JP3318351B2 - 炭化水素の燃焼用触媒 - Google Patents
炭化水素の燃焼用触媒Info
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- JP3318351B2 JP3318351B2 JP16340692A JP16340692A JP3318351B2 JP 3318351 B2 JP3318351 B2 JP 3318351B2 JP 16340692 A JP16340692 A JP 16340692A JP 16340692 A JP16340692 A JP 16340692A JP 3318351 B2 JP3318351 B2 JP 3318351B2
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- zirconium
- lanthanum
- combustion
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素の燃焼用触媒に
関するものであり、特にボイラー、航空機用ジェットエ
ンジン、自動車用ガスタービン、発電用ガスタービンな
どの高温燃焼器に使用可能な燃焼活性が高く、耐熱性に
優れた炭化水素の燃焼用触媒に関するものである。
関するものであり、特にボイラー、航空機用ジェットエ
ンジン、自動車用ガスタービン、発電用ガスタービンな
どの高温燃焼器に使用可能な燃焼活性が高く、耐熱性に
優れた炭化水素の燃焼用触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素を酸素の存在下、炭酸ガスと水
蒸気に完全酸化させる触媒としては白金、パラジウムな
どの白金族金属をアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を
担体として担持させた触媒が最も活性が高いとされ広く
使用されている。さらに、燃焼活性および耐熱性を改良
するために広く研究され、種々の触媒も提案されてい
る。例えば、特開昭６０−２２２１４５号公報に示され
ているように、アルミナにＬａなどの希土類元素を添加
して耐熱性を改良する方法が提案されている。
蒸気に完全酸化させる触媒としては白金、パラジウムな
どの白金族金属をアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を
担体として担持させた触媒が最も活性が高いとされ広く
使用されている。さらに、燃焼活性および耐熱性を改良
するために広く研究され、種々の触媒も提案されてい
る。例えば、特開昭６０−２２２１４５号公報に示され
ているように、アルミナにＬａなどの希土類元素を添加
して耐熱性を改良する方法が提案されている。
【０００３】また、最近ではジルコニアの触媒作用が注
目され、ジルコニアも燃焼触媒の担体として用いること
が検討され、そして、ジルコニアの場合には耐熱衝撃性
が低いことから、Ｍｇ，Ｃａ，Ｙなどを添加した安定化
ジルコニアについての研究が行われている。しかし、こ
れらのアルミナ、シリカ、ジルコニア等の無機耐熱材料
を担体とした触媒を高温燃焼に用いた場合、燃焼活性は
著しく低下してしまうことや、触媒活性金属として使用
される白金、パラジウムなどの白金属金属は高価である
という問題点がある。
目され、ジルコニアも燃焼触媒の担体として用いること
が検討され、そして、ジルコニアの場合には耐熱衝撃性
が低いことから、Ｍｇ，Ｃａ，Ｙなどを添加した安定化
ジルコニアについての研究が行われている。しかし、こ
れらのアルミナ、シリカ、ジルコニア等の無機耐熱材料
を担体とした触媒を高温燃焼に用いた場合、燃焼活性は
著しく低下してしまうことや、触媒活性金属として使用
される白金、パラジウムなどの白金属金属は高価である
という問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】一般に燃焼活性は触
媒活性金属の分散性に依存し、また、触媒活性金属の分
散性は担体表面積に依存すると考えられている。このよ
うな観点から、高温燃焼用触媒の開発には高温でも大き
な表面積を有し、耐熱性に優れた触媒担体の開発が重要
となっている。本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、触媒燃焼方式の高温燃焼器などに用いる高温でも高
い活性を有し、耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒を
提供することを目的とする。
媒活性金属の分散性に依存し、また、触媒活性金属の分
散性は担体表面積に依存すると考えられている。このよ
うな観点から、高温燃焼用触媒の開発には高温でも大き
な表面積を有し、耐熱性に優れた触媒担体の開発が重要
となっている。本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、触媒燃焼方式の高温燃焼器などに用いる高温でも高
い活性を有し、耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは炭化水素の
燃焼用触媒について鋭意研究した結果、特定の温度で焼
成して得られる特定の複合酸化物を触媒活性成分とする
ことにより燃焼活性が高く、かつ耐熱性に優れた炭化水
素の燃焼用触媒が得られることを見出し、この知見に基
づいて本発明を達成することができた。
燃焼用触媒について鋭意研究した結果、特定の温度で焼
成して得られる特定の複合酸化物を触媒活性成分とする
ことにより燃焼活性が高く、かつ耐熱性に優れた炭化水
素の燃焼用触媒が得られることを見出し、この知見に基
づいて本発明を達成することができた。
【０００６】すなわち、本発明はランタンとジルコニウ
ムをＬａ／Ｚｒモル比が３／７〜７／３となるように混
合した混合物を空気中で温度７００〜１４００℃未満で
焼成したことによって得られるランタンとジルコニウム
との複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2Ｏ7 を触媒活性成分とする
炭化水素の燃焼用触媒に関する。
ムをＬａ／Ｚｒモル比が３／７〜７／３となるように混
合した混合物を空気中で温度７００〜１４００℃未満で
焼成したことによって得られるランタンとジルコニウム
との複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2Ｏ7 を触媒活性成分とする
炭化水素の燃焼用触媒に関する。
【０００７】本発明でいうランタンとジルコニウムとの
複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 は触媒活性成分として用い
られる。
複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 は触媒活性成分として用い
られる。
【０００８】本発明で用いるジルコニウム塩としては、
水酸化物、塩化物、硝酸塩等が好ましい。
水酸化物、塩化物、硝酸塩等が好ましい。
【０００９】本発明で用いるランタン塩としては、塩化
物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩等が好ましい。
物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩等が好ましい。
【００１０】本発明においてランタンとジルコニウムの
混合割合は、Ｌａ／Ｚｒモル比として３／７〜７／３が
好ましい。好ましくは２／３〜３／２の混合割合であ
る。さらに好ましくは１／１の割合である。Ｌａ／Ｚｒ
モル比が３／７未満であると、ランタンと未反応のジル
コニウム酸化物が生成し活性を低下させる。Ｌａ／Ｚｒ
（モル比）が３／７を越えるとジルコニアの触媒作用が
損なわれてしまうことや、耐熱衝撃性に若干の問題が生
じる。
混合割合は、Ｌａ／Ｚｒモル比として３／７〜７／３が
好ましい。好ましくは２／３〜３／２の混合割合であ
る。さらに好ましくは１／１の割合である。Ｌａ／Ｚｒ
モル比が３／７未満であると、ランタンと未反応のジル
コニウム酸化物が生成し活性を低下させる。Ｌａ／Ｚｒ
（モル比）が３／７を越えるとジルコニアの触媒作用が
損なわれてしまうことや、耐熱衝撃性に若干の問題が生
じる。
【００１１】本発明において触媒担体として少量のアル
ミナ、シリカ、マグネシア、チタニア等の耐火性無機酸
化物を含んでもよい。
ミナ、シリカ、マグネシア、チタニア等の耐火性無機酸
化物を含んでもよい。
【００１２】本発明の触媒調製法について述べる。ジル
コニウム塩を水中に溶解させ、これにＬａ／Ｚｒモル比
が３／７〜７／３となるように所定量のランタン塩を加
えて撹拌させる。生成物を蒸発乾固させた後空気中で３
００〜６００℃、３０分〜３時間乾燥させる。さらに空
気中で焼成してランタンとジルコニウムとの複合酸化物
Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 として触媒活性成分を製造する。
コニウム塩を水中に溶解させ、これにＬａ／Ｚｒモル比
が３／７〜７／３となるように所定量のランタン塩を加
えて撹拌させる。生成物を蒸発乾固させた後空気中で３
００〜６００℃、３０分〜３時間乾燥させる。さらに空
気中で焼成してランタンとジルコニウムとの複合酸化物
Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 として触媒活性成分を製造する。
【００１３】焼成温度は７００〜１４００℃未満、好ま
しくは１０００〜１３００℃の範囲で焼成して、触媒担
体を製造する。７００℃未満の温度で焼成した場合に
は、ランタンと未反応のジルコニウム酸化物が生成し、
燃焼活性を低下させることがある。
しくは１０００〜１３００℃の範囲で焼成して、触媒担
体を製造する。７００℃未満の温度で焼成した場合に
は、ランタンと未反応のジルコニウム酸化物が生成し、
燃焼活性を低下させることがある。
【００１４】触媒担体の形状は押し出し品、錠剤、球
粒、顆粒、粉末、ハニカム構造等のいずれのものも所望
の大きさにして用いることができる。
粒、顆粒、粉末、ハニカム構造等のいずれのものも所望
の大きさにして用いることができる。
【００１５】本発明でいう炭化水素とは、高温燃焼器の
燃料として用いることのできる、メタン、プロパン、ブ
タンあるいは都市ガス、天然ガス、灯油、軽油等であ
る。
燃料として用いることのできる、メタン、プロパン、ブ
タンあるいは都市ガス、天然ガス、灯油、軽油等であ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。 実施例−１ 本発明に触媒活性成分として使用されるランタンとジル
コニウムとの複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 は、以下の方
法で製造される。水酸化ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）4 を
２５ｇ、水に溶解させたスラリー中に、硝酸ランタンＬ
ａ（ＮＯ3 ）3 ・６Ｈ2 Ｏを６８ｇ（Ｌａ／Ｚｒモル比
＝１／１）添加し１時間撹拌した後、蒸発乾固させる。
これを空気中で５００℃２時間乾燥した後、空気中で１
０００℃２時間焼成してランタン・ジルコニウムとの複
合酸化物Ａを得た。得られた複合酸化物のＸ線回折パタ
ーンをＣｕ−Ｋα線で測定した結果、複合酸化物はＬａ
2 Ｚｒ2 Ｏ7 であった。
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。 実施例−１ 本発明に触媒活性成分として使用されるランタンとジル
コニウムとの複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 は、以下の方
法で製造される。水酸化ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）4 を
２５ｇ、水に溶解させたスラリー中に、硝酸ランタンＬ
ａ（ＮＯ3 ）3 ・６Ｈ2 Ｏを６８ｇ（Ｌａ／Ｚｒモル比
＝１／１）添加し１時間撹拌した後、蒸発乾固させる。
これを空気中で５００℃２時間乾燥した後、空気中で１
０００℃２時間焼成してランタン・ジルコニウムとの複
合酸化物Ａを得た。得られた複合酸化物のＸ線回折パタ
ーンをＣｕ−Ｋα線で測定した結果、複合酸化物はＬａ
2 Ｚｒ2 Ｏ7 であった。
【００１７】実施例−２ 水酸化ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）4 を２５ｇ、水に溶解
させたスラリー中に、硝酸ランタンＬａ（ＮＯ3 ）3 ・
６Ｈ2 Ｏを６８ｇ（Ｌａ／Ｚｒモル比＝１／１）添加し
１時間攪拌した後、蒸発乾固させる。これを空気中で５
００℃２時間乾燥した後、空気中で１２００℃２時間焼
成してランタン・ジルコニウム複合酸化物Ｂを得た。得
られた複合酸化物の実施例−１と同様の条件で測定した
Ｘ線回折パターンは、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 であった。
させたスラリー中に、硝酸ランタンＬａ（ＮＯ3 ）3 ・
６Ｈ2 Ｏを６８ｇ（Ｌａ／Ｚｒモル比＝１／１）添加し
１時間攪拌した後、蒸発乾固させる。これを空気中で５
００℃２時間乾燥した後、空気中で１２００℃２時間焼
成してランタン・ジルコニウム複合酸化物Ｂを得た。得
られた複合酸化物の実施例−１と同様の条件で測定した
Ｘ線回折パターンは、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 であった。
【００１８】比較例−１ 水酸化ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）4 を空気中で５００℃
２時間焼成した後、さらに空気中で１０００℃２時間焼
成してジルコニウム酸化物粉末Ｃを得た。得られたジル
コニウム酸化物の実施例−１と同様の条件で測定したＸ
線回折パターンは、単斜晶のＺｒＯ2 であった。
２時間焼成した後、さらに空気中で１０００℃２時間焼
成してジルコニウム酸化物粉末Ｃを得た。得られたジル
コニウム酸化物の実施例−１と同様の条件で測定したＸ
線回折パターンは、単斜晶のＺｒＯ2 であった。
【００１９】比較例−２ 実施例−１において水酸化ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）4
を２５ｇ、水に溶解させたスラリー中に、硝酸ランタン
Ｌａ（ＮＯ3 ）3 ・６Ｈ2 Ｏを７．５ｇ（Ｌａ／Ｚｒモ
ル比＝１／９）添加した以外は同様の方法によってラン
タン・ジルコニウ複合酸化物Ｄを得た。得られた複合酸
化物の実施例−１と同様の条件で測定したＸ線回折パタ
ーンは、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 の他に未反応の単斜晶ＺｒＯ
2 が検出された。
を２５ｇ、水に溶解させたスラリー中に、硝酸ランタン
Ｌａ（ＮＯ3 ）3 ・６Ｈ2 Ｏを７．５ｇ（Ｌａ／Ｚｒモ
ル比＝１／９）添加した以外は同様の方法によってラン
タン・ジルコニウ複合酸化物Ｄを得た。得られた複合酸
化物の実施例−１と同様の条件で測定したＸ線回折パタ
ーンは、Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 の他に未反応の単斜晶ＺｒＯ
2 が検出された。
【００２０】以上実施例−１、実施例−２および比較例
−１、比較例−２で得た触媒を円筒型燃焼器に０．３ｇ
充填し、１容量％のメタンを含有するメタン−空気混合
気体を１時間当り９リッター導入して燃焼活性を測定し
た。メタン転化率は入口ガス中のメタン濃度と出口ガス
中のメタン濃度差から求めた。表１にメタン転化率１０
％および９０％となる反応温度を示す。
−１、比較例−２で得た触媒を円筒型燃焼器に０．３ｇ
充填し、１容量％のメタンを含有するメタン−空気混合
気体を１時間当り９リッター導入して燃焼活性を測定し
た。メタン転化率は入口ガス中のメタン濃度と出口ガス
中のメタン濃度差から求めた。表１にメタン転化率１０
％および９０％となる反応温度を示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】実施例および比較例から明らかなように、
ランタンとジルコニウムをＬａ／Ｚｒモル比が３／７〜
７／３となるように混合した混合物を空気中で７００〜
１４００℃未満で焼成したことによって得られるランタ
ンとジルコニウムとの複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 を触
媒活性成分とする炭化水素の燃焼用触媒は、他の金属を
触媒活性金属として用いることなしに、複合酸化物Ｌａ
2 Ｚｒ2 Ｏ7 自身で高い燃焼活性を示し、また、耐熱性
が優れていることがわかる。
ランタンとジルコニウムをＬａ／Ｚｒモル比が３／７〜
７／３となるように混合した混合物を空気中で７００〜
１４００℃未満で焼成したことによって得られるランタ
ンとジルコニウムとの複合酸化物Ｌａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 を触
媒活性成分とする炭化水素の燃焼用触媒は、他の金属を
触媒活性金属として用いることなしに、複合酸化物Ｌａ
2 Ｚｒ2 Ｏ7 自身で高い燃焼活性を示し、また、耐熱性
が優れていることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】ランタンとジルコニウムをＬａ／Ｚｒモ
ル比が３／７〜７／３となるように混合した混合物を空
気中で温度７００〜１４００℃で焼成したことによって
得られるランタンとジルコニウムとの複合酸化物Ｌａ2
Ｚｒ2 Ｏ7 を触媒活性成分とすることにより、燃焼活性
が高く、耐熱性に優れ、かつ安価な炭化水素の燃焼用触
媒が得られる。
ル比が３／７〜７／３となるように混合した混合物を空
気中で温度７００〜１４００℃で焼成したことによって
得られるランタンとジルコニウムとの複合酸化物Ｌａ2
Ｚｒ2 Ｏ7 を触媒活性成分とすることにより、燃焼活性
が高く、耐熱性に優れ、かつ安価な炭化水素の燃焼用触
媒が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−168544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305938（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−154605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74
Claims (1)
- 【請求項１】 ランタンとジルコニウムをＬａ／Ｚｒモ
ル比が３／７〜７／３となるように混合した混合物を空
気中で温度７００〜１４００℃未満で焼成したことによ
って得られるランタンとジルコニウムとの複合酸化物Ｌ
ａ2 Ｚｒ2 Ｏ7 を触媒活性成分とする炭化水素の燃焼用
触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16340692A JP3318351B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16340692A JP3318351B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06142508A JPH06142508A (ja) | 1994-05-24 |
| JP3318351B2 true JP3318351B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=15773292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16340692A Expired - Fee Related JP3318351B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318351B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP16340692A patent/JP3318351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06142508A (ja) | 1994-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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