DE2446251A1 - METHOD OF OXIDIZING AND REDUCING USING PLATINUM METAL CATALYSTS OF THE PEROWSKIT TYPE - Google Patents

METHOD OF OXIDIZING AND REDUCING USING PLATINUM METAL CATALYSTS OF THE PEROWSKIT TYPE

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DE2446251A1
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Description

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY lOth and Market Streets, Wilmington, Delaware, V.St.A.EGG. DU PONT DE NEMORS AND COMPANY lOth and Market Streets, Wilmington, Delaware, V.St.A.

Verfahren zum Oxidieren und Reduzieren unter Verwendung von Platinmetallkatalysatoren vom Perowskit-TypProcess for oxidizing and reducing using platinum metal catalysts of the perovskite type

Die Erfindung betrifft Verfahren, bei denen katalytische Verbindungen mit einer Perowskit-kristallinen Struktur und die Platinmetalle enthalten, verwendet werden.The invention relates to methods in which catalytic compounds with a perovskite crystalline structure and containing platinum metals can be used.

Für die Verbesserung von Katalysatoren für chemische Reaktionen wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Anstrengungen gemacht, insbesondere für die teilweise oder vollständige Oxidation von flüchtigen Kohlenstoffverbindungen in Luft oder für die Reduktion von Stickstoffoxiden.Numerous efforts have been made in recent years to improve catalysts for chemical reactions made especially for the partial or complete oxidation of volatile carbon compounds in air or for the reduction of nitrogen oxides.

Solche Katalysatoren werden benötigt bei der Herstellung von organischen Chemikalien, bei der Verminderung der atmosphärischen Verunreinigungen durch industrielle Verfahren und beiSuch catalysts are needed in the production of organic chemicals, in the reduction of atmospheric chemicals Contamination from industrial processes and at

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der Verminderung der atmosphärischen Verunreinigungen durch die Auspuffgase von Verbrennungsmaschinen. Beispielsweise werden Stickstoffoxide bei der Herstellung und der Verwendung von Salpetersäure und in Verbrennungsmotoren gebildet. Kohlenwasserstoffe sind in den flüchtigen Dämpfen, wie sie beim Lackieren, bei der Trockenreinigung, beim Entfetten yon Lösungsmitteln bei der Lösungsmittelextraktion auftreten, vorhanden und kommen auch als Komponenten in den Auspuffgasen von Verbrennungsmaschinen vor. Solche Verbrennungsgase können auch partielle Oxidationsprodukte von flüchtigen Kohlenwasserstoffen, wie Aldehyde., Ketone und Olefine zusammen mit Stoffen, die karzinogen oder aus anderen Gründen gesundheitsschädlich sind, enthalten. Solche flüchtigen Kohlenwasserstoffe und deren Teiloxidationsprodukte· reagieren mit den Stickoxiden, die dann einen photochemischen Smog bilden. In ähnlicher Weise ist Kohlenmonoxid ein üblicher Bestandteil von Abgasen aus Industrieanlagen und in den Auspuffgasen von Verbrennungsmaschinen. Kohlenmonoxid ist besonders unerwünscht als atmosphärische Verunreinigung, weil es farblos, aber sehr toxisch ist.the reduction of atmospheric pollution from the exhaust gases from internal combustion engines. For example nitrogen oxides are formed in the manufacture and use of nitric acid and in internal combustion engines. Hydrocarbons are in the volatile vapors, as they are in painting, in dry cleaning, in degreasing of solvents occur during solvent extraction and also occur as components in the exhaust gases of internal combustion engines. Such combustion gases can also partial oxidation products of volatile hydrocarbons, such as aldehydes., ketones and olefins together with Contain substances that are carcinogenic or harmful for other reasons. Such volatile hydrocarbons and their partial oxidation products · react with the nitrogen oxides, which then form a photochemical smog. In Similarly, carbon monoxide is a common component of industrial exhaust gases and in the exhaust gases from Internal combustion engines. Carbon monoxide is particularly undesirable as an atmospheric pollutant because it is colorless, but very is toxic.

Eine sehr brauchbare Möglichkeit für die Verminderung der Mengen an in die Atmosphäre abgegebenen schädlichen Stoffen besteht darin, dass man Gasmischungen, welche die schädlichen Materialien enthalten«, in Kontakt bringt mit einer katalytischen Zusammensetzung«, Dadurch wird die Temperatur, bei welcher die Bestandteile der Gasmischung miteinander unter Oxidation oder Reduktion der schädlichen Materialien reagieren, herabgesetzt.There is a very useful way of reducing the amount of noxious substances released into the atmosphere by bringing gas mixtures containing the harmful materials into contact with a catalytic one Composition «, This is the temperature at which the components of the gas mixture with each other under oxidation or Reduction of harmful materials react, diminished.

Unsählige Kombinationen an Metallen und Metalloxiden sind bereits als Katalysatoren für solche Verfahren vorgeschlagen worden, wobei meistens Edelmetalle oder ÜbergangsmetalIe hierfürCountless combinations of metals and metal oxides are already there been proposed as catalysts for such processes, mostly noble metals or transition metals for this purpose

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verwendet wurden. Eingeschlossen in diese für die Reinigung von Auspuffgasen verwendeten Katalysatoren sind solche mit einer Perowskit-Kristallstruktur, wie beispielsweise Kobaltite von seltenen Erdmetallen.were used. Included in these catalysts used for the purification of exhaust gases are those with a perovskite crystal structure such as cobaltite of rare earth metals.

Obwohl die Kobaltite von seltenen Erdmetallen und ähnliche Zusammensetzungen Vorteile gegenüber bekannten Materialien aufweisen, besteht doch ein Bedarf an katalytischen Z us amme ns et rzungen, die eine hohe katalytische Aktivität für Oxidationsund Reduktionsreaktionen, kombiniert mit einer Langzeitstabilität unter den verschiedensten Reaktionsbedingungen haben.Although the Cobaltites of rare earth metals and similar compositions have advantages over known materials, but there is a need for catalytic Z us strains ns et r tongues, which have a high catalytic activity for oxidation and reduction reactions, combined with a long-term stability under various reaction conditions.

Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Verfügung, bei dem unter Reaktionsbedingungen ein Katalysator und ein Gasstrom in Kontakt gebracht werden, wobei wenigstens eine oxidierbare Verbindung und wenigstens eine reduzierbare Verbindung aus der Gruppe Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in wenigstens eine Verbindung der Gruppe Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und Ammonium überführt wird und wobei der Katalysator ein Metalloxid ist mit der allgemeinen Formel ABO, und einer Perowskürkristallinen Struktur, und wobei 1 bis 50 % der B-Kationstellen von einem Kation eines Platinmetalles besetzt sind. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die B-Kat.ionstellen wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweisen:The invention provides an improved process in which a catalyst and a gas stream are brought into contact under reaction conditions, at least one oxidizable compound and at least one reducible compound from the group consisting of oxygen, hydrocarbons and nitrogen oxides being converted into at least one compound from the group consisting of water and carbon dioxide , Nitrogen and ammonium is converted and the catalyst is a metal oxide with the general formula ABO, and a perovskur crystalline structure, and where 1 to 50 % of the B cation sites are occupied by a cation of a platinum metal. The method according to the invention is characterized in that the B-Kat.ionstellen have at least one of the following properties:

(A) wenigstens 5 % der nicht-Platin B-Kationenstellen werden ausgefüllt mit einem Metall, das in einer ersten Wertig keit vorliegt und wenigstens 5 % der nicht-Platin B-Stellen (A) at least 5 % of the non-platinum B cation sites are filled with a metal which is present in a first valence and at least 5 % of the non-platinum B sites

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werden ausgefüllt von dem gleichen Metalls das in einer zweiten Wertigkeit vorliegt|are filled with the same metal s that is in a second valence |

(B) das Platinmetall ist Platin,, Palladium oder Rhodium;(B) the platinum metal is platinum, palladium, or rhodium;

(C) ein grösserer Anteil der nicht-Platin B-Stellen wird durch Aluminium!oneη besetzt und(C) a greater proportion of the non-platinum B-digits is due to Aluminum! Oneη occupied and

(D) die nicht-Platin B-Stellen sind besetzt mit Ionen9 die im wesentlichen aus dreiwertigem Eisen, Kobalt oder Nickel bestehen.(D) the non-platinum B-sites are occupied by ions 9 which essentially consist of trivalent iron, cobalt or nickel.

Die gemäss der Erfindung katalysierten Verfahren schliessen die Oxidation von Wasserstoff, Kohlenmonoxid 3 Kohlenwasserstoffen und anderen Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen ein., einschliesslich oxidierbarer Komponenten in Auspuffgasen von Verbrennungsmaschinen. Andere Kohlenwasserstoffe, die oft bei diesem Verfahren anwesend sind, schliessen solche ein, die mit Resten substituiert sinds die ein oder mehrere Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Schwefel-, Stickstoff- oder Wasserstoffatome enthalten. Solche Verbindungen werden häufig in den Dämpfen von Industrieanlagen und in den Abgasen von Verbrennungsmotoren gefunden»The processes catalyzed according to the invention include the oxidation of hydrogen, carbon monoxide 3, hydrocarbons and other carbon-containing compounds, including oxidizable components in exhaust gases from internal combustion engines. Other hydrocarbons that are often present in this method include those s are substituted by radicals containing one or more carbon, oxygen, sulfur, nitrogen or hydrogen atoms. Such compounds are often found in the fumes from industrial plants and in the exhaust gases from internal combustion engines »

Die reduzierbaren Bestandteile bei dem vorliegenden Verfahren können eine oder mehrere sauerstoffhaltige Verbindungen, Stickstoffoxide oder reduzierbare Komponenten in den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren sein» Der Ausdruck Stickstoffoxide, wie er hier verwendet wird, schliesst ein Distickstoffoxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Stickstofftetroxid und die höheren Oxide des Stickstoffs, wie sie in den Abgasen beiThe reducible constituents in the present process can be one or more oxygen-containing compounds, nitrogen oxides, or reducible components in the exhaust gases of internal combustion engines. The term nitrogen oxides, as used herein, includes nitrous oxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, nitrogen tetroxide and the higher oxides of nitrogen as they are in the exhaust

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der Herstellung und der Verwendung von Salpetersäure und in den Verbrennungsgasen von Verbrennungsmaschinen vorkommen können. Diese Stickstoffoxide werden häufig mit der Sammelbezeichnung NO bezeichnet, worin χ grosser als 0,5 und im allgemeinen zwischen 1 und 2 beträgt.the production and use of nitric acid and in the combustion gases of combustion engines can. These nitrogen oxides are often given the collective name NO denotes, where χ is greater than 0.5 and generally between 1 and 2.

Das Oxidationsverfahren gemäss der Erfindung schliesst die vollständige Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser ein und die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxiden unter Bildung von Kohlendioxid, Wasser und gasförmigem Stickstoff. Die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff ist besonders vorteilhaft für die Verminderung von Dämpfen, während die Umsetzung von Kohlenwasserstofftreibstoffen und die Dämpfe der Salpetersäureherstellung verwendet werden können für die vollständige Verminderung solcher Dämpfe durch die Bildung von Kohlendioxid, Wasser und gasförmigem Stickstoff. Die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Sauerstoff ergibt die Bildung von Kohlendioxid, während die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Stickstoffoxiden die Bildung von Kohlendioxid und gasförmigem Stickstoff ergibt.The oxidation process according to the invention includes the complete conversion of hydrocarbons with oxygen with the formation of carbon dioxide and water and the reaction of hydrocarbons and nitrogen oxides with the formation of Carbon dioxide, water and nitrogen gas. The reaction of hydrocarbons with oxygen is particularly advantageous for the reduction of vapors while the conversion of hydrocarbon fuels and The vapors of nitric acid manufacture can be used for the complete abatement of such vapors through the Formation of carbon dioxide, water and nitrogen gas. The reaction of carbon monoxide with oxygen gives the Formation of carbon dioxide, while the reaction of carbon monoxide with nitrogen oxides causes the formation of carbon dioxide and gaseous nitrogen results.

Stickstoffoxide werden bei der Reaktion mit Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen oder anderen vorkommenden Verbindungen unter Bildung von gasförmigem Stickstoff oder Ammoniak reduziert.Nitrogen oxides, when reacting with hydrogen, become carbon monoxide and hydrocarbons or other occurring compounds with the formation of gaseous nitrogen or Ammonia reduced.

Die katalytischen Verfahren, bei denen die Verbindungen in den Auspuffgase! von Verbrennungsmotoren als oxidierbare oder·reduzierbare Komponenten eingesetzt werden, gehören zu den chemischen Reaktionen, die vorher be-The catalytic process in which the compounds in the exhaust gases! are used by internal combustion engines as oxidizable or reducible components, belong to the chemical reactions that were previously

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schrieben wurden, ebenso wie analoge Reaktionen, bei denen eine Teiloxidation von Kohlenwasserstoffen stattfindet.were written, as well as analogous reactions in which a partial oxidation of hydrocarbons takes place.

Die jeweiligen Verfahren, bei denen die Komponenten aus den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren gemäss der vorliegenden Erfindung katalysiert werden, hängen von den anwesenden Verbindungen ab und die relative Menge dieser Verbindungen ist massgeblich für den praktischen Effekt der Verminderung der Verunreinigung der Atmosphäre durch die Verbrennungsgase. So reagieren· die Verbindungen der Verbrennungsgase, welche Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe zusammen mit verhältnismässig grossen. Mengen Sauerstoff enthalten, unter Bildung von Kohlendioxid aus Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen. Bei einem ausreichend grossen Überschuss an Sauerstoff (im allgemeinen mit wenigstens etwa 1 % überschüssigem Sauerstoff, wie er für die stöchiometrische Umsetzung mit dem vorhandenen Kohlenmonoxid erforderlich ist und vorzugsweise mit mehr als 2 % Überschuss an Sauerstoff) ist die Umwandlung von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid praktisch vollständig. Derartige Überschüsse an Sauerstoff in den Auspuffgasen werden im allgemeinen dadurch erzielt, dass man die Verbrennungsmotoren mit einem verhältnismässig hohen Luft/Treibstoff-Verhältnis betreibt oder indem man zusätzlich Luft in das Verbrennungsgas einleitet bevor es in den katalytischen Reaktor eingeführt wird. Die Bestandteile in Stickoxide und verhältnismässig grosse Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen ^enthaltenden Verbrennungsgasen reagieren unter Umwandlung der Stickoxide in Stickstoff. Bei einem ausreichend grossen Überschuss an Kohlenmonoxid (im allgemeinen bei einem wenigstens etwa 0,5?igen Überschuss Kohlenmonoxid, bezogen auf die stöchiometrisch erforderliche Menge für die Umsetzung mit Sauer-The particular methods in which the components from the exhaust gases of internal combustion engines are catalyzed according to the present invention depend on the compounds present and the relative amount of these compounds is decisive for the practical effect of reducing the pollution of the atmosphere by the combustion gases. This is how the compounds of the combustion gases react, which carbon monoxide and hydrocarbons together with relatively large ones. Contain quantities of oxygen, with the formation of carbon dioxide from carbon monoxide and hydrocarbons. With a sufficiently large excess of oxygen (generally with at least about 1 % excess oxygen, as is required for the stoichiometric reaction with the carbon monoxide present, and preferably with more than 2 % excess oxygen), the conversion of carbon monoxide into carbon dioxide is practically complete . Such excesses of oxygen in the exhaust gases are generally achieved by operating the internal combustion engines with a relatively high air / fuel ratio or by additionally introducing air into the combustion gas before it is introduced into the catalytic reactor. The components in nitrogen oxides and relatively large amounts of carbon monoxide and hydrocarbons containing combustion gases react to convert the nitrogen oxides into nitrogen. With a sufficiently large excess of carbon monoxide (generally with an at least about 0.5 excess carbon monoxide, based on the stoichiometrically required amount for the reaction with acidic

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stoff und vorzugsweise mit einem überschuss von mehr als 1 % Kohlenmonoxid) findet die Umsetzung von Stickoxiden zu Stickstoff praktisch vollständig statt. Solche Verbrennungsgase werden im allgemeinen erhalten, wenn man die Verbrennungsmotoren mit einem verhältnismässig niedrigen Luft/Treibstoff-Verhältnis betreibt und indem man die Verbrennungsgase in einen katalytischen Reaktor einleitet ohne vorher zusätzliche Luft zuzuführen.substance and preferably with an excess of more than 1 % carbon monoxide), the conversion of nitrogen oxides to nitrogen takes place almost completely. Such combustion gases are generally obtained by operating the internal combustion engines with a relatively low air / fuel ratio and by introducing the combustion gases into a catalytic reactor without first supplying additional air.

Es ist ersichtlich, dass die jeweiligen Konzentrationen an Sauerstoff, Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen in einem erheblichen Ausmass die Umwandlung von Stickoxiden in Stickstoff und auch von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid ergeben können. Beispielsweise kann die fraktionierte Umwandlung von Stickoxiden und von Kohlenmonoxid praktisch die gleiche sein mit Gasmischungen, die Sauerstoff und Kohlenmonoxid in Mengen enthalten, die denen entsprechen, wie sie für die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen erforderlich sind. Im allgemeinen erhält man den gleichen Prozentsatz an Umwandlung von Stickoxiden und Kohlenmonoxid mit einer Gasmischung, die Sauerstoff und Kohlenmonoxid in einem Verhältnis zwischen etwa 2 % überschuss Sauerstoff und etwa 1 % überschuss Kohlenmonoxid enthält.It can be seen that the respective concentrations of oxygen, nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gases can result in the conversion of nitrogen oxides into nitrogen and also of carbon monoxide into carbon dioxide to a considerable extent. For example, the fractional conversion of nitrogen oxides and carbon monoxide can be practically the same with gas mixtures containing oxygen and carbon monoxide in amounts corresponding to those required for the conversion of hydrocarbons. In general, the same percentage conversion of nitrogen oxides and carbon monoxide is obtained with a gas mixture containing oxygen and carbon monoxide in a ratio of between about 2 % excess oxygen and about 1 % excess carbon monoxide.

Die gemäss der Erfindung katalysierten Verfahren werden im allgemeinen unter solchen Bedinungen durchgeführt, dass die Konzentration wenigstens einer oxidierbaren oder reduzierbaren Komponente der Gasmischung um wenigstens 10 % bei der Berührung der Gasmischung mit dem katalytischen Metalloxid vermindert wird. Vorzugsweise sind die Bedirgmgen so, dass die Konzentration wenigstens einer Komponente um wenigstens etwa 50 % The processes catalyzed according to the invention are generally carried out under such conditions that the concentration of at least one oxidizable or reducible component of the gas mixture is reduced by at least 10 % when the gas mixture comes into contact with the catalytic metal oxide. The conditions are preferably such that the concentration of at least one component by at least about 50 %

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und mehr vermindert wird und besonders bevorzugt sind Bedingungen, bei denen die Konzentration wenigstens eine der Komponenten um wenigstens 80 % vermindert wird. Eine praktisch vollständige Umwandlung kann mit vielen Gasmischungen und katalytischen Metalloxiden bei geeigneten Temperaturen erzielt werden. So erzielt* man beispielsweise eine Umwandlung von mehr als 95 % bei Temperaturen zwischen etwa 200 bis IiOO0C. Temperaturen oberhalb etwa 500°C können erforderlich sein für die Reduzierung von Komponenten in Konzentrationen von mehr als etwa 10 % unter Verwendung von einigen katalytischen Metalloxiden und bei bestimmten Gasmischungen, beispielsweise bei Mischungen aus Kohlenwasserstoffen, wie Propan und Methan und Sauerstoff.and more is decreased, and particularly preferred are conditions in which the concentration of at least one of the components is decreased by at least 80 % . Virtually complete conversion can be achieved with many gas mixtures and catalytic metal oxides at suitable temperatures. Thus achieving *, for example, a conversion of more than 95% at temperatures between about 200 to iioo 0 C. Temperatures above about 500 ° C may be required for the reduction of components in concentrations higher than about 10% using a number of catalytic metal oxides and with certain gas mixtures, for example with mixtures of hydrocarbons such as propane and methane and oxygen.

Die Geschwindigkeit und das Ausmass der Reaktion der Gase, wenn deren Mischungen mit katalytischen Metalloxiden in Berührung kommen, kann nach Methoden, die bekannt sind, erhöht werden. Zu diesen Methoden gehört das Zusammenbringen der Gase und der Metalloxide bei höheren Temperaturen, Verteilen der feinteiligen Metalloxide an der Oberfläche von inerten Trägern, Vermindern der Durchsatzgeschwindigkeiten und Erhöhen der Turbulenz in der Gasmischung.The speed and extent of the reaction of the gases, if their mixtures come into contact with catalytic metal oxides, it can be increased by methods that are known will. These methods include bringing the gases and metal oxides together at higher temperatures, dispersing them of the finely divided metal oxides on the surface of inert carriers, reducing the throughput rates and increasing the turbulence in the gas mixture.

Typisch für diese Verfahren ist die Bildung von wenigstens etwa 50 % und oftmals von wenigstens etwa 80 % des Wassers, Kohlendioxids, Stickstoffs und/oder Ammoniaks, die sich bilden würdenbei der Gesamtumwandlung der Komponenten in der Gasmischung beim Inberührungbringen mit den katalytischen Metalloxiden. Darum bilden sich bei diesen Verfahren im allgemeinen keine wesentlichen Mengen an Zv/ischenoxidationsprodukten von Kohlenwasserstoffen, wie Alkohole, Aldehyde, Ketone und Säuren.Typical of these processes is the formation of at least about 50 %, and often at least about 80 %, of the water, carbon dioxide, nitrogen and / or ammonia that would be formed in the overall conversion of the components in the gas mixture upon contact with the catalytic metal oxides. Therefore, in these processes, no substantial amounts of intermediate oxidation products of hydrocarbons, such as alcohols, aldehydes, ketones and acids, are generally formed.

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Die Metalloxide, die gemäss dem Verfahren der Erfindung verwendet werfen, sind Oxide der allgemeinen empirischen Formel ABO, und enthalten im wesentlichen die gleiche Anzahl an Kationen von zwei Metallen verschiedenen Typs, welche die Α-Stellen und die B-Stellen in der PeroWskit-kristallinen Struktur besitzen. Bei idealen Perowskifc-Strukturen enthalten solche Oxide Kationen einer geeigneten relativen Grosse und mit geeigneten Koordinationseigenschaften und haben kubische, kristalline Formen, bei denen die Ecken der Würfel von den grösseren Α-Kationen besetzt sind und jedes mit 12 Sauerstoffatomen koordiniert ist, und wobei die Zentren der Würfel von den kleineren B-Kationen besetzt sind und jedes davon mit 6 Sauerstoffatomen koordiniert ist und wobei die Flächen der Würfel von Sauerstoffatomen besetzt sind. Variationen und Störungen dieser fundamentalen kubischen kristallinen Struktur sind bekannt bei Materialien, die im allgemeinen als Perowskite oder perowskitähnlich angesehen werden. Störungen der kubischen kristallinen Struktur des Perowskits und der perowskitähnlichen Metalloxide schliessen rhomboedrische, orthorhombische, pseudokubische, tetragonale und pseudotetragonale Modifizierungen ein.The metal oxides used according to the method of the invention throw are oxides of the general empirical formula ABO, and contain essentially the same number of cations of two metals of different types that make up the Have Α-sites and the B-sites in the PeroWskit crystalline structure. Included in ideal perovskifc structures such oxides are cations of a suitable relative size and with suitable coordination properties and have cubic, crystalline forms in which the corners of the cubes are occupied by the larger Α cations and each with 12 oxygen atoms is coordinated, and where the centers of the cubes are occupied by the smaller B cations and each of them with 6 Oxygen atoms is coordinated and wherein the faces of the cube are occupied by oxygen atoms. Variations and Disturbances of this fundamental cubic crystalline structure are known in materials commonly known as Perovskites or perovskite-like. Disruptions the cubic crystalline structure of perovskite and the perovskite-like metal oxides close rhombohedral, orthorhombic, pseudocubic, tetragonal and pseudotetragonal Modifications a.

Die gemäss der Erfindung verwendeten Verbindungen enthalten Kationen von wenigstens zwei verschiedenen Metallen in den B-Stellen der kristallinen Struktur. Wenigstens eines der B-Stellen besetzenden Metalle ist ein Metall der Platin-Gruppe. Dies sind Elemente der zweiten und dritten langen Periode der achten Gruppe im Periodischen System, das heisst Ruthenium, Rhodium, PallaäLum, Osmium, Iridium, Platin. Darüberhinaus ist wenigstens eines der die B-Stellen besetzenden Metalle ein Metall, das nicht der Platin-Gruppe angehört und das einenContain the compounds used according to the invention Cations of at least two different metals in the B-sites of the crystalline structure. At least one of the Metal occupying B-sites is a metal of the platinum group. These are elements of the second and third long periods the eighth group in the periodic system, i.e. ruthenium, rhodium, pallalum, osmium, iridium, platinum. In addition, is at least one of the metals occupying the B-sites is a metal that does not belong to the platinum group and one

50S816/1 17250S816 / 1 172

OR-5725OR-5725

Ionenradius zwischen etwa 0,4 und 1,4 8 hat.Ionic radius between about 0.4 and 1.4 8.

Die jeweiligen Metalle, welche die Α-Stellen in den hier verwendeten Perowskit-Verbindungen besetzen, sind weniger kritisch als die, die B-Stellen besetzenden Metalle. Die wichtigste Eigenschaft der die A-Stelleri besetzenden Metalle ist der Radius ihrer Kationen. Die Bedeutung der Ionenradien bei Perowskit-kristallinen Strukturen wird von vielen Autoren dis kutiert,.beispielsweise von Krebs in "Fundamental of Inorganic Crystal Chemistry," McGraw Hill, London (I968). Nimmt man an, dass die kristalline Struktur durch die Packung der sphärischen Ionen gebildet wi-rd, so kann man die BeziehungThe respective metals, which the Α-places in the used here Occupy perovskite compounds are less critical than the metals that occupy the B-sites. The most important The property of the metals occupying the A positions is the radius of their cations. The importance of the ionic radii at Perovskite crystalline structures are discussed by many authors, for example by Krebs in "Fundamental of Inorganic Crystal Chemistry, "McGraw Hill, London (1968). It is assumed that the crystalline structure is due to the packing of the spherical Ions are formed, so one can see the relationship

RA + R0 - W2^b + V R A + R 0 - W 2 ^ b + V

ableiten, wobei R., RR und R0 die Ionenradien der die A-Stellen besetzenden Metalle, der die B-Stellen besetzenden Metalle und der Säuerstoffionen bedeuten und t ein Toleranzfaktor ist. Im allgemeinen erhält man tetragonale Perowskit-Kristallstrukturen bei einfachen ternären Verbindungen, wenn t zwischen etwa 0,9 und 1,0 liegt.. Gestörte Perowskit-Typ-Strukturen,.,liegen im allgemeinen vor, wenn t zwischen etwa 0,8 und 0,9 liegt. Strukturen vom Perowskit-Typ erhält man, wenn man weiter von diesem idealen Bild bei den komplexeren Verbindungen gemäss der Erfindung abweicht, insbesondere, wenn diese Verbindungen einen geringen Anteil an Ionen enthalten, die Radien aufweisen, welche grosser oder kleinen sind als bei einem Toleranzfaktor t zwischen 0,8 und 1,0 angebracht ist. Ionenradien sind in Tabellenform aufgezeichnet worden von Shannon und Prewitt in Acta. Cryst. B26 1145 (1970) und B25 925 (1969).derive, where R., R R and R 0 mean the ionic radii of the metals occupying the A sites, the metals occupying the B sites and the oxygen ions and t is a tolerance factor. In general, tetragonal perovskite crystal structures are obtained in simple ternary compounds when t is between about 0.9 and 1.0. Disturbed perovskite-type structures,., Are generally present when t is between about 0.8 and 0 , 9 lies. Structures of the perovskite type are obtained if one deviates further from this ideal picture in the more complex compounds according to the invention, in particular if these compounds contain a small proportion of ions which have radii which are larger or smaller than a tolerance factor t between 0.8 and 1.0 is appropriate. Ionic radii have been tabulated by Shannon and Prewitt in Acta. Cryst. B26 1145 (1970) and B25 925 (1969).

Die Metalle der Α-Stellen sind die der Gruppen IA, IB, 2A, 2B,The metals of the Α positions are those of groups IA, IB, 2A, 2B,

- 10 -509816/1172 - 10 - 509816/1172

( Copy ( Copy

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3B, die Lanthaniden (rait den Atomzahlen 58 bis Jl) und die Actiniden (mit den Atomzahlen 9° bis3B, the lanthanides (with the atomic numbers 58 to Jl) and the actinides (with the atomic numbers 9 ° to

Die Α-Stellen besetzenden Metalle in diesen Verbindungen mit der Wertigkeit 1 sind Metall der Gruppen IA und IB. Vorzugsweise sind diese Metalle Cäsium, Rubidium, Kalium, Natrium oder Silber und besonders bevorzugt sind Kalium oder Natrium.The metals occupying Α positions in these compounds with the valence 1 are metals of groups IA and IB. Preferably these metals are cesium, rubidium, potassium, sodium or silver and potassium or sodium are particularly preferred.

In ähnlicher Weise sind die Α-Stellen besetzenden Metalle mit der Wertigkeit zwei solche der Gruppen 2A, 2B, ^A und die seltenen Erdmetalle, welche Oxide vom Typ RE(II)O bilden. Vorzugsweise sind diese Metalle Barium, Strontium, Calcium oder Blei, besonders bevorzugt sind jedoch Strontium oder Barium.Similarly, the Α-positions occupying metals with the valence two are those of groups 2A, 2B, ^ A and the rare earth metals, which form oxides of the type RE (II) O. These metals are preferably barium, strontium, calcium or lead, but strontium or barium are particularly preferred.

In gleicher Weise sind die Metalle vom Α-Typ mit der Wertigkeit drei solche der Gruppen 3B und 5A und die Lanthaniden oder Aciniden .Vorzugsweise sind es Lanthan oder Mischungen von seltenen Erdmetallen (beispielsweise Mischungen, die zur Hälfte aus Cerium, zu einem Drittel aus Lanthan, zu einem Sechstel aus Neodym und geringeren Mengen der restlichen Erdmetalle mit den Atomzahlen 58 bis 71 bestehen oder einer ähnlichen Mischung, aus welcher der grösste Teil des Cers entfernt worden ist), wobei solche Mischungen hier durch das Symbol RE gekennzeichnet werden.In the same way, the metals are of the Α-type with valence three of groups 3B and 5A and the lanthanides or acinides. They are preferably lanthanum or mixtures of rare earth metals (for example mixtures used for Half of cerium, one third of lanthanum, one sixth of neodymium and smaller amounts of the rest There are earth metals with atomic numbers 58 to 71 or a similar mixture from which most of the cerium is removed has been), whereby such mixtures are indicated here by the symbol RE.

1 bis 50 % der die B-Stellen besetzenden Kationen bei den vorliegenden Katalysatoren sind Ionen von wenigstens einem Platinmetall. Ruthenium, Osmium, Rhodium und Iridium sind in der Lage alle der Kationenstellenvom B-Typ in Perowskit-Kristall-1 to 50 % of the B-site cations in the present catalysts are ions of at least one platinum metal. Ruthenium, osmium, rhodium, and iridium are capable of all of the B-type cation sites in perovskite crystal

- 11 -509816/1172 - 11 - 509816/1172

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Strukturen zu besetzen,, jedoch wird nur ein geringer zusätzlicher katalytischer Vorteil erzielts wenn mehr als 20 % dieser Stellen von diesen Metallen besetzt werden. Eine nur geringe katalytische Wirksamkeit liegt vor, wenn man weniger als etwa 1 % an Platinmetallionen verwendet. Palladium- und Platinionen sind grosser als die Ionen von Ruthenium, Osmium, Rhodium und Iridium und im allgemeinen können nicht mehr als etwa 10 % der B-Stellen bei kristallinen Oxiden vom ABO,-Typ durch Ionen dieser Metalle besetzt werden unter Beibehaltung einer Perowskit-Struktur. Palladium ist typischerweise zweiwertig, Rhodium ist normalerweise dreiwertig, Ruthenium, Iridium und Platin sind üblicherweise vierwertig und Osmium kann in diesen Verbindungen eine Wertigkeit von vier, fünf, sechs oder sieben haben. Mischungen der Platinmetalle, wie man sie beim partiellen Raffinieren aus ihren Oxiden erhält, sind in diesen Verbindungen geeignet.To occupy structures ,, but only a small additional catalytic benefit is achieved s if more than 20% of these jobs will be filled by these metals. The catalytic effectiveness is only low if less than about 1 % of platinum metal ions are used. Palladium and platinum ions are larger than the ions of ruthenium, osmium, rhodium and iridium and in general no more than about 10 % of the B-sites in crystalline oxides of the ABO, type can be occupied by ions of these metals while maintaining a perovskite Structure. Palladium is typically divalent, rhodium is usually trivalent, ruthenium, iridium, and platinum are usually tetravalent, and osmium can have a valence of four, five, six, or seven in these compounds. Mixtures of the platinum metals as obtained from their oxides in partial refining are useful in these compounds.

Die erfindungsgemässen Metalloxide, welche Ruthenium enthalten, sind besonders geeignet als Katalysatoren für die Reduzierung von Stickoxiden. Sie katalysieren die Reduktion dieser Oxide zu unschädlichen Verbindungen (beispielsweise Stickstoff) anstatt zu Ammoniak. Solche Ruthenium enthaltenden Oxide sind im allgemeinen stabiler als ähnliche Verbindungen,welche Osmium enthalten, was wahrscheinlich auf der geringeren Flüchtigkeit von Rutheniumoxid beruht, und sie werden auch bevorzugt wegen der allgemein etv?as grösseren Toxizität von Osmiumverbindungen. Metalloxide, die Platin und Palladium enthalten, sind besonders geeignet als Katalysatoren für die vollständige Oxidation von Kohlenstoffverbindungen zu Kohlendioxid.The metal oxides according to the invention, which contain ruthenium, are particularly suitable as catalysts for the reduction of nitrogen oxides. They catalyze the reduction of these oxides too harmless compounds (e.g. nitrogen) instead of ammonia. Such ruthenium-containing oxides are generally more stable than similar compounds containing osmium, which is probably due to the lower volatility of ruthenium oxide, and they are also preferred because of the in general, etc., greater toxicity of osmium compounds. Metal oxides containing platinum and palladium are special suitable as catalysts for the complete oxidation of carbon compounds to carbon dioxide.

Die nicht-Platin-Metalle, welche bei den vorliegenden Katalysatoren etwa 50 bis 99 % der B-Stellen besetzenden MetalleThe non-platinum metals, which in the present catalysts make up about 50 to 99 % of the metals that occupy B-sites

- 12 5098 16/1172- 12 5098 16/1172

OR-5725OR-5725

ausmachen,können jeweils in beliebigen Mengen vorhanden sein und können jede Wertigkeit haben, die im Einklang steht mit der Perowskit-kristallinen Struktur der Verbindungen. Sie können also Wertigkeiten zwischen 1 und 7 haben und können den Gruppen IA, IB, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, Ιέ, 5A, 5B, 6B, 7B und 8 des Periodischen Syste'ms oder den Lanthaniden oder Actiniden angehören.make up can each be present in any amount and can have any valence consistent with the perovskite crystalline structure of the compounds. she can have values between 1 and 7 and can be assigned to groups IA, IB, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, Ιέ, 5A, 5B, 6B, 7B and 8 of the Periodic System or the Lanthanides or Actinides belong.

Die nicht-Platin-Metalle für die B-Stellen mit einer Wertigkeit von 1 können den Gruppen IA und IB angehören. Bevorzugt werden Natrium, Silber oder Kupfer. Die nicht-Platinmetalle der B-Stellen mit der Wertigkeit 2 können den Gruppen IB, 2A, 2B, 3B, 6b, 7B und 8 angehören. Vorzugsweise sind es Magnesium, Calcium, Strontium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel oder Kupfer. Die nicht-Platinmetalle der B-Stellen mit der Wertigkeit 3 können den Gruppen 3A, 3B, IiB9 5A, 5B, 6B, 7B und 8 und auch den Lanthaniden oder Actiniden angehören. Vorzugsweise sind es Lanthan oder ein seltenes Erdmetall, Aluminium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel. Die nicht-Platinmetalle der B-Stellen mit der Wertigkeit 1J können den Gruppen 1IA, iJB, 5B, 6b, 7B und 8 angehören. Vorzugsweise sind es Titan, Zinn* Vanadium, Chrom, Molybdän, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel oder Rhenium. Die nicht-Platinmetalle der B-Stellen mit der Wertigkeit 5 können den Gruppen 5A, 5B, 6B und 7B angehören. Vorzugsweise sind es Antimon, Niob, Tantal, Vanadium oder Rhenium. Die nicht-Platinmetalle der B-Stellen mit der Wertigkeit 6 und 7 sind vorzugsweise Wolfram, Molybdän oder Rhenium.The non-platinum metals for the B positions with a valence of 1 can belong to groups IA and IB. Sodium, silver or copper are preferred. The non-platinum metals of the B positions with the valence 2 can belong to groups IB, 2A, 2B, 3B, 6b, 7B and 8. They are preferably magnesium, calcium, strontium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel or copper. The non-platinum metals of the B positions with the valence 3 can belong to groups 3A, 3B, IiB 9 5A, 5B, 6B, 7B and 8 and also to the lanthanides or actinides. It is preferably lanthanum or a rare earth metal, aluminum, chromium, manganese, iron, cobalt or nickel. The non-platinum metals of the B positions with the valence 1 J can belong to groups 1 IA, iJB, 5B, 6b, 7B and 8. They are preferably titanium, tin * vanadium, chromium, molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel or rhenium. The non-platinum metals of the B positions with the valence 5 can belong to groups 5A, 5B, 6B and 7B. It is preferably antimony, niobium, tantalum, vanadium or rhenium. The non-platinum metals of the B positions with the valence 6 and 7 are preferably tungsten, molybdenum or rhenium.

Die nicht-Platinmet alte der B-Stellen, die vorstehend bei- den verschiedenen Wertigkeiten 1 bis 7 als bevorzugt aufgezählt worden sind, werden bevorzugt aus einem oder mehreren der folgenden Gründe:The non-platinum metal of the B sites, the above two different valences 1 to 7 have been enumerated as preferred, are preferred from one or more of the following Reasons:

. - 13 -509816/1 172. - 13 -509816/1 172

OR-5725OR-5725

(1) wegen ihrer Ionengrösse, aufgrund derer die Bildung der Perowskit-Kristallstruktur erleichtert wird und die Strukturen eine grössere Stabilität haben;(1) because of their ion size, due to which the formation of the perovskite crystal structure is facilitated and the structures have greater stability;

(2) wegen ihrer Fähigkeit in Perowskit-Kristallstrukturen in mehr als einer Valenz vorzuliegen;(2) because of their ability to be present in more than one valence in perovskite crystal structures;

(3) wegen ihrer allgemein hohen katalytischen Aktivität und/ oder Selektivität in der Metalloxidverbindung;(3) because of their generally high catalytic activity and / or selectivity in the metal oxide compound;

(1O wegen ihres reichlichen Vorkommens und den damit verbundenen niedrigeren Kosten oder( 1 O because of their abundance and associated lower costs or

(5) wegen ihrer Stabilität in den Perowskit-Kristallstrukturen.(5) because of their stability in the perovskite crystal structures.

Gewisse Verbindungen dieser Art enthalten nicht-Platinmetalle in den B-Stellen, von denen bekannt ist, das sie in Perowskitkristallinen Strukturen hauptsächlich in einer Wertigkeit vorliegen. Die Metalle dieser Gruppe sind:Certain compounds of this type contain non-platinum metals in the B-sites, which are known to be found in perovskite crystallines Structures are mainly present in one valence. The metals in this group are:

Wertigkeit 1: Lithium, Natrium, Silber; Wertigkeit 2: Magnesium, Calcium, Strontium, Barium;Valence 1: lithium, sodium, silver; Valence 2: magnesium, calcium, strontium, barium;

Wertigkeit 3'· Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Lanthan, Yttrium und Neodym;Valence 3 '· aluminum, gallium, indium, thallium, lanthanum, yttrium and neodymium;

Wertigkeit Ί: Zirkon, Hafnium, Thorium, Germanium, Zinn; Wertigkeit 5: Antimon, Tantal;
Wertigkeit 6: Wolfram.
Valence Ί: zirconium, hafnium, thorium, germanium, tin; Valence 5: antimony, tantalum;
Value 6: tungsten.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein grösserer Teil (beispielsweise wenigstens 50 % und vorzugsweise 75 % oder mehr)According to one embodiment of the invention, a larger part (for example at least 50 % and preferably 75 % or more)

509816/1172509816/1172

OR-5725OR-5725

eines nicht-Platininetalles an den B-Stellen Aluminium. Aluminium kann bei den Verbindungen dieser Art in einem grösseren Anteil vorliegen,wobei die katalytisehe Aktivität nur verhältnismässig geringfügig vermindert wird. Aluminium verleiht den Perowskit-Kristallstrukturen auch ein hohes Ausmass an thermischer Stabilität und Dauerhaftigkeit während der katalytischen Anwendungen.of a non-platinum metal at the B-places aluminum. aluminum can with the connections of this kind in a bigger one Proportion are present, the catalytic activity only proportionally is reduced slightly. Aluminum also gives the perovskite crystal structures a high degree of thermal energy Stability and durability during catalytic applications.

Eine andere Verbindungsklasse dieser Art enthält nicht-Platinmetalle an den B-Stellen, die verschiedene Wertigkeiten aufweisen, das heisst, dass sie in einer ersten Wertigkeit in einer Perowskit-Verbindung und in einer zweiten. Wertigkeit in einer zweiten Perowskit-Verbindung bekannt sind. Solche Metalle, von denen bekannt ist, dass sie in Perowskit-Kristallstrukturen in zwei Wertigkeiten vorkommen, die sich um eine oder zwei Wertigkeitseinheiten unterscheiden, sind:Another class of compounds of this type contains non-platinum metals at the B positions that have different values, that is, they are in a first value in one perovskite compound and in a second. Valence in a second perovskite compound are known. Such metals which are known to occur in perovskite crystal structures in two valences, which are around one or two Differentiate valuation units are:

Wertigkeiten 1 und 2: Kupfer; Wertigkeiten 2 und J>: Scandium, Samarium, Ytterbium; Wertigkeiten 2 und 4: Blei;Valences 1 and 2: copper; Valences 2 and J>: scandium, samarium, ytterbium; Valencies 2 and 4: lead;

Wertigkeiten 2, 3 und 1I: Chrom, Manan, Eisen, Kobalt, NickelValues 2, 3 and 1 I: chromium, manan, iron, cobalt, nickel

und Cer;and cerium;

Wertigkeiten 3 und 4: Titan, Praseodym; Wertigkeiten 3, Ί und 5: Vanadium; Wertigkeiten 3 und 5: bismuth und Niob; Wertigkeiten ^ und 6: Molybdän; Wertigkeiten Ί, 5 und 6: Rhenium und Uran.Valences 3 and 4: titanium, praseodymium; Valencies 3, Ί and 5: vanadium; Valences 3 and 5: bismuth and niobium; Valences ^ and 6: molybdenum; Valences Ί, 5 and 6: rhenium and uranium.

- 15 -- 15 -

5098 16/11725098 16/1172

OR-5725OR-5725

V*.V *.

Verbindungen dieser Art können eine oder vorzugsweise zwei oder mehr solcher nicht-Platinmetalle mit variablen Wertigkeiten enthalten, insbesondere solche Übergangsmetalle mit den Atomzahlen zwischen 22 und 29 einschliesslich, das heisst Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer. Besonders bevorzugt sind Eisen, Kobalt und Nickel. Diese Metalle sind leicht verfügbar und sie sind fähig, in Perowskit-Kristallstrukturen in zwei oder drei Wertigkeiten vorzuliegen, die sich in einer Wertigkeitseinheit unterscheiden. Compounds of this type can be one or, preferably, two or contain more such non-platinum metals with variable valencies, especially those with transition metals the atomic numbers between 22 and 29 including, i.e. titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel and Copper. Iron, cobalt and nickel are particularly preferred. These metals are readily available and they are capable of being in Perovskite crystal structures are present in two or three valences, which differ in one valency unit.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind ein grösserer Anteil der nicht-Platinmetalle vom Typ B solche Metalle und zwar vorzugsweise in einer einzigen Wertigkeit. Ein Beispiel hierfür sind perowskitähnliche Strukturen, die gekennzeichnet sind dadurch, dass sie Kationen vom Typ B enthalten, die im wesentlichen aus Kobalt im dreiwertigen Zustand und geringeren Mengen Ruthenium und/oder Platin bestehen.According to one embodiment of the invention, a larger one Proportion of non-platinum metals of type B such metals, preferably in a single valence. An example for this, perovskite-like structures, which are characterized in that they contain cations of type B, which are im consist essentially of cobalt in the trivalent state and smaller amounts of ruthenium and / or platinum.

Solche Katalysatoren, bei denen wenigstens eines der nicht-Platinmetalle der B-Stellen in zwei Wertigkeiten vorliegt, stellen eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Solche Metalloxide haben eine erhöhte Katalysatoraktivität im Vergleich zu ähnlichen Verbindungen, in denen jedes der Metalle nur in einer einzigen Wertigkeit vorliegt. Dies beruht wahrscheinlich auf der vergrösserten Elektronenbeweglichkeit innerhalb der Kristallstrukturen, die aus der Anwesenheit von Metallen mit variablen Wertigkeiten hervorgeht, wenn wenigstens 5 % der B-Stellen, die nicht mit einem Platinmetall besetzt sind, von einem Metall mit variabler WertigkeitSuch catalysts, in which at least one of the non-platinum metals of the B-sites is present in two valences, represent a further preferred embodiment of the invention. Such metal oxides have an increased catalyst activity compared to similar compounds in which each of the metals is only in a single Valence is present. This is likely due to the increased electron mobility within the crystal structures resulting from the presence of metals with variable valences when at least 5 % of the B-sites not occupied by a platinum metal are from a metal with variable valences

509816/1172509816/1172

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in einer ersten Wertigkeit besetzt sind und wenigstens etwa 5 % der B-Stellen, die nicht von einem Platinmetall besetzt sind, vom gleichen Metall in einer zweiten Wertigkeit besetzt sind. Diese Wertigkeiten unterscheiden sich vorzugsweise um eine Einheit, aber sie können sich um zwei Einheiten bei einigen Metallen, wie Blei oder Niob, unterscheiden. Vorzugsweise ist ein grösserer Anteil der nicht-platinmetallbesetzten B-Stellen mit einem Metall, welches in variablen Wertigkeiten vorliegen kann, besetzt.are occupied in a first valence and at least about 5% of the B-positions that are not occupied by a platinum metal are occupied by the same metal in a second valence. These valences preferably differ by one unit, but they can differ by two units for some metals such as lead or niobium. A larger proportion of the B-sites not occupied by platinum metal is preferably occupied by a metal which can be present in variable valencies.

Eine leichtere Anpassung des Wertigkeitsgleichgewichts in den Verbindungen wird bei solchen Verbindungen ermöglicht, bei denen ein einziges Metall in den Α-Stellen ist und wenigstens ein Metallion die B-Stellen besetzt, welches in den Perowskit-Kristallstrukturen in zwei oder mehr Wertigkeiten vorliegen kann. Die Mengen der verschiedenen Wertigkeitsformen einer Verbindung können so angepasst werden, dass die gesamte und durch die Wertigkeit gegebene Ladung der Metalle der gesamten durch den anwesenden Sauerstoff gegebenen Ladung entspricht. Beispiele für derartig ausgeglichene Verbindungen sind:An easier adaptation of the value equilibrium in the connections is made possible in those connections in which is a single metal in the Α-sites and at least one metal ion occupies the B-sites, which is in the perovskite crystal structures can exist in two or more valencies. The quantities of the different valency forms of a Connection can be adjusted so that the total and given by the valence charge of the metals of the whole corresponds to the charge given by the oxygen present. Examples of such balanced connections are:

/La(III)? /Ti02010601^3 /La(III)? /Cu(II)0^ 3Co(III)oljCo(IV)0i05V(IV)0j2Pt(IV)0f05703 / La (III)? / Ti 02010601 ^ 3 / La (III)? / Cu (II) 0 ^ 3 Co (III) olj Co (IV) 0i05 V (IV) 0j2 Pt (IV) 0f05 70 3

/Sr(II)? // Sr (II)? /

In ähnlicher Weise ermöglichen Metalle mit variablen Wertigkeiten die Bildung von Perowskit-Kristallstrukturen, wenn ein Mangel von bis zu etwa 25 % an Metall oder Sauerstoff andernfalls die Bildung des genauen stöchiometrischen VerhältnissesSimilarly, metals with variable valencies enable the formation of perovskite crystal structures when up to about 25 % deficiency of metal or oxygen otherwise allow the formation of the exact stoichiometric ratio

- 17 509816/1 172 - 17 509816/1 172

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für ABO, verhindern würde.for ABO, would prevent.

Die gemäss der Erfindung verwendeten katalytischen Verbindungen können hergestellt werden, indem man Mischungen von Metall· oxiden, Metallhydroxiden, Metallen und/oder Metallsalzen eine ausreichende Zeit auf Temperaturen, bei denen sich die Verbindungen spontan bilden, erhitzt. Die Mischungen der- erhitzten Stoffe werden vorzugsweise fein zerteilt und gründlich
vor dem Erhitzen vermischt. Während der Erhitzungszeit werden sie nach .üblichen Methoden mehrere Male gründlich zerkleinert und vermischt, weil die Verbindungen in vielen Fällen durch
Atomdiffusion gebildet werden, ohne dass die Ausgangsprodukte oder die möglicherweise gebildeten Zwischenprodukte aufschmelzen und weil die nicht reagierten Teilchen dazu neigen, von den Reaktionsprodukten beschichtet zu werden. Die Erhitzungszeiten und -temperaturen, wie sie für die Bildung von ausreichenden Mengen der katalytischen Verbindungen erforderlich sind, hängen von den jeweils herzustellenden Zusammensetzungen ab, wobei die erforderlichen Zeiten im allgemeinen bei höheren Temperaturen kürzer sind. Im allgemeinen sind Temperaturen oberhalb etwa 800 C für die Bildung dieser Verbindungen geeignet, aber Temperaturen oberhalb etwa 900°C werden im allgemeinen
bevorzugt und die Erhitzungszeiten betragen dabei Stunden bis Tage, wobei man gelegentlich gründlich zerkleinert und mischt. Temperaturen von 10000C bis 1500°C können angewendet werden.
The catalytic compounds used according to the invention can be prepared by heating mixtures of metal oxides, metal hydroxides, metals and / or metal salts for a sufficient time to temperatures at which the compounds form spontaneously. The mixtures of the heated substances are preferably finely divided and thorough
mixed before heating. During the heating period, they are thoroughly crushed and mixed several times using the usual methods, because in many cases the compounds are through
Atomic diffusion are formed without melting the starting products or the intermediate products that may have formed and because the unreacted particles tend to be coated by the reaction products. The heating times and temperatures required for the formation of sufficient amounts of the catalytic compounds depend on the particular compositions to be prepared, the times required being generally shorter at higher temperatures. In general, temperatures above about 800 ° C are suitable for the formation of these compounds, but temperatures above about 900 ° C will generally be used
preferred and the heating times are hours to days, occasionally thoroughly comminuting and mixing. Temperatures of 1000 0 C to 1500 ° C can be applied.

Bei der Herstellung der,gemäss dieser Erfindung verwendeten
Verbindungen werden stöchiometrische Mischungen der Ausgangsstoffe vorzugsweise an der Luft oder in anderen Sauerstoff
enthaltenden Gasmischungen erhitzt.
In making those used in accordance with this invention
Compounds are stoichiometric mixtures of the starting materials, preferably in air or in other oxygen
containing gas mixtures heated.

Die hier beschriebenen Verbindungen können als Katalysatoren in Form freifliessender Pulver verwendet werden, beispiels-The compounds described here can be used as catalysts in the form of free-flowing powders, for example

- 18 509816/1172 - 18 509816/1172

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weise in Fliessbett-Reaktoren oder sie können in Form von geformten Strukturen vorliegen, die einen ausreichenden Kontakt zwischen dem Katalysator und dem zu reagierenden Gas sicherstellen. Solche Katalysatorstrukturen können geringere Mengen (das heisst weniger als etwa 50 %) oder grössere (das heisst mehr als etwa 50 bis zu etwa 98 %) Mengen an katalytisch inerten Materialien enthalten. Diese inerten Materialien können entweder porös oder kompakt sein, wobei die katalytischen Verbindungen hauptsächlich an der Oberfläche oder mehr oder weniger einheitlich in den Strukturen verteilt vorliegen. Beispielsweise können die pulverisierten Verbindungen zu porösen Katalysatorgranulaten verformt werden, in denen sie durch und durch verteilt sind.wise in fluidized bed reactors or they can be in the form of shaped structures that ensure sufficient contact between the catalyst and the gas to be reacted. Such catalyst structures can contain lesser amounts (that is to say less than about 50 %) or greater (that is to say more than about 50 up to about 98 %) amounts of catalytically inert materials. These inert materials can either be porous or compact, with the catalytic compounds being present mainly on the surface or more or less uniformly distributed in the structures. For example, the pulverized compounds can be shaped into porous catalyst granules in which they are distributed through and through.

<<r-Aluminiummonohydrät hoher Reinheit ist ein besonders geeigneter Stoff, der als Binde- und Verteilungsmittel dient für die Verwendung bei der Bildung von extrudierten Katalysatorpellets, welche die hier beschriebenen Katalysatorzusammensetzungen enthalten.<< r-aluminum monohydrate of high purity is a particularly suitable one Substance that acts as a binding and distributing agent for use in the formation of extruded catalyst pellets, which the catalyst compositions described here contain.

Ein besonders geeigneter hitzebeständiger Träger ist ein keramisches Aluminiumoxid, das in US-PS 3 255 027, US-PS 2 33β 995 und US-PS 3 397 151I beschrieben wird.A particularly suitable heat-resistant support is a ceramic aluminum oxide, which is described in US-PS 3,255,027, US-PS 2 33β 995 and US-PS 3 397 15 1 I.

Die Verbindungen können auf geeignete Träger auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Beispielsweise kann man sie auf ausreichend hochschmelzende, nicht reaktive Träger aufbringen, indem man die Trägerstruktur mit einer Lösung einer geeigneten Mischung von Salzen tränkt, dann trocknet und den imprägnierten Träger auf eine Temperatur erhitzt und eine ausreichendeThe compounds can be on suitable carriers on various Way to be applied. For example, they can be applied to sufficiently high-melting, non-reactive substrates, by soaking the support structure with a solution of a suitable mixture of salts, then drying and the impregnated Carrier heated to a temperature and sufficient

- 19 509816/1172 - 19 509816/1172

OR-5725OR-5725

Zeit bei dieser Temperatur foelässt'j1 bis sich die katalytische Struktur herausgebildet hat. Alternativ kann man auch die Verbindungen vorbilden und auf die Trägerstruktur aufbringen in Form einer Aufschlämmung;, welche gegebenenfalls Verdünnungsmaterialien9 die auch katalytische Materialien sind, enthalten kann.Time at this temperature leaves 1 time until the catalytic structure has formed. Alternatively, the compounds can also be preformed and applied to the support structure in the form of a slurry which, if appropriate , can contain diluent materials 9, which are also catalytic materials.

Die Metalloxide, wie sie gemäss der Erfindung verwendet werden, sind bei hohen Temperaturen stabil und dauerhaft und sind besonders wirkungsvoll als Katalysatoren für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid und auch für die ReaktionThe metal oxides as used according to the invention are stable and durable at high temperatures and are special effective as catalysts for the oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide and also for the reaction

zwischen Stickoxid (NO ) und Kohlenmonoxid unter Bildung vonbetween nitrogen oxide (NO) and carbon monoxide with the formation of

Stickstoff und Kohlendioxid. Sie werden durch Bleiverbindungen, die in den Auspuffgasen von mit Blei versetzem Benzin betriebenen Verbrennungsmaschinen enthalten sind,, nicht vergiftet. Wird das vorliegende Verfahren für die Entfernung von schädlichen Bestandteilen aus den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren verwendet, so werden die Katalysatoren vorzugsweise auf geformte Träger aus Aluminiumoxid aufgebracht), jedoch können auch andere Trägermaterialien, die gegenüber den Auspuffgasen und bei den angewendeten Temperaturen inert sind, verwendet werden.Nitrogen and carbon dioxide. They are powered by lead compounds found in the exhaust gases of leaded gasoline Combustion engines are included, not poisoned. Will the present method for the removal of harmful components from the exhaust gases of internal combustion engines used, the catalysts are preferably applied to shaped supports made of aluminum oxide), but can other carrier materials that are inert to the exhaust gases and at the temperatures used are also used will.

Durch die Bildung unter Erhitzen und Zerkleinern liegen die geiriäss der Erfindung verwendeten Verbindungen in Form von kristallinen Pulvern vor. Besonders wirksame und dauerhafte Katalysatoren für die Behandlung der Auspuffgase von Verbrennungsmaschinen, die mit Blei versetzten Betriebsstoffen betrieben werden, erhält man, wenn dieses Pulver auf einen Träger aus Aluminiumoxid aufgebracht wird. Das Katalysatorpulver soll auf die Oberfläche zusammen mit einem Binder aufgetragenDue to the formation with heating and crushing, the compounds used according to the invention are in the form of crystalline powders. Particularly effective and durable catalytic converters for the treatment of exhaust gases from internal combustion engines, Operating materials mixed with lead are operated when this powder is applied to a carrier of aluminum oxide is applied. The catalyst powder is supposed to be applied to the surface together with a binder

- 20 5098 16/1172- 20 5098 16/1172

OR-5725OR-5725

werden, welcher es an den Träger festbindet und zwar in einer Menge, die ausreicht, um die gesamte Oberfläche zu beschichten und im allgemeinen in einer Menge, die zwischen 2 und 25 %, bezogen auf das Gewicht des Trägers, beträgt.which binds it to the carrier in an amount sufficient to coat the entire surface and generally in an amount between 2 and 25 % based on the weight of the carrier.

5098 1 S/ 1 1 7 2 - 21 -5098 1 S / 1 1 7 2 - 21 -

2U62512U6251

Beispiel 1 * ~ Example 1 * ~

Herstellung der katalytischen Stoffzusammensetzung Reduction preparation of the catalytic substance together

Zur Herstellung eines Metalloxids der NennzusammensetzungFor the production of a metal oxide of the nominal composition

/SrQ 2La0 8-^-^°0 8Ru0 2-^°3 wurden iO,96 g Lanthanoxid 2,48 g Strontiurccarbonat (SrCO,), 8,00 g Kobaltcarbonat (CoCO,) und 2,2*1 g Rutheniumoxid (RuOp) vermengt, gemahlen und gemischt, bis die Mischung homogen war. Die Mischung wurde in einem Platinschiffchen in einem Rohr aus Borsilicatglas ("Vycor"), das mit Glaswolle-Pfropfen verschlossen war, in Luft etwa 4 Tage bei 950 bis 100O0C erhitzt, wobei sie während dieses Zeitraums gelegentlich erneut gemahlen und erneut durchgemischt wurde. Nennenswerte Anzeichen für eine Verflüchtigung von Rutheniumoxid oder dessen Kondensieren in den kälteren Teilen des Rohrs oder in den Glaswolle-Pfropfen in den Rohrenden während des Erhitzens der Mischung ergaben sich nicht. Die anfallende Stoffzusammensetzung wurde gemahlen und durch ein Sieb von 0,0*13 mm lichter Maschenweite passiert (325-Maschen-Sieb der Tyler-Standardsiebreihe)./ Sr Q 2 La 0 8 - ^ - ^ ° 0 8 Ru 0 2- ^ ° 3 were ok , 96 g of lanthanum oxide, 2.48 g of strontiurocarbonate (SrCO,), 8.00 g of cobalt carbonate (CoCO,) and 2.2 * 1 g of ruthenium oxide (RuOp) blended, ground and mixed until the mixture was homogeneous. The mixture was heated in a platinum boat in a tube of borosilicate glass ( "Vycor"), which was sealed with glass wool plugs, in air for about 4 days at 950 to 100O 0 C where it was reground occasionally during this period and mixed again . There was no significant evidence of ruthenium oxide volatilization or condensation in the colder parts of the pipe or in the glass wool plugs in the pipe ends during heating of the mixture. The resulting material composition was ground and passed through a sieve of 0.0 * 13 mm clear mesh size (325-mesh sieve of the Tyler standard sieve series).

Aufbringung der katalytischen Stoffzusammensetzung auf einen TrägerApplication of the catalytic composition to a carrier

1 g Aluminiumoxiddispergier- und -bindemittel ("Dispal M") wurde mit 17 ml Wasser vermischt, die 3 Tropfen konzentrierte Salzsäure des Handels enthielten. Durch Versetzen dieser Mischung mit 7,5 g der obenbeschriebenen, katalytischen Stoffzusammensetzung(/Sr0 p^an R-^-^°o 8^u0 2-^°3 ^ wurde eine beständige, thixotrope Aufschlämmung erhalten. Weiter wurde ein Zylinder aas Aluminiumoxidkeramik-Wabenmaterial mit durchgehenden Zellen ("Torvex") von 5,77 g Gewicht und etwa 2,5 cm Durchmesser und Dicke mit einer Zellen-Nenngrösse von 1,59 mm, Wanddicke von Q,<46 mm, Öffnungsfläche, von 50 %y Lochdichte von1 g of alumina dispersant and binder ("Dispal M") was mixed with 17 ml of water containing 3 drops of concentrated commercial hydrochloric acid. By offsetting this mixture with 7.5 g of the above-described catalytic composition (/ Sr 0 p ^ a n R - ^ - ^ o 8 ° ^ u 0 2- ^ ° ^ 3 was obtained a stable, thixotropic slurry Next, a. Cylinder of aluminum oxide ceramic honeycomb material with continuous cells ("Torvex") weighing 5.77 g and about 2.5 cm in diameter and thickness with a nominal cell size of 1.59 mm, wall thickness of Q, <46 mm, opening area of 50 % y hole density of

ρ
39,2 Sechsecklöchern/cm und geometrischen Nenn-Oberflache von 1515 cm /dm^ (Ί62 Quadrat fuss/Kubikfuss) in Wasser getränkt.
ρ
39.2 hexagonal holes / cm and a nominal geometric surface area of 1515 cm / dm ^ (Ί62 square feet / cubic feet) soaked in water.

- 22 5098 16/1172- 22 5098 16/1172

Der wassergetränkte Zylinder wurde in die Aufschlämmung der katalytischen Stoffzusammensetzung getaucht, worauf grober Aufschlämmungsüberschuss von dem Zylinder im Luftstrahl entfernt, der Zylinder getrocknet und der mit der katalytischen Stoffzusairmensetzung und dem Bindemittel überzogene Zylinder in einem Muffelofen etwa 30 Min. bei etwa 7000C erhitzt wurde. Der abgekühlte Träger wurde erneut in die Aufschlämmung getaucht, im Luftstrahl von grobem Aufschlämmungsüberschuss befreit und getrocknet und dann in dem Muffelofen etwa 2 Std· bei etwa 65O°C erhitzt. Das Gewicht des Trägers mit der an ihm haftenden katalytischen Stoffzusammensetzung und dem Bindemittel betrug 7,71J g bzw. 25,5 % mehr als dasjenige des trocknen, nichtüberzogenen Trägers. Der Träger wies etwa 0,0106 g katalytische Stoffzusammen!
metrischer Oberfläche auf.
The water-soaked cylinder was immersed in the slurry of the catalytic composition, whereupon coarse excess slurry was removed from the cylinder in an air jet, the cylinder was dried and the cylinder coated with the catalytic composition and the binder was heated in a muffle furnace at about 700 ° C. for about 30 minutes . The cooled carrier was again immersed in the slurry, freed from coarse excess slurry in an air jet and dried and then heated in the muffle furnace at about 650 ° C. for about 2 hours. The weight of the carrier with the catalytic composition and the binder adhered to it was 7.7 1 J g or 25.5 % more than that of the dry, uncoated carrier. The carrier comprised about 0.0106 grams of catalytic material!
metric surface.

katalytische Stoffzusammensetzung und Bindemittel/ cm geo-catalytic material composition and binder / cm geo-

Katalytische Aktivität bei der Reduktion von Stickoxid durch KohlenmonoxidCatalytic activity in the reduction of nitric oxide through Carbon monoxide

Der mit /Sr,-. oLart a 1 /Con 0Ru0 o 7o, und Bindemittel beschich- - 0.d u.o- - υ.ο ö.d- 3The one with / Sr, -. o La rt a 1 / Co n 0Ru 0 o 7o, and binder coating - 0. d uo- - υ.ο ö.d- 3

tete Waben-Keramikzylinder wurde in eine Kammer aus rostfreiem Stahl mit einem Innen-Nenndurchmesser von 2,5 cm, einer Höhe von 2,5 cm und einem Volumen von 12,3 cm eingebaut. Durch die Kammer wurde bei einem Nenn-Raumdurchsatz von etwa 1JO Std. und einem Druck von 0,07 atü Stickstoff mit einem Gehalt von etwa 2000 ppm an Stickoxid und etwa 10 000 ppm an Kohlenmonoxid hindurchgeleitet, während Beschickungsgas und Katalysatorkammer in programmierter Weise so erhitzt wurden, dass die Temperatur des in die Kammer eintretenden Gases sich im Verlaufe von etwa 90 Min. von etwa 6o°C auf etwa 600°C erhöhte. Periodisch wurden Proben der ein- und austretenden Gase genoranen. Das Stickoxid in diesen Proben wurde zu Stickstoffdioxid oxidiert und die anfallende Gasmischung analysiert (unter Modifizierung der colorimetrischen Methode nachThe honeycomb ceramic cylinder was installed in a stainless steel chamber with a nominal inner diameter of 2.5 cm, a height of 2.5 cm and a volume of 12.3 cm. Nitrogen with a content of about 2000 ppm of nitrogen oxide and about 10,000 ppm of carbon monoxide was passed through the chamber at a nominal space flow rate of about 1 JO hour and a pressure of 0.07 atmospheres, while the feed gas and catalyst chamber were so programmed were heated so that the temperature of the gas entering the chamber increased from about 60 ° C to about 600 ° C over about 90 minutes. Samples of the incoming and outgoing gases were periodically taken. The nitrogen oxide in these samples was oxidized to nitrogen dioxide and the resulting gas mixture was analyzed (with modification of the colorimetric method according to

- 23 5098 16/1172- 23 5098 16/1172

B.E. Saltzman, "Analytical Chemistry", Vol. 26, S. 1949-1955 (195*0. Als prozentuale Verminderung der Stickoxid-Konzentration des Gases beim Passieren der Katalysatorkammer ergaben sich Null bei einer Kammereintrittstemperatur von 200 C, 11,3 % bei 3000C, 97,1 % bei 400°C, 98,6 % bei 5000C und 98,6 % bei 600°C. Bei einem Gaseintritt in die Kammer bei 6000C betrug die Katalysatortemperatur etwa 66O0C. An einer unter graphischem Auftragen dieser Ergebnisse erhaltenen Näherungskurve war abzuschätzen, dass die Stickoxid-Umwandlung 25 % bei etwa 315°C, 50 % bei etwa 31K)0C und 90 % bei etwa 39O0C und die "Zünd"-Temperatur etwa 28O°C betrug (die "Zünd"-Temperatur entspricht dem Schnittpunkt, der durch Extrapolation des Kurventeils, in dem sich der Umwandlungsgrad rasch mit der Temperatur verändert, mit der Temperatur-Achse erhalten wird). Die "Zünd"-Temperatur und die Temperatüren für 25-, 50- und 90#ige Umwandlung nach II6- und 216-stündigem Erhitzen des katalysatorbeschichteten Wabenzylinders bei etwa 90O0C sind in der Tabelle I genannt.BE Saltzman, "Analytical Chemistry", Vol. 26, pp. 1949-1955 (195 * 0. The percentage reduction in the nitrogen oxide concentration of the gas when passing through the catalyst chamber was zero at a chamber inlet temperature of 200 ° C., 11.3 % 300 0 C, 97.1% at 400 ° C, 98.6% at 500 0 C and 98.6% at 600 ° C. in a gas inlet in the chamber at 600 0 C for about 66o was the catalyst temperature at 0 C. an approximate curve obtained under graphical application of these results was to estimate that the nitric oxide conversion of 25% at about 315 ° C, 50% at about 3 1 K) 0 C and 90% at about 39O 0 C and the "firing" temperature of about 280 ° C. (the "ignition" temperature corresponds to the point of intersection which is obtained by extrapolating the part of the curve, in which the degree of conversion changes rapidly with temperature, with the temperature axis). The "ignition" temperature and the temperatures for 25, 50 and 90 # conversion after heating the catalyst-coated honeycomb cylinder at about 90O 0 C for 6 and 216 hours are given in Table I.

Katalytische Aktivität bei der Oxidation von KohlenmonoxidCatalytic activity in the oxidation of carbon monoxide

Die katalytische Aktivität des obenbeschriebenen, mitThe catalytic activity of the above, with

/Sr,- ~Lan Q 7 /Con QRuA o 7o, beschichteten Keramikzylin- - 0.2 o«o- - υ.σ υ.d- 3/ Sr, - ~ La n Q 7 / Co n Q Ru A o 7o, coated ceramic cylinder- - 0.2 o «o- - υ.σ υ. d- 3

ders bei der Oxidation von Kohlenmonoxid wurde in einer ähnlichen Apparatur nach einer ähnlichen Methode bestimmt. Durch die Katalysatorkammer wurde Stickstoff mit einem Gehalt von etwa 10 000 ppm an Kohlenmonoxid und 10 000 ppm an Sauerstoff geleitet, und die ein- und austretenden Gasmischungen wurden chromatographisch unter Verwendung einer mit Molekularsieb-Korn ("Linde" 13X) beschickten Säule analysiert. Für die Umwandlung des Kohlenmonoxids ergaben sich 6,6 % bei einer Kammereintritts temperatur von IJJO0C, 7,1 % bei 200, 5,4 % bei 245 und 100 % bei 275 und bei 3050C Bei einer Kammereintrittstemperatur von 2750C betrug die Katalysatortempe-This in the case of the oxidation of carbon monoxide was determined in a similar apparatus using a similar method. Nitrogen containing about 10,000 ppm of carbon monoxide and 10,000 ppm of oxygen was passed through the catalyst chamber and the gas mixtures entering and exiting were analyzed chromatographically using a column loaded with molecular sieve grain ("Linde" 13X). For the conversion of carbon monoxide to 6.6% resulted in a chamber inlet temperature of IJJO 0 C, 7.1% at 200, 5.4% at 245 and 100% at 275 and at 305 0 C In a chamber inlet temperature of 275 0 C. was the catalyst temperature

+) zusammen mit analogen Werten, die bei Bewertungen der katalytischen Aktivität der Zusammensetzung nach Beispiel 2 erhalten wurden.+) together with analogous values used in evaluations of the catalytic activity the composition of Example 2 were obtained.

- 24 509816/1172 - 24 509816/1172

ratur 330 C. An einer unter graphischem Auftragen dieser Ergebnisse gewonnenen Näherungskurve war abzuschätzen, dass die Kohlenmonoxid-Umwandlung 25 % bei etwa 25O°C, 50 % bei etwa 260 und 90 % bei etwa 27O0C und die "Zünd"-Temperatur etwa 245°C betrug. Die "Zünd"-Temperaturen und die Temperaturen für 25-, 50- und 90$ige Umwandlung nach 116*· und 216-stündigem Erhitzen des katalysatorbeschichteten Wabenaylinde rs bei etwa 9000C sind in Tabelle I genannt.temperature 330 C. On one obtained under graphical plotting these results, approximate curve was to estimate that the carbon monoxide conversion of 25% at about 25O ° C, 50% at about 260 and 90% at about 27O 0 C and the "firing" temperature of about Was 245 ° C. The "ignition" temperatures and the temperatures of 25, 50 and 90 $ by weight conversion of 116 * · and 216 hours of heating of the catalyst-coated honeycomb nay linde rs at about 900 0 C are set out in Table I below.

Katalytische Aktivität bei der Oxidation von PropanCatalytic activity in the oxidation of propane

Der obenbeschriebene, mit /SrQ 2La0 g„7/Co0 8RuO.2-^°3 Und Bindemittel beschichtete Waben-Keramik zylinder wurde in einem Muffelofen 116 Stunden bei etwa 90O0C erhitzt.Dann wurde die katalytische Aktivität des Zylinders bei der Oxidation von Propan in einer ähnlichen Apparatur nach einer ähnlichen Methode bestimmt. Durch die Katalysatorkammer wurde Stickstoff geleitet, der etwa 1300 ppm an Propan und 880 ppm an Sauerstoff enthielt; die ein- und austretenden Gase wurden chromatographisch analysiert (unter Verwendung einer Säule mit "Poropak" Q mit einer Teilchengrösse von 80 bis 100 Maschen bzw. 0,147 bis 0,175 mm). Die Propan-Umwandlung betrug 7,9 % bei einer Kammereintrittstemperatur von 1900C, 8,9 % bei 285, 29,9 % bei 385, 78,0 % bei 505 und 94,6 % bei 6000C. Bei einer Kammereintrittstemperatur von 505 C betrug die Katalysatortemperatur 605 C. An einer mit diesen Ergebnissen gewonnenen Näherungskurve war abzuschätzen, dass die Propan-Umwandlung 25 % bei etwa 25O°C, 50 % bei etwa 415, 75 % bei etwa 490 und 90 % bei etwa 5650C und die "Zünd"-Temperatur etwa 29O0C betrug. Die "Zünd"-Temperatur und die Temperaturen für 25-, 50- und 90?ige Umwandlung nach 2l6stündigem Erhitzen des katalysatorbeschichteten Wabenkörpers bei etwa 9000C sind- The honeycomb ceramic cylinder described above, coated with / Sr Q 2 La 0 g / 7 / Co 0 8 Ru O.2- ^ ° 3 and binder, was heated in a muffle furnace at about 90O 0 C for 116 hours. The catalytic activity was then determined of the cylinder during the oxidation of propane in a similar apparatus using a similar method. Nitrogen containing about 1300 ppm of propane and 880 ppm of oxygen was passed through the catalyst chamber; the incoming and outgoing gases were analyzed by chromatography (using a column with "Poropak" Q with a particle size of 80 to 100 mesh or 0.147 to 0.175 mm). The propane conversion was 7.9% at a chamber inlet temperature of 190 0 C, 8.9% at 285, 29.9% at 385, 78.0% at 505 and 94.6% at 600 0 C. In a chamber inlet temperature of 505 C, the catalyst temperature was 605 C. at one obtained with these results approximate curve was to estimate that the propane conversion 25% at about 25O ° C, 50% at about 415, 75% at about 490 and 90% at about 565 0 C and the "ignition" temperature was about 29 ° C 0. The "ignition" temperature and the temperatures of 25-, 50- and 90? Weight conversion according 2l6stündigem heating the catalyst-coated honeycomb at about 900 0 C Video-

in Tabelle I genannt. + ' mentioned in Table I. + '

+) (wie Pussnote auf der vorhergehenden Seite)+) (like the pussnote on the previous one Page)

■- 25 509816/1 172■ - 25 509816/1 172

TabelleTabel

• Katalytische Aktivität• Catalytic activity der Stoffzusammensetzungenthe composition of matter 116116 216216 vonfrom 265265 Beispiel 1example 1 Beispiel 2Example 2 300300 Zeit bei 900°C,
Stunden
Time at 900 ° C,
hours
00 280280 285285 00 330330
Reduktion von StickoxidReduction of nitric oxide 315315 315315 • 375• 375 "Zünd"-Temperatur, °C"Ignition" temperature, ° C 280280 340340 345345 220220 Umwandlung 25 JS, 0CConversion 25 JS, 0 C 315315 390390 390390 240240 fj"lfj "l Umwandlung 50 JS, 0CConversion 50 JS, 0 C •340• 340 205205 210210 255255 I860!I860! Umwandlung 90 JS, 0C
Oxidation von Kohlenmonoxid
Conversion 90 JS, 0 C
Oxidation of carbon monoxide
390390 215215 235235 290290
σ> 'σ> ' "Zünd"-Temperatur, °C"Ignition" temperature, ° C 245245 230230 260260 —* σ\- * σ \ Umwandlung 25 JS, 0CConversion 25 JS, 0 C 250250 255255 300300 265265 "*** ι"*** ι Umwandlung 50 %t 0CConversion 50 % t 0 C 260260 465465 Umwandlung 90 JS, 0CConversion 90 JS, 0 C 270270 300300 275275 530530 Oxidation von PropanOxidation of propane 350350 360360 -- "Zünd"-Temperatur, 0C"Ignition" temperature, 0 C H15H15 H25H25 , Umwandlung 25 0C, Conversion 25 % » 0 C 565565 590590 Umwandlung 50 JS, °CConversion 50 JS, ° C Umwandlung 90 JS, 0CConversion 90 JS, 0 C

B_e_i_s_p_i_e_l 2B_e_i_s_p_i_e_l 2

Herstellung der katalytischen StoffzusammensetzungPreparation of the catalytic composition

Zur Herstellung eines Metalloxids der Nennzusammensetzung /SrQ pLa0 g_7 /Co0 qRuq ^7O, wurden 351,8 g Lanthannitrat (La(NO3) .5H2O), 44,5 g Strontiumnitrat (Sr(NO,)2) und 275,5 g Kobaltnitrat (Co(NO,)2.6H2O) in etwa 1 1 Wasser gelöst, worauf rasch und unter, rascher Bewegung eine Lösung von 402,5 g Kaliumcarbonat (K2CO,) in etwa 2 1 Wasser hinzugefügt, die ausgefällte Mischung von Carbonaten abgetrennt, das abgetrennte Carbonatgut Übernacht bei 1200C getrocknet, Rutheniumoxid (RuO„) in einer Menge von 14,0 g zugesetzt, gründlich gemischt, in einem Muffelofen 1 Stunde bei etwa 10000C erhitzt, gründlich gemahlen und gemischt und dann 4 Tage bei etwa 95O0C erhitzt wurde, wobei die Stoffzusammensetzunc zu drei Zwischenzeitpunkten gemahlen und gemischt wurde. Die anfallende, schwarze Stoffzusammensetzung wurde gemahlen und durch ein Sieb von 0,043 mm lichter Maschenweite passiert. Sie enthielt 4,0 % Ruthenium, röntgenfluoreszenzspektroskopisch bestimmt und den 4,22 % Ruthenium vergleichbar, die in der Formel zum Ausdruck kommen und bei der Herstellung vorgelegt wurden.To produce a metal oxide with the nominal composition / Sr Q pLa 0 g_7 / Co 0 qRu q ^ 7O, 351.8 g of lanthanum nitrate (La (NO 3 ) .5H 2 O), 44.5 g of strontium nitrate (Sr (NO,) 2 ) and 275.5 g of cobalt nitrate (Co (NO,) 2 .6H 2 O) dissolved in about 1 liter of water, whereupon quickly and with rapid agitation a solution of 402.5 g of potassium carbonate (K 2 CO,) in about 2 1 water was added, the precipitated mixture of carbonates separated, the separated Carbonatgut overnight at 120 0 C dried, g added in an amount of 14.0 thoroughly mixed, heated ruthenium oxide (RuO "), in a muffle furnace for 1 hour at about 1000 0 C. , thoroughly ground and mixed and then heated for 4 days at about 95O 0 C, the composition of matter being ground and mixed at three intermediate times. The resulting black material composition was ground and passed through a sieve with a mesh size of 0.043 mm. It contained 4.0 % ruthenium, determined by X-ray fluorescence spectroscopy and comparable to the 4.22% ruthenium which is expressed in the formula and which was presented during manufacture.

Bei einer anderen Darstellung, bei der Rutheniumoxid zu einer gefällten Mischung von Carbonaten vor dem Abtrennen der Mischung von der überstehenden Flüssigkeit hinzugefügt wurde, fiel eine äquivalente Stoffzusammensetzung an.In another representation, ruthenium oxide is added to a precipitated mixture of carbonates before separating the mixture of the supernatant liquid was added, an equivalent composition of matter was obtained.

Das Röntgenbeugungsdiagramm der obenbeschriebenen, katalytischen Stoffzusammensetzung /SrQ 2Lao 8-^ -^0O 9Ru0 l-^°3 ze*E~ te Einphasigkeit und das Vorliegen einer Struktur des Perowskittyps ähnlich derjenigen von LaCoO,. Die Genauigkeit aus diesem Diagramm errechneter Zellenabmessungen war durch das Vor-The X-ray diffraction diagram of the catalytic composition described above / Sr Q 2 La o 8- ^ - ^ 0 O 9 Ru 0 l- ^ ° 3 ze * E ~ te single-phase and the presence of a structure of the perovskite type similar to that of LaCoO ,. The accuracy of the cell dimensions calculated from this diagram was due to the

- 27 50 98 16/1172- 27 50 98 16/1172

liegen von breiten und/oder schwachen Banden in dem Diagramm beeinträchtigt, in denen (zum Teil) die Einführung kleiner Fraktionen an Strontium und Ruthenium in LaCoO, zum Ausdruck kommt. Aus einigen der Banden des Diagramms errechnete Abmessungen der Kristallzelle zeigten ein Zellenvolumen von 56,39 Kubikangstrom je Formeleinheit; dieser Wert ist signifikant verschieden von den entsprechenden Abmessungen der bekannten Perowskite LaCoO, (Zellenvolumen 55»960), SrQ 2Lan 8Co03 (Zellenvolumen 56,13) und SrRuO, (Zellenvolumen 60,^5). Die unterschiedlichen Zellenvolumina geben die erwartete Vergrösserung der Kristallzelle beim Einführen einer kleinen Menge an Ruthenium in die Kristallstruktur desare affected by broad and / or weak bands in the diagram, in which (in part) the introduction of small fractions of strontium and ruthenium in LaCoO is expressed. The dimensions of the crystal cell calculated from some of the bands in the diagram showed a cell volume of 56.39 cubic centimeters per formula unit; this value is significantly different from the corresponding dimensions of the known perovskite LaCoO, (cell volume 55 »960), Sr Q 2 La n 8 Co0 3 (cell volume 56, 13) and SrRuO, (cell volume 60, ^ 5). The different cell volumes give the expected enlargement of the crystal cell when introducing a small amount of ruthenium into the crystal structure of the

Sr0.2La0.8Co03 mieder. Aufbringung auf einen Träger Sr 0.2 La 0.8 Co0 3 bodice. Application to a carrier

Die obenbeschriebene Katalysatorzusammensetzung /SrQ 2 Lao 8-^ /COq qHUq j__7o, wurde auf Stücke von Aluminiumoxidkeramik-Wabenmaterial (entsprechend im wesentlichen Beispiel 1) aufgetragen, wobei eine dicke, thixotrope Aufschlämmung Verwendung fand, die 53 g Aluminiumoxiddispergier- und -bindemittel ("Dispal M"), 3 ml konzentrierte Salzsäure des Handels und 20 g der Katalysatorzusammensetzung in *J53 ml Wasser enthielt Dabei wurden Viabenmaterialstücke zweier Arten eingesetzt, ein Stück wie in Beispiel 1 und 6 Stücke von jeweils etwa 5,0 cm Durchmesser, 2,5 cm Dicke und etwa 31J g Gewicht mit einer Zellen-Nenngrösse von 3»l8 mm, Wanddicke von 0,76 mm, Öffnungsfläche von 60 55, Fläche des ungefähr sechseckigen LochsThe catalyst composition described above, / Sr Q 2 La o 8- ^ / COq qHUq j__7o, was applied to pieces of alumina ceramic honeycomb material (corresponding essentially to Example 1) using a thick, thixotropic slurry containing 53 g of alumina dispersant and binder ("Dispal M"), 3 ml of concentrated commercial hydrochloric acid and 20 g of the catalyst composition in * J53 ml of water , 5 cm thick and about 3 1 J g weight with a nominal cell size of 3 »18 mm, wall thickness of 0.76 mm, opening area of 60 55, area of the approximately hexagonal hole

2 2 32 2 3

von 0,065 cm und geometrischen Oberfläche von 1260 cm /dmof 0.065 cm and geometric surface of 1260 cm / dm

(384 Quadratfuss/Kubikfuss). Das Gewicht der getrockneten und erhitzten, überzogenen Stücke lag etwa 20 % über demjenigen der getrockneten, unbehandelten Stücke. Die grösseren Überzogenen Stücke enthielten etwa 0,0127 g der Katalysatorzusammensetzung, während das kleinere Stück etwa 0,0107 g der(384 square feet / cubic feet). The weight of the dried and heated coated pieces was about 20 % greater than that of the dried, untreated pieces. The larger Coated Pieces contained about 0.0127 g of the catalyst composition while the smaller piece contained about 0.0107 g of the

- 28 509816/1 172 - 28 509816/1 172

Katalysatorzusammensetzung je cm geometrische Oberfläche enthielt.Catalyst composition per cm of geometric surface contained.

Katalytische Aktivität bei der Reduktion von Stickoxid durch KohlenmonoxidCatalytic activity in the reduction of nitric oxide by carbon monoxide

Die katalytische Aktivität des obenbeschriebenen, kleineren Zylinders aus dem mit der Stoffzusammensetzung und Bindemittel beschichteten Wabenmaterial bei der Reduktion von Stickoxid durch Kohlenmonoxid und bei der Oxidation von Kohlenmonoxid wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1 bestimmt. Die "Zünd"-Temperaturen und Temperaturen für 25-, 50- und 90?Sige Umwandlung sind in Tabelle I genannt.The catalytic activity of the above-described, smaller Cylinder made of the honeycomb material coated with the substance composition and binding agent in the reduction of nitrogen oxide by carbon monoxide and in the oxidation of carbon monoxide was determined essentially as in Example 1. The "ignition" temperatures and temperatures for 25, 50 and 90 degrees conversion are given in Table I.

Katalytische Aktivität bei KraftfahrzeugabgasenCatalytic activity on automobile exhaust gases

Die sechs grösseren Stücke des mit der Stoffzusammensetzung und Bindemittel beschichteten Wabenmaterials (Gesamtgewicht 2Ί6 g) wurden in einer isolierten Kammer aus rostfreiem Stahl angeordnet, die an die Abgasöffnung eines 1-Zylinder-Benzinmotors (Hubraum 1*15,2 cm5, Nennleistung H PS; Modell "Kohler" K91) mit elektronischem Funkenzündsystem und starkem Aufladegebläse angeschraubt war. Der Motor wurde mit 3000 U/min, bei einem Luft-Treibstoff-Verhältnis von ungefähr 13,9 unter Verwendung nichtverbleiten Benzins (Premiumsorte), das mit 0,53 g Blei/1 in Form von Tetraäthylblei als Klopfbremse ("Motor Mix") mit einem Gehalt an den üblichen Mengen Äthylendichlorid und Äthylendibromid als Reinigungsmitteln versetzt war, und HD-Handelsschmieröl (SAE 1IO, Premiumsorte.) betrieben, das eine typische Kombination von Additiven enthielt, einschliesslich Phosphor-, Schwefeladditiven usw. In Abständen von etwa 300 Stunden erfolgten Motor-Inspektionen. Bei diesen Arbeitsbedingungen betrug die Abgastemperatur 69O bis 750 CThe six larger pieces of the honeycomb material coated with the substance composition and binder (total weight 2Ί6 g) were placed in an insulated stainless steel chamber, which was connected to the exhaust port of a 1-cylinder gasoline engine (cubic capacity 1 * 15.2 cm 5 , rated power H PS ; Model "Kohler" K91) with electronic spark ignition system and powerful supercharger was screwed on. The engine was run at 3000 rpm with an air-fuel ratio of approximately 13.9 using non-leaded gasoline (premium grade) containing 0.53 g lead / l in the form of tetraethyl lead as a knock brake ("Motor Mix") with a content of the usual amounts of ethylene dichloride and ethylene dibromide as cleaning agents, and operated HD commercial lubricating oil (SAE 1 IO, premium grade), which contained a typical combination of additives, including phosphorus, sulfur additives, etc. at intervals of about 300 hours performed engine inspections. Under these working conditions, the exhaust gas temperature was 69O to 750 ° C

- 29 509816/1172 - 29 509816/1172

(typischerweise 720 C) und der Nenn-Raumdurchsatz des Abgases durch die Katalysatorkammer etwa 18 000 Std. , und das Abgas enthielt etwa 2,8 % Kohlenmonoxid, 0,1 % Stickstoffoxide und 0,9 % Sauerstoff. Die Stickstoffoxide wurden wie in Beispiel 1 bestimmt; Kohlenmonoxid und Sauerstoff wurden chromatographisch nach Äuskondensieren des grössten Teils des Wassers in dem Abgas in einer eisbadgekühlten Vorlage und Hindurchleiten des verbleibenden Gases durch ein feinporiges Filter zur Entfernung mitgerissener und partikelförmiger Substanzen bestimmt.(typically 720 C) and the nominal space flow rate of the exhaust gas through the catalyst chamber about 18,000 hours, and the exhaust gas contained about 2.8 % carbon monoxide, 0.1 % nitrogen oxides and 0.9 % oxygen. The nitrogen oxides were determined as in Example 1; Carbon monoxide and oxygen were determined by chromatography after condensing most of the water in the exhaust gas in an ice bath-cooled receiver and passing the remaining gas through a fine-pored filter to remove entrained and particulate substances.

-Nach jeweils 100 Std. Betrieb im stetigen Zustand bei diesen Bedingungen wurde das Luft-Treibstoff-Verhältnis erhöht, um in dem Gas etwa 3 % überschüssigen Sauerstoff zu erhalten (definiert als O2 (überschuss, %) = O2 (gemessen, %) - 0,5 CO (gemessen, %). Der Motor und der Katalysator wurden ein Temperaturgleichgewicht erreichen gelassen, worauf die Umwandlung von Stickstoffoxiden und Kohlenmonoxid bestimmt wurde. Diese Arbeitsweise wurde unter stufenweiser Herabsetzung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses wiederholt, bis das Abgas etwa 3 % überschüssiges Kohlenmonoxid enthielt (definiert als CO (Überschuss, %) = CO (gemessen, %) - 2 Op (gemessen, %)). Die in dieser Weise bei verschiedenen Abgaszusammensetzungen in 100-Stunden-Intervallen bestimmten Umwandlungen von Stickstoffoxiden und Kohlenmonoxid sind in der Tabelle zusammengestellt. Die Temperatur des Katalysators während des Arbeitens im stetigen Zustand betrug typischerweise 820 C. Nach 1000 Stunden hatte der Katalysator ein Gewicht von 223 g, was einem Nettoverlust aus der Katalysatorkammer von 23 g entspricht. Das während der lOOOstündigen Prüfung verbrauchte Benzin enthielt 468 g Blei. Während der Prüfung wurden in die Motorkurbelwanne insgesamt 3075 g öl nachgefüllt.-After every 100 hours of steady-state operation under these conditions, the air-fuel ratio was increased in order to obtain about 3% excess oxygen in the gas (defined as O 2 (excess, %) = O 2 (measured, %) ) - 0.5 CO (measured, %) . The engine and catalyst were allowed to reach temperature equilibrium, whereupon the conversion of nitrogen oxides and carbon monoxide was determined. This procedure was repeated, gradually decreasing the air-fuel ratio, until the exhaust gas contained about 3 % excess carbon monoxide (defined as CO (excess, %) = CO (measured, %) - 2 Op (measured, %)). The conversions of nitrogen oxides and Carbon monoxide is shown in the table The temperature of the catalyst during steady-state operation was typically 820 C. After 1000 hours the catalyst had a Ge weight of 223 g, which corresponds to a net loss from the catalyst chamber of 23 g. The gasoline consumed during the 1,000 hour test contained 468 grams of lead. During the test, a total of 3075 g of oil were added to the engine crankcase.

- 30 '
509816/1172
- 30 '
509816/1172

Wirkzeit,Action time, Std.Hours. cncn 00 οο coco 100100 0000 200200 an ι at ι 300300 HOOHOO 500500 NiNi 600600 700700 800800 900900 10001000

Tabelle IITable II

Katalytische Aktivität bei Kraftfahrzeug-AbgasenCatalytic activity on automobile exhaust gases

- Umwandlung, % - - Conversion, % -

- Beispiel 2 - - Example 2 -

von CO mit 1 % von NO mit 1 ίof CO with 1 % of NO with 1 ί

überschuss an Oq überscnuss an CO excess of O q excess of CO

93 . 9993. 99

100 99100 99

100 99100 99

97 9997 99

93 -9993 -99

90 9890 98

92 9692 96

88 9588 95

86 9586 95

81 9581 95

82 9U 82 9U

Beispiel3Example3 Herstellung katalytischer StoffzusammensetzungenProduction of catalytic compositions

Nach im wesentlichen den Arbeitsweisen von Beispiel 1 wurden Metalloxide der NennzusammensetzungenFollowing essentially the procedures of Example 1, metal oxides of nominal compositions were obtained

Ba0.1La0.9 Ba 0.1 La 0.9

A10.9Pfc0.1 A1 0.9 Pfc 0.1

Sr0.2La0.8 Sr 0.2 La 0.8

Co0.9Pd0.1 Co 0.9 Pd 0.1

0.0.

hergestellt und auf Trägerzylinder aus Aluminiumoxidkeramik-Wabenmaterial ("Torvex") aufgetragen, wobei die Bestandteile und Erhitzungszeiten und -temperaturen nach Tabelle III Anwendung fanden und die dort genannten Mengen der Stoffzusammenset zungen auf dem Keramikmaterial erhalten wurden. Die Röntgenbeugungsdiagramme dieser Metalloxide zeigten im FalleManufactured and mounted on a carrier cylinder made of alumina ceramic honeycomb material ("Torvex") applied, the ingredients and heating times and temperatures according to Table III application and the amounts of the substances mentioned there were obtained on the ceramic material. the X-ray diffraction diagrams of these metal oxides showed in

3A eine grössere Komponente mit expandiertem LaAlO,-Perowskit-Gitter, nicht mehr als etwa 5 % an La2O, und weniger als 0,2 % an Platin im metallischen Zustand und3A shows a larger component with expanded LaAlO, perovskite lattice, no more than about 5 % La 2 O, and less than 0.2 % platinum in the metallic state and

3B ein Diagramm, das im wesentlichen demjenigen von3B is a diagram substantially similar to that of FIG

Sr0.2La0.8 Sr 0.2 La 0.8

Co0.9Pd0.1 Co 0.9 Pd 0.1

0.0.

(Beispiel 1ID) glich und das Vorliegen von weniger als je etwa 0,2 % an La2O-, Co2O- und CoO zeigte und kein,Palladium im metallischen Zustand erkennen liess.(Example 1 ID) and showed the presence of less than about 0.2 % each of La 2 O, Co 2 O and CoO and did not reveal any palladium in the metallic state.

Katalytische AktivitätCatalytic activity

Die katalytische Aktivität dieser Stoffzusammensetzungen bei der Reduktion von Stickoxid durch Kohlenmonoxid, der OxidationThe catalytic activity of these compositions of matter in the reduction of nitrogen oxide by carbon monoxide, the oxidation

- 32 509816/1172 - 32 509816/1172

von Kohlenmonoxid und der Oxidation von Propan (bestimmt nach den Arbeitsweisen von Beispiel 1 vor und nach weiterem 100-stündigem Erhitzten der Stoffzusammensetzungen auf ihren Trägern bei etwa 900 C) zeigen die Werte von Tabelle IV.of carbon monoxide and the oxidation of propane (determined according to the procedure of Example 1 before and after a further 100 hours Heating the compositions of matter on their supports at about 900 C) shows the values in Table IV.

Tabelle IIITable III

Herstellung von Stoffzusammensetzungen desManufacture of compositions of matter of the Beispielexample -- 13,3313.33 Beispiels 3Example 3 1,181.18 3A Beispiel 3B3A Example 3B Eingesetzte Menge der Be
standteile, g
Used amount of loading
components, g
1,131.13
Bariumoxid, BaOBarium oxide, BaO - Strontiumcarbonat, SrCO,Strontium carbonate, SrCO, 16,1216.12 Lanthanoxid, La3O,Lanthanum oxide, La 3 O, 72,7272.72 Aluminiumoxid, Al0O-.Aluminum oxide, Al 0 O-. ————

Kobaltcarbonat, CoCO, — 59,66Cobalt carbonate, CoCO, - 59.66

Platinoxid, PtO9.xH„0, 2,19Platinum oxide, PtO 9 .xH "0, 2.19

83,37 % Pt d d 83.37 % Pt dd

Palladiumoxid, PdO.xH-0, — 8,00 71,18 % Pd ά Palladium oxide, PdO.xH-0, - 8.00 71.18 % Pd ά

Erhitzung im Ofen, Tage I+' 1Heating in the oven, days I + '1

Ofentemperatur, 0C 900 900Oven temperature, 0 C 900 900

Menge der Stoffzusammensetzung «Amount of substance composition "

und des Bindemittels, %t aufand the binder, % t

dem Träger . 15,3 11,5the carrier. 15.3 11.5

+) zusätzlich 60 Stunden bei li00°C vor dem Mahlen und Passieren durch ein Sieb+) an additional 60 hours at li00 ° C before grinding and passing through a sieve

- 33 -- 33 -

509816/1 172509816/1 172

TabelleTabel

IVIV

Katalytische Aktivität von Stoffzusammensetzungen desCatalytic activity of compositions of matter des

Beispiels Zusammensetzung Zeit bei 9000C, Stunden Reduktion von Stickoxid MZünd"-Temperatur, 0C Umwandlung 25 °C Umwandlung 50 %t 0C Umwandlung 90 %, 0C Example composition time at 900 0 C, one hour reduction of nitrogen oxide M ignition "temperature, 0 C 25% conversion" ° C conversion of 50% t 0 C Conversion 90%, 0 C

Oxidation von Kohlenmonoxid 11 Zünd"-Temperatur, 0C Umwandlung 25 %t °C Umwandlung 50 '%, 0C Umwandlung 90 %t 0COxidation of carbon monoxide 11 Ignition "temperature, 0 C conversion 25 % t ° C conversion 50 %, 0 C conversion 90 % t 0 C

Oxidation von Propan "Zünd"-Temperatur, 0C Umwandlung 25 %, °C Umwandlung 50 %, 0C Umwandlung 90 %, 0COxidation of propane "Ignition" temperature, 0 C conversion 25 %, ° C conversion 50 %, 0 C conversion 90 %, 0 C

3B3B 3B3B 00 00 100100 320320 280280 360360 370370 310310 395395 125125 165165 130130 510510 510510 185185 305305 290290 230230 320320 320320 235235 310310 350350 260260 370370 100100 290290 120120 385385 335335 190190 505505 125125 550550 __ 515515

Beispiel 1example 1 Herstellung katalytischer StoffzusammensetzungenProduction of catalytic compositions

Nach im wesentlichen den Arbeitsweisen von Beispiel 1 wurden Metalloxide der NennzusammensetzungenFollowing essentially the procedures of Example 1, metal oxides of nominal compositions were obtained

IA:IA: SrO. Sr O. 06La 06 La 0.91 A1 0.91 A1 A1o. A1 o. 0.800.80 Coc Co c 22 IB:IB: lLa0l La 0 .9.9 Ze°-Z e ° - 9Ru09 Ru 0 .1.1 IC:IC: 3LaO3 La O .7.7 Coo. Co o. 9Ruo"9 Ru o " .1.1 ID:ID: Sro. Sr o. 2LaO2 La O .8.8th 9^09 ^ 0 .1.1 5098150981 3131 6/16/1 1717th i.l6Ru0.0ii.l6 Ru 0.0i °3° 3 °3° 3 °3° 3 --

hergestellt und zur Beschichtung von Zylinderträgern aus Aluminiumoxidkeramik-Wabenmaterial ("Torvex") verwandt wobei die Bestandteile und Erhitzungszeiten und -temperaturen nach Tabelle V Anwendung fanden und dort genannte Mengen der Stoffzusammensetzungen auf dem Wabenmaterial erhalten wurden. Die Rontgenbeugungsdiagramme dieser Metalloxide zeigten im Fallemanufactured and used for coating cylinder supports made of aluminum oxide ceramic honeycomb material ("Torvex") the components and heating times and temperatures according to Table V were used and the amounts of the compositions of matter stated there were obtained on the honeycomb material. The X-ray diffraction patterns of these metal oxides showed in

1IA eine verzerrte Perowskitkristallstruktur wie bei LaAlO, ohne Hinweis auf das Vorliegen des Kobaltspinells CoAlgO^, 1 IA a distorted perovskite crystal structure as in LaAlO, without any indication of the presence of the cobalt spinel CoAlgO ^,

JlB eine einzige Phase mit einer Struktur des Perowskittyps ähnlich derjenigen von LaAlO,, wobei aus einigen der Banden errechnete Abmessungen der Kristallzelle ein Zellenvolumen von 55,10 Kubikangstrom je Formeleinheit zeigten (für eine feste Lösung von 90 % LaAlO, (Elementarzelle-Volumen 51»**6 Kubikangstrom) und 10 % SrRuO, (Elementarzellenvolumen 60,^5 Kubikangstrom) errechnet sich ein Elementarzellenvolumen von 55,0 Kubikangstrom),JIB a single phase with a structure of the perovskite type similar to that of LaAlO ,, with dimensions of the crystal cell calculated from some of the bands showing a cell volume of 55.10 cubic currents per formula unit (for a solid solution of 90 % LaAlO, (unit cell volume 51 » ** 6 cubicang current) and 10 % SrRuO, (unit cell volume 60, ^ 5 cubicang current), a unit cell volume of 55.0 cubicang current is calculated),

iJC eine expandierte Perowskitkristallstruktur des LaPeO,-Typs ohne Anzeichen für binäre Metalloxide,iJC an expanded perovskite crystal structure of the LaPeO, type no signs of binary metal oxides,

1ID eine Kristallstruktur des LaCoO,-Typs mit expandiertem Gitter und ein Röntgendiagramm, das im wesentlichen mit demjenigen des Perowskits /SrQ pLan 8-^-^°0 QRu0 l-^0-i5 spiel 2) identisch war. 1 ID a crystal structure of the LaCoO, type with expanded lattice and an X-ray diagram, which is essentially identical to that of the perovskite / Sr Q p La n 8 - ^ - ^ ° 0 Q Ru 0 l- ^ 0-i 5 game 2) was.

Katalytische AktivitätCatalytic activity

Die katalytische Aktivität dieser Stoffzusammensetzungen bei der Reduktion von Stickoxid durch Kohlenmonoxid, der Oxidation von Kohlenmonoxid und der Oxidation von Propan (bestimmt nach den Arbeitsweisen von Beispiel 1 vor und nach weiterem 100stün digem Erhitzen der Stoffzusammensetzungen auf den Trägern bei etwa 900°C zeigen die Werte von Tabelle VI.The catalytic activity of these compositions of matter in the reduction of nitrogen oxide by carbon monoxide, the oxidation of carbon monoxide and the oxidation of propane (determined according to the procedure of Example 1 before and after a further 100 hours digem heating the compositions of matter on the supports about 900 ° C show the values in Table VI.

- 35 -- 35 -

509816/1172509816/1172

Tabelle V Herstellung von Stoff zusammensetzungen des BeispielsTable V Preparation of compositions of matter of the example

Beispiel J(A JIB ^ICExample J (A JIB ^ IC

Eingesetzte Menge
teile, g
Amount used
parts, g
der Bestand-the stock 6,246.24 44th ,15, 15 25,025.0 40,40, 7575
StrontiumnitratStrontium nitrate , SrCO,, SrCO, __.__. --- - 51,51, 8888 Lanthannitrat,
La(NO ) .6H2O
Lanthanum nitrate,
La (NO) .6H 2 O
200200 7676 ,2, 2 119119 -
Lanthannitrat,Lanthanum nitrate,

La(NO ).6H2OLa (NO) .6H 2 O

Aluminiumnitrat, ()6Aluminum nitrate, () 6

332332

Aluminiumnitrat, — 66,0Aluminum nitrate, - 66.0

Al(NO3J3.9H2OAl (NO 3 J 3 · 9H 2 O

Kobaltnitrat, 29,9 — — 10,75Cobalt nitrate, 29.9 - - 10.75

Co(NO )_.6H2OCo (NO) _. 6H 2 O

EisendlD-nitrat — —Iron nitrate - -

Pe (NO3)y9H2OPe (NO 3 ) y 9H 2 O

Rutheniumchlorid, 5,02 5,0 10,0 RuCl3-XH2O, 39,71 % RuRuthenium chloride, 5.02 5.0 10.0 RuCl 3 -XH 2 O, 39.71 % Ru

Rhodiumchlorid, — — — 1J,00Rhodium chloride, - - - 1 J, 00

RhCl3.XH2O, 40 % RhRhCl 3 .XH 2 O, 40 % Rh

Kaliumcarbonat, K2CO3 Potassium carbonate, K 2 CO 3 234,96234.96 95,695.6 165,165, 99 63,363.3 Erhitzung im Ofen, TageHeating in the oven, days 44th HH HH Ofentemperatur, COven temperature, C 10001000 950950 950950 950950 Stoffzusammensetzung und
Bindemittel, %t auf dem
Träger
Substance composition and
Binder, % t on the
carrier
"15,1"15.1 16,216.2 16,16, 77th 21,121.1

- 36 -509816/1172- 36 -509816/1172

Tabelle VI Katalytische Aktivität von Stoffzusammensetzungen des Beispiels HTable VI Catalytic activity of compositions of matter of Example H.

Zusammensetzung HA HB Hc HD Composition HA HB Hc HD

Zeit bei 90O0C,Time at 90O 0 C,

Stunden O 100 O 100 O 100 O 100Hours O 100 O 100 O 100 O 100

Reduktion von Stickoxid 11 Zünd11-Temperatur, 0CReduction of nitrogen oxide 11 ignition 11 temperature, 0 C

Umwandlung 25 %, °C cn . οConversion 25 %, ° C cn. ο

o ' Umwandlung 50.5?, C JJ ' Umwandlung 90 ί, 0Co 'Conversion 50.5 ?, C JJ' Conversion 90 ί, 0 C

o> """* Oxidation von Kohlenmonoxid ^ ι "Zünd"-Temperatur, 0C ""* Umwandlung 25 %, °Co>"""* Oxidation of carbon monoxide ^ ι" Ignition "temperature, 0 C""* Conversion 25 %, ° C

Umwandlung 50 %, 0C Umwandlung 90 %, 0CConversion 50 %, 0 C Conversion 90 %, 0 C

Oxidation von PropanOxidation of propane

"Zünd"-Temperatur, 0C .Umwandlung 25 %, °C Umwandlung 50 J6, 0C Umwandlung 90 %, 0C"Ignition" temperature, 0 C. Conversion 25 %, ° C conversion 50 J6, 0 C conversion 90 %, 0 C

265265 290290 200200 290290 310310 305305 200200 300300 00
vivi
-P-
-C-
cn
ro
cn
-P-
-C-
cn
ro
cn
300300 330330 250250 325325 330330 330330 225225 355355 ** 335335 370370 305305 355355 355355 360360 250250 380380 385385 H35 ·H35 380380 HlOHlO 390390 H05H05 . 295. 295 H35H35 195195 270270 2H52H5 220220 290290 265265 250250 210210 2H52H5 300300 265265 300300 310310 295295 270270 225225 275 '275 ' 325325 285285 325325 325325 325325 290290 2H02H0 325 "325 " 375375 315315 355355 355355 370370 325 .325 295295 305305 HO5 HO 5 310310 3HO3HO 325325 315315 225225 310310 380380 H80H80 3HO3HO H30H30 H05H05 H05H05 395395 390390 HlOHlO 555555 355355 510510 H60H60 H80H80 H90H90 HH5HH5 510510 H55H55

Claims (5)

PatentansprücheClaims Katalytisches Verfahren, bei dem unter Reaktionsbedingungen ein Katalysator mit einem Gasstrom in Kontakt gebracht wird und der Gasstrom wenigstens eine oxidierbare -Komponente und wenigstens eine reduzierbare Komponente aus der Gruppe Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide enthält und diese Komponenten wenigstens in eine der Verbindungen Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und Ammoniak umgewandelt werden, worin der Katalysator ein Metalloxid der allgemeinen Formel ABO, ist und eine Perowskitkristallstruktur hat und bei dem 1 bis 50 % der B-Kationstellen von den Kationen eines Platinmetalls besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die B-Kationstellen wenigstens eine der folgenden Zusammensetzungscharakteristiken aufweist: Catalytic process in which a catalyst is brought into contact with a gas stream under reaction conditions and the gas stream contains at least one oxidizable component and at least one reducible component from the group consisting of oxygen, hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides, and these components at least in one of the compounds Water, carbon dioxide, nitrogen and ammonia are converted, in which the catalyst is a metal oxide of the general formula ABO, and has a perovskite crystal structure and in which 1 to 50% of the B cation sites are occupied by the cations of a platinum metal, characterized in that the B -Cation sites has at least one of the following composition characteristics: (a) wenigstens 5 % der mit Nichtplatinmetall-Kationen besetzten B-Stellen sind mit einem Metall besetzt, das in einer ersten Wertigkeit vorliegt und wenigstens 5 % der mit einem Nichtplatinmetall besetzten B-Stellen sind mit dem gleichen Metall in einer zweiten Wertigkeit besetzt;(a) at least 5 % of the B sites occupied by non-platinum metal cations are occupied by a metal which is present in a first valence and at least 5 % of the B sites occupied by a non-platinum metal are occupied by the same metal in a second valence; (b) das Platinmetall ist Platin, Palladium oder Rhodium;(b) the platinum metal is platinum, palladium, or rhodium; (c) ein grösserer Anteil der mit einem Nichtplatinmetall besetzten B-Stellen ist mit Aluminiumionen besetzt und(c) a greater proportion of those containing a non-platinum metal occupied B-sites is occupied with aluminum ions and (d) die mit einem Nichtplatinmetall besetzten B-Stellen enthalten im wesentlichen dreiwertiges Eisen, Kobalt oder Nickel.(d) the B-sites occupied by a non-platinum metal contain essentially trivalent iron, cobalt or Nickel. - 38 -- 38 - 509816/1172509816/1172 OR-5725 % ^ · % OR-5725 % ^ % 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich.net, dass wenigstens 5 % der mit einem niqht-Platinmetall besetzten B-Kationstellen von einem Metall besetzt sind, welches in einer ersten Wertigkeit vorliegt und wenigstens 5 % der von einem nicht-Platinmetall besetzten B-Stellen von dem gleichen Metall in einer zweiten Wertigkeit besetzt sind und wobei der grössere Anteil der mit einem nicht-Platinmetall besetzten B-Stellen durch das Metall mit der variablen Wertigkeit besetzt sind.2. The method according to claim 1, characterized in that at least 5 % of the B cation sites occupied by a non-platinum metal are occupied by a metal which is present in a first valence and at least 5 % of the B occupied by a non-platinum metal Positions are occupied by the same metal in a second valence and the greater proportion of the B-positions occupied by a non-platinum metal are occupied by the metal with the variable valence. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall, das in einer ersten Wertigkeit vorliegt und das in einer zweiten Wertigkeit vorliegt, Eisen, Kobalt oder Nickel ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the metal which is present in a first valence and that is present in a second valence is iron, cobalt or nickel. Ί. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation an den B-Stellen Platin ist.Ί. Method according to claim 1, characterized in that the cation at the B sites is platinum. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem nicht-Platinmetall besetzten B-Stellen von Ionen besetzt sind, die im wesentlichen aus dreiwertigem Eisen, Kobalt oder Nickel bestehen und wobei 1 bis 20 % der anderen B-Stellen von Platin- oder Rutheniumionen besetzt sind und die übrigen B-Stellen von Ionen besetzt sind, die im wesentlichen aus dreiwertigen Kobaltionen bestehen.5. The method according to claim 1, characterized in that the non-platinum metal occupied B-sites are occupied by ions which consist essentially of trivalent iron, cobalt or nickel and wherein 1 to 20 % of the other B-sites of platinum - Or ruthenium ions are occupied and the remaining B sites are occupied by ions which essentially consist of trivalent cobalt ions. - 39 -- 39 - 5 09816/11725 09816/1172 ORIGiNA fNSPECTEDORIGiNA fNSPECTED
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