DE3918317A1 - Abgasreinigungs-katalysator - Google Patents
Abgasreinigungs-katalysatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgasreinigungs-Katalysator gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere einen Ab
gasreinigungs-Katalysator, bei dem die Hitzebeständigkeit des
Katalysatormetalls an sich verbessert ist.
Als Katalysator zur Reinigung der Abgase bzw. Auspuffgase von
Kraftfahrzeugen durch Entfernung von schädlichen Substanzen wie
z.B. Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxi
den (NOx), die in den Abgasen enthalten sind, ist ein Katalysa
tor verwendet worden, der als Katalysatormetall ein Edelmetall
wie z.B. Platin, Palladium oder Rhodium enthält, das auf einen
anorganischen Katalysatorträger wie z.B. Aluminiumoxid oder Cor
dierit aufgebracht ist. Edelmetalle wie z.B. Platin, Palladium
oder Rhodium sind zwar teuer, zeigen jedoch eine ausgezeichne
te katalytische Wirksamkeit und Haltbarkeit.
Der anorganische Katalysatorträger besteht aus einer Katalysa
tor-Trägerschicht, die gebildet wird, indem auf die Oberfläche
eines Trägersubstrats wie z.B. von pelletisiertem oder monoli
thischem Cordierit ein poröses anorganisches Oxid wie z.B. Alu
miniumoxid aufgebracht wird. Aus den JP-OSS 57/87 839, 46/18 180
und 61/3 531, aus der JP-AS 60/7 537 und aus den US-PSS 30 03 020,
39 51 860 und 41 70 573 ist z.B. ein Verfahren bekannt, bei dem
dem Aluminiumoxid der Katalysator-Trägerschicht ein Seltenerd
metall oder ein Übergangsmetall zugesetzt wird, um die Kataly
sator-Trägerschicht zu stabilisieren und ihre Hitzebeständig
keit zu verbessern.
Die Anwendungsbedingungen eines Kraftfahrzeug-Katalysators sind
sehr scharf, und die Temperatur nähert sich bei schneller Fahrt
1000°C. Obwohl ein Edelmetall, wie es vorstehend erwähnt wurde,
eine ausgezeichnete Haltbarkeit hat, tritt unter solchen Hoch
temperaturbedingungen sogar in einem Edelmetall ein Kornwachs
tum ein, was zu einer thermischen Verschlechterung bzw. Quali
tätsminderung des Edelmetalls führt. Infolgedessen ist eine er
höhte Hitzebeständigkeit des Katalysators erforderlich.
Das vorstehend erwähnte Verfahren, bei dem der Katalysator-Trä
gerschicht ein Seltenerdmetall oder ein Übergangsmetall zuge
setzt wird, ist als Mittel zur Verbesserung der Hitzebeständig
keit vorgeschlagen worden, um diese Bedingung zu erfüllen, je
doch wird bei diesem Verfahren auf das Edelmetall keine direkte
Wirkung ausgeübt, und es wird nur der Katalysatorträger stabi
lisiert. Infolgedessen wird das Wachstum der Körner des Edelme
talls nicht in zufriedenstellendem Maße unterdrückt, und die
Wirkung der Verbesserung der Hitzebeständigkeit erfüllt nicht
die vorstehend erwähnten Bedingungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasreini
gungs-Katalysator bereitzustellen, bei dem die Hitzebeständig
keit durch direktes Stabilisieren eines als Katalysatorkompo
nente bzw. Katalysatormetall verwendeten Edelmetalls verbessert
ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasreinigungs-Katalysator mit
einem auf einen anorganischen Katalysatorträger aufgebrachten
bzw. darauf getragenen Katalysatormetall, das aus Rhenium und
wenigstens einem aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählten
Platinmetall besteht, gelöst.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend
beschrieben.
Der Schmelzpunkt des Rheniums beträgt 3180°C; er ist höher als
die Schmelzpunkte von Platin (1769°C) Palladium (1552°C) und
Rhodium (1960°C). Rhenium bildet mit Platin, Palladium und/
oder Rhodium eine feste Lösung. Infolgedessen bildet Rhenium
in dem erfindungsgemäßen Katalysator mit Platin, Palladium und/
oder Rhodium eine feste Lösung, und als Folge wird der Schmelz
punkt des Katalysators erhöht. Wenn man den Schmelzpunkt erhöht,
wird im allgemeinen das Kornwachstum unterdrückt, und der er
findungsgemäße Katalysator hat folglich eine Hitzebeständigkeit,
die im Vergleich zur Hitzebeständigkeit eines gebräuchlichen Me
tallkatalysators, der Platin usw. enthält, verbessert ist.
Es ist bekannt, daß Rhenium ein Katalysatormetall mit ausge
zeichneter katalytischer Wirkung für die Reduktion von NOx und
für eine Abänderung von HC ist. Die Anwendung von Rhenium als
Katalysator(metall) für die Reinigung der Abgase von Kraftfahr
zeugen verursacht jedoch Probleme, weil das Oxid Re2O7 leicht
verdampft. Bei dem erfindungsgemäßen Katalysator wird die Ver
dampfung des Rheniums unterdrückt, weil durch Kombinieren von
Rhenium mit Platin, Palladium und/oder Rhodium, deren Oxide sta
bil sind, eine feste Lösung gebildet wird, und die Anwendung
von Rhenium für die Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen wird mög
lich. Folglich verbessert Rhenium bei dem erfindungsgemäßen
Katalysator die Hitzebeständigkeit des Katalysatoredelmetalls,
d.h., von Platin, Palladium und/oder Rhodium, und außerdem ist
bei dem erfindungsgemäßen Katalysator die katalytische Wirkung
des Rheniums an sich wirksam.
Der anorganische Katalysatorträger, der im Rahmen der Erfindung
verwendet wird, ist nicht besonders kritisch, und im Rahmen der
Erfindung kann jeder gebräuchliche anorganische Katalysatorträ
ger verwendet werden. Typische Beispiele dafür sind pelleti
sierte Katalysatorträger und wabenförmige oder geschäumte mono
lithische Katalysatorträger. Ein Katalysatorträger mit einer an
organischen Trägerschicht aus einer porösen anorganischen Sub
stanz, die auf der Oberfläche eines anorganischen Trägersubstra
tes wie z.B. Cordierit, der die vorstehend erwähnte Form hat,
gebildet ist, wird bevorzugt.
Das Katalysatormetall besteht aus Rhenium und wenigstens einem
aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählten Platinmetall. Es
wird angenommen, daß Rhenium das Kornwachstum unterdrückt, in
dem es mit Platin, Palladium und/oder Rhodium eine feste Lösung
bildet, jedoch ist es bei der Herstellung des Katalysators
nicht notwendig, auf den Katalysatorträger eine feste Lösung
von Platin, Palladium und/oder Rhodium und Rhenium aufzubringen,
und es genügt, wenn nur die Metalle aufgebracht werden. Dies
liegt daran, daß eine feste Lösung gebildet wird, wenn der Ka
talysator bei einer hohen Temperatur verwendet wird. Das Rhe
nium wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, die einem
0,01:1 bis 0,5:1 betragenden Atomverhältnis von Rhenium zu dem
wenigstens einen aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählten
Platinmetall entspricht. Wenn die Rheniummenge zu gering ist
und unterhalb dieses Bereiches liegt, wird keine Verbesserung
der Hitzebeständigkeit erzielt. Wenn die Rheniummenge zu hoch
ist und den vorstehend erwähnten Bereich überschreitet, werden
Teilchen gebildet, die nur aus Rhenium bestehen, und in einer
oxidierenden Atmosphäre tritt das Problem einer Verdampfung von
Rhenium auf.
Beispiele für die bevorzugte Zusammensetzung des Katalysatorme
talls sind: (1) 0,1 bis 2,0 Masse% Platin, 0,01 bis 0,5 Masse%
Rhodium und 0,001 bis 0,5 Masse% Rhenium; (2) 0,1 bis 2,0 Mas
se% Palladium, 0,01 bis 0,5 Masse% Rhodium und 0,001 bis 0,5
Masse% Rhenium; und (3) 0,1 bis 2,0 Masse% Platin, 0,1 bis 2,0
Masse% Palladium, 0,01 bis 0,5 Masse% Rhodium und 0,001 bis 0,5
Masse% Rhenium, wobei die Angaben in Masse% jeweils auf den Ka
talysatorträger bezogen sind.
Das Katalysatormetall kann durch übliche Verfahren auf den an
organischenKatalysatorträger aufgebracht werden. Die aufge
brachte Menge des Katalysatormetalls kann dieselbe wie bei ge
bräuchlichen Katalysatoren sein, und das Katalysatormetall ist
im allgemeinen in einer auf den Katalysatorträger bezogenen Men
ge von 0,01 bis 5 Masse% aufgebracht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläu
tert.
Einer gemischten Lösung aus 30 Masseteilen einer wäßrigen Lö
sung, die 40 Masse% Aluminiumnitrat enthielt, und 100 Massetei
len Wasser wurden unter Rühren 100 Masseteile eines aktiven bzw.
aktivierten Aluminiumoxids, das eine spezifische Oberfläche von
100 bis 200 m2/g hatte, zugesetzt, und die Mischung wurde zur
Herstellung einer Aufschlämmung gründlich gerührt. Ein aus
Cordierit bestehendes, wabenförmiges monolithisches Katalysa
tor-Trägersubstrat wurde 1 min lang in die Aufschlämmung einge
taucht und dann hochgezogen. Die Überschüssige Aufschlämmung
wurde mit einem Luftstrom weggeblasen, und ein Trocknen wurde
1h lang bei 200°C durchgeführt. Dann wurde 2h lang ein Bren
nen bei 600°C durchgeführt.
Der erhaltene monolithische Katalysatorträger wurde 1h lang in
eine wäßrige Lösung eingetaucht, die Dinitrodiamminplatin, Pal
ladiumchlorid und/oder Rhodiumchlorid sowie Rheniumchlorid ent
hielt, und hochgezogen. Überschüssiges Wasser wurde weggeblasen,
und ein Trocknen wurde 1h lang bei 200°C durchgeführt, um ei
nen Katalysator zu erhalten. In derselben Weise wie vorstehend
beschrieben wurden unter Verwendung von Edelmetallösungen mit
den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen verschiedene Kata
lysatoren hergestellt.
Ferner wurden in derselben Weise wie vorstehend beschrieben, wo
bei jedoch Edelmetallösungen verwendet wurden, die kein Rhenium
enthielten, rheniumfreie Vergleichskatalysatoren hergestellt.
Mit jedem der erhaltenen Katalysatoren wurde 50h lang eine
Haltbarkeitsprüfung bei einer 950°C betragenden Katalysator
bettemperatur und einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 14,6:1
durchgeführt, indem der Abgasreinigungs-Katalysator an der Aus
puffanlage eines 3-Liter-Sechszylinder-Reihenmotors angebracht
wurde.
Dann wurden bei jedem Katalysator die Reinigungsverhältnisse
für HC, CO und NOx, d.h., das Ausmaß ihrer Entfernung, unter
den Bedingungen einer Drehzahl von 2000 min-1 eines Drucks von
-48 kPa (-360 mmHg), eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von
14,6 : 1 und einer 400° C betragenden Temperatur des eingeführten
Gases gemessen, wobei derselbe Motor wie bei der Haltbarkeits
prüfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 ge
zeigt.
Nach der Haltbarkeitsprüfung wurde der Katalysator zerlegt bzw.
ausgebaut; die Katalysator-Trägerschicht wurde abgeschält; Alu
miniumoxid wurde durch eine chemische Behandlung aufgelöst; das
Edelmetall wurde konzentriert, und eine Röntgenbeugungsmessung
wurde durchgeführt. Die Teilchengröße des Edelmetalls wurde aus
der Halbwertsbreite des Beugungsmaximums ermittelt. Die Ergeb
nisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Wie aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, ist
die Teilchengröße des Katalysatormetalls mit zugesetztem Rhe
nium gering und wird das Kornwachstum unterdrückt; folglich ist
die katalytische Wirksamkeit verbessert.
Bei der Röntgenbeugungsmessung wurde bestätigt, daß Re mit Pt,
Pd oder Rh eine feste Lösung bildete und es wird angenommen,
daß die Wirkung der Unterdrückung des Kornwachstums auf die Bil
dung dieser festen Lösung zurückzuführen ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist der
erfindungsgemäße Katalysator ein Katalysator mit hoher Wirksam
keit, der bei hohen Temperaturen eine ausgezeichnete Haltbar
keit hat.
Claims (8)
1. Abgasreinigungs-Katalysator mit einem Katalysatormetall, das
auf einen anorganischen Katalysatorträger aufgebracht ist, da
durch gekennzeichnet, daß das Katalysatormetall aus Rhenium und
wenigstens einem aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählten
Platinmetall besteht.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rhe
nium in einer Menge eingesetzt wird, die einem 0,01 : 1 bis 0,5 : 1
betragenden Atomverhältnis von Rhenium zu dem wenigstens einen
aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählten Platinmetall ent
spricht.
3. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Katalysatormetall in einer auf den Katalysatorträger bezogenen
Menge von 0,01 bis 5 Masse% aufgebracht ist.
4. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Katalysatorträger ein pelletisierter, wabenförmiger oder ge
schäumter Katalysatorträger ist.
5. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Katalysatorträger durch Bedecken der Oberfläche von Cordierit
mit einer porösen anorganischen Schicht gebildet wird.
6. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Katalysatormetall aus 0,1 bis 2,0 Masse% Platin, 0,01 bis
0,5 Masse% Rhodium und 0,001 bis 0,5 Masse% Rhenium, bezogen
auf den Katalysatorträger, besteht.
7. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Katalysatormetall aus 0,1 bis 2,0 Masse% Palladium, 0,01 bis
0,5 Masse% Rhodium und 0,001 bis 0,5 Masse% Rhenium, bezogen
auf den Katalysatorträger, besteht.
8. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Katalysatormetall aus 0,1 bis 2,0 Masse% Platin, 0,1 bis 2,0
Masse% Palladium, 0,01 bis 0,5 Masse% Rhodium und 0,001 bis 0,5
Masse% Rhenium, bezogen auf den Katalysatorträger, besteht.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63141657A JPH01310738A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 排ガス浄化用触媒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3918317A1 true DE3918317A1 (de) | 1989-12-14 |
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ID=15297142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3918317A Withdrawn DE3918317A1 (de) | 1988-06-10 | 1989-06-05 | Abgasreinigungs-katalysator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01310738A (de) |
DE (1) | DE3918317A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19720657A1 (de) * | 1997-05-16 | 1998-11-19 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Alkoholen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2106612C2 (de) * | 1970-02-13 | 1982-04-22 | Engelhard Minerals & Chemicals Corp., Newark, N.J. | Verfahren zur Herstellung von calcinierten Rhenium-Platinmetall-Aluminiumoxidträgerkatalysatoren |
DE2839795C2 (de) * | 1977-09-14 | 1982-10-21 | UOP Inc., 60016 Des Plaines, Ill. | Platingruppenmetall enthaltender Katalysator und dessen Verwendung |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP63141657A patent/JPH01310738A/ja active Pending
-
1989
- 1989-06-05 DE DE3918317A patent/DE3918317A1/de not_active Withdrawn
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DE19720657A1 (de) * | 1997-05-16 | 1998-11-19 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Alkoholen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01310738A (ja) | 1989-12-14 |
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