SE436837B - Framstellning av en buren katalysator - Google Patents

Description

7804968-1 2 metallkomponent och ett underlag av eldfast oxid med stor specifik yta, och detta kompositmaterial är avsatt på en bärare av makrostorlek Den katalysgynnande metallkomponenten innefattar företrädesvis en eller fler platinagruppmetaller, och makrostorleksbäraren har före- trädesvis låg total specifik ytar Det katalytiskt aktiva komposit- materialet uppvisar stark vidhäftning till bäraren och katalysatorn har överlägsen aktivitet. Dessa egenskaper utgör resultatet av framställningen av katalysatorerna med förfarandet enligt uppfinnin- gen. Katalysatorerna gynnar kemiska reaktioner och är särskilt användbara för att förbättra eller gynna oxidations- och reduktions- reaktioner, i synnerhet under besvärliga betingelser som användes vid omvandling av förorenande beståndsdelar i avgaser till mindre skadliga material. _ _ Vid framställning av katalysatorer på underlag av makrostor- leksbärare är det känt att påföra ett underlag av eldfast oxid med stor specifik_yta på bäraren och därefter impregnera underlaget med en platinagruppmetallkomponent. Denna typ av metod beskrives i ame- rikanska patentskriften 3,565,830. Denna patentskrift liksom ameri- kanska patentskriften 3,33l,787 beskriver en annan metod för fram- ställning av katalysatorerna vilken innefattar kombinering av plati- nagruppmetallkomponenten i vattenlöslig form med underlaget av eld- fast oxíd med stor specifik yta och påföring av kompositmaterialet på makrostorleksbäraren genom neddoppning av den sistnämnda i en vattenuppslamning av kompositmaterialet av platinagruppmetall och underlag med stor spedifik yta. I dessa patentskrifter anges att platinagruppmetallkomponenten kan omvandlas till vattenolöslig form, dvs. fixeras, på bäraren av eldfast oxid med stor specifik yta genom att platinagruppmetall-underlag med stor specifik yta~kompositmate- rialet utsättes för inverkan av exempelvis en atmosfär av vätesulfid innan kompositmaterialet påföres på bäraren. Enligt exempel II i den amerikanska patentskriften 3,33l,787 anges sålunda tillsats av vätesulfid till en vattenuppslamning innehållande aluminiumoxid och klorplatinasyra vid framställning av katalysatorer på underlag av makrostorleksbärare. Dessa patentskrifter anger även att underlaget med stor specifik yta kan malas före påföringen på makrostorleksbä- raren och i vissa fall har detta genomförts i närvaro av en syra, se exempel I och XII i amerikanska patentskriften 3,565,830. Vid fram- ställningen enligt exempel II i amerikanska patenskriften 3,33l,787 (exempel XIII i amerikanska patentskriften 3,565,830), enligt vilket platinagruppmetallen fixerades på underlaget innan detta tillsattes 3 7804968-1 till bäraren, genomfördes malningen av underlaget innehållande den fixerade platinagruppmetallen utan tillsats av syra.

Vid framställning av material som utgöres av kompositmate- rial av en katalysunderlättande metallkomponent, exempelvis innehål- lande platinagruppmetall, samt eldfast oxid - katalysatorkompositma- terial på en makrostorleksbärare såsom underlag är det betydelse- fullt att produkten utmärkes av god vidhäftning till det katalytiskt verksamma kompositmaterialet till bäraren. Även om väsentliga för- delar i detta avseende åstadkommes när makrostorleksbärarmaterialet är poröst gentemot vatten till skillnad från väsentligen icke-porösa material, exempelvis metall -eller porslinsytor, är en förbättring av vidhäftningen av det katalytiskt aktiva kompositmaterialet till båda typer av bärare betydelsefull. Problemet att erhålla god vid- häftning av det katalytiskt verksamma kompositmaterialet till bäraren _är signifikant vid den vanliga situationen eftersom ett primärt ändamål med att anbringa kompositmaterialet på bäraren är att åstad-' komma en struktur med tillräckligt stabil katalytisk aktivitet och fysisk stabilitet under lång tidrymd vid användning under krävande betingelser vad beträffar temperatur och mekaniska påkänningar som uppträder, exempelvis vid användning av den katalytiska strukturen eller det katalytiska föremålet för behandling av luftförorenande beståndsdelar i avgaser från automobiler. Katalysatorer framställda med förfarandet enligt uppfinningen uppvisar sådana egenskaper i en markant utsträckning.

Enligt föreliggande uppfinning framställes katalysatorer genom att man bringar ett underlag av finfördelad eldfast oxid med stor specifik yta i kontakt med en lösning av en vattenlöslig kata- lysgynnande metallkomponent, företrädesvis innehållande en eller fler platinagruppmetaller, och åstadkommer ett kompositmaterial som är väsentligen fritt från fri eller oabsorberad vätska. Den kata- lysgynnande metallkomponenten i det fasta finfördelade kompositmate- rialet omvandlas till en väsentligen vattenolöslig form under det att kompositmaterialet förblir väsentligen fritt från oabsorberad vätska. Denna process kan åstadkommas genom användning av ett under- lag av eldfast oxid, exempelvis aluminiumoxid, däribland stabilise- rade aluminiumoxidmaterial, som är tillräckligt torrt för att absor- bera väsentligen hela mängden av lösning som innehåller den kata- lysgynnande metallkomponenten, dvs. mängden av lösningen och under- laget liksom fukthalten i det sistnämnda är sådana att blandningen av dessa material uppvisar väsentligen frihet från fri eller oabsor- berad lösning när tillsatsen av den katalysgynnande metallkomponenten 7804968-1 ' 4 är avslutad och under omvandlingen av den sistnämnda till vatten- olöslig form. Under den sistnämnda omvandlingen eller fixeringen av den katalysgynnande metallkomponenten på bäraren förblir kompo- sitmaterialet väsentligen torrt, dvs. det uppvisar väsentligen icke någon separat eller fri vätskefas.

Kompositmaterialet innehållande den fixerade katalysgynnande metallkomponenten finfördelas såsom uppslamning, som företrädesvis är sur, för att ge fasta partiklar som företrädesvis primärt har en storlek av upp till ca 10 eller 15 pm. Den erhållna uppslamningen användes för beläggning av en makrostorleksbärare, företrädesvis med låg specifik yta, och kompositmaterialet torkas samt kan kalcineras.

Vid dessa katalysatorer uppvisar kompositmaterialet av den katalys- gynnande metallkomponenten och underlaget med stor specifik yta stark vidhäftning till bäraren även om denna är väsentligen icke- porös såsom kan vara fallet med exempelvis metalliska bärare, och_ katalysatorerna har mycket god katalytisk aktivitet och livslängd vid användning under krävande reaktionsbetingelser. Även om uppfinningen icke är bunden till någon viss teori kan den överlägsna användningsaktiviteten hos katalysatorer fram- ställda enligt uppfinningen bero på att väsentligen hela mängden av den katalysgynnande metallkomponenten tillsättes med förfarandet enligt uppfinningen och är intimt associerad med partiklarna av underlag av eldfast oxid vid den tidpunkt när den katalysgynnande metallkomponenten omvandlas till vattenolöslig form. Denna fixe- ringsbehandling kan ge god dispersion av den katalysgynnande metall- komponenten på underlaget och förhindra en minskning av den kataly- tiska aktiviteten genom bildning av separata partiklar av den kata- lysgynnande metallen som lättare kan undergå förlust från katalysa- torn eller sintras under dennas användning. När den katalysgynnande metallkomponenten icke är fixerad på underlaget kan den vandra i kompositmaterialet och bli olikformigt fördelad i underlaget, och de härigenom erhållna materialen kan uppvisa icke önskade variatio- ner i fråga om katalytisk aktivitet utöver katalysatorns yta.

Förfarandet enligt uppfinningenger vidare kompositioner med en likformig och viss halt av katalysgynnande metall eftersom väsent- K ligen hela mängden av metallkomponenten som med förfarandet till- sättes till det preparativa systemet kvarstannar i katalysatorn, och kompositionerna innehåller väsentligen den beräknade mängden av den enkla eller ett flertal aktiva katalysgynnande metallkomponenter.

I vissa fall kan ett flertal katalysgynnande metallkomponenter av- sättas samtidigt eller i följd på ett visst underlag av eldfast oxid.

Den intima blandningen av separat beredda kompositmaterial av kata- 5 7804968-1 lysgynnande metallkomponent och eldfast oxid med olika sammansätt- ning framställda med förfarandet enligt uppfinningen möjliggör till- verkning av en mångfald katalysatorer vilkas metallhalt kan regleras noggrannt och väljas för speciella katalytiska effekter. Sådana blandade kompositmaterial kan om så önskas innehålla en eller fler katalysgynnande metallkomponenter på en del av partiklarna av under- lag av eldfast oxid, och en eller fler olika katalysgynnande metall- komponenter på en annan del av partiklarna av underlaget av eldfast oxid. Såsom exempel kan nämnas att kompositmaterialet kan inne- hålla en platinagruppmetallkomponent på en del av partiklarna av eldfast oxid samt en oädelmetallkomponent på en annan del av partik- larna av eldfast oxid. Alternativt kan olika platinagruppmetaller eller olika oädla metaller påföras på separata andelar av partiklarna av underlag av eldfast oxid i en viss kompositprodukt. De är därför uppenbart att förfarandet enligt uppfinningen är i hög grad fördel- aktigt genom att det ger katalysatorer som lätt kan varieras och noggrannt regleras vad beträffar sammansättningen; Andra fördelar med förfarandet enligt uppfinningen är att komponenter av metaller tillhörande ädelmetallgruppen eller oädel- metallgruppen, separat eller i blandning, kan påföras i separata skikt på en eldfast oxid med stor specifik yta vilken därefter kan anbringas på en makrostorleksbärare. Detta ger maximal tillgänglig- het av metallkomponenterna som förefinnes i små mängder genom på- föring av dessa på ytterytan av bäraren. En annan version av för- farandet enligt uppfinningen är att avsätta valda metallkomponenter vid inloppsdelen för reaktionskomponenterna av en bikakestruktur eller annan struktur och avsätta olika metallkomponenter längs kroppen eller vid den andra ändedelen av bäraren. Den sistnämnda metoden tillåter avsättning av väsentligen separata skikt av olika metallkomponenter på eldfast oxid med stor specifik yta för erhål- lande av maximal användning av dyrbara katalysatorkomponenter eller för åstadkommande av vissa katalysfördelar, exempelvis en inloppsdel som är belagd med komponenter som ger reaktionsstartande aktivitet (light-off) vid förhållandevis låg temperatur.f Om metallkomponen- terna icke pâföres selektivt på bäraren och fikeras till den eld- fasta oxiden kan de vandra fritt från ett skikt i katalysatorn till nästa. _ Enligt föreliggande uppfinning kan kompositmaterialet av katalysgynnande metallkomponent och bärare av eldfast oxid beredas genom sammanblandning av en vattenlösning innehållande en vatten- löslig form av den katalysgynnande metallen med en finfördelad 7804968-1 6 bärare med stor specifik yta så att lösningen väsentligen full- ständigt absorberas i bäraren. Lösningen kan innehålla en eller fler vattenlösliga föreningar av en ädelmetall eller en oädelmetall.

Användning av platinagruppmetaller föredrages ofta, och de använda vattenlösliga platinagruppmetallföreningarna kan exempelvis utgöras av en basisk förening, exempelvis platinahydroxid eller tetramin- komplex, eller en sur förening, exempelvis klorplatinasyra eller rodiumnitrat. De användbara föreningarna av oädelmetall innefattar vattenlösliga salter, exempelvis nitrater, formiater, andra syre- haltiga föreningar och liknande[ I hög grad lämpliga kompositmate- rial kan framställs genom att man kombinerar-ett underlag med både en basisk platinaförening och en sur förening av en annan platina- gruppmetall, exempelvis sodium eller palladium. De separata förenin- garna av de katalysgynnande metallerna kan tillsättas till bäraren i en eller fler vattenlösningar för att ge två eller fler metaller på givna bärarpartiklar.

Sedan den katalysgynnande metallösningen och bäraren av eld- fast oxid med stor specifik yta kombinerats fixeras den katalysgyn- nande metallkomponenten på underlaget, dvs. omvandlas till väsent- ligen vattenolöslig form, under det att kompositmaterialet förblir väsentligen fritt från fritt eller oabsorberat vattenhaltigt medium.

Omvandlingen kan genomföras genom behandling med en gas, exempelvis vätesulfid eller väte, eller med en vätska, exempelvis ättiksyra eller andra medel som kan användas i flytande form, i synnerhet en vattenlösning, till exempel hydrazin. Mängden använd vätska är emellertid icke tillräcklig för att kompositmaterialet skall inne- hålla någon väsentlig eller signifikant mängd fri eller oabsorberad vätska under fixeringen av den katalysgynnande metallen på under- laget. Fixeringsbehandlingen kan genomföras med en reaktiv gas eller en gas som är väsentligen inert, exempelvis kan fixeringen genom- föras genom kalcinering av kompositmaterialet i luft eller annan gas som kan vara reaktiv i förhållande till den katalysgynnande metall- komponenten vller väsentligen inert. *Den erhållna olösliga eller fixerade katalysgynnande mctallkomponenten kan närvara såsom sulfid, oxid, elementär metall eller i annan form. Om ett flertal katalys- gynnande metallkomponenter påföres på underlaget kan fixeringen_ genomföras efter påföringen av varje metallkomponent eller efter påföringen av ett flertal sådana metallkomponenter.

Den katalytiskt aktiva katalysgynnande metallkomponenteni katalysatorerna som framställes enligt uppfinningen kan innefatta en eller fler metaller som kan föreligga i elementär eller förenad form, 7 v 7so496s~1 exempelvis i fråga om legeringar, salter, oxider och liknande.

Metallerna utgöres generellt av tungmetaller eller övergångsmetaller tillhörande grupp III till VIII med ett atomnummer av minst ca 23.

Dessa metaller innefattar oädelmetaller, exempelvis järngruppsmetal- lerna, järn, nickel och kobolt, metallerna tillhörande grupperna VB och-VIB, exempelvis vanadin, krom, molybden och volfram, koppar, zink, mangan, renium, och kombinationer av dessa metaller. Oädel- metallerna har i många fall atomnummer från ca 24 till 30. Ädel- metallerna kan även ingå i katalysatorerna såsom katalytiskt aktiva komponenter, och det är lämpligt att en eller fler metaller från platinagruppen närvarar. Mängden katalysgynnande metall (promotor- metall) utgör i allmänheten mindre andel av katalysatorkompositmate- rialet, och mängden skall vara tillräcklig för att ge en önskad katalysgynnande effekt under användning av katalysatorn. Denna mängd kan bero på valet av metall och den avsedda användningen av katalysatorn, och mängderna är i allmänhet minst ca 0,01 viktprocent av katalysatorn. Dessa mängder kan vara upp till ca 30 - 40 % eller mer och företrädesvis ca 0,l till 20 %. I fråga om oädla metaller är mängden ofta minst ca l % av katalysatorn. Den katalytiska akti- viteten hos promotormetallkomponenten är i allmänhet väsentligt större än den aktivitet som uppvisas av underlaget av eldfast oxid eller bäraren av makrostorlek hos katalysatorerna.

I de föredragna katalysatorerna som framställts enligt upp- finningen närvarar platinagruppmetallen i den katalytiskt aktiva promotorkomponenten i en mängd som är tillräcklig för att ge kompo- sitioner med väsentligt förbättrad katalytisk aktivitet beroende på närvaron av platinagruppmetallkomponent. De användbara platina- gruppmetaller som tillsättes såsom lösning till bäraren av eldfast oxid innefattar exempelvis platina, rutenium, palladium, iridium och rodium samt blandningar eller legeringar av sådana metaller, exempel- vis platina-palladium, platina-rodium, platina-palladium-rodium. Om ett flertal platinagruppmetaller användes kan de påföras separat eller samtidigt på bäraren. Mängden platinagruppmetall utgör en mindre andel av katalysatorerna och i allmänhet överstiger dessa av ekonomiska skäl icke ca 5 viktprocent av den sammansatta katalysatorn.

Mängden kan exempelvis vara ca 0,01 till 4 % och är företrädesvis ca 0,03 till l %. Om platinagruppmetallkomponenten i katalysatorerna innehåller mer än en sådan metall kan denna komponent exempelvis ut- göras av en övervägande andel av platina och en mindre andel av en' eller fler av de övriga platinagruppmetallerna, exempelvis endera eller båda av palladium eller rodium. Denna komponent av katalysa- torn kan exempelvis innefatta ca 55 till 98 viktprocent platina och _ mängden av dessa metaller. 7804968-1 8 ca 2 - 45 viktprocent annan platinagruppmetall baserad på den totala Om icke annat anges är de uppgivna mängderna av oädelmetall och ädelmetall baserade på metalliskt till- stånd oberoende av den form.i vilken dessa metaller föreligger.

Föredragna platinagruppmetallhaltiga katalysatorer framställda enligt uppfinningen kan innehålla en eller fler platinagruppmetall- komponenter och en eller fler oädelmetallkomponenter. Sådana kata- lysatorer kan vara särskilt användbara i system i vilka det är önsk- värt att genomföra oxidation och reduktion samtidigt, exempelvis för att minska mängden kväveoxider samtidigt som man oxiderar kol- Oädel- metallkomponenten kan väljas bland de i det föregående angivna och monoxid och kolväten som kan förefinnas i reaktionssystemet. kan i synnerhet innefatta en järngruppmetall, exempelvis nickel, exempelvis i oxidisk form. Mängden närvarande platinagruppmetall kan vara den i det föregående angivna under det att mängden oädel- metall i katalysatorn ofta utgör en större mängd än mängden platina- gruppmetall, exempelvis minst ca 0,5 viktprocent och upp till 20 viktprocent eller mer beräknat på oxidbasis. I sådana katalysatorer är viktförhållandet oädelmetall, på oxidbasis, :.platinagruppmetall i allmänhet minst ca 2 : l, företrädesvis minst ca 5 : l, och före- trädesvis innehåller katalysatorerna mer än en platinagruppmetall, i synnerhet platina plus en eller fler andra platinagruppmetaller, exempelvis endera eller båda av platina och rodium, i de i det före- gående angivna mängderna.

Den ordningsföljd i vilken man tillsätter ett flertal kata- lysgynnande metallkomponenter till underlaget av finfördelad eldfast oxid kan variera. Exempelvis vid framställning av katalysatorer innehållande en oädelmetallkomponent och en platinagruppmetallkompo- nent kan komponenten av oädelmetall pâföras på underlaget först följt av tillsats av platinagruppmetallkomponenten eller också kan dessa tillsatser genomföras i motsatt ordningsföljd eller samtidigt.

Vidare kan var och en av de katalysgynnande metallkomponenterna fixeras på underlaget efter tillsats av respektive komponent, eller också kan i vissa fall fixeringen följa påföringen av båda typer av katalysgynnande metallkomponenter på underlaget. Enligt en metod kan komponenten av oädelmetall absorberas på underlaget av eldfast oxid såsom lösning av salt i vatten, och denna metallkomponent fixe- ras på underlaget exempelvis genom kalcinering. En vattenlösning av platinagruppmetallkomponenten kan absorberas på kompositmaterialet av oädelmetallkomponent - eldfast oxid, och platinagruppmetallkompo- nenten kan därefter fixeras på underlaget. Det erhållna komposit- materialet finfördelas såsom vattenuppslamning och återavsättes på 9 7804968-1 bäraren av makrostorlek vid framställningen av katalysatorer enligt uppfinningen.

Underlaget av eldfast oxid med stor specifik yta, med vilket lösningen av den katalysgynnande metallkomponenten blandas, innehål- ler en eller fler finfördelade eldfasta oxider såsom väsentlig kom- ponent, exempelvis kiseldioxid eller sådana metalloxider som alumi- niumoxid, kromoxid, zirkoniumoxid, titandioxid och liknande, däri- bland även blandade oxidformer, exempelvis kiseldioxid-aluminiumoxid, aluminiumsilikater som kan vara amorfa eller kristallina, aluminium- oxid-zirkoniumoxid, aluminiumoxid-kromoxid, aluminiumoxid-ceriumoxid och liknande.. Den eldfasta oxiden kan torkas eller kalcineras vid förhöjd temperatur för att ge ett material med hög specifik yta, exempelvis med en specifik yta av_minst 25 och företrädesvis minst 75 m2/g bestämd enligt BET-metoden. Det föredragna underlaget ut- göres väsentligen av aluminiumoxid, som i synnerhet innefattar de stabiliserade aluminiumoxidmaterialen, och det är lämpligt att underlaget uppvisar en övervägande andel aluminiumoxid. Dessa alu-_ miniumoxidmaterial innefattar medlemmar av gamma- eller aktiverad aluminiumoxid-familjen, exempelvis gamma- och eta-aluminiumoxid, till skillnad från den förhållandevis inaktiva alfa-aluminiumoxiden,_ som har liten specifik yta. Aluminiumoxiden kan vara hydratiserad, exempelvis aluminiumoxidmonohydrat. Aluminiumoxidmaterialen kan innehålla mindre mängder, exempelvis ca 1 till 20 viktprocent, av andra komponenter, exempelvis ZrOè, TiO2, BaO och oxider av säll- synta jordartsmetaller, exempelvis ceriumoxid, som kan bidra till att förbättra högtemperaturstabiliteten hos aluminiumoxiden. Det är särskilt lämpligt att mängden aluminiumoxid i denna komponent av katalysatorerna uppgår till minst ca 75 % av den totala vikten.

Bärarmaterialen som användes enligt uppfinningen anges ofta före- ligga i katalytiskt aktiv form, men denna aktivitet är i allmänhet av lägre storleksordning jämförd med aktiviteten hos den katalytiskt aktiva promotormetallkomponenten.

I Partikelstorleken hos det finfördelade underlaget av eldfast oxid med stor specifik yta är i allmänhet mindre än ca 40 mesh och företrädesvis mindre än 200 mesh när materialet kombineras med lös- ningen av den katalysgynnande metallkomponenten. Storleken av större andelen av partiklar av eldfast oxid-underlag har i allmänhet en storlek överstigande ca 10 - 15 pm. Såsom angiviüai det föregående är vid kombinering med lösningen, som innehåller katalysgynnande metall, underlaget med stor specifik yta tillräckligt torrt för att absorbera väsentligen hela mängden lösning. Underlaget kan sålunda j7so49es-1 se 10 torkas och kalcineras lämpligen till en katalytiskt aktiv form vid förhöjd temperatur, exempelvis minst ZSOOC, innan underlaget kombi- neras med den katalysgynnande metallkomponenten.

Vid framställning av katalysatorer_enligt uppfinningen kombi- neras det katalytiskt aktiva kompositmaterialet av den fixerade eller vattenolösliga katalysgynnande metallkomponenten och under- laget med stor specifik yta, med en makrostorleksbärare, företrädes- vis med låg total specifik yta. Detta kan åstadkommas genom att man först finfördelar det katalytiskt aktiva kompositmaterialet eller ett flertal sådana kompositmaterial, såsom en vattenuppslamning som företrädesvis är sur. Denna behandling fortsättes vanligen tills de fasta partiklarna i uppslamningen har partikelstorleker som över- vägande understiger ca l0 eller l5 pm. Finfördelningen kan åstad- kommas i en kulkvarn eller annan lämplig utrustning, och fastmate- rialhalten i uppslamningen kan exempelvis vara ca 20 till 50 vikt- procent, företrädesvis ca 35 till 45 viktprocent. pH-värdet hos uppslamningen är företrädesvis under ca 5 och surhetsgraden kan åstadkommas med användning av en mindre mängd av en vattenlöslig organisk eller oorganisk syra eller andra vattenlösliga syraförenín- gar, exempelvis salter. Den använda syran kan sålunda utgöras av saltsyra eller salpetersyra eller företrädesvis en lägre fettsyra, exempelvis ättiksyra, som kan vara substituerad med exempelvis klor, exempelvis triklorättiksyra. Användningen av fettsyror kan bidra till att minska förslusten av platinagruppmetall från bäraren.

För avsättning av kompositmaterialet av katalysgynnande metall-underlag på makrostorleksbäraren kan en eller fler finför- delade uppslamningar kombineras separat eller tillsammans med bäraren på godtyckligt lämpligt sätt. Bäraren kan sålunda doppas en eller fler gånger i uppslamningen, med intermediär torkning om så önskas, tillsen lämplig mängd av uppslamningen förefinnes på bäraren. Den uppslamning som användes vid påföring av kompositmaterialet av kata- lysgynnande metallkomponent-underlag med stor specifik yta, inne- håller ofta ca 20 till 50 viktprocent finfördelat fast material, företrädesvis ca_35 till 45 viktprocent.

Det finfördelade kompositmaterialet av katalysgynnande metallkomponent och underlag med stor specifik yta påföres på bäraren -i önskad mängd och sålunda kan kompositmaterialet exempelvis utgöra ca 2 till 30 viktprocent av den belagda bäraren samt företrädesvis ca 5 till 20 viktprocent. Det på bäraren påförda kompositmaterialet formas i allmänhet såsom en beläggning över större delen eller hela ytan av den behandlade bäraren. Den kombinerade strukturen kan tor- 11 7804968-1 kas och kalcineras, företrädesvis vid en temperatur av minst ca 250OC men icke vid så hög temperatur att en alltför kraftig förstö- ring av den höga specifika ytan hos underlaget av eldfast oxid er- hålles om icke detta önskas för ett visst ändamål. I Makrostorleksbäraren för katalysatorn utgör i allmänhet en övervägande mängd av den kombinerade katalysatorstrukturen, exempel- vis ca 70 till 98 viktprocent och företrädesvis ca 80 till 95 vikt- procent. Bäraren har företrädesvis låg total specifik yta uppgående till mindre än ca 5 och företrädesvis mindre än ca l m2/g bestämd enligt BET-metoden. Sådana bärare med låg specifik yta har i all- mänhet väsentligt lägre katalytisk aktivitet än underlagskomponenten av eldfast oxid med stor specifik yta hos katalysatorn, och bäraren kan vara väsentligen katalytiskt inert vad beträffar det reaktions- system i vilket katalysatorn användes. Bäraren är av makrostorlek, dvs. den uppvisar en dimension som uppgår till minst ca l mm och företrädesvis till minst ca 2 mm, och bäraren kan föreligga i form av pellettar men monolitiska bärare föredrages. De monolitiska bärarna är av den typen som uppvisar ett flertal passager genom ett enda stycke av bäraren. Passagerna är öppna för strömning av gas eller vätska och är sålunda icke blockerade eller tillslutna mot strömning från ett inlopp till ett separat utlopp varför passagerna sålunda icke endast utgöres av ytporer. I realiteten utformas pas- sagerna förhållandevis stora jämfört med storleken av ytporer, och de gaser eller vätskor som passerar genom passagerna eller kanalerna underkastas icke någon större tryckförlust. Företrädesvis är pas- sagerna eller kanalerna väsentligen raka från dessas inlopp till utloppet för gasen eller vätskan. I allmänhet är huvuddimensionen hos kanalernas tvärsektion minst ca 0,l mm. De monolitiska kataly- satorbärarna har en enhetlig eller sammanhängande skelettartad struktur av makrostorlek (makrodimension, macrosize) med en minimal tvärsektionsdimension av åtminstone ca 2 cm, exempelvis i form av bikakestruktur.

Strömningspassagerna genom den monolitiska bäraren utgöres vanligen av tunnväggiga kanaler som erbjuder en förhållandevis stor ytlig ytarea (superficial surface area). Kanalerna kan uppvisa en eller fler av ett flertal tvärsektionsformer och streckdimensioner.

Kanalerna kan sålunda ha en tvärsektionsform som exempelvis är en trapezoid, rektangel, kvadrat, hexagon, sinusoid, oval, cirkel eller av annan form, så att tvärsektionen hos underlaget kan representera ett repeterande eller återkommande mönster som kan beskrivas såsom bikakestruktur, korrugerad struktur eller gitterstruktur. Väggarna K500 gasinlopp och strömningskanaler per 6,4 cmz. ' och aluminiumsilikater, 'glaskeramiskt material är det företrädesvis oglaserat och kan 7804968-1 12 hos de cellulära kanalerna har i allmänhet en tjocklek som är er- forderlig för att ge en stark enhetlig eller sammanhängande kropp, och tjockleken faller ofta inom området 0,0l27 till 0,64 mm. Metall- strukturer uppvisar ofta en tjocklek av ca 0,0l27 till 0,127 mm under det att keramiska strukmnæri.allmänhet_har en tjocklek av ca 0,05 till 0,64 mm. strukturerna innefatta från ca 100 till 2500 eller fler gasinlopps- I fråga om den sistnämnda väggtjockleken kan öppningar för strömningskanalerna per 6,4 cmz tvärsektionsarea och ett motsvarande antal gasströmningskanaler, företrädesvis ca 150 till Den öppna arean hos tvärsektionen kan överstiga ca 60 % av den totala arean. Stor- leken och dimensionerna hos bäraren för katalysatorer enligt upfin- ningen kan varieras och längden av strömningskanalerna är ofta minst ca 12,7 mm. ' Bäraren kan vara av keramisk typ och de föredragna keramiska bärarna innefattar kordierit, kordierit-a-aluminiumoxid, kisel- nitrid, zirkoniummullit, spodumen, aluminiumoxid-kiseldioxid- -magnesiumoxid eller zirkoniumsilikat. Exempel på andra eldfasta keramiska material som är användbara såsom underlag eller bärare är sillimanit, magnesiumsilikater, zirkon, petalit, a-aluminiumoxid Även om underlaget kan utgöras av ett vara väsentligen helt kristallint. Bärarstrukturen kan dessutom uppvisa avsevärd tillgänglig porositet till skillnad från det väsentligen icke-porösa porslinmaterial som användes för elektriska ändamål, exempelvis till tändstift, och som kännetecknas av att ha förhållandevis ringa tillgänglig porositet. Bärarstrukturen kan sålunda ha en vattenporvolym av minst ca lO viktprocent, dvs. underlaget absorberar denna mängd vatten vid neddoppning vid rums- betingelser eller omgivningsbetingelser och när det fria vattnet avlägsnats. Sådana underlag beskrivas exempelvis i amerikanska patcntskriften 3.565.830 och det som anges i denna patentskrift är avsett att utgöra en del av föreliggande beskrivning.

Bäraren hos katalysatorer framställda enligt uppfinningen *kan vara av metallisk typ_och vara uppbyggd av en eller fler metal- ler eller metallegeringar. Metalliska bärare kan ha olika form, exempelvis formen av pelletar eller monolitform. Föredragna metallunderlag innefattar värmebeständiga legeringar av oädla -metaller, i synnerhet sådana i vilka järn är en väsentlig eller övervägande komponent. Sådana legeringar kan innehålla ett eller 7804968-1 13 fler av elementen nickel, krom och aluminium och den totala mängden av dessa metaller kan lämpligen uppgå till minst ca 15 viktprocent av legeringen, exempelvis ca lO - 25 viktprocent krom, ca 3 - 8 vikt- procent aluminium och upp till ca 20 viktprocent nickel, exempelvis minst ca 1 viktprocent nickel, om nickel användes i mer än spår- artade mängder. De föredragna legeringarna kan innehålla små mängder spårartade mängder av en eller fler andra metaller, exempel- vis mangan, koppar, vanadin, titan och liknande. Ytan av metall- bärarna kan vara oxiderad vid förhållandevis hög temperatur, exem- pelvis minst ca lOOO°C, för förbättring av korrosionsbeständigheten hos legeringen genom bildning av ett oxidskikt på ytan av bäraren, som har större tjocklek och större specifik yta än vad som erhålles vid oxidation vid rumstemperatur. Åstadkommandet av en oxiderad eller utvidgad yta på en bärare av legering genom oxidation vid hög temperatur kan förbättra vidhäftningen av underlaget av eldfast oxid och de katalysgynnande metallkomponenterna till bäraren.

I De katalytiskt verksamma kompositioner som framställas med förfarandet enligt uppfinningen kan användas för att underlätta : kemiska reaktioner, exempelvis reduktioner, metaneringsreaktioner och i synnerhet oxidation av kolmaterial, exempelvis kolmonoxid, kol- väten, syrehaltiga organiska föreningar och liknande, till produkter med högre viktprocenthalt av syre per molekyl, exempelvis inter- mediära oxidationsprodukter, koldioxid och vatten, varvid de sist- nämnda tvâ_materialen är förhållandevis oskadliga material från luftföroreningssynpunkt. Det är lämpligt att använda de katalytiskt verksamma kompositionerna för att åstadkomma avlägsnande från av- gaser-av oförbrända eller partiellt förbrända kolhaltiga bränsle- komponenter, exempelvis kolmonoxid, kolväten och intermediära oxida- tionsprodukter uppbyggda övervägande av kol, väte och syre eller kväveoxider. Även om vissa oxidations- eller reduktionsreaktioner kan äga rum vid förhållandevis låga temperaturer, genomföras de ofta vid förhöjd temperatur, exempelvis minst ca l50°C och företrädesvis ca ZOO - 90000, och i allmänhet med utgångsmaterialet i ångform.

De material som underkastas oxidation innehåller i allmänhet kol och kan därför benämnas kolhaltiga både om de är organiska eller oorganiska. Katalysatorerna är sålunda lämpade för att underlätta eller gynna oxidation av kolväten, syrehaltiga organiska komponenter och kolmonoxid samt reduktion av kväveoxider. Dessa material kan 7804968-1 14 närvara i avgaserna från förbränningen av kolhaltiga bränslen och katalysatorerna är lämpade för att gynna oxidationen eller reduk- tionen av material i sådana effluenter. Avgasen från förbränninge- motorer som arbetar med kolvätebränslen, liksom andra avgaser, kan oxideras genom kontakt med katalysatorn och molekylärt syre som kan förefinnas i gasströmmen såsom en del av effluenten eller som kan tillsättas såsom luft eller i annan önskad form med större eller mindre syrekoncentration. Produkterna från oxidationen uppvisar ett större viktförhållande syrezkol än utgângsmaterialet, som underkastas oxidation. Många sådana reaktionssystem är tidigare kända.

De katalysatorer som framställas enligt uppfinningen kan användas för att gynna eller underlätta oxidationsreaktioner vid samtidig reduktion av en komponent i utgångsmaterialet, exempelvis vid oxidation av kolmonoxid och kolvätebeståndsdelar i avgas sam- tidigt med reduktion av närvarande kväveoxider. Denna typ av opera- tion kan underlättas genom reglering av syrehalten i den blandning som underkastas behandlingen till i huvudsak den stökiometriska mängd som erfordras för fullständig oxidation.

Uppfinningen beskrives i det följande närmare med utförings- exempel. Samtliga mängddelar och procentuppgifter avser vikten, om icke annat anges.

Exempel l." _ 550 g pulverformig kompositprodukt av 98 % aluminiumoxid och 2 % ceriumoxid, räknat på vikten, med en specifik yta efter kalci- nering av ll7 m2/g impregneras med 415 ml vattenlösning av amin innehållande 8,164 g platina såsom H2Pt(OH)6. Detta följes av impregnering av fastmaterialet med en vattenlösning av isättiksyra (33 ml isättiksyra utspädd med 50 ml H20), så att de sammanförda lösningarna är otillräckliga för fullständig mättnad av pulvret.

Tillsatsen av isättiksyran fixerade platinakomponenten på aluminium- underlaget. Det erhållna pulvret kulmaldes därefter såsom en upp- slamning med ytterligare 85 ml H20 för minskning av partikelstor- leken, så att 90 % av partiklarna hade en storlek understigande 9,um.

En kordieritbikakestruktur med ca 236 passager per 6,4 cmz tvärsektionsyta och en total specifik yta av mindre än l m2/g doppas därefter i den utspädda kulmalda uppslamningen för beläggning av passagerna i bikakestrukturen med den förimpregnerade uppslamningen till en koncentration av 89 g/l. överskott av uppslamningen avblåses 7804968-1 15 från kompositprodukten med komprimerad luft och kompositprodukten torkas vid 12000 för avlägsnande av fritt vatten och kalcineras vid 500°C, så att man erhåller en katalysator med halten 0,85 g/l Pt.

Exempel 2.

Följande katalysator bereddes och visar att om överskott av Pt-lösning användes har den erhållna katalysatorn sämre stabilitet vid hög temperatur än katalysatorn enligt exempel l. Katalysatorn bereddes genom kulmalning av 2000 g av ett pulveriserat komposit- material av 98 % aluminiumoxid och 2 % ceriumoxid, räknat på vikten, med en specifik yta efter kalcinering av ll4 m2/g, med 50 ml isättik- syra och 2l40 ml dejoniserat vatten till bildning av en uppslamning.

En vattenlösning innehållande 29,55 g platina såsom H2Pt(0H)6 tillsattes till denna uppslamning under god omrörning. Ytterligare 23 ml isättiksyra tillsattes till uppslamningen. En bikakestruktur av kordierit likartad med den som användes enligt exempel l ned- doppades i den platinahaltiga uppslamningen för beläggning med denna till en koncentration av 102 g/l. överskott av uppslamningen av- blåstes från kompositprodukten med komprimerad luft och komposit- produkten torkades vid l20°C för avlägsnande av fritt vatten och kalcinerades vid 50000, så att man erhöll en katalysator med samman- sättningen 0,85 g/1 Pt.

Vid jämförelse av aktiviteten hos katalysatorn enligt exempel 2 med aktiviteten hos katalysatorn enligt exempel l efter åldring av respektive katalysator under 24 timmars tid vid 982°C i 10 å vatten- ånga var de temperaturer, som erfordrades för åstadkommande av 90 % omvandling genom oxidation av C0 och C284, lägre för katalysa- torn enligt exempel 1. Resultaten anges i tabell I.

Tabell I.

Temp. för Temp. för avlägsnande avlägsnande_ Kataly- ' " av 90 % CO av 90 % CZH4 sator Pt, g/l Al203/CeO2, g/l °C OC Exempel 1, 0,85 - se 420 2425 Exempel 2 0,85 102 430 445 Provningsbetingelser : VHSV: 80.000 h_l Utgångsgassammansättning: 3 % 02 300 ppm CZH4 1 % co 500 ppm No lo % H20 lo % coz _ Resten N2 7804968-1 l6 Exempel 3.

% Till 1000 g av ett pulverformigt underlag av 90 aluminium- oxid och lO efter kalcinering av 112 m2/g sättes en vattenlösning av 32,067 g H PtCl 2 för mättning av ytan. % ceriumoxid, räknat på vikten, med en specifik yta 6 och 10,689 g PdCl2, så att otillräcklig vätskemängd finnes Pulvret införes därefter i en vakuumkammare och evakueras. H25 föres över provet för fixering av platinagrupp- metallerna på underlaget. Det sulfiderade pulvret anbringas i en kulkvarn och utspädes med 30 ml isättiksyra och 337 ml dejoniserat vatten till en uppslamning. Efter 16 timmars kulmalning doppas en kordieritbikaka med 264 passager per 6,4 cmz tvärsektion och en total specifik yta av mindre än l mg/g i den utspädda uppslamningen för beläggning med den förimpregnerade uppslamningen till en kon- centration av 88 g/l. Överskottet av uppslamningen avblåses från kompositmaterialet med komprimerad luft och kompositmaterialet torkas i l20°C för avlägsnande av fritt vatten samt kalcineras vid SOOOC, så att man erhåller en katalysator med sammansättningen 0,11 g/l Pt-och 0,051 g/l Pd.

Exempel 4. I 7 Förbättringen av högtemperaturstabiliteten och beständigheten hos katalysatorn enligt exempel 3 visades genom jämförelse med en katalysator framställd genom påföring av en aluminiumoxid/cerium- oxidbeläggning (wash coat) på bikakestrukturen före påföring av ädelmetallerna. Denna katalysator bereddes genom kulmalning av % 1000 g av en pulverformig kompositprodukt av 90 lO ceriumoxid, räknat på vikten, med en specifik yta av ll0 m2/g i 75 ml HN03 och 965 ml H20. den erhållna uppslamningen och en kordieritbikakestruktur av samma aluminiumoxid och % Efter l6,5 timmars malning utspäddes slag som den i exempel 3 angivna doppades i uppslamningen, så att man erhöll en wash coat-bemängning på bikakan av 87 g/l. d Den wash coat-belagda bikakan doppades därefter under 10 minuters tid i en vattenlösning av H2PtCl6 och Na2PdCl6_innehållandeV 9 0 % 0,337 Pt och 0,142 Pd. Den belagda bikakan får avrinna och överskott av lösningen avblåses med komprimerad luft. Komposit- materialet anbringas i en vakuumkammare och evakueras. Den belagda bikakan fyllas med H28 och hålles under 15 minuters tid. Komposit- materialet tvättas kloridfritt i strömmande dejoniserat vatten, torkas vid l20oC för avlägsnande av fritt vatten samt kalcineras vid 7804968-1 17 50000, så att man erhåller en katalysator med sammansättningen 0,91 g/l Pt och 0,49 g/l Pd.

Efter åldring under 24 timmar vid 9s2°c 1 1o % vattenånga jämföres katalysatorn enligt exempel 4 med katalysatorn enligt exempel 3 beträffande aktiviteten vid oxidering av CO och C2H4.

Resultaten i tabell II visar att katalysatorn enligt exempel 3 är mer aktiv för etenoxidation.

Tabell II¿ Temp. för Temp. för . avlägsnande avlägsnande Kataly~ Washcoat, av 90 % C0 av 90 % CZH4 sator Pt, g/l Pd, g/l g/l °C °C Exempel 3 1,06 0,51 87,9 265 295 Exempel 4 0,91 0,83 86,7 _ 260 340 Provningsbetingeiser = vHsv= so.ooo h'l Utgångsgassammansättning: 3 % 02 300 ppm CZH4 l % CO 500 ppm NO 10 % H20 10 % CO.

L Resten N2 Efter åldring av de ovan angivna katalysatorerna genom kon- takt med avgaser från en bensindriven motor i en bil, som framfördes 16.694 km, undersöktes katalysatorerna under samma betingelser 'beträffande aktiviteten för oxidering av CO och CZH4. Resultaten i tabell III visar på nytt att katalysatorn enligt exempel 3 är mer aktiv för_oxidation av eten.

Tabell III.

Temp§ för Temp. för avlägsnande avlägsnande Kataly- Washcoat, av 90 % CO av 90 % C2H4 sator Pt, g/l Pd, g/l g/l °C _ °C Exempel 3 1,06 0,51 87,9 235 469 Exempel 47 0,91 0,49 86,7 235 525 Exempel 5. 300 g pulverformigt underlag av 90 % aluminiumoxid och 10 % ceriumoxid, räknat på vikten, med en specifik yta efter kalcinering av llO m2/g impregneras med 240 ml av en vattenlösning innehållande 169,7 g Fe(N03)3-9H20 och 4,5 g Cr03, så att lösningen är otill- 7804968-1 _18 räcklig för-att fullständigt väta pulvret. Pulvret torkas över en natt i en ugn vid l25°C och kalcineras under 2 timmars tid vid 50000, så att metallkomponenterna fixeras på bäraren.

Ytterligare 300 g av det pulverformiga underlaget av 90 vikt- procent aluminiumoxid och 10 viktprocent ceriumoxid impregneras med 240 ml av en vattenlösning innehållande 15,070 g H2PtCl6 och 2,009 g PdC12, så att lösningen är otillräcklig för att fullständigt väta pulvret. En lösning innehållande 4 ml NZH4-H20 och 6 ml dejoniserat lvatten tillsättes till pulvret som förblir ofullständigt mättat med vatten och platinagruppmetallerna fixeras härigenom på bäraren.

Det fuktiga pulvret innehållande Et och Pd införes i en kulkvarn med 100 g av det i det föregående beskrivna pulverformiga underlaget innehållande Fe203, Cr203, Ce02 och Al203, 30 ml isättiksyra och 150 ml dejoniserat vatten.

Efter kulmalning av blandningen under 17 timmars tid användes den erhållna utspädda uppslamningen för beläggning av en kordierit- bikaka med ca 256 passager per 6,4 cm2 tvärsektionsyta och en total specifik yta av mindre än 1 m2/g, så att man erhåller en koncentra- tion av 103 g/l. överskott av uppslamning avblåses från komposit- materialet med komprimerad luft och kompositmaterialet torkas vid l25OC för avlägsnande av fritt vatten och kalcineras vid SOOOC, så att man erhåller en oxidationskatalysator med halten 1,53 g/l Pt och 0,31 g/1-Pd, Exempel 6. 1000 g av ett pulverformigt kompositmaterial av 90 viktprocent A1203 och 10 viktprocent ceriumoxid, av samma slag som det i exempel 5 angivna, impregneras med 770 ml av en vattenlösning av 21,146 g H PtC1 och 2,819 g PdCl2. Till detta kompositmaterial sättes 2 6 6 ml N H -H20 utspätt till 30 ml i dejoniserat vatten. Det erhållna halvfuâtåga pulvret införes i en kulkvarn med 20 ml isättiksyra och 200 ml H20. Pulvret, som innehåller otillräcklig mängd lösning för fullständig vätning av pulvret, införes i en kulkvarn med 20 ml isättiksyra och 255 ml H20. Efter 19 timmars kulmalning användes den utspädda uppslamningen för beläggning av en bikakestruktur av rostfritt stål med ca 220 kanaler per 6,4 cmz tvärsektionsarea till en koncentration av 65,9 g/l. överskott av uppslamning avblåstes från kompositföremålet med komprimerad luft och kompositföremålet torkades vid 12000 för avlägsnande av fritt vatten och kalcinerades' 7804968-1 119 vid SOOOC, så att man erhöll en oxidationskatalysator med samman- sättningen 0,56 g/l Pt och 0,ll g/l Pd.

Exempel 7. 2000 g pulverformigt kompositmaterial av 90 viktprocent alu- miniumoxid och 10 viktprocent ceriumoxid likartat med det i exempel 5 angivna impregnerades med en ammoniakalisk lösning innehållande 565,5 g Ni(CH02)2-2H2O, så att lösningen icke fullständigt vätte pulvret. Pulvret torkades över en natt i en ugn vid l20°C och kal- cinerades under tvâ timmars tid vid 65000. Ett prov med vikten l80 g av detta pulver infördes i en kulkvarn med 25 ml isättiksyra och 250 ml H20. Efter kulkvarnsmalning under l7 timmars tid doppades en kordieritbikakestruktur med ca 300 passager per 6,4 cmz tvär- sektionsarea och en total yta av mindre än l m2/g i den utspädda uppslamningen, så att en heläggningskoncentration av 28,7 g/l erhölls. överskott av uppslamning avblâstes och kompositföremålet torkades samt kalcinerades vid 5000C. _ .

Ytterligare 450 g av kompositpulvret av 90 % aluminiumoxid och 10 % ceriumoxid impregnerades med en vattenlösning av amin inne- hållande 14,100 g H2Pt (OH)6. Detta följdes av impregnering av pulvret med en vattenlösning innehållande 0,437 g Rh såsom Rh(N03)3 och 20 ml isättiksyra och den sammanlagda mängden av lösningarna var sådan att den totala volymen var otillräcklig för fullständig mättnad av pulvret. Det erhållna pulvret maldes därefter i kulkvarn med ytterligare zomi isättïksyra oeh so m1 H20.

Kordieritbikakestrukturen innehållande 28,7 g/l av den första nickeloxidbeläggningen doppades i den utspädda uppslamningen inne- hållande rodium, platina, aluminiumoxid och ceriumoxid, så att en ytterligare beläggning av 86,7 g/l erhölls med en total beläggnings- koncentration av 114,7 g/l. Överskottet av uppslamning avblâstes från kompositföremålet och kompositföremålet torkades vid l20°C för avlägsnande av fritt vatten samt kalcinerades vid 500°C, så att man erhöll en polyfunktionell katalysator med sammansättningen 1,60 g/l P: och 0,085 g/l Rh. i Exempel 8. _ 1000 g av ett pulverformigt underlag av 90 % Al2O3 och 10 % CeO2 likartat med det i exempel 5 angivna impregnerades med 770 ml vattenlösning innehållande 45,01 g H2PtCl6. Till denna komposit- produkt sattes lO ml NZH4-H20 utspätt till 30 ml. Ytterligare 1000 g 7804968-1 20 av det pulverformiga underlaget av 90 % Al203 och 10 % CeO2 impreg- nerades med 770 ml av en vattenlösning innehållande 15,00 g PdCl2.

Till denna kompositprodukt sattes 4,5 ml NZH4-H20 utspätt till 30 ml. Vid impregneringen av varje underlag var den totala mängden lösning sådan att pulvret förblev halvfuktigt.- De impregnerade pulvren blandades till en homogen blandning. Hälften av blandningen infördes i en kulkvarn med 30 ml isättiksyra och 256 ml H20.

Efter malning under l7 timmars_tid utspäddes uppslamningen.

Nichrome-tråd (diameter 0,38 mm) i form av spiraler neddoppades i denna utspädda uppslamning för beläggning av spiralerna. Två spiraler belades så att beläggningar i en mängd av 4,86 % resp. 8,32 %, baserat på spiralernas vikt, erhölls. De erhållna beläggningarna var efter torkning och kalcinering kontinuerliga och sprickfria.- De med kata~ lysator belagda spiralerna användes för antändning av brännbara gaser sedan en ström förts genom spiralerna för höjning av temperaturen i tillräcklig grad för denna antändning.

Exempel 9. 1995 g av ett pulverformigt kompositmaterial av kalcinerat underlag av 95 % aluminiumoxid och 5 % ceriumoxid med stor specifik _ yta impregnerades med en ammoniakalisk lösning innehållande 766 g Ni(CH02)2-2H20, så att lösningen icke fullständigt vätte pulvret.

Pulvret torkades i ugn vid 20000 och kalcinerades under två timmars tid vid 65000. ,Det kalcinerade materialet impregnerades med en vattenlösning av amin innehållande 23,085 g platina tillsatt såsom H2Pt(0H)6. Därefter genomfördes ímpregnering av pulvret med en vattenlösning innehållande 3,295 g Rh såsom Rh(N03)3 och 240 ml isättiksyra och de sammanförda lösningarna hade sådan total volym att denna var otillräcklig att fullständigt mätta pulvret. Det erhållna pulvret maldes därefter i kulkvarn med ytterligare 900 ml H20. Efter malning i kulkvarn under 19 timmars tid doppades en kordieritbikakestruktur med ca 300 kanaler per 6,4_cm2 tvärsektions- area och en total yta av mindre än l m2/g neddoppades i den utspädda uppslamningen, så att en beläggningsmängd av 122 g/l erhölls. Över- skott av uppslamning avblåstes och kompositföremålet torkades samt kalcinerades vid 50000, så att man erhöll en polyfunktionell kata- lysator med sammansättningen 1,24 g/l Pt, 0,18 g/l Rh och 18,3 g/l nickeloxid. ' ~ Katalysatorn enligt-exempel 9 provades beträffande aktiviteten 7804968-1 21 för oxidation och reduktion med användning av en syntetisk bilmotor- avgas innehållande, räknat på volymen, l,65 % kolmonoxid, 13,5 % koldioxid, 13,5 % vatten, 0,9 % syre, 0,55 % väte, 300 ppm kolväten, 2000 ppm NO samt resten kväve. Den syntetiska avgasen fördes i kontakt med katalysatorn vid ett viktförhållande luftzbränsle av 14,5, 100.000 VHSV och 500°C. Omvandlingsgraderna var 94 % för kol- monoxid, 99 % för NO och 100 % för kolväten.

Den i det föregående beskrivna metoden för framställning av katalysatorer enligt uppfinningen hänför sig till sättet att åstad- komma en eller fler katalysgynnande metallkomponenter och underlag av eldfast oxid i en katalysator med makrostorleksbärare. Andra komponenter, exempelvis katalysgynnande eller katalysunderlättande metallkomponenter (katalyspromotormetallkomponenter), underlag av eldfast oxid, stabilisatorer och liknande, kan tillsättas till katalysatorerna med andra tillvägagångssätt i kombination med för- farandet enligt uppfinningen, och huruvida det är lämpligt att göra detta kan bero på olika överväganden, exempelvis tillverknings- kostnaden, eller arten av, användningsegenskaperna och andra egen- skaper hos den katalysator som önskas för användning i en viss situation.

Claims (15)

7804968-1 PATENTKRAV

1.. Förfarande för framställning av en katalysatorkomposi- tion, k ä n n e t e c k n a t därav, att det såsom väsent- liga steg innefattar att man I (a) blandar en lösning av vattenlöslig, katalysgynnande metallkomponent, företrädesvis en platinagruppmetallkomponent, samt en finfördelad, eldfast oxid med stor specifik yta, företrädesvis aluminiumoxid, som är tillräckligt torr och användes i en mängd som är tillräcklig för att absorbera väsentligen hela mängden lösning, (b) omvandlar den katalysgynnande metallkomponenten i den erhållna kompositprodukten till vattenolöslig form, under det att kompositprodukten förblir väsentligen fri från fri vätska, och f (c) finfördelar det vattenolösliga, katalysgynnande metall- -eldfast oxid-materialet såsom en uppslamning, företrädesvis en sur uppslamning, avsätter uppslamningen på en fast bärare av makrostorlek och torkar den erhållna kompositprodukten.

'2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den eldfasta oxiden innefattar aktiverad aluminiumoxid med en specifik yta av minst ca 75 m2/g.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att finfördelningen genomföres så att man erhåller en uppslamning, i vilken större delen av fast- materialen har partikelstorlekar av mindre än ca 10 pm.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, klä n n e t e c k n a t därav, att uppslamningen innehåller ättiksyra.,

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att bäraren innefattar en monolitisk keramisk kropp eller metallkropp med ett flertal genomgående strömningskanaler. _ 7so496a-1 23

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att den vattenolösliga formen av den katalysgynnande metallkomponenten innefattar en eller fler platinagruppmetaller och en eller fler metalloxider.

7; Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att platinagruppmetallen utgöres av platina och att oädelmetalloxiden utgöres av nickeloxid.

8. Förfarande enligt något-av patentkraven 1-6, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den katalysgynnande metall- komponenten innefattar en platinagruppmetallkomponent, att den eldfasta.oxiden är kalcinerad aluminiumoxid, att uppslam- ningen är en sur uppslamning och att finfördelningen genom- föres så att den ger en uppslamning, i vilken större delen av fastmaterialet har en partikelstorlek av mindre än ca 10;¿m.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k -- n a t därav, att den vattenolösliga formen av den katalys- gynnande metallkomponenten dessutom innefattar en oädelmetall- oxidkomponent.

10. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att den vattenlösliga katalys- gynnande metallkomponenten innefattar en sur rodiumförening och en basisk platinaförening.

11. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att man såsom ytterligare steg (d) upprepar stegen (a) och (b) med användning av en annan katalysgynnande metall och en separat portion av en finför- delad, eldfast oxid med stor specifik yta vald från de oxi- der som är användbara i steg (a) och fib), I l i steg (c) finfördelar produkterna från steg (b) och (d) antingen separat eller tillsammans i en vattenuppslamning för avsättning av den finfördelade uppslamningen och torkning av den erhållna kompositprodukten. a 7804968-1 å?

12. Förfarande enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k - n a t därav, att uppslamningen är sur och att bäraren av makrostorlek har en total specifik yta av mindre än ca 5 m2/g.

13. Förfarande enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den eldfasta'oxiden utgöres av aluminium- oxid.

14. Förfarande enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k - n a t därav, att en av de katalysgynnande metallkomponenter- na utgöres av en oädelmetallkomponent och en andra utgöres av platinagruppmetallkomponent.

15. Förfarande enligt patentkrav 14, k ä n n e t e c k - ¿ n a t därav, att den vattenolösliga formen av den katalys- gynnande metallkomponenten innefattar nickeloxid.