RU2515727C2 - Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines - Google Patents

Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
RU2515727C2
RU2515727C2 RU2010137308/04A RU2010137308A RU2515727C2 RU 2515727 C2 RU2515727 C2 RU 2515727C2 RU 2010137308/04 A RU2010137308/04 A RU 2010137308/04A RU 2010137308 A RU2010137308 A RU 2010137308A RU 2515727 C2 RU2515727 C2 RU 2515727C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalytic
coating
substrate
temperature
suspension
Prior art date
Application number
RU2010137308/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010137308A (en
Inventor
Вячеслав Иванович Черноиванов
Юрий Александрович Мазалов
Александр Владимирович Меренов
Александр Валентинович Берш
Анатолий Васильевич Дунаев
Татьяна Викторовна Пронская
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии)
Priority to RU2010137308/04A priority Critical patent/RU2515727C2/en
Publication of RU2010137308A publication Critical patent/RU2010137308A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515727C2 publication Critical patent/RU2515727C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to field of catalysis. Described is method of creating efficient platinum-free catalytic coating on ceramic units for neutralisation of waste gases of autotractor diesel engines, which includes formation of substrate with large value of specific surface on ceramic honeycomb carriers.
EFFECT: increase of catalyst activity.
2 cl, 4 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Тепловые двигатели, в т.ч. автотракторные и транспортные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), общее количество которых около 1 млрд, выбрасывают в окружающую среду большое количество вредных веществ, отрицательно действующих на человека, флору и фауну, а также технические сооружения. Источниками вредных веществ ДВС в основном являются отработавшие газы (ОГ) [1-6]. Их вредные компоненты составляют 0,2-5,0% объема ОГ.Heat engines, incl. automotive and transport internal combustion engines (ICE), the total number of which is about 1 billion, emit a large amount of harmful substances into the environment that negatively affect humans, flora and fauna, as well as technical facilities. The sources of harmful substances in internal combustion engines are mainly exhaust gases (exhaust) [1-6]. Their harmful components make up 0.2-5.0% of the exhaust gas volume.

Основными вредными веществами ОГ являются: оксиды азота (NOx); различные соединения серы и свинца; углеводороды разнообразного строения и состава, в т.ч. канцерогенные (СхНу); оксид углерода (СО); сажа (С).The main harmful substances in exhaust gases are: nitrogen oxides (NO x ); various sulfur and lead compounds; hydrocarbons of various structures and compositions, including carcinogenic (C x H y ); carbon monoxide (CO); soot (C).

Уменьшить вредность отработавших газов можно путем:Reduce the harmfulness of exhaust gases by:

- совершенствования ДВС и их рабочих процессов,- improving the internal combustion engine and their work processes,

- применения топлив улучшенного качества и альтернативных топлив,- use of improved fuels and alternative fuels,

- очистки и нейтрализации ОГ.- purification and neutralization of exhaust gas.

ОГ дизелей необходимо очищать от оксидов азота, диоксида серы и сажи. Стандартная очистка и нейтрализация ОГ ДВС включает: очистку от твердых частиц и масла фильтрацией; нейтрализацию каталитическим окислением продуктов неполного сгорания топлива с одновременным восстановлением оксидов азота [4-8]. Каталитические нейтрализаторы различаются составом катализатора и материалом носителя.Diesel exhaust gas must be cleaned of nitrogen oxides, sulfur dioxide and soot. Standard cleaning and neutralization of engine exhaust gas includes: purification from solid particles and oil by filtration; neutralization by catalytic oxidation of products of incomplete fuel combustion with the simultaneous reduction of nitrogen oxides [4-8]. Catalytic converters differ in catalyst composition and carrier material.

Имеются простые и сложные системы очистки и нейтрализации ОГ ДВС [3-6]. Например, в системе нейтрализации «Фольксваген» 1-й катализатор окисления очищает ОГ от СО и СН, а во 2-м образуется двуокись азота для окисления твердых частиц. Для уменьшения оксидов азота использован их накопитель, периодически очищаемый богатой горючей смесью. Система очистки ОГ дизелей «Пежо» включает блок управления его работой с соответствующими датчиками, систему дозировки присадки к топливу и сажевый фильтр, который выполняет и функцию катализатора на основе карбида кремния пористой структуры. А европейское автомобильное сообщество и КамАЗ приняли программу развития «технологии SCR» - селективного восстановления выбросов NOx введением в ОГ паров мочевины или ее аналога,There are simple and complex systems for cleaning and neutralizing exhaust gas of internal combustion engines [3-6]. For example, in the Volkswagen neutralization system, the 1st oxidation catalyst purifies the exhaust gas from CO and CH, and in the 2nd, nitrogen dioxide is formed to oxidize solid particles. To reduce nitrogen oxides, their accumulator was used, periodically cleaned with a rich combustible mixture. The exhaust gas cleaning system for Peugeot diesel engines includes a control unit for its operation with appropriate sensors, a fuel additive dosing system and a particulate filter, which also serves as a catalyst based on silicon carbide of a porous structure. And the European automobile community and KamAZ adopted a program for the development of "SCR technology" - selective recovery of NOx emissions by introducing urea vapor or its equivalent into exhaust gas,

В РФ разработки различных систем очистки и нейтрализации ОГ ДВС ведет ГНЦ РФ ФГУП НАМИ [3, 4, 6, 7, 10-12], Институт проблем катализа им. Г.К.Борескова и многие другие НИИ [13-19]. Согласно постановлению Правительства РФ №1348-р от 24.09.2002 все автомобили в РФ должны обеспечивать выполнение норм ЕВРО-1. Отечественные дизели, например ЯМЗ, в лучшем случае отвечают нормам Евро-2, и только с установкой ЦПГ российско-американского СП предполагается в 2011 г. вывести дизели КамАЗ на нормы «Евро-3» и «Евро-4». Дизель Д-240 лишь в 2009 г. стал удовлетворять нормам «Евро-3». ДВС легковых автомобилей в экспортном исполнении, как правило, отвечают нормам Евро-3.In the Russian Federation, the development of various systems for cleaning and neutralizing exhaust gas from internal combustion engines is carried out by the State Research Center of the Russian Federation FSUE NAMI [3, 4, 6, 7, 10-12], G.K. Boreskova and many other research institutes [13-19]. According to Decree of the Government of the Russian Federation No. 1348-r dated 09.24.2002, all cars in the Russian Federation must ensure compliance with the EURO-1 standards. Domestic diesels, such as YaMZ, at best meet Euro-2 standards, and only with the installation of a Russian-American joint venture CPG is it planned to bring KamAZ diesels to Euro-3 and Euro-4 standards in 2011. The D-240 diesel engine only in 2009 began to satisfy Euro-3 standards. ICE passenger cars in export performance, as a rule, meet Euro-3 standards.

Основным способом нейтрализации ОГ ДВС остается каталитическое окисление продуктов неполного сгорания и каталитическое восстановление оксидов азота [3-7]. Один из факторов эффективности катализатора - развитая структура его подложки. Однако металлические носители, изготавливаемые из фехралевой гладкой и гофрированной фольги, и керамические - из кордиеритной или муллитной керамики, имеют слаборазвитую поверхность. Для ее увеличения фехралевые носители подвергают травлению и термообработке для образования на поверхности γ-окиси алюминия с высокой удельной поверхностью. На керамических носителях формируют слой-подложку с развитой структурой и открытыми порами из материалов с высокой удельной поверхностью.The main way to neutralize the exhaust gas of internal combustion engines remains the catalytic oxidation of products of incomplete combustion and the catalytic reduction of nitrogen oxides [3-7]. One of the factors of catalyst efficiency is the developed structure of its substrate. However, metallic supports made of fechral smooth and corrugated foil, and ceramic ones made of cordierite or mullite ceramics, have an underdeveloped surface. To increase it, fechral carriers are subjected to etching and heat treatment to form γ-alumina with a high specific surface on the surface. A ceramic layer forms a substrate layer with a developed structure and open pores from materials with a high specific surface.

Главный фактор эффективности катализатора - состав и качество рабочего слоя. Основным компонентом этого слоя используют благородные металлы - платину, палладий и родий. Однако с высокой активностью им присущи недостатки - требуются чистые топлива, т.к. они уязвимы к каталитическим ядам - соединениям серы, свинца, железа. Стойкость к каталитическим ядам актуальна и для очистки газов мусоросжигающих заводов.The main factor in the effectiveness of the catalyst is the composition and quality of the working layer. The main component of this layer is used noble metals - platinum, palladium and rhodium. However, with high activity, they have disadvantages - they require clean fuels, because they are vulnerable to catalytic poisons - compounds of sulfur, lead, iron. Resistance to catalytic poisons is also relevant for the purification of gases from incineration plants.

Другой недостаток катализаторов из благородных металлов: при попадании на их поверхность горючих веществ свыше нормы возможно их интенсивное горение, разрушающее нейтрализатор. Кроме того, благородные металлы дефицитны и дороги. Поэтому ведутся исследования эффективных бесплатиновых каталитических композиций, однако серийного производства их нет.Another disadvantage of noble metal catalysts: if flammable substances get above their norm on their surface, intense burning is possible, which destroys the converter. In addition, noble metals are scarce and expensive. Therefore, research is being carried out on effective free-of-charge catalytic compositions, however, they are not mass-produced.

В целом эффективность катализатора на выбранном носителе определяется качеством таких работ [2]:In general, the effectiveness of the catalyst on the selected medium is determined by the quality of such works [2]:

- нанесение вторичного носителя (подложки) с высокой удельной поверхностью, определяющего скорость протекания внутридиффузионных процессов и эффективность работы каталитического компонента;- the application of a secondary carrier (substrate) with a high specific surface, which determines the rate of intra-diffusion processes and the efficiency of the catalytic component;

- подбор и нанесение активного компонента, определяющего процесс катализа, т.е. конкретные химические реакции.- selection and application of the active component that determines the catalysis process, i.e. specific chemical reactions.

Способ нанесения подложки по патенту России [24] включает 12-15-часовое прокаливание сотового носителя из алюминийсодержащей фольги при 850-920°С в токе воздуха или кислорода, неоднократное нанесение на его поверхность подложки из модифицированного оксида алюминия из водно-спиртовой суспензии с азотнокислым церием, а затем термообработку при 500-550°С. Способ нанесения каталитически активного компонента не описан.The method of applying a substrate according to the patent of Russia [24] includes a 12-15-hour calcination of a honeycomb carrier made of aluminum-containing foil at 850-920 ° C in a stream of air or oxygen, repeatedly applying to its surface a substrate of modified aluminum oxide from an aqueous-alcoholic suspension with nitric acid cerium, and then heat treatment at 500-550 ° C. A method of applying a catalytically active component is not described.

В способе приготовления катализатора в целом по европейскому патенту [21] на носителе сотовой структуры формируют слой оксида алюминия с последующим введением стабилизирующих и модифицирующих оксид алюминия добавок и каталитических компонентов. Для получения высокой (120-130 м2/г) удельной поверхности подложки с содержанием Аl2O3 7-14 мас.%, нанесение оксида алюминия повторяют с последующей сушкой. Далее наносят активную фазу из металлов платиновой группы с содержанием СеО2 в Аl2О3 8-15 мас.%.In the method for preparing the catalyst as a whole according to the European patent [21], an alumina layer is formed on a honeycomb carrier with the subsequent introduction of stabilizing and modifying alumina additives and catalytic components. To obtain a high (120-130 m 2 / g) specific surface area of the substrate with an Al 2 O 3 content of 7-14 wt.%, The deposition of alumina is repeated, followed by drying. Next, the active phase is applied from platinum group metals with a CeO 2 content in Al 2 O 3 of 8-15 wt.%.

Этот способ является многостадийным и энергоемким. Кроме того, происходит неполная миграция атомов Аl на поверхность металлической ленты из-за недостаточной температуры и образование неоднородного по составу оксидного слоя, включающего в основном оксиды железа. Это ухудшает адгезию покрытия и приводит к его отслаиванию. Другим недостатком способа является использование в качестве основы суспензии гидроксида алюминия с низкой удельной поверхностью и адгезией, что требует добавления пластификатора - азотнокислого алюминия.This method is multi-stage and energy intensive. In addition, incomplete migration of Al atoms to the surface of the metal strip occurs due to insufficient temperature and the formation of an inhomogeneous composition of the oxide layer, which includes mainly iron oxides. This impairs the adhesion of the coating and leads to its peeling. Another disadvantage of this method is the use as a basis of a suspension of aluminum hydroxide with a low specific surface area and adhesion, which requires the addition of a plasticizer - aluminum nitrate.

Известен способ [SU 1034762 А] подготовки подложки для катализатора окисления СО путем изготовления системы из двух алюминиевой лент сворачиванием их и последующим анодированием. Его проводят в 10%-ном растворе щавелевой кислоты при 20°С, плотности тока 5 А/дм2 в течение 1,5 ч. Этим способом получают оксидные слои подложки толщиной 100 мкм, не обладающие достаточной удельной поверхностью.The known method [SU 1034762 A] preparing a substrate for a CO oxidation catalyst by manufacturing a system of two aluminum strips by folding them and then anodizing them. It is carried out in a 10% solution of oxalic acid at 20 ° C, a current density of 5 A / dm 2 for 1.5 hours. In this way, oxide layers of a substrate 100 μm thick are obtained that do not have a sufficient specific surface area.

Известен способ [SU 733717 А] подготовки подложки для катализатора с повышенной активностью и механической прочностью. Здесь перед нанесением активного слоя титановую пластину анодируют в растворах соляной и серной кислот. Однако данный способ позволяет получать оксидный пористый слой только на титане.The known method [SU 733717 A] preparing a substrate for a catalyst with increased activity and mechanical strength. Here, before applying the active layer, the titanium plate is anodized in solutions of hydrochloric and sulfuric acids. However, this method allows to obtain an oxide porous layer only on titanium.

Известен [WO 94/09903 А1] способ формирования пористого оксидного слоя на алюминиевом сотовом блоке окислением его поверхности в электролите. Его ведут в течение часа в растворе серной кислоты концентрацией 9 мас.%, при температуре 30-40°С, постоянном токе плотностью 96,2 А/м2, напряжением 8-15 В. Однако получаемый оксидный слой обладает незначительной толщиной (2-10 мкм), низкой химической и термической стойкостью, невысокой удельной поверхностью оксидного слоя (30-150 м2/г).Known [WO 94/09903 A1] is a method of forming a porous oxide layer on an aluminum honeycomb block by oxidizing its surface in an electrolyte. It is conducted for an hour in a solution of sulfuric acid with a concentration of 9 wt.%, At a temperature of 30-40 ° C, a constant current density of 96.2 A / m 2 , a voltage of 8-15 V. However, the resulting oxide layer has a small thickness (2- 10 microns), low chemical and thermal resistance, low specific surface area of the oxide layer (30-150 m 2 / g).

Известен также алюминиевый катализатор [JP № 3-49614 А], в котором вначале создают поверхностный слой оксида алюминия с удельной поверхностью 100-300 м2/г, затем формируют второй аналогичный слой с удельной поверхностью 10-50 м2/г, а на него наносят каталитический слой с платиной, палладием и/или родием. Недостатками этого катализатора, как и всех с благородными металлами, являются дороговизна и сложность процесса получения.An aluminum catalyst is also known [JP No. 3-49614 A], in which first a surface layer of aluminum oxide with a specific surface of 100-300 m 2 / g is created, then a second similar layer with a specific surface of 10-50 m 2 / g is formed, and a catalytic layer is applied with platinum, palladium and / or rhodium. The disadvantages of this catalyst, as well as all with precious metals, are the high cost and complexity of the process.

Модификацию поверхностей монолитных керамических блоков с небольшой удельной поверхностью (0,1-10 м2/г) и малой пористостью (30-49%) проводят также нанесением подложки. Так, предложен способ [22], включающий: термообработку носителя при 800-1050°С; нанесение на него слоя гидроксида алюминия из водного раствора гидроксида калия в присутствии порошка металлического алюминия при температуре 20-25°С; формирование слоя оксида алюминия путем термической дегидратации гидроксида алюминия; введение одного или нескольких веществ, термостабилизирующих оксид алюминия; нанесение одного или нескольких каталитических веществ. Недостатками способа являются продолжительность - от 24 до 70 часов, многостадийность и трудность достижения высокого качества. Длительная выдержка носителя, например, из кордиерита в растворе гидроксида калия при температуре 40-50°С приводит к разбуханию керамики и растрескиванию ее при термообработке.The surface modification of monolithic ceramic blocks with a small specific surface (0.1-10 m 2 / g) and low porosity (30-49%) is also carried out by applying a substrate. So, the proposed method [22], including: heat treatment of the carrier at 800-1050 ° C; applying to it a layer of aluminum hydroxide from an aqueous solution of potassium hydroxide in the presence of a powder of aluminum metal at a temperature of 20-25 ° C; the formation of a layer of aluminum oxide by thermal dehydration of aluminum hydroxide; the introduction of one or more substances, thermostabilizing alumina; application of one or more catalytic substances. The disadvantages of the method are the duration - from 24 to 70 hours, multi-stage and the difficulty of achieving high quality. Long exposure of the carrier, for example, from cordierite in a solution of potassium hydroxide at a temperature of 40-50 ° C leads to swelling of the ceramics and its cracking during heat treatment.

По патенту США [23] монолитный носитель многократно обрабатывают глиноземной суспензией, в которую диспергирован порошок оксида алюминия с оксидом церия, причем оксид церия образуют предварительной пропиткой порошка оксида алюминия раствором соли церия и последующим прокаливанием. Обработанный суспензией носитель прокаливают для получения оксидно-алюминиевого покрытия. Недостаткам способа является низкая прочность сцепления оксида алюминия с металлической поверхностью, в результате чего мал ресурс катализатора из-за постепенного отслоения подложки с активными веществами.According to US patent [23], the monolithic carrier is repeatedly treated with an alumina suspension in which aluminum oxide powder with cerium oxide is dispersed, the cerium oxide being formed by preliminary impregnation of the aluminum oxide powder with a solution of cerium salt and subsequent calcination. The suspension-treated support is calcined to obtain an alumina coating. The disadvantages of the method is the low adhesion strength of aluminum oxide to a metal surface, resulting in a low catalyst resource due to the gradual peeling of the substrate with the active substances.

В патенте [24] нанесение подложки из суспензии проводят при следующем соотношении ее компонентов, мас.%: гидроксид алюминия - 22-32, азотнокислый алюминий - 2-4, азотнокислый церий - 2-5, вода-спирт в соотношении 1:1 до 100. За одно погружение наносят на блок подложкой 7…14 мас.% оксида алюминия. При необходимости стадии погружения носителя в суспензию повторяют. Далее наносят активную фазу из одного или нескольких металлов платиновой группы на подложку, проводят сушку и восстановление. Способ нанесения активной фазы не описан.In the patent [24], the substrate is applied from the suspension in the following ratio of its components, wt.%: Aluminum hydroxide - 22-32, aluminum nitrate - 2-4, cerium nitrate - 2-5, water-alcohol in a ratio of 1: 1 to 100. For one dive, 7 ... 14 wt.% Alumina is applied to the block with a substrate. If necessary, the steps of immersion of the carrier in the suspension are repeated. Next, an active phase of one or more platinum group metals is applied to the substrate, drying and reduction are carried out. The method of applying the active phase is not described.

В одном из последних российских патентов [25] предложен наиболее совершенный способ приготовления катализатора в целом. Каталитическое покрытие из одного или нескольких металлов платиновой группы наносят, после прокаливания сотового носителя, одновременно с нанесением на его поверхность подложки из модифицированного оксида алюминия из водно-спиртовой суспензии с последующей сушкой и восстановлением. Суспензия содержит компоненты в мас.%: бемит - 15-30, азотнокислый алюминий - 1-2, азотнокислый церий - 4-8, 25%-ный раствор гидроксида аммония - 10-20, одна или несколько неорганических солей металлов платиновой группы, в пересчете на металлы - 0,020-0,052, вода-спирт в массовом соотношении 1:5…1:10 - остальное. При этом используют бемит с исходной удельной поверхностью не менее 300-350 м2/г.One of the latest Russian patents [25] proposed the most advanced method for preparing the catalyst as a whole. A catalytic coating of one or more platinum group metals is applied, after calcining the honeycomb carrier, simultaneously with the application of a modified alumina substrate from a water-alcohol suspension onto its surface, followed by drying and reduction. The suspension contains components in wt.%: Boehmite - 15-30, aluminum nitrate - 1-2, cerium nitrate - 4-8, 25% solution of ammonium hydroxide - 10-20, one or more inorganic salts of platinum group metals, in in terms of metals - 0,020-0,052, water-alcohol in a mass ratio of 1: 5 ... 1: 10 - the rest. In this case, boehmite with an initial specific surface area of at least 300-350 m 2 / g is used.

Носитель из гофрированной и свернутой в блок стальной ленты прокаливают при температуре 1000-1125°С, а керамический носитель, содержащий кордиерит, гематит, рутил, карбид кремния, прокаливают при температуре 500-1000°С. Этот катализатор с поверхностью из модифицированного оксида алюминия и активной фазой одного или нескольких металлов платиновой группы имеет:The carrier of corrugated and rolled into a block of steel strip is calcined at a temperature of 1000-1125 ° C, and the ceramic carrier containing cordierite, hematite, rutile, silicon carbide is calcined at a temperature of 500-1000 ° C. This catalyst with a surface of modified alumina and an active phase of one or more platinum group metals has:

- удельную поверхность покрытия - 100-200 м2/г,- specific coating surface is 100-200 m 2 / g,

- содержание Аl2О3 - 5-13 мас.%,- the content of Al 2 About 3 - 5-13 wt.%,

- содержание CeO2 - 0,5-1,3 мас.%,the content of CeO 2 is 0.5-1.3 wt.%,

- активную фазу из металлов платиновой группы - 0,12-0,26 мас.%.- the active phase of the metals of the platinum group is 0.12-0.26 wt.%.

Высокая эффективность катализатора достигается за счет:High catalyst efficiency is achieved by:

- создания на поверхности алюминийсодержащей стальной ленты слоя оксидов алюминия альфа- и гамма-модификации,- creating on the surface of the aluminum-containing steel strip a layer of aluminum oxides of alpha and gamma modifications,

- удаления адсорбированной влаги с поверхности керамических носителей,- removal of adsorbed moisture from the surface of ceramic carriers,

- стабилизации состава носителей из карбида кремния, содержащих остаточный углерод, что повышает адгезию покрытия из оксида алюминия, нанесенного из суспензии;- stabilization of the composition of the silicon carbide carriers containing residual carbon, which increases the adhesion of the coating of aluminum oxide deposited from the suspension;

- введения в состав водно-спиртовой суспензии последовательно гидроксида алюминия в виде его модификации АlOOН (бемит), азотнокислого церия (Се(NО3)2), гидроксида аммония и неорганических солей благородных металлов (H2PtCl6, PdCl2 или RhCl3) в виде растворов непосредственно в состав суспензии, что позволяет за один прием с сокращением времени работ получать термостабильное прочное каталитическое покрытие с высокой удельной поверхностью.- introducing aluminum hydroxide successively into the aqueous-alcoholic suspension in the form of its modification AlOOH (boehmite), cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 2 ), ammonium hydroxide and inorganic salts of noble metals (H 2 PtCl 6 , PdCl 2 or RhCl 3 ) in the form of solutions directly into the composition of the suspension, which makes it possible to obtain a thermostable strong catalytic coating with a high specific surface area at a time.

- использования суспензии бемита с высокой удельной поверхностью, что способствует синтезу ультрадисперсных частиц благородных металлов, а образующийся при термообработке стабилизированный оксидом церия гамма-оксид алюминия препятствует их спеканию и конгломерации.- the use of boehmite suspension with a high specific surface, which contributes to the synthesis of ultrafine particles of noble metals, and gamma-alumina stabilized by cerium oxide formed during heat treatment prevents their sintering and conglomeration.

Окончательно носители подвергают термообработке для повышения адгезии покрытий, стабилизации их поверхности и прочного сцепления каталитического покрытия: металлический носитель - при 1000-1125°С, а керамический - при 500-1000°С.Finally, the carriers are subjected to heat treatment to increase the adhesion of the coatings, stabilize their surface and firmly adhere to the catalytic coating: a metal carrier at 1000-1125 ° С, and a ceramic one at 500-1000 ° С.

При использовании суспензии по данному патенту за одно погружение на подложку наносят 6-13 мас.% оксида алюминия, что снижает трудоемкость работ. Введение раствора гидроксида аммония снижает рН раствора, что необходимо при обработке стальных носителей и повышает адгезию покрытия за счет образования гелеобразного гидроксида алюминия во время приготовлении суспензии.When using the suspension of this patent for one dive, 6-13 wt.% Alumina is applied to the substrate, which reduces the complexity of the work. The introduction of a solution of ammonium hydroxide reduces the pH of the solution, which is necessary when processing steel carriers and increases the adhesion of the coating due to the formation of a gel-like aluminum hydroxide during the preparation of the suspension.

Остатки суспензии удаляют центрифугированием для более равномерного покрытия, чем при продувке сжатым воздухом, и сушат при ступенчатом подъеме температуры от 50 до 120°С, а термообрабатывают при 500-550°С с последующим восстановлением платиновых металлов, например, в водороде при 350°С.The residual suspension is removed by centrifugation for a more uniform coating than when blowing with compressed air, and dried with a stepwise rise in temperature from 50 to 120 ° C, and heat treated at 500-550 ° C followed by reduction of platinum metals, for example, in hydrogen at 350 ° C .

Однако высокоэффективные каталитические нейтрализаторы по описанному патенту дороги, а потому и не находят широкого применения.However, the high-performance catalytic converters according to the patent described are expensive, and therefore do not find wide application.

В целом нейтрализаторы ОГ ДВС с благородными металлами достаточно эффективны, однако имеют высокую стоимость и недостаточный ресурс работы при использовании отечественных топлив. Повысить ресурс нейтрализаторов возможно использованием каталитически активных оксидов недрагоценных металлов, например металлов переменной валентности, среди которых Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Сu, Zn, Zr, Mo. Но для увеличения их активности особенно необходимо использовать подложки с высокой удельной поверхностью. Если они тонкие, то их поверхность будет недостаточно развитой для получения высокоактивного катализатора, или неравномерной, когда появляются трещины при термообработке и частичное осыпание покрытия.In general, exhaust gas exhaust gas neutralizer with noble metals are quite effective, but they have a high cost and insufficient operating life when using domestic fuels. It is possible to increase the catalyst life by using catalytically active oxides of base metals, for example, metals of variable valency, including Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo. But to increase their activity, it is especially necessary to use substrates with a high specific surface. If they are thin, then their surface will not be sufficiently developed to obtain a highly active catalyst, or uneven when cracks appear during heat treatment and partial shedding of the coating.

Для приготовления бесплатинового каталитического покрытия, например, по патенту РФ [26] проводят его плазменное напыление. Носителем использована фольга из жаростойкой хромоалюминиевой стали. Ленту длиной 5 м навивали по спирали на стальной барабан диаметром 300 мм и проводили плазменное напыление всей поверхности. Напыляли порошки, включающие: алюминий 8%, гидроокись алюминия (гиббсит) 33%, бемит 52% и карбонаты ванадия 2%, хрома 2%, никеля 1%, кобальта 0,5%, церия 0,5%, лантана 0,5%, иттрия 0,5%. Каталитическое покрытие имело толщину 20 мкм следующего химсостава:For the preparation of a free-catalyst catalyst coating, for example, according to the patent of the Russian Federation [26], plasma spraying is carried out. The carrier used foil made of heat-resistant chromium-aluminum steel. A 5 m long tape was spirally wound onto a steel drum 300 mm in diameter and plasma sprayed over the entire surface. Powders were sprayed, including: aluminum 8%, aluminum hydroxide (gibbsite) 33%, boehmite 52% and vanadium carbonates 2%, chromium 2%, nickel 1%, cobalt 0.5%, cerium 0.5%, lanthanum 0.5 %, yttrium 0.5%. The catalytic coating had a thickness of 20 μm of the following chemical composition:

- оксид алюминия g-модификации 92%,- alumina g-modifications of 92%,

- сумма оксидов ванадия, хрома, никеля, кобальта, церия, иттрия и лантана 8%.- the sum of the oxides of vanadium, chromium, nickel, cobalt, cerium, yttrium and lanthanum 8%.

Ленту с напылением гофрировали радиусом гиба 1,2 мм и сворачивали так, чтобы формировались продольные каналы с поверхностным каталитическим слоем.The sprayed tape was corrugated with a bending radius of 1.2 mm and rolled up so that longitudinal channels with a surface catalytic layer were formed.

Основной способ нанесения бесплатиновых каталитических покрытий состоит в том, что готовят растворы солей металлов и суспензию в них двуокиси титана с бемитом, так как эти компоненты не растворимы. Носитель со сформированной подложкой погружают в раствор солей, позже извлекают, избыток раствора удаляют продувкой. Нанесение покрытия повторяют. Блок сушат на воздухе, затем в сушильном шкафу. Далее блок подвергают прокаливанию для перевода солей металлов в оксиды.The main method of applying catalytic coatings free of charge consists in preparing solutions of metal salts and a suspension of titanium dioxide with boehmite in them, since these components are not soluble. The carrier with the formed substrate is immersed in a salt solution, later removed, the excess solution is removed by blowing. The coating is repeated. The block is dried in air, then in an oven. The block is then calcined to convert metal salts to oxides.

В работе [27] для этих же целей используют микродуговое оксидирование непористой подложки носителя из вентильного металла или его сплава в щелочном электролите с добавками ультрадисперсных порошков оксидов алюминия и/или циркония и смеси солей переходных металлов: Мn, Сr, Сu, Со, Fe. Солями используют нитрат кобальта, хромат калия или натрия, перманганат калия, аммонийжелезо.In [27], microarc oxidation of a non-porous support substrate of a valve metal or its alloy in an alkaline electrolyte with the addition of ultrafine powders of aluminum and / or zirconium oxides and a mixture of transition metal salts: Mn, Cr, Cu, Co, Fe, is used for the same purposes. Salts use cobalt nitrate, potassium or sodium chromate, potassium permanganate, ammonium iron.

Процесс ведут 1200-2400 с в анодном режиме при частоте импульсов 50 Гц, их длительности 50-300 мкс, плотности тока 10-120 А/дм2, напряжении 200-520 В. Щелочным электролитом используют водный раствор, содержащий силикаты, гидроокись щелочных металлов. Ультрадисперсные порошки оксида алюминия и/или циркония и порошки солей переходных металлов берут с удельной поверхностью не менее 100 м2/г при следующем соотношении компонентов, г/л:The process is conducted for 1200-2400 s in the anode mode at a pulse frequency of 50 Hz, their duration is 50-300 μs, current density 10-120 A / dm 2 , voltage 200-520 V. An alkaline electrolyte uses an aqueous solution containing silicates, alkali metal hydroxide . Ultrafine powders of aluminum oxide and / or zirconium and powders of salts of transition metals are taken with a specific surface area of at least 100 m 2 / g in the following ratio of components, g / l:

- силикат щелочного металла - 20-50;- alkali metal silicate - 20-50;

- гидроокись щелочного металла - 1-2;- alkali metal hydroxide - 1-2;

- ультрадисперсный порошок алюминия и/или циркония - 20-60;- ultrafine powder of aluminum and / or zirconium - 20-60;

- соли переходных металлов - 0,5-15.- salts of transition metals - 0.5-15.

Покрытие образуется из двух слоев. Внутренний слой образуется за первые 300 с обработки. Его начальная часть формируется только за счет окисления металла с образованием его оксида, толщина слоя увеличивается до 100-200 мкм в течение всего времени обработки образца за счет диффузии кислорода в металл. При этом снижается проводимость металла и повышается напряженность электрического поля. Тем самым создаются предпосылки для формирования второй части внутреннего слоя, которая формируется из оксида металла и составляющих электролита, ее толщина 10-20 мкм, время 300-600 с. Образование этого слоя приводит к увеличению падения напряжения в оксиде, после чего происходит электрический пробой, локально прожигающий оксидный слой. Высокие температуры в зоне пробоя способствуют синтезу внешнего слоя покрытия, в котором с оксидами металла подложки входят в больших количествах группы атомов или частицы порошков, входящие в электролит. Толщина этого слоя 50-220 мкм, время формирования 600-1800 с. Содержание оксидов металлов в покрытии 3-25% масс. Недостатком данного способа является длительность и энергоемкость процесса.The coating is formed of two layers. The inner layer is formed in the first 300 s of processing. Its initial part is formed only due to the oxidation of the metal with the formation of its oxide, the layer thickness increases to 100-200 μm during the entire processing time of the sample due to the diffusion of oxygen into the metal. This reduces the conductivity of the metal and increases the electric field strength. This creates the prerequisites for the formation of the second part of the inner layer, which is formed from metal oxide and electrolyte components, its thickness is 10-20 microns, time 300-600 s. The formation of this layer leads to an increase in the voltage drop in the oxide, after which an electric breakdown occurs, locally burning the oxide layer. High temperatures in the breakdown zone contribute to the synthesis of the outer coating layer, in which, with metal oxides, the substrates contain in large quantities groups of atoms or particles of powders included in the electrolyte. The thickness of this layer is 50-220 microns, the formation time is 600-1800 s. The content of metal oxides in the coating 3-25% of the mass. The disadvantage of this method is the duration and energy intensity of the process.

Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом» по патенту №2275962, являющемуся развитием способа по патенту №2190470 тех же авторов.Closest to the claimed method is the "Method of preparing a catalyst for purification of exhaust gases of internal combustion engines and the catalyst obtained by this method" according to patent No. 2275962, which is the development of the method according to patent No. 2190470 of the same authors.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения наноструктурных подложек и высокоактивных наноструктурных бесплатиновых каталитических покрытий на керамических блоках для нейтрализаторов отработавших газов автотракторных дизелей.The aim of the present invention is to develop a method for producing nanostructured substrates and highly active nanostructured gratuitous catalytic coatings on ceramic blocks for exhaust gas converters of automotive diesel engines.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Керамические носители два часа прокаливают в муфельной печи при температуре 400-600°С для очистки от органики. После остывания их погружают в 4-5 процентную суспензию окисигидроокиси алюминия (бемита) с высокотемпературным связующим - нитратом алюминия 1…3%. С просушенным покрытием блоки 6 час прокаливают в муфельной печи при температуре 500-550°С.The proposed method is as follows. Ceramic carriers are calcined for two hours in a muffle furnace at a temperature of 400-600 ° C for purification from organics. After cooling, they are immersed in a 4-5 percent suspension of aluminum oxyhydroxide (boehmite) with a high-temperature binder - aluminum nitrate 1 ... 3%. With the dried coating, the blocks are calcined for 6 hours in a muffle furnace at a temperature of 500-550 ° C.

В смеси органических растворителей готовят раствор солей металлов переменной валентности, включающий азотнокислую медь 20-23 г/л, азотнокислый кобальт 20-25 г/л, аммоний железо сернокислый 10-15 г/л. В нем делают суспензию двуокиси титана и бемита. Блок со сформированной подложкой погружают в раствор солей на определенное время, извлекают, избыток раствора удаляют продувкой воздухом или центрифугированием. Далее блок сушат на воздухе и в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры от 50 до 120°С. Нанесение катализатора повторяют. После окончательной сушки блок подвергают термообработке при температуре 600-650°С в течение 240 мин для перевода солей металлов в оксиды.In a mixture of organic solvents, a solution of metal salts of variable valency is prepared, including copper nitrate 20-23 g / l, cobalt nitrate 20-25 g / l, ammonium iron sulfate 10-15 g / l. A suspension of titanium dioxide and boehmite is made in it. The block with the formed substrate is immersed in a salt solution for a certain time, removed, the excess solution is removed by blowing air or centrifugation. Next, the unit is dried in air and in an oven with a stepwise rise in temperature from 50 to 120 ° C. The application of the catalyst is repeated. After final drying, the block is subjected to heat treatment at a temperature of 600-650 ° C for 240 min to convert metal salts to oxides.

Пример реализации способа: Суспензии для формирования подложки готовили с порошками бемита с удельной поверхностью 78,4 и 170,2 м /г (табл.1).An example of the implementation of the method: Suspensions for the formation of the substrate were prepared with boehmite powders with a specific surface of 78.4 and 170.2 m / g (Table 1).

Таблица 1Table 1 Оксиды алюминия для приготовления суспензийAlumina for the preparation of suspensions No. Метод полученияProduction method Фазовый составPhase composition Размер частиц, имParticle size im Размер агрегатов, мкмThe size of the aggregates, microns Удельная поверхность, м2Specific surface, m 2 / g 1one Гидротермальный синтезHydrothermal synthesis БемитBoehmite 286286 1,5241,524 78,478,4 22 ПереосаждениеReprecipitation Бемит, байеритBoehmite, bayer 236236 1,5981,598 170,2170,2 33 Гидролиз органических соединенийHydrolysis of Organic Compounds γ-оксид алюминияγ-alumina 198198 1,2841,284 195,2195.2

С просушенным покрытием блоки 6 час прокаливали при температуре 500-550°С в муфельной печи.With the dried coating, the blocks were calcined for 6 hours at a temperature of 500-550 ° C in a muffle furnace.

Для выбора режимов термообработки при формировании подложек определены зависимости удельной поверхности порошков (табл.1) от температуры прокалки (рис.1). Выявлено, что при нагревании все порошки увеличивают, а в дальнейшем - уменьшают удельную поверхность (рис.1). Такое изменение определяется фазовым составом исходных порошков. Наибольший рост удельной поверхности наблюдается для 2-го порошка (табл.1). Потери при прокаливании (рис.2) этого порошка наибольшие и обусловлены выделением кристаллизационной воды из структуры байерита (тригидроксида алюминия). Превращения идут с уменьшением объема, увеличением пористости и удельной поверхности.To select the heat treatment modes during the formation of substrates, the dependences of the specific surface of the powders (Table 1) on the calcination temperature (Fig. 1) are determined. It was revealed that upon heating, all powders increase, and subsequently decrease the specific surface area (Fig. 1). Such a change is determined by the phase composition of the starting powders. The largest increase in specific surface area is observed for the 2nd powder (Table 1). The losses during calcination (Fig. 2) of this powder are greatest and are caused by the release of crystallization water from the structure of bayerite (aluminum trihydroxide). Transformations occur with a decrease in volume, an increase in porosity and specific surface area.

По полученным данным и приняли вышеприведенную температуру прокаливания 500-550°С и порошок №2.According to the data obtained, the above calcination temperature of 500-550 ° C and powder No. 2 were adopted.

Определение удельной поверхности на приборе Autosorb показало:Determination of the specific surface on the Autosorb device showed:

- 3,2 м2/г у подложки на основе бемита с Sуд=78,4 м2/г,- 3.2 m 2 / g for a boehmite-based substrate with S beats = 78.4 m 2 / g,

- 5,4 м2/г у подложки на основе бемита с Sуд=170,2 м2/г,- 5.4 m 2 / g for a boehmite-based substrate with S beats = 170.2 m 2 / g,

- менее 1 м2/г у исходной поверхности керамического блока.- less than 1 m 2 / g at the initial surface of the ceramic block.

На рис.2, 3 представлены топологии поверхности керамического носителя без покрытия и с подложкой, полученные на сканирующем зондовом микроскопе Solver Next.Figure 2, 3 shows the surface topology of the ceramic carrier without coating and with a substrate, obtained using a Solver Next scanning probe microscope.

По рис.2 видно, что исходный носитель имеет неровную, но малоразвитую поверхность (рис.3), что и обусловливает малую величину удельной поверхности. Нанесенная наноструктурная подложка (рис.4) с использованием порошка №2 имеет развитую поверхность с размерами пор на границе чувствительности используемого прибора AUTOSORB-1.According to Fig. 2, the initial carrier has an uneven but underdeveloped surface (Fig. 3), which leads to a small specific surface area. The deposited nanostructured substrate (Fig. 4) using powder No. 2 has a developed surface with pore sizes at the sensitivity boundary of the AUTOSORB-1 instrument used.

Каталитический раствор готовили из солей железа, кобальта, меди. В нем делали суспензию двуокиси титана и бемита. Блок со сформированной подложкой погружали в раствор солей на расчетное время, извлекали, избыток раствора удаляли продувкой воздухом или центрифугированием. Далее блок сушили на воздухе и в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры от 50 до 120°С. Нанесение катализатора повторяли. После окончательной сушки блок подвергали термообработке при температуре 600-650°С для перевода солей металлов в оксиды.The catalytic solution was prepared from salts of iron, cobalt, and copper. A suspension of titanium dioxide and boehmite was made in it. The block with the formed substrate was immersed in the salt solution for the estimated time, removed, the excess solution was removed by blowing air or centrifugation. Next, the block was dried in air and in an oven with a stepwise rise in temperature from 50 to 120 ° C. The application of the catalyst was repeated. After final drying, the block was subjected to heat treatment at a temperature of 600-650 ° C to convert metal salts to oxides.

Используемый в способе порошок бемита (№2) с высокой удельной поверхностью, состав солей металлов переменной валентности, величины температур термообработок и последовательности операций обеспечили оптимальные величины структурных характеристик подложек и высокую активность катализаторов. Это подтвердили нижеописанные испытания.The boehmite powder (No. 2) with a high specific surface used, the composition of metal salts of variable valency, the temperatures of the heat treatments and the sequence of operations ensured the optimal values of the structural characteristics of the substrates and the high activity of the catalysts. This was confirmed by the tests described below.

Для оценки каталитической активности фрагменты катализаторов объемом 5-10 см3 испытаны на проточной лабораторной установке в модельных газовых смесях СО, O2, N2 с контролем газоанализатором «ОПТОГАЗ 500.1». Реакции окисления СО кислородом осуществляли в диапазоне температур 25-500°С. Активность катализатора оценивали по степени превращения (дожигания) СО в зависимости от температуры реакции. Условия испытаний приведены табл.2.To evaluate the catalytic activity, fragments of catalysts with a volume of 5–10 cm 3 were tested in a flow laboratory apparatus in model gas mixtures of CO, O 2 , N 2 with the control of an OPTOGAZ 500.1 gas analyzer. The oxidation of CO with oxygen was carried out in the temperature range 25-500 ° C. The activity of the catalyst was evaluated by the degree of conversion (afterburning) of CO depending on the reaction temperature. Test conditions are given in table 2.

Таблица 2table 2 Условия испытания активности катализаторов по окислению оксида углерода на проточной установкеTest conditions for the activity of catalysts for the oxidation of carbon monoxide in a flow unit Состав исходной газовой смеси, % об.The composition of the source gas mixture,% vol. 1. CO1. CO 0,300.30 2. O2 2. O 2 0,300.30 3. N2 3. N 2 99,4099.40 Газовая нагрузка на образец катализатора в ходе испытания (для всех образцов), 1/чThe gas load on the catalyst sample during the test (for all samples), 1 / h 1000010,000 Величины абсолютных погрешностей контроляValues of absolute control errors 1. Содержание компонентов газовой смеси, % об.1. The content of the components of the gas mixture,% vol. ±0,001± 0.001 2. Нестабильность расхода компонентов газовой смеси вследствии уменьшения давления в баллонах при расходе газов и неточности регулировки расходов, нл/ч2. The instability of the flow rate of the components of the gas mixture due to a decrease in pressure in the cylinders at the gas flow rate and inaccuracy of flow control ±1,5± 1.5 3. Общий расход газовой смеси, нл/ч3. The total flow rate of the gas mixture, nl / h ±3± 3

Длительности испытаний составляли от 3 до 8 часов с подъемом температуры от 25°С до 450°С или до температуры, соответствующей ~90%-ной степени дожига СО. Результаты испытаний приведены на рис.4.Test durations ranged from 3 to 8 hours with a temperature rise from 25 ° C to 450 ° C or to a temperature corresponding to ~ 90% degree of afterburning of CO. The test results are shown in Fig. 4.

На рис.4 видно, что большую каталитическую активность имеет оксидное бесплатиновое покрытие с подложкой на основе наноструктурного бемита с удельной поверхностью 170,2 м2/г (линия 1), оно несколько превосходит платиновое покрытие на той же подложке (линия 2). Оксидное покрытие на подложке с бемитом с удельной поверхностью 78,4 м2/г (линии 3 и 4) обладает большей активностью, чем серийное с использованием платины (линия 5). Покрытие на керамическом носителе без подложки (линия 6) имеет недостаточную активность и не пригодно для использования.It can be seen in Fig. 4 that the oxide of platinum coating with a substrate based on nanostructure boehmite with a specific surface area of 170.2 m 2 / g has a high catalytic activity (line 1); it slightly exceeds the platinum coating on the same substrate (line 2). The oxide coating on a boehmite substrate with a specific surface area of 78.4 m 2 / g (lines 3 and 4) is more active than the serial one using platinum (line 5). The coating on a ceramic carrier without a substrate (line 6) has insufficient activity and is not suitable for use.

Сравнение кривых 1, 4, 6 каталитических покрытий одного состава, но на подложках с разной удельной поверхностью показывает, что их активность в значительной степени зависит от структуры подложки.A comparison of curves 1, 4, and 6 of catalytic coatings of the same composition, but on substrates with different specific surfaces, shows that their activity largely depends on the structure of the substrate.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., 1998, 317 с.1. Novikov Yu.V. Ecology, environment and people. M., 1998, 317 p.

2. Марков В.А. и др. Токсичность отработавших газов. - Уфа: изд-во БГАУ, 2000, с.4-6.2. Markov V.A. et al. Toxicity of exhaust gases. - Ufa: Publishing House of BGAU, 2000, p. 4-6.

3. Гетманец Г.В., Лиханов В.А. Социально-экологические проблемы автомобильного транспорта. М.: АСПОЛ, 1993.3. Getmanets G.V., Likhanov V.A. Social and environmental problems of road transport. M .: ASPOL, 1993.

4. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотранспортных дизелей. - М.: Колос, 1994, 224 с.4. Likhanov V.A., Saykin A.M. Reducing the toxicity of motor diesel. - M .: Kolos, 1994, 224 p.

5. Сайкин A.M. Проблемы, требующие решения при применении окислительных каталитических нейтрализаторов на транспортных средствах // Тезисы докл. конф. «Каталитические технологии защиты окружающей среды для промышленности и транспорта». - Новосибирск: изд-во ин-та катализа им. Г.К.Борескова, СО РАН, 2007, с.85-87.5. Saykin A.M. Problems requiring solution when using oxidative catalytic converters in vehicles // Abstracts dokl. conf. "Catalytic technologies for environmental protection for industry and transport." - Novosibirsk: publishing house of the Institute of Catalysis named after G.K.Boreskova, SB RAS, 2007, p. 85-87.

6. Сайкин A.M. Обоснование и разработка комплексных методов снижения загрязнения воздуха в кабинах карьерных самосвалов отработавшими газами дизелей. Автореферат диссертации… доктора технических наук. М., 2010.6. Saykin A.M. Justification and development of integrated methods to reduce air pollution in the cabs of mining trucks with diesel exhaust gases. Abstract of the dissertation ... Doctors of technical sciences. M., 2010.

7. Бучин В.Н. Обезвреживание дизельного выхлопа с помощью каталитических нейтрализаторов. - М.: Знание, 1969, с.247.7. Buchin V.N. Neutralization of diesel exhaust using catalytic converters. - M.: Knowledge, 1969, p. 247.

8. Френкель А.И., Сайкин A.M., Крутов А.И. Снижение токсичности отработавших газов тракторного дизеля Д-240 // Тракторы и сельхозмашины. - М.: 1979, №4, с.30-32.8. Frenkel A.I., Saykin A.M., Krutov A.I. Reducing the toxicity of exhaust gases of a tractor diesel D-240 // Tractors and agricultural machinery. - M .: 1979, No. 4, p.30-32.

9. Корнилов Г.С., Сайкин A.M., Новиков В.З. Каталитические нейтрализаторы НАМИ для дизельного автотранспорта // Сб. научных трудов НАМИ. - М.: НАМИ - 1993, с.168-173.9. Kornilov G.S., Saykin A.M., Novikov V.Z. NAMI catalytic converters for diesel vehicles // Sat. scientific works by us. - M .: NAMI - 1993, p.168-173.

10. Кутенев В.Ф., Сайкин A.M., Новиков В.З. Электрофильтр для очистки отработавших газов дизеля от сажи // Сб. научных трудов НАМИ. - М.: НАМИ. - 1993, с.174-182.10. Kutenev V.F., Saykin A.M., Novikov V.Z. An electrostatic precipitator for cleaning diesel exhaust from soot // Sat. scientific works by us. - M .: NAMI. - 1993, p. 174-182.

11. Дробаха Г.С. Формирование суспензионным методом многокомпонентных высокопористых покрытий на основе γ-Аl2О3 на блочных носителях для Pt-Pd-Rh катализаторов очистки газов: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Специальность: 02.00.01:02.00.01. М., 2007, 154 с.11. Drobaha G.S. The formation of multicomponent highly porous coatings based on γ-Al 2 O 3 on block carriers for Pt-Pd-Rh catalysts for gas purification by a suspension method: a dissertation for the degree of candidate of chemical sciences. Specialty: 02.00.01: 02.00.01. M., 2007, 154 p.

12. АС СССР №522334, МПК F013/15. Нейтрализатор выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания / A.M.Сайкин (СССР). Заявлено 21.03.1975.12. USSR AS No. 5222334, IPC F013 / 15. The converter of exhaust gases of an internal combustion engine / A.M. Saykin (USSR). Stated March 21, 1975.

13. АС СССР №1657684, МПК F01N 3/28. Каталитический нейтрализатор / В.М.Вартанян, В.З.Новиков, A.M.Сайкин (СССР). Заявлено 16.06.1989.13. USSR AS No. 1657684, IPC F01N 3/28. Catalytic converter / V.M. Vartanyan, V.Z. Novikov, A.M. Saykin (USSR). Declared June 16, 1989.

14. Патент на изобретение №2069774 Российская Федерация, МПК F02В 51/02. Способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления / В.Б.Мельников, В.А.Гороховский, В.И.Родионов (РФ). Заявлено 04.03.1994.14. Patent for invention No. 2069774 Russian Federation, IPC F02B 51/02. The method of operation of the internal combustion engine and the catalytic composition for its implementation / V. B. Melnikov, V. A. Gorokhovsky, V. I. Rodionov (RF). Stated March 4, 1994.

15. Патент на изобретение №2267618 Российская Федерация, МПК F01N 3/033. Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления / Ю.А.Мазалов, А.В.Меренов, В.А.Кобец, А.А.Илюкович (РФ). Заявлено 30.04.2004.15. Patent for invention No. 2267618 Russian Federation, IPC F01N 3/033. A method of purification of exhaust gases of an internal combustion engine and a device for its implementation / Yu.A. Mazalov, A.V. Merenov, V.A. Kobets, A.A. Ilyukovich (RF). Declared April 30, 2004.

16. Патент на изобретение №2301348 Российская Федерация, МПК F02В 51/02. Способ уменьшения вредных выбросов с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания / В.Н.Дураджи, Ю.В.Дураджи (РФ). Заявлено 11.11.2005.16. Patent for invention No. 2301348 Russian Federation, IPC F02B 51/02. A method of reducing harmful emissions from exhaust gases of internal combustion engines / V.N.Duradzhi, Yu.V. Duradzhi (RF). Declared 11.11.2005.

17. Трелина К.В. Испарительное увлажнение воздушного заряда двигателей сельскохозяйственной техники для уменьшения выбросов оксидов азота (на примере двигателя Д-120 (Д-21). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2007.17. Trelina K.V. Evaporative humidification of the air charge of agricultural machinery engines to reduce nitrogen oxide emissions (by the example of the D-120 (D-21) engine. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. M., 2007.

18. Патент на изобретение №2102605 Российская Федерация, МПК F01N 3/10. Очиститель выхлопных газов / С.Н.Фролов, Б.И.Хмельницкий, Б.Д.Мордуляш (РФ). Заявлено 02.02.1996.18. Patent for invention No. 2102605 Russian Federation, IPC F01N 3/10. Exhaust gas purifier / S.N. Frolov, B.I. Khmelnitsky, B.D. Mordulyash (RF). Declared 02.02.1996.

19. Патент на изобретение №2107171 Российская Федерация, МПК F01N 3/00. Очиститель отработавших газов / М.М.Орешин, В.Н.Анциферов, Б.Д.Мордуляш (РФ) и др. 9 соавторов. Заявлено 25.07.1996.19. Patent for invention No. 2107171 Russian Federation, IPC F01N 3/00. Exhaust gas purifier / M.M. Oreshin, V.N. Antsiferov, B.D. Mordulyash (RF) and other 9 co-authors. Declared July 25, 1996.

20. Стрельников В.А. Повышение экологической безопасности автотракторных дизелей путем разработки и совершенствования методов и технических средств очистки отработавших газов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.20.037105-5/9.20. Strelnikov V.A. Improving the environmental safety of automotive diesel engines by developing and improving methods and technical means of exhaust gas treatment. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, specialty 05.20.037105-5 / 9.

21. Мальцева Н.В., Киришин А.И., Власов Е.А., Морозова И.Б., Бояркина Л.И., Шляго Ю.И. Разработка вторичного носителя на основе оксида алюминия для нейтрализаторов выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. М., Успехи современного естествознания, 2004, №8, с.101.21. Maltseva N.V., Kirishin A.I., Vlasov E.A., Morozova I.B., Boyarkina L.I., Shlyago Yu.I. Development of a secondary carrier based on aluminum oxide for exhaust gas neutralizers. M., Successes of modern science, 2004, No. 8, p. 101.

21. Патент ЕС №1438135 A3.21. EU patent No. 1438135 A3.

22. Патент РФ №2190470 С2.22. Patent of the Russian Federation No. 2190470 C2.

23. Патент США №4587231.23. US patent No. 4587231.

24. Патент РФ №2169614 Cl.24. RF patent No. 2169614 Cl.

25. Патент РФ №2275962.25. RF patent No. 2275962.

26. Патент РФ №2080179.26. RF patent No. 2080179.

27. Патент РФ №2152255.27. RF patent No. 2152255.

Claims (2)

1. Способ получения подложек и высокоактивных каталитических покрытий на керамических блоках для нейтрализаторов отработавших газов автотракторных дизелей, включающий термообработку носителя, модифицирование его поверхности с нанесением эмульсии порошков оксидов алюминия, термообработку для образования подложки, а далее нанесение каталитического покрытия, отличающийся тем, что с целью получения бесплатиновых каталитических покрытий с высокой активностью прокаленные для очистки от органики носители погружают в 4-5%-ную суспензию окисигидроокиси алюминия (бемита) с высокотемпературным связующим - нитратом алюминия 1…3%, с просушенным покрытием блоки 6 час прокаливают при температуре 500-550°С, на заданное время погружают в раствор солей металлов переменной валентности в смеси органических растворителей с суспензией двуокиси титана и бемита, извлекают, сушат при ступенчатом подъеме температуры от 50 до 120°С, расчетным числом повторяют нанесение каталитического покрытия, сушат, термообрабатывают при 600-650°С 240 мин для перевода солей металлов в оксиды.1. A method of producing substrates and highly active catalytic coatings on ceramic blocks for exhaust gas converters of automotive diesel engines, including heat treatment of a carrier, surface modification with an emulsion of alumina powders, heat treatment to form a substrate, and then applying a catalytic coating, characterized in that for the purpose for producing free-activity catalytic coatings with high activity, carriers calcined for organics removal are immersed in a 4-5% suspension of ok aluminum hydroxide (boehmite) with a high-temperature binder - aluminum nitrate 1 ... 3%, with a dried coating, the blocks are calcined for 6 hours at a temperature of 500-550 ° C, immersed for a specified time in a solution of metal salts of variable valency in a mixture of organic solvents with a suspension of titanium dioxide and boehmite, removed, dried with a stepwise rise in temperature from 50 to 120 ° C, the catalytic coating is repeated with the calculated number, dried, heat treated at 600-650 ° C for 240 minutes to convert metal salts to oxides. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью приготовления раствора для каталитического покрытия применяют соли, г/л: азотнокислая медь - 20…23, азотнокислый кобальт - 20…25. 2. The method according to claim 1, characterized in that in order to prepare a solution for the catalytic coating, salts are used, g / l: nitric acid copper - 20 ... 23, cobalt nitrate - 20 ... 25.
RU2010137308/04A 2010-09-09 2010-09-09 Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines RU2515727C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137308/04A RU2515727C2 (en) 2010-09-09 2010-09-09 Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137308/04A RU2515727C2 (en) 2010-09-09 2010-09-09 Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010137308A RU2010137308A (en) 2012-03-20
RU2515727C2 true RU2515727C2 (en) 2014-05-20

Family

ID=46029648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137308/04A RU2515727C2 (en) 2010-09-09 2010-09-09 Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515727C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104479485A (en) * 2014-12-10 2015-04-01 北京市市政工程研究院 Environment-friendly coating capable of reducing PM2.5 in air and preparation method of environment-friendly coating
WO2016056942A1 (en) * 2014-10-11 2016-04-14 Дмитрий Александрович ЛЕБЕДЕВ Internal combustion engine cylinder head sphere with ceramic coating
WO2016056943A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Дмитрий Александрович ЛЕБЕДЕВ Catalytically active coating on the surface of an internal combustion engine chamber
RU2640412C1 (en) * 2017-03-13 2018-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases
RU2678766C1 (en) * 2018-09-28 2019-02-01 Андрей Александрович Нестеренко Method of manufacturing catalysts for cleaning exhaust gases
RU2758258C2 (en) * 2016-07-26 2021-10-27 Басф Корпорейшн Carrier-based catalyst, monolithic catalyst of selective catalytic reduction (scr), method for their preparation and method for removing nitrogen oxides

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553004C1 (en) * 2014-03-26 2015-06-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Manufacturing method of honeycomb ceramic unit for catalytic neutraliser of exhaust gases of internal combustion engine, and application method of substrate onto honeycomb ceramic unit for catalytic neutraliser of exhaust gases

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4587231A (en) * 1983-11-21 1986-05-06 Nissan Motor Co., Ltd. Method of producing monolithic catalyst for purification of exhaust gas
US5965481A (en) * 1993-05-14 1999-10-12 Institut Francais Du Petrole Process for preparing a catalyst suitable for the treatment of exhaust gases from internal combustion engines
RU2275962C1 (en) * 2004-12-09 2006-05-10 Институт физико-химических проблем керамических материалов Российской академии наук (ИПК РАН) Method of preparing catalyst for treating internal combustion engine exhaust gases and catalyst prepared by this method
RU2313389C1 (en) * 2006-10-13 2007-12-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Catalyst, method for preparation thereof, method for preparing carrier for this catalyst, and diesel fraction desulfurization process
UA34059U (en) * 2008-02-29 2008-07-25 Александр Николаевич Трофимов method of producing catalyst for cleaning of exhaust gases of Internal combustion engines and waste gas of industrial enterprises
EP1994982A1 (en) * 2007-03-30 2008-11-26 Fujifilm Corporation Catalyst body which uses an anodized layer
US7625529B2 (en) * 2000-09-29 2009-12-01 Ibiden Co., Ltd. Catalyst-carrying filter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4587231A (en) * 1983-11-21 1986-05-06 Nissan Motor Co., Ltd. Method of producing monolithic catalyst for purification of exhaust gas
US5965481A (en) * 1993-05-14 1999-10-12 Institut Francais Du Petrole Process for preparing a catalyst suitable for the treatment of exhaust gases from internal combustion engines
US7625529B2 (en) * 2000-09-29 2009-12-01 Ibiden Co., Ltd. Catalyst-carrying filter
RU2275962C1 (en) * 2004-12-09 2006-05-10 Институт физико-химических проблем керамических материалов Российской академии наук (ИПК РАН) Method of preparing catalyst for treating internal combustion engine exhaust gases and catalyst prepared by this method
RU2313389C1 (en) * 2006-10-13 2007-12-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Catalyst, method for preparation thereof, method for preparing carrier for this catalyst, and diesel fraction desulfurization process
EP1994982A1 (en) * 2007-03-30 2008-11-26 Fujifilm Corporation Catalyst body which uses an anodized layer
UA34059U (en) * 2008-02-29 2008-07-25 Александр Николаевич Трофимов method of producing catalyst for cleaning of exhaust gases of Internal combustion engines and waste gas of industrial enterprises

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016056943A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Дмитрий Александрович ЛЕБЕДЕВ Catalytically active coating on the surface of an internal combustion engine chamber
RU2581329C1 (en) * 2014-10-09 2016-04-20 Дмитрий Александрович Лебедев Catalytically active thermal barrier ceramic coating on surface of chamber of internal combustion engine
WO2016056942A1 (en) * 2014-10-11 2016-04-14 Дмитрий Александрович ЛЕБЕДЕВ Internal combustion engine cylinder head sphere with ceramic coating
CN104479485A (en) * 2014-12-10 2015-04-01 北京市市政工程研究院 Environment-friendly coating capable of reducing PM2.5 in air and preparation method of environment-friendly coating
RU2758258C2 (en) * 2016-07-26 2021-10-27 Басф Корпорейшн Carrier-based catalyst, monolithic catalyst of selective catalytic reduction (scr), method for their preparation and method for removing nitrogen oxides
US11219859B2 (en) 2016-07-26 2022-01-11 Basf Corporation Supported catalyst, monolithic selective catalytic reduction (SCR) catalyst, preparation method therefor, and method for nitrogen oxides removal
RU2640412C1 (en) * 2017-03-13 2018-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases
RU2678766C1 (en) * 2018-09-28 2019-02-01 Андрей Александрович Нестеренко Method of manufacturing catalysts for cleaning exhaust gases

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010137308A (en) 2012-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2515727C2 (en) Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines
JP5894223B2 (en) Vehicle exhaust gas treatment catalyst resistant to pollution and method for treating vehicle exhaust gas
KR101868181B1 (en) Advanced catalyzed soot filters and method of making and using the same
KR101273228B1 (en) Catalytically coated particle filter and method for producing the same and its use
JP7065071B2 (en) Exhaust gas purification filter and its manufacturing method
WO2008036797A1 (en) Catalyst, method for its preparation and system to reduce nox in an exhaust gas stream
CN113260454A (en) Layered three-way conversion (TWC) catalysts and methods of making the same
CN113874108A (en) Layered catalytic article and method of making a catalytic article
JP2002001124A (en) Catalyst for purification of exhaust gas and method for purification of exhaust gas
JP2002361083A (en) Exhaust gas cleaning catalyst for internal combustion engine, method of producing the same and claening apparatus
EP0741236A1 (en) Device for removing solid particles from exhaust gases, design of a unit for neutralising harmful waste gases and a method of manufacturing said unit
KR102401150B1 (en) diesel oxidation catalytic converter
WO2024165834A1 (en) Transition metal incorporated alumina for improved three way catalysts
JPH10225642A (en) Exhaust gas purifying catalyst of internal combustion engine
KR20150093203A (en) Zoned diesel oxidation catalyst
Karthikeyan Research on Metal Doped Zeolite as Catalyst to Reduce NO X Emission from Lean Burn Gasoline Engines
KR100236480B1 (en) Zeolite including-catalytic body for exhaust gas of a vehicle
RU2640412C1 (en) Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases
JP2005152775A (en) Method for manufacturing catalyst for cleaning exhaust gas and catalyst for cleaning exhaust gas
Palma et al. Optimal loading of a MW susceptible catalysed DPF
JP5023460B2 (en) Exhaust gas purification metal filter manufacturing method and exhaust gas purification metal filter
EP4159310A1 (en) Catalytic coating
US20240159175A1 (en) Gasoline particle filter with increased fresh filtration
JP4071516B2 (en) Exhaust gas treatment catalyst and exhaust gas treatment method
Babilius et al. Facility for catalysts testing, research of CuO/γ–Al2O3 coatings

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160910