FI90501C - Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa - Google Patents
Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa Download PDFInfo
- Publication number
- FI90501C FI90501C FI920620A FI920620A FI90501C FI 90501 C FI90501 C FI 90501C FI 920620 A FI920620 A FI 920620A FI 920620 A FI920620 A FI 920620A FI 90501 C FI90501 C FI 90501C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- cerium
- catalyst
- europium
- process according
- phase
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 19
- 150000002602 lanthanoids Chemical group 0.000 claims description 12
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) Chemical compound [Ce+3] XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910001940 europium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002492 Ce(NO3)3·6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021604 Rhodium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 either eurium Chemical compound 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- GAGGCOKRLXYWIV-UHFFFAOYSA-N europium(3+);trinitrate Chemical compound [Eu+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GAGGCOKRLXYWIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJHFIVUWUURYJD-UHFFFAOYSA-M lanthanum(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[La+3] IJHFIVUWUURYJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- AZEGRRQOQSUJJK-UHFFFAOYSA-N nitrate;hydrochloride Chemical compound Cl.[O-][N+]([O-])=O AZEGRRQOQSUJJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- WCWKKSOQLQEJTE-UHFFFAOYSA-N praseodymium(3+) Chemical compound [Pr+3] WCWKKSOQLQEJTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N praseodymium(3+);trinitrate Chemical compound [Pr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K rhodium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- YJVUGDIORBKPLC-UHFFFAOYSA-N terbium(3+);trinitrate Chemical compound [Tb+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YJVUGDIORBKPLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
! 90501
Menetelma tefcostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa
Esillå oleva keksinto koskee kolmitoimikatalysaattorin 5 tukiainemateriaalia, joka aktiivisten ainesosien kuten platinan, rodiumin, palladiumin tai ruteniumin lisåksi sisaltaå tukiainekerroksessa ceriumin lisaksi joko euro-piumia, terbiumia, ytterbiumia tai praseodymia. Katalyy-tisså kåytetyt aktiiviset aineet eli mm. platina, rodium, 10 palladium ja rutenium vaikuttavat niin, etta niiden kata- lysoimana haka hapetetaan hiilidioksidiksi, hiilivedyt hiilidioksidiksi ja vedeksi ja typenoksidit pelkistetaån typeksi.
15 Katalyytin perusrakenteen muodostavat kantaja, tuki- ainekerros (washcoat) ja katalyyttimetallit. Kantajan, joko keraamisen tai metallisen kennoston pinnalla on tu-kiaineena tavallisesti 7~Al203:a. Sen tehtMvåna on mm. muodostaa mahdollisimman suuri pinta katalyytteina toimi-20 ville jalometalleille. Tåman tukiaineen mm. termista kes- tavyyttS parantavina lisMaineina kSytetaan esim. maa-al-kalimetalleja ja lantanideja.
DE-hakemusjulkaisussa 2 339 513 on esitetty menetelmå, .25 jossa metallikennosto pHSllystetåån ennen katalyyttiker- roksen lisaSmistM lietteelia, joka on valmistettu sekoit-tamalla Ce(N03)3 · 6H20 vedessS aktivoidun Al203 -pulverin kanssa. Tama liete kuivattiin, jauhettiin ja kal-sinoitiin, jonka jalkeen se sekoitettiin veteen ja typpi-• 30 happoon. Tåhan seokseen kennosto kastettiin ennen kata- lyytillå paallystamista.
-.1 FI-hakemuksessa No 883971 on esitetty pakokaasuja puhdis- tava katalyytti, joka koostuu roonoliittisesta tukiainees-*.35 ta, jonka pinnalle on aikaansaatu aktiivisesta alu- miinioksidista kerros, jossa on mm. muiden yhdisteiden lisaksi ceriumoksidia.
2 90501
Bensiiniå kåyttåvån ajoneuvon pakokaasussa hapetus- ja pelkistysolosuhteet vaihtelevat ajotilanteesta riippuen. Jotta tålloin katalyytti eri olosuhteissa toimisi tasai-sesti ja tehokkaasti pitåå sen kyetS sitomaan ja vapaut-5 tamaan happea tarvittaessa. Tahan hapen varastointiin kåytetMån ceriumia, jota lisåtåan eri maariå tukiainema-teriaaliin.
FI-hakemuksessa No 884977 vaihdellaan ceriumoksidipitoi-10 suutta riippuen kåytetyn alumiinioksidin kMyttomuodosta, joka Al203 voi olla joko inertin, huokoisen tai monoliit-tisen kantaja-aineen pinnalla (washcoat) tai muotoiltuina irtokappaleina.
15 GB-patentissa No 1492929 on esitetty katalyytti jossa metallisubstraatin pinnalla on alumiinioksidikerros jossa mm. on harvinaisten maametallien oksideja.
Bensiiniauton pakokaasussa hapetuspelkistysolosuhteet 20 vaihtelevat ajotilanteesta riippuen. Jotta katalysaattori toimisi mahdollisimman hyvin vaihtelevissa olosuhteissa, sen tukiaineseoksen pitåå kyetS sitomaan ja vapauttamaan happea tarvittaessa. Hapen varastoinnissa toimii nykyi-sisså tuotteissa cerium, jota lisåtåan eri m3åriå tuki- .-35 ainemateriaaliin valmistajasta riippuen.
Ceriumin kyky sitoa ja vapauttaa happea johtuu seuraavas-ta kemiallisesta reaktiosta sen happiyhdisteen oksidin ja kaasumaisen hapen valilla: : 3.0 2 Ce20} + 02 <----> 4 Ce02 (I)
Reaktio on kåanteinen ja reaktiotasapaino on jommalla kummalla puolella hapen osapaineesta riippuen eli cerium on hapettavissa olosuhteissa Ce02:na ja pelkistavisså 33 Ce203: na.
i, 3 90501
Tahan mennesså ceriumin toiminnan yllapito ja edistaminen perustuu sen oksidien tennisen keston so. kidekoon stabi-loinnin hyvåksikåyttoon jollakin tai joillakin lan-tanideista. Yleisimmin kåytetåån lantaania tahan tarkoi-5 tukseen. Europiumia voi esiintya epapuhtautena nykyisissa katalyyteisså siinå tapauksessa, kun kåytetåån puhdista-matonta ceriumoksidia katalyytin kantajassa. Talloin se on xnukana muiden lantanidien joukossa niin pienenM maara-na, ettå silla ei ole xnerkitystH.
10
On myos kiinnitetty huomiota gadoliniumin (Gd) kykyyn edistaa ceriumin hapetusasteen muutosta +3:sta +4:aan. Perusteluina hapetusasteen muutoksen helpottumiselle pi-detSSn vieraan, mutta hyvin paljon ominaisuuksiltaan ja 15 ionikooltaan ceriumia muistuttavan kationin kykyS vaikut- taa ceriumoksidikiteen ionista johtavuutta lisaSvasti.
Osana katalyyttisesti aktiivista faasia sisSltSvat kolmi-toimikatalyytit useita epajaloja roetalleja. Ruteniurn ja 20 nikkeli tunnetaan NO:n pelkistyskatalyytteina. Lisaainei- na on kåytetty myos Fe, Cu, Mn, Sn, Ge, U, Re, Ga ja Y. Epajalometallit lisatSan impregnoimalla niiden nitraatti-kloridi-, asetaatti- ja sitraattiliuoksilla.
.-25 Nyt on yllattMen havaittu, etta lisaamalla europiumia olennaisesti enemman kuin sita esiintyy luonnonmukaisessa lantanidioksidissa, tehostuu cerium-aineen toiminta mer-kittavåsti. Sama koskee terbiumin, ytterbiumin ja prase-odymin lisååmistå joko erikseen tai yhdesså.
: 30 -.- KeksinnQn pååasialliset tunnusmerkit ilmenevåt oheisista patenttivaatimuksista 1-6.
Lantanidien pysyvin hapetusluku yhdisteissåån on +3. Ce-'35 rium, europium ja ytterbium poikkeavat selvimmin tassa suhteessa muista lantanideista, koska niillå esiintyy mybs muita varsin pysyviå hapetuslukuja. Ceriumilla tun- 4 90501 netaan hapetusluku +4, europiumilla ja ytterbiumilla ha-petusluku +2 yhdisteissMan. Tama ilmio johtuu 4f-elekt-ronikehån erikolsesta rakenteesta em. alkuaineilla. ElektronikehMn tSyttyminen tapahtuu siten, etta ensin sen 5 jokaiselle orbitaalille menee 1 elektroni atomin jMrjes- tysluvun kasvaessa (4f-kuorella 7 orbitaalia) ja vasta sitten, kun jokaisella orbitaalilla on yksi elektroni, alkavat orbitaalit miehittyå toisella elektronilla. Tåy-sin tyhja, puoliksi miehitetty ja taysi elektronikehS 10 ovat valitiloja pysyvåmpia energialtaan. Ce 4+, Eu 2+ ja
Yb 2+ edustavat jSrjestyksessa tyhjMM, puoleksi tåytettya ja taytta 4f-elektronikehaS.
Taman keksinnon kohteena on siten kayttaa europiumia e-15 distamaMn ceriumin hapetusluvun muutosta seuraaviin reak- tioihin perustuen: 2 Ce203 ^ 02 ^—^ 4 Ce02 (II) 2 Eu2Oj <---> 4 EuO + 02 (III) yht. Ce203 + Eu203 <---> 2 Ce02 + 2 EuO (IV) 20 NMmå sekaoksidikiteesså tapahtuvat reaktiot helpottavat ceriumin hapetusluvun muutosta 3:sta 4:Man ja pSinvas-toin. TSmM ilmio parantaa ceriumin kykya sitoa happea. Keksinnossa on oleellista, ettM europiumin maara on va-25 hMinen verrattuna ceriumin mMMrMMn (0-9 %) ja etta muita lantanideja ei ole mukana nMiden kahden alkuaineen muo-dostamassa sekaoksidissa. Europium toimii nain olien ceriumin promoottorina reaktiossa (I), mika osoitetaan myos seuraavissa esimerkeissa.
3<3
Keksinnon kohteena olevat tukiainemateriaalit voidaan valmistaa kahdella periaatteella: cerium ja europium li-sataMn kantaja-ainelietteen joukkoon liuoksina esim. nit-raattisuolojen vesiliuoksina ja ne muodostavat valmistuk-35 sen kalsinointivaiheessa keskenaan sekaoksidin. Toinen mahdollisuus on valmistaa ensin naiden aineiden suoloista esim. nitraateista sekaoksidi kuumennuskasittelylla ja i 5 90501 1isata tama muun kantajamateriaalin joukkoon vasta sit-ten. Muu kantajamateriaali voi olla esim. alumiinioksi-dia, piioksidia tai titaanidioksidia. Seuraavissa esimer-keissa on esitetty alumiinioksidia sisåltåvån kantajama-5 teriaalin katalyytin toimintaa tehostava vaikutus lisat- taessa europiumia ceriumin joukkoon.
Esimerkki 1.
Katalyytin valmistus:
Nayte l. (vertailunSyte) 10 Ce-nitraattiliuos (37 p-%) Ce02-maarå 24.8 g H20 83.3 " HN03 ( 65 %) 4.8 " A12Oj 79.4 " 15 Em. aineet lietettiin keskenåån, jauhettiin markSjauha- tuksella 2h ja siveltiin kuumalujan teråsfolion påalle. nayte kalsinoitiin 4 h 550 °C:ssa ja sen jalkeen siihen imeytettiin platinaliuosta (H2PtCl6) niin, etta platinan mSSrS oli 0.23 % koko nSytteen painosta. NSyte pelkistet-20 tiin 480 °C:ssa vedy1IS. Pelkistyksen jalkeen nåytteeseen imeytettiin rodiumliuosta (RhCl3 · 3 HzO) niin, etta Rh mSSrS oli 0.04 % koko painosta ja pelkistys toistettiin vedyllS.
*25 NSytteet 2-5.
Nåytteet valmistettiin kuten nSyte 1. muuten, mutta osa ceriumin måårasta on korvattu europiumilla. Europium-reagenssina kåytettiin europiumnitraattia.
NSyte 2. Eu203:n maårS 2.2 % Ce02:n mååråsta 30 " 3. ____"____ 4.4 ” ____"____ "4. ----"---- 8.8 " ----"---- " 5. ----"----- 44.0 " ----"---- NSyte 6. Valmistus kuten edella, mutta 4.4 % Ce02:sta 35 korvattu praseodyymilla praseodyymiumnitraattina.
6 90501
Nayte 7. Valmistus kuten edella, mutta 4.4 % Ce02:sta korvattu terbiumilla terbiumnitraattina.
NMytteiden testaus suoritettiin synteettisellå pako-5 kaasulla, jonka koostumus vastasi tyypillista kolmitoimi- katalysaattorilla varustetun auton pakokaasua. Testauk-sessa pakokaasun happipitoisuutta sykitettiin auton sSS-tojarjestelmSlle tyypillisella taajuudella (1 Hz) molem-min puolin stokiometrista seosta vastaavaa pakokaasun 10 koostumusta. Nain saatiin vaihtelu happirikkaan ja -koy- han valillS testin aikana.
Kolroitoimikatalyytin toimivuutta kuvataan sen syttyvyy-della, haitallisten komponenttien konvertoitumisella hai-15 tattomiksi syttymisen jalkeen katalyytin toimiessa tay- della teholla seka seossuhteen vaihtelun valkutuksella toimintaan nk. lambda-ikkunan alueella. Syttyvyysarvo on yleensa se ISmpotila, jossa pakokaasun haitalliset kom-ponentit puhdistuvat 50 %.
20
Seuraavissa taulukoissa on esitetty vertailunaytteen ja eri maSria europiumia sisMltavien katalyyttinaytteiden syttyvyydet sekå puhdistuskyky tayden toimivuuden alueella haan, hiilivetyjen ja typenoksidien suhteen.
:2·5
Nayte n:o Eu203(%)* sytt.CO(C) sytt.HC(C) sytt.Nox(C) 1. 0 242 255 244 2. 2.2 236 249 238 3. 4.4 230 250 236 '.Vo 4. 8.8 230 240 232 5. 44.0 274 285 272 * laskettu ceriumoksidin måårasta
Taulukko 1. Katalyyttinaytteiden syttyvyydet haån, hiili 35 vetyjen ja typenoksidien suhteen pakokaasussa.
i.
7 90501 Nåyte n:o CO konv(%) HC konv(%) NOx konv(%) 1. 95 97 96 2. 95 98 97 3. 97 99 98 5 4. 97 99 98 5. 91 94 86
Taulukko 2. Katalyyttinaytteiden tayden tehon puhdistus tehokkuus håån, hiilivetyjen ja typenoksidien suhteen.
10 Seossuhteen vaikutusta nk. lambda-ikkuna-alueella kata- lyytin toimintaan arvioidaan mittaamalla puhdistustehok-kuutta molemmin puolin ns. stokiometrista seospistettå. Mitå leveåmmållå seossuhdealueella katalyytti toimii sen parempi se on. Seuraavassa taulukossa on yksinkertaisuu-15 den vuoksi esitetty lambda-ikkunan laajuus suhteellisina lukuina. Korkeampi pistemåSrå osoittaa katalyyttinåytteen paremmuutta.
NSyte n:o pisteet 20 1. 13.4 2. 15.4 : 3. 16.7 4. 17.5 5. 10.1 ;2T5
Taulukko 3. Katalyyttinaytteiden toimivuus eri seossuh-teilla nk. lambda-ikkuna-alueella.
Havaitaan, etta europium lisMttynå ceriumin joukkoon pa-: 30 rantaa kolmitoimikatalyytin toimivuutta kaikilla toimin- taa kuvaavilla alueilla: syttyvyydesså, tayden tehon kon-vertoimisessa seka lambda-ikkunan osalta, kun europiumok-sidipitoisuus on alle 10 % ceriumoksidin maarasta.
: 35 Kolmitoimikatalyytissa hapetus tapahtuu pelkistys reakti- oissa vapautuvalla hapella. Nain olien on pakokaasussa olevien hapetettavien ja pelkistettavien komponenttien β 90501 suhteen oltava oikea. Tama tilanne saavutetaan, jos moot-tori kay stoikioroetrisella ilmapolttoainesuhteella eli λ=1. Kuvassa 1 on esitetty kolmitoimikatalyytin puhdis-tustehokkuus X:n funktiona.
5 lambda-ikkuna ^ 10 100 - ____ __
90 - NO^ HC
80 - |\ ^ 70 ' /
^ 60 - / I
15 .2 so - / (rt / «- LQ - / <U w \ 1 30' J \ X. 20 - / \ 10 - X___ 20 _ — 0^925 1 0.975 I 1.025 I 1.075 0,95 1.00 1.05 rikas stoikio- laiha metrinen 3-5'
Kuva 1: Hiilimonoksidin, hiilivetyjen ja typen oksidien konversio seossuhteen funktiona.
30 Ns. λ-anturin avulla saadetaan ilma - polttoainesuhdetta moottorin kuormituksen vaihdellessa. Pyrkimyksena on pi-taa seossuhde kuvassa 1 esitetyn λ-ikkunan alueella.
Esimerkki 2.
35 TåmSn keksinnon taustana on europiumin poikkeuksellisen voimakas taipumus esiintya +2:n arvoisena yhdisteissaan. Taman asian varmistamiseksi tutkittiin europiumia, prase- 1 9 90501 odyymiM ja terbiuxnia sisSltavien katalyyttien toimivuutta haSn, hiilivetyjen sekå typenoksidien puhdistuksessa pa-kokaasussa. Praseodyymi on +3:n arvoisena ionikooltaan hyvin lahella cerium(III):a. Terbium voi olla yhdisteis-5 sMan +3:n ja +4:n arvoisena, joskin taipumus esiintya +4:n arvoisena yhdisteisså on heikompaa kuin ceriumilla. Seuraavassa taulukossa on esitetty europiumia, praseodyy-mia ja terbiumia sisåltåvien naytteiden toimivuus pis-teytettyna (naytteet 3, 6 ja 7).
10
Nayte n:o M203 M203(%) syttyv. konver. lambda-ikk. yht.
1 - 41.2 29.4 13.4 84.0 3 Eu203 4.4 * 43.2 3 2.2 1 6.7 9 2.1 6 Pr203 4.4 * 35.4 2 7.9 4.9 6 8.2 15 7 Tbpj 4.4 * 36.9 32.7 5.9 75.5 * laskettu ceriumoksidin mååråsta
Taulukon mukaan vain europiumilla on kyky parantaa kanta-ja-aineen ominaisuuksia katalyyttisesti. Nain olien ioni-20 kooltaan lahes cerium(III):n kokoinen praseodyymi(III) ei lisaa ceriumoksidin ionista johtokykya, kuten kirjalli-suudessa vaitetMSn gadoliniumin tekevan. Pikemminkin ga-doliumin ceriumoksidin hapetuspelkistyskykya parantava vaikutus johtunee sen samanlaisista ominaisuuksista (jos-25 kin heikommista) kuin europiumilla on. Terbiumin kyky esiintya yhdisteissaan +4:n arvoisena ei myoskaan paranna kantajan-aineen ominaisuuksia, joten ceriumoksidin toi-minnan parantuminen tapahtuu reaktioyhtaΙδη (IV) mukai-sesti. Ceriumin hapettumista ediståa europiumin pelkisty-'."30 minen.
Ceriumoksidin kyky parantaa kantaja-aineen toimivuutta kolmitoimikatalyytissS on yhdistetty sen kykyyn sitoa ja vapauttaa happea pakokaasun happipitoisuuden vaihdelles-•. '35 sa. Nain olien voidaan olettaa, etta kantaja-aineen toi mivuus paranee, mikåli jollakin lisaaineella lisataan ceriumoksidin hapensitomiskykyå. Liitteenå olevissa pyl- 10 90501 våsdiagrammoissa l ja 2 on osoitettu, ettei hapensitomis-kyvyn lisSantyminen yksinomaan paranna kantaja-aineen toimivuutta, vaan lisåksi ceriumin hapetusluvun muutoksen nopeus vaikuttaa merkittåvasti ceriumoksidin toimivuu-5 teen. Mittaukset on suoritettu Carlo Erba Sorptomatic 1900-laitteistolla.
Liitteen 1 kuvassa on esitetty europiumoksidin måaran vaikutus kolmitoimikatalyytin hapensitomisky-10 kyyn +25 °c:ssa.
Liitteesså 2 on praseodyymin ja terbiumin vaikutus kolmitoimikatalyytin hapensitomiskykyyn +25 °C:ssa. Kuvassa on Pr ja Tb maårMt 4.4 % ceriumin måarastå.
15
Liitteesta 1 nahdåan, ettå kolmitoimikatalyytin hapensi-tomiskyky kasvaa europiumia ceriumin joukkoon lisattaes-sa. Vaikutus ei kuitenkaan ole kovin såånnonmukainen. Kuvan 2. mukaan terbium lisMS eniten kolmitoimikatalyytin 20 hapensitomiskykyå.
25 ' 30
Claims (5)
1. Menetelma kolmitoimikatalyytin toiminnan tehostamiseksi, jonka kolmitoimikatalyytin tukiaine sisåltåå alumiiniok-sidia ja ceriumia, tunnettu siita, etta ceriumin hapensitomiskyvyn parantamiseksi tukiaineeseen lisataan yhtS seuraavista lantanidiryhmMMn kuuluvista aineista: europium, terbium, ytterbium tai praseodyymi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma tunnettu siita, etta menetelma kasittSa kuumennusvaiheen, jossa muodostetaan ceriumin ja mainitun lantanidiryhman aineen vålinen sekaoksidi.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelma tunnettu siitå, etta lisays tukiaineeseen suoritetaan sekaoksidina kuumennusvaiheen jålkeen.
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelma tunnettu siita, etta lisays suoritetaan ennen kuumennusvaihetta mainittua lantanidiryhman ainetta sisaltåvana liuoksena tai suolana.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelma tunnettu siita, etta mainittu liuos on mainitun lantanidiryhman aineen muodostaman nitraatin vesiliuos ja mainittu suola on mainitun lantanidiryhman aineen muodostama nitraatti. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma tunnettu siita, etta mainitun lantanidiryhmån aineen pitoisuus tukiaineessa on alle 10 % ceriumin maårasta. 12 90501
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI920620A FI90501C (fi) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa |
| DE69316361T DE69316361T2 (de) | 1992-02-13 | 1993-02-12 | Träger für einen dreiwegkatalysator und methode zur dessen herstellung |
| PCT/FI1993/000048 WO1993015834A1 (en) | 1992-02-13 | 1993-02-12 | Support of a three-way catalyst and method of producing the same |
| EP93904048A EP0644800B1 (en) | 1992-02-13 | 1993-02-12 | Support of a three-way catalyst and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI920620 | 1992-02-13 | ||
| FI920620A FI90501C (fi) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI920620A0 FI920620A0 (fi) | 1992-02-13 |
| FI920620L FI920620L (fi) | 1993-08-14 |
| FI90501B FI90501B (fi) | 1993-11-15 |
| FI90501C true FI90501C (fi) | 1994-02-25 |
Family
ID=8534599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI920620A FI90501C (fi) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0644800B1 (fi) |
| DE (1) | DE69316361T2 (fi) |
| FI (1) | FI90501C (fi) |
| WO (1) | WO1993015834A1 (fi) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6423293B1 (en) * | 1996-09-06 | 2002-07-23 | Ford Global Technologies, Inc. | Oxygen storage material for automotive catalysts and process of using |
| US6107240A (en) * | 1997-03-26 | 2000-08-22 | Engelhard Corporation | Catalyst composition containing an intimately mixed oxide of cerium and praseodymium |
| DE19714707A1 (de) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Degussa | Sauerstoff speicherndes Material mit hoher Temperaturstabilität sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6576200B1 (en) | 1998-08-28 | 2003-06-10 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | Catalytic converter for automotive pollution control, and oxygen-storing complex oxide used therefor |
| JP3538034B2 (ja) | 1998-08-28 | 2004-06-14 | ダイハツ工業株式会社 | 酸素吸蔵性セリウム系複合酸化物 |
| WO2000025898A2 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-11 | Arizona Board Of Regents | Compositions, methods and devices for the production of oxygen and hydrogen |
| US20020032123A1 (en) | 2000-02-23 | 2002-03-14 | Ford Global Technologies, Inc. | Exhaust gas catalyst and method of manufacturing same |
| US6492297B1 (en) | 2000-09-15 | 2002-12-10 | Engelhard Corporation | Catalyst composition for purifying exhaust gas |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2194480B1 (fi) * | 1972-08-04 | 1978-07-07 | Engelhard Min & Chem | |
| CA1213874A (en) * | 1983-05-12 | 1986-11-12 | Tomohisa Ohata | Process for producing honeycomb catalyst for exhaust gas conversion |
| JPH0675676B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1994-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
| JPH0644999B2 (ja) * | 1988-04-30 | 1994-06-15 | 株式会社豊田中央研究所 | 排気ガス浄化用触媒 |
-
1992
- 1992-02-13 FI FI920620A patent/FI90501C/fi active
-
1993
- 1993-02-12 EP EP93904048A patent/EP0644800B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-12 DE DE69316361T patent/DE69316361T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-12 WO PCT/FI1993/000048 patent/WO1993015834A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69316361D1 (de) | 1998-02-19 |
| EP0644800A1 (en) | 1995-03-29 |
| WO1993015834A1 (en) | 1993-08-19 |
| FI920620A0 (fi) | 1992-02-13 |
| FI920620L (fi) | 1993-08-14 |
| DE69316361T2 (de) | 1998-04-30 |
| EP0644800B1 (en) | 1998-01-14 |
| FI90501B (fi) | 1993-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2104567B1 (en) | Method of making a NOx storage material | |
| EP1729872B1 (en) | Nitrogen oxide storage catalyst | |
| KR0155576B1 (ko) | 배기 가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법 | |
| JP5526410B2 (ja) | 排ガス中の窒素酸化物除去方法 | |
| JP3291086B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 | |
| EP1859851B1 (en) | Exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying method | |
| EP1964607A1 (en) | Catalyst for exhaust gas clean-up | |
| US8252257B2 (en) | Method for purifying gas, gas purifying apparatus, and gas purifying catalyst | |
| FI90501C (fi) | Menetelmä tehostaa kolmitoimikatalysaattorin toimintaa | |
| JPH10286462A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| KR20100016049A (ko) | 배기 가스 정화용 촉매, 이를 이용한 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 방법 | |
| BR112020026548A2 (pt) | Composição catalisadora, artigo catalisador para o tratamento de gás de escape, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, e, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna | |
| EP2188050A2 (en) | Exhaust gas purifying catalyst | |
| JPH09313938A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| JPH09248462A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| JP3300022B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| JPH02265648A (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| JP2010063949A (ja) | 酸素吸放出材及びそれを含む排ガス浄化用触媒 | |
| KR102296370B1 (ko) | 산소 저장 성분으로서의 혼합 산화물의 용도 | |
| JP2786933B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| KR100665606B1 (ko) | 내연기관 배기가스 정화용 촉매조성물 제조용 400ｐｐｍ 이상 이리듐 성분이 불순물로 포함된 로듐용액 | |
| JP2019034299A (ja) | 窒素酸化物吸蔵材料、排気ガス浄化触媒、排気ガス浄化装置 | |
| JP5324414B2 (ja) | 排気浄化触媒 | |
| JP3379125B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| JPH08173815A (ja) | 排ガス浄化用触媒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application |