(57)【要約】【課題】調理の際に発生する油煙等による油汚れを分解除去するための油分解触媒に関して、油に対する触媒の活性が高く、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒と、その製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の油分解触媒は、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持されていることを特徴としている。これにより、油に対する触媒の活性が高く、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒を提供することができ、この触媒をレンジフードの通風路内部や油捕集フィルタ等に塗布することで、調理等に由来する油汚れを分解除去することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持されていることを特徴とする油分解触媒。
【請求項２】
貴金属が、白金であることを特徴とする、請求項１に記載の油分解触媒。
【請求項３】
アルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載の油分解触媒。
【請求項４】
希土類元素の酸化物が、酸化セリウムであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の油分解触媒。
【請求項５】
無機酸化物が、アルミナであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の油分解触媒。
【請求項６】
触媒に含まれる硫酸セシウムの重量が、無機酸化物の重量の１〜５％であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の油分解触媒。
【請求項７】
触媒に含まれる酸化セリウムの重量が、無機酸化物の重量の１〜２％であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の油分解触媒。
【請求項８】
無機酸化物にアルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とを担持した後、貴金属を担持したことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の油分解触媒。
【請求項９】
貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とを、無機酸化物に担持することを特徴とする油分解触媒の製造方法。
【請求項１０】
硫酸セシウムと、硝酸セリウムとが溶解した水溶液に、無機酸化物を含浸し、乾燥後、焼成することを特徴とする、請求項９に記載の油分解触媒の製造方法。
【請求項１１】
硫酸セシウムと、硝酸セリウムとが溶解した水溶液に、無機酸化物を含浸し、乾燥後、酸素共存下において、酸化セリウムが生成する温度で焼成することを特徴とする、請求項９または１０に記載の油分解触媒の製造方法。
【請求項１２】
硫酸セシウムと、酸化セリウムとが担持された無機酸化物を、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、焼成することを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれかに記載の油分解触媒の製造方法。
【請求項１３】
硫酸セシウムと、酸化セリウムとが担持された無機酸化物を、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、還元雰囲気下で焼成することを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれかに記載の油分解触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調理の際に発生する油煙等による油汚れを分解除去するための油分解触媒とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
調理の際に発生する油煙等によって、調理器周辺や、調理場に設置されているレンジフードや換気扇の通風路が、油で汚染されるという課題があった。
【０００３】
このような課題を解決するために、二酸化チタンとマンガン酸化物とからなる光触媒をフィルタに担持し、紫外線照射によって油汚れの分解除去を行うレンジフード用フィルタが提案されている（例えば特許文献１）。また、二酸化マンガンと炭酸マンガンとからなる触媒を、フィッシュロースター等の調理器の排気通路内に備え、熱によって油煙の分解除去を行う油分解触媒が提案されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−５５１３号公報
【特許文献２】特許第３４２４３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の油分解触媒には、次のような課題があった。
【０００５】
上記の光触媒作用によって油汚れを分解除去する方法では、多量の付着油を短時間で分解するほど、触媒の活性が高くない。また、上記の熱によって油煙を分解除去する方法では、触媒温度を２００〜４００℃以上にする必要がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、油に対する触媒の活性が高く、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒と、その製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の油分解触媒は上記目的を達成するために、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成により、油に対する触媒の活性が高く、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持された構成にしたことによって、触媒が油に対して高い活性を発揮し、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の請求項１記載の発明は、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持されていることを特徴とする油分解触媒である。
【００１１】
また、本発明の請求項２記載の発明は、貴金属が、白金であることを特徴とする、請求項１に記載の油分解触媒である。
【００１２】
また、本発明の請求項３記載の発明は、アルカリ金属の硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載の油分解触媒である。
【００１３】
また、本発明の請求項４記載の発明は、希土類元素の酸化物が、酸化セリウムであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の油分解触媒である。
【００１４】
請求項１乃至４のいずれかに記載の構成にすることによって、触媒が油に対して高い活性を発揮し、より低温で油汚れを分解除去することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載の発明は、無機酸化物が、アルミナであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の油分解触媒である。
【００１６】
触媒担体として市販されているγ−アルミナ等は、表面積が大きいので触媒成分を高分散に担持することができ、また耐熱性にも優れているので、触媒を製造する際や、実際に使用する際の熱負荷による触媒の粗大化を抑制できると考えられる。従って、本発明の触媒を担持するのに好ましいと考えられる。
【００１７】
また、本発明の請求項６記載の発明は、触媒に含まれる硫酸セシウムの重量が、無機酸化物の重量の１〜５％であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の油分解触媒である。
【００１８】
また、本発明の請求項７記載の発明は、触媒に含まれる酸化セリウムの重量が、無機酸化物の重量の１〜２％であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の油分解触媒である。
【００１９】
請求項６および７に記載の発明に関して、硫酸セシウムおよび酸化セリウムは、含有量が少なすぎてもその添加効果が得られず、逆に多すぎても貴金属の触媒作用を妨げると考えられる。なお、セリウムをアルミナに添加して触媒の耐熱性を向上させる場合、添加量はアルミナに対して１ｍｏｌ％程度が好ましいとされている。
【００２０】
また、本発明の請求項８記載の発明は、無機酸化物にアルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とを担持した後、貴金属を担持したことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の油分解触媒である。
【００２１】
これによって、主な活性種である貴金属が触媒のより表面に担持され、貴金属の触媒作用が十分発揮できると考えられる。
【００２２】
また、本発明の請求項９記載の発明は、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とを、無機酸化物に担持することを特徴とする油分解触媒の製造方法である。
【００２３】
また、本発明の請求項１０記載の発明は、硫酸セシウムと、硝酸セリウムとが溶解した水溶液に、無機酸化物を含浸し、乾燥後、焼成することを特徴とする、請求項９に記載の油分解触媒の製造方法である。
【００２４】
また、本発明の請求項１１記載の発明は、硫酸セシウムと、硝酸セリウムとが溶解した水溶液に、無機酸化物を含浸し、乾燥後、酸素共存下において、酸化セリウムが生成する温度で焼成することを特徴とする、請求項９または１０に記載の油分解触媒の製造方法である。
【００２５】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の製造方法によって、本発明の油分解触媒を製造することができる。また請求項１１に記載の、酸素共存下において、酸化セリウムが生成する温度で焼成する、とは、例えば、大気雰囲気下において９００℃程度の高温で焼成することである。
【００２６】
また、本発明の請求項１２記載の発明は、硫酸セシウムと、酸化セリウムとが担持された無機酸化物を、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、焼成することを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれかに記載の油分解触媒の製造方法である。
【００２７】
また、本発明の請求項１３記載の発明は、硫酸セシウムと、酸化セリウムとが担持された無機酸化物を、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、還元雰囲気下で焼成することを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれかに記載の油分解触媒の製造方法である。
【００２８】
請求項１２または１３に記載の製造方法によって、本発明の油分解触媒を製造することができる。また請求項１３に記載の、還元雰囲気下で焼成する、ことによって、白金が還元され、より高活性な触媒が製造できる。また、還元条件を適切に設定することで、白金の粒子サイズ等を制御することも可能である。なお、還元雰囲気下で焼成する、とは、例えば、水素を体積濃度で４％程度含む窒素ガスを流通させながら、４００℃程度で焼成することである。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
硫酸セシウムと硝酸セリウムとが溶解した水溶液にアルミナを含浸し、乾燥後、焼成して、硫酸セシウムと酸化セリウムを担持したアルミナ粉末を調製する。この粉末を、適当な濃度のジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、焼成して、白金と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとが、アルミナに担持された油分解触媒を得る。
【００３１】
以上のようにして、油に対して高い活性を発揮し、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒が得られる。
【００３２】
ここでは貴金属として白金を示したが、これ以外にもパラジウム、ロジウム、ルテニウムを用いてもよい。
【００３３】
ここではアルカリ金属の硫酸塩として硫酸セシウムを示したが、これ以外にもリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムの硫酸塩を用いてもよい。
【００３４】
ここでは希土類元素の酸化物として酸化セリウムを示したが、これ以外にも酸化ランタンを用いてもよい。
【００３５】
ここでは無機酸化物としてアルミナを示したが、これ以外にもシリカ、チタニア、ジルコニア等、触媒担体として知られる種々の無機酸化物を用いてもよい。
【００３６】
また、触媒に含まれる硫酸セシウムの重量は、アルミナの重量の１〜５％、酸化セリウムの重量は、アルミナの重量の１〜２％が好ましい。
【００３７】
硫酸セシウムおよび酸化セリウムは、含有量が少なすぎてもその添加効果が得られず、逆に多すぎても貴金属の触媒作用を妨げると考えられる。なお、セリウムをアルミナに添加して触媒の耐熱性を向上させる場合、添加量はアルミナに対して１ｍｏｌ％程度が好ましいとされている。
【００３８】
また白金の含有量についても同様に、アルミナの重量の数％程度が好ましいと考えられる。それは、少なすぎても十分な触媒作用が得られず、逆に多すぎてもそれに見合うだけの触媒作用が得られないと考えられるからである。
【００３９】
触媒を製造する際は、例えば、硫酸セシウムと、硝酸セリウムと、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液とを混合した溶液を調製して、これにアルミナ等を含浸し、乾燥後、焼成してもよいが、上記のように、アルミナに硫酸セシウムと酸化セリウムとを担持した後で、白金を担持した方が好ましい。それは、主な活性種である白金が触媒のより表面に担持され、白金の触媒作用が十分発揮できると考えられるからである。また製造時の熱負荷による白金の粗大化を抑制するために、白金担持後の焼成温度はできるだけ低い方が好ましいので、白金以外の成分は予め担持、焼成しておく方が好ましいと考えられる。
【００４０】
また、硫酸セシウムと硝酸セリウムとが溶解した水溶液にアルミナを含浸し、乾燥後、焼成する際は、硝酸セリウムが酸化セリウムとなる条件で焼成する必要があり、例えば、大気雰囲気下において９００℃程度で焼成すればよい。
【００４１】
また、硫酸セシウムと酸化セリウムを担持したアルミナ粉末を、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液に含浸し、乾燥後、焼成する際は、例えば大気雰囲気下にて４００〜６００℃程度で焼成すればよいが、還元雰囲気下で焼成してもよい。還元雰囲気下で焼成することによって、白金が還元され、より高活性な触媒が製造できる。また、還元条件を適切に設定することで、白金の粒子サイズ等を制御することも可能である。なおここに記載の、還元雰囲気下で焼成する、とは、例えば、水素を体積濃度で４％程度含む窒素ガスを流通させながら、４００℃程度で焼成することである。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
【００４３】
（実施例１）
硫酸セシウム０．２７ｇと硝酸セリウム６水和物０．４３ｇとをイオン交換水１００ｇに溶解させた。この水溶液を撹拌しながら、ここにγ−アルミナ１０ｇを加え、懸濁液とした。この懸濁液から、エバポレータを用いて水分を除去し、さらに乾燥機を用いて１１０℃で１時間乾燥して、乾燥粉末を得た。この乾燥粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下、９００℃で５時間焼成し、硫酸セシウムと酸化セリウムとを担持したアルミナ粉末を得た。これを前駆体粉末とする。
【００４４】
上記前駆体粉末を乳鉢で粉砕し、微粉末とした。一方、白金の重量濃度が０．７７％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液５０ｇを準備し、これを撹拌しながら、ここに粉砕した前駆体粉末１０ｇを加え、懸濁液とした。この懸濁液から、エバポレータを用いて水分を除去し、さらに乾燥機を用いて１１０℃で１時間乾燥して、白金を担持した乾燥粉末を得た。この白金を担持した乾燥粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下、６００℃で５時間焼成し、白金と、硫酸セシウムと、酸化セリウムとが、アルミナに担持された油分解触媒を得た。このとき仕込み量から計算される各成分の触媒中の含有量は、アルミナの重量に対して、白金が４．０％、硫酸セシウムが２．７％、酸化セリウムが１．７％である。
【００４５】
（比較例１）
白金の重量濃度が０．８０％のジニトロジアンミン白金硝酸溶液５０ｇを準備し、これを撹拌しながら、ここにγ−アルミナ１０ｇを加え、懸濁液とした。この懸濁液から、エバポレータを用いて水分を除去し、さらに乾燥機を用いて１１０℃で１時間乾燥して、乾燥粉末を得た。この乾燥粉末を、電気炉を用いて大気雰囲気下、６００℃で５時間焼成し、白金がアルミナに担持された触媒を得た。このとき仕込み量から計算される白金の触媒中の含有量は、アルミナの重量に対して４．０％である。
【００４６】
（評価例１）
実施例１および比較例１の触媒に関して、熱重量分析装置を用いて、次のような性能評価試験を行った。
【００４７】
アルミニウム製の試料容器に触媒１０ｍｇを入れ、そこに調理油の主成分であるオレイン酸２ｍｇを滴下し、加熱時の重量の経時変化を観察した。試験条件としては、試料室内に大気を流量１００ｍｌ／分で流通させ、昇温速度１０℃／分で室温から５００℃まで昇温した。５００℃における重量をオレイン酸が完全燃焼したときの重量として、油残存率を定義した。試験結果を図１に示す。また比較のため、オレイン酸のみを加熱した場合のプロットを併せて記載した。
【００４８】
図１より、オレイン酸のみの場合に比べて、実施例１や比較例１の触媒とオレイン酸とを接触させて加熱した場合は、昇温開始時点から徐々に重量が減少しており、またオレイン酸のみの場合に比べて燃焼が急激に進行しており、触媒作用によってオレイン酸の燃焼が促進されていることが確認できた。
【００４９】
また、実施例１の触媒は比較例１の触媒に比べて、明らかに速くオレイン酸の燃焼を進行させていることが分かる。例えば、実施例１と比較例１の触媒において、それぞれ図１中のポイントＡ、Ｂのあたりから急激な燃焼が起きているが、ＡとＢの間には明らかな時間の差が確認できる。このことから、実施例１の触媒が油に対して高い活性を発揮できることが分かった。また、図１中のポイントＡにおける試料温度は１８０〜１９０℃であり、実施例１の触媒は比較的低温で油の燃焼を開始させることが確認できた。
【００５０】
実施例１の触媒が油に対して高い活性を発揮できる詳細なメカニズムは不明だが、硫酸セシウムと酸化セリウムとを微量添加することで、白金のみの場合に比べて、油に対する燃焼活性が向上したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の油分解触媒は、貴金属と、アルカリ金属の硫酸塩と、希土類元素の酸化物とが、無機酸化物に担持されていることを特徴としている。これにより、油に対する触媒の活性が高く、より低温で油汚れを分解除去できる油分解触媒を提供することができ、この触媒をレンジフードの通風路内部や油捕集フィルタ等に塗布することで、調理等に由来する油汚れを分解除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１の油分解触媒の、性能評価試験の結果を示す図
【図１】
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