[发明专利]催化剂结构体及其制造方法、以及使用了该催化剂结构体的烃的制造方法

说明书

本发明提供一种催化剂结构体，对于所述催化剂结构体而言，不仅防止功能性物质的微粒彼此的凝聚，而且能抑制催化活性的下降，实现长寿命化。催化剂结构体(1)具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体(10)和功能性物质，前述功能性物质含有：第一元素，所述第一元素为选自由钴(Co)、镍(Ni)、铁(Fe)及钌(Ru)组成的组中的1种以上金属元素；和第二元素，所述第二元素为选自由元素周期表的第1族、第2族、第4族、第7族、第12族的金属元素组成的组中的1种以上，前述载体(10)具有相互连通的通道(11)，前述功能性物质(20)存在于前述载体(10)的至少前述通道(11)。

技术领域

本发明涉及催化剂结构体及其制造方法、以及使用了该催化剂结构体的烃的制造方法。

背景技术

作为利用催化反应的技术，例如，制造可用作作为石油的替代燃料的合成油、合成燃料等液体燃料制品的原料的烃化合物的方法是已知的，作为催化反应的一例，由以一氧化碳气体(CO)及氢气(H₂)为主成分的合成气体合成烃、尤其是液态烃的费托合成反应(以下，有时也称为“FT合成反应”。)是已知的。作为可用于该FT合成反应的催化剂，例如，专利文献1中，公开了在二氧化硅、氧化铝等载体上担载钴、铁等活性金属而成的催化剂，专利文献2中，公开了含有钴、锆或钛、及二氧化硅的催化剂。

FT合成反应中使用的催化剂例如可通过在二氧化硅、氧化铝等载体中浸渗钴盐、钌盐等、并对其进行烧成，从而作为担载有钴氧化物及/或钌氧化物的催化剂(未还原催化剂)而得到。按照上述方式得到的催化剂相对于FT合成反应呈现充分的活性，因此，需要如专利文献3中公开的那样，使该催化剂与氢气等还原气体接触而进行还原处理，将作为活性金属的钴及/或钌从氧化物的状态转化成金属的状态。

另外，如专利文献4中公开的那样，可知对于FT合成反应而言，由于伴随着极大的发热，因此，在催化剂表面，局部过热的位置成为过热部位(hot spot)，由于该过热部位而导致的在催化剂表面发生的副反应(碳质的析出等)的进行使活性下降。为了防止这样的过热部位的生成，需要使作为催化剂发挥作用的作为功能性物质的活性金属种的微粒(金属微粒)不凝聚，使活性位点分散。出于防止金属微粒的凝聚的目的，可以考虑使用具有与该活性金属种的强相互作用的载体，使得金属微粒彼此不能容易地凝聚。

作为该方法的一例，高分散地担载金属微粒的溶胶·凝胶法是已知的。溶胶·凝胶法中，在合成成为载体的金属氧化物的阶段中，活性金属种以原子水平被均匀导入。担载金属催化剂的活性金属种以极度高分散的方式被包含于作为载体的金属氧化物的晶格中，因此，在各种处理、反应中也不容易发生凝聚。然而，活性金属种与载体较强地结合，因此，存在下述这样的问题：在反应之前，催化剂的活化变得困难，得不到充分的催化活性；由于难以控制粒径，因此，难以将粒径整备为纳米尺寸。

另外，若金属微粒彼此的凝聚发生，则伴随着作为催化剂的有效表面积的减少，催化活性下降，因此，催化剂本身的寿命变得比通常更短。因此，还存在下述这样的问题：必须在短期内对催化剂本身进行更换·再生，不仅更换操作复杂，而且不能谋求节约资源化。

另外，专利文献3、专利文献4中，由于在FT合成反应时生成的H₂O，使催化剂中的活性金属氧化，有时相对于FT合成反应的催化剂的活性下降。因此，要求抑制FT合成反应后的催化剂的活性的下降。