DE19810528A1 - Verfahren zur Herstellung von porösen TiO¶2¶- enthaltenden Schichten auf Trägern mittels Elektrophorese und Verwendung der TiO¶2¶-beschichteten Träger - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von porösen TiO¶2¶- enthaltenden Schichten auf Trägern mittels Elektrophorese und Verwendung der TiO¶2¶-beschichteten TrägerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem TiO¶2¶ enthaltenden Schichten auf Trägern mittels Elektrophorese, wobei die elektrophoretische Abscheidung mit einer Suspension, enthaltend TiO¶2¶, ein Suspensionsmittel, einen Polyelektrolyten und einem elektrisch leitfähigen Träger durchgeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von porösen
Titanoxid-Schichten auf elektrisch leitfähigen Trä
gern mittels Elektrophorese unter Verwendung einer
speziell ausgewählten TiO2 enthaltenden Suspension
und die Verwendung dieser beschichteten Träger.
Aus dem Stand der Technik ist es bisher bekannt, zur
Herstellung von porösen Keramikschichten eine
Schlickerbeschichtung durchzuführen. Nachteil hierbei
ist, daß beim Herausziehen des beschichteten Körpers
abtropfender Schlicker für eine weitere Verwendung
verlorengeht und daß komplex geformte Substrate
(Stahlstreckgitter, Wabenkörper) nur schwer be
schichtbar sind.
Zur Herstellung von SCR-Katalysatoren ist es auch
bekannt, ein Gemisch von TiO2/WO3/V2O5 als plastische
Masse auf Stahlstreckgitter aufzuwalzen und thermisch
aufzuarbeiten.
Aus der DE 42 37 693 A1 ist auch ein Verfahren zur
Herstellung von porösen Titanoxid-Schichten mittels
Elektrophorese bekannt. Die Abscheidung des TiO2 er
folgt dabei aus einer alkoholischen Suspension auf
ein mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehe
nen Glas. Hierbei wird ein TiO2 mit einer Korngröße
von 5-50 nm eingesetzt. Als Dispergiermittel findet
p-Hydroxybenzoesäure Verwendung. Polyethylenoxid,
Polyvinylalkohol, Polyacrylat und substituierte Oli
goethylenglycolmonophenylether werden als Bindemittel
eingesetzt. Durch Erhitzen auf 500°C werden dabei
die organischen Bestandteile entfernt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesonders, daß
das Verfahren auf TiO2-Pulver mit einer maximalen
Korngröße von 50 nm begrenzt ist. Die bei der
Schichtherstellung entstehenden Poren haben zudem für
einen Einsatz beim SCR-Verfahren zu geringe Porenra
dien.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein neues verbessertes Verfahren zur Her
stellung von porösen TiO2 beschichteten Trägern auf
zuzeigen, daß billiger, ökologisch verträglich ist
und mit dem es möglich ist, eine große Spannbreite
von verschiedenen Schichtdicken mit genau definierten
Eigenschaften auf Trägern aufzubringen.
Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche
zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, die elektro
phoretische Abscheidung mit einer Suspension enthal
tende TiO2, ein Suspensionsmittel und einen Polyelek
trolyten und einem elektrisch leitfähigen Träger
durchzuführen. Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen
Verfahren ist, daß eine elektrophoretisch abscheid
bare Suspension ausgängigen Materialien eingesetzt
werden kann. Mit Hilfe der Methode der elektrophore
tischen Beschichtung kann dabei ein großes Spektrum
der Schichtdicke realisiert und diese in engen Tole
ranzen eingestellt werden. Damit sind weite Ein
satzfelder, wie zum Beispiel auch das SCR-Verfahren
zugänglich. Im Gegensatz zur Methode der Schlickerbe
schichtung entstehen keine Verluste an Beschichtungs
suspension beim Herausziehen des beschichteten Kör
pers. Auch die Beschichtung komplex geformter Sub
strate wird durch Elektrophorese möglich.
Bevorzugt beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es,
wenn ein pulverförmiges TiO2 mit bis zu 10 Masse-%
WO3 verwendet wird, das bisher zur Herstellung der
Aufwalzmasse eingesetzt wurde. Das eingesetzte TiO2
kann dabei eine Korngröße von 200 nm bis 20 000 nm
haben. Bei dem Polyelektrolyten sind an für sich alle
aus dem Stand der Technik bekannten Polyelektrolyte
geeignet (siehe unter anderem "RÖMPP"-Chemielexikon
9. erweiterte Auflage, Band 5, Seite 3256 . . .) beson
ders bevorzugt sind Polyethylenimin, Polyvinylpyr
rolidon.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn
zur Suspension noch eine Titanorganylverbindung hin
zugegeben wird, da dadurch die Festigkeit der Schicht
nach dem Ausheizen erhöht wird.
Bei den elektrisch leitfähigen Trägern sind insbeson
ders Stahlstreckgitter bevorzugt.
Die Auswahl der Abscheidespannung und/oder der Ab
scheidezeit richtet sich insbesonders nach der
Schichtdicke, die die herzustellenden TiO2-beschich
teten Träger aufweisen sollen. Die Schichtdicke kann
durch Variation der Abscheidespannung und/oder der
Abscheidezeit im Bereich von 10 µm bis 200 µm einge
stellt werden. Die Abscheidespannung liegt bevorzugt
im Bereich zwischen 20 V und 100 V und die Abscheide
zeit im Bereich von 0,5 Minuten bis 10 Minuten.
Nach Abscheidung ist es bevorzugt, die beschichteten
Substrate zuerst bei Raumtemperatur und anschließend
bei erhöhter Temperatur zu trocknen. Die Trockenzeit
bei Raumtemperatur kann dabei im Bereich zwischen 5
Minuten und 30 Minuten und die bei der erhöhten
Temperatur im Bereich von 10 bis 60 Minuten bei 400
bis 600°C liegen. Durch diese Trocknung werden dann
die organischen Bestandteile entfernt, um die Schicht
zu verfestigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat noch den weiteren
Vorteil, daß es zusätzlich möglich ist, nach der
elektrophoretischen Abscheidung weitere Komponenten
z. B. durch Tränkung einzubringen. Besonders geeignet
ist hierzu V2O5 so daß dann mit diesem Prozeß auch
ein SCR-Katalysator hergestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeig
net, um heterogene Katalysatoren herzustellen. Da
beim SCR-Verfahren (selective catalytic reduction)
als katalytisch aktive Substanz ein Gemisch von
TiO2/WO3/V2O5 mit hoher Porosität und mechanischer
Belastbarkeit benötigt wird, ist das erfindungsgemäße
Verfahren besonders bevorzugt, Katalysatoren für die
se Gasreaktionen herzustellen. Die elektrophoretisch
abgeschiedene TiO2-Schicht kann dabei als Träger der
WO3 und V2O5-Komponenten dienen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an
hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Im folgenden wird die Herstellung einer TiO2-Suspen
sion, der elektrophoretische Abscheideprozeß und die
Temperaturbehandlung beschrieben:
3,93 g Polyethylenimin wird in 438 g Ethanol gelöst. Nach Zugabe von 50 g TiO2/WO3 wird die Suspension mit Ultraschall behandelt, um Agglomerationen zu besei tigen. Durch Zugabe von 7,90 g einer löslichen Titan organylverbindung (TO) zur Suspension kann die Fe stigkeit der Schicht nach dem Ausheizen erhöht wer den.
3,93 g Polyethylenimin wird in 438 g Ethanol gelöst. Nach Zugabe von 50 g TiO2/WO3 wird die Suspension mit Ultraschall behandelt, um Agglomerationen zu besei tigen. Durch Zugabe von 7,90 g einer löslichen Titan organylverbindung (TO) zur Suspension kann die Fe stigkeit der Schicht nach dem Ausheizen erhöht wer den.
1 Mol (228 g) Titanethylat wird mit 1 Mol (100 g) Ace
tylaceton umgesetzt. Nach Abkühlen der flüssigen Re
aktionsmischung auf Raumtemperatur werden 3 Mol (54 g)
deionisiertes Wasser zugegeben. Die flüchtigen Be
standteile werden bei 70°C und 50 mbar am Rotations
verdampfer abgezogen. Es resultiert ein gelbes, pulv
riges Produkt mit einem Titanoxidgehalt von 4,7
Mol/kg (41,9 Masse-%), das gut in Aceton und Ethanol
löslich ist.
Die Suspension wird in die Elektrophoreseapparatur,
einem Gefäß mit zwei parallel angeordneten Gegenelek
troden, gegeben. Das Stahlstreckgitter wird zwischen
den Gegenelektroden in die Suspension eingetaucht und
als Kathode geschaltet. Durch Anlegung einer Spannung
von mindestens 20 V kommt es zur Abscheidung auf der
Kathode. Die Schichtdicke kann durch Variation der
Abscheidespannung und/oder Abscheidezeit im Bereich
von 10 µm bis 200 µm eingestellt werden.
Nach 15 Minuten Trocknen bei Raumtemperatur werden
die beschichteten Substrate für 30 Minuten auf 550°C
erhitzt, um organische Bestandteile zu entfernen und
die Schicht zu verfestigen.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von porösem TiO2
enthaltenden Schichten auf Trägern mittels
Elektrophorese,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrophoretische Abscheidung mit
einer Suspension, enthaltend TiO2, ein Sus
pensionsmittel, einen Polyelektrolyten und
einem elektrisch leitfähigen Träger durch
geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension TiO2
mit bis zu 10 Masse-% WO3 enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges
TiO2 mit einem Korngrößendurchmesser von
200 nm bis 20 000 nm verwendet wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Suspen
sionsmittel ausgewählt wird aus Alkoholen,
Ketonen oder deren Mischungen.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Polyelek
trolyt ausgewählt wird aus Polyethylenimin,
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylbutyral oder
deren Mischungen.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch
leitfähiger Träger ein Stahlstreckgitter
verwendet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension
zusätzlich Titanorganylverbindungen ent
hält.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheide
spannung im Bereich von 20 V bis 100 V
eingestellt wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheide
zeit im Bereich von 0,5 Minuten bis 10
Minuten eingehalten wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Variation
der Abscheidespannung und/oder Abscheide
zeit eine Schichtdicke im Bereich von 10 µm
bis 200 µm eingestellt wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß nach der elek
trophoretischen Abscheidung die beschichte
ten Träger bei erhöhter Temperatur getrock
net werden.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß nach der elek
trophoretischen Abscheidung die beschichte
ten Träger mit V2O5-Komponenten getränkt
werden.
13. Verwendung der mit einem Verfahren nach
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12
hergestelltem TiO2-beschichteten Träger als
heterogene Katalysatoren.
14. Verwendung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die beschichte
ten Träger bei Gasreaktionen, wie z. B.
beim SCR-Verfahren eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998110528 DE19810528C2 (de) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Verfahren zur Herstellung von porösen TiO¶2¶- enthaltenden Schichten auf Trägern mittels Elektrophorese und Verwendung der TiO¶2¶-beschichteten Träger |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19810528C2 DE19810528C2 (de) | 2002-02-07 |
Family
ID=7860511
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE19810528C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10102551B4 (de) * | 2001-01-20 | 2005-02-24 | Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. | Verfahren zur Herstellung korrosionsschützender anorganischer Überzüge auf leitfähigen Werkstoffen auf der Basis von nanoskaligen Partikeln |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4237693A1 (de) * | 1992-11-07 | 1994-05-11 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer photoelektromechanischen Zelle |
WO1997030194A1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-08-21 | Engelhard Corporation | Multi-layer non-identical catalyst on metal substrate by electrophoretic deposition |
WO1997030193A1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-08-21 | Engelhard Corporation | Catalyst on metal substrate by simultaneous electrophoretic deposition of catalyst and catalyst adhesion material |
-
1998
- 1998-03-11 DE DE1998110528 patent/DE19810528C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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DE4237693A1 (de) * | 1992-11-07 | 1994-05-11 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer photoelektromechanischen Zelle |
WO1997030194A1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-08-21 | Engelhard Corporation | Multi-layer non-identical catalyst on metal substrate by electrophoretic deposition |
WO1997030193A1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-08-21 | Engelhard Corporation | Catalyst on metal substrate by simultaneous electrophoretic deposition of catalyst and catalyst adhesion material |
Cited By (1)
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DE10102551B4 (de) * | 2001-01-20 | 2005-02-24 | Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. | Verfahren zur Herstellung korrosionsschützender anorganischer Überzüge auf leitfähigen Werkstoffen auf der Basis von nanoskaligen Partikeln |
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