催化剂载体制造技术

本发明专利技术涉及一种通过在氧化铝质基体的表面上形成含有碱土金属和／或碱金属的催化剂负载层而成的催化剂载体。可以防止或者抑制碱土金属和／或碱金属向基体移动而与基体内的氧化铝反应。在具有三维网状结构的氧化铝质基体（１）的表面上形成有含有碱土金属和／或碱金属的催化剂负载层（３）。在基体（１）与催化剂负载层（３）之间形成有由氧化锆和／或稳定化氧化锆构成的氧化锆质层（２）。在基体表面的６５％以上区域，氧化锆质层（２）的厚度为３μｍ以上。通过该氧化锆质层可以防止或者抑制催化剂负载层中的碱土金属和／或碱金属向基体中移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂载体，具体地说，涉及通过在氧化铝质基体的表面上形成含有碱土金属和/或碱金属的催化剂负载层而成的催化剂载体。
技术介绍
氧化铝质的催化剂载体被广泛用于化学工业中的各种反应中。由于氧化铝质的催化剂载体易于成形，因此可以制造蜂窝、泡沫等压力损失小的催化剂载体。然而，氧化铝由于表面具有弱酸性基团因而存在容易发生副反应的问题。另外，含有碱土金属和/或碱金属的催化剂载体也被广泛使用。例如，在日本特开2005-199264号中记载了 一种催化剂载体，该催化剂载体是将第l成分的碱土金属的氧化物，第2成分的选自钪、钇和镧系元素所组成的组中的至少l种元素的氧化物和第3成分的氧化锆或者以氧化锆为主成分的物质混合和成形，然后烧成而形成的。另外，该催化剂载体优选是作为用于使天然气体发生改性反应而制造以氩气和 一 氧化碳为主成分的合成气体的催化剂载体。制得的合成气体成为制造各种制品的原料，或者成为制造甲醇、合成汽油、二曱醚(DME)等这样的清洁燃料的原料。但是，上述专利申请中的催化剂载体难以成形，难以成为蜂窝、泡沫等多孔质。上述日本特开2005-199264号记载了使用氧化铝等泡沫陶瓷作为基体，在该基体的表面上形成有含有碱土金属的氧化物的被覆层的催化剂载体。由于泡沫陶瓷的压力损失小，所以使4用该泡沫陶瓷作为基体的催化剂载体的压力损失也小。如上述日本特开2005-199264号记载，在氧化铝质基体上形 成含有碱土金属的氧化物的催化剂负载层时，催化剂负载层内 的碱土金属向基体内移动而与该基体内的氧化铝反应，导致基 体强度降低，随着催化剂负载层内的催化剂成分减少而引起反 应性降低。在曰本特开昭50-90590号中记载了氧化铝与石威土金属的反 应特别是当氧化铝是氧化铝时很显著。然而，当如上述天然 气体的改性反应那样暴露于非常高温条件下时，即使是耐热性 优异的a-氧化铝也会与碱土金属反应，导致载体强度降低、反 应性降低。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供催化剂载体，该催化剂载体通过在 氧化铝质基体的表面上形成含有碱土金属和/或碱金属的催化 剂负载层而成，可以防止或者抑制碱土金属和/或碱金属向基体 移动而与基体内的氧化铝反应。本专利技术人等进行了各种研究，结果发现，如后述图l所示， 在基体l和催化剂负载层3之间设置与基体的反应性非常小的氧 化锆质层2 ，可以有效地抑制碱土金属或者碱金属与基体的反 应，尤其发现如后述图5所示，具有3pm以上厚度的氧化锆质层 相对于基体表面存在一定比例以上是有效果的，从而完成了本 专利技术。本专利技术的催化剂载体是通过在具有三维网状结构的氧化铝 质基体的表面上形成含有碱土金属和碱金属中的至少 一种的催 化剂负载层而成的催化剂载体，其特征在于，在该基体与催化剂负载层之间形成由氧化锆和稳定化氧化锆中的至少一种构成的氧化锆质层，该氧化锆质层中厚度为3pm以上的部位占基体表面的65%以上。该氧化锆质层的平均厚度优选为3 30nm。用于形成该氧化锆质层的原料的粒径优选为5(am以下。前述基体优选为a-氧化铝。前述基体优选具有每英寸5 40孔(5 40 cells per inch)的网状结构。前述催化剂负载层优选含有选自镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr) 和钡(Ba)所组成的组中的至少l种;威土金属的氧化物。前述催化剂负载层优选含有第l成分、第2成分和第3成分， 其中，该第l成分是选自镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr )和钡(Ba ) 所组成的组中的至少l种碱土金属的氧化物，该第2成分是选自 钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素所组成的组中的至少l种元素的 氧化物，该第3成分是氧化锆或以氧化锆为主成分的具有固体电 解质性质的物质。前述氧化锆质层优选由选自氧化锆、氧化钙稳定化氧化锆、 氧化镁稳定化氧化锆、氧化钇稳定化氧化锆和氧化铈稳定化氧 化锆所组成的组中的至少l种构成。本专利技术的催化剂载体在基体与催化剂负载层之间形成氧化 锆质层，该氧化锆质层具有难以与碱土金属和/或碱金属反应的 性质。因此，通过该氧化锆质层可以防止或者抑制催化剂负载 层中的碱土金属和/或碱金属向基体中移动。在基体表面的65%以上的区域，该氧化锆质层的厚度为 3jim以上，因此可以真正地防止或者抑制石成土金属和/或石咸金属 向基体中移动。在本专利技术中，氧化锆质层的平均厚度为3 30^im时，不会发6防止或者抑制石咸土金属和/或义威金属 向基体中移动。在本专利技术中，用于形成该氧化锆质层的原料的粒径为5pm 以下时，可以得到膜厚均匀的氧化锆质层。在本专利技术中，前述基体优选为a-氧化铝。与氧化铝相比， a-氧化铝的强度高且与碱土金属和碱金属的反应性低。附图说明图1是实施方式所涉及的催化剂载体10的截面示意图。图2是表示实施例1的试样的截面的SEM照片。图3是表示通过EPMA测得的图2的方框内的元素分析结果的图。图4是表示在实施例1~7和比较例1 4的热处理试验前后的 MgO平均浸透距离的测定结果的图。图5是绘制在实施例1 6和比较例4中耐热性确认试验前后 的氧化锆质层厚度与MgO的浸透距离的关系得到的图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的催化剂载体的实施方式进行详细 的说明。图1是实施方式所涉及的催化剂载体10的截面示意图。该催 化剂载体10包括基体1、在该基体l的表面上形成的氧化锆质层 2、在该氧化锆质层2的表面上形成的催化剂负载层3。在该催化 剂负载层3中负载有催化剂成分。该基体l由具有三维网状结构的泡沫陶瓷(ceramic foam) 构成。该基体l的材质是a-氧化铝、Y-氧化铝、堇青石、氧化铝 /堇青石、莫来石、氧化铝/氧化锆等氧化铝质的物质。其中，在适当的温度条件下使用时，特别优选(X-氧化铝。泡沫陶瓷由于使用例如网状化软质聚氨酯泡沫作为起始基 材，因此形成为在孔隙结构中具有很大特征的均匀的连续气孔的三维网状结构的多孔质体。泡沫陶覺的基本结构为在网状聚氨酯泡沫的骨架表面涂布陶瓷原料，通过烧成或者烧结将聚 氨酯泡沫部分烧去，仅剩下陶瓷部分而得到的结构。因此，孔隙率高达80~90%，进一步通过将其变为陶瓷材料，可以调整耐 热性、耐沖击性、强度、压力损失等。本专利技术的泡沫陶瓷的网状结构为每英寸5 40孔(在直线上 每25.4mm排列的气泡数的平均值。以下记为CPI。)左右，优选 为每英寸10 30孔左右。该CPI值根据泡沫陶瓷的显微镜照片计 算得到。该基体1的表面上形成有氧化锆质层2。该氧化锆质层2的材质优选为选自氧化锆、氧化钙稳定化氧 化锆、氧化镁稳定化氧化锆、氧化钇稳定化氧化锆、氧化钪稳 定化氧化锆和氧化铈稳定化氧化锆所组成的组中的至少l种。作为用于形成该氧化锆质层2的原料，可以使用氧化锆、稳 定化氧化锆、氢氧化锆、硝酸锆、碳酸锆、氯化锆、醋酸锆等、 通过在氧化气氛中烧成而生成上述氧化锆质层2的物质，优选使 用氧化锆和/或稳定化氧化锆。用于形成该氧化锆质层2的原料的平均粒径优选为5 fi m以 下，更优选为liim以下。粒径为5pm以下时，可以在具有三维 网状结构的基体l上形成均匀且无斑的氧化锆质层2。另外，在 本专利技术中，平均粒径是通过动态光散射法测定的值。作为在基体1上形成氧化锆质层2的方法，理想的是采用例 如下面的方法。即，制作含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂载体，其通过在具有三维网状结构的氧化铝质基体的表面上形成含有碱土金属和碱金属中的至少一种的催化剂负载层而成，其特征在于，　在该基体与催化剂负载层之间形成有由氧化锆和稳定化氧化锆中的至少一种构成的氧化锆质层，　该氧化锆质 层中厚度为３μｍ以上的部位占基体表面的６５％以上。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-3 2008-2259691.一种催化剂载体，其通过在具有三维网状结构的氧化铝质基体的表面上形成含有碱土金属和碱金属中的至少一种的催化剂负载层而成，其特征在于，在该基体与催化剂负载层之间形成有由氧化锆和稳定化氧化锆中的至少一种构成的氧化锆质层，该氧化锆质层中厚度为3μm以上的部位占基体表面的65％以上。2. 根据权利要求l所述的催化剂载体，其特征在于，该氧 化锆质层的平均厚度为3 30pm。3. 根据权利要求l所述的催化剂载体，其特征在于，用于 形成该氧化锆质层的原料的粒径为5pm以下。4. 根据权利要求l所述的催化剂载体，其特征在于，所述 基体是a-氧化铝。5. 根据权利要求l所述的催化剂载体，其特征在于，所述 基体具有每英寸5 40孔的网状结...

【专利技术属性】
技术研发人员：执行康成，山元智弘，今川健一，皆见武志，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，千代田化工建设株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]