DE2748210A1 - Teilchen von legierungen von platinmetallen mit nichtplatinmetallen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents
Teilchen von legierungen von platinmetallen mit nichtplatinmetallen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendungInfo
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Description
33, Rue du Prince Albert, Brüssel Belgien
Teilchen von Legierungen von Platinmetallen mit Ficht platinmetallen,
Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
Die Erfindung betrifft neue Teilchen, welche eine Legierung eines Platinmetalls mit einem Nichtplatinmetall enthalten.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Katalysatoren.
Die Verfahren zur Herstellung von Legierungen mittels klassischer, metallurgischer Arbeitsweisen ergibt nur
schwierig Verbindungen, die eine mikroskopisch homogene und geordnete Struktur aufweisen. Im allgemeinen umfassen
die erhaltenen Legierungen mehrere Phasen, oder sie liegen in Form von festen, nicht-homogenen Lösungen in mikroskopischem
Maßstab vor. Darüber hinaus ermöglichen solche Arbeitsweisen nicht die Gewinnung von sehr kleinen Teilchen
mit Abmessungen unterhalb von 1 Mikron und großer, spezifischer Oberfläche.
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Venn man andererseits metallische Zusammensetzungen, welche
durch zwei unterschiedliche Metalle gebildet werden und eine große, spezifische Oberfläche aufweisen, durch Imprägnieren von festen, porösen Trägern mit Losungen von Salzen
von entsprechenden Metallen und Calcinieren des imprägnierten Trägers herstellt, ist die Struktur der erhaltenen
Produkte nicht homogen, und die beiden Metalle sind in sehr variablen Verhältnissen vorhanden, welche keiner einer
geordneten Struktur zuzuordnenden Relation entsprechen. Darüber hinaus enthalten die so erhaltenen Produkte in ihrer
Struktur Verunreinigungen, welche von den Anionen der Ausgangssalze herrühren.
Aufgabe der Erfindung sind neue Teilchen von Legierungen, welche nicht die zuvor beschriebenen Nachteile der bekannten Produkte aufweisen.
Die Erfindung betrifft daher neue Teilchen von Legierungen
eines Platinmetalle in Form von Iridium, Osmium, Palladium, Platin, Rhodium oder Ruthenium - im folgenden mit M bezeichnet - mit wenigstens einem Nichtplatinmetall in Form von
Silber, Vismuth, Cadmium, Kobalt, Kupfer, Zinn, Germanium,
Indium, Mangan, Quecksilber, Molybdän, Nickel, Gold, Blei, Rhenium, Thallium, Tellur, Technetium, Wolfram, Vanadium
oder Zink - im folgenden mit Me bezeichnet -, wobei Me wenigstens eines dieser Nichtplatlnmetalle bezeichnet, die dadurch
gekennzeichnet sind, daß sie der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:
worin bedeuten:
η die ganze Zahl 1, 2 oder 3»
m die ganze Zahl 1, 2 oder 3»
daß ihre spezifische Oberfläche zwischen 0,3 und 800
der Legierung liegt, und
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daß der mittlere Durchmesser der Legierungsteilchen zwischen 10 und 10.000 A beträgt.
Vorzugsweise liegt die spezifische Oberfläche der Teilchen der Legierung zwischen 1 und 500 m /g der Legierung, und
der mittlere Durchmesser der Teilchen liegt vorzugsweise
ρ
zwi chen 20 und 5.000 A.
zwi chen 20 und 5.000 A.
Die Erfindung betrifft insbesondere Teilchen von Legierungen eines Platinmetalls wie Palladium, Iridium, Rhodium oder Ruthenium
mit Silber, Wismuth, Cadmium, Kobalt, Kupfer, Molybdän,
Wolfram oder Zink.
Insbesondere betrifft die Erfindung Teilchen von Legierungen der folgenden Formeln: PdCo, PdCu, PdAg, PdSn, PdBi2, PdPb,
PdW, Ir2W, BuCo2, RhAg, RhBi, Rh2Cd, Rh2Co, Rh5Cu, Rh3W,
Rh2Mo, Rh2Zn und Rh,V.
Die Legierung von Rhodium und Silber, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel RhAg. Sie kristallisiert
im kubischen flächenzentrierten System, und der Parameter der Elementarzelle ist wie folgt:
ao * 4,00
Die Legierung von Rhodium und Wismuth, welche Gegenstand der
Erfindung ist, entspricht der Formel RhBi. Sie kristallisiert im hexagonalen System, und die Parameter der Elementarzelle
sind wie folgt:
ρ
aQ β 4,08 A und
aQ β 4,08 A und
co - 5,56 Ϊ.
Die Legierung von Rhodium mit Cadmium, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel Rh5Cd. Sie kristallisiert im zentrierten kubischen System, und der Parameter
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der Elementarzelle ist wie folgt:
ao - 3,18 L
Die Legierung von Rhodium mit Kobalt, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel Bh2Co. Sie kristallisiert im leubischen, flächenzentrierten System, und der Para
meter der Elementarzelle ist wie folgt:
ao - 3,73 A.
Die Legierung von Rhodium mit Kupfer, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel Rh2Cu. Sie kristallisiert im kubischen, flächenzentrierten System, und der Parameter der Elementarzelle ist wie folgt:
ao - 3,76 L
Die Legierung von Rhodium mit Molybdän, welche Gegenstand der Erfindung ist-, entspricht der Formel Rh2Mo. Sie kristallisiert im hexagonalen System, und die Parameter der Elementarzelle sind wie folgt:
ao - 2,724 f und
co - 4,357 f.
Die Legierung von Rhodium mit Wolfram, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel Rh2V. Sie kristallisiert
im hexagonalen System, und die Parameter der Elementarzelle sind wie folgti
ao - 2,730 I und
co - 4,40 A.
co - 4,40 A.
Die Legierung von Rhodium mit Zink, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel Rh2Zn. Sie kristallisiert im kubischen, zentrierten System, und der Parameter
der Elementarzelle ist wie folgt:
ao - 2,99
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Die Legierung von Ruthenium mit Kobalt, welche Gegenstand der Erfindung ist, entspricht der Formel RuCop. Sie kristallisiert
im hexagonalen System, und die Parameter der Elementarzelle sind wie folgt:
ο aQ » 2,60 A und
C0 » 4,16 f.
In den Teilchen der erfindungsgemäßen Legierung kann gegebenenfalls ein Nichtplatinmetall partiell durch ein anderes
Nichtplatinmetall der gleichen Wertigkeit, welches unter den erfindungsgemäß verwendeten ausgewählt wird, ersetzt
werden. Ein Beispiel einer Legierung dieses Typs entspricht der Formel RuCoZn. Sie kristallisiert im hexagonalen System,
und die Parameter der Elementarzelle sind wie folgt:
aQ » 2,61 A und
c » 4,18 JL
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Teilchen der Legierung.
Das Verfahren besteht darin, die gemischten Oxide von Metal len zu reduzieren, welche der folgenden allgemeinen Formel
entsprechen:
worin χ eine ganze Zahl ist, die durch folgende Beziehung wiedergegeben wird:
(ν.ή) + (v'.m)
2"
worin ν die Wertigkeit des Platinmetalle H und v* die Wertigkeit
des Nichtplatinmetalls He darstellt·
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Die Mischoxide M Me O werden im allgemeinen durch Oberleiten eines ein Reduktionsmittel wie Wasserstoff enthaltenden Gasstromes über die erhitzten Mischoxide reduziert.
Die Reaktionstemperatur liegt zwischen 100 0C und 650 0C
und vorzugsweise zwischen 150 0C und 600 0C. Temperaturen
unterhalb hiervon fuhren zu besonders langsamen Reaktionsgeschwindigkeiten, wodurch das Verfahren in wirtschaftlicher
Hinsicht weniger vorteilhaft wird. Temperaturen oberhalb hiervon führen zur Bildung von Teilchen einer Legierung, die
ziemlich große Abmessungen besitzen. Die Teilchen mit kleinen Abmessungen werden bei den niedrigsten Temperaturen erhalten.
Der Wasserstoff kann alleine oder im Gemisch mit einem gegenüber den Mischoxiden unter den'Reduktionsbedingungen inerten
Gas verwendet werden. Edelgase sind besonders gut als Inertgase geeignet. Andere Reduktionsmittel können ebenfalls geeignet sein, z. B. Stickstoffhemioxid, Kohlenmonoxid. Die
Reaktion kann in jeder an sich bekannten Vorrichtung durchgeführt werden. Man kann in einem Festbett, in einem Fließbett, kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen dienenden Mischoxide MnIMl. 0. können in jeder an sich bekannten Weise erhalten werden. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren besteht darin, bei hoher Temperatur, gegebenenfalls unter
einer oxidierenden Atmosphäre ein inniges, festes Gemisch einer Platinmetallverbindung und einer Hichtplatinmetallverbindung reagieren zu lassen.
Die Platinmetall verbindungen und die Hiohtplatinmetall verbindungen werden unter unterschiedlichen Verbindungsarten wie den
Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten, Nitraten, Formiaten, Acetaten,
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Alkoholaten, Oxalaten und Chloriden ausgewählt. Sie können zum gleichen Typ oder zu verschiedenen Typen gehören. Die
JEQatinmetalloocide ergeben die besten Ergebnisse. Bei den
NJchtplatlnmetallen sind deren Oxide, Carbonate, Nitrate,
Acetate und Chloride von Nichtplatinmetallen gut geeignet· Andere Verbindungen dieser Netalle können ebenfalls geeignet
sein.
Die Oxidationstemperatur liegt im allgemeinen zwischen 250 0C und 1300 0C, und die Beaktionszeit variiert zwischen
1 Stunde und 20 Tagen. Andere Temperaturen und andere Aufenthaltszeiten können ebenfalls geeignet sein.
Besondere Arbeitsweisen zur Herstellung von Doppeloxiden Rh^oOg und Rh^WOg sind in den luxemburgischen Patentschriften
61 435 bzw. 62 411 der Anmelderin beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Legierungsteilchen können als solche
erhalten werden, oder sie können auf einem Träger abgelagert werden. So können sie vorteilhafterweise auf porösen Trägern
mit großer spezifischer Oberfläche abgelagert werden.
Ebenfalls kann man vorteilhafterweise die erfindungsgemäßen Legierungsteilchen auf Trägern wie Titanoxid, verschiedenen
Typen von Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, Aluminosilikaten und Silikaten wie Zeoliten ablagern. Die besten Ergebnisse
werden erhalten, wenn die erfindungsgemäßen Legierungsteilchen auf Trägern abgelagert sind, welche durch Oxide
mit kristallographischen Eigenschaften gebildet werden, welche mit denjenigen des Mischoxids von Platinmetall und Nichtplatinmetall
verträglich sind, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen dienten. Im allgemeinen verwendet
man einen Träger, der ein Oxid wenigstens eines Metalls in Form von Silizium, Aluminium oder Titan enthält. Titanoxid
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Ein besondere vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der auf einen porösen Träger abgelagerten, erfindungsgemäßen
Legierungsteilchen besteht darin, auf der Oberfläche des Trägers Mischoxide herzustellen und diese auf dem Träger
befindlichen Wischoxide entsprechend den zuvor gemachten Angaben zu reduzieren.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen als Katalysatoren. Die erfindungsgemäfien Legierungsteilchen sind besonders gut als
Dehydrierungs- oder Hydrierungskatalysatoren geeignet. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei der Verwendung der
erfindungsgemäßen Legierungeteilchen als Katalysatoren zur Dehydrierung und insbesondere als Katalysatoren zum Reformieren erzielt·
Die erfindungsgemäßen Legierungsteilchen sind vorteilhafterweise auf einem Träger abgelagert, wenn sie als Katalysatoren verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Legierungsteilchen sind besonders gut als Katalysator zum Reformieren zur Dehydrierung von gesättigten, 5 bis 20 Kohlenstoffatome enthaltenden Kohlenwasserstoffen geeignet.
Die Dehydrierungsreaktion wird im allgemeinen bei Drucken zwischen 0,8 und 50 kg/cm und vorzugsweise zwischen 0,9
und 20 kg/cm durchgeführt· Die Dehydrierungstemperatur
liegt im allgemeinen zwischen 150 und 600 0C und vorzugsweise zwischen 200 und·500 0C. Die Kontaktzeiten liegen
üblicherweise zwischen 1 Sekunde und 1 Stunde. Andere Drücke, Temperaturen und Kontaktzeiten können ebenfalls geeignet
sein.
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Die Dehydrierungsreaktion kann in Anwesenheit von Wasserstoff ablaufen, so daß eine Desaktivierung des Katalysators vermieden
wird. Mengen zwischen 0,1 und 20 Mol Wasserstoff pro Mol Kohlenwasserstoff können zu diesem Zweck eingesetzt werden.
Andere Mengen können ebenfalls geeignet sein.
Ebenfalls kann man zu dem Dehydrierungsmedium verschiedene andere Zusatzstoffe, die an sich bekannt sind, zusetzen, um
die Reaktion noch weiter zu fördern.
Das Dehydrierungsverfahren, bei welchem die erfindungsgemäßen
Legierungsteilchen eingesetzt werden, kann in einem Festbett oder in einem Fließbett, kontinuierlich oder diskontinuierlich
durchgeführt werden.
Die Verwendung von erfindungsgemäßen Legierungsteilchen begünstigt
die Reaktionen der Dehydrocyclisierung und der Isomerisierung im Vergleich zu den mit getrennt verwendeten Edelmetallen
erzielten Ergebnissen.
Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterungen der Erfindung, und sie zeigen die bemerkenswerten Ergebnisse,
welche bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen als Katalysatoren erreicht wurden.
Die Beispiele 1 bis 10, 14 und 15 zeigen verschiedene Arten zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen.
Die Beispiele 11 und 12 zeigen eine Verfahrensweise zur Ablagerung der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen auf einem
porösen Träger. Die Beispiele 13 und 16 zeigen die bemerkenswerten Ergebnisse, welche bei der Verwendung der erfindungsgemäßen
Legierungsteilchen als Katalysatoren zum Reformieren erzielt wurden.
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Beispiel 1
Legierung BhJIo
Das Mischoxid Rh2MoO6, hergestellt nach dem in der luxemburgischen Patentschrift 61 435 Verfahren, wurde unter
Wasserstoff auf 500 0C erhitzt. Die Thermodifferentialanalyse unter Wasserstoff zeigt eine Spitze der Reduktion
des Rh2MoO6, deren Maximum bei 168 0C liegt.
Röntgenkristallographische Analysen, durchgeführt an dem
so erhaltenen Pulver, zeigten, daß die Legierung Rh2Mo im
hexagonalen System kristallisiert, dessen Parameter der
Elementarzellen die folgenden sind:
aQ »2,724 A und
co - 4,357 L
Die Abmessungen der Teilchen liegen ungefähr zwischen 20 und 200 A.
Beispiel 2
Legierung
Das Mischoxid Rh2WOg, hergestellt nach der in der luxemburgischen Patentschrift 62 411 beschriebenen Verfahrensweise, wurde unter Wasserstoff auf 500 0C erhitzt. Die
Thermodifferentialanalyse unter Wasserstoff zeigt eine Spitze der Reduktion dee RhgWO,, deren Maximum bei 205 0C liegt.
An dem so erhaltenen Pulver durchgeführte, röntgenkristallographische Analysen zeigten, daß die Legierung Rh2W im
hexagonalen System kristallisiert, dessen Parameter der Elementarzelle die folgenden sind:
ao ■ 2,730 A und
co - 4,40 A.
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Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 A, und ihre spezifische Oberfläche beträgt ungefähr 30 m /g.
Beispiel 3
Legierung RhpZn
Legierung RhpZn
Zu 5,786 g Rh2O, mischt man 1,213 g ZnO, um das Mischoxid
EhoZnO^ herzustellen. Das gut homogenisierte Gemisch wurde
einer thermischen Behandlung an der Luft während 16 Stunden bei 850 0C unterzogen. Das erhaltene Oxid, überprüft
durch Röntgenbeugung, wurde in einer Strömung von Wasserstoff-Helium
(25/75 Vol.-%), deren Durchsatzmenge 50 cmvmin
betrug, während 4 Stunden bei 600 0C reduziert.
Die an dem so erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristallographischen
Analysen zeigten eine Legierung Rh2Zn, die im zentrierten, kubischen System vom CsCl-Gitter kristallisiert,
und dessen Parameter der Elementarzelle ist:
ao = 2,99 A.
Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200
Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200
Beispiel 4
Legierung Rh2Cd
Legierung Rh2Cd
Zu 1,328 g Rh2O, wurden 1,395 g Cd-acetat hinzugemischt, um
das Mischoxid Rh2CdO^ herzustellen. Anschließend wurde das
Gemisch in einem Achatmörser zerkleinert, um ein gut homogenes Gemisch zu erhalten, das einerHitzebehandlung von
10 Minuten an Luft bei einer Temperatur von 1000 0C unterzogen
wurde, und nachdem das Produkt erneut zermahlen worden war, wurde es einer Hitzebehandlung während 24 Stunden
bei 1100 0C unterzogen. Auf diese Weise wurde das Mischoxid
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2 erhalten. Das so erhaltene Mischoxid wurde anschließend
zerkleinert, bis eine Teilchenabmessung von 1 Mikron oder darunter erhalten wurde, anschließend wurde es in einem Strom
von Wasserstoff-Helium (25/75 Vol.-%) bei einer Durchsatzmenge von 50 cmvmin während 4 Stunden bei 300 0C reduziert.
Die an dem so erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristenographischen Analysen zeigten eine Metallphase Hh2Cd,
welche im zentrierten, kubischen System von CsCl-Struktur
kristallisiert, und deren Parameter der Elementarzelle ist:
ao - 5,18 A.
ο Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 A.
Beispiel 5
Legierung
Zu 3,860 g Bh2O, wurden in homogener Weise 1,140 g CoO zur
Herstellung von Bh2CoO4 hinzugemischt. Das Gemisch wurde
einer Hitzebehandlung an Luft während 24 Stunden bei 1100 0C
unterzogen. Die an dem so erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristallographisehen Analysen zeigten, daß das Mischoxid im kubischen System vom Spinelltyp kristallisiert.
Schließlich wurde dieses Mischoxid, Bh2CoO., unter einem
Strom von Wasserstoff/Helium (25/75 Vol.-%) mit einer Durchsatzmenge von 50 cmvmin während 4 Stunden bei 600 0C reduziert.
Die röntgenkristallographische Analyse des erhaltenen Produktes zeigte, daß die Legierung Bh2Co im kubischen, flächenzentrierten System kristallisiert, deren Parameter der Elementarzelle ist:
ao « 3,73 I-
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Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 J.
Zu 4,47 g RkpOjt wurden in homogener Weise in einer Kugelmühle
1,30 g LipCO, zur Herstellung von LiRhOp zugemischt. Das
Gemisch wurde einer Hitzebehandlung an Luft während 18 Stunden bei 800 0C unterzogen. Durch Röntgenstrahlbeugung wurde
bestätigt, daß das erhaltene Pulver LiRhO,, war.
Zu 1,26 g LiRhOp wurden in homogener Weise 4,05 g
2,5 g KNO, zugemischt. Das KNO, wurde als Flußmittel verwendet.
Das so erhaltene Gemisch wurde in ein unter Vakuum verschlossenes Rohr aus hochschmelzendem Glas (Pyrex-Rohr)
eingegeben und während 5 Stunden bei 350 0C hitzebehandelt.
Das erhaltene Produkt wurde gründlich mit entraineralisiertem Wasser zur Entfernung von LiNO, und KNO, gewaschen. Das
erhaltene Mischoxid RhAgOp, das durch Röntgenbeugung überprüft wurde, wurde anschließend unter einer Strömung von
Wasserstoff-HeIium (25/75 Vol.-%) bei einer Durchsatzmenge
von 50 cmVmin während 4 Stunden bei 300 0C reduziert.
Die an dem so erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristallographisehen
Analysen zeigten das Vorhandensein einer Legierung RhAg, welche im kubischen, flächenzentrierten System
mit einem Kristallparameter:
ao m 4,00 A
kristallisiert.
ο Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 A.
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Beispiel 7
Legierung_RhBi
Zu 5,289 g Hh2O, wurden zur Herstellung des Mischoxids BiBhO,
20,216 g Bi(HO,;,.5H2O zugemischt. Anschließend wurde das
Gemisch in einem Achatmörser zur Herstellung eines gut homogenen Gemisches vermählen, dieses wurde einer Hitzebehandlung
während 20 Stunden bei 800 0C unterzogen. Das so erhaltene
und durch Röntgenbeugung kontrollierte Mischoxid BiEhO. wurde
unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium (25/75 Vol.-%)
bei einer Durchsatzmenge von 50 cmvmin während 4- Stunden
bei 600 °C reduziert. Die Differentialthermoanalyse unter Wasserstoff zeigt eine Reduktionsspitze von BiHhO,, deren
Maximum bei 185 °C liegt.
Die an dem reduzierten Mischoxid durchgeführten, radiokristallographischen Analysen zeigen, daß die gebildete Legierung
im hexagonalen System mit folgenden Kristallparametern
kristallisiert:
aQ » A,08 A und
co - 5,56 £.
Beispiel 8
Legierung Bh2Cu
Zu 3,80 g Bh2O, wurden in homogener Weise mit Hilfe einer
Kugelmühle zur Herstellung des Mischoxids Bh2CuO^ 1,193 S
CuO zugemischt. Das Gemisch wurde bei gewöhnlicher Temperatür unter einem Druck von 1000 kg/cm zu Tabletten gepreßt,
anschließend einer Hitzebehandlung von 2 Stunden bei 750 0C
und anschließend von 3 Stunden bei 850 0C unter Luft unterzogen. Das durch Böntgenbeugung überprüfte Mischoxid
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wurde unter einer Strömung von Wasserstoff bei einer Durchsatzmenge
von 100 cm*/min "bis zu 500 0C während ungefähr
1 Stunde reduziert. Die Differentialthermoanalyse zeigt eine exotherme Spitze der Reduktion des Mischoxids, wobei
der Gipfelpunkt bei 167 0C liegt. Die röntgenkristallographische
Analyse zeigt die Existenz einer Legierung RhpCu, welche im kubischen, flächenzentrierten System mit folgendem
Kristallparameter kristallisiert:
ao - 3,76 X.
Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 A.
Beispiel 9
Legierung RuCορ
Legierung RuCορ
Zu 0,9^3 g RuOp wurden in homogener Weise zur Herstellung
von RuCOoO^ 1,056 g CoO zugemischt. Anschließend wurde das
Gemisch einer Hitzebehandlung bei 950 °C während 60 Stunden
in einem unter Vakuum verschlossenen Quarzrohr unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene und durch Röntgenbeugung über
prüfte Mischoxid RuCooO^ wurde unter einer Strömung von
Wasserstoff-HeIium (50/50 Vol.-%) bei einem Durchsatz von
40 cmVmin während 4 Stunden bei 500 0C reduziert.
Die gebildete Legierung RuCo2 kristallisiert im hexagonalen
System mit folgenden Kristallparametern:
aA « 2,60 A und
ο ο
c ■ 4,16 A.
ο Die Abmessungen der Teilchen liegen zwischen 20 und 200 A.
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"If 27*8210
Zu 0,180 g BUO2 vurden in homogener Weise zur Herstellung
von RuCoZnO^ 0,103 g CoO und 0,112 g ZnO zugemischt· An»
schließend wurde das Gemisch einer Hitzebehandlung bei 950 0C
während 60 Stunden in einen unter Vakuum verschlossenen Quarzrohr unterzogen· Das auf diese Weise erhaltene und
durch Böntgenbeugung überprüfte Hischoxid BuCoZnO^ wurde
unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium (50/30 Vol.-%)
bei einer Durchsatzmenge von 40 cnr/min während 3 Stunden
bei 600 0C reduziert·
Die gebildete Legierung BoCoZn kristallisierte im hexagonalen System mit folgenden Kristallparametern:
ao " 2»61 I
co - 4,18 A.
Es wurde ein Ti-hydroxid durch Fällung einer sauren Lösung von 2,94 g TiCl^ nit Ammoniak bis zu einem pH-Wert von 6
hergestellt·
Nach den Filtrieren, Waschen und Trocknen bei 100 0C wurden
4,08 g BhClz.xHpO und 1,80 g WO, zu diesem Niederschlag
zugemischt· Das Gemisch wurde in einer Kugelmühle homogenisiert und bei einer Temperatur von 330 0C während 2 Stunden
calciniert· Das Genisch wurde anschließend in einen Achatmörser zermahlen, um ein gut homogenes Gemisch zu erhalten,
dieses wurde einen mechanischen Tablettiervorgang bei
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gewöhnlicher Temperatur unter einem Druck von 400 kg/cm
unterworfen. Anschließend wurde eine Hitzebehandlung von 18 Stunden bei 950 0C durchgeführt. Die auf diese Weise erhaltene
Tablette wurde anschließend zermahlen, bis Teilchen mit einer Abmessung von 1 Mikron oder weniger erhalten wurden.
Die an dem auf diese Weise erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristallographisehen Analysen zeigten die Existenz
einer festen Lösung zwischen dem einfachen Oxid TiOp und
dem Mischoxid Rh2WOg, in einem stöchiometrisehen Verhältnis
von 2/1. Die Elementarparameter der quadratischen Zelle der festen Lösung Eh2WO6.2TiO2 vom Rutiltyp betrugen:
a0 - 4,63 Ä und
co - 2,98 A.
co - 2,98 A.
Die auf diese Weise erhaltene, feste Lösung wurde anschließend unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium (25/75 Vol.-%)
bei einer Durchsatzmenge von 50 cmvniin bei 500 0C während
1 Stunde reduziert. Die an dem erhaltenen Pulver durchgeführten, röntgenkristallographischen Analysen zeigten die gleichzeitige
Anwesenheit von TiO2 vom Rutiltyp und der Legierung
Rh2W. Eine Mikrofotographie bei einer Vergrößerung von
250 000 0, aufgenommen im Elektronenmikroskop in der Durchsicht» zeigt, daß die Teilchen mit ungefähr 50 A fein unterteilt
und auf der Oberfläche des TiO2 verteilt sind.
Legierung Rh2W, abgelagert auf einem Titanoxidträger
Das TiO2 wurde durch Ausfällung einer sauren Lösung von TiCl^
mittels Ammoniak bei pH - 6, anschließende Filtration, Waschen und Trocknen bei 100 0C in einem Rotationsverdampfer (Geschwindigkeit
100 üpm) und anschließende Calcination bei 750 0C
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" *»" 27*8210
während 24- Stunden erhalten.
Während einer Stunde wurden 5 g des TiO2 in einem Rotationsverdampfer mit einer ammoniakalischen Lösung von H2WO4
(257 mg H2WO4 in 50 ml TN NH4OH) imprägniert, anschließend
wurde zur Trockne eingedampft. Anschließend wurde das erhaltene Produkt während 1 Stunde in einem Rotationsverdampfer
mit einer wäßrigen Lösung von RhCl~.xH20 (542 mg RhC 1,.XH2O
in 50 ml entmineralisiertem Wasser) imprägniert. Nach dem
Eindampfen zur Trockne wurde das Produkt aufeinanderfolgend
Hitzebehandlungen von 2 Stunden bei 350 0C, von 1 Stunde bei
750 0C und abschließend von 16 Stunden bei 950 0C unterzogen.
Das auf dem TiO2 getragene Eh2WO6 (Gehalt 0,5 g RhgWOg/5 g
wurde anschließend unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium
(25/75 Vol.-%), deren Dur cheat zmenge 50 cmVmin betrug,
während 4· Stunden bei 400 0C reduziert.
Eine Hikrofotographie bei einer Vergrößerung von 250 000 0,
aufgenommen im Elektronenmikroskop in der Durchsicht, zeigt Körner yon Rh2W von ungefähr 50 A, verteilt auf dem Träger
Eine Gasströmung von Wasserstoff und Helium in einem Verhältnis von 79/21 Vol.-% wird in flüssiges, auf 40 0C gebrachtes
Heptan so eingeleitet, daß ein Volumenverhältnis von Wasserstoff : Heptan von 4-,7 in der auf diese Weise erhaltenen,
neuen Gasphase erreicht wird· Diese neue Gasphase wird über einen Katalysator, wie er im Beispiel 2 beschrieben wurde,
der in einem Festbett auf einer Platte aus Frittenglas auf
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einer Temperatur von 417 0C angeordnet ist, geleitet.
Die chromatographische Analyse der Reaktionsprodukte zeigt die Anwesenheit von nennenswerten Mengen von Isomerisierungsprodukten
und Dehydrocyclosierungsprodukten wie Toluol,
Benzol, Cyclohexan, 1,3-Dimethylcyclopentan, Cyclopentan,
Methylcyclohexan, Methylcyclopentan, Methylpentan, den 2-
und 3-Methylhexanen, Hexen-(1), 4- und 2-Methylpenten-(1)
und Hexan.
Die erzielten Ergebnisse zeigen die bemerkenswerte Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen als Reformierungskatalysator.
Beispiel 14
Legierung_PdCo
Legierung_PdCo
Zu 0,500 g PdCl2 wurden zur Herstellung des Mischoxids PdCoO2
0,422 g CoO zugemischt. Anschließend wurde das Gemisch in einem Achatmörser zur Herstellung eines gut homogenen Gemisches
zerkleinert, dieses wurde einer Hitzebehandlung von 10 Minuten in der Luft bei einer Temperatur von 700 0C und nach einem
erneuten Zerkleinern des Produktes einer Hitzebehandlung von 16 Stunden bei 700 0C unterzogen. Auf diese Weise wurde das
Mischoxid PdCoO2 erhalten. Das erhaltene Produkt wurde gründlich
mit entmineralisiertem Wasser zur Entfernung von CoClp-Spuren
gewaschen, anschließend wurde das Produkt aufeinanderfolgend
mit Bromwasser während 30 Minuten behandelt, dann gewaschen
und mit Königswasser während 30 Minuten behandelt.
Nach der Filtration und dem Waschen mit Wasser wurde das erhaltene Mischoxid, PdCoO2, durch Röntgenbeugung überprüft
und anschließend unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium
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(23/75 Vol.-%) nit einer Durchsatzmenge von 50 emv min
während 3 Stunden bei 420 0C reduziert.
Die an dem so erhaltenen Pulver durchgeführten, rontgenkristallographischen Analysen zeigten eine metallische Phase
PdCo, welche im kubischen, flachenzentrierten System kristal
lisiert, und deren Parameter der Elementar zelle ist:
ao -
Beispiel 15
Legierung PdBi2
1 »583 g B*2°3 «!gemischt» Das gut homogenisierte Gemisch wurde
einer Hitzebehandlung an der Luft während 60 Stunden bei 700 0C
unterzogen. Das erhaltene und durch RÖntgenbeugung überprüfte
Oxid wurde unter einer Strömung von Wasserstoff-Helium (25/75
Vol.-%), deren Durchsatsmenge 50 emv min betrug, während
2 Stunden bei 620 0C reduziert. Die an dem so erhaltenen Pulver
durchgeführten, röntgenkrietallographischen Analysen zeigten
eine Legierung PdBi2, welche im monoklinen System kristallisiert, und deren Parameter der Elementarzelle wie folgt sind:
ao- 12,72 L·
bo - 4,28 I,
co - 5»66 I, und
B - 1O2°5O*V
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2749210
Der Beformierungsversuch des Beispiels 13 wurde wiederholt,
wobei der in Beispiel 1 beschriebene Katalysator eingesetzt wurde. Die Temperatur lag bei 402 0C. Ebenfalls wie in
Beispiel 13 wurde die Bildung von nennenswerten Mengen von Isomerisierungsprodukten und Dehydrocyclisierungsprodukten
beobachtet, was die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Legierungsteilchen als Reformierungskatalysator zeigt.
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Claims (1)
- PatentansprücheTeilchen einer Legierung eines Platinmetalls in Form von Iridium, Osmium, Palladium, Platin, Rhodium oder Ruthenium -im folgenden mit H bezeichnet - mit wenigstens einem Hichtplatinmetall in Form von Silber, Wiemuth, Cadmium, Kobalt, Kupfer, Zinn, Germanium, Indium, Mangan, Quecksilber, Molybdän, Nickel, Gold, Blei» Rhenium, Thallium, Tellur, Technetium, Wolfram, Vanadium oder Zink - im folgenden mit Ml bezeichnet und wobei Μέ wenigstens ein NLchtplatinmetall darstellt -, dadurch gekennzeich net, daß sie der allgemeinen Formel entspricht:worin η eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 bedeutet und m eine ganze Zahl von 1,2 oder 3 ist, und wobei die spezifische Oberfläche zwischen 0,5 und 800 m /g Legierung liegt und wobei der mittlere Durchmesser der Legierungsteilchen zwischen 10 und 10.000 A liegt.2. Teilchen einer ,Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Oberfläche der Legierungsteilchen zwischen 1 und 500 m /g der Legierung liegt, und daß der mittlere Durchmesser der Legierungsteilchen zwischen 20 und 5.000 A liegt.3· Teilchen einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Platinmetall H Rh, .Pd, Ru öder Ir ist, und daß das Hichtplatinmetall He Silber Wismuth, Cadmium, Kobalt, Kupfer, Molybdän, Wolfram oder Zink ist.809819/0732Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel BhAg entsprechen, und daß sie im'kubischen, flächenzentrierten System kristallisieren, wobei der Parameter der ZelleaQ » 4,00 Abeträgt.5· Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RhBi entsprechen, und daß sie im>hexagonalen System kristallisieren, wobei die Para meter der Elementarzelle wie folgt sind:βΛ » 4,08 1 undο ο
co - 5,56 A.6. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie der Formel Rh2Cd entsprechen, und daß sie im kubischen, zentrierten System kristallisieren, wo bei der Parameter der Elementarzelle wie folgt ist:ao » 3,18 A.7. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie der Formel Rh^Co entsprechen, und daß sie im kubischen, flächenzentrierten System kristallisie ren, wobei der Parameter der Elementarzelle ist:a0 » 3,738. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RhpCu entsprechen, und daß sie im kubischen, flächenzentrierten System kristallisieren, wobei der Parameter der Elementarzelle ist.ao - 3,76 I.809819/07329. Teilchen einer Legierung nach. Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß sie der Formel Ehjio entsprechen, und daß sie im hexagonalen System Kristallisieren, wobei die Parameter der Elementarzelle sind:ao - 2,724 A und co - 4,357 A.10. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RhgV entsprechen, und daß sie im hexagonalen System kristallisieren, wobei die Parameter der Elementarzelle sind:ao - 2,730 J und co - 4,40 A.11. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RhpZn entsprechen, und daß sie im kubischen, zentrierten System kristallisieren, wobei der Parameter der Elementarzelle ist:ao - 2,9912. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RuCo2 entsprechen, und daß sie im hexagonalen System kristallisieren, wobei die Parameter der Elementarzelle sindtao ■ 2,60 A und co - 4,16 f.13· Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel RuCoZn entsprechen, und daß sie im hexagonalen System kristallisieren, wobei die Parameter der Elementarzelle sind:Hn - 2,61 A undc_ - 4,18 A.809819/073214. Teilchen einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem inerten, porösen Träger abgelagert sind.15. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger ein Oxid wenigstens eines Metalls in form von Silizium, Titan oder Aluminium enthält.16. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß der inerte, poröse Träger Titanoxid ist.17. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel PdCo entsprechen, und daß sie im kubischen, flächenzentrierten System kristallisieren, wobei der Parameter der Elementarzelleist: οao - 3,75 A.18. Teilchen einer Legierung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel PdBip entsprechen, und daß sie im monoklinen System kristallisieren, wodie Parameter der !Elementarzelle sind:ao - 12,72 A,
bo - 4,28 I,
c ■ 5»66 A, und
ß - 102°50'.19. Verfahren zur Herstellung von Teilchen einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischoxide von Metallen reduziert, welche der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:Mn M°m °x809819/0.7 32- atf -worin ζ eine durch die Besiehung<v.n) + (v'.m) 2gegebene, ganze Zahl ist, worin ν die Wertigkeit des platinmetalle M und ▼» die Wertigkeit des Nichtplatinmetalls Me bedeuten·20. Verfahren nach Anspruch 19f dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in Anwesenheit eines Wasserstoff enthaltenden Gasstroms durchgeführt wird·21· Verfahren nach einen der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion' bei einer Temperatur zwischen 100 0C und 650 0C durchgeführt wird.22. Verfahren zur kataly tischen Dehydrierung, dadurch gekennzeichnet, daß nan die Dehydrierung in Anwesenheit von Teilchen einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 durchführt·23· Verfahren zur kataly tischen Dehydrierung nach Anspruch 21, angewandt auf die Dehydrierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen·21-. Verfahren zur katalyti sehen Dehydrierung nach Anspruch 23, angewandt auf die Dehydrierung von gesättigten, 5 bis Kohlenstoff atome enthaltenden Kohlenwasserstoff en.Verfahren zur katalytischen Dehydrierung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Dehydrierung zwischen 300 0C und 600 0C liegt.809819/0732
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