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微粒子複合体およびその製造方法、並びに該複合体を含有する触媒 新技術説明会

国内特許コード P120008130
整理番号 07092
掲載日 2012年11月1日
出願番号 特願2007-337212
公開番号 特開2009-155178
登録番号 特許第5544648号
出願日 平成19年12月27日(2007.12.27)
公開日 平成21年7月16日(2009.7.16)
登録日 平成26年5月23日(2014.5.23)
発明者
  • 犬丸 啓
  • 山口 康介
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 微粒子複合体およびその製造方法、並びに該複合体を含有する触媒 新技術説明会
発明の概要 【課題】本発明は、従来の固体微粒子と多孔体とを含む微粒子複合体と比べて、触媒活性等に優れる微粒子複合体およびその製造方法ならびに該複合体を含有する触媒を提供すること。
【解決手段】
本発明の微粒子複合体は、固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体であって、前記多孔体の、窒素吸着法によって測定されるミクロ細孔体積が0.002cm3/g以上で
あることを特徴とし、多孔体は結晶性多孔体であることが好ましい。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


固体微粒子は、そのサイズ、高い表面積を利用して工業的に様々な局面で用いられる。特に、直径がマイクロメートル以下の固体微粒子は、重量あたりの表面積が大きいため、光触媒等の触媒として様々な応用がなされている。



有機分子や無機分子の変換や分解を行う触媒への、固体微粒子の応用では、金属、金属酸化物、金属窒化物を問わず、触媒活性を有する物質を固体微粒子として利用することにより、触媒活性が増大することが知られている。



光触媒においても、活性物質を固体微粒子化することにより性能の向上が図られている。しかし、固体微粒子は一般にその粒子径が小さくなるほど不安定化し、単独では十分な熱安定性が得られないことが多い。すなわち、加熱により固体微粒子の結晶相の変化・粒子成長・固体微粒子間の融合・表面積の低下などさまざまな現象が起こり、その性能を低下させる。



これらを防ぐために、固体微粒子を高表面積の多孔体担体上に分散担持することがよく行なわれている。固体微粒子を担持する方法として、特許文献1には、固体微粒子の原料となる物質を溶媒に溶解し、その溶液を多孔体担体にしみ込ませ、その後乾燥、焼成を経て多孔体細孔内に固体微粒子を生成させ、複合多孔体を得る方法が開示されている。また、非特許文献1には、金属コロイドを多孔体に複合化した例が報告されている。



また、特許文献2には、固体微粒子を、多孔体が生成する前の合成媒体中に分散させ、その後合成媒体中で多孔体を生成させることにより微粒子複合体を得る方法が開示されている。



しかし、前記方法によって得られる微粒子複合体は、触媒活性や吸着除去機能の観点から未だ改善の余地があった。
【特許文献1】
特開2005―270734号公報
【特許文献2】
特開2005-314208号公報
【非特許文献1】
J. Am. Chem. Soc. 128, 3027 (2006).

産業上の利用分野



本発明は、微粒子複合体およびその製造方法、並びに該複合体を含有する触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
固体微粒子および界面活性剤(m)を含む合成媒体(n)中に珪素化合物(b)を添加し、混合することにより、固体微粒子と珪素化合物(b)とが複合化した微粒子含有複合前駆体(c)を形成させる工程(II)と、
前記微粒子含有複合前駆体(c)を焼成することにより微粒子含有複合前駆体(d)を得る工程(III)と、
多孔体を生成可能な成分と、固体微粒子とを含有する前記微粒子含有複合前駆体(d)を、加熱水蒸気雰囲気中もしくは液体の水存在下で、加熱熟成させることにより微粒子含有複合前駆体(e)を形成させる工程(IV)と、
前記微粒子含有複合前駆体(e)から固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体を形成する工程とを有することを特徴とする微粒子複合体の製造方法。

【請求項2】
多孔体を生成可能な成分と、固体微粒子とを含有する前記微粒子含有複合前駆体(d)を、加熱水蒸気雰囲気中もしくは液体の水存在下で、加熱熟成させることにより微粒子含有複合前駆体(e)を形成させる工程(IV)と、
前記工程(IV)により形成された微粒子含有複合前駆体(e)を焼成し固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体を形成する工程(V)とを有することを特徴とする請求項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項3】
前記工程(II)の前に、
合成媒体(l)と、該媒体(1)中に溶解または分散した有機シラン化合物(a)とを含有する液体、ゾルまたはゲル状物質に、未処理固体微粒子を混合分散させ、有機シラン化合物(a)と未処理固体微粒子とを反応させ、固体微粒子を得る工程(I)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項4】
前記工程(IV)における加熱熟成を、多孔体の鋳型剤となる有機物(o)の存在下で行うことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項5】
前記微粒子複合体に含まれる多孔体が結晶性多孔体であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項6】
前記微粒子含有複合前駆体(d)がメソポーラスシリカおよびメソポーラスシリカアルミナからなる群から選択される少なくとも1種の成分を含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項7】
前記工程(I)の有機シラン化合物(a)がモノアルキルトリアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、トリアルキルモノアルコキシシラン、モノアルキルトリハロゲン化シラン、ジアルキルジハロゲン化シランおよびトリアルキルモノハロゲン化シランからなる群から選択される少なくとも1種のシラン化合物であることを特徴とする請求項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項8】
前記工程(II)における珪素化合物(b)がテトラ炭化水素オキシシラン、シリカ、シリカアルミナ、シリカゲル、水ガラスおよびフュームドシリカからなる群から選択される少なくとも1種の珪素化合物であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項9】
前記工程(II)における界面活性剤(m)がポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、水酸化テトラアルキルアンモニウムおよびハロゲン化テトラアルキルアンモニウムからなる群から選択される少なくとも1種の界面活性剤であることを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項10】
前記有機物(o)が、水酸化テトラ炭化水素アンモニウムおよびハロゲン化テトラ炭化水素アンモニウムからなる群から選択される少なくとも1種の有機物であることを特徴とする請求項に記載の微粒子複合体の製造方法。

【請求項11】
微粒子複合体を含有することを特徴とする水素還元反応触媒であって、
前記微粒子複合体が、固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体であって、
前記多孔体の、窒素吸着法によって測定されるミクロ細孔体積が0.002cm3/g以上であり、
前記固体微粒子として、金属の微粒子を含み
前記金属の微粒子が、金、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、バナジウムおよびモリブデンからなる群から選択される少なくとも1種の金属の微粒子であることを特徴とする水素還元反応触媒。

【請求項12】
微粒子複合体を含有することを特徴とする脱硝反応触媒であって、
前記微粒子複合体が、固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体であって、
前記多孔体の、窒素吸着法によって測定されるミクロ細孔体積が0.002cm3/g以上であり、
前記固体微粒子として、金属の微粒子を含み
前記金属の微粒子が、金、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、バナジウムおよびモリブデンからなる群から選択される少なくとも1種の金属の微粒子であることを特徴とする脱硝反応触媒。

【請求項13】
微粒子複合体を含有することを特徴とする脱一酸化炭素反応触媒であって、
前記微粒子複合体が、固体微粒子と多孔体とを含有する微粒子複合体であって、
前記多孔体の、窒素吸着法によって測定されるミクロ細孔体積が0.002cm3/g以上であり、
前記固体微粒子として、金属の微粒子を含み
前記金属の微粒子が、金、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、バナジウムおよびモリブデンからなる群から選択される少なくとも1種の金属の微粒子であることを特徴とする脱一酸化炭素反応触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007337212thum.jpg
出願権利状態 登録


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