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セリウム酸化物と銅とを含む触媒、およびその製造方法 コモンズ

国内特許コード P140010519
掲載日 2014年5月7日
出願番号 特願2014-089736
公開番号 特開2015-208692
出願日 平成26年4月24日(2014.4.24)
公開日 平成27年11月24日(2015.11.24)
発明者
  • 羽田 政明
  • 服部 将朋
  • 小澤 正邦
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 セリウム酸化物と銅とを含む触媒、およびその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】セリウム酸化物、あるいはセリウム‐ジルコニウム複合酸化物において浄化活性の高い触媒、およびその製造方法を提供することである。
【解決手段】少なくとも酸化セリウムを含む酸化物であり、当該酸化物の表面に銅微粒子が分散担持された触媒であり、好ましくは、前記酸化物がさらに酸化ジルコニウムを含む触媒。
少なくともセリウム塩を含む水溶液にアルカリ性の沈殿剤を加え、得られる沈殿物を含む水溶液の溶媒を除去して洗浄したのち、乾燥、熱処理を行って得られた粉末に銅塩を含む水溶液を添加して銅を添加させた酸化セリウムを含む触媒の製造方法。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


自動車から排出される排ガスには主に一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)が含まれており、これら成分を触媒により無害化することは重要である。ガソリン車の前記排ガスの浄化触媒である三元触媒に用いられる物質が酸素ストレージ能を有することは、触媒の酸化還元性能を高めるだけではなく、前記汚染物質を全て浄化させることのできる空気燃料費(A/F)のウィンドウ幅を広げることができる。酸化セリウム(CeO)は担持された触媒活性種の凝集を抑制するだけではなく、Ce原子の価数を変化させることにより自身の酸素を吸収/放出することができるため、三元触媒に広く用いられ、様々な研究が行われている。また、酸化セリウムにジルコニウムを固溶させることにより酸素ストレージ能が向上する。



三元触媒の触媒活性種として主にPt、Rh、Pdなどの貴金属が用いられているが、近年、世界的な需要の高まりにより価格が高騰しているため、非貴金属などの安価な材料を触媒活性種として利用する触媒が研究されている。銅はCOの酸化に対し高い活性を有しており、燃料電池用の水素ガス中のCoの酸化除去触媒として提案されている。また,銅は酸化セリウムとの強い相互作用によりその活性を高めるとされ、セリウム‐ジルコニウム複合酸化物に銅を担持した触媒のCO酸化除去に関する研究が多く行われている。



貴金属より安価な非貴金属を触媒活性種として用いる場合、単位質量当たりの活性が低いため、多量に担持することが多い。例えば、バーミキュライト(Expanded vermiculite)担体に26重量%の銅を担持した一酸化炭素選択触媒の活性およびその製造方法が記載されている(特許文献1参照)。しかし、担体表面に触媒活性種が多量に担持された触媒が高温に曝されると、一般に触媒活性種がシンタリングして比表面積が小さくなり、活性が低下する。また、これに関連して、担持した触媒活性種の粒径が10nm以下のナノメートルサイズの粒子(ナノ粒子)が金属酸化物担体に担持された触媒が高い触媒活性を示すことが知られており、微細金属ナノ粒子が金属酸化物担体表面上に高分散した触媒開発が必要とされ、例えば、超臨界逆溶媒沈殿法により作製した酸化セリウム及びセリウム‐ジルコニウム複合酸化物担持銅触媒のCO酸化除去に関し、高い活性を有することが記載されている(非特許文献1参照)。しかし、商業ベースにするには、触媒性能面とともに、製造の容易さやコストなども考慮に入れる必要がある。

産業上の利用分野


この発明は、触媒に利用されるセリウム酸化物と銅とを含む複合材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも酸化セリウムを含む酸化物であり、当該酸化物の表面に銅微粒子が分散担持された触媒。

【請求項2】
前記酸化物がさらに酸化ジルコニウムを含む、請求項1に記載の触媒。

【請求項3】
酸化セリウムと酸化ジルコニウムが、モル比で100:0~30:70である請求項1または2に記載の触媒。

【請求項4】
銅の担持量が前記酸化物に対して0.04~10質量%である、請求項1~3のいずれかに記載の触媒。

【請求項5】
少なくともセリウム塩を含む水溶液にアルカリ性の沈殿剤を加え、得られる沈殿物を含む水溶液の溶媒を除去して洗浄したのち、乾燥、熱処理を行って得られた粉末に銅塩を含む水溶液を添加して銅を添加させた酸化セリウムを含む触媒の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014089736thum.jpg
出願権利状態 公開
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