, or a fibrous The above-mentioned form can be obtained by applying the preparation procedure of the above A and B using a base material.
一酸化炭素除去方法 Carbon monoxide removal method
本発明の触媒複合体を用いた一酸化炭素の除去は、 一酸化炭素の除去が必要な 空気を触媒複合体に接触させることにより実施される。 すなわち、 空気中の一酸 化炭素を空気中の酸素と反応させて二酸化炭素に変換し、 一酸化炭素を除去する ものである。  The removal of carbon monoxide using the catalyst composite of the present invention is carried out by bringing air requiring removal of carbon monoxide into contact with the catalyst composite. That is, it reacts carbon monoxide in the air with oxygen in the air to convert it into carbon dioxide, thereby removing carbon monoxide.
処理される空気中の一酸化炭素の濃度は、 空気中の酸素濃度 (通常空気では 20¾)に対して化学反応等量 (20%の酸素に対しては 40»以下であれば何れの濃度 でも適用できる。 本発明の触媒複合体を用いれば、 数 PPD1の低濃度の一酸化炭素 を含有する気体 (特に、 空気) に対しても高効率で一酸化炭素を除去できる。 本発明の触媒複合体の使用温度は、 — 7 0 以上の金ナノ粒子触媒作動温度で あれば特に制限はない。 一般的に使用温度の高い方が一酸化炭素の酸ィ匕反応速度 が向上するが、 金ナノ粒子の凝集を抑えるためには 3 5 0 以下であることが好 ましい。 加熱を要しない省エネルギー的な使用の観点からは、 室温〜 1 0 0で程 度の温度範囲での使用が望まれる。  The concentration of carbon monoxide in the air to be treated can be any chemical reaction equivalent to the oxygen concentration in the air (usually 20¾ for air) (40% or less for 20% oxygen). By using the catalyst composite of the present invention, carbon monoxide can be removed with high efficiency even for a gas (particularly, air) containing a low concentration of carbon monoxide of several PPD1. The use temperature of the body is not particularly limited as long as it is a gold nanoparticle catalyst operating temperature of −70 or more.In general, the higher the use temperature, the faster the carbon monoxide oxidation reaction rate. In order to suppress agglomeration of particles, it is preferable that the temperature is not more than 350. From the viewpoint of energy-saving use that does not require heating, use in a temperature range from room temperature to 100 ° C is desired. .
本発明の触媒複合体を用いた一酸化炭素の除去は、 上記の温度範囲で、 金ナノ 粒子触媒を 「熱」 触媒 (舰媒でないという意味) として用い実施されるが、 下 記のように光照射条件下で実施してもよい。  The removal of carbon monoxide using the catalyst composite of the present invention is carried out in the above temperature range using a gold nanoparticle catalyst as a “heat” catalyst (meaning that it is not a catalyst). It may be carried out under light irradiation conditions.
本発明で用いる金ナノ粒子触媒は光照射することによって、 非照射時に比べて 一酸化炭素の酸化反応を促進することができる。 また、 空気中に存在する汚染物 質により活性低下した金ナノ粒子触媒は光照射することにより触媒の再生を行な うこともできる。 よって、 金ナノ粒子触媒が一酸化炭素ガスに触れる間には酸化 反応促進効果が期待でき、 そうでない間にも光照射による触媒再生効果が発揮さ れる。 そのため、 金ナノ粒子触媒とアルカリ多孔質体とを含む本発明の触媒複合 体に対して光照射した場合は、 一酸化炭素が触媒表面に間欠的に或いは連続的に 接触するいずれのケースでも、 光照射しない場合より長期間に渡り高い一酸化炭 素除去効果を維持できる。  By irradiating the gold nanoparticle catalyst used in the present invention with light, the oxidation reaction of carbon monoxide can be promoted as compared with the non-irradiation. The gold nanoparticle catalyst, whose activity has been reduced by contaminants present in the air, can be regenerated by light irradiation. Therefore, the effect of promoting the oxidation reaction can be expected while the gold nanoparticle catalyst is in contact with the carbon monoxide gas, and the catalyst regeneration effect by light irradiation can be exerted during the other period. Therefore, when the catalyst composite of the present invention including the gold nanoparticle catalyst and the alkali porous material is irradiated with light, in any case where carbon monoxide contacts the catalyst surface intermittently or continuously, A higher carbon monoxide removal effect can be maintained for a longer period than without light irradiation.
照射する光の波長は、 主に一酸化炭素酸化反応の促進効果を期待するか、 触媒 の再生効果を期待するかにより適宜設定すればよい。 通常、 1〜1000腿程度、 よ り好ましくは 200〜700mn程度の波長域の光を用いることにより、金ナノ粒子触媒 の反応促進と再生の両効果を得ることができる。 The wavelength of the irradiating light depends mainly on the expected effect of promoting the oxidation reaction of carbon monoxide. May be appropriately set depending on whether the reproduction effect is expected. Generally, by using light in a wavelength range of about 1 to 1000 thighs, more preferably about 200 to 700 mn, both effects of promoting the reaction of the nanoparticle catalyst and regenerating it can be obtained.
光照射する場合にも、 前記した何れの組成の金属酸化物を含む金ナノ粒子触媒 を用いることができる。 特に、 上記の光反応促進効果を得る場合には、 金ナノ粒 子触媒の金属酸化物成分の金属として、 チタニア、 アルミナ、 シリカ、 ジルコ二 ァ、 酸化亜鉛、 セリア、 酸化マンガン、 マグネシアなどが好ましく、 チタニア、 アルミナ、 シリカなどが特に好ましい。  In the case of light irradiation, a gold nanoparticle catalyst containing a metal oxide having any of the above-described compositions can be used. In particular, when the above-described photoreaction promoting effect is obtained, titania, alumina, silica, zirconium, zinc oxide, ceria, manganese oxide, magnesia, and the like are preferable as the metal of the metal oxide component of the gold nanoparticle catalyst. , Titania, alumina, silica and the like are particularly preferred.
本発明はまた、 上記の空気浄化フィルターを備えた一酸化炭素除去装置をも提 供する。 該一酸化炭素除去装置は、 上記の空気浄ィ匕フィルター、 必要であれば光 照射に必要な光源を備えている。 光源としては、 上記の一酸化炭素の酸化反応 を促進しうる光波長を有するものであれば良く、例えば、自然光、高圧水銀灯、 低圧水銀灯、 ブラックライト、 エキシマレーザ、 重水素ランプ、 キセノンラン プ等を採用することができる。  The present invention also provides a carbon monoxide removing device provided with the above-mentioned air purification filter. The carbon monoxide removing device includes the above-described air purifying filter and, if necessary, a light source required for light irradiation. Any light source may be used as long as it has a light wavelength capable of promoting the oxidation reaction of carbon monoxide, such as natural light, high-pressure mercury lamp, low-pressure mercury lamp, black light, excimer laser, deuterium lamp, xenon lamp, etc. Can be adopted.
なお、 金ナノ粒子触媒の活性劣化のメカニズムについては現在のところ完全に 解明されていないが、 文献 (N. M. Gupta, et al . , Gold Bui l et in, 34, pp. 120-128 (2001) ) の記載に基づき、 次のようなメカニズムが考えられる。  The mechanism of the degradation of the activity of the gold nanoparticle catalyst has not been completely elucidated at present, but is described in the literature (NM Gupta, et al., Gold Building et in, 34, pp. 120-128 (2001)). Based on the description, the following mechanism can be considered.
1)金属酸化物担体の表面と空気中の水が反応し表面に水酸基が形成され、高活性 状態となる。  1) The surface of the metal oxide carrier reacts with water in the air to form hydroxyl groups on the surface, and the surface becomes highly active.
Fe-0-Fe + H20 → 2Fe-0H Fe-0-Fe + H 20 → 2Fe-0H
2)表面水酸基は C02とゆっくりと反応し、 バイカーボネート種 (不活性)が生じて 劣化する。 2) the surface hydroxyl groups react slowly with C0 2, bicarbonate species (inert) is deteriorated occurs.
Fe-OH + C02 → Fe-0- (00) - OH Fe-OH + C0 2 → Fe -0- (00) - OH
即ち、 空気中では湿分と二酸化炭素の両者が関与して劣化すると考えられる。 本発明の触媒複合体では、 金ナノ粒子触媒と共に存在するアルカリ性多孔質体 が二酸化炭素と湿分を適度に吸着するため、 金ナノ粒子触媒の活性劣化が抑制さ れると考えられる。  That is, it is considered that both moisture and carbon dioxide are involved in the air and deteriorate. In the catalyst composite of the present invention, it is considered that the alkaline porous body present together with the gold nanoparticle catalyst appropriately absorbs carbon dioxide and moisture, thereby suppressing the activity deterioration of the gold nanoparticle catalyst.
また、 室内等の空気中には各種の微量有機物 (V0C)やィォゥ成分 (H2S等)などが 存在し、 これらも金ナノ粒子触媒の劣化の原因になること考えられる。 しかし、 アル力リ多孔質体に活性炭を含む場合においては、 該活性炭が上記金ナノ粒子触 媒劣化の原因成分の吸着除去効果も有するため、 金ナノ粒子触媒劣化の抑制効果 がより高められる。 In addition, various trace organic substances (V0C) and whey components (H 2 S, etc.) are present in the air in a room or the like, and these may also cause deterioration of the gold nanoparticle catalyst. But, When the porous carbon material contains activated carbon, the activated carbon also has an effect of adsorbing and removing the component causing the deterioration of the gold nanoparticle catalyst, so that the effect of suppressing the deterioration of the gold nanoparticle catalyst is further enhanced.
本発明の触媒複合体は、 広く一酸ィ匕炭素の除去用途に供される。 例えば、 室内 や自動車車内における空調装置 (空気清浄機、 エアコン、 分煙機等) の空気净化 フィルタ一;火災防毒マスクのフィル夕一;化学工場等で用いられる原料ガスか らの c o除去フィル夕一;自動車、ノ rク等の排ガスからの c 0除去フィルター; 燃料電池の燃料改質による水素製造プロセスにおける co除去フィルタ一等に好 適に用いられる。 図面の簡単な説明  The catalyst composite of the present invention is widely used for removing carbon dioxide. For example, air conditioning of air conditioners (air purifiers, air conditioners, smoke separators, etc.) indoors and in automobiles Filter 1; Filling of fire and gas masks; Filtration of CO from raw material gas used in chemical factories, etc. (1) A filter for removing CO from exhaust gas from automobiles, engines, etc .; It is suitably used as a filter for removing CO in the hydrogen production process by fuel reforming of fuel cells. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 実施例 1の触媒における一酸化炭素濃度の経時変化を示すグラフであ る。  FIG. 1 is a graph showing the change over time in the concentration of carbon monoxide in the catalyst of Example 1.
図 2は、 実施例 2及び比較例 1の触媒における空気中放置時間と一酸化炭 素除去率の経時変化を示すグラフである。  FIG. 2 is a graph showing the time-lapse of the catalysts of Example 2 and Comparative Example 1 left in air and the removal rate of carbon monoxide with time.
図 3は、 実施例 4及び比較例 5の触媒での反応繰り返しテストにおける第 1回 目の反応開始からの経過時間と一酸化炭素除去率の経時変化を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 3 is a graph showing the time elapsed from the start of the first reaction and the carbon monoxide removal rate with time in the reaction repetition test using the catalysts of Example 4 and Comparative Example 5. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
次に、 実施例をあげて本説明をさらに説明する。 但し、 本発明は、 その要旨を 逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。  Next, the present description will be further described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless departing from the gist thereof.
[実施例 1 ]  [Example 1]
本実施例では金 Z酸化鉄触媒を K2C03担持活性炭と混合して用いた例について 示す。 In the present embodiment shows an example of using the gold Z iron oxide catalyst was mixed with K 2 C0 3 on activated charcoal.
( 1 ) 金ナノ粒子触媒 (金ノ酸化鉄触媒) の調製  (1) Preparation of gold nanoparticle catalyst (gold iron oxide catalyst)
塩化金酸 [HA u C l 4 · 4 Η2〇] 2 . 7ミリモル及び 酸鉄 [F e (N03) 3 · 9 H20] 1 2 5ミリモルを 3 2 0 m lの蒸留水に溶解させ、 70 に加熱した(A 液)。 ついで、 炭酸ナトリウム [N a 2C〇3] 2 3 0ミリモルを 1 8 0 m lの蒸留 水に溶解させ、 70 に加熱した (B液)。 次に、 B液の中に A液を滴下し、 7 0 で 1時間撹拌した。 その後、 室温に冷却し得られた共沈物を充分に水洗した後、 乾燥した。 最終的に、 空気中 4 0 0 で 4時間焼成することにより、 金/酸化鉄 触媒 [A uノ F e 23, 金属担持量 5 w t %] を得た。 得られた金ナノ粒子触媒 はスクリユー瓶に密栓保存した。 Chloroauric acid [HA u C l 4 · 4 Η 2 〇] 2.7 mmol and iron [F e (N0 3) 3 · 9 H 2 0] dissolved 1 2 5 mmol 3 2 0 ml of distilled water And heated to 70 (Solution A). Then, sodium carbonate [N a 2 C_〇 3] 2 3 0 mmol dissolved in 1 8 0 ml of distilled water and heated to 70 (B solution). Next, solution A is dropped into solution B, and 70 For 1 hour. Thereafter, the coprecipitate obtained by cooling to room temperature was sufficiently washed with water and dried. Finally, by firing in air 4 0 0 4 hours, gold / iron oxide catalyst [A u Roh F e 23, amount of metal supported 5 wt%] was obtained. The obtained gold nanoparticle catalyst was sealed and stored in a screw bottle.
( 2 ) アルカリ性多孔質体 (K2C03担持活性炭) の調製 (2) Preparation of alkaline porous body (K 2 C0 3 on charcoal)
K2C03担持活性炭の調製は、文献 (H. Hayashi et al, Ind. Eng. Chem. Res. , 1998, 37, 185-191)の記載に準じて以下のようにして行なった。 まず、 フラスコに 3. Og の K2C03粉末と水 3 Om lを入れて溶かし、更に活性炭 10gを加えた。口一タリ一 エバポレーターにて水分を蒸発させ、 乾固した。 再び水を 1 5 m l加えて軽く混 ぜ、余分な水分を捨てることにより、活性炭の細孔を塞ぐ原因となる過剰の K2C03 を除去した。 ロータリ一エバポレー夕一にて水分を蒸発させ、 乾固した後、 ヘリ ゥム気流中 1 5 0 で乾燥した。 文献によると、 この条件で調製した場合は 1 5 w t %の K2C03を含んでいる。 Preparation of K 2 C0 3 carrying activated carbon, literature (H. Hayashi et al, Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 185-191) was carried out as follows according to the description of. First, dissolve put K 2 C0 3 powder and water 3 Om l of 3. Og the flask was further added activated carbon 10g. The water was evaporated using an evaporator and evaporated to dryness. Ze lightly mixed by adding 1 5 ml again water, by discarding excess water, to remove excess K 2 C0 3 which causes blocking the pores of the activated carbon. After evaporating the water at the rotary evaporator and drying it, it was dried at 150 in a stream of air. According to the literature, it contains 1 5 wt% of K 2 C0 3 If prepared in this condition.
( 3 ) 金ナノ粒子触媒とアルカリ性多孔質体の混合  (3) Mixing of gold nanoparticle catalyst and alkaline porous material
活性テストの直前にスクリュー瓶から触媒を取り出し、 金ナノ粒子触媒を 0. 1 gを K2C03担持活性炭 1 . O gと乳鉢を用いて均一になるまで良く混合した。続 いて、 得られた混合粉末を用いて、 一酸ィ匕炭素酸化反応に対する活性を以下の方 法で調べた。 Taking out the catalyst from the screw bottle immediately prior to the active test, a 0. 1 g of gold nanoparticle catalyst and mixed well until uniform using K 2 C0 3 on activated carbon 1. O g and mortar. Subsequently, using the obtained mixed powder, the activity against the carbon monoxide oxidation reaction was examined by the following method.
( 4 ) 活性測定方法  (4) Activity measurement method
上記の混合粉体を時計皿上に広げ、内容積約 3 0 0 0 m l (デシケ一夕内の設置 物体積を除いた容積)のガラス製デシケ一夕の底に設置した。デシケ一夕の蓋を閉 め、 蓋の上部のセプタム付き注入口より、 一酸化炭素ガス 0. 3 m lをガスタイ トシリンジを用いて注入した。 注入時の一酸化炭素初期濃度は 1 0 0 p pmであ る。 デシケ一夕内にはファンモ一夕を設置し空気が充分に循環するようにしてあ るため、 一酸化炭素を含んだ空気が触媒に触れて反応が起こると一酸化炭素が二 酸化炭素に変換される。 注入直後からの一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度変化を 測定して触媒反応を追跡した。 デシケ一夕内の一酸化炭素をデシケ一夕内に設置 した定電位電解方式一酸化炭素ガスセンサで測定し、 二酸化炭素濃度は外部循環 の形式で非分散赤外式二酸化炭素ガスセンサにより測定した。 ( 5 ) 初期活性の測定 The above mixed powder was spread on a watch glass and placed on the bottom of a glass desiccant overnight having an internal volume of about 300 ml (volume excluding the volume of the installed object in the desiccant overnight). The lid was closed overnight, and 0.3 ml of carbon monoxide gas was injected from the inlet with a septum at the top of the lid using a gas tight syringe. The initial concentration of carbon monoxide at the time of injection is 100 ppm. In the desicca, a fan is installed to allow air to circulate sufficiently, so that when air containing carbon monoxide touches the catalyst and a reaction occurs, carbon monoxide is converted to carbon dioxide. Is done. The changes in the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide immediately after the injection were measured to follow the catalytic reaction. The carbon monoxide in the desicca was measured by a potentiostatic carbon monoxide gas sensor installed in the desicca, and the carbon dioxide concentration was measured by a non-dispersive infrared carbon dioxide gas sensor in the form of external circulation. (5) Measurement of initial activity
触媒反応による一酸化炭素濃度の時間変化を図 1に示す。 一酸化炭素は注入直 後より触媒反応により時間 ωと共に減少し、 2 0分以内に完全にゼロになった。 触媒反応活性を比較するため、一定時間経過後 (例えば 10分後、 t=10)の一酸ィ匕炭 素除去率 (Ct=l。)を以下の式で定める。 Figure 1 shows the time variation of carbon monoxide concentration due to the catalytic reaction. Carbon monoxide decreased with time ω due to catalytic reaction immediately after the injection, and became completely zero within 20 minutes. In order to compare the catalytic activity, after a certain period of time (for example, 10 minutes, t = 10), the carbon monoxide removal rate (C t = l ) is determined by the following equation.
Cl=10 (¾) = ( [CO] t=0 - [CO] ) I [CO] t=0 X 100 C l = 10 (¾) = ([CO] t = 0- [CO]) I [CO] t = 0 X 100
ここで、 [(:0 は注入直後、 [CO 。は注入 10分後の一酸化炭素濃度である。 図 1の場合は 10分後の C0濃度は 2ppmであるので、 Cl=1。 = 98¾である (表 1 )。Here, [(: 0 is the carbon monoxide concentration immediately after the injection, and [CO.] Is the carbon monoxide concentration 10 minutes after the injection. In the case of FIG. 1, the C0 concentration after 10 minutes is 2 ppm, so that Cl = 1 . It is 98¾ (Table 1).
( 6 ) 空気中放置後の活性測定 (6) Activity measurement after leaving in air
初期活性テス卜の後、金ナノ粒子触媒と K2C03担持活性炭の混合粉体を乗せた時 計皿をデシケ一夕から取り出し、 空気中に放置した。 3日後に再び活性テストを 行なったところ、 Ct=1。 = 64¾であった (表 1 )。 After the initial activity test Bok, a total of dishes when carrying the mixed powder of the gold nanoparticle catalyst and K 2 C0 3 on activated carbon was removed from desiccator Isseki, it was allowed to stand in air. When the activity test was performed again three days later, C t = 1 . = 64¾ (Table 1).
[実施例 2 ]  [Example 2]
アルカリ性多孔質体としてアルカリ添着活性炭 (粒状白鷺活性炭 GHxUG;武田 薬品工業製) 0 . 1 gを用い、 金 酸化鉄 0 . 1 gと混合した。 混合直後の活性 テストを行なわずに、 6日放置後の活性を測定した以外は実施例 1と同様に行つ た。 結果は表 1に示すように、 6日後で Ct=1。 = 69¾と、 実施例 1の場合よりも高 い活性が得られた。 0.1 g of alkali-impregnated activated carbon (granular Shirasagi activated carbon GHxUG; manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as the alkaline porous material, and mixed with 0.1 g of gold iron oxide. The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that the activity was measured after standing for 6 days without performing the activity test immediately after mixing. The results were as shown in Table 1, Ct = 1 after 6 days. = 69%, which was higher than that of Example 1.
[比較例 1 ]  [Comparative Example 1]
実施例 1と同一時に調製した金/酸化鉄触媒に対してアル力リ性多孔質体を混 合せずに、金 Z酸化鉄触媒 0. lgのみを用いて実施例 1と同一条件で活性テストを 行なったところ、サンプル瓶からの取り出し直後には Cl=l。 = 100%であつたものが、 3日放置後には Ct=l。 = 26%まで劣ィ匕した (表 1 )。 また、 放置日数に対する劣化の 様子を実施例 1 , 2の結果と比較して図 2に示す。 これらの結果からアルカリ性 多孔質体を混合した場合よりも劣化の度合いが大きいことが認められる。 The activity test was carried out under the same conditions as in Example 1 using only the gold-Z iron oxide catalyst 0.1 lg without mixing the porous aluminum with the gold / iron oxide catalyst prepared at the same time as in Example 1. After the removal from the sample bottle, Cl = l . = 100%, but after 3 days left C t = l . = 26% (Table 1). Fig. 2 shows the state of deterioration with respect to the number of days left, in comparison with the results of Examples 1 and 2. From these results, it is recognized that the degree of deterioration is greater than when the alkaline porous body is mixed.
[比較例 2 ]  [Comparative Example 2]
多孔質体でないアルカリ粉末として K2C03粉末 0 . 1 5 gをそのまま用い、金 酸化鉄触媒 0 . 1 gと混合した以外は実施例 1と同様に行なった。 結果は表 1に 示す。 実施例 1で用いた K2C03担持活性炭 1 gは (文献より 1 5 w t %の K2C03担 持量の条件で調製)等量の K2C03を含むと考えられるが、それと比較して多孔質体 を含まないアル力リ粉末の単独使用の場合には劣化の抑制効果が認められない。 As used K 2 C0 3 powder 0.1 5 g as alkali powder not porous body, gold iron oxide catalyst 0.1 except mixed with g was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. K 2 C0 3 on activated carbon 1 g used in Example 1 (1 from the literature 5 wt% of K 2 C0 3 in charge Although it believed to contain K 2 C0 3 Preparation) Equal amounts of at lifting of conditions, the same in the case of comparison with single use of Al force Li powder containing no porous body is not observed inhibitory effect of degradation .
[比較例 3]  [Comparative Example 3]
混合物にシリカゲル 0. l gを用いた以外は実施例 1と同様に行なった。 結果 を表 1に示す。 混合物が多孔質体であってもアル力リ性を有さない場合は劣ィ匕の 抑制効果が認められない。  The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of silica gel was used for the mixture. Table 1 shows the results. Even if the mixture is a porous material, when the mixture does not have an adhesive force, the effect of suppressing inferiority is not recognized.
[実施例 3]  [Example 3]
本実施例では金 酸化チタン触媒をアルカリ添着活性炭と混合して用いた例に ついて示す。  In this embodiment, an example in which a titanium oxide catalyst is mixed with an alkali-impregnated activated carbon is used.
塩化金酸 [HAuC 14 · 4H20] 473ミリモルを 75 Om 1の蒸留水に溶 解させ、 70 に加熱し N a〇H水溶液を滴下して pHを 7に調節した。ここに、 酸化チタン粉末 3. Ogを加え、 7 で 1時間撹拌した。 この後、 室温に冷却 し沈降物を蒸留水で充分に洗浄した後、 乾燥し、 空気中 400でで 4時間焼成す ることにより、 金/酸化チタン触媒 [AuZT i02, 金担持量 3wt%] を得 た。 得られた金ナノ粒子触媒は使用する直前までスクリユー瓶に密栓保存した。 得られた金 酸ィ匕チタン触媒 0. l gとアルカリ添着活性炭 (粒状白鷺活性炭 GHxUG;武田薬品工業製) 0. 1 gを実施例 1と同様の方法で混合して、実施例 1 と同様に活性テストを行った。 結果を表 1に示す。 It was dissolve chloroauric acid [HAuC 1 4 · 4H 2 0 ] 473 mmol of distilled water 75 Om 1, was adjusted to pH 7 by dropwise addition of N A_〇_H aqueous solution was heated to 70. To this, 3.Og of titanium oxide powder was added, and the mixture was stirred at 7 for 1 hour. Thereafter, the film was sufficiently washed with distilled water The cooled precipitate to room temperature, dried by Rukoto be calcined 4 hours in air 400, gold / titanium oxide catalyst [AuZT i0 2, gold supported amount 3 wt% ]. The obtained gold nanoparticle catalyst was sealed and stored in a screw bottle until immediately before use. 0.1 g of the obtained gold oxide titanium catalyst and 0.1 g of alkali-impregnated activated carbon (granular Shirasagi activated carbon GHxUG; manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) were mixed in the same manner as in Example 1, and mixed in the same manner as in Example 1. An activity test was performed. Table 1 shows the results.
[比較例 4]  [Comparative Example 4]
金 Z酸化チタン触媒 0. 1 gに混合物を加えない以外は実施例 3と同様に行な つた。 結果を表 1に示す。 金 酸化チタン触媒の場合はそのまま用いても金 Z酸 化鉄より活性劣化が少ないが、 アル力リ添着活性炭を加えた場合に比べて明らか に劣化の度合いが大きい。 表 1 The procedure was performed in the same manner as in Example 3 except that the mixture was not added to 0.1 g of the gold / zinc titanium oxide catalyst. Table 1 shows the results. In the case of the gold titanium oxide catalyst, even if used as it is, the activity deterioration is smaller than that of the gold zirconium oxide. However, the degree of deterioration is clearly larger than that in the case of adding activated carbon impregnated with aluminum oxide. table 1
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0001
[実施例 4 ] [Example 4]
実施例 3と同様の方法で金 酸化チタン触媒 0. 1 gとアルカリ添着活性炭 0. 1 gの混合物を得た。 実施例 1と同様の方法でデシケ一タ内 1 0 O ppmの一酸化 炭素を含む空気に対する初期活性テスト (1回目) を一酸化炭素濃度がゼロにな るまで行なった。 1回目の活性測定後、 デシケ一夕の蓋を開けてファンにより 5 分間換気し、蓋を閉め再び 1 O O pm分の一酸化炭素を注入して活性テスト(2 回目) を行なった。 このようにして、 4回目まで活性テストを繰り返し、 4回目 終了後に触媒を一旦取り出して 2時間空気に触れさせた後、 触媒をデシケ一夕内 に戻して 5回目の活性テストを行なった。 以上のような反応繰り返しテストで得 られた金ナノ粒子触媒の活性の変化を表 2及び図 3に示す。 1回目に Cl=1。 = 97¾ であった初期活性は、 5回目には Ct=1() = 95%であり、 後述の比較例に比して活性 の劣化が少ない。 In the same manner as in Example 3, a mixture of 0.1 g of titanium oxide titanium oxide and 0.1 g of activated carbon impregnated with alkali was obtained. In the same manner as in Example 1, an initial activity test (first time) for air containing carbon monoxide at 10 O ppm in the desiccator was performed until the carbon monoxide concentration became zero. After the first activity measurement, the lid was opened for overnight in Deshike, ventilated with a fan for 5 minutes, the lid was closed, and 100 pm of carbon monoxide was injected again to perform an activity test (second time). In this way, the activity test was repeated up to the fourth time, and after the fourth time, the catalyst was once taken out and exposed to air for 2 hours, and then the catalyst was returned to the desiccator and the fifth activity test was performed. Table 2 and Fig. 3 show changes in the activity of the gold nanoparticle catalyst obtained in the above-described reaction repetition test. The first time Cl = 1 . The initial activity, which was 97%, was Ct = 1 () = 95% at the fifth time, and the activity was less deteriorated than the comparative example described later.
[比較例 5 ]  [Comparative Example 5]
実施例 3と同様の方法で得た金ノ酸化チタン触媒 0. 1 gのみを用い、 実施例 4と同様の方法で反応繰り返しテストを行なった。 結果は表 2及び図 3に示した ように、 実施例 4の場合よりも活性の劣化が大きい。 表 2 A reaction repetition test was performed in the same manner as in Example 4 using only 0.1 g of the titanium gold oxide catalyst obtained in the same manner as in Example 3. As shown in Table 2 and FIG. 3, the results show that the activity was significantly deteriorated as compared with the case of Example 4. Table 2
Figure imgf000019_0001
なお、 本明細書に記載された公知文献は、 参考として援用される 産業上の利用可能性
Figure imgf000019_0001
The publicly known documents described in this specification are incorporated by reference for industrial applicability.
本発明の一酸化炭素除去用触媒複合体は、 一酸化炭素除去の活性が高くしかも 空気中でも長期間活性を維持し劣化が少ない。 そして、 本発明の触媒複合体は、 一酸化炭素除去の活性が長期に持続するため再加熱による触媒の賦活化処理が必 ずしも必要でなく、 一酸化炭素の除去装置が安価かつ小型ィ匕できる。 そのため、 本発明の触媒複合体は、 一酸化炭素除去の広範な用途に用いることができる。 さらに、 本発明の触媒複合体を光照射条件下で用いることにより、 より長期間 にわたり高い一酸化炭素除去効果を維持することができる。  The catalyst composite for removing carbon monoxide of the present invention has a high activity of removing carbon monoxide, maintains its activity even in air for a long time, and has little deterioration. In addition, the catalyst complex of the present invention does not necessarily require a catalyst activation treatment by reheating because the activity of removing carbon monoxide is maintained for a long time, and the apparatus for removing carbon monoxide is inexpensive and compact. I can dagger. Therefore, the catalyst composite of the present invention can be used for a wide range of uses for removing carbon monoxide. Furthermore, by using the catalyst composite of the present invention under light irradiation conditions, a high carbon monoxide removal effect can be maintained for a longer period of time.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
I . 平均粒子径が 25nm以下の金粒子が金属酸化物に担持された金ナノ粒子触媒 とアル力リ性多孔質体とを含有する一酸化炭素除去用触媒複合体。 I. A carbon monoxide removal catalyst composite comprising a gold nanoparticle catalyst in which gold particles having an average particle diameter of 25 nm or less are supported on a metal oxide, and a porous porous material.
2 . 金ナノ粒子触媒とアル力リ性多孔質体とを混合してなる請求の範囲第 1に 記載の触媒複合体。 2. The catalyst composite according to claim 1, wherein the catalyst is a mixture of a gold nanoparticle catalyst and a porous porous material.
3. 金ナノ粒子触媒が、 アルカリ性多孔質体に担持されてなる請求の範囲第 1 に記載の触媒複合体。  3. The catalyst composite according to claim 1, wherein the gold nanoparticle catalyst is supported on an alkaline porous material.
4. 一酸化炭素含有気体が一旦アル力リ性多孔質体を通過した後に金ナノ粒子 触媒に接触するように、 金ナノ粒子触媒の手前、 又は手前と後の両方にアルカリ 性多孔質体を配置した請求の範囲第 1に記載の触媒複合体。  4. Place the alkaline porous material before, or both before and after the gold nanoparticle catalyst, so that the carbon monoxide-containing gas once contacts the gold nanoparticle catalyst after passing through the porous porous material. The catalyst composite according to claim 1, wherein the catalyst composite is arranged.
5 . アルカリ性多孔質体が、 アルカリ成分が多孔質体の表面に担持されたもの である請求の範囲第 1〜 4のいずれかに記載の触媒複合体。  5. The catalyst composite according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkaline porous body is one in which an alkali component is supported on the surface of the porous body.
6 . 多孔質体が、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積が 1 OmVg程度以 上の、 活性炭、 力一ポンプラック、 ゼォライト、 シリカ、 アルミナ、 酸化鉄、 及 ぴ 化チタンからなる群から選ばれる少なくとも 1つである請求の範囲第 5に記 載の触媒複合体。  6. A group consisting of activated carbon, activated carbon, zeolite, silica, alumina, iron oxide, and titanium oxide having a specific surface area of about 1 OmVg or more as measured by a nitrogen adsorption method (BET method). The catalyst composite according to claim 5, which is at least one member selected from the group consisting of:
7 . 多孔質体が、 窒素吸着法 (BET法)により測定した比表面積が 10m2/g程度以 上の活性炭である請求の範囲第 6に記載の触媒複合体。 7. The catalyst composite according to claim 6, wherein the porous body is activated carbon having a specific surface area of about 10 m 2 / g or more measured by a nitrogen adsorption method (BET method).
8 . アル力リ成分が、 周期律表のアル力リ金属類又はアル力リ土類金属類の酸 化物、 水酸化物、 及び炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも 1つである請求 の範囲第 5に記載の触媒複合体。 8. The scope of claim 1, wherein the alkali metal component is at least one selected from the group consisting of oxides, hydroxides, and carbonates of aluminum metal or earth metal of the periodic table. 6. The catalyst composite according to the fifth aspect.
9 . ハニカム状、 ビーズ状、 又は繊維状のいずれかの形態を有する請求の範囲 第 1〜 8のいずれかに記載の触媒複合体からなる空気浄化フィル夕一。  9. An air purification filter comprising the catalyst composite according to any one of claims 1 to 8, which has any of a honeycomb shape, a bead shape, and a fibrous shape.
1 0. 請求の範囲第 9に記載の空気浄化フィルターを備えた一酸化炭素除去装 置。 10. A carbon monoxide removing device provided with the air purification filter according to claim 9.
I I . 請求の範囲第 1〜 8のいずれかに記載の触媒複合体を、— 70 から 35(TC の温度域で用いることを特徴とする気体中の一酸化炭素の除去方法。  II. A method for removing carbon monoxide in a gas, comprising using the catalyst composite according to any one of claims 1 to 8 in a temperature range of -70 to 35 (TC).
1 2. 請求の範囲第 1〜 8のいずれかに記載の触媒複合体を、— 7(TCから 350 の温度域で、 光照射条件下で用いることを特徴とする気体中の一酸化炭素の除去 方法。 1 2. The catalyst composite according to any one of claims 1 to 8 A method for removing carbon monoxide from a gas, wherein the method is used under light irradiation conditions in a temperature range of 1 to 3 hours.
PCT/JP2003/015135 2002-12-06 2003-11-27 Composite catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same WO2004052536A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003302884A AU2003302884A1 (en) 2002-12-06 2003-11-27 Composite catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002355792A JP4119974B2 (en) 2002-12-06 2002-12-06 Catalyst composite for removing carbon monoxide and carbon monoxide removing method using the same
JP2002-355792 2002-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004052536A1 true WO2004052536A1 (en) 2004-06-24

Family

ID=32500798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/015135 WO2004052536A1 (en) 2002-12-06 2003-11-27 Composite catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4119974B2 (en)
AU (1) AU2003302884A1 (en)
WO (1) WO2004052536A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829035B2 (en) 2006-01-19 2010-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Oxidation catalyst
EP4035761A1 (en) * 2017-11-14 2022-08-03 Hamilton Sundstrand Corporation Closed-environment air purification system
US11565245B2 (en) * 2016-09-28 2023-01-31 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Gold nanoparticle superlattice embedded in porous silica and method for manufacturing same

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729640A (en) * 1993-07-16 1995-01-31 Nec Corp Connector with function of preventing wrong insertion
US7927567B2 (en) 2004-12-20 2011-04-19 Sharp Kabushiki Kaisha Adsorbent, porous filter, air cleaning device, method of cleaning air, and method of manufacturing porous filter
US8058202B2 (en) * 2005-01-04 2011-11-15 3M Innovative Properties Company Heterogeneous, composite, carbonaceous catalyst system and methods that use catalytically active gold
KR101320387B1 (en) 2005-01-25 2013-10-22 삼성에스디아이 주식회사 Catalytic system for the removal of carbon monoxide and fuel processor using the same
JP4784727B2 (en) * 2005-03-10 2011-10-05 独立行政法人産業技術総合研究所 Porous composite carrying ultrafine metal particles
JP2007222863A (en) * 2005-03-31 2007-09-06 Daikin Ind Ltd Material, apparatus and member for removing carbon monoxide, and method of manufacturing member for removing carbon monoxide
JP5455004B2 (en) * 2006-02-28 2014-03-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Highly active catalyst system with low pressure drop using catalytically active gold
JP2008081814A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Mitsuboshi Belting Ltd Method for producing metal particulate
JP5596910B2 (en) * 2008-06-27 2014-09-24 株式会社Nbcメッシュテック Composite oxidation catalyst carrier and method for producing the same
DE202008009047U1 (en) * 2008-07-04 2008-09-25 Kba-Metalprint Gmbh Nanoparticle-coated honeycomb body
JP5912273B2 (en) * 2010-03-19 2016-04-27 株式会社Nbcメッシュテック Antiviral agent and method for producing the same
JP2014100638A (en) * 2012-11-19 2014-06-05 Dainippon Printing Co Ltd Method for manufacturing carbon monoxide purging filter, carbon monoxide purging filter, and carbon monoxide purging apparatus
WO2017154927A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 公立大学法人首都大学東京 Gold composite material, method for manufacturing same, and gold nanocatalyst
US20170298284A1 (en) * 2016-04-19 2017-10-19 Saudi Arabian Oil Company Vanadium corrosion inhibitors in gas turbine applications
CN111050811A (en) * 2017-09-14 2020-04-21 住友化学株式会社 Method for oxidizing carbon monoxide, carbon monoxide oxidizing apparatus, air cleaner, and gas mask
KR20240029623A (en) * 2022-08-25 2024-03-06 주식회사 퀀텀캣 Composite particles of core-shell structure and a manufacturing method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10330291A (en) * 1997-05-28 1998-12-15 Agency Of Ind Science & Technol Production of hetero element-containing oxide compound
JP2001334153A (en) * 2000-05-29 2001-12-04 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti Method of promoting catalytic reaction using noble metal-supported metal oxide catalyst by light- irradiation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10330291A (en) * 1997-05-28 1998-12-15 Agency Of Ind Science & Technol Production of hetero element-containing oxide compound
JP2001334153A (en) * 2000-05-29 2001-12-04 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti Method of promoting catalytic reaction using noble metal-supported metal oxide catalyst by light- irradiation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829035B2 (en) 2006-01-19 2010-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Oxidation catalyst
US11565245B2 (en) * 2016-09-28 2023-01-31 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Gold nanoparticle superlattice embedded in porous silica and method for manufacturing same
EP4035761A1 (en) * 2017-11-14 2022-08-03 Hamilton Sundstrand Corporation Closed-environment air purification system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004188243A (en) 2004-07-08
JP4119974B2 (en) 2008-07-16
AU2003302884A1 (en) 2004-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4431700B2 (en) Catalyst for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide using the catalyst
JP4119974B2 (en) Catalyst composite for removing carbon monoxide and carbon monoxide removing method using the same
Zhao et al. Combined effects of Ag and UiO-66 for removal of elemental mercury from flue gas
ES2681896T3 (en) Adsorption mass and procedure for the removal of CO from material streams
JP3924322B2 (en) Hazardous gas removal agent
EP1040870A2 (en) Noble metal based catalyst functioning at ordinary temperature and method for destroying noxious gaseous compounds using the same
JPH01218635A (en) Deodorizing agent, its manufacturing method, deodorizing method, deodorizing apparatus and refrigeration cycle apparatus with said deodorizing apparatus
KR101762718B1 (en) Porous copper-manganese filter media and the preparation of the same
JP3799945B2 (en) Room temperature purification catalyst and method of using the same
JP2004074069A (en) Formaldehyde oxidation removal method
JPH08296992A (en) Heat exchanger with deodorizing function
CN110711579A (en) Silver-manganese catalyst for decomposing ozone, preparation method and application thereof
JP2000254449A (en) Base material for decomposing harmful or odor gas and device therefor
JP5503155B2 (en) Carbon monoxide removal filter
JP4780490B2 (en) Activated carbon filter
JP3348407B2 (en) Adsorbent for carbon monoxide in inert gas
JP5706476B2 (en) Carbon monoxide oxidation catalyst and production method thereof
JP2002079099A (en) Gas removing material
JPH06327967A (en) Honeycomb adsorbing body
CN110841700A (en) Mercerized molecular sieve catalyst and preparation method and application thereof
JPH04371228A (en) Gold catalyst for removal of malodorous substance
JP2007021412A (en) Adsorbing and removing agent for organic compound
JP3779459B2 (en) Nitrogen dioxide adsorption / reduction remover and nitrogen dioxide removal method
WO2003043732A1 (en) Supported gold catalyst useful for catalytic oxidation of co at low temperature
JP2001046866A (en) Removing material and removing method of nitrogen oxide

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase