JPH04354544A - 触媒体 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は触媒体に関し特に、単位
体積当たりの触媒担持量が大きい触媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】触媒活性は触媒の表面積の大きさに依存
することから、従来、触媒を超微粒子化したり、触媒担
体の表面積を大きくすることが行われている。このよう
な観点から、通常、触媒体の形状は粉状又は粒状であり
、このような触媒体を反応塔に充填することが行われて
いる。

【０００３】しかしながら、生産量を増大させるために
、上記充填密度を増大させて反応効率を改善しようとす
ると充填塔（反応塔）内を反応物が通過する際の圧力損
失が大きくなるので、所望したような生産量を得ること
ができない。そこで、充填密度を抑えたまま生産量を増
大させようとすると反応塔を大型なものとしなければな
らないという不都合が生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記の
如き不都合を解決すべく鋭意検討した結果、触媒の形状
を線、糸状若しくは中空細管状にし、必要に応じてそれ
等を網状若しくは布状に構成することにより単位体積当
たりの触媒量を増大させると共に反応系の圧力損失を小
さくし、反応量を増大させることができることを見い出
し、本発明に到達した。

【０００５】従って本発明の第１の目的は、触媒反応の
反応量を増大させるに適した触媒体を提供することにあ
る。本発明の第２の目的は、単位体積当たりの触媒量が
大きい上、それを反応系に配した時の圧力損失が小さい
触媒体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的は
、表面に、アルミナ層又はアルミナを主成分とする層を
有する、線状、糸状、中空細管状、網状若しくは布状の
金属材料の前記表面に触媒を担持せしめてなる触媒体に
よって達成された。

【０００７】本発明において、表面にアルミナ層を有す
る金属材料とは、アルミナ層を有するアルミニウムのみ
ならず、表面にアルミニウム層を設けることのできる金
属、例えばマグネシウム、クロム、モリブデン、タング
ステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、チタン、
ジルコニウム、バナジウム、銅、銀、亜鉛、ビスマス、
スズ、鉛又はアンチモンなどの単一の金属又はそれらの
合金を初め、複数の金属を重合させた金属又はスポンジ
状金属の表面にアルミナの層を形成せしめた金属材料を
包含する。

【０００８】アルミニウム以外の金属表面にアルミナ層
を形成させる方法は、非水メッキ、圧着、蒸着、どぶ付
け等の公知の方法によって該金属表面にアルミニウム層
を設け、次いで、この表面を公知の方法によって酸化す
れば良い。

【０００９】上記の金属材料の中でも、経済性の観点か
ら、鉄、銅、ステンレス合金をアルミニウム層で被覆し
たもの、又はアルミニウムが好ましく、強度まで加味す
ると、鉄及びステンレス合金をアルミニウム層で被覆し
たもの好ましい。アルミニウム以外の金属表面に設ける
アルミニウム層の厚みは、５μｍ以上であれば良く、１
０μｍ程度あれば充分である。

【００１０】本発明においては、上記の如き、表面にア
ルミナ層又はアルミナを主成分とする金属材料を適宜、
線状、糸状、中空細管状、網状若しくは布状として用い
る。以下、本明細書においては、これらを金属担体と記
載する。

【００１１】本発明において、金属担体として、前記し
た表面にアルミニウム層を有する金属材料を使用する場
合には、これ等の表面を、公知の方法に従って陽極酸化
し、アルミナ層を形成せしめると共にその表面積を増大
させてから使用することが好ましい。

【００１２】アルミニウム表面の陽極酸化の技術は周知
であり、処理液として例えばクロム酸水溶液、臭酸水溶
液、硫酸水溶液等を使用することも周知である。陽極酸
化の条件は、アルミニウムのＢＥＴ表面積が大きくなる
ように適宜設定することが好ましく、本発明においては
陽極酸化の処理液温度を、０℃〜５０℃、特に０℃〜４
０℃とすることが好ましい。０℃未満では陽極酸化が困
難となり、一方５０℃を越えると溶解が激しく、経済的
に酸化膜を形成させることが困難となる。

【００１３】又、この陽極酸化の処理時間は処理条件に
よって異なるが、例えば２．５重量％のクロム酸水溶液
を処理液とし、処理液温度を３８℃、電流密度を１９．
０Ａ／ｍ２　とした場合には２時間以上、特に４時間以
上とすることが好ましい。

【００１４】一方、本発明において、アルミナを主成分
とする層を有する金属材料とは、アルミニウム含有合金
を９００℃〜１２００℃の範囲で焼成した金属材料を意
味する。

【００１５】上記したような金属担体に担持せしめる触
媒は、目的及び用途に応じて適宜選択することができる
。このような触媒は、例えば、白金族金属、白金族金属
の合金、金、金合金、マンガン、鉄、亜鉛、銅、ニッケ
ル、ニッケル合金、コバルト及びコバルト合金等の中か
ら選択することが好ましく、特に、白金、パラジウム、
ルテニウム、マンガン、亜鉛、鉄、ニッケル、銅を単独
で、又は組み合わせて用いることが好ましい。これらの
触媒の粒径は、本発明の触媒体となったときに、約１ｎ
ｍ〜１００ｎｍとなることが好ましく、特に約５ｎｍ〜
５０ｎｍとなるようにすることが好ましい。

【００１６】触媒を前記金属担体に担持せしめる方法は
、電着法、含浸法、真空蒸着法、陰極スパッター法、金
属スプレー法、金属クラッド法等の公知の方法の中から
適宜選択して採用することができる。

【００１７】しかしながら、これらの方法によって触媒
を担持する前に、本発明においては、前記金属担体を酸
化処理した後、５０℃〜３５０℃の熱水又は水蒸気によ
って処理することが好ましい。この場合の熱水のｐＨは
７以上であることが好ましく、特に１０〜１２とするこ
とが、処理時間を短縮する上で好ましい。

【００１８】熱水処理の時間は、熱水のｐＨによっても
異なるが、１時間以上とすることが好ましく、約２時間
処理することにより、略ｐＨ値に関係なくＢＥＴ表面積
を顕著に増大させることができる。

【００１９】触媒を担持させる処理は、通常金属担体の
熱水処理後、更に、必要に応じて焼成処理した後に行う
が、特に上記焼成を４００℃〜５５０℃で３時間程度行
うことが好ましい。これによって、金属担体表面に均一
なγ─アルミナ層を形成せしめ、触媒の担持量を多くす
ることができると共に、触媒担持を均一にすることがで
きる。

【００２０】触媒を担持させる処理として含浸法を採用
する場合には、前記熱水処理と触媒担持処理とを同時に
行って、処理工程を簡略化することもできる。この簡略
化方法は、触媒担体の製造工程を単に簡略化するのみな
らず、理由は必ずしも明確ではないが、触媒重量あたり
の触媒活性を特に増大させることができるという利点を
も有する。

【００２１】又、電着法を採用する場合には、限界担持
量以上の超微粒子を担体表面に担持せしめるために、所
望の超微粒子触媒と共に、アルミナゾルやシリカゾルの
如き所謂陽性ゾルを含有する溶液中に、金属担体を陰極
とし、これに触媒を電着せしめることが好ましい。

【００２２】本発明においては、触媒担体としての活性
を更に高めるために、熱水処理後又は熱水処理前にアル
ミナゾルやシリカゾルのような陽性ゾルを含有する溶液
でコーティング処理しても良く、該コーティング処理に
加えて、更にコーティング処理後約３５０℃以上で焼成
しても良い。

【００２３】上記の如くして金属担体に触媒を担持せし
めた本発明の触媒体は、その形状を自在とすることがで
きるので便利である上、更に圧縮加工して、任意の密度
を有すると共に任意の形状を有する触媒体とすることも
容易である。

【００２４】又、本発明の触媒体を、枠の中に張ること
により、ユニット化することもできる。このようにした
場合には、特に触媒体の交換が容易である上、２種以上
の触媒体を組み合わせて使用する場合にも便利である。 更に、上記ユニットに電流を流すことにより、触媒自体
の温度を無駄なく迅速に制御することもできるので、こ
れによって反応制御も極めて容易且つ効率的となる。

【００２５】又、上記の一つ一つのユニットを２以上組
み合わせて組み立てることにより、より大型の生産ライ
ンに使用するユニットとすることも容易である。枠に張
る触媒体の量は任意であり、目的、用途に応じて決定す
れば良いが、特に糸状触媒体を使用した網状又は布状の
触媒体を選択することにより、従来の粒状触媒体に比し
て、単位体積当りの触媒量を容易に多くすることができ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明の触媒体はＢＥＴ表面が大きく、
単位面積当りの触媒担持量が多い上、金属担体は適宜細
くすることも容易であるので、従来の粒状触媒に比して
、単位体積当りの触媒量を多くすることができ、これを
反応塔に充填した場合の触媒前後の圧力損失を粒状触媒
の場合より大幅に小さくすることができる。従って、本
発明の触媒体を使用することにより、粒状触媒を使用す
る従来の場合より容易に生産量を増大することができる
上、ユニット化することによりメンテナンス等も極めて
容易となる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。

【００２８】実施例１．直径０．３ｍｍのアルミニウム
糸をからみ合わせてプレスし、密度５９０ｋｇ／ｍ３　
の不織布を作製し、この布状アルミニウムを金属担体と
した。上記金属担体を５重量％の水酸化ナトリウムで５
分間洗浄した後水洗し、次いで３０重量％の硝酸で洗浄
し更に水洗した。上記の如く前処理した基体を、２．５
重量％のクロム酸水溶を用いて液温３０℃、電流密度１
９．０Ａ／ｍ２　で陽極酸化を行った。

【００２９】得られた陽極酸化アルミナ表面を有する基
体を、１．０ｇ／１の超微粒子白金触媒を含有する８０
℃の溶液に２時間浸漬した後、溶液から基体を取り出し
て乾燥し、次いで５５０℃で２時間焼成して本発明の触
媒体を作製した。得られた触媒の白金担持量は２．１７
ｇ−Ｐｔ／ｍ２　であった。

【００３０】上記の触媒を１ｇ反応管に充填し、１気圧
、２００℃で窒素と水素の混合ガスと気化同伴されたア
セトンを線流速１ｍ／秒で反応管に送り、この反応管を
微分反応管として反応器前後のガスを採取・分析し、そ
の濃度変化を用いてアセトン濃度に１次の反応速度式で
整理した、その反応速度定数（ｍ３／ｇ−Ｐｔ・秒）を
求めたところ、１．２８×１０−３ｍ３　／ｇ−Ｐｔ・
秒であった。尚この場合に、触媒体の占める体積は１．
７ｍｌ（反応管単位体積当たりのみかけの触媒表面積は
６２８０ｍ２　／ｍ３　）であり、反応管前後の圧力損
失は０．１ｍｍＨｇであった。

【００３１】比較例１．担体アルミナに担持された市販
の白金触媒のうち粒径２ｍｍのものを１ｇ使用した他は
実施例と全く同様にしたところ、反応速度は１．２０×
１０−３ｍ３　／ｇ−Ｐｔ・秒（反応管単位体積当たり
のみかけの触媒表面積は１８６０ｍ２　／ｍ３　）、反
応管前後の圧力損失は５８５ｍｍＨｇであった。尚、こ
の触媒の占める体積は５．５ｍｌであり、又、白金担持
量は１．１２ｇ−Ｐｔ／ｍ２　であった。

【００３２】上記の実施例及び比較例の結果は、本発明
の触媒体が、従来の粒状触媒体より、単位体積あたり多
量の触媒を担持することができること、及び、圧力損失
を減少させることができることを実証するものである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面に、アルミナ層又はアルミナを主
   成分とする層を有する、線状、糸状、中空細管状、網状
   若しくは布状の金属材料の前記表面に触媒を担持せしめ
   てなる触媒体。
2. 【請求項２】　　触媒がγ−アルミナ層を介して担持さ
   れている請求項１に記載の触媒体。
3. 【請求項３】　　枠の中に、請求項１に記載の触媒体の
   中から選択された少なくとも１種の触媒体を張ってなる
   触媒体。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載の触媒体を２以上重ね
   合わせ、ユニットに組み立てられてなる触媒体。
5. 【請求項５】　　表面に、アルミナ層又はアルミナを主
   成分とする層を有する、線状、糸状、網状若しくは布状
   の金属材料を熱水処理した後焼成し、次いで触媒担持処
   理することにより、前記金属材料表面に触媒を担持せし
   めて触媒体とすることを特徴とする触媒体の製造方法。