[发明专利]催化剂前体物质及使用该催化剂前体物质的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂前体物质、其制造方法及使用该催化剂前体 物质的铜-锌-铝催化剂。更详细而言，涉及含有铜、锌与铝并具有在 特定的晶面间距处显示宽峰的X射线衍射图案的催化剂前体物 质，其制造方法以及使用该催化剂前体物质的铜-锌-铝催化剂，特别 涉及适于作为水煤气变换反应用催化剂(使一氧化碳与水蒸气反应制 造二氧化碳与氢时的催化剂)的铜-锌-铝催化剂。进一步涉及使用该 铜-锌-铝催化剂的一氧化碳转化方法、使用由该转化方法制造的氢的 燃料电池系统。

背景技术

铜-锌-铝催化剂可用于水煤气变换反应、甲醇合成反应、利用醇 脱氢的醛或酮的制造、氢化催化剂、脱硫催化剂等，但容易由于 铜、锌凝集而导致劣化，需要改善耐久性。

以往，已知水煤气变换反应对于由烃制造氢时的一氧化碳去 除、甲醇合成或羰化反应中氢/一氧化碳比的调节而言是重要的反 应，并且，最近作为用于由烃等制造降低燃料电池用的一氧化碳浓 度的氢的反应而受到关注。

至今，对于用于上述水煤气变换反应的催化剂而言，开发了高 温反应用的铁、铬类催化剂，低温反应用的由铜-锌-铝的氧化物构成 的催化剂，为了改善上述催化剂的活性和耐久性，正在进行各种研 究。

即，专利文献1中，作为具有良好催化剂活性的水煤气变换反应 用催化剂，公开了下述催化剂：将氧化铝或作为氧化铝前体的氧化 铝凝胶预先导入反应体系，以该氧化铝或氧化铝前体为核，形成铜 与锌的沉淀。专利文献2中，作为CO转化率高于作为常规低温反应用 催化剂的由铜/锌/铝的氧化物构成的催化剂的CO变换反应用催化剂， 公开了除氧化铜、氧化锌、氧化铝之外，还以氧化锆与氧化锰为必 需成分的CO变换反应用催化剂。专利文献3中，作为具有优异的活性 与稳定性的水煤气反应用催化剂，公开了低温水煤气变换反应用催 化剂，其含有特定量的氧化铜、氧化锌与氧化铝并且由含有水滑石 形态的铝和不同于水滑石的铝的前体材料制造。专利文献4中，公开 了使用绿铜锌矿(Aurichalcite)型((Cu，Zn)₅(CO₃)₂(OH)₆))的催化剂前体 制造的由铜与锌构成的催化剂以合成甲醇的方法。但是，使用显示 spertiniite(水蓝铜矿)型(Cu(OH)₂)或Hydroscarbroite(羟碳酸铝矿)型 (Al₁₄(CO₃)₃(OH)₃₆·n(H₂O)的X射线衍射图案的铜-锌-铝催化剂前体的 方法至今未见报告。专利文献5中，公开了如下制备的催化剂：在低 温下，作为具有高活性的一氧化碳转化催化剂，混合含有铜与锌的 金属水溶液与至少含有伯胺、仲胺或叔胺的任一种的碱性水溶液， 用共沉淀法制备。进而，在专利文献6中，在较低的温度范围中，作 为可以长期保持高一氧化碳转化率的一氧化碳转化反应用催化剂， 公开了将分别含有特定量的氧化铜、氧化锌与氧化硅的组合物煅烧 得到的催化剂。

但是，作为频繁反复启动、停止的燃料电池中使用的氢制造用 水煤气变换反应用催化剂，上述催化剂均仍然有不足。

【专利文献1】日本特开2003-236382号公报

【专利文献2】日本特开2004-122063号公报

【专利文献3】日本特开2005-520689号公报

【专利文献4】日本特开平9-187654号公报

【专利文献5】日本特开2004-298685号公报

【专利文献6】日本特开2000-126597号公报

发明内容

发明所需解决的课题

本发明鉴于上述情况得到，其目的在于提供：含有铜、锌与铝 并显示新的X射线衍射图案的催化剂前体物质，其制造方法，将该 催化剂前体煅烧得到的用作甲醇水蒸气改质用催化剂、甲醇合成用 催化剂或脱硫催化剂的铜-锌-铝催化剂，以及作为活性与耐久性高、 即使用于燃料电池活性的降低也少、可长期使用的水煤气变换反应 用催化剂而使用的铜-锌-铝催化剂和使用该催化剂的一氧化碳转化方 法，以及使用由该转化方法得到的氢的燃料电池系统。

用于解决课题的手段