甲烷氧化催化剂制造技术

本发明专利技术进一步改良在氧化锡上负载有铂的氧化催化剂，提供一种催化剂即使在暴露于高温下之后也能够维持甲烷氧化活性的新型氧化催化剂。制得一种甲烷氧化催化剂，其是在氧化锡载体上负载有铂氧化物的甲烷氧化催化剂，在铂原子的L

Methane oxidation catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲烷氧化催化剂
本专利技术涉及一种用于使排气中所含有的未燃烧甲烷氧化的甲烷氧化催化剂。
技术介绍
目前，面向发电机、船舶等的柴油发动机的燃料是使用重油，但出于环境保护和改善的要求，已正式开始研究向CH4燃料的转换。作为利用了CH4燃料的代表性的内燃机，可以列举出“燃气发动机”。燃气发动机是利用气体的燃烧来发电的同时，将其排热利用于冷暖气设备、供给热水等需求热的供热并发电、所谓“热电联产(cogeneration)”中使用的一种装置。燃气发动机具有下述优点：不仅CO2的排出量少，而且除天然气和城市煤气以外，气化熔融炉发生的气体等低热量气体也能够高效率地运转。此外，城市煤气是指以天然气为主成分的气体燃料，典型地为含有87体积％以上甲烷的气体燃料。另一方面，还存在着会发生微量的未燃烧甲烷、所谓“甲烷滑脱(methaneslip)”的课题。甲烷(CH4)的全球变暖系数据说是CO2的25倍，需要氧化除去排气中所含有的未燃烧甲烷。因此，开发了各种用于氧化处理上述这样的未燃烧甲烷等的氧化催化剂。例如，在专利文献1中提出了在多孔质的氧化锡上负载有铂的催化剂，据认为，根据该催化剂，即使在500℃以下的比较低的温度下也能够氧化除去甲烷，并且由硫氧化物导致的催化剂中毒劣化也得到抑制，因此能够长期有效地氧化除去燃烧排气中的甲烷。另外，在专利文献2中提出了一种下述的催化剂：在氧化锡上负载有铂的催化剂上，负载有铱作为助催化剂，据认为，通过负载铱作为助催化剂，可以更长期地氧化除去甲烷。另外，在专利文献3中提出了在氧化钛载体或氧化锡载体上负载有铂和铱以及铼的催化剂，据认为，根据该催化剂，即使在达到400℃以下的低温下，也能够有效地氧化除去燃烧排气中的甲烷。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-351236号公报专利文献2：日本特开2006-272079号公报专利文献3：日本特开2012-196664号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题使用了甲烷气体的内燃机要反复进行甲烷气体的吸气、压缩、点火燃烧、排气的循环。通常循环时的排气气体中的甲烷气体浓度为0.2％(2000ppm)左右，在发生了点火不良(不点火)的情况下排气气体中的甲烷浓度会暂时增加，催化剂温度比通常时(300～500℃)上升200℃左右。在专利文献1～3中记载的在氧化锡上负载有铂的甲烷氧化催化剂尽管即使在300～500℃的低温下也能够有效地氧化除去甲烷，但在上述那样的不点火时催化剂温度会上升至650℃左右，催化剂性能显著下降。结果判明：一旦发生不点火而使催化剂性能下降，则之后即使在恢复到通常循环的情况下也不能有效地氧化除去燃烧排气中的甲烷。因此，本专利技术的目的是进一步改良在氧化锡上负载有铂的氧化催化剂，提供一种催化剂即使在暴露于高温下之后也能够维持甲烷氧化活性的新型氧化催化剂。用于解决课题的手段本专利技术者们最近认识到：对于在氧化锡上负载有铂的甲烷氧化催化剂，通过将铂设定为氧化物，能够维持铂负载氧化锡催化剂的低温时的甲烷氧化活性，同时即使在不点火时等这样的催化剂暴露于高温下之后，也能够维持甲烷氧化活性。本专利技术就是基于该认识而完成的。于是，本专利技术所涉及的甲烷氧化催化剂是在氧化锡载体上负载有铂氧化物的甲烷氧化催化剂，在铂原子的L3边X射线吸收近边结构(XANES)光谱中，在11555～11570eV的范围内得到的吸收峰的强度是使用标准铂箔测得的相同吸收峰强度的1.4倍以上。专利技术效果根据本专利技术，对于在氧化锡载体上负载有铂氧化物的甲烷氧化催化剂来说，通过设定为在铂原子的L3边X射线吸收近边结构光谱中在11555～11570eV的范围内得到的吸收峰的强度为使用标准铂箔测得的相同吸收峰强度的1.4倍以上的甲烷氧化催化剂，从而即使在不点火时等这样的催化剂暴露于高温下之后，也能够维持与通常循环时同等的甲烷氧化活性。附图说明图1是对实施例2和比较例2的各甲烷氧化催化剂、以及Pt箔和PtO2的各标准试样用透射法测得的铂原子的L3边XANES光谱。图2是对实施例2和比较例2的各甲烷氧化催化剂、以及Pt箔和PtO2的各标准试样，将铂原子的L3边EXAFS光谱进行傅里叶转换而得到的径向分布函数。具体实施方式<甲烷氧化催化剂>本专利技术的甲烷氧化催化剂具有在氧化锡载体上负载有铂氧化物的结构，但不限于仅负载有铂氧化物的结构，还包含除铂氧化物以外还负载有铂等的结构，不过，与在氧化锡载体上负载有铂的甲烷氧化催化剂能明确区别开。即，在本专利技术中，其具有下述特征：在铂原子的L3边X射线吸收近边结构(以下有时简记为XANES)光谱中，在11555～11570eV的范围内得到的吸收峰的强度是使用标准铂箔测得的相同吸收峰强度的1.4倍以上。此外，本专利技术中，“在11555～11570eV的范围内得到的吸收峰”是指在11750～11850eV的范围内归一化的光谱的11555～11570eV的范围内得到的吸收峰。首先对XANES光谱进行说明。X射线吸收精细结构(XAFS：X-rayabsorptionfinestructure)测定是通过测定物质的X射线吸收强度(吸光度)的波长依赖性，能够获得有关吸收原子、吸收原子的配位数和价数等化学键状态、吸收原子周围和其附近原子的距离的分布等物质的局部结构的信息的测定手法。在距离吸收边约数十eV左右显示的X射线吸收近边结构(XANES：X-rayabsorptionnear-edgestructure)通过从内层向非占有能级的电子跃迁的效应而显示吸收光谱，其光谱形状非常敏感地反映了吸收原子的配位数和价数等化学键状态的信息。另外，距离吸收边约1000eV左右显示的扩展X射线吸收精细结构(EXAFS：ExtendedX-rayabsorptionfinestructure)中，从吸收原子放射的光电子被周围的原子散射，利用该放射电子波与散射电子波的干涉来使得光电子的跃迁几率被调制而显示波状的光谱。通过解析该光谱形状可以得到吸收原子周围距离吸收原子的原子间距离分布的信息。如果激发铂原子的内层2p轨道的电子，则会通过电偶极跃迁而向Pt5d空轨道跃迁。Pt5d空轨道的状态密度被反映于照射具有跃迁能量以上的能量的X射线时的L3吸收边或L2吸收边的X射线吸收光谱的吸收强度中。本专利技术中发现：进行甲烷氧化催化剂的X射线吸收近边结构(XANES)的解析，在铂原子的L3边XANES光谱的吸收峰中，在11555～11570eV的范围内显示的来自铂氧化物的吸收峰的强度如果为使用标准铂箔测得的相同吸收峰强度的1.4倍以上，则即使在不点火时等这样的催化剂暴露于高温下之后，也能够维持与通常循环时同等的甲烷氧化活性。尽管不受理论的限制，但可以认为，对于在XANES光谱中在11555～11570eV的范围内显示的来自铂氧化物的吸收峰的强度为使用标准铂箔测得的相同吸收峰强度的1.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲烷氧化催化剂，其是在氧化锡载体上负载有铂氧化物的甲烷氧化催化剂，在铂原子的L

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 JP 2017-1593971.一种甲烷氧化催化剂，其是在氧化锡载体上负载有铂氧化物的甲烷氧化催化剂，在铂原子的L3边X射线吸收近边结构(XANES)光谱中，在11555～11570eV的范围内得到的吸收峰的强度是使用标准铂箔测得的相同吸收峰的强度的1.4倍以上。


2.根据权利要求1所述的甲烷氧化催化剂，其中，所述铂氧化物含有铂的价数为2价的2价铂氧化物和铂的价数为4价的4价铂氧化物。


3.根据权利要求2所述的甲烷氧化催化剂，在使用X射线光电子分光法(XPS)测得的X射线光电子分光光谱中，将来自所述2价铂氧化物的峰强度设定为IPt2、来自所述4价铂氧化物的峰强度设定为IPt4时，IPt2与IPt4之比(IPt2/IPt4)超过1。


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【专利技术属性】
技术研发人员：富田惇喜，松泽雅人，篠仓明日香，杉冈晶子，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP