DE2825200C2 - - Google Patents

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    • Y10S502/525—Perovskite

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators durch Aufbringen einer Aluminiumoxid- und einer Kobaltoxidverbindung sowie einer Platingruppenmetallverbindung auf einen mit einer Vielzahl von Kanälen versehenen Träger und abschließendes Brennen des erhaltenen Produktes.
Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 38 39 224 bekannt. Dabei wird neben der Aluminiumoxidverbindung wahlweise gleichzeitig oder nacheinander noch mindestens eine Schwermetallverbindung und abschließend ein Palladiumverbindung aufgebracht. Als Schwermetalle werden bevorzugt Chrom, Nickel, Eisen, Kobalt und Mangan verwendet. Dieser Katalysator ist jedoch ausschließlich zur oxidativen Entfernung der in den Abgasen enthaltenen Bestandteile geeignet.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Katalysators zu schaffen, welcher nicht nur für die katalytische Oxidation sondern auch für die katalytische Reduktion der in den Abgasen enthaltenen Bestandteile geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man eine aus Aluminiumoxidmonohydrat sowie den Verbindungen der Formel
La0.8Sr0.2CoO₃,
La0.8Ba0.2CoO₃,
La0.8Ba0.2Co0.987Rh0.013O₃ oder
La0.8Sr0.2Co0.987Rh0,013O₃
mit Perowskitstruktur bestehende wäßrige Suspension auf den Träger aufbringt, anschließend trocknet und brennt, daß man auf den überzogenen Träger ein Nickelsalz und gegebenenfalls ein Cersalz sowie eine Platin- und Rhodiumverbindung und gegebenenfalls eine Barium- und/oder Lanthanverbindung aufbringt und daß man das erhaltene Produkt abschließend brennt.
Alternativ dazu können Nickel und Cer auch als Bestandteile der oxidischen Aufschlämmung auf den Träger aufgebracht werden.
Der erfindungsgemäße Katalysator ist für die katalytische Reinigung der Abgase von mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschinen und von Dieselmotoren geeignet.
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 lassen sich zweckmäßigerweise in solche mit Komponenten, die Reduktionsmittel sind oder als Reduktions­ mittel wirken, und solche, die Komponenten enthalten, die Oxidationsmittel sind oder als Oxidationsmittel wirken, einteilen. Erstere müssen oxidiert und letztere reduziert werden, um die Abgabe zu reinigen. Dabei entstehen Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff.
Typische Abgaskomponenten, die bei der unvollständigen Kraftstoffverbrennung entstehen, sind Kohlenmonoxid und Kohlen­ wasserstoff einerseits, sowie Oxide von Stickstoff "Nox" und Sauerstoff andererseits.
Ideale Verhältnisse liegen vor, wenn beide Komponenten in einem Abgasstrom im stöchiometrischen Verhältnis vorhanden sind. Beim Überleiten eines solchen Abgasstroms über einen geeigneten Katalysator tritt eine wechselseitige Oxidation und Reduktion der Komponenten unter Bildung von Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff ein. Ein solches stöchiometrisches Gleichgewicht ist jedoch in der Praxis nur schwer und dann allenfalls kurzzeitig zu erreichen.
Bei Anwendung der heute verfügbaren Katalysatoren wird ein relativer Mangel an Sauerstoff im Motorabgas, die Effizienz der katalytischen Oxidation, ein relativer Sauerstoffüberschuß die katalytische Reduktion verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demgegenüber ein Katalysator hergestellt, der Sauerstoff aus einem Sauerstoff im Überschuß enthaltenden Abgas aufzunehmen und zumindest einen Teil dieses Sauerstoffes an ein Abgas mit Sauerstoffmangel abzugeben vermag.
Unter einem Perowskit versteht man ein Mischoxid der Formel ABO₃, worin A und B jeweils eines oder mehrere Metalle sind, bei denen das Kation A zwölf Sauerstoffionen und das Kation B sechs Sauerstoffionen zugeordnet ist. Daraus folgt, daß das Kation A im allgemeinen etwas größer als das Kation B ist. Dabei sollten die Ionenradien RA, RB und RO in folgenden Verhältnis stehen:
Beispiel 1
Aus einem Perowskit-Material der nachstehenden Zusammensetzung und Aluminiumoxid-Monohydrat wird unter Zugabe von Wasser eine Suspension hergestellt, deren pH-Wert durch Zusetzen von Salpetersäure auf 3.8 bis 4.0 eingestellt wird. Die Suspension enthält 1 Gew.-% Perowskit und 2 Gew.-% Aluminiumoxid. In diese Suspension wird ein Block mit Honigwabenstruktur eingetaucht. Nach dem Herausnehmen des Blockes läßt man die Suspension abtropfen, so daß die Poren bzw. Kanäle des Blockes frei sind. Dann wird der Block getrocknet und 30 Minuten lang bei 550°C gebrannt. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis das Gewicht der Suspension auf dem gebrannten Block 1,2 bis 1,5 mg/cm³ des Blockes beträgt.
Geeignete Perowskit-Materialien sind La0.8Sr0.2CoO₃, La0.8Ba0.2CoO₃ sowie La0.8Ba0.2Co0.013O₃, wobei Ba0.2 durch Sr0.2 ersetzt sein kann.
Der mit der Suspension versehene Block wird in eine wäßrige Nickelsalzlösung, beispielsweise in eine Nickelnitratlösung eingetaucht und anschließend 30 Minuten bei 650°C gebrannt. Die Ablagerung von Nickel als Metall und/oder Oxid sollte 3,5 bis 4,2 kg/m³ des beschichteten Blockes betragen.
Anschließend wird der Block in eine Lösung eingetaucht, die Tetramin-Platin-Chlorid Pt (NH₃)₄Cl₂ und Rh (NH₃)₅Cl₃ sowie vorzugsweise Barium- und/oder Lanthannitrat enthält. Die Mengen an Platin- und Rhodiumsalzen entsprechen einem Platin- zu Rhodium-Verhältnis von 11 zu 1. Die Gesamtmenge an Platin- und Rhodiumsalzen soll für eine Metallkonzentration in dem mit der Suspension versehenen und gebrannten Block von höchstens 1,4 kg/m³ ausreichen. Die Menge an Barium- und/oder Lanthannitrat ist so groß, daß 4 Gew.-% Barium und oder Lanthan in der gebrannten Schicht vorhanden sind. Barium und/oder Lanthan erhöht die Stabilität der Oberfläche bei hohen Temperaturen. Durch Lanthan wird außerdem die Widerstandsfähigkeit des Rhodiums gegen Sintern infolge Bildung von Lanthanrhodit erhöht. Das Nickelsalz kann auch zusammen mit dem Platin- und Rhodiumsalz auf den beschichteten Block aufgebracht werden. Dabei kann die Menge des zugeführten Nickelsalzes erhöht werden, wobei sich eine Nickelmenge von 6,4 bis 7,1 kg/m³ des beschichteten Blockes ergibt.
Beispiel 2
Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei der beschichtete Block in eine Nickelsalzlösung eingetaucht wird, die außer Nickel- auch Cersalz beispielsweise in Form von Nitraten enthält. Die Ablagerung von Nickel als Oxid und/oder Metall und von Cer als Oxid beträgt dabei 7,1 kg bzw. 3,5 kg pro m³ des beschichteten Blocks.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators durch Aufbringen einer Aluminiumoxid- und einer Kobaltoxidverbindung sowie einer Platingruppen­ metallverbindung auf einen mit einer Vielzahl von Kanälen versehenen Träger und abschließendes Brennen des erhaltenen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß man eine aus Aluminiumoxidmonohydrat sowie den Verbindungen der Formel La0.8Sr0.2CoO₃,
La0.8Ba0.2CoO₃,
La0.8Ba0.2Co0.987Rh0.013O₃ oder
La0.8Sr0.2Co0.987Rh0,013O₃mit Perowskitstruktur bestehende wäßrige Suspension auf den Träger aufbringt, anschließend trocknet und brennt, daß man auf den überzogenen Träger ein Nickelsalz und gegebenenfalls ein Cersalz sowie eine Platin- und Rhodiumverbindung und gegebenenfalls eine Barium- und/oder Lanthanverbindung aufbringt und daß man das erhaltene Produkt abschließend brennt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nickel und Cer als Bestandteile der oxidischen Aufschlämmung auf den Träger aufgebracht werden.
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