RO131099A2 - Procedeu de realizare a catalizatorilor oxidici pe suport ceramic - Google Patents
Procedeu de realizare a catalizatorilor oxidici pe suport ceramic Download PDFInfo
- Publication number
- RO131099A2 RO131099A2 ROA201400925A RO201400925A RO131099A2 RO 131099 A2 RO131099 A2 RO 131099A2 RO A201400925 A ROA201400925 A RO A201400925A RO 201400925 A RO201400925 A RO 201400925A RO 131099 A2 RO131099 A2 RO 131099A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- ceramic support
- support
- hydroxides
- preparing
- active substance
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 7
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 2
- -1 metals hydroxides Chemical class 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016870 Fe(NO3)3-9H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- MRQMWKSGEYNOIG-UHFFFAOYSA-N [Mn](=O)([O-])[O-].[Fe+2] Chemical compound [Mn](=O)([O-])[O-].[Fe+2] MRQMWKSGEYNOIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011872 intimate mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a catalizatorilor oxidici pe suport ceramic. Procedeul conform invenţiei constă în coprecipitarea hidroxizilor metalelor componente, prin reacţia între sărurile metalice şi hidroxid de amoniu, într-un mediu coloidal de alcool polivinilic depus pe suportul ceramic, deshidratarea termică a hidroxizilor, şi sinteza compusului oxidic prin tratament termic.
Description
Invenția se referă la un procedeu de preparare a unor compuși oxidici nanostructurați pe suport ceramic destinați realizării de catalizatori. Invenția urmărește rezolvarea problemei sintezei pe suporți ceramici poroși a unor catalizatori oxidici complecși: ferite, perovskiți, granați, etc. cu compoziție bine determinată, cu structură submicronică, uniformă, controlabilă și cu arie specifică mare.
Cataliza eterogenă (cu catalizator solid) este un fenomen de suprafață caracterizat prin aceea că o reacție chimică între reactanți lichizi sau gazoși are loc cu participarea centrilor activi de pe suprafața catalizatorului prin adsorbția reactanților și desorbția produșilor reacției. O suprafață specifică mare a catalizatorului asigură o viteză de reacție mai mare și o mai bună rezistență la dezactivare (pierderea de centri activi prin adsorbția unor elemente sau compuși chimici dăunători). Un catalizator solid se compune dintr-un suport ceramic sau metalic pe care se depune substanța activă. Suportul ceramic poate avea o arie specifică mai mare decât a suportului metalic, are o mai mare stabilitate termică și chimică și asigură o mai bună aderență a substanței active.
Se cunoaște procedeul de realizare a catalizatorilor metalici pe suport ceramic. Substanța activă este unul sau mai multe metale nobile: Pt, Pd, Rh, Ir, Au, Ag, etc. depuse sub formă de strat subțire pe suprafața suportului prin calcinarea acestui suport după ce a fost îmbibat cu o soluție de săruri solubile ale metalelor nobile.
Se mai cunoaște procedeul de realizare a catalizatorilor pe suport ceramic în care substanța activă este unul sau mai mulți oxizi: Fe2O3, CuO, V2O5, Cr2C>3, TiO2, CeO2, MnO2, etc. depuși sub formă de strat subțire prin aceeași metodă, formarea oxizilor având loc în timpul calcinării.
Procedeele descrise prezintă unele dezavantaje:
straturile de substanță activă sunt foarte subțiri și se pot evapora în cazul tratamentelor termice de durată sau repetate [1];
- aria specifică a straturilor depuse nu o depășește pe cea a suportului ceramic;
- diversitatea substanțelor active, în special a metalelor, este limitată;
Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele procedeelor prezentate mai sus și cuprinde următoarele operații:
¢^-2014-- 00925
7 -11- 2014
- se dizolvă într-un volum de apă cantitățile necesare din săruri solubile ale metalelor ce participă la formarea compusului oxidic și se omogenizează soluția. Sărurile utilizate sunt azotați, cloruri, carbonați, acetați, în general săruri ale acizilor ale căror săruri de amoniu sunt volatile la temperatura de sinteză a compusului. Soluția are concentrația masică între 2% și 10% metale în soluție;
- soluția astfel obținută se amestecă cu o cantitate egală de soluție de alcool polivinilic (C2H5OH)n, polimer ce formează cu apa soluții coloidale, cu concentrația masică între 2% și 10%, iar amestecul se omogenizează. Concentrația metalelor și a coloidului determină grosimea stratului de compus oxidic;
- suportul ceramic poros, monolitic sau granulat, se îmbibă cu amestecul de soluții preparat ca mai sus, se scurge și se usucă. Pe suprafața suportului se formează un strat de gel uscat;
- suportul astfel pregătit se îmbibă la rece cu o soluție de hidroxid de amoniu cu concentrația între 1% și 10%. Apa și hidroxidul de amoniu pătrund în gel fără să-l dizolve, reacționează cu sărurile, precipită un amestec intim de hidroxizi ai metalelor și formează săruri de amoniu solubile în apă. în cazul azotaților are loc reacția:
Me(NO3)n+ n-NH4OH Me(OH)n + n-NH4NO3 în care Me reprezintă un ion metalic de valență n. In mod asemănător decurge și reacția celorlalte săruri metalice cu hidroxidul de amoniu. Deoarece coprecipitarea are loc în mediu coloidal nu se produce fenomenul de floculare, iar amestecul de hidroxizi este mult mai omogen decât în cazul coprecipitării în apă [2], După uscare se obține un gel solid ce conține un amestec intim de hidroxizi metalici și săruri de amoniu în alcool polivinilic;
- suportul ceramic este tratat termic în aer cu temperatură crescătoare până la temperatura prevăzută și se menține la această temperatură timpul necesar formării compusului oxidic cu structura necesară. în timpul tratamentului sărurile de amoniu rezultate în urma precipitării se evaporă, hidroxizii pierd apa si se transformă în oxizi, iar oxizii reacționează între ei formând compusul oxidic. Alcoolul polivinilic arde complet în prezența oxigenului din aer. Au loc următoarele reacții chimice:
- deshidratarea hidroxizilor: 2Me(OH)n -> 2MeOn/2 + nH2O
- formarea compusului: xAOm/2 + yBOn/2 + zCOp/2 -> AxByCzOx+y+z în care m, n și p sunt valențele ionilor metalici A, B și C.
Gazele ce se degajă în timpul tratamentului lasă canale și pori deschiși în masa materialului oxidic mărindu-i mult aria specifică. Temperatura și durata tratamentului determină și dimensiunea monocristalelor.
C\“ 2 O 14 - - O 0 9 2 5 2 7 -11- 2014 în continuare se prezintă un exemplu de aplicare a invenției la prepararea unui catalizator de combustie la temperatură moderată a vaporilor de acetonă diluați în aer. Substanța activă este un perovskit simplu, manganitul de fier FeMnCb, iar suportul ceramic poros este mullit (silicat de aluminiu poros, natural sau sintetic) granulat. Cu acest catalizator combustia vaporilor diluați de acetonă are loc la temperatura de 250 + 300°C [3]. Se procedează după cum urmează:
- în 1000 ml de apă distilată se dizolvă mai întâi 304g de azotat feric (Fe(NO3)3-9H2O), apoi 25lg de azotat de mangan (Μη(Νθ3)2·4Η2θ). Soluția se omogenizează prin agitare mecanică timp de 5 minute;
-J
- în 1000 ml de apă se introduc 50g de alcool polivinilic ((C2H5OH)n) și 50 cm de alcool etilic. După o înmuiere de 2 ore amestecul se încălzește la 80 - 90°C și se agită mecanic până la dizolvarea completă. Soluția astfel preparată se răcește și se filtrează;
- se amestecă cele două soluții și se omogenizează prin agitare mecanică minimum 10 minute;
- în soluția omogenizată se scufundă și se agită granulele de mullit;
- se scurge lichidul din granule, apoi acestea se usucă complet în curent de aer cald;
- granulele uscate se scufundă pentru 10 minute într-o soluție rece de hidroxid de amoniu cu concentrația de 5%;
- se scurge lichidul din granule, apoi acestea se usucă complet în curent de aer cald;
- materialul obținut se încălzește lent în cuptor până la 600°C, apoi se calcinează timp de 5 ore la temperatura de 1000°C. Pe suprafața porilor mullitului se formează o fază pură de perovskit foarte poros, zeci de m2/g, cu monocristale de cca. 100 nm lipite parțial între ele. Această reacție în fază solidă este posibilă datorită omogenității deosebite a amestecului de hidroxizi precipitați în mediu coloidal. Porozitatea mare a mullitului, la care se adaugă porozitatea mare a perovskitului asigură o suprafață de reacție deosebit de mare a catalizatorului;
- dacă este necesar un strat și mai gros de perovskit se repetă operațiile de mai sus începând cu scufundarea în soluția de săruri și alcool polivinilic.
Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:
- pot fi preparați compuși oxidici de o mare diversitate, cu substituții și dopări de orice fel;
- compoziția elementară a produsului obținut este garantată de faptul că în cursul operațiilor de preparare se elimină numai componente volatile, nu și compuși metalici;
ι\- 2014- - 00925
7 -11- 20Η
- coprecipitarea în mediu coloidal permite obținerea unui amestec de hidroxizi metalici cu structură nanometrică și cu omogenitate la scară micronică, condiții necesare pentru o formare ușoară a compusului oxidic;
- compușii oxidici rezultă cu o arie specifică mult mai mare decât cea a suportului;
- compușii oxidici au o mare stabilitate chimică și termică, mai mare decât a oxizilor;
- un catalizator dezactivat în timp poate fi reactivat de mai multe ori printr-un nou tratament termic;
- procedeul este economic: nu necesită folosirea metalelor nobile, iar materiile prime sunt accesibile.
5 <· 2 01 4 -- D Ο 9 2 5 2 7 -11- 2Ο1Α
Bibliografie
1. Haruta M., When Gold Is Not Noble: Catalysis by Nanoparticles, The Chemical Record voi. 3, Issue 2,75-87 (2003).
2. Popa P.D., Rezlescu N., Iacob Gh., Procedeu de obținere a pulberilor de ferită,
Brevet RO-121300, OSIM, București (2008).
3. C. Doroftei, P.D. Popa, E. Rezlescu, N. Rezlescu, Structural and catalytic characterization of nanostructured iron manganite, Composites: Part B 67, 179-182 (2014).
Claims (2)
- Revendicări1. Procedeu de realizare a catalizatorilor oxidici nanostructurați pe suport ceramic caracterizat prin aceea că, în scopul realizării unei compoziții elementare precise a substanței active, un amestec omogen de hidroxizi metalici se obține prin coprecipitarea acestora din săruri ale metalelor componente cu hidroxid de amoniu într-un mediu coloidal de alcool polivinilic depus pe suprafața suportului.
- 2. Procedeu de realizare a catalizatorilor oxidici pe suport ceramic caracterizat prin aceea că, în scopul obținerii în calitate de substanță activă a unui compus oxidic complex, stabil și cu structură poroasă, reacția de formare a compusului are loc printr-un tratament termic adecvat al unui amestec de hidroxizi coprecipitați într-un mediu coloidal depus pe suprafața suportului.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201400925A RO131099B1 (ro) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Procedeu de obţinere a catalizatorilor din compuşi oxidici nanostructuraţi pe suport ceramic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201400925A RO131099B1 (ro) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Procedeu de obţinere a catalizatorilor din compuşi oxidici nanostructuraţi pe suport ceramic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO131099A2 true RO131099A2 (ro) | 2016-05-30 |
| RO131099B1 RO131099B1 (ro) | 2018-04-27 |
Family
ID=56026567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201400925A RO131099B1 (ro) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Procedeu de obţinere a catalizatorilor din compuşi oxidici nanostructuraţi pe suport ceramic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO131099B1 (ro) |
-
2014
- 2014-11-27 RO ROA201400925A patent/RO131099B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO131099B1 (ro) | 2018-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113976130B (zh) | 蜂窝陶瓷/生物碳膜/稀土钙钛矿整体式催化剂制备方法及其应用 | |
| KR101685044B1 (ko) | 휘발성 유기화합물 제거용 다성분계 세리아-지르코니아 기반 복합 금속 산화물 촉매 및 이의 제조방법 | |
| WO2014046305A1 (ja) | 複合光触媒および光触媒材 | |
| US11383224B2 (en) | Ceria-containing mixed oxides for oxygen storage | |
| CN111905714A (zh) | 一种低温等离子体辅助制备用于VOCs催化燃烧尖晶石型催化剂的方法 | |
| CN101683616A (zh) | 柴油碳烟净化用大孔复合金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| KR20140011540A (ko) | 이온 교환방법에 의한 액체 및 기체의 선택적 분리용 무기막 제조방법 | |
| CN103084185B (zh) | 多元金属氧化物负载金催化剂及其制备方法 | |
| CN111495378A (zh) | 一种甲烷化催化剂及其制备方法 | |
| CN114133582A (zh) | 三维立体结构Co-MOF-74材料的制备及其VOCs应用 | |
| KR20060046533A (ko) | 페로브스카이트형 복합 산화물 및 촉매 | |
| RU2440292C2 (ru) | Способ получения перовскитов | |
| US20200102866A1 (en) | Exhaust gas purification apparatus for motor vehicles | |
| RO131099A2 (ro) | Procedeu de realizare a catalizatorilor oxidici pe suport ceramic | |
| CN103523830B (zh) | 一种高比表面积的纯单斜相二氧化锆的制备方法 | |
| JP2013203609A (ja) | 酸素貯蔵能セラミック材料とその製造方法、および触媒 | |
| CN103754932A (zh) | 高比表面积超细铈锆复合氧化物的制备方法 | |
| CN118122314A (zh) | 一种用于pta尾气处理的催化剂载体及其制备方法和应用 | |
| CN102600855B (zh) | 一种三维有序大孔结构的La0.6Sr0.4Fe0.8Bi0.2O3、合成方法和用途 | |
| JP2003225568A (ja) | 揮発性有機化合物浄化触媒とその製造方法 | |
| RU2690852C2 (ru) | Композиции катализаторов без благородных металлов | |
| CN1242844C (zh) | 高比表面积的铈锆固溶体及其制备方法 | |
| CN113000045B (zh) | 一种锰基催化剂及其制备方法和应用 | |
| RU2709862C1 (ru) | Способ получения композиций на основе оксидов циркония и церия | |
| CN103214015B (zh) | 利用阳离子聚电解质模板调控合成花瓣状氧化铈的方法 |