DE2938523A1 - Verfahren zur herstellung eines hydrierungskatalysators - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines hydrierungskatalysators

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DE2938523A1 DE19792938523 DE2938523A DE2938523A1 DE 2938523 A1 DE2938523 A1 DE 2938523A1 DE 19792938523 DE19792938523 DE 19792938523 DE 2938523 A DE2938523 A DE 2938523A DE 2938523 A1 DE2938523 A1 DE 2938523A1
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Description

Yardney Electric Corporation, 82 Mechanic Street, Pawcatuck, Connecticut, V. St. A.
Verfahren zur Herstellung eines Hydrierungskatalysators
Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Katalysatoren und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Hydrierungskatalysators unter Verwendung einer sehr geringen Konzentration an dem gewählten Metall.
Verschiedene Arten von Wasserstoffelektroden für elektrochemische Metall/Wasserstoff-Zellen wurden ursprünglich für alkalische Brennstoffzellen entwickelt und sind im Handel erhältlich. Diese Brennstoffzellenelektroden bestehen alle aus einem katalytisch aktiven Material, das entweder Platin oder Palladium ist und zusammen mit einem Bindemittel auf einem dünnen leitenden Gitter abgeschieden ist. Typischerweise 1st das katalytische Material in beträchtlicher Konzentration anwesend; wenn beispielsweise der Katalysator Platinoxid ist,
2
kann er 9 mg Platin je cm enthalten und enthält in vielen Fällen noch beträchtlich mehr Platin. Beispielsweise enthält eine solche Elektrode für Brennstoffzellen Platinschwarz in einer Menge von etwa 100 g/m (9 grams per sq. ft.) in PoIytetrafluoräthylen als Bindemittel auf einem Nickelgitter mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm (70 mesh nickel screen) Solche Elektroden sind beispielsweise in den US-PSen 3 990 910, 3 ^4 004, 3 533 851, 3 553 022 und 3 ^32 355 beschrieben.
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Wasserstoffelektroden, die in Brennstoffzellen hauptsächlich im Anodenmodus, d.h. nur für die Entladung, verwendet werden sollen, haben gegenüber Nickel/Wasserstoff-Zellen, deren Elektrode sowohl für die Ladung als auch für die Entladung dient, beträchtliche Nachteile, wenn sie über lange Zeit abwechselnd entladen und wieder aufgeladen werden sollen. Es besteht daher ein Bedarf für eine effizientere, wiederaufladbare elektrochemische Metall/Wasserstoff-Zelie.
Für die Hydrierung organischer Verbindungen, wie Aceton und Methyläthylketon, zu den entsprechenden Alkoholen sind schon die verschiedensten Katalysatoren verwendet worden. Andere Katalysatoren wurden für die Hydrierung von Aldehyden, aliphatischen und aromatischen Nitroverbindungen und Kohlenstoffdoppelbindungen verwendet. Wieder andere Katalysatoren wurden für die Oxydation von Formaldehyd und Ameisensäure verwendet. Es wäre sehr erwünscht, einen Katalysator herzustellen, der wirksam in einer Anzahl solcher Reaktionen eingesetzt werden könnte und außerdem in einer elektrochemischen Metall/ Wasserstoff-Ze He eine sehr hohe Aktivität hat.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Katalysator erhalten, der den obigen Anforderungen genügt. Beispielsweise eignet sich dieser Katalysator für eine Anzahl Verwendungen, einschließlich Umsetzungen verschiedenster organischer Verbindungen mit Wasserstoff, und als außerordentlich aktiver Katalysator für eine wiederaufladbare elektrochemische Metall/ Wasserstoff-Zelle.
Gegenstand der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung eines Hydrierungskatalysators gemäß Ansprüchen. Der nach diesem Verfahren erhaltene Katalysator kann mit verhältnismäßig
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geringen Kosten erhalten werden. Der Katalysator ist dauerhaft, effizient und leicht herstellbar.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man ein poröses feinteiliges hitzefestes Trägermaterial, vorzugsweise Aktivkohle bestimmter Teilchengröße, mit einem hydrophoben polymeren Bindemittel, wie Polyte trafluoräthylen, zu einem im wesentlichen homogenen porösen Gemisch vermischt und dieses Gemisch dann katalysiert. Das Katalysieren erfolgt dadurch, daß man zunächst in die Poren des Gemisches ein Sulz eines Metalles der achten Gruppe des Periodensystems in einem nicht-polaren Lösungsmittel, in dem das Salz ionisierbar ist, einbringt. Die Konzentration des so eingeführten Salzes wird so eingestellt, daß, wenn aus dem Salz an Ort und Stelle das Metall des Salzes erzeugt ist, die Konzentration an dem Me-
2 tall, das den Katalysator bildet, wenigstens etwa 0,1 mg/cm des Gemisches beträgt. Die Katalyse erfolgt dadurch, daß man das Salz in situ durch Umsetzen mit Hydrazin oder einem anderen Reduktionsmittel für das Salz reduziert. Vor oder nach dieser Umsetzung wird das Gemisch vorzugsweise zu einem selbsttragenden porösen Körper, der durch einen geeigneten Metallträger abgestützt werden und gesintert werden kann etc., verformt. Ein solcher Körper stellt eine sehr wirksame Anode in einer elektrochemischen Metall/Wasserstoff-Zelle dar.
Der Katalysator kann auch erfolgreich zum Katalysieren der Hydrierung von Aceton und Methyläthylketon zu den entsprechenden Alkoholen verwendet werden. Außerdem kann er für die Hydrierung bestimmter Aldehyde, aromatischer und aliphatischer Nitroverbindungen und verschiedener Kohlenstoffdoppelbindungen verwendet werden.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein poröses feinteiliges hitzefestes Trägermaterial mit einem hydrophoben polymeren Bindemittel zu einem im wesentlichen homogenen porösen Gemisch vermischt.
Das hitzefeste Trägermaterial kann beispielsweise ein Zeolith, Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder ein keramisches Material aus einem Gemisch verschiedener hitzefester Oxide und dergleichen sein, ist Jedoch vorzugsweise Aktivkohle. Es wurde gefunden, daß die gewünschten Wirkungen erzielt werden, wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Trägermaterials rwisohen etwa 0,01 und etwa 0,3 μ beträgt und die Oberfläche des Material· bei Verwendung von Aktivkohle in der Größenord-
nung von etwa 500 bis 600 m /g beträgt und im Falle der Verwendung eines anderen hitMfesten Trägermaterials einen ent sprechenden Wert hat.
Wenn in dem Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise verschiedene Aktivkohlen mit Oberflächen zwischen 500 und 1000 m /g verwendet wurden, so waren nur diejenigen mit Ober-
2
flächen zwischen etwa 500 und 600 m /g zufriedenstellend, während mit den übrigen Katalysatoren mit mäßigen oder schlechten Aktivitäten erhalten wurden.
Für eine Verwendung in dem Verfahren gemäß der Erfindung am geeignetsten hat sich eine Aktivkohle mit einer trimodalen Porenvolumenverteilung mit Peaks in den Porenradiusbereichen von 2 nm, 10 nm und 30 nm (20 S, 100 8 and 3,000 S) und mit einem Porenvolumen von etwa 0,95 ml/g erwiesen. Bei jedem verwendeten hitzefesten Trägermaterial haben die Poren zweckmäßig einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von etwa 3 nm bis 30 nm (about 30 S to 300 S).
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Das hydrophobe polymere Bindemittel, das zusammen mit dem porösen felnteiligen hitzefesten Trägermaterial zur Herstellung des gewünschten Gemisches verwendet wird, ist vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, das zu Beginn in der Form eines frei-fließenden Pulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 30 bis 40 μτη vorliegt, nach dem Vermischen und unter der Einwirkung von Scherkräften während des Vermischens aber eine fadenartige Faserstruktur bildet, die das feinteilige hitzefeste Trägermaterial umschließt, derart, daß, wenn das Gemisch durch einen Mikropulverisator geführt wird, gleichmäßig und schwammartig wird und freie Teilchen des hitzefesten Trägermaterials oder des Bindemittels nicht mehr sichtbar sind. Anstelle von Polytetrafluoräthylen können auch verschiedene andere Fluoräthylenpolymere und dergleichen in der Form von Dispersionen oder Emulsionen usw. verwendet werden.
Bindemittel und hitzefestes Trägermaterial können in jedem geeigneten Mengenverhältnis verwendet werden. Beispielsweise kann das Bindemittel in einer Menge von etwa 10 bis 4o Gew.-^ des Gemisches von Trägermaterial und Bindemittel anwesend sein, und das Mengenverhältnis ist abhängig von dem im Einzelfall verwendeten Bindemittel und Trägermaterial. Die Menge an Bindemittel wird so gewählt, daß es ausreicht, um im wesentlichen alle Teilchen des Trägermaterials einzuschließen. Wenn das Bindemittel Tetrafluoräthylen und das Trägermaterial Aktivkohle ist, so beträgt die Menge an Bindemittel etwa 25 bis 35 Gew.-^ des Gemisches.
Das Vermischen kann in irgendeiner geeigneten V/eise erfolgen. Beispielsweise können das feinteilige Bindemittel und das hitzefeste Material mechanisch zu einem praktisch einheit-
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lichen Gemisch miteinander vermischt werden, wonach dieses Gemisch unter Druck weiter gemischt, d.h. Scherkräften unterworfen werden kann, indem man es beispielsweise durch einen Bandmischer und Mikropulverisator führt, so daß ein im wesentlichen homogenes poröses Gemisch erhalten wird. Vorzugsweise ist das Bindemittel, wie erwähnt, ein Polytetrafluoräthylen, das während des Mischens und des Weitermischens unter der Einwirkung von Scherkräften eine feine fadenartige fasrige Schwammstruktur annimmt, so daß es die Kohleteilchen vollkommen einschließt und in dem fertigen Gemisch keine freien Kohlenstoff- oder Polytetrafluoräthylenteilchen mehr sichtbar sind. Dieses Gemisch kann dann durch ein geeignetes Sieb, beispielsweise ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,3 mm (50 U.S. Standard mesh) oder dergleichen, passiert v/erden.
uas wie oben beschrieben hergestellte, im wesentlichen homogene poröse Genisch wird dann katalysiert, indem man in rl ie Poren des Trägermaterials ein Salz des Metalles, das als Katalysator dienen soll, einbringt. Jj.h. es wird ein Salz eines Metalles der achten Gruppe des Periodensystems verwendet. Die Metalle der achten Gx'uppe des Periodensystems sind Eisen, Kobalt, Nickel, Rhodium, Ruthenium, Palladium und Platin. Vorzugsweise werden die Edelmetalle dieser Gruppe, rvimlich Rhodium, uuthenium, Palladium und Platin, als Katalysator verwendet. Die Salze können beispielsweise Palladiumnitrat, Rhodiumnitrat, Kaliumhexachlorplatinat, Rhodiumsulfat und Rutheniumchlorid sein.
Das Salz muß in das Trägermaterial in dem Gemisch in einem nicht-polaren Lösungsmittel, wie Dimethylformamid oder dergleichen, in dem das Salz ionisierbar ist, eingebracht
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werden. Beispielsweise kann Aceton mit Palladiumnitrat und 1,3-Dioxan und Chloroform können mit Platin(IV)tetrachlorid verwendet werden. Außerdem muß das Salz in ausreichender Konzentration in die Poren des Trägermaterials eingebracht werden, daß das als Katalysator dienende Metall nach seiner Bildung aus dem Salz in dem Trägermaterial des Gemisches in
einer Konzentration von wenigstens etwa 0,1 mg/cm des Gemisches anwesend ist. Diese außerordentlich niedrige Konzentration des Metallkatalysators ist um viele Male aktiver als herkömmliche Katalysatoren in viel höherer Konzentration.
Die Katalyse wird beendet, indem man das in dieser Weise eingeführte Salz mit einem bestimmten Reduktionsmittel dafür reduziert. Ein bevorzugtes Reduktionsmittel ist Hydrazin. Auch Natrium-bis-(2-methoxyäthoxy)-aluminiumhydrid ist ein bevorzugtes Reduktionsmittel. Die Einführung des Reduktionsmittels erfordert normalerweise die Verwendung eines Trägers dafür. Beispielsweise kann eine wäßrig-alkalische Lösung (pH 9 bis 10), die etwa 1ü Gew.-^ Hydrazin enthält, in die Poren des Kohlenstoffs oder sonstigen Trägermaterials in dem Gemisch eingebracht werden, wodurch das Salz innerhalb der Poren zu dem gewünschten Metallkatalysator reduziert wird. Die verwendete Menge an Reduktionsmittel muß ausreichend sein, um das Salz in den Poren des Trägermaterials vollständig zu reduzieren.
Nach Beendigung der Reduktion des Salzes werden andere Reaktionsprodukte als das katalytische Metall aus den Poren des Gemisches entfernt, beispielsweise indem man das Gemisch mit Wasser wäscht oder durch Extraktion, vorzugsweise mit einem mit Wasser nischbaren Lösungsmittel, wie Aceton. Nach Beendigung des Waschens zur Entfernung von Alkali, Wasser, nicht-umgesetztem Hydrazin oder sonstigem Reduktionsmittel
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und dergleichen wird das Gemisch vorzugsweise getrocknet, beispielsweise 30 Minuten lang bei etwa 1000C, und kann dann gesintert werden, beispielsweise bei etwa 3600C (6800F) im Falle von Polytetrafluoräthylen oder bei einer anderen ge eigneten Sintertemperatur des Bindemittels für eine Zeit von beispielsweise etwa 30 Minuten.
Entweder vor oder nach der Katalyse kann das poröse Ge misch in eine geeignete Form, die von seiner Letztverwendung abhängt, gebracht werden. Beispielsweise kann das Gemisch kalt zu einer Folie mit einer mittleren Dicke von etwa 0,4 mm und einem Gewicht von etwa I80 mg/cm verpreßt werden. Dann kann es auf ein flaches leitendes Metallgitter, wie ein expandiertes Nickelsieb, das zuvor mit einem überzug aus einem Fluoräthylenpolymer oder dergleichen versehen ist, aufgeschichtet werden. Eine solche Aufschichtung kann bei er höhter Temperatur und unter erhöhtem Druck, beispielsweise
2 bei etwa 3500C und unter einem Druck von 313 bar/cm (two tons per sq. in.), für eine Zeit von 2 Minuten erfolgen, wenn eine Anode (Wasserstoffelektrode) für eine Metall/Wasserstoff-Zelle, wie sie im einzelnen in der US-Patentanmeldung Serial No. 920 586, eingereicht am 29. Juni 1978, beschrieben ist, hergestellt werden soll. Eine solche Anode kann beispielsweise gemäß der Erfindung aus einem Gemisch von 25 bis 35 Gew.-% des Gemisches an Polytetrafluoräthylen und Aktivkohle hergestellt werden. Die Anode kann einen Katalysatorgehalt von etwa 0,1 mg/cm Palladium (hergestellt aus Palladiumnitrat), eine mittlere Porengröße für die Kohlenstoffschicht davon von etwa 5 bis 10 um und eine Oberfläche für diese Kohlenstoffschicht von etwa 50O bis 600 m /g haben. Der Kohlenstoff ist der oben beschriebene trimodale Kohlenstoff mit Peaks der Porenradiusbereiche bei 2 nm, 10 nm und 300 nm
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(20 a, 100 A and 3,000 A) und einem Porenvolumen von etwa 0,95 ml/g. Die Aktivität der Elektrode als Absorptionsvermögen für Wasserstoff ist etwa viermal größer als diejenige einer Elektrode mit Platinoxid als Katalysator, die 9 mg Pt/cm2 enthält.
Die Erfindung wird durch die folgenden weiteren Beispiele näher veranschaulicht.
Beispiel I
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wurden unter Verwendung der in Tabelle I angegebenen Materialien eine Anzahl Wasserstoffelektroden hergestellt:
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Tabelle
O CO OO
Elektrode Bindemittel Trägermaterial Salz Reduktionsmittel Katalysator- 2 0,2 mg/cm 2 0,3 mg/cm 1 2 0,5 mg/cm N?
CO
(Katalysator) konz. I CO
1 Poly te trafluor- Aktivkohle A Rhodium- Hydrazin in OO
äthylen (PTr1E) 500 m /g Ober
fläche
sulfat in wäßrig-alkali I
. p
cn
30 Geν;, -fj d.
Gemisches
Aktivkohle B Aceton scher Lösung
(pH 9)
0,3 mg/cm ro
2 fluoriertes 2 , Kalium- Natrium-bis- co
Ä'thyien/Propy- OvL Γ Π /ο ^ *^*^ ^
•f* ~\ W λ'πο
hexachlor- (2-methoxy-
len (FIiP) platinat äthoxy)-alu
25 Gew.-% d. in 1,3- minium
Gemisches pulverisier Dioxan hydrid
3 Poly te trafluor- tes Alumi Ruthenium Hydrazin in
äthylen niumoxid tetra alkalischem
10 Gew.-Ji d. 2
200 m /g Ober
fläche
chlorid Wasser
Gemisches Zeolith in Methyl*
äthylketon
(PH 10)
4 Polyvinyliden (kristalli Nickel- Natrium-bis-
fluorid nes Alumi nitrat in (2-methoxy-
17 Gew. -$> α. niumsilikat) Dimethyl äthoxy)-alu
Gemisches 2
300 m /g Ober
formamid minium
fläche hydrid
Jede der Elektroden 1, 2, 3 und 4 wurde hergestellt, indem Bindemittel und Trägermaterial miteinander vermischt wurden und das Gemisch dann durch einen Bandmischer und Mikropulverisator geführt wurde, bis ein praktisch homo genes poröses Produkt erhalten war. Dieses Gemisch wird im Falle der Elektrode 1 katalysiert, bevor es zu einem selbsttragenden Körper verformt wird, während im Falle der Elektroden 2, 3 und 4 vor der Katalyse ein selbsttragender Körper aus dem Gemisch hergestellt wird. Die Katalyse erfolgt durch Einfuhren des Salzes in dem nicht-polaren Lösungsmittel in das Gemisch, insbesondere in die Poren des selbsttragenden Materials, wonach das Salz in den Poren durch Kontakt mit dem Reduktionsmittel zu dem gewünschten Katalysator umgewandelt wird. In jedem Fall wird das Gemisch anschließend an die Katalyse mit Wasser gewaschen und bei 1000C getrocknet.
Das katalysierte oder nicht-katalysierte Gemisch wird dann kalt zu einer flachen Folie von etwa 0,5 mm Dicke verpreßt und auf ein flaches expandiertes Nickelsieb, das zuvor mit einem Überzug aus Fluoräthylencopolymer versehen ist, aufgeschichtet. In jedem Fall erfolgt die Aufschichtung bei etwa 35O0C und unter einem Druck von etwa 313 bar/cm (about two tons per sq. in.) für 2 Minuten. Die Temperatur wird erforderlichenfalls auf die Sinterternperatur des Bindemittels eingestellt, um das erforderliche Sintern zu bewirken. Nach dem Kühlen wird die Katalyse durchgeführt, sofern sie nicht bereits an dem Gemisch durchgeführt wurde. Die fertige Wasserstoffelektrode wird in einer elektrochemischen Zelle getestet, wobei in jedem Fall eine Kathode aus einer gesinterten Silberplatte verwendet wird. Der Elektrolyt ist eine Lösung von 35 Gew.-^ Kaliumhydroxid. Das Verhalten der vier Elektroden ist in Tabelle II zusammengestellt:
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Tabelle
II
Elektrode Wasserstoff (psi) Ende der Auf- Zellspannung nach _ . , 2
5 mA/cm
Nr. druck (100) ladung Entladung
bar (100) V V
1 6, (100) 1,76 1,10
2 6, (100) 1,74 1,15
3 6, 1,8o 1,05
4 6, 1,82 0,95
Anmerkung: ( Ladestromdichte 1
,9
,9
S
.9
:a)
(b) Entladestromdichte 100 mA/cm'
Jede der Elektroden 1 bis 4 arbeitet also zufriedenstellend bei ihrer Verwendung als Wasserstoffelektrode in einer elektrochemischen Metall/Wasserstoff-Zelie. Die Konzentration an Katalysator liegt in jeder Wasserstoffelektrode beträchtlich unter derjenigen herkömmlicher Wasserstoffelektroden. Außerdem haben die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Wasserstoffelektroden gegenüber herkömmlichen Wasserstoffelektroden mit Edelmetallen als Katalysatoren eine höhere elektrische Aktivität und Haltbarkeit.
Beispiel II
Jede der Elektroden 1 bis 4 von Beispiel I eignete sich auch als Katalysator für die Hydrierung bestimmter organischer Verbindungen. So wurden unter Verwendung der Katalysatoren von Beispiel I Aceton und Methylethylketon in die entsprechenden Alkohole übergeführt, während die Hydrierung von Acetaldehyd und Benzaldehyd Äthylalkohol und Benzylalkohol ergab. Reduktionstests mit Allylalkohol und Maleinsäure zeigten,
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daß gewisse Katalysatoren ziemlich aktiv hinsichtlich der Hydrierung der C=C Doppelbindungen waren. Der Katalysator war für diesen Zweck besonders aktiv. Der Katalysator 2 war außerordentlich aktiv bei der Hydrierung von Nitrogruppen an aromatischen Ringen, d.h. bei der Reduktion aliphatischer Nitroverbindungen. Jede Hydrierung (oder Reduktion) wurde nach dem folgenden allgemeinen Verfahren durchgeführt:
Die katalytische Wirkung der verschiedenen Katalysatoren wurde bestimmt, indem man ihr Reduktionsvermögeη durch Kontakt der organischen Verbindungen mit dem Katalysator in Gegenwart stöchiometrischer Mengen an Wasserstoff testete. Die Reaktionen wurden in einem Druckreaktor durchgeführt.
Die Ergebnisse der Hydrierung sind für jeden Katalysator 1 bis h in Tabelle III zusammengestellt. Auch die Bedingungen der Hydrierung, die Reaktionsprodukte und die geschätzten Ausbeuten sind in Tabelle III angegeben.
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Tabelle III
Verbindung (g) Katalysa
tor Nr.
Probe
Nr.
Temp.
0C
Reduktionszeit
Min.
Produkt Ausbeute V 1 2938523
1 Aceton (29) 2 100 85 376 Isopropy!alkohol 79
2 Me thyläthy1-
keton (36)
1 100 85 207 se c-Butylalkohol 89
O
co
3 Acetalde
hyd (22)
3 100 50 450 Äthylalkohol 90
0038/OE 4 Allylal
kohol (29)
5 Malein
säure (12)
3
4
100
20
100
165
255
106
n-Propylalkohol
Bernsteinsäure
70
81
-j 6 Nitro-
me than (12)
2 60 45 196 Me thylace tamid 90
7 Benzalde
hyd (27)
1 100 50 310 Benzylalkohol, Toluol 96
Die Ergebnisse der Tests zeigen klar, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Katalysatoren nicht nur als Wasserstoffelektroden fUr elektrochemische Zellen, sondern auch für viele verschiedene Hydrierungen, einschließlich der Hydrierung von Ketonen, Aldehyden und bestimmten aromatischen und aliphatischen Nitroverbindungen verwendbar sind.
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Claims (13)

Patentanwalt· Licht · Or. Schmidt Hansmann · Herrmann Baumann Alfcert-Roßhaupter-Str. 6» 8000 München 70 Tel. (089) 760309t 15090 München, den 2*l·, September 1979/z R/S cn Yardney Electric Corporation, 82 Mechanic .Street, Pawcatuck, Connecticut, V. üt. A. Verfahren zur Herstellung eines Ilydrierungskatalysators Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für Hydrierungsreaktionen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß man
a. ein poröses feinteiliges hitzefestes Trägermaterial und ein hydrophobes polymeres Bindemittel zu einem im wesentlichen homogenen porösen Gemisch miteinander vermischt und
b. dieses Gemisch katalysiert, indem man
1) in die Poren des Trägermaterials ein Salz eines Metalls der achten Gruppe des Periodensystems in einem nicht-polaren Lösungsmittel, in dem dieses GaIz ionisierbar ist, einbringt, wobei die Konzentration dieses Salzes derart ist, daß eine Konzentration an Metallkatalysator von wenigstens etwa 0,1 mg/cm erzielt wird, und
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ORIGINAL INSPECTED
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2) dieses Salz in uen Poren des Trägermaterials zu einem katalytischen Metall reduziert, indem man das Salz in den Poren mit einem hierzu ausgewählten Reduktionsmittel für das Salz in Kontakt bringt,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch zu einem selbsttragenden Körper verformt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Körper sintert, nachdem das Gemisch katalysiert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägermaterial /Aktivkohle verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trägermaterial mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,01 bis etwa 0,3 ρ verwendet, wobei die Poren des Gemisches einen mittleren Durchmesser von etwa 3 nm bis 30 mn haben.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aktivkohle verwendet, die eine trimodale Porenvolumenverteilung mit Peaks in den Porenradiusbereichen von 2 nm, 10 nm und 300 nm und eine Oberfläche von 500 bis
600 m2/g beträgt.
600 m /g hat, wobei die mittlere Porengröße etwa 5 bis 10 μπι
7- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe polymere Bindemittel Polyte trafluoräthylen ist.
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8. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man als Salz Palladiumnitrat und als nicht-polares Lösungsmittel Aceton verwendet und die Reduktion des Palladiumnitrats zu Palladium mit Hydrazin in Lösung durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß man das Palladium enthaltende Material wäscht und trocknet und dann sintert.
10. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß man als Salz Rhodiumnitrat und als nicht-polares Lösungsmittel Aceton verwendet und daß man die Reduktion des Salzes mit Natrium-bis-(2-methoxyäthoxy^aluminiumhydrid in Lösung durchführt.
11. Verfahren nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß man als Salz Kaliumhexachlorplatinat verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polytetrafluoräthylen und die Kohleteilchen zu ihrer Vermischung Scher- und Mischkräften unterwirft, bis das PoIytetrafluoräthylen eine fadenartige Faserstruktur bildet und das Gemisch gleichmäßig und schwammartig und frei von Kohlenstoff- oder Tetrafluoräthylenteilchen in beträchtlicher Konzentration ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch, nachdem man es den Scher- und Mischkräften unterworfen hat, kalt zu einer Folie verpreßt und diese Folie auf einen leitenden Metallträger aufschichtet und dann sintert.
03Q038/0576
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GB (1) GB2055600B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3122659A1 (de) * 1981-06-06 1982-12-23 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Hydrophober katalysator fuer rekombinatoren
DE3841245A1 (de) * 1987-12-25 1989-07-06 Vni Pk I T Akkumuljatornyj I Elektrischer akkumulator und verfahren zu dessen herstellung
DE4417403A1 (de) * 1993-05-18 1994-11-24 Permelec Electrode Ltd Verfahren zum Produzieren einer Gaselektrode
US11619381B2 (en) * 2016-12-30 2023-04-04 Produits Berger Catalytic combustion burner made of porous material, with optimised operating performance and bottle equipped with such a burner

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941774C2 (de) * 1979-10-16 1985-03-21 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer kunststoffgebundenen Aktivkohleschicht für dünne Gasdiffusionselektroden
JPS5768142A (en) * 1980-10-14 1982-04-26 Hitachi Ltd Electrode catalyst for fuel cell and its production
US4456521A (en) * 1980-10-31 1984-06-26 Diamond Shamrock Corporation Three layer laminate
KR830007884A (ko) * 1980-10-31 1983-11-07 앤 시이 헤릭크 삼층으로 적층된 메트릭스 전극
US4518705A (en) * 1980-10-31 1985-05-21 Eltech Systems Corporation Three layer laminate
US4338181A (en) * 1980-10-31 1982-07-06 Diamond Shamrock Corporation Electrode containing extraction treated particles
US4500647A (en) * 1980-10-31 1985-02-19 Diamond Shamrock Chemicals Company Three layer laminated matrix electrode
EP0056725A3 (de) * 1981-01-19 1982-08-11 MPD Technology Corporation Polymer-Elektrode
EP0057990A1 (de) * 1981-01-19 1982-08-18 MPD Technology Corporation Katalytische Polymerstruktur
US4358396A (en) * 1981-01-19 1982-11-09 Mpd Technology Corporation Particulate catalyst and preparation
IT1177317B (it) * 1984-11-23 1987-08-26 Pirelli Cavi Spa Riempitivo per cavi e componenti di cavi a fibre ottiche e cavi a fibre ottiche e loro componenti incorporanti tale riempitivo
US4562094A (en) * 1985-04-03 1985-12-31 Gte Government Systems Corporation Method of manufacturing porous carbon structures
IT1184428B (it) * 1985-04-12 1987-10-28 Pirelli Cavi Spa Composizione idrogeno assorbente per cavi e elettrici,cavi a fibre ottiche e loro componenti incorporanti detta composizione
IT1186003B (it) * 1985-10-08 1987-11-18 Pirelli Cavi Spa Cavo per telecomunizioni a fibre ottiche incorporante una miscela idrogeno assorbente e miscela idrogeno assorbente per cavi a fibre ottiche
JP2575840B2 (ja) * 1988-09-13 1997-01-29 株式会社東芝 水素吸蔵合金電極の乾式製造方法
FR2647968A1 (fr) * 1989-06-06 1990-12-07 Sorapec Procede de fabrication d'electrodes de piles a combustible
JPH05507353A (ja) * 1990-05-17 1993-10-21 ドレクスラー,ジェロウム エネルギー変換のための重水素蓄積器
JP2707370B2 (ja) * 1991-03-15 1998-01-28 鶴見曹達株式会社 還元触媒の製造方法
KR20020012346A (ko) * 2000-08-07 2002-02-16 유현식 신디오탁틱 폴리스티렌을 고수율로 제조하고 반응기부착물을 감소시키는 담지촉매
US6534677B1 (en) * 2001-06-04 2003-03-18 Engelhard Corporation Non-crushable, non-friable, non-breakable carbon catalyst supports
JP5095909B2 (ja) * 2003-06-24 2012-12-12 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. 触媒組成物および析出方法
KR100953545B1 (ko) * 2004-03-23 2010-04-21 삼성에스디아이 주식회사 담지촉매 및 그 제조 방법
JP4549802B2 (ja) * 2004-10-08 2010-09-22 花王株式会社 フィルム状触媒およびフィルム状触媒の製造方法
JP2009529409A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 ピーピージー インダストリーズ オハイオ インコーポレーテツド 不均一系ヒドロシリル化触媒、この触媒により形成されるポリマー、および関連のコーティング組成物
WO2010010560A1 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 M.I.H.G Ltd. Catalyst for the chemical decomposition of metalhydride
KR101272514B1 (ko) 2010-12-03 2013-06-11 현대자동차주식회사 연료전지 전극용 소수성 고분자-탄소지지체 복합체의 제조방법
CN107073462B (zh) * 2014-11-19 2020-09-08 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 使用非均相催化剂的一锅法方法
WO2020202940A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 クミアイ化学工業株式会社 流通式反応用の触媒混合物

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035260A (en) * 1976-01-29 1977-07-12 American Cyanamid Company Process for hydrogenation catalysts of improved distribution of active components

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152201A (en) * 1961-01-03 1964-10-06 Du Pont Manufacture of polytetrafluoroethylene powders
US3316124A (en) * 1963-04-15 1967-04-25 Union Carbide Corp Production of catalyzed carbon electrode
US3310434A (en) * 1963-05-06 1967-03-21 Union Carbide Corp Method of catalyzing porous electrodes
US3676222A (en) * 1970-09-10 1972-07-11 Monsanto Res Corp Conductive carbon membrane electrode
US4090978A (en) * 1976-12-28 1978-05-23 Uop Inc. Electrocatalysts and a method for the preparation thereof
US4073748A (en) * 1977-01-21 1978-02-14 The Mead Corporation Method for preparing wetproofed catalyst particles and particles produced thereby
US4159367A (en) * 1978-06-29 1979-06-26 Yardney Electric Corporation Hydrogen electrochemical cell and rechargeable metal-hydrogen battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035260A (en) * 1976-01-29 1977-07-12 American Cyanamid Company Process for hydrogenation catalysts of improved distribution of active components

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3122659A1 (de) * 1981-06-06 1982-12-23 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Hydrophober katalysator fuer rekombinatoren
DE3841245A1 (de) * 1987-12-25 1989-07-06 Vni Pk I T Akkumuljatornyj I Elektrischer akkumulator und verfahren zu dessen herstellung
DE4417403A1 (de) * 1993-05-18 1994-11-24 Permelec Electrode Ltd Verfahren zum Produzieren einer Gaselektrode
DE4417403C2 (de) * 1993-05-18 1998-02-26 Permelec Electrode Ltd Verfahren zur Herstellung einer Gaselektrode
US11619381B2 (en) * 2016-12-30 2023-04-04 Produits Berger Catalytic combustion burner made of porous material, with optimised operating performance and bottle equipped with such a burner

Also Published As

Publication number Publication date
GB2055600A (en) 1981-03-11
CH642868A5 (fr) 1984-05-15
FR2450121B1 (de) 1985-03-01
JPS55116442A (en) 1980-09-08
CA1133458A (en) 1982-10-12
GB2055600B (en) 1983-01-26
FR2450121A1 (fr) 1980-09-26
US4235748A (en) 1980-11-25
DE2938523C2 (de) 1986-03-06

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