(57)【要約】【課題】触媒成分の担持量および均一性に優れ、かつ、触媒成分の目詰まりが生じない、改質用触媒の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の改質用触媒の製造方法は、セラミック担体に触媒を担持させてなる改質用触媒の製造方法であって、触媒活性成分を含むスラリーに該担体を浸漬することによって該担体に触媒活性成分を担持させる工程と、触媒活性成分が担持された担体を乾燥させる工程とを包含し、該触媒活性成分を含むスラリーに用いられる溶媒は、炭素数１〜３の低級アルコールであることを特徴とするものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック担体に触媒を担持させてなる改質用触媒の製造方法であって、
触媒活性成分を含むスラリーに該担体を浸漬することによって該担体に触媒活性成分を担持させる工程と、
触媒活性成分が担持された担体を乾燥させる工程と
を包含し、該触媒活性成分を含むスラリーに用いられる溶媒は、炭素数１〜３の低級アルコールであることを特徴とする、改質用触媒の製造方法。
【請求項２】
前記担体が、コーディエライトである、請求項１に記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項３】
触媒活性成分担持工程と乾燥工程とを複数回繰り返して行う、請求項１または２に記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項４】
前記低級アルコールは、メタノール、エタノール、１−プロパノールおよびイソプロピルアルコールからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項５】
前記スラリーの固液濃度（触媒活性成分の重量分率）が１０〜３０％である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項６】
前記触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属からなる群から選択される１種以上を含む酸化物、または、該酸化物と、Ｚｒ、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉからなる群から選択される両性元素の酸化物との複合酸化物に、触媒活性成分であるＮｉ、Ｆｅ、Ｒｕ、ＲｈおよびＰｔからなる群から選択される１種以上を担持させたものである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項７】
前記触媒はハニカム状である、請求項１〜６のいずれか１つに記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項８】
前記触媒は板状である、請求項１〜６のいずれか１つに記載の改質用触媒の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法によって製造された改質用触媒を用いて水素を製造する方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法によって製造された改質用触媒を備えた水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体アルカリ性担体に触媒活性成分を担持させてなる改質用触媒の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
改質用触媒は、ハニカム基材等を、触媒活性成分を含む触媒スラリーに浸漬することにより触媒活性成分を基材に担持させる工程を経て調製され、この際の触媒スラリーのための溶媒としては、通常、水が用いられる。
【０００３】
しかしながら、上記の触媒製造方法においては、（ｉ）触媒の担持量が所定量に達しない、（ｉｉ）ハニカム基材のチャネル内部まで均一に触媒成分を担持させることができない、および（ｉｉｉ）ハニカム基材のチャネル内に触媒成分の目詰まりが発生する、という問題が生じていた。
【０００４】
上記の問題（ｉ）〜（ｉｉｉ）の原因は、以下の点に起因するものと考えられる：
・担体と触媒スラリーに用いられる溶媒との親和性；
・触媒成分と溶媒との親和性；および
・触媒成分とスラリーの固液濃度。
【０００５】
また、触媒スラリーを用いて担持型の触媒を製造する方法として、特許文献１による方法を例示することができる。
【０００６】
特許文献１には、セラミック材料からなる基材（パーティキュレートフィルター）を、アルコール（特に炭素数３〜１０のアルコール）を溶媒とする触媒成分含有スラリーに浸漬することにより、均一に触媒成分を担持させることができることが記載されている。
【特許文献１】特開２００７−２１３３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、触媒成分の担持量および均一性に優れ、かつ、触媒成分の目詰まりが生じない、改質用触媒の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献１には、触媒材料は水中で凝集し易いので、アルコールに触媒材料を分散させればよいことが記載されている。
【０００９】
しかしながら、凝集のメカニズムは粒子の大きさや固体粒子表面の電荷等の複数の原因が考えられ、触媒材料の全般についてアルコールへの分散性が良好であるとは限らない。例えば、表面電荷を制御する事によって分散させる場合、触媒材料毎に等電点が異なり、この等電点よりも酸性かアルカリ性側にすることによって触媒材料の溶媒中での分散性を向上させる事ができ場合によってアルコールを用いなくても触媒の分散は可能である。
【００１０】
さらに、特許文献１では、セラミック材料から形成された基材を担体としているが、水に加えるとアルカリ性を示す固体アルカリ性触媒を用いる場合、活性金属を担持させた固体アルカリ性触媒では、それ自体がアルカリ性を示すため、ｐＨをコントロールすると、触媒活性を失う可能性があり、ｐＨのコントロールによる分散が困難である。特許文献１にはこのような特殊な担体を用いた場合に触媒製造が可能であるかどうかの記載はない。
【００１１】
また、特許文献１には、「炭素数が３未満であると、有機溶媒の揮発性が高くなるので、後述する乾燥工程時に触媒材料がダマになりやすくなる」旨の記載があり、特許文献１には当該記載に基づいて炭素数１〜３の低級アルコールをスラリー用の溶媒に用いることの動機付けがない。
【００１２】
したがって、特許文献１の方法をそのまま固体アルカリ性触媒をセラミック担体に担持する改質用触媒を製造することに適用することは困難である。
【００１３】
これに対して、本発明は、セラミック担体に触媒を担持させてなる改質用触媒の製造方法であって、触媒活性成分を含むスラリーに該担体を浸漬することによって該担体に触媒活性成分を担持させる工程と、触媒活性成分が担持された担体を乾燥させる工程とを包含し、該触媒活性成分を含むスラリーに用いられる溶媒は、炭素数１〜３の低級アルコールであることを特徴とするものである。
【００１４】
前記担体が、コーディエライトであることが好ましい。
【００１５】
触媒活性成分担持工程と乾燥工程とを複数回、例えば３〜５回繰り返して行うことが好ましい。
【００１６】
好適な低級アルコールとしては、メタノール、エタノール、１−プロパノールおよびイソプロピルアルコールが例示される。これらは、単独で用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００１７】
前記スラリーの固液濃度（触媒活性成分の重量分率）は好ましくは１０〜３０％である。
【００１８】
前記触媒は、水に加えられた場合にアルカリ性を示す固体アルカリ性触媒であればいかなるものでもよいが、好適なものとして、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属からなる群から選択される１種以上を含む酸化物、または、該酸化物と、Ｚｒ、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉからなる群から選択される両性元素の酸化物との複合酸化物に、触媒活性成分としては、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔを担持した触媒が挙げられる。これらは単独で用いてもよいが、複数種を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００１９】
本発明の触媒は、いかなる形態であってもよいが、好適なものとしては、ハニカム状、板状等が挙げられる。
【００２０】
また、本発明は、上記方法によって製造された改質用触媒を用いて水素を製造する方法に関するものであり、また、上記の方法によって製造された改質用触媒を備えた水素製造装置にも関している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、セラミック担体に触媒を担持させる際に使用されるスラリーの溶媒として、炭素数１〜３の低級アルコールを用いるので、触媒成分の担持量および均一性に優れ、かつ、触媒成分の目詰まりが生じない、改質用触媒を調製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２３】
（参考例１）
各種溶媒：水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコールと、触媒担体との親和性について確認した。
【００２４】
３０ｍＬのビーカーに、上記のいずれかの溶媒を約１０ｍＬ入れた（約１０ｍｍ程度）。セラミックスハニカム（材質：コーディエライト，６００ｃｐｉ，７×７×９０ｍｍ）を１分間にわたり、上記溶媒入りビーカーに浸漬し、吸収した液面の増加分を測った。
【００２５】
結果を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
2009022937.tif 000002
【００２７】
表１に示す通り、ハニカム基材との親和性が最も高かったのは水であり、アルコールの炭素鎖が長くなるにつれて、親和性が低下した。
【００２８】
（実施例１）
図１は、改質触媒を調製する方法を説明するフロー図である。
【００２９】
溶媒として、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、エチレングリコールを用いた。
【００３０】
上記いずれかの溶媒に、その固液濃度（触媒活性成分の重量分率）が２０重量％になるように、触媒活性成分として市販のＮｉ／ＭｇＡｌ２Ｏ４を添加して十分に攪拌して、触媒スラリーを作製した。
【００３１】
作製された触媒スラリーに、セラミックスハニカム（材質：コーディエライト，６００ｃｐｉ，１５×１５×２９ｍｍ）を６０秒にわたり浸漬し、その後、エアースプレーによるブロー（過剰分の除去）、６０℃での１２時間にわたる乾燥を続けて行った。得られたハニカムの触媒担持量を重量変化によって測定した。
【００３２】
各種の溶媒により触媒スラリーを作製し、各触媒スラリーの安定性を測定すると共に、触媒スラリーのそれぞれについて上記操作を行い、触媒を調製し、その触媒担持量を測定した。得られた結果を、表２に示す。
【００３３】
【表２】
2009022937.tif 000003
【００３４】
表２に示す通り、参考例１によりハニカム基材との親和性が高かった水は安定性が低く、数時間で触媒成分と水とが分離した。一方、アルコール系の溶媒においては、触媒スラリーの安定性が高かったが、エチエレングリコールについては１日放置すると分離していた。
【００３５】
また、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールを溶媒として用いた場合、触媒担持量が多かった。その一方で、ブタノールでは触媒担持量が少なかった。ブタノールやエチレングリコールを用いた場合、溶媒の粘性が高く、ハニカムとの親和性が低いため、ハニカムチャネル内に触媒を均一に担持することができなかった。また、水を用いた場合には、スラリーが数時間で分離することから、触媒活性成分の凝集が生じ、ハニカムのチャネル内部まで担持することができなかった。
【００３６】
メタノールを用いた場合、１日放置後に分離するが、緩やかな攪拌を行うことにより溶媒として使用することは可能であった。
【００３７】
以上の結果から、メタノールからイソプロピルアルコールまでの１〜３個の炭素原子を有する低級アルコールがハニカム触媒の調製に適していることが確認された。
【００３８】
（実施例２）
本実施例では、触媒スラリーの固液濃度が触媒担持量に及ぼす影響について確認した。
【００３９】
触媒スラリーの溶媒としてイソプロピルアルコールを用いた。触媒スラリーの固液濃度を種々変更した他は、上記の実施例１と同様にして、ハニカム基材に触媒活性成分を担持させる操作を行った。得られたハニカム触媒の触媒担持量と１９６セル中に生じた目詰まりの数を測定した。その結果を、下記表３に示す。
【００４０】
【表３】
2009022937.tif 000004
【００４１】
表３に示すように、固液濃度が高くなるにつれて触媒担持量と目詰まりの数が増えた。触媒濃度が３７重量％になると見かけの触媒の担持量は急激に上がっているが、触媒スラリーの粘度が上がり目詰まりの数も急激に増え、均一に担持できなかった。
【００４２】
これらの結果から、触媒の担持量とハニカム触媒の目詰まりの関係から触媒スラリーの触媒濃度は１０〜３０重量％が最適であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】改質触媒を調製する方法を説明するフロー図である。
【図１】
2009022937.tif 000005