ES2241927T3 - Catalizador purificador de gases de escape y metodo de purificacion de gases de escape. - Google Patents
Catalizador purificador de gases de escape y metodo de purificacion de gases de escape.Info
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Abstract
Un catalizador purificador de gases de escape que comprende: un elemento de base; una capa de revestimiento formada sobre una superficie del elemento de base; estando formada la capa de revestimiento por un primer polvo formado de partículas porosas que soportan rodio, y un segundo polvo formado de partículas porosas que soportan un material de adsorción de óxidos de nitrógeno; estando presentes el primer polvo y el segundo polvo en un estado de mezcla; y platino soportado en la capa de revestimiento, siendo la concentración de platino soportado en la parte de la capa superficial de la capa de revestimiento mayor que la concentración de platino soportado en la parte interna de la capa de revestimiento.
Description
Catalizador purificador de gases de escape y
método de purificación de gases de escape.
La presente invención se refiere a un catalizador
purificador de gases de escape y un método de purificación de gases
de escape para purificar gases de escape de un motor de combustión
interna de un automóvil o similar y, más particularmente, a un
catalizador purificador de gases de escape y un método de
purificación de gases de escape capaz de eliminar de manera
eficiente óxidos de nitrógeno (NOx) por reducción, a partir de los
gases de escape que contiene una cantidad de oxígeno superior a la
cantidad de oxígeno requerido para la oxidación completa de los
componentes reductores de los gases de escape, tales como monóxido
de carbono (CO), gas hidrógeno (H_{2}), hidrocarburos (HC) y otros
similares.
Muchos automóviles convencionales emplean
catalizadores de tres vías que purifican los gases de escape
oxidando simultáneamente CO y HC y reduciendo NOx en los gases de
escape en una relación teórica de aire y combustible (relación
estequiométrica). En un catalizador extensamente conocido de tres
vías de este tipo, un componente de base resistente al calor formado
de, por ejemplo, cordierita, lleva sobre sí una capa de soporte
porosa formada de \gamma-alúmina, y la capa de
soporte porosa soporta metales catalíticos nobles tales como platino
(Pt), rodio (Rh) y otros similares.
Recientemente, el dióxido de carbón (CO_{2}) en
los gases de escape de los motores de combustión internos de
automóviles y similares se ha vuelto una cuestión en vista de la
protección de ambientes globales. Una tecnología prometedora para
reducir la cantidad de emisión CO_{2} de un motor de combustión
interna es una sistema de mezcla pobre, en el cual la combustión se
realiza en una relación de combustible y aire pobre con una cantidad
en exceso de oxígeno. El sistema de mezcla pobre reduce el consumo
de combustible debido a la mejor eficacia del combustible y, por lo
tanto, reduce la cantidad de CO_{2} producido por la
combustión.
Debido a que los catalizadores convencionales de
tres vías alcanzan la oxidación simultánea de CO y HC y la reducción
de NOx en los gases de escape cuando la relación de combustible y
aire es sustancialmente la relación estequiométrica, los
catalizadores convencionales de tres vías fallan en eliminar
suficientemente el NOx por reducción de los gases de escape de
mezcla pobre, que contienen una cantidad en exceso de oxígeno. Por
lo tanto, hubo una necesidad del desarrollo de un catalizador y un
sistema de purificación de gases de escape capaz de eliminar el NOx
hasta en una atmósfera de oxígeno excesivo.
El solicitante presente propuso en, por ejemplo,
la solicitud de patente japonesa Expuesta al público Nº. Hei
5-317652, un catalizador purificador de gases de
escape en el cual un metal alcalino-térreo, tal como
el bario (Ba) o similar, y el platino (Pt) es soportado por un
soporte poroso formado de alúmina o similares. Usando el catalizador
purificador de gases de escape, puede eliminarse NOx de manera
eficiente de los gases de escape de la mezcla pobre a partir de un
sistema de mezcla pobre si la relación de combustible y aire es
controlada de modo que la relación de combustible y aire cambie de
un extremo pobre a un extremo estequiométrico/rico en una manera
pulsada. El NOx es adsorbido por el metal
alcalino-térreo (adsorbente de NOx) sobre el extremo
pobre, y reacciona con componentes reductores, tales como HC, CO y
similares, sobre el extremo estequiométrico/rico.
Ha sido encontrado que el procedimiento de
eliminación de NOx anteriormente mencionado usando el catalizador
purificador de los gases de escape procede en tres etapas: la
primera etapa en la que el NO en los gases de escape es oxidado a
NOx; la segunda etapa en la cual el NOx es adsorbido por el
adsorbente de NOx; y la tercera etapa en la que el NOx liberado del
adsorbente de NOx se reduce sobre el catalizador.
Sin embargo, en los catalizadores purificadores
de gases de escape convencionales, ocurre el crecimiento de las
partículas de platino (Pt) en una atmósfera pobre, reduciendo así el
número de puntos de reacción catalíticos. Por lo tanto, la
reactividad en la primera y tercera etapas queda disminuida
inoportunamente.
Se sabe que el rodio (Rh) es un metal noble
catalítico que tiene menos tendencia a sufrir el crecimiento de
partículas en una atmósfera pobre. Sin embargo, la capacidad
oxidante de Rh es bastante inferior que la del Pt. El uso de una
combinación de Pt y Rh puede ser considerado. Se sabe que la
presencia conjunta de Pt y Rh reduce el crecimiento de partículas de
Pt.
Con respeto al uso combinado de Pt y Rh, ha sido
encontrado que cuando la cantidad de Rh contenida aumenta, la
capacidad oxidante de Pt disminuye, probablemente porque el Rh cubre
las superficies de Pt. Por lo tanto, cuando el contenido de Rh
aumenta, la reactividad de oxidación de NO a NOx en la primera etapa
disminuye y la velocidad de adsorción de NOx en la segunda etapa
también disminuye. Otro problema con el Rh es la baja compatibilidad
con adsorbentes de NOx. La presencia conjunta de Rh y un adsorbente
de NOx causa un funcionamiento insuficiente del adsorbente de NOx y
de Rh.
Además, los componentes de azufre (S) contenidos
en el combustible se oxidan a SO_{2}, que además es oxidado sobre
el catalizador en forma de sulfatos. Si los sulfatos reaccionan con
el adsorbente de NOx, la capacidad de adsorción de NOx del
adsorbente de NOx se pierde, impidiendo así la eliminación de NOx
por reducción. Este fenómeno indeseado generalmente es llamado
envenenamiento de azufre del adsorbente de NOx.
En consecuencia, es un objeto de la presente
invención prevenir una reducción de la durabilidad debido al
crecimiento de partículas de platino (Pt) usando rodio (Rh) además
de Pt y mejorar la durabilidad previniendo la reducción del
comportamiento de adsorción y de liberación de NOx del adsorbente de
NOx.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un catalizador purificador de gases de escape que
incluye un elemento de base y una capa de revestimiento formada
sobre una superficie primer del elemento de base. La capa de
revestimiento está formada por un primer polvo formado de partículas
porosas que soportan rodio, y un segundo polvo formado de partículas
porosas que soportan un material de adsorción de óxidos de
nitrógeno. El primer polvo y el segundo polvo están presentes en un
estado de mezcla. El platino está soportado en la capa de
revestimiento. La concentración de platino soportado en la parte de
la capa superficial siendo mayor que la concentración de platino
soportado en la parte interna.
Al menos uno del primer polvo y del segundo polvo
pueden soportar, al menos, un elemento seleccionado del grupo que
consiste en cobalto, hierro y níquel.
El segundo polvo puede soportar
1-10% en peso de rodio respecto a la cantidad de
platino.
Un adsorbente que adsorbe hidrocarburos puede ser
proporcionado adyacente al primer polvo.
Las partículas porosas del primer polvo pueden
servir como el adsorbente que adsorbe hidrocarburos.
El adsorbente que adsorbe HC puede existir en una
interfase entre el primer polvo y el segundo polvo.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un método de purificación de gases de escape. En una
etapa del método, un catalizador, como se describe anteriormente, es
dispuesto en un paso de gases de escape. En otra etapa, se permite
al material de adsorción de óxidos de nitrógeno adsorber óxidos de
nitrógeno en una atmósfera pobre en la cual está presente una
cantidad en exceso de oxígeno. En otra etapa más, la atmósfera pobre
es cambiada temporalmente a una atmósfera estequiométrica rica para
causar la reducción de óxidos de nitrógeno liberados del material de
adsorción de óxidos de nitrógeno.
Los anteriores y siguientes objetos,
características y ventajas de la presente invención se harán
evidentes de la descripción siguiente a partir de realizaciones
preferidas con referencia a los dibujos que acompañan, en el que se
usan similares números para representar similares elementos y en el
que:
La figura 1 es una ilustración de la estructura
de una capa de revestimiento en un catalizador purificador de gases
de escape del Ejemplo 1 de la invención;
La figura 2 ilustra la estructura en una parte
interior de la capa de revestimiento mostrada en la figura 1; y
La figura 3 ilustra la estructura en una parte de
la superficie de la capa de revestimiento mostrada en la figura
1.
Los presentes inventores han desarrollado un
catalizador purificador de gases de escape, cuyo catalizador no está
comprendido en la presente invención, en el que el rodio (Rh) está
presente en un primer polvo, y el platino (Pt) y el material que
adsorbe óxidos de nitrógeno (adsorbente de NOx) están presentes en
un segundo polvo, y el primer polvo y el segundo polvo están en un
estado de mezcla. Es decir, el Pt y el adsorbente de NOx son
soportados adyacentes el uno al otro, y el Rh y el Pt son soportados
el uno aparte del otro.
El crecimiento de partículas de Rh en una
atmósfera pobre es notablemente menor que él de Pt. Por lo tanto, la
presencia de Rh mejora la durabilidad. Además, ya que el Rh es
soportado aparte del adsorbente de NOx, el problema de la pobre
compatibilidad entre los dos componentes es eliminado, de modo que
la deterioración de comportamiento del adsorbente de NOx y Rh se
previene.
Además, debido a que Rh es soportado
separadamente, el hidrógeno, que tiene alta potencia reductora, es
producido a partir del hidrocarburo (HC) y H_{2}O en los gases de
escape por Rh (el vapor de agua que reforma la reacción). El
hidrógeno así producido contribuye bastante a la reducción de NOx y
a la desorción de óxidos de azufre (SOx) del adsorbente de NOx que
está sometido al envenenamiento de azufre. Por lo tanto, la
reducción de NOx durante pulsos ricos aumenta, y el envenenamiento
de azufre disminuye bastante. Aunque actividad reformante del vapor
de agua de Rh se reduzca normalmente por la presencia del adsorbente
de NOx, el catalizador purificador de gases de escape previene este
fenómeno y por lo tanto permite la reacción reformante del vapor de
agua por Rh al máximo nivel posible debido a que Rh y el adsorbente
de NOx son soportados el uno aparte del otro.
Por lo tanto, si este catalizador purificador de
gases de escape es expuesto en realidad a una atmósfera pobre (gases
de escape de mezcla pobre) que tienen una cantidad en exceso de
oxígeno, el monóxido de nitrógeno (NO) se oxida a NOx sobre Pt en el
segundo polvo, y el NOx rápidamente se adsorbe por el adsorbente de
NOx soportado adyacente al Pt. Debido a que el Rh es soportado
aparte del Pt, la inhibición de la capacidad oxidante de Pt por Rh
es prevenida, de modo que el NO se convierte de manera eficiente en
NOx. Además, debido a que el Rh está también aparte del adsorbente
de NOx, la deterioración de la actividad adsorbente del NOx es
prevenida.
HC y CO en los gases de escape reaccionan con el
oxígeno presente en una cantidad en exceso por la reacción
catalítica de Pt y Rh. Por lo tanto, HC y CO son fácilmente
eliminados por oxidación. En atmósferas estequiométricas ricas, el
NOx es liberado del adsorbente de NOx, y luego reacciona con HC y CO
en los gases de escape por la reacción catalítica de Pt y Rh. Así,
el NOx es eliminado por reducción en el gas nitrógeno (N_{2}).
El comportamiento reductor del NOx se mejora por
el hidrógeno producido por la reacción reformante del vapor de agua
mostrada según la fórmula (1). La reacción de fórmula (1) ocurre por
el rodio (Rh), y cuando se utiliza un primer polvo formado de rodio
(Rh) soportado por zirconia, se acelera además la reacción
reformante del vapor de agua.
CnHm +
2nH_{2}O \rightarrow n \ CO_{2} + (m/2 + 2n)
H_{2}
En este catalizador purificador de gases de
escape, es preferible que al menos uno del primer polvo y del
segundo polvo lleven al menos un elemento seleccionado de cobalto
(Co), hierro (Fe) y níquel (Ni). Estos elementos aceleran la
reacción de cambio de gas acuosa expresada en la fórmula (2),
acelerando así la generación de hidrógeno.
CO + H_{2}O
\rightarrow CO_{2} +
H_{2}
Con su fuerte potencia reductora, el hidrógeno
reduce al NOx, de modo que el catalizador purificador de gases de
escape mantiene un alto comportamiento reductor del NOx hasta
después del ensayo de resistencia.
Además, el hidrógeno que ocurre en los
alrededores del adsorbente de NOx reduce los sulfatos tomados por el
adsorbente de NOx, reduciendo así la degradación del adsorbente de
NOx por el envenenamiento por azufre.
La cantidad de al menos uno de Co, Fe y Ni
soportados en el catalizador purificador de gases de escape está
preferiblemente en el intervalo de 0,01-2,0 moles en
relación con 120 g de partículas porosas, si un elemento solo o dos
o más elementos son seleccionados. Si la cantidad es menos de 0,01
moles en relación con 120 g, no se alcanza ningún efecto sustancial.
Si la cantidad es mayor que 2,0 moles en relación con 120 g, no se
alcanza ninguna mejora más y se puede reducir la reacción del metal
catalítico noble.
Al menos un elemento seleccionado de Co, Fe y Ni
puede ser soportado sobre las partículas porosas del primer polvo o
sobre las partículas porosas del segundo polvo, y también puede ser
soportado sobre las partículas porosas de ambos polvos.
Las partículas porosas que llevan al menos un
elemento de Co, Fe y Ni pueden soportar preferiblemente a un
promotor de al menos uno de silicio (Si) y magnesio (Mg). La
provisión del promotor además promoverá las reacciones que producen
hidrógeno. La cantidad de promotor soportado sobre las partículas
porosas está preferiblemente dentro del intervalo de
0,005-2,0 moles en relación con 120 g de las
partículas porosas. Si la cantidad es menos de 0,005 moles en
relación con 120 g, no se alcanza ningún efecto sustancial. Si la
cantidad es mayor que 2,0 moles en relación con 120 g, no se alcanza
ninguna mejora más. El intervalo particularmente preferible de la
cantidad del promotor es de 0,01-0,5 moles en
relación con 120 g de las partículas porosas.
Es también preferible que el segundo polvo lleve
1-10% en peso de Rh en relación con la cantidad de
Pt. Si una pequeña cantidad de Rh está así soportada en el segundo
polvo, adyacente al Pt, el efecto deseable de Rh, es decir, la
reducción del crecimiento de partículas de Pt, se hace dominante
sobre el efecto indeseado del Rh, es decir, la reducción del
comportamiento oxidante del Pt, mejorando así, además, la
durabilidad. Si la cantidad de Rh soportado en el segundo polvo es
menor que 1% en peso en relación con el peso de Pt, no se logra
ningún efecto sustancial del Rh. Si la cantidad excede del 10% en
peso, la reducción del comportamiento oxidante de Pt por Rh se hace
considerablemente grande, de modo que la reacción anteriormente
mencionada en la primera etapa del procedimiento de eliminación de
NOx se vuelve lenta. El comportamiento de eliminación de NOx, por lo
tanto, disminuye.
También se prefiere que el Pt y el Rh estén
presentes en forma de una solución sólida en el segundo polvo. Se
especula que si el Pt y el Rh forman una solución sólida, el efecto
deseable de Rh anteriormente mencionado superará más probablemente
el efecto indeseado de Rh.
A través de la presente investigación del
mecanismo actuante del catalizador, se ha hecho claro que en una
atmósfera rica, la reacción entre el vapor de agua y los HC en gases
de escape ocurre sobre el primer polvo, produciendo hidrógeno, que a
su vez contribuye a la reducción de NOx.
Es decir, la reacción reformante del vapor de
agua con HC en los gases de escape ocurre sobre el primer polvo,
produciendo así hidrógeno, que a su vez reduce el NOx liberado del
adsorbente de NOx en una atmósfera rica. Por lo tanto, la reacción
anteriormente mencionada en la tercera etapa del procedimiento de
eliminación de NOx se acelera.
En algunos casos, el envenenamiento de azufre del
adsorbente de NOx ocurre, en el que SOx en los gases de escape
reacciona con el adsorbente de NOx para producir sales de ácido
sulfúrico por el cual se pierde la capacidad de adsorbción de NOx.
Sin embargo, debido a la producción de hidrógeno, el SOx en los
gases de escape se reduce de modo que el envenenamiento de azufre se
previene bastante. Además, el envenenado por azufre del adsorbente
de NOx también se reduce por el hidrógeno, de modo que la capacidad
adsorbente de NOx se recupera. Por lo tanto, la alta capacidad
adsorbente de NOx del adsorbente de NOx se mantiene, de modo que la
reacción en la tercera etapa se acelera.
La reacción entre el vapor de agua y HC, es
decir, una reacción que produce hidrógeno, apenas ocurre en una
atmósfera pobre que contiene una cantidad de oxígeno excesiva porque
no hay casi ningún HC que quede en los gases de escape de la mezcla
pobre. En una atmósfera pobre, el oxígeno presente en una cantidad
en exceso oxida casi la cantidad entera de HC en H_{2}O y
CO_{2}. Si se produce una pequeña cantidad de hidrógeno, el
hidrógeno reacciona inmediatamente con el oxígeno presente con una
cantidad en exceso para producir H_{2}O. Por lo tanto, las
reacciones que producen hidrógeno anteriormente mencionadas no se
implican totalmente en la purificación de gases de escape de un
sistema, tales como un motor de mezcla pobre, en el que las
atmósferas pobres ocurren en la mayor parte de las condiciones de
operación.
Por lo tanto, se prefiere que sea proporcionado
un adsorbente que adsorba HC adyacente al primer polvo. Así, una
gran cantidad de HC presente en una atmósfera rica se adsorbe en el
adsorbente que adsorbe HC. En una atmósfera pobre, el HC se libera
del adsorbente que adsorbe HC, de modo que HC reacciona con el vapor
de agua sobre el primer polvo, por la reacción de Rh, para producir
hidrógeno.
Así, la provisión del adsorbente que adsorbe HC
permite la producción de hidrógeno hasta en una atmósfera pobre, de
modo que el NOx se reduce, mejorando así el comportamiento de
eliminación del NOx. Además, el adsorbente de NOx envenenado por
azufre e, incluso, el SOx son también reducidos por el hidrógeno, de
modo que el envenenamiento de azufre del adsorbente de NOx se
elimina y la capacidad de adsorción de NOx es recuperada. Además, se
previene un posterior envenenamiento de azufre. Por lo tanto, el
comportamiento de eliminación del NOx se mejora
considerablemente.
Un ejemplo representativo del adsorbente que
adsorbe HC es la zeolita. Hay varios tipos de zeolitas, tales como
las del tipo Y, tipo A, tipo X, ZSM-5, silicalita,
mordenita, ferrierita, y otras similares. Todos estos tipos tienen
alta capacidad de adsorción de HC. Entre ellas, la zeolita del tipo
Y, ZSM-5, silicalita y mordenita tienen
particularmente alta capacidad de adsorción de HC. Por lo tanto, se
prefiere usar una zeolita seleccionada de aquellas zeolitas.
Para aumentar la velocidad de producción de
hidrógeno por el aumento de la velocidad de reacción entre HC y el
vapor de agua, es necesario que el absorbente que adsorbe HC, que
suministra HC en atmósferas pobres, sea adyacente al primer polvo,
que ofrece puntos activos a la reacción para la reacción entre HC y
el vapor de agua.
Esta exigencia puede ser alcanzada empleando el
primer polvo en el cual las partículas porosas son servidas como un
adsorbente que adsorbe HC. Tal primer polvo puede ser formado, por
ejemplo, soportando o fijando al menos Rh sobre partículas porosas
formadas de zeolita. El primer polvo así producido adsorberá HC en
atmósferas ricas, y liberará HC en atmósferas pobres, que
inmediatamente reaccionará con vapor de agua sobre el primer polvo.
Por lo tanto, la reacción entre HC y el vapor de agua ocurre
fácilmente sobre el primer polvo para producir hidrógeno no sólo en
atmósferas ricas, sino que también en atmósferas pobres.
La exigencia anteriormente mencionada puede ser
alcanzada también disponiendo un adsorbente de HC en una interfase
entre el primer polvo y el segundo polvo. Por ejemplo, un adsorbente
que adsorbe HC en forma de partículas se mezcla con el primer polvo
y el segundo polvo, para formar un catalizador. En esta manera, el
adsorbente que adsorbe HC se dispone en la interfase entre el primer
polvo y el segundo polvo, de modo que el HC sea adsorbido al
adsorbente que adsorbe HC en atmósferas ricas, y sea liberado de ahí
en atmósferas pobres para inmediatamente reaccionar con el vapor de
agua sobre el primer polvo para producir hidrógeno.
En otra manera posible más, una capa de
revestimiento formada de adsorbente que adsorbe HC se proporciona
sobre un elemento de base monolítico, el primer polvo es soportado
en la capa de revestimiento. En algunos casos, tal capa de
revestimiento puede ser formada a partir del primer polvo y del
polvo de adsorbente que adsorbe HC. En el catalizador así producido,
el HC es adsorbido en la capa de revestimiento en atmósferas ricas,
y es liberado de ésta en atmósferas pobres y reacciona con el vapor
de agua sobre el primer polvo. Por lo tanto, la reacción entre HC y
el vapor de agua ocurre fácilmente sobre el primer polvo para
producir el hidrógeno no sólo en atmósferas ricas, sino que también
en atmósferas pobres.
En un ejemplo de método para producir un
catalizador purificador de gases de escape que contienen tal
adsorbente que adsorbe HC, el primer polvo está preparado soportando
o fijando Rh en un polvo adsorbente que adsorbe HC. El primer polvo
se mezcla con el segundo polvo y la mezcla se forma como peletes,
produciendo así el catalizador deseado en forma de peletes. En otro
ejemplo de método, se revisten una base monolítica o una base en
panal formada a partir de una lámina metálica de una mezcla que
contiene una mezcla de los primeros y segundos polvos como
componente principal, y la base revestida se cuece, produciendo así
el catalizador deseado.
Además, puede formarse una mezcla del primer
polvo que no contenga ningún adsorbente del tipo que adsorbe HC, el
segundo polvo y un polvo de adsorbente que adsorba HC, en peletes o
en una capa de revestimiento.
Además, después de que una base monolítica es
revestida de un adsorbente que adsorbe HC, una mezcla del primer
polvo y el segundo polvo puede estar soportada sobre la capa de
revestimiento. Para soportar el primer polvo y el segundo polvo en
el adsorbente de HC, pueden emplearse varios métodos, por ejemplo:
un método de deposición en el cual la zeolita se suspende en una
solución acuosa de una sal de circonio o una sal de aluminio, y se
añade una base para cambiar el pH a un pH básico de modo que la
precipitación ocurra sobre la zeolita; un método de
sol-gel en el que se hidroliza alcóxido de circonio
o aluminio de modo que el hidróxido de circonio o de aluminio sea
soportado sobre la zeolita, y similares.
Normalmente, los catalizadores purificadores de
gases de escape se proporcionan en forma de panal, en el que se
revisten la cordierita o la base metálica en forma de panal de un
material de soporte, tal como alúmina, y la capa de revestimiento
soporta un metal catalítico o un adsorbente de NOx.
Un método convencional establecido para soportar
un metal noble en un catalizador es un método de soporte por
adsorción en el que una base que tiene una capa de revestimiento se
sumerge en una solución acuosa de un compuesto de metal noble, y
luego se retira, se seca y se cuece. En el método de soporte por
adsorción, se fijan iones de metales nobles en una solución acuosa
en una parte de la superficie de la capa de revestimiento, de modo
que ninguno de los iones de metales nobles están sustancialmente
contenidos en la solución acuosa que penetra en la parte interior.
Por lo tanto, el metal noble es soportado sólo en una capa
superficial de la capa de revestimiento. Esto es favorable en vista
de las reacciones catalíticas.
Sin embargo, en el catalizador anteriormente
descrito, en el que Rh y el adsorbente de NOx están soportados el
uno aparte del otro, el metal noble y el adsorbente de NOx son cada
uno soportados sobre el polvo, y el polvo se aplica como
revestimiento en una base para formar el catalizador deseado. Por lo
tanto, el metal noble en este catalizador de soporte por separado
está soportado uniformemente en la capa de revestimiento entera. Ya
que el metal noble soportado en la parte interior de la capa de
revestimiento no puede usarse totalmente, es deseable proporcionar
una medida para un uso más eficaz del metal noble soportado en el
catalizador de soporte separado.
Por lo tanto, en el catalizador purificador de
gases de escape de acuerdo con la presente invención que incluye un
elemento de base, una capa de revestimiento formada sobre una
superficie del elemento de base, y Rh, Pt y un adsorbente de NOx que
están soportados en la capa de revestimiento, capa de revestimiento
formada de una mezcla de un primer polvo formado de partículas
porosas que llevan Rh y un segundo polvo formado de partículas
porosas que llevan Pt y el adsorbente de NOx, y la concentración de
Pt soportado en la parte superficial de la capa de revestimiento es
más alta que la de la parte interior de la capa de
revestimiento.
Siendo la concentración de Pt soportado en la
parte superficial más alta que la de la parte interior, la
probabilidad de contacto entre el Pt y los componentes de los gases
de escape aumenta, de modo que la eficacia de reacción aumenta y,
por lo tanto, el comportamiento purificador los gases de escape
mejora también.
Más específicamente, en una atmósfera pobre, el
NO accede a la superficie del catalizador, y se oxida a NOx por el
Pt presente en la capa superficial, y entra en la parte interior del
catalizador, donde es adsorbido por el adsorbente de NOx. En el
momento de un pulso alto, se produce hidrógeno por la reacción de
reformado del vapor de agua con Rh, y se libera NOx del adsorbente
de NOx. Cuando NOx pasa a través de la capa superficial hacia la
superficie, el NOx reacciona con el hidrógeno por la reacción
catalítica de Pt. Así, NOx se reduce a N_{2}, y se descarga
N_{2}. Por lo tanto, la eficacia de usar HC en el momento de los
pulsos altos mejora también, y el comportamiento de eliminación de
NOx mejora también. Aunque SOx pueda unirse fuerte con el adsorbente
de NOx, tal SOx es liberado por reducción con hidrógeno, de modo que
el adsorbente de NOx recupera la capacidad adsorbente original de
NOx. Por lo tanto, el comportamiento de eliminación de NOx mejora
también.
La cantidad de Pt soportado en la parte
superficial de la capa de revestimiento está preferiblemente en el
intervalo de 0,1-10 g y, más preferiblemente, en el
intervalo de 0,1-2 g, en relación con 120 g de las
partículas porosas en todo el catalizador. Si la cantidad de Pt es
menor de 0,1 g en relación con 120 g de las partículas porosas, no
se logra ningún efecto sustancial de una concentración de Pt más
alta en la parte superficial. Si la cantidad de Pt es más alta que 2
g, no se logra ninguna mejora más significativa del efecto y, en
algunos casos, puede dar como resultado un problema de gastos.
La cantidad de Pt soportado en todo el
catalizador puede ser aproximadamente igual a la cantidad de Pt
soportado en catalizadores convencionales, previniendo así un
aumento de gastos considerable. Por ejemplo, las cantidades de Pt
soportado en el segundo polvo y la capa superficial pueden estar en
el intervalo de 0,1-10 g en total en relación con
120 g de las partículas porosas en todo el catalizador, y pueden
variarse dentro del intervalo de 0-10 g y el
intervalo de 10-0 g, respectivamente.
El Rh puede estar soportado no sólo en el primer
polvo, sino que también en una capa superficial de la capa de
revestimiento. En este caso, la cantidad de Rh soportado en la capa
superficial no es preferiblemente mayor del 10% en relación con el
peso de Pt soportado en la capa superficial. Si la cantidad de Rh en
la capa superficial excede del 10%, el comportamiento oxidante del
Pt soportado en una concentración más alta en la capa superficial
disminuye, de modo que el comportamiento de eliminación del NOx
disminuye.
El adsorbente de NOx también puede estar
soportado en una capa superficial de la capa de revestimiento. En
este caso, el adsorbente de NOx es preferiblemente un metal alcalino
que tiene una alta capacidad adsorbente de NOx en pequeñas
cantidades. La cantidad del adsorbente de NOx en la capa superficial
está preferiblemente en el intervalo de 0-5 moles y,
más preferiblemente, en el intervalo de 0,1-0,5
moles, en relación con 120 g de las partículas porosas en todo el
catalizador. Si la cantidad del adsorbente de NOx en la capa
superficial es excesivamente grande, el comportamiento purificador
de los gases de escape del metal precioso puede disminuir
considerablemente.
Para producir un catalizador purificador de gases
de escape como se describe anteriormente, el primer polvo que lleva
Rh y el segundo polvo que lleva Pt y el adsorbente de NOx se
mezclan, y una mezcla que contiene la mezcla como componente
principal se aplica como revestimiento en una base en panal
preparada en láminas de metal o de cordierita. La base en panal
revestida es cocida, formando así el revestimiento en capas. La base
en panal cocida se sumerge y se extrae de una solución acuosa que
contiene, al menos, Pt, y luego se seca y se cuece, produciendo así
el catalizador deseado.
Cuando la solución acuosa que contiene el Pt se
pone en contacto con la capa de revestimiento, los iones de Pt en la
solución adsorben principalmente a una capa superficial de la capa
de revestimiento, y sustancialmente ninguno de los iones de Pt
quedan en la solución penetrando en la parte interior. Por lo tanto,
el Pt es soportado en la capa superficial en forma concentrada, de
modo que la concentración de Pt soportado en la capa superficial se
vuelve más alta que en la parte interior.
En el catalizador purificador de gases de escape
de la invención, HC y CO son oxidados sobre Pt en atmósferas pobres
que contienen cantidades en exceso de oxígeno. Simultáneamente,
ocurre la primera etapa en la que NO se oxida en los gases de escape
a NOx y la segunda etapa en la que NOx se adsorbe por el adsorbente
de NOx. Debido a que Pt y el adsorbente de NOx están soportados
adyacentes el uno al otro y Rh está soportado aparte de Pt, el
problema de una reducción del comportamiento oxidante de Pt debido a
la presencia de Rh en la proximidad no surge. Por lo tanto, las
primeras y segundas etapas proceden suavemente.
Bajo un cambio temporal a una atmósfera
estequiométrica rica, el NOx se libera del adsorbente de NOx y
reacciona con HC y CO en los gases de escape por las reacciones
catalíticas de Pt y Rh. NOx, HC y CO son eliminados así por
reducción y oxidación.
En el catalizador purificador de gases de escape
de la invención, el NO se oxida a NO_{2} sobre Pt en el segundo
polvo, y NOx es rápidamente adsorbido por el adsorbente de NOx
soportado adyacente al Pt, en una atmósfera pobre que contiene una
cantidad en exceso de oxígeno. Debido a que Pt y Rh están soportados
el uno aparte del otro, la inhibición del comportamiento oxidante de
Pt por Rh se previene y, por lo tanto, el NO se convierte suavemente
en NO_{2}. Además, debido a que el adsorbente de NOx está
soportado aparte de Rh, la deterioración del comportamiento de la
eliminación del NOx se previene. Por lo tanto, se adsorbe NOx
suavemente por el adsorbente de NOx y se impede así que se libere al
exterior. HC y CO en los gases de escape reaccionan con el oxígeno
presente en una cantidad en exceso por las reacciones catalíticas de
Pt y Rh. HC y CO son así fácilmente eliminados por oxidación.
Cuando la atmósfera se cambia a una atmósfera
estequiométrica rica, se libera NOx del adsorbente de NOx, y
reacciona con HC y CO en los gases de escape por las reacciones
catalíticas de Pt y Rh y, además, reacciona con el hidrógeno
producido en el segundo polvo, convertiéndose así en N_{2}. Así,
se elimina NOx por reducción. Incluso si se da un crecimiento de
partículas de Pt de modo que el polvo reductor disminuye, el gran
poder reductor de Rh todavía elimina NOx de manera eficiente por
reducción.
HC en los gases de escape se adsorbe y se acumula
en el adsorbente que adsorbe HC en una atmósfera estequiométrica
rica. Cuando la atmósfera se hace una atmósfera pobre conteniendo
una cantidad en exceso de oxígeno, se libera HC del adsorbente que
adsorbe HC, y reacciona con el vapor de agua para producir
hidrógeno, que a su vez reduce NOx y, además, reduce el envenenado
por azufre del adsorbente de NOx. Por lo tanto, la capacidad de
adsorción de NOx es recuperada. Debido a que el SOx se reduce por el
hidrógeno, se previene el envenenamiento por azufre posterior del
adsorbente de NOx.
Por lo tanto, el catalizador purificador de gases
de escape de la invención es capaz de producir hidrógeno no sólo en
atmósferas ricas, sino que también en atmósferas pobres, mejorando
así bastante el comportamiento de eliminación del NOx.
Las partículas porosas, tanto para el primer
polvo como para el segundo polvo, pueden seleccionarse de alúmina,
sílice, titania, zirconia, alúmina de sílice, zeolita y otros
similares. Puede seleccionarse alguno de estos materiales o varios.
Si son seleccionados más de un material, pueden usarse en una mezcla
o en una forma compuesta. En vista de la resistencia al calor, y la
buena compatibilidad de zirconia con Rh, se prefiere que se use
zirconia para el primer polvo y se use alúmina para el segundo
polvo. Si se usa zirconia para el primer polvo, la reacción
reformante del vapor de agua de Rh se mejora notablemente.
El diámetro de partículas de las partículas
porosas de los primeros y segundos polvos está preferiblemente
dentro del intervalo de 1-100 \mum. Si el diámetro
de partículas es más pequeño que 1 \mum, se hace difícil alcanzar
el efecto del soporte por separado de Rh y Pt. Si el diámetro de
partículas es más grande que 100 \mum, la interreacción entre el
primer polvo y el segundo polvo se reduce inoportunamente.
La cantidad de Rh soportado en el primer polvo
está preferiblemente dentro del intervalo de 0,05-20
g en relación con 120 g de partículas porosas. Si la cantidad de Rh
soportado es menos de 0,05 g en relación con 120 g de partículas
porosas, la durabilidad se deteriora. Si es más de 20 g en relación
con 120 g, ninguna mejora más del efecto es alcanzada y puede dar
como resultado un aumento de coste. El intervalo preferido
particularmente de la cantidad de Rh soportado en el primer polvo es
de 0,1-10 g en relación con 120 g de partículas
porosas. Es también posible soportar paladio (Pd), iridio (Ir) o
similares en el primer polvo, además de Rh. La cantidad de tal
material puede ser determinada tal que la cantidad total, incluyendo
la cantidad de Rh, está dentro del intervalo anteriormente
mencionado.
La cantidad de Pt soportado en el segundo polvo
está preferiblemente dentro del intervalo de 0,1-10
g en relación con 120 g de partículas porosas. Si la cantidad de Pt
soportado es menos de 0,1 g en relación con 120 g de partículas
porosas, las velocidades de eliminación para HC, CO y Nox
disminuyen. Si es más de 10 g en relación con 120 g, ninguna mejora
más del efecto es alcanzada y puede dar como resultado un aumento de
coste. Es también posible soportar Pd en el segundo polvo, además de
Pt. Preferiblemente, la cantidad de Pd es determinada tal que la
cantidad total de Pt y Pd está dentro del intervalo de
0,1-10 g en relación con 120 g de partículas
porosas.
El adsorbente de NOx puede estar formado por al
menos un elemento seleccionado de metales alcalinos, metales
alcalino-térreos y metales de tierra raras. Los
ejemplos de los metales de alcalinos incluyen litio (Li), sodio
(Na), potasio (K), cesio (Cs), y otros similares Los metales
alcalino-térreos son los que se refieren como los
elementos de la familia 2A de acuerdo con la tabla periódica. Los
ejemplos de los metales alcalino-térreos incluyen
magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba), y otros
similares Los ejemplos de los metales de tierras raras incluyen
lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), y otros similares.
La cantidad de adsorbente de NOx soportado en el
segundo polvo está preferiblemente dentro del intervalo de
0,05-3 moles en relación con 120 g de partículas
porosas. Si la cantidad de adsorbente de NOx en el segundo polvo es
menos de 0,05 moles en relación con 120 g de partículas porosas, la
velocidad de eliminación de NOx disminuye. Si la cantidad es más de
3 moles en relación con 120 g de partículas porosas, ninguna mejora
más es alcanzada. El intervalo particularmente preferido de la
cantidad de adsorbente de NOx en el segundo polvo es de
0,05-0,5 moles en relación con 120 g de partículas
porosas.
La relación de mezcla entre el primer polvo y el
segundo polvo está preferiblemente dentro del intervalo de primer
polvo:segundo polvo = 0,05:1 a 1:1, sobre la base de la relación en
peso entre Rh y Pt o el peso total de Pt y Pd. Si se usa alúmina
como partículas porosas tanto del primer polvo como del segundo
polvo, la relación de mezcla está preferiblemente dentro del
intervalo de primer polvo:segundo polvo = 0,1:1 a 2:1, en una base
de relación en peso de alúmina. Si la relación de mezcla está fuera
de estos intervalos, pueden ocurrir problemas similares a los
causados por cantidades inadecuadas de Rh y Pt.
Para formar un catalizador purificador de gases
de escape de una mezcla del primer polvo y del segundo polvo, la
mezcla puede ser formada en peletes por un método estándar,
produciendo así el catalizador en forma de peletes. Además, puede
aplicarse una mezcla que contiene una mezcla de los primeros y
segundos polvos como componente principal como un revestimiento en
cordierita o en una base en forma de hoja de panal de metal, que
después se cuece para producir un catalizador monolítico.
En el método de purificación de gases de escape
de la invención, HC y CO son eliminados por oxidación sobre Pt en el
segundo polvo en una atmósfera pobre que contiene una cantidad en
exceso de oxígeno. Simultáneamente, se oxida NO a NOx, que
rápidamente se adsorbe por el adsorbente de NOx soportado adyacente
al Pt. Debido a que el Pt está soportado aparte de Rh, la inhibición
del comportamiento oxidante de Pt por Rh es prevenida y, por lo
tanto, se convierte NO suavemente en NOx. Además, debido a que el
adsorbente de NOx está soportado aparte de Rh, la deterioración del
comportamiento de eliminación del NOx se previene. Por lo tanto, se
adsorbe NOx suavemente por el adsorbente de NOx y así se impede ser
liberado al exterior. HC y CO en los gases de escape reaccionan con
el oxígeno presente en una cantidad en exceso por las reacciones
catalíticas de Pt y Rh. HC y CO así son fácilmente eliminados por
oxidación.
Cuando la atmósfera se cambia temporalmente a una
atmósfera estequiométrica rica, se libera NOx del adsorbente de NOx,
y reacciona con HC y CO en los gases de escape por las reacciones
catalíticas de Pt y Rh y, además, reacciona con el hidrógeno
producido por las reacciones de fórmulas (1) y (2), que se acelera
por al menos un elemento seleccionado de CO, Fe y Ni. El NOx así se
reduce en N_{2}. Incluso si ocurre el crecimiento de partículas de
Pt de modo que el poder reductor disminuye, la gran potencia
reductora de Rh elimina todavía de manera eficiente el NOx por
reducción.
La invención además será descrita detalladamente
con referencia a Ejemplos y Ejemplos Comparativos, y por los dibujos
de acompañamiento.
Las figuras 1-3 ilustran un
catalizador purificador de gases de escape del ejemplo 1. El
catalizador de este ejemplo está formado por una base en panal
formada con cordierita 101, y capas de revestimiento 102 formadas
sobre las superficies de la base en panal 101. Las capas de
revestimiento 102 están formadas de alúmina y zirconia.
En las capas de revestimiento 102, el primer
polvo 23 formado de zirconia y el segundo polvo 24 formado de
alúmina están presentes en un estado de mezcla como se muestra en
las figuras 2 y 3. El segundo polvo 24 soporta Ba. En una parte
interior de una capa de revestimiento 23, como se muestra en la
figura 2, las partículas del primer polvo 23 sólo soportan Rh 25, y
Pt 26 no está soportado sobre las partículas del primer polvo 23.
Las partículas del segundo polvo 24 soportan Pt 26 y Rh 27.
En una parte superficial 103 de una capa de
revestimiento 102 como se muestra en la figura 3, la estructura es
similar a la estructura interior mostrada en la figura 2, pero una
cantidad más grande de Pt está soportada sobre la mayor parte de
partículas del primer y segundo polvos 23, 24. Es decir, la
concentración de Pt soportado es más alta en la parte superficial
103 que en la parte interior.
El método para producir el catalizador
purificador de gases de escape será descrito a continuación. La
estructura del catalizador purificador de gases de escape será:
480 g de polvo zirconia se sumergieron en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta forma.
480 g de polvo de
\gamma-alúmina fueron impregnados con una cantidad
predeterminada de una solución acuosa de acetato de bario de una
concentración predeterminada. El material en polvo fue secado
entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se agitaba, evaporando así
la humedad. Después de moler, el polvo fue cocido a 500ºC durante 3
horas, soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba soportado
fue 1,6 moles en relación con 480 g del polvo de
alúmina.
alúmina.
Posteriormente, el polvo de alúmina que llevaba
Ba así obtenido fue sumergido en 6 L de una solución acuosa de
hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L.
Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue filtrada, y
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego molida. De esta forma, el Ba
fue convertido en carbonato de bario y fue soportado uniformemente
en el polvo de alúmina.
El polvo de Ba/alúmina fue sumergido en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada. Después de la filtración, el material
en polvo fue secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido.
Posteriormente, el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas,
soportando así el Pt en el polvo. La cantidad de Pt soportado fue
6,4 g en relación con 480 g del polvo de alúmina.
Posteriormente, el polvo obtenido fue sumergido
en una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,32 g en relación con 480 g
del polvo de alúmina. El segundo polvo fue preparado de esta
manera.
manera.
Todas las cantidades del primer polvo y el
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar.
Se sumergió un elemento de base monolítico en
panal formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en la
mezcla y luego se retiró. Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la mezcla, el elemento de base monolítico fue secado y
cocido, formando así las capas de revestimiento. La cantidad de
capas de revestimiento formadas fue 321,1 g en relación con 1 L de
la base en panal. Las capas de revestimiento contuvieron 120 g de
zirconia como el primer polvo y 120 g de alúmina como el segundo
polvo.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeteminada, y luego se retiró. Después de que fuera
aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue
secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera
aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego cocida a 400ºC durante 1
hora, obteniendo así el catalizador del Ejemplo 1. El Pt fue
soportado en una cantidad de 0,52 g (0,4 g en relación con 1 L de la
base en panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,026 g (0,02
g en relación con 1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron
soportados en la parte superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de filtrar, el material en polvo fue secado
a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
480 g de polvo de
\gamma-alúmina fueron impregnados de una cantidad
predeterminada de una solución acuosa de acetato de bario de una
concentración predeterminada. El material en polvo fue secado
entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se agitaba, evaporando así
la humedad. Después de molerse, el polvo fue cocido a 500ºC durante
3 horas, soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba soportado
fue 1,6 mol en relación con 480 g del polvo de alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo de alúmina
que llevaba Ba así obtenido en 6 L de una solución acuosa de
hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L.
Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue filtrada, y
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De esta forma,
el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue soportado
uniformemente en el polvo de alúmina.
Se sumergió el polvo de Ba/alúmina en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada. Después de la filtración, el material
en polvo fue secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido.
Posteriormente, el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas,
soportando así el Pt en el polvo. La cantidad de Pt soportado fue
4,0 g en relación con 480 g del polvo de alúmina.
Posteriormente, el polvo obtenido se sumergió en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,2 g en relación con 480 g
del polvo de alúmina. El segundo polvo fue preparado de esta
manera.
Todas las cantidades del primer polvo y del
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidas
en una mezcla líquida por el método estándar. Se sumergió un
elemento de base monolítico en panal formado por cordierita que
tenía una capacidad de 1,3 L en la mezcla y luego se retiró. Después
de que fuera aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento
de base monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
320,5 g en relación con 1 L de la base en panal. Las capas de
revestimiento contuvieron 120 g de zirconia como el primer polvo y
120 g de alúmina como el segundo polvo.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada.
Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego cocida a 400ºC durante 1 hora, obteniendo así el
catalizador del Ejemplo 2. El Pt fue soportado en una cantidad de
1,3 g (1,0 g en relación a 1 L de la base en panal). El Rh fue
soportado en una cantidad de 0,065 g (0,05 g en relación con 1 L de
la base en panal). Ambos elementos fueron soportados en la parte
superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de filtrar, el material en polvo fue secado
a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
480 g de polvo de
\gamma-alúmina fueron impregnados con una cantidad
predeterminada de una solución acuosa de acetato de bario de una
concentración predeterminada. El material en polvo fue secado a
110ºC durante 3 horas mientras se agitaba, evaporando así la
humedad.
Después de molerse, el polvo fue cocido a 500ºC
durante 3 horas, soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba
soportado fue 1,6 moles en relación con 480 g del polvo de
alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo de alúmina
que llevaba Ba así obtenido en 6 L de una solución acuosa de
hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L.
Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue filtrada, y
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De esta forma,
el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue soportado
uniformemente en el polvo de alúmina.
Se sumergió el polvo de Ba/alúmina en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada. Después de la filtración, el material
en polvo fue secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido.
Posteriormente, el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas,
soportando así el Pt en el polvo. La cantidad de Pt soportado fue
1,6 g en relación con 480 g del polvo de alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo obtenido en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,08 g en relación con 480 g
del polvo de alúmina. El segundo polvo fue preparado de esta
manera.
Todas las cantidades del primer polvo y el
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidas
en una mezcla líquida por el método estándar.
Se sumergió un elemento de base monolítico en
panal formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en la
mezcla y luego se retiró. Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la mezcla, el elemento de base monolítico fue secado y
cocido, formando así las capas de revestimiento. La cantidad de
capas de revestimiento formadas fue 319,7 g en relación con 1 L de
la base en panal. Las capas de revestimiento contuvieron 120 g de
zirconia como el primer polvo y 120 g de alúmina como el segundo
polvo.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada.
Después de que una cantidad extraña de la
solución fuera aspirada, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego fue cocida a 400ºC durante 1 hora, obteniendo así
el catalizador del Ejemplo 3. El Pt fue soportado en una cantidad de
2,08 g (1,6 g en relación con 1 L de la base en panal). El Rh fue
soportado en una cantidad de 0,104 g (0,08 g en relación con 1 L de
la base en panal). Ambos elementos fueron soportados en la parte
superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
480 g de polvo de
\gamma-alúmina fueron impregnados con una cantidad
predeterminada de una solución acuosa de acetato de bario de una
concentración predeterminada. El material en polvo fue secado
entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se agitaba, evaporando así
la humedad.
Después de molerse, el polvo fue cocido a 500ºC
durante 3 horas, soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba
soportada fue 1,6 moles en relación con 480 g del polvo de
alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo de alúmina
que llevaba Ba así obtenido en 6 L de una solución acuosa de
hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L.
Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue filtrada, y fue
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De esta forma,
el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue soportado
uniformemente en el polvo de alúmina.
Todas las cantidades del primer polvo y del
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar. Se sumergió un
elemento de base monolítico en panal formado por cordierita que
tenía una capacidad de 1,3 L en la mezcla y luego se retiró. Después
de que fuera aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento
de base monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
319,3 g en relación con 1 L de la base en panal. Las capas de
revestimiento contuvieron 120 g de zirconia como el primer polvo y
120 g de alúmina como el segundo polvo.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada. Después de aspirar una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas, y luego fue cocida a 400ºC durante 1 hora,
obteniendo así el catalizador del Ejemplo 4. El Pt fue soportado en
una cantidad de 2,6 g (2,0 g en relación con 1 L de la base en
panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,13 g (0,1 g en
relación con 1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron
soportados en la parte superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
Una mezcla de 480 g de polvo de
\gamma-alúmina y 120 g de polvo de titania fue
impregnada de una cantidad predeterminada de una solución acuosa de
acetato de bario de una concentración predeterminada. El material en
polvo fue secado entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se
agitaba, evaporando así la humedad. Después de molerse, el polvo fue
cocido a 500ºC durante 3 horas, soportando así Ba en el polvo. La
cantidad de Ba soportado fue 1,6 moles en relación con 600 g del
polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 g de titania.
Se sumergió el polvo así obtenido en 6 L de una
solución acuosa de hidrógeno-carbonato de amonio de
0,3 moles/L. Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue
filtrada, y secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De
esta forma, el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente en el polvo de alúmina y titania.
Se sumergió el polvo de
alúmina-titania que llevaba Ba en una solución
acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así el Pt en
el polvo. La cantidad de Pt soportado fue 4,0 g en relación con 600
g del polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 del polvo de
titania.
Posteriormente, se sumergió el polvo obtenido en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de filtrar, el material en polvo fue secado
a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente, el
polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,2 g en relación con 600 g
del polvo combinando 480 g del polvo de alúmina. El segundo polvo
fue preparado de esta manera.
Todas las cantidades del primer polvo y del
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar.
Se sumergió un elemento de base monolítico en
panal formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en la
mezcla y luego se retiró. Después, de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la mezcla, el elemento de base monolítico fue
secado y cocido, formando así las capas de revestimiento. La
cantidad de capas de revestimiento formadas fue 320,5 g en relación
con 1 L de la base en panal. Las capas de revestimiento contuvieron
96 g de zirconia como el primer polvo y 144 g en total de alúmina y
titania como el segundo polvo.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada.
Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego fue cocida a 400ºC durante 1 hora, obteniendo así
el catalizador del Ejemplo 5. El Pt fue soportado en una cantidad de
1,3 g (1,0 g en relación con 1 L de la base en panal). El Rh fue
soportado en una cantidad de 0,065 g (0,05 g en relación a 1 L de la
base en panal). Ambos elementos fueron soportados en la parte
superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
Una mezcla de 480 g de polvo de alúmina y 120 g
de polvo de titania fue impregnada con una cantidad predeterminada
de una solución acuosa de acetato de bario de una concentración
predeterminada. El material en polvo fue secado entonces a 110ºC
durante 3 horas mientras se agitaba, evaporando así la humedad.
Después de molerse, el polvo fue cocido a 500ºC durante 3 horas,
soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba soportado fue 1,6
moles en relación a 600 g del polvo combinando 480 g del polvo de
alúmina y 120 g de titania.
Se sumergió el polvo así obtenido en 6 L de una
solución acuosa de hidrógeno-carbonato de amonio de
0,3 moles/L. Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue
filtrada, y secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De
esta forma, el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente en el polvo de alúmina y titania.
Se sumergió el polvo de
alúmina-titania que llevaba Ba en una solución
acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así el Pt en
el polvo. La cantidad de Pt soportado fue 4,0 g en relación con 600
g del polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 del polvo de
titania.
Posteriormente, se sumergió el polvo obtenido en
la solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400º durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,2 g en relación con 600 g
del polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 del polvo de
titania. El segundo polvo fue preparado de esta manera.
Todas las cantidades del primer polvo y el
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar. Se sumergió un
elemento de base monolítico en panal formado por cordierita que
tenía una capacidad de 1,3 L en la mezcla y luego se retiró. Después
de que fuera aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento
de base monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
320,5 g en relación con 1 L de la base en panal. Las capas de
revestimiento contuvieron zirconia como el primero polvo en una
cantidad de 96 g, y alúmina y titania como el segundo polvo en una
cantidad total de 144 g.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de un
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de aspirar
una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a
110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue sumergida en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada, y fue retirada.
Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego fue cocida a 400ºC durante 1 hora.
Posteriormente, se sumergió la base en panal en
una solución acuosa de acetato de potasio de una cantidad
predeterminada, y se retiró. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue sumergida en una
solución acuosa de nitrato de litio de una concentración
predeterminada, y fue retirada. Después de aspirar una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego fue cocida a 500ºC durante 1 hora, obteniendo así
el catalizador del Ejemplo 6. El Pt fue soportado en una cantidad de
1,3 g (1,0 g en relación con 1 L de la base en panal). El Rh fue
soportado en una cantidad de 0,065 g (0,05 g en relación con 1 L de
la base en panal). Cada uno de potasio (K) y litio (Li) fue
soportado en una cantidad de 0,13 mol (0,1 moles en relación con 1 L
de la base en panal). Estos elementos fueron soportados en la parte
superficial de la capa de revestimiento.
Se sumergieron 384 g de polvo de zirconia
estabilizado con bario (conteniendo 1% de moles de Ba) en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 384 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
Una mezcla de 480 g de polvo de
\gamma-alúmina y 120 g de polvo de titania fue
impregnada de una cantidad predeterminada de una solución acuosa de
acetato de bario de una concentración predeterminada. El material en
polvo fue secado entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se
agitaba, y se evaporaba así la humedad. Después de molerse, el polvo
fue cocido a 500ºC durante 3 horas, soportando así Ba en el polvo.
La cantidad de Ba soportado fue 1,6 moles en relación con 600 g del
polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 g de titania.
Se sumergió el polvo así obtenido en 6 L de
solución acuosa de hidrógeno-carbonato de amonio de
0,3 moles/L. Después de agitar durante 15 minutos, la mezcla fue
filtrada, y secada a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molida. De
esta forma, el Ba fue convertido en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente en el polvo de alúmina y titania.
Se sumergió el polvo de
alúmina-titania que llevaba Ba en una solución
acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así el Pt en
el polvo. La cantidad de Pt soportado fue 4,0 g en relación con 600
g del polvo combinando 480 g del polvo de alúmina y 120 g del polvo
de titania.
Posteriormente, se sumergió el polvo obtenido en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y después fue molido.
Posteriormente, el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas,
soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,2 g
en relación con 600 g del polvo combinando 480 g del polvo de
alúmina y 120 g del polvo de titania. El segundo polvo fue preparado
de esta manera.
Todas las cantidades del primer polvo y el
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar.
Se sumergió un elemento de base en panal
monolítico formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L
en la mezcla líquida y luego se retiró. Después de que fuera
aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento de base
monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
320,5 g en relación con 1 L de la base en panal. Las capas de
revestimiento contuvieron zirconia como el primer polvo en una
cantidad de 96 g, y alúmina y titania como el segundo polvo en una
cantidad total de 144 g.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de aspirar
una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a
110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue sumergida en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada, y fue retirada.
Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante
3 horas, y luego cocida a 400ºC durante 1 hora.
Posteriormente, se sumergió la base en panal en
una solución acuosa de acetato de potasio de una cantidad
predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue sumergida en una
solución acuosa de nitrato de litio de una concentración
predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas, y luego fue cocida a 500ºC durante 1 hora,
obteniendo así el catalizador del Ejemplo 7. El Pt fue soportado en
una cantidad de 1,3 g (1,0 g en relación con 1 L de la base en
panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,065 g (0,05 g en
relación con 1 L de la base en panal). Cada uno de K y Li fue
soportado en una cantidad de 0,13 mol (0,1 moles en relación con 1 L
de la base en panal). Estos elementos fueron soportados en la parte
superficial de la capa de revestimiento.
Ejemplo comparativo
1
\gamma-alúmina fue convertida
en una mezcla líquida por el método estándar. Se sumergió un
elemento de base monolítico en panal formado por cordierita que
tenía una capacidad de 1,3 L en la mezcla y luego se retiró. Después
de que fuera aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento
de base monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
240,0 g en relación a 1 L de la base en panal.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de acetato de bario de una concentración
predeterminada, y luego se retiró. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue cocida a 500ºC
durante 3 horas, soportando así 0,4 moles de Ba. Después de esto, se
sumergió completamente la base en panal en 2 L de un solución acuosa
de hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L. La
solución fue agitada durante 15 minutos seguido de filtración. La
base en panal fue secada entonces a 110ºC durante 3 horas, y luego
fue molida. El Ba fue convertido así en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente sobre las superficies de las capas de
revestimiento de alúmina.
Se sumergió la base en panal que tenía capas de
revestimiento de alúmina que llevaban carbonato de bario en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego fue retirada. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada. Después de que se
aspiró una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue
secada a 110º durante 3 horas, y luego cocida a 400ºC durante 1 hora
obteniéndose así el catalizador del Ejemplo Comparativo 1. El Pt fue
soportado en una cantidad de 2,6 g (2,0 g en relación con 1 L de la
base en panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,78 g (0,6 g
en relación con 1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron
soportados en la parte superficial del revestimiento de capa.
Ejemplo comparativo
2
Después de que 240 g de
\gamma-alúmina y 240 g de polvo de zirconia fueran
mezclados a fondo, la mezcla fue convertida en una mezcla líquida
por el método estándar. Se sumergió un elemento de base monolítico
en panal formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en
la mezcla y luego se retiró.
Después de que fuera aspirada una cantidad
extraña de la mezcla, el elemento de base monolítico fue secado y
cocido, formando así las capas de revestimiento. La cantidad de
capas de revestimiento formadas fue 240,0 g en relación con 1 L de
la base en panal.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de acetato de bario de una concentración
predeterminada, y luego se retiró. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue cocida a 500ºC
durante 3 horas, soportando así 0,4 moles de Ba. Después de esto, se
sumergió completamente la base en panal en 2 L de un solución acuosa
de hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L. La
solución fue agitada durante 15 minutos seguido de la filtración. La
base en panal entonces fue secada a 110ºC durante 3 horas, y fue
molida. El Ba fue convertido así en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente sobre las superficies de las capas del
revestimiento de alúmina/zirconia.
Se sumergió la base en panal que tenía capas de
revestimiento de alúmina que llevaba carbonato de bario en una
solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de que
fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal
fue secada a 110ºC durante 3 horas. La base en panal fue entonces
sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera
aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en panal fue
secada a 110ºC durante 3 horas, y luego a 400ºC durante 1 hora,
obteniéndose así el catalizador del Ejemplo Comparativo 7. El Pt fue
soportado en una cantidad de 2,6 g (2,0 g en relación con 1 L de la
base en panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,78 g (0,6 g
en relación con 1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron
soportados en la parte superficial de la capa de revestimiento.
Ejemplo comparativo
3
Después de que fueran mezclados a fondo 240 g de
\gamma-alúmina, 192 g de polvo de zirconia y 4,8 g
de polvo de titania, la mezcla fue convertida en una mezcla líquida
por el método estándar. Se sumergió a un elemento de base monolítico
de panal formado de cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en
la mezcla líquida y luego se retiró. Después de que fuera aspirada
una cantidad extraña de la mezcla, el elemento de base monolítico
fue secado y cocido, formando así las capas de revestimiento. La
cantidad de capas de revestimiento formada fue 240,0 g en relación
con 1 L de la base en panal.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de acetato de bario de una concentración
predeterminada, y luego se retiró. Después de aspirar una cantidad
extraña de la solución, la base en panal fue cocida a 500ºC durante
3 horas, soportando así 0,4 moles de Ba. Después de esto, se
sumergió completamente la base en panal en 2 L de una solución
acuosa de hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3
moles/L.
La solución fue agitada durante 15 minutos
seguido de filtración. La base en panal fue secada entonces a 110ºC
durante 3 horas, y luego fue molida. El Ba fue convertido así en
carbonato de bario y fue soportado uniformemente sobre las
superficies de las capas de revestimiento de
alúmina/zirconia/titania.
Se sumergió la base en panal que tenía capas de
revestimiento de alúmina/zirconia/titania que llevaban carbonato de
bario en una solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina
de una concentración predeterminada, y luego se retiró. Después de
que fuera aspirada una cantidad extraña de la solución, la base en
panal fue secada a 110ºC durante 3 horas. Entonces, la base en panal
fue sumergida en una solución acuosa de nitrato de rodio de una
concentración predeterminada, y fue retirada. Después de aspirar una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas, y luego fue cocida a 400ºC durante 1 hora,
obteniéndose así el catalizador del Ejemplo Comparativo 3. El Pt fue
soportado en una cantidad de 2,6 g (2,0 g en relación con 1 L de la
base en panal). El Rh fue soportado en una cantidad de 0,78 g (0,6 g
en relación con 1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron
soportados en la parte superficial de la capa de revestimiento.
Ejemplo comparativo
4
Después de que fueran mezclados a fondo 240 g de
\gamma-alúmina, 192 g de polvo de zirconia y 48 g
de polvo de titania, la mezcla fue convertida en una mezcla líquida
por el método estándar. Se sumergió un elemento de base monolítico
en panal formado por cordierita que tenía una capacidad de 1,3 L en
la mezcla y luego se retiró. Después de que una cantidad extraña de
la mezcla fuera aspirada, el elemento de base monolítico fue secado
y cocido, formando así las capas de revestimiento. La cantidad de
capas de revestimiento formadas fue 240,0 g en relación con 1 L de
la base en panal.
Se sumergió la base en panal así revestida en una
solución acuosa de acetato de bario de una concentración
predeterminada, y luego se retiró. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue cocida a 500ºC
durante 3 horas, soportando así 0,4 moles de Ba. Después de esto, se
sumergió completamente la base en panal en 2 L de un solución acuosa
de hidrógeno-carbonato de amonio de 0,3 moles/L. La
solución fue agitada durante 15 minutos seguido de filtración. La
base en panal fue secada entonces a 110ºC durante 3 horas, y luego
fue molida. El Ba fue convertido así en carbonato de bario y fue
soportado uniformemente sobre las superficies de las capas de
revestimiento de alúmina/zirconia/titania.
Se sumergió la base en panal que tiene las capas
de revestimiento de alúmina/zirconia/titania que llevaba carbonato
de bario en una solución acuosa de nitrato de platino de
dinitrodiamina de una concentración predeterminada, y luego se
retiró. Después de que fuera aspirada una cantidad extraña de la
solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante 3 horas.
Entonces, la base en panal fue sumergida en una solución acuosa de
nitrato de rodio de una concentración predeterminada, y fue
retirada. Después de que fuera aspirada una cantidad extraña de la
solución, la base en panal fue secada a 110ºC durante 3 horas, y
luego cocida a 400ºC durante 1 hora. El Pt fue soportado en una
cantidad de 2,6 g (2,0 g en relación con 1 L de la base en panal).
El Rh fue soportado en una cantidad de 0,78 g (0,6 g en relación con
1 L de la base en panal). Ambos elementos fueron soportados en la
parte superficial de la capa de revestimiento.
Posteriormente, se sumergió la base en panal en
una solución acuosa de acetato de potasio de una cantidad
predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas. Entonces, la base en panal fue sumergida en una
solución acuosa de nitrato de litio de una concentración
predeterminada, y fue retirada. Después de que fuera aspirada una
cantidad extraña de la solución, la base en panal fue secada a 110ºC
durante 3 horas, y luego fue cocida a 500ºC durante 1 hora,
obteniéndose así el catalizador del Ejemplo Comparativo 4. Cada uno
de potasio (K) y litio (Li) fueron soportados en una cantidad de
0,13 moles (0,1 moles en relación con 1 L de la base en panal).
Ejemplo comparativo
5
Se sumergieron 480 g de polvo de zirconia en una
solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y fue molido, y luego cocido a 400ºC
durante 1 hora, soportando así Rh en el polvo. La cantidad de Rh
soportado fue 2,0 g en relación con 480 g del polvo de zirconia. El
primer polvo fue preparado de esta manera.
480 g de polvo de
\gamma-alúmina fueron impregnados con una cantidad
predeterminada de una solución acuosa de acetato de bario de una
concentración predeterminada. El material en polvo fue secado
entonces a 110ºC durante 3 horas mientras se agitaba, evaporándose
así la humedad.
Después de molerse, el polvo fue cocido a 500ºC
durante 3 horas, soportando así Ba en el polvo. La cantidad de Ba
soportado fue 1,6 moles en relación con 480 g del polvo de
alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo así obtenido
en 6 L de una solución acuosa de hidrógeno-carbonato
de amonio de 0,3 moles/L. Después de agitar durante 15 minutos, la
mezcla fue filtrada, y fue secada a 110ºC durante 3 horas, y luego
fue molida. De esta forma, el Ba fue convertido en carbonato de
bario y fue soportado uniformemente en el polvo de alúmina.
Entonces se sumergió el polvo de Ba/alúmina en
una solución acuosa de nitrato de platino de dinitrodiamina de una
concentración predeterminada. Después de la filtración, el material
en polvo fue secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido.
Posteriormente, el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas,
soportando así el Pt en el polvo. La cantidad de Pt soportado fue
8,0 g en relación con 480 g del polvo de alúmina.
Posteriormente, se sumergió el polvo obtenido en
una solución acuosa de nitrato de rodio de una concentración
predeterminada. Después de la filtración, el material en polvo fue
secado a 110ºC durante 3 horas, y luego fue molido. Posteriormente,
el polvo fue secado a 400ºC durante 2 horas, soportando así Rh en el
polvo. La cantidad de Rh soportado fue 0,4 g en relación con 480 g
del polvo de alúmina. El segundo polvo fue preparado de esta
manera.
Todas las cantidades del primer polvo y el
segundo polvo fueron mezcladas uniformemente, y fueron convertidos
en una mezcla líquida por el método estándar. Se sumergió un
elemento de base monolítico en panal formado por cordierita que
tenía una capacidad de 1,3 L en la mezcla y luego se retiró. Después
de que fuera aspirada una cantidad extraña de la mezcla, el elemento
de base monolítico fue secado y cocido, formando así las capas de
revestimiento. La cantidad de capas de revestimiento formadas fue
321,1 g en relación con 1 L de la base en panal. Las capas de
revestimiento contuvieron 120 g de zirconia como el primer polvo y
120 g de alúmina como el segundo polvo.
Un ensayo sin recarga de combustible equivalente
a 50.000 kilómetros conduciendo fue realizado sobre los
catalizadores purificadores de gases de escape de los Ejemplos
1-7 y Ejemplos Comparativos 1-5,
ajustando cada catalizador en el sistema de escape de un motor de
gasolina de combustión de mezcla pobre de 1,8 L. Después del ensayo,
las cantidades de NOx adsorbido a una temperatura de entrada de
gases de 400ºC durante la operación de combustión de mezcla pobre,
las cantidades de NOx reducido a una temperatura de entrada de gases
de 400ºC durante pulsos ricos, temperaturas al 50% de eliminación
de HC, y emisiones de NOx durante 10-15 operación de
modo fueron medidas en el mismo sistema de escape. Se muestran los
resultados en la Tabla 1.
Como puede observarse de la Tabla 1, el
catalizador del Ejemplo Comparativo 5 exhibió una mayor cantidad de
NOx adsorbido y una mayor cantidad de NOx reducido que los
catalizadores de los Ejemplos Comparativos 1-4. El
catalizador del Ejemplo Comparativo 5 también fue excelente en el
comportamiento de eliminación del NOx en el momento de pulsos ricos
hasta sin recarga de combustible. Por lo tanto, debería ser claro
que soportando Rh y Ba, aparte de otros como en el Ejemplo
Comparativo 5, el comportamiento de eliminación del NOx mejora
considerablemente.
Los catalizadores de los Ejemplos
1-7 de la invención alcanzaron aún un comportamiento
de eliminación del NOx más alto que con el catalizador del Ejemplo
Comparativo 5. Esto es, al parecer, porque una parte de Pt estaba
soportada en una parte de la superficie de las capas de
revestimiento en cada uno de los Ejemplos 1-7.
Como se entiende de la descripción anterior, el
catalizador purificador de gases de escape de la invención alcanza
un alto comportamiento de eliminación de NOx tanto durante el
período inicial como después del ensayo de duración sin recarga de
combustible y, por lo tanto, tiene alta durabilidad.
Si se emplea el método de purificación de gases
de escape de la invención, la producción de NOx por oxidación de NO,
la adsorción del NOx al adsorbente de NOx, y la reducción del NOx
liberado del adsorbente de NOx progresa ligeramente. Por lo tanto,
se hace posible mantener fielmente un buen comportamiento en la
eliminación del NOx no sólo durante un período inicial, sino que
también después del ensayo de duración sin recarga de
combustible.
Además, si opcionalmente se soporta al menos un
elemento seleccionado de Co, Fe y Ni, se reduce además el
envenenamiento de azufre del adsorbente de NOx, de modo que la
durabilidad además queda realzada. Además, como el catalizador se
forma de modo que la concentración de Pt soportado sea más alta en
la parte superficial que en la parte interior, el comportamiento de
eliminación de NOx también mejora.
Aunque la presente invención ha sido descrita con
referencia a lo que en este caso, según se considera, son sus
realizaciones preferidas, debe entenderse que la invención no está
limitada con las realizaciones descritas, los ejemplos o las
construcciones, y que se define por las reivindicaciones que
acompañan.
Claims (10)
1. Un catalizador purificador de gases de escape
que comprende:
un elemento de base;
una capa de revestimiento formada sobre una
superficie del elemento de base; estando formada la capa de
revestimiento por un primer polvo formado de partículas porosas que
soportan rodio, y un segundo polvo formado de partículas porosas que
soportan un material de adsorción de óxidos de nitrógeno; estando
presentes el primer polvo y el segundo polvo en un estado de mezcla;
y
platino soportado en la capa de
revestimiento,
siendo la concentración de platino soportado en
la parte de la capa superficial de la capa de revestimiento mayor
que la concentración de platino soportado en la parte interna de la
capa de revestimiento.
2. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las partículas
porosas, tanto para el primer polvo como para el segundo polvo,
pueden ser seleccionadas de alúmina, sílice, titania, zirconia,
alúmina de sílice, zeolita y en el que si más de uno de estos
materiales es seleccionado, pueden usarse en una mezcla o en una
forma compuesta.
3. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con la reivindicación 2, en el que se usa zirconia para
el primer polvo.
4. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con la reivindicación 3, en el que se usa aluminia para
el segundo polvo.
5. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que
al menos uno del primer polvo y del segundo polvo soporta al menos
un elemento seleccionado del grupo que consiste en cobalto, hierro y
níquel.
6. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que
el segundo polvo soporta platino y 1-10% en peso de
rodio en relación con la cantidad de platino.
7. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que
se proporciona un adsorbente que adsorbe hidrocarburo adyacente al
primer polvo.
8. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las partículas porosas
del primer polvo sirven como adsorbente que adsorbe HC.
9. Un catalizador purificador de gases de escape
de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el adsorbente que
adsorbe HC existe en una interfase entre el primer polvo y el
segundo polvo.
10. Un método purificante de gases de escape que
comprende las etapas de:
disponer, en un paso de gases de escape, un
catalizador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones
1 a 9;
permitir al material de adsorción de óxidos de
nitrógeno adsorber óxidos de nitrógeno en una atmósfera pobre en la
que está presente una cantidad en exceso de oxígeno; y
temporalmente cambiar de la atmósfera pobre a una
atmósfera estequiométrica rica para causar la reducción de óxidos de
nitrógeno liberados del material de adsorción de óxidos de
nitrógeno.
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