專利名稱：臭氧氣體還原催化劑載體的制造方法及催化劑載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于還原臭氧氣體的催化劑載體及其制造方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，特別是涉及汽車廢氣的凈化處理的氧化催化劑或還原催化劑大多如以下的專利文獻(xiàn)1 4中所示那樣來(lái)制造即，通例為，在由不銹鋼薄板成形的蜂窩結(jié)構(gòu)的催化劑用基材、或煅燒的陶瓷的蜂窩結(jié)構(gòu)的催化劑用基材中以氧化鋁作為載體，向其負(fù)載催化物質(zhì)，使包含反應(yīng)物質(zhì)的氣體通過(guò)成形于該結(jié)構(gòu)體中的直線性流路而進(jìn)行氧化或還原。 其中，臭氧氣體的還原大多是使包含臭氧氣體的氣體通過(guò)裝滿粒狀的二氧化錳的催化劑筒來(lái)進(jìn)行的?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)昭62-237947號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-223856號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2005-254217號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特表2006-41170號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了以下內(nèi)容將金屬的表面粗化后，在該表面粘結(jié)具有催化劑負(fù)載活性的微粒，負(fù)載超微粒的催化物質(zhì)。此外，使用海綿狀的金屬。專利文獻(xiàn)2、4公開(kāi)了以下內(nèi)容使用以總質(zhì)量基礎(chǔ)計(jì)添加有2. 5 10質(zhì)量％二氧化硅的二氧化硅_氧化鋁系化合物，由鋁與硅的金屬醇鹽通過(guò)凝膠化反應(yīng)制作凝膠化物。 將該凝膠化物冷凍干燥，獲得多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體。專利文獻(xiàn)3、4公開(kāi)了以下內(nèi)容在鈀、鉬和/或銠的硝酸鹽或氯化物的水溶液或有機(jī)溶劑溶液中分散氧離子傳導(dǎo)和電子傳導(dǎo)的混合傳導(dǎo)氧化物，將該溶劑蒸發(fā)除去后，在 600°C以上進(jìn)行加熱處理來(lái)獲得氮氧化物除去用催化劑材料。然而，在專利文獻(xiàn)1 4中，雖然涉及催化劑和與催化劑接觸而進(jìn)行氧化或還原反應(yīng)的物質(zhì)(以下稱為反應(yīng)物質(zhì))的接觸面積的提高，或者涉及防止催化物質(zhì)彼此的結(jié)合，或微?；⒕鶆蚍稚⒒?，但對(duì)于催化劑載體用基材的改善未作任何考慮。S卩，在專利文獻(xiàn)1 4中，雖能夠把握反應(yīng)物質(zhì)與催化劑的接觸面積大致一定程度，但是，由于蜂窩結(jié)構(gòu)體中形成的流路為直線性，因此為了提高催化物質(zhì)與反應(yīng)物質(zhì)的接觸可能性來(lái)提高反應(yīng)效率，需要延長(zhǎng)流路，難以將該結(jié)構(gòu)體小型化。此外，在專利文獻(xiàn)1 4中，如上所述反應(yīng)物質(zhì)存在于流體中，并且使該流體從一側(cè)通過(guò)到另一側(cè)，但是，對(duì)陶瓷制蜂窩結(jié)構(gòu)體而言，存在基本上缺乏剛性、非常脆而不耐沖擊的問(wèn)題。另外，對(duì)不銹鋼薄板制蜂窩結(jié)構(gòu)體而言，存在難以將流路以小型化至一定程度以上的方式成形、成本也變高的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于，代替蜂窩結(jié)構(gòu)，制造剛性優(yōu)異且進(jìn)一步提高了催化物質(zhì)與反應(yīng)物質(zhì)的接觸可能性的催化劑載體用的基材，以及由于作為催化物質(zhì)的粒狀二氧化錳具有易碎、容易吸收水分、過(guò)度地吸收水分則液化的性質(zhì)，耐久性存在問(wèn)題，所以采用代替其的催化物質(zhì)。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明制造剛性優(yōu)異、并且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異的催化劑載體的基材，且采用代替現(xiàn)在通常在臭氧氣體的還原中使用的二氧化錳的、耐久性和效率性優(yōu)異的催化物質(zhì)并提供負(fù)載前述催化物質(zhì)的催化劑載體的結(jié)構(gòu)，將由1張金屬絲網(wǎng)形成的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材、或?qū)盈B有多張金屬絲網(wǎng)的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材，在該基材的表面形成分散負(fù)載有鉬族金屬或其氧化物、或它們的混合物的氧化鋁薄層， 得到還原催化劑載體。發(fā)明的效果本發(fā)明存在以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)使用多孔體的基材，從而能夠確保作為載體的氧化鋁薄層的表面積較大；能夠根據(jù)氣體中含有的反應(yīng)物質(zhì)的量而在一定程度上自由地選擇開(kāi)孔直徑；通過(guò)金屬絲網(wǎng)的張數(shù)能夠靈活地調(diào)整整體的厚度。另外，通過(guò)使用燒結(jié)的金屬絲網(wǎng)，從而利用擴(kuò)散結(jié)合來(lái)獲得板狀的多孔體，能夠切割和彎曲加工且成形的自由度高，通過(guò)分別改變各基材的催化劑負(fù)載量，還能夠?qū)崿F(xiàn)昂貴的催化物質(zhì)的節(jié)約。因此，通過(guò)在臭氧氣體的還原處理中采用本發(fā)明，作為以上優(yōu)點(diǎn)的協(xié)同效果，臭氧氣體的處理效率提高，而且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異。


圖1的(a)和(b)是表示用于確認(rèn)本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的臭氧氣體還原催化劑載體的制造方法中，將由1張金屬絲網(wǎng)形成的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材、或?qū)盈B有多張金屬絲網(wǎng)的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材，并在該基材的表面形成氧化鋁薄層，其中所述氧化鋁薄層分散負(fù)載有鉬族金屬、其氧化物、或它們的混合物，從而獲得臭氧氣體還原催化劑載體。作為催化物質(zhì)，可以選擇鉬族金屬、其氧化物或它們的混合物，催化物質(zhì)若為鈀金屬或其氧化物的單體、或?yàn)樗鼈兊幕旌衔铮瑒t可獲得更加適宜的臭氧氣體還原催化劑載體。并且，關(guān)于本發(fā)明的臭氧氣體還原催化劑載體的實(shí)施方式，例如根據(jù)需要使用多個(gè)催化劑載體，使它們中分別通過(guò)含有臭氧氣體的氣體，從而有效地還原臭氧氣體。通過(guò)如下方式制造臭氧氣體還原催化劑載體關(guān)于在該基材的表面形成的氧化鋁薄層，通過(guò)將在氧化鋁溶膠溶液中添加了作為催化物質(zhì)的鉬族金屬的硝酸鹽的粉末而得到的溶液涂布到預(yù)先表面粗化了的該基材上、或者在該溶液中浸漬該基材而使催化物質(zhì)附著，然后，將該基材在60(TC 70(TC的溫度下進(jìn)行煅燒而形成?；蛘撸ㄟ^(guò)如下方式制造臭氧氣體還原催化劑載體不在該基材的表面預(yù)先添加鉬族金屬的硝酸鹽的粉末而同樣形成氧化鋁薄層后，將其浸漬到鉬族金屬的硝酸鹽溶液中，然后，將該基材與前述同樣地在 600°C 700°C下進(jìn)行煅燒。本發(fā)明中制造的臭氧氣體還原催化劑載體如下所述使用。例如，根據(jù)需要在容器中設(shè)置多個(gè)催化劑載體，該催化劑載體以將層疊有多張金屬絲網(wǎng)的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材，在該基材的表面形成分散負(fù)載有鉬族金屬作為催化物質(zhì)的氧化鋁薄層，使該容器中通過(guò)含有臭氧氣體的氣體，從而將對(duì)人體有害的臭氧氣體還原成無(wú)害的氧。本發(fā)明中采用燒結(jié)的金屬絲網(wǎng)的理由在于，開(kāi)孔的自由度高。例如，市場(chǎng)上能夠容易獲得的金屬絲網(wǎng)的開(kāi)孔從0. 005mm到Icm以上豐富地存在，開(kāi)孔、剛性、孔隙率各自不同， 通過(guò)將它們組合燒結(jié)，會(huì)成為剛性也優(yōu)異的材料。此外，通過(guò)燒結(jié)金屬絲網(wǎng)而具有以下優(yōu)點(diǎn)各個(gè)線材與鄰接的線材牢固地熔合，線材的位置不會(huì)偏移，即，即使施加應(yīng)力也能夠確保穩(wěn)定的開(kāi)孔狀態(tài)。理想的是，用于催化劑載體的基材中的金屬絲網(wǎng)，例如以不銹鋼材料作為主材料。 其理由在于，耐蝕性優(yōu)異且具有市場(chǎng)性而容易獲得。當(dāng)然，也可以是除不銹鋼以外的銅或銅合金制、或鎳制等的金屬絲網(wǎng)，但所混合的其它金屬優(yōu)選為考慮了耐蝕性的材料。進(jìn)一步理想的是，在本發(fā)明中，關(guān)于設(shè)置催化劑載體、并使氣體通過(guò)的處理，例如以反應(yīng)能力(m7h0Ur)除以過(guò)濾材料量(例如1升等)而得到的SV值(1/h)為1000 1000001/h的條件進(jìn)行。其理由在于，小于10001/h時(shí)，催化劑會(huì)變得過(guò)量，無(wú)法充分地使用其能力，大于1000001/h時(shí)，會(huì)超出催化能力，無(wú)法充分地進(jìn)行還原的可能性高。此外，理想的是，關(guān)于設(shè)置催化劑載體、使氣體通過(guò)的處理，例如以反應(yīng)能力(m3/ hour)除以面積(m2)而得到的LV值(cm/sec)為10 200cm/sec的條件進(jìn)行。其理由在于，小于lOcm/sec時(shí)，催化劑未充分地發(fā)揮功能，相對(duì)于催化能力的效率變低，大于200cm/ sec時(shí)，超出催化能力，難以全量處理。以下，對(duì)為了確認(rèn)本發(fā)明的臭氧氣體的還原處理方法帶來(lái)的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1(制造)將SUS316制的16、20、60及30目的各1張、總計(jì)4張的金屬絲網(wǎng)層疊，在真空熱處理爐中于真空及加壓下以約1200 1300°C使金屬絲網(wǎng)彼此燒結(jié)，得到厚度為1. 8mm、最小開(kāi)孔直徑為0. 25mm(250ym)、孔隙率約為60%的多孔體的催化劑載體的基材，將其成形為直徑50mm的圓板狀。接著，將硝酸鈀添加到氧化鋁溶膠溶液中，在該溶液中浸漬上述的催化劑負(fù)載用的基材，然后，將其干燥，在大氣氣氛下，以約650°C的溫度進(jìn)行煅燒。其結(jié)果是，制造了在該基材的表面獲得氧化鋁薄層并在該氧化鋁薄層中分散負(fù)載有作為催化物質(zhì)的鈀、鈀氧化物或它們的混合物的催化劑載體。該氧化鋁薄層的推測(cè)厚度為0. 005mm、鈀催化物質(zhì)粒徑為約 10 20nm、催化劑負(fù)載量為約1. 7g/升催化劑。(實(shí)施)對(duì)于如上所述制造的本發(fā)明的催化劑載體，使由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧氣體以原有的狀態(tài)通過(guò)上述催化劑載體中，在臭氧氣體濃度為5 60000ppm(w)的范圍內(nèi)測(cè)定還原率。將其測(cè)定結(jié)果示于圖1的(a)和(b)中。另外，還原率的測(cè)定各自如下進(jìn)行圖1的(a)中，改變SV值(1/h)來(lái)測(cè)定還原率，圖1的(b)中，改變LV值(cm/sec)來(lái)測(cè)定還原率。由圖1的(a)的結(jié)果表明，通過(guò)將與催化劑的接觸時(shí)間的倒數(shù)即SV值設(shè)定為 1000001/h以下，能夠?qū)⒊粞鯕怏w的90%以上還原分解。此外，由圖1的(b)的結(jié)果表明， 通過(guò)將LV值設(shè)定為10 200cm/sec，能夠?qū)⒊粞鯕怏w的90%以上還原分解。
權(quán)利要求
1.一種臭氧氣體還原催化劑載體的制造方法，其特征在于，將由1張金屬絲網(wǎng)形成的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材、或?qū)盈B有多張金屬絲網(wǎng)的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材，并在該基材的表面形成氧化鋁薄層，其中，在所述氧化鋁薄層分散負(fù)載有鉬族金屬或其氧化物、或它們的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氣體還原催化劑載體的制造方法，其特征在于，催化物質(zhì)為鈀金屬或其氧化物的單體、或?yàn)樗鼈兊幕旌衔铩?br> 3.一種催化劑載體，其是通過(guò)權(quán)利要求1或2中的任一項(xiàng)所述制造方法而制造的。
全文摘要
現(xiàn)有的陶瓷制基材存在相對(duì)于沖擊容易損壞，而且進(jìn)一步增大開(kāi)孔時(shí)更容易損壞的問(wèn)題，另一方面，不銹鋼薄板制基材存在難以形成小的流路，而且無(wú)法廉價(jià)地制造，此外，由于為蜂窩狀結(jié)構(gòu)所以流路為直線性，為了提高催化物質(zhì)與反應(yīng)物質(zhì)的接觸可能性，需要延長(zhǎng)流路，難以將結(jié)構(gòu)體小型化的課題和問(wèn)題。為了解決上述課題和問(wèn)題，本發(fā)明的臭氧氣體還原催化劑載體，將由1張金屬絲網(wǎng)形成的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材、或?qū)盈B有多張金屬絲網(wǎng)的材料燒結(jié)而成的多孔體作為催化劑載體的基材，在該基材的表面形成氧化鋁薄層，其中，在所述氧化鋁薄層分散負(fù)載有鉑族金屬或其氧化物的催化物質(zhì)。
文檔編號(hào)B01J35/02GK102481567SQ201180003549
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者中八兒誠(chéng), 南隆時(shí), 宮鍋僚一, 平巖益夫, 植木修次 申請(qǐng)人:三井造船株式會(huì)社, 你期待過(guò)濾器株式會(huì)社, 氯工程公司