DE10132441A1 - Mischoxid-Katalysatoren und ihre Verwendung zur katalytischen Verbrennung - Google Patents
Mischoxid-Katalysatoren und ihre Verwendung zur katalytischen VerbrennungInfo
- Publication number
- DE10132441A1 DE10132441A1 DE2001132441 DE10132441A DE10132441A1 DE 10132441 A1 DE10132441 A1 DE 10132441A1 DE 2001132441 DE2001132441 DE 2001132441 DE 10132441 A DE10132441 A DE 10132441A DE 10132441 A1 DE10132441 A1 DE 10132441A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mol
- catalysts
- metals
- oxide
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 title claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000005595 acetylacetonate group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 4
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960005235 piperonyl butoxide Drugs 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 1
- 229910018131 Al-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018461 Al—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018580 Al—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N Butyl carbitol 6-propylpiperonyl ether Chemical compound C1=C(CCC)C(COCCOCCOCCCC)=CC2=C1OCO2 FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018921 CoO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002845 Pt–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018879 Pt—Pd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021472 group 8 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-] XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate Chemical compound CC(C)[O-] OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- WOZZOSDBXABUFO-UHFFFAOYSA-N tri(butan-2-yloxy)alumane Chemical compound [Al+3].CCC(C)[O-].CCC(C)[O-].CCC(C)[O-] WOZZOSDBXABUFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
- B01J37/033—Using Hydrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
- F23C13/08—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by the catalytic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/464—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts 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
- B01J23/56—Platinum group metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft Mischoxid-Katalysatoren aus Aluminium- und Zirkonoxid und einem Metall der Gruppe VIII sowie Verfahren zu ihrer Herstellung. Solche Katalysatoren eignen sich zur katalytischen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und CO mit Luft oder Sauerstoff.
Description
- Die Erfindung betrifft Mischoxid-Katalysatoren aus Aluminium- und Zirkonoxid und einem Element der Gruppe VIII oder den Elementen Mn, Y, V, Pb, Ce sowie Verfahren zu ihrer Hestellung. Solche Katalysatoren eignen sich zur katalytischen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und CO mit Luft oder Sauerstoff.
- Mögliche Einsatzgebiete sind die katalytische Verbrennung zur Abgasreinigung in Kraftwerken und Industrieanlagen, die katalytische Verbrennung von Kraftstoffen (Erdgas, Erdöl) für die Energiegewinnung in Kraftwerken bei hohen Temperaturen, die Reinigung von Küchenluft in Backöfen und über Kochstellen, die Geruchsentfernung aus Innenluft und der Einsatz als Sensoren von zu verbrennenden Stoffen, wie Methan, Kohlenwasserstoffen oder CO. Insbesondere bei den letzteren Beispielen sind niedrige Betriebstemperaturen, hohe Temperatur- und Langzeitstabilität sowie Vergiftungsfestigkeit wesentlich.
- In der Vergangenheit wurden bereits unterschiedlichste Katalysatoren für diese Anwendungen erprobt und patentiert, wobei in allen Fällen die Verbrennung von Methan Temperaturen über 450°C erfordert, so z. B. ein temperaturstabiles Substrat, auf dem sich ein mit Pd getränktes Mischoxid aus Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 sowie ein Seltenerdoxid befindet (JP 09262472); Oxide der Form AB1-xCxO3 (wobei A = Seltenerdmetalle oder Alkalimetalle, B = Mn, Co, oder Cr; C = Nb oder Ta, 0,1 < x < 1) (JP 08012334); ein mit In beladener ZSM 5 (JP 06262039); ein mit Co, Mg, Rh, Pd und Pt geträgerter Zeolith vom Mordanit-Typ (JP 5115751); ein Mischoxid aus MgO, Kupferoxiden und Metallen der Pt- Gruppe (JP 03238048); ein Katalysator, der sowohl Pd als auch Al-Mn-Mischoxid enthält (JP 01139911, JP 08020054); ein temperaturstabiler Träger, der mit Al-Si- Mischoxiden beschichtet ist und Pd und/oder PdO als Aktivkomponente enthält (JP 63175638, JP 08008992); ein kombiniertes System aus 1. einem Pd-Pt-Ni- Oxid als Aktivkomponente und 2. Pt oder Pt-Pd als Aktivkomponente auf einem monolitischen Aluminiumoxidträger (JP 63080849, JP 05045295). Des weiteren werden verschiedene Perowskite beschrieben, zum einen vom Typ A1-xA1xM1-yM1yO3 (es bedeuten: A = Seltenerdelement; A1 = Ag, Au; M = M1 = Übergangsmetall; x, y = 0-0,9) (JP 61011149, JP 05043416) und zum anderen vom Typ La1-xCexCoO3 (x = 0-0,2). Im Patent BO 096A000063 werden Katalysatoren des Typs A2B3O6±d beschrieben, wobei A ein Erdalkali-, ein Alkalimetall, ein Lanthanoid oder eine feste Lösung von ihnen, B ein Übergangsmetall, ein Element der Gruppe III oder eine feste Lösung von ihnen ist. Der Wert für d liegt zwischen 0 und 1. Mit diesen Katalysatoren ist die Verbrennung von Methan ab einer Temperatur von 450°C möglich. Umsätze über 50% bei der Niedertemperaturverbrennung von Methan werden mit Mn, Fe oder Co-stabilisierten ZrO2 erst bei Temperaturen über 450°C beobachtet (V. S. Choudhary, B. S. Uphade, S. G. Pataskar, A. Keshavaraja, Angew. Chem. 108 (1996) 2538). 50% Methan-Verbrennung wurde mit Pd/Al2O3-Katalyatoren bereits bei 300°C beobachtet (D. ROth, P. Gélin, M. Primet, E. Tena, Appl. Catal. A, General 203 (2000) 37). Mit Ce-stabilisierten Pd/Al2O3-Katalysatoren benötigt die Methan-Verbrennung immer noch Temperaturen über 350°C (G. Groppi, C. Cristiani, L. Lietti, C. Ramella, M. Valentini, P. Forzatti, Catalysis Today, 50 (1999) 399). Ähnliche Temperaturen werden auch für die katalytische Niedertemperatur-Methanverbrennung mit Pd/SnO2-Katalysatoren benötigt (K. Sekizawa, H. Widjaja, S. Maeda, Y. Ozawa, K. Eguchi, Appl. Catal. A, General 200 (2000) 211). Baerns und Mitarbeiter berichteten kürzlich, dass es bisher keine Katalysatoren gibt, die Kohlenwasserstoffe bereits bei Temperaturen unter 150°C katalytisch verbrennen (U. Rodemerck, D. Wolf, O. V. Buyeskaya, P. Claus, S. Senkan, M. Baerns, Chem. Eng. J. 82 (2001) 3).
- Wir haben nun überraschenderweise gefunden, dass Katalysatoren, die Mischoxide aus 60 bis 90 Mol-% Aluminiumoxid und 10 bis 40 Mol-% Zirkonoxid und zu maximal 10 Mol-% ein oder mehrere Metalle, ausgewählt aus den Elementen der Gruppe VIII und den Elementen Mn, Y, V, Pb, Ce, enthalten, die katalytische Verbrennung von CO, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 250°C katalysieren.
- Ein erfindungsgemäßer Katalysator umfasst also
- a) einen oxidischen Träger, bestehend aus einem Aluminium/Zirkonium- Mischoxid, der beispielsweise poröse, inerte, feste, widerstandsfähige, amorphe oder kristalline Struktur aufweisen kann, und
- b) ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der VIII. Gruppe und den Elementen Mn, Y, V, Pb, Ce.
- Als Metalle der Gruppe VIII kommen Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, und Au in Frage. Ein erfindungsgemäßer Katalysator ist z. B. ein Pt-haltiges Al-Zr-Mischoxid, enthaltend 1 bis 3 Mol-% Pt, 15 bis 30 Mol-% Zr-oxid und 70 bis 85 Mol-% Al- oxid, womit die katalytische Verbrennung ab 60°C möglich ist.
- Für Hochtemperaturanwendungen erwiesen sich insbesondere die Elemente Fe, Mn, Y, V, und Pb als geeignet.
- Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können mit unterschiedlichen Methoden hergestellt werden:
- 1. durch Imprägnieren des Mischoxids mit einem oder mehreren Elementen entsprechend der Aufzählung unter (b);
- 2. über eine Sol-Gel-Methode, bei der aus einer organischen Lösung von
Metallsalzen von Metallen entsprechend der Aufzählung unter (b) mit
Aluminium- und Zirkonverbindungen unter Zusatz von Wasser und eines
Reaktionsbeschleunigers ein Gel gebildet wird, das anschließend kalziniert
wird. Als Aluminium- und Zirkonverbindungen eignen sich vor allem die
Alkoxide, Carboxylate, Acetylacetonate und Dioalte, vorzugsweise die n-
und iso-propoxide und -butoxide. Die Kalzinierung erfolgt beispielweise
über ein Temperaturprogramm:
kalziniert wird. - Die Komponente(n) entsprechend der Aufzählung unter (b) liegen zweckmäßigerweise in einer Gesamtkonzentration von 0,1-10 Mol-Prozent vor.
- 80 mg Platin(II)chlorid (0,3 mmol) wurden in 50 ml (0,65 mol) Isopropanol gelöst, anschließend wurden 3,7 ml (30 mmol) 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, 0,62 ml (2,2 mmol) Zirkon-n-propoxid, 1,98 ml (7,2 mmol) Aluminium-sec- butoxid, sowie 0,18 ml (10 mmol) dest. Wasser und 21,6 µl (0,6 mmol) konzentrierte Salzsäure zugegeben. Die erhaltene Lösung wurde bis zum Gelieren gerührt und das erhaltene Gel anschließend über die Temperaturrampe:
kalziniert. - Man erhielt somit einen Katalysator der ungefähren Zusammensetzung Pt3Zr20Al77O158,5.
- Der Platingehalt des erfindungsgemäßen Katalysators beträgt etwa 3 Mol-Prozent, die Oberfläche beträgt 146 m2/g. Das Material weist eine mesoporöse Struktur auf, am häufigsten findet man Poren der Größe 4,62 nm, 88% der Poren weisen eine Größe zwischen 2 und 8 nm auf. TEM-Aufnahmen zeigen, dass das Platin in überwiegend 5-50 nm großen, kristallinen Domänen vorliegt. Bei EDX-Analysen dieser Domänen findet man neben Pt auch Aluminium, jedoch kein Zirkonium. Die Matrix aus Zirkonium und Aluminium ist weitgehend amorph, Platin findet man bei diesen EDX-Analysen überall in Spuren, was auf atomare Verteilung hinweist. Das Zirkonium zu Aluminium-Verhältnis zeigt eine gute Übereinstimmung mit dem theoretischen Wert.
- 100 mg des oben beschriebenen Pt-Katalysators, der zuvor 15 min in einer Kugelmühle gemahlen wurde, wurden in einen Gasphasenreaktor eingebracht und mit einem Gemisch aus Methan und synthetischer Luft durchströmt. Es wurden folgende Parameter verwendet: 40 ml/min Methan und 26 ml/min synthetische Luft. Die nachfolgende Tabelle gibt den CO2-Gehalt des Produktgasstroms sowie die O2-Umsätze (als Indikator für die Methanumsätze) bei den verschiedenen Temperaturen an.
- 100 mg eines erfindungsgemäßen Pt-Katalysators der ungefähren Zusammensetzung Pt6Zr20Al73O149,5 (Synthese analog zum oben beschriebenen Pt-Katalysator), der zuvor 15 min in einer Kugelmühle gemahlen wurde, wurden in einen Gasphasenreaktor eingebracht und mit einem Gemisch aus Methan und synthetischer Luft durchströmt. Es wurden folgende Parameter verwendet: 40 ml/min Methan und 26 ml/min synthetische Luft. Die nachfolgende Tabelle gibt den CO2-Gehalt des Produktgasstroms sowie die O2-Umsätze bei den verschiedenen Temperaturen an.
- 100 mg des Pt-Katalysators aus Beispiel 1, der zuvor 15 min in einer Kugelmühle gemahlen wurde, wurden in einen Gasphasenreaktor eingebracht und mit einem Gemisch aus Butan und synthetischer Luft durchströmt. Es wurden folgende Parameter verwendet: 1 ml/min Butan und 99 ml/min synthetische Luft. Die nachfolgende Tabelle gibt den CO2-Gehalt des Produktgasstroms sowie die Butan-Umsätze bei den verschiedenen Temperaturen an.
- Analog Beispiel 4 wurde ein Gemisch aus CO und Luft (1 : 100, 100 ml/min) bei unterschiedlichen Temperaturen über den Katalysator (100 mg) geleitet. Die Zusammensetzung des Produktgases wurde mit Sensoren (O2, CO, CO2) kontinuierlich analysiert. Bei Temperaturen ab 150°C wurde quantitativer Umsatz erzielt.
- 100 mg des mit 6 Mol-% M dotierten Katalysators (Herstellung analog Beispiel 1) wurden in einem Gasphasenreaktor eingebracht und mit einem Gemisch aus Methan und synthetischer Luft durchströmt (40 ml/min Methan, 26 ml/min synthetische Luft) bei einer Temperatur von 800°C verbrannt. Während der Umsatz anfänglich schwach abfiel, war er danach über 24 h konstant. Es ergaben sich folgende Umsätze:
Claims (11)
1. Katalysatoren, die Mischoxide aus 60 bis 90 Mol-% Aluminiumoxid und
10 bis 35 Mol-% Zirkonoxid und zu maximal 10 Mol-% mindestens ein
Metall, ausgewählt aus der Gruppe VIII und den Metallen Mn, V, Y, Pb,
Ce, enthalten.
2. Katalysatoren nach Anspruch 1, die eines oder mehrere der Metalle Pt, Pd,
Rh, Ir, Ru, oder Au enthalten
3. Katalysatoren nach Anspruch 2, enthaltend 1 bis 3 Mol-% Pt, 15 bis 30
Mol-% Zirkonoxid und 70-85 Mol-% Aluminiumoxid.
4. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators gemäß Ansprüchen 1 bis 3,
wobei ein Mischoxid, bestehend aus 60 bis 90 Mol-% Aluminiumoxid und
10 bis 35 Mol-% Zirkonoxid, mit bis zu 10 Mol-% eines oder mehrerer
Elemente der Gruppe VIII oder der Metalle Mn, V, Y, Pb, Ce imprägniert
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als Elemente der Gruppe VIII Pt, Pd,
Rh, Ir, Ru, oder Au eingesetzt werden.
6. Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren gemäß Anspruch 1 bis 3,
wobei aus einer organischen Lösung von Metallsalzen von Metallen,
ausgewählt aus der Gruppe VIII und den Metallen Mn, V, Y, Pb, Ce, mit
Aluminium- und Zirkonverbindungen unter Zusatz von Wasser und eines
Reaktionsbeschleunigers ein Gel gebildet wird, das anschließend kalziniert
wird
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als organisches Lösungsmittel
Isopropanol eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 7, wobei als Aluminium- und
Zirkonverbindungen n- oder iso-Propoxide oder -Butoxide, Alkoxide,
Carboxylate, Acetylacetonate oder Dioalte eingesetzt werden.
9. Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, wobei als Reaktionsbeschleuniger
eine Säure oder Base eingesetzt wird.
10. Verwendung von Katalysatoren gemäß Ansprüchen 1 bis 3 zur
Verbrennung von organischen Luftverunreinigungen und Kohlenmonoxid
bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 250°C.
11. Verwendung von Katalysatoren gemäß Ansprüchen 1-3 zur katalytischen
Verbrennung von Kraftstoffen bei Temperaturen von 700 bis 1300°C zur
Stromgewinnung.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001132441 DE10132441A1 (de) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Mischoxid-Katalysatoren und ihre Verwendung zur katalytischen Verbrennung |
| AU2002345082A AU2002345082A1 (en) | 2001-07-04 | 2002-07-03 | Mixed oxide catalysts based on zr02.al203 and their use for catalytic combustion |
| PCT/EP2002/007361 WO2003004152A2 (de) | 2001-07-04 | 2002-07-03 | Mischoxid-katalysatoren auf basis von zr02.al203 und ihre verwendung zur katalytischen verbrennung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001132441 DE10132441A1 (de) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Mischoxid-Katalysatoren und ihre Verwendung zur katalytischen Verbrennung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10132441A1 true DE10132441A1 (de) | 2003-01-23 |
Family
ID=7690598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2001132441 Withdrawn DE10132441A1 (de) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Mischoxid-Katalysatoren und ihre Verwendung zur katalytischen Verbrennung |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2002345082A1 (de) |
| DE (1) | DE10132441A1 (de) |
| WO (1) | WO2003004152A2 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005123594A2 (en) | 2004-06-21 | 2005-12-29 | Johnson Matthey Public Limited Company | Sols comprising mixed transitional metal oxide nanoparticles |
| WO2006077256A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Cinvention Ag | Metal containing composite materials |
| US7780875B2 (en) | 2005-01-13 | 2010-08-24 | Cinvention Ag | Composite materials containing carbon nanoparticles |
| US9126192B2 (en) | 2004-06-21 | 2015-09-08 | Johnson Matthey Public Limited Company | Platinum group metal oxide sols |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108435163A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-08-24 | 普利飞尔环保科技(上海)有限公司 | 一种用于VOCs废气催化燃烧Pd基整体式催化剂及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3823239A1 (de) * | 1987-07-09 | 1989-01-26 | Toyota Motor Co Ltd | Katalysator zur reinigung von auspuffgas und katalysatortraeger dafuer |
| DE68903953T2 (de) * | 1988-06-01 | 1993-04-22 | Allied Signal Inc | Katalytischer schichtkoerper fuer kraftwagen. |
| DE69324201T2 (de) * | 1992-08-31 | 1999-11-25 | Norton Chemical Process Products Corp., Stow | Katalysatorträger |
| DE69326659T2 (de) * | 1992-08-28 | 2000-05-18 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corp., Danbury | Katalysatoren zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen und ortsfesten Motoren |
| DE19918956A1 (de) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Verfahren zur automatisierten Untersuchung katalytischer und spektroskopischer Eigenschaften der Komponenten kombinatorischer Bibliotheken |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3476026D1 (en) * | 1983-09-27 | 1989-02-16 | Uop Inc | Catalyst and method for treating exhaust gases |
| JPH04330940A (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸化触媒 |
| JPH06319995A (ja) * | 1993-05-07 | 1994-11-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸化触媒 |
-
2001
- 2001-07-04 DE DE2001132441 patent/DE10132441A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-07-03 AU AU2002345082A patent/AU2002345082A1/en not_active Abandoned
- 2002-07-03 WO PCT/EP2002/007361 patent/WO2003004152A2/de not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3823239A1 (de) * | 1987-07-09 | 1989-01-26 | Toyota Motor Co Ltd | Katalysator zur reinigung von auspuffgas und katalysatortraeger dafuer |
| DE68903953T2 (de) * | 1988-06-01 | 1993-04-22 | Allied Signal Inc | Katalytischer schichtkoerper fuer kraftwagen. |
| DE69326659T2 (de) * | 1992-08-28 | 2000-05-18 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corp., Danbury | Katalysatoren zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen und ortsfesten Motoren |
| DE69324201T2 (de) * | 1992-08-31 | 1999-11-25 | Norton Chemical Process Products Corp., Stow | Katalysatorträger |
| DE19918956A1 (de) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Verfahren zur automatisierten Untersuchung katalytischer und spektroskopischer Eigenschaften der Komponenten kombinatorischer Bibliotheken |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005123594A2 (en) | 2004-06-21 | 2005-12-29 | Johnson Matthey Public Limited Company | Sols comprising mixed transitional metal oxide nanoparticles |
| WO2005123594A3 (en) * | 2004-06-21 | 2006-03-16 | Johnson Matthey Plc | Sols comprising mixed transitional metal oxide nanoparticles |
| CN1980736B (zh) * | 2004-06-21 | 2010-05-05 | 约翰森·马瑟公开有限公司 | 包含混合过渡金属氧化物纳米颗粒的溶胶 |
| US8173572B2 (en) | 2004-06-21 | 2012-05-08 | Johnson Matthey Plc | Metal oxide sols |
| US9126192B2 (en) | 2004-06-21 | 2015-09-08 | Johnson Matthey Public Limited Company | Platinum group metal oxide sols |
| US7780875B2 (en) | 2005-01-13 | 2010-08-24 | Cinvention Ag | Composite materials containing carbon nanoparticles |
| WO2006077256A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Cinvention Ag | Metal containing composite materials |
| EA012114B1 (ru) * | 2005-01-24 | 2009-08-28 | Синвеншен Аг | Способ получения металлсодержащего композиционного материала и полученный материал |
| CN100546710C (zh) * | 2005-01-24 | 2009-10-07 | 金文申有限公司 | 含金属的复合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002345082A1 (en) | 2003-01-21 |
| WO2003004152A2 (de) | 2003-01-16 |
| WO2003004152A3 (de) | 2003-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69101701T2 (de) | Katalytische Zusammensetzung zur Reinigung von Abgasen und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
| DE69627231T2 (de) | Katalysator zur Reduktion von Stickstoffoxiden in oxidierender Atmosphäre und dessen Verwendung | |
| DE3803122C1 (de) | ||
| DE69620370T2 (de) | Katalytisches Verbrennungsverfahren mit mehreren aufeinanderfolgenden Bereichen | |
| DE69917099T2 (de) | Katalysatorträger und Katalysator und Verfahren zur deren Herstellung aus einer Wasser in Öl Emulsion | |
| DE2342909C3 (de) | Katalysator zur Reduktion von Stickstoffoxiden | |
| DE68909975T2 (de) | Katalysatorträger und Katalysator zur Behandlung von Motorabgasen und Verfahren zu deren Herstellung. | |
| DE69910791T2 (de) | Abgaskatalysator enthaltend rhodium, zirkon-, cer- und lanthanoxid | |
| DE69609703T2 (de) | Oxidations- und/oder verbrennungskatalysator | |
| DE69627400T2 (de) | Katalysator zur selektiven Reduktion von Stichoxiden in einer oxidierenden Umgebung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung | |
| DE69917746T2 (de) | Dreiwegkatalysator | |
| DE3856024T2 (de) | Verfahren zur Behandlung von Abgasen mit einem Kupfer- und Ceroxid enthaltenden Katalysator | |
| DE2758388A1 (de) | Grosstueckiger katalysator sowie verfahren zur herstellung und verwendung desselben | |
| DE19546481C2 (de) | Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben | |
| DE2758451C2 (de) | ||
| DE3531757A1 (de) | Verfahren zum reformieren von methanol | |
| DE2818824A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer katalysatorzusammensetzung | |
| EP3177400A1 (de) | Katalysator zur reduktion von stickoxiden | |
| DE69823147T2 (de) | Verfahren zur Reduktion von NO und NO2 in einer oxidierenden Umgebung | |
| DE69412780T2 (de) | Dreiwegkatalysator mit Pt, Rh und Pd, alle mit separatem Träger | |
| EP1249275B1 (de) | Katalysator und Verfahren zur Entfernung von Kohlenmonoxid aus einem Reformatgas, und Verfahren zur Herstellung des Katalysators | |
| DE68904570T2 (de) | Katalysatoren fuer kraftwagenabgase. | |
| DE60036909T2 (de) | Verfaren zur Entfernung von Stickoxiden mittels eines Werkstoffes mit Ilmenit-Struktur | |
| Ogugua et al. | Advancements in low-temperature NH3-SCR of NOx using Ba-based catalysts: a critical review of preparation, mechanisms, and challenges | |
| EP0358123B1 (de) | Katalysator für die Beseitigung von in Abgasen überwiegend mit Alkohol betriebener Verbrennungskraftmaschinen enthaltenen Schadstoffen, Verfahren zur Herstellung und Verwendung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |