DE60126226T2

DE60126226T2 - Katalysator zur Reinigung von Abgasen

Info

Publication number: DE60126226T2
Application number: DE60126226T
Authority: DE
Inventors: Mareo Kimura; Yoriko Hasegawa; Norihiko Ogasa-gun Shizuoka-ken Aono; Seiji Ogasa-gun Shizuoka-ken Tanaka
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2002159861A; DE60126226D1; EP1208903A2; US6911414B2; EP1208903A3; US20020098975A1; JP4564645B2; EP1208903B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Erfindungsbereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator, welcher effizient lösliche organische Anteile (soluble organic fractions, d.h. SOF) und russähnliche Komponenten in einem Abgas, welche von einem Dieselmotor (hiernach abgekürzt auf „DM") emittiert werden, reinigen kann und welcher die Emission von partikulären Stoffen reduzieren kann.
Stand der Technik
Bezüglich Ottomotoren sind die gesundheitsgefährdenden Stoffe in den Abgasen, welche von diesen emittiert werden, stets aufgrund der strengen Bestimmungen auf die Abgase und der Entwicklungen der Methoden für das Bewältigen der Bestimmungen reduziert worden. Allerdings sind hinsichtlich der DM die Bestimmungen und Entwicklungen der Methoden hinter jenen der Ottomotoren aufgrund des einzelnen Umstands, dass die gesundheitsgefährdenden Komponenten hauptsächlich als partikuläre Stoffe emittiert werden. Dementsprechend ist es verlangt worden, einen Abgas reinigenden Katalysator zu entwickeln, welcher sicher die gesundheitsgefährdenden Komponenten reinigen kann.
Die Reinigungsgeräte für aus DM emittierte Abgase, welche bisher entwickelt worden sind, können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden. Da ist zum Beispiel ein Gerät bekannt gemacht worden, bei welchem eine Methode unter Verwendung einer Falle angewandt wird, und ein Gerät, bei welchem ein offener SOF-Zersetzungs-Katalysator angewandt wird. Das erstgenannte Gerät kann weiter in zwei Kategorien unterteilt werden, d.h. ein Gerät ohne die Verwendung eines Katalysators und ein Gerät, welches mit einem Katalysator ausgestattet ist. Unter diesen fängt das Gerät, bei welchem eine Methode unter Verwendung eines Filters angewandt wird, die partikulären Stoffe durch den Filter, um die Emission zu unterdrücken, und ist besonders effektiv bei Abgasen, deren trockene Russgehalte hoch sind. Allerdings bleiben dort viele Probleme, die in dem Gerät gelöst werden müssen, bei welchem eine Methode unter Verwendung eines Filters angewandt wird, wenn das Gerät in aktuelle Anwendungen eingesetzt wird. Beispielsweise benötigt das Gerät ein Recyclinggerät, um die aufgefangenen partikulären Stoffe zu verbrennen; wenn die aufgefangenen partikulären Stoffe verbrannt werden, kann der Filter unter Sprüngen beim Recycling leiden; der Filter könnte durch Asche verstopft werden; das Gerät könnte im Hinblick auf den Aufbau verkompliziert werden, und so weiter.
Andererseits wird in dem Gerät, bei welchem ein offener SOF-Zersetzungs-Katalysator angewandt wird, ein Katalysator verwendet, in welchem ein katalytischer Bestandteil, wie zum Beispiel ein Element der Platingruppe, auf eine Beladungsschicht, wie zum Beispiel aktiviertes Aluminiumoxid, beladen ist, ähnlich zu einem Katalysator zur Reinigung von Abgas, welches aus einem Ottomotor emittiert wird, wie es zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 1-171,626 offenbart ist. Der Katalysator oxidiert und zersetzt SOF zusammen mit CO und Kohlenwasserstoffe (KW), um eine diesbezügliche Aufreinigung durchzuführen. Der offene SOF-Zersetzungs-Katalysator hat darin einen Nachteil, dass er eine geringe Effektivität in der Reduktion von trockenem Ruß besitzt. Allerdings ist es möglich den Gehalt an trockenem Ruß durch Verbessern der DM und Kraftstoffe selbst zu verringern. Außerdem hat das Gerät darin einen großen Vorzug, dass es kein Recyclinggerät benötigt. Folglich werden darüber hinaus in der Zukunft technische Fortschritte erwartet, um in das Gerät zu entwickeln, bei welchem ein offener SOF-Zersetzungs-Katalysator verwendet wird.
Allerdings hat ein offener SOF-Zersetzungs-Katalysator darin einen Nachteil, dass die Aktivitäten des katalytischen Bestandteils in einer Niedrigtemperaturbedingung so niedrig sein können, dass sich die Umsetzung der SOF verringert, obwohl er effektiv SOF bei erhöhter Temperatur zersetzen kann. Infolgedessen, wenn die Temperatur eines Abgases so gering ist, wie in der Startphase eines DM, beim Leerlauf eines DM oder dergleichen, könnte ein Phänomen auftreten, in welchem unzersetztes SOF sich in Ruß umwandelt und sich in den wabenförmigen Durchlässen des offenen SOF-Zersetzungs-Katalysators ablagert. Dann könnte ein Nachteil darin entstehen, dass der Katalysator durch den abgelagerten Ruß verstopft wird, so dass die katalytische Leistungsfähigkeit nachlässt.
Darüber hinaus kann es dort in einem offenen SOF-Zersetzungs-Katalysator ein Problem geben, dergestalt, dass sogar SO₂, welches in einem Abgas enthalten ist, oxidiert wird, um SO₃ und SO₄ in einem Hochtemperaturbereich zu bilden und dass das resultierende SO₃ und SO₄ in Sulfate umwandelt werden, so dass die Emission von partikulären Stoffen spiegelbildlich ansteigt. Dies resultiert aus der Tatsache, dass SO₂ nicht als partikulärer Stoff gemessen wird, aber SO₃ und SO₄ als partikuläre Stoffe gemessen werden, weil sie in Sulfate umgewandelt werden und als Sulfate emittiert werden. Vornehmlich in Abgasen, welche von DM emittiert werden, findet voraussichtlich die Oxidationsreaktion von SO₂ statt, weil darin ein Sauerstoffgas in einem großen Umfang vorhanden ist.
In einem offenen SOF-Zersetzungs-Katalysator ist es außerdem bekannt, dass der katalytische Bestandteil dem Vergiften durch Schwefel unterliegt, welches in von den DM in einem großen Umfang emittiert werdenden Abgasen enthalten ist, so dass sich die katalytischen Aktivitäten des katalytischen Bestandteils verringern. Und zwar reagiert SO₂, welches von dem Schwefel in Kraftstoffen stammt, mit Aluminiumoxid in der katalytischen Beladungsschicht, um Aluminiumsulfat (Al₂(SO₄)₃) zu erzeugen. Folglich lassen die katalytischen Aktivitäten nach, weil das resultierende Aluminiumsulfat den katalytischen Bestandteil bedeckt.
Wohingegen auf dem Gebiet der Aufbereitung von Abgasen, welche von Dampfkesseln emittiert werden, ein Katalysator entwickelt worden ist, in welchem Titanoxid (TiO₂) mit einer guten Schwefelvergiftungsresistenz als eine katalytische Beladungsschicht verwendet wird und ein katalytischer Bestandteil, wie zum Beispiel Pt, V, oder Ähnliches, auf die katalytische Beladungsschicht beladen ist, und in gegenwärtige Anwendungen eingesetzt worden ist. Allerdings weist solch ein Katalysator keine Adsorptionsvermögen zu SOF auf, und ermöglicht folglich sowohl KW als auch SOF zu emittieren, wenn sie in einem Niedrigtemperaturbereich sind.
In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 4-267,928, ist ein katalytisches Gerät zur Reinigung von Abgas vorgeschlagen, welches von einem DM emittiert wird. In dem katalytischen Gerät ist ein erster Katalysator, welcher eine Überzugsschicht aufweist, wie zum Beispiel eine Schicht aus aktiviertem Aluminiumoxid, eine Zeolith-Schicht, oder Ähnliches, was ein hohes Absorptionsvermögen aufweist, und welcher keinen katalytischen Bestandteil hat, auf der stromaufwärtigen Seite eines Abgasflusses angeordnet; und ein zweiter Katalysator, welcher eine zweite Überzugsschicht aufweist, wie zum Beispiel eine Titanoxidschicht, eine Siliziumoxidschicht, oder dergleichen, welche ein niedriges Adsorptionsvermögen aufweist, und welcher einen katalytischen Bestandteil hat, der auf die katalytische Beladungsschicht beladen ist, ist an der stromabwärtigen Seite des Abgasflusses angeordnet.
In Übereinstimmung mit dem katalytischen Gerät, werden nicht nur KW und SOF, sondern auch SO₂ in dem ersten Katalysator der aufwärts gerichteten Seite absorbiert, wenn allerdings die Temperatur des Abgases niedrig ist, wird SO₂ gehemmt, oxidiert zu werden, weil der erste Katalysator der aufwärtigen Seite keinen katalytischen Bestandteil aufweist. Dann werden in dem zweiten Katalysator der abwärtigen Seite KW und SOF, welche aus dem ersten Katalysator der aufwärtigen Seite emittiert werden, wenn die Temperatur des Abgases hoch wird, oxidiert und durch den katalytischen Bestandteil gereinigt. Während SO₂ ebenso aus dem ersten Katalysator der aufwärtigen Seite emittiert wird, ist SO₂ gehemmt, auf dem zweiten Katalysator der abwärtigen Seite absorbiert zu werden und durch ihn oxidiert zu werden, weil der zweite Katalysator der abwärtigen Seite ein niedriges Adsorptionsvermögen aufweist. Dadurch ist die Erzeugung von Sulfaten unterdrückt.
EP-A-1046423 offenbart einen Katalysator zur Reinigung von Abgasen, bestehend aus einer katalytischen Beschichtung mit einer inneren und einer äußeren Schicht auf einem inerten katalytischen Träger, einem so genannten „Doppelschichtkatalysator", wobei die innere Schicht auf ein erstes Trägermaterial aufgetragenes Platin enthält, und die äußere Schicht auf ein zweites Trägermaterial aufgetragenes Platin und Rhodium enthält, wobei das erste und zweite Trägermaterial wahlweise Zirkoniumoxid ist.
US-A-5039647 offenbart einen Katalysator zur Reinigung von Abgasen mit einem Träger, welcher Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und einen Edelmetallkatalysator trägt, wobei der Träger das Aluminiumoxid als eine Schicht mit darin fein verteilten Zirkoniumoxid-Teilchen trägt und die Zirkoniumoxid-Teilchen den Edelmetallkatalysator tragen.
Allerdings ist selbst das oben beschriebene katalytische Gerät zur Reinigung von Abgas, welches von einem DM emittiert wird, nicht zufrieden stellend bezüglich der Reinigungsleistung der SOF sowie der Schwefelvergiftungsresistenz. Infolgedessen ist es erforderlich geworden, das katalytische Gerät diesbezüglich weiter zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die oben genannten Umstände entwickelt worden. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung es zu ermöglichen, nicht nur CO und KW, welche in einem von einem DE emittierten Abgas enthalten sind, sondern auch SOF und partikuläre Stoffe, welche sich aus Sulfaten zusammensetzen, und dergleichen effizient zu reinigen.
Ein Katalysator zum Reinigen von Abgas gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt die oben genannte Aufgabe und enthält: Zirkoniumoxid-Teilchen und eine Übergangsmetallschicht, welche 10 bis 80% der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt, wobei die Übergangsmetallschicht mindestens ein metallisches Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Eisen, Nickel Kobalt und Kupfer besteht, enthält und ein Teil des Übergangmetalls in Zirkoniumoxid gelöst ist.
Ein Katalysator zum Reinigen von Abgas gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt ebenfalls die oben genannte Aufgabe und enthält: ein Co-Katalysatorpulver mit Zirkoniumoxid-Teilchen und eine Übergangsmetallschicht, welche 10 bis 80% der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt, wobei die Übergangsmetallschicht mindestens ein metallisches Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Eisen, Nickel Kobalt und Kupfer besteht, enthält und ein Teil des Übergangmetalls in Zirkoniumoxid gelöst ist; und mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Titanoxidpulver oder Zeolithpulver besteht.
Bei den vorliegenden, Abgas reinigenden Katalysatoren, die oben dargelegt wurden, kann die Übergangsmetallschicht bevorzugt durch Beladen der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen mit einem Übergangmetallsalz gebildet werden, und danach wird es bei 800°C oder mehr in einer inerten Gasatmosphäre oder einer Atmosphäre eines oxidierenden Gases kalziniert.
In den vorliegenden, Abgas reinigenden Katalysatoren, die oben dargelegt wurden, kann bevorzugt mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Neodym (Nd) und Cer (Ce) besteht, in einem Umfang von 1 bis 80 Atomprozent bezüglich auf das Zirkonium (Zr) in hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen hinzugefügt werden, und mindestens ein Teil eines Oxides, welches sich aus mindestens einem Element zusammensetzt, welches aus der Gruppe, welche aus Neodym (Nd) und Cer (Ce) besteht, kann darin bevorzugt eine feste Lösung (Mischkristall) oder ein gemischtes Oxid mit Zirkoniumoxid (ZrO₂) bilden.
Die vorliegenden Abgas reinigenden Katalysatoren, die oben dargelegt wurden, können bevorzugt ferner mit einem Edelmetall beladen sein.
In Übereinstimmung mit den vorliegenden Abgas reinigenden Katalysatoren ist es möglich nicht nur CO und KW, welche in einem von einem DM emittiert werdenden Abgas enthalten sind, sondern auch SOF und partikuläre Stoffe, welche aus Sulfaten zusammensetzten sind, und dergleichen wirksam zu reinigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine vollständigere Beurteilung der vorliegenden Erfindung und viele ihrer Vorteile werden leicht erhalten werden, wie auch das Gleiche besser unter Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung verstanden wird, wenn man es in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung berücksichtigt, dass alles von denen einen Teil der Offenbarung bildet.
1 ist eine erläuternde Zeichnung zum begrifflichen Veranschaulichen einer Zusammenstellung von einem Co-Katalysator-Pulver in einem Katalysator von Beispiel Nr. 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine erläuternde Zeichnung zum begrifflichen Veranschaulichen einer Zusammenstellung von einem Co-Katalysator-Pulver in einem Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 1; und
3 ist ein Röntgenbeugungsbild auf den Co-Katalysator-Pulvern in einem Katalysator von Beispiel Nr. 1 und von Vergleichsbeispiels Nr. 2.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachdem die vorliegende Erfindung im Allgemeinen beschrieben wurde, kann ein weiteres Verständnis unter Bezug auf die spezifischen, bevorzugten Ausführungsformen erreicht werden, welche hierin nur für den Zweck der Veranschaulichung zur Verfügung gestellt sind und nicht beabsichtigen, den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche zu beschränken.
Der Katalysator zum Reinigen eines Abgases gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung setzt sich aus Zirkoniumoxid-Teilchen und einer Übergangsmetallschicht zusammen. Die Übergangsmetallschicht bedeckt mindestens einen Teil der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise. In dem Katalysator vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen dem Übergangsmetall und der partikulären Stoffe, wie zum Beispiel SOF, Ruß, und dergleichen, durch die lamellenförmige Übergangsmetallschicht. Deshalb ist es möglich die partikulären Stoffe mit einer hohen Reinigungsquote zu reinigen.
Wenn ein Teil des Übergangmetalls in Zirkoniumoxid gelöst ist, oder wenn ein Teil des Übergangsmetalls mit Zirkoniumoxid gemischt ist, ist die oxidierende Aktivität des Übergangsmetalls unterdrückt. Infolgedessen kann die Oxidation des SO₂ eingeschränkt werden, und dementsprechende kann die Erzeugung von Sulfaten gehemmt werden.
Der Katalysator zum Reinigen von Abgas gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Co-Katalysator-Pulver und mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche Titanoxid-Pulver und Zeolith-Pulver enthält. Das Co-Katalysator-Pulver enthält Zirkoniumoxid-Teilchen und eine Übergangsmetallschicht, welche mindestens ein Teil der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt. Wenn der Katalysator ein Titanoxid-Pulver beinhaltet, wird SO₂ davon abgehalten, absorbiert zu werden, weil Titanoxid ein saures Oxid ist. Dementsprechend können Sulfate gehemmt werden, zu entstehen. Außerdem, wenn ferner ein Edelmetall auf den Katalysator beladen ist, entsteht eine Aktivität, in welcher die Schwefelvergiftung des Edelmetalls durch das Titanoxid-Pulver unterdrückt wird. Andererseits absorbiert Zeolith KW und SOF gut. Infolgedessen, wenn der Katalysator ein Zeolith-Pulver enthält, können die Reinigungsaktivitäten von KW und SOF verbessert werden. Deshalb sind, wenn der Katalysator beide, Titanoxid-Pulver und Zeolith-Pulver, enthält, die Aktivitäten der beiden betroffen. Dementsprechend können nicht nur die Reinigungsquoten von KW und SOF verbessert werden, sondern es kann auch die Entstehung von Sulfaten verhindert werden. Deshalb ist es möglich die partikulären Stoffe wirksam zu reinigen.
Wie oben beschrieben enthält der Co-Katalysator Zirkoniumoxid-Teilchen und einer Übergangsmetallschicht, welche mindestens ein Teil der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt. Deshalb vergrößert sich, wie vorher erwähnt, die Kontaktfläche zwischen Übergangsmetall und den partikulären Stoffe, wie zum Beispiel SOF, Ruß und dergleichen, durch die lamellenförmige Übergangsmetallschicht. Folglich können die Reinigungsaktivitäten der partikulären Stoffe verbessert werden. Darüber hinaus ist die oxidierende Aktivität des Übergangsmetalls unterdrückt, wenn ein Teil des Übergangsmetalls in Zirkoniumoxid gelöst ist, oder wenn ein Teil des Übergangsmetalls mit Zirkoniumoxid gemischt ist. Deshalb kann die Oxidation von SO₂ eingeschränkt werden, und dementsprechende kann die Erzeugung von Sulfaten gehemmt werden.
Auf diese Weise erfolgt in dem Abgas reinigenden Katalysator gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Wirkung von irgendeinem von einem des Titanoxid-Pulver und des Zeolith-Pulvers als auch die Wirkung des Co-Katalysators synergetisch. Deshalb ist es möglich, nicht nur CO und KW zu reinigen, welche in einem Abgas enthalten sind, das von einem DM emittiert wird, sondern auch die partikulären Teilchen, welche sich aus SOF, Sulfaten, usw. zusammensetzten.
Was das Titanoxid-Pulver betrifft, ist es wünschenswert ein Titanoxid-Pulver zu verwenden, was eine BET spezifische Oberfläche von 50 m²/g oder mehr aufweist. Je größer die spezifische Oberfläche ist, in einer umso feiner verteilten Art und Weise kann ein Edelmetall auf das Titanoxid-Pulver beladen werden. Dementsprechend kann der resultierende Katalysator in Hinblick auf die katalytischen Aktivitäten verbessert werden. Das Titanoxid-Pulver kann bevorzugt in einer Menge von 20 bis 70 Gewichtsprozent bezüglich des gesamten Katalysators enthalten sein. Wenn weniger Titanoxid-Pulver als die untere Grenze enthalten ist, ist es schwierig die oben genannten Wirkungen von Titanoxid-Pulver zu erzielen. Wenn mehr Titanoxid-Pulver als die obere Grenze enthalten ist, verringern sich relativ die Anteile der anderen Bestandteile, und infolgedessen verschlechtern sich die katalytischen Aktivitäten des resultierenden Katalysators.
Was das Zeolith-Pulver betrifft, ist das Zeolith-Pulver nicht besonders beschränkt, solange es KW absorbiert. Allerdings ist es wünschenswert mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Mordenit, ZSM-5, USY, Ferrierit, Beta-Zeolith, und so weiter besteht, zu verwenden, weil sie in großen Umfang KW absorbieren. Das Zeolith-Pulver kann bevorzugt in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent bezüglich des gesamten Katalysators enthalten sein. Wenn weniger Zeolith-Pulver als die untere Grenze enthalten ist, verringern sich die Absorptionsvermögen für KW und SOF, so dass sich die Reinigungsaktivitäten des resultierenden Katalysators verringern. Wenn mehr Zeolith-Pulver als die obere Grenze enthalten ist, verringern sich relativ die Anteile der anderen Bestandteile, infolgedessen sich die katalytischen Aktivitäten des resultierenden Katalysators verschlechtern.
Das Kernelement des Abgas reinigenden Katalysators gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung oder der Co-Katalysator des Abgas reinigenden Katalysators gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können gewöhnliche Zirkoniumoxid-Teilchen sein. Allerdings können die Zirkoniumoxid-Teilchen bevorzugt hitzebeständige Zirkoniumoxid-Teilchen sein. Wenn das Kernelement somit durch Zirkoniumoxid-Teilchen gebildet wird, kann das gekörnte Wachsen von Zirkoniumoxid unterdrückt werden, selbst wenn die vorliegenden, Abgas reinigenden Katalysatoren bei einer erhöhten Temperatur in den Dienst gestellt werden. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Kontaktfläche zwischen Übergangsmetall und partikuläre Stoffe verkleinern. Demzufolge ist es möglich, die hohen Reinigungsaktivitäten an SOF und Ruß zu bewahren.
Was die hitzeresistenten Zirkoniumoxid-Teilchen betrifft, ist es wünschenswert Zirkoniumoxid-Teilchen zu verwenden, in welchen mindestens eines der Seltenerd-Elemente gelöst ist oder in welchem Zirkoniumoxid mit mindestens einem der Seltenerd-Elemente gemischt ist. Darüber hinaus ist es wünschenswert, hitzeresistente Zirkoniumoxid-Teilchen zu verwenden, in welchen mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche Neodym und Cer enthält, in einem Umfang von 1 bis 80 Atomprozent im Hinblick auf das Zirkonium hinzugefügt ist und in welchen mindestens ein Teil eines Oxids, welches sich aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, die Neodym und Cer enthält, zusammensetzt, eine feste Lösung (Mischkristall) oder ein gemischtes Oxid mit Zirkoniumoxid bildet. Wenn mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Neodym und Cer besteht, in einem Umfang von weniger als 1 Atomprozent hinsichtlich des Zirkoniums hinzugefügt wird, entsteht der Vorteil, welcher sich aus der Hitzebeständigkeit ergibt, nicht. Wenn mindestens ein Element, ausgewählt aus einer Gruppe, die aus Neodym und Cer besteht, in einem Umfang von mehr als 80 Atomprozent hinsichtlich des Zirkoniums hinzugefügt wird, wird SO₂ wahrscheinlich auf den entstehenden Zirkoniumoxid-Teilchen absorbiert, so dass sich die Menge an erzeugten Sulfaten vergrößert.
Was das Übergangsmetall betrifft, welches die Übergangsmetallschicht darstellt, ist es wünschenswert, mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Fe, Ni, Co und Cu besteht, zu verwenden. Die anderen Übergangsmetalle vermindern die Reinigungsaktivitäten des resultierenden Katalysators bei KW und SOF.
Es ist richtig, dass die Übergangsmetallschicht mindestens ein Teil der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen auf eine lamellenförmige Art und Weise bedeckt. Es ist anzumerken, dass die Übergangsmetallschicht die gesamte Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen bedecken kann. Es ist wünschenswert, es so zu gestalten, dass die Übergangsmetallschicht mit einem Anteil von 10 bis 80% die Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen bedeckt. Wenn die Übergangsmetallschicht die Oberfläche mit einem Anteil von weniger als 10% der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen bedeckt, treten die Reinigungsaktivitäten, welche von dem Übergangsmetall resultieren, kaum in Erscheinung. Wenn die Übergangsmetallschicht die Oberfläche mit einem Anteil von mehr als 80% der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen bedeckt, könnte insofern ein Nachteil entstehen, dass sich die Menge an erzeugten Sulfaten vergrößert.
Die Bildungsmenge der Übergangsmetallschicht kann bevorzugt in einen Bereich von 2 bis 10 Gewichtsteile hinsichtlich 100 Gewichtsteile der Zirkoniumoxid-Teilchen oder der hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Teilchen fallen. Wenn die Übergangsmetallschicht aus einer Menge gebildet wird, welche geringer ist, als die untere Grenze, besitzt der resultierende Katalysator verminderte Ruß- und SOF-Reingungsraten. Wenn die Übergangsmetallschicht aus einer Menge gebildet wird, welche größer ist, als die obere Grenze, könnte da ein Fall auftreten, wo sich die Menge an erzeugten Sulfaten vergrößert.
Die Übergangsmetallschicht kann unter Ausnutzung einer bekannten Technik, wie zum Beispiel PVD-Technik, CVD-Technik, und so weiter, ausgebildet werden. Darüber hinaus ist es wünschenswert die Übergangsmetallschicht auf die folgende Art und Weise auszubilden. Beispielsweise wird ein Salz des Übergangsmetalls auf Zirkoniumoxid-Teilchen oder hitzebeständige Zirkoniumoxid-Teilchen beladen und wird danach bei 800°C oder mehr in einer inerten Gasatmosphäre oder einer oxidierenden Gasatmosphäre kalziniert. Durch eine solche Ausbildung der Übergangsmetallschicht löst sich ein Teil des Übergangsmetalls in Zirkoniumoxid, oder bildet ein gemischtes Oxid zusammen mit Zirkoniumoxid. Folglich verringern sich die katalytischen Aktivitäten des Übergangsmetalls. Dementsprechend wird SO₂ aus dem Oxidiertwerden herausgehalten, so dass verhindert werden kann, dass Sulfate erzeugt werden. Wenn die Temperatur der Kalzinierung geringer ist als 800°C, ist es schwierig für das Übergangsmetall sich in Zirkoniumoxid zu lösen, oder ein gemischtes Oxid mit Zirkoniumoxid zu bilden. Folglich wird der resultierende Katalysator eine verringerte Reinigungsquote bei den partikulären Stoffen aufweisen.
Das Co-Katalysator-Pulver kann bevorzugt in einem Anteil von 50 bis 80 Gewichtsprozent hinsichtlich des gesamten Katalysators enthalten sein. Wenn das Co-Katalysator-Pulver in geringerem Umfang als die untere Grenze hinzugefügt wird, ist es schwierig für den resultierenden Katalysator die oben beschriebenen Wirkungen des Co-Katalysators aufzuweisen. Wenn das Co-Katalysator-Pulver in größerem Umfang als die obere Grenze hinzugefügt wird, verringert sich der Inhalt der sonstigen Komponenten relativ, demzufolge verringern sich die katalytischen Aktivitäten des resultierenden Katalysators.
Es ist anzumerken, dass die vorliegenden, Abgas reinigenden Katalysatoren ferner bevorzugt mit einem Edelmetall beladen werden. Wenn dergleichen der Fall ist, steigen die katalytischen Aktivitäten des Edelmetalls an, so dass die Reinigungsquoten von KW, CO und SOF weiter verbessert werden können und die Reinigungsquote für die partikulären Stoffe gesteigert werden kann. In Bezug auf das Edelmetall, ist es möglich mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir) besteht, zu verwenden. Die Beladungsmenge des Edelmetalls kann bevorzugt in den Bereich von 0,01 bis 20 g hinsichtlich 100 g von irgendeinem der vorliegenden, Abgas reinigenden Katalysatoren fallen. Wenn das Edelmetall in einen geringeren Umfang als die untere Grenze beladen wird, entstehen die von der Beladung resultierenden Vorteile nicht. Wenn das Edelmetall in einem größeren Umfang als die obere Grenze beladen wird, sättigen sich die Vorteile ab und gleichzeitig gehen die Kosten in die Höhe.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail hinsichtlich der spezifischen Beispiele und einem Vergleichsbeispiel beschrieben werden.
Beispiel Nr. 1
Ein handelsübliches Zirkoniumoxid-Pulver wurde mit einer wässrigen Lösung von Neodymnitrat (Nd(NO₃)₃) imprägniert, um diese mit Nd zu beladen. Es ist anzumerken, dass das Zirkoniumoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g aufwies. Das Zirkoniumoxid-Pulver wurde bei 150°C für eine Stunde getrocknet. Danach wurde das Zirkoniumoxid-Pulver bei 800°C in Luft für 2 Stunden kalziniert. Somit wurde ein hitzebeständiges Zirkoniumoxid-Pulver gebildet. Es ist anzumerken, dass das hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver Nd in einem Gehalt von 20 Atomprozenten bezüglich des Zirkoniums enthielt. Wie nachstehend in Tabelle 1 dargelegt, wies das hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 69 m²/g auf. Den Ergebnissen einer Röntgenbeugungsanalyse zufolge wurde nachgewiesen, dass ein Teil des Nd in ZrO₂ gelöst war.
Anschließend wurden 800 g des resultierenden hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers in 135 g einer wässriger Lösung von Eisennitrat (Fe(NO₃)₃·9H₂O) gemischt. Während des völligen Durchmischens der Mischung, wurde die Mischung bei 120°C bis ins Trockene eingedampft. Der getrocknete Feststoff wurde in einem Mörser pulverisiert. Darüber hinaus wurde der pulverisierte Feststoff bei 850°C in einer Gasatmosphäre aus Stickstoff für 2 Stunden kalziniert. Auf diese Weise wurde eine Eisenschicht auf mindestens einem Teil der Oberfläche des hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers ausgebildet. Durch die Ergebnisse der Röntgenbeugungsanalyse wurde nachgewiesen, dass ein Teil des Eisens in der Eisenschicht zusammen mit ZrO₂ eine feste Lösung (einen Mischkristall) bildete. Ein Co-Katalysator-Pulver wurde auf diese Weise erstellt, welches das hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver enthielt, welches mit einer Eisenschicht versehen war.
820 g des resultierenden Co-Katalysator-Pulvers wurden mit 200 g Titanoxid-Pulver und 200 g eines ZSM-5 Zeolith-Pulvers vermengt, wobei dadurch ein vermengtes Pulver erstellt wurde. Es ist anzumerken, dass das Titanoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g und dass das ZSM-5 Zeolith-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 380 m²/g aufwies. Das Pulvergemenge wurde auf eine nasse Art und Weise pulverisiert, wodurch es sich in eine Aufschlämmung umwandelte.
Ein wabenartig geformtes Substrat mit freiem Durchfluss (open-flow type), welches aus Cordierit gefertigt wurde, wurde erstellt. Das wabenartig geformte Substrat wurde in die Aufschlämmung eingetaucht und davon aufgenommen. Nach dem Entfernen der überschüssigen Aufschlämmung von dem wabenartig geformten Substrat, wurde das wabenartig geformte Substrat bei 250°C für 1 Stunde getrocknet und danach wurde es bei 500°C für 1 Stunde kalziniert. Auf diese Weise wurde der Abgas reinigende Katalysator des Beispiels Nr. 1 erstellt. Wie in Tabelle 3 nachstehend dargelegt, war in dem Abgas reinigenden Katalysator das Eisen in einer Menge von 1,4 g als metallisches Eisen enthalten, das hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver war in einer Menge von 60 g enthalten, das Titanoxid-Pulver war in einer Menge von 15 g enthalten, und ein ZSM-5 Zeolith-Pulver war in einer Menge von 15 g enthalten, jeweils hinsichtlich auf 1 Liter von dem wabenartig geformten Substrat.
Beispiel Nr. 2
Ein handelsübliches Zirkoniumoxid-Pulver wurde mit einer wässrigen Lösung von Cernitrat (Ce(NO₃)₃) imprägniert, um dieses mit Ce zu beladen. Es ist anzumerken, dass das Zirkoniumoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche vom 100 m²/g aufwies. Das Zirkoniumoxid-Pulver wurde bei 150°C für 1 Stunde getrocknet. Danach wurde das Zirkoniumoxid-Pulver bei 800°C in Luft für 2 Stunden kalziniert. Auf diese Weise wurde ein hitzebeständiges Zirkoniumoxid-Pulver erstellt. Es ist anzumerken, dass das hitzebeständige Pulver Ce in einem Umfang von 30 Atomprozent im Bezug auf das Zirkonium beinhaltete. Wie in Tabelle 1 nachstehend dargelegt, wies das hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 57 m²/g auf. Den Ergebnissen der Röntgenbeugungsanalyse zufolge wurde nachgewiesen, dass ein Teil des Cers im ZrO₂ gelöst war.
Bis auf die Tatsache, dass das mit Ce versetzte, hitzebeständige Zirkoniumoxid-Pulver anstatt des mit Nd versetzten, hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers verwendet wurde, wurde der Abgas reinigende Katalysator des Beispiels 2 auf die gleiche Art und Weise wie Beispiel Nr. 1 erstellt.
Beispiel Nr. 3
Bis auf die Tatsache, dass ein handelsübliches Zirkoniumoxid-Pulver anstatt des mit Nd versetzten, hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers verwendet wurde, wurde ein Abgas reinigender Katalysator des Beispiels Nr. 3 auf die gleiche Art und Weise wie Beispiel Nr. 1 erstellt. Es ist anzumerken, dass das Zirkoniumoxid- Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g aufwies.
Beispiel Nr. 4
800 g des mit einer Eisenschicht ausgestatteten, hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers, welches in Beispiel Nr. 1 erstellt wurde, und 200 g des Titanoxid-Pulvers wurden vermengt, wobei dadurch ein vermengtes Pulver erstellt wurde. Das vermengte Pulver wurde mit einer wässrigen Lösung von Chloroplatinsäure (H₂PtCl₆) imprägniert, um auf dieses Pt zu beladen. Das vermengte Pulver wurde bei 120°C für 1 Stunde getrocknet. Danach wurde das vermengte Pulver bei 500°C in Luft für 1 Stunde kalziniert. Es ist anzumerken, dass das Titanoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g aufwies und dass die wässrige Lösung der Chloroplatinsäure Platin in einer Menge von 20 g enthielt. Bis auf die Tatsache, dass das resultierende Pulvergemenge anstatt des hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers und des Titanoxid-Pulvers verwendet wurde, welche im Beispiel Nr. 1 verwendet worden sind, wurde ein Abgas reinigender Katalysator des Beispiels Nr. 4 auf die gleiche Art und Weise wie Beispiel Nr. 1 erstellt.
Vergleichsbeispiel Nr. 1
800 g von einem handelsüblichen Zirkoniumoxid-Pulvers wurde in 135 g einer wässrigen Lösung von einem Eisennitrat (Fe(NO₃)₃·9H₂O gemischt. Es ist anzumerken, dass das Zirkoniumoxid-Pulver eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g aufwies. Während des völligen Durchmischens der Mischung, wurde die Mischung bei 120°C bis ins Trockene eingedampft. Der getrocknete Feststoff wurde in einem Möser pulverisiert. Darüber hinaus wurde der pulverisierte Feststoff bei 500°C in Luft für 1 Stunde kalziniert. Auf diese Weise wurde Eisen auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Pulvers beladen. Durch die Ergebnisse der Röntgenbeugungsanalyse wurde nachgewiesen, dass das beladene Eisen keine feste Lösung (Mischkristall) zusammen mit ZrO₂ gebildet hat.
Bis auf die Tatsache, dass das mit Fe beladene Zirkoniumoxid-Pulver als Co-Katalysatorpulver anstatt des mit einer Eisenschicht ausgestattete, hitzebeständigen Zirkoniumoxid-Pulvers verwendet wurde, wurde ein Abgas reinigender Katalysator des Vergleichsbeispiel Nr. 1 auf die gleiche Art und Weise wie das Beispiel Nr. 1 erstellt.
Prüfung und Bewertung
Ein handelsübliches Zirkoniumoxid-Pulver, welches eine BET spezifische Oberfläche von 100 m²/g aufweist, wurde bei 800°C in Luft für 2 Stunden kalziniert. Danach wurde das Zirkoniumoxid-Pulver auf die spezifische Oberfläche geprüft. Das Ergebnis wird in Tabelle 1 nachstehend dargelegt. TABELLE 1

Anm: *1 steht für Kalzinationstemperatur
*2 steht für spezifische Oberfläche

Verglichen mit dem Fall, wo ZrO₂ frei von Nd oder Ce war, ist es von Tabelle 1 nachvollziehbar, dass, wenn Nd oder Ce zu ZrO₂ hinzugefügt wurden, das Zirkoniumoxid- Pulver eine vergrößerte spezifische Oberfläche aufwies, nachdem es bei 800°C für 2 Stunden kalziniert wurde. Demzufolge ist es offensichtlich, dass Nd und Ce die Hitzebeständigkeit von ZrO₂ verbesserte.
Darüber hinaus waren auf den Katalysatoren des Beispiels Nr. 1 und des Vergleichenden Beispiels Nr. 1 die Co-Katalysatorenpulver auf die elementaren Konzentrationen in den Oberflächen durch XPS (d.h. röntgenstrahlangeregte Photoelektronenspektroskopie) geprüft worden. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 dargelegt. Außerdem wurden die Co-Katalysatoren einer Röntgenbeugungsanalyse unterzogen. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt. TABELLE 2
In den Katalysatoren des Beispiels Nr. 1 und Vergleichsbeispiel Nr. 1 waren die Zusammensetzungsverhältnisse von ZrO₂ und Fe unter einander identisch. Allerdings ist es aus Tabelle 2 ersichtlich, dass in der Oberfläche des Co-Katalysators des Beispiels Nr. 1 die Eisenkonzentration größer war und die Zirkoniumkonzentration geringer war, als jene in der Oberfläche des Co-Katalysators des Vergleichsbeispiels Nr. 1. Deshalb ist es möglich zu berücksichtigen, dass der Co-Katalysator von Beispiel Nr. 1 und der Vergleichkatalysator jeweils, wie in den 1 und 2 schematisch dargestellt, aufgebaut wurden. Es wird angenommen, dass in Beispiel Nr. 1 die Eisenoxide mindestens ein Teil der Oberfläche der ZrO₂-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckten.
Wie in 3 gezeigt, wurden Intensitätspeaks, welche auf eine Eisen-Mischkristallschicht zurückzuführen sind, in der Beugungslinie des Co-Katalysators des Beispiels Nr. 1 wahrgenommen. Dementsprechend wird es gesehen, dass mindestens ein Teil des Eisens in ZrO₂ im Beispiel Nr. 1 gelöst wurde. Allerdings wurden solche Intensitätspeaks nicht in der Beugungskurve des Co-Katalysators des Vergleichsbeispiels Nr. 1 wahrgenommen. Infolgedessen wird angenommen, dass im Vergleichsbeispiel Nr. 1 die Eisenoxide auf die ZrO₂-Teilchen auf eine feinpartikuläre Art und Weise, wie in 2 dargestellt, beladen wurden.
Im Anschluss an die Röntgenbeugungsanalyse wurden die Katalysatoren des Beispiels Nr. 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 zu einem Abgassystem eines Saug-(natural-inlet) und Direkteinspritzer-Dieselmotors. Der Hubraum des DM war 4.200 cm³. Ein Leichtöl, dessen Schwefelgehalt 0,05 Gewichtsprozent war, wurde als Treibstoff verwendet, und ein Abgas war für 1 Stunde unter den folgenden Bedingungen durch das Abgassystem geflossen:

DM-Drehzahl 2.500 U/min; und

Katalysatoreinlassgas-Temperatur: 500°C.
Unter der Voraussetzung, dass die Einlassgastemperatur des Katalysators bei 600°C bei der DM-Drehzahl von 2500 U/min stabilisiert wurde, wurde der CO- und KW-Gehalt beim Einlass und beim Auslass der Katalysatoren gemessen, und die entsprechenden Reinigungsquoten wurden ermittelt. Darüber hinaus wurden partikuläre Stoffe unter Verwendung eines Verdünnungstunnels mit einem handelsüblichen Partikelfilter erfasst. Die Reinigungsquoten der partikulären Stoffe wurden durch die Gewichte der partikulären Stoffe bei den entsprechenden
Katalysatoreinlässen und die Gewichte der partikulären Stoffe bei den entsprechenden Katalysator Ausgängen ermittelt.
Dann wurden die SOF aus den entsprechenden Partikelfiltern, welche die partikulären Stoffe erfassten, unter Verwendung von Dichlormethan als Lösungsmittel extrahiert. Die Reinigungsquoten von SOF wurden von den SOF-Gehalten bei den entsprechenden Katalysatoreinlässen und den SOF-Gehalten bei den entsprechenden Katalysatorauslässen berechnet. Darüber hinaus wurden die entsprechenden Partikelfilter, welche auf die SOF-Gehalte geprüft worden waren, einer Flüssigchromatographie unterzogen. Die Reinigungsquoten der Sulfate wurden aus den Gehalten der Sulfate bei den entsprechenden Katalysatoreinlässen und den Gehalten der Sulfate der entsprechenden Katalysatorauslässen berechnet. Die Ergebnisse ein jeder der Messungen sind nachstehend in Tabelle 3 dargelegt.
Es ist aus Tabelle 3 ersichtlich, dass die entsprechenden Katalysatoren der Beispiele Nr. 1 bis 4 eine höhere Reinigungsquote bei partikulären Stoffen aufwiesen, als es der Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 1 tat. Es ist offensichtlich, dass sich der Vorteil aus den Maßnahmen ergab, dass Fe ZrO₂-Teilchen teilweise in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckte und mindestens ein Teil des Eisens in ZrO₂ gelöst war. Anders ausgedrückt, wenn die Kalzination bei 500°C ausgeführt wird, ist es schwierig Fe in einer lamellenförmigen Art und Weise zu beladen.
Beim Vergleichen des Beispiels Nr. 1 mit Beispiel Nr. 4, ist es ersichtlich, dass die Reinigungsquoten von CO, KW, SOF und partikulären Stoffen durch das Beladen mit Pt verbessert wurden. Es ist anzumerken, dass die Reinigungsquote der Sulfate durch das Beladen mit Platin geringer wurde, so dass der Anteil der erzeugten Sulfate sich vergrößerte. Allerdings war die Reinigungsquote der partikulären Stoffe als Ganzes erhöht, weil die Reinigungsquote der SOF gestiegen war.
Nachdem nun die vorliegende Erfindung vollständig beschrieben ist, wird es einem Fachmann offensichtlich dass dazu viele Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie hierin einschließlich der angefügten Ansprüche dargelegt, abzuweichen.
Ein Katalysator zum Reinigen eines Abgases mit Zirkoniumoxid-Teilchen, und einer Übergangsmetallschicht, welche mindestens ein Teil der Oberfläche der Zirkoniumoxid-Teilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt. Er kann die Emission von partikulären Stoffen (d.h. P.S.), wie zum Beispiel SOF und Sulfate verringern, weil die Kontaktfläche zwischen dem Übergangsmetall und den zu reinigenden Stoffen sich vergrößert.

Claims

Katalysator zur Reinigung von Abgasen, mit: Zirkoniumdioxidteilchen; und einer 10 bis 80% der Oberfläche der Zirkoniumdioxidteilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckenden Übergangsmetallschicht, wobei die Übergangsmetallschicht mindestens ein metallisches Element enthält, das aus der Gruppe, welche aus Eisen, Nickel, Kobalt und Kupfer besteht, ausgewählt ist, und ein Teil des Übergangsmetalls in Zirkoniumdioxid gelöst ist.
Katalysator nach Anspruch 1, wobei die Zirkoniumdioxidteilchen hitzebeständige Zirkoniumdioxidteilchen sind.
Katalysator nach Anspruch 2, wobei die Übergangsmetallschicht durch Beladen eines Übergangsmetallsalzes auf die hitzebeständigen Zirkoniumdioxidteilchen und anschließendes Kalzinieren bei 800°C oder mehr in einer inerten Gasatmosphäre oder einer oxidierenden Gasatmosphäre gebildet ist.
Katalysator nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Mitglied, das aus der Gruppe, welche aus Neodym und Cer besteht, ausgewählt ist, in einer Menge von 1 bis 80 Atomprozente im Bezug auf das Zirkonium in den hitzebeständigen Zirkoniumdioxidteilchen hinzu gegeben wird, und mindestens ein Teil eines Oxides, welches aus mindestens einem Mitglied besteht, das aus der Gruppe, welche aus Neodym und Cer besteht, ausgewählt ist, bildet darin eine feste Lösung oder ein gemischtes Oxid mit Zirkoniumdioxid.
Katalysator nach Anspruch 1, welcher ferner mit einem Edelmetall beladen ist.
Katalysator nach Anspruch 1, wobei die Übergangsmetallschicht in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile von den beständigen Zirkoniumdioxidteilchen gebildet ist.
Katalysator nach Anspruch 5, wobei das Edelmetall mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, welche aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium besteht, ausgewählt ist.
Katalysator nach Anspruch 5, wobei das Edelmetall in einer Menge von 0.001 bis 20 g in Bezug auf 100 g des Katalysators beladen ist.
Katalysator zur Reinigung von Abgasen, mit: einem Co-Katalysatorpulver mit Zirkoniumdioxidteilchen, und einer Übergangsmetallschicht, welche 10 bis 80% der Oberfläche der Zirkoniumdioxidteilchen in einer lamellenförmigen Art und Weise bedeckt, wobei die Übergangsmetallschicht mindestens ein metallisches Element enthält, das aus der Gruppe, welche aus Eisen, Nickel, Kobalt und Kupfer besteht, ausgewählt ist und ein Teil des Übergangsmetalls im Zirkoniumdioxid gelöst ist; und mindestens ein Mitglied enthält, das aus der Gruppe, welche aus Titandioxidpulver und Zeolithpulver besteht, ausgewählt ist.
Katalysator nach Anspruch 9, wobei die Zirkoniumdioxidteilchen hitzebeständige Zirkoniumdioxidteilchen sind.
Katalysator nach Anspruch 9, wobei die Übergangsmetallschicht durch Beladen eines Übergangsmetallsalzes auf die hitzebeständigen Zirkoniumdioxidteilchen und anschließendes Kalzinieren bei 800°C oder mehr in einer inerten Gasatmosphäre oder einer oxidierenden Gasatmosphäre gebildet ist.
Katalysator nach Anspruch 10, wobei in den hitzebeständigen Zirkoniumdioxidteilchen mindestens ein Mitglied, aus der Gruppe, welche aus Neodym und Cer besteht, ausgewählt ist, in einer Menge von 1 bis 80 Atomprozent im Bezug auf das Zirkonium hinzu gegeben ist, und mindestens ein Teil eines Oxides, welches aus mindestens einem Mitglied besteht, das aus der Gruppe, welche aus Neodym und Cer besteht, ausgewählt ist, eine feste Lösung oder ein gemischtes Oxid mit Zirkoniumdioxid bildet.
Katalysator nach Anspruch 9, welcher ferner mit einem Edelmetall beladen ist.
Katalysator nach Anspruch 9, wobei das Titandioxidpulver eine BET spezifische Oberfläche von 50 m²/g oder mehr zeigt.
Katalysator nach Anspruch 9, welcher das Titandioxidpulver in einer Menge von 20 bis 70 Gewichtsprozent im Bezug auf den gesamten Katalysator enthält.
Katalysator nach Anspruch 9, wobei das Zeolithpulver aus mindestens einem Mitglied zusammengesetzt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Mordenit, ZSM-5, USY, Ferrierit und Zeolith Beta besteht.
Katalysator nach Anspruch 9, welcher das Zeolithpulver in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent im Bezug auf den gesamten Katalysator enthält.
Katalysator nach Anspruch 10, wobei die Übergangsmetallschicht in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsteilen im Bezug auf 100 Gewichtsteile der hitzebeständigen Zirkoniumdioxidteilchen gebildet ist.
Katalysator nach Anspruch 10, welcher das Co-Katalysatorpulver in einer Menge von 50 bis 80 Gewichtsprozenten im Bezug auf den gesamten Katalysator enthält.
Katalysator nach Anspruch 13, wobei das Edelmetall mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, welche aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium besteht, ausgewählt ist.
Katalysator nach Anspruch 13, wobei das Edelmetall in einer Menge von 0.01 bis 20 g im Bezug auf 100 g des Katalysators geladen ist.