(57)【要約】  本発明は、ガス中の不純物、例えばＨ２中のＣＯを酸化して除去する場合などに使用される触媒であって、金属酸化物を含む担体の表面に貴金属が担持されているとともに、上記貴金属を担持した担体の表面が金属酸化物で被覆され、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）による分析では上記貴金属に起因するピークは実質的に検出されない触媒である。本発明の触媒の好ましい態様としては、例えば、ＴｉＯ２からなる担体の表面にＰｔあるいはＡｕが担持されているとともに、Ｐｔを担持した担体の表面がＦｅ２Ｏ３で被覆されている触媒を挙げることができる。【選択図】      図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物を含む担体の表面に貴金属が担持されているとともに、前記貴金属を担持した担体の表面が金属酸化物で被覆されており、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）による分析では前記貴金属に起因するピークは実質的に検出されないことを特徴とする触媒。
【請求項２】
前記金属酸化物を含む担体は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＣｅＯ２から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＲｕおよびＡｕから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の触媒。
【請求項４】
前記貴金属を担持した担体の表面に被覆される金属酸化物は、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒。
【請求項５】
ＴｉＯ２からなる担体の表面にＰｔが担持されているとともに、前記Ｐｔを担持した担体の表面がＦｅ２Ｏ３で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項６】
前記金属酸化物を含む担体の表面に、担体を形成する金属酸化物に対して０．５〜１．５重量％の貴金属が担持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒。
【請求項７】
前記貴金属を担持した担体の表面が、担体を形成する金属酸化物に対して８０〜１２０重量％の金属酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の触媒。
【請求項８】
貴金属を担持した担体の表面が金属酸化物で被覆されることにより、少なくとも活性点の一部のリニアＣＯがブリッジＣＯに変化することが、赤外吸収分光法（ＩＲ）により観測されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の触媒。
【請求項９】
ＣＯ酸化力を保有することを特徴とする請求項８に記載の触媒。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒の製造方法であって、金属酸化物を含む担体の表面に貴金属を担持させる第１工程と、前記貴金属を担持した担体の表面を金属酸化物で被覆する第２工程とを具備することを特徴とする触媒の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒に不純物を含むガスを接触させて前記不純物を酸化することを特徴とする酸化方法。
【請求項１２】
前記ガスがＨ２であり、前記不純物がＣＯであることを特徴とする請求項１１に記載の酸化方法。
【請求項１３】
２０〜８０℃において不純物を含むガスを触媒に接触させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の酸化方法。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒を基体に保持してなることを特徴とする酸化用物体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の酸化用物体を具備し、この酸化用物体に不純物を含むガスを接触させることを特徴とする酸化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中の不純物を酸化して除去する場合などに好適に使用される触媒およびその製造方法に関する。また、本発明は、上記触媒を用いた酸化方法、酸化用物体および酸化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、クリーンなエネルギーを得る次世代の発電システムとして期待されている。燃料電池は発電効率が高く、排出物および騒音の点での環境保全性が良好で、さらに、燃料の多様化が可能であるなどの特徴を持つ点でも期待されるエネルギー変換手段である。【０００３】
燃料電池の中の固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）では、高分子膜のプロトン導電性を利用し、電極に低温動作性の白金系貴金属触媒を用いたガス拡散電極を使用している。ＰＥＦＣにおいては、特に低温作動型の燃料電池の設計が期待できるが、わずかなＣＯの存在でも白金系電極は被毒され活性が低下し易いため、ＣＯ耐被毒特性を有する電極の開発や改質触媒としてＣＯを生成しない反応系の開発、さらにはＨ２燃料中の微量のＣＯを除去して白金系電極の被毒を防ぐ設計が必要である。【０００４】
本発明の触媒は、上記各目的の内、Ｈ２燃料中の微量のＣＯの除去を低温で行う目的のために特に開発された。【０００５】
本発明の触媒において、Ｈ２燃料中の微量のＣＯを酸化してＣＯ２とする反応は基本的に以下の式で表される。【０００６】
ＣＯ  ＋  １／２Ｏ２  →  ＣＯ２【０００７】
上記酸化反応は、Ｈ２燃料中ではＨ２過剰条件下で進行しなければならないが、Ｈ２を酸化せずにできるだけＣＯのみを選択的に酸化することが、貴重なＨ２燃料を無駄にしないためには要求される。これまでＨ２過剰条件下におけるＣＯの選択酸化に対しては、Ｐｔ／Ａ１２Ｏ３などのＰｔ系貴金属／金属酸化物触媒を改良した触媒が用いられてきた。しかし、ＰＥＦＣの改質ガス燃料をより高純度にする技術的要求は高く、Ｈ２中の微量ＣＯの酸化に対し、高選択性かつ高活性をより高く有する触媒が要求されるようになった。【０００８】
最近のＰＥＦＣ用のＨ２燃料中のＣＯの除去に関する研究において、白金系触媒では、Ｒｕ／Ａ１２Ｏ３およびＲｈ／Ａ１２Ｏ３やＰｔ担持ゼオライトがＣＯ選択酸化に優れた特性を示すことが見出されている（www.mm.kyushu-u.ac.jp/1ab_04/coremoval-jのCOremovalにおける記載）。【０００９】
ＰＥＦＣで使用するＨ２燃料では、ＣＯ濃度を１０ｐｐｍ程度にまで低減する必要がある。理由は、ＰＥＦＣの主要部品である白金製の電極はＣＯにより被毒し、結果として発電性能が経時的に低下するからである。また、ＰＥＦＣの大きな特徴である低温での運転には、１００℃近辺、あるいは１００℃以下の温度条件において安定に作動する各種触媒技術の設計が求められている。１００℃以下の温度条件で動作する触媒は、いわゆる低温動作型の触媒であり、実現が困難とされるが、本発明の触媒はＨ２燃料中のＣＯ選択酸化触媒としては殆ど唯一の例である。【００１０】
特定領域研究「触媒分子反応工学」の「一酸化炭素の高効率酸化のための多孔質無機触媒膜の開発」と題するインターネット上の論文において、Ｐｔ担持γ−アルミナ複合触媒膜では、１００００ｐｐｍ（１％）のＣＯを含むＨ２に、ＣＯに対して１．２倍のＯ２（化学量論量の２．４倍）を加えて前記触媒膜に供給し、２００℃以上で反応させると、透過側でＣＯを８ｐｐｍまで低減できることが報告されている。また、シリカ被覆／Ｒｕ担持γ−アルミナ複合触媒膜では、１００００ｐｐｍのＣＯを含むＨ２において、ＣＯを２５０℃で１０ｐｐｍまで低減できることが報告されている。【００１１】
また、ＥＸＡＦＳ研究（L-W Lin,Y.Kou,M.Zou,and Z.Yan,Phys.Chem.Phys.3 (2001) 1789）において、少量のＦｅ（Ｆｅ／Ｐｔ＝５）は、Ａ１２Ｏ３上のＰｔの分散を改善することを報告している。この文献では、ＦｅはＰｔおよびＡ１２Ｏ３の界面に存在している。【００１２】
対照的に、O.KorotkikhおよびR.Farautoは、５％Ｐｔ／Ａ１２Ｏ３に特定量のＦｅｘＯｙを加えると活性化されることを報告し、ＴＥＭおよびＤＲＩＦＴＳ（Diffuse Reflectance IR Furier-Transform Spectroscopy）による測定から、ＦｅｘＯｙがＣＯおよびＨ２の吸着を抑制するようにＰｔ表面の一部を被覆していると結論づけ、Ｐｔの触媒特性が改善したとしている。【００１３】
上述した従来の触媒では、いずれも低温、特に室温近傍でＣＯの選択的な酸化活性が高効率で存在するという報告はされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、従来の触媒とは全く異なる温度領域、特に室温の雰囲気でガス中の特定成分（例えばＨ２中のＣＯ）を酸化して除去することができる新規な触媒およびその製造方法、ならびに上記触媒を用いた酸化方法、酸化用物体および酸化装置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および発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、金属酸化物を含む担体の表面に貴金属が担持されているとともに、前記貴金属を担持した担体の表面を比較的多量の金属酸化物により被覆したことを特徴とする触媒を提供する。
【００１６】
また、本発明は、上記触媒の製造方法として、金属酸化物を含む担体の表面に貴金属を担持させる第１工程と、前記貴金属を担持した担体の表面を金属酸化物で被覆する第２工程とを具備することを特徴とする触媒の製造方法を提供する。
【００１７】
後述するとおり、被覆する金属酸化物はＦｅｘＯｙ（ｘ、ｙは任意の数である）であることができるが、例えば比較的多量のＦｅｘＯｙで被覆されたこの触媒の特徴は、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）による分析では貴金属に起因するピークは実質的に検出されず、かつ、ガスを流通し（ガス条件は３％ＣＯ／Ｎ２；２００ｍｌ／ｍｉｎ＋Ｎ２；４０ｍｌ／ｍｉｎ）赤外吸収分光法（ＩＲ）による観測を行った場合、金属酸化物を被覆する前後により少なくとも活性点の一部のリニアＣＯ（ｌｉｎｅａｒＣＯ）がブリッジＣＯ（ｂｒｉｄｇｅＣＯ）に変化する触媒であることが大きな特徴である。
【００１８】
本発明において、金属酸化物を含む担体は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＣｅＯ２から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましいが、これらに限定されるものでなく、担体を形成する金属酸化物としては例えばＺｒＯ２、ＺｎＯ等を使用することもできる。
【００１９】
また、貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＲｕおよびＡｕから選ばれる少なくとも１種であることが適当であるが、Ａｇなども触媒活性に資する範囲で適宜使用することもできるし、複数の貴金属を使用することも差し支えない。なお、Ａｕとしては、１０面体、正２０面体などの多重双晶粒子からなるものである場合、選択性、低温での酸化活性の少なくともいずれかの特性が向上する場合がある。この多重双晶粒子のＡｕを酸化物表面で結晶として生成させるためには、酸化物表面が負電荷過剰（負電位）である条件が好適である。特に好ましくは酸化物表面が負電位、好ましくは−０．３Ｖ（ＳＣＥ）を下回る負電位、あるいはこれに対応する電位条件下であるとこの多重双晶粒子が特に生成しやすい。
【００２０】
さらに、貴金属を担持した担体の表面に被覆される金属酸化物は、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましく、特にＦｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４であることが好適である。ただし、これらに限定されるものでなく、担体の表面に被覆される金属酸化物としては、例えばＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２や、これらの化合物を構成する金属元素のその他の化合物を、触媒活性を考慮の上で適宜使用することができる。  本発明の触媒のＨ２中のＣＯの除去に関し、特に好ましい態様は、ＴｉＯ２からなる担体の表面にＰｔおよび／またはＡｕが担持されているとともに、Ｐｔおよび／またはＡｕを担持した担体の表面がＦｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４で被覆されている触媒である。
【００２１】
この触媒は、反応容器に触媒試料を入れ、ガスを注入し（ガス条件は３％ＣＯ／Ｎ２；２００ｍｌ／ｍｉｎ＋Ｎ２；４０ｍｌ／ｍｉｎ）赤外吸収分光法（ＩＲ）による観測を行った場合、以下のような特徴を持つ（図１３参照）。
（１）Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２（図中ａで示す）の場合は１８０９（単位はＷａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ／ｃｍ−１、以下同じ）近傍に大きなピークを持つ。ピークの高さは１８４４近傍に帰属するピークの高さの少なくとも２倍であり、より好ましくは３倍または４倍、さらに好ましくは５倍以上である。これに対し、Ｐｔ／ＴｉＯ２（図中ｂで示す）はこのような特徴をほとんど有しない。
（２）Ｆｅ２Ｏ３／Ａｕ／ＴｉＯ２（図中ｃで示す）の場合は１８０３近傍に大きなピークを持つ。ピークの高さは１７９２近傍に帰属するピークの高さより大であることを特徴とし、好ましくは１．５倍以上である。これに対し、Ａｕ／ＴｉＯ２（図中ｄで示す）はこのような特徴をほとんど有しない。
【００２２】
これらのことから、酸化物、この場合はＦｅ２Ｏ３をＰｔ／ＴｉＯ２またはＡ  ｕ／ＴｉＯ２に対し本発明の製造方法で被覆することにより、少なくとも活性点の一部はリニアＣＯがブリッジＣＯに変化したと判断できる。また、新たなＣＯ吸着サイトが発現したと判断できる。
【００２３】
本発明の触媒は、金属酸化物を含む担体の表面に、担体を形成する金属酸化物に対して０．０２〜５．０重量％、より好ましくは０．３〜２．０重量％、さらに好ましくは０．５〜１．５重量％の貴金属が担持されていることが優れた触媒活性を得る点で適当である。また、０．０２重量％未満および５重量％を超える場合は、触媒活性が低下することがあるし、５重量％を超える場合は、触媒のコストが高くなるデメリットがある、しかし、これらのものも本発明の触媒の範囲に含まれる。
【００２４】
また、本発明の触媒は、貴金属を担持した担体の表面が、担体を形成する金属酸化物に対して３０〜２００重量％、好ましくは５０〜１５０重量％、さらに好ましくは８０〜１２０重量％の金属酸化物で被覆されていることが優れた触媒活性を得る点で好ましい。３０重量％未満および２００重量％を超える場合は、触媒活性が低下することがあるが、これらのものも酸化物被覆後に、ＩＲにおける測定においてリニアＣＯがブリッジＣＯに変化するか、新たなＣＯ吸着サイトが発現する場合は、本発明の触媒の範囲に含まれる。
【００２５】
本発明は、上述した本発明の触媒に不純物を含むガスを接触させて上記不純物を酸化することを特徴とする酸化方法を提供する。
【００２６】
本発明の酸化方法では、例えば、ＣＯを含むＨ２ガスを触媒に接触させることにより、ＣＯをＣＯ２に酸化して除去することができる。
【００２７】
この場合、本発明の酸化方法では、低温での酸化活性が特徴であることから  １０〜２００℃、好ましくは２０〜１００℃さらに望ましくは２０〜８０℃において不純物を含むガスを触媒に接触させることが適当である。なお、本発明の触媒を１０℃以下で使用することも、本発明の酸化方法に属する。
【００２８】
さらに、本発明は、上述した本発明の触媒を基体に保持してなることを特徴とする酸化用物体を提供する。この場合、基体としては、例えば板状、膜状、球状、ハニカム状、メッシュ状等の種々の形状のものを用いることができる。
【００２９】
また、本発明は、上記酸化用物体を具備し、この酸化用物体に不純物を含むガスを接触させることを特徴とする酸化装置を提供する。この酸化装置はＰＥＦＣの外部に設置することもできるし、場合によりＰＥＦＣの内部に設置することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明について、さらに詳しく説明する。以下の記述では、担体がＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２であり、担体に担持される貴金属がＰｔ、Ｒｕ、Ａｕであり、担体の表面に被覆される金属酸化物がＦｅｘＯｙ（酸化鉄）である本発明触媒について主に説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。【００３１】
前述した従来の触媒においては、少量のＦｅｘＯｙはＰｔの活性を高める効果はあるが、選択性は転化率が高くなると急速に減少する特徴を持つ。本発明の触媒の作用は、このような従来の触媒の触媒作用とは全く異なる。【００３２】
本発明の触媒は、低温、特に室温におけるＣＯの選択酸化において高い活性と選択性を有する。従来の貴金属を利用したＣＯ選択酸化触媒の開発は、担体や添加物を変えることで、貴金属の物性や分散を変え触媒特性を変えようとするものであったが、この種の技術では低温域での選択触媒活性を得ることは不可能であった。【００３３】
本発明は、ＦｅｘＯｙを一定量、一定方法で被覆することにより貴金属、特にＰｔおよびＡｕを被覆した酸化物触媒を高活性・高選択性触媒に変える新しい活性化技術の発見である。この新しい活性化技術、原理により、選択性と同時に転化率を改善できる触媒を設計することができ、前記課題を解決したＣＯ選択酸化触媒を見出すことができた。【００３４】
本発明の効果として、低温域でのＣＯ選択的酸化において、選択性と同時にコンバーション特性を改善した新しい機能の触媒を提供できたことを挙げることができる。この点は、これまでのＣＯ選択的酸化触媒において全く解決できなかったことである。上記触媒特性は、担体酸化物としてＴｉＯ２を用いた場合に顕著であることから、担体酸化物も上記触媒活性に一定範囲で寄与していることも推測できる。【００３５】
図１に新しい発想に基づいて開発された本発明触媒の構成の一例を示す。担体は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＣｅＯ２からなる群から選択される金属酸化物である。担体は、（ａ）に示すように粒状であってもよく、（ｂ）に示すように膜状であってもよい。なお、図１（ｂ）のような膜状の触媒は、スパッタリング、蒸着、電着等の公知の薄膜形成手段によって作製することができる。【００３６】
本発明の特徴を簡単に要約すると、金属酸化物担体に担持したＰｔ触媒あるいはＡｕ触媒（例えばＰｔ／ＴｉＯ２）を酸化物、特にＦｅｘＯｙで比較的多量に、例えばＰｔ／ＴｉＯ２触媒のＴｉＯ２と等量の重量で被覆すると、下地の触媒（この場合ではＰｔ／ＴｉＯ２）より遙かに活性が高くなることにある。つまり、ＦｅｘＯｙ／Ｐｔ／ＴｉＯ２の方がＰｔ／ＴｉＯ２より遙かに活性、選択性、低温活性とも高くなる。【００３７】
ただし、このＦｅｘＯｙ／Ｐｔ／ＴｉＯ２は、従来のＣＯ酸化触媒の製造方法と異なり、Ｐｔ／ＴｉＯ２表面に多量のＦｅｘＯｙが被覆されていることから、固体表面近傍の化合部の存在確認に好適とされている手法であるＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）による分析では貴金属に起因するピークは実質的に検出されない。しかし、ガスを流通し（ガス条件は３％ＣＯ／Ｎ２；２００ｍｌ／ｍｉｎ＋Ｎ２；４０ｍｌ／ｍｉｎ）赤外吸収分光法（ＩＲ）による観測を行った場合、金属酸化物を被覆する前後により大きなピークの位置および高さの変化を生じることから、少なくとも活性点の一部のリニアＣＯがブリッジＣＯに変化することも特徴であると判断できる。このことはＦｅｘＯｙ／Ａｕ／ＴｉＯ２においても、定性的、定量的に一定の特徴はあるものの同様に観測される事柄である。つまり、表面の多量のＦｅｘＯｙの存在にも関わらず  ＰｔおよびＡｕはガス分子（例えばＣＯ）と接触していることは確実である。従来報告された触媒で、このようなＰｔあるいはＡｕの被覆の態様は報告されておらず、本発明の触媒の構成は客観的、外形的にもまったく新しいものであると言いうる。
【実施例】
【００３８】
図２は、本発明の触媒および従来の触媒の活性と選択性を試験するための装置、実験条件などを説明するものである。ａはＨ２ガス供給部、ｂはＣＯ／ＣＯ２／Ｏ２／Ｎ２＝１２／５０／７／３１の混合ガス供給部である。両ガス供給部ａ、ｂから供給されたＨ２ガスと混合ガスとは混合され、ＣＯ＝３％、Ｈ２＝７５％の触媒性能測定用混合ガスが調整され、この触媒性能測定用混合ガス中にＣＯに対して所定の化学量論量のＯ２が供給される。また、上記触媒性能測定用混合ガスは、流速（ＧＨＳＶ）＝１５０００／ｈまたは３６０００／ｈで固定床式反応器Ｒに導入される。反応器Ｒ内には、試験用の触媒１．８ｍＬが充填されている。触媒性能測定用混合ガスを水中に通すのは、触媒上でＨ２Ｏが生成されるので、触媒の水分の影響も検討しておく必要があるからである。なお、図５〜図１２に記載の実験は、図３、図４に記載の実験とは異なる測定条件で行った。具体的には、ガスの条件をＣＯ＋Ｈ２＋Ｏ２（１．５：２０：３ｍｌ／ｍｉｎ）とした。【００３９】
（実施例１）
担体を構成するＴｉＯ２（アナターゼ型、和光純薬工業社製）、Ａｌ２Ｏ３（住友化学社製、表面積１４８ｍ２）およびＣｅＯ２（ＣｅＯ２・Ｈ２Ｏ、和光純薬工業社製）を、担体に対してＰｔ換算で１重量％に相当する量のＰｔＣｌ４水溶液に浸漬し、加熱により水を蒸発させてＰｔの全量を担持させたものを、１４０℃で３時間乾燥させた。これを電気炉において４００℃で２時間焼成した。【００４０】
得られたＰｔ触媒（１重量％Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、１重量％Ｐｔ／ＣｅＯ２、１重量％Ｐｔ／ＴｉＯ２）を担体に対してＦｅ換算で１００重量％に相当する量のＦｅ（ＮＯ３）３水溶液に浸し、水を蒸発させてＦｅの全量をＰｔ触媒に付着させたものを、１４０℃で３時間乾燥させた。【００４１】
これを電気炉に入れ、４００℃で２時間焼成することによって、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３（■）、Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＣｅＯ２（▲）、Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２（●）を得た。これらの触媒は電子顕微鏡により観測したところ、図１（ａ）に示した構造と類似の構造を有していた。【００４２】
本発明の触媒を、比較例の触媒であるＡｕ／Ｆｅ２Ｏ３（±）、Ｐｔ／ＴｉＯ２（＋）、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３（○）と比較した。この場合、前述した触媒性能測定用混合ガスを流速（ＧＨＳＶ）＝１５０００／ｈまたは３６０００／ｈで反応器Ｒに供給し、触媒層通過後のガス組成をオンライン・ガスクロマトグラフィー（島津製作所社製）により分析した。結果を図３（流速＝１５０００／ｈの場合）、図４（流速＝３６０００／ｈの場合）に示す。縦軸のＣＯ転化率（％）は触媒層通過後のＣＯ低減率である。【００４３】
比較例の触媒であるＡｕ／Ｆｅ２Ｏ３（±）、Ｐｔ／ＴｉＯ２（＋）、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３（○）に対して、本発明の触媒はＣＯ転化率の温度特性において全く異なること、ＣＯ酸化において高い活性と選択性を示すことが確認された。また、担体としてＴｉＯ２（アナターゼ型）を用いた場合の低温活性は顕著であることがわかった。【００４４】
（実施例２）
図５は本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図６は、比較例の触媒Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。【００４５】
選択性は、消費酸素に対するＣＯとの反応により消費された（１／２）Ｏ２分率で、Ｓ＝（１／２）（△ＣＯ／△Ｏ２）＝（１／２）（ｂ０Ｘｃｏ）／（ａ０Ｘｏ２）＝（１／２）（Ｘｃｏ／Ｘｏ２）（ｂ０／ａ０）で与えられる。【００４６】
したがって、ＣＯ（ｂ０）およびＯ２（ａ０）の初期組成がａ０／ｂ０＝１／２であると、選択性（Ｓ）は、１００％転化率（Ｘｏ２＝１）において、ＣＯ（Ｘｃｏ）の転化率と等しくなる。【００４７】
図５から、本発明のＣＯ選択的酸化触媒は、ＣＯ転化率が上昇しても選択性はあまり低下することなく、ほぼ一定であることがわかる。【００４８】
（実施例３）
図７は、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図８は、比較例の触媒Ｐｔ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図９は、比較例の触媒Ｐｔ／Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図７と図８と図９との比較から、比較例の触媒における触媒作用は、本発明の触媒の触媒作用より低いことが確認できる。【００４９】
（実施例４）
図１０は、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＣｅＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図１０から、本発明のＣＯ選択的酸化触媒は、ＣＯ転化率が上昇しても選択性はそれほど低下しないことがわかる。【００５０】
（実施例５）
担体を構成するＴｉＯ２（アナターゼ型、和光純薬工業社製）を、担体に対してＡｕ換算で１重量％に相当する量のＡｕＣｌ３水溶液に浸し、加熱により水を蒸発させてＡｕの全量を担持させたものを、１４０℃で３時間乾燥させた。これを電気炉において４００℃で２時間焼成した。【００５１】
こうして得られたＡｕ触媒（１重量％Ａｕ／ＴｉＯ２）を担体に対してＦｅ換算で１００重量％に相当する量のＦｅ（ＮＯ３）３水溶液に浸し、水を蒸発させてＦｅの全量をＰｔ触媒に付着させたものを、１４０℃で３時間乾燥させた。【００５２】
これを電気炉に入れ、４００℃で２時間焼成することによって、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ａｕ／ＴｉＯ２を得た。これらの触媒は電子顕微鏡により図１（ａ）に示した構造と類似の構造を有していた。【００５３】
図１１は、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ａｕ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（●）の温度変化、および比較例の触媒Ａｕ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（□）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図１１から、本発明のＣＯ選択的酸化触媒は、ＣＯ転化率が上昇しても選択性はそれほど低下しないことがわかる。また、比較例の触媒におけるＡｕの触媒作用は、本発明の触媒の触媒作用より低いことが確認できる。【００５４】
（実施例６）
図１２は、本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ−Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示す。図１２から、貴金属がＰｔ−Ｒｕ（合計で１％）である本発明のＣＯ選択的酸化触媒は、ＣＯ転化率が上昇しても選択性はそれほど低下しないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の触媒は、ガス中の特定成分を酸化するための触媒、例えば、ＣＯの選択的酸化を促進するＣＯ酸化触媒、特に過剰Ｈ２雰囲気中におけるＣＯを選択的に酸化し、ＣＯ２として除去するためのＣＯ選択的酸化触媒として使用することができる。この場合、本発明の触媒は、高い選択性を維持し、低温において高い転化率を保持することができる。また、本発明の触媒は、上述したＨ２中のＣＯの選択的酸化触媒としての利用のほかに、例えば、室温でのＣＯ酸化活性を利用した空気中のＣＯ浄化触媒としての利用、消防用のガスマスクに保持させる有毒なＣＯ除去触媒としての利用などが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る触媒の基本構造を模式的に示す図である。
【図２】触媒の性能試験装置を示す概略図である。
【図３】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３（■）、Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＣｅＯ２（▲）、Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２（●）、および比較例の触媒Ａｕ／Ｆｅ２Ｏ３（±）、Ｐｔ／ＴｉＯ２（＋）、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３（○）の流速＝１５０００／ｈにおけるコンバーション性能を示すグラフである。
【図４】図３に示した触媒の流速＝３６０００／ｈにおけるコンバーション性能を示すグラフである。
【図５】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とコンバーション性能（○）の相関を示すグラフである。
【図６】比較例の触媒Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示すグラフである。
【図７】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とコンバーション性能（○）の相関を示すグラフである。
【図８】比較例の触媒Ｐｔ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とコンバーション性能（○）の相関を示すグラフである。
【図９】比較例の触媒Ｐｔ／Ｆｅ２Ｏ３／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＣｅＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とコンバーション性能（○）の相関を示すグラフである。
【図１１】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ａｕ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（●）の温度変化、および比較例の触媒Ａｕ／ＴｉＯ２のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（□）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の触媒Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ−Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３のＣＯ選択的酸化触媒としての選択性（■）とＣＯ転化率（○）の温度変化を示すグラフである。
【図１３】Ｆｅ２Ｏ３／Ｐｔ／ＴｉＯ２（ａ）とＰｔ／ＴｉＯ２（ｂ）、Ｆｅ２Ｏ３／Ａｕ／ＴｉＯ２（ｃ）とＡｕ／ＴｉＯ２（ｄ）に関する赤外吸収分光法（ＩＲ）の測定により示されたピーク位置およびピークの高さを示すグラフである。ガス条件は３％ＣＯ／Ｎ２；２００ｍｌ／ｍｉｎ＋Ｎ２；４０ｍｌ／ｍｉｎ３％である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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