SE470573B - Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalyst - Google Patents
Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalystInfo
- Publication number
- SE470573B SE470573B SE9300247A SE9300247A SE470573B SE 470573 B SE470573 B SE 470573B SE 9300247 A SE9300247 A SE 9300247A SE 9300247 A SE9300247 A SE 9300247A SE 470573 B SE470573 B SE 470573B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- fibers
- catalyst
- catalytically active
- particles
- active material
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 title description 5
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 title 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 79
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 11
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 18
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- ZBJVLWIYKOAYQH-UHFFFAOYSA-N naphthalen-2-yl 2-hydroxybenzoate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C(=O)OC1=CC=C(C=CC=C2)C2=C1 ZBJVLWIYKOAYQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 description 1
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- 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
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
15 20 25 30 35 4170 575 2 Myndigheterna i Väst-Europa, USA och Japan har under senare år börjat ställa krav i syfte att nedbringa utsläppen från dieselfordon. Förutom åstadkommande av miljövänligare bränslen har'man därför också utvecklat reningsutrustningar för avgaserna vilka grovt kan indelas i två kategorier, nämligen partikelfällor och kontinuerliga, katalytiska system. 15 20 25 30 35 4170 575 2 In recent years, the authorities in Western Europe, the USA and Japan have begun to make demands in order to reduce emissions from diesel vehicles. In addition to providing more environmentally friendly fuels, they have therefore also developed exhaust gas purification equipment which can be roughly divided into two categories, namely particle traps and continuous, catalytic systems.
Partikelfällor förekommer i form av monoliter (bivax- kakestruktur) i vilka avgaserna tvingas genom de porösa väggarna varvid partiklarna fastnar i väggarna. Efter en tids körning är filtret igensatt och måste då plockas av och regenereras. Detta görs genom att man blåser in het luft genom filtret och därvid bränner bort de infångade sotpartiklarna. För sänkning av sotpartiklarnas antänd- ningstemperatur är monoliten belagd med oxidationskatalysa- torer. En manometer mäter tryckfallet över filtret och indikerar när det är dags för regenerering.Particle traps occur in the form of monoliths (beeswax cake structure) in which the exhaust gases are forced through the porous walls, whereby the particles get stuck in the walls. After a period of driving, the filter is clogged and must then be removed and regenerated. This is done by blowing hot air through the filter and thereby burning off the trapped soot particles. To lower the ignition temperature of the soot particles, the monolith is coated with oxidation catalysts. A manometer measures the pressure drop across the filter and indicates when it is time for regeneration.
Ett annat system innefattar en filterdel och en katalysa- tordel. Bärarstrukturen är av monolitisk typ. Monoliterna har ett poröst överdrag av A153 på ytan. Detta överdrag är bärare för oxidationskatalysatorer. Filtret i vilket de flesta partiklarna fastnar regenereras på plats under drift. När tryckfallet över filtret överskrider ett visst värde injiceras dieselolja direkt i avgaserna. Dieseloljan förgasas omedelbart och når snabbt de katalytiskt aktiva sätena där den oxideras. Oxidationen som är kraftigt exoterm höjer avgastemperaturen så mycket att de i filtret infångade sotpartiklarna förbrännes. Härvid sjunker tryckfallet över katalysatorn och dieselinjíceringen avslutas.Another system comprises a filter part and a catalyst part. The support structure is of the monolithic type. The monoliths have a porous coating of A153 on the surface. This coating is a support for oxidation catalysts. The filter in which most of the particles get stuck is regenerated on site during operation. When the pressure drop across the filter exceeds a certain value, diesel oil is injected directly into the exhaust gases. The diesel oil is gasified immediately and quickly reaches the catalytically active sites where it is oxidized. The oxidation, which is strongly exothermic, raises the exhaust gas temperature so much that the soot particles trapped in the filter are burned. In this case, the pressure drop across the catalyst drops and the diesel injection is terminated.
Ytterligare ett system.beskrives i europeiska patentansökan 0 373 648. I detta används fibrer som en direkt bärare för olika oxidationskatalysatorer i form av metalloxider. Si0f- 10 15 20 25 30 35 in ~J CD 0"! \J (N 3 eller Algg-soler används som bindemedel. Fibrerna formas till ark och doppas i en slamma bestående av bindemedel och katalytiskt aktiv substans. Arken kalcineras slutligen.Another system is described in European patent application 0 373 648. In this, fibers are used as a direct support for various oxidation catalysts in the form of metal oxides. The N 3 or Algg sols are used as binders. The fibers are formed into sheets and dipped into a slurry consisting of binder and catalytically active substance. The sheets are finally calcined.
Ytterligare ett system för rening av avgaser beskrives i amerikanska patentet 4 346 557 där man använder en kom- bination av fiberfilter och en monolit. Sotavbränningen sker i princip på samma sätt som nämnts ovan.Another exhaust gas purification system is described in U.S. Patent 4,346,557, which uses a combination of a fiber filter and a monolith. Soot burning takes place in principle in the same way as mentioned above.
TEKNISKA PROBLEMET: De ovan nämnda katalysatorsystemen ger alla en viss effekt men man har ej kommit i nivå med de gränser som kommer att gälla framledes. Ett av problemen är att exempelvis partikelfällor av monoliter visar sig fungera otillfreds- ställande p g a igensättningar. Ett annat problem med de kända katalysatortyperna är att avgaserna som skall renas måste tränga djupt in i den porösa strukturen för att nå de katalytiskt aktiva sätena. Dessa porösa skikt har en tjocklek av 5000-25000 nm vilket gör att de katalytiskt aktiva sätena i de undre delarna av det porösa skiktet utnyttjas dåligt.TECHNICAL PROBLEM: The above-mentioned catalyst systems all give a certain effect, but the limits that will apply in the future have not been reached. One of the problems is that, for example, particle traps of monoliths prove to work unsatisfactorily due to blockages. Another problem with the known types of catalysts is that the exhaust gases to be purified must penetrate deep into the porous structure in order to reach the catalytically active sites. These porous layers have a thickness of 5000-25000 nm, which means that the catalytically active sites in the lower parts of the porous layer are poorly utilized.
Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att kunna lösa problemen med de kända katalysatorerna och åstadkomma en katalysator där de katalytiskt aktiva materialen utnyttjas till fullo, som har den önskade effekten och som kan regenereras kontinuerligt på plats på ett enkelt och effektivt sätt.An object of the present invention is therefore to be able to solve the problems with the known catalysts and to provide a catalyst in which the catalytically active materials are fully utilized, which have the desired effect and which can be regenerated continuously on site in a simple and efficient manner.
LösNINGEN= Enligt föreliggande uppfinning har man för detta ändamål åstadkommit en katalysator innefattande fibrer som uppbär katalytiskt aktiva material vilken katalysator kännetecknas 10 15 20 25 30 35 4 av att fibrerna har bibringats en porös ytstruktur som utgör underlag för det katalytiskt aktiva materialet.THE SOLUTION = According to the present invention, there has been provided for this purpose a catalyst comprising fibers bearing catalytically active material, which catalyst is characterized in that the fibers have been imparted with a porous surface structure which forms the basis of the catalytically active material.
Det är enligt uppfinningen fördelaktigt att fibrerna utgöres av kvartsfibrer, aluminiumoxidfibrer, aluminiumsi- likatfibrer,zirkoniumdioxidfibrerellerkiselkarbidfibrer.According to the invention, it is advantageous for the fibers to consist of quartz fibers, alumina fibers, aluminum silicate fibers, zirconia fibers or silicon carbide fibers.
Den porösa ytstrukturen enligt uppfinningen är uppbyggd av små.partiklar'av'kiseldioxid, aluminiumoxid, aluminiumsili- kat, zirkoniumdioxid eller titandioxid.The porous surface structure according to the invention is composed of small particles of silica, alumina, aluminosilicate, zirconia or titanium dioxide.
Det katalytiskt aktiva materialet kan enligt uppfinningen utgöras av ädelmetaller såsom platinum, palladium, rodium, indium och rutenium eller oxider av övergångs- kobolt, järn, krom, molybden och mangan som eventuellt kan vara rhenium, metaller såsom koppar, silver, lantan, cerium, dopade med de ovan nämnda ädelmetallerna.According to the invention, the catalytically active material may consist of noble metals such as platinum, palladium, rhodium, indium and ruthenium or oxides of transition cobalt, iron, chromium, molybdenum and manganese which may optionally be rhenium, metals such as copper, silver, lanthanum, cerium, doped with the above-mentioned precious metals.
Uppfinningen innefattar även ett förfarande för fram- ställning av katalysatorer enligt ovan vilket förfarande kännetecknas av att eventuellt förbehandlade och laddnings- omkastade fibrer belägges med partiklar som är mindre än 500 nm, lämpligen 5-100 nm, ur soler i företrädesvis flera skikt varefter de fixeras och slutligen belägges med katalytiskt aktivt material.The invention also comprises a process for the preparation of catalysts according to the above, which process is characterized in that any pretreated and charge-reversed fibers are coated with particles smaller than 500 nm, preferably 5-100 nm, from sols in preferably several layers, after which they are fixed. and finally coated with catalytically active material.
Fibrerna bör enligt uppfinningen förbehandlas genom tvättning med lösningsmedel för organiska ämnen eller avbränning av eventuella organiska substanser och auto- klavering vid förhöjd temperatur.According to the invention, the fibers should be pretreated by washing with solvents for organic substances or burning of any organic substances and autoclaving at elevated temperature.
Enligt förfarandet kan fibrerna laddningsomkastas med hjälp av en utspädd lösning av en katjonisk polymer eller basisk aluminiumklorid. 10 15 20 25 30 35 573 5 Partiklarna i solen jonbyts lämpligen med katjonbytare för avlägsnande av natrium- och kaliumjoner.According to the process, the fibers can be charge reversed by means of a dilute solution of a cationic polymer or basic aluminum chloride. The particles in the sol are conveniently ion exchanged with cation exchangers to remove sodium and potassium ions.
Enligt uppfinningen är det lämpligt att partiklarna deponeras på fiberytan i växelvis positiva och negativa skikt, eventuellt med hjälp av laddningsomkastning.According to the invention, it is suitable for the particles to be deposited on the fiber surface in alternately positive and negative layers, possibly by means of charge reversal.
Fixeringen sker enligt uppfinningen genom.upphettning av de belagda fibrerna i en ugn under vattentillsats.The fixing takes place according to the invention by heating the coated fibers in an oven under water addition.
Slutligen påföres enligt uppfinningen det katalytiskt aktiva materialet antingen genom impregnering av saltlös- ningar med efterföljande avdrivning av lösningsmedel och eventuell oxidation respektive reduktion av jonerna eller genom jonbyte.Finally, according to the invention, the catalytically active material is applied either by impregnation of saline solutions with subsequent evaporation of solvent and possible oxidation or reduction of the ions or by ion exchange.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN: Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas mera i detalj.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION: The invention will be described in more detail below.
De fibrer som används enligt uppfinningen består av eldfasta, oorganiska material såsom Si0w A153, Aluminium- silikat, ZrO2 och SiC. Diametern på de olika fibrerna är företrädesvis mindre än 20 um.The fibers used according to the invention consist of refractory, inorganic materials such as SiO 2 Al 3 O 3, Aluminum silicate, ZrO 2 and SiC. The diameter of the various fibers is preferably less than 20 μm.
För att göra fibrerna mer mottagliga för beläggning av solpartiklar kan de behandlas med lösningsmedel (bensin, aceton). Därigenom tvättar man bort organiska rester från tillverkningen på fiberytan. En annan metod för att göra fibrerna mer mottagliga är att först bränna av de organiska föroreningarna och därefter autoklavera fibrerna i en autoklav vid förhöjd temperatur. Autoklavvätskan kan innehålla en kraftigt utspädd sol med liten partikelstor- lek. Ett tunt skikt av upplösta solpartiklar kommer då att deponeras på fiberytan under autoklaveringen. 10 15 20 25 30 35 6 För att göra fiberytan mottaglig för laddade partiklar måste denna ha en laddning som är motsatt den hos de laddade partiklarna. Om dessa laddningar är desamma måste fibrerna laddningsomkastas. Om negativt laddade partiklar skall läggas på fiberytan kan fibrerna laddningsomkastas genom att de lägges i en utspädd lösning av en katjonisk polymer. Halten polymer kan vara 0,01% till 1%. pH-värdet för laddningsomkastningen väljes med hänsyn främst till fiberns ytkemi men även till polymeren. Katjoniska polyme- rer har dock oftast ett brett pH-intervall inom vilket de kan användas. Den repeterande enheten i sådana polymerer kan bestå av tertiära aminer med någon hydroxylgrupp i huvudkedjan. Ett exempel på en sådan polymer utgöres av Berocell 6100 som tillverkas av Berol Nobel AB, Sverige.To make the fibers more susceptible to coating of sun particles, they can be treated with solvents (petrol, acetone). This washes away organic residues from the production on the fiber surface. Another method of making the fibers more susceptible is to first burn off the organic contaminants and then autoclave the fibers in an autoclave at elevated temperature. The autoclave liquid may contain a highly diluted sun with a small particle size. A thin layer of dissolved solar particles will then be deposited on the fiber surface during autoclaving. To make the fiber surface susceptible to charged particles, it must have a charge opposite to that of the charged particles. If these charges are the same, the fibers must be charge reversed. If negatively charged particles are to be laid on the fiber surface, the fibers can be charge reversed by placing them in a dilute solution of a cationic polymer. The polymer content can be 0.01% to 1%. The pH value for the charge reversal is chosen with regard mainly to the surface chemistry of the fiber but also to the polymer. However, cationic polymers usually have a wide pH range within which they can be used. The repeating unit in such polymers may consist of tertiary amines with any hydroxyl group in the backbone. An example of such a polymer is Berocell 6100 which is manufactured by Berol Nobel AB, Sweden.
En annan laddningsomkastare som kan användas är basiskt aluminiumklorid. Denna innehåller positiva Alg”-komplex vid pH=4.Another charge changer that can be used is basic aluminum chloride. This contains positive Alg ”complexes at pH = 4.
De partiklar som skall användas som en del i en katalysator måste ha en god hydrotermal stabilitet. Med detta menas att de skall ha en god stabilitet vid hög temperatur och hög fuktighet. Detta kan fås om solen med partiklarna jonbyts flera gånger med katjonbytare. Vid katjonbytet avlägsnas motjoner av typ Na+ och K+ vilka ger partiklarna låg stabilitet. t ex NH@- vilket ger en bättre hydrotermal hydrotermal Dessa kan ersättas av andra katjoner, stabilitet.The particles to be used as part of a catalyst must have good hydrothermal stability. This means that they must have good stability at high temperatures and high humidity. This can be obtained if the sun with the particles is ion exchanged several times with cation exchangers. During the cation exchange, counter ions of type Na + and K + are removed, which give the particles low stability. eg NH @ - which gives a better hydrothermal hydrothermal These can be replaced by other cations, stability.
Eftersom partiklarna företrädesvis deponeras på fiberytan i växelvis positiva och negativa skikt måste solpartiklarna kunna laddningsomkastas. Detta kan göras genom att långsamt satsa sol till en utspädd lösning av laddningsomkastare.Since the particles are preferably deposited on the fiber surface in alternately positive and negative layers, the solar particles must be able to be charge reversible. This can be done by slowly investing the sun in a dilute solution of charge changer.
Som laddningsomkastare kan t ex katjoniska polymerer eller basisk aluminiumklorid användas. Ett alternativ till 10 15 20 25 30 35 470 573 7 laddningsomkastning kan vara att använda två olika soler med motsatt laddning.Cationic polymers or basic aluminum chloride, for example, can be used as charge converters. An alternative to charge reversal may be to use two different sols with opposite charge.
Solpartiklarna kan påläggas på fibrerna med hjälp av olika metoder. En sådan metod är att hälla igenom utspädda soler med växelvis positiva och negativa partiklar. Partiklarna är då laddningsomkastade såsom ovan nämnts.The solar particles can be applied to the fibers using various methods. One such method is to pour through diluted sols with alternating positive and negative particles. The particles are then charge reversed as mentioned above.
Det är viktigt att strukturen inte skall skavas av då fibrerna utsätts för mekanisk belastning och därför måste den fixeras. Fixeringen kan göras genom upphettning av de belagda fibrerna i en ugn till vilken man sätter vatten.It is important that the structure is not scraped off when the fibers are subjected to mechanical stress and therefore it must be fixed. The fixing can be done by heating the coated fibers in an oven to which water is added.
Atmosfären i ugnen består då till viss del av vattenånga.The atmosphere in the oven then consists to some extent of water vapor.
Detta leder till att den porösa strukturen sintras fast vid fiberytan förutsatt att temperaturen är tillräckligt hög i ugnen. En annan effekt av hydrotermalbehandlingen är att de minsta porerna i den porösa strukturen försvinner. Detta är positivt eftersom. man på så sätt undviker att dyrbar katalytiskt aktiv substans begravs i de små porerna.This leads to the porous structure being sintered to the fiber surface provided that the temperature is sufficiently high in the furnace. Another effect of the hydrothermal treatment is that the smallest pores in the porous structure disappear. This is positive because. this avoids burying precious catalytically active substance in the small pores.
De katalytiskt aktiva ädelmetallerna kan påföras den porösa strukturen genom direktimpregnering eller jonbyte. Direkt- impregnering innebär att den porösa strukturens porer fylls med en lösning av ett salt. Exempel på salter är klorider, nitrater och ammoniumkomplex av Pt, Pd, Rh, Re, In och Ru.The catalytically active noble metals can be applied to the porous structure by direct impregnation or ion exchange. Direct impregnation means that the pores of the porous structure are filled with a solution of a salt. Examples of salts are chlorides, nitrates and ammonium complexes of Pt, Pd, Rh, Re, In and Ru.
Lösningsmedlet avdrives genom torkning. De önskade kataly- tiskt aktiva ädelmetallerna erhålls sedan genom.oxidations- och reduktionsreaktioner.The solvent is evaporated off by drying. The desired catalytically active noble metals are then obtained by oxidation and reduction reactions.
Deponering av katalytiskt aktiva ädelmetaller genom jonbyte innebär att man utnyttjar den porösa strukturens pH- beroende ytladdning. Vid pH under den porösa strukturens noll-laddningspunkt är denna positivt laddad och kan adsorbera negativt laddade ädelmetallkomplex. Vid pH över den porösa strukturens noll-laddningspunkt är denna negativt laddad och kan adsorbera positivt laddade ädelme- 10 15 20 25 30 35 470 573 8 tallkomplex. Efter det att den porösa strukturen har mättats med positivt eller negativt laddade ädelmetallkom- plex torkas materialet. Den.katalytiskt aktiva ädelmetallen bildas sedan genom oxidations- och reduktionsreaktioner. 0m.katalytiskt aktiva.metalloxider skall påföras den porösa strukturen sker detta genom direktimpregnering. Porerna i den porösa strukturen fylls med en lösning av ett metall- salt. Lösningmedlet avdrives genom torkning och den katalytiskt aktiva metalloxiden erhålls efter kalcinering av materialet.Deposition of catalytically active noble metals by ion exchange means that the pH-dependent surface charge of the porous structure is utilized. At pH below the zero charge point of the porous structure, it is positively charged and can adsorb negatively charged noble metal complexes. At pH above the zero charge point of the porous structure, it is negatively charged and can adsorb positively charged precious metal complexes. After the porous structure has been saturated with positively or negatively charged precious metal complexes, the material is dried. The catalytically active noble metal is then formed by oxidation and reduction reactions. If catalytically active metal oxides are to be applied to the porous structure, this is done by direct impregnation. The pores in the porous structure are filled with a solution of a metal salt. The solvent is evaporated off by drying and the catalytically active metal oxide is obtained after calcination of the material.
De katalytiskt aktiva metalloxiderna kan dopas med ädelme- taller för att på så sätt få en högre aktivitet. Detta kan göras genom tillförsel av en. mindre mängd ädelmetall- lösning till metallsaltlösningen som därefter direktimpreg- neras i den porösa strukturen. Genom oxidations- och reduktionsreaktioner fås metalloxider och ädelmetaller i önskad form.The catalytically active metal oxides can be doped with precious metals in order to obtain a higher activity. This can be done by adding one. smaller amount of precious metal solution to the metal salt solution which is then directly impregnated into the porous structure. Through oxidation and reduction reactions, metal oxides and precious metals are obtained in the desired form.
Den kritiska detaljen vid föreliggande uppfinning är åstadkommande av den porösa ytan på vanligen täta fibrer.The critical detail of the present invention is to provide the porous surface of generally dense fibers.
En typisk yta framställd genom uppfinningen undersöktes därför med avseende på fibrernas specifika yta, porarea och porvolymsfördelning. Dessa värden uppmättes genom fysika- lisk adsorption-desorption av kväve (Ng vid 77°K. För beräkning av den specifika ytan i.1å/g användes den s k BET-ekvationen för adsorptionstermen. (BET=Brunauer, Emmett, Teller). Denna ekvation är i och för sig väl känd inom föreliggande område och förklaras därför ej närmare här. Porarean- och.porvolymsfördelningen erhölls ur desorp- tionsisotermen. Analyserna gjordeshmán Digisorb 2600 (Micromerics).A typical surface made by the invention was therefore examined with respect to the specific surface area, pore area and pore volume distribution of the fibers. These values were measured by physical adsorption-desorption of nitrogen (Ng at 77 ° K. To calculate the specific surface area in 1 / g, the so-called BET equation for the adsorption term was used (BET = Brunauer, Emmett, Teller). The equation is well known per se in the present field and is therefore not explained in more detail here.The pore area and pore volume distribution were obtained from the desorption isotherm.The analyzes were performed Digisorb 2600 (Micromerics).
Den porösa strukturens utseende undersöktes med TEM (Transmission Electron Microscope). Densitetsskillnaden V1 10 15 20 25 30 35 9 mellan fiber och porös struktur gjorde att man kunde särskilja dessa trots att de kan bestå av samma material med avseende på grundämnen. Analyserna gjordes med ett TEM, JEOL.The appearance of the porous structure was examined with TEM (Transmission Electron Microscope). The density difference V1 10 15 20 25 30 35 9 9 between fiber and porous structure made it possible to distinguish these even though they may consist of the same material with respect to elements. The analyzes were performed with a TEM, JEOL.
Katalysatorerna enligt föreliggande uppfinning kan användas för att avlägsna sot, kolmonoxíd, kvävoxider samt kolväten från olika slags avgaser. De är speciellt lämpliga att användas för rening av dieselavgaser eftersom de utgör ett filter för sotpartiklar samtidigt som de katalyserar de reaktioner som leder till att de molekylära föroreningarna elimineras. Katalysatorerna kan även med fördel användas för att förbränna kolväten i processgaser från organisk syntesindustri,verkstadsindustriochlackeringsverkstäder.The catalysts of the present invention can be used to remove soot, carbon monoxide, nitrogen oxides and hydrocarbons from various types of exhaust gases. They are particularly suitable for use in the purification of diesel exhaust gases because they form a filter for soot particles while catalyzing the reactions that lead to the elimination of the molecular pollutants. The catalysts can also be used to advantage to burn hydrocarbons in process gases from the organic synthesis industry, engineering industry and painting workshops.
Speciellt avgaser innehållande stora.molekyler av organiska lösningsmedel går att rena bra med katalysatorer enligt föreliggande uppfinning eftersom katalysatorns porstruktur medger en snabb och effektiv masstransport av stora molekyler till de aktiva sätena. Katalysatorer enligt föreliggande uppfinning kan även med fördel användas för rening av bilavgaser.In particular, exhaust gases containing large molecules of organic solvents can be purified well with catalysts according to the present invention because the pore structure of the catalyst allows a fast and efficient mass transport of large molecules to the active sites. Catalysts according to the present invention can also be used to advantage for the purification of car exhaust gases.
Man kan välja sammansättningen av'katalysatorerna så att de passar särskilt för vissa ändamål.You can choose the composition of the catalysts so that they are particularly suitable for certain purposes.
Om man avser att eliminera exempelvis kolmonoxíd, kolväten, kvâvoxider och sotpartiklar i dieselavgaser bör man från ädelmetallerna välja platinum och rodium som deponerats på den porösa ytan av fibern. Väljer man för samma ändamål att använda oxider av övergångsmetaller bör dessa vara oxider av koppar, kobolt, silver, lantan, cerium, järn, krom, molybden och mangan. Dessa oxider kan för höjande av effekten vara dopade med ädelmetaller såsom platinum, palladium, rodium, rhenium, indium och rutenium. 10 15 20 25 30 35 A 70 573 10 För förbränning av organiska lösningsmedel i luft bör bland ädelmetallerna platinum och palladium väljas, eller oxider kobolt, cerium, järn, krom, molybden och mangan. Dessa oxider kan av' övergångsmetallerna. koppar, silver, lantan, lämpligen vara dopade med platinum, palladium, rodium, rhenium, indium och rutenium.If one intends to eliminate, for example, carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides and soot particles in diesel exhaust gases, one should choose from the precious metals platinum and rhodium deposited on the porous surface of the fiber. If one chooses to use oxides of transition metals for the same purpose, these should be oxides of copper, cobalt, silver, lanthanum, cerium, iron, chromium, molybdenum and manganese. These oxides can be doped with precious metals such as platinum, palladium, rhodium, rhenium, indium and ruthenium to increase the effect. 10 15 20 25 30 35 A 70 573 10 For the combustion of organic solvents in air, platinum and palladium should be chosen from the precious metals, or oxides cobalt, cerium, iron, chromium, molybdenum and manganese. These oxides can be of the 'transition metals'. copper, silver, lanthanum, preferably be doped with platinum, palladium, rhodium, rhenium, indium and ruthenium.
Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare vad beträffar framställning av dels beläggning av fibrer med porösa skikt, dels framställning av färdiga katalysato- rer.The invention will be described in more detail in the following with regard to the production of coating of fibers with porous layers and the production of finished catalysts.
UTFöRINGsExEæaPEL 1: Kvartsfibrer (Quartz & Silice) med d=2pm brändes av vid 600°C,1h. 5g kvartsfibrer lades i en autoklav innehållande 250g autoklavvätska. Autoklaven var av rostfritt stål och var invändigt klädd med teflon. Vätskan i autoklaven bestod av 3g jonbytt Ludox SM (DuPont, d-7nm), pH 9. Jonbytaren som användes var Dowex HCRS(E) (Dow Chemical). Resten av vätskan utgjordes av destillerat vatten. Autoklaveringen skedde vid 200°C, l5-l6h. destillerat vatten.EMBODIMENT EXAMPLE 1: Quartz fibers (Quartz & Silice) with d = 2pm were burned off at 600 ° C, 1h. 5g of quartz fibers were placed in an autoclave containing 250g of autoclave liquid. The autoclave was made of stainless steel and was lined on the inside with Teflon. The liquid in the autoclave consisted of 3g ion exchange Ludox SM (DuPont, d-7nm), pH 9. The ion exchanger used was Dowex HCRS (E) (Dow Chemical). The rest of the liquid consisted of distilled water. The autoclaving took place at 200 ° C, l5-16h. Distilled water.
Fibrerna tvättades med 250g lg fibrer lades därefter i en polypropenbägare med 100 ml 0,4% katjonisk polymer, Berocell 6100 (Berol Nobel AB), vid pH 7. fibrerna tvättades två gånger med 100 ml destillerat Överskottet av' polymerlösningen hälldes av och vatten. 100 ml 2% SiO2ammoniumstabiliserad 22 nm kiselsy- rasol, pH 7, ursprungsmaterial från DuPont, tillsattes.The fibers were washed with 250 g of fiber, then placed in a polypropylene beaker containing 100 ml of 0.4% cationic polymer, Berocell 6100 (Berol Nobel AB), at pH 7. The fibers were washed twice with 100 ml of distilled. The excess polymer solution was poured off and water. 100 ml of 2% SiO 2 ammonium stabilized 22 nm silicic acid sol, pH 7, starting material from DuPont, was added.
Solöverskottet hälldes av och fibrerna tvättades åter två gånger med destillerat vatten.The excess sun was poured off and the fibers were washed again twice with distilled water.
Fibrerna lades därefter i en kolonn och 50 ml 0,2% SiO2 katjoniserad ammoniumstabiliserad 22 nm kiselsyrasol fick rinna igenom med en hastighet av 5 cm/min. Solen katjonise- 'ä 10 15 20 25 30 35 Vä :__ _: c: m w ll rades vi pH 7 med Berocell 6100 i en mängd motsvarande 2-10'3g polymer/m2(SiO2). 50 ml destillerat vatten sköljde bort solöverskottet. Nästa solskikt bestod av 0,296 Sioz ammoniumstabiliserad 22 nm kiselsyrasol, anjonisk, vid pH 7. 50 ml av denna fick rinna igenom med en hastighet av 5 cm/min. Solöverskotten sköljdes bort med 50 ml destillerat vatten. I detta exempel belades fibrerna 4 gånger med 50 ml 0,2% S102 sol. Fibrerna togs ur kolonnen och torkades vid 120°C, 2h. Slutligen hydrotermalbehandlades fibrerna vid 750°C, 24h. Den specifika ytan före hydrotermalbehandlingen uppmättes till 40 mz/g och till 30 mz/g efter densamma.The fibers were then placed in a column and 50 ml of 0.2% SiO 2 cationized ammonium stabilized 22 nm silicic acid sol was allowed to flow through at a rate of 5 cm / min. The sun was cationized to pH 7 with Berocell 6100 in an amount corresponding to 2-10 -3 polymer / m 2 (SiO 2). 50 ml of distilled water rinsed off the excess sun. The next solar layer consisted of 0.296 Sioz ammonium stabilized 22 nm silicic acid sol, anionic, at pH 7. 50 ml of this was allowed to flow through at a rate of 5 cm / min. The excess sun was rinsed off with 50 ml of distilled water. In this example, the fibers were coated 4 times with 50 ml of 0.2% S102 sol. The fibers were removed from the column and dried at 120 ° C, 2h. Finally, the fibers were hydrothermally treated at 750 ° C, 24 hours. The specific surface area before the hydrothermal treatment was measured to 40 mz / g and to 30 mz / g after it.
Porstorleksfördelningarna för materialet före och efter hydrotermalbehandlingen framgår av digrammen på figurerna l-4.The pore size distributions of the material before and after the hydrothermal treatment are shown in the digrams in Figures 1-4.
Fig. 1 och 2 visar porvolymsfördelningen i det porösa skiktet. Porvolymen anges som funktion av pordiametern mätt i ångström. Fig. 1 visar porvolymsfördelningen före hydrotermalbehandlingen och Fig. 2 visar densamma efter hydroterma lbehandl ingen .Figs. 1 and 2 show the pore volume distribution in the porous layer. The pore volume is stated as a function of the pore diameter measured in angstroms. Fig. 1 shows the pore volume distribution before the hydrothermal treatment and Fig. 2 shows the same after the hydrothermal treatment.
Fig. 3 och 4 visar porareafördelningen. I dessa diagram är porarean angiven som funktion av pordiametern mätt i ångström. Fig. 3 visar porareafördelningen före hydroter- malbehandlingen och Fig. 4 visar samma sak efter hydroter- malbehandlingen.Figs. 3 and 4 show the pore area distribution. In these diagrams, the pore area is indicated as a function of the pore diameter measured in angstroms. Fig. 3 shows the pore area distribution before the hydrothermal treatment and Fig. 4 shows the same thing after the hydrothermal treatment.
UTFöRINcsExEMPEL 2 z lg kvartsfibrer behandlade i autoklav enligt utföringsexem- pel 1 lades i 0,11% Alzmmsci, pH 4, ioo m1. överskottet hälldes av och fibrerna tvättades två gånger med pH 4- justerat destillerat vatten, 100 ml. 2% Si02 ammoniumstabi- liserad 22 nm kiselsyrasol, pH 4, 100 ml tillsattes.EXECUTIVE EXAMPLE 2 2 g of quartz fibers treated in an autoclave according to working example 1 were placed in 0.11% Alzheimer's, pH 4, 10 m1. the excess was poured off and the fibers were washed twice with pH 4-adjusted distilled water, 100 ml. 2% SiO 2 ammonium stabilized 22 nm silicic acid sol, pH 4, 100 ml was added.
Solöverskottet tvättades därefter av med två gånger 100 ml destillerat vatten, pH-justerat till 4. Fibrerna lades på l0 15 20 25 30 35 470 573 12 kolonn och 50 ml O,2% SiO2 ammoniumstabiliserad 22 nm kiselsyrasol hälldes igenom med 5 cm/min. Den katjoniserade solen hade 1,2-10¿g A153/nF(Si0g. Solerna hälldes växelvis, katjonisk/anjonisk genom kolonnen med 5 cm/min, med ett tvättsteg emellan, bestående av 50 ml destillerat vatten, pH-justerat till pH 4. Fibrerna torkades vid 120°C, 2h och hydrotermalbehandlades slutligen vid 750°C, 24h.The excess sol was then washed off with twice 100 ml of distilled water, pH adjusted to 4. The fibers were placed on a column and 50 ml of 0.2% SiO 2 ammonium stabilized 22 nm silica sol was poured through at 5 cm / min. . The cationized sol had 1.2-10 μg A153 / nF (SiO 2. The sols were poured alternately, cationic / anionic through the column at 5 cm / min, with a washing step in between, consisting of 50 ml distilled water, pH adjusted to pH 4 The fibers were dried at 120 ° C, 2h and finally hydrothermal treated at 750 ° C, 24h.
UTFÖRINGSEXEMPEL 3: 6-A143-fibrer (ICI, Storbritannien) med d-Spm brändes av vid 600°C, under lh. lg fibrer lades i en polypropenbägare med 100 ml 0,4% katjonisk polymer, Berocell 6100 (Berol Nobel AB, Sverige), vid.pH 8. Överskottet av polymerlösning hälldes av och fibrerna tvättades två gånger med 100 ml destillerat vatten pH-justerat till pH 8. 100 ml 2% SiO2 ammoniumstabiliserad kiselsyrasol, pH 8, tillsattes.EMBODIMENT 3: 6-A143 fibers (ICI, UK) with d-Spm were burned off at 600 ° C, for 1 h. 1g of fibers were placed in a polypropylene beaker with 100 ml of 0.4% cationic polymer, Berocell 6100 (Berol Nobel AB, Sweden), at pH 8. The excess polymer solution was poured off and the fibers were washed twice with 100 ml of distilled water pH-adjusted to pH 8. 100 ml of 2% SiO2 ammonium stabilized silicic acid sol, pH 8, was added.
Kiselsyrasolen. var jonbytt Ludox TM (DuPont, USA) där natriumjonerna bytts ut mot ammoniumjoner. Solöverskottet hälldes av och fibrerna tvättades två gånger med destille- rat vatten pH-justerat till pH 8. Fibrerna lades därefter på kolonn och 50 ml 0,2% SiO2katjoniserad.22 nm kiselsyra- sol fick rinna igenom med en hastighet av 5 cm/min. Solen katjoniserades vi gfií 8 med Berocell 6100 med en mängd motsvarande 2~10*g polymer/nF(SiOfi. 50 ml destillerat vatten, pH 8, sköljde bort solöverskot- tet. Nästa solskikt bestod av 0,2% Siøzammoniumstabilise- rad 22 nm kiselsyrasol, anjonisk, vid pH 8. 50 ml av denna fick rinna igenom med en hastighet av 5 cm/min. Solöver- skottet sköljdes bort med 50 ml destillerat vatten, pH 8.The silica sol. was ion exchanged LudoxTM (DuPont, USA) where the sodium ions were exchanged for ammonium ions. The excess sol was poured off and the fibers were washed twice with distilled water pH adjusted to pH 8. The fibers were then placed on a column and 50 ml of 0.2% SiO 2 cationized. 22 nm of silica sol was allowed to flow through at a rate of 5 cm / min. . The sol was cationized by Berocell 6100 with an amount corresponding to 2 ~ 10 * g polymer / nF (SiO 2). 50 ml of distilled water, pH 8, rinsed off the excess sun. The next solar layer consisted of 0.2% Siøzammonium stabilized 22 nm silicic acid sol, anionic, at pH 8. 50 ml of this was allowed to flow through at a rate of 5 cm / min The excess sun was rinsed off with 50 ml of distilled water, pH 8.
I detta exempel belades fibrerna 4 gånger med 50 ml 0,2% Si02kiselsyrasol. Fibrerna togs ut ur kolonnen och torka- des vid 120°C under 2h. Slutligen hydrotermalbehandlades fibrerna vid 750°C, 24 h. 'r 10 15 20 25 30 47Ü 573 13 UTFÖRINGSEXEMPEL 4; Keramfibrer (44% A153, 54% siog, från Karborundum, d=9 pm brändes av 'vid 600°C, under lh. lg' fibrer lades i en polypropenbägare med 100 ml O,4% katjonisk polymer, Berocell 6100, vid pH 8. I övrigt utfördes detta exempel på samma sätt som exempel 3.In this example, the fibers were coated 4 times with 50 ml of 0.2% SiO 2 silicic acid sol. The fibers were removed from the column and dried at 120 ° C for 2 hours. Finally, the fibers were hydrothermal treated at 750 ° C for 24 hours. EXAMPLE 4; Ceramic fibers (44% A153, 54% siog, from Karborundum, d = 9 μm were burned off at 600 ° C, under lh. Lg 'fibers were placed in a polypropylene beaker with 100 ml 0.4% cationic polymer, Berocell 6100, at pH 8. Otherwise, this example was performed in the same manner as Example 3.
UTFÖRINGSEXEMPEL 5: Kvartsfibrer förbehandlades enligt utföringsexempel 1. lg fibrer lades i en polypropenbägare med 100 ml 2% A120; stavformig böhmit vid pH 4. Den rena stavformiga böhmiten hade en specifik yta ungefär lika med 170 nå/g. Fibrerna tvättades två gånger med 100 ml destillerat vatten, pH justerat till pH 4. Fibrerna torkades vid 120°C, under 2h.EMBODIMENT EXAMPLE 5: Quartz fibers were pretreated according to Embodiment Example 1. Ig fibers were placed in a polypropylene beaker with 100 ml of 2% Al 2 O 2; rod-shaped boehmite at pH 4. The pure rod-shaped boehmite had a specific surface area approximately equal to 170 ng / g. The fibers were washed twice with 100 ml of distilled water, pH adjusted to pH 4. The fibers were dried at 120 ° C, for 2 hours.
Slutligen hydrotermalbehandlades materialet vid 814°C, 1,5h, varvid böhmiten genomgick en fastfasreaktion till 7- Algg. Vid hydrotermalbehandlingen sjönk den specifika ytan av den porösa strukturen till ca 120 n?/g.Finally, the material was hydrothermally treated at 814 ° C, 1.5 hours, during which the boehmite underwent a solid phase reaction to 7-Algg. During the hydrothermal treatment, the specific surface area of the porous structure dropped to about 120 n / g.
UTFÖRINGSEXEMPEL 6: Katalysatorbärarmaterial enligt utföringsexempel 1-5 belades med ädelmetall medelst direktimpregnering. Impreg- neringen gjordes vid pH 7 med en lösning innehållande Pt(II)(NHg4”3 Materialet torkades vid 110°C, 1 h. Därefter behandlades den impregnerade katalysatorn i en tubreaktor.EMBODIMENT EXAMPLE 6: Catalyst support material according to Embodiments 1-5 was coated with noble metal by direct impregnation. The impregnation was done at pH 7 with a solution containing Pt (II) (NHg4 ”3. The material was dried at 110 ° C for 1 hour. Then the impregnated catalyst was treated in a tube reactor.
Genom tubreaktorn blåstes en varm luftström, 500 ml/min, 500°C, under 40 min. Till sist reducerades platinaoxiden med Hy 450°C, 200 ml/min, lh. Katalysatorn innehöll då ca 1,7 mg Pt/g(kat). 10 15 20 25 30 35 4-70 575 14 UTFÖRINGSEXEMPEL 7: Katalysatorbärarmaterial enligt utföringsexempel 1-5 belades med AgzO. Materialet direktimpregnerades med en lösning innehållande AgNO3 vid pH 7. Materialet torkades vid 100°C, 1,5h. Katalysatorn värmebehandlades därefter i en ugn vid 450°C, 2 ,5h i luftatmosfär. Silveroxid bildas härvid. Katalysatorn innehöll ca 58 mg Ag20/g(kat) .A hot air stream, 500 ml / min, 500 ° C, was blown through the tube reactor for 40 minutes. Finally, the platinum oxide was reduced with Hy 450 ° C, 200 ml / min, lh. The catalyst then contained about 1.7 mg Pt / g (cat). EXAMPLE 7: Catalyst support material according to Embodiments 1-5 was coated with Ag 2 O. The material was directly impregnated with a solution containing AgNO 3 at pH 7. The material was dried at 100 ° C, 1.5 h. The catalyst was then heat treated in an oven at 450 ° C, 2.5 hours in an air atmosphere. Silver oxide is formed in this process. The catalyst contained about 58 mg of Ag 2 O / g (cat).
UTFÖRINGSEXEMPEL 8: Katalysatorbärarmaterial belades med AgZO dopad med Pt. Först lades AgZO på enligt enligt utföringsexempel l-5 utföringsexempel 7 och därefter Pt enligt utföringsexempel 6. Katalysatorn innehöll efter detta ca 58 mg Ag20/g(kat) och ca 0,2 mg Pt/g(kat) .EMBODIMENT 8: Catalyst support material was coated with AgZO doped with Pt. First, AgZO was applied according to Embodiment 1 to Embodiment 7 and then Pt according to Embodiment 6. The catalyst then contained about 58 mg of Ag 2 O / g (cat) and about 0.2 mg of Pt / g (cat).
Genom föreliggande uppfinning har man erhållit en katalysa- tor som är överlägsen tidigare kända katalysatorer, särskilt de med monolitisk struktur. De har följ ande fördelar jämfört med dessa: 1. Bäraren har ett mycket lågt transportmotstånd för reaktanter eftersom diffusionsvägen är mycket kort. 2. Reaktanterna får direkt tillgång till ett betydligt större antal aktiva säten jämfört med monolitiska strukturer eftersom själva stommen här har en för- hållandevis stor specifik yta. 3. Strukturen kan samtidigt tjänstgöra som filter för fasta partiklar som kontinuerligt kan avbrännas under drift.The present invention has provided a catalyst which is superior to prior art catalysts, especially those of monolithic structure. They have the following advantages over these: 1. The carrier has a very low transport resistance for reactants because the diffusion path is very short. 2. The reactants have direct access to a much larger number of active seats compared to monolithic structures, since the body itself here has a relatively large specific surface area. 3. The structure can at the same time serve as a filter for solid particles that can be continuously burned during operation.
Uppfinningen är inte begränsad till de visade utförings- exemplen utan den kan modifieras på olika sätt inom patent- kravens ram .The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but can be modified in various ways within the scope of the patent claims.
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9300247A SE470573B (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalyst |
| PCT/SE1993/001035 WO1994016817A1 (en) | 1993-01-28 | 1993-12-02 | Catalyst of fibrous material for purification of exhaust gases from e.g. vehicles and method of making it |
| AU58684/94A AU5868494A (en) | 1993-01-28 | 1993-12-02 | Catalyst of fibrous material for purification of exhaust gases from e.g. vehicles and method of making it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9300247A SE470573B (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalyst |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9300247D0 SE9300247D0 (en) | 1993-01-28 |
| SE9300247L SE9300247L (en) | 1994-07-29 |
| SE470573B true SE470573B (en) | 1994-09-19 |
Family
ID=20388679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9300247A SE470573B (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalyst |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU5868494A (en) |
| SE (1) | SE470573B (en) |
| WO (1) | WO1994016817A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE504048C2 (en) * | 1995-04-11 | 1996-10-28 | Torbjoern Norman | Method and apparatus for carrying out ground anchoring |
| DE10064409A1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | Basf Ag | Particle-fiber agglomerates |
| US7390869B2 (en) | 2005-06-13 | 2008-06-24 | Eastman Chemical Company | Process for removing metal species in the presence of hydrogen and a porous material and polyester polymer containing reduced amounts of metal species |
| US7797931B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-09-21 | Ford Global Technologies, Llc | Catalyst composition for diesel particulate filter |
| US7771669B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-08-10 | Ford Global Technologies, Llc | Soot oxidation catalyst and method of making |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA986033A (en) * | 1970-05-13 | 1976-03-23 | Jay E. Sobel | Mat of fibrous material and preparation and uses thereof |
| US4346557A (en) * | 1980-05-07 | 1982-08-31 | General Motors Corporation | Incineration-cleanable composite diesel exhaust filter and vehicle equipped therewith |
| SE8402916L (en) * | 1984-01-30 | 1985-07-31 | Eka Ab | CATALYTIC EXHAUST CLEANER AND WAY TO MAKE IT |
-
1993
- 1993-01-28 SE SE9300247A patent/SE470573B/en not_active IP Right Cessation
- 1993-12-02 WO PCT/SE1993/001035 patent/WO1994016817A1/en active Application Filing
- 1993-12-02 AU AU58684/94A patent/AU5868494A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9300247L (en) | 1994-07-29 |
| SE9300247D0 (en) | 1993-01-28 |
| WO1994016817A1 (en) | 1994-08-04 |
| AU5868494A (en) | 1994-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6632559B2 (en) | Production of diesel oxidation catalyst by precipitation of colloidal nanoparticles | |
| US5221484A (en) | Catalytic filtration device and method | |
| US5157007A (en) | Catalyst for purification of exhaust gases of diesel engines and method of use | |
| KR100930168B1 (en) | Catalyst, Exhaust Gas Purification Catalyst, and Method of Making Catalyst | |
| US5643542A (en) | Process for simultaneously reducing the amounts of hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides contained in the exhaust gas from an internal combustion engine | |
| TWI442972B (en) | The method of preparation of cerium oxide supported gold-palladium catalysts and its application in destruction of volatile organic compounds | |
| Zhou et al. | Three-way catalytic performances of Pd loaded halloysite-Ce0. 5Zr0. 5O2 hybrid materials | |
| JP2013542855A (en) | Sulfur resistant alumina catalyst support | |
| JP2015073936A (en) | Method of producing catalyst | |
| CN114029056A (en) | Volatile organic compound treatment catalyst, preparation method and application thereof | |
| SE470573B (en) | Catalyst of fiber material for eg purification of vehicle exhaust and process for producing the catalyst | |
| JP2006305406A (en) | CATALYST FOR REMOVING NOx IN EXHAUST GAS | |
| JP2006297348A (en) | Catalyst for clarifying exhaust gas | |
| JP3823528B2 (en) | Exhaust gas purification material and exhaust gas purification apparatus using the same | |
| EP0153911A1 (en) | Catalytic exhaust emission control device and a method of making it | |
| JP5112966B2 (en) | Lean burn exhaust gas purification catalyst | |
| JP2005046669A (en) | Base material for supporting catalyst and its manufacturing method | |
| JP4753613B2 (en) | NOx purification catalyst | |
| JP3340268B2 (en) | Method for producing exhaust gas purifying catalyst | |
| JP2009172522A (en) | Catalyst and its manufacturing method | |
| JP2007209866A (en) | Honeycomb catalyst for exhaust gas purification | |
| JP5641674B2 (en) | Catalyst for treating exhaust gas containing organic acid | |
| JP2007000812A (en) | Waste gas cleaning system | |
| JPWO2016125539A1 (en) | Exhaust gas purification catalyst carrier and exhaust gas purification catalyst | |
| JP4974004B2 (en) | Particulate matter purification catalyst and particulate matter purification method using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 9300247-5 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9300247-5 Format of ref document f/p: F |