DE2363137C3 - Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Mischoxids zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren.
Unverbrannte Kohlenwasserstoffe, insbesondere oxydierte Kohlenwasserstoffe, Stickoxyde und Kohlenmonoxyde,
die in den Abgasen von Brennkraftmaschinen enthalten sind, wie auch andere organische
Verbindungen, die bei Verfahren der chemischen Industrie entstehen, verschmutzen und vergiften die
Atmosphäre. Beispielsweise entsteht das in Abgasen von Dieselmotoren vorhandene Stickoxyd bei der
Verbrennung von Dieselöl aus Stickstoff und Sauerstoff bei hohen Temperaturen und den in der Verbrennungskammer
vorhandenen Drücken und ist besonders gefährlich, wenn die Maschine in einem geschlossenen
Raum benutzt wird oder wenn solche Maschinen in großer Anzahl an Orten benutzt werden, die besondere
klimatische Bedingungen haben.
Die katalytische Reinigung von Abgasen ist bereits bekannt. Dabei werden die Oxyde des Stickstoffes zu
Stickstoff und Wasser reduziert, worauf eine weitere Reduktion erfolgt, bei der Ammoniak entsteht. Ein
bekannter Katalysator für diesen Zweck besteht aus einer Legierung aus Platin, Ruthenium und einem
wahlweisen Basis-Metall. Es scheint jedoch, daß bei der Betriebstemperatur von Automobil-Abgaskatalysatoren
bestimmte Legierungen des Rutheniums nicht die notwendige Stabilität aufweisen. Dies ist wahrscheinlich
eine Folge einer Rutheniumoxydation bei Verdampfung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Reinigung von Automobil-Abgasen Mischoxide einzusetzen,
die katalytisch aktives Ruthenium enthalten, das bei hohen Temperaturen über längere Perioden stabil
ist. Dabei soll der Verlust an Ruthenium reduziert werden, der eine Folge des Transportes durch die
Gasströmung ist und in den meisten keramischen oder metallischen Honigwaben-Strukturen auftritt, die bei
der Reinigung von Automobil-Abgasen Träger der Katalysatoren sind.
ι Gemäß der Erfindung wird dies erreicht durch die
Verwendung eines Mischoxids aus oxidiertem Ruthe-• nium oder Rutheniumdioxid und dem Oxid von Titan,
Zirkon, Hafnium, Niob oder Wismut im Gewichtsverhältnis Ruthenium zu Titan bzw. Zirkon bzw. Hafnium
bzw. Niob bzw. Wismut von 5:95 bis 95:5 zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren.
Der Anteil des Rutheniums am Gesamtmaterial des Katalysators liegt vorzugsweise im Bereich von etwa
0,05 bis etwa 10 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2 Gew-%. Anteile von 0,9 und 1,8
Gew.-% haben sich als sehr geeignet erwiesen.
Nachfolgend werden einige stabile Verbindungen
ίο aufgeführt, die mit Rutheniumdioxyd Mischoxyde
bilden, nämlich
RuO2xtiO2
RuO2XZrO2
RuO2XHfO2
RuO2XNb2O5
RuO2 χ Bi2O3.
RuO2XZrO2
RuO2XHfO2
RuO2XNb2O5
RuO2 χ Bi2O3.
Der Faktor χ kann ein Bruchteil sein, er ist aber
zweckmäßigerweise größer als 1 und er liegt vorzugs-
weise im Bereich von etwa 5 bis 50. Die Verbindung, die Metalloxyd und Ruthenium enthält, kann in irgendeiner
bekannten Weise auf einem hitzebeständigen Metalloxyd mit großer Oberfläche niedergeschlagen werden,
das seinerseits auf einem Träger z. B. aus eine pelletisierter Keramik, einem geriffelten Metall oder
eine porösen oder nicht porösen keramischen Honigwabenstruktur aufgebracht ist.
Vorzugsweise ist auf diesen Träger als erster Überzug ein katalytisch aktives hitzebeständjges Metalloxyd mit
großer Oberfläche aufgebracht, auf welchen dann durch Imprägnieren oder in anderer Weise die das Ruthenium
oder Rutheniumdioxyd/Metalloxyd enthaltende Verbindung aufgebracht wird. Andererseits kann auch das
Material, das den ersten Überzug oder die erste Schicht bildet, vorher mit der das Ruthenium enthaltenden
Verbindung imprägniert werden und dann auf das inerte Trägermaterial, das den eigentlichen Träger bildet,
aufgebracht werden.
Beispiel für die Herstellung eines erfindungsgemäß verwendeten Mischoxids
Der pH-Wert einer Lösung, die 10 Gew.-% Ruthenium und 90 Gew.-% Titan enthält, wobei beide
Metalle als Chlorid vorhanden sind, wurde erhöht bis das Ruthenium und das Titan als hydratisiertes Oxyd
ausfielen. Das hydratisierte Oxyd wurde dann getrocknet und auf etwa 6000C erhitzt. Zur Umwandlung in ein
Mischoxyd, d. h. RuO2 XTiO2 wurde es weiter 2 Stunden
lang auf 10000C erhitzt. Der Faktor χ kann ein Bruchteil
so oder größer als 1 sein, abhängig von den relativen Anteilen von Ruthenium und Titan, und er war in diesem
Fall x=20.
3 Gramm des Mischoxydes wurden dann in eine Röhre mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm
gebracht und darin bei 8000C 40 Stunden lang belassen, wobei während dieser Zeit über dieses Material Luft in
einer Menge von 1000 ml je Minute geleitet wurde. Nach der Abkühlung wurde das Endprodukt gewogen
und analysiert. Es wurde festgestellt, daß während der
40 Stunden nur 2 mg Ruthenium aus dem Produkt entwichen waren. Dies ist sehr viel weniger als wenn
Rutheniumoxyd allein verwendet wird, da in diesem Fall etwa 2 mg in 1 Stunde entweichen.
Claims (2)
1. Verwendung eines Mischoxids aus oxidiertem Ruthenium oder Ruthuniumdioxid und dem Oxid
von Titan, Zirkon, Hafnium, Niob oder Wismut im Gewichtsverhältnis Ruthenium zu Titan bzw. Zirkon
bzw. Hafnium bzw. Niob bzw. Wismut von 5 :95 bis 95:5 zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren.
2. Verwendung des Mischoxids nach Anspruch 1 auf einem hitzebeständigen Metalloxid mit großer
Oberfläche, das seinerseits auf einem inerten Träger aus pelletisierter Keramik, einem geriffelten metallischen
Substrat oder einer keramischen Honigwabenstruktur aufgebracht ist
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