JPH04330940A - 酸化触媒 - Google Patents
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- Catalysts (AREA)
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。
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化触媒、例えば水素,
一酸化炭素,炭化水素などのガスを燃焼させるための酸
化触媒に関し、特に各種可燃性ガスの中で最も酸化され
にくいメタンを低温、高いガス流量/触媒容積比の条件
下で高効率で酸化することができ、しかも1000℃以
上の高温においても優れた耐熱性を有する酸化触媒に関
する。
一酸化炭素,炭化水素などのガスを燃焼させるための酸
化触媒に関し、特に各種可燃性ガスの中で最も酸化され
にくいメタンを低温、高いガス流量/触媒容積比の条件
下で高効率で酸化することができ、しかも1000℃以
上の高温においても優れた耐熱性を有する酸化触媒に関
する。
【0002】
【従来の技術】一酸化炭素,水素,あるいは炭化水素等
の可燃性ガスを酸化触媒の存在下で燃焼させる接触燃焼
法は、主として自動車排ガスの浄化を目的に研究され、
多くの酸化触媒が開発されている。その主なものは白金
のような貴金属,銅や鉄のような卑金属の酸化物を活性
成分とし、各活性成分を粒状やハニカム状等に成形した
り、あるいはアルミナやチタニア等の担体に直接担持さ
せたものである。
の可燃性ガスを酸化触媒の存在下で燃焼させる接触燃焼
法は、主として自動車排ガスの浄化を目的に研究され、
多くの酸化触媒が開発されている。その主なものは白金
のような貴金属,銅や鉄のような卑金属の酸化物を活性
成分とし、各活性成分を粒状やハニカム状等に成形した
り、あるいはアルミナやチタニア等の担体に直接担持さ
せたものである。
【0003】一方、最近では低NOx燃焼法開発の一環
として、プロパン,低熱量ガス,オイル等を燃焼させる
酸化触媒が研究されている。この触媒はハニカム型のコ
ージェライトやムライト等のセラミックスを基材とし、
この基材にγ−Al2 O3 (ガンマアルミナ),ジ
ルコニア,マグネシア,α−Al2 O3 (アルファ
アルミナ)等の担体をウォシュコートし、活性成分とし
てPt,Pt+Pd,Pd,Pt+Rh等の貴金属、あ
るいはコバルト,ニッケル,マンガン等の卑金属の酸化
物を担持させたものである。
として、プロパン,低熱量ガス,オイル等を燃焼させる
酸化触媒が研究されている。この触媒はハニカム型のコ
ージェライトやムライト等のセラミックスを基材とし、
この基材にγ−Al2 O3 (ガンマアルミナ),ジ
ルコニア,マグネシア,α−Al2 O3 (アルファ
アルミナ)等の担体をウォシュコートし、活性成分とし
てPt,Pt+Pd,Pd,Pt+Rh等の貴金属、あ
るいはコバルト,ニッケル,マンガン等の卑金属の酸化
物を担持させたものである。
【0004】上記のような従来の酸化触媒は一酸化炭素
やプロパンに対しては高活性を示すものの、より安定な
メタンに対してはいずれも性能が悪く、現在のところメ
タンに対してはその酸化性能において多くの問題点を残
している。
やプロパンに対しては高活性を示すものの、より安定な
メタンに対してはいずれも性能が悪く、現在のところメ
タンに対してはその酸化性能において多くの問題点を残
している。
【0005】また最近では1000℃前後でも耐熱性が
ある触媒として、アルミニウムとランタンの複合酸化物
を主成分とする担体に、触媒活性成分を担持した触媒(
特開昭60−12132号公報)、又はアルカリ土類金
属元素とアルミニウムの複合酸化物を主成分とする触媒
(特開昭62−153158号公報)などが提案されて
いる。
ある触媒として、アルミニウムとランタンの複合酸化物
を主成分とする担体に、触媒活性成分を担持した触媒(
特開昭60−12132号公報)、又はアルカリ土類金
属元素とアルミニウムの複合酸化物を主成分とする触媒
(特開昭62−153158号公報)などが提案されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の触媒は1000
℃以上で使用すると担体が熱によりシンタリングし比表
面積が急激に低下するため実用上使用することができな
い。
℃以上で使用すると担体が熱によりシンタリングし比表
面積が急激に低下するため実用上使用することができな
い。
【0007】本発明は上記技術水準に鑑み、高温下でも
耐熱性の優れた酸化触媒を提供しようとするものである
。
耐熱性の優れた酸化触媒を提供しようとするものである
。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)ジルコニ
ウム及びチタニウムの複合酸化物を担体としてIb族,
Va族,VIa族, VIIa族,VIIIa族元素の
金属又はその酸化物を一種以上及び希土類元素の酸化物
を担持させてなることを特徴とする酸化触媒。
ウム及びチタニウムの複合酸化物を担体としてIb族,
Va族,VIa族, VIIa族,VIIIa族元素の
金属又はその酸化物を一種以上及び希土類元素の酸化物
を担持させてなることを特徴とする酸化触媒。
【0009】(2)ジルコニウム及びチタニウムの複合
酸化物をハニカム状に成型してなることを特徴とする上
記第(1)項の酸化触媒。
酸化物をハニカム状に成型してなることを特徴とする上
記第(1)項の酸化触媒。
【0010】(3)コージェライト,ムライト又はMg
O,Al2 O3 ,TiO2 よりなる結晶性複合酸
化物のうちから選択されるハニカム状耐熱基材に上記第
(1)項の触媒をコーティングしてなることを特徴とす
る酸化触媒。である。
O,Al2 O3 ,TiO2 よりなる結晶性複合酸
化物のうちから選択されるハニカム状耐熱基材に上記第
(1)項の触媒をコーティングしてなることを特徴とす
る酸化触媒。である。
【0011】
【作用】本発明にいうジルコニウム及びチタニウムの複
合酸化物とは、ZrO2 :TiO2 の重量比で5:
95〜95:5の組成を有する非晶質(一部は結晶化し
ているものの全体としては非晶質)のもので下記方法で
製造される。
合酸化物とは、ZrO2 :TiO2 の重量比で5:
95〜95:5の組成を有する非晶質(一部は結晶化し
ているものの全体としては非晶質)のもので下記方法で
製造される。
【0012】■ チタニウムの化合物及びジルコニウ
ムの化合物の水溶液にアンモニア水又は炭酸ソーダ水溶
液などの塩基性の沈殿剤を添加して生成する沈殿を洗浄
した後乾燥し、500℃以上で焼成する。
ムの化合物の水溶液にアンモニア水又は炭酸ソーダ水溶
液などの塩基性の沈殿剤を添加して生成する沈殿を洗浄
した後乾燥し、500℃以上で焼成する。
【0013】■ チタニウムの水酸化物または酸化物
をジルコニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
をジルコニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
【0014】■ ジルコニウムの水酸化物または酸化
物をチタニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
物をチタニウムの化合物の水溶液に混合した後、沈殿剤
を添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、500℃
以上で焼成する。
【0015】以上の方法で調製したジルコニウム及びチ
タニウムの複合酸化物はバインダーを添加してハニカム
状に成型したり、又は複合酸化物のスラリーにコージェ
ライト,ムライト、又はMgO,Al2 O3 ,Ti
O2 よりなる結晶性複合酸化物のうちから選択される
ハニカム状耐熱基材を浸漬して、ウォッシュコートし、
500℃以上で焼付けることによりハニカム状の担体に
することができる。
タニウムの複合酸化物はバインダーを添加してハニカム
状に成型したり、又は複合酸化物のスラリーにコージェ
ライト,ムライト、又はMgO,Al2 O3 ,Ti
O2 よりなる結晶性複合酸化物のうちから選択される
ハニカム状耐熱基材を浸漬して、ウォッシュコートし、
500℃以上で焼付けることによりハニカム状の担体に
することができる。
【0016】なお、上記のMgO,Al2 O3 ,T
iO2 よりなる結晶性複合酸化物とはマグネシア,炭
酸マグネシウム,水酸化マグネシウムのようなMg化合
物,アルミナ,水酸化アルミニウムのようなAl化合物
及びアナターゼ又はルチル型酸化チタンのようなTi化
合物の混合物を、1300〜1700℃で焼成して結晶
化することによって得られた低膨張性のものを意味する
。
iO2 よりなる結晶性複合酸化物とはマグネシア,炭
酸マグネシウム,水酸化マグネシウムのようなMg化合
物,アルミナ,水酸化アルミニウムのようなAl化合物
及びアナターゼ又はルチル型酸化チタンのようなTi化
合物の混合物を、1300〜1700℃で焼成して結晶
化することによって得られた低膨張性のものを意味する
。
【0017】次に、このようにして得られたジルコニウ
ム及びチタニウムの複合酸化物又はハニカム状の担体に
Ib族,Va族,VIa族, VIIa族,VIIIa
族元素の金属又はその酸化物を担持させる方法は従来か
ら用いられている方法でよく、例えば上記元素の酸化物
を担持させる場合には、各元素の硝酸塩水溶液に担体を
浸漬後焼成すればよく、また上記元素の金属を担持させ
る場合には、各元素の化合物の水溶液に担体を浸漬後水
素還元すれば調製できる。希土類元素の酸化物を担持す
る場合には、希土類元素の硝酸塩水溶液に担体を浸漬後
焼成すればよい。
ム及びチタニウムの複合酸化物又はハニカム状の担体に
Ib族,Va族,VIa族, VIIa族,VIIIa
族元素の金属又はその酸化物を担持させる方法は従来か
ら用いられている方法でよく、例えば上記元素の酸化物
を担持させる場合には、各元素の硝酸塩水溶液に担体を
浸漬後焼成すればよく、また上記元素の金属を担持させ
る場合には、各元素の化合物の水溶液に担体を浸漬後水
素還元すれば調製できる。希土類元素の酸化物を担持す
る場合には、希土類元素の硝酸塩水溶液に担体を浸漬後
焼成すればよい。
【0018】Ib族,Va族,VIa族, VIIa族
,VIIIa族元素の金属又はその酸化物と希土類元素
の酸化物を担持する方法としては上記の方法でいずれか
をあらかじめ担持した後、他の酸化物を担持する方法、
又は両成分の化合物の水溶液に担体を浸漬後焼成するこ
とにより担持する方法が用いられる。希土類元素の酸化
物の一例としては、La2 O3 ,CeO2 ,Nd
2 O3 などがあり、その担持量はジルコニウム及び
チタニウムの複合酸化物100重量部当たり1〜30重
量部の範囲が好ましい。
,VIIIa族元素の金属又はその酸化物と希土類元素
の酸化物を担持する方法としては上記の方法でいずれか
をあらかじめ担持した後、他の酸化物を担持する方法、
又は両成分の化合物の水溶液に担体を浸漬後焼成するこ
とにより担持する方法が用いられる。希土類元素の酸化
物の一例としては、La2 O3 ,CeO2 ,Nd
2 O3 などがあり、その担持量はジルコニウム及び
チタニウムの複合酸化物100重量部当たり1〜30重
量部の範囲が好ましい。
【0019】Ib族,Va族,VIa族, VIIa族
,VIIIa族元素の金属又はその酸化物の一例として
はCuO,V2 O5 ,Cr2 O3 ,MnO2
,Fe2 O3 ,NiO,CoO,PdO,Pt,P
d,Rh,Ruなどがあり、その担持量はジルコニウム
及びチタニウムの複合酸化物100重量部当り0.1〜
30重量部の範囲が好ましい。
,VIIIa族元素の金属又はその酸化物の一例として
はCuO,V2 O5 ,Cr2 O3 ,MnO2
,Fe2 O3 ,NiO,CoO,PdO,Pt,P
d,Rh,Ruなどがあり、その担持量はジルコニウム
及びチタニウムの複合酸化物100重量部当り0.1〜
30重量部の範囲が好ましい。
【0020】以上のようにして得られた触媒は水素,一
酸化炭素,炭化水素ガス等のガスの酸化反応に対し優れ
た活性、耐久性を示した。
酸化炭素,炭化水素ガス等のガスの酸化反応に対し優れ
た活性、耐久性を示した。
【0021】以下、実施例により本発明を具体的に説明
する。
する。
(例1)硝酸ジルコニウムと塩化チタニウムの混合水溶
液に炭酸ソーダ水溶液を添加して得られる沈殿をろ過、
水洗、乾燥後500℃で焼成して担体1(TiO2 :
ZrO2 の重量比 50:50)を得た。
液に炭酸ソーダ水溶液を添加して得られる沈殿をろ過、
水洗、乾燥後500℃で焼成して担体1(TiO2 :
ZrO2 の重量比 50:50)を得た。
【0022】Ti(OH)4 粉末を水に添加し、さら
にオキシ塩化ジルコニウム水溶液を添加した溶液にアン
モニア水を添加して得られる沈殿をろ過、水洗し乾燥後
1000℃で焼成してTiO2 :ZrO2 比の異な
る担体2(TiO2 :ZrO2 の重量比 90:
10)、担体3(TiO2 :ZrO2 の重量比
20:80)及び担体4(TiO2 :ZrO2 の重
量比 10:90)を得た。
にオキシ塩化ジルコニウム水溶液を添加した溶液にアン
モニア水を添加して得られる沈殿をろ過、水洗し乾燥後
1000℃で焼成してTiO2 :ZrO2 比の異な
る担体2(TiO2 :ZrO2 の重量比 90:
10)、担体3(TiO2 :ZrO2 の重量比
20:80)及び担体4(TiO2 :ZrO2 の重
量比 10:90)を得た。
【0023】担体1〜4を粒径2〜4mmのペレットに
成形した後、硝酸ランタンの水溶液に浸漬し500℃で
焼成することによりLa2 O3 を5重量%(担体1
00重量部当たり)担持したペレットを、硝酸パラジウ
ム水溶液に浸漬し乾燥後、500℃で焼成し触媒1〜4
を各々調製した。担体1のペレットを塩化白金酸水溶液
,塩化ルテニウム水溶液,塩化ロジウム水溶液各々に浸
漬し乾燥後、400℃で水素還元し触媒5〜7を調製し
た。
成形した後、硝酸ランタンの水溶液に浸漬し500℃で
焼成することによりLa2 O3 を5重量%(担体1
00重量部当たり)担持したペレットを、硝酸パラジウ
ム水溶液に浸漬し乾燥後、500℃で焼成し触媒1〜4
を各々調製した。担体1のペレットを塩化白金酸水溶液
,塩化ルテニウム水溶液,塩化ロジウム水溶液各々に浸
漬し乾燥後、400℃で水素還元し触媒5〜7を調製し
た。
【0024】これらの触媒を表1の条件(可燃ガスを空
気で希釈)で活性評価を行い、その結果を表2に示す。
気で希釈)で活性評価を行い、その結果を表2に示す。
【表1】
【表2】
【0025】(例2)例1で調製した担体3のペレット
を用い、硝酸銅,硝酸バナジウム,硝酸マンガン,硝酸
鉄,硝酸ニッケル,硝酸コバルトの各水溶液及び硝酸セ
リウム又は硝酸ネオジウム,硝酸ランタン水溶液の混合
水溶液に浸漬し、乾燥後500℃で5時間焼成し触媒8
〜13を調製した。
を用い、硝酸銅,硝酸バナジウム,硝酸マンガン,硝酸
鉄,硝酸ニッケル,硝酸コバルトの各水溶液及び硝酸セ
リウム又は硝酸ネオジウム,硝酸ランタン水溶液の混合
水溶液に浸漬し、乾燥後500℃で5時間焼成し触媒8
〜13を調製した。
【0026】これらの触媒をプロパン又はメタノールを
含有する空気を原料として、反応温度500℃,ガス空
塔速度10,000h−1の条件で活性評価試験を行い
、その結果を表3に示す。
含有する空気を原料として、反応温度500℃,ガス空
塔速度10,000h−1の条件で活性評価試験を行い
、その結果を表3に示す。
【表3】
【0027】(例3)例2で調製した触媒8〜13を硝
酸パラジウム水溶液に浸漬した後、500℃で焼成し触
媒14〜19を調製した。
酸パラジウム水溶液に浸漬した後、500℃で焼成し触
媒14〜19を調製した。
【0028】これらの触媒をメタン1%(残部空気)含
有ガスを用い、ガス空塔速度50,000h−1,反応
温度400℃の条件で活性評価を行い、その結果を表4
に示す。表4には1000時間活性評価試験後の結果も
併記する。
有ガスを用い、ガス空塔速度50,000h−1,反応
温度400℃の条件で活性評価を行い、その結果を表4
に示す。表4には1000時間活性評価試験後の結果も
併記する。
【表4】
【0029】(例4)直径1インチで、1平方インチ当
たり200個の開口部(200セル)を有するハニカム
状のコージェライト(2MgO・2Al2 O3 ・5
SiO2 )基材又はMgO,Al2 O3 ・TiO
2 よりなる結晶性複合酸化物(MgO,4Al2 O
3 ・6TiO2 )基材を用い、担体3のTiO2
:ZrO2 (20:80)粉末を上記基材にウォッシ
ュコートし、1000℃で焼付けてハニカム担体A,B
を得た。TiO2 ・ZrO2 コート量はハニカム担
体100重量部当り40重量部であった。
たり200個の開口部(200セル)を有するハニカム
状のコージェライト(2MgO・2Al2 O3 ・5
SiO2 )基材又はMgO,Al2 O3 ・TiO
2 よりなる結晶性複合酸化物(MgO,4Al2 O
3 ・6TiO2 )基材を用い、担体3のTiO2
:ZrO2 (20:80)粉末を上記基材にウォッシ
ュコートし、1000℃で焼付けてハニカム担体A,B
を得た。TiO2 ・ZrO2 コート量はハニカム担
体100重量部当り40重量部であった。
【0030】担体A,Bそれぞれを硝酸ランタン水溶液
に浸漬し乾燥後500℃で焼成し、さらに硝酸パラジウ
ム水溶液に浸漬し乾燥後500℃で焼成し触媒20,2
1を得た。
に浸漬し乾燥後500℃で焼成し、さらに硝酸パラジウ
ム水溶液に浸漬し乾燥後500℃で焼成し触媒20,2
1を得た。
【0031】これらの触媒及びさらに1100℃で10
00時間焼成した触媒を、メタン3%(残部空気)含有
ガスを用い、ガス空塔速度300,000h−1,触媒
層入口ガス温度400℃の条件で活性評価を行い表5の
結果を得た。
00時間焼成した触媒を、メタン3%(残部空気)含有
ガスを用い、ガス空塔速度300,000h−1,触媒
層入口ガス温度400℃の条件で活性評価を行い表5の
結果を得た。
【表5】
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性が高くかつ耐熱性に優れた酸化触媒を提供できる。
性が高くかつ耐熱性に優れた酸化触媒を提供できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 ジルコニウム及びチタニウムの複合酸
化物を担体としてIb族,Va族,VIa族, VII
a族,VIIIa族元素の金属又はその酸化物を一種以
上及び希土類元素の酸化物を担持させてなることを特徴
とする酸化触媒。 - 【請求項2】 ジルコニウム及びチタニウムの複合酸
化物をハニカム状に成型してなることを特徴とする請求
項1記載の酸化触媒。 - 【請求項3】 コージェライト,ムライト又はMgO
,Al2 O3 ,TiO2 よりなる結晶性複合酸化
物のうちから選択されるハニカム状耐熱基材に請求項1
記載の触媒をコーティングしてなることを特徴とする酸
化触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099972A JPH04330940A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 酸化触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099972A JPH04330940A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 酸化触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330940A true JPH04330940A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14261583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099972A Withdrawn JPH04330940A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 酸化触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04330940A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003004152A3 (de) * | 2001-07-04 | 2003-04-24 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Mischoxid-katalysatoren auf basis von zr02.al203 und ihre verwendung zur katalytischen verbrennung |
| JP2017532192A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-11-02 | ビーエーエスエフ コーポレーション | 燃焼機関の排ガス流を処理するための触媒における白金族金属支持体としての、チタニアがドープされたジルコニア |
-
1991
- 1991-05-01 JP JP3099972A patent/JPH04330940A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003004152A3 (de) * | 2001-07-04 | 2003-04-24 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Mischoxid-katalysatoren auf basis von zr02.al203 und ihre verwendung zur katalytischen verbrennung |
| JP2017532192A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-11-02 | ビーエーエスエフ コーポレーション | 燃焼機関の排ガス流を処理するための触媒における白金族金属支持体としての、チタニアがドープされたジルコニア |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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