[go: up one dir, main page]

BG62687B1 - Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition - Google Patents

Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition Download PDF

Info

Publication number
BG62687B1
BG62687B1 BG101490A BG10149097A BG62687B1 BG 62687 B1 BG62687 B1 BG 62687B1 BG 101490 A BG101490 A BG 101490A BG 10149097 A BG10149097 A BG 10149097A BG 62687 B1 BG62687 B1 BG 62687B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
catalyst
gold
carrier
oxide
oxidation
Prior art date
Application number
BG101490A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG101490A (en
Inventor
Лъчезар Петров
Original Assignee
"Ламан-Консулт"Оод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Ламан-Консулт"Оод filed Critical "Ламан-Консулт"Оод
Priority to BG101490A priority Critical patent/BG62687B1/en
Priority to PCT/BG1998/000010 priority patent/WO1998051401A1/en
Priority to EP98918997A priority patent/EP0981402A1/en
Priority to AU72013/98A priority patent/AU7201398A/en
Priority to JP54862498A priority patent/JP2001524030A/en
Publication of BG101490A publication Critical patent/BG101490A/en
Publication of BG62687B1 publication Critical patent/BG62687B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8671Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B01D53/8675Ozone
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/52Gold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/66Silver or gold
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

The gold catalyst for the oxidation of carbon oxide, in particular C3H6 and C3H8 for the reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition shall find application in environmental protection. The catalyst active component is a complex of gold and reduceable oxide of the group of the transition metals. The gold concentration is 0.1-2.5 wt.%, and the total metal concentration in the active component ranges from 0.1 to 10 wt.%. The carrier is cerium and titanium oxides. The catalyst surface is from 80 to 400 m2/g. It operates at temperature range from 0 to 400oC. 3 claims, 4 figures

Description

Изобретението се отнася до златен катализатор за окисление на въглероден оксид и въглеводороди, по-специално С3Н6 и С3Н8, редуциране на азотни оксиди и разлагане на озон, който ще намери приложение при опазване на околната среда.The invention relates to a gold catalyst for the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons, in particular C 3 H 6 and C 3 H 8 , reduction of nitrogen oxides and decomposition of ozone, which will be used in environmental protection.

Двигателите с вътрешно горене съществено допринасят за замърсяване на атмосферния въздух. Световната тенденция към урбанизация на населението ще влоши допълнително съществуващото положение. Работните условия в много градове, индустриални предприятия и административни сгради се характеризират с въздух, съдържащ неприемливо високо ниво на редица вредни газове като въглероден оксид, азотни и серни оксиди и различни органични съединения. Редица масово използвани медицински апарати, прибори като копирна и печатарска техника и компютри, които намират приложение в ежедневието, увеличават концентрацията на озон до опасно за здравето ниво и допринасят за допълнително влошаване на въздуха в работната среда.Internal combustion engines contribute significantly to atmospheric air pollution. The global trend towards urbanization of the population will further aggravate the existing situation. Working conditions in many cities, industrial plants and administrative buildings are characterized by air containing an unacceptably high level of a number of harmful gases such as carbon monoxide, nitrogen and sulfur oxides and various organic compounds. A number of commonly used medical devices, instruments such as photocopiers and printing equipment and computers that are used in everyday life, increase the concentration of ozone to a hazardous health level and contribute to further deterioration of air in the work environment.

Опазването на околната среда и намаляването на вредните емисии от индустрията, транспорта и бита са едни от главните проблеми, които човечеството трябва ефективно да решава. За изпълнението на тези жизненоважни задачи се подхожда комплексно: подобряват се съществуващите технологии и се въвеждат нови поефективни методи на производство, системно се променя законодателството, свързано с опазване на околната среда и нормите за допустимите нива на емисиите на вредни вещества във въздуха, водата и почвата стават все по-ниски, разработват се нови ефективни методи за обезвреждане на вредните емисии.The protection of the environment and the reduction of harmful emissions from industry, transport and everyday life are some of the major problems that humanity must effectively address. These vital tasks are being addressed in a comprehensive manner: existing technologies are being improved and new more efficient production methods are being introduced, legislation relating to environmental protection and emission limit values for air, water and soil are being systematically changed. they are getting lower, new effective methods of eliminating harmful emissions are being developed.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известно е, че намаляването на концентрациите на вредни газове, отделяни при работата на бензиновите двигатели с вътрешно горене (ДВГ), може да бъде постигнато чрез употребата на катализатори на база платинова група метали (ПГМ). Недостатък на тези катализатори обаче е. че притежават висока каталитична активност само при температури, по-високи от 3000С. Влагата и серните оксиди, съдържащи се в отделящите се газове, са каталитична отрова и чувствително намаляват каталитичната активност на катализатори на база на ПГМ, особено при ниски температури. Добре известно е, че 80 % от вредните газове, отделяни от ДВГ става при запалване на студен двигател в първите три до пет минути. Поради ниската температура на газовете и катализатора конвенционалните катализатори са неефективни през този период от експлоатацията на ДВГ.It is known that the reduction of the concentrations of harmful gases released by the operation of gasoline internal combustion engines (ICE) can be achieved by the use of platinum group based metal (PGM) catalysts. The disadvantage of these catalysts, however, is that they have high catalytic activity only at temperatures higher than 3000C. The moisture and sulfur oxides contained in the exhaust gases are catalytic venom and significantly reduce the catalytic activity of PGM-based catalysts, especially at low temperatures. It is well known that 80% of the harmful gases emitted by an ICE occur when a cold engine starts in the first three to five minutes. Due to the low temperature of the gases and the catalyst, conventional catalysts are ineffective during this period of ICE operation.

Очистването на отпадните газове от дизелови ДВГ е все още един от главните нерешени проблеми в екологичния катализ. При условията на работа на тези двигатели възникват редица негативни фактори като по-ниска температура на отделяните газове, голям излишък на кислород и високо съдържание на серни оксиди и сажди, които рязко понижават каталитичната активност и време на живот на използваните катализатори.Purification of flue gases from diesel ICEs is still one of the major unresolved problems in environmental catalysis. Under the conditions of operation of these engines, a number of negative factors arise, such as a lower temperature of the exhaust gases, a large excess of oxygen and a high content of sulfur oxides and soot, which dramatically reduce the catalytic activity and the lifetime of the catalysts used.

Високата работна температура на катализаторите на основата на ПГМ ги прави неприложими за пречистване на въздуха в сгради, индустриални помещения, самолети, кораби,подводници, космически апарати и други.The high operating temperature of PGM-based catalysts makes them unsuitable for air purification in buildings, industrial premises, airplanes, ships, submarines, spacecraft and others.

Златото винаги се е считало като слабоактивно от химична и каталитична гледна точка в сравнение с ПГМ. Публикации в литературата обаче показват, че когато златото е фино дислергирано върху редуцируеми оксиди, неговата каталитична активност при ниски температури в реакцията на окисление на въглероден оксид рязко се увеличава. Известните катализатори, съдържащи злато, са или много скъпи (със съдържание на злато, достигащо до 12 % тегл.), или недостатъчно активни при високи обемни скорости на преминаващите газове, в резултат на което до този момент те не са намерили практическо приложение.Gold has always been considered to be poorly chemical and catalytic in comparison to SGP. However, publications in the literature show that when gold is finely dispersed on reducing oxides, its catalytic activity at low temperatures in the carbon monoxide oxidation reaction increases sharply. The known catalysts containing gold are either very expensive (with a gold content of up to 12% by weight) or insufficiently active at high flow rates of the passing gases, as a result of which they have not found practical application so far.

Известен е катализатор (DE 3914294), в който златото е нанесено на носител железен оксид, съдържащ също алуминиев оксид и/или алумосиликат. Установено е, че този катализатор показва ниска степен на превръщане на въглероден оксид при висока обемна скорост на потока. Катализаторът много лесно се отравя от влага и серен диоксид.A catalyst (DE 3914294) is known in which the gold is coated with iron oxide containing aluminum oxide and / or aluminosilicate. This catalyst has been found to exhibit a low degree of carbon monoxide conversion at high volumetric flow rates. The catalyst is very easily poisoned by moisture and sulfur dioxide.

Известни са също златни катализатори, нанесени върху кобалтов, титанов и железен оксид (M.Harutaet al., “Mechanistic studies of CO oxidation on highly dispersed gold cataiists: for use in room temperature air purification. Proceeding of the 10 th International Congress of Cataiists, 19-24 July 1992, Budapest, Hungary (2657 - 2660); H. Kageyama et al., “XAFS studies of ultrafine gold cataiists supported on hematite prepared from co-precipited precursosrs. Physica B 158 (1989) 183 - 184).Also known are gold catalysts deposited on cobalt, titanium and iron oxide (M.Harutaet al., “Mechanistic studies of CO oxidation on highly dispersed gold cataiists: for use in room temperature air purification. Proceeding of the 10 th International Congress of Cataiists , 19-24 July 1992, Budapest, Hungary (2657 - 2660); H. Kageyama et al., "XAFS studies of ultrafine gold cataiists supported on hematite prepared from co-precipitated precursosrs. Physica B 158 (1989) 183 - 184) .

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Катализаторът съгласно изобретението проявява висока активност при едновременно протичане на окислителни и редукционни процеси и се състои от активен комплекс, нанесен върху повърхността на порест носител.The catalyst according to the invention exhibits a high activity in the simultaneous flow of oxidation and reduction processes and consists of an active complex deposited on the surface of a porous support.

Активният компонент на катализатора представлява комплекс на злато и редуцируем оксид от групата на преходните метали. Металът може да бъде мед, кобалт, хром, желязо, манган или комбинация от тези метали. Концентрацията на злато в катализатора е 0,1 - 2,5 % тегл. за предпочитане по-малко от 1,5 % тегл., а общата концентрация на металите в активния компонент на катализатора не трябва да надвишава 10 °0 тегл. от катализатора. В комплекса злато-редуцируем оксид се създават връзки, дължащи се на химични и физични взаимодействия между участващите компоненти.Комплексът е свързан здраво с повърхността на носителя.The active component of the catalyst is a complex of gold and a reducing oxide of the transition metal group. The metal may be copper, cobalt, chromium, iron, manganese or a combination of these metals. The concentration of gold in the catalyst is 0.1 - 2.5% by weight. preferably less than 1.5% by weight, and the total concentration of metals in the active component of the catalyst should not exceed 10 ° 0 % by weight. from the catalyst. The complex of gold-reducing oxide creates bonds due to chemical and physical interactions between the participating components. The complex is firmly connected to the surface of the carrier.

Носителят на катализатора може да се състои от отделни оксиди или смеси на оксидите на церий и титан. Концентрацията на цериевия оксид е от 30 до 95 % тегл., а на титановия оксид от 5 до 25 % тегл. Повърхността на ка-тализатора трябва да бъде от 80 m2/g до 400 m2/g. Той може да бъде във вид на прах, да е формован на таблетиране, екструзия или по друг известен метод, нанесен върху подходящо предварително формована основа, във вид на пореста гъба, пчелна пита (метална или керамична) и други.The catalyst support may consist of single oxides or mixtures of cerium and titanium oxides. The concentration of cerium oxide is from 30 to 95% by weight, and that of titanium oxide is from 5 to 25% by weight. The surface of the catalyst should be 80 m 2 / g to 400 m 2 / g. It may be in powder form, tableted, extruded or by other known method applied to a suitably preformed base, in the form of a porous sponge, a honeycomb (metal or ceramic) and the like.

Златният комплекс се обработва върху носител от смесени окиси по познатите методи - импрегниране, утаяване, съутаяване или комбинация от тях. Частиците на активния компонент са нанесени равномерно върху цялата повърхност на носителя. Техният размер трябва да бъде под 40 пт, за предпочитане по-малки от 20 пт. Процесът за получаване на златния катализатор се извършва при pH на средата между 7,0 и 12,0, за предпочитане между 8,0 и 10.5. Необходимото pH се постига чрез добавяне на съединения с основен характер, например натриев или калиев карбонат, хидроокиси или амоняк. След образуването на прекурсора на златно-окисния активен комплекс катализаторът се загрява при температура от 100 до 500°С, при което се образуват фини кластери от златния комплекс и се фиксират здраво на повърхността на носителя.The gold complex is treated on a carrier of mixed oxides by known methods - impregnation, precipitation, precipitation or a combination thereof. The active ingredient particles are applied evenly over the entire surface of the carrier. Their size should be less than 40 pt, preferably less than 20 pt. The process for obtaining the gold catalyst is carried out at a pH of between 7.0 and 12.0, preferably between 8.0 and 10.5. The necessary pH is achieved by the addition of basic compounds, for example sodium or potassium carbonate, hydroxides or ammonia. Following the formation of the precursor of the gold-oxide active complex, the catalyst is heated to a temperature of 100 to 500 ° C, whereby fine clusters of the gold complex are formed and firmly fixed to the surface of the support.

Термичната обработка на катализатора се провежда в окисляваща среда или въздух.The thermal treatment of the catalyst is carried out in an oxidizing medium or air.

Катализаторът работи при температура от 0 до 400°С. Предимствата съгласно изобретението се състоят в това, че катализаторът е по-ефективен от подобни съществуващи катализатори при окисляване на въглероден оксид и въглеводороди при ниски температури в присъствие на влага и серен диоксид, а присъствието на влага в реакционната смес промотира окислителната активност на катализатора, а присъствието на серен диоксид в реакционната смес не отравя окислителната активност на актализатора. Освен това катализаторът притежава висока каталитична активност при едновременно редуциране на златни оксиди и окисляване на въглероден оксид и въглеводороди при ниски и високи температури и е високоефективен при разлагане на озон при стайна температура на околната среда. Катализаторът има висока каталитична активност при едновременно окисляване на въглероден оксид и въглеводороди и разлагане на озон при ниски температури в присъствие на влага и серен диоксид.The catalyst was operated at a temperature of 0 to 400 ° C. The advantages of the invention are that the catalyst is more effective than similar existing catalysts in oxidizing carbon monoxide and hydrocarbons at low temperatures in the presence of moisture and sulfur dioxide, and the presence of moisture in the reaction mixture promotes the oxidative activity of the catalyst the presence of sulfur dioxide in the reaction mixture does not poison the oxidizing activity of the activator. In addition, the catalyst has a high catalytic activity while reducing gold oxides and oxidizing carbon monoxide and hydrocarbons at low and high temperatures and is highly effective at decomposing ozone at room temperature. The catalyst has a high catalytic activity for the simultaneous oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons and the decomposition of ozone at low temperatures in the presence of moisture and sulfur dioxide.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Пример 1. Приготвяне на катализатораExample 1. Preparation of the catalyst

В съд, съдържащ 500 cm3 дестилирана вода, загрята при 60°С, се разтварят 1,82 g HAuCL4.H2O и 24,7 g Co(NO3),.6H,O. Към разтвора се добавят 92 g носител, състоящ се от СеО2 и TiO2. При тази температура на сместа при непрекъснато разбъркване се добавя бавно разтвор на 50 g Na2CO3 в 500 cm3 дестилирана вода, докато pH на средата се доведе до 8,0±0,1. При тези условия системата се държи в продължение на 60 min, като особено внимание се обръща на постоянството на температурата и на pH на средата. След това разбъркването се спира и утайката старее още 60 min. Полученият катализатор се промива с дестилирана вода до отсъствие на Cl' и NO3' йони в промивните води и се суши при 120°С в продължение на 4 h и се накалява при бавно повишаване на температурата до 450°С. При тази температура се накалява в продължение на 6 h. 51.82 g HAuCL 4 .H 2 O and 24.7 g Co (NO 3 ), 6H, O were dissolved in a vessel containing 500 cm 3 of distilled water heated at 60 ° C. To the solution was added 92 g of a carrier consisting of CeO 2 and TiO 2 . At this temperature of the mixture, with a continuous stirring, a solution of 50 g of Na 2 CO 3 in 500 cm 3 of distilled water was slowly added until the pH of the medium was 8.0 ± 0.1. Under these conditions, the system is maintained for 60 minutes, paying particular attention to the constancy of temperature and pH of the medium. The stirring was then stopped and the precipitate aged for another 60 min. The resulting catalyst was washed with distilled water to the absence of Cl 'and NO 3 ' ions in the wash water and dried at 120 ° C for 4 h and quenched with a slow rise in temperature to 450 ° C. At this temperature, it was heated for 6 hours. 5

Фигура 1 показва съществуващата връзка между златото и редуцируемия оксид на преходния метал Со2О3 в активния кластер.Figure 1 shows the existing relationship between gold and the reducing metal of the transition metal Co 2 O 3 in the active cluster.

Фигура 2 показва връзката между кластера и оксидния носител.Figure 2 shows the relationship between the cluster and the oxide carrier.

Пример 2. Влияние на носителя върху активността на катализатораExample 2. Influence of the carrier on the activity of the catalyst

Катализаторът, получен по метода в пример 1 върху носителя съгласно изобретението, и катализатор, получен по същия метод върху А1,О3 - носител, се изпитват в проточен реактор, съдържащ 1 g от катализатора, при различни температури, обемна скорост 45000 h'1 и състав на газа 1 % СО, 0,9 % О2, 350 ppm С3Н6 въглеводороди, 350 ppm С3Н8, 15 ppm SO,, влажност 95 % и баланс N2.The catalyst obtained by the method in Example 1 on the carrier according to the invention, and the catalyst obtained by the same method on the A1, O 3 carrier, were tested in a flow reactor containing 1 g of the catalyst at different temperatures, a volumetric rate of 45000 h ' 1. and gas composition 1% CO, 0.9% O 2 , 350 ppm C 3 H 6 hydrocarbons, 350 ppm C 3 H 8 , 15 ppm SO, humidity 95% and balance N 2 .

Получените резултати са представени в таблица 1. Те илюстрират благоприятния ефект на модифицирания носител върху активността на златния катализатор в реакцията на окисление на въглероден оксид и въглеводороди.The results obtained are presented in Table 1. They illustrate the beneficial effect of the modified carrier on the activity of the gold catalyst in the oxidation reaction of carbon monoxide and hydrocarbons.

Таблица 1Table 1

Температура (°C) Temperature (° C) Превръщане (%) Conversion (%) СО CO НС NA А12о3 A1 2 about 3 Смесени оксиди Mixed oxides А12о3 A1 2 about 3 Смесени оксиди Mixed oxides 25 25 45 45 86 86 0 0 60 60 100 100 7 7 96 96 0 0 9 9 200 200 46 46 100 100 13 13 65 65 300 300 100 100 100 100 61 61 79 79 400 400 100 100 100 100 91 91 98 98

Пример 3. Положително влияние на влагата върху каталитичната активност на златния катализатор в реакцията на окисление на въглероден оксид чпExample 3. Positive influence of moisture on the catalytic activity of the gold catalyst in the oxidation reaction of carbon monoxide

Катализаторът, получен по метода от пример 1, се изпитва в проточен реактор, съдържащ 1 g от катализатора, при температура 250С, обемна скорост 360000 h'1 и състав на газа 25 ppm CO, баланс сух въздух и въздух с влажност 95 %. Получените резултати са представени в таблица 2. Резултатите показват промотиращия ефект на водната пара върху активността на златния катализатор в реакцията на окисление на въглероден оксид.The catalyst obtained by the method of Example 1 was tested in a flow reactor containing 1 g of catalyst at a temperature of 250C, a volume velocity of 360000 h ' 1 and a gas composition of 25 ppm CO, a balance of dry air and 95% humidity. The results obtained are presented in Table 2. The results show the promotional effect of water vapor on the activity of the gold catalyst in the carbon monoxide oxidation reaction.

Таблица 2Table 2

Температура (°C) Temperature (° C) СО окисление (%) CO oxidation (%) Сух въздух Dry air 95 % влажност 95% humidity 25 25 96 96 100 100

посочен в пример 1, върху модифициран носител, и катализатор, получен на основата на ПГМ, се изпитва в проточен реактор, съдържащ 1 g от катализатора, при температура 25°С, обемна скорост 60 000 h-' и състав на газа: 1 % Со, 0,9 % О2, 350 ppm С3Н6, 350 ppm СД, 1000 ppm ΝΟχ, 15 ppm SO2, влажност 95 % и баланс N2. Получените резултати са представени в таблица 3 и показват предимствата на изобретението, по-специално при ниските температури на газовете, отделящи се от ДВГ.referred to in Example 1, on a modified carrier, and a PGM-based catalyst was tested in a flow reactor containing 1 g of catalyst at 25 ° C, 60,000 h - 'volume velocity and gas composition: 1% Co, 0.9% O 2 , 350 ppm C 3 H 6 , 350 ppm SD, 1000 ppm χ χ , 15 ppm SO 2 , 95% humidity and N 2 balance. The results obtained are summarized in Table 3 and show the advantages of the invention, especially at low temperatures of the gases released by the ICE.

Таблица 3Table 3

Температура (°C) Temperature (° C) Превръщане (%) Conversion (%) СО CO НС NA N0 X N0 X ПГМ катали- PGM Catalyst- 3 3 5 5 0 0 затор mash Златен катали- Gold Catalyst- 83 83 60 60 87 87 затор mash

Пример 4. Сравнение между каталитичната активност на златния катализатор съгласно изобретението и каталитичната активност на катализатор на база ПГМ при превръщане на газовете при студен старт на двигателя (първите 180 s)Example 4. Comparison between the catalytic activity of the gold catalyst according to the invention and the catalytic activity of a PGM-based catalyst in the conversion of gases at cold engine start (first 180 s)

А/ Катализаторът, получен по метода,A / The catalyst obtained by the method,

Б. Схема за включване на златния катализатор към съществуващите пречиствателни системи в ауспуха на автомобилите е дадена в приложената фиг. 3.B. A scheme for incorporating the gold catalyst into existing car exhaust systems is given in the attached FIG. 3.

Предложената конфигурация разрешава проблема на студения старт на двигателите с вътрешно горене. Газовете, отделяни от мотора, се насочват към златния катализатор посредством термична клапа и се оксидират на повърхността на катализатора. Температурата, отделена от екзотермичната химическа реакция, се предава на платиновия катализатор и спомага за бързото достигане на работната температура на конвенционалните катализатори. Когато температурата на платиновия катализатор достигне 300°С, термичната клапа към златния катализатор се затваря и окислителните и редукционните процеси за пречистване на вредните газове стават на повърхността на катализатора от групата на платиновите метали.The proposed configuration solves the problem of cold start of internal combustion engines. The gases released from the motor are directed to the gold catalyst via a thermal valve and oxidized to the catalyst surface. The temperature separated from the exothermic chemical reaction is transferred to the platinum catalyst and helps to reach the operating temperature of the conventional catalysts quickly. When the temperature of the platinum catalyst reaches 300 ° C, the thermal valve to the gold catalyst closes and the oxidation and reduction processes for the purification of the harmful gases become on the surface of the catalyst in the platinum group.

Модифицирана схема на горната конфигурация с един ауспух е показана в приложената фиг. 4.A modified scheme of the above single-exhaust configuration is shown in the accompanying FIG. 4.

Пример 5. Превръщане на отпадъчните газове върху повърхността на катализатора съгласно изобретението при различните температури от цикъла на двигатели с вътрешно горенеExample 5. Conversion of waste gases to the surface of the catalyst according to the invention at different temperatures from the cycle of internal combustion engines

Катализаторът, получен по метода от пример 1 върху модифициран носител, се изпитва в проточен реактор, съдържащ 1 g от катализатора, при различни температури, обемна скорост 60 000 hl и състав на газа 1 % СО, 0,7 - 0,9 % О2, 350 ppm С3Н6, 350 ppm С3Н8, 1000 ppm ΝΟχ, 15 ppm SO2, влажност 95 % и баланс Nr The catalyst obtained by the method of Example 1 on a modified carrier was tested in a flow reactor containing 1 g of the catalyst at different temperatures, a volume velocity of 60,000 h l and a gas composition of 1% CO, 0.7-0.9% O 2 , 350 ppm C 3 H 6 , 350 ppm C 3 H 8 , 1000 ppm χ χ , 15 ppm SO 2 , 95% humidity and balance N r

Получените резултати са представени в таблица 4. Те показват преимуществата на изобретението, по-специално при ниските температури на газовете, отделящи се от двигатели с вътрешно горене.The results obtained are summarized in Table 4. They illustrate the advantages of the invention, in particular at low temperatures of gases emitted by internal combustion engines.

Таблица 4Table 4

Температура (°C) Temperature (° C) Превръщане (%) Conversion (%) СО CO НС NA N0 X N0 X 25 25 89 89 58 58 91 91 100 100 99 99 9 9 - - 200 200 100 100 68 68 78 78 300 300 100 100 79 79 95 95 400 400 100 100 98 98 98 98

Пример 6. Превръщане на озон върху повърхността на катализатора съгласно изоб-ретениетоExample 6. Ozone Conversion to the Catalyst Surface of the Invention

Катализаторът, получен по метода от пример 1 върху носител, се изпитва в проточен реак тор, съдържащ 1 g от катализатора, при различни температури, обемна скорост 120 000 h’1 и състав на газа 0,01 % озон, баланс въздух.The catalyst obtained by the method of Example 1 on a carrier was tested in a flow reactor containing 1 g of the catalyst at different temperatures, a volumetric rate of 120,000 h ' 1 and a gas composition of 0.01% ozone, air balance.

Наблюдава се 100 % степен на превръщане.A 100% conversion rate is observed.

Пример 7. Превръщане на озон върху повърхността на катализатораExample 7. Ozone Conversion to the Catalyst Surface

Катализаторът, получен по метода от пример 1 върху носител, се изпитва в проточен реактор, съдържащ 1 g от катализатора, при различни температури, обемна скорост 120 000 h’1 и състав на газа 0,01 % озон, 0,1 % СО и баланс въздух.The catalyst obtained by the method of Example 1 on a carrier was tested in a flow reactor containing 1 g of the catalyst at different temperatures, a volumetric rate of 120,000 h ' 1 and a gas composition of 0.01% ozone, 0.1% CO and balance air.

Наблюдава се 100 % степен на превръщане.A 100% conversion rate is observed.

Патентни претенцииClaims

Claims (3)

Наблюдава се 100 % степен на превръщане. Патентни претенцииA 100% conversion rate is observed. Claims 1. Златен катализатор за окисление на въглероден оксид и въглеводороди, по-специално С,Н6 и С3Н8, редуциране на азотни оксиди и разлагане на озон, включващ активен комплекс и порест носител, при който активният комплекс представлява злато и редуцируем оксид на преходен елемент, нанесен върху носител от оксиди на церий и титан, характеризиращ се с прекурсор на златно-окисния активен комплекс с фини кластери, фиксирани здраво на повърхността на носителя, образувани след загряване на катализатора при температури от 100 до 500°С, повърхност в границите от 80 до 400 m2/g, работна температура от 0 до 400°С, съдържание на цериев оксид в носителя от 30 до 95 % тегл. и титанов оксид в носителя от 5 до 25 % тегл., обща концентрация на металите в активния комплекс на катализатора от 0,1 до 10 % тегл. и съдържание на злато в 0,1 - 2,5 % тегловни.1. Gold catalyst for the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons, in particular C, H 6 and C 3 H 8 , reduction of nitrogen oxides and decomposition of ozone, including an active complex and a porous carrier, in which the active complex is gold and a reducing oxide of a transition element deposited on a carrier of cerium and titanium oxides, characterized by a precursor of the gold oxide active complex with fine clusters fixed firmly on the surface of the carrier formed after heating the catalyst at temperatures of 100 to 500 ° C, surface in the game itsite from 80 to 400 m 2 / g, an operating temperature of 0 to 400 ° C, the content of cerium oxide in the carrier from 30 to 95% by weight. and titanium oxide in the carrier from 5 to 25% by weight, a total concentration of metals in the active complex of the catalyst from 0.1 to 10% by weight. and a gold content of 0.1 - 2.5% by weight. 2. Златен катализатор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че редуцируемият оксид може да бъде един или няколко от оксидите на медта, хрома, кобалта, мангана и желязото.Gold catalyst according to claim 1, characterized in that the reducing oxide may be one or more of the oxides of copper, chromium, cobalt, manganese and iron. 3. Златен катализатор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че концентрацията на злато в активния комплекс за предпочитане е 0,1 - 1,5 % тегловни.Gold catalyst according to claim 1, characterized in that the concentration of gold in the active complex is preferably 0.1 - 1.5% by weight. Приложение: 4 фигуриAttachment: 4 figures
BG101490A 1997-05-15 1997-05-15 Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition BG62687B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG101490A BG62687B1 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition
PCT/BG1998/000010 WO1998051401A1 (en) 1997-05-15 1998-05-15 Gold based catalyst for exhaust gas purification
EP98918997A EP0981402A1 (en) 1997-05-15 1998-05-15 Gold based catalyst for exhaust gas purification
AU72013/98A AU7201398A (en) 1997-05-15 1998-05-15 Gold based catalyst for exhaust gas purification
JP54862498A JP2001524030A (en) 1997-05-15 1998-05-15 Gold-containing catalyst for exhaust gas purification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG101490A BG62687B1 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG101490A BG101490A (en) 1999-04-30
BG62687B1 true BG62687B1 (en) 2000-05-31

Family

ID=3927016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG101490A BG62687B1 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0981402A1 (en)
JP (1) JP2001524030A (en)
AU (1) AU7201398A (en)
BG (1) BG62687B1 (en)
WO (1) WO1998051401A1 (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BG62723B1 (en) * 1997-09-29 2000-06-30 "Ламан-Консулт"Оод Gold catalyst and its application in fuel components
DE19983527T1 (en) * 1998-09-07 2001-08-02 Anglo American Res Lab Pty Ltd Gold catalyst for fuel cells
WO2000059631A1 (en) * 1999-04-01 2000-10-12 Anglo American Research Laboratories (Proprietary) Limited Selective catalytic oxidation of co in presence of h2
US7165553B2 (en) 2003-06-13 2007-01-23 Philip Morris Usa Inc. Nanoscale catalyst particles/aluminosilicate to reduce carbon monoxide in the mainstream smoke of a cigarette
US7243658B2 (en) 2003-06-13 2007-07-17 Philip Morris Usa Inc. Nanoscale composite catalyst to reduce carbon monoxide in the mainstream smoke of a cigarette
US7152609B2 (en) 2003-06-13 2006-12-26 Philip Morris Usa Inc. Catalyst to reduce carbon monoxide and nitric oxide from the mainstream smoke of a cigarette
US9107452B2 (en) 2003-06-13 2015-08-18 Philip Morris Usa Inc. Catalyst to reduce carbon monoxide in the mainstream smoke of a cigarette
US7712471B2 (en) 2003-10-27 2010-05-11 Philip Morris Usa Inc. Methods for forming transition metal oxide clusters and smoking articles comprising transition metal oxide clusters
US7677254B2 (en) 2003-10-27 2010-03-16 Philip Morris Usa Inc. Reduction of carbon monoxide and nitric oxide in smoking articles using iron oxynitride
US20050197244A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-08 L'vovich Moroz B. Exhaust treatment system and catalyst system
US7569510B2 (en) * 2006-02-27 2009-08-04 Philip Morris Usa Inc. Catalysts to reduce carbon monoxide such as in the mainstream smoke of a cigarette
CZ2008630A3 (en) * 2008-10-17 2010-06-02 Univerzita Karlova V Praze Metal-CeO2 based catalyst for use particularly in fuel elements and process for preparing thereof
JP5821254B2 (en) * 2011-04-13 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
US8765085B2 (en) 2012-04-26 2014-07-01 Basf Corporation Base metal catalyst and method of using same
US8668890B2 (en) * 2012-04-26 2014-03-11 Basf Corporation Base metal catalyst composition and methods of treating exhaust from a motorcycle
US9358527B2 (en) 2012-07-09 2016-06-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification catalyst and production method thereof
JP6107487B2 (en) * 2013-07-09 2017-04-05 株式会社豊田中央研究所 N2O decomposition catalyst and N2O-containing gas decomposition method using the same
JP6154409B2 (en) * 2015-01-27 2017-06-28 トヨタ自動車株式会社 Method for producing heterometallic multinuclear complex containing Ni and Au

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1581628A (en) * 1976-03-18 1980-12-17 Johnson Matthey Co Ltd Catalytic purification of automobile exhaust gases
JPH02290251A (en) * 1989-01-24 1990-11-30 Nkk Corp Gold-containing catalyst for catalytic combustion
IL108635A (en) * 1993-02-18 1997-09-30 Grigorova Bojidara Catalyst for use in an oxidation reaction
IL112414A (en) * 1994-01-25 1998-08-16 Anglo American Res Lab Pty Ltd Method of preparing a catalyst by impregnating a porous support with a solution
AU688065B2 (en) * 1994-06-17 1998-03-05 Anglo American Research Laboratories (Proprietary) Limited Oxidation catalyst
JPH10509377A (en) * 1994-11-02 1998-09-14 グリゴロワ,ボジダラ Catalyst containing zirconia / ceria support
FR2729582A1 (en) * 1995-01-25 1996-07-26 Air Liquide PROCESS FOR REMOVING AN IMPURITY CONTAINED IN A GASEOUS COMPOUND

Also Published As

Publication number Publication date
EP0981402A1 (en) 2000-03-01
JP2001524030A (en) 2001-11-27
AU7201398A (en) 1998-12-08
BG101490A (en) 1999-04-30
WO1998051401A1 (en) 1998-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG62687B1 (en) Gold catalyst for the oxidation of carbon oxide and hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides and ozone decomposition
US4343776A (en) Ozone abatement catalyst having improved durability and low temperature performance
US4405507A (en) Ozone abatement catalyst having improved durability and low temperature performance
CN111001403A (en) Ozone catalytic oxidation catalyst and application thereof in removing VOCs under wet and cold conditions
JPH01135541A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
JP2001187343A (en) Room temperature purification catalyst and method of using the same
JP3129366B2 (en) DeNOx catalyst and exhaust gas treatment method
JP4429950B2 (en) Catalyst for removing oxidation of methane from combustion exhaust gas and exhaust gas purification method
JP3221116B2 (en) Catalyst for decomposition of nitrous oxide
JPH06154611A (en) Catalyst for decomposition of nitrous oxide
CN114917753B (en) Use of loads in selective catalysis of ammonia
JP2001058130A (en) Catalyst for nitrogen oxide decomposition
JP3287473B2 (en) Exhaust purification catalyst for diesel engines
JPH06198187A (en) Catalyst for decomposition of nitrous oxide
JP2808171B2 (en) Catalyst for reducing diesel particulates
JPH06218233A (en) Purifying method for waste gas containing nitrous oxide
JP3221115B2 (en) Catalyst for decomposition of nitrous oxide
JP4171852B2 (en) Catalyst for purifying hydrocarbons in exhaust gas and method for purifying hydrocarbons in exhaust gas
CN115990486B (en) Integral non-noble metal catalyst for purifying bromine-containing organic waste gas, and preparation method and application thereof
JPH09173841A (en) Diesel engine exhaust gas purification catalyst
KR100408503B1 (en) Catalyst for purifying exhaus gas of vehicle
JP2849133B2 (en) Method for catalytic decomposition of nitrogen oxides
JP2003275596A (en) Catalyst for treating waste gas and waste gas treatment method
JPH06190279A (en) Exhaust gas purification catalyst
JP3309024B2 (en) Oxide catalyst material for removing nitrogen oxides and method for removing nitrogen oxides