DE2825200A1 - Katalysator - Google Patents
KatalysatorInfo
- Publication number
- DE2825200A1 DE2825200A1 DE19782825200 DE2825200A DE2825200A1 DE 2825200 A1 DE2825200 A1 DE 2825200A1 DE 19782825200 DE19782825200 DE 19782825200 DE 2825200 A DE2825200 A DE 2825200A DE 2825200 A1 DE2825200 A1 DE 2825200A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metals
- catalyst according
- catalyst
- base
- base metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S502/00—Catalyst, solid sorbent, or support therefor: product or process of making
- Y10S502/525—Perovskite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf Katalysatoren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Katalysatoren für die
katalytische Oxidation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid
und für die katalytische Reduktion von Stickoxiden in der Gegenwart von geeigneten Oxidations- bzw.
Reduktionsmitteln.
Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der katalytischen
Reinigung der Abgase von mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschinen und von Dieselmotoren, ohne daß die
Erfindung hierauf beschrHnkt wäre.
Die Wörter "Gas" und "Gase" werden im Zusammenhang mit der Erfindung nicht nur für reine Gase im physikalischen
Sinn verwendet, sondern umfassen im Zusammenhang mit der Erfindung auch Dampf bzw. Dämpfe oder Gemische mit einem
oder mehreren Gasen und einem oder mehreren Dämpfen.
Die Abgase, wie sie im Zusammenhang mit der Erfindung Berücksichtigung finden, lassen sich zweckmäßigerweise
in zwei Gruppen einteilen. Die erste Gruppe enthält Komponenten, die Reduktionsmittel sind oder als Reduktions-
J 21 P 158
7.6.78 - 7 -
809851 /0871
mittel wirken und die daher oxidiert sein können. Die zweite Gruppe enthält Komponenten, die Oxidationsmittel
sind oder als Oxidationsmittel wirken und daher reduziert sein können. Unter "Reinigung" wird im Zusammenhang mit
der Erfindung bei Abgasen die Oxidation von zumindest einem Teil einer Komponenten der genannten ersten Gruppe
und die Reduktion von zumindest einem Teil einer Komponenten der zweiten Gruppe verstanden, um eines oder
mehrere der Produkte Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff zu bilden.
Typisch für die erste Gruppe sind Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff,
wie er bei der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen entsteht, Kohlenwasserstoff
in der Form von unverbranntem aber verdampftem Kraftstoff und Wasserstoffgas. Hauptangehörige der zweiten
Gruppe sind Oxide von Stickstoff, wie sie oft zusammenfassend gemeinsam als "No " dargestellt werden und Sauerstoff.
Ideale Verhältnisse liegen vor, wenn sich die Angehörigen der ersten und der zweiten Gruppe in einem Abgasstrom im
stochiometrischen Gleichgewicht befinden, so daß dann, wenn ein solcher Abgasstrom über einen geeigneten Katalysator
geleitet wird, die Komponenten veranlaßt werden, einander
J 21 P 158
7.6.78 - 8 -
809851 /0871
zu beeinflussen und eine wechselseitige Oxidation und Reduktion zu bewirken und dabei, beispielsweise, Kohlendioxid,
Wasser und Stickstoff zu bilden, ohne daß nicht reagiertes Gas oder nicht reagierte Gase zurückbleiben.
Ein solches stöchiometrifiches Gleichgewicht ist in der Praxis schwer zu erzielen und dann vielleicht allenfalls
kurzzeitig. Außerdem ändern sich die Anteile der verschiedenen Komponenten in den Auspuffgasen von Benzinoder
Dieselmotoren von einem *!otor zum anderen, was unter anderem von der Konstruktion der Brennkraftmaschine,
der jeweiligen Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine
und ihrer Auslegung abhängt. Aber auch bei derselben Brennkraftmaschine ändern sich die Verhältnisse
während ihres Betriebes, und sie werden unter Umständen auch von Faktoren wie das Maß der Ventilöffnung beeinflußt.
Tatsächlich gibt es bei ein und derselben Brennkraftmaschine Betriebszustände, bei denen Angehörige der
ersten Gruppe der oxidierbaren Bestandteile überwiegen und Betriebszustände, in denen Angehörige der zweiten
Gruppe, der reduzierbaren Bestandteile, überwiegen.
Im allgemeinen ergeben sich die beschriebenen Veränderungen in der Zusammensetzung der Abgase entsprechend den Abweichungen
zuerst nach der "fetten", dann nach der mageren
J 21 P 158
7.6.78 - 9 -
809851/0871
Seite vom stöchioraetrischen Verhältnis beim Eingangsgemisch
aus Luft und Kraftstoff einer Brennkraftmaschine, so daß zunächst ein Kraftstoff-, dann ein Luftüberschuß
beim Eingangsgemisch vorliegt. Das bedeutet, daß bei einem zu stark mit Kraftstoff angereicherten Eingangsgemisch
ein Motorabgas mit zu wenig Luft bzw. zu viel unverbranntem Kraftstoff vorliegt, ein kraftstoffarmes Eingangsgemisch
mit zu hohem Luftanteil zu einem zu hohem Luftanteil bei den Motorabgasen führt.
Wird für die Reinigung der Motorabgase einer der heute verfügbaren Katalysatoren verwendet, beispielsweise ein
gestützter Rhodium-Platin-Katalysator, und für die Oxidation von Abgasbestandteilen, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff
und Wasserstoffgas, sowie für die Reduktion
der Oxide von Stickstoff im Abgasstrom angeordnet, so wird ein relativer Mangel an Sauerstoff im Motorabgas, wie oben
beschrieben, die Effizienz der katalytischen Oxidation verringern. Entsprechend wird ein relativer Sauerstoffüberschuß
die katalytische Reduktion beeinträchtigen. Der letztgenannte Effekt wird besonders bei Rhodium-Platin-Katalysatoren
verzeichnet, bei denen die Reduktion von NO besonders leicht durch einen Sauerstoffüberschuß
"vergiftet" zu werden scheint.
J 21 P 158
7.6.78 - 10 -
809851/0871
In den GB-Patentanmeldungen 9 997/76 und 25 141/76 (entsprechend Dt-PS 27 10 765.9 vom 11.3.77)der
gleichen Anmelderin sind Katalysatoren beschrieben und beansprucht, die u.a. für die Abgasreinigung bei Benzin-
und Dieselbrennkraftmaschinen geeignet sind und die bestimmte Nachteile früherer Katalysatoren vermeiden.
Insbesondere enthalten diese Katalysatoren eines oder mehrere der Metalle Platin, Rhodium, Ruthenium, Palladium,
Iridium, Osmium, Gold und Silber und ein oder mehrere Grundmetalle, von denen zumindest eines zwei oder
mehrere Oxidationsstufen hat und geeignet ist bzw. sind,
Sauerstoff einem Sauerstoff im Überschuß enthaltenden Gas zu entziehen und zumindest einen Teil dieses Sauerstoffes
auf ein Gas mit Sauerstoffmangel zu übertragen.
Diese Katalysatoren können zumindest eines der Metalle als ein Oxid enthalten, und sie sind gestützte Katalysatoren.
Geeignete Substrate zum Stützen der Katalysatoren sind steife Honigwabenstrukturen mit einer Vielzahl von in
Längsrichtung verlaufenden Kanälen, auf deren Oberfläche eine Schicht oder Aufschlämmung (engl. washcoat) aufgetragen
ist, die eines oder mehrere der Oxide folgender Metalle enthält: Aluminium, Magnesium, Kalzium, Strontium,
Barium, Scandium, Yttrium, die Lanthaniden, Gallium, Indium,
Thallium, Silizium, Titan, Zirkon, Hafnium, Thorium, Germanium, Zinn, Blei, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom,
J 21 P 158
7.6.78 _„ - 11 -
809861/0871
Molybdän, Tungsten und Rhenium. Die Aufschlämmung bildet dabei den Träger oder die Stütze für den Katalysator, dem
bzw. der eines, einige oder alle Oxide dieser Metalle in der Form eines Perowskits zugeordnet ist bzw. sind.
Der Ausdruck "gestützt" in diesem Zusammenhang soll generell die Tatsache einschließen, daß das katalytische
Metall teilweise auch unterhalb der Oberfläche der Aufschlämmung sich befindet. In der Beschreibung der vorerwähnten
Patentanmeldung 25 141/76 ist ausgeführt, daß der Katalysator eine Stütze bzw. einen Träger enthält
(die Aufschlämmung bzw. washcoat), der bzw. dem zugeordnet
ist und/oder die bzw. der imprägniert ist mit zumindest einem Metall der Platingruppe mit Platin, Rhodium, Ruthenium,
Palladium, Iridium und Osmium und zumindst einem aus einer Anzahl bestimmter Basismetalle. In der genannten
Patentanmeldung sind folgende Basismetalle erwähnt: Kobalt, Magnesium, Nickel, Zink, Zinn, Tungsten, Cer, Eisen, Kupfer,
Praseodymium, Rhenium, Chrom, Molybdän, Lanthan, Kalzium, Strontium, Barium, Zirkon und Gadolinum. Zusätzlich zu
einem oder mehreren der genannten Basismetalle ist eines oder sind mehrere der Basismetalle aus der Gruppe mit den
seltenen Erden (ausgenommen Lanthan und Praseodymium) und Basismetalle der ersten, zweiten und dritten Gruppe des
J 21 P 158
7.6.78 - 12 -
809851/0871
Periodischen Systems der Elemente zugefügt. Das Basismetall ist vorzugsweise mit nicht weniger als 5 Gew.-%
relativ zur Gesamtmenge des im Katalysator vorhandenen Basismetalles und Metall der Platingruppe vorhanden.
Zweckmäßigerweise enthält die Legierung 25 bis 99,9 oder 70 bis 97, beispielsweise 97 Gew.-% Basismetall.
Es hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit eines Katalysators
gemäß den GB-Patentanmeldungen 9 997/76 und 25 141/76 zumindest unter bestimmten Bedingungen verbessert
werden kann, wenn der Katalysator von einer Aufschlämmung gestützt wird und die Aufschlämmung mit
zumindest einem Teil des Basismetalles des Katalysators imprägniert ist oder ein solcher Teil des Basismetalles
in der Aufschlämmung dispergiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher ein gestützter Katalysator vorgesehen, der für katalytische Oxidationsund
Reduktionsprozesse in einem Gas gemäß der eingangs gegebenen Definition bestimmt ist und der Sauerstoff aus
einem Sauerstoff im Oberschuß enthaltenden Gas aufzunehmen und zumindest einen Teil dieses Sauerstoffes einem Gas mit
Sauerstoffmangel zu übertragen vermag; dieser Katalysator
soll zumindest ein Metall aus der Gruppe Platin, Rhodium,
J 21 P 158
7.6.78 - 13 -
809851/0871
Ruthenium, Palladium, Iridium, Osmium, Gold und Silber enthalten sowie ein Basismetall oder mehrere Basismetalle,
das bzw. von denen zumindest eines zwei oder mehr Oxidationsstufen hat; schließlich soll der Träger bzw. die
Stütze des Katalysators eines oder mehrere feuerfeste Metalloxide enthalten, das bzw. die mit zumindest einem
Teil des Basismetalles des Katalysators imprägniert ist bzw. sind oder in das bzw. in die zumindest ein Teil des
Basismetalles des Katalysators dispergiert ist.
Zwei oder mehrere der oben genannten Metalle, nämlich die Basismetalle und die Metalle aus der Platingruppe
Gold und Silber, können dabei in der Form eines Perowskits vorhanden sein. Besonders bevorzugte Basismetalle
sind Kobalt und Cer, die alternativ oder zusammen verwendet werden können. Unter einen Perowskit wird ein
gemischtes Oxidsystem nach der Formel ABO- verstanden, worin A und B jeweils eines oder mehrere Metalle sind,
bei denen das Kation von A zwölf Sauerstoffionen und das Kation von B sechs Sauerstoffionen zugeordnet ist. Daraus
folgt, daß das Kation von A im allgemeinen etwas größer als das Kation von B ist. Um den notwendigen Kontakt
zwischen den Ionen von A, B und O herzustellen, sollte RA und R0 gleich sein y2 (RB + RQ), wobei RA, Rß und RQ
J 21 P 158
7.6.78 - 14
809851/0871
die Ionenradien sind. In der Praxis sollte A eines oder mehrere der Seltenen Erden und B eines oder mehrere Metalle
der ersten, zweiten oder dritten Gruppe des Periodischen Systems sein.
Sofern es nötig ist, kann bzw. können eines oder mehrere der genannten Metalle als Oxide vorhanden sein, z.B. Kupferchromat
CuCro..
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstände der Ansprüche, und zwar auch in der Erfindung dieser Merkmale
mit den Merkmalen der GB-Patentanmeldungen 9 997/76 und 25 141/76 der gleichen Anmelderin mit der einen Ausnahme,
daß Anspruch 17 modifiziert ist, um einen Katalysator gemäß einem der übergeordneten Ansprüche zu erfassen,
wobei ein Teil des Katalysators von einer Zwischenstützschicht gestützt ist, die ihrerseits einem Substrat aus
Keramikmaterial und/oder Metall zugeordnet ist und wobei weiter die Zwischenstützschicht aus einem Material besteht,
das aus der Gruppe der Oxide von Aluminium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium, Scandium, Yttrium, den Lanthaniden,
Gallium, Indium, Thallium, Silizium, Titan, Zirkon, Hafnium, Thorium, Germanium, Zinn, Blei, Vanadium, Niob,
Tantal, Chrom, Molybdän, Tungsten und Rhenium ausgewählt ist.
J 21 P 158
7.6.78 - 15 -
809851/0871
a) Eine SusDension ist zum Beschichten eines Blockes
in Honigwabenstruktur geeignet, und zwar mit einer Schicht, die 1 Gew.-% Perowskit und 2 Gew.-% Aluminiumoxid
enthält und die, nach dem Brennen, die vorerwähnte Stütze bzw. den vorerwähnten Träger ergibt.
Die Suspension wird dadurch hergestellt, daß das Perowskit-Material und Aluminiumoxid-Monohydrat mit
Wasser zu einer Schlämme zusammengebracht werden. Danach wird der pH-Wert der Schlämme auf 3.8 bis
4.0 eingestellt, indem in entsprechender Menge Salpetersäure hinzugegeben wird. In diese Schlämme
wird der Block in HonigwabeηStruktur eingetaucht.
Nach dem Herausnehmen des Blockes aus der Schlämme wird diese zum Abtropfen gebracht, so daß die Poren
bzw. Kanäle des Blockes frei sind. Dann wird der so behandelte Block getrocknet und 30 Minuten lang bei
550° C gebrannt. Dieses Verfahren wird dann wiederholt, so daß das Gewicht der Aufschlämmung auf dem gebrannten
Block 2,0 bis 2,4 g/inch3 (g/16,4 cm3) des beschichteten
Blockes beträgt.
Geeignete Perowskit-Materialien sind LaQ g Sr0 2
Co03 und LA0.8 Ba0.2 Co03· Diese können zum Brennen
J 21 P 158
7.6.78 - 16 -
809851 /0871
der gemeinsam niedergeschlagenen Karbonate gewonnen werden, wie es in den GB-Patentanmeldungen 9 997/76
und 25 141/76 der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Andere Perowskite sind La0>8 BaQ<2 Co^987 Rh0^013O3,
wobei Ba0^2 durch Sr0.2 ersetzt wird.
b) Der beim Verfahrensschritt (a) gebildete mit einer Aufschlämmung versehene Block wird im nächsten Verfahrensschritt
in eine wässrige Lösung aus einem Nickelsalz, wie Nickelnitrat eingetaucht und dann
30 riinuten lang bei 650° C gebrannt. Die Konzentration
des Kickelnitrates sollte so sein, daß eine Ablagerung von Nickel als Metall und/oder Oxid auf und in der
Aufschlämmung von 100 bis 120 Gramm je Kubikfuß (ca. 0.03 m3) des mit der Aufschlämmung versehenen
Blockes gegeben ist.
c) Der Verfahrensschritt (b) wird wiederholt mit der Abänderung, daß die Lösung Tetramin-Platin-Chlorid
(TPC) Pt (NH3J4 Cl2, Claus-Salz (engl.: Claus1 salt)
Rh (NH3) 5 el Cl2 un<^ vorzugsweise Barium und/oder
Lanthannitrat enthält. Die relativen Mengen von Platin- und Rhodiumsalzen entsprechen einem Platin- zu Rhodium-Verhältnis
von 11 zu 1 und die Gesamtmenge von Platin-
J 21 P 158
7.6.78 - 17 -
809861/0871
und Rhodiumsalzen soll dazu ausreichen, eine Metallkonzentration
in dem mit einer Aufschlämmung versehenen
und gebrannten Block von höchstens 40 g/Kubikfuß (ca. 0,03 m ) des in dieser Weise behandelten Blockes zu ergeben.
Schließlich ist die Menge jedes vorhandenen Barium- und/oder Lanthan-Nitrates so, daß 4 Gew.-%
Barium oder Lanthan oder einer 'lischung von beiden in die gebrannte Aufschlämmung einzuführen ist. Die Anwesenheit
von Barium und/oder Lanthan in der Aufschlämmung bewirkt,
daß die Stabilität der Oberfläche der Aufschlämmung bei hohen Temperaturen erhöht ist. Lanthan hat die zusätzliche
Wirkung, daß die Widerstandsfähigkeit des Rhodiums
gegen Sintern durch die 3ildung von Lanthanrhodit erhöht wird.
Bei einem anderen Verfahren zur Aufbereitung eines Katalysators gemäß der Erfindung wird der Verfahrenschritt (a)
wie im Beispiel 1 ausgeführt mit dem Unterschied, daß das Nickelsalz der bei der Verfahrensstufe (c) verwendeten
Lösung zugeführt wird. Die Verfahrensstufen bzw. Verfahrensschritte (b) und (c) des Beispiels 1 sind so miteinander
kombiniert.
J 21 P 158
7.6.78 - 18 -
809851/0871
Bei_snie_l_J3
Sin anderer Katalysator gemäß dar Erfindung kann gemäß dem Beispiel 2 gewonnen v/erden mit dem Unterschied, daß
die '!enge des zugeführten Nickelsalzes erhöht wird, um eine Ablagerung von metallischem Nickel und/oder Nickeloxid
auf und in der Aufschlämmung entsprechend einer "Beladung" mit Nickel von 180 bis 200 Gramm je Kubikfuß
(180 bis 200 Gramm Nickel je etwa 0.03 m3) des mit der Aufschlämmung
versehenen Blockes zu ergeben.
a) Bei einem Verfahren nach diesem Beispiel werden Aluminiumoxidpartikel in eine Nickelsalz- (z.B.
Nickelnitrat) Lösung für 120 Minuten eingeschlämmt und dann gemahlen, um eine Komposition von Material
zum Aufschlämmen mit fein verteilten Partikeln zu erhalten.
b) Dieses Material für das Aufschlämmen wird dann in Wasser dispergiert, um eine Aufschlämmung zu bilden,
in die der keramische Block eingetaucht wird. Nach dem Herausnehmen des Blockes aus der Schlämme
wird das Abtropfen der überflüssigen Schlämme ermöglicht, bis die Kanäle von der Schlämme frei sind.
J 21 P 158
7.6.78 - 19 -
809851 /0871
-t9 _
dann wird der Block getrocknet und 60 Minuten lang bei 550° C gebrannt. Anschließend wird das
Verfahren wiederholt, so daß, wie im Beispiel 1, das Gewicht der Aufschlämmung auf dem gebrannten
Block auf 1,5 bis 2.0 Gramm je Kubikinch (etwa 16.4 cm )
des gebrannten Blockes angestiegen ist.
c) Schließlich wird der gebrannte, mit einer 'Aufschlämmung
beschichtete Block in eine Lösung aus TPC, Claus-Salz und Cernitrat eingetaucht, um eine "Beladung"
von 100 g Cer je Kubikfuß (ca. 0.03 m3) des mit der Aufschlämmung beschichteten Blockes zu ergeben.
Wie vorher im Verfahrensschritt (c) des Beispieles 1 ist die Konzentration von TPC und Claus-Salz so, daß
das Gewichtsverhältnis Platin zu Rhodium 11:1 beträgt und eine Metall-"Beladung" von 40 g je Kubikfuß
(ca. 0.03 m ) des durch die Aufschlämmung beschichteten
Blockes gegeben ist.
Bei einem weiteren Verfahren zur Gewinnung eines Katalysators gemäß der Erfindung wird ein Keramikblock mit
Honigwabenstruktur mit einer Aufschlämmung aus Perowskit/
J 21 P 158
7.6.78 - 20 -
809851/0871
Aluminiumoxid beschichtet, wie es für die Verfahrensstufe (a) des Beispieles 1 beschrieben ist. Danach wird
die mit der Aufschlämmung beschichtete Honigwabenstruktur in ähnlicher Weise behandelt, wie es für die Stufe (c)
des Beispieles 1 beschrieben ist mit der Ausnahme, daß in diesem Fall die Struktur in eine Lösung von miteinander
vermischten Nickel- und Cer-Salzen eingetaucht wird, beispielsweise
aus den Nitraten beider Metalle. Die Nickel- und Cer-Konzentration ist so, daß in und auf der durch
Aufschlämmen erzeugten Beschichtung nach dem Brennen 200 g Nickel als Oxid und/oder Metall und 10Og Cer als Oxid
je Kubikfuß (ca. 0,03 m ) des beschichteten Blockes abgelagert sind. Schließlich wird der so gebildete Block
mit Platin und Rhodium imprägniert, indem er in eine wässrige Lösung der Amin-Komplexe dieser Metalle eingetaucht,
anschließend zum Abtropfen gebracht, getrocknet und gebrannt wird. Das Gewichtsverhältnis Platin:Rhodium
beträgt in diesem Fall 11:1 und die maximale Metall-"Beladung"
beträgt 40 g je Kubikfuß (ca. 0.03 m3) des mit der Aufschlämmung beschichteten Blockes, die Konzentration
des Amin-Komplexes in der Imprägnierungslösung wird entsprechend gewählt.
J 21 P 158
7.6.78 - 21 -
809851/0871
Bei diesem Beispiel wird Aluminiumoxid mit Nickel- und
Cernitraten imprägniert, indem es in eine Lösung aus einer
Mischung dieser Nitrate eingetaucht wird. Danach wird das so behandelte Aluminiumoxid getrocknet und gebrannt, mit
einer Schlämme aus Salpetersäure und Wasser versehen und dann für eine bestimmte Zeit in einer Kolloid-?lühle behandelt.
Danach wird ein keramischer Block in eine wässrige Aufschlämmung auf dieser Basis eingetaucht, damit
imprägniert, zum Abtropfen gebracht, getrocknet und dann gebrannt, um so die durch Aufschlämmen erzielte Beschichtung
des Blockes zu erhalten, bei dem das Gewicht der Beschichtung bei 1,5 bis 2,0 g je Kubikinch (ca. 16,4 cm3)
des Blockes liegt. Schließlich wird der durch die Aufschlämmung beschichtete Block mit Platin und Rhodium imprägniert,
indem er mit einer wässrigen Lösung der Aminkomplexe dieser Metalle wie im Beispiel 5 behandelt wird.
Das Verhältnis Platin:Rhodium und die höchste Metallbeladung entsprechen denen bei diesem Beispiel und die
Konzentration der Nickel- und Cerniträte, im anfänglichen
Imprägnierungsschritt, sind so gewählt, daß sie etwa 200 g Nickel und etwa 100 g Cer als Oxide je Kubikfuß (ca.
0,03 m ) des fertigen Katalysators ergeben.
J 21 P 158
7.6.78 - 22 -
809851/0871
Diese Beschreibung von Verfahren zum Herstellen von Katalysatoren gemäß der Erfindung ist nur beispielhaft
gedacht, und es können noch andere Herstellungsverfahren verwendet werden. Darüber hinaus sind erfindungsgemäße
Katalysatoren zwar in besonderem Maße für die Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen geeignet, ihre Anwendungsmöglichkeit
ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Sie können in der Tat zum Katalysieren zahlreicher anderer
Oxidations- und Reduktionsreaktionen verwendet werden, abhängig von den jex^eiligen Reaktionsbedingungen. Es hat
sich insbesondere gezeigt, daß Katalysatoren gemäß der Erfindung mit einem hohen Nickelanteil, wie Nickel-,
Rhodium-, Platin-Katalysatoren mit einem Nickelanteil von etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Metalle Nickel, Rhodium
und Platin, besonders zweckmäßig für die chemische Reduktion der Oxide von Stickstoff sind, entweder bei Autoabgasen
oder anderweitig.
J 21 P 158
7.6.78
7.6.78
809851/0871
Claims (1)
- J 21 P 153Anmelder: JOHtTSOiI, ^ATTHEY & CO., LIXITEO43 Hatton Garden, London, ECIN 3EE, EnglandTitel: KatalysatorPatentansprüche1. Gestützter Katalysator für katalytische Oxidationsund Reduktionsprozesse in einem Gas bzw. Gasgemisch, der geeignet ist, Sauerstoff einen Sauerstoff im Überschuß aufweisenden Gas zu entnehmen und zumindest teilweise einem Gas mit Sauerstoffmangel zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zumindest eines der Metalle Platin, Rhodium, Ruthenium, Palladium, Iridium, Osmium, Gold und Silber und ein oder mehrere Basismetalle enthält, von denen zumindest eines zwei oder mehr Oxidationsstufen hat und daß die Katalysatorstütze ein oder mehrere feuerfeste Metalloxide auf v/eist, das bzw. die imprägniert ist bzw. sind oder in das bzw. die dispergiert ist zumindest ein Teil des Basismetalls bzw. der Basismetalle des Katalysators.2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismetall bzw. die Basismetalle ausgewählt7.6.78 - 2 -809851/0871ORIGINAL INSPECTEDist bzw. sind aus der Gruppe mit Kobalt, Mangan Nickel, Zink, Zinn, Tungsten, Cer, Eisen, Kupfer, Praseodymium, Rhenium, Chrom, Molybdän, Lanthan, Kalzium, Strontium, Barium, Zirkon und Gadolinum.3. Katalysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem genannten Basismetall bzw. den genannten Basismetallen ein weiteres Basismetall bzw. mehrere weitere Basismetalle aus der Gruppe der seltenen Erden mit Ausnahme von Lanthan und Praseodymium sowie Basismetalle der ersten, zweiten und dritten Gruppe des periodischen Systems der Elemente, soweit sie nicht hereits im Anspruch 2 genannt sind, vorhanden sind.4. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nicht weniger als 5 Gew.-% Basismetall enthalten ist, bezogen auf die Gesamtmenge der in dem Katalysator enthaltenen Basismetalle und Metalle der Platingruppe.5. Katalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 25 bis 99,9 Gew.-% Basismetall enthalten ist.J 21 P 1587.6.78 - 3 -809851/08716. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er 70 bis 97 Gew.-% Basismetall enthält.7. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er 94 Gew.-% Basismetall enthält.8. Katalysator nach einem der Ansorüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle in der Form einer Legierung vorhanden sind.9. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle in der Form eines Gemisches vorhanden sind.10. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Metalle als Oxid vorhanden ist.11. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der Metalle in der Form eines Perowskits vorhanden sind.12. Katalysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Perowskit die allgemeine Formel ABO- hat,J 21 P 1587.6.78 - 4 -609851/0871worin A und B jeweils ein Metall oder mehrere Metalle darstellen, wobei die Kationen des Metalles oder der Metalle A zwölf Sauerstoffionen, die Kationen des Metalles oder der Metalle B mit sechs Sauerstoffionen koordinieren.13. Katalysator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß RA + R0 = \/2 (RB + R0), wobei RAr rb und Ionenradien von A, B und O sind.14. Katalysator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß A eines oder mehrere der seltenen Erden und B ein oder mehrere Metalle der ersten, zweiten oder dritten Gruppe des periodischen Systems der Elemente sind.15. Katalysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Perowskit istLa0.3Sr0.2Co03
La0.8Ba0.2Co03'La0.8Ba0.2Co0.987Rh0.013°3 oder LaO.8SrO.2CoO.9 8RhO.013°3.J 21 P 1587.6.78 - 5 -809861/087116. Katalysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Basismetalle Barium und Rhenium in der Form von Barium-Mesoperrhenat sind.17. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Katalysators auf einer Zwischenstützschicht gestützt ist, die einem Substrat zugeordnet ist, dessen Material aus Keramikmaterialien und Metallen ausgewählt ist.18. Katalysator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischenstützschicht aus den Oxiden folgender Materialien ausgewählt ist: Aluminium, Magnesium, Calzium, Strontium, Barium, Scandium, Yttrium, den Lanthaniden, Gallium, Indium, Thallium, Silizium, Titan, Zirkon, Plafnium, Thorium, Germanium, Zinn, Blei, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Tungsten und Rhenium.19. Katalysator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine inerte, starre Honigwabenstruktur ist, mit einer Vielzahl von Kanälen, deren Oberflächen der Katalysator zugeordnet ist.J 21 P 1587.6.78 - 6 -809851/0871
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB23913/77A GB1604246A (en) | 1977-06-08 | 1977-06-08 | Catalysts for oxidation and reduction processes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2825200A1 true DE2825200A1 (de) | 1978-12-21 |
DE2825200C2 DE2825200C2 (de) | 1989-10-12 |
Family
ID=10203329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782825200 Granted DE2825200A1 (de) | 1977-06-08 | 1978-06-08 | Katalysator |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4237032A (de) |
JP (1) | JPS5416389A (de) |
DE (1) | DE2825200A1 (de) |
GB (1) | GB1604246A (de) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE8101286L (sv) * | 1980-03-10 | 1981-09-11 | Johnson Matthey Co Ltd | Uppfinning avser avgasrening och speciellt katalytisk rening av avgaser fran forbrenningsmotorer |
US4863890A (en) * | 1983-09-09 | 1989-09-05 | Berol Kemi Ab | Process for preparing a ruthenium-promoted, halogen-containing nickel and/or cobalt catalyst and a catalyst prepared by the process |
SE461095B (sv) * | 1983-09-09 | 1990-01-08 | Berol Kemi Ab | Amineringsfoerfarande med anvaendning av en ruteniumdopad nickel och/eller kovoltkatalysator |
US4585752A (en) * | 1984-08-15 | 1986-04-29 | W. R. Grace & Co. | Catalyst composition for ultra high temperature operation |
JPS6377543A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-07 | Toyota Motor Corp | 排気ガス浄化用触媒 |
JP2633554B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1997-07-23 | 株式会社東芝 | 高温燃焼触媒の製造方法 |
SE462143C (sv) * | 1988-03-07 | 1996-01-18 | Heraeus Gmbh W C | Katalysator för bilavgasrening, förfarande för framställning därav samt användning därav |
JPH03161052A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排気ガス浄化触媒体およびその製造方法 |
US5534237A (en) * | 1991-07-23 | 1996-07-09 | Kubushiki Kaisha Riken | Method of cleaning an exhaust gas and exhaust gas cleaner therefor |
JP3430422B2 (ja) * | 1992-12-14 | 2003-07-28 | 財団法人石油産業活性化センター | 窒素酸化物接触還元用触媒 |
EP0661089B1 (de) * | 1993-12-28 | 1998-03-11 | Kabushiki Kaisha Riken | Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abgas |
JP3227074B2 (ja) * | 1995-05-01 | 2001-11-12 | 株式会社日立製作所 | リーンバーンとストイキ対応内燃機関の排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法 |
US5593933A (en) * | 1995-08-30 | 1997-01-14 | Ford Motor Company | Refractory oxides based silver-tungsten lean-NOx catalyst |
US5905180A (en) | 1996-01-22 | 1999-05-18 | Regents Of The University Of Minnesota | Catalytic oxidative dehydrogenation process and catalyst |
DE19714732A1 (de) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Degussa | Verfahren zum Abscheiden von katalytisch aktiven Komponenten auf hochoberflächigen Trägermaterialien |
KR100319922B1 (ko) * | 1999-03-05 | 2002-01-09 | 이형도 | 디젤엔진 배기가스 정화용 촉매 |
US6964826B2 (en) * | 1999-04-12 | 2005-11-15 | Ovonic Battery Company, Inc. | Coated catalytic material with a metal phase in contact with a grain boundary oxide |
JP3715482B2 (ja) | 1999-11-04 | 2005-11-09 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 水素含有ガス中の一酸化炭素選択酸化触媒並びに該触媒を用いた一酸化炭素除去方法及び固体高分子電解質型燃料電池システム |
JP3743995B2 (ja) * | 1999-12-15 | 2006-02-08 | 日産自動車株式会社 | メタノール改質触媒 |
ATE366619T1 (de) * | 2001-04-14 | 2007-08-15 | Umicore Ag & Co Kg | Katalysator und verfahren zur entfernung von kohlenmonoxid aus einem reformatgas, und verfahren zur herstellung des katalysators |
US20030045423A1 (en) * | 2001-06-04 | 2003-03-06 | Conoco Inc. | Supported rhodium-lanthanide based catalysts and process for producing synthesis gas |
US7390768B2 (en) * | 2002-01-22 | 2008-06-24 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Stabilized tin-oxide-based oxidation/reduction catalysts |
US20030166972A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-09-04 | Regents Of The University Of California Office Of Technology Licensing | Process for production of formaldehyde from dimethyl ether |
US7071141B2 (en) * | 2002-10-24 | 2006-07-04 | Ford Global Technologies, Llc | Perovskite catalyst system for lean burn engines |
EP1419814A1 (de) * | 2002-11-15 | 2004-05-19 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des | Perovskit-Katalysator für die partielle Oxidation von Erdgas |
DE102004043421A1 (de) * | 2004-09-06 | 2006-03-23 | W.C. Heraeus Gmbh | Katalysator für 2-Takt-Motoren oder Kleinmotoren |
WO2006044764A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Catalytic Solutions, Inc. | Platinum group metal-free catalysts for reducing the ignition temperature of particulates on a diesel particulate filter |
US8115373B2 (en) | 2005-07-06 | 2012-02-14 | Rochester Institute Of Technology | Self-regenerating particulate trap systems for emissions and methods thereof |
US8298311B2 (en) * | 2006-11-15 | 2012-10-30 | Corning Incorporated | Filters with controlled submicron porosity |
JP2008188542A (ja) | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス処理用触媒、その製造方法および排ガス処理方法 |
US8409518B2 (en) * | 2009-03-16 | 2013-04-02 | GM Global Technology Operations LLC | Sulfur tolerant perovskite supported catalysts |
EP3317012A4 (de) * | 2015-06-30 | 2019-03-06 | Reliance Industries Limited | Reformierungskatalysator und verfahren zur herstellung davon |
US10946362B1 (en) * | 2017-02-24 | 2021-03-16 | University Of South Florida | Perovskite oxides for thermochemical conversion of carbon dioxide |
WO2023148470A1 (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | Johnson Matthey Public Limited Company | Surface-modified alumina composition for gasoline exhaust gas applications comprising perovskite-type compound |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3839224A (en) * | 1971-10-04 | 1974-10-01 | Nippon Catalytic Chem Ind | Oxidation catalyst for purifying exhaust gases of internal combustion engines |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1390182A (en) * | 1971-03-16 | 1975-04-09 | Johnson Matthey Co Ltd | Catalysis |
JPS5137634B2 (de) * | 1972-01-18 | 1976-10-16 | ||
US3905918A (en) * | 1972-09-16 | 1975-09-16 | Heraeus Gmbh W C | Catalyst for purifying exhaust gases |
US4006103A (en) * | 1973-02-27 | 1977-02-01 | Standard Oil Company (Indiana) | Catalyst for treating exhaust gas from internal combustion engine |
US4049583A (en) * | 1974-04-25 | 1977-09-20 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Metal oxide catalytic compositions having perovskite crystal structures and containing metals of the platinum group |
US4001143A (en) * | 1975-04-08 | 1977-01-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Catalyst preparation |
-
1977
- 1977-06-08 GB GB23913/77A patent/GB1604246A/en not_active Expired
-
1978
- 1978-06-06 US US05/912,966 patent/US4237032A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-06-08 JP JP6932478A patent/JPS5416389A/ja active Pending
- 1978-06-08 DE DE19782825200 patent/DE2825200A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3839224A (en) * | 1971-10-04 | 1974-10-01 | Nippon Catalytic Chem Ind | Oxidation catalyst for purifying exhaust gases of internal combustion engines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1604246A (en) | 1981-12-02 |
DE2825200C2 (de) | 1989-10-12 |
JPS5416389A (en) | 1979-02-06 |
US4237032A (en) | 1980-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2825200A1 (de) | Katalysator | |
DE2758388C2 (de) | Großstückiger Katalysator | |
DE2818824C2 (de) | ||
DE19813655C2 (de) | Speichermaterial für Schwefeloxide, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung | |
DE2841158C2 (de) | ||
DE3726580C2 (de) | ||
EP0559021B1 (de) | NOx-Verminderung im mageren Abgas von Kraftfahrzeugmotoren | |
DE69435061T2 (de) | Katalysatorzusammensetzung | |
DE2231296C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Katalysators für die Oxidation von in sauerstoffhaltigen Gasen mitgeführtem Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen | |
DE2212616A1 (de) | Katalysator | |
DE2649829A1 (de) | Katalysator fuer die reinigung von gasen | |
DE3912596C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Abgasreinigung | |
DE3619337C2 (de) | ||
DE69738063T2 (de) | Katalysator und methode zur abgasreinigung | |
DE2758451C2 (de) | ||
DE3913972A1 (de) | Katalysator fuer die reinigung von abgasen | |
DE19807646A1 (de) | Katalysator für die Reinigung von sauerstoffreichem Abgas | |
EP0982066A1 (de) | Stickoxid-Speichermaterial und daraus hergestellter Stickoxid-Speicherkatalysator | |
DE19742705A1 (de) | Abgasreinigungskatalysator | |
DE3735151A1 (de) | Verfahren zum reinigen von abgasen | |
DE3737419A1 (de) | Katalysator fuer die reinigung von auspuffgasen | |
DE4402436A1 (de) | Katalysator zur Abgasreinigung | |
EP0706817A2 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen Verminderung der im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide | |
DE4004572C2 (de) | Trägerkatalysator zur Reinigung von Abgasen | |
DE3806960A1 (de) | Katalysator zur reinigung von auspuffgas und verfahren fuer seine herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: JOHNSON MATTHEY PLC, LONDON, GB |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |