RU2417841C1 - Способ изготовления каталитического композиционного покрытия - Google Patents
Способ изготовления каталитического композиционного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417841C1 RU2417841C1 RU2009138705/04A RU2009138705A RU2417841C1 RU 2417841 C1 RU2417841 C1 RU 2417841C1 RU 2009138705/04 A RU2009138705/04 A RU 2009138705/04A RU 2009138705 A RU2009138705 A RU 2009138705A RU 2417841 C1 RU2417841 C1 RU 2417841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- layer
- aluminum
- catalytic
- metal carrier
- Prior art date
Links
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 12
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 8
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- -1 2-3 Chemical compound 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 20
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract description 4
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- QUSQOXBLTWQHMU-UHFFFAOYSA-H dialuminum hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3].[Al+3] QUSQOXBLTWQHMU-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области общего и специального катализа, в частности к способам получения катализаторов окисления оксида углерода и углеводородов, и может найти свое применение в системах снижения токсичности отходящих газов различных технологических процессов, где выбрасываемый в атмосферу газ содержит вредные органические вещества и оксид углерода. Описан способ изготовления каталитического композиционного покрытия, включающий получение каталитически активного слоя на металлическом носителе путем плазменного напыления на металлический носитель порошковой композиции. Нанесение адгезионного слоя производят путем напыления порошковой композиции, содержащий, мас.%: алюминий 3-5, гидроксид алюминия - остальное; нанесение пористого каталитического слоя, производят путем напыления порошковой композиции, содержащий, мас.%: алюминий 3-5, оксид хрома 2-5, оксид вольфрама 0,8-1,2, оксиды церия, лантана, неодима в сумме 1,8-2,2, оксид меди - 2-3, гидрооксид алюминия - остальное; затем ионно-плазменным методом с использованием двух испарителей наносят слой активатора, содержащий, мас.%: оксид меди 27-34, оксид хрома - 66-73. Технический результат - более высокая прочность сцепления каталитического слоя с металлическим носителем, более низкая температура зажигания с сохранением высокой каталитической активности. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области общего и специального катализа, в частности к способам получения катализаторов окисления оксида углерода и углеводородов. Изобретение может найти свое применение в системах снижения токсичности отходящих газов различных технологических процессов, где выбрасываемый в атмосферу газ содержит вредные органические вещества и оксид углерода.
Высокое качество работы систем снижения токсичности вредных выбросов обеспечивается механически прочными, высокоэффективными каталитическими материалами. Наиболее перспективными, с этой точки зрения, являются каталитические материалы на металлических носителях.
Свойства катализаторов очистки от оксидов углерода и углеводородов могут быть улучшены путем модифицирования различными компонентами. Способ приготовления этих катализаторов может быть различным: смешение, пропитка, раздельное или совместное нанесение компонентов.
Известен катализатор для глубокого окисления органических соединений и оксида углерода в газовых выбросах, включающий соединения хрома, меди, алюминия, по крайней мере одно соединение элемента из группы: кремний, магний, титан, цирконий, церий. Соотношение компонентов (в пересчете на оксиды), мас.%: оксид хрома - 5-25; оксид меди - 5-25; по крайней мере одно соединение элемента из группы: кремний, магний, титан, цирконий, церий - 2-45; оксид алюминия - остальное. [RU 2199388 C2, опубл. 21.02.2003].
Недостатком данного способа получения катализатора является многостадийность и усложненность технологии его получения, большие энергозатраты, связанные с провяливанием гранул, сушкой и прокаливанием.
Известны сложные оксидные катализаторы окисления оксида углерода и углеводородов и способы их получения, включая создание каталитического покрытия на пористых инертных носителях, предусматривающие создание каталитической композиции и последующее нанесение ее на пористую основу различными методами [RU 2279311 C2, опубл. 10.07.2006].
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления каталитического элемента [RU 2259879 C2, опубл. 10.09.2005], который включает в себя получение каталитически активного слоя путем плазменного напыления с линейной скоростью 100-150 м/мин на металлический носитель порошковой композиции, содержащей, мас.%: алюминий 3-5, оксид хрома 2-5, оксид вольфрама 0,8-1,2, оксиды церия, лантана, неодима в сумме 1,8-2,2, гидрооксид алюминия - остальное; двухступенчатую термообработку при температуре 350-400°С металлического носителя с напыленным слоем с выдержкой в пределах 0,5 ч с последующим нагревом до 550-700°С и выдержкой 1,5-2,0 ч, формирование сотовой структуры в виде продольных каналов за счет гофрирования металлического носителя с нанесенным каталитически активным слоем и последующим сворачиванием.
Недостатком известного способа получения катализатора является:
1. Недостаточно высокая активность катализатора в процессе окисления углеводородов и оксида углерода при низких температурах (300-500°С), высокая температура зажигания, обусловленные крупно кристаллической структурой каталитического материала, полученного плазменным напылением с использованием стандартных плазмотронов.
2. Недостаточно высокая прочность сцепления каталитического слоя с металлическим носителем, обусловленная разностью коэффициента термического расширения, полученного при нанесении порошковой композиции на стали, не содержащие алюминий.
3. Недостаточная толщина каталитического слоя (50-70 мкм), обусловленная возможностью выкрашивания покрытия при последующей гофрировке материала.
Техническим результатом изобретения является получение композиционного каталитического материала на металлическом носителе, отличающегося более высокой прочностью сцепления каталитического слоя с металлическим носителем, более низкой температурой зажигания с сохранением высокой каталитической активностью.
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления каталитического композиционного покрытия получение каталитически активного слоя на металлическом носителе осуществляют путем плазменного напыления порошковой композиции с использованием двух дозаторов. Перед нанесением каталитически активного слоя наносят адгезионный слой путем напыления порошковой композиции, содержащей, мас.%: алюминий 3-10, гидрооксид алюминия - остальное. Порошковая композиция для нанесения каталитически активного слоя дополнительно содержит оксид меди при следующем содержании компонентов, мас.%: алюминий 3-5, оксид хрома 2-5, оксид вольфрама 0,8-1,2, оксиды церия, лантана, неодима в сумме 1,8-2,2, оксид меди - 2-3, гидрооксид алюминия - остальное. Затем ионно-плазменным методом с использованием двух испарителей наносят слой активатора, содержащей, мас.%: оксид меди 27-34, оксид хрома - 66-73. При нанесении слоя активатора наносят сначала хром, затем медь.
Нанесение порошковой композиции производят на расстоянии 15-50 мм от подложки. Толщину каталитически активного слоя устанавливают в пределах 30-100 мкм. Толщину третьего слоя активатора устанавливают в пределах 4-6 мкм.
Для блочных нейтрализаторов отработавших газов, содержащих оксид углерода и углеводороды, в качестве металлического носителя используют нихромовые стали, например марки Х15Ю5 и Х18Ю5, наличие в составе подложки около 5% алюминия значительно облегчает образование адгезионного слоя при плазменном напылении. В реакторах сложной формы с этой же целью используются термостойкие сплавы Х20Н80, 07Х18Н10Т с рабочей температурой до 1000-1100°С, отсутствие алюминия в составе сплава отрицательно влияет на адгезию в процессе напыления.
Предварительное нанесение адгезионного слоя и использование в качестве металла-связки алюминия дает возможность получать каталитическое композиционное покрытие на различных марках сталей и сплавов в широком диапазоне их составов.
Содержание алюминия непосредственно влияет на адгезию, пористость, толщину адгезионного слоя. При содержании алюминия менее 3 мас.% толщина напыленного слоя не превышает 5 мкм и коэффициент использования порошка не превышает 10%. При содержании алюминия более 10 мас.%, в виду избыточного содержания алюминия, толщина адгезионного слоя составляет более 20 мкм, что снижает термическую прочность всего покрытия в целом.
Нанесение пористого каталитического слоя дает возможность получать пористое каталитически активное покрытие на основе термостабилизированных низкотемпературных оксидов алюминия.
Для катализаторов окисления оксида углерода и углеводородов различного состава лучшим носителем является гамма оксид алюминия, обладающий структурой дефектной шпинели. В связи с этим, в предлагаемом способе изготовления каталитического композиционного покрытия используется гидрооксид алюминия, который при напылении и разложении в плазменной струе дает возможность получать покрытия различной пористости на основе гамма оксида алюминия.
По своим окислительно-восстановительным свойствам хром является одним из лучших катализаторов глубокого окисления углеводородов и оксида углерода.
В соответствии с электронной теорией подбора компонентов для смешанных оксидных катализаторов низкотемпературного окисления оксида углерода исходные оксиды должны принадлежать к полупроводникам с различным типом проводимости, как следствие этого, должно происходить увеличение каталитической активности по сравнению с активностью исходных материалов.
Внесение в качестве дополнительного компонента порошковой композиции меди необходимо для создания системы активаторов окисления оксида углерода и углеводородов «медь-хром-алюминий».
При содержании меди в порошковой композиции для микроплазменного нанесения пористого каталитического слоя, менее 1,0 мас.% наблюдается низкая каталитическая активность. При содержании меди более 3,0 мас.% увеличивается взаимодействие оксида меди с оксидом алюминия и уменьшается термическая устойчивость катализатора.
Проведенные экспериментальные исследования по разработке различных способов получения каталитических материалов показали, что каталитические системы, полученные методами вакуумного испарения, включая магнетронное и ионно-плазменное напыление, имеют значительно более низкую температуру зажигания и, как следствие, более высокую каталитическую активность в реакции окисления оксида углерода, сравнимую с активностью драгметаллов, что связано с образованием аморфных и микрокристаллических структуры покрытия в результате напыления.
Это позволяет избежать при эксплуатации нежелательного прогрева катализатора до 600-700°С, при котором может происходить спекание катализатора и взаимодействие оксидов с носителем с образованием новых менее активных соединений - алюмината меди, хромата одновалентной меди, твердого раствора оксида хрома в оксиде алюминия.
Эффективность алюмомедно-хромового катализатора, термостабилизированного добавками редкоземельных элементов и переходных металлов, определяется химическим и фазовым составом поверхностного слоя.
В предлагаемом способе изготовления каталитического композиционного покрытия нами был выбран для нанесения слоя активатора ионно-плазменный метод.
Очередность нанесения компонентов оксидных каталитических материалов имеет большое значение. Для снижения проникновения активных компонентов в глубину носителя и осаждения их на основных центрах оксида алюминия в предлагаемом способе изготовления каталитического композиционного покрытия предлагается послойное нанесение сначала хрома, затем меди при использовании двух испарителей. При наличии на поверхности меди степень очистки от угарного газа увеличивается.
При содержании оксида меди менее 27 мас.% наблюдается повышение температуры зажигания, связанное с недостаточным количеством активатора на поверхности материала. При содержании оксида меди более 34 мас.% наблюдается изменение цвета покрытия, снижение каталитической активности.
При содержании хрома менее 66 мас.% наблюдается образование промежуточным малоэффективных соединений. При содержании хрома более 73 мас.% наблюдается снижение прочности покрытия.
Существенными отличительными признаками способа изготовления каталитического композиционного покрытия является нанесение адгезионный слой напылением порошковой композиции, содержащей, мас.%: алюминий 3-10, гидрооксид алюминия - остальное, которое дает возможность получать каталитическое композиционное покрытие на различных марках сталей и сплавов в широком диапазоне их составов, и использование ионно-плазменного метода напыления с использованием двух испарителей слоя активатора, содержащего, мас.%: оксид меди 27-34, оксид хрома - 66-73.
Такая совокупность средств достижения цели позволяет получить положительный эффект, который состоит в получении композиционного каталитического материала на металлическом носителе, отличающегося более высокой прочностью сцепления каталитического слоя с металлическим носителем, более низкой температурой зажигания с сохранением высокой каталитической активностью.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выражается в повышении долговечности и эффективности работы систем снижения токсичности отходящих газов технологических процессов, снижении энергозатрат и себестоимости экологических мероприятий.
Пример конкретного выполнения
Предлагаемый способ опробован на специализированном участке ЦНИИ КМ "Прометей".
В лабораторных условиях были приготовлены порошковые композиции составов, представленных в таблице 1 и 2. На опытной экспериментальной установке плазменного нанесения адгезионного слоя с использованием первого дозатора, затем с использованием второго дозатора нанесен каталитически активный слой, затем ионно-плазменным методом с использованием двух испарителей нанесен слой активатора. Размер образцов 100×100 мм, материал - сталь Х15Ю5 толщиной 50 мкм, сталь Х20Н80 толщиной 200 мкм.
Физико-химические свойства полученного катализатора определяли следующими способами:
- содержание элементов определяли атомно-адсорбционным методом;
- удельную поверхность измеряли методом БЭТ по тепловой десорбции азота, используя образцы, размером 30×90 мм, нанесенные на сталь марки Х15Ю5;
- адгезионную прочность определяли путем загиба фольги с напыленным слоем на стержень диаметром 5 мм и исследования под микроскопом на предмет обнаружения трещин и отслоений.
Испытания каталитической активности образцов проводились в кварцевом проточном реакторе. Активность каталитических элементов проверяли в реакции каталитического окисления оксида углерода кислородом воздуха в диапазоне температур от 200 до 500°С в кварцевом проточном реакторе. Расход реакционной смеси 0,5 дм3/мин.
| Таблица 1 | ||
| Составы порошковых композиций | ||
| № п/п | Содержание компонентов порошковой композиции для нанесения адгезионного слоя (мас.%) | |
| Алюминий | Гидрооксид алюминия | |
| 1 | 3 | 97 |
| 2 | 6 | 94 |
| 3 | 10 | 90 |
| Таблица 2 | ||||||
| № п/п | Содержание компонентов порошковой композиции для нанесения пористого каталитически активного слоя (мас.%) | |||||
| Алюминий | Оксид меди | Оксиды церия, лантана, ниодима (в сумме) | Оксид хрома | Оксид вольфрама | Гидрооксид алюминия | |
| 4 | 3,0 | 2,0 | 1,8 | 2,0 | 1,2 | 90,0 |
| 5 | 4,0 | 2,5 | 2,0 | 3,6 | 1,0 | 89,4 |
| 6 | 5,0 | 3,0 | 2,2 | 5,0 | 0,8 | 89,0 |
Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Как следует из таблицы 3, полученный композиционный каталитический материал на металлическом носителе, имеет более высокую прочность сцепления каталитического слоя с металлическим носителем, более низкую температуру зажигания с сохранением высокой каталитической активностью.
| Таблица 3 | |||||||
| Результаты испытаний образцов каталитических композиционных покрытий Свойства каталитических композиционных покрытий, полученных известным (2) и предлагаемым (1) способом |
|||||||
| Способ | Номер состава | Свойства каталитического элемента | |||||
| Марка стали металлич. носителя | Прочность сцепления, кг/мм2 | Открытая пористость, % | Удельная поверхность, м2/г | Каталит. актиность, % | Температура 50% превращения | ||
| Нанесение адгезионного слоя | |||||||
| Предлагаемый | 1*) | Х15Ю5 | 0,45 | 5 | 5,7 | Не изм. | Не изм. |
| Х20Н10Т | 0,48 | 8 | 4,3 | Не изм. | Не изм. | ||
| 2*) | Х15Ю5 | 0,47 | 8 | 2,4 | Не изм. | Не изм. | |
| Х20Н10Т | 0,55 | 4 | 2,8 | Не изм. | Не изм. | ||
| 3*) | Х15Ю5 | 0,47 | 3 | 3,5 | Не изм. | Не изм. | |
| Х20Н10Т | 0,57 | 5 | 5,0 | Не изм. | Не изм. | ||
| Нанесение пористого каталитического слоя | |||||||
| 4 | Х15Ю5 | Не изм. | 30 | 28 | 75 | 180 | |
| Х20Н10Т | Не изм. | 32 | 31 | 80 | 196 | ||
| 5 | Х15Ю5 | Не изм. | 29 | 35 | 82 | 205 | |
| Х20Н10Т | Не изм. | 35 | 36 | 80 | 220 | ||
| 6 | Х15Ю5 | Не изм. | 33 | 33 | 84 | 210 | |
| Х20Н10Т | Не изм. | 36 | 35 | 85 | 180 | ||
| Известный | - | Х15Ю5 | 0,19 | 20-22 | 18-20 | 60-75 | 380 |
| Х20Н10Т | 0,10 | - | - | - | - | ||
| Примечание: 1 - в таблице приведены усредненные значения по трем образцам на точку. | |||||||
Claims (5)
1. Способ изготовления каталитического композиционного покрытия, включающий получение каталитически активного слоя путем плазменного напыления с использованием двух дозаторов на металлический носитель порошковой композиции, содержащей, мас.%: алюминий 3-5, оксид хрома 2-5, оксид вольфрама 0,8-1,2, оксиды церия, лантана, неодима в сумме 1,8-2,2, оксид меди 2-3, гидрооксид алюминия остальное, отличающийся тем, что перед нанесением каталитически активного слоя наносят адгезионный слой напылением порошковой композиции, содержащей, мас.%: алюминий 3-10, гидрооксид алюминия остальное, а последующий каталитически активный слой наносят порошковой композицией, содержащей, мас.%: алюминий 3-5, оксид хрома 2-5, оксид вольфрама 0,8-1,2, оксиды церия, лантана, неодима в сумме 1,8-2,2, оксид меди, 2-3, гидрооксид алюминия, остальное; затем ионно-плазменным методом с использованием двух испарителей наносят слой активатора, содержащий, мас.%: оксид меди 27-34, оксид хрома 66-73.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нанесении слоя активатора наносят сначала хром, затем медь.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение порошковой композиции производят на расстоянии 15-50 мм от подложки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину каталитически активного слоя устанавливают в пределах 30-100 мкм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину третьего слоя активатора устанавливают в пределах 4-6 мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138705/04A RU2417841C1 (ru) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Способ изготовления каталитического композиционного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138705/04A RU2417841C1 (ru) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Способ изготовления каталитического композиционного покрытия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2417841C1 true RU2417841C1 (ru) | 2011-05-10 |
Family
ID=44732559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138705/04A RU2417841C1 (ru) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Способ изготовления каталитического композиционного покрытия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2417841C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532807C2 (ru) * | 2012-11-29 | 2014-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ получения нанокаталитического материала |
| RU2798955C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-06-29 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Способ изготовления катализатора разложения аммиака |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387338B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-05-14 | Delphi Technologies, Inc. | Preparation of multi-component Ce, Zr, Mox high oxygen-ion-conduct/oxygen-storage-capacity materials |
| RU2199388C2 (ru) * | 2001-05-23 | 2003-02-27 | Открытое акционерное общество "Катализатор" | Катализатор для глубокого окисления органических соединений и оксида углерода в газовых выбросах и способ его получения (варианты) |
| RU2259879C2 (ru) * | 2003-09-01 | 2005-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Способ изготовления каталитического элемента |
| RU2279311C2 (ru) * | 2000-03-28 | 2006-07-10 | УМИКОРЕ АГ унд Ко. КГ. | Однослойный высокоэффективный катализатор для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и способ его приготовления (варианты) |
| WO2007093593A1 (fr) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Rhodia Operations | Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium, d'yttrium, de lanthane et d'une autre terre rare, procede de preparation et utilisation en catalyse |
-
2009
- 2009-10-19 RU RU2009138705/04A patent/RU2417841C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387338B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-05-14 | Delphi Technologies, Inc. | Preparation of multi-component Ce, Zr, Mox high oxygen-ion-conduct/oxygen-storage-capacity materials |
| RU2279311C2 (ru) * | 2000-03-28 | 2006-07-10 | УМИКОРЕ АГ унд Ко. КГ. | Однослойный высокоэффективный катализатор для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и способ его приготовления (варианты) |
| RU2199388C2 (ru) * | 2001-05-23 | 2003-02-27 | Открытое акционерное общество "Катализатор" | Катализатор для глубокого окисления органических соединений и оксида углерода в газовых выбросах и способ его получения (варианты) |
| RU2259879C2 (ru) * | 2003-09-01 | 2005-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Способ изготовления каталитического элемента |
| WO2007093593A1 (fr) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Rhodia Operations | Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium, d'yttrium, de lanthane et d'une autre terre rare, procede de preparation et utilisation en catalyse |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532807C2 (ru) * | 2012-11-29 | 2014-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ получения нанокаталитического материала |
| RU2798955C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-06-29 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Способ изготовления катализатора разложения аммиака |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101474566B (zh) | 一种用于甲苯废气催化燃烧的整体催化剂及其制备方法 | |
| Montebelli et al. | Methods for the catalytic activation of metallic structured substrates | |
| Arendt et al. | Structuration of LaMnO3 perovskite catalysts on ceramic and metallic monoliths: Physico-chemical characterisation and catalytic activity in methane combustion | |
| US20150148220A1 (en) | Process for Elimination of Hexavalent Chromium Compounds on Metallic Substrates within Zero-PGM Catalyst Systems | |
| Cao et al. | Crossed ferric oxide nanosheets supported cobalt oxide on 3-dimensional macroporous Ni foam substrate used for diesel soot elimination under self-capture contact mode | |
| KR20170093899A (ko) | 배기 시스템용 아산화질소 제거 촉매 | |
| CN102240560A (zh) | 一种用于有机废气催化燃烧的复合催化剂、制备方法及应用 | |
| Qiao et al. | Hydrogen separation through palladium–copper membranes on porous stainless steel with sol–gel derived ceria as diffusion barrier | |
| Obradović et al. | Catalytic surface development of novel nickel plate catalyst with combined thermally annealed platinum and alumina coatings for steam methane reforming | |
| Hwang et al. | Enhancement of washcoat adhesion for SCR catalysts to convert nitrogen oxide using powder spray coating of TiO2 on metallic honeycomb substrate | |
| US11548067B2 (en) | Method for producing an open-pored metal body having an oxide layer and metal body produced by said method | |
| Martínez Tejada et al. | Au/CeO2 metallic monolith catalysts: influence of the metallic substrate | |
| RU2417841C1 (ru) | Способ изготовления каталитического композиционного покрытия | |
| JP6789491B2 (ja) | 金属箔触媒及びその製造方法、並びに触媒コンバータ | |
| RU2470708C2 (ru) | Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов | |
| CN102319573B (zh) | 一种简便的铜锰复合氧化物整体式催化剂制备方法 | |
| JP5717491B2 (ja) | 揮発性有機化合物用の担体触媒及びその製造方法 | |
| Xu et al. | In situ fabrication of porous MnCo x O y nanocubes on Ti mesh as high performance monolith de-NO x catalysts | |
| WO2025003372A1 (en) | Method of producing a catalyst structure comprising molybdenum carbide, and catalyst structure comprising molybdenum carbide | |
| RU2259879C2 (ru) | Способ изготовления каталитического элемента | |
| Kim et al. | A study on utilization of stainless steel wire cloth as a catalyst support | |
| RU2234979C1 (ru) | Способ приготовления нанесенных катализаторов | |
| Li et al. | Morphology dependence of Nb 2 O 5-supported cobalt oxide in catalytic toluene oxidation | |
| EP3353265B1 (en) | Sulfur-tolerant catalytic system | |
| Zhang et al. | Effect of intermediate layer on the activity and adhesion stability of metal monolith supported LaMn-hexaaluminate catalyst for methane combustion |