希土類酸化物を用いた新規VOC浄化触媒の開発

利用稀土氧化物开发新型VOC净化催化剂

基本信息

批准号：
10J00526
负责人：
安田佳祐
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、室温以下におけるVOCの完全燃焼を目指し、触媒活性が高く、悪臭成分や可燃性分を発生させることなしに二酸化炭素と水蒸気に完全燃焼でき、しかもメインテナンスを不要とする簡素な構成の新規VOC完全燃焼触媒の開発を目指した。平成23年度は、前年度に開発したPt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3触媒の汎用性の高さを検討すべく、強い刺激臭を有する酢酸エチルの完全燃焼触媒に本触媒を応用した。酢酸エチルの完全燃焼に対する触媒担体の組成、及びPtナノ粒子の担持率の最適化を行った結果、Pt(10wt%)/Ce_<0.64>Zr_<0.16>Bi_<0.20>O_<1.90>触媒において最も高い活性が得られ、190℃という低温における酢酸エチルの完全燃焼(生成物は二酸化炭素と水蒸気のみ)を実現した。また、触媒の酸化還元特性を評価したところ、触媒の酸化還元特性が酢酸エチルの酸化活性に大きく寄与することが明らかとなった。さらに、良好な酸素貯蔵放出能を有するCeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物のBi_2O_3に代え、CeO_2-ZrO_2複合酸化物の結晶格子内にSnO_2を固溶させたCeO_2-ZrO_2-SnO_2複合酸化物をPtナノ粒子と共に比表面積の大きなγ-Al_2O_3担体表面上に分散担持したPt/CeO_2-ZrO_2-SnO_2/γ-Al_2O_3触媒を調製し、さらなるVOCの完全燃焼温度の引き下げを試みた。CeO_2-ZrO_2複合酸化物の結晶格子内にSnO2を固溶させることにより、低温での酸素放出特性が向上するだけでなく、酸素貯蔵能も著しく向上することが明らかとなった。その結果、開発したCeO_2-ZrO_2-SnO_2複合酸化物を新たに環境触媒に用いることで、CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3系触媒よりもさらに低温でVOCの完全燃焼を実現した。さらに、本触媒について水蒸気存在下におけるVOCの燃焼活性を評価したところ、湿潤雰囲気下においてもVOC酸化活性が全く低下しないことが分かった。これら平成23年度の結果により、これまでに開発された触媒を凌ぐ、極めて高い酸化活性を有するだけでなく、耐水性にも優れた新規な環境触媒の開発に成功した。

在这项研究中，我们的目的是在室温或以下完全燃烧VOC，并开发出一种新的VOC完整燃烧催化剂，具有简单的结构，具有高催化活性，可以完全燃烧二氧化碳和蒸汽而无需产生疾病或易燃组件，并且不需要维护。在2011年，该催化剂被应用于由乙酸乙酯制成的完整燃烧催化剂，该催化剂具有刺激性的气味，以检查上一年在上一年开发的PT/CEO_2-ZRO_2-ZRO_2-BI_2-BI_2O_2催化剂的高通用性。催化剂支持对乙酸乙酯的完全燃烧和PT纳米颗粒的支撑率的优化表明，在PT（10WT％）/CE_ <0.64> Zr_ <0.16> Zr_ <0.16> BI_ <0.16> BI_ <0.20> o_ <0.20> O_ <1.90> catalyst，ASCARED ASCARETARE ASCARETIER ASCARETIER ASCARETATE（ASCARET）中获得了最高的活性。低温为190°C。此外，当评估催化剂的氧化还原特性时，据表明，催化剂的氧化还原性能显着促进了乙酸乙酯的氧化活性。 Furthermore, instead of Bi_2O_3 of the CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3 complex oxide having good oxygen storage and release ability, a Pt/CeO_2-ZrO_2-SnO_2 catalyst was prepared in which SnO_2 was dissolved in the crystal lattice of the CeO_2-ZrO_2-SnO_2 catalyst was dispersed and supported on the surface of a γ-AL_2O_3具有较大特定表面积的支持进一步尝试降低VOC的完整燃烧温度。已经发现，通过SNO2在CEO_2-ZRO_2复合氧化物的晶格中的固体溶液，它不仅可以改善低温下的氧气释放特性，而且还可以显着提高氧气存储能力。结果，通过使用开发的CEO_2-ZRO_2-SNO_2复合氧化物作为一种新的环境催化剂，在低于CEO_2-ZRO_2-BI_2-BI_2O_3 CATALYST的温度下实现了VOC的完全燃烧。此外，当评估该催化剂的水蒸气中VOC的燃烧活性时，发现即使在潮湿的大气中，VOC氧化活性也不会减少。来自2011财年的这些结果导致了一种新的环境催化剂的发展，该催化剂不仅具有极高的氧化活性，超过了迄今为止催化剂的发展，而且还超过了良好的防水性。