DE2306785C3 - Catalyst for removing nitrogen oxide from exhaust gases - Google Patents

Catalyst for removing nitrogen oxide from exhaust gases

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DE2306785C3
DE2306785C3 DE19732306785 DE2306785A DE2306785C3 DE 2306785 C3 DE2306785 C3 DE 2306785C3 DE 19732306785 DE19732306785 DE 19732306785 DE 2306785 A DE2306785 A DE 2306785A DE 2306785 C3 DE2306785 C3 DE 2306785C3
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Itaru Nagoya; Morita Akiyoshi; Nemoto Yasuo; Sato Mitusyoshi; Toyota; Aichi Niimi (Japan)
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Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Entfernung von Stickoxid aus Abgasen.The invention relates to a catalytic converter for removing nitrogen oxide from exhaust gases.

Bekannte industrielle Katalysatoren zur Reinigung von Abgasen enthalten Agenden, die im wesentlichen aus einem Trägermaterial, wie z. B. Aluminiumoxid bestehen, das Edelmetalle wie Pt oder Pr aufnimmt oder mit Oxiden von Ni, Cu oder Cr eine Mischung bildet. Sofern man Edelmetalle wie Pt oder Pr verwendet, besteht der Nachteil darin, daß sie sehr teuer sind und nicht in genügend großen Mengen zur Verfügung stehen, daß ferner ihre Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit nicht genügt und daß sich die Verfahren zu ihrer Herstellung nicht zur Serienfertigung eignen. Verschiedene bekannte Katalysatoren, die durch Legierungssysteme gebildet werden.Known industrial catalysts for cleaning exhaust gases contain agendas that essentially from a carrier material, such as. B. consist of aluminum oxide, which absorbs precious metals such as Pt or Pr or forms a mixture with oxides of Ni, Cu or Cr. If you use precious metals like Pt or Pr, the disadvantage is that they are very expensive and not available in sufficiently large quantities stand that their heat resistance and wear resistance are also insufficient and that each other the processes for their production are not suitable for series production. Various known catalysts, which are formed by alloy systems.

Es sind auch Katalysatoren bekannt, die durch eine Legierung von Kupfer, Rest Nickel und/oder Eisen gebildet werden (US-PS 35 65 574). Ihre Wirksamkeit ist jedoch bei hohen Temperaturen außerordentlich gering.There are also catalysts known by an alloy of copper, the balance nickel and / or Iron are formed (US-PS 35 65 574). However, they are extremely effective at high temperatures small amount.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Katalysator der eingangs; genannten Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist, wirtschaftlich herzustellen und dessen Wirksamkeit höheir als die der bekannten Katalysatoren ist. Er soll insbesondere geeignet sein, aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren Stickstoffoxid zu entfernen.The object of the invention is to provide a catalyst of the initially; called kind of creating this Does not have disadvantages, can be produced economically and its effectiveness is higher than that of the known Catalysts is. In particular, it should be suitable for extracting nitrogen oxide from the exhaust gases of internal combustion engines to remove.

Es sind auch als Sinterkörper erstellte Katalysatoren bekannt (US-PS 32 06 414), bei denen als Ausgangsmaterial Eisen-, Kupfer- und Nickel-Partikeln verwendet werden, auf deren Oberfläche eine Kupferoxidschicht angebracht ist. Ferner sind Katalysatoren bekannt (US-PS 2 75 367), die als Niederschlag Eisen und Kupfer in Form von deren Nitraten enthalten und bestimmten Reduktionsbedingungen in einer für diesen Zweck eigens bestimmten Gasatmosphäre ausgesetzt werden. Die US-PS 22 34 264 zeigt, wie durch intensive Mischung von Kupferoxid und Nickelpulver eine Reduktion von Kupfer zu Kupferoxidul stattfinden kann.They are also catalysts made as sintered bodies known (US-PS 32 06 414), in which iron, copper and nickel particles are used as the starting material on the surface of which a copper oxide layer is applied. There are also catalysts known (US-PS 2 75 367), which contain iron and copper in the form of their nitrates as precipitates and certain reduction conditions in a gas atmosphere specially designed for this purpose get abandoned. The US-PS 22 34 264 shows how by intensive mixing of copper oxide and nickel powder a reduction of copper to copper oxide can take place.

Durch die Erfindung wird ein Katalysator zur ίο Entfernung von Stickoxid aus Abgasen unter Verwendung einer Legierung, bestehend aus 0,1—40% Kupfer, Rest Nickel und/oder Eisen geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche der Legierung mit einer mit Kupfer angereicherten Oxidationsschicht von einer Dicke von mehr als ΙΟμηι überzogen ist und daß diese Legierung nach ihrer Formgebung einer Reduktionsbehandlung zum Entzug von Sauerstoff unterzogen werden ist.The invention makes use of a catalytic converter for removing nitrogen oxide from exhaust gases an alloy consisting of 0.1-40% copper, the balance nickel and / or iron created the characterized in that the surface of the alloy is coated with an oxidation layer enriched with copper of a thickness of more than ΙΟμηι is coated and that this alloy undergoes a reduction treatment for withdrawal after its shaping is subjected to oxygen.

Dabei ergibt sich, wie weiter unten dargelegt und im Vergleich zu den bekannten Katalysatoren, eine hohe Reinigungsrate bezüglich der Entfernung schädlicher Bestandteile aus dem Abgas, insbesondere des Stickoxids.This results, as explained below and in comparison to the known catalysts, a high purification rate with regard to the removal of harmful components from the exhaust gas, in particular the Nitrogen oxide.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Katalysator zusätzlich bis zu 40% Co oder Cr, ferner weitere Elemente bis zu insgesamt 10% enthält, die in der Matrix löslich sind, keine intermetallische Verbindung mit Kupfer bilden und keine Ausscheidung von Kupfer aus der Matrix bewirken.An advantageous development of the invention provides that the catalyst additionally contains up to 40% Co or Cr, furthermore contains further elements up to a total of 10% which are soluble in the matrix, none Form an intermetallic compound with copper and no precipitation of copper from the matrix cause.

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigenA method of making such a

Katalysators ist dadurch gekennzeichnet, daß der in die endgültige Form gebrachte Katalysator in einer oxidierenden Atmosphäre von 700—110O0C derart erhitzt wird, daß sich auf der Oberfläche der Legierung eine Oxidationsschicht mit einer Dicke von 10 μηι bildet und danach die Schicht auf der Oberfläche der Legierung durch eine Reduktionsbehandlung in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 6000C aktiviert wird.The catalyst is characterized in that the final shape of the catalyst is heated in an oxidizing atmosphere of 700-110O 0 C in such a way that an oxidation layer with a thickness of 10 μm forms on the surface of the alloy and then the layer on the surface of the alloy is activated by a reduction treatment in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of more than 600 0 C.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bzw. fotografischen Darstellungen beschrieben. Es stellt dar:Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings or photographic representations. It shows:

Fig. 1 ein Zustandsschaubild zur Darstellung der Zusammensetzung der Legierung, die für den Katalysator verwendet wird,1 shows a state diagram for illustration the composition of the alloy used for the catalyst,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der NO- bzw. CO-Reinigungsraten und der Bettemperatur des Katalysators,F i g. 2 shows a graphic representation of the dependence of the NO or CO purification rates and the Bed temperature of the catalyst,

Fig. 3 bis 8 mikroskopische Aufnahmen von Legierungen und Katalysatoren nach den Ausführungsbeispielen 1 bis 6,3 to 8 microscopic photographs of alloys and catalysts according to the exemplary embodiments 1 to 6,

Fig. 9 eine mit Hilfe eines elektronischen Abtast-Mikroskops erstellte Fotografie, die den Zustand der Oberfläche einer Legierung ohne oxidierte Schicht zeigt,9 shows one with the aid of an electronic scanning microscope Created photograph showing the condition of the surface of an alloy without an oxidized layer indicates,

Fig. 10 ebenfalls mit Hilfe eines elektronischen Abtast-Mikroskops erstellte Fotografien der Oberfläche einer Legierungsfläche mit oxidierter Schicht von mehr als 10 μ Stärke.10 photographs of the surface, also made with the aid of an electronic scanning microscope an alloy surface with an oxidized layer more than 10 μ thick.

Die Katalysatoren sollen aus dem von Verbrennungsmotoren abgegebenen Abgas das Stickstoffoxid (NO) reduzieren und damit aus dem Abgas entfernen. Man erhält mit ihnen beachtliche Wirkungen bei der Entfernung schädlicher Komponenten aus Abgasen in relativ niedrigen Temperaturbereichen von 400 bis 6000C; sie erlauben eine Auswahl von LegierungenThe catalysts are designed to reduce nitrogen oxide (NO) from the exhaust gas emitted by internal combustion engines and thus remove it from the exhaust gas. With them one obtains considerable effects in the removal of harmful components from exhaust gases in relatively low temperature ranges from 400 to 600 ° C .; they allow a choice of alloys

und Legierungsbestandteilen in einem sehr weiten Bereich und können entsprechend einer Vielzahl von Anwendungsbedürfnissen nach Wunsch verformt werden. Ihre Zusammensetzung und Herstellung wird im folgenden angegeben:and alloy components in a very wide range and can correspond to a large number of Application needs can be deformed as desired. Their composition and manufacture will specified below:

Die Legierungen, aus denen die Katalysatoren hergestellt sind, stellen ein binäres Fe-Cu- oder Ni-Cu-Legierungssystem oder ein ternäres Fe-Ni-Cu-Legierungssystem (im folgenden: Legierungssystem) dar, das stets weniger als 99,9% Fc und Ni und den Rest Cu enthält (hier und im folgenden sind stets Gewichtsprozente angegeben).The alloys from which the catalysts are made represent a binary Fe-Cu- or Ni-Cu alloy system or a ternary Fe-Ni-Cu alloy system (hereinafter: alloy system), which is always less than 99.9% Fc and Ni and den The remainder contains Cu (weight percentages are always given here and below).

Es ist möglich, den Gehalt an Fe und Ni zu reduzieren und anstatt dessen andere Elemente, also andere als Fe, Ni und Cu, mit weniger als 10% zuzusetzen.It is possible to reduce the content of Fe and Ni and instead other elements, that is other than Fe, Ni and Cu to be added at less than 10%.

Hinsichtlich der Auswahl der Elemente, die zugesetzt bzw. beigefügt werden können, besteht keine besondere Einschränkung. Da sich aber bei einer Beifügung von Co und Cr eine sehr gute Katalysatorwirkung ergibt, sind diese Elemente bis zu 40% brauchbar. Co hat eine ähnliche Wirkung wie Cu. Man kann aber auch die nichtmetallischen Elemente wie C und Si, die in üblichen Legierungen enthalten sind, beifügen.With regard to the selection of the elements that can be added or added, there is none special restriction. Since, however, the addition of Co and Cr has a very good catalytic effect results, these elements are up to 40% useful. Co has an effect similar to that of Cu. But you can also use the non-metallic elements such as C and Si, which are contained in common alloys are to be attached.

Der Zusammensetzungsbereich des Legierungssystems für die Katalysatoren ist in F i g. 1 dargestellt. Die von deD Punkten ABCD umgebene viereckige Fläche gibt einen Standardbereich an. Selbst dann, wenn weitere Elemente beigefügt sind, ist jede Legierungszusammensetzung innerhalb des diagonal schraffierten Bereiches geeignet.The composition range of the alloy system for the catalysts is shown in FIG. 1 shown. The square area surrounded by the points ABCD indicates a standard area. Even if other elements are added, any alloy composition within the diagonally hatched area is suitable.

Das Legierungssystem in diesem Zusammensetzungsbereich wird mit den herkömmlichen Methoden hergestellt und als plastisch verformbares und bearbeitbares Halbzeug, d. h. in Form von Stangen, Platten, Rohren, Strängen oder als Legierungspulver, Gußmatcrial, usw., mit der gewünschten Zusammensetzung gewonnen. Im einzelnen hängt das von der angestrebten Anwendungsart ab.The alloy system in this composition range is made by the conventional methods manufactured and as a plastically deformable and workable semi-finished product, d. H. in the form of Bars, plates, tubes, strands or as alloy powder, cast material, etc., with the desired Composition won. In detail, it depends on the intended type of application.

Ein wesentliches Merkmal besteht darin, auf diese Legierungen oxidierte Schichten mit einer Dicke von mehr als 10 μ aufzutragen. Die Katalysatoren funktionieren bereits dann in zufriedenstellender Weise, wenn sie diese oxidierten Schichten aufweisen. Eine vorteilhafte Weiterbiidung der Erfindung sieht jedoch vor, ihre Eigenschaften dadurch wesentlich zu verbessern, daß die auf den Legierungen gebildeten oxidierten Schichten reduziert werden. Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele angegeben.An essential feature is that on these alloys oxidized layers with a thickness of to apply more than 10 μ. The catalysts already work in a satisfactory manner if they have these oxidized layers. However, an advantageous development of the invention provides propose to improve their properties significantly in that those formed on the alloys oxidized layers are reduced. Several exemplary embodiments are given below.

Beispiel 1example 1

Eine ternäre Fe-Ni-Cu-Legierung mit den Zusammensetzungen nach Tabelle 1 wird bei 16000C unter Verwendung eines Tammann-Ofens eingeschmolzen. In einer Form aus rostfreiem Stahl der japanischen Nonnbezeichnung SUS 27 mit einer hinreichend dicken Graphitschicht wird ein Gußrohling hergestellt. Nach dem Gußvorgang werden von den dadurch gewonnenen zylindrischen Stangen maschinell Stückchen (Späne bzw. Schnipsel) abgearbeitet. Diese werden in einer Hochtemperatur-Atmosphäre bei 10000C sechs Stunden lang einer Oxidationsbehandlung unterworfen. Sie stellen dann die Katalysator-Stückchen dar.A ternary Fe-Ni-Cu alloy with the compositions according to Table 1 is melted down at 1600 ° C. using a Tammann furnace. A cast blank is produced in a mold made of stainless steel with the Japanese standard name SUS 27 with a sufficiently thick graphite layer. After the casting process, pieces (chips or snippets) are machined from the cylindrical rods obtained in this way. These are subjected to an oxidation treatment in a high-temperature atmosphere at 1000 ° C. for six hours. They then represent the catalyst pieces.

Durch solche Stückchen gewinnt man eine größere scheinbare Oberfläche pro Gewichtseinheit. Ihre Dimension hängt vom Material ab; vorzugsweise verwendet man solche mit einer Dicke von 0,1—0,5 mm, einer Lunge von 2—20 mm und einer Breite von 1—3 mm. Die Größe der Stückchen, von denen im folgenden die Rede ist, liegt jeweils in dieser Größen-5 Ordnung.Such pieces give a larger apparent surface area per unit weight. Your dimension depends on the material; preferably those with a thickness of 0.1-0.5 mm are used, a lung 2–20 mm and a width of 1-3 mm. The size of the bits of which im The following is in question, is in this size-5 order.

Die Hälfte des derart gewonnenen Katalysators (nach der Oxidation) wird in Wasserstoffgas zwei Stunden lang bei 8000C einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt. Die Legierungszusammensetzungen undHalf of the catalyst obtained in this way (after the oxidation) is subjected to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for two hours. The alloy compositions and

ίο die Reinigungsraten des mit diesem Verfahren gewonnenen Katalysators sind in Tabelle 1 angegeben. Die Tabelle zeigt für die einzelnen Proben dieses Beispiels die Legierungszusammensetzung nach dem Gußvorgang und die Reinigungsraten, die bei Tests unter Verwendung von 10 ml des Katalysators erzielt wurden. Diese Erläuterungen gelten auch für die weiteren Tabellen, sofern nichts anderes angegeben ist.ίο the purification rates obtained with this method Catalyst are given in Table 1. The table shows this for the individual samples For example, the alloy composition after casting and the cleaning rates used in tests using 10 ml of the catalyst. These explanations also apply to the further tables, unless otherwise stated.

Die scheinbare Oberfläche eines Katalysators vonThe apparent surface of a catalyst from

10 ml hängt von der Zusammensetzung des Kata-Jysators ab, liegt aber meist im Bereich von 100 bis 1000 cm2. Das gilt auch, sofern nichts anderes angegeben wird, für die anderen Beispiele.10 ml depends on the composition of the Kata-Jysator, but is mostly in the range of 100 to 1000 cm 2 . Unless otherwise stated, this also applies to the other examples.

Beispiel 2Example 2

Eine binäre Fe-Cu-Legierung aus Fe und Cu mit den Zusammensetzungen nach Tabelle 2 wird bei 16500C in derselben Metallform wie in Beispiel 1 nach dem Einschmelzen in einen Hochfrequenz-Schmelzofen gegossen. Von den dadurch gewonnenen zylindrischen Stangen werden maschinell Schnitte gemacht. Sie werden in einer Atmosphäre von 11000C drei Stunden lang einer Oxidationsbehandlung ausgesetzt. Damit erhielt man die Katalysatoren. Die Hälfte der Schnitte wurde danach in Wasserstoffgas bei 8000C zwei Stunden lang einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt.A binary Fe-Cu alloy of Fe and Cu with the compositions according to Table 2 is poured at 1650 ° C. in the same metal mold as in Example 1 after melting into a high-frequency melting furnace. Machine cuts are made from the cylindrical rods obtained in this way. They are exposed to an oxidation treatment in an atmosphere of 1100 ° C. for three hours. This gave the catalysts. Half of the cuts were then subjected to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for two hours.

Beispiel 3Example 3

Es wurde ein Katalysatorblech dadurch gewonnen, daß ein Blech mit der Zusammensetzung nach Tabelle 3 einer atmosphärischen Oxidation bei 800, 900, 1000 und 1100° C 24, 12, 6 bzw. 3 Stunden lang ausgesetzt wurde. Dieses Katalysatorblech wurde zylindrisch geformt. Es war 0,5 mm dick, 2,5 mm breit und 15 mm lang. Die Hälfte wurde in Wasserstoffgas 2 Stunden lang bei 8000C einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt. Die scheinbare Oberfläche eines Katalysators von 10 ml war ca. 100 cm2.A catalyst sheet was obtained by subjecting a sheet with the composition according to Table 3 to atmospheric oxidation at 800, 900, 1000 and 1100 ° C. for 24, 12, 6 and 3 hours, respectively. This catalyst sheet was shaped into a cylindrical shape. It was 0.5 mm thick, 2.5 mm wide and 15 mm long. Half of them were subjected to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for 2 hours. The apparent surface area of a 10 ml catalyst was approx. 100 cm 2 .

Beispiel 4Example 4

Eine Fe-Ni-Cu-Legierung, die noch weitere Elemente enthielt, mit der Zusammensetzung nach Tabelle 4, wurde zu Schnitten verarbeitet und einer atmosphärischen Hochtemperatur-Oxidation bei 10000C sechs Stunden lang ausgesetzt; die Hälfte davon wurde in Wasserstoffgas bei 8000C zwei Stunden lang einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt.An Fe-Ni-Cu alloy, which also contained further elements, with the composition according to Table 4, was processed into sections and exposed to an atmospheric high-temperature oxidation at 1000 ° C. for six hours; half of them were subjected to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for two hours.

Beispiel 5Example 5

Eine binäre Fe-Cu-Legierung, die noch weitere Bestandteile erhielt, mit der Zusammensetzung nach Tabelle 5, wurde in Form von Schnitten einer atmosphärischen Hochtemperatur-Oxidation bei 11000C drei Stunden lang ausgesetzt; die Hälfte wurde danach in Wasserstoff gas bei 8000C zwei Stunden lang einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt.A binary Fe-Cu alloy, which also received further components, with the composition according to Table 5, was exposed in the form of sections to an atmospheric high-temperature oxidation at 1100 ° C. for three hours; half was then exposed to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for two hours.

Beispiel 6Example 6

Eine Ni-Cu-Legierung, die noch weitere Bestandteile enthielt, mit der Zusammensetzung nach Tabelle 6, wurde als 1,0 mm dickes Blech ausgebildet und bei 9000C zwölf Stunden lang einer atmosphärischen Hochtemperatur-Oxidation ausgesetzt; man erhielt so den blechförmigen Katalysator. Die Hälfte davon wurde bei 8000C zwei Stunden lang einer Reduktionsbehandlung in Wasserstoffgas ausgesetzt. io ^ Das Blech mit den Dimensionen 1,0 mm χ 2,5 mm χ 15 mm (wie im Beispiel 3) wurde zylindrisch geformt. Die scheinbare Oberfläche des 10-ml-Katalysators betrug ungefähr 100 cm2.A Ni-Cu alloy, which also contained further constituents, with the composition according to Table 6, was formed as a 1.0 mm thick sheet and exposed to atmospheric high-temperature oxidation at 900 ° C. for twelve hours; the sheet-shaped catalyst was obtained in this way. Half of them were subjected to a reduction treatment in hydrogen gas at 800 ° C. for two hours. io ^ The sheet with the dimensions 1.0 mm × 2.5 mm × 15 mm (as in Example 3) was shaped cylindrically. The apparent surface area of the 10 ml catalyst was approximately 100 cm 2 .

Tabelle 2 (Beispiel 2)Table 2 (example 2)

Zusammensetzung und Reinigungsraten eines Fe-Cu-LegierungssystemsComposition and purification rates of an Fe-Cu alloy system

Probe
Nr.
sample
No.
Chemische
Setzung
Chemical
Settlement
Zusammen-Together- ZustandStatus NO-Rci-
nigungs-
rate
NO-Rci-
inclination
rate
CuCu FeFe 1616 2,52.5 Restrest oxydiert
aktiviert
oxidized
activated
6,8
70,0
6.8
70.0
1717th 4,64.6 Restrest aktiviert
aktiviert
activated
activated
8,0
71,8
8.0
71.8

Tabelle 1 (Beispiel 1)Table 1 (example 1)

Zusammensetzung und Reinigungsraten einesComposition and cleaning rates one

Fe-Ni-Cu-LegierungssystemsFe-Ni-Cu alloy system

Tabelle 3 (Beispiel 3) Behandlungsvorbedingungen, Zusammensetzung undTable 3 (Example 3) Treatment preconditions, composition and

Probesample Chemische 7!n«ammprKPt7iiniTChemical 7! N «ammprKPt7iiniT NiNi FeFe NO-Reiniminnc-NO-Reini minnc - Probesample aktiviertactivated .Ult^l (111*11 VUI .Ult ^ l (111 * 11 VUI 1 I 1Il \^U J_*V*£1 1 I 1 Il \ ^ U J_ * V * £ 1 Wl UlIgWlWl UlIgWl CO-CO- Nr.No. 2,82.8 Restrest raterate Nr.No. ChemischeChemical ZustandStatus NO-NO- Reini-Clean 3,63.6 Restrest ZustandStatus 74,574.5 ZusammenTogether Reini-Clean gungs-
rnte
gearing
ran
CuCu 8,98.9 Restrest oxydiertoxidized 56,1 1856.1 18 setzungsettlement gungs-
rate
gearing
rate
/O/O
11 0,50.5 9,19.1 Restrest 30,030.0 36,236.2 Cu NiCu Ni %% 22 0,80.8 8,78.7 Restrest 53,453.4 64,364.3 30,030.0 33 0,90.9 50,850.8 Restrest 28,428.4 86,2 3086.2 30 24 . 6624 66 800° C,800 ° C, 14,414.4 44th 1,81.8 9,59.5 Restrest 56,056.0 49,949.9 oxydiertoxidized 53,353.3 55 2,62.6 20,320.3 Restrest 19,519.5 58,158.1 aktiviertactivated 36,036.0 52,252.2 66th 4,44.4 17,517.5 Restrest 51,351.3 80,080.0 900° C,900 ° C, 76,876.8 77th 5,25.2 9,99.9 Restrest 30,730.7 53,253.2 oxydiertoxidized 46,046.0 88th 5,35.3 35,435.4 Restrest 4,04.0 57,8 3557.8 35 aktiviertactivated 54,354.3 99 6,46.4 15,015.0 Restrest 3,33.3 74,374.3 00 1010 7,47.4 42,142.1 Restrest 4,34.3 72,172.1 10000C,1000 0 C, 00 1111th 8,88.8 22,322.3 Restrest 6,66.6 70,870.8 oxydiertoxidized 58,258.2 1212th 9,59.5 52,052.0 Restrest 4,04.0 78,578.5 aktiviertactivated 58,258.2 11 1313th 10,910.9 00 1100° C,1100 ° C, 00 1414th 18,118.1 00 oxydiertoxidized 48,248.2 1515th 26,426.4 00 aktiviertactivated 62,062.0

Tabelle 4 (Beispiel 4)Table 4 (example 4)

Zusammensetzung und Reinigungsraten eines Fe-Ni-Cu-Legierungssystems mit ZusätzenComposition and purification rates of an Fe-Ni-Cu alloy system with additives

Probe Nr.Sample no. ChemischeChemical Zusammensetzung (%)Composition (%) Restrest andereother NO-Rcinigungsriitcn ("„)NO purification ("") aktiviertactivated C-1,0,C-1.0, ZustandStatus 75,075.0 CuCu NiNi St — 2,2,St - 2.2, oxidiertoxidized 1919th 8,88.8 30,430.4 Restrest Co — 21,4Co - 21.4 keim:germ: C-2,1,C-2.1, MessungMeasurement 72,172.1 Restrest Sl - 2,3Sl - 2.3 2020th 9,89.8 18,418.4 C -1,6,C -1.6, keinenone 80,980.9 Restrest Sl - 2,1Sl - 2.1 MessungMeasurement 2121 11,611.6 39,839.8 C-1,5,C-1.5, keinenone 72,072.0 Restrest Si -1,6Si -1.6 MessungMeasurement 2222nd 17,717.7 47,647.6 Restrest Al - 3,9Al - 3.9 keinenone 74,174.1 C-U,C-U, MessungMeasurement 72,072.0 2323 17,717.7 32,032.0 Restrest Sl -1,6Sl -1.6 3,73.7 2424 18,918.9 47,447.4 Restrest Si — 4,3Si - 4.3 keinenone 75,375.3 Restrest Cs — 4,1Cs - 4.1 Meiiau ngMeiiau ng keine Messuno messu 2525th 27,927.9 17,317.3 Restrest Al - 2,8Al - 2.8 00 77,777.7 2626th 24,324.3 39,139.1 Si - 3,1Si - 3.1 1,81.8 70,470.4 2727 29,729.7 3,73.7 2,82.8 2828 30,130.1 8,98.9 00

Tabelle 5 (Beispiel 5)Table 5 (example 5)

Zusammensetzung und Reinigungsraten eines
Fe-Cu-Legierungssystems mit Zusätzen
Composition and cleaning rates one
Fe-Cu alloy system with additives

Probe
Nr.
sample
No.
Chemische ZusammensetzungChemical composition FeFe andereother NO-Reinigungs
rate (%)
NO cleaning
rate (%)
aktiviertactivated
Restrest Co—36,5Co-36.5 ZustandStatus 86,286.2 CuCu Restrest Si—2,9Si-2.9 oxidiertoxidized 56,556.5 2929 9,49.4 Restrest Al—3,0Al -3.0 21,421.4 84,184.1 3030th 19,019.0 Restrest Ti—3,2Ti-3.2 28,328.3 96,396.3 3131 19,319.3 Restrest Co—33,0Co-33.0 1,21.2 76,076.0 3232 20,820.8 2,42.4 3333 28,928.9 4,04.0

Tabelle 6 (Beispiel 6)Table 6 (example 6)

Zusammensetzung und Reinigungsraten eines
Ni-Cu-Legierungssystcms mit Zusätzen
Composition and cleaning rates one
Ni-Cu alloy systems with additives

Probe ChemischeSample chemical

Nr. Zusammensetzung (%)No. Composition (%)

CuCu

NiNi

andereother

Zustand NO-Reini-
gungsrate
State NO-clean
delivery rate

o/ /oO/ /O

4,1 29,04.1 29.0

Cr-20,5
Mo—2,8
Cr-20.5
Mon-2.8

oxydiert 50,2
aktiviert 32,2
oxidizes 50.2
activated 32.2

Im folgenden werden die Gründe für die Bemessung der Menge der einzelnen Elemente in der Zusammensetzung des Legierungssystems die Wirkung dieser Elemente dargestellt.The following are the reasons for dimensioning the amount of each element in the composition the alloy system shows the effect of these elements.

Um die Katalysatorwirkung herbeizuführen wird das Kupfer oxidiert und danach reduziert. Auf der Oberfläche der Legierung bildet sich CuO*; es wird angenommen, daß es in das FcO1" und NiO* hinciiidiffundicrt und für die Katalysatorwirkung von großer Bedeutung ist.In order to bring about the catalytic effect, the copper is oxidized and then reduced. CuO * forms on the surface of the alloy; it is assumed that it diffuses into the FcO 1 "and NiO * and is of great importance for the catalytic effect.

Mit CuO* wird im vorliegenden Zusammenhang oxidiertes Cu bezeichnet. Us wird derart dargestellt, da sein Zustund bei brrciuhun der optimalen KuUilysatorwirkung unbekannt ist und der Sauerstoffgehalt nicht bestimmt werden kann.In the present context, CuO * denotes oxidized Cu. Us is represented in such a way that because its condition when brrciuhun the optimal cooling effect is unknown and the oxygen content cannot be determined.

Es ist anzunehmen, daß kiitalyllsche Aktivität dann gegeben ist, wenn der O*-Gehalt in den Oxiden fast null ist. Mit FeO* und NiO* soll hinsichtlich der Eisen- und Nickeloxide dasselbe wie durch CuO* hinsichtlich des Kupferoxide» ausgedrückt werden.It is to be assumed that kiitalyllian activity then is given when the O * content in the oxides is almost zero. With FeO * and NiO * is intended with regard to the Iron and nickel oxides are the same as expressed by CuO * with regard to the copper oxides ».

Bei einer Untersuchung der Oberfläche der bei hoher Temperatur einer Oxidation unterworfenen Legierungen mit Hilfe einer Diffraktion von Röntgenstrahlen zur Ermittlung dieser Tatsachen wurden folgende ZusammensetzungenWhen examining the surface of the at alloys subjected to high temperature oxidation by means of diffraction of X-rays the following compositions were used to ascertain these facts

CuO* -* CuOCuO * - * CuO

FeO* -* FcgO., (llaemntil)FeO * - * FcgO., (Llaemntil)

NiO* -» NiONiO * - »NiO

Bei einer Untersuchung der Oberfläche der Legierungen nach der Reduktionsbehandlung wurden mit Hilfe einer Diffraktion von Röntgenstrahlen die folgenden Zusammensetzungen festgestellt:When examining the surface of the alloys after the reduction treatment were with the help of diffraction of X-rays determined the following compositions:

CuO* -> Cu (* = 0)
FeO* -> Fe (* = 0)
NiO* -> Ni (* = 0)
CuO * -> Cu (* = 0)
FeO * -> Fe (* = 0)
NiO * -> Ni (* = 0)

CuO* ->Cu(*^0)CuO * -> Cu (* ^ 0)

FeO* -> Fe2O3 (Haematit)^ FeO3z2(**»0) FeO3Z2*-*FeO(*s»0)
NiO* ->Ni(*«»0)
FeO * -> Fe 2 O 3 (hematite) ^ FeO 3 z 2 (** »0) FeO 3 Z 2 * - * FeO (* s» 0)
NiO * -> Ni (* «» 0)

Nach der Reduktionsbehandlung wurde bei einer Untersuchung der Oberfläche der Legierung mit Hilfe einer Diffraktion von Röntgenstrahlen die folgenden Zusammensetzungen festgestellt:After the reduction treatment, the surface of the alloy was examined with With the help of a diffraction of X-rays, the following compositions were found:

CuO* -> Cu(*^0)
FeO* ->Fe(*«*0)
NiO* ->Ni(*s»0)
CuO * -> Cu (* ^ 0)
FeO * -> Fe (* «* 0)
NiO * -> Ni (* s »0)

ao Man kann daraus jedoch nicht schließen, daß alle Bestandteile in dem angegebenen Zustand vorhanden waren.ao One cannot conclude from this, however, that all components are present in the specified state was.

Der Grund für die Begrenzung des Cu-Gehaltes ist folgender: Überschreitet er 40% oder unterschreitet er 0,1 %, dann wird die Diffusion des CuO* in das NiO* und das FeO* dicht bzw. arm. Beides beeinträchtigt die Katalysatorwirkung. Bei einem Überschuß von Cu erfolgt eine Trennung und Abscheidung in der Legierung, sofern keine feste Lösung oder intermetallische Verbindung entsteht.The reason for the limitation of the Cu content is as follows: If it exceeds or falls below 40% er 0.1%, then the diffusion of the CuO * into the NiO * and the FeO * becomes dense or poor. Both impairs the catalytic effect. If there is an excess of Cu, separation and deposition takes place in the alloy, provided that no solid solution or intermetallic compound is formed.

Dieses Problem ergibt sich aus dem binären Fe-Cu-Zustandsdiagramm nach F i g. 1 aus dem Vorhandensein des Eisens. Abgeschiedenes Cu hat aber keine katalytisch^ Wirkung.This problem arises from the binary Fe-Cu phase diagram according to FIG. 1 from the presence of iron. However, deposited Cu has no catalytic effect.

Man kann intermetallische Verbindungen nur schwer oxidieren. Selbst für den Fall einer Oxidation bilden sie keine oxidierten Schichten, die eine Katalysatorwirkung zeigen. Cu ergibt dann also, obwohl es in der Verbindung enthalten ist, keine Katalysatorwirkung.. Je mehr das Legicrungssystem eine feste Lösung von Fc-Ni-Cu oder Fe-Cu enthält, desto größer wird die Katalysatorwirkung.It is difficult to oxidize intermetallic compounds. Even in the event of oxidation they do not form oxidized layers that show a catalytic effect. Cu results then, though it is contained in the compound, no catalytic effect .. the more the Legicrungssystem a solid Solution of Fc-Ni-Cu or Fe-Cu contains, the more the catalytic effect is greater.

Hinsichtlich des Ni und Fc wird davon ausgegangen, daß beide eher die Katalysatorwirkung fördern als selber direkte Reduktionswirkung hinsichtlich des NO zu haben. Das bedeutet, daß durch sie der dispergierte Zustand des CuO* wirksamer wird und daß sie sehr stark die Fähigkeit haben, andere Moleküle, wie Co und II», die bei der Reduktion von NO beitragen, zu adsorbieren.With regard to the Ni and Fc, it is believed that both promote the catalytic effect rather than to have a direct reduction effect with regard to NO. This means that through them the dispersed State of the CuO * becomes more effective and that they have a very strong ability to like Co and II », which contribute to the reduction of NO, to adsorb.

Gleichzeitig dient das Ni dazu, die Grenze für eine feste Lösung des Cu in das Fc hinein zu erweitern. Man kann das aufgrund des binären Zustandsdiagramms von Ni-Cu und Fe-Ni nach Fig. an-At the same time, the Ni serves to widen the limit for solid solution of the Cu into the Fc. This can be done on the basis of the binary state diagram of Ni-Cu and Fe-Ni according to Fig.

nehmen. Sowohl eine Koexistenz als auch eine unabhängige Existenz von Ni und Fe sind akzeptabel.to take. Both coexistence and independent existence of Ni and Fe are acceptable.

Wenn die Elemente, die den dem Fe-Ni-Cu-Legicrungssystem, dem Fe-Cu-Legterungssystem odei dem Ni-Cu-Lcgiorungssystem beigefügt werden,If the elements that make up the Fe-Ni-Cu alloy system, be added to the Fe-Cu alloy system or the Ni-Cu alloy system,

folgende Bedingungen erfüllen, dann leidet daruntei die Katalysatorwirkung nicht:meet the following conditions, then the catalytic effect does not suffer:

1. Eindringen In die feste Lösung,1. Penetration into the solid solution,

2. keine Erzeugung einer intermetallischen Ver· bindung mit Cu,2. no creation of an intermetallic compound with Cu,

3. keine Abscheidung von Cu infolge der An· Wesenheit der beigefügten Elemente.3. No deposition of Cu due to the presence of the added elements.

709 626/181709 626/181

Erfüllen die beigefügten Elemente mit weniger als 10% diese Bedingungen, dann erhält man eine Katalysatorwirkung. Je weniger diese Bedingungen erfüllt werden, desto geringer wird die Katalysatorwirkung; jedoch bleibt sie im wesentlichen so iange erhalten, als die Menge der beigefügten Elemente nicht mehr als 10% ist.If less than 10% of the added elements meet these conditions, a catalytic effect is obtained. The less these conditions are met, the lower the catalytic effect; however, it remains essentially as long as the quantity of the added elements no longer exists than 10%.

Selbst eine Ausscheidung von Graphit in dem Gefüge der Legierung als Folge einer Beifügung von Kohlenstoff oder Silicium beeinträchtigt die Katalysatorwirkung nicht. Co verhält sich ähnlich wie Cu im beschriebenen Sinne; es ist nicht notwendig, seinen Gehalt besonders zu begrenzen; die obere Grenze wird jedoch im Hinblick auf eine Koexistenz mit Fe und Ni bestimmt. Cr senkt die Katalysatorwirkung nicht in nennenswerter Weise; sein Gehalt kann weitgehend eingeschränkt werden. Ein Gehalt an Cr von mehr als 40% ist jedoch vom Standpunkt des Schmelzvorganges und der nachfolgenden Bearbeitung her unerwünscht.Even a precipitation of graphite in the structure of the alloy as a result of the addition of Carbon or silicon does not impair the catalytic effect. Co behaves similarly to Cu in the sense described; it is not necessary to particularly limit its salary; the upper However, the limit is determined in terms of coexistence with Fe and Ni. Cr lowers the catalytic effect not in any significant way; its salary can be largely restricted. A salary however, Cr of more than 40% is from the standpoint of melting and subsequent working undesirable.

Die Fig. 3 und 8 stellen mikroskopisch aufgenommene Fotografien von gegossenen und geglühten Strukturen mit den Zusammensetzungen nach den Beispielen 1 bis 6 dar, um die Wirkung jedes einzelnen Elementes zu erklären. Geglühte Strukturen sind solche, die durch Abkühlung des Ofens nach der Erhitzung auf 10000C sechs Stunden lang geglüht worden sind.Figures 3 and 8 are microscopic photographs of cast and annealed structures having the compositions of Examples 1 to 6 to explain the effect of each element. Annealed structures that have been annealed for six hours by cooling the furnace after heating at 1000 0 C such.

lm folgenden wird die Wirkung der oxidierten und der reduzierten Schichten, die für die Erzielung einer optimalen Katalysatorwirkung wesentlich sind, beschrieben. Die oxidierten Schichten werden durch Oxidation unter atmosphärischen Bedingungen erzielt. Da die Dicke der oxidierten Schichten von der Zusammensetzung der Legierung, der Oberflächenbeschaffenheit, der Oxidationstemperatur und der Dauer der Oxidationsbehandlung abhängt, können die Behandliingsbedingungen nicht genau formuliert werden. Die gewünschte Dicke kann man jedoch dadurch erreichen, daß folgende Bedingungen eingehalten werden: Die Oxidation findet in einem Temperaturbereich von 700 bis HOO0C für eine Dauer von V2 Stunde bis 24 Stunden statt.The following describes the effect of the oxidized and the reduced layers, which are essential for achieving an optimal catalytic effect. The oxidized layers are obtained by oxidation under atmospheric conditions. Since the thickness of the oxidized layers depends on the composition of the alloy, the surface properties, the oxidation temperature and the duration of the oxidation treatment, the treatment conditions cannot be precisely formulated. The desired thickness can be achieved in that the following conditions are observed, however: The oxidation takes place in a temperature range of 700 to HOO 0 C for a period of V2 hour to 24 hours instead.

Die oxidierte Schicht muß zumindest 10 μηι dick sein. Eine Dicke von mehr als 10μ:ιη ist ohne Begrenzung bis hin zum Extremfall, nämlich bis zum Mittclbereich der Legierung, zulässig.The oxidized layer must be at least 10 μm thick being. A thickness of more than 10μ: ιη is unlimited up to the extreme case, namely up to the middle range of the alloy.

1st jedoch die Dicke der Schicht weniger als 10 μπι, wird die Katalysatorwirkung merklich verschlechtert und schließlich bei Temperaturen von über 700"C unerreichbar. Das liegt im wesentlichen an der Wirkung des CuO*, NiO*, FeO* usw. im Vergleich mit der vorbeschriebenen Katalysatorwirkung. Eine oxidierte Schicht mit einer Dicke von mindestens 10 um ist auch notwendig, um eine Wellung der Schichtoberfläche herbeizuführen und sie so zu vergrößern, wie das weiter unten noch erläutert werden wird. Als Ergebnis der Untersuchung von Veränderungen der Zusammensetzung der oxidierten Schichten mit einem Röntgenstrahl-Mikroanalysengerät konnte folgendes klargestellt werden: Auf der Oberfläche bilden sich mit Fe und Cu angereicherte Schichten; die mit Cu angereicherte Schicht liegt näher an der Oberfläche als die mit Fe angereicherte Schicht. Diese Tendenz wird noch klarer bei einer Reduktionsbehandlung; die mit Cu angereicherte Schicht existiert dann ganz an der Oberfläche. If, however, the thickness of the layer is less than 10 μm, the catalytic effect is noticeably impaired and ultimately unattainable at temperatures of over 700 ° C. This is essentially due to the effect of CuO *, NiO *, FeO * etc. in comparison with that described above An oxidized layer having a thickness of at least 10 µm is also necessary in order to undulate the layer surface and enlarge it, as will be explained below X-ray microanalyser was able to clarify the following: layers enriched with Fe and Cu are formed on the surface; the layer enriched with Cu is closer to the surface than the layer enriched with Fe. This tendency becomes even clearer with a reduction treatment; the layer enriched with Cu The layer then exists entirely on the surface.

Im Bereich in Nähe der Oberfläche bildet sich auchAlso forms in the area near the surface

eine mi). Ni angereicherte Schicht; sie liegt jedoch etwas niedriger als die mit Fe und Cu angereicherter Schichten und nach einer Reduktionsbehandlung ir derselben Lage wie oder etwas näher an der Oberfläche als die mit Fe angereicherte Schicht. Die gam in Nähe der Oberfläche gebildete mit Cu angereicherte Schicht existiert unabhängig von der Beifügung weiterer Elemente. Co zeigt einen angereicherten Zustand, der dem des Cu ähnlich ist.a mi). Ni enriched layer; however, it is somewhat lower than that enriched with Fe and Cu Layers and after a reduction treatment in the same position as or slightly closer to the surface than the Fe enriched layer. The gam formed near the surface is enriched with Cu Layer exists regardless of the addition of additional elements. Co shows an enriched state, which is similar to that of Cu.

Ist die oxidierte Schicht dünner als 10 μΐη, kann man keine angereicherte oxidierte Schicht im ober beschriebenen Sinn bilden. Wird die oxidierte Schichl dicker, dann wird die obenerwähnte Tendenz größer, d. h., das Cu reichert sich in der Oberfläche an und diffundiert in das Ni und Fe. Für die Katalysatorwirkung ist dies vorteilhaft. Bei den Beispielen 1 bis 6 war dies gewährleistet; die Dicke der oxidierten Schichten lag im Bereich zwischen 0,5 und 1,0 mm. Bei Beobachtung der oxidierten Schichten mit Hilfe eines Abtast-Mikroskops wurde deutlich, daß die oxidierten Schichten gewellt und porös waren und daß diese Tendenz dann besonders extrem wurde, wenn ihre Dicke mehr als 10 μπα betrug und ferner, daß diese Tendenz besonders erkennbar wurde, wenn die oxidierte Schicht nachträglich einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt wurde.If the oxidized layer is thinner than 10 μΐη, can one does not form an enriched oxidized layer in the sense described above. If the oxidized layer thicker, then the above-mentioned tendency becomes greater, i. that is, the Cu accumulates in the surface and diffuses into the Ni and Fe. This is advantageous for the catalytic effect. In Examples 1 to 6 was this guaranteed; the thickness of the oxidized layers was in the range between 0.5 and 1.0 mm. When the oxidized layers were observed with the aid of a scanning microscope, it became clear that the oxidized layers were corrugated and porous and that this tendency then became particularly extreme, when its thickness was more than 10 μπα, and further that this tendency became particularly noticeable when the oxidized layer was subsequently subjected to a reduction treatment.

Deshalb setzt eine oxidierte Schicht mit einei Dicke von weniger als 10 μηι offensichtlich die Katalysatorwirkung herab. Das ergibt sich aus der beschriebenen Beobachtung der Oberflächen. Diese Tendenz ist aus den F i g. 9 und 10 ersichtlich. F i g. 9 zeigt die Oberfläche wenn sich die oxidierte Schicht ungenügend herausbildet. Eine Wellung und eine Porösität sind nicht festzustellen. Beides ist jedochTherefore, an oxidized layer with a thickness of less than 10 μm obviously sets the catalytic effect down. This results from the observation of the surfaces as described. This The tendency is evident from FIGS. 9 and 10 can be seen. F i g. 9 shows the surface when the oxidized layer is deposited insufficiently developed. A corrugation and a porosity cannot be determined. Both are, however

in F i g. 10 vorhanden, die eine hinreichend oxidierte Schicht zeigt.in Fig. 10 is present, which shows a sufficiently oxidized layer.

Wie im Zusammenhang mit den Beispielen crläutert, besteht die Reduktionsbehandlung der oxidierten Schicht darin, daß sie dem Einfluß von Wasserstoffgas ausgesetzt wird. Das geschieht zwischen Va und 24 Stunden lang und hängt vom Zustand der angestrebten oxidierten Schicht ab. Auch eine teilweise Behandlung ist möglich.As explained in connection with the examples, the reduction treatment consists of the oxidized ones Layer in that it is exposed to the influence of hydrogen gas. That happens between Va and 24 hours and depends on the condition of the desired oxidized layer. Partial treatment is also possible.

Tm folgenden werden die Testcrgebnissc für einzclnc nach der Erfindung hergestellte Ausführungsbeispiclc der Katalysatoren angegeben.The following are the test results for individual clnc According to the invention produced Ausführungsbeispiclc the catalysts indicated.

Testbeispiel 1Test example 1

5" Die Rcini^ungsrate hinsichtlich des NO wurde unter den folgenden Bedingungen der Katalysatoren nach den Beispielen 1 bis 7 gemessen: 5 "The rate of reduction in terms of NO was measured under the following conditions of the catalysts according to Examples 1 to 7:

Verwendete Geriite:Devices used:

NO-Reinigungsannlysator unter Verwendung eines Durchfluß-Mini-Rcuktors zur Messung des NO-Gehaltes.NO purification analyzer using a Flow-through mini-reactor for measuring the NO content.

Testgas: CO 1%, NO 1000 ppm, Ot 0,24%, Rest Na.Test gas: CO 1%, NO 1000 ppm, O t 0.24%, remainder N a .

Qasdurchflußgeschwindigkeit: 2,75 Liter/Minute.Qas flow rate: 2.75 liters / minute.

Katalysatormenge:
10 ml in Schnitten oder gebogenen Blechen.
Amount of catalyst:
10 ml in cuts or curved sheets.

Art des Katalysators:
S. Beispiele 1 bis 6.
Type of catalyst:
See Examples 1 to 6.

S. V. (Raumgeschwindigkeit):
Etwa 16 500 V/Vp-hr-1,
SV (space velocity):
About 16 500 V / Vp-hr- 1 ,

Vp: scheinbares Volumen der beaufschlagten Katalysatorschicht,
V: Gasflußgeschwindigkeit.
Vp: apparent volume of the loaded catalyst layer,
V: gas flow rate.

Temperatur des Katalysatorbettes:
Etwa 4000C.
Temperature of the catalyst bed:
Around 400 0 C.

Oberfläche des Katalysators:
Scheinbare Fläche etwa 100 bis 1000 cm2 (abhängig von den verwendeten Formen).
Surface of the catalyst:
Apparent area around 100 to 1000 cm 2 (depending on the shapes used).

(2) Ergebnisse(2 results

Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 6 (Beispiele 1 bis 6) dargestellt. Jedes Ergebnis stellt eine ausgezeichnete NO-Reinigungsrate dar. Bestimmte Katalysatoren erreichen mit lediglich oxidierten Schichten jedoch noch keine ausreichende Reinigungsrate; sie konnte jedoch durch eine Reduktionsbehandlung verbessert werden. Tests mit anderen als den hier offenbarten Legierungssystemen unter gleichen Bedingungen zeigten in keinem Fall eine ausreichende NO-Reinigungsrate.The results are shown in Tables 1 and 6 (Examples 1 to 6). Each result represents a excellent NO purification rate. Certain catalysts achieve with only oxidized Layers, however, still do not have a sufficient cleaning rate; however, it could by reducing treatment be improved. Tests with alloy systems other than those disclosed here under the same conditions Conditions did not show a sufficient rate of NO purification in any case.

Die Katalysatoren nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung sind auch in sehr wirksame Oxidationskatalysatoren für Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenstoffmonoxid (CO), sofern eine Oxidationsatmosphäre zur Verfügung steht. The catalysts according to the exemplary embodiments of the invention are also very effective oxidation catalysts for hydrocarbons (HC) and Carbon monoxide (CO) if an oxidizing atmosphere is available.

Testbeispiel 2Test example 2

Der Test wurde unter den folgenden Bedingungen und Verwendung derselben Analysiergeräte wie im Testbeispiel 1 durchgeführt.The test was carried out under the following conditions and using the same analyzers as in Test example 1 carried out.

(1) Vcrsuchsbcdingungcn(1) Eligibility criteria

Verwendung eines CO-McßgerätcsUse of a CO measuring device

Testgas:
CO 1 %,
NO 2000 ppm,
Oa 0,25%,
Rest N0.
Test gas:
CO 1%,
NO 2000 ppm,
O a 0.25%,
Remainder N 0 .

Gasdurchflußgeschwindigkeit:
2,5 l/Minute.
Gas flow rate:
2.5 l / minute.

Menge des Katalysators: 5 ml.Amount of catalyst: 5 ml.

Art des Katalysators: Ni — 24% Cu Katalysator in Form eines gebogenen Bleches mit 50 cm" scheinbarer Oberfläche.Type of catalyst: Ni - 24% Cu catalyst in the form of a curved sheet with an apparent surface of 50 cm.

S.V.:S.V .:

ersichtlich, eine erhebliche Reinigungsrate. Der Be griff »Oxidation« in F ig. 2 zeigt an, daß durch Be handlung in einer Atmosphäre bei 900°C währenc einer Dauer von 12 Stunden eine oxidierte Schien gebildet worden war; der Begriff »Reduktion nacl· der Oxidation« zeigt an, daß der Katalysator danacr einer Reduktionsbehandlung in Wasserstoffgas be 8000C für die Dauer von zwei Stunden ausgesetzt warseen a significant cleaning rate. The term "oxidation" in Fig. 2 indicates that an oxidized splint was formed by treatment in an atmosphere at 900 ° C for 12 hours; the term "reduction nacl · oxidation" indicates that the catalyst was danacr a reduction treatment in hydrogen gas be 800 0 C for a period of two hours exposed

Testbeispiel 3Test example 3

Dieser Test weist nach, daß die Katalysatorer gemäß den Ausführungsbeispielen Ger Erfindung ir sehr wirksamer Weise schädliche NO-Komponenten die in den Abgasen von Verbrennungsmotoren ent halten sind, entfernen können.This test shows that the catalyst according to the embodiments Ger invention ir very effective way harmful NO components ent in the exhaust gases of internal combustion engines are able to remove.

Der Katalysator wurde mit einer Legierungs zusammensetzung hergestellt, wie sie in Tabelle' angegeben ist. Es wurden durch maschinelle Behänd King Schnitte erstellt. Danach wurde eine oxidiert« Schicht hergestellt und einer Reduktionsbehandlung ausgesetzt. Danach wurde der Katalysator in eineir zur Reinigung des Abgases von Verbrennungs maschinen bestimmten Konverter eingesetzt. Es ergaben sich die folgenden Testbedingungen und Er gebnisse:The catalyst was made with an alloy composition as shown in Table ' is specified. King cuts were made by machine. After that one was oxidized « Layer made and subjected to a reduction treatment. Thereafter, the catalyst was in air converters used to purify the exhaust gas from combustion machines. It turned out the following test conditions and results:

(1) Versuchsbedingungen(1) Test conditions

Verbrennungsmotor:
Vier-Zylinder-Hubkolbenmotor mit 1900 ecm.
Combustion engine:
Four-cylinder reciprocating engine with 1900 ecm.

Anordnung des Katalysator-Konverters:
Hinter dem Auspuffrohr des Motors im Abstanc von etwa 40 cm vom Zylinderkopf.
Arrangement of the catalyst converter:
Behind the exhaust pipe of the engine at a distance of about 40 cm from the cylinder head.

Form des Katalysator-Konverters:
Zylindrisch mit 70 mm Durchmesser und 300 mrr Länge,
Kapazität 1,2 Liter.
Form of the catalyst converter:
Cylindrical with 70 mm diameter and 300 mrr length,
Capacity 1.2 liters.

Art des Katalysators:Type of catalyst:

Zusammensetzung nach Tabelle 7 kompakt gestopft, Composition according to Table 7 compactly packed,

Gewicht: etwa 2,0 kg,
scheinbare Oberfläche: etwa 20 000 cma.
Weight: about 2.0kg,
apparent surface: about 20,000 cm a .

Betriebsweise des Motors:Operation mode of the engine:

Dauerversuch auf dem Prüfstand:
A 2700 UpM 2,2 mkg,
B 250OUpM 1,2 mkg.
Endurance test on the test bench:
A 2700 rpm 2.2 mkg,
B 250OUpM 1.2 mkg.

BcUcmpcrutur des Katalysators:
A 66O0C,
D 63O0C.
BcUcmpcrutur of the catalyst:
A 66O 0 C,
D 63O 0 C.

Temperatur des Katalysatorbettes: 300 bis 7000C.Temperature of the catalyst bed: 300 to 700 0 C.

(2) Ergebnisse(2 results

Sowohl hinsichtlich NO und CO ergab sich im Bereich niedriger Temperatur her, wie aus F Ig. 2With regard to both NO and CO, it was found in the low temperature range, as from F Ig. 2

S.V.: A 4 B 27 000 V/Vp-hr1, SV: A 4 B 27,000 V / Vp-hr 1 ,

Die Messungen wurden mit einem Abgasanalysier· meßgcrttt vorgenommen.The measurements were carried out with an exhaust gas analyzer.

(2) Ergebnisse(2 results

Das Abgas wurde, wie aus Tabelle 7 ersichtlich, hinsichllich NO und CO ungefähr zu 40 bis 100% bzw. zu 11% gereinigt. Mit anderen Legierungssystemen als nach den Ausführungsbeispielen det Erfindung ergab sich lediglich eine sehr geringe Reinigungsrute.As can be seen from Table 7, the exhaust gas was approximately 40 to 100% with regard to NO and CO or 11% cleaned. With different alloy systems than according to the exemplary embodiments Invention resulted in only a very small cleaning rod.

0I 0 I.

Probe Nr.Sample no. Zusammensetzung der
Cu Ni
Composition of
Cu Ni
45,045.0 Legierung (%)
Fe
Alloy (%)
Fe
andereother Betriebs
bedin
gungen des
Motors
Operating
bedin
gungen des
Engine
NO-Rcinigungs-
r»te
NO cleaning
r »te
CO-Reini-
gungsrutc
CO purification
gungsrutc
3535 9,49.4 43,343.3 Restrest A
β
A.
β
58,3
98,0
58.3
98.0
10,7
5,0
10.7
5.0
3636 9,09.0 39,539.5 Restrest Cr — 3,7Cr - 3.7 A
B
A.
B.
55,5
94,4
55.5
94.4
9,9
4,6
9.9
4.6
3737 9,29.2 41,741.7 Restrest Co- 1,3Co-1.3 A
B
A.
B.
40,5
89,9
40.5
89.9
8,3
4,7
8.3
4.7
3838 8,98.9 42,642.6 Restrest Co- 15,7Co-15.7 Λ
B
Λ
B.
49,7
92,3
49.7
92.3
9,1
5,0
9.1
5.0
3939 8,88.8 Restrest Co — 5,3
Cr — 4,1
Ce — 2,5
Co - 5.3
Cr - 4.1
Ce - 2.5
A
B
A.
B.
45,2
88,3
45.2
88.3
8,9
4,4
8.9
4.4

Bemerkung:Comment:

Durchschnittliche Zusammensetzung des Abgases bei Betriebsbedingungen A: NO 2400 ppm, CO 2,2% HC 110 ppm. Durchschnittliche Abgaszusammensetzung unter Betriebsbedingungen B: NO 600 ppm, CO 4,;> /0, HC 160 ppm.Average composition of the exhaust gas under operating conditions A: NO 2400 ppm, CO 2.2% HC 110 ppm. Average exhaust gas composition under operating conditions B: NO 600 ppm, CO 4,;> / 0 , HC 160 ppm.

Die Auswertung der wiedergegebenen Tests zeigt, daß die Legierungssysteme nach der Erfindung als Reduktions- und Oxidationskatalysatoren eine hervorragende Wirkung entfalten. Durch die Ausführungsbeispiele und die Testbeispiele ist nachgewiesen, daß man die Legierungen mit geringen Kosten herstellen kann, da die Zusammensetzung in einem relativ weitenThe evaluation of the reproduced tests shows that the alloy systems according to the invention as Reduction and oxidation catalysts an excellent Make an impact. The working examples and test examples demonstrate that the alloys can be manufactured at low cost because the composition is relatively broad

Bereich variieren kann. Die Legierungen sind ferner sehr widerstandsfähig und weisen eine hervorragendeRange may vary. The alloys are also very tough and have excellent properties

Verformbarkeit, Bearbeitbarkeit und Gießbarkeit auf.Deformability, machinability and castability on.

Die Wärmebeständigkeit und WiderstandsfähigkeitThe heat resistance and resilience

gegen Korrosion sind ebenfalls außerordentlich hoch.against corrosion are also extremely high.

Sie können vorteilhaft als Schnitte, Bleche oder Röhren, je Anwendungsgebiet, verarbeitet werden.They can advantageously be processed as cuts, sheets or tubes, depending on the area of application.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Katalysator zur Entfernung von Stickoxid aus Abgasen unter Verwendung einer Legierung bestehend aus 0,1—40% Kupfer, Rest Nickel und/oder Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Legierung mit einer mit Kupfer angereicherten Oxidationsschicht von einer Dicke von mehr als ]0μιτι überzogen ist und daß diese Legierung nach ihrer Formgebung einer Reduktionsbehandlung zum Entzug von Sauerstoff unterzogen worden ist.1. Catalyst for removing nitrogen oxide from exhaust gases using an alloy consisting of 0.1-40% copper, the remainder nickel and / or iron, characterized that the surface of the alloy with a copper-enriched oxidation layer of a thickness of more than] 0μιτι is coated and that this alloy, after its shaping, undergoes a reduction treatment for the removal of Has been subjected to oxygen. 2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich bis zu 40% Co oder Cr, ferner weitere Elemente bis zu insgesamt 10% enthält, die in der Matrix löslich sind, keine intermetallische Verbindung mit Kupfer bilden und keine Ausscheidung von Kupfer aus der Matrix bewirken.2. Catalyst according to claim 1, characterized in that it additionally contains up to 40% Co or Cr, furthermore contains further elements up to a total of 10% which are soluble in the matrix, none Form an intermetallic compound with copper and no precipitation of copper from the Effect matrix. 3. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in die endgültige Form gebrachte Katalysator in einer oxidierenden Atmosphäre von 700-HOO0C derart erhitzt wird, daß sich auf der Oberfläche der Legierung eine Oxidationsschicht mit einer Dicke von mehr als 10 μηι bildet, und danach die Schicht auf der Oberfläche der Legierung durch eine Reduktionsbehandlung in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 600°C aktiviert wird.3. A method for producing a catalyst according to claim 1 or 2, characterized in that the brought into the final shape catalyst is heated in an oxidizing atmosphere of 700-HOO 0 C such that an oxidation layer with a thickness is on the surface of the alloy of more than 10 μm, and then the layer on the surface of the alloy is activated by a reduction treatment in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of more than 600 ° C.
DE19732306785 1972-02-12 1973-02-12 Catalyst for removing nitrogen oxide from exhaust gases Expired DE2306785C3 (en)

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