JP2009061383A - Heat resistant alumina carrier and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】1200 ℃以上の高温下においても十分な表面積を有する耐熱性に優れたアルミナ担体とその製造方法を提供する。
【解決手段】99.9%以上の純度を有する転移性アルミナに、アルミニウムに対する適切な量のランタンを含浸し、100ナノメータ以下のLaAlO3相を共存させる。
【選択図】図1An alumina carrier having a sufficient surface area even at a high temperature of 1200 ° C. or higher and excellent in heat resistance and a method for producing the same are provided.
A transferable alumina having a purity of 99.9% or more is impregnated with an appropriate amount of lanthanum relative to aluminum, and a LaAlO 3 phase of 100 nanometers or less coexists.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、自動車排気浄化用触媒あるいは燃焼触媒等に使用する担体に関するものである。 The present invention relates to a carrier used for an automobile exhaust purification catalyst or a combustion catalyst.
燃焼ガス処理、自動車排気ガス処理のための触媒としては担体上に遷移金属や金属酸化物あるいは複合金属組成を担持したものが使用されている。これらの触媒用の担体として要求される性能のなかでも貴金属等の触媒成分を有効に利用するため触媒成分を高分散担持することが重要である。担体の表面積が大きくそれが高温ガスで熱処理されても高いことが望まれており、さらに高温下に長時間さらされても担体自体に熱安定性があることが要求されている。これらの要求を満足するものとして、安価で、高い表面積を持つ転移性アルミナが使用されている。しかし、この転移性アルミナは周知のように1000℃以上の高温下にさらされるとアルファ(α)-アルミナ形態への転移を起こし著しく表面積が低下する。触媒担体として転移性アルミナをぺレツト状もしくは他の成形物に被覆した状熊において使用する場合、このα-アルミナヘの転移による構造変化が被覆層の機械的劣化や脱離あるいは触媒成分のシンタリンダを促進させる原因となる。従来、この転移性アルミナにおける表面積の低下を防止するなど熱安定性の向上を計る方法として、アルカリ土類元素や希土類元素を添加することは公知である(特許文献1乃至3)。しかし、最近の自動車用触媒のように1000℃以上の高温下にさらされる触媒の担体としては従来のアルカリ土類元素や希土類元素の酸化物粉末の添加では十分な耐熱性を得ることは困難である。希土類元素の中でもランタンを添加した系での耐熱性担体としては99.95%純度のアルミナを使い1200℃、5時間の加熱後における比表面積が60m2/gのものが開発されている(特許文献4)が、大量使用されるため高純度アルミナのコストが問題となる。さらにガスタービン用燃焼触媒では1300℃程度で耐熱性が必要とされ、単純な転移性アルミナのみではその耐熱性が維持されないのが実情である。また、いまひとつの問題点として、アルミナ担体へナノメータレベルで粒子成分を混合することの困難さをあげることができる。すなわち、担体としてのアルミナと別の性質を有する担体を混合して、種々の担体効果をもたらそうとしても、アルミナ自体が微粒のため、ほかの粒子をその内部まで混合することができない。たとえばぺロブスカイト型複合酸化物が触媒活性にすぐれまた耐熱担体としてもその利点が指摘されている(特許文献5)が、そのナノメータレベルで混合した担体は未知である。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消しようとするものであり1200 ℃以上の高温下においても十分な表面積を有する耐熱性に優れたアルミナ担体で、粒径が100ナノメータ以下のLaAlO3相を共存させた機能性の高い担体とその製造方法を提供するものである。高温での性能を保持しランタン以外の成分が99.9%以上の純度を有する転移性アルミナにアルミ二ウムに対するランタンの分率で1から8%を含浸せしめて成り、粒径100ナノメータ以下のLaAlO3相を共存させ、1200℃、3時間の加熱後における比表面積が少なくとも60m2/gであることを特徴とする。さらに転移性アルミナにアルミニウムに対するランタンの分率で3から8%を含浸せしめて成り、粒径100ナノメータ以下のLaAlO3相を共存させ、1300℃、3時間の加熱後における比表面積が少なくとも20m2/gであることを特徴とする。ナノメータレベルでアルミナとぺロブスカイト型複合酸化物LaAlO3成分が混合した担体はその形態制御技術の達成がなされておらずまったく新規なアルミナ担体である。 The present invention intends to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is an alumina carrier having a sufficient surface area even at a high temperature of 1200 ° C. or higher and having excellent heat resistance, and a LaAlO 3 phase having a particle size of 100 nanometers or less. It is intended to provide a highly functional carrier that coexists with the above and a method for producing the same. LaAlO 3 with a particle size of 100 nanometers or less, impregnated with 1 to 8% of the lanthanum fraction of aluminum in transitional alumina that retains high temperature performance and has a purity of 99.9% or more other than lanthanum. The specific surface area after coexisting phases and heating at 1200 ° C. for 3 hours is at least 60 m 2 / g. Further, transitional alumina is impregnated with 3 to 8% of lanthanum to aluminum, coexisting with a LaAlO 3 phase having a particle size of 100 nanometers or less, and a specific surface area of at least 20 m 2 after heating at 1300 ° C. for 3 hours. It is characterized by / g. A support in which alumina and a perovskite complex oxide LaAlO 3 component are mixed at the nanometer level is a novel alumina support that has not achieved its form control technology.
本発明は、アルミナとランタンとの固体反応を制御しかつ耐熱性を付与するため鋭意研究の結果見出した特異な組織状態の発見によるものである。本発明のアルミナは99.9%以上の純度を有する転移性アルミナに、アルミニウムに対する原子%で1から10%のランタンを含浸せしめて成り1200℃、3時間の加熱後における表面積が少なくとも60m2/gであることを特微とする耐熱性アルミナ担体であり、とくに特徴的なことに、粒径100ナノメータ以下のLaAlO3相を分散的に共存させた複合担体である。さらに1300℃、3時間の加熱後における比表面積が少なくとも20m2/gであることを特徴とする耐熱性アルミナ担体であって、同様に特異的に粒径100ナノメータ以下のLaAlO3相を分散的に共存させた複合担体を提供するものである。本発明において、転移性アルミナの純度は特殊な高純度状態を要しないが99.9%以上とする必要がありこの程度であればランタンの含浸による効果が顕著となるうえに、LaAlO3の微粒子生成がすみやかにおこりかつ粗大粒子を形成しない。転移性アルミナとしては、ガンマ(γ)、デルタ(δ)、イータ(η)、カィ(χ)、シータ(θ)、カツパ(κ)等の相を有するアルミナが挙げられ、これらのうちの1または2種以上を使用する。しかし、上記転移性アルミナでもとくにガンマ、デルタおよびシータ型アルミナがもっとも望ましい。また、これら転移性アルミナのいわゆる粒度としては0.5μm以下の微粒子の方が望ましい。アルミナの市販品のほかに、硝酸アルミニウム、ハロゲン化アルミニウム、硫酸アルミニウム、有機アルミニウム化合物等で、水溶性アルミニウム溶液を誘導し、そこから共沈殿させたのち熱処理して得たものでもよい。また、ランタンは、上記転移性アルミナに含浸されるものであり、このランタンの含浸により、転移性アルミナが高温下においてもα-アルミナヘ転移してその表面積が低下することを抑制し、しかもLaAlO3の微粒子を分散的に含むようになる。前記のように転移性アルミナの純度が99.9%以上であることによって、上記効果が促進される。なお、上記不純物の多い転移性アルミナに単にランタンを添加したのみでは、上記の耐熱効果は達成しがたい。上記ランタンの転移性アルミナへの含浸量は、該アルミナに対して0.3から10%の範囲内とすることが必要である。また望ましくは、耐熱指標温度によって、1200℃では1から8%、1300℃では3から8%である。ランタンの含浸量が0.3%未満ではLaAlO3相が生成しないわけではないと思われるが分散量が少ないため確定できない。また10%を越える場合には上記アルミナに収着されない多量のランタンがアルミナと反応して多量のLaA1O3あるいはLaA11O19等の複合酸化物が粗大な粒子集合体を形成したり粒成長を起こし表面積を低下させる原因となる。また更に優れたランタンの含浸による効果は、1200℃熱処理後では含浸量が1から8%の範囲内である。本発明の担体は、1200℃、3時間の加熱後において少なくとも60m2/gの表面積を有する。さらに、LaAlO3相を共存した状態で、LaAlO3粒子が粒径100ナノメーター以下おおむね50ナノメーター以下であるような複合体をなしている。1300℃、3時間の加熱後では、アルミ二ウムに対するランタンの分率で3から8%を含浸せしめて粒径100ナノメータ以下のLaAlO3相を共存させ比表面積が少なくとも20m2/gであることを特徴とする耐熱性アルミナ担体を提供する。この加熱は本発明の担体の性質を特定するために行なう試験条件であって製造条件のことではないが、製造条件と相反するものではなく除外されるべきものではない。本発明にかかる担体の製造方法としては、含浸法を利用する方法がある。この方法としては、例えば、硝酸ランタン等のランタンを含む水溶液を用い、40から80%の吸水率を目安として、上記水溶液中に転移性アルミナを浸漬し、十分かくはんした後、乾燥させ、その後仮焼するものである。上記仮焼は、ランタンを上記アルミナ中に均一に収着させ、かつLaAlO3の微細粒子を生成させるためアルミナの転移温度以下でかつ反応開始温度以上で行なうのがよく、更に好ましくは750℃以上で1100℃以下、保持時間としては1から10時問程度、大気中で焼成するのがよい。固相反応について熱処理温度を600℃から1300℃まで変え詳細に実験したところ、750℃でLaAlO3相が生成しはじめ、その量は熱処理温度の上昇とともに増加し1100℃をピークにしてその量は減少したが1200℃でもかなりの量が残存した。またその粒子の大きさは電子顕微鏡観察から推定され大きくても100ナノメータを超えることはないことが判明した。一般にこのような反応は焼結現象を招き耐熱性を低下させるが、本発明のアルミナ担体では、LaAlO3粒子がアルミナの2次粒子内に分散して存在し、その耐熱性に良い効果をもたらしている。すなわち余分なランタンをあらかじめ安定な物質となし吸収しかつそれ自体アルミナ粒子と同等のナノメータサイズの微粒であり、それ以上の固相反応を止める役割を果たし、複合組織においてもっとも安定な構造体をなしている。さらに1300℃の高温では、これらのLaAlO3がアルミナ同士の焼結による緻密化を防止して、高い表面積を維持させる。本発明の製造法では含浸操作において通常よりも慎重な操作が必要である。すなわちきわめて均一にランタンのアルミナへの吸着がおこるように水分吸収量を各条件においてあらかじめ十分精密に把握する必要がある。含浸時のランタンの吸着の均質性を計る指標は現在のところないと考えられるが、本発明の分散したLaAlO3微粒子の生成はむしろその均質な吸着の結果として生じたもので、本発明にいたる幾多の実験と操作上の精密さがもたらした微細構造制御製造法の成果である。したがって、アルミナ担体の結果的な形態および表面積において材料を特定するが、製造方法としては均質にランタン吸着操作を行うことを前提に固相反応調査の結果から本製造条件を請求項として特定する。本発明において、これを用いる担体の形状や形態、構造には、粒状体、ペレツト状体、多孔体あるいはハニカム構造体等がある。基体としてのセラミックスや金属多孔質体等から成る成形体の表面に本発明にかかる転移性アルミナにランタンを含浸して成るものを被覆あるいは付着後含浸処理と熱処理をして担体としてもよい。本発明の但体は、自動車排気浄化用触媒、燃焼触媒等の組体として使用することができ、特に耐熱性に優れるので、1000℃以上の高温にさらされもしくは高温下において使用される触媒の担体として有用である。 The present invention is based on the discovery of a unique tissue state found as a result of earnest research in order to control solid reaction between alumina and lanthanum and impart heat resistance. The alumina of the present invention is obtained by impregnating transitional alumina having a purity of 99.9% or more with 1 to 10% of lanthanum in atomic percent relative to aluminum, and has a surface area of at least 60 m 2 / g after heating at 1200 ° C. for 3 hours. It is a heat-resistant alumina carrier that is characterized by a certain characteristic, and is particularly a composite carrier in which a LaAlO 3 phase having a particle diameter of 100 nanometers or less coexists in a dispersed manner. Furthermore, it is a heat-resistant alumina support characterized by having a specific surface area of at least 20 m 2 / g after heating at 1300 ° C. for 3 hours, and also specifically disperses a LaAlO 3 phase having a particle size of 100 nanometers or less The present invention provides a composite carrier that coexists with the above. In the present invention, the purity of the transitional alumina does not require a special high-purity state, but it needs to be 99.9% or more, and if this is the case, the effect of impregnation with lanthanum becomes remarkable, and LaAlO 3 fine particles are generated. It occurs quickly and does not form coarse particles. Examples of the transferable alumina include alumina having phases such as gamma (γ), delta (δ), eta (η), key (χ), theta (θ), and kappa (κ). Or use 2 or more. However, gamma, delta, and theta type alumina are most desirable among the above transitional aluminas. Further, the so-called particle size of these transitional aluminas is preferably fine particles of 0.5 μm or less. In addition to commercially available products of alumina, a product obtained by inducing a water-soluble aluminum solution with aluminum nitrate, aluminum halide, aluminum sulfate, an organoaluminum compound, etc., coprecipitating from the solution, and then heat-treating it may be used. Further, lanthanum is impregnated with the above transferable alumina, and the impregnation of this lanthanum suppresses the transferable alumina from being transferred to α-alumina even at a high temperature to reduce its surface area, and LaAlO 3 Of fine particles are dispersedly included. As described above, when the purity of the transferable alumina is 99.9% or more, the above effect is promoted. In addition, it is difficult to achieve the above-mentioned heat resistance effect by simply adding lanthanum to the above-mentioned transitional alumina containing many impurities. The amount of the lanthanum impregnated into the transferable alumina needs to be in the range of 0.3 to 10% with respect to the alumina. Desirably, it is 1 to 8% at 1200 ° C and 3 to 8% at 1300 ° C depending on the heat resistance index temperature. If the impregnation amount of lanthanum is less than 0.3%, it seems that the LaAlO 3 phase is not formed, but it cannot be determined because the dispersion amount is small. If it exceeds 10%, a large amount of lanthanum that is not sorbed by the alumina reacts with the alumina, and a large amount of complex oxide such as LaA1O 3 or LaA 11 O 19 forms coarse particle aggregates or grows grains. It causes the surface area to rise. Further, the superior effect of impregnation with lanthanum is that the impregnation amount is in the range of 1 to 8% after heat treatment at 1200 ° C. The carrier according to the invention has a surface area of at least 60 m 2 / g after heating at 1200 ° C. for 3 hours. Furthermore, in the state where the LaAlO 3 phase coexists, a composite in which LaAlO 3 particles have a particle size of 100 nanometers or less and generally 50 nanometers or less is formed. After heating at 1300 ° C for 3 hours, impregnation with 3 to 8% lanthanum to aluminum and LaAlO 3 phase with a particle size of 100 nanometers or less should coexist and the specific surface area should be at least 20m 2 / g A heat-resistant alumina support is provided. This heating is a test condition performed for specifying the properties of the carrier of the present invention and is not a production condition, but does not conflict with the production condition and should not be excluded. As a method for producing the carrier according to the present invention, there is a method using an impregnation method. As this method, for example, an aqueous solution containing lanthanum such as lanthanum nitrate is used, with a water absorption of 40 to 80% as a guide, soaking the transferable alumina in the aqueous solution, stirring sufficiently, drying, and then temporarily It is something to be baked. The calcination is preferably performed at a temperature not higher than the transition temperature of the alumina and not lower than the reaction start temperature, more preferably not lower than 750 ° C. in order to sorb the lanthanum uniformly in the alumina and generate fine particles of LaAlO 3. It should be fired in air at 1100 ° C. or lower and a holding time of about 1 to 10 hours. A detailed experiment was carried out by changing the heat treatment temperature from 600 ° C to 1300 ° C for the solid phase reaction, and the LaAlO 3 phase began to form at 750 ° C. The amount increased with the increase of the heat treatment temperature and peaked at 1100 ° C. Although it decreased, a considerable amount remained even at 1200 ° C. The size of the particles was estimated from observation with an electron microscope and was found not to exceed 100 nanometers at most. In general, such a reaction causes a sintering phenomenon and lowers heat resistance. However, in the alumina support of the present invention, LaAlO 3 particles are dispersed in the alumina secondary particles and have a good effect on the heat resistance. ing. In other words, it absorbs excess lanthanum as a stable substance in advance and is itself a nanometer-sized fine particle equivalent to alumina particles. It plays the role of stopping further solid-phase reaction, and forms the most stable structure in the composite structure. ing. Furthermore, at a high temperature of 1300 ° C., these LaAlO 3 prevent densification due to sintering of alumina and maintain a high surface area. In the production method of the present invention, the impregnation operation requires a more careful operation than usual. In other words, it is necessary to grasp the water absorption amount with sufficient accuracy in advance under each condition so that lanthanum is adsorbed to alumina very uniformly. Although it is considered that there is currently no index for measuring the homogeneity of lanthanum adsorption during impregnation, the formation of dispersed LaAlO 3 fine particles of the present invention was rather a result of the homogeneous adsorption, leading to the present invention. This is the result of a microstructure controlled manufacturing method brought about by numerous experiments and operational precision. Therefore, although the material is specified in the resulting form and surface area of the alumina support, the manufacturing conditions are specified as claims from the results of the solid-phase reaction investigation on the assumption that the lanthanum adsorption operation is performed homogeneously. In the present invention, the shape, form, and structure of the carrier using this include a granular body, a pellet-like body, a porous body, and a honeycomb structure. The carrier formed by impregnating or adhering lanthanum with the transferable alumina according to the present invention may be coated on the surface of a molded body made of ceramics or a porous metal body as a substrate. However, since the body of the present invention can be used as an assembly of an automobile exhaust purification catalyst, a combustion catalyst, etc., and is particularly excellent in heat resistance, it is exposed to a high temperature of 1000 ° C. or higher or used in a high temperature. Useful as a carrier.
本発明の担体は、1000℃以上の高温下において使用しても劣化がなく耐熱性に優れたものである。転移性アルミナにランタンが添加され、しかも上記転移性アルミナの純度が高純度であり、かつあらかじめ反応させたLaAlO3が微粒子で存在するのでそれ以上の固体の反応や、シンタリングが防止されている。高温においても担体作成の初期状態が維持されやすく転移性アルミナとLaAlO3の微粒子複合体の形態を維持し、かつ表面積が低下しにくい。さらにぺロブスカイト型LaAlO3の特異な触媒活性を活かすことができる。 The carrier of the present invention is excellent in heat resistance without deterioration even when used at a high temperature of 1000 ° C. or higher. Lanthanum is added to the transitional alumina, and the purity of the transitional alumina is high, and since the pre-reacted LaAlO 3 is present in fine particles, further solid reaction and sintering are prevented. . Even at high temperatures, the initial state of carrier preparation is easily maintained, and the form of a fine particle composite of transitional alumina and LaAlO 3 is maintained, and the surface area is unlikely to decrease. Furthermore, the unique catalytic activity of perovskite type LaAlO 3 can be utilized.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
99.9%以上の純度を有する転移性アルミナ(γ-アルミナ)に硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O)水溶液を含浸した。ランタン量は上記アルミナとランタンとの比(ランタン/アルミ二ウム)で0、0.3、1.5、3、5、7.5、10mol%の割合になるようにした。また、含浸はアルミナの吸水率が60%であることを考慮してちょうど全量がアルミナにしみ込むように硝酸ランタンの水溶液を上記アルミナを浸漬し十分にかくはんすることにより行なった。転移性アルミナに硝酸ランタン水溶液を含浸後、乾燥し、その後1000℃、3時間、大気中で仮焼して担体を得た。これをさらに1200℃および1300℃で各3時間熱処理した。これの担体の77Kで窒素吸着から測定した比表面積を表1に示す。また粉末X線回折法で調べた生成相を表2に示す。
表1と表2から明らかなように、1200℃では1から8%において、転移性アルミナとLaAlO3が共存しかつ比表面積が60m2/g以上である。また、1300℃では、アルミ二ウムに対するランタンの分率で3から8%を含浸せしめるときLaAlO3相を共存しかつ1300℃、5時間の加熱後における比表面積が少なくとも20m2/gである耐熱性アルミナ担体となっている。
LaAlO3の生成粒子を調べるため、電子顕微鏡観察を行った。図1,2にランタンのアルミニウムに対する量が5mol%のときのアルミナで1000℃で作製したときの写真図を示す。反射電子像によって重元素の存在を示す白い斑点が観察された。粉末X線回折法によればアルミナ以外の相はLaAlO3のみであった。さらに透過型電子顕微鏡で調べたところ約20nm(nmはナノメーター)の微細なLaAlO3結晶が電子回折によって検出された。これらの粒子は、アルミナの粒子内に生成し20nm程度のきわめて微細な状態で凝集することなく分散している。このようなアルミナ担体は、本発明による担体の提供によってはじめて達成され、さらに本発明の製造方法により可能になったものである。図3,4に、ランタンのアルミニウムに対する量が5mol%のときのアルミナで1200℃で熱処理したときの写真図を示す。同様に反射電子像によって重元素の存在を示す白い斑点が50nm以下の大きさで観察された。比表面積は60m2/gであった。また、1300℃熱処理後において20m2/gを有する試料の同様な顕微鏡観察で100nm以下の粒子が観察された。これらの実施例の結果から、本発明の耐熱性担体はアルミナにLaAlO3微粒子が分散した特異な複合体でかつ高い比表面積をもつ新規な担体材料であることが明らかである。
Transposable alumina (γ-alumina) having a purity of 99.9% or more was impregnated with an aqueous solution of lanthanum nitrate (La (NO 3 ) 3 · 6H 2 O). The amount of lanthanum was adjusted to a ratio of 0, 0.3, 1.5, 3, 5, 7.5, and 10 mol% by the above-mentioned ratio of alumina to lanthanum (lanthanum / aluminum). Further, the impregnation was performed by immersing the above-mentioned alumina in an aqueous solution of lanthanum nitrate so that the entire amount was soaked in the alumina in consideration of the water absorption rate of alumina being 60%. Transposable alumina was impregnated with an aqueous lanthanum nitrate solution, dried, and then calcined in the atmosphere at 1000 ° C. for 3 hours to obtain a carrier. This was further heat-treated at 1200 ° C and 1300 ° C for 3 hours each. Table 1 shows the specific surface area of this carrier measured from nitrogen adsorption at 77K. In addition, Table 2 shows the product phase examined by powder X-ray diffraction.
As is apparent from Tables 1 and 2, transitional alumina and LaAlO 3 coexist at 1 to 8% at 1200 ° C. and the specific surface area is 60 m 2 / g or more. Also, at 1300 ° C, when impregnating with 3 to 8% lanthanum to aluminum, the LaAlO 3 phase coexists and the specific surface area after heating at 1300 ° C for 5 hours is at least 20 m 2 / g It becomes a functional alumina carrier.
In order to examine the generated particles of LaAlO 3 , observation with an electron microscope was performed. FIGS. 1 and 2 show a photograph of the alumina produced at 1000 ° C. when the amount of lanthanum to aluminum is 5 mol%. White spots indicating the presence of heavy elements were observed in the backscattered electron image. According to the powder X-ray diffraction method, the phase other than alumina was only LaAlO 3 . Furthermore, when examined with a transmission electron microscope, a fine LaAlO 3 crystal of about 20 nm (nm is nanometer) was detected by electron diffraction. These particles are formed in alumina particles and dispersed in an extremely fine state of about 20 nm without aggregation. Such an alumina carrier is achieved for the first time by the provision of the carrier according to the present invention, and has been made possible by the production method of the present invention. FIGS. 3 and 4 show photographs when heat treatment is performed at 1200 ° C. with alumina when the amount of lanthanum relative to aluminum is 5 mol%. Similarly, white spots indicating the presence of heavy elements were observed in the backscattered electron image with a size of 50 nm or less. The specific surface area was 60 m 2 / g. Further, after heat treatment at 1300 ° C., particles having a diameter of 100 nm or less were observed by a similar microscopic observation of a sample having 20 m 2 / g. From the results of these Examples, it is clear that the heat-resistant carrier of the present invention is a novel composite material having a high specific surface area and a unique composite in which LaAlO 3 fine particles are dispersed in alumina.
本発明の耐熱性アルミナ担体とその製造方法は高温排ガスの浄化や燃焼浄化用の分野に利用可能である。 The heat-resistant alumina carrier and the production method thereof of the present invention can be used in the fields of high-temperature exhaust gas purification and combustion purification.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012096386A1 (en) | 2011-01-14 | 2012-07-19 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Porous alumina material, process for producing same, and catalyst |
| US9744522B2 (en) | 2011-01-14 | 2017-08-29 | Renaissance Energy Research Corporation | Porous alumina material, process for producing same, and catalyst |
| US10906816B2 (en) | 2016-07-29 | 2021-02-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Alumina and method for producing automotive catalyst using same |
| KR20220127285A (en) | 2020-03-26 | 2022-09-19 | 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 | Porous Alumina and Catalyst |
| KR20240125048A (en) | 2022-03-25 | 2024-08-19 | 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 | Method for synthesizing a sol solution containing SiO2Al2O3, and method for forming a porous alumina film |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180751A (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Heat resistant alumina carrier |
| JPS6442358A (en) * | 1987-08-05 | 1989-02-14 | Tanaka Precious Metal Ind | Heat resistant ceramics and production thereof |
| JPH05262517A (en) * | 1991-10-26 | 1993-10-12 | Johnson Matthey Plc | Alumina prepared by thermal decomposition of alumina sulphate and preparation thereof, and catalyst containing the same and its use |
| JPH07309619A (en) * | 1992-11-12 | 1995-11-28 | Rhone Poulenc Chim | Lanthanum-stabilized alumina and method of making same |
| JPH0857316A (en) * | 1994-08-22 | 1996-03-05 | Daihatsu Motor Co Ltd | Exhaust gas purification catalyst for automobile |
-
2007
- 2007-09-06 JP JP2007231003A patent/JP2009061383A/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180751A (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Heat resistant alumina carrier |
| JPS6442358A (en) * | 1987-08-05 | 1989-02-14 | Tanaka Precious Metal Ind | Heat resistant ceramics and production thereof |
| JPH05262517A (en) * | 1991-10-26 | 1993-10-12 | Johnson Matthey Plc | Alumina prepared by thermal decomposition of alumina sulphate and preparation thereof, and catalyst containing the same and its use |
| JPH07309619A (en) * | 1992-11-12 | 1995-11-28 | Rhone Poulenc Chim | Lanthanum-stabilized alumina and method of making same |
| JPH0857316A (en) * | 1994-08-22 | 1996-03-05 | Daihatsu Motor Co Ltd | Exhaust gas purification catalyst for automobile |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012096386A1 (en) | 2011-01-14 | 2012-07-19 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Porous alumina material, process for producing same, and catalyst |
| US9440222B2 (en) | 2011-01-14 | 2016-09-13 | Renaissance Energy Research Corporation | Porous alumina material, process for producing same, and catalyst |
| US9744522B2 (en) | 2011-01-14 | 2017-08-29 | Renaissance Energy Research Corporation | Porous alumina material, process for producing same, and catalyst |
| US10906816B2 (en) | 2016-07-29 | 2021-02-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Alumina and method for producing automotive catalyst using same |
| KR20220127285A (en) | 2020-03-26 | 2022-09-19 | 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 | Porous Alumina and Catalyst |
| KR20240125048A (en) | 2022-03-25 | 2024-08-19 | 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 | Method for synthesizing a sol solution containing SiO2Al2O3, and method for forming a porous alumina film |
| US12343703B2 (en) | 2022-03-25 | 2025-07-01 | Renaissance Energy Research Corporation | Method for synthesizing SiO2Al2O3 containing sol solution and method for forming porous alumina film |
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