JPH07185351A - パラジウム又はプラチナ合金から成る高い気孔度を有する触媒層を製造する方法 - Google Patents
パラジウム又はプラチナ合金から成る高い気孔度を有する触媒層を製造する方法Info
- Publication number
- JPH07185351A JPH07185351A JP6274754A JP27475494A JPH07185351A JP H07185351 A JPH07185351 A JP H07185351A JP 6274754 A JP6274754 A JP 6274754A JP 27475494 A JP27475494 A JP 27475494A JP H07185351 A JPH07185351 A JP H07185351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- carrier
- main component
- metals
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/349—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of flames, plasmas or lasers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts 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
- B01J23/892—Nickel and noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0225—Coating of metal substrates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 合金から成る触媒層を担体に被着するための
方法を提供する。 【構成】 主成分金属としてのパラジウム又はプラチナ
と、この主成分金属の融点より低い融点を有し、主成分
金属と共に主成分金属に富んだ均質な固溶体を構成する
１種類又はそれ以上の他の金属との合金から成る触媒層
を製造するに際し、初めに、主成分金属以外の他の１種
類又はそれ以上の金属の粉末を担体に被着し、続いて主
成分金属の粉末を担体に被着する。これら粉末は引き続
いて上記順序で担体に被着される。そして少なくとも主
成分金属の粉末は熱的手段によって担体にスプレー被着
される。
方法を提供する。 【構成】 主成分金属としてのパラジウム又はプラチナ
と、この主成分金属の融点より低い融点を有し、主成分
金属と共に主成分金属に富んだ均質な固溶体を構成する
１種類又はそれ以上の他の金属との合金から成る触媒層
を製造するに際し、初めに、主成分金属以外の他の１種
類又はそれ以上の金属の粉末を担体に被着し、続いて主
成分金属の粉末を担体に被着する。これら粉末は引き続
いて上記順序で担体に被着される。そして少なくとも主
成分金属の粉末は熱的手段によって担体にスプレー被着
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、担体（キャリア）に
被着された合金から成る触媒層を製造する方法に関す
る。
被着された合金から成る触媒層を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許ＤＥ−Ａ ３７ ２６ ２９
０号及びヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０３０１ ５６３号
に開示されているように、パラジウムを主要金属とし、
元素周期表の第８族の他の金属、特にニッケルと、銅と
から成る三元合金は、水素と酸素を含有する大気中で水
素を酸化させるための接触触媒として好適であることは
周知である。これらの特許には、少くとも８９重量％の
Ｐｄ（パラジウム）と、最大限１０重量％のＮｉ（ニッ
ケル）と、最大限１重量％のＣｕ（銅）から成る、或い
は特に、９５重量％のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重
量％のＣｕから成る三元合金が好ましい組成物として開
示されている。触媒合金が被着された担体の形式のその
ような触媒は、例えば何らかの事故で多量の水素が放出
される原子力発電所等で用いられており、多量に放出さ
れた水素を上記触媒の働きによって除去し、放出された
多量の水素が爆発性のガス混合物を生成するのを防止す
るようにしている。しかしながら、爆発の危険を防止す
るために水素と酸素を包含したガス混合物から水素を除
去しなければならないという問題は、原子力発電所以外
の状況、例えば生ごみの焼却においても生じる。
０号及びヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０３０１ ５６３号
に開示されているように、パラジウムを主要金属とし、
元素周期表の第８族の他の金属、特にニッケルと、銅と
から成る三元合金は、水素と酸素を含有する大気中で水
素を酸化させるための接触触媒として好適であることは
周知である。これらの特許には、少くとも８９重量％の
Ｐｄ（パラジウム）と、最大限１０重量％のＮｉ（ニッ
ケル）と、最大限１重量％のＣｕ（銅）から成る、或い
は特に、９５重量％のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重
量％のＣｕから成る三元合金が好ましい組成物として開
示されている。触媒合金が被着された担体の形式のその
ような触媒は、例えば何らかの事故で多量の水素が放出
される原子力発電所等で用いられており、多量に放出さ
れた水素を上記触媒の働きによって除去し、放出された
多量の水素が爆発性のガス混合物を生成するのを防止す
るようにしている。しかしながら、爆発の危険を防止す
るために水素と酸素を包含したガス混合物から水素を除
去しなければならないという問題は、原子力発電所以外
の状況、例えば生ごみの焼却においても生じる。
【０００３】ドイツ特許ＤＥ−Ａ ３６ ３８ ５２０
号には、いわゆるスケルトン触媒又はラネー(Raney) 触
媒を製造するための方法が開示されている。その方法に
よれば、触媒として有効な成分（触媒作用を有する成
分）と、アルカリ溶液又は酸溶液に溶解する可溶性成分
を含有した粉末状の材料の混合物が熱間スプレー法によ
って担体に塗布され、次いで、その塗布された混合物の
層から可溶性成分をアルカリ溶液又は酸溶液に溶かし出
して除去する。この塗布工程は、段階的に実施すること
ができ、各段階で異なる粉末状組成物を塗布し、最内側
層は、上記可溶性成分を含まないか、あるいは可溶性成
分の少部分を含有するものとし、最外側層は、上記触媒
作用成分の割合より高い割合の上記可溶性成分を含むよ
うにする。この従来技術の方法においては、熱間スプレ
ー法が、触媒層の担体への付着を簡単な態様で良好にす
ると考えられる。しかしながら、熱間スプレー法によっ
て担体に被着された層中の可溶性成分を溶かし出す操作
が、この方法を非常に面倒なものとし、触媒作用成分の
種類によっては、可溶性成分と触媒作用成分との化学反
応が発生する恐れがあり、そのために触媒作用成分の触
媒作用を阻害することがある。
号には、いわゆるスケルトン触媒又はラネー(Raney) 触
媒を製造するための方法が開示されている。その方法に
よれば、触媒として有効な成分（触媒作用を有する成
分）と、アルカリ溶液又は酸溶液に溶解する可溶性成分
を含有した粉末状の材料の混合物が熱間スプレー法によ
って担体に塗布され、次いで、その塗布された混合物の
層から可溶性成分をアルカリ溶液又は酸溶液に溶かし出
して除去する。この塗布工程は、段階的に実施すること
ができ、各段階で異なる粉末状組成物を塗布し、最内側
層は、上記可溶性成分を含まないか、あるいは可溶性成
分の少部分を含有するものとし、最外側層は、上記触媒
作用成分の割合より高い割合の上記可溶性成分を含むよ
うにする。この従来技術の方法においては、熱間スプレ
ー法が、触媒層の担体への付着を簡単な態様で良好にす
ると考えられる。しかしながら、熱間スプレー法によっ
て担体に被着された層中の可溶性成分を溶かし出す操作
が、この方法を非常に面倒なものとし、触媒作用成分の
種類によっては、可溶性成分と触媒作用成分との化学反
応が発生する恐れがあり、そのために触媒作用成分の触
媒作用を阻害することがある。
【０００４】ヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ ０ ５０３ ４
７０号には、担体上に金属性の触媒層を形成するための
方法が開示されている。その方法によれば、多孔質の触
媒層を生成するために、Ｐｄ、Ｐｔ、ＰｄＮｉ合金をプ
ラズマスプレー又は溶射（火炎スプレー）法によって担
体に塗布する。この方法においては、プラズマスプレー
又は溶射を行う前に担体を予備加熱しておき、触媒層を
塗布した後、水素と不活性ガスの雰囲気中で熱処理する
ことができる。
７０号には、担体上に金属性の触媒層を形成するための
方法が開示されている。その方法によれば、多孔質の触
媒層を生成するために、Ｐｄ、Ｐｔ、ＰｄＮｉ合金をプ
ラズマスプレー又は溶射（火炎スプレー）法によって担
体に塗布する。この方法においては、プラズマスプレー
又は溶射を行う前に担体を予備加熱しておき、触媒層を
塗布した後、水素と不活性ガスの雰囲気中で熱処理する
ことができる。
【０００５】英国特許ＧＢ−Ａ−８３２ ０３１号に
は、プラチナ族の触媒を生成するために２段階溶射を用
いる方法が開示されている。この方法では、良好な接着
特性を有する粗面を創生するために、まず最初に、酸化
アルミニウム又は酸化ジルコニウムを炭化珪素のような
融点の高い材料で形成された担体に溶射法によって塗布
する。次いで、やはり溶射法によってプラチナ又はプラ
チナ合金の触媒材を塗布する。
は、プラチナ族の触媒を生成するために２段階溶射を用
いる方法が開示されている。この方法では、良好な接着
特性を有する粗面を創生するために、まず最初に、酸化
アルミニウム又は酸化ジルコニウムを炭化珪素のような
融点の高い材料で形成された担体に溶射法によって塗布
する。次いで、やはり溶射法によってプラチナ又はプラ
チナ合金の触媒材を塗布する。
【０００６】ヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０ １７２ ２
８０号には、表面積の大きい触媒を製造するための方法
が開示されている。その方法によれば、触媒材自体と他
の材料を一緒に共スパッター法によって担体に塗布す
る。担体は、特に高融点の酸化物、窒化物又は炭化物の
粒子のような粒子から成る基材である。この基材に薄い
複合フィルムがスパッタされる。この薄い複合フィルム
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ又はＩ
ｒのような１種類又はそれ以上の触媒作用を有する金属
と、同時にスパッタされた１つの担体材、即ち、酸化
物、窒化物又は炭化物より成る。
８０号には、表面積の大きい触媒を製造するための方法
が開示されている。その方法によれば、触媒材自体と他
の材料を一緒に共スパッター法によって担体に塗布す
る。担体は、特に高融点の酸化物、窒化物又は炭化物の
粒子のような粒子から成る基材である。この基材に薄い
複合フィルムがスパッタされる。この薄い複合フィルム
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ又はＩ
ｒのような１種類又はそれ以上の触媒作用を有する金属
と、同時にスパッタされた１つの担体材、即ち、酸化
物、窒化物又は炭化物より成る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に知られているよ
うに、接触触媒において高い触媒効果を得るための１つ
の前提要件は、大きな表面積が容易に得られることであ
る。即ち、重要なことは、例えば周知のスポンジ状プラ
チナにみられるように、触媒として有効な材料（触媒作
用材料）の微細な分散性及び、又は広範囲の多孔性であ
る。他方、触媒作用材料が担体にコーティング（皮膜）
の形で被着される場合は、そのコーティングを担体に確
実に付着させることが重要である。水素を酸化させるた
めに、例えば、破砕された触媒物質の小さな薄片が用い
られたとすると、その触媒反応が発熱反応であるため、
それらの薄片が、周囲のガス混合物の引火を惹起するよ
うな温度に達する恐れがある。しかしながら、良好な接
着と、大きな表面積を同時に得ようとする試みには、実
際上大きな困難が伴う。
うに、接触触媒において高い触媒効果を得るための１つ
の前提要件は、大きな表面積が容易に得られることであ
る。即ち、重要なことは、例えば周知のスポンジ状プラ
チナにみられるように、触媒として有効な材料（触媒作
用材料）の微細な分散性及び、又は広範囲の多孔性であ
る。他方、触媒作用材料が担体にコーティング（皮膜）
の形で被着される場合は、そのコーティングを担体に確
実に付着させることが重要である。水素を酸化させるた
めに、例えば、破砕された触媒物質の小さな薄片が用い
られたとすると、その触媒反応が発熱反応であるため、
それらの薄片が、周囲のガス混合物の引火を惹起するよ
うな温度に達する恐れがある。しかしながら、良好な接
着と、大きな表面積を同時に得ようとする試みには、実
際上大きな困難が伴う。
【０００８】触媒の触媒効果は、その温度が高くなるほ
ど大きくなるが、勿論、触媒の温度は、周囲ガス混合物
の引火温度より低い温度に留めておかなければならな
い。水素と酸素との酸化反応においては、触媒は、それ
が発生する熱が放射と対流によって放散される熱と等し
くなる平衡状態に達するまで昇温する。触媒作用が開始
されてからこの平衡状態に達するまでの経過時間は、特
に、総有効触媒作用表面積、通常は金属性である担体の
外表面の面積、及び総質量又は熱容量によって異なる。
担体の外表面の面積が大きければ大きいほど、そして担
体の総質量が大きければ大きいほど、触媒が平衡状態及
び所望の作動温度に達するのに要する時間が長くなる。
従って、触媒が先に述べたように事故や装置の故障等の
ときにその影響を軽減する目的で使用される場合に特に
重要である触媒の側の迅速な反応速度を確保するために
は、触媒作用の総有効表面積を担体の外表面の面積及び
質量に比してできるだけ大きくすべきである。
ど大きくなるが、勿論、触媒の温度は、周囲ガス混合物
の引火温度より低い温度に留めておかなければならな
い。水素と酸素との酸化反応においては、触媒は、それ
が発生する熱が放射と対流によって放散される熱と等し
くなる平衡状態に達するまで昇温する。触媒作用が開始
されてからこの平衡状態に達するまでの経過時間は、特
に、総有効触媒作用表面積、通常は金属性である担体の
外表面の面積、及び総質量又は熱容量によって異なる。
担体の外表面の面積が大きければ大きいほど、そして担
体の総質量が大きければ大きいほど、触媒が平衡状態及
び所望の作動温度に達するのに要する時間が長くなる。
従って、触媒が先に述べたように事故や装置の故障等の
ときにその影響を軽減する目的で使用される場合に特に
重要である触媒の側の迅速な反応速度を確保するために
は、触媒作用の総有効表面積を担体の外表面の面積及び
質量に比してできるだけ大きくすべきである。
【０００９】本発明の目的は、担体に緊密に付着し、か
つ、非常に大きな活性表面積を有する合金製触媒層を簡
単な態様で生成することを可能にする方法を提供するこ
とである。
つ、非常に大きな活性表面積を有する合金製触媒層を簡
単な態様で生成することを可能にする方法を提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、請
求項１に記載された特徴を有する本発明の方法によって
解決される。本発明のその他の特徴は、従属請求項に記
載されている。本発明による方法は、非常に緊密に担体
に付着する、非常に気孔度の高い触媒層を簡単な態様で
生成することを可能にする。
求項１に記載された特徴を有する本発明の方法によって
解決される。本発明のその他の特徴は、従属請求項に記
載されている。本発明による方法は、非常に緊密に担体
に付着する、非常に気孔度の高い触媒層を簡単な態様で
生成することを可能にする。
【００１１】金属Ｐｄ及びＰｔは、混合触媒を構成する
か、あるいは、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、又はＰ
ｂ等の他の金属との固溶体を構成するものとすることが
できる。このような１種類又はそれ以上の他の金属を比
較的少量添加しても、その固溶体内にパラジウム又はプ
ラチナの触媒能力が保たれる。例えば、４重量％のＮｉ
と１重量％のＣｕを含有し、残部がＰｄである合金は、
非常に優れた触媒能力を有するという点で顕著な特徴を
有する。これらの合金は、純粋のＰｄに比べて相当に安
定性が高い。Ｐｄ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｐｄ−Ａｇ−Ｎｉ、及
びＰｄ−Ａｕ−Ｎｉのようなパラジウムに富んだ合金
（パラジウムを主成分とする合金）は、Ｎｉを含有して
いるため、空気含有雰囲気中で比較的長時間の熟成工程
を受けた後でも、ＣＯのような触媒の「毒」に侵される
ことが極めて少ない。この場合、ＣＯとＮｉとの反応に
より化合物Ｎｉ（ＣＯ）4 が発生し、従って、触媒作用
を受けるべき雰囲気中からＣＯが除去される。
か、あるいは、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、又はＰ
ｂ等の他の金属との固溶体を構成するものとすることが
できる。このような１種類又はそれ以上の他の金属を比
較的少量添加しても、その固溶体内にパラジウム又はプ
ラチナの触媒能力が保たれる。例えば、４重量％のＮｉ
と１重量％のＣｕを含有し、残部がＰｄである合金は、
非常に優れた触媒能力を有するという点で顕著な特徴を
有する。これらの合金は、純粋のＰｄに比べて相当に安
定性が高い。Ｐｄ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｐｄ−Ａｇ−Ｎｉ、及
びＰｄ−Ａｕ−Ｎｉのようなパラジウムに富んだ合金
（パラジウムを主成分とする合金）は、Ｎｉを含有して
いるため、空気含有雰囲気中で比較的長時間の熟成工程
を受けた後でも、ＣＯのような触媒の「毒」に侵される
ことが極めて少ない。この場合、ＣＯとＮｉとの反応に
より化合物Ｎｉ（ＣＯ）4 が発生し、従って、触媒作用
を受けるべき雰囲気中からＣＯが除去される。
【００１２】本発明は、Ｐｄ又はＰｔの上述したような
二元及び三元合金を得るために加えられる金属は、主成
分金属であるＰｄ又はＰｔの融点より明確に低い融点を
有するという事実を認識しその事実を利用することに基
づいている。例えば、純粋パラジウムは１５５０℃の融
点を有するが、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｕの融点はそれぞれ９
６１℃、１０５０℃及び１０６４℃であり、パラジウム
の融点より約５００℃又はそれ以上も低い。
二元及び三元合金を得るために加えられる金属は、主成
分金属であるＰｄ又はＰｔの融点より明確に低い融点を
有するという事実を認識しその事実を利用することに基
づいている。例えば、純粋パラジウムは１５５０℃の融
点を有するが、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｕの融点はそれぞれ９
６１℃、１０５０℃及び１０６４℃であり、パラジウム
の融点より約５００℃又はそれ以上も低い。
【００１３】プラズマスプレー又は溶射のような熱間ス
プレーコーティング又はレーザプロセスにおいては、上
述のような合金の粉末混合物が、ノズルパイプからアル
ゴン又は窒素のような不活性ガスと共に担体上へスプレ
ーされる。それによって粉末混合物が液体に変換され、
析出（沈降）して担体上に付着する。担体上で高い温度
下で拡散と合金の生成が生じる。パラジウムは、融点が
高いために、担体上に析出した後最初に固溶体に変化す
るが、融点の低い金属はパラジウムよりも長い時間液状
のままに留まる。粉末混合物中に占めるパラジウムの割
合は他の金属よりはるかに多いので、固溶体に変化した
パラジウムがまだ液状のままの他の低融点金属を囲包す
る。液状のままの低融点金属は、固体状態である場合よ
り大きい体積を占めているので、固体状態へ遷移するこ
とにより収縮した後、触媒層内に多数の気孔とそれらの
気孔を連絡するチャンネルが生じる。
プレーコーティング又はレーザプロセスにおいては、上
述のような合金の粉末混合物が、ノズルパイプからアル
ゴン又は窒素のような不活性ガスと共に担体上へスプレ
ーされる。それによって粉末混合物が液体に変換され、
析出（沈降）して担体上に付着する。担体上で高い温度
下で拡散と合金の生成が生じる。パラジウムは、融点が
高いために、担体上に析出した後最初に固溶体に変化す
るが、融点の低い金属はパラジウムよりも長い時間液状
のままに留まる。粉末混合物中に占めるパラジウムの割
合は他の金属よりはるかに多いので、固溶体に変化した
パラジウムがまだ液状のままの他の低融点金属を囲包す
る。液状のままの低融点金属は、固体状態である場合よ
り大きい体積を占めているので、固体状態へ遷移するこ
とにより収縮した後、触媒層内に多数の気孔とそれらの
気孔を連絡するチャンネルが生じる。
【００１４】冷却の最初の段階において存在する高温
が、拡散を、従って元素間での合金の生成を促進する。
そのような原子の運動が気孔を発生させ、その結果、触
媒の気孔度を高める（カーケンドール (Kirkendall) 効
果）。本発明による方法は、例えば、粒径（粒度）０．
１〜１０００μｍの範囲のＰｄ粉末と、Ｎｉ粉末と、Ｃ
ｕ粉末の個々の合金成分から開始する。好ましい粒径
は、１つには調製し易いという理由で、又１つには良好
な拡散と均質化が得られるという理由で、２０〜６０μ
ｍの範囲である。担体は、厚さ０．１〜５ｍｍ、好まし
くは１〜３ｍｍのステンレス鋼製のプレートであること
が好ましい。その厚さは、所要の強度に関連して、か
つ、熱容量を考慮して個々の場合に応じて選択される。
触媒の厚さは、０．０１から１ｍｍの間、好ましくは約
０．１ｍｍとし、担体プレートの厚さのほぼ１０分の１
を越えないものとする。
が、拡散を、従って元素間での合金の生成を促進する。
そのような原子の運動が気孔を発生させ、その結果、触
媒の気孔度を高める（カーケンドール (Kirkendall) 効
果）。本発明による方法は、例えば、粒径（粒度）０．
１〜１０００μｍの範囲のＰｄ粉末と、Ｎｉ粉末と、Ｃ
ｕ粉末の個々の合金成分から開始する。好ましい粒径
は、１つには調製し易いという理由で、又１つには良好
な拡散と均質化が得られるという理由で、２０〜６０μ
ｍの範囲である。担体は、厚さ０．１〜５ｍｍ、好まし
くは１〜３ｍｍのステンレス鋼製のプレートであること
が好ましい。その厚さは、所要の強度に関連して、か
つ、熱容量を考慮して個々の場合に応じて選択される。
触媒の厚さは、０．０１から１ｍｍの間、好ましくは約
０．１ｍｍとし、担体プレートの厚さのほぼ１０分の１
を越えないものとする。
【００１５】低融点金属の粒径、即ちＰｄ−Ｎｉ−Ｃｕ
合金の場合は銅の粒径は、完成触媒層の構造に影響を及
ぼす。低融点金属の粒径を約１００〜５００μｍとした
場合、完成触媒層には、粗い、部位により特異性を有す
る気孔が生じる。これに対して、低融点金属の粒径をＰ
ｄ又はＰＴ粉末の粒径に合致するように微細にすると、
好ましくは２０〜６０μｍの範囲の粒径とすると、触媒
層内に多くの相互連絡路を有する微細な、均一に分布さ
れた気孔が得られる。
合金の場合は銅の粒径は、完成触媒層の構造に影響を及
ぼす。低融点金属の粒径を約１００〜５００μｍとした
場合、完成触媒層には、粗い、部位により特異性を有す
る気孔が生じる。これに対して、低融点金属の粒径をＰ
ｄ又はＰＴ粉末の粒径に合致するように微細にすると、
好ましくは２０〜６０μｍの範囲の粒径とすると、触媒
層内に多くの相互連絡路を有する微細な、均一に分布さ
れた気孔が得られる。
【００１６】担体の温度も、気孔寸法及び気孔分布形態
に影響を及ぼす。担体に熱間スプレー等により粉末状材
料を被着する間担体を加熱すると、担体に熱間スプレー
された粉末状材料の冷却過程を減速させ、担体の素材と
触媒層との結合を強化する。この冷却過程の減速は、一
方では、触媒層の拡散と均質化を促進し、それによっ
て、カーケンドール効果による比較的大きな気孔の形成
を促進する。他方では、冷却過程の減速によって、低融
点金属が液状に留まる時間が長くなり、その結果、拡散
と気孔の形成を助長する。
に影響を及ぼす。担体に熱間スプレー等により粉末状材
料を被着する間担体を加熱すると、担体に熱間スプレー
された粉末状材料の冷却過程を減速させ、担体の素材と
触媒層との結合を強化する。この冷却過程の減速は、一
方では、触媒層の拡散と均質化を促進し、それによっ
て、カーケンドール効果による比較的大きな気孔の形成
を促進する。他方では、冷却過程の減速によって、低融
点金属が液状に留まる時間が長くなり、その結果、拡散
と気孔の形成を助長する。
【００１７】本発明の方法に従って製造された触媒の断
面について金属顕微鏡による検査を行ったところ、触媒
層と担体との間に広範囲の拡散帯域が存在することが認
められた。それによって、両者の間に強固な結合が得ら
れる。さらに、いろいろな寸法の多数の気孔が触媒層内
に見られた。
面について金属顕微鏡による検査を行ったところ、触媒
層と担体との間に広範囲の拡散帯域が存在することが認
められた。それによって、両者の間に強固な結合が得ら
れる。さらに、いろいろな寸法の多数の気孔が触媒層内
に見られた。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図を参照して
説明する。図１は、担体としてのステンレス鋼製のプレ
ート（単に「担体」とも称する）５と、このプレートの
両面に被着された触媒層２とから成る触媒プレート１の
断面図を示す。
説明する。図１は、担体としてのステンレス鋼製のプレ
ート（単に「担体」とも称する）５と、このプレートの
両面に被着された触媒層２とから成る触媒プレート１の
断面図を示す。
【００１９】例 １（比較例） 図１に示されるような触媒プレート１を製造するため
に、９５重量％のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重量％
のＣｕから成る粉末混合物を、溶射法を用いて担体プレ
ート５に塗布した。それによって担体の両面に被着され
た触媒層２は、高い気孔度（高度の多孔質）を有し、相
当な荒さの粗面３を示した。表面に近い側の気孔４と表
面から遠い側の気孔４は、多数のチャンネルによって互
いに、かつ外表面と連絡されていた。
に、９５重量％のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重量％
のＣｕから成る粉末混合物を、溶射法を用いて担体プレ
ート５に塗布した。それによって担体の両面に被着され
た触媒層２は、高い気孔度（高度の多孔質）を有し、相
当な荒さの粗面３を示した。表面に近い側の気孔４と表
面から遠い側の気孔４は、多数のチャンネルによって互
いに、かつ外表面と連絡されていた。
【００２０】例 ２ 約１００μｍの粒径を有する銅粉末をステンレス鋼製の
担体プレート５の表面に散布し、その表面上に均一に分
配した。このように粉末を散布された担体プレート５を
アルゴン雰囲気中で６００℃の温度で焼き戻した（調質
した）。これによって、担体プレートの表面上での銅の
酸化が防止されると同時に、銅粉末と担体プレート間の
拡散及び結合が生じた。次いで、Ｐｄ粉末とＮｉ粉末と
の粉末混合物をアルゴン雰囲気中で溶射法によって担体
プレートに被着した。これらの粉末の量は、９５重量％
のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重量％のＣｕの合金組
成物が得られるように調節した。
担体プレート５の表面に散布し、その表面上に均一に分
配した。このように粉末を散布された担体プレート５を
アルゴン雰囲気中で６００℃の温度で焼き戻した（調質
した）。これによって、担体プレートの表面上での銅の
酸化が防止されると同時に、銅粉末と担体プレート間の
拡散及び結合が生じた。次いで、Ｐｄ粉末とＮｉ粉末と
の粉末混合物をアルゴン雰囲気中で溶射法によって担体
プレートに被着した。これらの粉末の量は、９５重量％
のＰｄと、４重量％のＮｉと、１重量％のＣｕの合金組
成物が得られるように調節した。
【００２１】例 ３ この例でも、まず最初に銅をステンレス鋼製の担体プレ
ートに被着したが、例２の場合とは異なり、熱間スプレ
ーによって被覆した。その他の点では例２の場合と同じ
である。 変形例 例３による方法の変型例として、Ｐｄ粉末とＮｉ粉末か
ら成る粉末混合物を１回にではなく、何段階かに分けて
順次に被着することができる。その場合、繰り返しスプ
レーすることにより担体プレートが高い温度に加熱さ
れ、しばらくその温度に保たれる。先に述べたように、
この方法によれば、拡散が促進されるとともに、合金元
素の均質化が促進される。さらに、拡散が繰り返し開始
されることにより、触媒層と担体プレートの素材との結
合が強化される。この反復して惹起される拡散は、別の
効果をももたらす。即ち、各段階での拡散の速度が異な
るので、触媒層内に形成される気孔の数が多くなる。
ートに被着したが、例２の場合とは異なり、熱間スプレ
ーによって被覆した。その他の点では例２の場合と同じ
である。 変形例 例３による方法の変型例として、Ｐｄ粉末とＮｉ粉末か
ら成る粉末混合物を１回にではなく、何段階かに分けて
順次に被着することができる。その場合、繰り返しスプ
レーすることにより担体プレートが高い温度に加熱さ
れ、しばらくその温度に保たれる。先に述べたように、
この方法によれば、拡散が促進されるとともに、合金元
素の均質化が促進される。さらに、拡散が繰り返し開始
されることにより、触媒層と担体プレートの素材との結
合が強化される。この反復して惹起される拡散は、別の
効果をももたらす。即ち、各段階での拡散の速度が異な
るので、触媒層内に形成される気孔の数が多くなる。
【００２２】最初に低融点のＣｕ粉末を担体プレートに
被着する、例２及び例３に従って製造された触媒層に
は、比較例である例１に従って形成された触媒層におけ
るよりも大きい気孔が生じた。上述したどの例において
も、金属粉末を熱間スプレーによって塗布した後、触媒
層を比較的高い温度で焼き戻すことによって触媒を応力
除去のためのアニール工程にかけることができる。ただ
し、担体に熱間スプレー等により粉末状材料を被着する
間担体を加熱し、それによって冷却過程が減速される場
合は、応力除去のためのアニール工程を省略することが
できる。
被着する、例２及び例３に従って製造された触媒層に
は、比較例である例１に従って形成された触媒層におけ
るよりも大きい気孔が生じた。上述したどの例において
も、金属粉末を熱間スプレーによって塗布した後、触媒
層を比較的高い温度で焼き戻すことによって触媒を応力
除去のためのアニール工程にかけることができる。ただ
し、担体に熱間スプレー等により粉末状材料を被着する
間担体を加熱し、それによって冷却過程が減速される場
合は、応力除去のためのアニール工程を省略することが
できる。
【００２３】上述した例２及び３に従って製造された触
媒を水素と空気を含有したガス雰囲気中でテストしたと
ころ、それらの触媒は、水素を酸化させるための顕著な
触媒効果を発揮し、しかも、その効果が長時間持続され
た。後でこれらの触媒を顕微鏡下で検査したところ、触
媒層の剥落は全く検出されなかった。
媒を水素と空気を含有したガス雰囲気中でテストしたと
ころ、それらの触媒は、水素を酸化させるための顕著な
触媒効果を発揮し、しかも、その効果が長時間持続され
た。後でこれらの触媒を顕微鏡下で検査したところ、触
媒層の剥落は全く検出されなかった。
【図１】ステンレス鋼のプレートとその両面に被着され
た触媒層とから成る触媒プレートを示す断面図である。
た触媒層とから成る触媒プレートを示す断面図である。
１：触媒プレート ２：触媒層 ３：粗面 ４：気孔 ５：担体プレート（ステンレス鋼製のプレート）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 37/34
Claims (15)
- 【請求項１】 主成分金属としてのパラジウム又はプラ
チナと、該主成分金属の融点より低い融点を有する１種
類又はそれ以上の他の金属との合金から成る触媒層を、
該主成分金属に富んだ均質な固溶体として、担体上に生
成するための方法であって、 前記１種類又はそれ以上の他の金属の第１粉末を前記担
体に被着する工程と、 前記主成分金属の第２粉末を前記担体に被着する工程
と、 前記第１粉末と第２粉末を必要に応じて順次に反復して
被着する工程と、から成る方法。 - 【請求項２】 前記他の金属は、ニッケル、銀、銅及び
金から成る金属の群から選択される請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 前記合金は、前記主成分金属と２つの他
の金属との三元合金であり、前記２つの他の金属はニッ
ケル−銅、銀−ニッケル、金−銀及び金−ニッケルから
成る金属対の群から選択される請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 主成分金属としてのパラジウム又はプラ
チナと、該主成分金属の融点より低い融点を有する２種
類又はそれ以上の他の金属との合金から成る触媒層を、
該主成分金属に富んだ均質な固溶体として、担体上に生
成するための方法であって、 前記２種類又はそれ以上の他の金属のうちの少くとも１
種類の金属の第１粉末を前記担体に被着する工程と、 前記主成分金属と、前記２種類又はそれ以上の他の金属
のうちの、前記第１粉末に含まれていない任意の金属と
から成る第２粉末を前記担体に被着する工程と、 前記第１粉末と第２粉末を必要に応じて順次に反復して
被着する工程と、から成る方法。 - 【請求項５】 前記他の金属は、ニッケル、銀、銅及び
金から成る金属の群から選択される請求項４に記載の方
法。 - 【請求項６】 前記合金は、前記主成分金属と２つの他
の金属との三元合金であり、前記２つの他の金属はニッ
ケル−銅、銀−ニッケル、金−銀及び金−ニッケルから
成る金属対の群から選択される請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】 前記第１粉末は、前記第１粉末を前記担
体上にきめ細かく分配するようにして散布し、次いで、
前記第１粉末を不活性雰囲気中で焼き戻すことによっ
て、前記担体に被着され、前記第２粉末は熱間スプレー
法によって前記担体に被着される請求項１〜６のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項８】 前記担体は、熱間スプレー中、加熱され
る請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記第１粉末は、前記第２粉末より粗い
粒子である請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第１粉末は、前記第２粉末より粗
い粒子である請求項７に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記第１粉末は、前記第２粉末より粗
い粒子である請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１２】 前記第１粉末は熱間スプレー法によっ
て前記担体に被着され、第２粉末は熱間スプレー法によ
って前記担体に被着される請求項１〜６のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項１３】 前記担体は、熱間スプレー中、加熱さ
れる請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記第１粉末は、前記第２粉末より粗
い粒子である請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記第１粉末は、前記第２粉末より粗
い粒子である請求項１２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP93118283A EP0670183B1 (de) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Verfahren zur Herstellung einer hochporösen Katalysatorschicht aus einer Palladium- oder Platinlegierung |
| DE931182836 | 1993-11-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185351A true JPH07185351A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3825485B2 JP3825485B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=8213414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27475494A Expired - Fee Related JP3825485B2 (ja) | 1993-11-11 | 1994-11-09 | パラジウム又はプラチナ合金から成る高い気孔度を有する触媒層を製造する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512327A (ja) |
| EP (1) | EP0670183B1 (ja) |
| JP (1) | JP3825485B2 (ja) |
| CA (1) | CA2134435C (ja) |
| DE (1) | DE59303278D1 (ja) |
| ES (1) | ES2090823T3 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011230014A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Nichidai Filter Corp | プラズマ溶射による触媒担持体の製造方法及び触媒担持体 |
| CN104174411A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-12-03 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种提高VOCs催化剂催化氧化活性的方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5966592A (en) * | 1995-11-21 | 1999-10-12 | Tessera, Inc. | Structure and method for making a compliant lead for a microelectronic device |
| GB0008637D0 (en) * | 2000-04-08 | 2000-05-31 | Ceram Research Ltd | Catalyst production |
| WO2002054018A2 (en) * | 2001-01-03 | 2002-07-11 | Ultrashape Inc. | Non-invasive ultrasonic body contouring |
| US7347855B2 (en) * | 2001-10-29 | 2008-03-25 | Ultrashape Ltd. | Non-invasive ultrasonic body contouring |
| JP2003224077A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、電極部材、バッフル板の製造方法、処理装置、および、表面処理方法 |
| WO2003106374A1 (de) * | 2002-06-14 | 2003-12-24 | Technische Universität Dresden | Verfahren zur herstellung von gasdichten und hochtemperaturbeständigen verbindungen von formteilen aus nichtoxidischer keramik mittels laser |
| BR0215785A (pt) * | 2002-06-25 | 2006-06-06 | Ultrashape Inc | dispositivos e metodologias uteis para esteticas do corpo |
| US20050283097A1 (en) * | 2004-06-18 | 2005-12-22 | Ultrastop Ltd. | Devices and methodologies useful in non invasive termination of pregnancy |
| CN101802263A (zh) | 2007-09-13 | 2010-08-11 | 维罗西股份有限公司 | 多孔化学镀沉积涂层 |
| US9561495B2 (en) | 2013-03-06 | 2017-02-07 | Basf Corporation | Porous catalyst washcoats |
| CN106328963A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-01-11 | 江苏大学 | 一种自支撑Pd‑Ag‑Ni三元金属催化剂的制备方法及其用途 |
| CN113967742B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-12-06 | 燕山大学 | 共格孪晶面三元素PdPtIr多孔一维纳米线及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3125539A (en) * | 1957-12-16 | 1964-03-17 | Ceramic catalyst having a flame | |
| US3627561A (en) * | 1965-07-16 | 1971-12-14 | Owens Illinois Inc | Process for bonding platinum onto a base metal |
| EP0172280B1 (en) * | 1983-03-14 | 1988-03-09 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Catalyst composition |
| US4563566A (en) * | 1983-03-22 | 1986-01-07 | Plasma Fusion, Inc. | Method of manufacturing particles having high surface areas and a particle made by the method |
| DE3638520A1 (de) * | 1986-11-11 | 1988-05-26 | Surtec Patent Holding | Verfahren zur herstellung eines traegerbauteils mit oberflaechiger katalysatorstruktur |
| DE3725290A1 (de) * | 1987-07-30 | 1989-02-16 | Kernforschungsanlage Juelich | Palladiumlegierung als katalysator zur oxidation von wasserstoff in wasserstoff und sauerstoff enthaltender atmosphaere |
| EP0503470B1 (de) * | 1991-03-09 | 2002-10-30 | Forschungszentrum Jülich Gmbh | Katalysator zur Entfernung von Wasserstoff aus einem wasserstoff-und sauer- stoffenhaltendem Gasgemisch und Verfahren zur Herstellung des Katalysators |
-
1993
- 1993-11-11 EP EP93118283A patent/EP0670183B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-11 DE DE59303278T patent/DE59303278D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-11 ES ES93118283T patent/ES2090823T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-26 CA CA002134435A patent/CA2134435C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-09 JP JP27475494A patent/JP3825485B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-10 US US08/337,058 patent/US5512327A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011230014A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Nichidai Filter Corp | プラズマ溶射による触媒担持体の製造方法及び触媒担持体 |
| CN104174411A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-12-03 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种提高VOCs催化剂催化氧化活性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5512327A (en) | 1996-04-30 |
| EP0670183B1 (de) | 1996-07-17 |
| EP0670183A1 (de) | 1995-09-06 |
| CA2134435C (en) | 1998-12-01 |
| ES2090823T3 (es) | 1996-10-16 |
| DE59303278D1 (de) | 1996-08-22 |
| JP3825485B2 (ja) | 2006-09-27 |
| CA2134435A1 (en) | 1995-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07185351A (ja) | パラジウム又はプラチナ合金から成る高い気孔度を有する触媒層を製造する方法 | |
| US5525570A (en) | Process for producing a catalyst layer on a carrier and a catalyst produced therefrom | |
| EP0272197B1 (en) | Silicon carbide abrasive particles having multilayered coating | |
| US4710235A (en) | Process for preparation of liquid phase bonded amorphous materials | |
| US3925259A (en) | Catalytic structure for the purification of waste gases and its method of preparation | |
| US6599466B1 (en) | Manufacture of lightweight metal matrix composites with controlled structure | |
| US2636819A (en) | Grain stabilizing metals and alloys | |
| SE520561C2 (sv) | Förfarande för framställning av en dispersionshärdande legering | |
| KR102801751B1 (ko) | 산화물층을 갖는 개방-기공 금속체의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 금속체 | |
| JP2003530207A (ja) | 溶融合金をガス噴霧することによるラネー触媒製法 | |
| JPH0660386B2 (ja) | 金属半仕上げ製品及びその製造方法 | |
| JPS6148566B2 (ja) | ||
| US3248787A (en) | Process for the production of a gas-diffusion electrode | |
| US4021373A (en) | Method of preparing a catalytic structure | |
| US5643850A (en) | Process for the production of a catalyst layer on a carrier material and catalyst with a catalyst layer for the removal of hydrogen from a hydrogen and oxygen-containing gas mixture | |
| JPS6047322B2 (ja) | 多孔質焼結体の製造法 | |
| JPH05255709A (ja) | 金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤 | |
| EP0408257B1 (en) | Method of manufacture of metal matrix composite material including intermetallic compounds with no micropores | |
| JP2004141937A (ja) | はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末 | |
| JPH0824845B2 (ja) | 水素酸化用合金触媒 | |
| JP2006255695A (ja) | 形状にされた触媒体、その製造法、該触媒体を含む反応器、該触媒体の使用および水素化可能な化合物を水素化する方法 | |
| US5193605A (en) | Techniques for preparation of ingot metallurgical discontinuous composites | |
| HU224124B1 (hu) | Korrózióálló krómötvözet, eljárás előállítására, és az ötvözetből készült termék | |
| JP2006104565A (ja) | 金属複合粉末の製造方法及び金属複合粉末 | |
| JPS59141395A (ja) | ろう材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050913 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060606 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060630 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |