RU2549906C1 - Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза - Google Patents
Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549906C1 RU2549906C1 RU2014108752/04A RU2014108752A RU2549906C1 RU 2549906 C1 RU2549906 C1 RU 2549906C1 RU 2014108752/04 A RU2014108752/04 A RU 2014108752/04A RU 2014108752 A RU2014108752 A RU 2014108752A RU 2549906 C1 RU2549906 C1 RU 2549906C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active component
- precursors
- carrier
- temperature
- catalysts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях, либо в одном, которые наносят на носитель из их растворов, расплавов или суспензий с последующей сушкой. Предложенный способ включает перемещение носителя с нанесенными на него предшественниками активного компонента через высокотемпературную зону с температурой не ниже 200оС со скоростью, обеспечивающей рост его температуры не менее 10оС в минуту. Данный способ позволяет получать катализаторы с высокой активностью, а также обеспечивает легкую и надежную регулируемость процесса приготовления. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к области химической промышленности, к новым способам синтеза катализаторов, которые могут использоваться, в частности, для глубокого окисления (дожигания) СО, органических и галогенорганических соединений, окисления сероводорода и диоксида серы, восстановления оксидов азота и для многих других каталитических реакций. Изобретение может найти применение в процессах производства ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации газообразных и жидких отходов.
Поверхностный термосинтез является эффективным и перспективным способом производства катализаторов. Известен способ приготовления оксидных катализаторов глубокого окисления органических веществ кислородом воздуха путем пропитки носителя водным раствором нитратов переходных металлов и мочевины с последующей сушкой и прокаливанием в режиме самораспространения тепловой волны (патент РФ №2039601). Способ позволяет наносить оксидные активные компоненты на неорганический волокнистый носитель (например, на материалы из кварцевых, кремнеземных и базальтовых волокон). Недостатком этого способа является то, что он применим только к узкому спектру возможных активных компонентов - к оксидам переходных металлов (кобальт, никель, хром, железо), а также ограниченному числу носителей.
Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления нанесенных катализаторов методом поверхностного самораспространяющегося термосинтеза активного компонента катализатора из нанесенных на носитель предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в одном, либо в разных соединениях, и которые наносятся на носитель из их растворов, расплавов или суспензий (патент РФ №2234979, прототип). С помощью этого способа возможно нанесение широкого спектра различных металлов, их оксидов и их смесей на различные носители, в частности на керамические пористые носители, пористые металлы и на микроволокнистые (в том числе - на стекловолокнистые) носители. Недостатком этого способа являются трудная регулируемость скорости распространения теплового фронта и максимальной температуры тепловой волны, что приводит к недостаточной дисперсности и дефектности образующихся активных частиц и, вследствие этого, к пониженной активности синтезируемых катализаторов.
Авторы поставили перед собой задачу разработки способа приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза (ИПТ), обеспечивающего более высокую активность катализаторов, а также более легкую и надежную регулируемость самого процесса приготовления.
Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из нанесенных на носитель предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях, либо в одном, носитель с нанесенными на него предшественниками перемещают через высокотемпературную зону с температурой не ниже 200°C со скоростью, обеспечивающей рост температуры носителя с нанесенными на него предшественниками не менее 10°C в минуту.
Предшественники активного компонента наносят на носитель из их растворов, расплавов или суспензий с последующей сушкой при температурах не более 120°C. Импульсный поверхностный термосинтез активного компонента проводят на поверхности микроволокнистых стеклотканых носителей различного состава с удельной поверхностью 0,5-3,0 м2/г, а также на поверхности модифицированных оксидами кремния и/или алюминия микроволокнистых стеклотканых носителей с удельной поверхностью до 60 м2/г. При этом в качестве предшественников активного компонента катализатора используют соли металлов IB, V, VII и VIII групп периодической системы Д.И. Менделеева. В состав предшественников в качестве топливных добавок (восстановителей) могут входить органические вещества, содержащие в своем составе спиртовые, альдегидные (кетонные), карбоксильные, аминные группы.
Более высокая активность синтезируемых катализаторов объясняется большей дисперсностью и дефектностью активного компонента в результате импульсного поверхностного термосинтеза. Определяющим при этом является сочетание температуры термосинтеза, времени контакта с высокотемпературной зоной и скорости нагрева исходного носителя с нанесенными на него предшественниками активного компонента.
Перемещение носителя с нанесенными на него предшественниками активного компонента через высокотемпературную зону с температурой ниже 200°C нецелесообразно, поскольку при этом скорость твердофазного горения и, следовательно, разложения и окисления предшественников активного компонента на поверхности носителя будет слишком низка для практического применения. При этом повышение температуры носителя с нанесенными на него предшественниками активного компонента менее 10°C в минуту также нецелесообразно, поскольку может приводить к синтезу активного компонента с неоптимальными показателями дисперсности и дефектности и, соответственно, с худшими каталитическими свойствами.
С помощью предложенного способа можно наносить разнообразные активные компоненты на гибкие микроволокнистые носители, что расширяет возможности создания принципиально новых каталитических систем с улучшенными инженерными свойствами для различных применений. Предложенный способ также характеризуется низким энергопотреблением, экологичностью, низкой трудоемкостью, возможностью создания производств катализаторов любого масштаба: от лабораторного до промышленного.
Активность катализаторов в процессах глубокого окисления CO и CH4 характеризовали температурой достижения 50%-ной степени превращения T50%. Испытания проводились в проточной установке, нагрев осуществляли в интервале температур 50-450°C, скорость 1-2°C/мин. Состав реакционной смеси для процесса окисления CO: 1 об.% CO, 20 об.% O2, остальное азот. Состав реакционной смеси для процесса окисления CH4: 1 об.% CH4, 20 об.% O2, остальное азот. Расход реакционной смеси в обоих случаях составил 100, 300 или 1000 мл/мин.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Кремнеземную стеклоткань сатинового плетения КС-11-13 при комнатной температуре пропитывают по влагоемкости раствором предшественника - ацетата меди, содержащего 0,015 г/мл Cu. Затем образец сушат при 120°C в течение 1 ч. Затем аналогичным образом пропитывают раствором топливной добавки - глюкозы с концентрацией 0,213 г/мл. Синтез катализатора осуществляют методом ИПТ (ТТЭН=550°C, τТЭН=10 мин). Полученный катализатор содержит 1,0 мас.% Cu/KC-11-13.
Пример 2
Аналогичен примеру 1, но на поверхность стеклоткани КС-151-ЛА наносят сначала вторичный носитель - 7% γ-Al2O3 из алюмозоля (по патенту РФ 2455067). Носитель по влагоемкости пропитывают раствором предшественника - нитрата палладия, содержащего 0,008 г/мл Pd, раствором глюкозы с концентрацией 0,068 г/мл. Полученный катализатор содержит 0,5 мас.% Pd/7 мас.% γ-Al2O3/КС-151-ЛА.
Пример 3
Аналогичен примеру 2, но носитель пропитывают по влагоемкости раствором предшественника активного компонента - гексахлорплатиновой кислоты, содержащего 0,008 г/мл Pt. Полученный катализатор содержит 0,2 мас.% Pt/ 7 мас.%. γ-Al2O3/КС-151-ЛА.
Пример 4
Аналогичен примеру 2, но носитель пропитывают по влагоемкости раствором гексахлорплатиновой кислоты с содержанием 0,02 г/мл Pt. Полученный катализатор содержит 0,5 мас.% Pt/ 7 мас.% γ-Al2O3/КС-151-ЛА.
Пример 5
Аналогичен примеру 1, но в качестве предшественника активного компонента используют раствор ацетата марганца с содержанием 0,06 г/мл Mn. Полученный катализатор содержит 5,0 мас.% Mn/KC-11-13.
Пример 6
Пример по прототипу. Катализатор по составу носителя, содержанию топливной добавки и составу предшественника активного компонента (H2[Pt(Cl)6]×6H2O) аналогичен примеру 4, но синтез проводится методом ПСТ - поверхностного самораспространяющегося термосинтеза. Полученный катализатор содержит 0,5 мас.% Pt/7 мас.% γ-Al2O3/КС-151-ЛА.
Данные по составам катализаторов согласно приведенным примерам 1-6 и результатам исследования их каталитических свойств в реакциях окисления СО и СРЦ представлены в Таблице.
Как следует из таблицы, катализаторы, приготовленные предлагаемым способом импульсного поверхностного термосинтеза, по активности превышают образец сравнения по прототипу, полученный методом поверхностного самораспространяющегося термосинтеза, наиболее активными являются образцы на основе платины и палладия.
Claims (4)
1. Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях, либо в одном, которые наносят на носитель из их растворов, расплавов или суспензий с последующей сушкой, отличающийся тем, что носитель с нанесенными на него предшественниками активного компонента перемещают через высокотемпературную зону с температурой не ниже 200°C со скоростью, обеспечивающей рост температуры носителя с нанесенными на него предшественниками активного компонента не менее 10°C в минуту.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве предшественников активного компонента катализатора используют соли металлов IB, V, VII и VIII групп таблицы Д.И. Менделеева.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что импульсный поверхностный термосинтез активного компонента проводят на поверхности микроволокнистых стеклотканых носителей различного состава с удельной поверхностью 0,5-3,0 м2/г, а также на поверхности модифицированных оксидами кремния и/или алюминия микроволокнистых стеклотканых носителей с удельной поверхностью до 60 м2/г.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в состав предшественников активного компонента в качестве топливных добавок (восстановителей) входят органические вещества, содержащие в своем составе спиртовые, альдегидные (кетонные), карбоксильные, аминные группы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014108752/04A RU2549906C1 (ru) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014108752/04A RU2549906C1 (ru) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2549906C1 true RU2549906C1 (ru) | 2015-05-10 |
Family
ID=53293761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014108752/04A RU2549906C1 (ru) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2549906C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2624216C1 (ru) * | 2016-06-02 | 2017-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Микроволокнистый носитель для катализаторов и способ его приготовления |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234979C1 (ru) * | 2003-02-14 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Способ приготовления нанесенных катализаторов |
-
2014
- 2014-03-06 RU RU2014108752/04A patent/RU2549906C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234979C1 (ru) * | 2003-02-14 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Способ приготовления нанесенных катализаторов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОНЧАРОВ В.Б. И ДР., Радиационно-термический синтез нанопорошков металлов, оксидов и нанесенных катализаторов, ТРУДЫ VII МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И ПРОЦЕССЫ В НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ", Томск, 2010, стр.68-73. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2624216C1 (ru) * | 2016-06-02 | 2017-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Микроволокнистый носитель для катализаторов и способ его приготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Valentini et al. | The deposition of γ-Al2O3 layers on ceramic and metallic supports for the preparation of structured catalysts | |
| Dai | Environmental catalysis: a solution for the removal of atmospheric pollutants | |
| Choudhary et al. | Nano-gold supported on Fe2O3: A highly active catalyst for low temperature oxidative destruction of methane green house gas from exhaust/waste gases | |
| KR20110055082A (ko) | 암모니아의 선택산화 촉매 및 이의 제조방법 | |
| Patil et al. | Au sensitized La–CeO2 catalyst coated ceramics monoliths for toluene catalysis application | |
| Li et al. | Pd–Co coating onto cordierite monoliths as structured catalysts for methane catalytic combustion | |
| Branco et al. | Conversion of methane over bimetallic copper and nickel actinide oxides (Th, U) using nitrous oxide as oxidant | |
| RU2549906C1 (ru) | Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза | |
| CA2961855A1 (en) | Process for removing oxidisable gaseous compounds from a gas mixture by means of a platinum-containing oxidation catalyst | |
| CN108620123A (zh) | 一种以Mn为活性金属、以Nd为助剂的中低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN112044448A (zh) | 一种VOCs催化燃烧整体金属泡沫催化剂及其制备与应用 | |
| Cant et al. | Formation and reactions of isocyanic acid during the catalytic reduction of nitrogen oxides | |
| CN106475128A (zh) | 一种工业废气净化催化剂的制备方法 | |
| Salem et al. | NO conversion in presence of O2, H2O and SO2: Improvement of a Pt/Al2O3 catalyst by Zr and Sn, and influence of the reducer C3H6 or C3H8 | |
| Wögerbauer et al. | Ir/H-ZSM-5 Catalysts in the Selective Reduction of NO x with Hydrocarbons | |
| Leerat et al. | Lean-burn NO x Reduction by Propene over Gold Supported on Alumina Catalysts Derived from the Sol–Gel Method | |
| RU2192307C1 (ru) | Катализатор, носитель катализатора, способы их получения (варианты) и способ очистки отходящих газов от оксидов азота | |
| Sazama et al. | Selective catalytic reduction of NOx by hydrocarbons enhanced by hydrogen peroxide over silver/alumina catalysts | |
| Palma et al. | Honeycomb V2O5-CeO2 Catalysts for H2S abatement from biogas by direct selective oxidation to sulfur at low temperature | |
| Hackel et al. | Kinetics of reduction and oxidation reactions for application in catalytic gas–particle-filters | |
| Serban et al. | New water‐tolerant supported molten indium catalyst for the selective catalytic reduction of nitric oxide by ethanol | |
| Jędrzejczyk et al. | Design of structured reactor for biogas exhaust abatement | |
| RU2480281C1 (ru) | Катализатор, способ его приготовления (варианты) и способ очистки отходящих газов от оксидов азота | |
| JPH06178937A (ja) | 窒素酸化物除去触媒及び除去方法 | |
| KR101400608B1 (ko) | 암모니아를 질소로 전환하는 선택적 산화 촉매와 그 제조방법 및 이를 이용하여 암모니아를 선택적으로 산화시키는 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210307 |