DE112013004202T5 - purifying catalyst - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreinigungskatalysator, welcher C-Fe-Ce enthält und stellt einen neuen Katalysator für Abgase bereit, welcher in der Lage ist, eine stabile Reinigungsleistung zu zeigen, sogar wenn die Flussrate eines Abgases sich ändert, während er Haltbarkeit als breite Temperaturveränderungen aufweist. Es wird ein Abgasreinigungskatalysator vorgeschlagen, welcher eine Konfiguration aufweist, worin eine Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und (Cer), von einem anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger gestützt wird und welcher dadurch charakterisiert ist, dass der Gehalt der Mischung relativ zum anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger 10–300 Gew.-% ist.The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst containing C-Fe-Ce, and provides a novel exhaust gas catalyst capable of exhibiting stable cleaning performance even when the flow rate of an exhaust gas changes while maintaining durability as broad temperature changes having. There is proposed an exhaust gas purifying catalyst having a configuration in which a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and (cerium) is supported by an inorganic porous powdery carrier and which is characterized in that the content of the Mixture relative to the inorganic, porous, powdery carrier 10-300 wt .-% is.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreinigungskatalysator, welcher verwendbar bei der Reinigung von Abgas, welches aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, ist.The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst which is useful in purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

Hintergrundbackground

Das Abgas eines Kraftfahrzeugs, welches Benzin als Treibstoff verwendet, enthält schädliche Komponenten, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx). Es ist notwendig, jede dieser schädlichen Komponenten unter Verwendung eines Katalysators so aufzureinigen, dass die Kohlenwasserstoffe (HC) durch Oxidation in Wasser und Kohlenstoffdioxid überführt werden, das Kohlenmonoxid (CO) durch Oxidation in Kohlenstoffdioxid überführt wird und die Stickoxide (NOx) durch Reduktion in Stickstoff überführt werden.The exhaust gas of a motor vehicle which uses gasoline as fuel contains harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO x ). It is necessary to purify each of these harmful components using a catalyst so that the hydrocarbons (HC) are converted into water and carbon dioxide by oxidation, the carbon monoxide (CO) is converted into carbon dioxide by oxidation, and the nitrogen oxides (NO x ) by reduction be converted into nitrogen.

Als ein solcher Katalysator zur Behandlung von Abgas (im Folgenden als „Abgasreinigungskatalysator” bezeichnet), wurde ein Dreiwegekatalysator (TWC), welcher in der Lage ist, CO und HC zu oxidieren und NOx zu reduzieren, verwendet. Der Dreiwegekatalysator wird im Allgemeinen in Form eines Wandlers in einer mittleren Position zwischen dem Motor und dem Schalldämpfer der Auspuffleitung befestigt.As such a catalyst for treating exhaust gas (hereinafter referred to as "exhaust purification catalyst"), a three-way catalyst (TWC) capable of oxidizing CO and HC and reducing NO x was used. The three-way catalyst is generally mounted in the form of a transducer in a middle position between the engine and the muffler of the exhaust pipe.

Als ein solcher Dreiwegekatalysator ist ein Dreiwegekatalysator bekannt, welcher durch die Beladung eines Edelmetalls wie beispielsweise Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Rhodium (Rh) auf einen hitzebeständigen, porösen Oxidkörper mit einer hohen spezifischen Oberfläche, wie beispielsweise ein poröser Aluminiumoxidkörper mit einer hohen spezifischen Oberfläche, und dessen anschließender Beladung auf ein Substrat, wie beispielsweise ein hitzebeständiges Keramiksubstrat oder ein monolithisches Substrat mit einer Metall-Wabenstruktur oder auf einen hitzebeständigen Partikel, erhalten wird.As such a three-way catalyst, there is known a three-way catalyst which comprises loading a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd) or rhodium (Rh) onto a heat-resistant porous oxide body having a high specific surface area such as a porous alumina body having a high specific surface, and its subsequent loading on a substrate, such as a heat-resistant ceramic substrate or a monolithic substrate with a metal honeycomb structure or on a heat-resistant particles is obtained.

Das Edelmetall in dieser Art von Dreiwegekatalysator weist eine Funktion auf, durch die die Kohlenwasserstoffe in dem Abgas durch Oxidation in Wasser und Kohlenstoffdioxid überführt werden, Kohlenmonoxid in dem Abgas durch Oxidation in Kohlenstoffdioxid überführt wird; zwischenzeitlich werden die Stickoxide in dem Abgas durch Reduktion in Stickstoff überführt. Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis von Treibstoff zu Luft (Luft-Treibstoff-Verhältnis) konstant gehalten wird (auf dem theoretischen Luft-Treibstoff-Verhältnis), um die Katalyse effektiv für beide Reaktionen zur gleichen Zeit voranzubringen.The noble metal in this kind of three-way catalyst has a function by which the hydrocarbons in the exhaust gas are oxidized into water and carbon dioxide by oxidation, carbon monoxide in the exhaust gas is converted into carbon dioxide by oxidation; In the meantime, the nitrogen oxides in the exhaust gas are converted by reduction into nitrogen. It is preferred that the ratio of fuel to air (air to fuel ratio) be kept constant (on the theoretical air to fuel ratio) to effectively promote catalysis for both reactions at the same time.

Das Luft-Treibstoff-Verhältnis von Verbrennungsmotoren eines Kraftfahrzeuges und dergleichen ändert sich drastisch in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen, so wie beispielweise Beschleunigung, Abbremsen, das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit und das Fahren bei hoher Geschwindigkeit und damit wird das fluktuierende Luft-Treibstoff-Verhältnis (A/F) konstant durch die Betriebsbedingungen des Motors, welcher einen Sauerstoffsensor (Zirkoniumoxid) verwendet, kontrolliert. Jedoch ist es für den Katalysator nicht möglich, ausreichende aufreinigende katalytische Leistung nur durch die Kontrolle des Luft-Treibstoff-Verhältnisses (A/F), wie oben beschrieben, auszuüben und somit sollte die Katalysatorschicht selbst ebenso die Wirkung aufweisen, das Luft-Treibstoff-Verhältnis (A/F) zu kontrollieren. Daher wird ein Katalysator verwendet, bei dem ein Promoter zu einem Edelmetall der katalytischen Komponente zum Zwecke der Verhinderung eines Abfalls der Reinigungsleistung des Katalysators, welcher durch eine Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses durch die chemische Wirkung des Katalysators selbst verursacht wird, hinzugegeben wird.The air-fuel ratio of internal combustion engines of a motor vehicle and the like drastically changes depending on driving conditions such as acceleration, deceleration, low-speed driving, and high-speed driving, and thus the fluctuating air-fuel ratio (FIG. A / F) is constantly controlled by the operating conditions of the engine using an oxygen sensor (zirconia). However, it is not possible for the catalyst to exert sufficient purifying catalytic performance only by controlling the air-fuel ratio (A / F) as described above, and thus the catalyst layer itself should also have the effect of reducing the air-fuel ratio. Ratio (A / F). Therefore, a catalyst is used in which a promoter is added to a noble metal of the catalytic component for the purpose of preventing a decrease in the purification performance of the catalyst caused by a change in the air-fuel ratio by the chemical action of the catalyst itself.

Als ein solcher Promoter ist ein Promoter (auf den als ein „OSC-Material” Bezug genommen wird) bekannt, welcher die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) aufweist, um Sauerstoff in einer reduzierenden Atmosphäre freizusetzen und Sauerstoff in einer oxidierenden Atmosphäre zu absorbieren. Beispielsweise sind Ceroxid (Ceroxid CeO2) oder Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxide als OSC-Material mit dieser Sauerstoffspeicherkapazität bekannt.As such a promoter, there is known a promoter (referred to as an "OSC material") having the oxygen storage capacity (OSC) to release oxygen in a reducing atmosphere and to absorb oxygen in an oxidizing atmosphere. For example, ceria (CeO 2 ceria) or ceria-zirconia composite oxides are known as OSC material having this oxygen storage capacity.

Jedoch ist der Preis der Edelmetalle so hoch, dass gesagt wird, dass der Preis des Katalysators größtenteils durch die Edelmetalle bedingt ist, und damit wurde die Entwicklung einer neuen Katalysatorkomponente durchgeführt, um die Edelmetalle zu ersetzen.However, the price of the noble metals is so high as to say that the price of the catalyst is largely due to the noble metals, and thus the development of a new catalyst component has been carried out to replace the noble metals.

Beispielsweise wird in Patentdokument 1 ( JP 2005-296735 A ) ein Katalysator offenbart, bei dem Eisenoxid auf einen Träger, welcher ein Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxid enthält, geladen wird.For example, in Patent Document 1 ( JP 2005-296735 A ) discloses a catalyst in which iron oxide is loaded on a support containing a ceria-zirconia composite oxide.

Zusätzlich wird in Patentdokument 2 ( JP 2004-160433 A ) ein Katalysator offenbart, welcher aus einem Kompositoxid von mindestens einer Art von Metall, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Ceroxid, Zirkoniumoxid, Aluminium, Titan und Mangan, und Eisen zusammengesetzt ist. In addition, in Patent Document 2 ( JP 2004-160433 A ) discloses a catalyst composed of a composite oxide of at least one kind of metal selected from the group consisting of ceria, zirconia, aluminum, titanium and manganese, and iron.

In Patentdokument 3 ( JP 2008-18322 A ) wird ein Katalysator offenbart, welcher eine Struktur aufweist, bei der Eisenoxid in einem Ceroixd-Zirkoniumoxid-Kompositoxid dispergiert ist und zumindest teilweise in einem festen Lösungszustand vorliegt.In Patent Document 3 ( JP 2008-18322 A ) discloses a catalyst having a structure in which iron oxide is dispersed in a ceroixd-zirconia composite oxide and at least partially in a solid solution state.

Des Weiteren ist ein Abgasreinigungskatalysator, zusammengesetzt aus Kohlenstoff(C)-Eisen(Fe)-Cer(Ce) in Patentdokument 4 ( JP 2012-50980 A ) offenbart.Further, an exhaust gas purifying catalyst composed of carbon (C) iron (Fe) cerium (Ce) in Patent Document 4 ( JP 2012-50980 A ) disclosed.

ZitierungslisteCITATION

PatentdokumentPatent document

  • Patentdokument 1: JP 2005-296735 A Patent Document 1: JP 2005-296735 A
  • Patentdokument 2: JP 2004-160433 A Patent Document 2: JP 2004-160433 A
  • Patentdokument 3: JP 2008-18322 A Patent Document 3: JP 2008-18322 A
  • Patentdokument 4: JP 2012-50980 A Patent Document 4: JP 2012-50980 A

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden sollTask to be solved by the invention

Ein Katalysator für ein Kraftfahrzeug sollte eine Leistung aufweisen, welche in der Lage ist, eine stabile Reinigungsleistung trotz einer Veränderung in der Flussrate des Abgases, zusätzlich zur Haltbarkeit gegenüber einer starken Veränderung der Temperatur zu zeigen. Es gibt eine Tendenz, dass die Oberfläche des Abgasreinigungskatalysators durch Sintern abnimmt und damit die katalytische Aktivität abnimmt, wenn der Abgasreinigungskatalysator bei einer hohen Temperatur von 900 bis 1000°C in Luft für eine lange Zeit wärmebehandelt wird um seine Haltbarkeit zu gewährleisten. Insbesondere gibt es ein Problem der starken Sintertendenz in einem C-Fe-Ce-Katalysator welcher eine hohe katalytische Aktivität aufweist.A catalyst for a motor vehicle should have a performance capable of exhibiting a stable cleaning performance despite a change in the flow rate of the exhaust gas, in addition to durability against a large change in temperature. There is a tendency that the surface of the exhaust gas purifying catalyst decreases by sintering and hence the catalytic activity decreases when the exhaust gas purifying catalyst is heat-treated at a high temperature of 900 to 1000 ° C in air for a long time to ensure its durability. In particular, there is a problem of strong sintering tendency in a C-Fe-Ce catalyst having a high catalytic activity.

Dementsprechend bezieht sich die Aufgabe der Erfindung auf einen Abgasreinigungskatalysator welcher C-Fe-Ce enthält, und liegt in der Bereitstellung eines neuen Katalysators für Abgas mit einer Leistung, welche in der Lage ist, eine stabile Reinigungsleistung trotz einer Veränderung in der Flussrate des Abgases, zusätzlich zur Haltbarkeit gegenüber einer starken Veränderung der Temperatur zu zeigen.Accordingly, the object of the invention relates to an exhaust gas purifying catalyst containing C-Fe-Ce, and is to provide a novel exhaust gas catalyst having a power capable of stable cleaning performance despite a change in the flow rate of the exhaust gas. in addition to showing durability against a strong change in temperature.

Mittel zur Lösung der AufgabeMeans of solving the task

Um die oben genannte Aufgabe zu erreichen, stellt die Erfindung einen Abgasreinigungskatalysator mit einem Aufbau bereit, bei dem eine Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce) auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen wird.In order to achieve the above object, the invention provides an exhaust gas purifying catalyst having a structure in which a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) is charged on an inorganic porous powdery carrier.

Effekt der ErfindungEffect of the invention

Der von der Erfindung vorgeschlagene Abgasreinigungskatalysator wird erhalten durch die Beladung einer Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce), auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger und dadurch wird das Sintern davon, selbst wenn der Abgasreinigungskatalysator einer hohen Temperatur von 900 bis 1000°C ausgesetzt wird, unterdrückt. Als ein Ergebnis weist der von der Erfindung vorgeschlagene Abgasreinigungskatalysator eine hohe Haltbarkeit auf und kann eine stabile Reinigungsleistung auf einem hohen Level trotz einer Veränderung der Flussrate des Abgases ausüben.The exhaust gas purifying catalyst proposed by the invention is obtained by charging a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) onto an inorganic porous powdery carrier, and thereby sintering thereof, even if the exhaust gas purifying catalyst of FIG high temperature of 900 to 1000 ° C is suppressed. As a result, the exhaust gas purifying catalyst proposed by the invention has a high durability and can exert a stable cleaning performance at a high level despite a change in the flow rate of the exhaust gas.

Als ein Grund, warum das Sintern, selbst wenn der Abgasreinigungskatalysator einer hohen Temperatur, wie oben beschrieben, ausgesetzt wird, unterdrückt wird, kann angenommen werden, dass es eine große Zahl an feinen Poren auf der Oberfläche des anorganischen, porösen, pulverförmigen Trägers gibt und dass die Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce) in einem Zustand vorliegt, bei dem sie in jede dieser Poren eingedrungen ist, und somit der Kontakt mit einer angrenzenden Mischung gehemmt wird, wobei als Ergebnis das Sintern verhindert wird. Zusätzlich kann angenommen werden, dass die Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce) in dem anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger dispergiert ist und damit die effektive Reaktionsfläche vergrößert wird, wobei als Ergebnis eine stabile Reinigungsleistung trotz eine Veränderung der Flussrate des Abgases ausgeübt werden kann.As a reason why the sintering is suppressed even if the exhaust gas purifying catalyst is exposed to a high temperature as described above, it can be considered that there are a large number of fine pores on the surface of the inorganic porous powdery carrier, and in that the mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) is in a state of penetrating into each of these pores, thus inhibiting contact with an adjacent mixture, as a result of sintering is prevented. In addition, it can be considered that the mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) in the inorganic porous powdery carrier is dispersed and thus the effective reaction area is increased, as a result, a stable cleaning performance can be exercised despite a change in the flow rate of the exhaust gas.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung, um die Konzentration eines Modellgases, welches in dem Leistungstest eines Katalysators der Beispiele verwendet wird, zu messen; 1 Fig. 12 is a schematic diagram of an apparatus for measuring the concentration of a model gas used in the performance test of a catalyst of Examples;

2 ist ein schematisches Diagramm eines Reaktionsrohres in der Vorrichtung der 1; und 2 is a schematic diagram of a reaction tube in the device of 1 ; and

3 ist ein Diagramm, welches die gemessenen Werte von T50 in den Beispielen als ein ternäres Zusammensetzungs-Isoaktivitäts-Diagramm mit Kohlenstoff + Eisen, Cer und Aluminiumoxid als die Eckpunkte illustriert. 3 Fig. 12 is a graph illustrating the measured values of T50 in the examples as a ternary composition isoactivity diagram with carbon + iron, cerium, and alumina as the vertices.

Art(en) zur Ausführung der ErfindungType (s) for carrying out the invention

Als nächstes werden Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die unten beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.Next, embodiments for carrying out the invention will be described. However, the invention is not limited to the embodiments described below.

Abgasreinigungskatalysatorpurifying catalyst

Der Abgasreinigungskatalysator als ein Beispiel der Ausführungsformen der Erfindung (als „vorliegender Katalysator” bezeichnet) ist ein Abgasreinigungskatalysator mit einem Aufbau, bei dem eine Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce), auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen wird.The exhaust gas purifying catalyst as an example of the embodiments of the invention (referred to as "the present catalyst") is an exhaust gas purifying catalyst having a structure in which a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) on an inorganic porous catalyst , powdered carrier is loaded.

Als die obige Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce), kann hier eine Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid beispielhaft genannt werden.As the above mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce), a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and cerium oxide may be exemplified here.

Zu dieser Zeit dient jedes des Eisencarbids (Fe3C), Eisenoxids und Ceroxids als eine aktive Stelle, welche eine Oxidations- und Reduktionswirkung ausübt. Unter diesen übt Fe3C eine hohe Aktivität als eine aktive Stelle, welche eine Oxidations- und Reduktionswirkung ausübt, aus. Auf der anderen Seite weist eine einfache Substanz von Fe3C jedoch eine niedrige Wärmebeständigkeit auf und deswegen wird das meiste Fe3C zu einem Oxid, wie beispielsweise Fe2O3, oxidiert, wenn es einer Haltbarkeitsbehandlung bei 900 bis 1000°C unterworfen wird, und seine Aktivität verschlechtert sich im Allgemeinen deutlich als Ergebnis. Jedoch wird der vorliegende Katalysator erhalten, indem eine Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid, auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen wird und er kann als Ergebnis eine hohe katalytische Aktivität sogar nach einer solchen Haltbarkeitsbehandlung ausüben.At this time, each of the iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and cerium oxide serves as an active site which exerts an oxidation and reduction action. Among them, Fe 3 C exerts high activity as an active site which exerts an oxidation and reduction effect. On the other hand, however, a simple substance of Fe 3 C has low heat resistance, and therefore, most Fe 3 C is oxidized to an oxide such as Fe 2 O 3 when subjected to a durability treatment at 900 to 1000 ° C and its activity generally deteriorates significantly as a result. However, the present catalyst is obtained by charging a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and cerium oxide on an inorganic porous powdery carrier, and as a result, can exert high catalytic activity even after such a preservability treatment.

In dem vorliegenden Katalysator ist der Gehalt der Mischung in Bezug auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger (100 Gew.-%) bevorzugt von 10,0 bis 300 Gew.-%, unter diesem ist es insbesondere bevorzugt 20,0 Gew.-% oder mehr oder 180 Gew.-% oder weniger und unter diesem ist es insbesondere bevorzugt 30 Gew.-% oder mehr oder 120 Gew.-% oder weniger.In the present catalyst, the content of the mixture with respect to the inorganic porous powdery carrier (100% by weight) is preferably from 10.0 to 300% by weight, among which it is more preferably 20.0% by weight. % or more or 180% by weight or less, and more preferably, it is 30% by weight or more or 120% by weight or less.

In dem vorliegenden Katalysator ist es möglich, zu verhindern dass die Komposit-Carbonat-Partikel in engen Kontakt miteinander vorliegen, und das Sintern bei der Aussetzung gegenüber einer hohen Temperatur zu verhindern, wenn der Gehalt der Mischung in Bezug auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger 300 Gew.-% oder weniger ist. Daraus folgt, dass es möglich ist, einen Abfall der Leistungsrate, welche durch einen Abfall der effektiven Fläche bedingt ist, zu unterdrücken. Auf der anderen Seite ist es möglich, die Zahl der Katalysatorpartikel aufrechtzuerhalten und die Leistungsrate durch das Vorhandensein der effektiven aktiven Stelle aufrechtzuerhalten, wenn der Gehalt 10,0 Gew.-% oder mehr ist.In the present catalyst, it is possible to prevent the composite carbonate particles from being in close contact with each other and to prevent sintering from being exposed to a high temperature when the content of the mixture is in relation to the inorganic, porous, powdery Carrier is 300 wt% or less. It follows that it is possible to suppress a drop in the power rate caused by a drop in the effective area. On the other hand, it is possible to maintain the number of catalyst particles and maintain the performance rate by the presence of the effective active site when the content is 10.0 wt% or more.

Zusätzlich ist das Massenverhältnis des C-Atoms zum Fe-Atom zum Ce-Atom (C:Fe:Ce), welche in der Mischung enthalten sind, bevorzugt 0,01 bis 1,4 Gew.-%:0,1 bis 98,9 Gew.-%:0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%).In addition, the mass ratio of C atom to Fe atom to Ce atom (C: Fe: Ce) contained in the mixture is preferably 0.01 to 1.4 wt%: 0.1 to 98, 9 wt%: 0.1 to 98.9 wt% with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100 wt%).

Aus diesem Gesichtspunkt ist der Gehalt an Kohlenstoff (C) bevorzugt 0,01 bis 1,4 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) und unter diesem ist er besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% oder mehr oder 1,3 Gew.-% oder weniger.From this point of view, the content of carbon (C) is preferably 0.01 to 1.4% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight), and under this, it is more preferably 0, 3% by weight or more or 1.3% by weight or less.

Der Gehalt an Eisen (Fe) ist bevorzugt 0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) und unter diesem ist er besonders bevorzugt 7,8 Gew.-% oder mehr oder 98,7 Gew.-% oder weniger und unter diesem ist er ganz besonders bevorzugt 26,7 Gew.-% oder mehr oder 90,8 Gew.-% oder weniger. Der Gehalt an Cer (Ce) ist bevorzugt 0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) und unter diesem ist er besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% oder mehr oder 92,1 Gew.-% oder weniger und unter diesem ist er ganz besonders bevorzugt 7,9 Gew.-% oder mehr oder 73,0 Gew.-% oder weniger. The content of iron (Fe) is preferably 0.1 to 98.9 wt% with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100 wt%), and more preferably 7.8 wt. % or more, or 98.7% by weight or less, and more preferably, it is 26.7% by weight or more or 90.8% by weight or less. The content of cerium (Ce) is preferably 0.1 to 98.9% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight), and under this, it is more preferably 0.1% by weight. % or more, or 92.1% by weight or less, and more preferably 7.9% by weight or more, or 73.0% by weight or less.

Zusätzlich kann die Mischung des Weiteren Cobalt (Co) enthalten. Es ist möglich, die Hitzebeständigkeit durch das Enthalten von Cobalt zu verbessern.In addition, the mixture may further contain cobalt (Co). It is possible to improve the heat resistance by containing cobalt.

Der Gehalt an Cobalt ist bevorzugt höher als 0,1 Gew.-% und weniger als 15 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) und unter diesem ist es besonders bevorzugt, dass er 5 Gew.-% oder mehr oder 10 Gew.-% oder weniger ist.The content of cobalt is preferably higher than 0.1% by weight and lower than 15% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight), and among them, it is particularly preferable it is 5 wt% or more or 10 wt% or less.

Anorganischer, poröser, pulverförmiger Träger Beispiele des anorganischen, porösen, pulverförmigen Trägers können einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger, welcher aus einer Verbindung geformt wird, welche ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus einer Siliciumdioxid-Verbindung, einer Aluminiumdioxid-Verbindung und einer Titanoxid-Verbindung oder ein OSC-Material, wie beispielsweise ein Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxid, einschließen.Inorganic Porous Powdery Carrier Examples of the inorganic porous powdery carrier may be an inorganic porous powdery carrier formed from a compound selected from the group consisting of a silica compound, an alumina compound, and a Titanium oxide compound or an OSC material such as a ceria-zirconia composite oxide.

Insbesondere ist es möglich, ein poröses Pulver, welches aus einer Verbindung, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid, einem Alumino-Silicat, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Chromoxid und Aluminium-Ceroxid gebildet wird, als Beispiel zu geben.In particular, it is possible to exemplify a porous powder formed from a compound selected from alumina, silica, silica-alumina, alumino-silicate, alumina-zirconia, alumina-chromia and alumina-ceria.

Als Aluminiumoxid kann Aluminiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 50 m2/g, beispielsweise γ, δ, θ oder α Aluminiumoxid, bevorzugt verwendet werden. Unter diesen werden γ Aluminiumoxid oder θ Aluminiumoxid bevorzugt verwendet. Gleichzeitig kann eine Spurenmenge von Lanthan (La) in dem Aluminiumoxid enthalten sein, um die Wärmebeständigkeit zu vergrößern.As the alumina, alumina having a specific surface area of more than 50 m 2 / g, for example, γ, δ, θ or α alumina, may be preferably used. Among them, γ alumina or θ alumina is preferably used. At the same time, a trace amount of lanthanum (La) may be contained in the alumina to increase the heat resistance.

Beispiele für das OSC-Material können eine Cer-Verbindung, eine Zirkonium-Verbindung und ein Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxid einschließen.Examples of the OSC material may include a cerium compound, a zirconium compound and a ceria-zirconia composite oxide.

Andere KomponentenOther components

Der vorliegende Katalysator kann ein Katalysator mit einem Aufbau sein, bei dem zusätzlich zu der Mischung ein Edelmetall auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen wird.The present catalyst may be a catalyst having a structure in which, in addition to the mixture, a noble metal is loaded on an inorganic porous powdery carrier.

Die beladene Menge des Edelmetalls ist bevorzugt 0,01 Gew.-% oder mehr in Bezug auf die Masse des beladenen Katalysatorpulvers (100 Gew.-%) und unter diesem ist sie besonders bevorzugt 0,41 Gew.-% oder mehr.The loaded amount of the noble metal is preferably 0.01% by weight or more with respect to the mass of the loaded catalyst powder (100% by weight), and below that, it is more preferably 0.41% by weight or more.

Zu dieser Zeit können Beispiele für Edelmetalle Palladium (Pd), Platin (Pt) und Rhodium (Rh) einschließen. Unter diesen sind Palladium (Pd) oder Platin (Pt) insbesondere bevorzugt.At this time, examples of noble metals may include palladium (Pd), platinum (Pt) and rhodium (Rh). Among them, particularly preferred are palladium (Pd) or platinum (Pt).

Herstellungsverfahrenproduction method

Als nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des vorliegenden Katalysators beschrieben werden. Jedoch ist das Herstellungsverfahren nicht auf das folgende Herstellungsverfahren beschränkt.Next, an example of a method for producing the present catalyst will be described. However, the manufacturing method is not limited to the following manufacturing method.

Beispielsweise kann der vorliegende Katalysator wie folgt hergestellt werden. Ein anorganischer, poröser, pulverförmiger Träger wird zu einer Lösung aus einer Eisenverbindung und einer Cerverbindung gegeben und die Eisenverbindung und die Cerverbindung werden an den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger befestigt. Danach wird das so erhaltene Ergebnis erwärmt und in der Luft kalziniert, um Eisenoxid und Ceroxid auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger zu laden und dann wird das so erhaltene Ergebnis in einer Atmosphäre eines reaktiven, kohlenstoffhaltigen Gases, wie beispielsweise Kohlenmonoxid(CO)-Gas erwärmt.For example, the present catalyst can be prepared as follows. An inorganic porous powdery carrier is added to a solution of an iron compound and a cerium compound, and the iron compound and the cerium compound are attached to the inorganic porous powdery carrier. Thereafter, the resulting result is heated and calcined in the air to charge iron oxide and cerium oxide on the inorganic porous powdery carrier, and then the result obtained in an atmosphere of a reactive carbon-containing gas such as carbon monoxide (CO) - Gas heated.

Zu dieser Zeit können Beispiele für das Verfahren zur Befestigung einer Eisenverbindung und einer Cerverbindung an einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger ein Verfahren einschließen, bei dem ein anorganischer, poröser, pulverförmiger Träger zu einer Lösung einer Eisenverbindung und einer Cerverbindung gegeben wird. Danach wird eine basische Substanz, wie beispielsweise Ammoniak-Wasser oder Natriumcarbonat, tropfenweise unter Rühren dazu gegeben, um einen pH von 10 bis 11 zu ergeben, wodurch ein Komposithydroxid von Fe und Ce oder ein Komposit-Carbonatsalz ausgefällt wird. Das Präzipitat wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Jedoch ist das Verfahren nicht auf solch ein Verfahren beschränkt. Zusätzlich ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem die Erwärmung in einer Inertgasatmosphäre bei gleichzeitiger Anwesenheit einer Kohlenstoff enthaltenden Substanz durchgeführt wird, zusätzlich zu einem Verfahren, bei dem die Erwärmung in einer reaktiven kohlenstoffhaltigen Gasatmosphäre durchgeführt wird.At this time, examples of the method of attaching an iron compound and a cerium compound to an inorganic porous powdery carrier may include a method in which an inorganic porous powdery carrier is added to a solution of an iron compound and a cerium compound. Thereafter, a basic substance such as ammonia-water or sodium carbonate is added thereto dropwise with stirring to give a pH of 10 to 11, whereby a composite hydroxide of Fe and Ce or a composite carbonate salt is precipitated. The precipitate is washed with water and dried. However, the method is not limited to such a method. In addition, it is also possible to adopt a method in which the heating is carried out in an inert gas atmosphere in the simultaneous presence of a carbon-containing substance, in addition to a method in which the heating is carried out in a reactive carbon-containing gas atmosphere.

Wie oben beschrieben, können Fe und Ce in die feinen Poren eindringen, da die Fe-Verbindung und die Ce-Verbindung an dem anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger in einem Lösungszustand befestigt werden und somit ist es möglich, dass ein Katalysator in einem deutlich bevorzugten Dispersionszustand erhalten wird.As described above, since the Fe compound and the Ce compound are attached to the inorganic porous powdery carrier in a solution state, Fe and Ce can penetrate into the fine pores, and thus it is possible for a catalyst to be significantly preferred Dispersion state is obtained.

Zusätzlich ist es nicht nur möglich, die Mischung von Eisenoxid und Ceroxid auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger in einem gleichmäßig dispergierten Zustand zu laden, sondern auch Kohlenstoff (C) als Eisencarbid gleichmäßig zu dispergieren, wenn die Erwärmung in einer Atmosphäre eines reaktiven kohlenstoffhaltigen Gases, wie beispielsweise CO-Gas, durchgeführt wird, mit anderen Worten wird eine CO-Behandlung durch das Gasphasenverfahren durchgeführt.In addition, not only is it possible to charge the mixture of iron oxide and ceria on the inorganic porous powdery carrier in a uniformly dispersed state, but also to uniformly disperse carbon (C) as iron carbide when heated in an atmosphere of a reactive carbonaceous one Gas, such as CO gas is performed, in other words, a CO treatment is carried out by the gas phase method.

Vorliegende KatalysatorstrukturPresent catalyst structure

Es ist möglich, eine Abgasreinigungskatalysatorstruktur (als „vorliegende Katalysatorstruktur” bezeichnet) durch die Bildung einer Katalysatorschicht, enthaltend den vorliegenden Katalysator auf einem Substrat, herzustellen.It is possible to produce an exhaust gas purifying catalyst structure (referred to as "present catalyst structure") by forming a catalyst layer containing the present catalyst on a substrate.

Es ist möglich, eine Katalysatorstruktur herzustellen, beispielsweise durch Bildung einer Katalysatorschicht auf der Oberfläche eines Substrats mit einer wabenartigen (monolithischen) Struktur, durch Waschbeschichtung oder dergleichen einer Katalysatorzusammensetzung, enthaltend den vorliegenden Katalysator.It is possible to prepare a catalyst structure, for example, by forming a catalyst layer on the surface of a substrate having a honeycomb (monolithic) structure, by wash coating or the like of a catalyst composition containing the present catalyst.

Substratsubstratum

Bei der vorliegenden Katalysatorstruktur können Beispiele für das Material des Substrats ein hitzebeständiges Material, wie beispielsweise Keramiken oder ein Metallmaterial, einschließen.In the present catalyst structure, examples of the material of the substrate may include a heat-resistant material such as ceramics or a metal material.

Beispiele des Materials des Keramiksubstrats können ein hitzebeständiges Keramikmaterial wie beispielsweise Cordierit, Cordierit-alpha-Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Zirkonmullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Magnesiumoxid, Zirkonsilikat, Sillimanit, Magnesiumsilikat, Zirkon, Petalit, alpha-Aluminiumoxid und ein Alumino-Silikat einschließen.Examples of the material of the ceramic substrate may include a heat-resistant ceramic such as cordierite, cordierite-alpha-alumina, silicon nitride, zirconium mullite, spodumene, alumina-silica-magnesia, zirconium silicate, sillimanite, magnesium silicate, zirconium, petalite, alpha-alumina, and an aluminosilicate ,

Beispiele des Materials des metallischen Substrats können ein hitzebeständiges Metall wie beispielsweise Edelstahl oder andere geeignete Eisen-basierte korrosionsbeständige Legierungen einschließen.Examples of the material of the metallic substrate may include a refractory metal such as stainless steel or other suitable iron-based corrosion resistant alloys.

Beispiele der Substratform können eine Wabenform, eine Pelletform und eine sphärische Form einschließen.Examples of the substrate form may include a honeycomb shape, a pellet shape, and a spherical shape.

Als ein Wabenmaterial wird beispielsweise ein Cordierit-Material wie Keramiken im Allgemeinen häufig verwendet. Zusätzlich ist es auch möglich, eine Wabe, welche aus einem Metallmaterial wie beispielsweise ferritischem Edelstahl gebildet ist, zu verwenden.For example, as a honeycomb material, cordierite material such as ceramics is commonly used in general. In addition, it is also possible to use a honeycomb formed of a metal material such as ferritic stainless steel.

Im Falle der Verwendung eines Substrats mit einer Wabenform ist es möglich, beispielsweise ein monolithisches Substrat mit einer großen Zahl an parallelen und feinen Gasdurchflusspassagen, nämlich Kanälen innerhalb des Substrats zu verwenden, so dass das Fluid durch das Innere des Substrats fließt. Zu dieser Zeit ist es ebenso möglich, eine Katalysatorschicht durch die Beschichtung mit einer Katalysatorzusammensetzung auf der Oberfläche der inneren Wände jedes der Kanäle des monolithischen Substrats durch Waschbeschichtung oder dergleichen zu bilden.In the case of using a substrate having a honeycomb shape, it is possible to use, for example, a monolithic substrate having a large number of parallel and fine gas flow passages, namely, channels within the substrate so that the fluid flows through the inside of the substrate. At this time, it is also possible to form a catalyst layer by coating with a catalyst composition on the surface of the inner walls of each of the channels of the monolithic substrate by wash coating or the like.

Katalysatorzusammensetzung catalyst composition

Die Katalysatorzusammensetzung zur Bildung einer Katalysatorschicht der vorliegenden Katalysatorstruktur kann des Weiteren, falls notwendig, zusätzlich zum vorliegenden Katalysator von oben einen Stabilistator oder eine andere Komponente enthalten.Further, if necessary, the catalyst composition for forming a catalyst layer of the present catalyst structure may contain, in addition to the present catalyst, a stabilizer or another component from above.

Beispielsweise ist es möglich, einen Stabilisator zum Zweck der Unterdrückung der Reduktion von Palladiumoxid (PdOx) in metallisches Palladium in einer Treibgas-reichen Atmosphäre hinzu zu mischen.For example, it is possible to add a stabilizer for the purpose of suppressing the reduction of palladium oxide (PdO x ) to metallic palladium in a propellant gas-rich atmosphere.

Beispiele dieser Art von Stabilisatoren können ein Erdalkalimetall oder ein Alkalimetall einschließen. Unter ihnen ist es möglich, eine Art oder zwei oder mehr Arten von Metallen, welche ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Magnesium, Barium, Calcium und Strontium und bevorzugt Strontium und Barium, auszuwählen. Unter diesen ist Barium bevorzugt aus dem Gesichtspunkt, dass es die höchste Temperatur für die Reduktion von PdOx aufweist, das heißt, es wird kaum reduziert.Examples of this type of stabilizer may include an alkaline earth metal or an alkali metal. Among them, it is possible to select one kind or two or more kinds of metals selected from the group consisting of magnesium, barium, calcium and strontium, and preferably strontium and barium. Among them, barium is preferable from the viewpoint that it has the highest temperature for the reduction of PdO x , that is, it is scarcely reduced.

Zusätzlich kann die Katalysatorzusammensetzung eine bekannte Additiv-Komponente wie beispielsweise eine Bindemittel-Komponente enthalten.In addition, the catalyst composition may contain a known additive component such as a binder component.

Als die Bindemittel-Komponente ist es möglich, ein anorganisches Bindemittel wie beispielsweise eine wässrige Lösung wie beispielsweise Aluminiumoxid-Sol, Siliciumoxid-Sol oder Zirkoniumoxid-Sol zu verwenden. Diese können in die Form eines anorganischen Oxids überführt werden, wenn sie kalziniert werden.As the binder component, it is possible to use an inorganic binder such as an aqueous solution such as alumina sol, silica sol or zirconia sol. These may be converted to the form of an inorganic oxide when calcined.

Herstellungsverfahrenproduction method

Als ein Beispiel zur Herstellung der vorliegenden Katalysatorstruktur ist es möglich, ein Verfahren, bei dem der vorliegende Katalysator zu Wasser gegeben wird, gemischt wird und durch eine Kugelmühle oder dergleichen gerührt wird, so dass eine Aufschlämmung erhalten wird, und ein Substrat, beispielsweise ein keramischer Wabenkörper oder dergleichen in diese Aufschlämmung getaucht wird, dann das Ergebnis daraus entnommen wird und kalziniert wird, wodurch eine Katalysatorschicht auf der Oberfläche des Substrats oder dergleichen gebildet wird, exemplarisch zu nennen. Jedoch ist das Verfahren zur Herstellung des vorliegenden Katalysators nicht auf das obige Beispiel beschränkt und jede bekannte Methode kann verwendet werden.As an example of the preparation of the present catalyst structure, it is possible to mix a process in which the present catalyst is added to water and stir by a ball mill or the like to obtain a slurry and a substrate such as a ceramic Honeycomb body or the like is dipped in this slurry, then the result thereof is taken out and calcined, thereby forming a catalyst layer on the surface of the substrate or the like, by way of example. However, the method for producing the present catalyst is not limited to the above example, and any known method may be used.

Erklärung von BegriffenExplanation of terms

Gemäß der vorliegenden Beschreibung schließt der Ausdruck „X bis Y” (X und Y sind beliebige Zahlen) die Bedeutung „bevorzugt mehr als X” oder „bevorzugt weniger als Y” sowie die Bedeutung „X oder mehr und Y oder weniger” soweit nicht anders angegeben ein.As used herein, the term "X to Y" (X and Y are any numbers) includes the meaning "preferably greater than X" or "preferably less than Y" and the meaning "X or greater and Y or less" unless otherwise specified indicated.

Zusätzlich schließt der Ausdruck „X oder mehr” (X ist eine beliebige Zahl) oder „Y oder weniger” (Y ist eine beliebige Zahl) auch die Absicht von „bevorzugt mehr als X” oder „bevorzugt weniger als Y” ein.In addition, the term "X or more" (X is an arbitrary number) or "Y or less" (Y is any number) also includes the intention of "preferably more than X" or "preferably less than Y".

BeispieleExamples

Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.In the following, the invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples.

Beispiele 1 bis 28 und Vergleichsbeispiele 1 bis 10Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 10

Eisen(II)nitrat (Nonahydrat) und Cer(III)nitrat (Hexahydrat) wurden in reinem Wasser gelöst und dann wurde Aluminiumoxid-Pulver (m001) oder ein OSC-Material (Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxid) dazu gegeben, während gerührt wurde, wodurch eine gemischte Lösung hergestellt wurde.Iron (II) nitrate (nonahydrate) and cerium (III) nitrate (hexahydrate) were dissolved in pure water, and then alumina powder (m001) or an OSC material (ceria-zirconia composite oxide) was added thereto while stirring. whereby a mixed solution was prepared.

Zu dieser Zeit wurden die Massen an Eisen(II)nitrat (Nonahydrat), Cer(III)nitrat (Hexahydrat), Aluminiumoxid-Pulver und OSC-Material so angepasst, dass die Masse des Eisenatoms, welches in dem Eisen(II)nitrat (Nonahydrat) enthalten ist, die Masse des Ceratoms, welches in dem Cer(III)nitrat (Hexahydrat) enthalten ist, die Masse des Aluminiumoxids und die Masse des OSC-Materials die Zusammensetzung, welche in Tabelle 1 gezeigt ist, ergaben.At this time, the masses of iron (II) nitrate (nonahydrate), cerium (III) nitrate (hexahydrate), alumina powder and OSC material were adjusted so that the mass of the iron atom contained in the ferrous nitrate ( Nonahydrate), the mass of the cerium atom contained in the cerium (III) nitrate (hexahydrate), the mass of the alumina and the mass of the OSC material gave the composition shown in Table 1.

Als nächstes wurde Ammoniak-Wasser tropfenweise zu der gemischten Lösung hinzugegeben bis der pH davon 10 bis 11 betrug und das Ergebnis wurde für 3 Stunden bei einer Rotationsgeschwindigkeit des Rührers von 600 rpm gerührt. Danach wurde die Lösung filtriert und das Präzipitat wurde 2 bis 3 Mal mit Wasser gewaschen und dann in einem Trockner bei 120°C getrocknet.Next, ammonia water was added dropwise to the mixed solution until the pH thereof became 10 to 11, and the result was kept at a rotational speed of 3 hours for 3 hours Stirred from 600 rpm. Thereafter, the solution was filtered, and the precipitate was washed with water 2 to 3 times and then dried in a dryer at 120 ° C.

Im Anschluss wurde das so erhaltene Präzipitat bei 500°C für 3 Stunden in einer Luftatmosphäre kalziniert, dann wurde das Ergebnis unter Verwendung eines Mörsers gemahlen und bei 525°C für 4 Stunden in einer CO-Gas-Atmosphäre erwärmt, um dadurch einen C-Fe-Ce/Aluminiumoxid-Katalysator oder ein C-Fe-Ce/OSC-Material-Katalysator mit einem Aufbau, bei dem eine Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid auf Aluminiumoxid oder ein OSC-Material geladen wurde, zu erhalten.Subsequently, the thus-obtained precipitate was calcined at 500 ° C for 3 hours in an air atmosphere, then the result was ground using a mortar and heated at 525 ° C for 4 hours in a CO gas atmosphere to thereby produce a C-gas. Fe-Ce / alumina catalyst or a C-Fe-Ce / OSC material catalyst having a structure in which a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and ceria was loaded on alumina or an OSC material, to obtain.

Quantifizierungsverfahren für jede KomponenteQuantification method for each component

Die Masse des Eisenatoms, die Masse des Ceratoms, die Masse an Aluminiumoxid und die Masse des OSC-Materials waren die gleichen wie die Mischungsmengen für jede von ihnen und daher wurde ihre Quantifizierung nicht besonders durchgeführt.The mass of the iron atom, the mass of the cerium atom, the mass of aluminum oxide and the mass of the OSC material were the same as the blending amounts for each of them, and therefore their quantification was not particularly performed.

Auf der anderen Seite wurde gefunden, dass die Kohlenstoffmenge durch einen Kohlenstoff- und Schwefelanalysator (hergestellt von Horiba, Ltd.) gemessen und durch Vervielfachung der Mischungsmenge mit dem C-Mengen-Koeffizienten (19%) nach einer Wärmebehandlung bei 500°C oder höher und 1000°C oder weniger bestimmt werden kann. Des Weiteren kann die Kohlenstoffmenge durch eine pyrogene Reaktion in einigen Fällen abnehmen und somit wurde die Kohlenstoffmenge nach der Haltbarkeitsbehandlung bei 1000°C für 5 Stunden gemessen, jedoch wurde keine Änderung der Kohlenstoffmenge vor und nach der Haltbarkeitsbehandlung beobachtet, da die Erwärmung bei 500°C oder höher in den Beispielen oben durchgeführt wurde. Tabelle 1 C (Gew.-%) Fe (Gew.-%) Ce (Gew.-%) m001 (Gew.-%) OSC-Material (Gew.-%) Beispiele 1 bis 4 0,25 18,25 18,55 62,94 Beispiel 5 0,09 6,49 42,06 51,35 Beispiel 6 0,09 6,49 42,06 51,35 Beispiel 7 0,14 9,99 24,97 64,91 Beispiel 8 0,24 17,80 13,60 68,36 Beispiel 9 0,34 24,92 24,92 49,83 Beispiel 10 0,41 29,88 9,96 59,76 Beispiel 11 0,22 16,16 9,08 74,54 Beispiel 12 0,22 16,36 32,33 51,09 Beispiel 13 0,39 28,89 24,40 46,32 Beispiel 14 0,40 29,48 2,59 67,53 Beispiel 15 0,53 38,69 9,65 51,13 Beispiel 16 0,13 9,19 25,07 65,62 Beispiel 17 0,16 11,98 9,98 77,87 Beispiel 18 0,68 49,66 0,00 49,66 Beispiel 19 0,52 38,50 24,87 36,11 Beispiel 20 0,04 3,20 37,38 59,37 Beispiel 21 0,25 18,35 0,00 81,40 Beispiel 22 0,75 54,79 0,00 44,47 Beispiel 23 0,00 0,00 50,00 50,00 Beispiel 24 0,63 45,91 26,23 27,23 Beispiel 25 0,10 7,49 4,00 88,41 Beispiel 26 0,86 63,15 0,00 35,99 Beispiel 27 0,00 0,00 49,30 50,70 Beispiel 28 0,00 0,00 16,40 83,60 Vergleichsbeispiele 1 bis 4 0,99 17,72 81,29 Vergleichsbeispiel 5 0,00 0,00 30,00 70,00 Vergleichsbeispiel 6 0,00 0,00 100,00 0,00 Vergleichsbeispiel 7 0,00 0,00 0,00 100,00 Vergleichsbeispiel 8 0,68 49,66 49,66 0,00 Vergleichsbeispiel 9 1,34 98,66 0,00 0,00 On the other hand, it was found that the amount of carbon was measured by a carbon and sulfur analyzer (manufactured by Horiba, Ltd.) and by multiplying the mixing amount by the C amount coefficient (19%) after a heat treatment at 500 ° C or higher and 1000 ° C or less can be determined. Furthermore, the amount of carbon by a pyrogenic reaction may decrease in some cases, and thus the amount of carbon after the durability treatment was measured at 1000 ° C for 5 hours, however, no change in the carbon amount before and after the durability treatment was observed because heating at 500 ° C or higher in the examples above. Table 1 C (% by weight) Fe (% by weight) Ce (wt .-%) m001 (wt%) OSC material (% by weight) Examples 1 to 4 0.25 18.25 18.55 62.94 Example 5 0.09 6.49 42.06 51,35 Example 6 0.09 6.49 42.06 51,35 Example 7 0.14 9.99 24.97 64.91 Example 8 0.24 17.80 13,60 68.36 Example 9 0.34 24.92 24.92 49.83 Example 10 0.41 29,88 9.96 59.76 Example 11 0.22 16.16 9.08 74.54 Example 12 0.22 16.36 32.33 51.09 Example 13 0.39 28.89 24.40 46.32 Example 14 0.40 29.48 2.59 67.53 Example 15 0.53 38.69 9.65 51.13 Example 16 0.13 9.19 25.07 65.62 Example 17 0.16 11.98 9.98 77.87 Example 18 0.68 49,66 0.00 49,66 Example 19 0.52 38.50 24.87 36.11 Example 20 0.04 3.20 37.38 59.37 Example 21 0.25 18.35 0.00 81.40 Example 22 0.75 54.79 0.00 44.47 Example 23 0.00 0.00 50,00 50,00 Example 24 0.63 45.91 26.23 27.23 Example 25 0.10 7.49 4.00 88.41 Example 26 0.86 63.15 0.00 35,99 Example 27 0.00 0.00 49,30 50,70 Example 28 0.00 0.00 16.40 83,60 Comparative Examples 1 to 4 0.99 17.72 81.29 Comparative Example 5 0.00 0.00 30.00 70,00 Comparative Example 6 0.00 0.00 100.00 0.00 Comparative Example 7 0.00 0.00 0.00 100.00 Comparative Example 8 0.68 49,66 49,66 0.00 Comparative Example 9 1.34 98.66 0.00 0.00

HaltbarkeitstestmethodeDurability Test Method

Der Abgasreinigungskatalysator wurde unter den Haltbarkeitsbedingungen, welche in Tabelle 2 gezeigt sind, behandelt, um die Haltbarkeit zu untersuchen. Tabelle 2 Haltbarkeitsbedingungen Temperatur 1000°C Zeit 5 Stunden Gasbedingung Luft (10s) ⇔ A/F 13,5 (20 s) A/F 13,5 Beschaffenheit C3H6 3333 ppmC O2 0,105% H2O 10% He Rest The exhaust gas purifying catalyst was treated under the durability conditions shown in Table 2 to examine the durability. Table 2 life conditions temperature 1000 ° C Time 5 hours gas condition Air (10s) ⇔ A / F 13.5 (20 s) A / F 13.5 texture C 3 H 6 3333 ppmC O 2 0.105% H 2 O 10% He rest

Verfahren für den Leistungstest des KatalysatorsProcedure for performance test of the catalyst

Der Leistungstest des Katalysators wurde unter Verwendung eines Modellgases, welches in Tabelle 3 gezeigt ist, durchgeführt. Tabelle 3 Zusammensetzung des Modellgases O2 1,0% NO 0,1% CO 1,0% C3H6 0,1% H2 0,2% CO2 8,0% H2O 10,0% HE Basis Luft-Treibstoff-Verhältnis A/F 14,63 (theoretisches Luft-Treibstoff-Verhältnis) The performance test of the catalyst was carried out using a model gas shown in Table 3. Table 3 Composition of the model gas O 2 1.0% NO 0.1% CO 1.0% C 3 H 6 0.1% H 2 0.2% CO 2 8.0% H 2 O 10.0% HE Base Air-fuel ratio A / F 14.63 (theoretical air-fuel ratio)

1 zeigt ein schematisches Diagramm, welches eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration des Modellgases, enthaltend NOx, CO oder H2 und C3H3 als HC, illustriert. 2 zeigt ein schematisches Diagramm, welches das Reaktionsrohr, welches ein Teil der Vorrichtung zum Messen von oben ist, illustriert. 1 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating an apparatus for measuring the concentration of the model gas containing NO x , CO or H 2 and C 3 H 3 as HC. 2 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the reaction tube which is a part of the top measurement apparatus. FIG.

Wie in 1 illustriert, wird die Vorrichtung zum Messen, welche durch einen Standard-Gaszylinder 1, einen Massenflusskontroller 2, einen Wassertank 3, eine Wasserpumpe 4, einen Verdampfer 5, ein Reaktionsrohr 6, einen Kühler 8, einen Gasanalysator 9 und dergleichen beschaffen ist, wie folgt betrieben. Als erstes wird jedes Modellgas vom Standard-Gaszylinder 1 erzeugt, die Gase werden gemischt durch den Massenflusskontroller 2, Wasser, welches aus der Wasserpumpe 4 eingeführt wird, wird durch den Verdampfer 5 verdampft und die jeweiligen Gase werden durch den Verdampfer 5 zusammengeführt und in das Reaktionsrohr 6 eingeführt. Danach wird das Reaktionsrohr 6, welches das Modellgas enthält, durch einen elektrischen Heizofen 7 erhitzt. As in 1 illustrated, the device is used for measuring by a standard gas cylinder 1 , a mass flow controller 2 , a water tank 3 , a water pump 4 , an evaporator 5 , a reaction tube 6 , a cooler 8th , a gas analyzer 9 and the like, operated as follows. First of all, each model gas will be from the standard gas cylinder 1 generated, the gases are mixed by the mass flow controller 2 , Water, which comes from the water pump 4 is introduced by the evaporator 5 vaporized and the respective gases are passed through the evaporator 5 merged and into the reaction tube 6 introduced. Thereafter, the reaction tube 6 containing the model gas through an electric heater 7 heated.

Jedes der Modellgase wird durch einen Katalysator 10 in dem Reaktionsrohr 6 oxidiert oder reduziert. Das Gas wird nach der Reaktion einer Entfernung des Wasserdampfes im Kühler 8 unterworfen und dann wird die Zusammensetzung davon durch den Gasanalysator 9 analysiert.Each of the model gases is catalyzed by a catalyst 10 in the reaction tube 6 oxidized or reduced. The gas becomes after the reaction of a removal of the water vapor in the cooler 8th and then the composition thereof is determined by the gas analyzer 9 analyzed.

Der Gasanalysator 9 ist in der Lage, die quantitative Analyse von O2, CO, N2O, CO2, HC (C3H6), H2 oder dergleichen durch Gaschromatographie durchzuführen. NOx, NO, NO2, CO oder dergleichen kann quantitativ durch einen NOx-Analysator analysiert werden.The gas analyzer 9 is capable of conducting the quantitative analysis of O 2 , CO, N 2 O, CO 2 , HC (C 3 H 6 ), H 2 or the like by gas chromatography. NO x , NO, NO 2 , CO or the like can be quantitatively analyzed by a NO x analyzer.

Die Reinigungsleistung des Katalysators wurde als Umsetzungsrate eines jeden Gases durch die folgende Formel zur Berechnung unter Verwendung der Messvorrichtung von oben bestimmt. Umsetzungsrate NOX = {(molare Flussrate von NO + molare Flussrate von NO2 am Eingang) – (molare Flussrate von NO + molare Flussrate von NO2 am Ausgang)}/(molare Flussrate von NO + molare Flussrate von NO2 am Eingang) × 100% The purification performance of the catalyst was determined as the conversion rate of each gas by the following formula for calculation using the measuring apparatus from above. Reaction rate NO X = {(molar flow rate of NO + molar flow rate of NO 2 at the inlet) - (molar flow rate of NO + molar flow rate of NO 2 at the exit)} / (molar flow rate of NO + molar flow rate of NO 2 at the entrance) × 100%

Der vorliegende Katalysator wird durch Wärmebehandlung in einer CO-Gas-Atmosphäre hergestellt und dadurch wird amorphes C auf der Oberfläche befestigt und als ein Ergebnis wird in einigen Fällen eine C-Menge als ein Mischungsverhältnis gemessen, welches größer ist als das stöchiometrische Kohlenstoffverhältnis von Fe3C. Daher ist es wünschenswert, den Katalysator, welcher der Haltbarkeitsbehandlung unterworfen wird, zu untersuchen, um die stabile katalytische Leistung zu vergleichen.The present catalyst is prepared by heat treatment in a CO gas atmosphere, and thereby amorphous C is fixed on the surface, and as a result, in some cases, a C amount is measured as a mixing ratio which is larger than the stoichiometric carbon ratio of Fe 3 C. Therefore, it is desirable to examine the catalyst subjected to the durability treatment to compare the stable catalytic performance.

Dementsprechend wurden die Umsetzungsrate von NOx und die Temperatur (T50), bei der die Umsetzungsrate von NOx 50% wurde, nach der Haltbarkeitsbehandlung bei 1000°C für 5 Stunden, falls notwendig, gemessen.Accordingly, the conversion rate of NO x and the temperature (T50) at which the conversion rate of NOx was 50% after the durability treatment were at 1000 ° C for 5 hours, if necessary, measured.

Untersuchung des Effekts der Dispergierung des C-Fe-Ce-Katalysators auf AluminiumoxidpulverExamination of the effect of dispersing the C-Fe-Ce catalyst on alumina powder

Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Messung der Temperatur (T50), bei der die Umsetzungsrate von NOx des Katalysators, welcher durch die Dispergierung von C-Fe-Ce auf dem Aluminiumoxidpulver erhalten wird, 50% wird. Tabelle 4 C (Gew.%) Fe (Gew.%) Ce (Gew.%) m001 (Gew.%) T50 (NOx) SV-Wert (ml/min·g) Haltbarkeitsbedingungen Beispiel 1 0,25 18,25 18,55 62,94 682 500 Vorhanden Beispiel 2 0,25 18,25 18,55 62,94 348 500 Abwesend Beispiel 3 0,25 18,25 18,55 62,94 1000 3000 vorhanden Beispiel 4 0,25 18,25 18,55 62,94 510 3000 Abwesend Vergleichsbeispiel 1 0,99 17,72 81,29 930 500 vorhanden Vergleichsbeispiel 2 0,99 17,72 81,29 470 500 abwesend Vergleichsbeispiel 3 0,99 17,72 81,29 1367 3000 vorhanden Vergleichsbeispiel 4 0,99 17,72 81,29 694 3000 abwesend Table 4 shows the results of measurement of temperature (T50) at which the reaction rate of NO x of the catalyst obtained by dispersing C-Fe-Ce on the alumina powder becomes 50%. Table 4 C (% by weight) Fe (% by weight) Ce (% by weight) m001 (weight%) T50 (NO x) SV value (ml / min.g) life conditions example 1 0.25 18.25 18.55 62.94 682 500 Available Example 2 0.25 18.25 18.55 62.94 348 500 Absent Example 3 0.25 18.25 18.55 62.94 1000 3000 available Example 4 0.25 18.25 18.55 62.94 510 3000 Absent Comparative Example 1 0.99 17.72 81.29 930 500 available Comparative Example 2 0.99 17.72 81.29 470 500 absent Comparative Example 3 0.99 17.72 81.29 1367 3000 available Comparative Example 4 0.99 17.72 81.29 694 3000 absent

Es wurde bestätigt, dass der Katalysator, welcher auf dem Aluminiumoxidpulver dispergiert ist, ein niedriges T50 sogar nach der Haltbarkeitsbehandlung aufweist. Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin liegt, dass die Sinterung durch die Dispergierung des Katalysators auf dem Aluminiumoxid unterdrückt wird. Zusätzlich sind auch die Ergebnisse, welche durch die Variierung des SV-Wertes erhalten werden, in Tabelle 4 gezeigt. Es wurde bestätigt, dass der Katalysator, welcher auf dem Aluminiumoxid dispergiert ist, ein niedriges T50 sogar nach einem hohen SV-Wert aufweist und seine Aktivität hoch ist.It was confirmed that the catalyst dispersed on the alumina powder has a low T50 even after the durability treatment. It is considered that the reason for this is that the sintering is suppressed by the dispersion of the catalyst on the alumina. In addition, the results obtained by varying the SV value are also shown in Table 4. It was confirmed that the catalyst dispersed on the alumina has a low T50 even after a high SV value and its activity is high.

Untersuchung des Effekts der Dispergierung des C-Fe-Ce-Katalysators auf OSC-MaterialInvestigation of the effect of dispersing the C-Fe-Ce catalyst on OSC material

Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Messung der Temperatur (T50), bei der die Umsetzungsrate von NOx des Katalysators, welcher durch die Dispersion von C-Fe-Ce auf einem OSC-Material erhalten wird, 50% wird. Tabelle 5 C (Gew.%) Fe (Gew.%) Ce (Gew.%) m001 (Gew.%) OSC-Material (außer Ce) T50 (NOx) SV-Wert (ml/min·g) Haltbarkeitsbedingungen Vergleichsbeispiel 1 0,99 17,72 81,29 1300°C oder höher 500 vorhanden Beispiel 5 0,09 6,49 42,06 51,35 800 500 vorhanden Beispiel 6 0,09 6,49 42,06 51,35 784 500 vorhanden Table 5 shows the results of measurement of temperature (T50) at which the conversion rate of NO x of the catalyst obtained by the dispersion of C-Fe-Ce on an OSC material becomes 50%. Table 5 C (% by weight) Fe (% by weight) Ce (% by weight) m001 (weight%) OSC material (except Ce) T50 (NO x) SV value (ml / min.g) life conditions Comparative Example 1 0.99 17.72 81.29 1300 ° C or higher 500 available Example 5 0.09 6.49 42.06 51,35 800 500 available Example 6 0.09 6.49 42.06 51,35 784 500 available

Aus den Ergebnissen aus Tabelle 5 wurde bestätigt, dass der Katalysator, welcher durch die Dispergierung von C-Fe-Ce auf einem OSC-Material erhalten wird, ein niedrigeres T50 als der Katalysator, welcher durch die Dispergierung von C-Fe-Ce auf dem Aluminiumoxidpulver erhalten wird, aufweist und ein offensichtlich niedrigeres T50 als der Katalysator, welcher nicht durch Dispergierung auf einem Träger erhalten wird.From the results of Table 5, it was confirmed that the catalyst obtained by dispersing C-Fe-Ce on an OSC material has a lower T50 than the catalyst obtained by dispersing C-Fe-Ce on the Alumina powder is obtained, and an apparently lower T50 than the catalyst, which is not obtained by dispersion on a support.

Untersuchung des Zusammensetzungsbereichs, welcher vorteilhaftes T50 ausübtExamining the compositional range that exerts beneficial T50

Das Verhältnis des Katalysators nach der Haltbarkeitsbehandlung bei 1000°C für 5 Stunden ist in Tabelle 6 gezeigt.The ratio of the catalyst after the durability treatment at 1000 ° C for 5 hours is shown in Table 6.

Zusätzlich zeigt Tabelle 6 auch die Ergebnisse der Messung der Temperatur (T50), bei der die Umsetzungsrate des NOx 50% wird durch die obige Bestimmungsmethode der katalytischen Leistung. Tabelle 6

Figure DE112013004202T5_0002
Figure DE112013004202T5_0003
Figure DE112013004202T5_0004
In addition, Table 6 also shows the results of measurement of temperature (T50) at which the conversion rate of NO x becomes 50% by the above catalytic performance determination method. Table 6
Figure DE112013004202T5_0002
Figure DE112013004202T5_0003
Figure DE112013004202T5_0004

Ein ternäres Zusammensetzungs-Isoaktivitäts-Diagramm mit Kohlenstoff + Eisen, Cer und Aluminiumoxid als Eckpunkte wurde aus den gemessenen Werten des T50 in Tabelle 6 erstellt unter Verwendung der Graphiksoftware OriginPro7.5, welche von LightStone Corp. entwickelt wurde und die Zusammensetzungen, bei denen das T50 725°C, 750°C, 775°C, 800°C, 850°C, 900°C und 950°C war, wurden durch eine Linie zusammengeführt (Isoaktivitätstemperaturlinie). Das Dreiecksdiagramm, welches so erhalten wird, ist in 3 illustriert.A ternary composition isoactivity plot with carbon + iron, cerium and alumina as vertices was prepared from the measured T50 values in Table 6 using the OriginPro7.5 graphics software supplied by LightStone Corp. and the compositions in which the T50 was 725 ° C, 750 ° C, 775 ° C, 800 ° C, 850 ° C, 900 ° C and 950 ° C were merged by a line (isoactivity temperature line). The triangle diagram thus obtained is in 3 illustrated.

Als ein Ergebnis ist das Verhältnis der Katalysatorkomponente (C + Fe + Ce) in Bezug auf das Aluminiumoxid (100 Gew.-%) bevorzugt von 12,3 bis 268%, unter diesem ist es bevorzugt 21,4 bis 177 Gew.-% und unter diesen ist es insbesondere bevorzugt von 34,4 bis 116 Gew.-%. Zusätzlich war die optimale Zusammensetzung, welche das niedrigste T50 aufweist, die bei der (Kohlenstoff + Eisen), Cer und Aluminiumoxid jeweils 18,50 Gew.-%, 18,55 Gew.-% und 62,94 Gew.-% waren.As a result, the ratio of the catalyst component (C + Fe + Ce) with respect to the alumina (100% by weight) is preferably from 12.3 to 268%, among which it is preferably from 21.4 to 177% by weight. and among these, it is particularly preferable from 34.4 to 116% by weight. In addition, the optimum composition having the lowest T50 was 18.50 wt%, 18.55 wt%, and 62.94 wt% for the (carbon + iron), cerium, and alumina, respectively.

Aus dem obigen Ergebnis kann angenommen werden, dass der Gehalt der Mischung in Bezug auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger (100 Gew.-%) bevorzugt 10,0 bis 300 Gew.-%, unter diesem insbesondere bevorzugt 20,0 Gew.-% oder mehr oder 180 Gew.-% oder weniger und unter diesem ganz besonders bevorzugt 30,0 Gew.-% oder mehr oder 120 Gew.-% oder weniger ist. From the above result, it can be considered that the content of the mixture with respect to the inorganic porous powdery carrier (100% by weight) is preferably 10.0 to 300% by weight, below this particularly preferably 20.0% by weight. % or more or 180% by weight or less, and below this most preferably 30.0% by weight or more or 120% by weight or less.

Zusätzlich kann von den Ergebnissen, welche oben beschrieben sind, und den Ergebnissen der Tests, welche durchgeführt wurden, angenommen werden, dass der Gehalt an Kohlenstoff (C) bevorzugt 0,01 bis 1,4 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge von C, Fe und Ce (100 Gew.-%) ist und unter diesem ist er besonders bevorzugt von 0,3 bis 1,3 Gew.-%. Es kann angenommen werden, dass der Gehalt an Eisen (Fe) bevorzugt 0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge von C, Fe und Ce (100 Gew.-%) ist, unter diesem insbesondere bevorzugt 7,8 bis 98,7 Gew.-% ist und unter diesem ganz besonders bevorzugt 26,7 bis 90,8 Gew.-% ist. Es kann angenommen werden, dass der Gehalt an Cer (Ce) bevorzugt 0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) ist, unter diesem insbesondere bevorzugt 0,1 bis 92,1 Gew.-% ist und unter diesem ganz besonders bevorzugt 7,9 Gew.-% bis 73,0 Gew.-%.In addition, from the results described above and the results of the tests which have been carried out, it is considered that the content of carbon (C) is preferably 0.01 to 1.4% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight), and under this, it is more preferably from 0.3 to 1.3% by weight. It can be considered that the content of iron (Fe) is preferably 0.1 to 98.9 wt% with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100 wt%), among which particularly preferably 7 , 8 to 98.7 wt .-%, and under this very particularly preferably 26.7 to 90.8 wt .-% is. It can be considered that the content of cerium (Ce) is preferably 0.1 to 98.9% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight), among which more preferably 0 , 1 to 92.1 wt .-%, and most preferably 7.9 wt .-% to 73.0 wt .-%.

Beispiele 29 bis 31: Untersuchung des Effekts der EdelmetallzugabeExamples 29 to 31: Investigation of the Effect of Precious Metal Addition

Die Katalysatoren wurden auf die gleiche Weise hergestellt wie in den Beispiel 1 bis 28, außer dass die Masse des Eisenatoms, die Masse des Ceratoms und die Masse des Aluminiumoxids zu den Verhältnissen, welche in Tabelle 7 gezeigt sind, verändert wurden. Danach wurde das Katalysatorpulver, welches so erhalten wurde, zu einer Pd-Nitratlösung, welche so genommen wurde, dass sie die beladene Menge an Edelmetall, welche in Tabelle 7 gezeigt ist, aufweist, gegeben, für 3 Stunden bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 600 rpm gerührt und dann in einem Trockner bei 120°C getrocknet. Anschließend wurde das Ergebnis bei 600°C für 3 Stunden in der Luftatmosphäre kalziniert, wodurch ein Edelmetall beladener pulverförmiger Katalysator (Beispiele 29 bis 31) mit einem Aufbau, bei dem eine Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid auf Aluminiumoxid geladen wurde, erhalten wurde.The catalysts were prepared in the same manner as in Examples 1 to 28, except that the mass of the iron atom, the mass of the cerium atom and the mass of the alumina were changed to the ratios shown in Table 7. Thereafter, the catalyst powder thus obtained was stirred into a Pd nitrate solution, which was taken to have the charged amount of the noble metal shown in Table 7, for 3 hours at a rotation speed of 600 rpm and then dried in a dryer at 120 ° C. Subsequently, the result was calcined at 600 ° C for 3 hours in the air atmosphere, whereby a noble metal-loaded powdery catalyst (Examples 29 to 31) having a structure in which a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and ceria on alumina was loaded.

Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Messung der Temperatur (T50), bei der die Umsetzungsrate von NOx des Katalysators, welcher durch die Beladung von Pd zu der Mischung von Beispiel 1 erhalten wurde, 50% wird.Table 7 shows the results of measuring the temperature (T50) at which the conversion rate of NO x of the catalyst, which was obtained by the loading of Pd to the mixture of Example 1, 50%.

Das T50 des NOx nimmt mit einer Zunahme der beladenen Menge an Pd ab und es wurde somit bestätigt, dass Pd gut zu der Verbesserung der Leistung eines Abgaskatalysators beiträgt.The T50 of the NO x decreases with an increase in the amount of Pd loaded and it was thus confirmed that Pd contributes well to improving the performance of a catalytic converter.

Des Weiteren ist diese beladene Menge des Pds etwa einen Bruchteil der Menge, welche normalerweise auf einem Abgasreinigungskatalysator geladen wird und diese Tatsache kann somit gleichzeitig zu einer Abnahme in der Verwendungsmenge von teurem Pd beitragen.Furthermore, this loaded amount of Pd is about a fraction of the amount normally charged on an exhaust gas purifying catalyst, and thus, this fact can simultaneously contribute to a decrease in the use amount of expensive Pd.

Unter Beachtung dieses Gesichtspunkts wird angenommen, dass die beladene Menge an einem Edelmetall bevorzugt 0,01 Gew.-% oder mehr in Bezug auf das Beladungskatalysatorpulver (100 Gew.-%) ist und unter diesem ist es insbesondere bevorzugt 0,41 Gew.-% oder mehr. Tabelle 7 Pd (Gew.-%) C (Gew.-%) Fe (Gew.-%) Ce (Gew.-%) m001 (Gew.-%) T50 (NOx) SV-Wert (ml/min·g) Haltbarkeitsbedingungen Beispiel 1 0 0,25 18,25 18,55 62,94 682 500 vorhanden Beispiel 29 0,073 0,25 18,24 18,54 62,90 393 500 vorhanden Beispiel 30 0,41 0,25 18,18 18,48 62,68 348 500 vorhanden Beispiel 31 0,66 0,25 18,13 18,43 62,53 329 500 vorhanden With this in mind, it is considered that the charged amount of a noble metal is preferably 0.01% by weight or more with respect to the charge catalyst powder (100% by weight), and below that, it is more preferably 0.41% by weight. % or more. Table 7 Pd (wt%) C (% by weight) Fe (% by weight) Ce (wt .-%) m001 (wt%) T50 (NOx) SV value (ml / min.g) life conditions example 1 0 0.25 18.25 18.55 62.94 682 500 available Example 29 0.073 0.25 18.24 18.54 62,90 393 500 available Example 30 0.41 0.25 18.18 18.48 62.68 348 500 available Example 31 0.66 0.25 18.13 18.43 62.53 329 500 available

Beispiele 32 bis 34: Untersuchung des Effekts der Co-ZugabeExamples 32 to 34: Examination of the effect of co-addition

Eisen(II)-Nitrat (Nonahydrat), Cer(III)nitrat (Hexahydrat) und Cobaltnitrat wurde in reinem Wasser gelöst und dann wurde ein Aluminiumoxidpulver (m001), während des Rührens, dazu gegeben, wodurch eine gemischte Lösung hergestellt wurde. Die Massen an verwendetem Eisen(II)nitrat (Nonahydrat), Cer(III)nitrat (Hexahydrat), Cobaltnitrat und Aluminiumpulver wurden so angepasst, dass die Masse des Eisenatoms, welches in dem Eisen(II)nitrat (Nonahydrat) enthalten war, die Masse des Ceratoms, welches in dem Cer(III)nitrats (Hexahydrat) enthalten war, die Masse des Cobaltatoms, welches in dem Cobaltnitrat enthalten war, und die Masse des Aluminiumoxids das in Tabelle 8 gezeigte Verhältnis wurde.Iron (II) nitrate (nonahydrate), cerium (III) nitrate (hexahydrate) and cobalt nitrate were dissolved in pure water, and then an alumina powder (m001) was added while stirring, thereby preparing a mixed solution. The masses of iron (II) nitrate (nonahydrate), cerium (III) nitrate used (Hexahydrate), cobalt nitrate and aluminum powder were adjusted so that the mass of the iron atom contained in the ferrous nitrate (nonahydrate) was the mass of the cerium atom contained in the cerium (III) nitrate (hexahydrate). the mass of the cobalt atom contained in the cobalt nitrate and the mass of the alumina became the ratio shown in Table 8.

Als nächstes wurde eine wässrige Lösung von Natriumcarbonat tropfenweise zu der gemischten Lösung zugegeben bis ihr pH von 10 bis 11 betrug und das Ergebnis wurde für 3 Stunden bei einer Rotationsgeschwindigkeit des Rührers von 600 rpm gerührt.Next, an aqueous solution of sodium carbonate was added dropwise to the mixed solution until its pH was from 10 to 11, and the result was stirred for 3 hours at a stirrer rotation speed of 600 rpm.

Danach wurde die Lösung gefiltert und das Präzipitat wurde 2 bis 3 Male mit Wasser gewaschen und dann in einem Trockner bei 120°C getrocknet. Anschließend wurde das so erhaltene Präzipitat bei 500°C für 3 Stunden in der Luftatmosphäre kalziniert und das Ergebnis wurde unter Verwendung eines Mörsers gemahlen und bei 525°C für 4 Stunden in einer CO-Gasatmosphäre erwärmt, wodurch der C-Fe-Ce-Co/Aluminiumoxid-Katalysator mit einem Aufbau, bei dem eine Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid, auf Aluminiumoxid geladen wurde, erhalten wurde.Thereafter, the solution was filtered and the precipitate was washed with water 2 to 3 times and then dried in a dryer at 120 ° C. Subsequently, the resulting precipitate was calcined at 500 ° C for 3 hours in the air atmosphere, and the result was ground using a mortar and heated at 525 ° C for 4 hours in a CO gas atmosphere, whereby the C-Fe-Ce-Co / Alumina catalyst having a structure in which a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and cerium oxide was charged on alumina was obtained.

Das Verhältnis von C, Fe, Ce, Co, Aluminiumoxid und T50 des NOx wird in Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8 Co (Gew.-%) C (Gew.-%) Fe (Gew.-%) Ce (Gew.-%) m001 (Gew.-%) T50 (NOx) SV-Wert (ml/min·g) Haltbarkeitsbedingungen Beispiel 1 0 0,25 18,25 18,55 62,94 682 500 Vorhanden Beispiel 32 5 0,24 17,34 17,63 59,80 504 500 Vorhanden Beispiel 33 10 0,22 16,43 16,70 56,65 541 500 Vorhanden Beispiel 34 15 0,21 15,52 15,77 53,50 780 500 Vorhanden The ratio of C, Fe, Ce, Co, alumina and T50 of the NO x is shown in Table 8 below. Table 8 Co (% by weight) C (% by weight) Fe (% by weight) Ce (wt .-%) m001 (wt%) T50 (NOx) SV value (ml / min.g) life conditions example 1 0 0.25 18.25 18.55 62.94 682 500 Available Example 32 5 0.24 17.34 17.63 59,80 504 500 Available Example 33 10 0.22 16.43 16.70 56.65 541 500 Available Example 34 15 0.21 15.52 15.77 53.50 780 500 Available

Das T50 des NOx nimmt mit einer Zunahme der zugegebenen Menge an Co ab, steigt aber an, wenn die zugegebene Menge an CO eine bestimmte Menge überschreitet. Mit diesem Ergebnis wurde bestätigt, dass Co zu der Verbesserung der Leistung eines Abgaskatalysators beiträgt.The T50 of NO x decreases with an increase in the amount of Co added, but it increases when the amount of CO added exceeds a certain amount. With this result, it was confirmed that Co contributes to improving the performance of an exhaust gas catalyst.

Unter Berücksichtigung dieses Gesichtspunktes wird angenommen, dass der Gehalt an Co bevorzugt mehr als 0,1 Gew.-% und weniger als 15 Gew.-% in Bezug auf das Katalysatormaterial (100 Gew.-%) ist und unter diesem besonders bevorzugt von 5 bis 10 Gew.-% ist.Taking this aspect into consideration, it is considered that the content of Co is preferably more than 0.1% by weight and less than 15% by weight with respect to the catalyst material (100% by weight), and more preferably from 5 to 10% by weight.

Beispiel 35: Effekt der Co und Pt ZugabeExample 35: Effect of Co and Pt addition

Eisen(II)nitrat (Nonahydrat), Cer(III)nitrat (Hexahydrat) und Cobaltnitrat wurde in reinem Wasser gelöst und dann wurde ein Aluminiumoxidpulver (m001), während des Rührens, dazu gegeben, wodurch eine gemischte Lösung hergestellt wurde. Die Massen an verwendetem Eisen(II)nitrat (Nonahydrat), Cer(III)nitrat (Hexahydrat), Cobaltnitrat und Aluminiumpulver wurden so angepasst, dass die Masse des Eisenatoms, welches in dem Eisen(II)nitrat (Nonahydrat) enthalten war, die Masse des Ceratoms, welches in dem Cer(III)nitrats (Hexahydrat) enthalten war, die Masse des Cobaltatoms, welches in dem Cobaltnitrat enthalten war) und die Masse des Aluminiumoxids das in Tabelle 9 gezeigte Verhältnis wurde.Iron (II) nitrate (nonahydrate), cerium (III) nitrate (hexahydrate), and cobalt nitrate were dissolved in pure water, and then an alumina powder (m001) was added while stirring, thereby preparing a mixed solution. The masses of iron (II) nitrate (nonahydrate), cerium (III) nitrate (hexahydrate), cobalt nitrate and aluminum powder used were adjusted so that the mass of the iron atom contained in the iron (II) nitrate (nonahydrate), the Mass of the cerium atom contained in the cerium (III) nitrate (hexahydrate), the mass of the cobalt atom contained in the cobalt nitrate) and the mass of the alumina became the ratio shown in Table 9.

Als nächstes wurde eine wässrige Lösung von Natriumcarbonat tropfenweise zu der gemischten Lösung zugegeben bis ihr pH von 10 bis 11 betrug und das Ergebnis wurde für 3 Stunden bei einer Rotationsgeschwindigkeit des Rührers von 600 rpm gerührt. Danach wurde die Lösung gefiltert und das Präzipitat wurde 2 bis 3 Male mit Wasser gewaschen und dann in einem Trockner bei 120°C getrocknet. Anschließend wurde das so erhaltene Präzipitat bei 500°C für 3 Stunden in der Luftatmosphäre kalziniert und das Ergebnis wurde in eine wässrige Lösung von Chlorplatinsäure eingeführt und für 3 Stunden gerührt, wodurch Platin (Pt) beladen wurde. Die beladene Menge an Pt ist in Tabelle 9 gezeigt. Danach wurde das Ergebnis des Weiteren in einem Trockner bei 120°C getrocknet, bei 500°C für 3 Stunden in der Luftatmosphäre kalziniert und dann unter Verwendung eines Mörsers gemahlen. Danach wurde das Ergebnis bei 525°C für 4 Stunden in einer CO-Gasatmosphäre erwärmt, wodurch ein Pt/C-Fe-Ce-Co/Aluminiumoxid-Katalysator erhalten wurde, mit einem Aufbau, bei dem Pt auf einen Katalysator, erhalten durch Beladung einer Mischung, enthaltend Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid auf Aluminiumoxid, beladen wurde.Next, an aqueous solution of sodium carbonate was added dropwise to the mixed solution until its pH was from 10 to 11, and the result was stirred for 3 hours at a stirrer rotation speed of 600 rpm. Thereafter, the solution was filtered and the precipitate was washed with water 2 to 3 times and then dried in a dryer at 120 ° C. Subsequently, the thus-obtained precipitate was calcined at 500 ° C for 3 hours in the air atmosphere, and the result was introduced into an aqueous solution of chloroplatinic acid and stirred for 3 hours, whereby platinum (Pt) was charged. The loaded amount of Pt is shown in Table 9. Thereafter, the result was further dried in a dryer at 120 ° C, calcined at 500 ° C for 3 hours in the air atmosphere, and then ground using a mortar. Thereafter, the result was heated at 525 ° C for 4 hours in a CO gas atmosphere, whereby a Pt / C-Fe-Ce-Co / alumina catalyst was obtained, with a structure in which Pt was loaded on a catalyst a mixture containing iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and ceria on alumina.

Beispiel 36: Effekt der Co und Pd ZugabeExample 36: Effect of Co and Pd addition

Ein Pd/C-Fe-Ce-Co/Aluminiumoxid-Katalysator wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 35 erhalten, außer dass eine Acetonlösung von Palladiumacetat anstelle der wässrigen Lösung von Chlorplatinsäure verwendet wurde und Palladium (Pd) durch Vakuumtrocknung in Beispiel 35 beladen wurde. Die beladene Menge an Pd ist in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9 Pt Pd C Fe Co Ce m001 T50 SV-Wert Haltbarkeitsbedingungen (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-%) (NOx) (ml/min·g) Beispiel 35 0,35 0 0,38 2,0 2,0 18,0 77,62 402 3000 vorhanden Beispiel 36 0 0,35 0,38 2,0 2,0 18,0 77,62 383 3000 vorhanden A Pd / C-Fe-Ce-Co / alumina catalyst was obtained in the same manner as in Example 35 except that an acetone solution of palladium acetate was used instead of the aqueous solution of chloroplatinic acid and palladium (Pd) was charged by vacuum drying in Example 35 has been. The loaded amount of Pd is shown in Table 9. Table 9 Pt Pd C Fe Co Ce m001 T50 SV life conditions (Wt .-%) (Wt .-%) (Wt .-%) (Wt .-%) (Wt .-%) (Wt .-%) (Wt .-%) (NO x ) (Ml / min · g) Example 35 0.35 0 0.38 2.0 2.0 18.0 77.62 402 3000 available Example 36 0 0.35 0.38 2.0 2.0 18.0 77.62 383 3000 available

Das T50 von NO übte selbst in einem Fall, bei dem der SV-Wert sogar 3000 mL/min·g war, einen niedrigen Wert aus und es wurde bestätigt, dass der C-Fe-Ce-Co/Aluminiumoxidkatalysator, welcher mit Pt oder Pd beladen war, eine vorteilhafte Leistung zeigt, sogar in einem Fall bei dem Pt oder Pd in nur geringen Mengen, welche etwa einen Bruchteil der Menge ist, welche normalerweise auf einen Abgasreinigungskatalysator geladen wird, geladen war.The T50 of NO exerted a low value even in a case where the SV value was even 3000 mL / min · g, and it was confirmed that the C-Fe-Ce-Co / alumina catalyst containing Pt or Pd was loaded, showing an advantageous performance even in a case where Pt or Pd was charged in only small amounts, which is about a fraction of the amount normally charged to an exhaust gas purifying catalyst.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
StandardgaszylinderStandard gas cylinder
22
MassenflusskontrollerMass flow controller
33
Wassertankwater tank
44
Wasserpumpewater pump
55
VerdampferEvaporator
66
Reaktionsrohrreaction tube
77
elektrischer Heizofenelectric heater
88th
Kühlercooler
99
GasanalysatorGas analyzer
1010
Katalysatorcatalyst
1111
Quarzsandquartz sand
1212
Quarzwolle undQuartz wool and
1313
Thermokupplungthermocouple

Claims (9)

Abgasreinigungskatalysator, umfassend einen Aufbau mit einer Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce), welche auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen sind.An exhaust gas purifying catalyst comprising a composition having a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) loaded on an inorganic porous powdery carrier. Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 1, worin die Mischung eine Mischung ist, welche Eisencarbid (Fe3C), Eisenoxid und Ceroxid einschließt.The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the mixture is a mixture including iron carbide (Fe 3 C), iron oxide and cerium oxide. Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Gehalt der Mischung in Bezug auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger (100 Gew.-%) von 10,0 bis 300 Gew.-% und das Massenverhältnis des C-Atoms zum Fe-Atom zum Ce-Atom (C:Fe:Ce), welche in der Mischung enthalten sind, 0,01 bis 1,4 Gew.-%:0,1 bis 98,9 Gew.-%:0,1 bis 98,9 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtmenge an C, Fe und Ce (100 Gew.-%) ist.The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 or 2, wherein the content of the mixture in relation to the inorganic porous powdery carrier (100% by weight) is from 10.0 to 300% by weight and the mass ratio of the C atom to Fe Atom to Ce atom (C: Fe: Ce) contained in the mixture, 0.01 to 1.4 wt%: 0.1 to 98.9 wt%: 0.1 to 98 , 9% by weight with respect to the total amount of C, Fe and Ce (100% by weight). Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Mischung des Weiteren Cobalt (Co) einschließt. The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixture further includes cobalt (Co). Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der anorganische, poröse, pulverförmige Träger ein anorganischer, poröser, pulverförmiger Träger, enthaltend Aluminiumoxid oder ein Ceroxid-Zirkoniumoxid-Kompositoxid, ist.The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein said inorganic porous powdery carrier is an inorganic porous powdery carrier containing alumina or a ceria-zirconia composite oxide. Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin des Weiteren ein Edelmetall auf den Abgasreinigungskatalysator geladen ist.An exhaust purification catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein a noble metal is further loaded on the exhaust gas purifying catalyst. Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 6, worin das Edelmetall Platin (Pt) oder Palladium (Pd) ist.The exhaust gas purifying catalyst according to claim 6, wherein the noble metal is platinum (Pt) or palladium (Pd). Abgasreinigungskatalysatorstruktur, umfassend ein Substrat und eine Katalysatorschicht, welche den Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 einschließt.An exhaust purification catalyst structure comprising a substrate and a catalyst layer including the exhaust purification catalyst according to any one of claims 1 to 7. Verfahren zur Herstellung eines Abgasreinigungskatalysators, umfassend: das Lösen einer Eisenverbindung und einer Cerverbindung in einer Lösung; die Zugabe eines anorganischen, porösen, pulverförmigen Trägers dazu und die Befestigung der Eisenverbindung und der Cerverbindung auf dem anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger, danach das Beladen von Eisenoxid und Ceroxid auf den anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger unter Erwärmung und Kalzinierung des Ergebnisses in der Luft und dann; die Erwärmung des Ergebnisses in einer reaktiven Kohlenstoff enthaltenden Gasatmosphäre, um einen Abgasreinigungskatalysator mit einer Mischung, enthaltend Kohlenstoff (C), Eisen (Fe) und Cer (Ce), welches auf einen anorganischen, porösen, pulverförmigen Träger geladen ist, zu erhalten.A method of manufacturing an exhaust gas purifying catalyst, comprising: dissolving an iron compound and a cerium compound in a solution; the addition of an inorganic, porous, powdery carrier thereto and attaching the iron compound and the cerium compound to the inorganic porous powdery carrier, then charging the iron oxide and cerium oxide to the inorganic porous powdery carrier while heating and calcining the result in air and then; heating the result in a reactive carbon-containing gas atmosphere to obtain an exhaust gas purifying catalyst having a mixture containing carbon (C), iron (Fe) and cerium (Ce) loaded on an inorganic porous powdery carrier.
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