专利名称：臭氧气体还原催化剂载体的制造方法及催化剂载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于还原臭氧气体的催化剂载体及其制造方法。
背景技术：
迄今为止，特别是涉及汽车废气的净化处理的氧化催化剂或还原催化剂大多如以下的专利文献1 4中所示那样来制造即，通例为，在由不锈钢薄板成形的蜂窝结构的催化剂用基材、或煅烧的陶瓷的蜂窝结构的催化剂用基材中以氧化铝作为载体，向其负载催化物质，使包含反应物质的气体通过成形于该结构体中的直线性流路而进行氧化或还原。 其中，臭氧气体的还原大多是使包含臭氧气体的气体通过装满粒状的二氧化锰的催化剂筒来进行的。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开昭62-237947号公报专利文献2 日本特开2007-223856号公报专利文献3 日本特开2005-254217号公报专利文献4 日本特表2006-41170号公报专利文献1公开了以下内容将金属的表面粗化后，在该表面粘结具有催化剂负载活性的微粒，负载超微粒的催化物质。此外，使用海绵状的金属。专利文献2、4公开了以下内容使用以总质量基础计添加有2. 5 10质量％二氧化硅的二氧化硅_氧化铝系化合物，由铝与硅的金属醇盐通过凝胶化反应制作凝胶化物。 将该凝胶化物冷冻干燥，获得多孔质结构体。专利文献3、4公开了以下内容在钯、钼和/或铑的硝酸盐或氯化物的水溶液或有机溶剂溶液中分散氧离子传导和电子传导的混合传导氧化物，将该溶剂蒸发除去后，在 600°C以上进行加热处理来获得氮氧化物除去用催化剂材料。然而，在专利文献1 4中，虽然涉及催化剂和与催化剂接触而进行氧化或还原反应的物质(以下称为反应物质)的接触面积的提高，或者涉及防止催化物质彼此的结合，或微粒化、均勻分散化等，但对于催化剂载体用基材的改善未作任何考虑。S卩，在专利文献1 4中，虽能够把握反应物质与催化剂的接触面积大致一定程度，但是，由于蜂窝结构体中形成的流路为直线性，因此为了提高催化物质与反应物质的接触可能性来提高反应效率，需要延长流路，难以将该结构体小型化。此外，在专利文献1 4中，如上所述反应物质存在于流体中，并且使该流体从一侧通过到另一侧，但是，对陶瓷制蜂窝结构体而言，存在基本上缺乏刚性、非常脆而不耐冲击的问题。另外，对不锈钢薄板制蜂窝结构体而言，存在难以将流路以小型化至一定程度以上的方式成形、成本也变高的问题
发明内容
发明要解决的问题本发明要解决的问题在于，代替蜂窝结构，制造刚性优异且进一步提高了催化物质与反应物质的接触可能性的催化剂载体用的基材，以及由于作为催化物质的粒状二氧化锰具有易碎、容易吸收水分、过度地吸收水分则液化的性质，耐久性存在问题，所以采用代替其的催化物质。用于解决问题的方案本发明制造刚性优异、并且经济性优异的催化剂载体的基材，且采用代替现在通常在臭氧气体的还原中使用的二氧化锰的、耐久性和效率性优异的催化物质并提供负载前述催化物质的催化剂载体的结构，将由1张金属丝网形成的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材、或将层叠有多张金属丝网的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材，在该基材的表面形成分散负载有钼族金属或其氧化物、或它们的混合物的氧化铝薄层， 得到还原催化剂载体。发明的效果本发明存在以下优点通过使用多孔体的基材，从而能够确保作为载体的氧化铝薄层的表面积较大；能够根据气体中含有的反应物质的量而在一定程度上自由地选择开孔直径；通过金属丝网的张数能够灵活地调整整体的厚度。另外，通过使用烧结的金属丝网，从而利用扩散结合来获得板状的多孔体，能够切割和弯曲加工且成形的自由度高，通过分别改变各基材的催化剂负载量，还能够实现昂贵的催化物质的节约。因此，通过在臭氧气体的还原处理中采用本发明，作为以上优点的协同效果，臭氧气体的处理效率提高，而且经济性优异。
图1的(a)和(b)是表示用于确认本发明的效果的实验结果的图。
具体实施例方式在本发明的臭氧气体还原催化剂载体的制造方法中，将由1张金属丝网形成的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材、或将层叠有多张金属丝网的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材，并在该基材的表面形成氧化铝薄层，其中所述氧化铝薄层分散负载有钼族金属、其氧化物、或它们的混合物，从而获得臭氧气体还原催化剂载体。作为催化物质，可以选择钼族金属、其氧化物或它们的混合物，催化物质若为钯金属或其氧化物的单体、或为它们的混合物，则可获得更加适宜的臭氧气体还原催化剂载体。并且，关于本发明的臭氧气体还原催化剂载体的实施方式，例如根据需要使用多个催化剂载体，使它们中分别通过含有臭氧气体的气体，从而有效地还原臭氧气体。通过如下方式制造臭氧气体还原催化剂载体关于在该基材的表面形成的氧化铝薄层，通过将在氧化铝溶胶溶液中添加了作为催化物质的钼族金属的硝酸盐的粉末而得到的溶液涂布到预先表面粗化了的该基材上、或者在该溶液中浸渍该基材而使催化物质附着，然后，将该基材在60(TC 70(TC的温度下进行煅烧而形成。或者，通过如下方式制造臭氧气体还原催化剂载体不在该基材的表面预先添加钼族金属的硝酸盐的粉末而同样形成氧化铝薄层后，将其浸渍到钼族金属的硝酸盐溶液中，然后，将该基材与前述同样地在 600°C 700°C下进行煅烧。本发明中制造的臭氧气体还原催化剂载体如下所述使用。例如，根据需要在容器中设置多个催化剂载体，该催化剂载体以将层叠有多张金属丝网的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材，在该基材的表面形成分散负载有钼族金属作为催化物质的氧化铝薄层，使该容器中通过含有臭氧气体的气体，从而将对人体有害的臭氧气体还原成无害的氧。本发明中采用烧结的金属丝网的理由在于，开孔的自由度高。例如，市场上能够容易获得的金属丝网的开孔从0. 005mm到Icm以上丰富地存在，开孔、刚性、孔隙率各自不同， 通过将它们组合烧结，会成为刚性也优异的材料。此外，通过烧结金属丝网而具有以下优点各个线材与邻接的线材牢固地熔合，线材的位置不会偏移，即，即使施加应力也能够确保稳定的开孔状态。理想的是，用于催化剂载体的基材中的金属丝网，例如以不锈钢材料作为主材料。 其理由在于，耐蚀性优异且具有市场性而容易获得。当然，也可以是除不锈钢以外的铜或铜合金制、或镍制等的金属丝网，但所混合的其它金属优选为考虑了耐蚀性的材料。进一步理想的是，在本发明中，关于设置催化剂载体、并使气体通过的处理，例如以反应能力(m7h0Ur)除以过滤材料量(例如1升等)而得到的SV值(1/h)为1000 1000001/h的条件进行。其理由在于，小于10001/h时，催化剂会变得过量，无法充分地使用其能力，大于1000001/h时，会超出催化能力，无法充分地进行还原的可能性高。此外，理想的是，关于设置催化剂载体、使气体通过的处理，例如以反应能力(m3/ hour)除以面积(m2)而得到的LV值(cm/sec)为10 200cm/sec的条件进行。其理由在于，小于lOcm/sec时，催化剂未充分地发挥功能，相对于催化能力的效率变低，大于200cm/ sec时，超出催化能力，难以全量处理。以下，对为了确认本发明的臭氧气体的还原处理方法带来的效果而进行的实验进行说明。实施例1(制造)将SUS316制的16、20、60及30目的各1张、总计4张的金属丝网层叠，在真空热处理炉中于真空及加压下以约1200 1300°C使金属丝网彼此烧结，得到厚度为1. 8mm、最小开孔直径为0. 25mm(250ym)、孔隙率约为60%的多孔体的催化剂载体的基材，将其成形为直径50mm的圆板状。接着，将硝酸钯添加到氧化铝溶胶溶液中，在该溶液中浸渍上述的催化剂负载用的基材，然后，将其干燥，在大气气氛下，以约650°C的温度进行煅烧。其结果是，制造了在该基材的表面获得氧化铝薄层并在该氧化铝薄层中分散负载有作为催化物质的钯、钯氧化物或它们的混合物的催化剂载体。该氧化铝薄层的推测厚度为0. 005mm、钯催化物质粒径为约 10 20nm、催化剂负载量为约1. 7g/升催化剂。(实施)对于如上所述制造的本发明的催化剂载体，使由臭氧发生器产生的臭氧气体以原有的状态通过上述催化剂载体中，在臭氧气体浓度为5 60000ppm(w)的范围内测定还原率。将其测定结果示于图1的(a)和(b)中。另外，还原率的测定各自如下进行图1的(a)中，改变SV值(1/h)来测定还原率，图1的(b)中，改变LV值(cm/sec)来测定还原率。由图1的(a)的结果表明，通过将与催化剂的接触时间的倒数即SV值设定为 1000001/h以下，能够将臭氧气体的90%以上还原分解。此外，由图1的(b)的结果表明， 通过将LV值设定为10 200cm/sec，能够将臭氧气体的90%以上还原分解。
权利要求
1.一种臭氧气体还原催化剂载体的制造方法，其特征在于，将由1张金属丝网形成的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材、或将层叠有多张金属丝网的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材，并在该基材的表面形成氧化铝薄层，其中，在所述氧化铝薄层分散负载有钼族金属或其氧化物、或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的臭氧气体还原催化剂载体的制造方法，其特征在于，催化物质为钯金属或其氧化物的单体、或为它们的混合物。
3.一种催化剂载体，其是通过权利要求1或2中的任一项所述制造方法而制造的。
全文摘要
现有的陶瓷制基材存在相对于冲击容易损坏，而且进一步增大开孔时更容易损坏的问题，另一方面，不锈钢薄板制基材存在难以形成小的流路，而且无法廉价地制造，此外，由于为蜂窝状结构所以流路为直线性，为了提高催化物质与反应物质的接触可能性，需要延长流路，难以将结构体小型化的课题和问题。为了解决上述课题和问题，本发明的臭氧气体还原催化剂载体，将由1张金属丝网形成的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材、或将层叠有多张金属丝网的材料烧结而成的多孔体作为催化剂载体的基材，在该基材的表面形成氧化铝薄层，其中，在所述氧化铝薄层分散负载有铂族金属或其氧化物的催化物质。
文档编号B01J35/02GK102481567SQ201180003549
公开日2012年5月30日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月23日
发明者中八儿诚, 南隆时, 宫锅僚一, 平岩益夫, 植木修次 申请人:三井造船株式会社, 你期待过滤器株式会社, 氯工程公司