DE10160359A1 - Catalyst used for cleaning gases (claimed) e.g. in the chemical and electronics industries, especially in the manufacture of ammonia and chips contains gold on a support - Google Patents
Catalyst used for cleaning gases (claimed) e.g. in the chemical and electronics industries, especially in the manufacture of ammonia and chips contains gold on a supportInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysator, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung. The invention relates to a catalyst, a process its manufacture and its use.
Im chemischen und elektronischen Bereich müssen zum Teil hochreine Gase verwendet werden. Insbesondere dürfen oxidierende und reduzierende Gase, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe oder Sauerstoff, einen Anteil von 5 ppb (ppb bedeutet parts per billion, bezogen auf das Volumen) nicht überschreiten. In the chemical and electronic field, some high-purity gases can be used. In particular, may oxidizing and reducing gases, such as hydrogen, Carbon monoxide, hydrocarbons or oxygen, one Share of 5 ppb (ppb means parts per billion to the volume).
Zur Reinigung von Stickstoff, der aus der Luft durch fraktionierte Destillation gewonnen wird, ist es notwendig, das in ihm enthaltende Kohlenmonoxid zu entfernen, bevor er beispielsweise zur Ammoniak-Herstellung oder zur Chip- Herstellung weiterverwendet wird. To purify nitrogen from the air fractional distillation is obtained, it is necessary remove the carbon monoxide it contains before it for example for the production of ammonia or for chip Manufacturing continues to be used.
Es ist bekannt, Kohlenmonoxid aus Stickstoff zu entfernen, indem man komprimierte Luft auf Temperaturen von 120 bis 250°C erhitzt und dann über einen Katalysator leitet. Dabei wird Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und der ebenfalls in der Luft enthaltende Wasserstoff zu Wasser oxidiert. It is known to remove carbon monoxide from nitrogen by bringing compressed air to temperatures from 120 to Heated 250 ° C and then passed over a catalyst. This turns carbon monoxide into carbon dioxide and so too Hydrogen contained in the air is oxidized to water.
Die beiden Produkte können dann durch Adsorption aus der Luft entfernt werden. The two products can then be adsorbed from the Air can be removed.
Als Katalysator wird üblicherweise Palladium auf Aluminiumoxid verwendet. Der Gehalt an Kohlenmonoxid kann auf einen Wert von kleiner 10 ppb gesenkt werden (siehe Prospekt Fixed Bed Catalyst Degussa AG 09/98). Palladium is usually used as the catalyst Alumina used. The carbon monoxide content can be reduced to a value of less than 10 ppb (see Brochure Fixed Bed Catalyst Degussa AG 09/98).
Der bekannte Katalysator weist den Nachteil auf, daß für die Durchführung der Oxidationsreaktion eine relativ hohe Temperatur eingestellt werden muß. The known catalyst has the disadvantage that for the implementation of the oxidation reaction is relatively high Temperature must be set.
Es besteht somit die Aufgabe, einen Katalysator zu entwickeln, der diese Nachteile nicht aufweist. It is therefore the task of a catalyst develop that does not have these disadvantages.
Gegenstand der Erfindung ist ein Katalysator, enthaltend Gold auf einem Träger. The invention relates to a catalyst containing Gold on a support.
Das Gold kann sowohl in elementarem Zustand oder als Ion auf den Träger aufgebracht sein. Die Beladung mit Gold kann 0,1 Gew.-% - 5,0 Gew.-% betragen. The gold can be either in elemental state or as an ion be applied to the carrier. The loading with gold can 0.1% by weight - 5.0% by weight.
Als Träger kann pyrogen hergestelltes Metalloxid und/oder Metalloidoxid und/oder Mischoxid zum Beispiel pyrogen hergestelltes Titandioxid verwendet werden. Pyrogenically produced metal oxide and / or Metalloid oxide and / or mixed oxide, for example pyrogenic produced titanium dioxide can be used.
Pyrogen hergestellte Metalloxide und/oder Metalloidoxide und/oder Mischoxide sowie zum Beispiel pyrogen hergestelltes Titandioxid sind bekannt aus Ullmann's Enzyklopädie der technischen Chemie Band 21, Seite 464 (1982). Pyrogenically produced metal oxides and / or metalloid oxides and / or mixed oxides and, for example, pyrogenic Titanium dioxide produced are known from Ullmann's Encyclopedia of Technical Chemistry Volume 21, page 464 (1982).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man pyrogen hergestelltes Titandioxid als Träger verwenden. In a preferred embodiment of the invention, one can Use pyrogenic titanium dioxide as a carrier.
Der Träger kann pulverförmig oder geformt sein. Er kann in Form von Preßlingen und/oder Extrudaten, die auf bekanntem Wege hergestellt werden, eingesetzt werden. Bevorzugt werden Extrudate eingesetzt. The carrier can be powdered or shaped. He can in Form of compacts and / or extrudates based on known Ways are made, used. Prefers extrudates are used.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können Extrudate des pyrogen hergestellten Titandioxides eingesetzt werden, die aus der US 5,120,701, beziehungsweise der EP 0 452 619 A1 bekannt sind. In a preferred embodiment of the invention Extrudates of the pyrogenically produced titanium dioxide are used, which are known from US 5,120,701, and EP 0 452 619 A1 are known.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können
Titandioxidpreßlinge mit den folgenden physikalisch-
chemischen Kenndaten:
Außendurchmesser: 0,7-25 mm
BET-Oberfläche
nach DIN 66 131: 1-50 m2/g
Porenvolumen: 0,01-0,50 ml/g
Porenverteilung: mindestens 90% der Poren im
Bereich dPoren = 10-60 nm
Bruchfestigkeit: 10-150 N/Preßling
TiO2-Phase: 20-100% Rutil; Rest Anates
Weißgrad nach
Berger: > 35
eingesetzt werden.
In a preferred embodiment of the invention, titanium dioxide compacts with the following physico-chemical characteristics:
Outside diameter: 0.7-25 mm
BET surface area
according to DIN 66 131: 1-50 m 2 / g
Pore volume: 0.01-0.50 ml / g
Pore distribution: at least 90% of the pores in the range d pores = 10-60 nm
Breaking strength: 10-150 N / compact
TiO 2 phase: 20-100% rutile; Rest of Anate's whiteness
Berger:> 35
be used.
Sie können hergestellt werden, indem man das pyrogen hergestellte Titandioxid in Gegenwart von vollentsalztem Wasser mit einem Befeuchtungsmittel und/oder gegebenenfalls einer Base und/oder gegebenenfalls einem Bindemittel und/oder gegebenenfalls einem Verformungshilfsmittel und/oder gegebenenfalls einem Porenbildner intensiv vermischt, die erhaltene Masse bei Drücken zwischen 1 und 100 bar zu Formkörpern extrudiert, die Formkörper bei Temperaturen zwischen 50 und 160°C trocknet und anschließend in Umgebungsluft bei Temperaturen von 200 bis 700°C 1 bis 5 Stunden kalziniert. They can be made by making the pyrogen manufactured titanium dioxide in the presence of fully desalinated Water with a humidifier and / or if necessary a base and / or optionally a binder and / or optionally a deformation aid and / or possibly a pore former mixed, the mass obtained at pressures between 1 and 100 bar extruded into moldings, the moldings at Dries temperatures between 50 and 160 ° C and then in ambient air at temperatures from 200 to Calcined at 700 ° C for 1 to 5 hours.
Als Befeuchtungsmittel
können die folgenden Stoffe
eingesetzt werden:
Alkohole, Glycerin,
Diethylenglykol oder
Polyethylenoxid
The following substances can be used as humidifiers:
Alcohols, glycerin, diethylene glycol or polyethylene oxide
Als Basen können
gegebenenfalls im Gemisch
die folgenden Stoffe
eingesetzt werden:
NH3, Urotropin, organische
Amine wie zum Beispiel
Monoethanolamin
The following substances can optionally be used as bases in a mixture:
NH 3 , urotropin, organic amines such as monoethanolamine
Als Bindemittel können die
folgenden Stoffe eingesetzt
werden:
Cellulosederivate, zum
Beispiel
Carboxymethylcellulose,
Methylhydroxyethylcellulose
(Tylose) oder
unsubstituierte Cellulosen
Polyethylen, Polypropylen,
Polyvinylalkohol,
Polyacrylamid, Polystyrol
The following substances can be used as binders:
Cellulose derivatives, for example carboxymethyl cellulose, methyl hydroxyethyl cellulose (tylose) or unsubstituted cellulose, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polystyrene
Als Verformungshilfsmittel
können die folgenden Stoffe
eingesetzt werden:
Milchsäure oder andere
organische Säuren
The following substances can be used as deformation aids:
Lactic acid or other organic acids
Als Porenbildner können die
folgenden Stoffe eingesetzt
werden:
Pulp (Holzschliff) Melamin,
Pentaerythit
The following substances can be used as pore formers:
Pulp (wood pulp) melamine, pentaerythite
Das Befeuchtungsmittel kann - bezogen auf die Gesamtmischung - in Mengen von 5 bis 50 Gew.-% enthalten sein. The humidifier can - based on the Total mixture - contained in amounts of 5 to 50 wt .-% his.
Die Base kann - bezogen auf die Gesamtmischung - in Mengen von 0 bis 20 Gew.-% enthalten sein. The base can - based on the total mixture - in quantities from 0 to 20% by weight.
Das Bindemittel kann - bezogen auf die Gesamtmischung - in Mengen von 0,01 bis 15 Gew.-% enthalten sein. The binder can - in relation to the total mixture Amounts of 0.01 to 15 wt .-% may be included.
Das Verformungshilfsmittel kann - bezogen auf die Gesamtmischung - in Mengen von 0 bis 10 Gew.-% enthalten sein. The deformation aid can - based on the Total mixture - contained in amounts of 0 to 10 wt .-% his.
Der Porenbildner kann - bezogen auf die Gesamtmischung - in Mengen von 0 bis 20 Gew.-% enthalten sein. The pore former can - based on the total mixture - in Amounts of 0 to 20 wt .-% may be included.
In einer Ausführungsform kann man das pyrogen hergestellte Titandioxid mit Methylhydroxyethylcellulose (Tylose) und/oder gegebenenfalls CMC und/oder gegebenenfalls Polyethylenoxid und/oder gegebenenfalls Monoethanolamin und/oder gegebenenfalls NH3 und/oder gegebenenfalls Milchsäure und/oder gegebenenfalls Polyvinylalkohol und/oder gegebenenfalls Pulp und/oder gegebenenfalls Melamin in Gegenwart von vollentsalztem Wasser intensiv vermischen, die erhaltene Masse bei Drücken zwischen 1 und 100 bar zu Formkörpern extrudieren, die Formkörper, bei Temperaturen zwischen 50 und 160°C trocknen und sie dann in Umgebungsluft bei im Bereich von 200-700°C liegenden Temperaturen 0,5-5 Stunden kalzinieren. In one embodiment, the pyrogenically produced titanium dioxide can be treated with methylhydroxyethyl cellulose (tylose) and / or optionally CMC and / or optionally polyethylene oxide and / or optionally monoethanolamine and / or optionally NH 3 and / or optionally lactic acid and / or optionally polyvinyl alcohol and / or optionally pulp and / or if necessary, mix melamine intensively in the presence of fully demineralized water, extrude the mass obtained at pressures between 1 and 100 bar into moldings, dry the moldings at temperatures between 50 and 160 ° C and then in ambient air at 200- Calcine temperatures of 700 ° C for 0.5-5 hours.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Katalysators, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man pyrogen hergestelltes Metalloxid, Metalloidoxid und/oder Mischoxid mittels einer wäßrigen Goldsalz-Lösung, die auf einen pH-Wert des isoelektrischen Neutralpunktes des Metalloxides, Metalloidoxides und/oder Mischoxides eingestellt ist, behandelt, trocknet und anschließend bei einer Temperatur von 200-400°C in Luft, Inertgas oder Formiergas, bestehend aus 5% H2 und 95% N2, kalziniert. Another object of the invention is a process for the preparation of the catalyst, which is characterized in that pyrogenically produced metal oxide, metalloid oxide and / or mixed oxide by means of an aqueous gold salt solution which has a pH of the isoelectric neutral point of the metal oxide, metalloid oxide and / or mixed oxides is set, treated, dried and then calcined at a temperature of 200-400 ° C in air, inert gas or forming gas, consisting of 5% H 2 and 95% N 2 .
Formiergas dient nicht nur zur Reduktion des Au3+ 2O3, sondern hilft bei der Zersetzung bei höheren Temperaturen, indem der Wasserstoff im Formiergas (5% H2/95% N2) den frei werdenden Sauerstoff als Wasser bindet. Forming gas not only serves to reduce Au 3+ 2 O 3 , but also helps with decomposition at higher temperatures, as the hydrogen in the forming gas (5% H 2 /95% N 2 ) binds the released oxygen as water.
Als Goldsalz-Lösung kann HAuCl4 in Wasser eingesetzt werden. Die Konzentration der HAuCl4-Lösung in Wasser kann 0,1 bis 150 g/l, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 g/l, betragen. Durch Trocknung und Kalzination entsteht über die Stufe von Goldhydroxid dreiwertiges Goldoxid. Dieses zersetzt sich bei der Kalzination unter Bildung von feinen metallischen Goldpartikeln. HAuCl 4 in water can be used as the gold salt solution. The concentration of the HAuCl 4 solution in water can be 0.1 to 150 g / l, preferably 0.1 to 2.0 g / l. By drying and calcining, trivalent gold oxide is formed via the stage of gold hydroxide. This decomposes during the calcination with the formation of fine metallic gold particles.
Das HAuCl4 wird in Wasser gelöst. Dabei bildet sich AuCl3 + HCl. Diese Lösung reagiert sauer. Ab einem pH = 3 aufwärts durch Zugabe einer Base wie NaOH werden nacheinander die Schritte HAuCl3(OH)[pH = 3] → HAuCl2(OH)2 → HAuCl(OH)3 → HAu(OH)4[pH 10 bis < 11] gebildet. Die letzte Verbindung fällt dann aus. Erfindungsgemäß sind alle Schritte zwischen pH = 3-9/10 also möglich. Vorteilhaft ist allerdings pH = 3-7, und insbesondere 6-7 wenn TiO2 als Träger verwendet wird. The HAuCl 4 is dissolved in water. AuCl 3 + HCl is formed. This solution is acidic. From a pH = 3 upwards by adding a base such as NaOH, the steps HAuCl 3 (OH) [pH = 3] → HAuCl 2 (OH) 2 → HAuCl (OH) 3 → HAu (OH) 4 [pH 10 to < 11] formed. The last connection then fails. According to the invention, all steps between pH = 3-9 / 10 are therefore possible. However, pH = 3-7 is advantageous, and especially 6-7 if TiO 2 is used as a carrier.
Die Einstellung in der Nähe des isoelektrischen Neutralpunktes kann zum Beispiel mittels Natronlauge oder wäßriger Natriumcarbonat-Lösung oder auch andere bekannter Puffermedien erfolgen. Der pH-Wert kann 3 bis 7, vorzugsweise 6-7 betragen. Bei einer Temperatur von 60 bis 70°C kann ein pH-Wert von 6 bis 7 eingestellt werden. The setting near the isoelectric Neutral point can, for example, using sodium hydroxide solution or aqueous sodium carbonate solution or other known ones Buffer media are done. The pH can range from 3 to 7, preferably be 6-7. At a temperature of 60 A pH of 6 to 7 can be set up to 70 ° C.
Bei der Behandlung des Trägers mit der wäßrigen Goldsalz- Lösung wird kein Gold ausgefällt. Vielmehr erfolgt die Ausbildung einer chemischen Bindung. When treating the carrier with the aqueous gold salt Solution, no gold is precipitated. Rather, the Chemical bond formation.
Der Neutralpunkt ist Temperaturabhängig. Jedoch ist eine erhöhte Temperatur (> Raumtemperatur, < Siedetemperatur des Reaktionsmediums Wasser) von Vorteil, da es die Ausbildung der chemischen Bindung Trägeroberfläche - Goldsalzteilchen begünstigt beziehungsweise beschleunigt. The neutral point is temperature dependent. However, one is increased temperature (> room temperature, <boiling temperature of the Reaction medium water) is advantageous since it is training the chemical bond carrier surface - gold salt particles favored or accelerated.
Die Temperatur kann zwischen Raumtemperatur bis unterhalb der Siedetemperatur liegen. Bevorzugt wird ein Temperaturbereich von 60 bis 80°C eingehalten. The temperature can range from room temperature to below the boiling point. A is preferred Temperature range of 60 to 80 ° C maintained.
Der Träger kann bis zu 80 Gew.-% beladen werden. Bei der Verwendung von Titandioxid beträgt der Neutralpunkt pH 7 bei einer Temperatur von 70°C. The carrier can be loaded up to 80% by weight. In the When using titanium dioxide, the neutral point is pH 7 at a temperature of 70 ° C.
Während der Beladung kann gegebenenfalls der pH-Wert nachjustiert werden. If necessary, the pH can be adjusted during loading be readjusted.
Eine zweite Einflußmöglichkeit ist die Temperatur. Beispielsweise kann für TiO2 pH = 7 bei 70°C (oder auch pH = 7,5 bei 40°C); für zum Beispiel SiO2 pH = 4 bei 50°C eingestellt werden. Bei zum Beispiel TiO2 mit pH = 6 bei 70°C, dauert die ganze Herstellung etwas länger, weil die chemische Reaktion der Goldsalzteilchen auf der Trägeroberfläche der geschwindigkeitsbestimmende und zugleich kritische Schritt ist. A second influence is the temperature. For example, for TiO 2 pH = 7 at 70 ° C (or also pH = 7.5 at 40 ° C); for example, SiO 2 pH = 4 can be set at 50 ° C. For example, with TiO 2 with pH = 6 at 70 ° C, the entire production takes a little longer because the chemical reaction of the gold salt particles on the carrier surface is the rate-determining and at the same time critical step.
Entscheidend ist, daß erfindungsgemäß sehr kleine und hochaktive Teilchen durch das Herstellverfahren erhalten werden. Die Beladung des TiO2-Trägers, der als Extrudat vorliegt, mit Gold kann 0,1 bis 5,0 Gew.-% betragen. It is crucial that according to the invention very small and highly active particles are obtained by the manufacturing process. The loading of the TiO 2 carrier, which is present as an extrudate, with gold can be 0.1 to 5.0% by weight.
Der erfindungsgemäße Katalysator weist, wenn Titandioxid als Träger eingesetzt wird, eine lila-graue Farbe auf. Er ist an der Luft stabil. Die Teilchengröße der aktiven Partikel, die an der äußeren Oberfläche des Trägers lokalisiert sind, beträgt 1-3 nm (siehe TEM gemäß Fig. 3 und 4) Teilchen > 10 nm sind inaktiv. The catalyst according to the invention has a purple-gray color when titanium dioxide is used as the carrier. It is stable in the air. The particle size of the active particles, which are located on the outer surface of the support, is 1-3 nm (see TEM according to FIGS. 3 and 4). Particles> 10 nm are inactive.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann zur Reinigung von Gasen, insbesondere zur Entfernung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus der Luft eingesetzt werden. The catalyst of the invention can be used to purify Gases, especially for the removal of carbon monoxide and Hydrogen from the air can be used.
Mit dem erfindungsgemäßen Katalysator ist es möglich, die Reinigung von komprimierter Luft, beziehungsweise von sauerstoffenthaltenden Gasen bei deutlich niedrigeren Temperaturen im Bereich von 20 bis 100°C durchzuführen, in Abhängigkeit von der Raumgeschwindigkeit und Konzentration der zu entfernenden Stoffe. With the catalyst of the invention it is possible to Purification of compressed air, respectively oxygen-containing gases at significantly lower Temperatures in the range of 20 to 100 ° C, in Dependence on space velocity and concentration of the substances to be removed.
Die Reinigung bedeutet die Entfernung von CO und H2 aus Luft, beziehungsweise sauerstoffhaltigen Gasen, wobei H2 zu H2O und CO zu CO2 umgesetzt werden. The cleaning means the removal of CO and H 2 from air or oxygen-containing gases, H 2 being converted to H 2 O and CO to CO 2 .
Die enthaltenden Katalysatoren können mehrfach mit den gleichen Resultaten eingesetzt werden. The catalysts contained can be used several times with the same results can be used.
Als Titandioxid wird in den Beispielen das pyrogen
hergestellte Titandioxid P 25 verwendet, das mit den
folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten charakterisiert
wird:
In the examples, the pyrogenically produced titanium dioxide P 25 is used as titanium dioxide, which is characterized by the following physico-chemical characteristics:
Die BET-Oberfläche wird gemäß DIN 66 131 mit Stickstoff bestimmt. The BET surface is covered with nitrogen in accordance with DIN 66 131 certainly.
Das Porenvolumen wird rechnerisch aus der Summe der Mikro-, Meso- und Makroporen bestimmt. The pore volume is calculated from the sum of the micro, Meso- and macropores determined.
Die Bruchfestigkeit wird mittels des Bruchfestigkeitstesters der Fa. Erweka, Typ TBH 28, bestimmt. The breaking strength is determined by means of the Breaking strength tester from Erweka, type TBH 28, certainly.
Die Bestimmung der Mikro- und Mesoporen erfolgt durch Aufnahme einer N2-Isotherme und deren Auswertung nach BET, de Boer und Barret, Joyner, Halenda. The micro and mesopores are determined by recording an N 2 isotherm and evaluating them according to BET, de Boer and Barret, Joyner, Halenda.
Die Bestimmung der Makroporen erfolgt durch das Hg-
Einpreßverfahren.
Beispiel 1
8,0 kg Titandioxid P 25: (100% TiO2)
1,0 kg 2-%ige Tylose-Lösung: (0,25% Tylose)
100 g Polyethylenoxid: (1,25% Polyethylenoxid)
werden unter Zusatz von vollentsalztem Wasser in einem
Knetaggregat 4-8 h lang geknetet. Die so erhaltene
plastische Masse wird bei Drücken zwischen 10-30 bar
extrudiert, bei 70°C getrocknet und nach stufenweiser
Temperaturerhöhung bei 620°C, 4 h lang kalziniert.
Die so erhaltenen Formlinge weisen die folgenden
physikalisch-chemischen Kenndaten auf:
1.0 kg 2% tylose solution: (0.25% tylose)
100 g polyethylene oxide: (1.25% polyethylene oxide)
are kneaded in a kneading unit for 4-8 hours with the addition of deionized water. The plastic mass obtained in this way is extruded at pressures between 10-30 bar, dried at 70 ° C. and calcined for 4 hours after increasing the temperature gradually at 620 ° C. The moldings obtained in this way have the following physico-chemical characteristics:
1,7 g einer 30%-igen HAuCl4-Lösung (7,5 × 10-3 mol) werden in 1500 ml Wasser (83,3 mol) gelöst. Die gelb-klare Lösung wird unter Rühren auf 70°C (343 K) erwärmt. Nun werden 100 g TiO2-Extrudate gemäß Beispiel 1 (1,25 mol) hinzugegeben. Unter Kontrolle des pH-Wertes (zum Beispiel mittels Titration) wird nun rasch eine 0,2 N NaOH-Lösung hinzugegeben und der pH-Wert auf pH 7 eingestellt. Nach 2 h bleibt der pH-Wert konstant. Das überstehende Wasser wird dekantiert und verworfen. Eine Untersuchung auf eventuelle Restmengen Gold, die mittels Hydrazin durchgeführt wird, ist negativ. 1.7 g of a 30% HAuCl 4 solution (7.5 × 10 -3 mol) are dissolved in 1500 ml of water (83.3 mol). The yellow-clear solution is heated to 70 ° C. (343 K) with stirring. 100 g of TiO 2 extrudates according to Example 1 (1.25 mol) are now added. While checking the pH (for example by titration), a 0.2 N NaOH solution is now added quickly and the pH is adjusted to pH 7. After 2 h the pH remains constant. The excess water is decanted and discarded. An examination for possible residual amounts of gold, which is carried out using hydrazine, is negative.
Der belegte Träger wird zunächst bei 80°C-120°C (105°C) im Trockenschrank getrocknet und anschließend bei 250°C unter Formiergas kalziniert. Der fertige Katalysator 0,5% Au/TiO2 hat eine violett-graue Farbe, und einen Gold-Gehalt von durchschnittlich 305 ± 0,5 ng (Nanogram pro Extrudat). The coated support is first dried in a drying cabinet at 80 ° C.-120 ° C. (105 ° C.) and then calcined at 250 ° C. under forming gas. The finished catalyst 0.5% Au / TiO 2 has a violet-gray color and an average gold content of 305 ± 0.5 ng (nanograms per extrudate).
100 g TiO2 Extrudate gemäß Beispiel 1 (1,25 mol) werden in 1,5 l Wasser (83,3 mol) vorgelegt und auf 70°C (343 K) erwärmt. Mittels einer Titrisol Pufferlösung wird ein pH- Wert von 7 eingestellt. Nun erfolgt die Zugabe von 1,67 g einer 30%-igen Goldchloridlösung (1,5 mmol). Der pH-Wert wird nachkontrolliert und auf pH = 7 gehalten. Der Endpunkt der vollständigen Goldaufnahme durch den Träger wird zum Beispiel durch Zugabe von Hydrazin in das Wasser bestätigt. Es erfolgt kein schwarzer Niederschlag. Es wird abdekantiert und weiter wie in Beispiel 1 verfahren. 100 g of TiO 2 extrudates according to Example 1 (1.25 mol) are placed in 1.5 l of water (83.3 mol) and heated to 70 ° C (343 K). A pH of 7 is set using a Titrisol buffer solution. Now 1.67 g of a 30% gold chloride solution (1.5 mmol) are added. The pH is checked and kept at pH = 7. The end point of the complete uptake of gold by the carrier is confirmed, for example, by adding hydrazine to the water. There is no black precipitation. It is decanted off and proceed as in Example 1.
Im Einzelnen wird die Prüfung der Katalysatoren wie folgt
durchgeführt:
20 ml Katalysator werden in einem Rohrreaktor aus Edelstahl
eingefüllt. Durch den Reaktor wird Druckluft, die mittels
eines Wassersättigers befeuchtet wurde, geleitet. Der Druck
ist 6 bar abs. Der Durchfluß beträgt 7200 ml/min.
Die Druckluft enthält ca. 100-200 vppb CO und 200-1000 vppb
H2. Die Gehalte an Kohlenmonoxid und Wasserstoff in
der Luft können je nach Umgebung schwanken. Aus diesem
Grunde werden Bereiche angegeben.
In detail, the testing of the catalysts is carried out as follows:
20 ml of catalyst are placed in a tubular reactor made of stainless steel. Compressed air which has been humidified by means of a water saturator is passed through the reactor. The pressure is 6 bar abs. The flow is 7200 ml / min. The compressed air contains approx. 100-200 vppb CO and 200-1000 vppb H 2 . The levels of carbon monoxide and hydrogen in the air can vary depending on the environment. For this reason, areas are given.
Innerhalb von 20 h wird eine Temperaturrampe von 180°C bis zu Raumtemperatur gefahren. Es wird die Temperatur (Temperaturmessung im Katalysatorbett) ermittelt, bei der im Reingas zum erstenmal eine Konzentration > 5 vppb CO, beziehungsweise H2 gemessen wird. Die Messung geschieht mittels eines RGA-Instruments von Trace Analytical. Die Gaskonzentrationen werden mittels IR-Spektroskopie ermittelt. A temperature ramp of 180 ° C to room temperature is run within 20 hours. The temperature (temperature measurement in the catalyst bed) is determined at which a concentration> 5 vppb CO or H 2 is measured for the first time in the clean gas. The measurement is carried out using an RGA instrument from Trace Analytical. The gas concentrations are determined by means of IR spectroscopy.
Die erhaltenen Daten (Restkonzentration CO und H2,
Temperatur, Zeit) werden als Grafik dargestellt. Dabei
werden die Temperatur und die Konzentration an
nichtumgesetzten Kohlenmonoxid und Wasserstoff gegen die Zeit
logarithmisch aufgetragen. An der Stelle des Durchbruchs,
an der zum erstenmal CO und H2 detektiert werden kann, wird
die dazugehörige Temperatur abgelesen als Maß für die
Aktivität des Katalysators.
(Beurteilungskriterium für die Katalysatoraktivität ist die
Temperatur, die erforderlich ist, um CO- und H2-
Restkonzentrationen von ≤ 5 ppb zu erreichen)
The data obtained (residual concentration CO and H 2 , temperature, time) are shown as a graphic. The temperature and the concentration of unreacted carbon monoxide and hydrogen are logarithmically plotted against time. At the point of the breakthrough where CO and H 2 can be detected for the first time, the associated temperature is read off as a measure of the activity of the catalyst.
(The assessment criterion for the catalyst activity is the temperature which is required in order to reach residual CO and H 2 concentrations of ≤ 5 ppb)
Mit dem erfindungsgemäßen Katalysator gemäß Beispiel 2 wird die Entfernung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus Luft untersucht. Der Gehalt an Kohlenmonoxid und Wasserstoff beträgt bis zu 1000 ppb. With the catalyst according to the invention according to Example 2 the removal of carbon monoxide and hydrogen from air examined. The content of carbon monoxide and hydrogen is up to 1000 ppb.
Die komprimierte Luft wird bei einer Temperatur von 60 bis 70°C über den Katalysator geleitet. Der in der Luft enthaltende Wasserstoff wird bei dieser Temperatur vollständig zu Wasser oxidiert, das Kohlenmonoxid vollständig zu CO2 umgesetzt. The compressed air is passed over the catalyst at a temperature of 60 to 70 ° C. The hydrogen contained in the air is completely oxidized to water at this temperature, the carbon monoxide completely converted to CO 2 .
H2 und CO können nicht mehr bei einer analytischen Nachweisgrenze von 5 ppb nachgewiesen werden. Die entstandenen Produkte Wasser und Kohlendioxid können auf bekanntem Wege aus der Luft entfernt werden. Die Ergebnisse dieses Beispiels sind in der Fig. 2 graphisch dargestellt. H 2 and CO can no longer be detected at an analytical detection limit of 5 ppb. The resulting products water and carbon dioxide can be removed from the air in a known manner. The results of this example are shown graphically in FIG. 2.
300 g γ(Gamma)-Al2O3 werden in einer Imprägniertrommel vorgelegt. Hinzu wird 7,5 g einer 20 wt-%igen PdCl2-Lösung gegeben, die in 70 ml Wasser + 9 ml NaOH-Lösung (10 wt-%) verdünnt wird. Die wäßrige Lösung wird komplett vom Träger aufgenommen. Anschließend wird der Katalysator bei 110°C getrocknet und anschließend mit einer basischen Lösung gewaschen. Nach erneuter Trocknung wird der Katalysator bei 400°C im Formiergasstrom reduziert. 300 g of γ (gamma) -Al 2 O 3 are placed in an impregnation drum. 7.5 g of a 20% by weight PdCl 2 solution are added, which is diluted in 70 ml of water + 9 ml of NaOH solution (10% by weight). The aqueous solution is completely absorbed by the carrier. The catalyst is then dried at 110 ° C. and then washed with a basic solution. After drying again, the catalyst is reduced at 400 ° C in the forming gas stream.
Die Testung beziehungsweise die Anwendung des erhaltenen Katalysators erfolgt analog Beispiel 4. Bei Temperaturen ≥ 130°C werden kein CO und H2 detektiert. The test or use of the catalyst obtained is carried out analogously to Example 4. No CO and H 2 are detected at temperatures 130 130 ° C.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Katalysators ergibt sich aus dem Vergleich der Fig. 1 und 2. The advantage of the catalyst according to the invention results from the comparison of FIGS. 1 and 2.
Es zeigen Fig. 1 das Beispiel 5 mit einem bekannten Katalysator (Pd auf Al2O3) und Fig. 2 das Anwendungsbeispiel 4 mit einem Katalysator gemäß Erfindung. In the drawings Fig. 1, the Example 5 with a known catalyst (Pd on Al 2 O 3) and Fig. 2, the Application Example 4 with a catalyst according to the invention.
In den Figuren sind die Mengen an CO beziehungsweise H2, gegen die Zeit, während der die Reaktionstemperatur abgesenkt und anschließend die Grenztemperatur bestimmt wird, aufgetragen. Die Grenztemperatur ist die Temperatur, bei der CO und H2 in Konzentrationen von größer 5 ppb detektiert werden können. In the figures, the amounts of CO and H 2 are plotted against the time during which the reaction temperature is lowered and the limit temperature is subsequently determined. The limit temperature is the temperature at which CO and H 2 can be detected in concentrations greater than 5 ppb.
Daraus folgt, daß bei einer Anwendung des Katalysators die Reaktionstemperatur in dem Bereich der Grenztemperatur oder höher liegen muß, falls niedrigere Gehalte als < 5 ppb ( = Volumen-ppb) in dem Feingas realisiert werden sollen. It follows that when using the catalyst Reaction temperature in the range of the limit temperature or must be higher if the contents are lower than <5 ppb (= Volume ppb) in which fine gas is to be realized.
In den Figuren bedeuten weiterhin:
Tlimit (CO) < 24°C = bei 24°C wurde der Versuch beendet,
weil an dieser Stelle schon kein CO
mehr detektiert werden konnte.
In the figures furthermore mean:
T limit (CO) <24 ° C = the test was ended at 24 ° C because no CO could be detected at this point.
Die Gehalte an CO und H2 in der Luft können schwanken, daher wird ein Bereich von 100 bis 500 beziehungsweise 500 bis 1000 vppb angegeben. The levels of CO and H 2 in the air can fluctuate, so a range from 100 to 500 and 500 to 1000 vppb is given.
GHSV bedeutet Raumgeschwindigkeit. GHSV means space velocity.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Rasterelektronenmikroskop- Aufnahmen (TEM) des erfindungsgemäßen Katalysators. FIGS. 3 and 4 show scanning electron microscope (TEM) images of the catalyst according to the invention.
Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Gold-Katalysator bei einer Vergrößerung von 250.000 (*2 für die optische Darstellung), also 500.000. Fig. 3 shows the gold catalyst according to the invention at a magnification of 250,000 (* 2 for visual presentation), so 500,000.
Fig. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Gold-Katalysator bei einer Vergrößerung von 750.000 (*2 für die optische Darstellung), also 1,5 Mio. Fig. 4 shows the gold catalyst according to the invention at a magnification of 750,000 (* 2 for visual presentation), thus 1.5m
Deutlich sind die kleinen, gleichmäßig runden Goldpartikel auf dem TiO2-Träger, mit einer Größe von 1-3 nm (10-9 m) zu erkennen. The small, uniformly round gold particles on the TiO 2 support , with a size of 1-3 nm (10 -9 m), are clearly visible.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10160359A DE10160359A1 (en) | 2001-12-08 | 2001-12-08 | Catalyst used for cleaning gases (claimed) e.g. in the chemical and electronics industries, especially in the manufacture of ammonia and chips contains gold on a support |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10160359A DE10160359A1 (en) | 2001-12-08 | 2001-12-08 | Catalyst used for cleaning gases (claimed) e.g. in the chemical and electronics industries, especially in the manufacture of ammonia and chips contains gold on a support |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10160359A1 true DE10160359A1 (en) | 2003-06-18 |
Family
ID=7708514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10160359A Withdrawn DE10160359A1 (en) | 2001-12-08 | 2001-12-08 | Catalyst used for cleaning gases (claimed) e.g. in the chemical and electronics industries, especially in the manufacture of ammonia and chips contains gold on a support |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10160359A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4839327A (en) * | 1987-04-08 | 1989-06-13 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for the production of ultra-fine gold particles immobilized on a metal oxide |
| EP0709360B1 (en) * | 1994-10-28 | 1998-12-30 | AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY MINISTRY OF INTERNATIONAL TRADE & INDUSTRY | Method for production of alcohol, ketone, and aldehyde by oxidation of hydrocarbon |
-
2001
- 2001-12-08 DE DE10160359A patent/DE10160359A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4839327A (en) * | 1987-04-08 | 1989-06-13 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for the production of ultra-fine gold particles immobilized on a metal oxide |
| EP0709360B1 (en) * | 1994-10-28 | 1998-12-30 | AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY MINISTRY OF INTERNATIONAL TRADE & INDUSTRY | Method for production of alcohol, ketone, and aldehyde by oxidation of hydrocarbon |
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