RU2682248C2 - Катализаторы окисления сажи - Google Patents
Катализаторы окисления сажи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682248C2 RU2682248C2 RU2017123219A RU2017123219A RU2682248C2 RU 2682248 C2 RU2682248 C2 RU 2682248C2 RU 2017123219 A RU2017123219 A RU 2017123219A RU 2017123219 A RU2017123219 A RU 2017123219A RU 2682248 C2 RU2682248 C2 RU 2682248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- mgo
- catalysts
- catalyst
- copper
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000004071 soot Substances 0.000 title claims abstract description 20
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 66
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 41
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 41
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- OWXLRKWPEIAGAT-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Cu] Chemical compound [Mg].[Cu] OWXLRKWPEIAGAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- SKKNACBBJGLYJD-UHFFFAOYSA-N bismuth magnesium Chemical compound [Mg].[Bi] SKKNACBBJGLYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 abstract 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical class [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 description 4
- IKUPISAYGBGQDT-UHFFFAOYSA-N copper;dioxido(dioxo)molybdenum Chemical group [Cu+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O IKUPISAYGBGQDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- -1 hydroxide compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/10—Magnesium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/18—Arsenic, antimony or bismuth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экологии, а именно к катализаторам окисления сажи и способу их получения, так как выброс токсичных соединений из двигателей существенно угрожает экологии. В изобретении представлены катализаторы окисления сажи, включающие металлы: висмут, медь и магний, и кислород, образующие купрат магния MgCuO, висмутит магния BiMgOи оксид магния MgO. В качестве дополнительного компонента в составе катализаторов содержится карбонат калия КСО, при этом катализатор имеет следующий состав: BiMgO- MgO - КСОили BiMgO– CuMgO- КСО. Также изобретение относится к способу получения катализатора, в котором после синтеза висмутита магния, купрата магния и оксида магния, известные катализаторы BiMgO- MgO, BiMgO- CuMgOсмешивают с карбонатом калия КСО. Технический результат заключается в том, чтобы при минимальном количестве кислорода окислить максимальное количество сажи и уменьшить объем катализатора. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к проблемам экологии, к очищению окружающей среды от выбросов двигателей, работающих на продуктах перегонки нефти. В патенте представлены катализаторы окисления сажи и способ их получения.
Уровень техники
Изобретение относится к получению катализаторов очистки выбросов дизельных двигателей, а также других продуктов сгорания органического топлива, основным токсичным компонентом которых является сажа, и может найти применение в автомобильной промышленности и энергетике.
Известен катализатор окисления и каталитически активное покрытие сажевого фильтра содержат палладий и платину, причем соотношение между общим количеством палладия и общим количеством платины составляет от 8:1 до 1:15, при этом одновременно соотношение между количеством платины и количеством палладия в катализаторе окисления не превышает 6:1, а соотношение между количеством платины и количеством палладия в каталитически активном покрытии сажевого фильтра составляет не менее 10:1 [Патент RU №2479341, B01D 53/94, B01J 23/38, B01J 23/42, B01J 23/44, F01N 3/10, 2008].
Недостатком данного катализатора является, прежде всего, дорогостоящие компоненты, и в связи с тем, что с каждым днем увеличивается количество источников выброса веществ, засоряющих атмосферу и поверхность земли, требуются активные катализаторы в большом количестве, стоимость таких катализаторов велика и применение их нерентабельно.
Известен катализатор, в состав которого входят алюминий и соль кобальта, предварительно прокаленные, после чего получается оксидный композит состава All,20-1,88Co0.05-0,50Oy в количестве 60,5-72,6 вес. %, металлический алюминий - остальное; либо катализаторы включают платиновый металл в количестве 0,05 вес. % без указания концентрации остальных компонентов катализатора [Авт. св. СССР N 923588, В01J 37/02, Б.И. №16, 1982].
Недостатком катализаторов на основе металлического алюминия является выплавление алюминия при температуре выше 660°С через трещины в оксидном керамическом слое, что приводит к разрушению и дезактивации катализаторов.
Известен катализатор и способ его получения, который включает введение неблагородного металла в виде гидроксида аммония или аммиачного комплекса, или в виде органического аминового комплекса, или в виде гидроксидного соединения в активный в окислительно-восстановительных реакциях кубический флюоритный CeZrOx материал при основных условиях. Катализатор окисления включает первичный каталитический активный металл из группы благородных металлов, нанесенный на носитель, а также вторичный каталитический активный компонент, который получен путем ионного обмена между поверхностью кубического флюоритного CeZrOx материала и раствором неблагородного металла и необязательно цеолита. Полученные катализаторы используют в аналитическом устройстве, располагая один из них на субстрате, вокруг которого расположен корпус [Патент RU №2506996, B01J 23/00, 21/00, B01J 23/10, B01J 23/54, B01J 21/04, B01J 37/00, B01D 53/94, C01F 17/00].
Недостатком данного катализатора является многокомпонентность, использование благородных металлов, и возможность потери дорогих составляющих.
Известен катализатор - молибдат меди CuMoO4 и способ получения меди - молибдатных катализаторов дожига сажи, катализатора на металлической подложке и повышение его производительности при одновременном повышении качества и эффективности получаемого катализатора [RU №2455069, C1 B01J 37/025, C1 B01J 37/03, 2012; Лебухова Н.В., Карпович Н.Ф., Макаревич К.С., Чигрин П.Г. «Каталитическое горение сажи в присутствии медно-молибдатных систем, полученных разными методами». Катализ в промышленности, 2008, №6, с. 35-40].
Недостатком способа можно только считать многоступенчатость получения данного катализатора, экстрагирование меди и молибдена, применение изоамилового спирта, плазменно-электролитического оксидирования, что усложняет получить молибдат меди.
Известны катализаторы на основе висмута, в состав которых, кроме висмута, входят также металлы: медь и магний, а также кислород:
1) висмутит меди CuВi2O4,
2) купрат магния MgCu4O5,
3) висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO, и способ их получения, включающий смешивание нитратов металлов, растворение дистиллированной воде, и затем упаривание и прокаливание до 973 К и отжиг в течение 4 часов (RU №2592702, B01J 37/025, C1 B01J. 2016).
Недостатком этих катализаторов является то, что соотношение углерод:кислород (С/О) при окислении недостаточно высокие, чтобы при минимальном количестве кислорода окислить максимальное количество сажи, а, следовательно, уменьшить объем катализатора.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка катализатора окисления сажи, включающего висмут, магний, кислород и медь, обладающих адсорбцией кислорода на поверхности сажи.
Поставленная задача решается катализатором окисления сажи, включающим металлы: висмут, медь и магний, и кислород, образующих купрат магния MgCu4O5, висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO, где в качестве дополнительного компонента, в составе катализаторов содержится карбонат калия К2СО3.
Катализаторы, использующиеся для окисления сажи, имеют следующий состав: Bi12MgO19+MgO+К2СО3, Bi12MgO19+Cu4MgO5+К2CO3. В состав заявляемых катализаторов входят медь, висмут, магний, калий и кислород, а именно входят соединения на основе меди, висмута, магния и калия (Bi12MgO19+MgO+К2СО3, Bi12MgO19+Cu4MgO5+К2СО3).
Способ получения катализаторов для окисления сажи, заключающийся в том, что после синтеза висмутита меди, купрата магния и оксида магния, известные катализаторы Bi12MgO19+MgO, Bi12MgO19+Cu4MgO5 включали в свой состав карбонат магния К2СО3.
Осуществление изобретения
Основная часть катализаторов получалась смешиванием определенных масс нитратов металлов (меди, висмута, магния) в корундовом тигле в весовом соотношении 1:1 с допустимой величиной отклонения 10%, с последующим полным растворением их в дистиллированной воде.
Раствор частично упаривался, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение не менее 3 часов. Затем увеличивалась температура до 973 К и вещества обжигались в течение не менее 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Допирование образцов калием проводилось по двум методикам: путем одновременного смешивания или прокаливания всех указанных нитратов. Карбонат калия добавляется в том же количестве, что и нитраты металлов, однако его количество может быть любым, т.к. он не вступает в реакцию с нитратами металлов, а увеличивает силу катализатора.
Для выяснения стабильности катализаторов Bi-Mg+К2СО3, Bi-Cu-Mg+К2СО3, проявивших наибольшую каталитическую активность в окислении сажи кислородом, была проведена серия экспериментов.
Эксперименты проводились в проточном кварцевом реакторе при температурах 713 К и 733 К в атмосфере воздуха. Объемный расход воздуха составляла 12 мл/мин.
Исходным объектом для исследований являлась дизельная сажа с удельной поверхностью 16 м2/г. В качестве катализаторов использовались сложные оксидные системы на основе висмута, магния, меди с добавлением карбоната калия.
Основа катализаторов получалась также, как и прототипе, путем смешивания определенных масс нитратов металлов в корундовом тигле с последующим полным растворением их в дистиллированной воде. Раствор частично упаривали, помещали в муфельную печь и прокаливали при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводили в воздушной среде.
После этого компоненты катализаторов соединяли в каталитическую систему (известные катализаторы):
1) Bi12MgO19 (висмутит магния)+MgO (оксид магния);
2) Bi12MgO19 (висмутит магния)+Cu4MgO5 (купрат меди);
После этого формировали новые катализаторы, включающие карбонат калия К2СО3:
1) Bi12MgO19+MgO+К2СО3;
2) Bi12MgO19+Cu4MgO5+К2CO3.
Пример 1. Нитраты магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор частично упаривался, затем помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, образуя катализатор Bi12MgO19 - MgO - К2СО3.
Пример 2. Нитраты меди, висмута и магния, массами 0.2 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит меди Bi12MgO19 и купрат меди Cu4MgO5. Полученные вещества соединяли с 0.2 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 3. Нитраты магния и висмута массами 0.3 г смешивали в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 4. Нитраты меди, магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит меди Bi12MgO19 и купрат меди Cu4MgO5. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 5. Нитраты магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводили в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 6. Нитраты меди, магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводили в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит меди Bi12MgO19 и купрат меди Cu4MgO5. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 7. Нитраты магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Пример 8. Нитраты меди, магния и висмута массами 0.3 г смешивались в корундовом тигле с полным растворением их в дистиллированной воде. После этого раствор упаривался частично, помещался в муфельную печь и прокаливался при 573 К в течение 3 часов. Затем увеличивали температуру до 973 К и отжигали в течение 4 часов. Все перечисленные операции проводились в воздушной среде. Продуктами синтеза были висмутит меди Bi12MgO19 и купрат меди Cu4MgO5. Полученные вещества соединяли с 0.3 г карбонатом калия К2СО3, перемешивали до гомогенного состава.
Для проверки эффективности были проведены эксперименты. Исходным объектом для исследований являлась дизельная сажа с удельной поверхностью 16 м2/г. В качестве катализаторов, увеличивающих адсорбцию кислорода на поверхности сажи, использовали сложные оксидные системы на основе висмута, магния и меди в присутствии карбоната калия, взятых в соотношении: сажа : катализатор : карбонат калия = 2:1:1.
При плотном контакте каталитическая активность всех систем значительно выше. Для систем (Bi-Cu-Mg + К2СО3) окисление проводилось в температурном интервале от 273 К до 873 К в соотношении: сажа : катализатор : карбонат калия = 2:1:1. Для данных систем, (Bi-Mg + К2СО3) и (Bi-Cu-Mg + К2СО3) при 733 К скорость окисления при плотном контакте в 6 раз выше, чем при неплотном, что значительно увеличивает очищение окружающей среды от загрязненности.
Исследование поверхности образцов дизельной сажи, как без катализаторов, так и с катализаторами, содержащими соединения Bi, Сu, Mg, К2СО3 для обоих типов контакта катализаторов с сажей до и после окисления кислородом показало, что при адсорбции кислорода на саже без катализаторов соотношение кислорода к углероду О/С составляет двухзначное число, в то время как после добавления данных катализаторов к саже значение этого числа менее 5 (см. таблица).
Исследования показали, что использование представленных катализаторов наиболее эффективно в окислении сажи по сравнению с известными катализаторами, несмотря на то, что получение представленных катализаторов не представляет особых трудностей.
Использование в составе катализаторов окисления сажи металлов: меди, висмута, магния в сочетании с карбонатом калия при плотном контакте сажа-катализатор значительно увеличивает адсорбцию кислорода на поверхности сажи, что способствует более эффективному окислению сажи, очищая окружающую среду.
Таблица. Влияние катализаторов, содержащих оксиды висмута, меди, магния и карбоната калия на адсорбцию кислорода на саже.
Таким образом, изучены температурные зависимости скорости окисления кислородом дизельной сажи при плотном контакте в интервале температур от 273 К до 873 К для каталитических систем на основе Bi. На основании полученных результатов установлен ряд активности исследованных систем в процессе окисления сажи: Bi-Mg > Bi-Cu-Mg ≥ Bi-Cu.
Claims (2)
1. Катализатор окисления сажи, включающий металлы: висмут, медь и магний, и кислород, образующие купрат магния MgCu4O5, висмутит магния Bi12MgO19 и оксид магния MgO, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента в составе катализаторов содержится карбонат калия К2СО3, при этом катализатор имеет следующий состав: Bi12MgO19 - MgO - К2СО3 или Bi12MgO19 – Cu4MgO5 - К2СО3.
2. Способ получения катализатора по п. 1 для окисления сажи, отличающийся тем, что после синтеза висмутита магния, купрата магния и оксида магния, известные катализаторы Bi12MgO19 - MgO, Bi12MgO19 - Cu4MgO5 смешивают с карбонатом калия К2СО3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123219A RU2682248C2 (ru) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Катализаторы окисления сажи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123219A RU2682248C2 (ru) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Катализаторы окисления сажи |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017123219A3 RU2017123219A3 (ru) | 2019-01-09 |
RU2017123219A RU2017123219A (ru) | 2019-01-09 |
RU2682248C2 true RU2682248C2 (ru) | 2019-03-18 |
Family
ID=64977309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017123219A RU2682248C2 (ru) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Катализаторы окисления сажи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682248C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455069C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения катализатора дожига дизельной сажи |
EP2590730B1 (en) * | 2011-05-31 | 2014-06-25 | Johnson Matthey Public Limited Company | Dual function catalytic filter |
RU2592702C2 (ru) * | 2014-11-20 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Катализаторы окисления сажи и способ их получения |
-
2017
- 2017-06-30 RU RU2017123219A patent/RU2682248C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455069C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения катализатора дожига дизельной сажи |
EP2590730B1 (en) * | 2011-05-31 | 2014-06-25 | Johnson Matthey Public Limited Company | Dual function catalytic filter |
RU2592702C2 (ru) * | 2014-11-20 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Катализаторы окисления сажи и способ их получения |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PUSHKIN A.N. ET AL., Catalytic Properties of Bi-Co, Bi-Co-K-Oxide Systems in Diesel Soot Oxidation with Oxygen, X International Conference "Mechanism of Catalytic Reactions", 2016, p.229. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017123219A3 (ru) | 2019-01-09 |
RU2017123219A (ru) | 2019-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101434936B1 (ko) | 선택적 촉매 환원용 바나듐 비함유 촉매 및 이의 제조방법 | |
RU2428248C2 (ru) | КОМПОЗИЦИИ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА (NOx) | |
JP3348276B2 (ja) | 廃ガスの浄化方法及び装置 | |
US4001371A (en) | Catalytic process | |
JPH09225267A (ja) | ガス用浄化装置の運転方法及びガス用浄化装置 | |
CN109689205B (zh) | 钒酸盐作为氧化催化剂的用途 | |
JP2006326375A (ja) | 排ガス浄化用触媒、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 | |
Sassykova et al. | Synthesis of catalysts on the metal block carriers and testing their effectiveness in the real conditions of operation | |
RU2682248C2 (ru) | Катализаторы окисления сажи | |
RU2592702C2 (ru) | Катализаторы окисления сажи и способ их получения | |
JP2001058130A (ja) | 窒素酸化物分解用触媒 | |
JP3199562B2 (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 | |
JPH0780300A (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 | |
JPH0975733A (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 | |
JP2019166498A (ja) | 排ガス浄化触媒 | |
RU2672870C1 (ru) | Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) | |
WO2009113165A1 (ja) | 触媒材料、その製造方法、排ガスの浄化方法、及び焼成炉 | |
RU2004320C1 (ru) | Способ изготовлени катализатора дл очистки газов | |
WO2014083869A1 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
KR20020066910A (ko) | 희토복합산화물를 이용한 삼원촉매의 제조 방법과 자동차폐기체 정화 장치 | |
JPS6219895B2 (ru) | ||
JP3532044B2 (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 | |
JPH10180103A (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料及びその製造方法 | |
JP3199561B2 (ja) | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 | |
JP2837865B2 (ja) | 窒素酸化物分解用触媒 |