WO2004103556A1 - Mixed oxide catalysts containing manganese and cobalt and used for co oxidation - Google Patents

Mixed oxide catalysts containing manganese and cobalt and used for co oxidation Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, processes for their preparation, processes for the oxidation of carbon monoxide in the presence of such catalysts and the use of the catalysts according to the invention in fuel cells, in breathing apparatus or in gas purification.
  • Mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide (CO) are particularly suitable for applications in the field of respiratory protection, low-temperature fuel cells (PEM) and exhaust gas purification.
  • This aspect plays a major role, especially when using methanol as an energy source for non-stationary membrane fuel cells (e.g. in motor vehicles).
  • methanol is generated "on board” by methanol steam reforming. Small amounts (approx. 1%) of CO are produced which poison the anode of the fuel cell. For this reason, catalysts are required which selectively remove the CO in an H 2 - Oxidize the atmosphere to CO 2 without simultaneously consuming H 2 .
  • Hopkalite (“CuMn 2 O”) is currently still used in respiratory masks for the oxidative removal of CO from contaminated breathing air (SH Taylor et al., Applied Catalysis A: General 166 (1998) 143; M. Katz, Advances Catalysis 5 (1953) 177).
  • K. Omata et al., Applied Catalysis A: General 146 (1996) 255 The good activity and selectivity of Pt / aluminum with and without promoters has been known for a long time and is still the subject of research (E. Gulari et al., Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 17; R. Farrauto et al. , Catalysis Today 62 (2000) 249).
  • Japanese patent JP2001149781 provides the use of Fe, Co and Cu in a Pt-containing catalyst for the selective CO oxidation in an H 2 -containing gas at low temperatures.
  • this object is achieved by mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, the catalyst consisting of 50-99.5 mol% of mixed oxides of these elements or of mixtures of the oxides of the elements, mixed oxides based on Cu and Co are excluded.
  • Such catalysts have higher activities at lower temperatures than conventional catalysts. It has surprisingly been found that mixed oxide catalysts which contain at least two elements from the group Co, Mn, Cu and Ni oxidize CO with high selectivity and activity even at low temperatures.
  • the catalyst preferably consists of 60-98 mol% of mixed oxides of at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, particularly preferably 70-95 mol%.
  • the catalysts according to the invention can also contain more than two of the elements Cu, Co, Mn and Ni.
  • Another metal can, for example, contain up to 2 mol%, preferably up to 3 mol%.
  • the present invention relates to a catalyst, the catalyst containing> 0% and ⁇ 40% oxides of Mn and> 50% oxides of Cu. It is further preferred that the catalyst consists of> 0% and ⁇ 40% oxides of Mn and> 50% of oxides of Cu, in particular> 10% and ⁇ 40% of oxides of Mn and> 60% of oxides of Cu.
  • the present invention relates to a catalyst, the catalyst containing> 50% oxides of Co or Ni and> 0% and ⁇ 49% oxides of Cu or Mn.
  • a particularly preferred catalyst consists of> 50% of the oxides of Co or Ni and> 0% and ⁇ 49% of oxides of Cu or Mn, for example> 60% of the oxides of Co or Ni and> 10% and ⁇ 40% from oxides of Cu or Mn.
  • Another catalyst according to the invention contains a manganese / cobalt mixed oxide, the Co / Mn ratio being> 4.
  • the catalyst preferably consists of manganese / cobalt mixed oxide, the Co / Mn ratio being> 4, preferably> 8.
  • the catalyst contains a nickel / manganese mixed oxide and the Ni / Mn ratio is between 1.5 and 4. It is preferred that the catalyst consists of nickel / manganese mixed oxide and the Ni / Mn ratio is between 1.5 and 4.
  • the present invention relates to a catalyst, the catalyst consisting of mixed copper oxide with Co, Mn or Ni, the Cu content being less than 45%, in particular ⁇ 40%, for example ⁇ 35%.
  • the invention also relates to a catalyst which is present as a mixed oxide of> 40% Ni,> 0 and ⁇ 50% Mn,> 0 and ⁇ 5% Ag and> 0 and ⁇ 5 Co, preferably> 60% Ni,> 0 and ⁇ 40% Mn,> 0 and ⁇ 5% Ag and> 0 and ⁇ 5 Co.
  • the most active catalysts have a cobalt / manganese ratio of greater than 4, in particular greater than 8, particularly preferably greater than 10.
  • catalysts are furthermore preferred according to the invention which contain at least one further component selected from noble metals or alkali metals or a component from the group of the elements aluminum, titanium, silicon, zirconium or mixtures of all.
  • Aluminum is particularly preferred.
  • the catalyst preferably contains at least 0.5 mol%, particularly preferably at least 1.0 mol%, in particular 5.0 mol% of the further component.
  • the noble metals are preferably Pt, Pd, Ir, Ru, Ag or Rh, Pt being preferred.
  • the alkali metals are preferably the oxides or carbonates of K, Cs or Rb.
  • the catalyst fulfills one of the following conditions:
  • Such catalysts have particularly high activities and selectivities.
  • the oxide mixture has proven to be particularly active proved.
  • This catalyst has a high stability against air humidity at room temperature. At 25 ° C and a relative humidity of ⁇ 85%, about 90% of the carbon monoxide present is oxidized after a reaction time of 60 minutes.
  • the catalysts of the invention can be used both in pure form and also applied to suitable support materials and moldings customary in heterogeneous catalysis, i.e. that the catalyst is present as a full catalyst or supported catalyst. Depending on the application, it may be necessary to adjust the pore size and porosity of the prior art catalysts by varying the production conditions.
  • the catalyst can be crystalline or amorphous; the catalyst is preferably amorphous.
  • the present invention also relates to a production process for the mixed oxide catalysts according to the invention.
  • the catalyst can be produced by precipitation, impregnation, sol-gel methods or powder synthesis.
  • the present invention relates to a production process for a mixed oxide catalyst according to the invention comprising a sol-gel process and subsequent calcining.
  • the catalysts according to the invention have high activities and selectivities even at relatively low temperatures.
  • the present invention therefore also relates to a process for the oxidation of CO in the presence of the mixed oxide catalysts according to the invention, which is carried out in a temperature range from -20 ° C. to + 200 ° C.
  • the process is preferably carried out at temperatures from 0 to 120 ° C., in particular at 5 to 80 ° C., particularly preferably at 20 ° C. to 30 ° C., for example at 25 ° C.
  • the method according to the invention can also be operated with moist or dry air, in particular with moist air.
  • the catalyst according to the invention converts CO selectively both in oxidizing and in reducing medium.
  • the process according to the invention is therefore suitable both for the selective oxidation of CO in reducing, hydrogen-rich gas mixtures and for the oxidation of CO in oxidizing, oxygen-rich gas mixtures.
  • the gas mixture used originates from a methanol reforming process.
  • Gas mixtures derived from a methane or hydrocarbon reforming process can also be used.
  • it is preferred that the gas mixture comes from the ambient air.
  • the process according to the invention can be carried out using a mixed oxide catalyst alone.
  • the catalyst is used together with H 2 O adsorbers, such as zeolites or superabsorbers.
  • the catalysts are suitable for removing CO from air or other gases, e.g. Hydrogen, in the temperature range from -10 to 200 ° C.
  • the invention provides an application for the selective CO oxidation in the presence of hydrogen (fuel cells) and for the CO oxidation in air (breathing apparatus, exhaust gas purification) at low temperatures.
  • the catalysts of the invention are particularly suitable for use in fuel cells (selective removal of CO in a hydrogen-rich environment), in respiratory masks and respiratory protective devices (fire and mining, civil protection, occupational safety), in exhaust air purification from chemical production processes, in the exhaust air from internal combustion engines, e.g. in the cold start phase, in exhaust air purification in combustion power plants and domestic fire systems, in indoor air purification in closed units (submarine, aircraft, space technology, test laboratories), in CO 2 laser devices
  • the catalysts of the invention show high selectivity and activity even at low temperatures. This is particularly advantageous for use in fuel cells and breathing apparatus that are operated at temperatures around 20 ° C.
  • the present invention therefore also relates to the use of the mixed oxide catalysts according to the invention in fuel cells, in breathing apparatus and in that of exhaust air purification.
  • Example 1 CO oxidation in dry air
  • the investigations to determine the activity of the mixed oxide catalysts for CO oxidation were carried out in a flow tube reactor.
  • the gases (CO, synthetic air, H 2 ) were metered using mass flow controllers and the gas composition before and after the catalyst was determined using suitable gas sensors.
  • the gas composition of individual gas samples was checked using GC analysis.
  • the reactor consisted of a glass reactor tube, which was surrounded by a heater for adjusting the measuring temperature.
  • the catalyst was on a piece of glass wool in the reactor tube.
  • Example 2 The tests for CO oxidation in moist air were carried out using the same experimental setup as described in Example 1.
  • the reaction gas (1 vol.% CO in synthetic air, 50 mL / min total volume flow) was saturated with water at room temperature by passing it through a water-filled one Washer bottle was directed.
  • the measurement was carried out with 200 mg (100-200 ⁇ m sieve fraction) of the mixed oxide catalyst according to Example 8 at 25 ° C. and a relative atmospheric humidity of ⁇ 85%. Under these reaction conditions, the mixed oxide catalyst Pto, 5Al ⁇ Mn6, Co 91; 8 O x showed a CO conversion of 90% after 60 minutes.
  • Example 3 CO oxidation in a dry hydrogen atmosphere
  • the tests for CO oxidation in a dry hydrogen atmosphere were carried out using the same experimental setup as described in Example 1.
  • the reaction gas consisted of 1 vol.% CO and 5 vol.% Synthetic air in H 2 and was used with a total volume flow of 50 ml / min.
  • the measurements were carried out with 200 mg (100
  • Example 4 CO oxidation in a humid hydrogen atmosphere
  • the investigations on CO oxidation in a moist hydrogen atmosphere were carried out using the same experimental setup as described in Example 1.
  • the reaction gas was saturated with water at room temperature by passing it through a wash bottle filled with water.
  • the reaction gas was accordingly composed of 1% by volume of CO, 5% by volume of synthetic air and approximately 2.3% by volume of H 2 O in H 2 .
  • the total volume flow was 50 mL / min.
  • the measurements were carried out with 100 mg (100-200 ⁇ m sieve fraction) of the catalyst according to Example 8 at 60, 80, 100 and 120 ° C.
  • Example 6 Comparative example
  • the commercially available CO oxidation catalyst hopkalite (“CuMn 2 O 4 ”) was measured in dry air and in moist air at 25 ° C.
  • the experimental set-up as described in Example 1 and Example 2 was used. The same was used After 60 minutes, Hopkalit showed a CO conversion of 66% in dry air. In moist air, the catalyst was completely deactivated after a measuring time of 60 minutes.
  • the experimental set-up as described in Example 5 was used to investigate the activity at low temperatures Under the same reaction conditions, the CO conversion of hopkalite was 10% at 5 ° C. after 30 minutes.
  • the catalyst CuO-CeO 2 (Matralis et al., Catalysis Today 75 (2002) 157) was investigated as a comparative example for CO oxidation in a dry and moist hydrogen atmosphere.
  • the experimental set-up as described in Example 3 and Example 4 was used under the same reaction conditions.
  • CuO-CeO 2 showed a CO conversion of 73% at 80 ° C after 30 minutes with a selectivity of 100%.
  • the catalyst CuO-CeO 2 was poisoned by the H 2 O and no conversion of CO was found.
  • Example 13 Preparation of the catalyst Ag ⁇ , 5Cu 23; 5 Co 5 ⁇ x

Abstract

The invention relates to mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide, said catalysts containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni and consisting of between 50 and 99.5 mol % of mixed oxides of said elements or mixtures of the oxides of said elements, excluding mixed oxides based on Cu and Co. The invention also relates to methods for producing said catalysts, to methods for oxidising carbon monoxide in the presence of said catalysts, and to the use of the inventive catalysts in fuel cells, breathing apparatus or exhaust air decontamination.

Description

Mischoxidkatalysatoren für die CO-OxidationMixed oxide catalysts for CO oxidation
Die vorliegende Erfindung betrifft Mischoxidkatalysatoren zur Oxidation von Kohlenmonoxid enthaltend mindestens zwei der Elemente Cu, Co, Mn und Ni, Verfahren zu deren Herstellung, Verfahren zur Oxidation von Kohlenmonoxid in Gegenwart derartiger Katalysatoren sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren in Brennstoffzellen, in Atemschutzgeräten oder in der Abluftreinigung.The present invention relates to mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, processes for their preparation, processes for the oxidation of carbon monoxide in the presence of such catalysts and the use of the catalysts according to the invention in fuel cells, in breathing apparatus or in gas purification.
Mischoxidkatalysatoren für die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) eignen sich speziell für Anwendungen im Bereich des Atemschutzes, der Niedertemperaturbrennstoffzellen (PEM) und der Abgasreinigung.Mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide (CO) are particularly suitable for applications in the field of respiratory protection, low-temperature fuel cells (PEM) and exhaust gas purification.
Auf dem Gebiet der CO-Oxidation bei niedrigen Temperaturen gibt es zahlreiche Veröffentlichungen und Patente. Viele der dabei untersuchten Katalysatoren sind Edelmetallkatalysatoren auf verschiedenen Oxidträgern. Nach wie vor besteht aber ein hoher Bedarf an effizienteren CO-Oxidationskatalysatoren in den Bereichen Umwelt, Energie und Arbeitsschutz.There are numerous publications and patents in the field of CO oxidation at low temperatures. Many of the catalysts examined here are precious metal catalysts on different oxide supports. However, there is still a great need for more efficient CO oxidation catalysts in the areas of the environment, energy and occupational safety.
Gerade bei der Nutzung von Methanol als Energieträger für nicht-stationäre Membran- Brennstoffzellen (z. B. in Kraftfahrzeugen), spielt dieser Aspekt eine große Rolle. Bei diesen Brennstoffzellen wird Wasserstoff „on board" durch Methanol-Dampfreformierung erzeugt. Dabei entstehen geringe Mengen (ca. 1 %) an CO, welche die Anode der Brennstoffzelle vergiften. Aus diesem Grund benötigt man Katalysatoren, die das CO selektiv in einer H2- Atmosphäre zu CO2 oxidieren, ohne gleichzeitig H2 zu verbrauchen.This aspect plays a major role, especially when using methanol as an energy source for non-stationary membrane fuel cells (e.g. in motor vehicles). In these fuel cells, hydrogen is generated "on board" by methanol steam reforming. Small amounts (approx. 1%) of CO are produced which poison the anode of the fuel cell. For this reason, catalysts are required which selectively remove the CO in an H 2 - Oxidize the atmosphere to CO 2 without simultaneously consuming H 2 .
Bei der oxidativen Entfernung von CO aus kontaminierter Atemluft wird zur Zeit immer noch Hopkalit („CuMn2O ") in Atemschutzmasken eingesetzt (S. H. Taylor et al., Applied Catalysis A: General 166 (1998) 143; M. Katz, Advances Catalysis 5 (1953) 177).Hopkalite ("CuMn 2 O") is currently still used in respiratory masks for the oxidative removal of CO from contaminated breathing air (SH Taylor et al., Applied Catalysis A: General 166 (1998) 143; M. Katz, Advances Catalysis 5 (1953) 177).
Die hohe Aktivität von Kobaltoxid und Kobaltoxid auf Aluminiumoxid für die katalytische Oxidation von CO in Luft ist ebenfalls lange bekannt und wurde intensiv untersucht. Es wurde beobachtet, dass CO an Co3O bzw. an CoOχ/Al2O3 schon bei Temperaturen weit unter 0 °C oxidiert wird (D. A. H. Cunningham et al., Catalysis Letters 25 (1994) 257; P. Thormählen et al., Journal of Catalysis 188 (1999) 300). Bei den edelmetallhaltigen Kobalt-Katalysatoren zeigt Au/Co3O4 hohe Aktivität und Stabilität weit unter 0 °C (M. Haruta et al., Journal of Catalysis 115 (1989) 301; M. Haruta et al., Journal of Catalysis 144 (1993) 175). Des weiteren wurde von einem CoMn2O4 Katalysator berichtet, der bei Temperaturen über 200 °C aktiv ist (A. V. Salker et al., Journal of Materials Science 35 (200) 4713) und von einem Ag Co-Oxidkatalysator der bei Temperaturen unter 100 °C aktiv ist (E. Gulari et al., Applied Catalysis A: General 182 (1999) 147).The high activity of cobalt oxide and cobalt oxide on aluminum oxide for the catalytic oxidation of CO in air has also been known for a long time and has been intensively investigated. It has been observed that CO is oxidized on Co 3 O or on CoOχ / Al 2 O 3 even at temperatures far below 0 ° C (DAH Cunningham et al., Catalysis Letters 25 (1994) 257; P. Thormahlen et al. , Journal of Catalysis 188 (1999) 300). In the case of the noble metal-containing cobalt catalysts, Au / Co 3 O 4 shows high activity and stability far below 0 ° C (M. Haruta et al., Journal of Catalysis 115 (1989) 301; M. Haruta et al., Journal of Catalysis 144 (1993) 175). Furthermore, a CoMn 2 O 4 catalyst was reported which is active at temperatures above 200 ° C (AV Salker et al., Journal of Materials Science 35 (200) 4713) and an Ag Co-oxide catalyst which is used at temperatures below 100 ° C is active (E. Gulari et al., Applied Catalysis A: General 182 (1999) 147).
Bei der selektiven CO Oxidation in Gegenwart von H2 zeigt CoO eine hohe Aktivität, in Verbindung mit einer hohen Selektivität und einem breiten Temperaturfenster (Y. Teng et al., International Journal of Hydrogen Energy 24 (1999) 355). Allerdings wirkt sich die Gegenwart von H2O negativ auf die Aktivität des Katalysators aus. Unter Brennstoffzellenbedingungen (76 °C, 100 % Luftfeuchtigkeit) zeigt Ir/CoOx-Al2O3/C nahezu 100 % CO-Umsatz und eine Selektivität von ca. 50 % (J. M. Fenton et al., Journal Electrochemical Society 148 (2001) 10, AI 116). Daneben wurden auch Kobalt-Spinel- Oxide wie ZnxCo3-xO4 (x=0-l), AlxCo3-xO (x=0-2.5) und FexCo3-xO4 (x=0-2.5) für die selektive CO-Oxidation untersucht. (K. Omata et al., Applied Catalysis A: General 146 (1996) 255). Die gute Aktivität und Selektivität von Pt/Aluminium mit und ohne Promotoren ist schon seit längerer Zeit bekannt und immer noch Gegenstand der Forschung (E. Gulari et al., Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 17; R. Farrauto et al., Catalysis Today 62 (2000) 249). Neben Platin wurde auch von Au-haltigen Katalysatoren (Au/MgO/Al2O3, Au/MnOx/MgO/Al2O3) berichtet, die CO2-Selektivitäten von mehr als 90 % bei Temperaturen ≤ 100 °C aufweisen (B. E. Nieuwenhuys et al., Journal of Catalysis 199 (2001) 48).In the selective CO oxidation in the presence of H 2 , CoO shows a high activity in connection with a high selectivity and a wide temperature window (Y. Teng et al., International Journal of Hydrogen Energy 24 (1999) 355). However, the presence of H 2 O has a negative effect on the activity of the catalyst. Under fuel cell conditions (76 ° C, 100% humidity), Ir / CoO x -Al 2 O 3 / C shows almost 100% CO conversion and a selectivity of approx. 50% (JM Fenton et al., Journal Electrochemical Society 148 (2001 ) 10, AI 116). In addition, cobalt spinel oxides such as Zn x Co 3-x O 4 (x = 0-l), Al x Co 3-x O (x = 0-2.5) and Fe x Co 3-x O 4 (x = 0-2.5) was investigated for the selective CO oxidation. (K. Omata et al., Applied Catalysis A: General 146 (1996) 255). The good activity and selectivity of Pt / aluminum with and without promoters has been known for a long time and is still the subject of research (E. Gulari et al., Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 17; R. Farrauto et al. , Catalysis Today 62 (2000) 249). In addition to platinum, catalysts containing Au (Au / MgO / Al 2 O 3 , Au / MnO x / MgO / Al 2 O 3 ) have also been reported, which have CO 2 selectivities of more than 90% at temperatures ≤ 100 ° C (BE Nieuwenhuys et al., Journal of Catalysis 199 (2001) 48).
Im U.S. Pat. No. 5,258,340 werden Katalysatoren mit einer Schichtstruktur beschrieben, von denen mindestens eine Schicht Kobalt(II, III)-Oxid enthalten muss. Bei den anderen Schichten wird nicht verlangt, dass sie Manganoxid enthalten müssen. Zusätzlich wird beansprucht, dass die hohe Aktivität dieser Katalysatoren auf das Herstellungsverfahren (sequentielle Fällung) zurückzuführen ist.In U.S. Pat. No. 5,258,340, catalysts with a layer structure are described, of which at least one layer must contain cobalt (II, III) oxide. The other layers are not required to contain manganese oxide. In addition, it is claimed that the high activity of these catalysts is due to the production process (sequential precipitation).
Da U.S. Pat. No. 6,168,772 Bl beansprucht Pt-, Ru-, Pd-, Co- und PtRu-Zeolithe für die selektive CO-Oxidation in Reformiergas.Since U.S. Pat. No. 6,168,772 Bl claims Pt, Ru, Pd, Co and PtRu zeolites for the selective CO oxidation in reforming gas.
Das japanische Patent JP2001149781 sieht die Verwendung von Fe, Co und Cu in einem Pt-haltigen Katalysator für die selektive CO-Oxidation in einem H2-haltigen Gas bei niedrigen Temperaturen vor.Japanese patent JP2001149781 provides the use of Fe, Co and Cu in a Pt-containing catalyst for the selective CO oxidation in an H 2 -containing gas at low temperatures.
Y. Teng et al., International Journal of Hydrogen Energy 24 (1999) 355 beschreibt u. a. die Verwendung von CoO, Co3O4, MnOOH, NiO und verschiedenen MnOx für die selektive CO-Oxidation in H . Bei Temperaturen von 50 °C bis 150 °C sind Katalysatoren die Co oder Mn enthalten am aktivsten. R. M. Sinkevitch et al., Journal of Catalysis 142 (1993) 254 berichtet von der selektiven CO-Oxidation u.a. an Co/Cu/Al2O3 und Ni/Co/Fe/Al O3. Diese Katalysatoren zeigen einen CO-Umsatz von 50 % erst bei Temperaturen um 200 °C. Das gleiche gilt für den Spinell- Katalysator CoMn2O (A. V. Salker et al., Journal of Materials Science 35 (200) 4713).Y. Teng et al., International Journal of Hydrogen Energy 24 (1999) 355 describes, among other things, the use of CoO, Co 3 O 4 , MnOOH, NiO and various MnO x for the selective CO oxidation in H. At temperatures from 50 ° C to 150 ° C, catalysts that contain Co or Mn are the most active. RM Sinkevitch et al., Journal of Catalysis 142 (1993) 254 reports on the selective CO oxidation, inter alia, on Co / Cu / Al 2 O 3 and Ni / Co / Fe / Al O 3 . These catalysts show a CO conversion of 50% only at temperatures around 200 ° C. The same applies to the spinel catalyst CoMn 2 O (AV Salker et al., Journal of Materials Science 35 (200) 4713).
Grundsätzlich und auch in allen oben genannten Literaturbeispielen bestehen bei bekannten CO-Oxidationskatalysatoren immer noch folgende Probleme: Feuchtigkeit wirkt sich vergiftend auf die Katalysatoren aus und in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre wird neben CO auch H2 oxidiert. Dies ist insbesondere für Brennstoffzellen, bei denen eine H2-reiche Atmosphäre vorliegt, und Atemschutzgeräte, bei denen feuchte Luft vorliegen kann, nachteilig.In principle and also in all of the literature examples mentioned above, the following problems still exist with known CO oxidation catalysts: moisture has a poisoning effect on the catalysts and in a hydrogen-containing atmosphere, H 2 is also oxidized in addition to CO. This is particularly disadvantageous for fuel cells in which there is an H 2 -rich atmosphere and breathing apparatuses in which moist air can be present.
Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Katalysatoren bereitzustellen, die bei niedrigen Temperaturen, wie sie bei Brennstoffzellen und Atemschutzgeräten erforderlich sind, auch in feuchter Atmosphäre eine hohe Aktivität und Selektivität aufweisen.Starting from this prior art, it was an object of the present invention to provide catalysts which, at low temperatures, as are required in fuel cells and respiratory protective devices, also have high activity and selectivity in a humid atmosphere.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Mischoxidkatalysatoren zur Oxidation von Kohlenmonoxid enthaltend mindestens zwei der Elemente Cu, Co, Mn und Ni, wobei der Katalysator zu 50 - 99,5 mol% aus Mischoxiden dieser Elemente besteht oder aus Gemischen der Oxide der Elemente, wobei Mischoxide basierend auf Cu und Co ausgenommen sind.According to the invention, this object is achieved by mixed oxide catalysts for the oxidation of carbon monoxide containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, the catalyst consisting of 50-99.5 mol% of mixed oxides of these elements or of mixtures of the oxides of the elements, mixed oxides based on Cu and Co are excluded.
Derartige Katalysatoren weisen bei niedrigeren Temperaturen höhere Aktivitäten als herkömmliche Katalysatoren auf. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Mischoxidkatalysatoren, die mindestens zwei Elemente der Gruppe Co, Mn, Cu und Ni enthalten, CO mit hoher Selektivität und Aktivität auch schon bei niedrigen Temperaturen oxidieren.Such catalysts have higher activities at lower temperatures than conventional catalysts. It has surprisingly been found that mixed oxide catalysts which contain at least two elements from the group Co, Mn, Cu and Ni oxidize CO with high selectivity and activity even at low temperatures.
Vorzugsweise besteht der Katalysator zu 60 - 98 mol% aus Mischoxiden mindestens zwei der Elemente Cu, Co, Mn und Ni, besonders bevorzugt zu 70 - 95 mol%. Die Erfindungsgemäßen Katalysatoren können auch mehr als zwei der Elemente Cu, Co, Mn und Ni enthalten. Ein weiteres Metall kann beispielsweise bis zu 2 mol%, vorzugsweise bis zu 3 mol% enthalten sein.The catalyst preferably consists of 60-98 mol% of mixed oxides of at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, particularly preferably 70-95 mol%. The catalysts according to the invention can also contain more than two of the elements Cu, Co, Mn and Ni. Another metal can, for example, contain up to 2 mol%, preferably up to 3 mol%.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Katalysator, wobei der Katalysator > 0% und < 40% Oxide des Mn und > 50% Oxide des Cu enthält. Weiter bevorzugt ist es, dass der Katalysator zu > 0% und < 40% aus Oxiden des Mn und zu > 50% aus Oxiden des Cu besteht, insbesondere zu > 10% und < 40% aus Oxiden des Mn und zu > 60% aus Oxiden des Cu.In a preferred embodiment, the present invention relates to a catalyst, the catalyst containing> 0% and <40% oxides of Mn and> 50% oxides of Cu. It is further preferred that the catalyst consists of> 0% and <40% oxides of Mn and> 50% of oxides of Cu, in particular> 10% and <40% of oxides of Mn and> 60% of oxides of Cu.
In einer alternativen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Katalysator, wobei der Katalysator > 50% Oxide des Co oder Ni und >0% und < 49% Oxide des Cu oder Mn enthält. Ein besonders bevorzugter Katalysator besteht zu > 50% aus den Oxiden des Co oder Ni und zu >0% und < 49% aus Oxiden des Cu oder Mn, beispielsweise zu > 60% aus den Oxiden des Co oder Ni und zu >10% und < 40% aus Oxiden des Cu oder Mn.In an alternative embodiment, the present invention relates to a catalyst, the catalyst containing> 50% oxides of Co or Ni and> 0% and <49% oxides of Cu or Mn. A particularly preferred catalyst consists of> 50% of the oxides of Co or Ni and> 0% and <49% of oxides of Cu or Mn, for example> 60% of the oxides of Co or Ni and> 10% and <40% from oxides of Cu or Mn.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Katalysator enthält ein Mangan-/Kobaltmischoxid, wobei das Co/Mn- Verhältnis > 4 beträgt. Vorzugsweise besteht der Katalysator aus Mangan- /Kobaltmischoxid besteht, wobei das Co/Mn-Verhältnis > 4 beträgt, bevorzugt > 8.Another catalyst according to the invention contains a manganese / cobalt mixed oxide, the Co / Mn ratio being> 4. The catalyst preferably consists of manganese / cobalt mixed oxide, the Co / Mn ratio being> 4, preferably> 8.
Ebenso ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass der Katalysator ein Nickel-/Manganmischoxid enthält und das Ni/Mn- Verhältnis zwischen 1,5 und 4 liegt. Bevorzugt ist, dass der Katalysator aus Nickel-/Manganmischoxid besteht und das Ni/Mn- Verhältnis zwischen 1,5 und 4 liegt.It is also possible in the context of the present invention that the catalyst contains a nickel / manganese mixed oxide and the Ni / Mn ratio is between 1.5 and 4. It is preferred that the catalyst consists of nickel / manganese mixed oxide and the Ni / Mn ratio is between 1.5 and 4.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Katalysator, wobei der Katalysator aus Kupfermischoxid mit Co, Mn oder Ni besteht, wobei der Cu- Anteil kleiner 45 % ist, insbesondere < 40%, beispielsweise < 35%. Ebenso betrifft die Erfindung einen Katalysator, der als Mischoxid zu >40% aus Ni, >0 und < 50% Mn, >0 und < 5% Ag und >0 und < 5 Co vorliegt, vorzugsweise zu >60% aus Ni, >0 und < 40% Mn, >0 und < 5% Ag und >0 und < 5 Co.In a further embodiment, the present invention relates to a catalyst, the catalyst consisting of mixed copper oxide with Co, Mn or Ni, the Cu content being less than 45%, in particular <40%, for example <35%. The invention also relates to a catalyst which is present as a mixed oxide of> 40% Ni,> 0 and <50% Mn,> 0 and <5% Ag and> 0 and <5 Co, preferably> 60% Ni,> 0 and <40% Mn,> 0 and <5% Ag and> 0 and <5 Co.
Die aktivsten Katalysatoren weisen ein Kobalt/Mangan Verhältnis von größer 4, insbesondere größer 8, besonders bevorzugt größer 10 auf.The most active catalysts have a cobalt / manganese ratio of greater than 4, in particular greater than 8, particularly preferably greater than 10.
Die Aktivität dieser Materialien kann durch Zugabe geringer Mengen an Edelmetallen (z.B. Pt, Ag) und/oder Hauptgruppenelementen (z.B. AI, K) weiter erhöht werden. Daher sind erfindungsgemäß darüber hinaus Katalysatoren bevorzugt, die mindestens eine weitere Komponente ausgewählt aus Edelmetallen oder Alkalimetallen oder eine Komponente aus der Gruppe der Elemente Aluminium, Titan, Silicium, Zirkonium oder Mischungen aus allen enthalten. Besonders bevorzugt ist Aluminium.The activity of these materials can be further increased by adding small amounts of noble metals (e.g. Pt, Ag) and / or main group elements (e.g. AI, K). Therefore, catalysts are furthermore preferred according to the invention which contain at least one further component selected from noble metals or alkali metals or a component from the group of the elements aluminum, titanium, silicon, zirconium or mixtures of all. Aluminum is particularly preferred.
Bevorzugt enthält der Katalysator mindestens 0,5 mol%, besonders bevorzugt mindestens 1,0 mol%, insbesondere 5,0 mol% der weiteren Komponente. Bei den Edelmetallen handelt es sich vorzugsweise um Pt, Pd, Ir, Ru, Ag oder Rh, wobei Pt bevorzugt eingesetzt wird.The catalyst preferably contains at least 0.5 mol%, particularly preferably at least 1.0 mol%, in particular 5.0 mol% of the further component. The noble metals are preferably Pt, Pd, Ir, Ru, Ag or Rh, Pt being preferred.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei den Alkalimetallen vorzugsweise um die Oxide oder Carbonate des K, Cs oder Rb.According to the invention, the alkali metals are preferably the oxides or carbonates of K, Cs or Rb.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass der Katalysator eine der folgenden Bedingungen erfüllt:According to the invention, it is preferred that the catalyst fulfills one of the following conditions:
(1) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Platinmetall ist > 95;(1) the molar ratio of Co and Mn relative to the platinum metal is> 95;
(2) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Molverhältnis des Alkalimetalls ist > 90;(2) the molar ratio of Co and Mn relative to the molar ratio of the alkali metal is> 90;
(3) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Molverhältnis des Elements aus der Gruppe Aluminium, Titan, Silizium, Zirkonium ist > 90.(3) the molar ratio of Co and Mn relative to the molar ratio of the element from the group aluminum, titanium, silicon, zirconium is> 90.
Derartige Katalysatoren weisen besonders hohe Aktivitäten und Selektivitäten auf.Such catalysts have particularly high activities and selectivities.
Als besonders aktiv hat sich die Oxidmischung
Figure imgf000007_0001
erwiesen. Dieser Katalysator besitzt bei Raumtemperatur eine hohe Stabilität gegenüber Luftfeuchtigkeit. Bei 25 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von ≥ 85 % werden nach 60 Minuten Reaktionszeit ca. 90 % des vorhandenen Kohlenmonoxids oxidiert.
The oxide mixture has proven to be particularly active
Figure imgf000007_0001
proved. This catalyst has a high stability against air humidity at room temperature. At 25 ° C and a relative humidity of ≥ 85%, about 90% of the carbon monoxide present is oxidized after a reaction time of 60 minutes.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können sowohl in reiner Form als auch auf geeigneten, in der heterogenen Katalyse üblichen Trägermaterialien und Formkörpern aufgebracht zum Einsatz kommen, d.h. dass der Katalysator als Vollkatalysator oder trägergestützter Katalysator vorliegt. Je nach Anwendungsfall mag es nötig sein, die Porengröße und Porosität der Katalysatoren nach dem Stand der Technik durch Variation der Herstellungsbedingungen einzustellen. Der Katalysator kann erfindungsgemäß kristallin oder amorph sein, vorzugsweise ist der Katalysator amorph.The catalysts of the invention can be used both in pure form and also applied to suitable support materials and moldings customary in heterogeneous catalysis, i.e. that the catalyst is present as a full catalyst or supported catalyst. Depending on the application, it may be necessary to adjust the pore size and porosity of the prior art catalysts by varying the production conditions. According to the invention, the catalyst can be crystalline or amorphous; the catalyst is preferably amorphous.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Mischoxidkatalysatoren. Erfindungsgemäß kann der Katalysator durch Fällung, Imprägnierung, Sol-Gel-Methoden oder Pulversynthese hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Mischoxidkatalysator umfassend ein Sol-Gel- Verfahren und anschließendes Kalzinieren.The present invention also relates to a production process for the mixed oxide catalysts according to the invention. According to the invention, the catalyst can be produced by precipitation, impregnation, sol-gel methods or powder synthesis. In a preferred embodiment, the present invention relates to a production process for a mixed oxide catalyst according to the invention comprising a sol-gel process and subsequent calcining.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren weisen bei der Oxidation von CO hohe Aktivitäten und Selektivitäten bereits bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen auf. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Oxidation von CO in Gegenwart der erfindungsgemäßen Mischoxidkatalysatoren, das in einem Temperaturbereich von -20°C bis +200°C durchgeführt wird. Vorzugsweise wird das Verfahren bei Temperaturen von 0 bis 120°C, insbesondere bei 5 bis 80°C, besonders bevorzugt bei 20°C bis 30°C, beispielsweise bei 25°C durchgeführt.In the oxidation of CO, the catalysts according to the invention have high activities and selectivities even at relatively low temperatures. The present invention therefore also relates to a process for the oxidation of CO in the presence of the mixed oxide catalysts according to the invention, which is carried out in a temperature range from -20 ° C. to + 200 ° C. The process is preferably carried out at temperatures from 0 to 120 ° C., in particular at 5 to 80 ° C., particularly preferably at 20 ° C. to 30 ° C., for example at 25 ° C.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit feuchter oder trockener Luft betrieben werden, insbesondere mit feuchter Luft.The method according to the invention can also be operated with moist or dry air, in particular with moist air.
Der erfindungsgemäße Katalysator setzt CO sowohl in oxidierendem wie in reduzierendem Medium selektiv um. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher sowohl zur selektiven Oxidation von CO in reduzierenden, wasserstoffreichen Gasmischungen als auch zur Oxidation von CO in oxidierenden, sauerstoffreichen Gasmischungen.The catalyst according to the invention converts CO selectively both in oxidizing and in reducing medium. The process according to the invention is therefore suitable both for the selective oxidation of CO in reducing, hydrogen-rich gas mixtures and for the oxidation of CO in oxidizing, oxygen-rich gas mixtures.
Erfindungsgemäß ist es dabei bevorzugt, dass die eingesetzte Gasmischung aus einem Methanolreforming-Prozess stammt. Ebenso können auch Gasmischungen eingesetzt werden, die aus einem Methan- oder Kohlenwasserstoffreforming-Prozess stammen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Gasmischung aus der Umgebungsluft stammt.According to the invention, it is preferred that the gas mixture used originates from a methanol reforming process. Gas mixtures derived from a methane or hydrocarbon reforming process can also be used. According to a further embodiment of the present invention, it is preferred that the gas mixture comes from the ambient air.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei mit einem Mischoxidkatalysator alleine durchgeführt werden. Ebenso ist es jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass der Katalysator zusammen mit H2O-Adsorbern, wie Zeolithen oder Superabsorbern, eingesetzt wird.The process according to the invention can be carried out using a mixed oxide catalyst alone. However, it is also possible in the context of the present invention that the catalyst is used together with H 2 O adsorbers, such as zeolites or superabsorbers.
Die Katalysatoren eignen sich zur Entfernung von CO aus Luft oder anderen Gasen, wie z.B. Wasserstoff, im Temperaturbereich von -10 bis 200 °C. Die Erfindung sieht eine Anwendung für die selektive CO-Oxidation in Gegenwart von Wasserstoff (Brennstoffzellen) und für die CO-Oxidation in Luft (Atemschutzgeräte, Abgasreinigung) bei niedrigen Temperaturen vor.The catalysts are suitable for removing CO from air or other gases, e.g. Hydrogen, in the temperature range from -10 to 200 ° C. The invention provides an application for the selective CO oxidation in the presence of hydrogen (fuel cells) and for the CO oxidation in air (breathing apparatus, exhaust gas purification) at low temperatures.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren eigenen sich besonders zum Einsatz in Brennstoffzellen (selektive Entfernung von CO in einer wasserstoffreichen Umgebung), in Atemschutzmasken und Atemschutzgeräten (Feuerwehr und Bergbau, Katastrophenschutz, Arbeitsschutz), in der Abluftreinigung aus chemischen Produktionsprozessen, in der Abluft aus Verbrennungsmotoren, z.B. in der Kaltstartphase, in der Abluftreinigung in Verbrennungskraftwerken und Hausbrandanlagen, in der Raumluftreinigung in geschlossenen Einheiten (U-Boot, Flugzeug, Weltraumtechnik, Versuchslabors), in CO2- Laser-Geräten Die erfindungsgemäßen Katalysatoren zeigen bereits bei niedrigen Temperaturen eine hohe Selektivität und Aktivität. Dies ist insbesondere für den Einsatz in Brennstoffzellen und Atemschutzgeräten vorteilhaft, die bei Temperaturen um 20° C betrieben werden.The catalysts of the invention are particularly suitable for use in fuel cells (selective removal of CO in a hydrogen-rich environment), in respiratory masks and respiratory protective devices (fire and mining, civil protection, occupational safety), in exhaust air purification from chemical production processes, in the exhaust air from internal combustion engines, e.g. in the cold start phase, in exhaust air purification in combustion power plants and domestic fire systems, in indoor air purification in closed units (submarine, aircraft, space technology, test laboratories), in CO 2 laser devices The catalysts of the invention show high selectivity and activity even at low temperatures. This is particularly advantageous for use in fuel cells and breathing apparatus that are operated at temperatures around 20 ° C.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischoxidkatalysatoren in Brennstoffzellen, in Atemschutzgeräten und in der der Abluftreinigung.The present invention therefore also relates to the use of the mixed oxide catalysts according to the invention in fuel cells, in breathing apparatus and in that of exhaust air purification.
Im folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.The present invention is to be explained in more detail below with the aid of examples.
BEISPIELEEXAMPLES
CO-OxidationCO oxidation
Beispiel 1: CO-Oxidation in trockener LuftExample 1: CO oxidation in dry air
Die Untersuchungen zur Bestimmung der Aktivität der Mischoxidkatalysatoren für die CO-Oxidation wurden in einem Strömungsrohrreaktor durchgeführt. Die Dosierung der Gase (CO, synthetische Luft, H2) erfolgte mit Massendurchflussreglern und die Gaszusammensetzung vor und nach dem Katalysator wurde mit geeigneten Gassensoren bestimmt. Gleichzeitig wurde die Gaszusammensetzung von einzelnen Gasproben mit einer GC-Analytik überprüft. Der Reaktor bestand aus einem Reaktorrohr aus Glas, welches von einer Heizung zur Einstellung der Messtemperatur umgeben war. Der Katalysator befand sich im Reaktorrohr auf einem Stück Glaswolle.The investigations to determine the activity of the mixed oxide catalysts for CO oxidation were carried out in a flow tube reactor. The gases (CO, synthetic air, H 2 ) were metered using mass flow controllers and the gas composition before and after the catalyst was determined using suitable gas sensors. At the same time, the gas composition of individual gas samples was checked using GC analysis. The reactor consisted of a glass reactor tube, which was surrounded by a heater for adjusting the measuring temperature. The catalyst was on a piece of glass wool in the reactor tube.
Für die CO-Oxidation in trockener Luft wurden 200 mg (100 - 200 μm Siebfraktion) des Katalysators gemäß Beispiel 7 eingesetzt und die Messung wurde bei 25 °C durchgeführt. Bei einer Gaszusammensetzung von 1 Vol.-% CO in synthetischer Luft betrug der Gesamtvolumenstrom 50 mL/min. Unter diesen Reaktionsbedingungen zeigte der Mischoxidkatalysator Ag jlMn33>9Co1;6Ni6o>4Ox nach 60 Minuten einen CO-Umsatz von 84 %.For the CO oxidation in dry air, 200 mg (100-200 μm sieve fraction) of the catalyst according to Example 7 were used and the measurement was carried out at 25 ° C. With a gas composition of 1 vol.% CO in synthetic air, the total volume flow was 50 mL / min. Under these reaction conditions, the mixed oxide catalyst Ag jl Mn 33> 9 Co 1; 6 Ni 6 o > 4 O x showed a CO conversion of 84% after 60 minutes.
Beispiel 2: CO-Oxidation in feuchter LuftExample 2: CO oxidation in humid air
Die Untersuchungen zur CO-Oxidation in feuchter Luft wurden mit dem selben Versuchsaufbau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Zusätzlich wurde das Reaktionsgas (1 Vol.-% CO in synthetischer Luft, 50 mL/min Gesamtvolumenstrom) bei Raumtemperatur mit Wasser gesättigt, indem es durch eine mit Wasser gefüllte Waschflasche geleitet wurde. Die Messung wurde mit 200 mg (100 - 200 μm Siebfraktion) des Mischoxidkatalysators gemäß Beispiel 8 bei 25 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von ≥ 85 % durchgeführt. Unter diesen Reaktionsbedingungen zeigte der Mischoxidkatalysator Pto,5AlιMn6, Co91;8Ox nach 60 Minuten einen CO-Umsatz von 90 %.The tests for CO oxidation in moist air were carried out using the same experimental setup as described in Example 1. In addition, the reaction gas (1 vol.% CO in synthetic air, 50 mL / min total volume flow) was saturated with water at room temperature by passing it through a water-filled one Washer bottle was directed. The measurement was carried out with 200 mg (100-200 μm sieve fraction) of the mixed oxide catalyst according to Example 8 at 25 ° C. and a relative atmospheric humidity of ≥ 85%. Under these reaction conditions, the mixed oxide catalyst Pto, 5AlιMn6, Co 91; 8 O x showed a CO conversion of 90% after 60 minutes.
Beispiel 3: CO-Oxidation in trockener Wasserstoff atmosphäreExample 3: CO oxidation in a dry hydrogen atmosphere
Die Untersuchungen zur CO-Oxidation in trockener Wasserstoffatmosphäre wurden mit dem selben Versuchsaufbau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Das Reaktionsgas bestand aus 1 Vol.-% CO und 5 Vol.-% synthetischer Luft in H2 und wurde mit einem Gesamtvolumenstrom von 50 mL/min eingesetzt. Die Messungen wurden mit 200 mg (100The tests for CO oxidation in a dry hydrogen atmosphere were carried out using the same experimental setup as described in Example 1. The reaction gas consisted of 1 vol.% CO and 5 vol.% Synthetic air in H 2 and was used with a total volume flow of 50 ml / min. The measurements were carried out with 200 mg (100
- 200 μm Siebfraktion) des Katalysators gemäß Beispiel 9 bei 60, 80 und 100 °C durchgeführt. Nach 60 Minuten zeigte der Mischoxidkatalysator Mn8,3Co ι> bei 80 °C einen CO-Umsatz von 65 % und eine Selektivität von 100 %.- 200 μm sieve fraction) of the catalyst according to Example 9 at 60, 80 and 100 ° C. After 60 minutes, the mixed oxide catalyst Mn 8.3 Co ι > at 80 ° C had a CO conversion of 65% and a selectivity of 100%.
Beispiel 4: CO-Oxidation in feuchter WasserstoffatmosphäreExample 4: CO oxidation in a humid hydrogen atmosphere
Die Untersuchungen zur CO-Oxidation in feuchter Wasserstoffatmosphäre wurden mit dem selben Versuchsaufbau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Gleichzeitig wurde das Reaktionsgas bei Raumtemperatur mit Wasser gesättigt, indem es durch eine mit Wasser gefüllte Waschflasche geleitet wurde. Das Reaktionsgas war demnach aus 1 Vol.-% CO, 5 Vol.-% synthetischer Luft und ca. 2,3 Vol.-% H2O in H2 zusammengesetzt. Der Gesamtvolumenstrom betrug 50 mL/min. Die Messungen wurde mit 100 mg (100 - 200 μm Siebfraktion) des Katalysators gemäß Beispiel 8 bei 60, 80, 100 und 120 °C durchgeführt. Nach 30 Minuten zeigte der Mischoxidkatalysator Pto,5AlιMn6;91>8θx bei 80 °C einen CO-Umsatz von 75 % und eine Selektivität von 82 %.The investigations on CO oxidation in a moist hydrogen atmosphere were carried out using the same experimental setup as described in Example 1. At the same time, the reaction gas was saturated with water at room temperature by passing it through a wash bottle filled with water. The reaction gas was accordingly composed of 1% by volume of CO, 5% by volume of synthetic air and approximately 2.3% by volume of H 2 O in H 2 . The total volume flow was 50 mL / min. The measurements were carried out with 100 mg (100-200 μm sieve fraction) of the catalyst according to Example 8 at 60, 80, 100 and 120 ° C. After 30 minutes, the mixed oxide catalyst Pto, 5AlιMn6 ;91> 8 θ x at 80 ° C a CO conversion of 75% and a selectivity of 82%.
Beispiel 5: CO-Oxidation bei tiefen TemperaturenExample 5: CO oxidation at low temperatures
Die Untersuchungen zur CO-Oxidation bei tiefen Temperaturen wurden mit dem selben Versuchsaufbau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Allerdings wurde als Reaktorrohr ein Liebig-Kühler aus Glas verwendet und die Heizung wurde entfernt. Zur Einstellung von Temperaturen < 25 °C im Reaktorrohr wurde ein Kryostat angeschlossen, der mit einem Methanol-Wasser Gemisch als Kühlmedium betrieben wurde. Die Messungen wurden mit einem Gesamtvolumenstrom von 50 mL/min und mit 200 mg (100The investigation of CO oxidation at low temperatures was carried out using the same experimental setup as described in Example 1. However, a Liebig glass cooler was used as the reactor tube and the heating was removed. To set temperatures <25 ° C in the reactor tube, a cryostat was connected, which was operated with a methanol-water mixture as the cooling medium. The measurements were carried out with a total volume flow of 50 mL / min and with 200 mg (100
- 200 μm Siebfraktion) des Katalysators gemäß Beispiel 10 bei 20, 15, 10, 5 und 0 °C durchgeführt. Das Reaktionsgas bestand aus 1 Vol.-% CO in synthetischer Luft. Nach 30 Minuten zeigte der Mischoxidkatalysator AlιMn6)7Co 2,3θx bei 5 °C einen CO-Umsatz von 70 %. Beispiel 6: Vergleichsbeispiel- 200 μm sieve fraction) of the catalyst according to Example 10 at 20, 15, 10, 5 and 0 ° C. The reaction gas consisted of 1 vol .-% CO in synthetic air. After 30 minutes, the mixed oxide catalyst AlιMn 6) 7 Co 2 , 3 θ x at 5 ° C had a CO conversion of 70%. Example 6: Comparative example
Als ein Vergleichsbeispiel wurde der kommerziell erhältliche CO-Oxidationskatalysator Hopkalit („CuMn2O4") in trockener Luft und in feuchter Luft bei 25 °C vermessen. Dazu wurde der Versuchsaufbau wie in Beispiel 1 und Beispiel 2 beschrieben verwendet. Es wurden die gleiche Reaktionsbedingungen eingehalten. Nach 60 Minuten zeigte Hopkalit in trockener Luft einen CO-Umsatz von 66 %. In feuchter Luft war der Katalysator nach einer Messzeit von 60 Minuten völlig deaktiviert. Zur Untersuchung der Aktivität bei tiefen Temperaturen wurde der Versuchsaufbau wie in Beispiel 5 beschrieben verwendet. Unter gleichen Reaktionsbedingungen lag der CO-Umsatz von Hopkalit nach 30 Minuten bei 5 °C bei 10 %.As a comparative example, the commercially available CO oxidation catalyst hopkalite (“CuMn 2 O 4 ”) was measured in dry air and in moist air at 25 ° C. For this, the experimental set-up as described in Example 1 and Example 2 was used. The same was used After 60 minutes, Hopkalit showed a CO conversion of 66% in dry air. In moist air, the catalyst was completely deactivated after a measuring time of 60 minutes. The experimental set-up as described in Example 5 was used to investigate the activity at low temperatures Under the same reaction conditions, the CO conversion of hopkalite was 10% at 5 ° C. after 30 minutes.
Als ein Vergleichsbeispiel für die CO-Oxidation in trockener und feuchter Wasserstoff atmosphäre wurde der Katalysator CuO-CeO2 (Matralis et al., Catalysis Today 75 (2002) 157) untersucht. Dazu wurde unter gleiche Reaktionsbedingungen der Versuchsaufbau wie in Beispiel 3 und Beispiel 4 beschrieben verwendet. In trockener Wasserstoff atmosphäre zeigte CuO-CeO2 bei 80 °C nach 30 Minuten einen CO-Umsatz von 73 % bei einer Selektivität von 100 %. In feuchter Wasserstoff atmosphäre bei 80 °C wurde der Katalysator CuO-CeO2 durch das H2O vergiftet und es wurde kein Umsatz an CO festgestellt.The catalyst CuO-CeO 2 (Matralis et al., Catalysis Today 75 (2002) 157) was investigated as a comparative example for CO oxidation in a dry and moist hydrogen atmosphere. For this purpose, the experimental set-up as described in Example 3 and Example 4 was used under the same reaction conditions. In a dry hydrogen atmosphere, CuO-CeO 2 showed a CO conversion of 73% at 80 ° C after 30 minutes with a selectivity of 100%. In a humid hydrogen atmosphere at 80 ° C, the catalyst CuO-CeO 2 was poisoned by the H 2 O and no conversion of CO was found.
Herstellung des KatalysatorsPreparation of the catalyst
Beispiel 7: Herstellung des Katalysators
Figure imgf000011_0001
Example 7: Preparation of the catalyst
Figure imgf000011_0001
In ein 20 mL Rollrandglas mit Rührfisch wurden 7,734 mL Ethanol und 1,872 mL 4- Hydroxy-4-methyl-2-pentanon vorgelegt. Anschließend wurden unter Rühren nacheinander 3,02 mL (3,02 mmol) einer 1 M Lösung von Ni(II)-propionat in Methanol, 0,08 mL (0,08 mmol) einer 1 M Lösung von Co(II)-propionat in Ethanol, 1,695 mL (1,695 mmol) einer 1 M Lösung von Mn(II)-propionat in Methanol und 2,05 mL (0,205 mmol) einer 0,1 M Lösung von AgNO3 in 2-Propanol dazugegeben. Dieser Ansatz wurde für 3 Stunden gerührt. Danach wurde der Rührfisch entfernt und das Sol wurde für 5 Tage in den Abzug gestellt. Nach dieser Trocknungszeit wurde der Gelkörper bei 300 °C (Rampe: 1 °C/min) für 5 Stunden kalziniert.7.734 ml of ethanol and 1.872 ml of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone were placed in a 20 ml rolled rim glass with a stirring fish. Then 3.02 mL (3.02 mmol) of a 1 M solution of Ni (II) propionate in methanol, 0.08 mL (0.08 mmol) of a 1 M solution of Co (II) propionate were added in succession with stirring in ethanol, 1.695 ml (1.695 mmol) of a 1 M solution of Mn (II) propionate in methanol and 2.05 ml (0.205 mmol) of a 0.1 M solution of AgNO 3 in 2-propanol were added. This batch was stirred for 3 hours. The stir fish was then removed and the sol was placed in the hood for 5 days. After this drying time, the gel body was calcined at 300 ° C. (ramp: 1 ° C./min) for 5 hours.
Beispiel 8: Herstellung des Katalysators
Figure imgf000011_0002
Example 8: Preparation of the catalyst
Figure imgf000011_0002
0,06736 g (0,335 mmol) Mn(II)-propionat (M = 201, 08 g mol) und 0,94557 g (4,615 mmol) Co(II)-propionat (M = 204,89 g mol) wurden in ein 250 mL Becherglas eingewogen. Danach wurden 4 mL Propionsäure dazugegeben und der Ansatz wurde unter Rühren mit einem Rührfisch auf einer Heizplatte gekocht. Während der Ansatz siedete, wurden zunächst 0,5 mL (0,05 mmoL) einer 0,1 M Lösung von Al[C2H5CH(CH3)O]3 in 2- Propanol und anschließend 0,25 mL (0,025 mmol) einer 0,1 M Lösung von Pt(NH3)4(NO3)2 in destilliertem Wasser dazugegeben. Nachdem ca. die Hälfte der Propionsäure verdampft war, wurde die Lösung in eine Petrischale gegossen und für 2 Tage in den Abzug gestellt. Man erhielt einen durchsichtigen roten Film der bei 300 °C für 5 Stunden (Rampe: 1 °C/min) kalziniert wurde.0.06736 g (0.335 mmol) of Mn (II) propionate (M = 201.08 g mol) and 0.94557 g (4.615 mmol) of Co (II) propionate (M = 204.89 g mol) were mixed in one Weighed in 250 mL beaker. Then 4 mL propionic acid were added and the mixture was boiled on a hotplate with a stirring fish. While the batch was boiling, 0.5 mL (0.05 mmoL) of a 0.1 M solution of Al [C 2 H 5 CH (CH 3 ) O] 3 in 2- Propanol and then 0.25 mL (0.025 mmol) of a 0.1 M solution of Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 in distilled water were added. After approximately half of the propionic acid had evaporated, the solution was poured into a petri dish and placed in the fume cupboard for 2 days. A transparent red film was obtained, which was calcined at 300 ° C. for 5 hours (ramp: 1 ° C./min).
Beispiel 9: Herstellung des Katalysators Mns,3Co91) Ox Example 9: Preparation of the catalyst Mns, 3 Co 91) O x
In ein 20 mL Rollrandglas mit Rührfisch wurden 9,579 mL Ethanol und 1,872 mL 4- Hydroxy-4-methyl-2-pentanon vorgelegt. Anschließend wurden unter Rühren 4,585 mL (4,585 mmol) einer 1 M Lösung von Co(II)-propionat in Ethanol und 0,415 mL (0,415 mmol) einer 1 M Lösung von Mn(Il)-propionat in Methanol dazugegeben. Dieser Ansatz wurde für 3 Stunden gerührt. Danach wurde der Rührfisch entfernt und das Sol wurde für 5 Tage in den Abzug gestellt. Nach dieser Trocknungszeit wurde der Gelkörper bei 300 °C (Rampe: 1 °C/min) für 5 Stunden kalziniert.9.579 ml of ethanol and 1.872 ml of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone were placed in a 20 ml rolled rim glass with a stirring fish. Then 4.585 mL (4.585 mmol) of a 1 M solution of Co (II) propionate in ethanol and 0.415 mL (0.415 mmol) of a 1 M solution of Mn (II) propionate in methanol were added with stirring. This batch was stirred for 3 hours. The stir fish was then removed and the sol was placed in the hood for 5 days. After this drying time, the gel body was calcined at 300 ° C. (ramp: 1 ° C./min) for 5 hours.
Beispiel 10: Herstellung des Katalysators AlιMn6)7Co92;3Ox Example 10: Preparation of the catalyst AlιMn 6) 7 Co 92; 3 O x
0,06736 g (0,335 mmol) Mn(II)-propionat (M = 201, 08 g/mol) und 0,94557 g (4,615 mmol) Co(II)-propionat (M = 204,89 g/mol) wurden in ein 250 mL Becherglas eingewogen. Danach wurden 4 mL Propionsäure dazugegeben und der Ansatz wurde unter Rühren mit einem Rührfisch auf einer Heizplatte gekocht. Während der Ansatz siedete, wurden 0,5 mL (0,05 mmoL) einer 0,1 M Lösung von Al[C2H5CH(CH3)O]3 in 2-Propanol dazugegeben. Nachdem ca. die Hälfte der Propionsäure verdampft war, wurde die Lösung in eine Petrischale gegossen und für 2 Tage in den Abzug gestellt. Man erhielt einen durchsichtigen roten Film der bei 300 °C für 5 Stunden (Rampe: 1 °C/min) kalziniert wurde.0.06736 g (0.335 mmol) of Mn (II) propionate (M = 201.08 g / mol) and 0.94557 g (4.615 mmol) of Co (II) propionate (M = 204.89 g / mol) were weighed into a 250 mL beaker. Then 4 mL propionic acid were added and the mixture was boiled on a hotplate with a stirring fish. While the batch was boiling, 0.5 mL (0.05 mmoL) of a 0.1 M solution of Al [C 2 H5CH (CH 3 ) O] 3 in 2-propanol was added. After approximately half of the propionic acid had evaporated, the solution was poured into a petri dish and placed in the fume cupboard for 2 days. A transparent red film was obtained, which was calcined at 300 ° C. for 5 hours (ramp: 1 ° C./min).
Beispiel 11: Herstellung des Katalysators Mn37>8Ni62;2Ox Example 11: Preparation of the catalyst Mn 37> 8Ni 62; 2 O x
In ein 20 mL Rollrandglas mit Rührfisch wurden 9,579 mL Ethanol und 1,872 mL 4- Hydroxy-4-methyl-2-pentanon vorgelegt. Anschließend wurden unter Rühren nacheinander 3,11 mL (3,11 mmol) einer 1 M Lösung von Ni(II)-propionat in Methanol und 1,89 mL (1,89 mmol) einer 1 M Lösung von Mn(II)-propionat in Ethanol dazugegeben. Dieser Ansatz wurde für 3 Stunden gerührt. Danach wurde der Rührfisch entfernt und das Sol wurde für 5 Tage in den Abzug gestellt. Nach dieser Trocknungszeit wurde der Gelkörper bei 300 °C (Rampe: 1 °C/min) für 5 Stunden kalziniert.9.579 ml of ethanol and 1.872 ml of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone were placed in a 20 ml rolled rim glass with a stirring fish. Then 3.11 mL (3.11 mmol) of a 1 M solution of Ni (II) propionate in methanol and 1.89 mL (1.89 mmol) of a 1 M solution of Mn (II) propionate were added in succession with stirring added in ethanol. This batch was stirred for 3 hours. The stir fish was then removed and the sol was placed in the hood for 5 days. After this drying time, the gel body was calcined at 300 ° C. (ramp: 1 ° C./min) for 5 hours.
Beispiel 12: Herstellung des Katalysators Mn35)3Coι) Ni63Ox Example 12: Preparation of the catalyst Mn 3 5 ) 3 Coι ) Ni6 3 O x
In ein 20 mL Rollrandglas mit Rührfisch wurden 9,579 mL Ethanol und 1,872 mL 4- Hydroxy-4-methyl-2-pentanon vorgelegt. Anschließend wurden unter Rühren nacheinander 3,15 mL (3,15 mmol) einer 1 M Lösung von Ni(II)-propionat in Methanol, 0,085 mL (0,085 mmol) einer 1 M Lösung von Co(IT)-propionat in Ethanol und 1,765 L (1,765 mmol) einer 1 M Lösung von Mn(II)-ρropionat in Methanol dazugegeben. Dieser Ansatz wurde für 3 Stunden gerührt. Danach wurde der Rührfisch entfernt und das Sol wurde für 5 Tage in den Abzug gestellt. Nach dieser Trocknungszeit wurde der Gelkörper bei 300 °C (Rampe: 1 °C/min) für 5 Stunden kalziniert.9.579 ml of ethanol and 1.872 ml of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone were placed in a 20 ml rolled rim glass with a stirring fish. 3.15 ml (3.15 mmol) of a 1 M solution of Ni (II) propionate in methanol, 0.085 mL (0.085 mmol) of a 1 M solution of Co (IT) propionate in ethanol and 1.765 L (1.765 mmol) of a 1 M solution of Mn (II) ρropionate in methanol were added. This batch was stirred for 3 hours. The stir fish was then removed and the sol was placed in the hood for 5 days. After this drying time, the gel body was calcined at 300 ° C. (ramp: 1 ° C./min) for 5 hours.
Beispiel 13: Herstellung des Katalysators Agι,5Cu23;5Co 5θx Example 13: Preparation of the catalyst Agι, 5Cu 23; 5 Co 5θ x
2,35 mmol Cu(IT)-nitrat Trihydrat und 7,5 mmol Co(Il)-nitrat Hexahydrat wurden in ein 25 ml Becherglas eingewogen und unter Rühren in 10 ml Methanol gelöst. 0,15 mmol Ag(I)- nitrat wurden in ein 10 ml Becherglas eingewogen und unter Rühren in 3 ml Methanol gelöst. Anschließend wurde die Ag-haltige Lösung in das 25 ml Becherglas überführt. Nach Zugabe von 30 mmol 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon wurde dieser Ansatz noch über eine Dauer von 30 min gerührt und darauf in eine flache Schale überführt. Diese wurde über eine Dauer von 2 Tagen abgedeckt und dann über eine Dauer von 5 Tagen offen im Abzug aufbewahrt. Es bildete sich ein festes Gel, welches bei einer Temperatur von 300° C über eine Dauer von 5 h kalziniert wurde.2.35 mmol of Cu (IT) nitrate trihydrate and 7.5 mmol of Co (II) nitrate hexahydrate were weighed into a 25 ml beaker and dissolved in 10 ml of methanol with stirring. 0.15 mmol Ag (I) nitrate was weighed into a 10 ml beaker and dissolved in 3 ml methanol with stirring. The Ag-containing solution was then transferred to the 25 ml beaker. After adding 30 mmol of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, this mixture was stirred for a further 30 minutes and then transferred to a flat dish. This was covered for a period of 2 days and then kept open in the fume cupboard for a period of 5 days. A solid gel was formed, which was calcined at a temperature of 300 ° C. over a period of 5 hours.
Beispiel 14: Herstellung des Katalysators JjιNiι9Cu8oOx Example 14: Preparation of the catalyst JjιNiι 9 Cu8oO x
1,9 mmol Ni(II)-nitrat Hexahydrat und 8 mmol Cu(II)-nitrat Trihydrat wurden in ein 25 ml Becherglas eingewogen und unter Rühren in 10 ml Ethylenglycol gelöst. 0,1 mmol Ir(III)- chlorid wurden in ein 10 ml Becherglas eingewogen und unter Rühren in einer Lösung aus 2 ml Methanol und 40 μ\ Salpetersäure gelöst. Darauf wurde die Ir-haltige Lösung in das 25 ml Becherglas überführt. Nach Zugabe von 30 mmol 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon wurde dieser Ansatz noch über eine Dauer von 30 min gerührt und darauf in eine flache Schale überführt. Diese wurde über eine Dauer von 3 Tagen nachts im Trockenschrank bei einer Temperatur von 60° C und tagsüber im Abzug offen aufbewahrt. Anschließend wurde diese noch über eine Dauer von 5 Tagen bei einer Temperatur von 65° C und über eine Dauer von 2 Tagen bei einer Temperatur von 80° C in einem Ofen offen aufbewahrt. Es bildete sich ein amorphes Glas, welches bei einer Temperatur von 350° C über eine Dauer von 5 h kalziniert wurde.1.9 mmol of Ni (II) nitrate hexahydrate and 8 mmol of Cu (II) nitrate trihydrate were weighed into a 25 ml beaker and dissolved in 10 ml of ethylene glycol with stirring. 0.1 mmol of Ir (III) chloride were weighed into a 10 ml beaker and dissolved with stirring in a solution of 2 ml of methanol and 40 μl of nitric acid. The Ir-containing solution was then transferred to the 25 ml beaker. After adding 30 mmol of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, this mixture was stirred for a further 30 minutes and then transferred to a flat dish. This was kept for 3 days at night in a drying cabinet at a temperature of 60 ° C. and in the fume cupboard during the day. It was then kept open in an oven for a period of 5 days at a temperature of 65 ° C. and for a period of 2 days at a temperature of 80 ° C. An amorphous glass was formed, which was calcined at a temperature of 350 ° C. over a period of 5 hours.
Beispiel 15: Herstellung des Katalysators CeιoZnιoCu2oMn6oOx Example 15: Preparation of the catalyst CeιoZnιoCu 2 oMn 6 oO x
1 mmol Ce(III)-nitrat Hexahydrat, 1 mmol Zn(II)-nitrat Tetrahydrat, 2 mmol Cu(If)-nitrat Trihydrat und 6 mmol Mn(II)-nitrat Tetrahydrat wurden in ein 25 ml Becherglas eingewogen und unter Rühren in 10 ml Methanol gelöst. Nach Zugabe von 30 mmol 4- Hydroxy-4-methyl-2-pentanon wurde der Ansatz noch über eine Dauer von 30 min gerührt. Anschließend wurde dieser Ansatz in eine flache Schale überführt und über eine Dauer von 7 Tagen offen im Abzug aufbewahrt. Es bildete sich ein festes Gel, welches bei einer Temperatur von 300° C über eine Dauer von 5 h kalziniert wurde. 1 mmol Ce (III) nitrate hexahydrate, 1 mmol Zn (II) nitrate tetrahydrate, 2 mmol Cu (If) nitrate trihydrate and 6 mmol Mn (II) nitrate tetrahydrate were weighed into a 25 ml beaker and stirred in 10 ml of methanol dissolved. After adding 30 mmol of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, the mixture was stirred for a further 30 min. This batch was then transferred to a flat dish and kept open in the hood for a period of 7 days. A solid gel was formed, which was calcined at a temperature of 300 ° C. over a period of 5 hours.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mischoxidkatalysator zur Oxidation von Kohlenmonoxid enthaltend mindestens zwei der Elemente Cu, Co, Mn und Ni, wobei der Katalysator zu 50 - 99,5 mol% aus Mischoxiden dieser Elemente besteht oder aus Gemischen der Oxide der Elemente, wobei Mischoxide basierend auf Cu und Co ausgenommen sind.1. Mixed oxide catalyst for the oxidation of carbon monoxide containing at least two of the elements Cu, Co, Mn and Ni, the catalyst consisting of 50-99.5 mol% of mixed oxides of these elements or of mixtures of the oxides of the elements, mixed oxides based on Cu and Co are excluded.
2. Katalysator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator > 0% und < 40% Oxide des Mn und > 50% Oxide des Cu enthält.2. Catalyst according to claim 1, characterized in that the catalyst contains> 0% and <40% oxides of Mn and> 50% oxides of Cu.
3. Katalysator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator > 50% Oxide des Co oder Ni und >0% und < 49% Oxide des Cu oder Mn enthält.3. Catalyst according to claim 1, characterized in that the catalyst contains> 50% oxides of Co or Ni and> 0% and <49% oxides of Cu or Mn.
4. Katalysator gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Mangan-/Kobaltmischoxid enthält, wobei das Co/Mn- Verhältnis > 4 beträgt.4. Catalyst according to claim 1 or 3, characterized in that the catalyst contains a manganese / cobalt mixed oxide, the Co / Mn ratio being> 4.
5. Katalysator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Nickel-/Manganmischoxid enthält und das Ni/Mn-Verhältnis zwischen 1,5 und 4 liegt.5. Catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst contains a nickel / manganese mixed oxide and the Ni / Mn ratio is between 1.5 and 4.
6. Katalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine weitere Komponente ausgewählt aus Edelmetallen oder Alkalimetallen oder eine Komponente aus der Gruppe der Elemente Aluminium, Titan, Silicium, Zirkonium oder Mischungen aus allen enthält.6. Catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that it contains at least one further component selected from noble metals or alkali metals or a component from the group of the elements aluminum, titanium, silicon, zirconium or mixtures of all.
7. Katalysator gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator mindestens 0,5 mol% der weiteren Komponente enthält.7. A catalyst according to claim 6, characterized in that the catalyst contains at least 0.5 mol% of the further component.
8. Katalysator gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Edelmetallen um Pt, Pd, Ir, Ru, Ag oder Rh handelt.8. Catalyst according to one of claims 6 or 7, characterized in that the noble metals are Pt, Pd, Ir, Ru, Ag or Rh.
9. Katalysator gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Alkalimetallen, um die Oxide oder Carbonate des K, Cs oder Rb handelt. 9. Catalyst according to one of claims 6 to 8, characterized in that the alkali metals are the oxides or carbonates of K, Cs or Rb.
10. Katalysator gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:10. Catalyst according to one of claims 6 to 9, characterized in that one of the following conditions is fulfilled:
(1) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Platinmetall ist > 95;(1) the molar ratio of Co and Mn relative to the platinum metal is> 95;
(2) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Molverhältnis des Alkalimetalls ist > 90;(2) the molar ratio of Co and Mn relative to the molar ratio of the alkali metal is> 90;
(3) das Molverhältnis von Co und Mn relativ zum Molverhältnis des Elements aus der Gruppe Aluminium, Titan, Silizium, Zirkonium ist > 90.(3) the molar ratio of Co and Mn relative to the molar ratio of the element from the group aluminum, titanium, silicon, zirconium is> 90.
11. Katalysator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er amorph ist.11. Catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that it is amorphous.
12. Verfahren zur Herstellung eines Mischoxidkatalysators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfassend ein Sol-Gel- Verfahren und anschließendes Kalzinieren.12. A method for producing a mixed oxide catalyst according to any one of claims 1 to 11 comprising a sol-gel process and subsequent calcining.
13. Verfahren zur Oxidation von CO, dadurch gekennzeichnet, dass es in Gegenwart eines Katalysators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Temperaturbereich von -20°C bis +200°C durchgeführt wird.13. A process for the oxidation of CO, characterized in that it is carried out in the presence of a catalyst according to any one of claims 1 to 11 in a temperature range from -20 ° C to + 200 ° C.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mit feuchter Luft betrieben wird.14. The method according to claim 13, characterized in that it is operated with moist air.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass CO selektiv in reduzierenden, wasserstoffreichen Gasmischungen oxidiert wird.15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that CO is selectively oxidized in reducing, hydrogen-rich gas mixtures.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass CO selektiv in oxidierenden, sauerstoffreichen Gasmischungen oxidiert wird.16. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that CO is oxidized selectively in oxidizing, oxygen-rich gas mixtures.
17. Verwendung eines Mischoxidkatalysators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines Katalysators erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 12 in Brennstoffzellen, in Atemschutzgeräten oder in der Abluftreinigung. 17. Use of a mixed oxide catalyst according to one of claims 1 to 11 or a catalyst obtainable by a method according to claim 12 in fuel cells, in breathing apparatus or in exhaust air purification.
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