(57)【要約】【課題】室温のような低温で一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去できる低温酸化触媒を備え、開口率を大きくして圧力損失を抑制しながら、しかも触媒を通風路の内面に確りと保持して粉落ちの発生を防止する。【解決手段】金属製基材(２)の厚さ方向に多数の通風路(３)を透設する。低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定した触媒層(５)を、通風路(３)の内面に形成する。低温酸化触媒は、ニッケルなどの遷移金属の酸化物と金微粒子とを共沈物として表面に担持させた酸化チタンの微粒子からなる。低温酸化触媒と粘結成分は、基材壁面(４)へ固定する際に２５０℃以上に加熱しておく。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製基材(２)の厚さ方向に多数の通風路(３)を透設した金属製フィルタであって、低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定した触媒層(５)が、上記の通風路(３)の内面に形成してあることを特徴とする、金属製フィルタ。
【請求項２】
上記の低温酸化触媒と粘結成分は、上記の基材壁面(４)へ固定する際に２５０℃以上に加熱してある、請求項１に記載の金属製フィルタ。
【請求項３】
上記の粘結成分が、金属酸化物とシリカとフッ素系高分子との少なくともいずれかを含む、請求項１または請求項２に記載の金属製フィルタ。
【請求項４】
上記の低温酸化触媒が、貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とを表面に担持した酸化物微粒子からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属製フィルタ。
【請求項５】
上記の酸化物微粒子が、酸化チタンと酸化アルミニウムとシリカとの少なくともいずれかの微粒子を含む、請求項４に記載の金属製フィルタ。
【請求項６】
上記の遷移金属が、ニッケルと銅とコバルトと鉄とマンガンとそれらの化合物の少なくともいずれかを含む、請求項４または５に記載の金属製フィルタ。
【請求項７】
上記の貴金属微細粒子が、白金と金とパラジウムとそれらの化合物との少なくともいずれかを含む、請求項４から６のいずれか１項に記載の金属製フィルタ。
【請求項８】
上記の触媒層(５)の厚さが、２〜４０μｍである、請求項１から７のいずれか１項に記載の金属製フィルタ。
【請求項９】
上記の通風路(３)が、９０％以上の開口率を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の金属製フィルタ。
【請求項１０】
低温酸化触媒の微粒子と粘結剤とを混合して塗布液を調製し、
厚さ方向に透設された多数の通風路(３)を備える金属製基材(２)の、各通風路(３)の内面に上記の塗布液を塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定することを特徴とする、金属製フィルタの製造方法。
【請求項１１】
貴金属水酸化物の微細粒子と遷移金属水酸化物の微細粒子とを酸化物微粒子の表面に担持させた前駆体微粒子を調製し、
上記の前駆体微粒子と粘結剤とを混合して塗布液を調製し、
厚さ方向に透設された多数の通風路(３)を備える金属製基材(２)の、各通風路(３)の内面に上記の塗布液を塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の前駆体微粒子を、酸化物微粒子の表面に貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とが担持された低温酸化触媒にするとともに、この低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定することを特徴とする、金属製フィルタの製造方法。
【請求項１２】
上記の粘結剤が、金属酸化物またはシリカのゾル或いはゲルと、フッ素系高分子のエマルションとの少なくともいずれかを含有する、請求項１０または請求項１１に記載の金属製フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属製フィルタに関し、さらに詳しくは、室温のような低温で一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去できる低温酸化触媒を備え、開口率を大きくして圧力損失を抑制しながら、しかも触媒を通風路の内面に確りと保持して粉落ちの発生を防止した、金属製フィルタとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は健康に対する意識の向上と快適な居住環境が志向されており、たばこの喫煙時や暖房器具などから発生する一酸化炭素の除去が要望されている。一酸化炭素を除去する方法の一つとしては、触媒を用いて一酸化炭素を二酸化炭素に変換させる方法がある。
【０００３】
上記の酸化触媒は、例えば空気清浄機などの装置に組み込まれるフィルタに担持され、室内等の空気がこのフィルタを通過することにより、上記の居住環境に排出される一酸化炭素が除去される。このフィルタは、室温のような低温で一酸化炭素を良好に酸化できることや、空気中の水分や塵埃・ガスによる性能劣化が少ない等の優れた触媒性能が要求されるだけでなく、触媒微粒子の脱落に起因する微粉末の発生がないことや、フィルタとして圧力損失が小さく通風性能に優れるという、基材の通気性能等が要求される。
【０００４】
従来、室温のような低温で一酸化炭素を除去できる触媒として、酸化チタンや酸化ニッケルなどの金属酸化物の表面に、金などの貴金属微粒子を担持させたものが提案されている(特許文献１参照)。しかしこの触媒について性能を測定したところ、室温のような低温での触媒作用は十分に高くなく、居住環境において一酸化炭素を効率よく除去することが容易でなかった。
【０００５】
また上記の低温酸化触媒は、従来、多孔質の基材へ含浸や塗布により担持されており、例えば上記の触媒を多孔質吸着剤に担持させ、この多孔質吸着剤の微粒子を不織布に含浸させたのちこの不織布をハニカム状等に加工したもの(特許文献２参照)や、セラミックハニカムに低温酸化触媒を含浸させたもの(特許文献３参照)などが知られている。
【０００６】
しかしながら上記の不織布などを基材とするものは、低温酸化触媒を担持した微粒子が基材の繊維間に保持されているため、基材が振動を受けるとこの微粒子が離脱し、いわゆる粉落ち現象を生じる。このため、触媒性能が早期に低下するだけでなく、この離脱した粉末が居住環境を汚損する虞や、これを防止するためフィルタの下流側に粉末除去装置が必要となり安価に実施できない等の問題もある。
上記の微粒子を粘結剤で不織布に固定することも考えられるが、この粘結剤により不織布の通気性が低下する虞があり、また、安定剤、界面活性剤、有機高分子などが触媒微粒子を隠蔽し、被毒するために触媒作用を阻害する問題がある。この粘結剤に含まれる阻害成分から触媒を保護するため、触媒微粒子にアルカリ金属を含有させることが提案されている(上記の特許文献２参照)が、この方法では触媒活性を十分に高く維持することはできない。
【０００７】
一方、上記のセラミックハニカムを用いる場合、ハニカムを構成する壁内に触媒機能を発揮する貴金属イオンを含浸させ、還元または焼成して酸化触媒を担持するが、触媒機能はハニカム内の空気の流通状態に大きく左右される。セラミックハニカムはセラミックス微粒子を粘結剤で成型し、焼成して製造されるが、ハニカムの透孔の区画する壁の肉厚を薄くすると焼成時にくずれたり破損し易い。このため、肉厚を薄くして開口率を高めることが容易ではなく、圧力損失が大きくなる。また、焼成は１０００℃以上の高温で長時間保持しなくてはならず、高価となり、且つ奥行きの薄いハニカムは製造はできない。さらに、脆いために取り扱いに注意が必要であり、空気清浄機などへの組み込みが容易でない問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１４４１９号公報
【特許文献２】特開２００３−８８７５９号公報
【特許文献３】特開２０００−３４５１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の技術的課題は上記の問題点を解消し、室温のような低温で一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去できる低温酸化触媒を備え、開口率を大きくして圧力損失を抑制しながら、しかも触媒を通風路の内面に確りと保持して粉落ちの発生を防止した、金属製フィルタとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するため、例えば本発明の実施の形態を示す図１から図３に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち本発明１は金属製フィルタに関し、金属製基材(２)の厚さ方向に多数の通風路(３)を透設した金属製フィルタであって、低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定した触媒層(５)が、上記の通風路(３)の内面に形成してあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明２は金属製フィルタの製造方法に関し、低温酸化触媒の微粒子と粘結剤とを混合して塗布液を調製し、厚さ方向に透設された多数の通風路(３)を備える金属製基材(２)の、各通風路(３)の内面に上記の塗布液を塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定することを特徴とする。
【００１２】
また本発明３は金属製フィルタの製造方法に関し、貴金属水酸化物の微細粒子と遷移金属水酸化物の微細粒子とを酸化物微粒子の表面に担持させた前駆体微粒子を調製し、上記の前駆体微粒子と粘結剤とを混合して塗布液を調製し、厚さ方向に透設された多数の通風路(３)を備える金属製基材(２)の、各通風路(３)の内面に上記の塗布液を塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の前駆体微粒子を、酸化物微粒子の表面に貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とが担持された低温酸化触媒にするとともに、この低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定することを特徴とする。
【００１３】
上記の低温酸化触媒と粘結成分は、上記の壁面へ固定する際に２５０℃以上に、好ましくは３００℃以上に加熱される。上記の粘結成分はゾルやゲル、エマルションなどの形態の粘結剤として用いられるが、この粘結剤に含まれる安定化剤や界面活性剤など、触媒作用を阻害する有機成分は、上記の加熱により分解される。
なお、この加熱温度は、金属製基材に悪影響を与えない範囲で設定され、例えばこの金属製基材の形成に接着剤が用いられている場合は、その接着剤の分解温度よりも低温に、例えば５００℃以下に設定される。
【００１４】
上記の金属製基材に塗布される塗布液は、予め焼成した低温酸化触媒を微粉化し、これと粘結剤とを混合して調製してもよいが、焼成後の低温酸化触媒を微粉化するのは容易でない。このため、上記の本発明３のように、貴金属水酸化物の微細粒子と遷移金属水酸化物の微細粒子とを酸化物微粒子の表面に担持させた前駆体微粒子を調製し、この前駆体微粒子を焼成する前に粘結剤と混合して塗布液を調製し、この塗布液を通風路の内面に塗布して加熱処理すると好ましい。この場合はこの加熱処理により前駆体が焼成されて低温酸化触媒になるとともに、粘結剤に含まれる触媒作用阻害成分が分解される。
【００１５】
上記の粘結成分は、低温酸化触媒を金属製基材の表面に固定できるものであればよく、特定の材質に限定されない。例えばアルミナ等の金属酸化物やシリカ、フッ素系高分子などが用いられる。特にフッ素系高分子の場合は、上記の加熱時に軟化するので、一層良好に低温酸化触媒を基材表面に確りと固定することができ、好ましい。
【００１６】
上記の低温酸化触媒は、低温で一酸化炭素を二酸化炭素に酸化するものであればよく、特定の成分等に限定されないが、貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とを共沈させて表面に担持した酸化物微粒子を用いると、三者の相乗的作用により、室温のような外部からの加熱のない低温状態で、長期に亘って一酸化炭素を二酸化炭素へ効率よく酸化し除去することができ、好ましい。
【００１７】
具体的には、上記の酸化物微粒子として、酸化チタン、酸化アルミニウム、シリカなどが挙げられ、上記の遷移金属として、ニッケル、銅、コバルト、鉄、マンガンなどの原子およびその化合物が挙げられ、上記の貴金属微細粒子として、白金、金、パラジウム、それらの化合物などが挙げられる。
【００１８】
上記の触媒層は、充分に触媒性能を発揮できる量が基材表面に確りと固定されておればよく、具体的には厚さが２〜４０μｍ程度に設定される。薄くし過ぎると一酸化炭素を十分に酸化することができず、過剰に厚くすると金属製基材の表面から低温酸化触媒が剥離して粉落ちを生じるからである。
【００１９】
上記の金属製基材は、特定の金属材料に限定されず、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。特に、アルミニウムを用いた場合は、軽量で取扱いが容易であり、塗布液の塗布のし易さ、触媒の耐久性、コスト等の点から優れているので好ましい。
【００２０】
また、上記の金属製基材の厚さ方向に形成される多数の通風路は、特定の形状に限定されない。具体的には、開口形状が六角形や四角形、円形などのハニカムのほか、片段ボールを積層したコルゲート形などであってもよい。
この通風路の開口面積は、圧力損失と触媒付着量との関係から、円換算で内径１ｍｍ〜６ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは、２〜４ｍｍに設定される。
また、通風路を区画する壁の肉厚は、取り扱い時などに変形や破損しない程度の肉厚があればよいが、厚くすると圧力損失が増加するうえ、重くなって取り扱い難くなる。このため、この通風路の開口率、即ち、金属製フィルタの片面に占める通風路全体の開口面積の比率は、通常９０％以上に設定され、より好ましくは９８％以上に設定される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記のように構成されるので、次の効果を奏する。
【００２２】
(１)基材が金属製であるので、通気路の内面を滑らかに形成できるうえ、通気路を区画する壁の肉厚を薄くでき、開口率を大きくして圧力損失を抑制することができる。しかも上記の低温酸化触媒は粘結成分により通風路の内面へ確りと保持されるので、金属製フィルタが振動などを受けても粉落ちの発生を防止でき、居住環境を汚損する虞がない。さらに上記の通気路は圧力損失が少ないので、この通気路を空気や暖房器具からの排気等が良好に通過でき、通気路の内面に確りと保持された触媒層の低温酸化触媒により、一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去することができる。
【００２３】
(２)上記の低温酸化触媒の微粒子と粘結剤とを混合した塗布液を、通風路の内面に塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の低温酸化触媒を粘結成分で壁面へ固定した場合には、粘結剤に含まれる安定化剤や界面活性剤など、触媒作用を阻害する有機成分が上記の加熱処理により分解されるので、低温酸化触媒の触媒性能を良好に発揮することができ、一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去することができる。
【００２４】
(３)上記の前駆体微粒子と粘結剤とを混合した塗布液を、上記の通風路の内面に塗布したのち、２５０℃以上に加熱処理して上記の前駆体微粒子を、酸化物微粒子の表面に貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とが担持された低温酸化触媒にするとともに、この低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面へ固定した場合は、低温酸化触媒の製造に必要な焼成処理と、粘結剤に含まれる触媒作用阻害成分の分解処理とを一度に処理できるので、加熱効率に優れ安価に実施できる。しかもこの場合は、焼成後の低温酸化触媒を微粉化する必要がなく、微粒状の低温酸化触媒を通風路の内面へ効率よく固定することができる。
【００２５】
(４)さらにこの場合は、低温酸化触媒が、貴金属微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子とが表面に担持された酸化物微粒子からなるので、三者の相乗的作用により、室温のような外部からの加熱のない低温状態で、長期に亘って一酸化炭素を二酸化炭素へ効率よく酸化し除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１と図２は本発明の実施形態を示し、図１は金属製フィルタの概略斜視図、図２は金属製フィルタの要部を拡大した一部破断斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、この金属製フィルタ(１)は、アルミニウムなどの金属材料で形成したハニカム状の金属製基材(２)からなり、厚さ方向に多数の通風路(３)が透設してある。
この通風路(３)の断面形状は、例えば直径４ｍｍの円形の面積に相当する開口を備えた六角形に形成してある。また、この通風路(３)を区画する基材壁面(４)の肉厚は、例えば０.０２５ｍｍ程度の厚さに形成してある。従って、この金属製フィルタ(１)の開口率は９８％程度になっている。
【００２８】
図２に示すように、上記の通風路(３)の内面には、低温酸化触媒を粘結成分で基材壁面(４)へ固定した触媒層(５)が形成してある。この触媒層(５)の厚さは、例えば４〜２０μｍに形成してある。
なお、上記の低温酸化触媒と粘結成分は、上記の基材壁面(４)へ固定する際に２５０〜５００℃、好ましくは３００〜４００℃で加熱してある。上記の粘結成分は、低温酸化触媒と混合して基材壁面に塗布するため、ゾルやゲル、エマルションなどの粘結剤に形成されるが、この粘結剤に含まれる界面活性剤などは上記の加熱処理により分解されるので、低温酸化触媒の触媒活性が高く維持される。
【００２９】
上記の触媒層に含まれる低温酸化触媒は、酸化チタンや酸化アルミニウム、シリカなどの酸化物微粒子の表面に、ニッケルや鉄などの遷移金属の酸化物微細粒子と、金などの貴金属微細粒子とが、共沈物として担持してある。
上記の酸化物微粒子は中実の粒状体であり、遷移金属酸化物や貴金属の微細粒子が効率よく担持されるように、粒子径を小さくして比表面積を大きくすると好ましい。具体的には、Ｘ線粒子径が７〜２０ｎｍで、比表面積が５０〜３５０ｍ2/ｇのものが用いられる。
【００３０】
上記の貴金属微細粒子の粒子径は、触媒作用が有効に発揮される範囲であればよく、例えば、貴金属の原子サイズから５ｎｍ程度の範囲に設定される。ただしこの粒子径は小さいほうが好ましく、３ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下に設定される。この貴金属微細粒子の担持量は、少なすぎると触媒作用が十分に発揮されず、また担持量を多くし過ぎてもこれに対応した触媒作用の向上が見られないため、経済的でない。このため、貴金属微粒子の担持量は酸化物微粒子に対し０.１〜３重量％とするのが好ましく、０.５〜２重量％とするのがさらに好ましい。
【００３１】
上記の遷移金属酸化物は、酸化ニッケルや酸化鉄等を単独で用いてもよく、複数種を併用しても良い。これらの遷移金属の酸化物微細粒子の担持量は特に限定されないが、貴金属微細粒子の担持量と同等程度に設定すると、酸化チタンなどの酸化物微粒子を含む三者が相乗的に作用して良好な触媒作用を発揮できるので、好ましい。具体的には、この遷移金属の酸化物微細粒子の担持量は、上記の貴金属微細粒子の担持量に対し０.２５〜５重量比に設定され、より好ましくは０.５〜３重量比に設定される。例えば酸化ニッケルと酸化鉄とを併用する場合は、鉄に対するニッケルの配合量が１/３〜３重量比に設定され、より好ましくは、０.５〜２重量比に設定される。
【００３２】
また上記の粘結成分は、アルミナ等の金属酸化物やシリカ、あるいはフッ素系高分子からなり、これらを複数種混合したものであってもよい。上記のフッ素系高分子としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリビニリデンフロライド(ＰＶＤＦ)、ポリビニルフロライド(ＰＶＦ)、ＰＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などの、重合体や共重合体が使用される。これらのフッ素系高分子は、３００〜４００℃で溶融するものが好ましい。
【００３３】
次に、上記の低温酸化触媒を含む触媒層の形成方法について説明する。なお、この実施形態では説明を簡略にするため、貴金属として金を用い、酸化物微粒子として酸化チタンの微粒子を用いるが、本発明では白金など他の貴金属を用いてもよく、酸化物微粒子はアルミナやシリカなどの微粒子であってもよい。
【００３４】
最初に、塩化金酸と遷移金属硝酸塩の水溶液を、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等でｐＨ６〜９に調整して水酸化物を生成させる。次いで、この水酸化物の水溶液に酸化チタンの微粒子を加え、５０〜８０℃で所定時間処理したのち、固体成分を水洗し、固液分離して、酸化チタンの微粒子の表面に水酸化金と遷移金属水酸化物とが共沈した前駆体微粒子を得る。なお、上記の塩化金酸と遷移金属硝酸塩の水溶液は、酸化チタンの粒子を加えたのちｐＨ調整しても良い。
【００３５】
また、上記の前駆体微粒子は、上記の方法に代えて次の方法により調製することができる。
最初に、酸化チタンを水に懸濁分散させて十分水に馴染ませる。この酸化チタンの懸濁分散液に、塩化金酸と遷移金属硝酸塩の水溶液を加え、酸化チタンに金属成分を吸着させたのち、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等でｐＨ６〜９に調整し、５０〜８０℃で所定時間処理したのち、固体成分を水洗し、固液分離する。
【００３６】
次に、上記の手順で調製された前駆体微粒子を、粘結成分を配合した粘結剤と所定の比率で混合して塗布液に調製する。この粘結剤としては、アルミナなどの金属酸化物やシリカのゾル又はゲル、或いはフッ素系高分子のエマルションが用いられ、両者を共に用いてもよい。
【００３７】
上記のアルミナやシリカのゾル又はゲルを用いる場合、その添加量は、添加後の全固形分に対しアルミナやシリカなどの粘結成分が５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％となるように調整される。
また上記のフッ素系高分子のエマルションを用いる場合、その添加量は、添加前の全固形分に対し５〜２０重量％が添加される。
【００３８】
上記の塗布液に、ハニカム状に形成した金属製基材(２)を浸漬して取出し、余剰液を除去して各通風路(３)の内面に塗布液が略均一に塗布された状態にする。これを室温で乾燥したのち、２５０℃以上、好ましくは３００℃以上で加熱して焼成する。
この焼成により、上記の前駆体微粒子は、酸化チタンの微粒子の表面に金微細粒子と遷移金属の酸化物微細粒子との共沈物が担持された低温酸化触媒となる。また、上記の粘結剤に含まれる安定化剤や界面活性剤など、触媒作用を阻害する有機成分が分解される。これにより、室温のような低温でも優れた触媒性能を発揮する低温酸化触媒が、触媒層(５)として通風路(３)の内面に確りと固定されている金属製フィルタ(１)が得られる。
【００３９】
なお、この実施形態では上記の前駆体微粒子を粘結剤と混合して塗布液を調製した。しかし本発明では低温酸化触媒の微粒子を予め調製しておき、これを粘結剤と混合して塗布液を調製することも可能である。この場合も、粘結剤に含まれる触媒作用阻害成分を分解するため、金属製基材へ塗布されたのち、２５０℃以上、好ましくは３００℃以上に加熱される。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
(実施例１)
脱イオン水９６０ｍｌに酸化チタン７２.０ｇを加え、６０℃で１時間撹拌して水に馴染ませたのち、塩化金酸４水和物(２.２６ｇ/１００ｍｌ)１４４ｍｌを添加して６２℃で１５分間撹拌した。次いで硝酸ニッケル６水和物(２.８１７ｇ/１００ｍｌ)３６０ｍｌを加えて２０分間撹拌し、この懸濁液に０.２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液３９０ｍｌを加えて撹拌しながら６０〜６２℃で２時間保持し、前駆体微粒子を調製した。得られた微粒子は薄い緑色を帯びたグレーに着色していた。
【００４２】
次に、上記の撹拌を止めて反応物を静置したのち上澄み液を除去し、５０００ｍｌの脱イオン水で固形分を水洗して未反応の塩化金酸と硝酸ニッケルを除去した。水洗は、上澄み液に塩素イオンが検出されなくなるまで繰り返した。上記の水洗後、上澄み液を除去して遠心分離により固液を分離した。
【００４３】
次に、上記の前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子に、粘結成分のシリカが全固形分の１５重量％となるようにシリカゾル(日産化学工業株式会社製、品名スノーテックス２０)を粘結剤として加え、さらに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２３％の塗布液を調製した。
この塗布液に、アルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬したのち、静かに取り出し、基材に付着した余剰液を除去して室温で乾燥した。次いでこの乾燥したハニカム状基材を１２０℃で２０分間加熱したのち、４００℃で１時間加熱処理(焼成)して、アルミニウム製フィルタを得た。
【００４４】
(実施例２)
脱イオン水１４４０ｍｌに酸化チタン１０８.０ｇを加え、６２℃で５０分間撹拌して水に馴染ませたのち、塩化金酸４水和物(２.２６ｇ/１００ｍｌ)１１１ｍｌを添加して６２℃で２０分間撹拌した。次いで硝酸ニッケル６水和物(２.８１７ｇ/１００ｍｌ)２７０ｍｌを加えて３０分間撹拌し、この懸濁液に０.２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液２８８ｍｌを加え、撹拌しながら６０〜６１℃で２時間保持して前駆体微粒子を調製した。得られた微粒子は薄い緑色を帯びたグレーに着色していた。その後、上記の実施例１と同様に反応物を水洗したのち遠心分離により固液を分離した。
【００４５】
次に、上記の前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子に、粘結成分のシリカが全固形分の１７.５重量％となるように実施例１と同じシリカゾルを粘結剤として加え、さらに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２２％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００４６】
(実施例３)
脱イオン水９６０ｍｌに酸化チタン７２.０ｇを加え、６０℃で１時間撹拌して水に馴染ませたのち、塩化金酸４水和物(２.２６ｇ/１００ｍｌ)１４４ｍｌを添加して６２℃で１５分間撹拌した。次いで硝酸ニッケル６水和物(２.８１７ｇ/１００ｍｌ)３６０ｍｌを加えて２０分間撹拌し、この懸濁液に０.２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液４００ｍｌを加えて撹拌しながら６０〜６２℃で２時間保持し、前駆体微粒子を調製した。得られた微粒子は薄い緑色を帯びたグレーに着色していた。その後、上記の実施例１と同様に反応物を水洗したのち遠心分離により固液を分離した
【００４７】
次に、上記の前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子の全固形分に対して、５重量％のポリテトラフルオロエチレン(ダイキン工業株式会社製、ＰＴＦＥエマルション)を粘結剤として加え、さらに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２０％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００４８】
(実施例４)
上記の実施例３と同じ手順で前駆体微粒子を調製し、この前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子の全固形分に対して１０重量％の、上記の実施例３で用いたポリテトラフルオロエチレンを粘結剤として加え、さらに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２０％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００４９】
(実施例５)
脱イオン水９６０ｍｌに酸化チタン７２.０ｇを加え、６０℃で４５分間撹拌して水に馴染ませたのち、塩化金酸４水和物(２.２６ｇ/１００ｍｌ)７４ｍｌを添加して６２℃で５分間撹拌した。次いで硝酸ニッケル６水和物(２.８１７ｇ/１００ｍｌ)１８０ｍｌを加えて３０分間撹拌し、この懸濁液に０.２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液１９２ｍｌを加え、撹拌しながら６０〜６１℃で１０５分間保持して前駆体微粒子を調製した。得られた微粒子は薄い緑色を帯びたグレーに着色していた。その後、３０００ｍｌの脱イオン水で上記の実施例１と同様に反応物を水洗したのち、遠心分離により固液を分離した。
【００５０】
次に、上記の前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子に、粘結成分のシリカが全固形分の１５重量％となるように実施例１と同じシリカゾルを粘結剤として加えたのち、さらにその全固形分に対して５重量％の、実施例３と同じポリテトラフルオロエチレンを粘結剤として加え、これに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２１％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００５１】
(実施例６)
上記の実施例１と同じ手順で前駆体微粒子を調製し、この前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子に、粘結成分のシリカが全固形分の１５重量％となるように実施例１と同じシリカゾルを粘結剤として加えたのち、さらにその全固形分に対して１０重量％の、実施例３と同じポリテトラフルオロエチレンを粘結剤として加え、これに脱イオン水を加えて、固形分濃度が２３％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００５２】
(比較例１)
上記の実施例１と同じ手順で前駆体微粒子を調製し、この前駆体微粒子の回収率を８５％とし、この前駆体微粒子に脱イオン水を加えて、固形分濃度が２３％の塗布液を調製した。
次いで、上記の実施例１と同様、この塗布液にアルミニウム製のハニカム状基材を２分間浸漬し、静かに取り出して室温で乾燥したのち、１２０℃で２０分間加熱し、その後、４００℃で１時間加熱処理(焼成)してアルミニウム製フィルタを得た。
【００５３】
上記の各実施例と比較例について、それぞれハニカム状基材の重量に対する触媒担持量を測定した。また、得られた各アルミニウム製フィルタを２５ｃｍの高さから１０回落下させたときの、それぞれの粒子剥離率を測定した。なお、粒子剥離率は、剥離した粒子量を元の触媒担持量で除した百分率として求めた。これらの測定結果を図３の剥離性対比表に示す。
【００５４】
この測定結果から以下のことが明らかとなった。
(１)粘結剤を用いない比較例１の場合は粒子剥離率が高いことから、低温度酸化触媒が基材の壁面に確りと固定しておらず、フィルタが振動などを受けると微粒子が継続的に離脱し続けるので、フィルタ下流の居住環境等を粉落ちにより汚損する虞がある。これに対し、本発明の各実施例では、いずれも粒子剥離率が低く、フィルタが振動などを受けても微粒子の離脱による粉落ちの発生が防止される。
【００５５】
(２)粘結剤としては、シリカゾルを単独で用いるよりも、フッ素系高分子を単独で用いた方が低温度酸化触媒が基材の壁面に確りと固定され、また、シリカゾルとフッ素系高分子との両者を用いると、一層確りと低温度酸化触媒が基材の壁面に固定される。
【００５６】
なお、上記の実施形態や実施例で説明した金属製フィルタは、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、金属製基材の材質や形状、低温酸化触媒や粘着剤の成分、配合量などは、上記の実施形態や実施例のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。例えば、上記の実施形態や実施例では、塗布液を浸漬により金属製基材の表面に塗布したが、吹付けなど他の手段で塗布液を塗布することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の金属製フィルタは、室温のような低温で一酸化炭素を効率よく長期に亘って除去できる低温酸化触媒を備え、開口率を大きくして圧力損失を抑制しながら、しかも触媒を通風路の内面に確りと保持して粉落ちの発生を防止できるので、特に居住環境においてたばこの喫煙時や暖房器具などから発生する一酸化炭素の除去に好適に利用されるが、他の用途の、低温酸化触媒を備えた金属製フィルタとしても好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示す、金属製フィルタの概略斜視図である。
【図２】実施形態の、金属製フィルタの要部を拡大した一部破断斜視図である。
【図３】本発明の各実施例と比較例の、粒子剥離率の測定結果対比表である。
【符号の説明】
【００５９】
１…金属製フィルタ
２…金属製基材
３…通風路
４…基材壁面
５…触媒層
【図１】
2006346645.tif 000003
【図２】
2006346645.tif 000004
【図３】
2006346645.tif 000005