RU2017524C1 - Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases - Google Patents
Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017524C1 RU2017524C1 SU5015262A RU2017524C1 RU 2017524 C1 RU2017524 C1 RU 2017524C1 SU 5015262 A SU5015262 A SU 5015262A RU 2017524 C1 RU2017524 C1 RU 2017524C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- active material
- catalytically active
- carrier
- electrophoresis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 title description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- LNCKGMDRFWKBHM-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-nonylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1OCC LNCKGMDRFWKBHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- FDMQDKQUTRLUBU-UHFFFAOYSA-N n-[3-[2-[4-(4-methylpiperazin-1-yl)anilino]thieno[3,2-d]pyrimidin-4-yl]oxyphenyl]prop-2-enamide Chemical compound C1CN(C)CCN1C(C=C1)=CC=C1NC1=NC(OC=2C=C(NC(=O)C=C)C=CC=2)=C(SC=C2)C2=N1 FDMQDKQUTRLUBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229950000778 olmutinib Drugs 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения катализаторов и может быть использовано для производства катализаторов для очистки выхлопных газов автомобилей и отходящих газов лакокрасочного производства, очистки от ароматических углеводородов химических производств. The invention relates to methods for producing catalysts and can be used for the production of catalysts for the purification of exhaust gases of automobiles and exhaust gases of paint and varnish production, purification of aromatic hydrocarbons from chemical plants.
Известен способ получения катализатора, заключающийся в том, что на носитель - сотовую структуру, пенокерамику или волокно, осаждают вначале 5-30% щелочно-земельных или редкоземельных металлов, затем 5-50% смешанного оксида со структурой типа перовскита, представляющего собой смесь оксидов редкоземельных (например, лантана) и переходных металлов (например, кобальта и железа). Однако использование керамического носителя не обеспечивает достаточной прочности, кроме того трудность нанесения равномерного покрытия в труднодоступные поры сотовой структуры очевидна. (Япония, заявка N 61-242640). A known method of producing a catalyst, which consists in the fact that at first 5-30% alkaline earth or rare earth metals are deposited on a honeycomb structure, foam ceramics or fiber, then 5-50% of a mixed oxide with a perovskite type structure, which is a mixture of rare earth oxides (e.g. lanthanum) and transition metals (e.g. cobalt and iron). However, the use of a ceramic carrier does not provide sufficient strength, in addition, the difficulty of applying a uniform coating to the inaccessible pores of the honeycomb structure is obvious. (Japan, application N 61-242640).
Известен способ получения катализатора для очистки выхлопных газов двигателей, включающий нанесение на сотовую структуру слоя оксида алюминия с добавкой каталитического компонента (платина, палладий, родий) и наружного слоя из оксида алюминия с добавкой 10-60% препятствующего ошлаковыванию агента (оксиды цинка, кальция, магния, бария, натрия, калия, алюминия, железа, титана). Последний слой сформирован из ультрадисперсного порошка с размером частиц 50-5000
Известен способ получения катализатора для очистки выхлопных газов, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в осаждении слоя из каталитически активного материала на монолитный носитель. Носитель состоит из жесткого субстрата, покрытого слоем пористого материала, образованного из окиси алюминия. Структура жесткого субстрата является ячеистой. A known method of producing a catalyst for purification of exhaust gases, selected as a prototype, which consists in the deposition of a layer of catalytically active material on a monolithic carrier. The carrier consists of a rigid substrate coated with a layer of porous material formed from alumina. The structure of the rigid substrate is cellular.
В качестве каталитически активного материала используются как драгоценные (платина, палладий, радий, ирридий), так и недрагоценные металлы, выбранные из группы, которая содержит никель, железо, ванадий, хром, церий, вольфрам, марганец, олово, германий, кобальт, уран, рений. Активный материал осаждается на носитель последовательно путем погружения его в растворы солей драгоценных металлов определенной концентрации с последующей сушкой и термической обработкой. As a catalytically active material, both precious (platinum, palladium, radium, irridium) and base metals selected from the group that contains nickel, iron, vanadium, chromium, cerium, tungsten, manganese, tin, germanium, cobalt, uranium are used rhenium. The active material is deposited onto the carrier sequentially by immersing it in solutions of precious metal salts of a certain concentration, followed by drying and heat treatment.
Способ получения катализатора заключается в последовательном замачивании одного конца носителя в растворе первого каталитически активного материала, затем другого конца в растворе второго каталитически активного материала (Франция, пат. N 2622126). A method of producing a catalyst consists in sequentially soaking one end of the carrier in a solution of a first catalytically active material, then the other end in a solution of a second catalytically active material (France, US Pat. No. 2622126).
Большое количество операций при получении катализатора является препятствием к его промышленному применению. Кроме того, применение дефицитных драгоценных металлов приводит к значительному удорожанию его. Применяя данный метод, невозможно добиться равномерного слоя покрытия из активного материала по всей длине носителя. Поры в носителе катализатора достаточно узкие, так что нанести активный материал данным методом трудно из-за быстрого обеднения раствора, содержащего каталитически активный материал. A large number of operations upon receipt of the catalyst is an obstacle to its industrial use. In addition, the use of scarce precious metals leads to a significant increase in its cost. Using this method, it is impossible to achieve a uniform coating layer of active material along the entire length of the carrier. The pores in the catalyst support are rather narrow, so it is difficult to apply the active material by this method because of the rapid depletion of the solution containing the catalytically active material.
В основу изобретения положена задача создания способа получения катализатора для очистки отходящих газов технологических процессов, при котором выбор каталитически активного материала и метода нанесения его на носитель обеспечивали бы получение слоя каталитически активного материала с высокоразвитой удельной поверхностью на сложной профилированной поверхности носителя за счет высокой рассеивающей способности электролита, используемого при нанесении покрытия. The basis of the invention is the creation of a method for producing a catalyst for purification of waste gases of technological processes, in which the choice of a catalytically active material and the method of applying it to a carrier would provide a layer of catalytically active material with a highly developed specific surface on a complex shaped surface of the carrier due to the high dissipating ability of the electrolyte used in coating.
Поставленная задача решается тем, что по способу получения катализатора для очистки отходящих газов технологических процессов, включающему нанесение на носитель катализатора покрытия из каталитически активного материала с последующей сушкой и термической обработкой катализатора, согласно изобретению, в качестве каталитически активного материала используют ультрадисперсные порошки оксидов переходных металлов, нанесение которых на носитель, выполненный из металла, осуществляют методом электрофореза с применением в качестве электролита водного раствора смолы. The problem is solved in that according to the invention, ultrafine transition metal oxide powders are used as a catalytically active material according to the invention, according to the method for producing a catalyst for purification of waste gases of technological processes, including coating a catalyst carrier with a coating of a catalytically active material, followed by drying and heat treatment of the catalyst, according to the invention, the application of which to a carrier made of metal is carried out by electrophoresis using as an electron olita aqueous resin solution.
Высокая каталитическая активность ультрадисперсных порошков сложных оксидов переходных и редкоземельных металлов, полученных плазмо-химическим способом, обусловлена высокой дисперсностью (50-1000
Нанесение каталитически активного материала на носитель методом электрофореза позволяет получить равномерный по толщине и прочно сцепленный с основой слой покрытия. Благодаря хорошей рассеивающей способности используемого электролита обеспечивается осаждение активного материала в труднодоступных местах и порах носителя. Кроме того, преимуществом метода электрофореза является большая скорость осаждения. Выбор растворимой в воде смолы в качестве электролита связан с обеспечением рассеивающей способности и с возможностью заряда ультрадисперсных порошков сложных оксидов. The application of a catalytically active material to a carrier by electrophoresis allows one to obtain a coating layer uniform in thickness and firmly adhered to the base. Due to the good dispersing ability of the electrolyte used, the active material is deposited in hard-to-reach spots and pores of the carrier. In addition, the advantage of the electrophoresis method is the high deposition rate. The choice of a water-soluble resin as an electrolyte is associated with providing dissipation and with the possibility of charging ultrafine powders of complex oxides.
В результате применения смолы снижается пожароопасность процесса, что важно при промышленной реализации процесса. Кроме того, смола является связующим, обеспечивающим хорошую адгезию активного материала к носителю, в качестве которого выбран пенометалл на основе никеля, никеля-хрома или меди, обладающий высокоразвитой поверхностью, большим количеством пор и высокой газопроницаемостью. As a result of the use of the resin, the fire hazard of the process is reduced, which is important for the industrial implementation of the process. In addition, the resin is a binder that provides good adhesion of the active material to the carrier, which is selected as a metal based on nickel, nickel-chromium or copper, which has a highly developed surface, a large number of pores and high gas permeability.
Целесообразно в качестве каталитически активного материала использовать сложные ультрадисперсные порошки оксидов либо меди, хрома, марганца и кобальта в соотношении 2:1:1:1, либо кобальта, никеля, марганца и церия в соотношении 3:3:2:2, либо меди и хрома в соотношении 1:1. Выбор состава ультрадисперсных порошков оксидов переходных металлов обусловлен их высокой каталитической активностью при различных температурах. It is advisable to use complex ultrafine powders of oxides of either copper, chromium, manganese and cobalt in a ratio of 2: 1: 1: 1, or cobalt, nickel, manganese and cerium in a ratio of 3: 3: 2: 2, or copper and chromium in a ratio of 1: 1. The choice of the composition of ultrafine powders of transition metal oxides is due to their high catalytic activity at various temperatures.
В качестве электролита при электрофорезе предпочтительно использовать карбоксильную смолу. Это обеспечивает хорошую растворимость электролита в воде. Кроме того, карбоксильная смола обладает хорошими электропроводными свойствами, обеспечивающими высокую рассеивающую способность электролита. It is preferable to use a carboxyl resin as an electrolyte in electrophoresis. This ensures good solubility of the electrolyte in water. In addition, the carboxy resin has good electrical conductive properties, providing high dissipation ability of the electrolyte.
Для увеличения каталитических свойств активного материала необходимо, чтобы размеры частиц сложного ультрадисперсного порошка оксидов переходных металлов были бы выбраны в диапазоне 50-1000
Для повышения качества и оптимизации режима нанесения покрытия из каталитически активного материала наиболее выгодным оказалось, чтобы при осуществлении электрофореза напряженность электрического поля составляла бы от 0,3 до 3 В/см. To improve the quality and optimize the mode of coating from a catalytically active material, it turned out to be most advantageous for the electrophoresis to have an electric field strength of 0.3 to 3 V / cm.
Предлагаемый способ получения катализатора для очистки отходящих газов технологических процессов заключается в следующем. The proposed method for producing a catalyst for purification of waste gases of technological processes is as follows.
Составляют раствор для осаждения каталитически активного материала, состоящего из сложного оксида ультрадисперсного порошка переходных металлов, например, Mn, Co, Ni, Ce, Cu, La. Размер частиц составляет 50 - 1000
В качестве носителя выбран пенометаллический материал на основе никеля, никеля-хрома или меди. Носитель обладает большой объемной поверхностью, хорошей газовой проницаемостью, достаточной прочностью и открытой пористостью. Пористость 95-98% Удельная поверхность 10-2 м2/г
Такая структура носителя обеспечивает контакт нейтрализуемых газов с катализатором по всей его поверхности. Носитель обезжиривают в щелочи с добавлением моющего препарата, затем декапируют в растворе азотной кислоты.As a carrier, a foam material based on nickel, nickel-chromium, or copper is selected. The carrier has a large bulk surface, good gas permeability, sufficient strength and open porosity. Porosity 95-98% Specific surface area 10 -2 m 2 / g
Such a carrier structure provides contact of neutralized gases with the catalyst over its entire surface. The carrier is degreased in alkali with the addition of a detergent, then decapitated in a solution of nitric acid.
При приготовлении электролита для электрофоретического осаждения активной фазы берут расчетное количество карбоксильной смолы, нейтрализуют до рН = 8-8,2, затем добавляют необходимое количество ультрадисперсного порошка активного оксида. С целью лучшей смачиваемости порошка добавляют эмульгатор, например, нонилфенолэтиловый эфир. Производят тщательное перемешивание суспензии с помощью механической мешалки. Полученная суспензия доводится до необходимого уровня дистиллированной водой. When preparing the electrolyte for electrophoretic deposition of the active phase, the calculated amount of carboxylic resin is taken, neutralized to pH = 8-8.2, then the required amount of ultrafine active oxide powder is added. In order to improve the wettability of the powder, an emulsifier, for example, nonylphenol ethyl ether, is added. Produce thorough mixing of the suspension using a mechanical stirrer. The resulting suspension is brought to the required level with distilled water.
Носитель помещают в полученный электролит и проводят осаждение активного материала методом электрофореза. Осаждение активной фазы из водного раствора электролита связано с электрохимическими процессами, протекающими в приэлектродном пространстве под действием электрического тока. Макроионы разряжаются на носителе в процессе электроосаждения. Процесс идет согласно электрохимическим реакциям:
непосредственный разряд ионов
R - COO- -> CO2 + e + R-R (1)
электролиз воды
H2O -> 1/2 O2 + 2H+ + 2e (2)
анодное растворение металла
Me -> Me+n + ne (3)
Разряд ионов смолы сопровождается разрядом ионизированных молекул оксидов. Реакцией, определяющей образование осадки при электроосаждении, является электролиз воды (уравнение 2), а также анодное растворение металла (уравнение 3). Смолы, содержащие карбоксильные группы, применяемые в данном случае, теряют свою водорастворимость в результате взаимодействия с водородными или металлическими ионами, образующимися в результате взаимодействия с водородными или металлическими ионами электрофорез проводят по режиму:
Напряженность электрического поля 0,3 - 3 В/см Температура 10-25оС Время выдержки 10-35 мин
Затем носитель с осажденным активным материалом сушат на воздухе и термообрабатывают при 500 - 800оС.The carrier is placed in the obtained electrolyte and the active material is precipitated by electrophoresis. The deposition of the active phase from an aqueous electrolyte solution is associated with electrochemical processes in the near-electrode space under the influence of an electric current. Macroions are discharged on a carrier during electrodeposition. The process goes according to electrochemical reactions:
direct discharge of ions
R - COO - -> CO 2 + e + RR (1)
electrolysis of water
H 2 O -> 1/2 O 2 + 2H + + 2e (2)
metal anodic dissolution
Me -> Me + n + ne (3)
The discharge of resin ions is accompanied by the discharge of ionized oxide molecules. The reaction determining the formation of precipitation during electrodeposition is the electrolysis of water (equation 2), as well as the anodic dissolution of the metal (equation 3). Resins containing carboxyl groups used in this case lose their water solubility as a result of interaction with hydrogen or metal ions formed as a result of interaction with hydrogen or metal ions. Electrophoresis is carried out according to the regime:
Electric field strength 0.3 - 3 V / cm Temperature 10-25 о С Holding time 10-35 min
Then the carrier with the deposited active material is dried in air and heat treated at 500 - 800 about C.
При напряженности электрического поля меньше 0,3 В/см ухудшается качество осаждаемого каталитического материала и увеличивается время его осаждения. Увеличение напряженности электрического поля выше 3 В/см не улучшает качества покрытия из осаждаемого каталитического материала, при этом значительно повышаются энергозатраты, связанные с использованием более мощного источника энергоснабжения. When the electric field is less than 0.3 V / cm, the quality of the deposited catalytic material deteriorates and its deposition time increases. An increase in the electric field strength above 3 V / cm does not improve the quality of the coating of the deposited catalytic material, while the energy costs associated with the use of a more powerful source of energy are significantly increased.
Ниже приведены примеры, подтверждающие возможность реализации предлагаемого способа. Below are examples that confirm the feasibility of the proposed method.
П р и м е р 1. Готовят раствор ультрадисперсного порошка для осаждения активных материалов методом электрофореза. PRI me R 1. Prepare a solution of ultrafine powder for the deposition of active materials by electrophoresis.
Отвешивают навеску порошка состава Cu Cr Mn Co в соотношении 2:1:1:1 массой 70 г растворяют в 50 мл воды. 60 мл смолы растворяют в 100 мл воды. Смешивают оба раствора, добавляют воды до 1 л. В полученный раствор вводят 3 г эмульгатора, все тщательно перемешивают. A weight of a powder of composition Cu Cr Mn Co is weighed in a ratio of 2: 1: 1: 1 weighing 70 g, dissolved in 50 ml of water. 60 ml of the resin are dissolved in 100 ml of water. Mix both solutions, add water to 1 liter. 3 g of emulsifier is introduced into the resulting solution, everything is thoroughly mixed.
Из полученного раствора ведут осаждение активного материала на носитель катализатора методом электрофореза по режиму:
Напряженность электрического поля 0,3-3 В/см Температура 10-25оС Время выдержки 15-30 мин
После осаждения катализатор сушат на воздухе и термообрабатывают при 500-800оС в течение 3 ч.From the resulting solution, the active material is deposited on the catalyst carrier by electrophoresis according to the mode:
Electric field strength 0.3-3 V / cm Temperature 10-25 о С Holding time 15-30 min
After precipitation the catalyst is dried in air and thermally treated at 500-800 C for 3 hours.
П р и м е р 2. Готовят раствор ультрадиспесного порошка для осаждения активных материалов методом электрофореза аналогично примеру 1. PRI me R 2. Prepare a solution of ultrafine powder for the deposition of active materials by electrophoresis as in example 1.
Отвешивают навеску порошка состава Co Ni Mn Ce в соотношении 3:3:2:2 массой 100 г и растворяют в 100 мл воды, 70 мл карбоксильной смолы растворяют в 100 мл воды. Смешивают оба раствора, добавляют воды до 1 л. В полученный раствор вводят 3 г эмульгатора, все тщательно перемешивают. A sample of a powder of the composition Co Ni Mn Ce is weighed in a ratio of 3: 3: 2: 2 weighing 100 g and dissolved in 100 ml of water, 70 ml of a carboxy resin is dissolved in 100 ml of water. Mix both solutions, add water to 1 liter. 3 g of emulsifier is introduced into the resulting solution, everything is thoroughly mixed.
Из полученного раствора ведут осаждение катализатора методом электрофореза по режиму:
Напряженность электрического поля 0,5-3 В/см Температура 10-25оС Время выдержки 15-30 мин. После осаждения катализатор сушат на воздухе и термообрабатывают при 500-800оС в течение 3 ч.From the resulting solution are the deposition of the catalyst by electrophoresis according to the mode:
The electric field strength of 0.5-3 V / cm Temperature 10-25 about With the exposure Time of 15-30 minutes After precipitation the catalyst is dried in air and thermally treated at 500-800 C for 3 hours.
П р и м е р 3. Готовят раствор ультрадисперсного порошка для осаждения активного материала методом элефтрофореза аналогично примеру 1. PRI me R 3. Prepare a solution of ultrafine powder for precipitation of the active material by electrophoresis as in example 1.
Отвешивают навеску порошка состава CuCr в соотношении 1:1 массой 25 г и растворяют ее в 50 мл воды. 10 мл карбоксильной смолы растворяют в 50 мл воды. Смешивают оба раствора, доливают до 1 л. Вводят 1,5 г эмульгатора и тщательно перемешивают раствор. Из полученного раствора ведут осаждение активного материала на носитель катализатора методом электрофореза по режиму:
Напряженность электрического поля 0,3-2 В/см Температура 10-25оС Время выдержки 10-20 мин. После осаждения катализатор сушат на воздухе и термообрабатывают при 500-800оС в течение 3 ч.A weight of a powder of CuCr composition is weighed in a ratio of 1: 1 weighing 25 g and dissolved in 50 ml of water. 10 ml of carboxy resin is dissolved in 50 ml of water. Mix both solutions, add to 1 liter. 1.5 g of emulsifier are introduced and the solution is thoroughly mixed. From the resulting solution, the active material is deposited on the catalyst carrier by electrophoresis according to the mode:
Electric field strength 0.3-2 V / cm Temperature 10-25 о С Holding time 10-20 min. After precipitation the catalyst is dried in air and thermally treated at 500-800 C for 3 hours.
Таким образом изобретение позволяет создать катализатор для очистки отходящих газов без применения драгоценных металлов. Способ нанесения активного материала на носитель является технологичным и легко реализуемым в промышленном производстве. Применение метода электрофореза позволяет нанести равномерный слой активного материала на всю глубину поверхности носителя. Thus, the invention allows to create a catalyst for purification of exhaust gases without the use of precious metals. The method of applying the active material to the carrier is technological and easily implemented in industrial production. The use of electrophoresis allows you to apply a uniform layer of active material to the entire depth of the surface of the carrier.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5015262 RU2017524C1 (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5015262 RU2017524C1 (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017524C1 true RU2017524C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21590907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5015262 RU2017524C1 (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2017524C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279314C2 (en) * | 2000-10-11 | 2006-07-10 | Зюд Кеми Мт С.Р.Л. | Catalyst for complete oxidation of volatile organic compounds |
| RU2672870C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-20 | Евгений Иванович Коваленко | Catalyst for fuel injection and cleaning gas from oxides of nitrogen and carbon (ii) |
-
1991
- 1991-12-02 RU SU5015262 patent/RU2017524C1/en active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Заявка Японии N 61-242640 кл. B 01J 37/02, опублик. 1986. * |
| Заявка Японии N 63-252550 кл. B 01J 23/46, опублик. 1988. * |
| Патент Франции N 2622126 кл. B 01D 53/36, опублик. 1988. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279314C2 (en) * | 2000-10-11 | 2006-07-10 | Зюд Кеми Мт С.Р.Л. | Catalyst for complete oxidation of volatile organic compounds |
| RU2672870C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-20 | Евгений Иванович Коваленко | Catalyst for fuel injection and cleaning gas from oxides of nitrogen and carbon (ii) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0534284B2 (en) | ||
| US20130058862A1 (en) | Catalyst for decomposing ammonia, method for producing the catalyst and method for producing hydrogen using the catalyst | |
| JP3360333B2 (en) | Method for producing photocatalyst and photocatalyst thereof | |
| JP2002273239A (en) | Manufacturing method of alloy catalyst and exhaust gas purifying catalyst | |
| JP5255388B2 (en) | Metal particle-supported catalyst and method for producing the same | |
| RU2017524C1 (en) | Method for manufacture of catalyst for purification of process and motor transport exhaust gases | |
| JPH11100695A (en) | Production of titanium material having photocatalytic activity | |
| JP2002069689A (en) | Powder electroplating method | |
| RU2169614C1 (en) | Method of preparing catalyst and catalyst for treating internal combustion engine exhaust gases | |
| JPWO2016039385A1 (en) | Dehydrogenation catalyst for organic hydride and method for producing the same | |
| US4442024A (en) | Catalyst and method of making the same | |
| EP0225659B1 (en) | A process for producing catalysts | |
| JPH0663423A (en) | Method for producing catalyst body | |
| JP7337338B2 (en) | Method for producing catalyst for removing VOC and method for removing VOC | |
| JP7344495B2 (en) | Method for producing VOC removal catalyst, VOC removal catalyst and VOC removal method | |
| JP2003265926A (en) | Nitrogen oxide purification chemical reactor and nitrogen oxide purification method | |
| JP2669039B2 (en) | Photocatalytic device manufacturing method | |
| JPH1111937A (en) | Coating improvements | |
| JP3260432B2 (en) | Oxidation catalyst and method for producing the same | |
| JP2010202924A (en) | Reticulated porous structure and method for producing the same | |
| JP2002517665A (en) | Apparatus and method for nitrogen oxide decomposition | |
| JP2001080917A (en) | Production of ultrafine particle carrying body | |
| JP2003522623A (en) | Manufacturing method of catalytic converter | |
| JP3093119B2 (en) | Method for producing honeycomb structured catalyst for exhaust gas purification | |
| RU2745741C1 (en) | Method for producing catalyst and ammonia oxidation catalyst itself |