MX2011010797A

MX2011010797A - Sustrato de catalizador en panal y metodo para producirlo.

Info

Publication number: MX2011010797A
Application number: MX2011010797A
Authority: MX
Inventors: Ahmed Marouf; Philippe Auroy; Damien Philippe Mey
Original assignee: Saint Gobain Ct Recherches
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-10-28
Also published as: WO2010119226A1; JP2012523954A; KR20110138241A; CN102395429A; EP2419211A1; US20120021895A1

Abstract

La invención se refiere a un sustrato de catalizador hecho de un material inorgánico poroso, para el tratamiento de gas de escape, que tiene una estructura en panal, donde una de las superficies de la estructura permite la absorción del gas de escape que se va a tratar y la otra superficie permite la descarga del gas de escape tratado, y que comprende, entre estas superficies de absorción y descarga, un ensamble de ductos o canales adyacentes con ejes mutuamente paralelos separados por paredes porosas, el soporte está recubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un polímero o copolímero de vinilpirrolidona.

Description

SUSTRATO DE CATALIZADOR EN PANAL Y MÉTODO PARA PRODUCIRLO La invención se refiere al campo de soportes para catalizador hechos de un material inorgánico poroso para el tratamiento de gases de escape, en particular de aquellos provenientes de motores de combustión interna, especialmente de vehículos de motor, por ejemplo, de motores a diesel. Estos soportes tienen una estructura en panal, en la cual una de las caras de la estructura sirve para la absorción de los gases de escape que se van a tratar y la otra cara sirve para descargar los gases de escape tratados, y la estructura comprende, entre estas caras de absorción y descarga, una configuración de ductos o canales adyacentes con ejes mutuamente paralelos, separados por paredes porosas. Alternativamente, los canales pueden estar sellados en uno u otro de los extremos de la estructura de manera que se filtren los restos o partículas de hollín contenidos en los gases de escape. De esta manera, se obtiene una estructura de filtro usualmente llamada filtro de partículas.

Ciertos materiales inorgánicos, como por ejemplo el titanato de aluminio (AI2TÍO5) o la cordierita, tienen una expansión térmica muy baja, hasta temperaturas de aproximadamente 800 °C. Esta característica ventajosa se debe a la presencia de microfracturas en los granos de cerámica. Durante el calentamiento, la expansión intrínseca del material causa primero que las microfracturas se cierren, pero sin la expansión macroscópica del soporte. Gracias a esta expansión térmica baja, es posible emplear soportes o filtros que sean monolíticos, es decir, hechos de un bloque único de cerámica.

Sin embargo, el depositar recubrimientos catalíticos sobre la superficie de las paredes porosas de los panales por lo general hace que estas microfracturas queden selladas, de manera que la expansión térmica del sustrato o filtro aumenta con ello. La presencia del catalizador de hecho prevendrá que se cierren las microfracturas .

Se han propuesto varias soluciones a este problema, pero ninguna de ellas deja de tener inconvenientes. Estas soluciones consisten en depositar compuestos poliméricos en la superficie del soporte antes de depositar el recubrimiento catalítico, técnica que se conoce como "pasivación" .

La solicitud de Patente US 2006/183632 propone por lo tanto pasivar la superficie del soporte usando gelatina o vinil alcohol/copolímeros de vinil amina o vinil alcohol/copolímeros de vinil formamida. Por lo general se agregan agentes de enlace cruzado. La capa de pasivación es luego calcinada al mismo tiempo que el recubrimiento catalitico. Sin embargo, esta solución tiene como resultado una baja afinidad del recubrimiento catalítico para el soporte, y por lo tanto reduce la cantidad de catalizador que puede fijarse al soporte. Además, el calcinado de los agentes de enlace cruzado con frecuencia genera efluentes de gases tóxicos que deben ser reprocesados.

La solicitud de Patente DE 10 2007 023120 propone depositar silanos que se convertirán en siliconas mediante el enlace cruzado. Sin embargo, la descomposición de las siliconas durante la calcinación genera una gran cantidad de efluentes gaseosos y crea la sílice que sella las microfracturas, y por ende un aumento en el coeficiente de expansión térmica.

Un objetivo de la invención es obviar estos diversos inconvenientes proporcionando un método de pasivación que es más amigable con el ambiente. Otro objetivo de la invención es obtener mejor afinidad (antes y después de la calcinación) entre el soporte o la capa de pasivación y el recubrimiento catalítico que es depositado después del paso de pasivación. Otro objetivo de la invención es limitar el aumento del coeficiente de expansión macroscópica del soporte que se proporciona con su recubrimiento catalítico.

Para este propósito, un tema de la invención es un soporte de catalizador hecho de material inorgánico poroso, para el tratamiento de los gases de escape, que tiene una estructura en panal, donde una de las caras de la estructura sirve para la absorción de los gases de escape que se van a tratar y la otra cara sirve para la descarga de los gases de escape tratados, y la estructura comprende, entre estas caras de absorción y descarga, una configuración de ductos o canales adyacentes con ejes mutuamente paralelos separados por paredes porosas, el soporte está recubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un polímero o copolímero de vinilpirrolidona.

Otro tema de la invención es un proceso para obtener un soporte de catalizador hecho de un material poroso inorgánico de acuerdo con la invención, que comprende un paso en el cual se deposita sobre el soporte un polímero o copolímero de vinilpirrolidona, seguido por un paso de secado.

El uso de polímeros a base de polivinilpirrolidona (PVP) como material de pasivación tiene varias ventajas.

No es necesario un agente de enlace cruzado o de curado, ya que estos polímeros se enlazan de forma cruzada por sí mismos durante el secado. Por lo tanto el proceso es más rápido y menos costoso, y también es más amigable con el ambiente ya que involucra el uso de sustancias no tóxicas y reduce el problema de los efluentes gaseosos durante la calcinación.

La afinidad química entre el recubrimiento catalítico y el soporte es también mejorada sobre las soluciones de la técnica anterior. Esta mejor afinidad permite de modo subsiguiente fijar una mayor cantidad de catalizador por unidad de área y obtener un recubrimiento catalítico (o capa brochada) más uniforme, es decir, mejor distribuido sobre la superficie, y por lo tanto una mayor eficiencia catalítica para la misma área de superficie del soporte .

Los polímeros a base de polivinilpirrolidona son particularmente adecuados para pasivar un soporte sobre el cual se depositaría a continuación un recubrimiento catalítico que tendría después de la calcinación, cristalitas muy pequeñas, en particular con un tamaño menor a 20 nm, a modo de incrementar el desempeño catalítico del recubrimiento. Este tipo de recubrimiento, por ejemplo depositado en forma de boehmita, tiene sin embargo el inconveniente de infiltrarse con facilidad en las microfracturas del soporte.

Los polímeros de polivinilpirrolidona también han mostrado ser mejores materiales de pasivación que los conocidos de la técnica anterior. Cuando se depositan en el soporte antes de depositar cualquier recubrimiento catalítico, permiten limitar el incremento del coeficiente de expansión térmica debido a la infiltración del catalizador en las microfracturas de los granos de cerámica del soporte.

De preferencia, los canales se sellan alternativamente en uno u otro de los extremos, de modo que se filtren los residuos o partículas de hollín contenidos en los gases de escape. El soporte que se obtiene es entonces un filtro de partículas que se proporciona con un componente catalítico, que permite por ejemplo eliminar los gases contaminantes de los tipos siguientes: NOx, monóxido de carbono (CO) o los hidrocarburos no quemados (HC) .

De preferencia, el material poroso inorgánico se selecciona de entre titanato de aluminio, cordierita y mullita. También pueden usarse otros materiales, como por ejemplo carburo de silicio o metales sinterizados . La expresión "titanato de aluminio" se entiende con el significado no sólo del propio titanato de aluminio, de fórmula AI2TÍO5, sino también de cualquier material a base de titanato de aluminio, en particular cualquier material que comprenda al menos 70% u 80% e incluso 90% de una fase de titanato de aluminio, y es posible, opcionalmente, que los átomos de titanio y aluminio sean parcialmente sustituidos, en especial con átomos de silicio, magnesio o circonio. Como ejemplos, el titanato de aluminio puede contener una fase menor del tipo de mullita, como se enseña en la solicitud de Patente O 2004/011124, o del tipo de feldespato, como se enseña en la solicitud de Patente EP 1 559 696. También se dan ejemplos de materiales en las solicitudes de Patentes Nos. WO 2009/156652, WO 2010/001062, WO 2010/001064, WO 2010/001065 y WO 2010/001066.

El polímero o copolímero de vinilpirrolidona se selecciona de preferencia de entre polivinil-pirrolidona, copolímeros de vinilpirrolidona/vinil acetato, copolímeros de vinilpirrolidona/vinilimidazona y copolímeros de vinilpirrolidona/vinilcaprolactamo, o cualquier otra de sus mezclas. De preferencia, no se agregan agentes de enlace cruzado .

El soporte de acuerdo con la invención también puede estar cubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un compuesto de tipo silano, especialmente un compuesto de tipo silano que tenga al menos una cadena de carbono que posea al menos un grupo nucleofílico. Este compuesto se deposita en general al mismo tiempo que el polímero o copolímero de vinilpirrolidona. Permite un mejor injerto del polímero o copolímero de vinilpirrolidona sobre el soporte de cerámica porosa. Con la adición del silano, los grupos de alcóxido del silano son hidrolizados por los grupos de hidroxilo presentes en la superficie del soporte y se unen a esta superficie. El silano que tenga al menos una cadena de carbono que posea al menos un grupo nucleofilico puede enlazar el otro extremo del silano injertado con el polímero o copolímero de vinilpirrolidona, mediante reacción con los grupos carbonilo de este último.

El silano que tiene al menos una cadena de carbono que posee al menos un grupo nucleofilico es especialmente del tipo Nu-Ri-Si- (0R2) 3 en el cual Ri y R2 son radicales alquilo y el grupo nucleofilico Nu se puede seleccionar de entre los grupos NH2, SH y OH. El silano puede agregarse al polímero acuoso o a la solución de polímero o a la mezcla agua/alcohol, para hacerlo de más fácil dispersión y limitar su hidrólisis.

De preferencia, el polímero o copolímero de vinilpirrolidona se deposita por impregnación de una solución o dispersión líquida, especialmente acuosa. El contenido por peso de polímero o copolímero de vinilpirrolidona en la solución o dispersión se encuentra ventajosamente entre 1 y 30%, de preferencia entre 5 y 15%. El peso molecular promedio del polímero o copolímero de vinilpirrolidona, especialmente en el momento de ser depositado, está de preferencia entre 10,000 y 1,000,000 g/mol, especialmente entre 15 000 y 500,000 g/mol, o entre 15,000 y 400, 000 g/mol, o en vez, entre 15 000 y 300,000 g/mol o incluso entre 20,000 y 10 0000 g/mol. Estos diversos parámetros - el contenido por peso en la solución o dispersión y el peso molecular promedio - sirven para ajustar la viscosidad de la solución o dispersión, y por lo tanto la penetración del polímero en la microfractura del soporte. Se ha observado que para pesos moleculares mayores, típicamente de 1,000,000 o mayores, disminuye de forma sustancial la cantidad de recubrimiento catalítico que puede fijarse a continuación en el soporte. El peso molecular promedio del polímero o copolímero de vinilpirrolidona es por lo tanto de preferencia menor a 1,000,000 g/mol.

La impregnación se puede realizar en particular por inmersión del sustrato y/o por impregnación al vacío. En este último caso, el sustrato se puede colocar en un desecador bajo una presión de 25 mbar o menor y verter sobre el soporte la solución o dispersión de polímero.

Después de la impregnación, puede eliminarse el exceso de solvente, especialmente agua, por ejemplo inyectando un gas tal como aire, o aplicando presión reducida, por ejemplo una presión menor a 100 mbar, en un extremo del soporte.

Para optimizar la adhesión del recubrimiento catalítico al soporte, el paso de secado se realiza de preferencia a una temperatura de al menos 100 °C, especialmente entre 130 y 170 °C o incluso entre 130 y 160 °C. Para temperaturas menores, la adhesión del polímero al soporte es más débil. El polímero es más soluble en agua y existe el riesgo de que se disuelva durante el depósito del recubrimiento catalítico. Con temperaturas altas en exceso, en especial por arriba de 180 °C o incluso 190 °C, se corre el riesgo de rigidizar el polímero y crear esfuerzos mecánicos dentro del soporte, particularmente durante el depósito del recubrimiento catalítico. También se ha observado que estas temperaturas altas de secado tienen el efecto de reducir la cantidad de recubrimiento catalítico que puede fijarse a continuación en el soporte.

El soporte de acuerdo con la invención se recubre de preferencia sobre al menos parte de su superficie con un recubrimiento catalítico. Este recubrimiento se deposita en la superficie de las paredes del soporte o del filtro después del paso de pasivación. De preferencia, comprende un material de base y un catalizador. El material de base es por lo general un material inorgánico con área de superficie específica alta (típicamente del orden de 10 a 100 m2/g) que asegura la dispersión y la estabilización del catalizador. Ventajosamente, el material de base se selecciona de entre alúmina, circonia, óxido de titanio, óxidos de tierras raras, como óxido de cerio, y óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos . De preferencia, el catalizador se basa en un metal noble, tal como platino, paladio o rodio, o es a base de metales de transición.

El tamaño de partícula del material de base sobre el cual se disponen las partículas del catalizador, generalmente varía de aproximadamente unos cuantos nanómetros hasta algunas decenas de nanómetros, o excepcionalmente algunos cientos de nanómetros.

El proceso de acuerdo con la invención es por lo tanto de preferencia seguido por un paso de deposición de un recubrimiento catalítico y luego por un paso de calcinación, que típicamente se r-ealiza al aire y entre 300 y 900 °C, de preferencia entre 400 y 600 °C.

El tema de la invención es también un soporte para catalizador que puede obtenerse mediante este proceso preferido.

Antes de la calcinación, el soporte de acuerdo con la invención tiene una capa de polímero (el polímero o copolímero de vinilpirrolidona) sobre su superficie. Esta capa de polímero se elimina durante la calcinación. Sin embargo, su presencia permite obtener un soporte calcinado que difiere de los soportes conocidos de la técnica anterior .

La capa de polímero puede identificarse especialmente antes de la calcinación, usando los dos métodos siguientes: por análisis termogravimétrico acoplado con un espectrómetro de masas de manera que se identifiquen los productos de la descomposición del polímero depositado; por extracción, por ejemplo por lixiviado, seguido por análisis de cromatografía, opcionalmente acoplado con un espectrómetro de masas.

El recubrimiento catalítico se deposita típicamente impregnando una solución que comprende el material de base o sus precursores y un catalizador, o un precursor de este catalizador. En general, los precursores usados toman la forma de sales o compuestos orgánicos o minerales que se disuelven o se suspenden en una solución acuosa u orgánica. A la impregnación le sigue un tratamiento térmico de calcinación de manera que el recubrimiento final comprende una fase sólida catalíticamente activa en los poros del soporte o filtro.

Estos procesos, junto con los dispositivos para su implementación, se describen por ejemplo en las siguientes solicitudes de Patente o Patentes: US 2003/044520, O 2004/091786, US 6 149 973, US 6 627 257, US 6 478 874, US 5 866 210, US 4 609 563, US 4 550 034, US 6 599 570, US 4 208,454 y US 5 422 138.

Los soportes de catalizador o filtros catalíticos de acuerdo con la invención pueden usarse en la línea de escape de un motor de combustión interna, típicamente un motor a diesel. Para hacerlo, los soportes de catalizador o filtros catalíticos pueden encerrarse en una esterilla fibrosa y luego insertarse en una lata de metal, lo que con frecuencia se llama "enlatado". La esterilla fibrosa se forma de preferencia a partir de fibras inorgánicas de manera que se confieren las propiedades del requisito del aislamiento térmico de la solicitud. Las fibras inorgánicas son de preferencia fibras de cerámica, como fibras de alúmina, mullita, circonia, óxido de titanio, sílice, carburo de silicio o nitruro de silicio, o en vez de ello fibras de vidrio, como fibras de vidrio R. estas fibras se pueden obtener fibrando de inicio con un baño de óxidos fundidos, o iniciando a partir de una solución de precursores organometálicos (proceso sol-gel) . De preferencia, la esterilla fibrosa es no intumescente y ventajosamente toma la forma de un feldespato picado con una aguja.

La invención se ilustra de manera no limitante mediante los siguientes Ejemplos, en los cuales todos los porcentajes son porcentajes por peso.

Usando el método antes descrito, se obtienen soportes porosos de titanato de aluminio.

En un paso preliminar, el titanato de aluminio se preparó a partir de las siguientes materias primas: - aproximadamente 40% de alúmina por peso, con un nivel de pureza del A1203 mayor a 99.5% y un diámetro promedio d50 de 90 µp?, que es vendido por Pechiney bajo la referencia AR75®; - aproximadamente 50% de óxido de titanio por peso, en forma de rutilo, que comprende más de 95% de T1O2 y aproximadamente 1% de circonia y que tiene un diámetro promedio d50 de aproximadamente 120 µp\, vendido por Europe Minerals; - aproximadamente 5% de sílice por peso, con un nivel de pureza de Si02 mayor a 99.5% y un diámetro promedio dso de aproximadamente 210 pm, vendido por SIFRACO; y - aproximadamente 4% por peso de un polvo de magnesia con un nivel de pureza de MgO mayor a 98%, más de 80% de cuyas partículas tienen un diámetro de entre 0.25 y 1 mm, y es vendido por Nedmag.

La mezcla inicial de óxidos reactivos se mezcló en un horno de arco eléctrico, al aire, bajo operación eléctrica de oxidación. La mezcla fundida fue después vaciada en un molde CS para lograr un enfriamiento rápido. El producto obtenido fue molido y tamizado con objeto de obtener polvos de fracciones de diversos tamaños de partículas. Más precisamente, las operaciones de molido y tamizado se realizaron bajo condiciones adecuadas para obtener al final las siguientes dos fracciones de tamaños de partículas: una fracción con tamaño de partícula caracterizado por un diámetro promedio d^o sustancialmente igual a 50 micrones, designado con el término "tosco"; y una fracción con tamaño de partícula caracterizado por un diámetro promedio d$o sustancialmente igual a 1.5 micrones, designado con el término de fracción "fina".

En el contexto de la presente descripción, el diámetro promedio dso denota el diámetro de la partícula medido por sedigrafía, por debajo del cual cae el 50% por volumen de la población.

El análisis por microsonda demostró que todos los granos de la fase fusionada así obtenida tienen la composición, en porcentajes por peso de los óxidos siguientes, que se reproducen en la Tabla 1: TABLA 1 Las partículas así obtenidas se usaron luego para fabricar monolitos verdes (sustratos) .

Se mezclaron en un mezclador los polvos de acuerdo con la siguiente composición: 100% de una mezcla de dos polvos de titanato de aluminio producidos de antemano mediante vaciado fusionado, a saber, aproximadamente 75% de un primer polvo con un diámetro promedio de 50 ym y 25% de un segundo polvo con un diámetro promedio de 1.5 µp?.

Enseguida se agregó lo siguiente, con relación a la masa total de la mezcla: - 4% por peso de un aglutinante orgánico del tipo de celulosa; - 15% por peso de un agente de formación de poro; 5% de un plastificante derivado de etileno glicol ; - 2% de un lubricante (aceite) ; - 0.1% de un tensoactivo; y aproximadamente 20% de agua para obtener, usando los métodos de la técnica, una pasta homogénea después del mezclado, cuya plasticidad permitió extrudir una estructura en panal al través de un dado, estructura que, después de calcinada, tenia las características dimensionales que se muestran en la Tabla 2.

Enseguida, los monolitos verdes obtenidos se secaron mediante secado por microondas durante un tiempo suficiente para llevar el contenido de agua no unida químicamente hasta menos de 1% por peso.

Los canales de ambos extremos de los monolitos se taponaron usando técnicas muy conocidas, por ejemplo las que se describen en la Patente US 4 557 773, con una mezcla que satisface la formulación siguiente: -100% de una mezcla de dos polvos de titanato de aluminio producidos de antemano por vaciado fundido, a saber, aproximadamente 66% de un primer polvo con un diámetro promedio de 50 ym y 34% de un segundo polvo con un diámetro promedio de 1.5 µ?t?; - 1.5% de un aglutinante orgánico tipo celulosa; - 21.4% de un agente de formación de poro; - 0.8% de un agente de dispersión a base de un ácido carboxílico; y - aproximadamente 55% de agua para obtener una mezcla capaz de sellar los monolitos en cualquier otro canal.

Las características de los monolitos (soporte) después del calcinado progresivo al aire hasta alcanzar una temperatura de 1450 °C, y manteniendo esta temperatura por 4 horas, se muestran a continuación en la Tabla 2: TABLA 2 Forma del monolito cuadrado Ancho 33 mm Largo 152. mm Sección transversal de la cuadrada celda Concentración de las celdas 33 celdas/cm2 Grosor de la pared 350 um Material constitutivo de esencialmente fase de las paredes de filtrado y titanato de aluminio los tapones Porosidad 44% Diámetro promedio del poro 13 um Coeficiente promedio de 1.3 x 10"6/ °C expansión térmica entre 65 y 1000 °C Las características de porosidad se midieron mediante análisis de porosimetría de alta presión de mercurio que se realizó usando un porosímetro Micromeritics 9500.

Luego los monolitos se impregnaron mediante inmersión en una solución que contenía el polímero, y después se secaron.

En el caso de los Ejemplos Comparativos Cl a C5, el polímero usado fue un polivinil alcohol vendido por Celanese Corporation bajo la referencia Celvol 205. Su grado de hidrólisis fue mayor a 88%. En el caso de los Ejemplos Comparativos C4 y C5, el polímero se enlazó de manera cruzada usando ácido cítrico.

El Ejemplo Comparativo C6 corresponde a un monolito no pasivado (por lo tanto, uno sin polímero depositado) .

En el caso de los Ejemplos 1 y 2, el polímero fue una polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular promedio de 58 000 g/mol.

En el caso de los Ejemplos 3 a 7, el polímero fue una polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular promedio de 30,000 g/mol. La solución empleada es vendida por BASF bajo la referencia Luvitec K30. Para el Ejemplo 4, la solución se llevó hasta un pH de 10, por adición de NaOH.

La Tabla 3 siguiente indica: - el tiempo de secado y la temperatura de secado, con las referencias respectivas t y T; la concentración de la solución de impregnación, que se indica con C y que se expresa como un porcentaje por peso de polímero con relación a la cantidad de solución; la cantidad de polímero (material de pasivación) realmente depositado, como un porcentaje por peso, que se indica con Q; - la absorción de agua después de la pasivación, indicada con P, expresada como un porcentaje por peso; la absorción de alúmina, indicada con A, expresada como un porcentaje por peso; y - el coeficiente promedio de expansión térmica del soporte provisto de su recubrimiento catalítico, indicado como TEC y expresado en 10"6/ °C.

La absorción de agua después de la pasivación de usó para estimar la cantidad de catalizador que podría fijarse al soporte, y por lo tanto la afinidad entre el soporte y el futuro recubrimiento catalítico. El método de medición consistió en sumergir el soporte pasivado en agua y luego someter uno de sus extremos a una operación de succión súbita, a manera de que se dejara sólo una película de agua sobre la superficie de las paredes. Una cantidad residual grande de agua es característica de una fuerte afinidad química entre el futuro recubrimiento catalítico y el soporte, y por lo tanto de la posibilidad de fijar más recubrimiento catalítico. Este método se describe en la solicitud de Patente EP 1 462 171.

La absorción de alúmina (A) se midió de la siguiente manera: se preparó una solución de boehmita al 20% por peso suspendiendo 200 g de boehmita (Dispérsalo, suministrado por Sasol) en 1 litro de agua destilada, la solución se acidificó agregando ácido nítrico concentrado (al 52%) hasta alcanzar un pH de 2 y la suspensión se obtiene agitando vigorosamente durante 2 horas. Luego se impregnó el monolito sumergiéndolo en esta solución durante 1 minuto y se removió el exceso de solución presente en el monolito mediante soplado con aire comprimido. Luego la parte se secó al aire a 120 °C durante 2 horas, y después se calcinó por 2 horas a 500 °C al aire parea formar un recubrimiento de alúmina. La absorción de alúmina correspondió al aumento en la masa correspondiente al recubrimiento de alúmina.

El coeficiente promedio de expansión térmica (TEC) se midió entre 65 °C y 1000 °C por dilatometria diferencial con un aumento de temperatura de 5 °C/minuto de acuerdo con el estándar NF B40-308. El espécimen de material probado se obtuvo cortándolo del panal en un plano paralelo a la dirección de extrusión del monolito. Sus dimensiones aproximadas fueron 5 mm x 5 mm x 15 mm. Las mediciones se hicieron después del depósito y la calcinación de la boehmita con objeto de simular el efecto de un recubrimiento catalítico con cristalitas de tamaño muy pequeño después de la calcinación, es decir, del orden de 10 nm.

Las ganancias o las pérdidas de peso (Q, P, A= se expresan en porcentajes por peso con relación al peso del soporte seco antes de la impregnación.

TABLA 3 t T C Q P A TEC (horas) ( °C) Cl 3 105 10 2.3 11 C2 3 105 5 1.4 14 C3 3 105 2 0.5 16 2.0 4.5 C4 3 105 5 1.5 7 C5 3 105 2 0.7 8 C6 - - - 0 23 2.8 5.3 1 3 105 5 0.9 25 2 3 105 2 0.3 25 3 3 105 10 2.6 23 4 3 105 10 2.7 23 5 1 130 10 2.7 25 6 1 150 10 4 26 7 1 160 10 2.3 25 2.9 3.1 Estos resultados muestran que el uso de polivinilpirrolidona en lugar de polivinil alcohol mejora de forma considerable la afinidad entre el soporte y el recubrimiento catalítico depositado después de la pasivación. La razón de esto es que el nivel de absorción de agua de los ejemplos de acuerdo con la invención es mucho mayor que el de los Ejemplos Cl a C5 y muy similar al de la estructura no pasivada.

El efecto de la pasivación de la polivinilpirrolidona que se ilustra mediante el Ejemplo 7 es particularmente ventajoso, dado que el coeficiente de expansión térmica del soporte que es pasivado y luego provisto de su recubrimiento catalítico, disminuye en más del 40% con relación a un soporte no pasivado (Ejemplo C6) antes de depositar el recubrimiento catalítico. El efecto de la pasivación de la polivinilpirrolidona también es mejor que el del polivinil alcohol (Ejemplo C3) .

La Tabla 4 siguiente ilustra la influencia de la temperatura de secado en la adhesión del polímero al soporte .

A diferencia del Ejemplo 7, los Ejemplos 9 y 11 se secaron a 170 °C y 190 °C respectivamente.

A diferencia de los Ejemplos 7 y 9, en los Ejemplos 8 y 10, respectivamente, se agregó a la solución 3-aminopropiltrimetoxisilano (con pureza del 99%, suministrado por Sigma Aldrich) en una cantidad de 5% por peso con relación al peso de la polivinilpirrolidona.

Además de los parámetros ya descritos, la Tabla 4 incluye el parámetro indicado con L, que corresponde a la pérdida de peso después de que el soporte secado se sumerge en agua por un minuto a temperatura ambiente y luego se seca al aire a 105 °C.

TABLA 4 t T C Q P L (% (horas) ( °C) (% por (% por ( % por por peso) peso) peso) peso) 3 3 105 10 2.6 23 2.5 5 1 130 10 2.7 25 1.2 7 1 160 10 2.3 25 0.6 8 1 160 10 2.4 26 0.3 9 1 170 10 2.5 22 0.6 10 1 170 10 2.7 21 0.2 11 1 190 10 2.8 17 0.2 Estos resultados muestran que una mayor temperatura de secado tiene como resultado una mejor adhesión en el soporte de la capa de polímero pasivado, ya que la pérdida de peso (L) después de la inmersión del soporte disminuye cuando aumenta la temperatura de secado. Sin embargo, esto también tiene como resultado una reducción en la afinidad con el futuro recubrimiento catalítico para las temperaturas de secado más altas, ya que la absorción de agua (P) después de la pasivación también disminuye cuando aumenta la temperatura de secado. En consecuencia, una temperatura de secado entre 130 y 170 °C, o de hecho entre 130 y 160 °C, constituye una óptima.

La comparación de los Ejemplos 8 y 10 con los Ejemplos 7 y 9 respectivamente, muestra que la adición de una pequeña cantidad de silano mejora más la adhesión de la capa de polímero con el soporte.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un soporte de catalizador hecho de un material inorgánico poroso, para el tratamiento de los gases de escape, que tiene una estructura en panal, donde una de las caras de la estructura sirve para la absorción de los gases de escape que se van a tratar y la otra cara sirve para la descarga de los gases de escape tratados, y la estructura comprende, entre estas caras de absorción y descarga, una configuración de ductos o canales adyacentes con ejes mutuamente paralelos separados por paredes porosas, el soporte está recubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un polímero o copolímero de vinilpirrolidona .

2. El soporte de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que los canales están sellados alternativamente en uno u otro de los extremos de manera que se filtren los restos o partículas de hollín contenidos en los gases de escape.

3. El soporte de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el material inorgánico poroso se selecciona entre titanato de aluminio, cordierita y mullita.

4. El soporte de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el polímero o copolimero de vinilpirrolidona se selecciona entre polivinilpirrolidona, copolímeros de vinil- pirrolidona/vinil acetato, copolímeros de vinilpirrolidona/vinilimidazola y copolímeros de vinilpirrolidona/vinilcaprolactamo, o cualquier otra de sus mezclas .

5. El soporte de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que es recubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un compuesto de tipo silano, especialmente un compuesto de tipo silano que tenga al menos una cadena de carbono que posea al menos un grupo nucleofílico .

6. El soporte de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que es recubierto sobre al menos parte de su superficie con un recubrimiento catalítico.

7. El soporte de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que el recubrimiento catalítico comprende un material de base y un catalizador.

8. El soporte de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que el material de base es un material inorgánico que tiene un área específica de superficie del orden de 10 a 100 m2/g.

9. Un proceso para obtener un soporte de catalizador hecho de un material inorgánico poroso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un paso en el cual se deposita un polímero o copolímero de vinilpirrolidona sobre el soporte, seguido por un paso de secado.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que el polímero o copolímero de vinilpirrolidona se deposita mediante impregnación de una solución o dispersión líquida, especialmente acuosa.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que el contenido por peso de polímero o copolímero de vinilpirrolidona en la solución o dispersión es de entre 1 y 30%, de preferencia entre 5 y 15%.

12. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el peso molecular promedio del polímero o copolímero de vinilpirrolidona es de entre 10,000 y 1,000,000 g/mol, especialmente entre 20,000 y 100,000 g/mol.

13. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el paso de secado se realiza a una temperatura de al menos 100 °C, especialmente de entre 130 y 170 °C.

14. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones de proceso anteriores, caracterizado en que es seguido por un paso de depósito de un recubrimiento catalítico y luego por un paso de calcinación.

15. Un soporte de catalizador que puede obtenerse mediante el proceso de conformidad con la reivindicación anterior. RE SUMEN La invención se refiere a un sustrato de catalizador hecho de un material inorgánico poroso, para el tratamiento de gas de escape, que tiene una estructura en panal, donde una de las superficies de la estructura permite la absorción del gas de escape que se va a tratar y la otra superficie permite la descarga del gas de escape tratado, y que comprende, entre estas superficies de absorción y descarga, un ensamble de ductos o canales adyacentes con ejes mutuamente paralelos separados por paredes porosas, el soporte está recubierto sobre al menos parte de su superficie interior con al menos un polímero o copolímero de vinilpirrolidona .