(57)【要約】  一酸化炭素の酸化方法であって、触媒の存在下に１００℃以下の温度で、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む混合ガス中の一酸化炭素ガスを該混合ガス中の酸素ガスにより酸化する工程を含み、混合ガスは、塩化水素濃度が１体積％未満であり、触媒はルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、該担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、ルテニウム元素含有物質は金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である一酸化炭素の酸化方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化炭素の酸化方法であって、
触媒の存在下に１００℃以下の温度で、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む混合ガス中の一酸化炭素ガスを前記混合ガス中の酸素ガスにより酸化する工程を含み、
前記混合ガスは、塩化水素濃度が１体積％未満であり、
前記触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、一酸化炭素の酸化方法。
【請求項２】
前記混合ガスは、９０％ＲＨ以下の相対湿度を有する、請求項１に記載の一酸化炭素の酸化方法。
【請求項３】
前記混合ガスは、空気を含む、請求項１又は２に記載の一酸化炭素の酸化方法。
【請求項４】
一酸化炭素酸化触媒を含む一酸化炭素酸化装置であって、
前記一酸化炭素酸化触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、一酸化炭素酸化装置。
【請求項５】
空気清浄機である、請求項４に記載の一酸化炭素酸化装置。
【請求項６】
一酸化炭素酸化触媒を含む防毒マスクであって、
前記一酸化炭素酸化触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、防毒マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素の酸化方法、一酸化炭素酸化装置、空気清浄機、及び防毒マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の排気ガスや空気中に含まれる一酸化炭素を酸化して二酸化炭素とすることにより、一酸化炭素を低減する方法が知られている。一酸化炭素を酸化する触媒として、白金とアルミナとからなる触媒が知られており、例えば特開平０４−２１５８４５号公報（特許文献１）には、白金とアルミナとからなる触媒を用いた酸化反応により、２３０℃で、排気ガスに含まれる一酸化炭素の５０％が酸化され、二酸化炭素となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２１５８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、より低温で一酸化炭素を酸化する方法が求められている。【０００５】
本発明の目的は、１００℃以下の温度であっても一酸化炭素を酸化することが可能な方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、１００℃以下の温度であっても一酸化炭素を酸化することが可能な装置、空気清浄機及び防毒マスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下を提供する。
［１］  一酸化炭素の酸化方法であって、
触媒の存在下に１００℃以下の温度で、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む混合ガス中の一酸化炭素ガスを前記混合ガス中の酸素ガスにより酸化する工程を含み、
前記混合ガスは、塩化水素濃度が１体積％未満であり、
前記触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、一酸化炭素の酸化方法。
［２］  前記混合ガスは、９０％ＲＨ以下の相対湿度を有する、［１］に記載の一酸化炭素の酸化方法。
［３］  前記混合ガスは、空気を含む、［１］又は［２］に記載の一酸化炭素の酸化方法。
［４］  一酸化炭素酸化触媒を含む一酸化炭素酸化装置であって、
前記一酸化炭素酸化触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、一酸化炭素酸化装置。
［５］  空気清浄機である、［４］に記載の一酸化炭素酸化装置。
［６］  一酸化炭素酸化触媒を含む防毒マスクであって、
前記一酸化炭素酸化触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、前記担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含み、
前記ルテニウム元素含有物質は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種である、防毒マスク。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、１００℃以下の温度であっても一酸化炭素を酸化することが可能な方法を提供することができる。
本発明によれば、１００℃以下の温度であっても一酸化炭素を酸化することが可能な装置、空気清浄機及び防毒マスクを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜一酸化炭素酸化触媒＞
本発明に係る一酸化炭素の酸化方法及び一酸化炭素酸化装置に用いる一酸化炭素酸化触媒（以下、単に「一酸化炭素酸化触媒」ともいう。）について説明する。
一酸化炭素酸化触媒は、ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体と、該担体に担持されるルテニウム元素含有物質とを含む。
ルテニウム元素含有物質としては、例えば、金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。
一酸化炭素酸化触媒は、２種以上のルテニウム元素含有物質を含んでいてもよい。
一酸化炭素酸化触媒は、金属ルテニウム及びルテニウム化合物の両方を含んでいてもよい。
【０００９】
（１）ルテニウム化合物
ルテニウム化合物は、ルテニウム元素を含む化合物である。
ルテニウム化合物としては、例えば、酸化ルテニウム、ルテニウム塩化物、クロロルテニウム酸塩、クロロルテニウム酸塩水和物、ルテニウム酸の塩、ルテニウムオキシ塩化物、ルテニウムオキシ塩化物の塩、ルテニウムアンミン錯体、ルテニウムアンミン錯体の塩化物、ルテニウム臭化物、ルテニウムカルボニル錯体、ルテニウム有機酸塩、ルテニウムニトロシル錯体、ルテニウムホスフィン錯体等が挙げられる。
酸化ルテニウムとしては、ＲｕＯ２、ＲｕＯ４が挙げられる。
ルテニウム塩化物としては、ＲｕＣｌ３、ＲｕＣｌ３水和物等が挙げられる。
クロロルテニウム酸塩としては、Ｋ３ＲｕＣｌ６、〔ＲｕＣｌ６〕３−、Ｋ２ＲｕＣｌ６等が挙げられる。
クロロルテニウム酸塩水和物としては、〔ＲｕＣｌ５（Ｈ２Ｏ）４〕２−、〔ＲｕＣｌ２（Ｈ２Ｏ）４〕＋等が挙げられる。
ルテニウム酸の塩としては、Ｋ２ＲｕＯ４等が挙げられる。
ルテニウムオキシ塩化物としては、Ｒｕ２ＯＣｌ４、Ｒｕ２ＯＣｌ５、Ｒｕ２ＯＣｌ６等が挙げられる。
ルテニウムオキシ塩化物の塩としては、Ｋ２Ｒｕ２ＯＣｌ１０、Ｃｓ２Ｒｕ２ＯＣｌ４等が挙げられる。
ルテニウムアンミン錯体としては、〔Ｒｕ（ＮＨ３）６〕２＋、〔Ｒｕ（ＮＨ３）６〕３＋、〔Ｒｕ（ＮＨ３）５Ｈ２Ｏ〕２＋等が挙げられる。
ルテニウムアンミン錯体の塩化物としては、〔Ｒｕ（ＮＨ３）５Ｃｌ〕２＋、〔Ｒｕ（ＮＨ３）６〕Ｃｌ２、〔Ｒｕ（ＮＨ３）６〕Ｃｌ３、〔Ｒｕ（ＮＨ３）６〕Ｂｒ３等が挙げられる。
ルテニウム臭化物としては、ＲｕＢｒ３、ＲｕＢｒ３水和物等が挙げられる。
ルテニウムカルボニル錯体としては、Ｒｕ（ＣＯ）５、Ｒｕ３（ＣＯ）１２等が挙げられる。
ルテニウム有機酸塩としては、［Ｒｕ３Ｏ（ＯＣＯＣＨ３）６（Ｈ２Ｏ）３］ＯＣＯＣＨ３水和物、Ｒｕ２（ＲＣＯＯ）４Ｃｌ（Ｒは、炭素数１−３のアルキル基を表す。）等が挙げられる。
ルテニウムニトロシル錯体としては、Ｋ２〔ＲｕＣｌ５ＮＯ）〕、〔Ｒｕ（ＮＨ３）５（ＮＯ）〕Ｃｌ３、〔Ｒｕ（ＯＨ）（ＮＨ３）４（ＮＯ）〕（ＮＯ３）２、Ｒｕ（ＮＯ）（ＮＯ３）３等が挙げられる。
ルテニウム化合物は、触媒活性及び入手容易性の観点から、酸化ルテニウム、ルテニウム塩化物、ルテニウム臭化物、ルテニウム酸の塩、ルテニウムニトロシル錯体であることが好ましい。
一酸化炭素酸化触媒は、２種以上のルテニウム化合物を含んでいてもよい。
【００１０】
一酸化炭素酸化触媒中のルテニウム元素含有物質の含有量は、触媒活性の観点から、金属ルテニウム基準で、好ましくは０．１重量％以上２０重量％以下であり、より好ましくは０．５重量％以上１０重量％以下であり、さらに好ましくは１．０重量％以上５重量％以下である。
ルテニウム元素含有物質の含有量は、触媒活性の観点から、ルテニウム元素含有物質と担体との合計量を１００重量％として、金属ルテニウム基準で、好ましくは０．１重量％以上２０重量％以下であり、より好ましくは０．５重量％以上１０重量％以下であり、さらに好ましくは１．０重量％以上５重量％以下である。
【００１１】
（２）ルチル結晶形の酸化チタンを含有する担体
一酸化炭素酸化触媒に含まれる担体は、ルチル結晶形の酸化チタン（酸化チタン（ＩＶ））を含有する。担体は、ルチル結晶形の酸化チタンに加えて、アナターゼ結晶形の酸化チタン（酸化チタン（ＩＶ））を含有してもよい。
触媒活性の観点から、担体に含有される酸化チタン中の、ルチル結晶形の酸化チタンの含有率は、担体に含有される酸化チタンの全量を１００重量％として、好ましくは２０重量％以上であり、より好ましくは３０重量％以上であり、さらに好ましくは５０重量％以上であり、なおさらに好ましくは８０重量％以上であり、特に好ましくは９０重量％以上である。
【００１２】
担体は、酸化チタン以外の物質を含有してもよい。酸化チタン以外の物質としては、酸化チタン以外の金属酸化物が挙げられる。
担体は、ルチル結晶形の酸化チタンに加えて、酸化チタンと他の金属酸化物との複合酸化物を含有してもよい。
担体は、酸化チタンと他の金属酸化物との混合物であってもよい。
酸化チタン以外の金属酸化物としては、例えば、アルミナ、シリカ、酸化ジルコニウム等が挙げられる。
担体が酸化チタン以外の物質（例えば、酸化チタン以外の金属酸化物）を含む場合、担体中の酸化チタンの含有率は、通常１０重量％以上であり、好ましくは３０重量％以上であり、より好ましくは４０重量％以上であり、さらに好ましくは５０重量％以上である。
【００１３】
ルチル結晶形の酸化チタンの調製方法としては、公知の方法を採用することができ、例えば、以下の方法が挙げられる。
〔ａ〕四塩化チタンを氷冷した水に滴下溶解した後、２０℃以上の温度でアンモニア水溶液で中和し、水酸化チタン（オルトチタン酸）を生成させ、次いで、生成した沈殿を水洗して塩素イオンを除去した後、６００℃以上の温度で焼成する方法（触媒調製化学、１９８９年、２１１頁、講談社）。
〔ｂ〕四塩化チタン蒸発器に酸素−窒素混合ガスを通じて反応ガスを調製し、これを反応器に導入し、反応ガスを９００℃以上で酸化反応させる方法（触媒調製化学、１９８９年、８９頁、講談社）。
〔ｃ〕四塩化チタンを硫酸アンモニウムの存在下に加水分解した後、焼成する方法（例えば、触媒工学講座１０元素別触媒便覧、１９７８年、２５４頁、地人書館）。
〔ｄ〕アナターゼ結晶形の酸化チタンを焼成する方法（例えば、金属酸化物と複合酸化物、１９８０年、１０７頁、講談社）。
〔ｅ〕塩化チタン水溶液を加熱加水分解する方法。
〔ｆ〕硫酸チタンや塩化チタン等のチタン化合物の水溶液とルチル結晶形の酸化チタン粉末とを混合した後、加熱加水分解やアルカリ加水分解し、次いで、５００℃前後の温度で焼成する方法。
ルチル結晶形の酸化チタンは市販品を使用してもよい。
【００１４】
担体は、ルチル結晶形の酸化チタンを所望の形状に成型することにより得ることができる。担体が、ルチル結晶形の酸化チタン以外の金属酸化物を含有する場合は、ルチル結晶形の酸化チタンと、それ以外の金属酸化物との混合物を所望の形状に成型することにより得ることができる。得られた成型物に対して、破砕、粉砕、分級等の操作を行ってもよい。
【００１５】
担体がルチル結晶形の酸化チタンを含有することは、Ｘ線回折分析法によって確認することができる。Ｘ線源としては特に制限されず、例えば、銅のＫα線等が挙げられる。
Ｘ線源として銅のＫα線を使用した場合、担体がルチル結晶形の酸化チタンを含有することは、（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの存否によって確認することができる。担体がアナターゼ結晶形の酸化チタンを含有する場合、（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークが認められる。
したがって、Ｘ線源として銅のＫα線を使用した場合、（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの強度と、（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークの強度とから、ルチル結晶のとアナターゼ結晶との含有比率（重量比）を求めることができる。
担体は、銅のＫα線を用いたＸ線回折分析において、少なくともルチル結晶に由来する回折ピークを有し、ルチル結晶に由来する回折ピークとアナターゼ結晶に由来する回折ピークとを有していてもよい。
【００１６】
触媒被毒の原因となる物質が触媒表面に吸着することによって触媒の性能が低下することを防ぐ等の目的で、担体を構成するルチル結晶形の酸化チタン又は担体は、表面処理されていてもよい。
表面処理のために使用される物質は、無機物であってもよいし、有機物であってもよい。
【００１７】
表面処理のために使用される無機物としては、金属酸化物、金属水酸化物等が挙げられる。金属酸化物及び金属水酸化物を構成する金属としては、アルミニウム、ケイ素、亜鉛、チタン、ジルコニウム、鉄、セリウム及び錫等が挙げられる。
表面処理のために使用される無機物は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
金属酸化物及び金属水酸化物を調製する方法は特に制限されず、対応する金属塩から調製することができる。金属塩の種類は特に制限されず、調製方法に応じて適宜選択される。
【００１８】
表面処理のために使用される有機物としては、例えば、脂肪酸、シリル化剤等が挙げられる。
脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン酸、ミリスチン酸等が挙げられる。
シリル化剤としては、有機シラン、有機シリルアミン、有機シリルアミド及びその誘導体、有機シラザン等が挙げられる。
【００１９】
有機シランとしては、例えば、クロロトリメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、クロロブロモジメチルシラン、ニトロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、ヨードジメチルブチルシラン、クロロジメチルフェニルシラン、クロロジメチルシラン、ジメチルｎ−プロピルクロロシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシラン、トリプロピルクロロシラン、ジメチルオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、ジメチルエチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシラン、ｎ−ブチルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、３−クロロプロピルジメチルクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、メチルフェニルビニルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、ジフェニルビニルクロロシラン、トリベンジルクロロシラン、３−シアノプロピルジメチルクロロシラン等が挙げられる。
【００２０】
有機シリルアミンとしては、例えば、Ｎ−トリメチルシリルイミダゾール、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルイミダゾール、Ｎ−ジメチルエチルシリルイミダゾール、Ｎ−ジメチルｎ−プロピルシリルイミダゾール、Ｎ−ジメチルイソプロピルシリルイミダゾール、Ｎ−トリメチルシリルジメチルアミン、Ｎ−トリメチルシリルジエチルアミン、Ｎ−トリメチルシリルピロール、Ｎ−トリメチルシリルピロリジン、Ｎ−トリメチルシリルピペリジン、１−シアノエチル（ジエチルアミノ）ジメチルシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルシリルアミン等が挙げられる。
【００２１】
有機シリルアミド及び誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルアセトアミド、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−トリメチルシリルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルヘプタフルオロブチルアミド、Ｎ−（ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル）−Ｎ−トリフルオロアセトアミド、Ｎ，Ｏ−ビス（ジエチルハイドロシリル）トリフルオロアセトアミド等が挙げられる。
【００２２】
有機シラザンとしては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（クロロメチル）テトラメチルジシラザン、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシラザン等が挙げられる。
【００２３】
その他のシリル化剤としては、例えば、Ｎ−メトキシ−Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、Ｎ−メトキシ−Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルカーバメート、Ｎ，Ｏ−ビストリメチルシリルスルファメート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホナート、Ｎ，Ｎ’−ビストリメチルシリル尿素等が挙げられる。
【００２４】
表面処理のために使用される有機物は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
シリル化剤は、上記目的を達成しやすいことから、好ましくは有機シラザンであり、より好ましくはヘキサメチルジシラザンである。
【００２５】
（３）一酸化炭素酸化触媒に含まれ得るその他の構成要素
一酸化炭素酸化触媒の担体には、ルテニウム以外の金属元素が担持されていてもよい。
ルテニウム以外の金属元素としては、例えば銀、銅等の遷移金属や、亜鉛、スズ等の典型金属等が挙げられる。
ルテニウム以外の金属元素は、金属に還元された状態（金属単体として）担持されていてもよく、金属酸化物として担持されていてもよく、複数の金属元素を含む複合酸化物として担持されていてもよい。
また、ルテニウム以外の金属元素は、担体に担持されるルテニウムと合金を形成していてもよく、ルテニウムを含む複合酸化物を形成していてもよい。
一酸化炭素酸化触媒の使用にあたって、一酸化炭素酸化触媒は、不活性物質で希釈されてもよい。
【００２６】
（４）一酸化炭素酸化触媒の調製方法
一酸化炭素酸化触媒は、含侵法、イオン交換法、共沈法等の方法を用いて、担体にルテニウム元素含有物質を担持させることによって調製することができる。含侵法において用いる溶媒は特に限定されないが、水やエタノール等を用いることができる。
【００２７】
触媒の形状としては、球形粒状、円柱形ペレット状、リング形状、ハニカム形状、モノリス形状、コルゲート形状、あるいは担体の成型後に粉砕分級した適度の大きさの顆粒状、微粒子等が挙げられる。
球形粒状、円柱形ペレット状、リング形状の場合、触媒活性の観点から、触媒直径は１０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ここでいう触媒直径とは、球形粒状では球の直径、円柱形ペレット状では断面の直径、その他の形状では断面の最大直径を意味する。
ハニカム形状、モノリス形状、コルゲート形状の場合、開口径は通常２０ｍｍ以下が好ましい。
【００２８】
一酸化炭素酸化触媒は、調製後使用前に熱処理されたものであってもよい。これにより、触媒活性を高めたり、触媒寿命を延ばしたりすることができる場合がある。
熱処理温度は特に限定されないが、通常１００℃以上５００℃以下である。
熱処理は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス中、空気中、又は一酸化炭素や水素等を含むガス中で行うことができる。
【００２９】
＜一酸化炭素の酸化方法＞
本発明に係る一酸化炭素の酸化方法は、上記一酸化炭素酸化触媒を用いた方法であり、触媒の存在下に１００℃以下の温度で、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む混合ガス中の一酸化炭素ガスを該混合ガス中の酸素ガスにより酸化する工程を含む。
本発明に係る一酸化炭素の酸化方法によれば、上記一酸化炭素酸化触媒を用いているため、１００℃以下の反応温度であっても、一酸化炭素を触媒反応により酸化することができる。一酸化炭素の酸化によって二酸化炭素が生成される。
【００３０】
上記酸化する工程は、例えば、一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む上記混合ガスを供給することによって行うことができる。この場合、混合ガス中の一酸化炭素ガスが混合ガス中の酸素ガスにより酸化される。
上記収容部としては、装置や用具等の一部分であってよい。
上記酸化する工程の前に、ガスの混合、化学反応等によって、一酸化炭素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスを調製する工程を設けてもよい。
【００３１】
混合ガスは、例えば、空気を含むガスであってもよく、空気からなっていてもよい。
混合ガスに含まれる酸素ガスは、空気の圧力スイング法や深冷分離等の通常の工業的な方法によって得たものであってもよい。
【００３２】
混合ガスは、塩化水素濃度が、１体積％未満であり、好ましくは０．５体積％以下であり、より好ましくは０．１体積％以下であり、さらに好ましくは０又は実質的に０体積％（検出限界未満）である。
塩化水素濃度が１体積％未満であると、１００℃以下の温度でも、上記一酸化炭素酸化触媒を用いて混合ガス中の一酸化炭素ガスを酸化することができる。塩化水素濃度が１体積％以上であると、酸化反応が十分に進行しない傾向にあり、また、触媒寿命が低下しやすい傾向にある。
【００３３】
混合ガス中の一酸化炭素ガスの濃度は、一酸化炭素酸化触媒が適用される用途等に依存し得るが、例えば０．０００１体積％以上１０体積％以下であり、好ましくは０．０００５体積％以上５体積％以下であり、さらに好ましくは０．００１体積％以上３体積％以下である。
【００３４】
混合ガス中の酸素ガスの濃度は、含有される酸素ガスの量が一酸化炭素を酸化するのに必要な理論量以上となるような濃度であり、例えば、０．１体積％以上３０体積％以下であり、０．１体積％以上２１体積％以下であってもよい。混合ガスが一酸化炭素を含む空気である場合、通常、混合ガス中の酸素ガスの濃度は２１体積％又はその近傍である。
【００３５】
混合ガスは、一酸化炭素ガス及び酸素ガス以外の他の成分を含有してもよい。
他の成分としては、水蒸気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルデヒド、脂肪酸、硫黄化合物、及び窒素化合物等が挙げられる。混合ガスは、他の成分を１種のみ含んでもよく、２種以上含有してもよい。
一酸化炭素酸化触媒に供給される混合ガスに他の成分が含まれる場合、酸化する工程において、他の成分が併せて酸化されてもよい。
【００３６】
混合ガスは、上述のように、水蒸気を含有していてもよい。ただし、混合ガスの相対湿度は、好ましくは９０％ＲＨ以下であり、より好ましくは６０％ＲＨ以下であり、さらに好ましくは３０％ＲＨ以下であり、なおさらに好ましくは１０％ＲＨ以下であり、特に好ましくは５％ＲＨ以下であり、最も好ましくは０％ＲＨである。
一酸化炭素酸化触媒に供給される混合ガスの水分量を小さくするほど触媒活性が高まり、一酸化炭素の二酸化炭素への転化率が大きくなる傾向にある。
一酸化炭素酸化触媒に供給される混合ガスの水分量を小さくするために、一酸化炭素酸化触媒を含む装置等において、上記混合ガスに対して脱水処理を施すための手段を組み合わせてもよい。脱水処理としては、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲル等を用いた脱水処理が挙げられる。
【００３７】
上記アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等が挙げられる。
上記脂肪酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。
上記硫黄化合物としては、メチルメルカプタン、二酸化硫黄、硫化水素、二硫化炭素、硫化カルボニル等が挙げられる。
上記窒素化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、アンモニア等が挙げられる。
【００３８】
上記酸化する工程は、一酸化炭素酸化触媒に混合ガス中の一酸化炭素ガス及び酸素ガスを接触させ、混合ガス中の一酸化炭素ガスを混合ガス中の酸素ガスで酸化することにより行うことができる。上記接触は、混合ガスを一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に導入することによって行うことができる。混合ガスは、圧力の印加によって一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に導入されてもよいし、吸気によって該収容部に導入されてもよい。
【００３９】
１つの実施形態において、上記酸化する工程における酸化反応の方式は、固定床気相流通反応方式、流動層気相流通反応方式、又はローター式の移動床反応方式等である。
他の実施形態において、上記酸化する工程における酸化反応の方式は、上記混合ガス中に一酸化炭素酸化触媒を静置することによって上記接触を行う方式である。
【００４０】
上記酸化する工程における反応温度は、通常１００℃以下である。反応温度は、触媒活性の観点から、好ましくは０℃以上であり、より好ましくは１０℃以上であり、さらに好ましくは２０℃以上である。反応温度は、触媒の耐久性の観点から、好ましくは８０℃以下であり、より好ましくは６０℃以下であり、さらに好ましくは５０℃以下であり、なおさらに好ましくは４０℃以下であり、特に好ましくは３０℃以下である。
【００４１】
本発明に係る一酸化炭素の酸化方法及び一酸化炭素酸化装置において、使用される一酸化炭素酸化触媒の量は、通常、標準状態（０℃、０．１ＭＰａ）における、一酸化炭素酸化触媒１Ｌあたりの、上記混合ガスの供給速度（ＧＨＳＶ）が、１０〜５０００００ｈ−１となるような量である。
本発明に係る一酸化炭素の酸化方法及び一酸化炭素酸化装置において、上記混合ガスの空塔基準のガス線速度は、通常１ｍ／ｓ以上４０ｍ／ｓ以下である。空塔基準のガス線速度とは、反応器等の収容部の断面積に対する、収容部に供給される全ての気体成分の標準状態（０℃、０．１ＭＰａ）における供給速度の合計量の比を意味する。反応圧力は、通常０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である。
【００４２】
＜一酸化炭素酸化装置及び防毒マスク＞
本発明に係る一酸化炭素酸化装置は、上記本発明に係る一酸化炭素酸化触媒を含む。
一酸化炭素酸化装置としては、例えば化学工場等の工場の設備又はその一部を構成する一酸化炭素酸化設備；一酸化炭素を酸化する機能を有する機械又は機器等が挙げられる。
本発明に係る一酸化炭素酸化装置によれば、一酸化炭素濃度が低減された又は一酸化炭素を含有しないガスを得ることができる。あるいは、本発明に係る一酸化炭素酸化装置によれば、環境中の一酸化炭素濃度を低減させることができるか、又は一酸化炭素を含有しない環境を得ることができる。
【００４３】
例えば工場設備に設けられる一酸化炭素酸化装置において、上記酸化する工程における酸化反応の方式は、固定床気相流通反応方式、流動層気相流通反応方式、又はローター式の移動床反応方式等が好適である。
【００４４】
工場設備に設けられる一酸化炭素酸化装置において、上述の一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部は、反応器、反応塔（触媒塔）等であってよい。
工場設備に設けられる一酸化炭素酸化装置において、収容部に導入される上記混合ガスは、工場内で生成したガス等であってよい。
【００４５】
一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給される混合ガスの水分量を小さくするために、収容部の上流側に、上記混合ガスに対して脱水処理を施すための設備を設けてもよい。
【００４６】
一酸化炭素酸化装置の他の一例は、空気清浄機である。
空気清浄機において、一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給されるガスは、通常、空気からなる混合ガスであるが、これに限定されるものではない。
空気清浄機において、一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給される混合ガスの一酸化炭素ガスの濃度は、例えば０．００１体積％以上０．１体積％以下であってもよい。この混合ガスの酸素ガスの濃度は、２１体積％又はその近傍であることが好ましい。
一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給される混合ガスの水分量を小さくするために、収容部の上流側に、上記混合ガスに対して脱水処理を施すための装置部分を設けてもよい。
【００４７】
一酸化炭素酸化装置のさらに他の一例は、炭酸ガスレーザーの封入ガス再生装置である。
炭酸ガスレーザーの封入ガス再生装置において、一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給される混合ガスは、炭酸ガスレーザーの封入ガスである。この封入ガスの酸素の濃度は好ましくは０．１体積％以上１．０体積％以下であり、一酸化炭素の濃度は好ましくは０．１体積％以上２体積％以下である。また、この封入ガスは、通常、二酸化炭素をさらに含む。封入ガスの二酸化炭素の濃度は、好ましくは５体積％以上２０体積％以下である。
一酸化炭素酸化触媒が収容されている収容部に供給される混合ガスの水分量を小さくするために、収容部の上流側に、上記混合ガスに対して脱水処理を施すための装置部分を設けてもよい。
【００４８】
本発明に係る防毒マスクは、上記一酸化炭素酸化触媒を含む。
この防毒マスクを着用することにより、一酸化炭素の吸引を防止することができる。
上記一酸化炭素酸化触媒は、上で例示した装置以外の装置や、防毒マスク以外の器具・用品に適用されてもよい。
【実施例】
【００４９】
下記の実施例及び比較例について、各種測定は下記に従った。
〔ａ〕ルテニウム元素含有物質の担持率
ルテニウム元素含有物質の担持率とは、触媒１００重量％中に含まれるルテニウム元素含有物質の含有率（重量％）を意味する。
ルテニウム元素含有物質の担持率は、下記式に従って算出した。
ルテニウム元素含有物質の担持率（重量％）＝１００×｛（触媒の重量）−（担体の重量）｝／（触媒の重量）【００５０】
〔ｂ〕触媒中のルテニウム含有量
触媒中のルテニウム含有量は、下記式に従って算出した。
触媒中のルテニウム含有量（重量％）＝（上記〔ａ〕で得られた担持率）×（ルテニウムの原子量１０１．０７）／（酸化ルテニウムのモル質量１３３．０７）【００５１】
〔ｃ〕担体に含まれるルチル結晶形の酸化チタン（ＩＶ）の含有率及びアナターゼ結晶形の酸化チタン（ＩＶ）の含有率
酸化チタンを含む担体について、下記の条件でＸ線回折分析を行った。
（Ｘ線回折分析の条件）
装置：リガク社製の「ローターフレックスＲＵ２００Ｂ」
Ｘ線源：銅のＫα線
Ｘ線出力：４０ｋＶ−４０ｍＡ
発散スリット：１°
散乱スリット：１°
受光スリット：０．１５ｍｍ
走査速度：１°／ｍｉｎ
走査範囲：５．０〜７５．０°
担体に含まれる酸化チタン中のルチル結晶とアナターゼ結晶との重量比は下記式によって求められる。
ルチル結晶とアナターゼ結晶との重量比＝（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの強度／（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークの強度
下記の実施例で調製したいずれの触媒においても、担体に含まれる酸化チタンは、ルチル結晶とアナターゼ結晶とからなっていた。したがって、担体に含まれる酸化チタン中のルチル結晶の含有率は、担体に含まれる酸化チタン全体を１００重量％とするとき、下記式によって求められる。
担体に含まれる酸化チタン中のルチル結晶の含有率（重量％）＝１００×｛（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの強度｝／｛（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの強度＋（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークの強度｝
担体に含まれる酸化チタン中のアナターゼ結晶の含有率は、担体に含まれる酸化チタン全体を１００重量％とするとき、下記式によって求められる。
担体に含まれる酸化チタン中のアナターゼ結晶の含有率（重量％）＝１００×｛（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークの強度｝／｛（１１０）面の２θ＝２７．５度の回折ピークの強度＋（１０１）面の２θ＝２５．３度の回折ピークの強度｝【００５２】
＜実施例１＞
（１）触媒の調製
ルチル結晶形の酸化チタン〔堺化学工業株式会社製の「ＳＴＲ−６０Ｒ」、ルチル結晶形の含有率：１００重量％〕５０重量部と、α−アルミナ〔住友化学株式会社製の「ＡＥＳ−１２」〕５０重量部とを混合した。次いで、この混合物１００重量部に対して、酸化チタンゾル〔堺化学工業株式会社製の「ＣＳＢ」、酸化チタンゾル中の酸化チタン含有率：３９重量％、酸化チタンのアナターゼ結晶形の含有率：１００重量％〕１２．８重量部を純水２９重量部で希釈したものを添加して混練した。
得られた混練物を直径１．５ｍｍφの円柱状に押出し、乾燥した後、長さ２〜４ｍｍ程度に破砕した。
得られた成型体を空気中、６５０〜６８０℃で３時間焼成し、酸化チタンとα−アルミナとの混合物からなる担体を得た（担体中の酸化チタンの含有率：５５重量％）。
上記担体に、市販の塩化ルテニウム水和物（ＲｕＣｌ３水和物）の水溶液を含浸させた後、乾燥した。その後、空気中、２５０℃で２時間焼成することにより、触媒（１）を得た。触媒（１）は、担体に担持されたルテニウム元素含有物質として、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を含む。触媒（１）において、ルテニウム元素含有物質の担持率は４重量％であった。
上記に従って、触媒（１）中のルテニウム含有量（Ｒｕ含有量）、触媒（１）の担体に含まれる酸化チタン中のルチル結晶の含有率及びアナターゼ結晶の含有率を求めた。結果を表１に示す。【００５３】
（２）一酸化炭素の酸化反応
得られた触媒（１）６．０ｇを内径１６ｍｍのガラス製管型反応器に充填した。一酸化炭素、酸素及び窒素を混合して調製した混合ガス（組成：一酸化炭素６００ｐｐｍ、分子状酸素（酸素ガス）２１体積％、窒素バランス、相対湿度０％ＲＨ、塩化水素濃度０体積％）を供給速度１６００ｈ−１で反応器内に供給し、２５℃で反応を行った。
反応開始から１時間経過時の出口ガス（反応後のガス）をサンプリングし、一酸化炭素及び二酸化炭素濃度をガス検知管（株式会社ガステック製）で分析した。下記式に基づき、一酸化炭素の転化率（％）を求めた。結果を表１に示す。
転化率（％）＝１００×（出口ガス中の二酸化炭素濃度）／（混合ガス中の一酸化炭素濃度）【００５４】
＜実施例２＞
（１）触媒の調製
ルチル結晶形の酸化チタン〔昭和タイタニウム社製の「Ｆ１−Ｒ」、ルチル結晶形の含有率：９３重量％〕１００重量部と、酸化チタンゾル〔堺化学工業株式会社製の「ＣＳＢ」、酸化チタンゾル中の酸化チタン含有率：３９重量％、酸化チタンのアナターゼ結晶形の含有率：１００重量％〕１２．８重量部を純水２９重量部で希釈したものとを混練した。
得られた混練物を直径３．０ｍｍφの円柱状に押出し、乾燥した後、長さ３〜５ｍｍ程度に破砕した。
得られた成型体を空気中、６００℃で３時間焼成し、酸化チタンからなる担体を得た（担体中の酸化チタンの含有率：１００重量％）。
上記担体に、市販の塩化ルテニウム水和物（ＲｕＣｌ３水和物）の水溶液を含浸させた後、乾燥した。その後、空気中、２５０℃で２時間焼成することにより、触媒（２）を得た。触媒（２）は、担体に担持されたルテニウム元素含有物質として、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を含む。触媒（２）において、ルテニウム元素含有物質の担持率は４重量％であった。
上記に従って、触媒（２）中のルテニウム含有量（Ｒｕ含有量）、触媒（２）の担体に含まれる酸化チタン中のルチル結晶の含有率及びアナターゼ結晶の含有率を求めた。結果を表１に示す。【００５５】
（２）一酸化炭素の酸化反応
反応器に担持酸化ルテニウム（２）を充填したこと以外は、実施例１の（２）と同様にして一酸化炭素の酸化反応を行い、一酸化炭素の転化率（％）を求めた。結果を表１に示す。【００５６】
＜実施例３＞
（１）触媒の調製
実施例１の（１）に従って、触媒（１）を得た。【００５７】
（２）一酸化炭素の酸化反応
触媒（１）６．０ｇを内径１６ｍｍのガラス製管型反応器に充填した。一酸化炭素、酸素、窒素、及び水を混合して調製した原料ガス（組成：一酸化炭素６００ｐｐｍ、分子状酸素（酸素ガス）２１体積％、窒素バランス、相対湿度３０％ＲＨ、塩化水素濃度０体積％）を供給速度１６００ｈ−１で反応器内に供給し、２５℃で反応を行った。
反応開始から１時間経過時の出口ガス（反応後のガス）をサンプリングし、一酸化炭素及び二酸化炭素濃度をガス検知管（株式会社ガステック製）で分析し、実施例１の（２）と同様にして一酸化炭素の転化率（％）を求めた。結果を表１に示す。【００５８】
＜実施例４＞
（１）触媒の調製
実施例１の（１）に従って、触媒（１）を得た。【００５９】
（２）一酸化炭素の酸化反応
触媒（１）６．０ｇを内径１６ｍｍのガラス製管型反応器に充填した。一酸化炭素、酸素、窒素、及び水を混合して調製した原料ガス（組成：一酸化炭素６００ｐｐｍ、分子状酸素（酸素ガス）２１体積％、窒素バランス、相対湿度６０％ＲＨ、塩化水素濃度０体積％）を供給速度１６００ｈ−１で反応器内に供給し、２５℃で反応を行った。
反応開始から１時間経過時の出口ガス（反応後のガス）をサンプリングし、一酸化炭素及び二酸化炭素濃度をガス検知管（株式会社ガステック製）で分析し、実施例１の（２）と同様にして一酸化炭素の転化率（％）を求めた。結果を表１に示す。【００６０】
＜比較例１＞
（１）触媒の調製
γ−アルミナ〔Strem Chemicals, Inc.製〕に、市販の塩化白金酸水和物の水溶液を含浸させた後、乾燥した。その後、空気中、２５０℃で２時間焼成することにより、白金が３重量％の担持率で上記γ−アルミナ担体に担持されてなる白金アルミナを得た。この触媒中の白金含有量は３重量％である。【００６１】
（２）一酸化炭素の酸化反応
反応器に、得られた白金アルミナを充填したこと以外は、実施例１の（２）と同様にして一酸化炭素の酸化反応を行い、一酸化炭素の転化率（％）を求めた。結果を表１に示す。【００６２】
【表１】
2019054151.tif 000002
【国際調査報告】
2019054151.tif 000003
2019054151.tif 000004
2019054151.tif 000005
2019054151.tif 000006