RU2640412C1 - Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases - Google Patents

Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases Download PDF

Info

Publication number
RU2640412C1
RU2640412C1 RU2017108306A RU2017108306A RU2640412C1 RU 2640412 C1 RU2640412 C1 RU 2640412C1 RU 2017108306 A RU2017108306 A RU 2017108306A RU 2017108306 A RU2017108306 A RU 2017108306A RU 2640412 C1 RU2640412 C1 RU 2640412C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
drying
coating
catalytically active
substrate
Prior art date
Application number
RU2017108306A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Владимирович Колдаев
Андрей Владимирович Зорин
Ольга Владимировна Гриванова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС)
Priority to RU2017108306A priority Critical patent/RU2640412C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640412C1 publication Critical patent/RU2640412C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves forming a substrate of γalumina with a high specific surface area on the surface of a ceramic carrier by immersion in an aqueous suspension containing aluminium hydroxide (boehmite) and aluminium nitrate, followed by drying and heat treatment at 500-550°C, applying a catalytically active coating on the formed substrate from a solution of metal salts of variable valence in an organic solvent, drying and heat treating. The suspension for depositing the substrate further comprises aluminium hydroxide. The catalytically active coating is applied from a solution of the mixed copper salt of lower carboxylic acids, and the amount of solution necessary for a single application of the catalytic coating is evaluated in advance, the drying of the applied coating to a constant weight is carried out at 110-115°C, and its subsequent heat treatment is carried out in a current of air at a temperature of 500-600°C for 60-80 minutes.
EFFECT: reducing the energy intensity of the method and reducing the time required for its implementation while ensuring efficiency.
4 cl, 2 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области катализа и может быть использовано для уменьшения вредности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания путем их очистки и нейтрализации.The invention relates to the field of catalysis and can be used to reduce the harmfulness of exhaust gases of internal combustion engines by cleaning and neutralizing them.

В большинстве стран с каждым годом ужесточаются требования к токсичности отработавших газов и вводятся новые нормы, в связи с чем каталитические нейтрализаторы отработавших газов становятся все более важным элементом в двигателе и автомобиле. Каталитическое окисление продуктов неполного сгорания и каталитическое восстановление оксидов азота на текущий момент остается основным способом нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), при этом требования к самим каталитическим нейтрализаторам, к их физическим и химическим свойствам также повышаются.In most countries, the requirements for the toxicity of exhaust gases are tightened every year and new standards are introduced, which makes catalytic converters of exhaust gases an increasingly important element in the engine and car. The catalytic oxidation of products of incomplete combustion and the catalytic reduction of nitrogen oxides currently remains the main way to neutralize exhaust gases of internal combustion engines (ICE), while the requirements for the catalytic converters themselves, their physical and chemical properties are also increasing.

Одним из основных факторов эффективности катализатора наряду с составом и качеством рабочего слоя является развитая структура его подложки. Однако металлические носители, изготавливаемые из фехралевой гладкой и гофрированной фольги, и керамические - из кордиеритной или муллитной керамики, имеют слаборазвитую поверхность. На керамических носителях для ее увеличения формируют слой-подложку с развитой структурой и открытыми порами из материалов с высокой удельной поверхностью.One of the main factors of catalyst efficiency along with the composition and quality of the working layer 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. On ceramic carriers, to increase it, a substrate layer with a developed structure and open pores is formed from materials with a high specific surface.

Известен способ приготовления катализатора очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (RU 2190470, опубл. 2002.06.10), включающий нанесение на керамический носитель слоя гидроксида алюминия при температуре 20-25°C в водном растворе гидроксида калия при растворении в нем порошка металлического алюминия, формирование слоя оксида алюминия путем термической дегидратации гидроксида алюминия; введение веществ, термостабилизирующих оксид алюминия, пропитку водными растворами солей церия, платины, родия, сушку и восстановление в водном растворе боргидрида натрия. Недостатками способа являются продолжительность и многостадийность. Кроме того, длительная выдержка носителя, например, из кордиерита в растворе гидроксида калия приводит к разбуханию керамики и растрескиванию ее при термообработке, что не позволяет достичь высокого качества катализатора.A known method of preparing a catalyst for purification of exhaust gases of internal combustion engines (RU 2190470, publ. 2002.06.10), comprising applying to a ceramic carrier layer of aluminum hydroxide at a temperature of 20-25 ° C in an aqueous solution of potassium hydroxide when dissolving aluminum metal powder in it, forming alumina layer by thermal dehydration of aluminum hydroxide; the introduction of substances, thermostabilizing alumina, impregnation with aqueous solutions of salts of cerium, platinum, rhodium, drying and restoration in an aqueous solution of sodium borohydride. The disadvantages of the method are the duration and multi-stage. In addition, long exposure of the carrier, for example, from cordierite in a solution of potassium hydroxide leads to swelling of the ceramics and its cracking during heat treatment, which does not allow to achieve high quality of the catalyst.

Известен способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (RU 2275962, опубл. 2006.05.20), включающий предварительное прокаливание инертного сотового блочного носителя с одновременным нанесением на его поверхность промежуточного покрытия из модифицированного оксида алюминия и активной фазы из одного или нескольких металлов платиновой группы из водно-спиртовой суспензии, содержащей следующие компоненты, мас. %: бемит 15-30, азотнокислый алюминий 1-2, азотнокислый церий 4-8, 25% 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, сушку и восстановление. Согласно известному способу нанесение покрытия осуществляют из суспензии, содержащей бемит с исходной удельной поверхностью не менее 300-350 м2/г, при этом в одном из вариантов его осуществления в качестве носителя используют блочный керамический носитель, выбранный из группы, включающей кордиерит, гематит, рутил, карбид кремния, и прокаливание проводят при температуре 500-1000°C. Однако полученный известным способом высокоэффективный катализатор имеет высокую стоимость, вдобавок обнаруживает недостаточный ресурс работы при использовании отечественных топлив из-за нестойкости благородных металлов к каталитическим ядам (соединениям серы, свинца, железа) и склонности к интенсивному горению при попадании на поверхность катализатора горючих веществ свыше нормы, что в значительной мере ограничивает его применение.A known method of preparing a catalyst for purification of exhaust gases of internal combustion engines (RU 2275962, publ. 2006.05.20), comprising pre-calcining an inert honeycomb block carrier with simultaneous application of an intermediate coating of modified alumina and the active phase of one or more platinum metals on its surface groups from a water-alcohol suspension containing the following components, 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 terms of metals - 0.020-0.052, water-alcohol in mass ratio of 1: 5-1: 10 - the rest, drying and recovery. According to the known method, the coating is carried out from a suspension containing boehmite with an initial specific surface area of at least 300-350 m 2 / g, while in one of its embodiments, a block ceramic carrier selected from the group consisting of cordierite, hematite, is used as a carrier, rutile, silicon carbide, and calcination is carried out at a temperature of 500-1000 ° C. However, a highly efficient catalyst obtained by a known method has a high cost; in addition, it detects an insufficient service life when using domestic fuels due to the instability of noble metals to catalytic poisons (sulfur, lead, iron compounds) and the tendency to intense burning when combustible substances reach the catalyst surface above normal , which greatly limits its use.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (RU 2515727, опубл. 2014.05.20), согласно которому керамические носители два часа прокаливают в муфельной печи при температуре 400-600°C для очистки от органики, после остывания их погружают в 4-5% суспензию окиси-гидроокиси алюминия (бемита) с высокотемпературным связующим - 1-3% нитратом алюминия, затем, после высушивания, покрытия 6 часов прокаливают в муфельной печи при температуре 500-550°C. Блок со сформированной подложкой погружают в раствор солей металлов переменной валентности (азотнокислая медь, азотнокислый кобальт) в смеси органических растворителей с суспензией двуокиси титана и бемита, после извлечения избыток раствора удаляют продувкой воздухом или центрифугированием, сушат при ступенчатом подъеме температуры от 50 до 120°C и термообрабатывают при 600-650°C в течение 240 мин для перевода солей металлов в оксиды.Closest to the claimed is a method for producing nanostructured catalytic coatings on ceramic supports for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines (RU 2515727, publ. 2014.05.20), according to which ceramic supports are calcined for two hours in a muffle furnace at a temperature of 400-600 ° C for cleaning from organics, after cooling, they are immersed in a 4-5% suspension of aluminum oxide-hydroxide (boehmite) with a high-temperature binder - 1-3% aluminum nitrate, then, after drying, the coatings are calcined for 6 hours in a muffle second oven at a temperature of 500-550 ° C. A block with a formed substrate is immersed in a solution of metal salts of variable valency (nitric copper, cobalt nitrate) in a mixture of organic solvents with a suspension of titanium dioxide and boehmite, after extraction, the excess solution is removed by blowing air or centrifugation, dried with a stepwise rise in temperature from 50 to 120 ° C and heat treated at 600-650 ° C for 240 min to convert metal salts to oxides.

Известный способ требует ряда энергоемких вспомогательных операций, при этом он обеспечивает получение каталитического покрытия, которое предназначено для нейтрализации отработавших газов дизельных двигателей и является эффективным, в частности, для автотракторных дизелей.The known method requires a number of energy-intensive auxiliary operations, while it provides a catalytic coating that is designed to neutralize the exhaust gases of diesel engines and is effective, in particular, for automotive diesel engines.

Задачей изобретения является создание способа изготовления высокоэффективного каталитического нейтрализатора отработавших газов бензинового двигателя внутреннего сгорания.The objective of the invention is to provide a method of manufacturing a highly efficient catalytic converter of the exhaust gas of a gasoline internal combustion engine.

Технический результат способа заключается в снижении энергоемкости способа и сокращении времени на его осуществление при одновременном обеспечении эффективности нейтрализатора при очистке отработавших газов бензиновых двигателей.The technical result of the method consists in reducing the energy intensity of the method and reducing the time for its implementation while ensuring the effectiveness of the converter when cleaning the exhaust gases of gasoline engines.

Указанный технический результат достигают способом получения каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, предусматривающим формирование на поверхности керамического носителя подложки из γ-оксида алюминия с высокой удельной поверхностью путем погружения в водную суспензию, содержащую оксид-гидроксид алюминия (бемит) и азотнокислый алюминий, с последующей сушкой и термообработкой при 500-550°C, нанесение на сформированную подложку каталитически активного покрытия из раствора солей металлов переменной валентности в органическом растворителе, сушку и термообработку, согласно которому, в отличие от известного, суспензия для нанесения подложки дополнительно содержит гидроксид алюминия, каталитически активное покрытие наносят из раствора смешанной медной соли низших карбоновых кислот, при этом предварительно экспериментальным путем оценивают количество раствора, необходимое для однократного нанесения каталитически активного покрытия, сушку нанесенного покрытия до постоянной массы проводят при 110-115°C, а его последующую термообработку осуществляют в токе воздуха при температуре 500-600°C в течение 60-80 минут.The specified technical result is achieved by the method of producing catalytic coatings on ceramic supports for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines, comprising forming on the surface of the ceramic support a substrate of γ-alumina with a high specific surface by immersion in an aqueous suspension containing aluminum oxide-hydroxide (boehmite) and aluminum nitrate, followed by drying and heat treatment at 500-550 ° C, application of a catalytically active coating on the formed substrate Existence from a solution of metal salts of variable valency in an organic solvent, drying and heat treatment, according to which, in contrast to the known one, the suspension for coating the substrate additionally contains aluminum hydroxide, a catalytically active coating is applied from a solution of a mixed copper salt of lower carboxylic acids, while previously experimentally estimate the amount of solution required for a single application of a catalytically active coating, drying the applied coating to a constant wire weight out at 110-115 ° C, and its subsequent heat treatment is carried out in air at a temperature of 500-600 ° C for 60-80 minutes.

В преимущественном варианте осуществления способа каталитическое покрытие наносят из раствора в органическом растворителе смешанной медной соли двух низкомолекулярных карбоновых кислот с короткой углеродной цепью, выбранных из группы, содержащей масляную C3H7СООН, муравьиную НСООН, валериановую C4H9СООН кислоты, в концентрации, обеспечивающей содержание меди 20-60 г/л в пересчете на металл.In an advantageous embodiment of the method, the catalytic coating is applied from a solution in an organic solvent of a mixed copper salt of two low molecular weight short-chain carboxylic acids selected from the group consisting of butyric C 3 H 7 COOH, formic HCOOH, valerianic C 4 H 9 COOH acid, in a concentration providing a copper content of 20-60 g / l in terms of metal.

Подложку, содержащую γ-оксид алюминия, формируют из суспензии, содержащей, г/л: гидроксид алюминия - 10-20, оксид гидроксида алюминия - 100-200, нитрат алюминия - 5-10.The substrate containing γ-alumina is formed from a suspension containing, g / l: aluminum hydroxide - 10-20, aluminum hydroxide oxide - 100-200, aluminum nitrate - 5-10.

Оптимальным является двукратное нанесение каталитического покрытия из раствора смешанной медной соли двух карбоновых кислот с последующей сушкой и термообработкой, которое обеспечивает максимальную величину конверсии CO и CH.Optimal is the double deposition of a catalytic coating from a solution of a mixed copper salt of two carboxylic acids, followed by drying and heat treatment, which provides the maximum value of the conversion of CO and CH.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На кордиеритовый блок нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания наносят подложку из модифицированного оксида алюминия с высокой удельной поверхностью, которую формируют из водной суспензии, содержащей гидроксид алюминия и оксид гидроксида алюминия (бемит), а также нитрат алюминия (высокотемпературное связующее) при заявленном содержании компонентов.A modified aluminum oxide substrate with a high specific surface, which is formed from an aqueous suspension containing aluminum hydroxide and aluminum hydroxide oxide (boehmite), as well as aluminum nitrate (high temperature binder) at the stated content of components, is applied to the cordierite block of the exhaust gas neutralizer of the internal combustion engine.

Пропитанный суспензией блок просушивают при температуре 110-115°C в течение 30-40 мин, затем прокаливают при 500-550°C в течение 100-150 мин.The suspension impregnated block is dried at a temperature of 110-115 ° C for 30-40 minutes, then calcined at 500-550 ° C for 100-150 minutes.

Оксид двухвалентной меди, который является каталитически активным компонентом, наносят из раствора, содержащего его прекурсор - смешанную медную соль двух карбоновых кислот: масляной C3H7СООН и муравьиной НСООН либо валериановой С4Н9СООН и муравьиной в органическом растворителе, преимущественно в бензоле, н-бутаноле.Divalent copper oxide, which is a catalytically active component, is applied from a solution containing its precursor - a mixed copper salt of two carboxylic acids: butyric C 3 H 7 COOH and formic HCOOH or valerian C 4 H 9 COOH and formic in an organic solvent, mainly in benzene n-butanol.

Пропитку блока вышеупомянутым раствором осуществляют следующим образом:The impregnation of the block with the above solution is as follows:

- блок устанавливают в насадке-зажиме из полиэтилена низкого давления и помещают в герметичную емкость, снабженную гибким шлангом с запорным вентилем, связанным со второй емкостью;- the unit is installed in the nozzle-clamp made of low-pressure polyethylene and placed in an airtight container equipped with a flexible hose with a shut-off valve connected to the second container;

- во вторую емкость заливают рассчитанный объем раствора заданной концентрации и опускают в нее шланг;- the calculated volume of the solution of a given concentration is poured into the second container and the hose is lowered into it;

- в герметичной емкости с блоком создают разрежение, вследствие чего раствор из второй емкости заполняет все каналы и пустоты блока;- in a sealed container with a block create a vacuum, as a result of which the solution from the second tank fills all the channels and voids of the block;

- после непродолжительной (3-5 мин) выдержки разрежение убирают, сливают раствор и продувают блок.- after a short (3-5 min) exposure, the vacuum is removed, the solution is drained and the block is purged.

Количество раствора, необходимое для однократной пропитки блока, устанавливают предварительно с помощью контрольной пропитки блока, осуществляемой, как описано выше, при этом во вторую емкость заливают отмеренное количество раствора, а объем поглощенного блоком раствора вычисляют по количеству раствора, оставшегося после пропитки.The amount of solution required for a single impregnation of the block is pre-set using the control impregnation of the block, carried out as described above, while a measured amount of solution is poured into the second container, and the volume of solution absorbed by the block is calculated by the amount of solution remaining after impregnation.

Используют раствор прекурсора каталитически активного оксида меди - смешанной органической соли двухвалентной меди с содержанием, обеспечивающим концентрацию меди 20-60 г/л в пересчете на металл, причем в каждом случае это содержание корректируют с учетом количества раствора, необходимого для пропитки кордиеритного блока. Пропитка блока раствором, вносящим рассчитанное количество каталитически активного компонента, обеспечивает оптимальную и стабильную эффективность каталитически активного слоя нейтрализатора отработавших газов.A solution of a catalytically active copper oxide precursor is used - a mixed organic salt of divalent copper with a content providing a copper concentration of 20-60 g / l in terms of metal, and in each case this content is adjusted taking into account the amount of solution required for impregnation of the cordierite block. The impregnation of the block with a solution introducing the calculated amount of the catalytically active component ensures optimal and stable efficiency of the catalytically active layer of the exhaust gas neutralizer.

После пропитки кордиеритный блок сушат под вытяжкой на воздухе при обычной температуре, а затем в сушильном шкафу при температуре 110-150°C до постоянной массы.After impregnation, the cordierite block is dried under an extract in air at ordinary temperature, and then in a drying cabinet at a temperature of 110-150 ° C to constant weight.

Высушенный блок подвергают отжигу при температуре 500-600°C в течение 60-80 минут в потоке воздуха, что обеспечивает перевод органической соли меди в оксид и удаление органических радикалов и остатков растворителя.The dried block is annealed at a temperature of 500-600 ° C for 60-80 minutes in an air stream, which ensures the conversion of the organic copper salt into oxide and the removal of organic radicals and solvent residues.

В случае необходимости для сверки правильности расчета нанесенного количества активного компонента производят контрольное взвешивание блока и определяют увеличение его массы.If necessary, to verify the correctness of the calculation of the applied amount of the active component, a control weighing of the block is carried out and an increase in its mass is determined.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Проверку эффективности полученных катализаторов проводили в соответствии с ГОСТ Р52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами» путем измерения токсичности отработавших газов при пониженной частоте вращения коленчатого вала (850 об/мин) и повышенной (2200, 2500, 3000 об/мин).The effectiveness of the obtained catalysts was checked in accordance with GOST R52033-2003 “Cars with gasoline engines. Emissions of pollutants with exhaust gases ”by measuring the toxicity of exhaust gases at a reduced crankshaft speed (850 rpm) and increased (2200, 2500, 3000 rpm).

При проведении испытаний использовали «Нейтрализатор выхлопных газов двигателя» с разъемным корпусом (патент RU 130629 на полезную модель, опубл. 2013.07.27), предназначенный для исследовательских работ.During the tests used "Engine exhaust gas neutralizer" with a detachable housing (patent RU 130629 for utility model, publ. 2013.07.27), designed for research.

Активность конверсии СО и СН кордиеритных нейтрализаторов с полученным покрытием оценивали на стенде, представленном бензиновым четырехцилиндровым двигателем мощностью 110 л.с. при 6000 об/мин-1, с крутящим моментом 145 Нм при 4800 об/мин.The conversion activity of CO and CH cordierite neutralizers with the resulting coating was evaluated on a bench represented by a 110 hp four-cylinder gasoline engine. at 6000 rpm -1 , with a torque of 145 Nm at 4800 rpm.

Для исследования состава полученного покрытия применяли газоанализатор АВГ-4, предназначенный для измерения объемной доли оксида углерода CO, суммарных углеводородов СН, диоксида углерода CO2, кислорода O2 в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями.To study the composition of the obtained coating, an AVG-4 gas analyzer was used, designed to measure the volume fraction of carbon monoxide CO, total hydrocarbons CH, carbon dioxide CO 2 , oxygen O 2 in the exhaust gases of cars with gasoline engines.

Пример 1Example 1

Кордиеритный блок общим объемом 291,4 см3 с подложкой из γ-оксида алюминия, нанесенной из суспензии, содержащей, г/л: гидроксид алюминия 20, оксид гидроксида алюминия (бемит) 100, нитрат алюминия 5. Сушка 30 мин, прокаливание 100 мин при 500°C. Однократное нанесение каталитически активного покрытия. Как предварительно установлено, для полной пропитки кордиеритного блока, равномерного заполнения всех его каналов и пропитки подложки достаточно 250 мл раствора. Использован раствор формбутирата меди (смешанной соли масляной и муравьиной кислоты) с содержанием 125 г соли на 1 л н-бутанола. Прокаливание осуществляют при 500°C в течение 80 мин.Cordierite block with a total volume of 291.4 cm 3 with a γ-alumina substrate deposited from a suspension containing, g / l: aluminum hydroxide 20, aluminum hydroxide (boehmite) 100, aluminum nitrate 5. Drying 30 min, calcining 100 min at 500 ° C. Catalytically active coating once. As previously established, for complete impregnation of the cordierite block, uniform filling of all its channels and impregnation of the substrate, 250 ml of solution is sufficient. A solution of copper formbutyrate (a mixed salt of butyric and formic acid) with a content of 125 g of salt per 1 liter of n-butanol was used. Calcination is carried out at 500 ° C for 80 minutes

Пример 2Example 2

Подложка, нанесенная из суспензии, содержащей, г/л: гидроксид алюминия 10, бемит 200, нитрат алюминия 10. Сушка 40 мин, прокаливание при 550°C в течение 2,5 часов. Результаты предварительной пропитки, как в примере 1, - 250 мл. Двукратное нанесение каталитически активного покрытия. Использован раствор формвалерата меди (смешанной соли валериановой и муравьиной кислоты) в бензоле с содержанием 199 г соли на 1 л бензола. Прокаливание при 600°C в течение 60 мин.Substrate applied from a suspension containing, g / l: aluminum hydroxide 10, boehmite 200, aluminum nitrate 10. Drying 40 min, calcination at 550 ° C for 2.5 hours. The results of the preliminary impregnation, as in example 1, is 250 ml. Double application of a catalytically active coating. A solution of copper formvalerate (a mixed salt of valerianic and formic acid) in benzene with a content of 199 g of salt per 1 liter of benzene was used. Calcination at 600 ° C for 60 minutes

Результаты испытаний нейтрализатора с покрытием, полученным по примеру 2, представлены в виде диаграмм изменения содержания CO (фиг. 1) и СН (фиг. 2) в отработавших газах.The test results of the coated catalyst obtained in example 2 are presented in the form of diagrams of changes in the content of CO (Fig. 1) and CH (Fig. 2) in the exhaust gases.

Условные обозначения на диаграммах: пустой - блок без каталитического покрытия; Cu 2.2 - блок с каталитическим покрытием (двукратное нанесение) по примеру 2.Symbols on the diagrams: empty - block without catalytic coating; Cu 2.2 - block with a catalytic coating (double application) according to example 2.

Эффективность полученных покрытий оценивалась также по величине конверсии CO и СН.The effectiveness of the resulting coatings was also evaluated by the magnitude of the conversion of CO and CH.

Результаты использования нейтрализатора с каталитическими покрытиями, нанесенными предлагаемым способом по примерам 1 и 2, при различном (заниженном и завышенном) числе оборотов коленчатого вала представлены в виде таблицы.The results of using a catalyst with catalytic coatings deposited by the proposed method according to examples 1 and 2, with different (underestimated and overstated) the number of revolutions of the crankshaft are presented in table form.

Приведенные в таблице данные являются средним значением суммы 6 экспериментов, проводимых с временным интервалом 10 минут.The data in the table are the average of the sum of 6 experiments conducted with a time interval of 10 minutes.

Полученные результаты показывают, что с увеличением числа оборотов коленчатого вала двигателя и, следовательно, с увеличением потока отработавших газов степень конверсии практически не изменяется. Нейтрализатор с каталитическим покрытием, нанесенным предлагаемым способом, обладает значительным ресурсом работоспособности.The results show that with an increase in the number of revolutions of the engine crankshaft and, consequently, with an increase in the flow of exhaust gases, the degree of conversion remains practically unchanged. The catalyst with a catalytic coating deposited by the proposed method has a significant service life.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (4)

1. Способ получения каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, предусматривающий формирование на поверхности керамического носителя подложки из γ-оксида алюминия с высокой удельной поверхностью путем погружения в водную суспензию, содержащую оксид-гидроксид алюминия (бемит) и азотнокислый алюминий, с последующей сушкой и термообработкой при 500-550°С, нанесение на сформированную подложку каталитически активного покрытия из раствора солей металлов переменной валентности в органическом растворителе, сушку и термообработку, отличающийся тем, что суспензия для нанесения подложки дополнительно содержит гидроксид алюминия, каталитически активное покрытие наносят из раствора смешанной медной соли низших карбоновых кислот, при этом предварительно экспериментальным путем оценивают количество раствора, необходимое для однократного нанесения каталитического покрытия, сушку нанесенного покрытия до постоянной массы проводят при 110-115°С, а его последующую термообработку осуществляют в токе воздуха при температуре 500-600°С в течение 60-80 минут.1. A method of producing catalytic coatings on ceramic supports for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines, comprising forming a γ-alumina substrate with a high specific surface on the surface of the ceramic support by immersion in an aqueous suspension containing aluminum oxide-hydroxide (boehmite) and aluminum nitrate , followed by drying and heat treatment at 500-550 ° C, applying a catalytically active coating from a solution of variable metal salts to the formed substrate valencies in an organic solvent, drying and heat treatment, characterized in that the suspension for applying a substrate additionally contains aluminum hydroxide, a catalytically active coating is applied from a solution of a mixed copper salt of lower carboxylic acids, while the amount of solution required for a single application of a catalytic coating is previously estimated experimentally drying the coating to a constant weight is carried out at 110-115 ° C, and its subsequent heat treatment is carried out in a current of air and at a temperature of 500-600 ° C for 60-80 minutes. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каталитически активное покрытие наносят из раствора в органическом растворителе смешанной медной соли двух низкомолекулярных карбоновых кислот с короткой углеродной цепью, выбранных из группы, содержащей масляную C3H7COOH, муравьиную HCOOH, валериановую C4H9COOH кислоты, концентрация которой обеспечивает содержание меди 20-60 г/л в пересчете на металл.2. The method according to p. 1, characterized in that the catalytically active coating is applied from a solution in an organic solvent of a mixed copper salt of two low molecular weight short-chain carboxylic acids selected from the group consisting of butyric C 3 H 7 COOH, formic HCOOH, valerian C 4 H 9 COOH acid, the concentration of which provides a copper content of 20-60 g / l in terms of metal. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подложку, содержащую γ-оксид алюминия, формируют из суспензии, содержащей, г/л: гидроксид алюминия - 10-20, оксид гидроксида алюминия - 100-200, нитрат алюминия - 5-10.3. The method according to p. 1, characterized in that the substrate containing γ-alumina is formed from a suspension containing, g / l: aluminum hydroxide - 10-20, aluminum hydroxide oxide - 100-200, aluminum nitrate - 5- 10. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение каталитически активного покрытия с сушкой и термообработкой осуществляют двукратно.4. The method according to p. 1, characterized in that the deposition of a catalytically active coating with drying and heat treatment is carried out twice.
RU2017108306A 2017-03-13 2017-03-13 Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases RU2640412C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108306A RU2640412C1 (en) 2017-03-13 2017-03-13 Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108306A RU2640412C1 (en) 2017-03-13 2017-03-13 Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640412C1 true RU2640412C1 (en) 2018-01-09

Family

ID=60965416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017108306A RU2640412C1 (en) 2017-03-13 2017-03-13 Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640412C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747410A (en) * 1992-07-03 1998-05-05 Kabushiki Kaisha Riken Exhaust gas cleaner and method of cleaning exhaust gas
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
RU2391137C1 (en) * 2006-03-01 2010-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Method for manufacturing of catalyst on metal substrate
WO2010146458A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst
RU2515727C2 (en) * 2010-09-09 2014-05-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747410A (en) * 1992-07-03 1998-05-05 Kabushiki Kaisha Riken Exhaust gas cleaner and method of cleaning exhaust gas
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
RU2391137C1 (en) * 2006-03-01 2010-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Method for manufacturing of catalyst on metal substrate
WO2010146458A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst
RU2515727C2 (en) * 2010-09-09 2014-05-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6290181B2 (en) Method and system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine
CN100455352C (en) Honeycomb metal wire net carrier catalyst for catalytically reducing nitrogen oxide and preparing method thereof
CN109603823B (en) Lean burn NO for diesel engine exhaust gas purification system x Trapping catalyst and method for producing same
CN109529924B (en) DOC molecular sieve catalyst, preparation thereof and application of DOC molecular sieve catalyst in catalytic oxidation of diesel vehicle tail gas
US8476187B2 (en) Process for preparing catalyst powder
WO2014183005A1 (en) Zpgm catalytic converters (twc application)
JPS6034737A (en) Production of catalyst for treating exhaust gas of internal combustion engine
JP2010504205A5 (en)
CN109590014B (en) Integral diesel vehicle tail gas oxidation catalyst and preparation method thereof
EP3253489A1 (en) Three-way catalyst
RU2515727C2 (en) Method of obtaining nanostructured catalytic coatings on ceramic carriers for neutralisation of waste gasses of internal combustion engines
CN107081167B (en) Catalyst and method for producing a catalyst
AU2008361642B2 (en) A prepositive oxidation catalyst for diesel vehicles and its preparation method
CN100371072C (en) Preparation process of selective reduction catalyst for lean-burn gasoline motor car exhausted gas nitrogen oxide
CN107081168B (en) Process for preparing zeolite catalyst
CN106807432A (en) A kind of Pt Pd bimetallic catalysts for NO oxidations and preparation method thereof
KR20170018914A (en) Exhaust gas treatment system
CN103861664B (en) A kind of diesel engine vent gas oxidation catalyst
RU2640412C1 (en) Method of applying catalytic coating on ceramic neutralizer unit of internal combustion engine worked gases
CN107970921A (en) A kind of catalyst with catalysis organic exhaust gas combustion function and its preparation method and application and the method for catalysis organic exhaust gas burning
KR101154925B1 (en) Catalyst compsition for diesel particulate filter and device for reduction of soot and smoke using the same
KR20150093203A (en) Zoned diesel oxidation catalyst
KR20080014340A (en) Oxidation catalyst for purifying the exhaust gas of diesel engine
CN110075832B (en) NOx storage reduction catalyst and preparation method and application thereof
CN108043397B (en) Integral vehicle tail gas purification catalyst with porous structure and preparation method thereof

Legal Events

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

Effective date: 20190314