気相担持法による触媒燃焼用耐熱性セラミックス触媒の開発
【研究分野】工業物理化学・複合材料
【研究キーワード】
プラズマ / 複合酸化物触媒 / コバルト / プロパン酸化反応 / 分散度 / 薄膜 / CVD法 / 触媒燃焼 / 複合酸化物 / 低温プラズマ / ぺロブスカイト複合酸化物 / ペロブスカイト触媒 / CVD / 酸化物薄膜 / 酸化反応 / ジルコニア / 表面改質
【研究成果の概要】
触媒燃焼はNO_xの生成が抑制できる公害対策技術として注目されている。燃焼用触媒は高活性であるのみならず高い耐熱性や安価な原料から合成できることが必須の条件である。申請者らは複合酸化物触媒に注目し、高表面積担体への薄膜状担持方法の開発を目的とした。三年間の研究で得られた成果を以下にまとめた。
(1)ペロブスカイト湿式担持法の改良:高い完全酸化活性を有するLa_<1ーx>Sr_xCoO_3を薄膜状担持できる担体の探索を行なった。その結果、各種の酸化物の中ではZrO_2が優れており、プロパンの酸化において5wt%担持LaCoO_3/ZrO_2はLaCoO_3より約1桁高い活性を示すことを明らかにした。
(2)ペロブスカイト薄膜の表面解析:湿式法によって得た高活性LaCoO_3/ZrO_2の表面構造をSEM,XPS,EDXで総合的に解析した。低担持域ではLaCoO_3がZrO_2表面をほぼ完全に覆っており、薄膜状担持されていた。担持量の多い領域ではLaCoO_3別粒子の存在や担体との固相反応が見られ、これらの抑制が課題であると結論した。
(3)CVD法による担持酸化物触媒合成:VO(OC_2H_5)_3を原料とするCVD法でV_2O_5/SiO_2触媒を合成した。構造をXPS,XRD,EXAFS,XANESで解析し、新規なV_2O_5超薄膜が表面に固定されていることを解明した。この触媒はアルコ-ル酸化に高活性であった。
(4)低温プラズマ法による担持酸化物薄膜の合成:酸化物の原料をZrO_2粉末表面に分散させ、反応管を回転しつつ低温プラズマ酸化できる装置を試作した。これを用いて、CoO_x/ZrO_2およびLaCoO_3/ZrO_2を合成した。得られた触媒のプロパン酸化反応に対する触媒活性は、従来高活性と報告されているPt/Al_2O_3やLa_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3の活性よりも数倍高いことが明らかとなった。
【研究代表者】