JPH03165838A - 可燃性炭素系微粒子の浄化用触媒 - 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、ディーゼルエンジン、バーナーボイラーまた
は調理器等の各種燃焼器から排出される可燃性炭素系微
粒子を燃読・浄化するための触媒に関する。

更に詳細には、可燃性炭素系微粒子を分子状酸素含有雰
囲気下において、低温から燃焼浄化すると共に、高温酸
化雰囲気のような厳しい条件下での長時間の使用におい
ても、その優れた燃焼性能を再現性よく発現する、耐久
性、耐熱性を兼ね備えた可燃性炭素系微粒子を燃焼浄化
するための触媒に関する。

［従来の技術］ 近年ディーゼルエンジン、バーナー、ボイラーまたは調
理器等の各種燃焼器から排出される可燃性炭素系微粒子
（煤煙）は、環境衛生上問題となっている。

該可燃性炭素系微粒子は、その粒子径がほとんど１ミク
ロン以下であり、大気中に浮遊しやすく、呼吸により人
体内に取り込まれやすいためであり、さらには可燃性炭
素系微粒子の付着による各種建築物等の汚れに対する人
々の不快感の高まりによるところも大きい。　これら微
粒子の除去方法としては、従来よりＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等
の白金元素、Ｇｏ，Ｃｕ，Ｃｒ、Ｍｎ，Ｎ　ｉ　，Ｖ，
Ｍｏ等の金属酸化物、さらにはＫ，Ｎａ等のアルカリ金
属から選ばれる少なくとも１種からなる可燃性炭素系微
粒子の燃焼活性を右ずる触媒物質を。フィルター機能を
有する構造体に担持した触媒体を用いて、該微粒子を捕
捉すると共に、該触媒成分が可燃性炭素系微粒子を燃焼
浄化できる条件（温度、ガス組或および圧力）において
、燃焼再生する方法が提案されている（特開昭５９−１
　１　２８１８、特開昭６０−７８６４０，特開昭４８
−５６８４、特開昭４８−２９０＞。

しかし、該触媒物質の中で、可燃性炭素系微粒子の低温
燃焼活性に優れる■ならびにＭＯの金属酸化物やＮａな
らびにＫのアルカリ金属は、充分な耐熱性を有しておら
ず、高温酸化雰囲気や、炭素系微粒子の燃焼時に急速に
その燃焼活性を失うと共に、触媒物質の揮発または飛散
による２次汚染が問題となるものであった。

また、比較的耐熱性に優れるＰｔ，ＰｄならびにＲｈ等
の白金属においては、固体状の可燃性炭素系微粒子の充
分な低温燃焼活性が得られず、従って、未だ可燃性炭素
系微粒子を低温から燃焼浄化する性能を有し、かつ耐熱
・耐久性のある安定な触媒体は提案されていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、本発明の目的はディーゼルエンジン、バーナー
、ボイラーならびに調理器等の各種燃焼器から排出され
る可燃性炭素系微粒子を低温から燃焼浄化する性能を有
すると共に、高温酸化雰囲気のような厳しい条件下での
長時間の使用においても、その優れた燃焼性能を再現性
よく発現する、耐久性・耐熱性のある可燃性炭素系微粒
子を燃焼浄化する触媒を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上記目的を達成するために、可燃性炭素
系微粒子の燃焼挙動について鋭意研究した結果、酸化プ
ラセオジウムが該可燃性炭素系微粒子を低温から分子状
酸素含有雰囲気下において燃焼浄化する性能を有すると
共に、６００℃以上の高温酸化雰囲気下に長時間曝露さ
れても、その性能を維持しうるちのであることを見い出
し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、酸化プラセオジウムを触媒５ 或分として含有することを特徴とする可燃性炭素系微粒
子を燃焼浄化する触媒である。

触媒の形態としては、特に限定されるものではないが、
酸化プラセオジウムを機械強度ならびに耐熱性を有する
各種耐火性構造体に担持した形態での使用が好ましく、
該耐火性構造体としては、セラミックフォーム、ウォー
ルフロータイプのハニカムモノリス、オープンフローの
セラミックハニカム、オープンフローのメタルハニカム
、金属発泡体、メタルメッシュ、網目状のセラミック繊
雑またはペレット状の無機酸化物担休等が好適なものと
してあげられる。

ここで酸化プラセオジウムは、直接各種耐火性構造体に
担持しても良いが、該酸化プラセオジウムをその他の耐
火性無機酸化物に担持又は混合した粉体として、担持す
ることによって耐熱性ならびに担持強度を高めることは
、本発明の効果を何ら妨げるものではない。

該耐火性無機酸化物としては、特定されないがアルミナ
、シリカ、チタニアならびにジルコニア６ 等があげられ、これらの無機酸化物が１種または２種以
上の組合わせたものが好適に使用される。

本発明における酸化プラセオジウムとしては、プラセオ
ジウムの酸化物であれば、その効果を発揮するものであ
るが、その中でも酸化プラセオジウムがＰｒ６０１１の
酸化状態であるものが最も優れた燃焼性能を発現し、好
適なものであると言える。

［実　施　例］ 以下、実施例および比較例を示し、本発明を更に詳細に
説明するが、本発明の趣旨に反しない限り本発明はこれ
ら実施例のみに限定されるものではない。

実施例　１ 比表面積３．５ｍ２／（］を有する酸化プラセオジウム
（Ｐｒ６０１１）１　００（ｌを水と湿式粉砕シテスラ
リー化し、該スラリーに１辺が５（：ｌｌ＋の正方形で
あり、厚みが１　ｃｔｎである板状のコージエライト発
泡体くセラミックフオーム嵩密度０．３５ａ／０１１２
Ｎ空孔率９７．５％〉を浸漬し、余分なスラリーを取り
除き、１５０℃で３時間乾燥して、酸化プラセオジウム
（Ｐｒ６０１１）を担持してなる完成触媒をえた。

完成触媒あたりの酸化プラセオジウムの担持率は１３．
８０重量％であった。

実施例　２ 比表面積３．１ｍ２／（］を有する酸化プラセオジウム
（ＰｒＯ２）を酸化プラセオジウム（ＰｒｅＯ１１）の
替わりに用いた以外は、実施例１におけると全く同様に
して、酸化プラセオジウム（Ｐｒ０２　）を担持してな
る完成触媒をえた。

完或触媒あたりの酸化プラセオジウムの担持率は１２．
６重量％であった。

実施例　３ 比表面積３．８ＴｒＬ２／（＋を有する酸化プラセオジ
ウム〈Ｐｒ６０１１〉５０ｇならびに比表面積１５０ｍ
２　／（ｌを有するアルミナ３０（］かうなる粉体を酸
化プラセオジウム（Ｐｒ６Ｏ１１）の替わりに用いた以
外は、実施例１におけると全く同様にして、酸化プラセ
オジウム（Ｐｒ６０１１）ならびにアルミナを担持して
なる完或触媒をえた。

完成触媒あたりの酸化プラセオジウムならびにアルミナ
それぞれの担持率は１０．４重量％ならびに６．２重量
％であった。

実施例　４ 比表面積１３０ｍ２／ｇを有するジルコニア粉末５０（
＋に硝酸プラセオジウムを６６（ｌを溶解した水溶液１
　０　０　ｃｃを投入し、充分かきまぜた後、１５０℃
で６時間乾燥後、５００℃で２時間焼成して、比表面積
１０８ＴｒＬ２７ｇを有する酸化プラセオジウム（Ｐｒ
６Ｏ１１〉を含有したジルコニア粉体をえた。

該粉体を酸化プラセオジウム（ＰｒｓＯ１１）の替わり
に用いた以外は、実施例１におけると全く同様にして酸
化プラセオジウム（Ｐｒ６０ｔｌ）な９ らびにジルコニアを担持してなる完成触媒をえた。

完或触媒あたりの酸化プラセオジウム（Ｐｒ６０１１）
ならびにジルコニアそれぞれの担持率は５．５重品％な
らびに１１．３重量％であった。

実施例　５ １辺が５　ｃａｒの正方形であり、厚みが１ｔ１Ｒの形
状を有する平均繊維径が約１０μ椛のシリカ１０重量％
およびアルミナ９０重量％よりなる網目状の無機質繊維
担体（セラミック繊維）を、硝酸プラセオジウムをイオ
・ン交換水に溶解した溶液に浸漬して余分な溶液を取り
除き、１５０℃で３時間乾燥後５００℃で１時間焼成し
て酸化プラセオジウム（ＰｒｓＯ１１）を担持してなる
完戒触媒をえた。

完或触媒あたりの酸化プラセオジウムの担持率は５．０
重量％であった。

比較例　１ 比表面積１５０ｍ２／Ｏを有するアルミナ１００ｇを水
と湿式粉砕してスラリー化し、該スラリ１０ 一に実施例１で用いたのと同様のコージエライト発泡体
を浸漬し、余分なスラリーを取り除き、１５０℃で３時
間乾燥した後、５００℃で１時間焼成してアルミナ担持
してなる構造体をえた。

次いで白金として０．　２　６　（＋含有するジニトロ
ジアミノ白金を溶解した水溶液２０一に該アルミナ担持
構造体を浸漬し、余分な溶液を取り除き、１５０℃で３
時間乾燥後５００℃で１時間焼成して完成触媒をえた。

完成触媒あたりの白金ならびにアルミナの担持率は、そ
れぞれ０．３７重量％ならびに２２．３重量％であった
。

比較例　２ 比較例１において、白金を用いる替わりにモリブデン酸
アンモニウムを２　３．　１　１Ｊ用いる以外は全く比
較例１と同様にして完或触媒をえた。

完成触媒あたりの酸化モリブデン（ＭＯＯ３　）ならび
にアルミナの担持率は、それぞれ４．２重量％ならびに
２０．６重量％であった。

１１ 比較例　３ 比表面積１３０ｍ２／（Ｉを有するチタニア１００ｇを
水と湿式粉砕してスラリー化し、実施例１と同様の方法
でチタニアを担持してなる構造体をえた。

次いで該チタニア担持構造体をメタバナジン酸アンモニ
ウム３．８６（１、塩化銅３．０１（＋ならびに塩化カ
リウム１．４ｇを溶解した水溶液２０ｄに浸漬し、余分
な溶液を取り除き、１５０℃で３時間乾燥した後５００
℃で１時間焼成して完成触媒をえた。

完成触媒あたりの酸化バナジウム（Ｖ２　０ｓ　）、酸
化銅（ＣｕＯ）、カリウム（Ｋ）ならびにヂタニアの担
持率は、それぞれ１０．１重量％、９．６重量％、４．
８重量％ならびに１９．６重量％であった。

比較例　４ 比較例１において、白金を用いる替わりに硝酸カリウム
９．２ｇを用いる以外は、全く比較例１と同様にして完
成触媒をえた。

１２ 完成触媒あたりのカリウムならびにアルミナの担持率は
、それぞれ２．１４ｆ［％ならびに２１．９重量％であ
った。

実施例　６ 実施例１〜５ならびに比較例１〜４の触媒について、下
記の試験を実施した。

［初期性能試験］ 市販のカーボンブラック（平均粒径２０ｍμ、比表面積
８　０ｍ２　／ａ　）　０．５（＋を触媒の上面に軽く
押さえて付着せしめた。

ついで上面に石英ガラスの観察窓を備えた箱型電気炉中
に該カーボンブラックを付着した触媒体を設置して空気
中１０℃／分の昇温スピードでの加熱をおこない、触媒
上での該力一ボンブラックの燃焼状態を観察し、燃焼開
始温度ならびに燃焼終了温度を測定した。

［電気炉曝露後性能試験］ さらに上記初期性能試験後、空気中８００℃で２０時間
の電気炉曝露をおこなった後、１３ 初期性能試験と同じ方法でカーボンブラックの燃焼開始
温度ならびに燃焼終了温度を測定した。

以上の測定結果を第１表に示す。

１ ４ ［発明の効果］ 第１表より、酸化プラセオジウムを触媒成分として含有
する触媒体は、可燃性炭素系微粒子を低温から燃焼・浄
化する優れた性能を有すると共に、高温酸化雰囲気のよ
うな厳しい条件下での耐熱・耐久性をも兼ね備えたもの
であることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）酸化プラセオジウムを触媒成分として含有するこ
   とを特徴とする可燃性炭素系微粒子を燃焼浄化する触媒
   。 （２）酸化プラセオジウムが耐火性構造体に担持されて
   なる請求項（１）に記載の触媒。（３）酸化プラセオジ
   ウムならびに耐火性無機酸化物が耐火性構造体に担持さ
   れてなる請求項（１）に記載の触媒。 （４）酸化プラセオジウムがＰｒ＿６Ｏ＿１＿１である
   請求項（１）に記載の触媒。 （５）耐火性無機酸化物が、アルミナ、シリカ、チタニ
   アならびにジルコニアからなる群から選ばれる少なくと
   も１種である請求項（３）に記載の触媒。 （６）耐火性構造体が、セラミックフォーム、オープン
   フローのセラミックハニカム、ウォールフロータイプの
   ハニカムモノリス、オープンフローのメタルハニカム、
   金属発泡体、メタルメッシュ、網目状のセラミック繊維
   またはペレット状の無機酸化物担体である請求項（２）
   または（３）に記載の触媒。