DE1792570C

DE1792570C - Verfahren zur Herstellung eines Iridiumkatalysators zum Zersetzen von Hydrazin und dessen Derivaten

Info

Publication number: DE1792570C
Application number: DE19681792570
Authority: DE
Inventors: Guy Prof Sceaux Contour Jean Pierre Fontenay Aux Roses Pannetier, (Frankreich)
Original assignee: Centre National d'Etudes Spati ales, Paris
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1973-04-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Iridiumkatalysators zum Zersetzen von Hydrazin und dessen Derivaten.

Hydrazin hat die Eigenschaft, sich bei Kontakt mit bestimmten Katalysatoren unter Entstehung eines gasförmigen Gemisches von Wasserstoff, Stickstoff lind Ammoniak zu zersetzen. Nach dem gleichen Prinzip kann die Zersetzung der Dtiivate des Hydrazins erreicht werden. Wegen dieser Eigenschaft haben Hydrazin und seine Derivate als Raketentreibmittel großes Interesse gefunden.

Bei einem bekannten Verfahren wird zum Zersetzen von Hydrazin unter anderem auch Iridium in in Form eines Trägerkatalysators benutzt. Der Katalysator wird durch Adsorption einer Iridiumverbindung auf einem Träger und Reduktion der Metallverbindung zum Metall hergestellt. Die Zersetzungsreaktionen, die mit diesem bekannten Katalysator katalysiert werden, gehen jedoch langsam vor sich; die Zersetzung selbst kleiner Hydrazinmengen verläuft in Minuten. In Mikroantrieben, wie sie in der Astronautik Verwendung finden, ist aber eine spont;> ■' Zersetzung erforderlich.

Zur Herstellung eines Iridiumkatalysators ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem der Aluminiumoxydträger mit einer Iridiumsalzlösung imprägniert wird, anschließend wird das Iridium auf dem Träger mit der Lösung eines Alkalimetallboranats gefällt, getrocknet und im WasserstofTstrom erhitzt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dall mehrere Imprägnierungs- und Reduktionsvorgänge erforderlich sind, wenn der Katalysator eine größere Menge Metall enthalten soll. Außerdem entsteht bei dem erhaltenen Katalysator durch Erosion eine Schicht inerten Trägers, welche die Aktivität des Katalysators herabsetzt.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren zur Herstellung eines Iridiumkatalysators zum Zersetzen von Hydrazin und dessen Derivaten zu schaffen, das einfacher und wirtschaftlicher ist und mit dem sich größere Mengen Katalysator herstellen lassen. Es soll ein Katalysator erhalten werden, bei welchem der aktive Bestandteil, also das Iridiummtitall, über den ganzen Träger als gleichmäßige Schicht verteilt ist. Der Katalysator soll hinsichtlich der Zersetzung von Hydrazin und seinen Derivaten wirksamer sein als die bekannten; er soll bewirken, daß die Zersetzung von Hydrazin bzw. dessen Derivate spontan erfolgt. Außerdem soll er seine Wirksamkeit lange behalten.

Zur Lösung de Aufgabe wird von dem vorstehend geschilderten bekannten Verfahren ausgegangen, also einem Verfahren, bei welchem der Aluminiumoxydtrpijer mit einer Iridiumsalzlösung imprägniert wird, anschließend das Iridium auf dem Träger mit der Lösung eines Alkalimetallboranats gefällt, getrocknet und im Wasserstoffstrom erhitzt wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des lmprägnicrens von Aluminiumoxyd mit wässeriger Iridiumsalzlösung Α'.,Ο., in Form eines kolloidalen rehydratisierbaren Pulvers mit pulverformigem H₂[IrCI₁.] in dem dem gewünschten Iridiumgehalt entspiechenden Verhältnis miteinander vermischt, die trockene Mischung mit Wasser hydratisiert, getrocknet und so lange geglüht wird, bis wenigstens ein Teil des rehydratisierbaren Aluminiumoxyds in ν-ΑΙ.,Ο., umgewandelt und das Gemisch frei von Schwefel und Brom ist, das geglühte Produkt gemahlen und erst dann die Reduktion zum Iridium mit Alkaliborpnat mit anschließendem Trocknen und Erhitzen im Wasserstoffstrom vorgenommen wird.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird also der Katalysator aus Hexachloriudiumsäurc und einem kolloidalen rehydratisierbaren Aluminiumoxyd, welches wegen der Rehydratation ein sehr reines und sehr homogenes Aluminiumoxydgcl gibt, hergestellt.

Es ist nämlich gefunden worden, daß sich bei den bekannten Verfahren der Schwefel (meist in Form von SO.,, SO.,", SO₄"~) und das Brom, welche aus den Ausgangsprodukten zur Herstellung des Iridiums und aus dem /-Aluminiumoxyd stammen, sich im fertigen Katalysator in nennenswerten Mengen wiederfinden und für den Katalysatoi Gifte darstellen.

Vorzugsweise wird das v-Aluminiumoxyd, welche das poröse Trägermaterial bildet, so lange erhitzt, daß es eine spezifische Oberfläche zwischen 100 und 200 m²/g hat, wodurch eine optimale katalytische Wirksamkeit erhalten wird.

Das Iridium wird in das poröse Trägermaterial im Verhältnis von etwa 25 bis 45 Gewichtsprozent eingearbeitet.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausfiihrungsbcispiels genauer beschrieben werden.

Beispiel

Zuerst wurde eine trockene Mischung von pulverförmigem Aluminiumoxyd und Hexachloriridiumsäure im Verhältnis von 30 Gewichtsprozent Iridium, bezogen auf Aluminiumoxyd, hergestellt. Dann wurde zur Hydratisierung der Mischung Wasser zugegeben, und zwar 2 g pro Gramm trockene Mischung, das Ganze kräftig durchgeknetet und die Paste im Trockenschrank bei 110 C 2 Stunden getrocknet. Anschließend wurde das trockene Pulver in einem inerten Gasstrom (StickslolTstrom) bei 550¹C 24 Stunden geglüht, um einen Teil des Aluminiumoxyds in ;-Aluminiumoxyd zu überführen

und den Schwefel unter Bildung von SO.,, SO₃"" und SO₄"" und das Brom, das von der Verhüttung des Iridiums und der Herstellung der Hexachloriridiumsäure stammt, zu eliminieren. Durch dieses lange Glühen wurde das Aluminiumoxyd in einen porösen Träger großer spezifischer Oberfläche (etwa 100 bis 200 m-'/g) übergeführt. Das geglühte Produkt wurde dann zu einer Granulatgröße von 1 bis 2 mm gemahlen. In diesem Stadium des Herstellungsverfahrens befindet sich das iridium noch in gebundenem Zustand. Es wurde dann mit der zehnfachen störhiometrischen Menge einer zwcimolaren wässerigen Kaliumboranatlösung reduziert. Diese Reduktion führt zu einer sch. ^roßen Zerteüung des AIuminiums. Danach wurde gründlich gewaschen, um die Kaliumsalze zu entfernen, und im Trockenschrank 12 Stunden bei 60° C getrocknet. Im Anschluß daran wurde der Katalysator aktiviert, indem er 12 Stunden bei 3(K)'' C einem Wasserstoffstrom ausgesetzt wurde.

Anwendungsbeispiel

In einer Reaktionskammer, die 1 cm^:l des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators enthielt, wurden 1,3 g Hydrazin pro Sekunde zersetzt. Dies entspricht einer Schubkraft von etwa 3 Newton (3 · U)"·'¹ dyn). Die Startzeit des Systems war außerordentlich kurz, sie betrug etwa 20 Millisekunden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines Iridiumkatalysators zum Zersetzen von Hydrazin und dessen Derivaten, bei welchem der Aluminiumoxydträger mit einer Iridiumsalzlösiing imprägniert wird, anschließend das Iridium auf dem Träger mit der Lösung eines Alkalimetallboranats gefällt, getrocknet und im Wasserstoffstrom erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Imprägniereiis von Aluminiumoxyd mit wässeriger Indiumsalzlösung ΑΙ.,Ο., in Form eines kolloidalen rehydratisierbaren Pulvers mit pulvcrförmigem H.,|lrCl,.] in dem dem gewünschten Iridiumgehalt entsprechenden Verhältnis miteinander vermischt, die trockene Mischung mit Wasser h>dratisiert, getrocknet und so la..ge geglüht wird, bis wenigstens ein Teil des rehydratisierbaren Aluminiumoxyds in ν-ΑΙ.,Ο., umgewandclt und das Gemisch frei von Schwefel und Brom ist, das geglühte Produkt gemahlen und erst dann die Reduktion /um Iridium mil Alkaliboranat mit anschließendem Trocknen und Erhitzen im WasserstofTstrom vorgenommen wird, as