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WO2011018219A2 - Thermocatalytically active moulded body, method for the production thereof and use thereof - Google Patents

Thermocatalytically active moulded body, method for the production thereof and use thereof Download PDF

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WO2011018219A2
WO2011018219A2 PCT/EP2010/004928 EP2010004928W WO2011018219A2 WO 2011018219 A2 WO2011018219 A2 WO 2011018219A2 EP 2010004928 W EP2010004928 W EP 2010004928W WO 2011018219 A2 WO2011018219 A2 WO 2011018219A2
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WO
WIPO (PCT)
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lithium
molding according
thermocatalytically
shaped body
thermocatalytically active
Prior art date
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PCT/EP2010/004928
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German (de)
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Inka Henze
Matthias Bockmeyer
Andrea Anton
Gerhard Weber
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Schott AG
Original Assignee
Schott AG
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Publication date
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Publication of WO2011018219A3 publication Critical patent/WO2011018219A3/en
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a thermocatalytically active molding, to a process for its preparation and to its use.
  • the catalytic activity of lithium has been known for a long time, for example for the catalysis of chemical reactions, such as polymerization reactions, alcohol hydrogenations and hydrogenations.
  • GB 834217 describes a Ziegler-Natta catalyst consisting of a titanium compound which has preferably been treated with an aluminum compound and in one example also with lithium aluminum hydride. This catalyst is used to catalyze the polymerization reaction of polyolefins from solution.
  • No. 5,227,530 B1 describes a multimetal oxide catalyst of crystalline copper / chromium / aluminum / borate for converting alcohol into aldehydes and ketones. Among others, lithium is used as metallic doping.
  • DE 37 37 277 C2 describes a heterogeneous catalyst based on reduced copper / zinc oxides, which in addition to nickel and cobalt still contain additives of alkali metals. The additives cause a higher selectivity of the reaction and thus fewer by-products.
  • thermocatalytically active layers and surfaces are well known and are used for the decomposition of pollutants, such as in the stationary or mobile exhaust gas purification or to support the self-cleaning of organic contaminants, such as in ovens.
  • pollutants such as in the stationary or mobile exhaust gas purification or to support the self-cleaning of organic contaminants, such as in ovens.
  • these are precious metal coatings, eg platinum coatings, as described in DE 101 50 825 to enamel coatings containing transition metals.
  • thermocatalytic purification In a thermocatalytic purification, the decomposition and oxidation or the combustion of pollutants and gaseous exhaust gases takes place by means of catalytically or oxidatively acting agent even at reduced temperatures, ie temperatures well below 500 0 C. Therefore, from a cost standpoint, catalytic systems are also known Pyrolysis systems preferable. In catalytically active cleaning systems, the surface to be cleaned is usually provided with a thermocatalytic active coating.
  • the document US Pat. No. 7,297,656 B2 describes catalytic layers which degrade diesel soot.
  • the coating consists of doped Metallloxidplatinaten, wherein in addition to platinum and lithium may be included.
  • a catalyst is described from a combination of lithium and platinum or palladium.
  • the lithium should prevent poisoning reactions of platinum or palladium.
  • Lithium is produced in an Al 2 O 3 support in the strongest possible bond, to which then the catalytically active components platinum or palladium and other metals are applied. This type of catalyst is used for emission control.
  • a method for reducing the ignition temperature of diesel soot filtered out of exhaust gas from diesel engines, in which the exhaust gas is passed over a catalytically active substance which is applied to a cordierite monolithic filter body, is known from document EP 0 105 113 B1.
  • the catalytically active substance is Li 2 O, CuCl 1 V 2 O 5 with 1 to 30 wt .-% alkali metal oxide, vanadate, preferably of Li, Na, K or Ce, or perrhenate, preferably of K or Ag.
  • the object is achieved by a thermocatalytically active molding, wherein the molding consists of at least two components mixed together, wherein at least one of the components consists of at least one lithium compound or contains at least one lithium compound and, if a lithium compound Li 2 ⁇ , at least another lithium compound, which is not in the form of Li 2 O, is present.
  • thermocatalysis or thermocatalytic means here that the activation energy of a reaction is reduced by means of the molding according to the invention such that the reaction temperature is lowered.
  • the lithium compound is essentially the thermocatalytically active part of the component.
  • the shaped body can be free of Li 2 O, except for unavoidable impurities, such as occur, for example, in the raw materials used or are formed as a result of the production.
  • the component consisting of the lithium compound or containing the lithium compound may contain at least 2% by weight, preferably at least 3% by weight and more preferably at least 5% by weight of lithium.
  • the component consisting of the lithium compound or containing the lithium compound may have a cation ratio of lithium to other cations of the component. greater than 1: 15, preferably greater than 1:10, particularly preferably greater than 1: 5.
  • the shaped body may contain, in addition to the lithium compound, other thermocatalytically active compounds.
  • the shaped body can not contain any further thermocatalytically active compounds.
  • the shaped body is preferably suitable for thermocatalysis of reaction at temperatures below 400 ° C., preferably below 380 ° C., and more preferably below 350 ° C.
  • the lithium compound may be an amorphous inorganic and / or a crystalline inorganic compound, in particular a single and / or multi-component compound of the oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na , Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm , Ta, W be.
  • the lithium compound may be in the form of mixed oxides, ceramics, glass ceramics or glasses.
  • the lithium compound may be an inorganic lithium salt, in particular lithium phosphate, lithium nitrate, lithium halide or lithium sulfate, a metal-organic lithium compounds, in particular lithium acetate, lithium citrate tetrahydrate, lithium propionate or a lithium derivative of carboxylic acids.
  • inorganic lithium salt in particular lithium phosphate, lithium nitrate, lithium halide or lithium sulfate
  • metal-organic lithium compounds in particular lithium acetate, lithium citrate tetrahydrate, lithium propionate or a lithium derivative of carboxylic acids.
  • At least one of the components may be a filler, a matrix material or a mixture of both.
  • the matrix material may contain at least one inorganic material selected from the group of glasses, glass solders or sol-gel matrices which are preferred Si, B, Ge, Bi 1 Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce Gd 1 include La, Sm, Ta, W 1.
  • the matrix material may also contain at least one organically based compound selected from the group of waxes, polymers, surfactants, carboxylic and fatty acids, oils, resins, silicone resins, or mixtures thereof.
  • the shaped body can have fillers into which lithium is introduced and which are themselves thermocatalytically active.
  • the shaped body can have particulate fillers, in particular round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, fibers, in particular fibrous tissue, short fibers, hollow fibers, whiskers or nanotubes.
  • particulate fillers in particular round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, fibers, in particular fibrous tissue, short fibers, hollow fibers, whiskers or nanotubes.
  • the shaped body may have at least one further property, in particular an optical reflection in the infrared, visible and / or ultraviolet range of the light, a filter for defined wavelengths of light, a color, a thermal conductivity and / or a biocidivity.
  • the molded article may have a total porosity ranging from 2 to 90% by volume, preferably from 5 to 70% by volume, and more preferably from 25 to 60% by volume.
  • the shaped body may have micropores with an average pore diameter of less than 2 nm.
  • the shaped body may have meso- and macropores, which are preferably formed by air bubbles and / or by cavities resulting from burnout of organically based compounds and fillers.
  • the molding may have an inner surface area of 15 to 3000 m 2 / g, preferably 50 to 1500 m 2 / g, and more preferably 250 to 1000 m 2 / g.
  • the inner surface is determined by the multi-point BET method.
  • the shaped body can have a hierarchical structure.
  • thermocatalytically active shaped article is characterized in that the shaped article is produced by providing a liquid to viscous or solid mass, shaping the composition, drying and baking.
  • thermocatalytically active shaped article is characterized in that the shaped article is produced by template process, extrusion process, melt process, sintering process, slip casting or foaming.
  • a process which uses powdery starting products which are used as dry powders or modified by means of a liquid organic and / or inorganic additive.
  • the molded article is used in or on combustion chambers, such as fireplaces, stoves, fireplace interior linings, cladding of chimney exhaust pipes, filters for fireplaces, industrial ovens; in heating systems, lining of exhaust pipes, filters for exhaust pipes; in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior linings, exhaust ducts, exhaust duct filters, fryers, microwaves, on or in extractor hoods; in or on reactors, such as chemical reactors or Raffeerien series; in or at incineration plants, in particular in waste incineration plants, energy plants or crematoria; in or on automobile exhaust systems, in particular diesel soot filters, Oxidation catalysts, cladding in exhaust systems, such as exhaust pipes.
  • combustion chambers such as fireplaces, stoves, fireplace interior linings, cladding of chimney exhaust pipes, filters for fireplaces, industrial ovens; in heating systems, lining of exhaust pipes, filters for exhaust pipes; in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior linings, exhaust ducts,
  • thermocatalytically active form body it is N & N longer therefore possible reactions at temperatures less than 400 0 C, preferably less than 38O 0 C, more preferably less than or equal 35O 0 carry C with a sufficient rate of degradation that would otherwise occur at higher temperatures ,
  • the molding preferably has a high surface area and is inexpensive to obtain.
  • lithium compounds are used which are not hygroscopic, behave neutrally with respect to other components and do not corrosively attack these components.
  • those lithium compounds are suitable which have a pH of ⁇ 11 in aqueous solution.
  • the pH refers to the values given in safety data sheets of Merck Chemicals (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) and is generally based on 50 g / L of water at 20 ° C. If the solubility of the substances is too low, the pH values are also given for smaller amounts, such as, for example, 5 g / l water or higher temperatures.
  • thermocatalytically active molding according to the invention preferably has at least partially a thermocatalytically active surface, at which a catalytic combustion of carbon black and other organic or oxidizable compounds at temperatures below 400 ° C, preferably less than 380 0 C, more preferably less than or equal to 350 0 C can be achieved.
  • thermocatalytically active component by using moldings comprising at least one lithium compound as the thermocatalytically active component, the temperature at which a catalytic organic decomposition reaction such as e.g. the soot combustion, or takes place in the self-cleaning property of food contamination, can be significantly reduced and takes place even at temperatures less than or equal to 350 ° C.
  • a catalytic effect on the oxidation of carbon monoxide and short-chain hydrocarbons, as well as a reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas flow was demonstrated.
  • the molding may furthermore have at least one thermocatalytically active component, this component comprising lithium in at least greater than or equal to 2% by weight, preferably greater than or equal to 3% by weight, especially greater than or equal to 5% by weight, based on the Contains cation ratio.
  • the term shaped body as used herein includes all three-dimensional shapes.
  • the molded body can be configured differently. It may also be in the form of, for example, flat or three-dimensionally shaped plates, porous filters, fiber mats, fiber composites, fiber bundles, fiber fabrics, fiber felts, nonwoven fabrics, open pore solids and / or closed pores, granules, sintered ceramics, glass ceramics, optoceramics, molded articles in particulate form, for example in loose or pressed powder form such as particles, nanotupes, whiskers and / or short fibers.
  • the molded article is not subject to any limitation in terms of shape in the invention, so that flat, round, rounded, large and small shapes can be used.
  • the lithium is present, for example, in an amorphous and / or crystalline material.
  • inorganic amorphous components of this material for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg , Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm.
  • inorganic crystalline components for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, Li, B, Ge, Bi, Al, Na, K, P, Mg, Ca , Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm.
  • the lithium of the active component can be present in the form of reacted oxides, mixed oxides, ceramics or glassy mixtures.
  • thermocatalytically active component Characteristic of such a special embodiment of a thermocatalytically active component is that the element ratio of lithium as a thermocatalytically active element to other cations of the thermocatalytically active component is greater than 1:15, preferably greater than 1:10, particularly preferably greater than 1: 5 lies.
  • organic residues and / or decomposition products of organic functional groups such as epoxy, methacrylate, allyl, vinyl, methoxy, ethoxy, propylate, butylate, acetate, propionate can also be present in the thermocatalytically active component -, formate, methyl, ethyl or phenyl groups.
  • Temperature stable functional groups such as methyl or phenyl groups may be attached to a transition metal oxide or metal oxide.
  • the lithium is in the thermocatalytically active component of the molding, for example, also completely or partially in one Polysiloxane, such as a temperature-stable methyl and or phenyl-functionalized linear and / or branched polysiloxane before.
  • Polysiloxane such as a temperature-stable methyl and or phenyl-functionalized linear and / or branched polysiloxane before.
  • lithium compounds are present in the molded body, preferably in a binding matrix.
  • the term lithium compound as used herein includes all ionic compounds having a pH ⁇ 11 which have at least one lithium ion.
  • organic lithium-containing compounds are also included, such as lithium acetate, lithium citrate tetrahydrate, lithium propionate and lithium derivatives of the carboxylic acids, as well as mixed oxides containing lithium and all lithium ions contained compounds, eg arise during a thermal decomposition of lithium organyls or by the reactive reaction of metallic lithium.
  • thermocatalytically active component or / and the thermocatalytically active molded body can consist of a zeolite in which the thermocatalytically active lithium can be introduced, for example, as an active metal ion via an ion exchange in the zeolite.
  • the thermocatalytically active molding may consist of one or more fillers, or a matrix, or mixtures thereof.
  • the shaped body contains at least one component which contains at least greater than or equal to 2% by weight of thermocatalytically active lithium ions and is thermocatalytically active.
  • either the filler (s) and / or the matrix may comprise or consist entirely of the thermocatalytically active component according to the invention.
  • the fillers have a three-dimensional shape. These may, for example, take the form of particles, such as round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, the form of fibers, such as fibrous tissue, short fiber, hollow fibers, Whisker or Nanotubes.
  • the molding may have one or more fillers of different shapes, sizes and composition.
  • the mean primary particle size of the material constituting the active component of the material is between 0.1 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 100 ⁇ m, particularly preferably between 10 nm and 10 ⁇ m.
  • the average agglomerate size of the material constituting the active component of the material is between 0.1 nm and 10 mm, preferably between 10 nm and 1000 ⁇ m.
  • the average fiber diameter of a thermocatalytically active component is 1 .mu.m to 1 mm, preferably 6 .mu.m to 100 .mu.m.
  • a preferred embodiment is to use fillers of inorganic amorphous and / or crystalline materials.
  • these filler materials for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg , Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W.
  • inorganic crystalline filler materials for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca , Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm.
  • the fillers according to the invention may contain lithium as thermocatalytically active component, or be catalytically inactive, or contain other known catalytically active ingredients.
  • the fillers are still organic radicals and / or decomposition products of organic functional
  • Groups such as epoxy, methacrylate, AlIIyI, vinyl, methoxy, ethoxy, propylate, butylate, acetate, propionate, formate, methyl, ethyl or phenyl groups may be included.
  • Temperature stable functional groups such as methyl or phenyl groups may be attached to a transition metal oxide or metal oxide.
  • the filler material consists entirely or partially of a polysiloxane, such as a temperature-stable methyl- and / or phenyl-functionalized linear and / or branched polysiloxane.
  • thermocatalytically active noble metals such as Pt, Rh, Pd, Ru, Au, Ag can be contained in the molding. These can be added in small amounts for doping, to lower the light-off temperature even further, or to increase the reactive activity.
  • Dopants may also be doped with the above listed elements such as C, Si, B, Ge, Bi, Al, Na, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W take place. Dopings are preferably added in sizes of less than 2% by weight.
  • the surface of the fillers and / or the shaped body may be porous or non-porous structured.
  • the porosity is in the range of 2 to 90% by volume, preferably 5 to 70% by volume.
  • the fillers can be used for shaping, for adjusting the viscosity, or for other functionalities.
  • the mixture it is possible for the mixture to have fillers with functional properties, such as optical reflection, e.g. in the infrared or ultraviolet range, filters at defined wavelengths, or color, or thermal conductivity, or to add fillers having a biocidal effect.
  • Fillers as described in the text, may be at least partially surrounded by a matrix.
  • the shaped body can also be constructed only from a matrix and contain no fillers.
  • a binding matrix may consist of both an inorganic and an organic matrix or mixtures thereof.
  • the shaped body comprises the thermocatalytic component according to the invention and a binding matrix with a lithium compound.
  • An inorganic matrix is understood to mean the following compounds: glasses and glass solders, sol-gel matrices. These inorganic matrices preferably contain elements such as Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W.
  • elements such as Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W.
  • an inorganic sol-gel matrix is preferred.
  • the preparation of such sol-gel systems are known to the person skilled in the art.
  • such sol-gel systems are suitable which form a stable shaped body after drying or after annealing.
  • Particularly preferred are systems which lead in the overall system to a low shrinkage, preferably less than 60%, particularly preferably less than 40%.
  • the sol-gel matrix is dissolved in water, an organic solvent or an aqueous / organic solvent mixture, such as a mixture of water and at least one solvent selected from the group of alcohols, polyhydric alcohols, acetones, ketones, acetylacetone, ethyl acetate, 2 Butoxy-ethanol, 1-propanol, 2-propanol, methanol, ethanol and other solvents known in the art by acidic or basic catalyzed hydrolysis.
  • These sols are stable solutions having a solids content typically in the range of about 1 to about 40 weight percent.
  • the resulting sol-GeI systems preferably consist of a network of semimetal or metal oxides, such as oxides of the elements Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni 1 Co 1 Cr, V, Sn, Zn 1 In, Fe, Ti 1 Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W or mixtures thereof.
  • semimetal or metal oxides such as oxides of the elements Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni 1 Co 1 Cr, V, Sn, Zn 1 In, Fe, Ti 1 Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W or mixtures thereof.
  • an organic matrix is understood as meaning an organically based compound which may be composed of waxes, polymers, surfactants, carboxylic and fatty acids, oils, resins, silicone resin, or mixtures thereof. This has the purpose to fix the lithium compound in the molding.
  • the invention is understood by polymer carbon-containing macromolecules. Preference is given to silicones and silicone resins, as well as thermally residue-free decomposable polymers, for example polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol or cellulose and cellulose derivatives.
  • a mixture which comprises at least one thickener, preferably selected from the group consisting of xanthan gum, glycerol, pyrogenic silicas and flame-pyrolytically deposited oxides. It has been found that the use of the abovementioned thickeners is particularly effective for the production of dimensionally stable shaped bodies.
  • the viscosity of the matrix covers the liquid to pasty area, ie a viscosity of 0.5 mPas to 10 6 mPas.
  • the desired viscosities can be achieved by suitable choice of solvent, thickener or matrix and by addition of particles or insoluble components.
  • thermocatalytic reaction at temperatures of 100 0 C to 600 0 C, preferably at 200 0 C to 400 0 C, more preferably at 200 0 C to 350 0 C take place.
  • thermocatalytically active surface may in this case be present on the entire surface of the molding or on parts thereof and be present as a continuously active surface or in the form of small dispersed agglomerations. It is understood by those skilled in the art that in the presence of non-continuous active surfaces, the lithium concentration must be reached only selectively.
  • the lithium-containing surface may be a constituent of the shaped body, be in the form of a coating on the substrate or completely penetrate the shaped body.
  • the lithium compounds can be present as simple salts, but also in the form of mixed salts.
  • the lithium compounds can be used as crystalline or amorphous layers or particles but also in matrices or in other systems, such as e.g. Include zeolites included. It only has to be ensured that some of the lithium compounds are accessible on the surface. If the thermocatalytically active component is not distributed homogeneously in the shaped body, it may be designed such that the shaped body has further possibly functional properties, such as diffusion barriers, which prevent or at least slow down the diffusion of lithium into the substrate.
  • thermo-catalytic activity of the thermo-catalytically active surface can be maintained for a long time. Furthermore, it can also be prevented damage to the shaped body by gases that are released during the catalytic decomposition. Examples include, e.g. Sulfur-containing gases, which may affect the stability of the shaped body, such as a glassy molded body.
  • lithium compounds without integration into a matrix are preferably connected to the substrate by a heat treatment. Some of the lithium compounds mentioned above can be melted the. At higher temperatures, ie greater than 300 0 C, an ion exchange between the molding and lithium can take place.
  • ion exchange reactions on glasses, sintered glasses and ceramics are preferred in which, for example, hydrogen ions are exchanged from the substrate by lithium ions.
  • the ion exchange can take place during the manufacturing process of the glasses, for example in the float process or in glass shaping, or in a downstream heat process.
  • thermocatalytically active component may be formed as a gradient in the surface of the shaped body. In this case, the increase of the lithium concentration towards the surface is to be preferred.
  • the thermocatalytically active molding according to the invention may have micropores with an average pore diameter less than 2 nm, mesopores with a pore diameter of 2 to 50 nm and / or macropores with a pore diameter greater than or equal to 50 nm, preferably 1 to 50 ⁇ m, particularly preferably 10 to 20 ⁇ m.
  • the shaped body has a hierarchical pore structure with, for example, macropores and / or mesopores and / or micropores.
  • Hierarchical pore structure is understood according to the invention to be at least two different pore volumes with preferably narrow pore distributions.
  • the internal surface area after multi-point BET evaluation is 15 to 3000 m 2 / g for the inventive thermocatalytically active molding. In a preferred embodiment, the internal surface area after multi-point BET evaluation is 50 to 1500 m 2 / g, more preferably 250 to 1000 m 2 / g.
  • the cumulative pore volume measured by the BJH method is 0.02 to 2.0 ml / g for the thermocatalytically active molding according to the invention.
  • the BJH Method is used to determine mesopore volumes and distributions.
  • thermocatalytically active surfaces according to the invention can be formed directly in the production of the shaped article or applied to the shaped article by processes known to those skilled in the art.
  • the shaped body is obtained by providing a liquid to viscous or solid mass, shaping this mass, drying and baking.
  • all the skilled person known shaping processes such as the template, extrusion or sintering process, slip casting and foaming applied become.
  • template materials are used for targeted pore formation in the molded body.
  • Template materials are, for example, organic functional groups, organic surfactants such as cetyltrimethylammonium bromide, organic liquids such as camphor or octanol / water mixtures, synthetic organic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polystyrene, polymethacrylate, phenolic resins, nylon, cellulose acetate, naphthalene, polyurethane, polyamide , Polyethylene oxide, polyethylene glycol, triblock copolymers of, for example, polyethylene and polypropylene units, hydrogels of, for example, polyacrylamide, natural organic materials, such as wood, sponges, coconut, jute, hemp, flax, gelatin, xanthan, glucose, sucrose, dextrose, wax, alginate, starch , Cellulose fibers and fiber fabrics, inorganic materials such as carbon black, carbon fibers and fabrics, metals, salts
  • organic functional groups
  • template materials are introduced, for example, singly or in combination during the liquid-phase-based preparation of the active component and / or the lithium-free filler materials.
  • These template materials are characterized by the fact that the porosity in the thermocatalytically active molding can be adjusted by their shape and surface.
  • the template materials for example, during the molding process again off chemically dissolved out of the molding and / or thermally decomposed.
  • the chemical dissolution of the template materials can be carried out, for example, by means of acid and / or alkali and / or by means of organic solvents.
  • pore sizes from 0.5 nm to 5 mm can be set in a targeted manner.
  • targeted micropores can be prepared via the use of cationic surfactants such as cetyltrimethylammonium bromide as a template molecule.
  • cationic surfactants such as cetyltrimethylammonium bromide
  • mesopores in the size range of 5 to 20 nm can be made by the use of neutral surfactants such as triblock copolymers.
  • Spherical macropores of, for example, 100 nm to 1 ⁇ m pore diameter can be prepared via the use of polystyrene particles as template materials.
  • a regularly ordered pore structure can be produced in addition to the pore size and pore geometry.
  • the pores are formed in the thermocatalytically active molding on the targeted entry of gas bubbles.
  • These foams can be prepared, for example, by the use of oil / water solvent mixtures and / or by organic surfactant additives and / or gas-pressure-based foaming.
  • thermocatalytically active shaped body can be produced by shaping processes such as dry pressing, extrusion or ceramic injection molding (CIM). Characteristic of the dry pressing is the very low residual moisture. It tends to zero.
  • a drying is not required. The process is thus excellently suitable for parts with high dimensional accuracy in large quantities.
  • a pressing tool for axial dry pressing consists of a press die and upper and lower punches. The stamps can additionally be divided several times, depending on the complexity of the component. The pressed granulate is filled into the mold by means of filling shoe. In the case of two-sided pressing, a controlled movement of the upper and lower punches subsequently leads to the compression of the granulate, while only the upper punch moves in the case of one-sided pressing. The pressure is automatically removed via ejector, slide and gripper.
  • Extrusion is the oldest of the three processes in ceramics. Here, the moisture content of the starting material is around 15% to 25%. Shaping takes place both with piston extrusion presses and with vacuum screw presses. The technology offers two proven possibilities: horizontal and vertical extrusion. The extrusion process makes it particularly easy to produce rotationally symmetric parts such as axes or pipes. But even more complicated profiles are feasible with appropriate mouthpiece design.
  • ceramic injection molding offers the most creative freedom. Only in the case of ceramic injection molding can threads, undercuts or diagonal bores be applied directly during molding. Nevertheless, injection molding is still very special in the field of ceramics because it is time-consuming. Mainly because of the relatively long removal of the thermoplastic components required for the process (debindering). However, especially for complex components, ceramic injection molding is indispensable due to the advantages described. Sintering processes are generally carried out with powder masses. Here, powder masses are first formed so that at least a minimum cohesion of the powder particles is given. The pre-pressed green compact is then compacted and cured by heat treatment below the melting temperature. The production of the green compact takes place either by compression of powder masses or by shaping and subsequent drying.
  • the porosity and volume of the green compact decreases significantly.
  • the strength of the sintered bodies is based on the sintering necks formed, which are created by surface diffusion between the powder particles.
  • a calibration of the workpiece is carried out after the last operation, while the quasi-finished workpiece is again pressed under high pressure into a mold.
  • thermocatalytically active component and / or the filler particles are prepared in whole or in part from particles which have an agglomerated particle size of 100 nm to 15 ⁇ m. These particles are preferably produced via precipitation reactions from the liquid phase and / or hydrothermal processes and / or flame pyrolysis and / or CVD processes and / or mechanical painting of ceramic, glass-ceramic and glassy powders.
  • thermocatalytically active component and / or the filler particles are prepared in whole or in part from nanoparticles which have an agglomerated particle size of less than or equal to 100 nm. These particles are preferably prepared via precipitation reactions from the liquid phase and / or hydrothermal processes and / or flame pyrolysis and / or CVD processes.
  • the thermocatalytically active shaped body is formed from a fiber fabric or / and a nonwoven fabric.
  • the thermocatalytically active component may consist of short fibers.
  • the fibers can be produced, for example, by spinning processes known to those skilled in the art, such as, for example, the gas-pressure spinning process, the melt-spinning process or the spin-spinning process. In a particular embodiment, it is assumed that sol-gel precursors are used as spinning masses.
  • the gas-pressure spinning process the production of the fibers, for example, in a commercial spinning plant. In this case, the spinning mass is filled into an optionally coolable pressure cylinder which, for example, has been subjected to an air pressure of 10 to 50 bar.
  • the resulting force presses the sol through nozzles, forming threads.
  • the threads have a diameter of 5 and 100 ⁇ m.
  • the partial or / and complete drying and / or curing of the fibers took place directly after the exit of the fibers from the spinneret, already during the fall of the fibers through the spinning shaft.
  • a chemical hardening by hardening gases is also carried out.
  • the shaped body can also be produced via a melting process.
  • Thermocatalytically active glasses and / or ceramics can be melted, for example, according to the phase diagrams and instructions in the book "Phase Diagrams for Ceramists, The American Ceramic Society, 1995".
  • a shaped body according to the invention can be produced, for example, by slip casting, by first mixing a metal oxide powder as filler with a lithium-containing metal oxide powder. This mixture is in a colloidal sol, here, for example, a lithium zirconate sol consisting of amorphous, molecularly disperse sol-gel particles and crystalline, colloidally disperse nanoparticles, homogenized and suspended to a slurry. The slip can then be poured into a negative mold for the later shaped body.
  • a colloidal sol here, for example, a lithium zirconate sol consisting of amorphous, molecularly disperse sol-gel particles and crystalline, colloidally disperse nanoparticles
  • the mold can be cooled to a temperature below the freezing point of the solvent, that is frozen.
  • the temperature should be well below the freezing point, for example, the slurry is cooled with the mold to -5 0 C to -40 ° C.
  • the slip irreversibly becomes a solid gel (green body).
  • This green body can now be demolded and then thawed.
  • the green body is dried under normal conditions or in an air oven at elevated temperature and sintered, for example under an air atmosphere, so that the thermocatalytically active molded body is formed.
  • the thermocatalytically active molding can be made by coating and / or infiltrating a porous support material with a thermocatalytically active material. The infiltration is preferably carried out under reduced pressure.
  • Porous ceramic or glassy films may also constitute an embodiment of the invention. These films are preferably produced by the tapecasting method known to the person skilled in the art.
  • thermocatalytically active shaped body The coating of individual fibers, fiber bundles or fiber fabrics can also be used to produce a special embodiment of the thermocatalytically active shaped body.
  • An inventive variant of the invention is the production of a ceramic fiber composite material consisting of ceramic and / or glassy fibers, which are optionally provided with a coating and embedded in a ceramic and / or glassy matrix. At least one component of the ceramic fiber composite material consists of a thermocatalytically active material, preference being given to a thermocatalytically active material containing lithium ions.
  • moldings can be provided and filled with the active component, preferably flooded. After drying and baking, the active component is present as part of the component.
  • combustion chamber encompasses any chamber in which a combustion of oxidizable substances, for example of carbon-containing or hydrocarbon-containing or nitrogen-containing substances, takes place. This includes combustion chambers of internal combustion engines, industrial combustion chambers, but also eg open or closed fireplaces or stoves in private households. The term combustion chamber also closes other chambers in which carbonaceous or hydrocarbon-containing substances are exposed to an elevated temperature, such as cooking, roasting and grilling dishes or ovens.
  • the combustion chamber has an exhaust gas outlet, wherein the substrate according to the invention is arranged in the region of the exhaust gas outlet.
  • Such an exhaust outlet may be, for example, a chimney or oven, but also an exhaust of an internal combustion engine, such as in the automobile.
  • the substrate according to the invention can in this case be arranged in the combustion chamber itself or at an interface between combustion chamber and exhaust gas outlet or in the exhaust gas outlet.
  • the temperatures at which catalytic sootburning takes place can be significantly reduced, so that this process is e.g. already takes place at a temperature which usually prevails in a combustion chamber according to the invention, so that additional heating for soot combustion is no longer necessary.
  • carbon black is understood as meaning any particular particulate predominantly carbonaceous agglomeration of material. This includes both products resulting from the incomplete combustion of carbonaceous or hydrocarbon-containing substances as well as other carbonaceous agglomerations that arise, for example, from a thermal treatment of fuels. It is clear to the person skilled in the art that carbon, in addition to carbon, also has other properties. may contain constituents such as unburned hydrocarbons, sulfur compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds or metals and metal compounds.
  • carbon black food residues ie food residues of a substance or of a substance mixture, which firmly bonds to the surface at the operating temperatures of the cooking, frying, baking and grilling devices and optionally at least partially into the self-cleaning surface or in it optionally present pores, understood.
  • These may be liquid / greasy oils at the operating temperatures, aqueous phases (salt and sugar solutions) as well as these mixed carbohydrates and proteins.
  • the impurities are oils and fats such as sunflower oil, soybean oil, vegetable fat, olive oil, lard, and tomato sauce, cheese, fruit juices, and milk.
  • the shaped body according to the invention can be used in the following applications:
  • incinerators such as waste incinerators, power plants, crematoria;
  • reactors such as chemical reactors, refineries
  • thermocatalytically active shaped bodies nonwoven fabric
  • the solution was single-phase and contained no solids.
  • the viscosity was 1 Pas.
  • the sol-gel mass showed no discernible solid phase portions.
  • the homogeneous sol-gel mass could be spun into fibers. It is also referred to as a dope.
  • the production of the fibers was carried out for example in a commercially available spin line.
  • the dope was filled in an optionally coolable pressure cylinder, which was acted upon by an air pressure of 20 bar.
  • the resulting force pressed the sol through nozzles, forming threads. Depending on the diameter of the nozzle, the threads had a diameter of 5 and 100 ⁇ m.
  • the fibers were dried by means of an NIR emitter and then annealed as a nonwoven fabric in a convection oven for 30 min at 600 0 C.
  • the nonwoven fabric obtained in this way could be used directly as a thermocatalytically active molding or as a thermocatalytically active component of a thermocatalytically active molding.
  • a ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, crystalline nanoparticles and ceramic particles was prepared.
  • the finished ceramic slip was composed of 20% by weight of the sol gel. Binders, 20 wt .-% of the nanoparticles dissolved in the sol-gel binder and 60 wt .-% of ceramic particles together.
  • the ceramic slurry was then used to infiltrate a flax fiber fleece. The drying took place at 150 ° C. for 1 h. The final heat treatment was carried out at 650 ° C.
  • amorphous sol-gel precursor 1.5 mol of acetylacetonate, 1 mol of zirconium tetrapropylate were initially charged with 100 g of concentrated acetic acid, and 2 mol of lithium acetate * 2 H 2 O in 100 g of ethanol were added.
  • 1 mol of acetylacetonate was reacted with 1 mol of zirconium tetrapropylate and then hydrolyzed with 3 mol of water. After cooling the solution, the solvent was removed on a rotary evaporator to obtain an amorphous zirconia precursor powder.
  • the ceramic particles For the preparation of the ceramic particles, 20 g of lithium acetate dihydrate in 100 g of ethanol were mixed with 10 g of concentrated acetic acid. This solution was then added dropwise to 46 g of zirconium tetrapropylate in 50 g of acetone. After the solution is gelatinized after 24 hours, the gel was annealed at 500 ° C. for 3 hours and 700 ° C. for 2 hours. The ceramic particles were then comminuted by mechanical grinding to a particle size less than 10 microns.
  • a ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, crystalline nanoparticles and ceramic particles was prepared.
  • the finished ceramic slip was composed of 20% by weight of the sol gel. Binders, 30 wt .-% of the nanoparticles and 50 wt .-% of ceramic particles together.
  • a cylindrical green body was cast with a diameter of 10 cm. The drying and gelation took place over 24 h at room temperature and a relative humidity of 20%. The annealing followed at 700 0 C for 2 h.
  • amorphous sol-gel precursor 1.5 mol of acetylacetonate, 1 mol of zirconium tetrapropylate were initially charged with 100 g of concentrated acetic acid, and 2 mol of lithium acetate * 2 H 2 O in 100 g of ethanol were added.
  • the ceramic particles For the preparation of the ceramic particles, 20 g of lithium acetate dihydrate in 100 g of ethanol were mixed with 10 g of concentrated acetic acid. This solution was then added dropwise to 46 g of zirconium tetrapropylate in 50 g of acetone. After the solution is gelatinized after 24 hours, the gel was annealed at 500 ° C. for 3 hours and 700 ° C. for 2 hours. The ceramic particles were then comminuted by mechanical grinding to a particle size less than 5 microns.
  • a ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, amorphous nanoparticles and ceramic particles was prepared.
  • the finished ceramic slip was composed of 25% by weight of the sol-gel binder, 25% by weight of the nanoparticles and 50% by weight of ceramic particles.
  • a cylindrical green body was cast with a diameter of 12 cm.
  • the drying and gelation took place over 24 h at room temperature and a relative humidity of 20%.
  • the annealing followed at 650 0 C for 2 h.
  • the amorphous sol-gel precursor and the ceramic particles were prepared as described in Example 3. Commercially available amorphous SiO 2 particles were used as nanoparticles.
  • thermocatalytically active shaped article was produced in such a way that loose or lightly bound thermocatalytically active particles were fixed in an outer mold.
  • two types of particles were mixed and filled into a cylinder with closable ends on both sides. The end surfaces were porous, so that gases can flow through the molding.
  • the powders were shaken and lightly pressed so that any air pockets were avoided.
  • One type of particle was prepared by ion exchange on zeolites.
  • 10 g of zeolite of the type Y 24 h at 80 0 C in 1 liter of 1-molar lithium chloride solution were stored. After completion of the ion exchange, the zeolite was filtered off and washed with water which had been adjusted to pH 9 with LiOH.
  • solution A For the second type of particles, two solutions were first prepared. For this, 20.4 g of lithium acetate * 2 H 2 O in 20 g of acetic acid and 100 g of ethanol were mixed (solution A). For the second solution, 49.2 g of aluminum sec-butoxide were mixed in 50 g of isopropanol (solution B). Subsequently, solution A was added with stirring to solution B and made up to 250 ml with ethanol. After 2 hours the material gelled white and was then dried in three steps at 100 ° C for 16 h, annealed at 400 0 C for 3 h and 700 0 C for 3 h. The gel was crushed with a mortar to form fine particles.
  • 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1% CO and 0.5% O 2 in helium at a gas flow rate in the educt of 183.3 ml / min.
  • the temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C.
  • the CO 2 concentration in the gas outlet stream was measured and evaluated as a measure of the percentage conversion of CO.
  • 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1000 ppm propene and 4500 ppm O 2 in helium at a gas flow rate in the starting material of 183.3 ml / min.
  • the temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C.
  • the CO 2 concentration and CO concentration were measured in the gas outlet stream and evaluated as a measure of the propene conversion.
  • 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1000 ppm of NO and lOOOppm CO in helium at a gas flow rate in the educt of 183.3 ml / min.
  • the temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C.
  • the CO 2 , CO, NO and N 2 O concentrations were measured in the gas outlet stream.
  • the following table shows, by way of example, the light-off temperatures (50% conversion) of the gas reactions and the temperatures of the complete soot combustion.
  • moldings with agglomerated particles are understood as meaning a technically produced aggregation of individually present grains, particles or pieces of material, in which, for example, the catalytically active particles are connected by means of a shaping process.
  • particles and / or particle mixtures are connected to one another via sintering necks in the sintering process, via binding matrices, such as organic binders and / or inorganic binders, such as glass and / or sol gel, and / or via physical binding forces.
  • binding matrices such as organic binders and / or inorganic binders, such as glass and / or sol gel, and / or via physical binding forces.
  • the particle sizes of the particles are not defined in the sense of the invention, but can be chosen freely and have different size distributions.

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Abstract

The invention relates to a thermocatalytically active moulded body, wherein the moulded body consists of at least two components blended with one another, wherein at least one of the components consists of at least one lithium compound or contains at least one lithium compound, and if a lithium compound is Li2O, at least one further lithium compound not in the form of Li2O is present. The invention further relates to a method for producing the thermocatalytically active moulded body and to the use of the thermocatalytically active moulded body.

Description

Thermokatalytisch aktiver Formkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermokatalytisch aktiven Formkörper, ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung.  The present invention relates to a thermocatalytically active molding, to a process for its preparation and to its use.

Die katalytische Wirksamkeit von Lithium ist seit langem bekannt, beispielsweise zur Katalyse chemischer Reaktionen, wie Polymerisationsreaktionen, Alkoholdehydroge- nierungen und -hydrierungen. The catalytic activity of lithium has been known for a long time, for example for the catalysis of chemical reactions, such as polymerization reactions, alcohol hydrogenations and hydrogenations.

So beschreibt die Schrift GB 834217 einen Ziegler-Natta-Katalysator bestehend aus einer Titanverbindung, die bevorzugt mit einer Aluminiumverbindung und in einem Bespiel ebenfalls mit Lithiumaluminiumhydrid behandelt wurde. Dieser Katalysator wird zur Katalyse der Polymerisierungsreaktion von Polyolefinen aus Lösung verwendet. Thus, GB 834217 describes a Ziegler-Natta catalyst consisting of a titanium compound which has preferably been treated with an aluminum compound and in one example also with lithium aluminum hydride. This catalyst is used to catalyze the polymerization reaction of polyolefins from solution.

In der Schrift US 5,227,530 B1 wird ein Multimetalloxidkatalysator aus kristallinem Kupfer/Chrom/Aluminium/Borat zur Umwandlung von Alkohol in Aldehyde und Keto- ne beschrieben. Als metallische Dotierung wird unter anderem Lithium eingesetzt. No. 5,227,530 B1 describes a multimetal oxide catalyst of crystalline copper / chromium / aluminum / borate for converting alcohol into aldehydes and ketones. Among others, lithium is used as metallic doping.

Auch wird Lithium als Dotierungsmittel für die umgekehrte Reaktion der Hydrierung von Alkoholen eingesetzt. So beschreibt die Schrift DE 37 37 277 C2 einen heterogenen Katalysator auf Basis von reduziertem Kupfer/Zinkoxiden, die neben Nickel und Kobalt noch Zusätze aus Alkalimetallen enthalten. Die Zusätze bewirken eine höhere Selektivität der Reaktion und somit weniger Nebenprodukte. Also, lithium is used as a dopant for the reverse reaction of the hydrogenation of alcohols. Thus, DE 37 37 277 C2 describes a heterogeneous catalyst based on reduced copper / zinc oxides, which in addition to nickel and cobalt still contain additives of alkali metals. The additives cause a higher selectivity of the reaction and thus fewer by-products.

Weiterhin sind thermokatalytisch aktive Schichten und Oberflächen allgemein bekannt und werden zur Zersetzung von Schadstoffen, wie beispielsweise in der statio- nären oder mobilen Abgasreinigung oder zur Unterstützung der Selbstreinigung von organischen Verschmutzungen, wie beispielsweise in Backöfen eingesetzt. In der Regel handelt es sich um Edelmetallbeschichtungen, z.B. Platinbeschichtungen, o- der wie in der Schrift DE 101 50 825 beschrieben um Emailbeschichtungen, die Ü- bergangsmetalle enthalten. Furthermore, thermocatalytically active layers and surfaces are well known and are used for the decomposition of pollutants, such as in the stationary or mobile exhaust gas purification or to support the self-cleaning of organic contaminants, such as in ovens. As a rule, these are precious metal coatings, eg platinum coatings, as described in DE 101 50 825 to enamel coatings containing transition metals.

Bei einer thermokatalytischen Reinigung erfolgt die Zersetzung und Oxidation bzw. die Verbrennung von Verschmutzungen und gasförmigen Abgasen durch Zuhilfenahme katalytisch bzw. oxidativ wirkender Mittel bereits bei erniedrigten Temperaturen, d.h. Temperaturen deutlich unterhalb 5000C. Deshalb sind vom Kostenstandpunkt her gesehen, Katalysesysteme den ebenfalls bekannten Pyrolysesystemen vorzuziehen. Bei katalytisch wirkenden Reinigungssystemen wird die zu reinigende Fläche in der Regel mit einer thermokatalytische aktiven Beschichtung versehen. In a thermocatalytic purification, the decomposition and oxidation or the combustion of pollutants and gaseous exhaust gases takes place by means of catalytically or oxidatively acting agent even at reduced temperatures, ie temperatures well below 500 0 C. Therefore, from a cost standpoint, catalytic systems are also known Pyrolysis systems preferable. In catalytically active cleaning systems, the surface to be cleaned is usually provided with a thermocatalytic active coating.

In der Schrift US 7,297,656 B2 werden katalytische Schichten beschrieben, die Dieselruß abbauen. Die Beschichtung besteht aus dotierten Metalloxidplatinaten, wobei neben Platin auch Lithium enthalten sein kann. The document US Pat. No. 7,297,656 B2 describes catalytic layers which degrade diesel soot. The coating consists of doped Metallloxidplatinaten, wherein in addition to platinum and lithium may be included.

Auch in der Schrift EP 0645 173 B1 wird ein Katalysator aus einer Kombination von Lithium und Platin oder Palladium beschrieben. Das Lithium soll Vergiftungsreaktionen des Platins oder Palladiums verhindern. Lithium wird in einem Al2θ3-Träger in einem möglichst festen Verbund hergestellt, auf das dann die katalytisch aktiven Komponenten Platin oder Palladium sowie weitere Metalle aufgebracht werden. Diese Art von Katalysator wird zur Abgasreinigung eingesetzt. Also in document EP 0645 173 B1 a catalyst is described from a combination of lithium and platinum or palladium. The lithium should prevent poisoning reactions of platinum or palladium. Lithium is produced in an Al 2 O 3 support in the strongest possible bond, to which then the catalytically active components platinum or palladium and other metals are applied. This type of catalyst is used for emission control.

Geträgertes Alkalimetall zum Katalysieren der Oxidation von Feststoffen im Abgassystem von Ottomotoren ist aus der Schrift EP 1 412 060 B1 bekannt. Supported alkali metal for catalyzing the oxidation of solids in the exhaust gas system of gasoline engines is known from document EP 1 412 060 B1.

Ein Verfahren zur Herabsetzung der Zündtemperatur von aus Abgas von Dieselmotoren herausgefiltertem Dieselruß, bei dem das Abgas über eine katalytisch aktive Substanz, die auf einen monolithischen Filterkörper aus Cordierit aufgebracht ist, geleitet wird, ist aus der Schrift EP 0 105 113 B1 bekannt. Die katalytisch aktive Sub- stanz ist Li2O, CuCI1 V2O5 mit 1 bis 30 Gew.-% Alkalimetalloxid, Vanadat, vorzugsweise von Li, Na, K oder Ce, oder Perrhenat, vorzugsweise von K oder Ag. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, hochwirksame, thermokatalytisch aktive Formkörper bereitzustellen, diese kostengünstig und in großer Formenvielfalt herzustellen und somit das Anwendungsgebiet dieser thermokatalytisch aktiven Formköper zu erweitern. A method for reducing the ignition temperature of diesel soot filtered out of exhaust gas from diesel engines, in which the exhaust gas is passed over a catalytically active substance which is applied to a cordierite monolithic filter body, is known from document EP 0 105 113 B1. The catalytically active substance is Li 2 O, CuCl 1 V 2 O 5 with 1 to 30 wt .-% alkali metal oxide, vanadate, preferably of Li, Na, K or Ce, or perrhenate, preferably of K or Ag. Based on this prior art, it is an object of the invention to provide highly effective, thermocatalytically active moldings to produce these cost and in great variety of forms and thus to expand the field of application of thermocatalytically active form body.

Gemäß Anspruch 1 wird die Aufgabe gelöst durch einen thermokatalytisch aktiven Formkörper, wobei der Formkörper aus wenigstens zwei miteinander vermischten Komponenten besteht, wobei wenigstens eine der Komponenten aus wenigstens einer Lithiumverbindung besteht oder wenigstens eine Lithiumverbindung enthält und, sofern eine Lithiumverbindung Li2θ ist, wenigstens eine weitere Lithiumverbindung, die nicht in Form von Li2O vorliegt, vorhanden ist. According to claim 1, the object is achieved by a thermocatalytically active molding, wherein the molding consists of at least two components mixed together, wherein at least one of the components consists of at least one lithium compound or contains at least one lithium compound and, if a lithium compound Li 2 θ, at least another lithium compound, which is not in the form of Li 2 O, is present.

Thermokatalyse bzw. thermokatalytisch bedeutet hier, dass die Aktivierungsenergie einer Reaktion mittels des erfindungsgemäßen Formkörpers derart herabgesetzt wird, dass die Reaktionstemperatur erniedrigt wird. Thermocatalysis or thermocatalytic means here that the activation energy of a reaction is reduced by means of the molding according to the invention such that the reaction temperature is lowered.

Die Lithiumverbindung ist im wesentlichen der thermokatalytisch aktive Teil der Komponente. Die folgenden, näher bezeichneten thermokatalytisch aktiven Formkörper oder deren einzelne Komponenten und Zusammensetzungen stellen vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung dar. The lithium compound is essentially the thermocatalytically active part of the component. The following thermocatalytically active moldings or their individual components and compositions, which are specified below, preferably represent embodiments of the invention.

So kann der Formkörper bis auf unvermeidliche Verunreinigungen, wie sie beispiels- weise in den verwendeten Rohstoffen vorkommen oder sich herstellungsbedingt bilden, frei von Li2O sein. Thus, the shaped body can be free of Li 2 O, except for unavoidable impurities, such as occur, for example, in the raw materials used or are formed as a result of the production.

Die Komponente, die aus der Lithiumverbindung besteht oder die Lithiumverbindung enthält, kann mindestens 2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-% Lithium enthalten. The component consisting of the lithium compound or containing the lithium compound may contain at least 2% by weight, preferably at least 3% by weight and more preferably at least 5% by weight of lithium.

Die Komponente, die aus der Lithiumverbindung besteht oder die Lithiumverbindung enthält, kann ein Kationenverhältnis von Lithium zu weiteren Kationen der Kompo- nente größer 1 :15, bevorzugt größer 1 :10, besonders bevorzugt größer 1 :5 aufweisen. The component consisting of the lithium compound or containing the lithium compound may have a cation ratio of lithium to other cations of the component. greater than 1: 15, preferably greater than 1:10, particularly preferably greater than 1: 5.

Der Formkörper kann neben der Lithiumverbindung weitere, thermokatalytisch aktive Verbindungen enthalten. The shaped body may contain, in addition to the lithium compound, other thermocatalytically active compounds.

Der Formkörper kann aber auch neben der Lithiumverbindung keine weiteren, thermokatalytisch aktiven Verbindungen enthalten. Der Formkörper ist vorzugsweise zur Thermokatalyse von Reaktion bei Temperaturen kleiner 400 0C, bevorzugt kleiner 380 0C und besonders bevorzugt kleiner gleich 350 0C geeignet. However, in addition to the lithium compound, the shaped body can not contain any further thermocatalytically active compounds. The shaped body is preferably suitable for thermocatalysis of reaction at temperatures below 400 ° C., preferably below 380 ° C., and more preferably below 350 ° C.

Die Lithiumverbindung kann eine amorph-anorganische und/oder eine kristallin- anorganische Verbindung, insbesondere eine Einzel- und/oder Mehrkomponentenverbindung der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W sein. Die Lithiumverbindung kann in Form von Mischoxiden, Keramiken, Glaskeramiken oder Gläsern vorliegen. The lithium compound may be an amorphous inorganic and / or a crystalline inorganic compound, in particular a single and / or multi-component compound of the oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na , Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm , Ta, W be. The lithium compound may be in the form of mixed oxides, ceramics, glass ceramics or glasses.

Die Lithiumverbindung kann ein anorganisches Lithiumsalz, insbesondere Lithiumphosphat, Lithiumnitrat, Lithiumhalogenid oder Lithiumsulfat, eine metall-organische Lithiumverbindungen, insbesondere Lithiumacetat, Lithiumcitrattetrahydrat, Li- thiumpropionat oder ein Lithium-Derivat von Karbonsäuren, sein. The lithium compound may be an inorganic lithium salt, in particular lithium phosphate, lithium nitrate, lithium halide or lithium sulfate, a metal-organic lithium compounds, in particular lithium acetate, lithium citrate tetrahydrate, lithium propionate or a lithium derivative of carboxylic acids.

Wenigstens eine der Komponenten kann ein Füllstoff, ein Matrixmaterial oder eine Mischung aus beiden sein. At least one of the components may be a filler, a matrix material or a mixture of both.

Das Matrixmaterial kann zumindest ein anorganisches Material enthalten, das aus der Gruppe der Gläser, Glaslote oder Sol-Gel-Matrices ausgewählt ist, die bevorzugt Si, B, Ge, Bi1 AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce1 Gd, La, Sm, Ta1 W umfassen. The matrix material may contain at least one inorganic material selected from the group of glasses, glass solders or sol-gel matrices which are preferred Si, B, Ge, Bi 1 Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce Gd 1 include La, Sm, Ta, W 1.

Das Matrixmaterial kann aber auch zumindest eine organisch basierte Verbindung enthalten, die aus der Gruppe der Wachse, Polymere, Tenside, Carbon- und Fettsäuren, öle, Harze, Silikonharze, oder Mischungen daraus ausgewählt ist. However, the matrix material may also contain at least one organically based compound selected from the group of waxes, polymers, surfactants, carboxylic and fatty acids, oils, resins, silicone resins, or mixtures thereof.

Der Formkörper kann Füllstoffe aufweisen, in die Lithium eingebracht ist und die selbst thermokatalytisch aktiv sind. The shaped body can have fillers into which lithium is introduced and which are themselves thermocatalytically active.

Der Formkörper kann partikelförmige Füllstoffe aufweisen, insbesondere runde, plätt- chenförmige oder unregelmäßig geformte Partikel, Granulate, Kugeln oder Hohlkugeln, Fasern, insbesondere Fasergewebe, Kurzfasern, Hohlfasern, Whisker oder Nanoröhren. The shaped body can have particulate fillers, in particular round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, fibers, in particular fibrous tissue, short fibers, hollow fibers, whiskers or nanotubes.

Der Formkörper kann neben der thermokatalytischen Eigenschaft wenigstens eine weitere Eigenschaft aufweisen, insbesondere eine optische Reflektion im infraroten-, sichtbaren und/oder ultravioletten Bereich des Lichts, einen Filter für definierte Lichtwellenlängen, eine Farbe, eine thermische Leitfähigkeit und/oder eine Biozidität. In addition to the thermocatalytic property, the shaped body may have at least one further property, in particular an optical reflection in the infrared, visible and / or ultraviolet range of the light, a filter for defined wavelengths of light, a color, a thermal conductivity and / or a biocidivity.

Der Formkörper kann eine Gesamtporosität aufweisen, die im Bereich von 2 bis 90 Volumen-%, bevorzugt bei 5 bis 70 Volumen-% und besonders bevorzugt bei 25 bis 60 Volumen-% liegt. Der Formkörper kann Mikroporen mit einem mittleren Porendurchmesser von kleiner 2 nm aufweisen. The molded article may have a total porosity ranging from 2 to 90% by volume, preferably from 5 to 70% by volume, and more preferably from 25 to 60% by volume. The shaped body may have micropores with an average pore diameter of less than 2 nm.

Der Formkörper kann Meso- und Makroporen aufweisen, die bevorzugt entstanden sind durch Luftblasen und/oder durch Hohlräume, die durch Ausbrennen von orga- nisch-basierten Verbindungen und Füllstoffen resultieren. Der Formkörper kann eine innere Oberfläche von 15 bis 3000 m2/g , bevorzugt von 50 bis 1500 m2/g und besonders bevorzugt von 250 bis 1000 m2/g, aufweisen. Die innere Oberfläche wird hierbei nach der Multi-Point-BET-Methode bestimmt. Der Formkörper kann ein hierarchisches Gefüge aufweisen. The shaped body may have meso- and macropores, which are preferably formed by air bubbles and / or by cavities resulting from burnout of organically based compounds and fillers. The molding may have an inner surface area of 15 to 3000 m 2 / g, preferably 50 to 1500 m 2 / g, and more preferably 250 to 1000 m 2 / g. The inner surface is determined by the multi-point BET method. The shaped body can have a hierarchical structure.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23 gelöst. Furthermore, the object is achieved by a method according to claim 22 or 23.

Das Verfahren zur Herstellung eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers ist da- durch gekennzeichnet, dass der Formkörper durch Bereitstellen einer flüssigen bis viskosen oder festen Masse, Formen der Masse, Trocknen und Einbrennen hergestellt wird. The process for producing a thermocatalytically active shaped article is characterized in that the shaped article is produced by providing a liquid to viscous or solid mass, shaping the composition, drying and baking.

Oder das Verfahren zur Herstellung eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper über Templat- Verfahren, Extrusions- verfahren, Schmelzverfahren, Sinterverfahren, Schlickerguss oder Schäumen hergestellt wird. Or the method for producing a thermocatalytically active shaped article is characterized in that the shaped article is produced by template process, extrusion process, melt process, sintering process, slip casting or foaming.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren verwendet, wel- ches pulverförmige Ausgangsprodukte verwendet, welche als trockene Pulver oder mittels eines flüssigen organischen und/oder anorganischen Zusatzstoffes modifiziert, eingesetzt werden. In a further preferred embodiment, a process is used which uses powdery starting products which are used as dry powders or modified by means of a liquid organic and / or inorganic additive.

Erfindungsgemäß findet der Formkörper Verwendung in oder an Brennkammern, wie beispielsweise Kaminen, Kaminöfen, Kamininnenraumverkleidungen, Verkleidung von Kaminabgasrohren, Filter für Kamine, Industrieöfen; in Heizanlagen, Verkleidung von Abgasrohren, Filter für Abgasrohre; in oder an Koch-, Brat-, Back und Grillvorrichtungen, Innenraumverkleidungen, Verkleidungen von Abluftrohren, Filtern für Abluftrohre, Friteusen, Mikrowellen, an oder in Dunstabzugshauben; in oder an Reakto- ren, wie beispielsweise chemischen Reaktoren oder Raffenerien; in oder an Verbrennungsanlagen, insbesondere in Müllverbrennungsanlagen, Energiekraftwerken oder Krematorien; in oder an Autoabgasanlagen, insbesondere Dieselrussfiltern, Oxidationskatalysatoren, Verkleidungen in Abgasanlagen, wie beispielsweise Abgas- rohren. According to the invention, the molded article is used in or on combustion chambers, such as fireplaces, stoves, fireplace interior linings, cladding of chimney exhaust pipes, filters for fireplaces, industrial ovens; in heating systems, lining of exhaust pipes, filters for exhaust pipes; in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior linings, exhaust ducts, exhaust duct filters, fryers, microwaves, on or in extractor hoods; in or on reactors, such as chemical reactors or Raffeerien series; in or at incineration plants, in particular in waste incineration plants, energy plants or crematoria; in or on automobile exhaust systems, in particular diesel soot filters, Oxidation catalysts, cladding in exhaust systems, such as exhaust pipes.

Aufgrund der erfindungsgemäßen, thermokatalytisch aktiven Formkörper ist es nun- mehr also möglich, Reaktionen schon bei Temperaturen kleiner 400 0C, bevorzugt kleiner 38O0C, besonders bevorzugt kleiner gleich 35O0C mit einer ausreichenden Abbaugeschwindigkeit durchzuführen, die sonst bei höheren Temperaturen ablaufen würden. Der Formkörper hat bevorzugt eine hohe Oberfläche und ist kostengünstig zu erhalten. Due to the invention, thermocatalytically active form body, it is N & N longer therefore possible reactions at temperatures less than 400 0 C, preferably less than 38O 0 C, more preferably less than or equal 35O 0 carry C with a sufficient rate of degradation that would otherwise occur at higher temperatures , The molding preferably has a high surface area and is inexpensive to obtain.

Vorzugsweise werden Lithiumverbindungen eingesetzt, die nicht hygroskopisch sind, sich neutral zu weiteren Komponenten verhalten und diese Komponenten nicht korrosiv angreifen. Insbesondere sind solche Lithiumverbindungen geeignet, die in wässriger Lösung einen pH-Wert <11 aufweisen. Der pH-Wert bezieht sich erfin- dungsgemäß auf die in Sicherheitsdatenblättern von Merck Chemicals (Firma Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) angegebenen Werte, und ist im allgemeinen auf 50 g/L Wasser bei 200C bezogen. Bei zu geringen Löslichkeiten der Substanzen werden die pH-Werte aber auch für geringeren Mengen, wie beispielsweise 5g/L Wasser o- der höheren Temperaturen angegeben. Preferably, lithium compounds are used which are not hygroscopic, behave neutrally with respect to other components and do not corrosively attack these components. In particular, those lithium compounds are suitable which have a pH of <11 in aqueous solution. According to the invention, the pH refers to the values given in safety data sheets of Merck Chemicals (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) and is generally based on 50 g / L of water at 20 ° C. If the solubility of the substances is too low, the pH values are also given for smaller amounts, such as, for example, 5 g / l water or higher temperatures.

Der erfindungsgemäße, thermokatalytisch aktive Formkörper besitzt vorzugsweise zumindest teilweise eine thermokatalytisch aktive Oberfläche, an der eine katalyti- sche Verbrennung von Ruß und anderen organischen oder oxidierbaren Verbindungen bei Temperaturen kleiner 400 °C, bevorzugt kleiner 380 0C, besonders bevor- zugt kleiner gleich 350 0C erreicht werden kann. The thermocatalytically active molding according to the invention preferably has at least partially a thermocatalytically active surface, at which a catalytic combustion of carbon black and other organic or oxidizable compounds at temperatures below 400 ° C, preferably less than 380 0 C, more preferably less than or equal to 350 0 C can be achieved.

Der bisherige Einsatz von Edelmetallen ist zu kostenintensiv. Zudem werden oft Materialien mit sehr großen Oberflächen benötigt, um eine ausreichende Abbaureaktionsgeschwindigkeit zu erhalten. The previous use of precious metals is too costly. In addition, often materials with very large surfaces are needed to obtain a sufficient degradation reaction rate.

Es besteht daher ein Bedarf an beständigeren und haltbaren, zur Selbstreinigung von Schadstoffen und Verschmutzungen befähigten Formkörpern. Diese sind vor allem von Vorteil in Brennkammern, wie beispielsweise an Kaminen und Kaminöfen, Kamininnenraumverkleidungen, Verkleidung des Kaminabgasrohrs, Filter für Kami- ne; Bauteile in oder an Heizanlagen, Verkleidung des Abgasrohrs, Filter für Abgas- rohr; Bauteile in oder an Koch-, Brat-, Back und Grillvorrichtungen, Innenraumver- kleidungen, Verkleidung des Abluftrohrs, Filter für Abluftrohr, Friteusen, Mikrowellen, usw.; Bauteile an Dunstabzugshauben; Bauteile an oder in Reaktoren; Bauteile an oder in Verbrennungsanlagen, Autoabgasanlagen, insbesondere in Dieselrussfiltern, Oxidationskatalysatoren und Abgasverkleidungen. Hier finden die erfindungsgemäßen Formkörper bevorzugt Verwendung. There is therefore a need for more stable and durable, capable of self-cleaning pollutants and contaminants moldings. These are particularly beneficial in combustors such as chimneys and stoves, chimney liners, chimney flue cowl paneling, filters for fireplaces. ne; Components in or on heating systems, lining of the exhaust pipe, filter for exhaust pipe; Components in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior linings, lining of the exhaust pipe, filter for exhaust pipe, fryers, microwaves, etc .; Components on cooker hoods; Components on or in reactors; Components at or in incinerators, automobile exhaust systems, in particular in diesel soot filters, oxidation catalysts and exhaust linings. Here, the shaped bodies according to the invention are preferably used.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch Verwendung von Formkörpern, die zumindest eine Lithiumverbindung als thermokatalytisch aktive Komponente aufweisen, die Temperatur, bei der eine katalytische organische Zersetzungsreaktion wie z.B. der Russverbrennung, oder bei der selbstreinigenden Eigenschaft von Lebensmittelverschmutzungen erfolgt, deutlich gesenkt werden kann und schon bei Temperaturen kleiner gleich 350 °C stattfindet. Darüber hinaus wurde überraschen- derweise eine katalytische Wirkung bei der Oxidation von Kohlenmonoxid und kurz- kettigen Kohlenwasserstoffen, sowie eine Reduktion von Stickoxiden im Abgasstrom nachgewiesen. It has surprisingly been found that by using moldings comprising at least one lithium compound as the thermocatalytically active component, the temperature at which a catalytic organic decomposition reaction such as e.g. the soot combustion, or takes place in the self-cleaning property of food contamination, can be significantly reduced and takes place even at temperatures less than or equal to 350 ° C. In addition, surprisingly, a catalytic effect on the oxidation of carbon monoxide and short-chain hydrocarbons, as well as a reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas flow was demonstrated.

Der Formkörper kann weiterhin wenigstens eine thermokatalytisch aktive Komponen- te aufweisen, wobei diese Komponente Lithium in wenigstens größer/gleich 2 Gew.- %, bevorzugt größer/gleich 3 Gew.-%, besonders größer/gleich 5 Gew.-% bezogen auf das Kationenverhältnis enthält. The molding may furthermore have at least one thermocatalytically active component, this component comprising lithium in at least greater than or equal to 2% by weight, preferably greater than or equal to 3% by weight, especially greater than or equal to 5% by weight, based on the Contains cation ratio.

Der Begriff Formkörper, wie er hier verwendet wird, schließt alle dreidimensionalen Formen ein. Der Formkörper kann verschieden ausgestaltet sein. Er kann beispielsweise in Form von flachen oder dreidimensional geformten Platten, porösen Filtern, Fasermatten, Faserkompositmaterialien, Faserbündeln, Fasergeweben, Faserfilze, Faservliese, Festkörper mit offenen Poren und/oder mit geschlossenen Poren, Granulate, Sinterkeramiken, Glaskeramiken, Optokeramiken, geformten Gegenständen aber auch in partikulärer Form, z.B. in loser oder gepresster Pulverform vorliegen wie beispielsweise Partikel, Nanotupes, Whisker und / oder Kurzfasern. Der Formkörper unterliegt hinsichtlich der Form im Rahmen der Erfindung keiner Beschränkung, so dass flache, runde, abgerundete, große und kleine Formen eingesetzt werden können. The term shaped body as used herein includes all three-dimensional shapes. The molded body can be configured differently. It may also be in the form of, for example, flat or three-dimensionally shaped plates, porous filters, fiber mats, fiber composites, fiber bundles, fiber fabrics, fiber felts, nonwoven fabrics, open pore solids and / or closed pores, granules, sintered ceramics, glass ceramics, optoceramics, molded articles in particulate form, for example in loose or pressed powder form such as particles, nanotupes, whiskers and / or short fibers. The molded article is not subject to any limitation in terms of shape in the invention, so that flat, round, rounded, large and small shapes can be used.

In der thermokatalytisch aktiven Komponente des Formkörpers liegt das Lithium bei- spielsweise in einem amorphen und/oder kristallinen Material vor. Als anorganische amorphe Komponenten dieses Materials können beispielsweise Einzel- und/oder Mehr-Komponentensysteme der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm verwendet werden. Als anorganische kristalline Komponenten können beispielsweise Einzel- und/oder Mehr-Komponentensysteme der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, Li, B, Ge, Bi, AI, Na, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm verwendet werden. Das Lithium der aktiven Komponente kann dabei in Form von umgesetzten Oxiden, Mischoxiden, Keramiken oder glasigen Mischungen vorlie- gen. In the thermocatalytically active component of the shaped body, the lithium is present, for example, in an amorphous and / or crystalline material. As inorganic amorphous components of this material, for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg , Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm. As inorganic crystalline components, for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, Li, B, Ge, Bi, Al, Na, K, P, Mg, Ca , Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm. The lithium of the active component can be present in the form of reacted oxides, mixed oxides, ceramics or glassy mixtures.

Kennzeichen einer solchen besonderen Ausführungsform einer thermokatalytisch aktiven Komponente ist es, dass das Elementverhältnis von Lithium als thermokatalytisch aktivem Element zu weiteren Kationen der thermokatalytisch aktiven Kompo- nente bei größer 1 :15, bevorzugt bei größer 1 :10, besonders bevorzugt bei größer 1 :5 liegt. Characteristic of such a special embodiment of a thermocatalytically active component is that the element ratio of lithium as a thermocatalytically active element to other cations of the thermocatalytically active component is greater than 1:15, preferably greater than 1:10, particularly preferably greater than 1: 5 lies.

In einer bevorzugten Ausführungsform können in der thermokatalytisch aktiven Komponente noch organische Reste und/oder Zersetzungsprodukte von organischen funktionellen Gruppen wie Epoxyd-, Methacrylat-, AIIyI-, Vinyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Propylat-, Butylat-, Acetat-, Propionat-, Formiat-, Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppen enthalten sein. Temperaturstabile funktionelle Gruppen wie beispielsweise Methyloder Phenylgruppen können an ein Übergangsmetalloxid oder Metalloxid gebunden sein. In a preferred embodiment, organic residues and / or decomposition products of organic functional groups such as epoxy, methacrylate, allyl, vinyl, methoxy, ethoxy, propylate, butylate, acetate, propionate can also be present in the thermocatalytically active component -, formate, methyl, ethyl or phenyl groups. Temperature stable functional groups such as methyl or phenyl groups may be attached to a transition metal oxide or metal oxide.

In einer besonderen Ausführungsform liegt das Lithium in der thermokatalytisch aktiven Komponente des Formkörpers beispielsweise auch ganz oder teilweise in einem Polysiloxan, wie beispielsweise einem temperaturstabilen Methyl- und oder Phe- nylgruppen funktionalisiertem linearen oder/und verzweigten Polysiloxan vor. In a particular embodiment, the lithium is in the thermocatalytically active component of the molding, for example, also completely or partially in one Polysiloxane, such as a temperature-stable methyl and or phenyl-functionalized linear and / or branched polysiloxane before.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegen im Formkörper Lithiumverbindungen, bevorzugt in einer bindenden Matrix vor. Der Begriff Lithiumverbindung, wie er hier verwendet wird, schließt alle ionischen Verbindungen mit einem pH-Wert <11 ein, die zumindest ein Lithiumion aufweisen. Eingeschlossen sind dabei neben den bekannten anorganischen Lithiumsalzen, wie beispielsweise Lithiumphosphat, Lithiumnitrat, Lithiumhalogenide und Lithiumsulfat, auch organische Lithium enthaltende Verbin- düngen, wie beispielsweise Lithiumacetat, Lithiumcitrattetrahydrat, Lithiumpropionat und Lithium-Derivate der Carbonsäuren, sowie Mischoxide, die Lithium enthalten und alle Lithiumionen enthaltenen Verbindungen, die z.B. bei einer thermischen Zersetzung von Lithiumorganylen entstehen oder durch die reaktive Umsetzung von metallischem Lithium. In a preferred embodiment, lithium compounds are present in the molded body, preferably in a binding matrix. The term lithium compound as used herein includes all ionic compounds having a pH <11 which have at least one lithium ion. In addition to the known inorganic lithium salts, such as, for example, lithium phosphate, lithium nitrate, lithium halides and lithium sulfate, organic lithium-containing compounds are also included, such as lithium acetate, lithium citrate tetrahydrate, lithium propionate and lithium derivatives of the carboxylic acids, as well as mixed oxides containing lithium and all lithium ions contained compounds, eg arise during a thermal decomposition of lithium organyls or by the reactive reaction of metallic lithium.

In einer speziellen Ausführungsform kann die thermokatalytisch aktive Komponente oder/und der thermokatalytisch aktive Formkörper aus einem Zeolithen bestehen, bei dem das thermokatalytisch aktive Lithium beispielsweise als aktives Metallion über einen lonenaustausch in den Zeolithen eingebracht werden kann. In a specific embodiment, the thermocatalytically active component or / and the thermocatalytically active molded body can consist of a zeolite in which the thermocatalytically active lithium can be introduced, for example, as an active metal ion via an ion exchange in the zeolite.

Der thermokatalytisch aktive Formkörper kann erfindungsgemäß aus einem oder mehreren Füllstoffen, oder einer Matrix, oder Mischungen daraus bestehen. Dabei enthält der Formkörper zumindest eine Komponente, die wenigstens größer gleich 2 Gew.-% an thermokatalytisch aktiven Lithiumionen enthält und thermokatalytisch ak- tiv ist. In dem erfindungsgemäßen Formkörper können entweder der oder die Füllstoffe und/oder die Matrix die erfindungsgemäße thermokatalytisch aktive Komponente enthalten oder ganz aus ihr bestehen. According to the invention, the thermocatalytically active molding may consist of one or more fillers, or a matrix, or mixtures thereof. In this case, the shaped body contains at least one component which contains at least greater than or equal to 2% by weight of thermocatalytically active lithium ions and is thermocatalytically active. In the shaped body according to the invention, either the filler (s) and / or the matrix may comprise or consist entirely of the thermocatalytically active component according to the invention.

Nicht nur der Formkörper, sondern auch die Füllstoffe haben eine dreidimensionale Form. Diese können beispielsweise die Form von Partikeln, wie runde, plättchenför- mige oder unregelmäßig geformte Partikel, von Granulat, von Kugeln oder Hohlkugeln, die Form von Fasern, wie beispielsweise Fasergewebe, Kurzfaser, Hohlfasern, Whisker oder von Nanotubes haben. Dabei kann der Formkörper ein oder mehrere Füllstoffe unterschiedlicher Formen, Größen und Zusammensetzung aufweisen. Not only the molding, but also the fillers have a three-dimensional shape. These may, for example, take the form of particles, such as round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, the form of fibers, such as fibrous tissue, short fiber, hollow fibers, Whisker or Nanotubes. In this case, the molding may have one or more fillers of different shapes, sizes and composition.

Die mittlere Primärpartikelgröße des Materials, aus der die aktive Komponente des Materials besteht, liegt zwischen 0,1 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 1 nm und 100 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 nm und 10 μm. The mean primary particle size of the material constituting the active component of the material is between 0.1 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 100 μm, particularly preferably between 10 nm and 10 μm.

Die mittlere Agglomeratgröße des Materials aus der die aktive Komponente des Materials besteht liegt zwischen 0,1 nm und 10 mm, bevorzugt zwischen 10 nm und 1000 μm. The average agglomerate size of the material constituting the active component of the material is between 0.1 nm and 10 mm, preferably between 10 nm and 1000 μm.

Beispielsweise liegt der mittlere Faserdurchmesser von einer thermokatalytisch aktiven Komponente bei 1 μm bis 1 mm, bevorzugt 6 μm bis 100 μm. Eine bevorzugte Ausführungsform ist es, Füllstoffe aus anorganischen amorphen und/oder kristallinen Materialien einzusetzen. Als anorganische amorphe Komponenten dieser Füllstoffmaterialien können beispielsweise Einzel- und/oder Mehr- Komponentensysteme der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y ,Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W verwendet werden. Als anorganische kristalline Füllstoffmaterialien können beispielsweise Einzel- und/oder Mehr- Komponentensysteme der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm verwendet werden. For example, the average fiber diameter of a thermocatalytically active component is 1 .mu.m to 1 mm, preferably 6 .mu.m to 100 .mu.m. A preferred embodiment is to use fillers of inorganic amorphous and / or crystalline materials. As inorganic amorphous components of these filler materials, for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg , Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W. As inorganic crystalline filler materials, for example, single and / or multi-component systems of oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca , Sr, Ba, Mn, Ni, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm.

Dabei können die Füllstoffe erfindungsgemäß Lithium als thermokatalytisch aktive Komponente enthalten, oder katalytisch inaktiv sein, oder andere bekannte kataly- tisch aktive Bestandteile enthalten. The fillers according to the invention may contain lithium as thermocatalytically active component, or be catalytically inactive, or contain other known catalytically active ingredients.

Kennzeichen einer besonderen Ausführungsform kann es sein, dass die Füllstoffe noch organische Reste und/oder Zersetzungsprodukte von organischen funktionellenCharacteristic of a particular embodiment, it may be that the fillers are still organic radicals and / or decomposition products of organic functional

Gruppen wie Epoxyd-, Methacrylat-, AIIyI-, Vinyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Propylat-, Buty- lat-, Acetat-, Propionat-, Formiat-, Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppen enthalten sein. Temperaturstabile funktionelle Gruppen wie beispielsweise Methyl- oder Phe- nylgruppen können an ein Übergangsmetalloxid oder Metalloxid gebunden sein. Groups such as epoxy, methacrylate, AlIIyI, vinyl, methoxy, ethoxy, propylate, butylate, acetate, propionate, formate, methyl, ethyl or phenyl groups may be included. Temperature stable functional groups such as methyl or phenyl groups may be attached to a transition metal oxide or metal oxide.

In einer besonderen Ausführungsform besteht das Füllstoffmaterial ganz oder teil- weise aus einen Polysiloxan, wie beispielsweise einem temperaturstabilen Methyl- und oder Phenylgruppen funktionalisierten linearen oder/und verzweigten Polysiloxan. In a particular embodiment, the filler material consists entirely or partially of a polysiloxane, such as a temperature-stable methyl- and / or phenyl-functionalized linear and / or branched polysiloxane.

In einer weiteren Ausführungsform können thermokatalytisch aktive Edelmetalle, wie beispielsweise Pt, Rh, Pd, Ru, Au, Ag im Formkörper enthalten sein. Diese können in geringen Mengen zur Dotierung zugegeben werden, um die light-off-Temperatur noch weiter abzusenken, oder die reaktive Aktivität zu vergrößern. In a further embodiment, thermocatalytically active noble metals, such as Pt, Rh, Pd, Ru, Au, Ag can be contained in the molding. These can be added in small amounts for doping, to lower the light-off temperature even further, or to increase the reactive activity.

Dotierungen können ebenfalls mit den oben aufgeführten Elementen, wie C, Si, B, Ge, Bi, AI, Na, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W erfolgen. Dabei werden Dotierungen bevorzugt in Größe- nordungen von kleiner 2 Gew.-% zugegeben. Dopants may also be doped with the above listed elements such as C, Si, B, Ge, Bi, Al, Na, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W take place. Dopings are preferably added in sizes of less than 2% by weight.

Die Oberfläche der Füllstoffe und/oder des Formkörpers können porös oder nicht porös strukturiert sein. Bei porösen Materialien liegt die Porosität im Bereich von 2 bis 90 Volumen-%, vorzugsweise bei 5 bis 70 Volumen-%. The surface of the fillers and / or the shaped body may be porous or non-porous structured. For porous materials, the porosity is in the range of 2 to 90% by volume, preferably 5 to 70% by volume.

Die Füllstoffe können zur Formgebung, zum Einstellen der Viskosität, oder auch für weitere Funktionalitäten eingesetzt werden. So ist es möglich der Mischung Füllstoffe mit funktionellen Eigenschaften, wie optischer Reflektion, z.B. im Infrarot- oder Ultraviolettbereich, Filter bei definierte Wellenlängen, oder Farbe, oder thermische Leitfähigkeit, oder Füllstoffe mit einer bioziden Wirkung beizugeben. The fillers can be used for shaping, for adjusting the viscosity, or for other functionalities. Thus, it is possible for the mixture to have fillers with functional properties, such as optical reflection, e.g. in the infrared or ultraviolet range, filters at defined wavelengths, or color, or thermal conductivity, or to add fillers having a biocidal effect.

Füllstoffe, wie im Text beschrieben, können zumindest teilweise mit einer Matrix um- geben sein. Fillers, as described in the text, may be at least partially surrounded by a matrix.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Formkörper auch nur aus einer Matrix aufgebaut werden und keine Füllstoffe enthalten. Eine bindende Matrix kann sowohl aus einer anorganischen wie auch aus einer organischen Matrix oder Mischungen daraus bestehen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist es, dass der Formkörper die erfindungsgemäße thermokatalyti- sehe Komponente und eine bindenden Matrix mit einer Lithiumverbindung aufweist. In a further preferred embodiment, the shaped body can also be constructed only from a matrix and contain no fillers. A binding matrix may consist of both an inorganic and an organic matrix or mixtures thereof. A particularly preferred embodiment is that the shaped body comprises the thermocatalytic component according to the invention and a binding matrix with a lithium compound.

Unter einer anorganischen Matrix sind folgende Verbindungen zu verstehen: Gläser und Glaslote, Sol-Gel-Matrices. Bevorzugt beinhalten diese anorganischen Matrices Elemente, wie Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W. An inorganic matrix is understood to mean the following compounds: glasses and glass solders, sol-gel matrices. These inorganic matrices preferably contain elements such as Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W.

So ist es möglich, Lithiumverbindungen in Lösung zu bringen und in den Formkörper einzubinden. Im Rahmen der Erfindung können alle handelsüblichen Lösungsmittel eingesetzt werden, wie beispielsweise Wasser, Alkohole, Ketone, Acetone, Acetyla- ceton, Essigsäureethylester, mehrwertige Alkohole, sowie Mischungen davon. It is thus possible to bring lithium compounds into solution and to incorporate them into the molding. In the context of the invention, all commercially available solvents can be used, such as, for example, water, alcohols, ketones, acetones, acetylacetone, ethyl acetate, polyhydric alcohols, and mixtures thereof.

Erfindungsgemäß wird eine anorganische Sol-Gel-Matrix bevorzugt. Die Herstellung derartiger Sol-Gel-Systeme sind dem Fachmann bekannt. Erfindungsgemäß sind solche Sol-Gel-Systeme geeignet, die nach der Trocknung bzw. nach der Tempe- rung einen stabilen Formkörper ausbilden. Besonders bevorzugt sind hierbei Systeme, die im Gesamtsystem zu einem niedrigen Schrumpf, bevorzugt kleiner 60%, besonders bevorzugt kleiner 40% führen. According to the invention, an inorganic sol-gel matrix is preferred. The preparation of such sol-gel systems are known to the person skilled in the art. According to the invention, such sol-gel systems are suitable which form a stable shaped body after drying or after annealing. Particularly preferred are systems which lead in the overall system to a low shrinkage, preferably less than 60%, particularly preferably less than 40%.

Die Sol-Gel-Matrix wird in Wasser, einem organischen Lösungsmittel oder einem wässrig/organischen Lösungsmittelgemisch, wie beispielsweise einem Gemisch aus Wasser und wenigstens einem Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkohole, mehrwertigen Alkohole, Acetone, Ketone, Acetylaceton, Essigsäureethylester, 2-Butoxy-Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Methanol, Ethanol und weitere dem Fachmann bekannte Lösungsmittel durch saure oder basische katalysierte Hydrolyse hergestellt. Diese Sole sind stabile Lösungen mit einem Feststoffgehalt in der Regel im Bereich von etwa 1 bis etwa 40 Gew.-%. Die daraus gewonnenen SoI-GeI Systeme bestehen vorzugsweise aus einem Netzwerk von Halbmetall- oder Metalloxiden, wie beispielsweise Oxide der Elemente Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni1 Co1 Cr, V, Sn, Zn1 In, Fe, Ti1 Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W oder deren Mischungen. The sol-gel matrix is dissolved in water, an organic solvent or an aqueous / organic solvent mixture, such as a mixture of water and at least one solvent selected from the group of alcohols, polyhydric alcohols, acetones, ketones, acetylacetone, ethyl acetate, 2 Butoxy-ethanol, 1-propanol, 2-propanol, methanol, ethanol and other solvents known in the art by acidic or basic catalyzed hydrolysis. These sols are stable solutions having a solids content typically in the range of about 1 to about 40 weight percent. The resulting sol-GeI systems preferably consist of a network of semimetal or metal oxides, such as oxides of the elements Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni 1 Co 1 Cr, V, Sn, Zn 1 In, Fe, Ti 1 Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W or mixtures thereof.

Unter einer organischen Matrix wird im Rahmen der Erfindung eine organisch basier- te Verbindung verstanden, die aus Wachsen, Polymeren, Tensiden, Carbon- und Fettsäuren, Ölen, Harzen, Silikonharz, oder Mischungen daraus aufgebaut sein kann. Diese hat den Zweck die Lithiumverbindung im Formkörper zu fixieren. Gemäß der Erfindung wird unter Polymer Kohlenstoff enthaltende Makromoleküle verstanden. Bevorzugt sind Silikone und Silikonharze, sowie thermisch rückstandfrei zerset- zende Polymere, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethy- lenglycol oder Cellulose und Cellulosederivate. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mischung bevorzugt, die zumindest ein Verdickungsmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Xanthangum, Glycerin, pyrogene Kieselsäuren, flammpyrolytisch abgeschiedenen Oxiden. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung der oben genannten Verdickungsmittel besonders effektiv für die Herstellung von formstabilen Formkörpern ist. In the context of the invention, an organic matrix is understood as meaning an organically based compound which may be composed of waxes, polymers, surfactants, carboxylic and fatty acids, oils, resins, silicone resin, or mixtures thereof. This has the purpose to fix the lithium compound in the molding. According to the invention is understood by polymer carbon-containing macromolecules. Preference is given to silicones and silicone resins, as well as thermally residue-free decomposable polymers, for example polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol or cellulose and cellulose derivatives. In a further embodiment of the invention, preference is given to a mixture which comprises at least one thickener, preferably selected from the group consisting of xanthan gum, glycerol, pyrogenic silicas and flame-pyrolytically deposited oxides. It has been found that the use of the abovementioned thickeners is particularly effective for the production of dimensionally stable shaped bodies.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained are applicable not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Die Viskosität der Matrix deckt den flüssigen bis pastösen Bereich ab, d.h. eine Viskosität von 0,5 mPas bis 106 mPas. Die gewünschten Viskositäten können durch ge- eignete Wahl des Lösungsmittels, Verdickungsmittels oder der Matrix und durch Zusatz von Partikeln oder unlöslichen Komponenten erzielt werden. The viscosity of the matrix covers the liquid to pasty area, ie a viscosity of 0.5 mPas to 10 6 mPas. The desired viscosities can be achieved by suitable choice of solvent, thickener or matrix and by addition of particles or insoluble components.

Erfindungsgemäß kann die thermokatalytische Reaktion bei Temperaturen von 100 0C bis 600 0C, bevorzugt bei 200 0C bis 400 0C, besonders bevorzugt bei 200 0C bis 350 0C stattfinden. According to the invention, the thermocatalytic reaction at temperatures of 100 0 C to 600 0 C, preferably at 200 0 C to 400 0 C, more preferably at 200 0 C to 350 0 C take place.

Um einen verbesserten Einsatz von thermokatalytisch selbstreinigenden Oberflächen zu ermöglichen, ist ein Formkörper mit einer Oberfläche nötig, an der bereits bei ge- ringen Temperaturen eine katalytische Zersetzung abläuft. Ferner muss die Oberfläche so ausgestaltet sein, dass das zyklische Erhitzen nicht zu einer Schädigung des Formkörpers führt. Die thermokatalytisch aktive Oberfläche nach der Erfindung kann hierbei auf der gesamten Oberfläche des Formkörpers oder auf Teilen davon vorliegen und als durchgehend aktive Oberfläche oder in Form von kleinen verteilten Agglomerationen vorliegen. Es ist dabei dem Fachmann verständlich, dass im Falle des Vorliegens von nicht durchgehend aktiven Oberflächen die Lithiumkonzentration lediglich punktuell erreicht werden muss. In order to enable an improved use of thermocatalytically self-cleaning surfaces, a shaped body with a surface is necessary on which already at temperatures a catalytic decomposition takes place. Furthermore, the surface must be designed so that the cyclic heating does not lead to damage to the molding. The thermocatalytically active surface according to the invention may in this case be present on the entire surface of the molding or on parts thereof and be present as a continuously active surface or in the form of small dispersed agglomerations. It is understood by those skilled in the art that in the presence of non-continuous active surfaces, the lithium concentration must be reached only selectively.

Die Lithium enthaltende Oberfläche kann ein Bestandteil des Formkörpers sein, in Form einer Beschichtung auf dem Substrat vorliegen oder den Formkörper komplett durchdringen. Die Lithiumverbindungen können als einfache Salze, aber auch in Form von Mischsalzen vorliegen. Die Lithiumverbindungen können als kristalline o- der amorphe Schichten oder Partikel aber auch in Matrices oder in anderen Systemen, wie z.B. Zeolithen eingeschlossen vorliegen. Es muss dabei lediglich sichergestellt sein, dass ein Teil der Lithiumverbindungen an der Oberfläche zugänglich ist. Liegt die thermokatalytisch aktive Komponente nicht homogen verteilt im Formkörpers vor, kann diese derart ausgestaltet sein, dass der Formkörper weitere ggf. funktionelle Eigenschaften wie beispielsweise Diffusionsbarrieren aufweist, die die Diffusion von Lithium in das Substrat verhindern oder zumindest verlangsamen. Auf diese Weise kann der Gehalt an Lithiumionen und somit die thermokatalytische Aktivität der thermokatalytisch aktiven Oberfläche über lange Zeit beibehalten werden. Ferner kann dadurch auch eine Schädigung des Formkörpers durch Gase verhindert werden, die während der katalytischen Zersetzung freigesetzt werden. Beispiele hierfür schließen z.B. schwefelhaltige Gase ein, die die Stabilität des Formkörpers, beispielsweise eines glasigen Formköpers beeinträchtigen können. The lithium-containing surface may be a constituent of the shaped body, be in the form of a coating on the substrate or completely penetrate the shaped body. The lithium compounds can be present as simple salts, but also in the form of mixed salts. The lithium compounds can be used as crystalline or amorphous layers or particles but also in matrices or in other systems, such as e.g. Include zeolites included. It only has to be ensured that some of the lithium compounds are accessible on the surface. If the thermocatalytically active component is not distributed homogeneously in the shaped body, it may be designed such that the shaped body has further possibly functional properties, such as diffusion barriers, which prevent or at least slow down the diffusion of lithium into the substrate. In this way, the content of lithium ions and thus the thermo-catalytic activity of the thermo-catalytically active surface can be maintained for a long time. Furthermore, it can also be prevented damage to the shaped body by gases that are released during the catalytic decomposition. Examples include, e.g. Sulfur-containing gases, which may affect the stability of the shaped body, such as a glassy molded body.

In einer weiteren Ausführungsform werden Lithiumverbindungen ohne Einbindung in eine Matrix vorzugsweise durch eine Wärmebehandlung mit dem Substrat verbunden. Einige der oben genannten Lithiumverbindungen können aufgeschmolzen wer- den. Bei höheren Temperaturen, d.h. größer 300 0C kann ein lonenaustausch zwischen dem Formkörper und Lithium erfolgen. Bevorzugt werden hier lonenaus- tauschreaktionen an Gläsern, Sintergläsern und Keramiken, bei denen beispielsweise Wasserstoffionen aus dem Substrat durch Lithiumionen ausgetauscht werden. Der lonenaustausch kann dabei beim Herstellprozess der Gläser, wie beispielsweise im Floatprozess oder bei der Glasformgebung, oder in einem nachgelagerten Wär- meprozess erfolgen. Weniger bevorzugt ist der lonenaustausch bei Glaskeramiken, wie er in der Schrift DE 10 2006 056 088 A1 beschrieben ist, da die ausgetauschten Lithiumionen im Keramisierungsprozess in die Kristallphase der Glaskeramik einge- baut werden und für katalytische Reaktionen an der Oberfläche nicht mehr ausreichend zur Verfügung stehen. In a further embodiment, lithium compounds without integration into a matrix are preferably connected to the substrate by a heat treatment. Some of the lithium compounds mentioned above can be melted the. At higher temperatures, ie greater than 300 0 C, an ion exchange between the molding and lithium can take place. Here ion exchange reactions on glasses, sintered glasses and ceramics are preferred in which, for example, hydrogen ions are exchanged from the substrate by lithium ions. The ion exchange can take place during the manufacturing process of the glasses, for example in the float process or in glass shaping, or in a downstream heat process. Less preferred is the ion exchange in glass ceramics, as described in DE 10 2006 056 088 A1, since the exchanged lithium ions are incorporated into the crystal phase of the glass ceramic in the ceramization process and are no longer sufficiently available for catalytic reactions on the surface ,

In einer weiteren Ausführungsform kann die thermokatalytisch aktive Komponente als Gradient in der Oberfläche des Formkörpers ausgebildet sein. Hierbei ist das An- steigen der Lithiumkonzentration zur Oberfläche hin zu bevorzugen. In a further embodiment, the thermocatalytically active component may be formed as a gradient in the surface of the shaped body. In this case, the increase of the lithium concentration towards the surface is to be preferred.

Der erfindungsgemäße thermokatalytisch aktive Formkörper kann Mikroporen mit einem mittleren Porendurchmessern kleiner 2 nm, Mesoporen mit einem Porendurchmesser von 2 bis 50 nm und/oder Makroporen mit einem Porendurchmesser größer/gleich 50 nm, bevorzugt 1 bis 50 μm, besonders bevorzugt 10 bis 20μm aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Formkörper ein hierarchisches Porengefüge mit beispielsweise Makroporen und/oder Mesoporen und/oder Mikroporen auf. Unter hierarchischem Porengefüge versteht man erfindungsgemäß das Vorliegen von mindestens zwei unterschiedlichen Porenvolumen mit bevorzugt engen Porenverteilungen. The thermocatalytically active molding according to the invention may have micropores with an average pore diameter less than 2 nm, mesopores with a pore diameter of 2 to 50 nm and / or macropores with a pore diameter greater than or equal to 50 nm, preferably 1 to 50 μm, particularly preferably 10 to 20 μm. In a preferred embodiment, the shaped body has a hierarchical pore structure with, for example, macropores and / or mesopores and / or micropores. Hierarchical pore structure is understood according to the invention to be at least two different pore volumes with preferably narrow pore distributions.

Die innere Oberfläche nach Multi-point-BET-Auswertung liegt für den erfindungsgemäßen thermokatalytisch aktiven Formkörper bei 15 bis 3000 m2/g. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die innere Oberfläche nach Multi-point-BET- Auswertung bei 50 bis 1500 m2/g, besonders bevorzugt bei 250 bis 1000 m2/g. The internal surface area after multi-point BET evaluation is 15 to 3000 m 2 / g for the inventive thermocatalytically active molding. In a preferred embodiment, the internal surface area after multi-point BET evaluation is 50 to 1500 m 2 / g, more preferably 250 to 1000 m 2 / g.

Das kumulative Porenvolumen gemessen mit der BJH-Methode liegt für den erfindungsgemäßen thermokatalytisch aktiven Formkörper bei 0,02 bis 2,0 ml/g. Die BJH- Methode wird zur Bestimmung von Mesoporenvolumina und -Verteilungen verwendet. The cumulative pore volume measured by the BJH method is 0.02 to 2.0 ml / g for the thermocatalytically active molding according to the invention. The BJH Method is used to determine mesopore volumes and distributions.

Die thermokatalytisch aktiven Oberflächen gemäß der Erfindung können bei der Her- Stellung des Formkörpers direkt entstehen oder durch dem Fachmann bekannte Verfahren auf den Formkörper aufgebracht werden. The thermocatalytically active surfaces according to the invention can be formed directly in the production of the shaped article or applied to the shaped article by processes known to those skilled in the art.

Erfindungsgemäß wird der Formkörper durch die Bereitstellung einer flüssigen bis viskosen oder festen Masse, Formen dieser Masse, Trocknen und Einbrennen erhal- ten. Dabei können alle dem Fachmann bekannte Formgebungsverfahren, wie beispielsweise das Templat-, Extrusions- oder Sinterverfahren, Schlickerguss wie auch Schäumen angewendet werden. According to the invention, the shaped body is obtained by providing a liquid to viscous or solid mass, shaping this mass, drying and baking. In this case, all the skilled person known shaping processes, such as the template, extrusion or sintering process, slip casting and foaming applied become.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden zur gezielten Porenbildung im Formkörper Templatmaterialien eingesetzt. Templatmaterialien sind beispielsweise organische funktionelle Gruppen, organische Tenside wie beispielsweise Cetyltri- methylammoniumbromid, organische Flüssigkeiten wie beispielsweise Campher oder Octanol/Wasser Mischungen, synthetische organische Polymere wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polymethacrylat, Phenolharze, Nylon, Celluloseacetat, Naphtalen, Polyurethan, Polyamid, Polyethylenoxid, Polyethylengly- col, Triblockcopolymere aus beispielsweise Polyethylen und Polypropyleneinheiten, Hydrogele aus beispielsweise Polyacrylamid, natürliche organische Materialien wie Holz, Schwämme, Kokos, Jute, Hanf, Flachs, Gelatine, Xanthan, Glucose, Sacherose, Dextrose, Wachs, Alginat, Stärke, Cellulosefasern und Fasergewebe, anorgani- sehe Materialien wie beispielsweise Ruß, Kohlenstofffasern und Gewebe, Metalle, Salze. In an embodiment according to the invention, template materials are used for targeted pore formation in the molded body. Template materials are, for example, organic functional groups, organic surfactants such as cetyltrimethylammonium bromide, organic liquids such as camphor or octanol / water mixtures, synthetic organic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polystyrene, polymethacrylate, phenolic resins, nylon, cellulose acetate, naphthalene, polyurethane, polyamide , Polyethylene oxide, polyethylene glycol, triblock copolymers of, for example, polyethylene and polypropylene units, hydrogels of, for example, polyacrylamide, natural organic materials, such as wood, sponges, coconut, jute, hemp, flax, gelatin, xanthan, glucose, sucrose, dextrose, wax, alginate, starch , Cellulose fibers and fiber fabrics, inorganic materials such as carbon black, carbon fibers and fabrics, metals, salts.

Diese Templatmaterialien werden beispielsweise einzelnen oder in Kombination während der flüssigphasenbasierten Herstellung der aktiven Komponente und/oder der lithiumfreien Füllstoffmaterialien eingebracht. Diese Templatmaterialien zeichen sich dadurch aus, dass durch ihre Form und Oberfläche die Porosität im thermokatalytisch aktiven Formkörper eingestellt werden kann. Hierzu werden die Templatmaterialien beispielsweise während des Formkörperherstellungsprozesses wieder aus dem Formkörper chemisch herausgelöst und/oder thermisch zersetzt. Das chemische Herauslösen der Templatmaterialien kann beispielsweise mittels Säure und/oder Lauge und/oder mittels organischen Lösungsmittel erfolgen. Mit den einzelnen dem Fachmann bekannten Templatmaterialien können Porengrößen von 0,5 nm bis 5 mm gezielt eingestellt werden. These template materials are introduced, for example, singly or in combination during the liquid-phase-based preparation of the active component and / or the lithium-free filler materials. These template materials are characterized by the fact that the porosity in the thermocatalytically active molding can be adjusted by their shape and surface. For this purpose, the template materials, for example, during the molding process again off chemically dissolved out of the molding and / or thermally decomposed. The chemical dissolution of the template materials can be carried out, for example, by means of acid and / or alkali and / or by means of organic solvents. With the individual template materials known to the person skilled in the art, pore sizes from 0.5 nm to 5 mm can be set in a targeted manner.

Beispielsweise können gezielt Mikroporen über die Verwendung von kationischen Tensiden wie beispielsweise Cetyltrimethylammoniumbromid als Templatmolekül hergestellt werden. Mesoporen im Größenbereich von 5 bis 20 nm können beispielsweise durch die Verwendung von neutralen Tensiden wie Triblockcopolymeren hergestellt werden. Sphärische Makroporen von beispielsweise 100 nm bis 1 μm Porendurchmesser können über die Verwendung von Polystyrolpartikeln als Templatmaterialien hergestellt werden. For example, targeted micropores can be prepared via the use of cationic surfactants such as cetyltrimethylammonium bromide as a template molecule. For example, mesopores in the size range of 5 to 20 nm can be made by the use of neutral surfactants such as triblock copolymers. Spherical macropores of, for example, 100 nm to 1 μm pore diameter can be prepared via the use of polystyrene particles as template materials.

Je nach Wahl der Templatmaterialien kann neben der Porengröße und Porengeometrie auch ein regelmäßig geordnetes Porengefüge hergestellt werden. Depending on the choice of template materials, a regularly ordered pore structure can be produced in addition to the pore size and pore geometry.

In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Poren im thermokatalytisch aktiven Formkörper über den gezielten Eintrag von Gasblasen gebildet. Diese Schäume können beispielsweise durch die Verwendung von Öl / Wasser Lösungsmittelgemischen und/oder durch organische Tensidzusätze und/oder gasdruckbasiertes Aufschäumen hergestellt werden. In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden zur Herstellung von hochstabilen Partikelschäumen oder/und Suspensionen organische und/oder metallorganische oberflächenaktive Substanzen wie beispielsweise Valeronsäure, Benzoesäure, n-Butylgallat, Hexylamin, Polyethylenglycol-8-octylphenylether, Polye- thylenglycol-11-nonylphenylether, Natriumdodecylsulfat oder Poly(dimetyhlsiloxane) copolymer eingesetzt. In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren kann der thermokatalytisch aktive Formkörper durch Formgebungsprozesse wie Trockenpressen, Extrusion oder keramischer Spritzguss (CIM) hergestellt werden. Kennzeichnend für das Trockenpressen ist die sehr geringe Restfeuchte. Sie tendiert gegen Null. Eine Nachtrocknung ist nicht erforderlich. Das Verfahren eignet sich damit ausgezeichnet für Teile mit hoher Maßhaltigkeit in großen Stückzahlen. Ein Presswerkzeug zum axialen Trockenpressen besteht aus einer Pressmatrize sowie Ober- und Unterstempel. Die Stempel können zusätzlich mehrfach unterteilt sein, je nach Kompliziertheit des Bauteils. Das Pressgranulat wird mittels Füllschuh in die Form eingefüllt. Beim zweiseitigen Pressen führt anschließend eine gesteuerte Bewegung von Ober- und Unterstempel zur Verdichtung des Granulates, während sich beim einseitigen Pressen nur der Oberstempel bewegt. Der Pressung wird über Ausstoßer, Schieber und Greifer automatisch entnommen. In a particular embodiment of the invention, the pores are formed in the thermocatalytically active molding on the targeted entry of gas bubbles. These foams can be prepared, for example, by the use of oil / water solvent mixtures and / or by organic surfactant additives and / or gas-pressure-based foaming. In a particular embodiment according to the invention, organic and / or organometallic surface-active substances such as valeric acid, benzoic acid, n-butyl gallate, hexylamine, polyethylene glycol-8-octylphenyl ether, polyethylene glycol-11-nonylphenyl ether, sodium dodecylsulfate or for producing highly stable particle foams and / or suspensions Poly (dimetyhlsiloxane) copolymer used. In a further process according to the invention, the thermocatalytically active shaped body can be produced by shaping processes such as dry pressing, extrusion or ceramic injection molding (CIM). Characteristic of the dry pressing is the very low residual moisture. It tends to zero. A drying is not required. The process is thus excellently suitable for parts with high dimensional accuracy in large quantities. A pressing tool for axial dry pressing consists of a press die and upper and lower punches. The stamps can additionally be divided several times, depending on the complexity of the component. The pressed granulate is filled into the mold by means of filling shoe. In the case of two-sided pressing, a controlled movement of the upper and lower punches subsequently leads to the compression of the granulate, while only the upper punch moves in the case of one-sided pressing. The pressure is automatically removed via ejector, slide and gripper.

Das Extrudieren gilt als ältestes der drei genannten Verfahren in der Keramik. Hier liegt der Feuchtegehalt der Ausgangsmasse bei rund 15 % bis 25 %. Geformt wird sowohl mit Kolbenstrangpressen als auch mit Vakuumschneckenpressen. Die Technik bietet zwei bewährte Möglichkeiten: Horizontales und vertikales Extrudieren. Mit dem Extrusionsverfahren lassen sich besonders gut rotationssymmetrische Teile wie Achsen oder Rohre herstellen. Aber auch kompliziertere Profile sind bei entsprechender Mundstücksauslegung machbar. Extrusion is the oldest of the three processes in ceramics. Here, the moisture content of the starting material is around 15% to 25%. Shaping takes place both with piston extrusion presses and with vacuum screw presses. The technology offers two proven possibilities: horizontal and vertical extrusion. The extrusion process makes it particularly easy to produce rotationally symmetric parts such as axes or pipes. But even more complicated profiles are feasible with appropriate mouthpiece design.

Von allen Formgebungsmethoden bietet der keramische Spritzguss die meisten ge- stalterischen Freiheiten. Nur bei keramischem Spritzguss können Gewinde, Hinter- schneidungen oder Schrägbohrungen direkt bei der Formgebung mit angebracht werden. Der Spritzguss ist dennoch im Bereich der Keramik nach wie vor sehr speziell, da er zeitintensiv ist. Vor allem wegen des recht langen Entfernens der für den Prozess erforderlichen thermoplastischen Komponenten (Entbinderung). Gerade für komplexe Bauteile ist der keramische Spritzguss aufgrund der beschriebenen Vorteile trotzdem unverzichtbar. Sinterprozesse werden im allgemeinen mit Pulvermassen durchgeführt. Hierbei werden Pulvermassen zunächst so geformt, dass wenigstens ein minimaler Zusammenhalt der Pulverpartikel gegeben ist. Der vorgepresste Grünling wird im Anschluss durch Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und ausgehär- tet. Die Herstellung des Grünlings erfolgt dabei entweder durch Verpressen von Pulvermassen oder durch Formung und anschließendes Trocknen. Während des Sintervorgangs verringert sich die Porosität und das Volumen des Grünlings deutlich. Die Festigkeit der Sinterkörper beruht auf den gebildeten Sinterhälsen, die durch Oberflächendiffusion zwischen den Pulverpartikeln entstehen. In manchen Fällen erfolgt nach dem letzten Vorgang noch ein Kalibrieren des Werkstückes, dabei wird das quasi fertige Werkstück noch einmal unter hohem Druck in eine Form gepresst. Of all the molding methods, ceramic injection molding offers the most creative freedom. Only in the case of ceramic injection molding can threads, undercuts or diagonal bores be applied directly during molding. Nevertheless, injection molding is still very special in the field of ceramics because it is time-consuming. Mainly because of the relatively long removal of the thermoplastic components required for the process (debindering). However, especially for complex components, ceramic injection molding is indispensable due to the advantages described. Sintering processes are generally carried out with powder masses. Here, powder masses are first formed so that at least a minimum cohesion of the powder particles is given. The pre-pressed green compact is then compacted and cured by heat treatment below the melting temperature. The production of the green compact takes place either by compression of powder masses or by shaping and subsequent drying. During the sintering process, the porosity and volume of the green compact decreases significantly. The strength of the sintered bodies is based on the sintering necks formed, which are created by surface diffusion between the powder particles. In some cases, a calibration of the workpiece is carried out after the last operation, while the quasi-finished workpiece is again pressed under high pressure into a mold.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die thermokatalytisch aktive Komponente und/oder die Füllstoffpartikel im Ganzen oder teilweise aus Parti- kein hergestellt, welche eine agglomerierte Partikelgröße von 100 nm bis 15 μm aufweisen. Diese Partikel werden dabei bevorzugt über Fällungsreaktionen aus der flüssige Phase und/oder hydrothermale Verfahren und/oder Flammenpyrolyse und/oder CVD-Verfahren und/oder mechanisches Malen von keramischen, glaskeramischen und glasigen Pulvern hergestellt. In a further embodiment according to the invention, the thermocatalytically active component and / or the filler particles are prepared in whole or in part from particles which have an agglomerated particle size of 100 nm to 15 μm. These particles are preferably produced via precipitation reactions from the liquid phase and / or hydrothermal processes and / or flame pyrolysis and / or CVD processes and / or mechanical painting of ceramic, glass-ceramic and glassy powders.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die thermokatalytisch aktive Komponente und/oder die Füllstoffpartikel im Ganzen oder teilweise aus Nanopartikeln hergestellt, welche eine agglomerierte Partikelgröße von kleiner gleich 100 nm aufweisen. Diese Partikel werden dabei bevorzugt über Fällungsreaktionen aus der flüssige Phase und/oder hydrothermale Verfahren und/oder Flammenpyrolyse und/oder CVD-Verfahren hergestellt. In a preferred embodiment of the invention, the thermocatalytically active component and / or the filler particles are prepared in whole or in part from nanoparticles which have an agglomerated particle size of less than or equal to 100 nm. These particles are preferably prepared via precipitation reactions from the liquid phase and / or hydrothermal processes and / or flame pyrolysis and / or CVD processes.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der thermokatalytisch aktive Formkörper aus einem Fasergewebe oder/und einem Faservlies gebildet. Auch kann die thermokatalytisch aktive Komponente aus Kurzfasern bestehen. Die Fasern können dabei beispielsweise über dem Fachmann bekannte Spinnverfahren wie beispielsweise dem Gasdruckspinnverfahren, dem Schmelzspinnverfahren, oder dem Schleuderspinnverfahren hergestellt werden. In einer besonderen Ausführungsform wird dabei von Sol-Gel-Vorstufen als Spinnmassen ausgegangen. Über das Gasdruckspinnverfahren erfolgt die Herstellung der Fasern beispielsweise in einer handelsüblichen Spinnanlage. Hierbei wird die Spinn- masse in einen optional kühlbaren Druckzylinder gefüllt, der beispielsweise mit einem Luftdruck von 10 bis 50 bar beaufschlagt wurde. Die daraus resultierende Kraft presst das SoI durch Düsen, wodurch Fäden geformt werden. Die Fäden weisen je nach Düsendurchmesser einen Durchmesser von 5 und 100 μm auf. In einer speziellen Ausführungsform erfolgte die teilweise oder/und vollständige Trocknung und/oder Härtung der Fasern direkt im Anschluss an den Austritt der Fasern aus der Spinndüse, bereits beim Fallen der Fasern durch den Spinnschacht. Neben einer thermisch induzierten Härtung wird dabei in einer besonderen Ausführungsform auch eine chemische Härtung durch Härtungsgase durchgeführt. In one embodiment according to the invention, the thermocatalytically active shaped body is formed from a fiber fabric or / and a nonwoven fabric. Also, the thermocatalytically active component may consist of short fibers. The fibers can be produced, for example, by spinning processes known to those skilled in the art, such as, for example, the gas-pressure spinning process, the melt-spinning process or the spin-spinning process. In a particular embodiment, it is assumed that sol-gel precursors are used as spinning masses. About the gas-pressure spinning process, the production of the fibers, for example, in a commercial spinning plant. In this case, the spinning mass is filled into an optionally coolable pressure cylinder which, for example, has been subjected to an air pressure of 10 to 50 bar. The resulting force presses the sol through nozzles, forming threads. Depending on the diameter of the nozzle, the threads have a diameter of 5 and 100 μm. In a specific embodiment, the partial or / and complete drying and / or curing of the fibers took place directly after the exit of the fibers from the spinneret, already during the fall of the fibers through the spinning shaft. In addition to a thermally induced hardening, in a particular embodiment, a chemical hardening by hardening gases is also carried out.

Erfindungsgemäß kann der Formkörper auch über einen Schmelzprozess hergestellt werden. Thermokatalytisch aktive Gläser und/oder Keramiken können beispielsweise gemäß den in Phasendiagrammen und Vorschriften im Buch„Phase Diagrams for Ceramists, The American Ceramic Society, 1995" geschmolzen werden. According to the invention, the shaped body can also be produced via a melting process. Thermocatalytically active glasses and / or ceramics can be melted, for example, according to the phase diagrams and instructions in the book "Phase Diagrams for Ceramists, The American Ceramic Society, 1995".

Ein erfindungsgemäßer Formkörper kann beispielsweise im Schlickerguß hergestellt werden, indem zunächst ein Metalloxidpulver als Füllstoff mit einem lithiumhaltigen Metalloxidpulver gemischt wird. Dieses Gemisch wird in einem kolloidalen SoI, hier beispielsweise ein Lithiumzirkonat-Sol bestehend aus amorphen, molekulardispersen Sol-Gel-Partikeln und kristallinen, kolloiddispersen Nanopartikeln, homogenisiert und zu einem Schlicker suspendiert. Der Schlicker kann dann in eine Negativform für den späteren Formkörper gegossen werden. A shaped body according to the invention can be produced, for example, by slip casting, by first mixing a metal oxide powder as filler with a lithium-containing metal oxide powder. This mixture is in a colloidal sol, here, for example, a lithium zirconate sol consisting of amorphous, molecularly disperse sol-gel particles and crystalline, colloidally disperse nanoparticles, homogenized and suspended to a slurry. The slip can then be poured into a negative mold for the later shaped body.

In einer ganz besonderen Ausführungsform kann die Form auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes des Lösemittels gekühlt, also eingefroren werden. Die Temperatur sollte dabei deutlich unterhalb des Gefrierpunktes liegen, beispielsweise, wird der Schlicker mit der Form auf -50C bis -40°C abgekühlt. Hierdurch wird der Schlicker irreversibel zu einem festen Gel (Grünkörper). Dieser Grünkörper kann nun entformt und anschließend aufgetaut werden. Der Grünkörper wird bei Normalbedingungen oder im Luftofen bei erhöhter Temperatur getrocknet und beispielsweise unter Luftatmosphäre gesintert, so dass der ther- mokatalytisch aktive Formkörper entsteht. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der thermokatalytisch aktive Formkörper durch das Beschichten und/oder Infiltrieren eines porösen Trägermaterials mit einem thermokatalytisch aktiven Material erfolgen. Die Infiltration erfolgt dabei bevorzugt unter reduziertem Druck. Poröse keramische oder glasige Folien können ebenfalls eine erfindungsgemäße Ausführungsform darstellen. Diese Folien werden bevorzugt über das dem Fachmann bekannte Tapecastingverfahren hergestellt. In a very particular embodiment, the mold can be cooled to a temperature below the freezing point of the solvent, that is frozen. The temperature should be well below the freezing point, for example, the slurry is cooled with the mold to -5 0 C to -40 ° C. As a result, the slip irreversibly becomes a solid gel (green body). This green body can now be demolded and then thawed. The green body is dried under normal conditions or in an air oven at elevated temperature and sintered, for example under an air atmosphere, so that the thermocatalytically active molded body is formed. In further embodiments according to the invention, the thermocatalytically active molding can be made by coating and / or infiltrating a porous support material with a thermocatalytically active material. The infiltration is preferably carried out under reduced pressure. Porous ceramic or glassy films may also constitute an embodiment of the invention. These films are preferably produced by the tapecasting method known to the person skilled in the art.

Über die Beschichtung von Einzelfasern, Faserbündeln oder Fasergeweben kann ebenfalls eine besondere Ausführungsform des thermokatalytisch aktiven Formkörpers hergestellt werden. Eine erfindungsgemäße Variante der Erfindung ist die Herstellung eines keramischen Faserkompositmaterials, bestehend aus keramischen und/oder glasigen Fasern, welche optional mit einer Beschichtung versehen sind und in eine keramisch und/oder glasigen Matrix eingebettet sind. Mindestens eine Kom- ponente des keramischen Faserkompositmaterials besteht aus einem thermokatalytisch aktiven Material, bevorzugt wird hierbei eine Lithiumionen enthaltendes thermokatalytisch aktives Material. The coating of individual fibers, fiber bundles or fiber fabrics can also be used to produce a special embodiment of the thermocatalytically active shaped body. An inventive variant of the invention is the production of a ceramic fiber composite material consisting of ceramic and / or glassy fibers, which are optionally provided with a coating and embedded in a ceramic and / or glassy matrix. At least one component of the ceramic fiber composite material consists of a thermocatalytically active material, preference being given to a thermocatalytically active material containing lithium ions.

In einer weiteren Ausführungsform, können Formkörper bereitgestellt und mit der aktiven Komponente befüllt, bevorzugt geflutet werden. Nach dem Trocknen und Einbrennen liegt die aktive Komponente als Bestandteil des Bauteils vor. In a further embodiment, moldings can be provided and filled with the active component, preferably flooded. After drying and baking, the active component is present as part of the component.

Der Begriff Brennkammer umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Kammer, in der eine Verbrennung oxidierbarer Substanzen, beispielsweise von koh- lenstoff- bzw. kohlenwasserstoffhaltigen oder stickstoffhaltigen Substanzen erfolgt. Dies schließt Brennkammern von Verbrennungsmotoren, industriell genutzte Brennkammern, aber auch z.B. offene oder geschlossene Kamine oder Kaminöfen in privaten Haushalten ein. Der Begriff Brennkammer schließt aber auch andere Kammern ein, in denen kohlenstoff- bzw. kohlenwasserstoffhaltige Substanzen einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, wie z.B. Koch-, Brat- und Grillgeschirr oder Backöfen. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkammer einen Abgasauslass auf, wobei das erfindungsgemäße Substrat im Bereich des Abgasauslasses angeordnet ist. In the context of the present invention, the term combustion chamber encompasses any chamber in which a combustion of oxidizable substances, for example of carbon-containing or hydrocarbon-containing or nitrogen-containing substances, takes place. This includes combustion chambers of internal combustion engines, industrial combustion chambers, but also eg open or closed fireplaces or stoves in private households. The term combustion chamber also closes other chambers in which carbonaceous or hydrocarbon-containing substances are exposed to an elevated temperature, such as cooking, roasting and grilling dishes or ovens. In one embodiment of the invention, the combustion chamber has an exhaust gas outlet, wherein the substrate according to the invention is arranged in the region of the exhaust gas outlet.

Bei einem solchen Abgasauslass kann es sich beispielsweise um einen Kamin oder Backofen, aber auch um einen Auspuff eines Verbrennungsmotors, wie im Automobil handeln. Das erfindungsgemäße Substrat kann hierbei in der Brennkammer selbst oder an einer Schnittstelle zwischen Brennkammer und Abgasauslass oder im Abgasauslass angeordnet sein. Durch Anordnen des erfindungsgemäßen Substrats im Bereich des Abgasauslasses kann beispielsweise die Menge an Ruß, Feinstaub und Gasen, wie beispielsweise Stickoxiden, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, die aus der Brennkammer in die Umwelt abgegeben werden, deutlich reduziert werden, was die Umweltfreundlichkeit einer solchen Brennkammer deutlich erhöht. Such an exhaust outlet may be, for example, a chimney or oven, but also an exhaust of an internal combustion engine, such as in the automobile. The substrate according to the invention can in this case be arranged in the combustion chamber itself or at an interface between combustion chamber and exhaust gas outlet or in the exhaust gas outlet. By arranging the substrate according to the invention in the region of the exhaust gas outlet, for example, the amount of soot, particulate matter and gases, such as nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons released from the combustion chamber into the environment, can be significantly reduced, which significantly increases the environmental friendliness of such a combustion chamber ,

Durch die Verwendung eines Formkörpers gemäß der Erfindung in einem Verfahren zur katalytischen Russverbrennung können die Temperaturen, bei denen eine kataly- tische Russverbrennung abläuft, deutlich gesenkt werden, so dass dieses Verfahren z.B. schon bei einer Temperatur abläuft, wie diese üblicherweise in einer erfindungs- gemäßen Brennkammer vorherrscht, so dass ein zusätzliches Aufheizen zur Russverbrennung nicht mehr notwendig ist. By using a shaped article according to the invention in a process for catalytic sootburning, the temperatures at which catalytic sootburning takes place can be significantly reduced, so that this process is e.g. already takes place at a temperature which usually prevails in a combustion chamber according to the invention, so that additional heating for soot combustion is no longer necessary.

Unter Ruß wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede partikuläre überwiegend kohlenstoffhaltige Agglomeration von Material verstanden. Dies schließt sowohl Pro- dukte ein, die bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoff- oder kohlenwas- serstoffhaltigen Substanzen als auch weitere kohlenstoffhaltige Agglomerationen entstehen, die z.B. durch eine thermische Behandlung von Brennstoffen entstehen. Es ist hierbei dem Fachmann klar, dass Ruß neben Kohlenstoff auch andere Be- standteile wie z.B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen, Phosphorverbindungen, Stickstoffverbindungen oder Metalle und Metallverbindungen enthalten kann. Unter Ruß werden in diesem Zusammenhang auch verkokte Lebensmittelreste, d.h. Lebensmittelreste einer Substanz bzw. eines Substanzgemisches, das bei den Betriebstemperaturen der Koch-, Brat, Back- und Grillvorrichtungen mit der Oberfläche fest verbäckt und gegebenenfalls zumindest teilweise in die selbstreinigende Oberfläche bzw. den darin gegebenenfalls vorliegenden Poren eindringt, verstanden. Da- bei kann es sich um bei den Betriebstemperaturen flüssige/fettige Öle, wässrige Phasen (Salz- und Zuckerlösungen) sowie mit diesen vermischten Kohlenhydraten und Eiweißen handeln. Insbesondere handelt es sich bei den Verunreinigungen um öle und Fette, wie beispielsweise Sonnenblumenöl, Sojaöl, Pflanzenfett, Olivenöl, Schmalz, und um Tomatensoße, Käse, Obstsäfte und Milch. For the purposes of the present invention, carbon black is understood as meaning any particular particulate predominantly carbonaceous agglomeration of material. This includes both products resulting from the incomplete combustion of carbonaceous or hydrocarbon-containing substances as well as other carbonaceous agglomerations that arise, for example, from a thermal treatment of fuels. It is clear to the person skilled in the art that carbon, in addition to carbon, also has other properties. may contain constituents such as unburned hydrocarbons, sulfur compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds or metals and metal compounds. In this context, carbon black food residues, ie food residues of a substance or of a substance mixture, which firmly bonds to the surface at the operating temperatures of the cooking, frying, baking and grilling devices and optionally at least partially into the self-cleaning surface or in it optionally present pores, understood. These may be liquid / greasy oils at the operating temperatures, aqueous phases (salt and sugar solutions) as well as these mixed carbohydrates and proteins. In particular, the impurities are oils and fats such as sunflower oil, soybean oil, vegetable fat, olive oil, lard, and tomato sauce, cheese, fruit juices, and milk.

Der erfindungsgemäßen Formkörper kann in den folgenden Anwendungen eingesetzt werden: The shaped body according to the invention can be used in the following applications:

Als Bauteile an oder in Verbrennungsanlagen, wie Müllverbrennungsanlagen, Ener- fiekraftwerken, Krematorien;  As components at or in incinerators, such as waste incinerators, power plants, crematoria;

als Bauteile in oder an Kaminen und Kaminöfen, Kamininnenraumverkleidungen, Verkleidung des Kaminabgasrohrs, Filter für Kamine; as components in or on fireplaces and stoves, chimney linings, lining of chimney flue, filter for fireplaces;

als Bauteile in oder an Heizanlagen, Verkleidung des Abgasrohrs, Filter für Abgas- rohr; as components in or on heating systems, lining of the exhaust pipe, filter for exhaust pipe;

als Bauteile in oder an Koch-, Brat-, Back und Grillvorrichtungen, Innenraumverklei- düngen, Verkleidung des Abluftrohrs, Filter für Abluftrohr, Friteusen, Mikrowellen, usw.; as components in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior lining, lining of the exhaust pipe, filter for exhaust pipe, fryers, microwaves, etc .;

als Bauteile an Dunstabzugshauben; as components on cooker hoods;

als Bauteile an oder in Reaktoren, wie chemischen Reaktoren, Raffinerien; as components on or in reactors, such as chemical reactors, refineries;

oder als Bauteile an oder in Autoabgasanlagen, wie Dieselrußfiltern, Oxidationskata- lysatoren, Verkleidungen des Abgasrohrs. or as components on or in automobile exhaust systems, such as diesel soot filters, oxidation catalysts, exhaust pipe linings.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beispiel 1 für thermokatalytisch aktiven Formkörper (Faservlies): The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Example 1 for thermocatalytically active shaped bodies (nonwoven fabric):

In einem Rundkolben wurden 2 mol Lithiumacetat mit 2 mol Hexansäure bei 180 0C umgesetzt. Während dieser achtstündigen Umsetzung wurde der Druck von 100 auf 20 mbar reduziert und freiwerdende Essigsäure abdestilliert. In einem Rundkolben wurden anschließend 1 mol Zirkontetrapropylat mit 1 mol Acetylaceton versetzt. Die beiden Lösungen wurden vereinigt und mit 3 mol destilliertem Wasser hydrolysiert. Anschließend wurde die Lösung bei 70 0C am Rotationsverdampfer eingedampft und in eine nahezu Wasser- und lösungsmittelfreie Lösung überführt. Die Viskosität wur- de mit einem Zusatz an Propionsäure eingestellt. Die Lösung war einphasig und enthielt keine Feststoffe. Die Viskosität lag bei 1 Pas. Die Sol-Gel-Masse zeigte keine erkennbaren festen Phasenanteile. Die homogene Sol-Gel-Masse konnte zu Fasern versponnen werden. Sie wird auch als Spinnmasse bezeichnet. Über das Gasdruckspinnverfahren erfolgte die Herstellung der Fasern beispielsweise in einer handelsüblichen Spinnanlage. Hierbei wurde die Spinnmasse in einen optional kühlbaren Druckzylinder gefüllt, der mit einem Luftdruck von 20 bar beaufschlagt wurde. Die daraus resultierende Kraft presste das SoI durch Düsen, wodurch Fäden geformt wurden. Die Fäden wiesen je nach Düsendurchmesser einen Durchmesser von 5 und 100 μm auf. Beim Fallen durch den Spinnschacht wurden die Fasern mittels einer NIR-Strahlers getrocknet und anschließend als Faservlies im Umluftofen für 30 min bei 600 0C getempert. In a round bottom flask, 2 mol of lithium acetate were reacted with 2 mol of hexanoic acid at 180 ° C. During this eight-hour reaction, the pressure was reduced from 100 to 20 mbar and liberated acetic acid distilled off. In a round bottom flask, 1 mol of zirconium tetrapropylate was then mixed with 1 mol of acetylacetone. The two solutions were combined and hydrolyzed with 3 moles of distilled water. Subsequently, the solution was evaporated at 70 0 C on a rotary evaporator and transferred into a nearly water and solvent-free solution. The viscosity was adjusted with an addition of propionic acid. The solution was single-phase and contained no solids. The viscosity was 1 Pas. The sol-gel mass showed no discernible solid phase portions. The homogeneous sol-gel mass could be spun into fibers. It is also referred to as a dope. About the gas-pressure spinning process, the production of the fibers was carried out for example in a commercially available spin line. Here, the dope was filled in an optionally coolable pressure cylinder, which was acted upon by an air pressure of 20 bar. The resulting force pressed the sol through nozzles, forming threads. Depending on the diameter of the nozzle, the threads had a diameter of 5 and 100 μm. When falling through the spinning shaft, the fibers were dried by means of an NIR emitter and then annealed as a nonwoven fabric in a convection oven for 30 min at 600 0 C.

Das so erhaltene Faservlies konnte direkt als thermokatalytisch aktiver Formkörper eingesetzt werden oder als thermokatalytisch aktive Komponente eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers. The nonwoven fabric obtained in this way could be used directly as a thermocatalytically active molding or as a thermocatalytically active component of a thermocatalytically active molding.

Beispiel 2 für thermokatalytisch aktiven Formkörper (Keramik-Komposit mit gerichteter Porenstruktur): Example 2 for Thermocatalytically Active Moldings (Ceramic Composite with Directed Pore Structure):

Es wurde ein keramischer Sol-Gel-Schlicker bestehend aus einem amorphen molekulardispersen Sol-Gel-Binder, kristallinen Nanopartikeln und keramischen Partikel hergestellt. Der fertige keramische Schlicker setzte sich aus 20 Gew.-% des SoI-GeI- Binders, 20 Gew.-% der Nanopartikel gelöst im Sol-Gel-Binder und 60 Gew.-% an keramischen Partikeln zusammen. Der keramische Schlicker wurde anschließend zur Infiltration eines Flachsfaservlieses verwendet. Die Trocknung erfolgte bei 150 0C für 1 h. Die endgültige Temperung erfolgte bei 650 0C. A ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, crystalline nanoparticles and ceramic particles was prepared. The finished ceramic slip was composed of 20% by weight of the sol gel. Binders, 20 wt .-% of the nanoparticles dissolved in the sol-gel binder and 60 wt .-% of ceramic particles together. The ceramic slurry was then used to infiltrate a flax fiber fleece. The drying took place at 150 ° C. for 1 h. The final heat treatment was carried out at 650 ° C.

Für die amorphe Sol-Gel-Vorstufe wurden 1 ,5 mol Acetylacetonat, 1 mol Zirkon- tetrapropylat mit 100 g konzentrierte Essigsäure vorgelegt und mit 2 mol Lithiumace- tat * 2 H2O in 100 g Ethanol versetzt. Für die Nanopartikelherstellung wurden 1 mol Acetylacetonat mit 1 mol Zirkon- tetrapropylat umgesetzt und anschließend mit 3 mol Wasser hydrolysiert. Nach Abkühlen der Lösung wurde das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt und ein amorphes Zirkonoxidvorstufenpulver erhalten. Anschließend wurden 30,6 g Li- thiumacetatdihydrat mit 34 g Zirkonoxidvorstufenpulver in Wasser gelöst und für 24 h bei 180 0C in einem verschlossenen Metallgefäß hydrothermal behandelt. Die entstandene Suspension wurde anschließend mit n-Butanol und Wasser im Überschuss versetzt. Nach der Zugabe von 6 g Paratoluolsulfonsäure wurde die alkoholische Phase im Scheidetrichter abgetrennt und es wurden nach Entfernen des Lösungsmittels redispergierbare Nanopartikel erhalten. For the amorphous sol-gel precursor, 1.5 mol of acetylacetonate, 1 mol of zirconium tetrapropylate were initially charged with 100 g of concentrated acetic acid, and 2 mol of lithium acetate * 2 H 2 O in 100 g of ethanol were added. For the production of nanoparticles, 1 mol of acetylacetonate was reacted with 1 mol of zirconium tetrapropylate and then hydrolyzed with 3 mol of water. After cooling the solution, the solvent was removed on a rotary evaporator to obtain an amorphous zirconia precursor powder. Subsequently, 30.6 g of lithium were dissolved in water with 34 g thiumacetatdihydrat Zirkonoxidvorstufenpulver and for 24 h at 180 0 C in a sealed metal vessel hydrothermally treated. The resulting suspension was then treated with n-butanol and water in excess. After the addition of 6 g of paratoluene sulfonic acid, the alcoholic phase was separated in a separating funnel and, after removal of the solvent, redispersible nanoparticles were obtained.

Für die Herstellung der keramischen Partikel wurden 20 g Lithiumacetatdihydrat in 100 g Ethanol mit 10 g konzentrierter Essigsäure versetzt. Diese Lösung wurde anschließend zu 46 g Zirkontetrapropylat in 50 g Aceton getropft. Nachdem die Lösung nach 24 h vergelt ist, wurde das Gel bei 500 0C für 3 h und 700 0C für 2 h getempert. Die keramischen Partikel wurden anschließend mittels mechanischem Mahlen auf eine Partikelgröße kleiner 10 μm zerkleinert. For the preparation of the ceramic particles, 20 g of lithium acetate dihydrate in 100 g of ethanol were mixed with 10 g of concentrated acetic acid. This solution was then added dropwise to 46 g of zirconium tetrapropylate in 50 g of acetone. After the solution is gelatinized after 24 hours, the gel was annealed at 500 ° C. for 3 hours and 700 ° C. for 2 hours. The ceramic particles were then comminuted by mechanical grinding to a particle size less than 10 microns.

Beispiel 3 für thermokatalytisch aktiven Formkörper (Zylindrisches Keramik- Komposit): Example 3 for Thermocatalytically Active Moldings (Cylindrical Ceramic Composite):

Es wurde ein keramischer Sol-Gel-Schlicker bestehend aus einem amorphen molekulardispersen Sol-Gel-Binder, kristallinen Nanopartikeln und keramischen Partikel hergestellt. Der fertige keramische Schlicker setzte sich aus 20 Gew.-% des SoI-GeI- Binders, 30 Gew.-% der Nanopartikel und 50 Gew.-% an keramischen Partikeln zusammen. Hiermit wurde ein zylindrischer Grünkörper gegossen mit einem Durchmesser von 10 cm. Die Trocknung und Gelierung erfolgte über 24 h bei Raumtemperatur und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20 %. Die Temperung schloss sich bei 700 0C über 2 h an. A ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, crystalline nanoparticles and ceramic particles was prepared. The finished ceramic slip was composed of 20% by weight of the sol gel. Binders, 30 wt .-% of the nanoparticles and 50 wt .-% of ceramic particles together. Hereby, a cylindrical green body was cast with a diameter of 10 cm. The drying and gelation took place over 24 h at room temperature and a relative humidity of 20%. The annealing followed at 700 0 C for 2 h.

Für die amorphe Sol-Gel-Vorstufe wurden 1 ,5 mol Acetylacetonat, 1 mol Zirkon- tetrapropylat mit 100 g konzentrierte Essigsäure vorgelegt und mit 2 mol Lithiumace- tat * 2 H2O in 100 g Ethanol versetzt. For the amorphous sol-gel precursor, 1.5 mol of acetylacetonate, 1 mol of zirconium tetrapropylate were initially charged with 100 g of concentrated acetic acid, and 2 mol of lithium acetate * 2 H 2 O in 100 g of ethanol were added.

Für die Nanopartikelherstellung wurden 1 mol Zirkontetrachlorid in Wasser mit 2 mol LiOH gelöst. Die Lösung wurde in einem verschlossenen Metallgefäß anschließend für 24 h bei 180 0C hydrothermal behandelt. Anschließend wurden die Partikel über Zentrifugieren vom Überstand abgetrennt. For nanoparticle production, 1 mol of zirconium tetrachloride was dissolved in water with 2 mol of LiOH. The solution was then hydrothermally treated in a sealed metal vessel at 180 ° C. for 24 h. Subsequently, the particles were separated by centrifugation from the supernatant.

Für die Herstellung der keramischen Partikel wurden 20 g Lithiumacetatdihydrat in 100 g Ethanol mit 10 g konzentrierter Essigsäure versetzt. Diese Lösung wurde anschließend zu 46 g Zirkontetrapropylat in 50 g Aceton getropft. Nachdem die Lösung nach 24 h vergelt ist, wurde das Gel bei 500 0C für 3 h und 700 0C für 2 h getempert. Die keramischen Partikel wurden anschließend mittels mechanischem Mahlen auf eine Partikelgröße kleiner 5 μm zerkleinert. For the preparation of the ceramic particles, 20 g of lithium acetate dihydrate in 100 g of ethanol were mixed with 10 g of concentrated acetic acid. This solution was then added dropwise to 46 g of zirconium tetrapropylate in 50 g of acetone. After the solution is gelatinized after 24 hours, the gel was annealed at 500 ° C. for 3 hours and 700 ° C. for 2 hours. The ceramic particles were then comminuted by mechanical grinding to a particle size less than 5 microns.

Beispiel 4 für thermokatalytisch aktiven Formkörper (Zylindrisches Keramik- Komposit): Example 4 for Thermocatalytically Active Moldings (Cylindrical Ceramic Composite):

Es wurde ein keramischer Sol-Gel-Schlicker bestehend aus einem amorphen molekulardispersen Sol-Gel-Binder, amorphen Nanopartikeln und keramischen Partikel hergestellt. Der fertige keramische Schlicker setzte sich aus 25 Gew.-% des SoI-GeI- Binders, 25 Gew.-% der Nanopartikel und 50 Gew.-% an keramischen Partikeln zu- sammen. Hiermit wurde ein zylindrischer Grünkörper gegossen mit einem Durchmesser von 12 cm. Die Trocknung und Gelierung erfolgte über 24 h bei Raumtemperatur und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20 %. Die Temperung schloss sich bei 650 0C über 2 h an. Die amorphe Sol-Gel-Vorstufe und die keramischen Partikel wurden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt. Als Nanopartikel wurden handelsübliche amorphe Siθ2 Partikel eingesetzt. Beispiel 5 für thermokatalytisch aktiven Formkörper (Schüttgut): A ceramic sol-gel slurry consisting of an amorphous molecularly dispersed sol-gel binder, amorphous nanoparticles and ceramic particles was prepared. The finished ceramic slip was composed of 25% by weight of the sol-gel binder, 25% by weight of the nanoparticles and 50% by weight of ceramic particles. Hereby, a cylindrical green body was cast with a diameter of 12 cm. The drying and gelation took place over 24 h at room temperature and a relative humidity of 20%. The annealing followed at 650 0 C for 2 h. The amorphous sol-gel precursor and the ceramic particles were prepared as described in Example 3. Commercially available amorphous SiO 2 particles were used as nanoparticles. Example 5 for Thermocatalytically Active Moldings (Bulk Material):

Es wurde ein thermokatalytisch aktiver Formkörper dergestalt hergestellt, dass lose oder leicht gebundene thermokatalytisch aktive Partikel in einer äußeren Form fixiert wurden. Hierzu wurden zwei Arten von Partikeln gemischt und in einen Zylinder mit beidseitig verschließbaren Enden gefüllt. Die Endflächen waren porös, so dass Gase den Formkörper durchströmen können. Die Pulver wurden gerüttelt und leicht ange- presst, so dass eventuell vorliegende Lufteinschlüsse vermieden wurden. A thermocatalytically active shaped article was produced in such a way that loose or lightly bound thermocatalytically active particles were fixed in an outer mold. For this purpose, two types of particles were mixed and filled into a cylinder with closable ends on both sides. The end surfaces were porous, so that gases can flow through the molding. The powders were shaken and lightly pressed so that any air pockets were avoided.

Eine Art von Partikeln wurde durch lonenaustausch an Zeolithe hergestellt. Hierfür wurden 10 g Zeolith des Typ Y 24 h bei 80 0C in 1 Liter 1 -molarer Lithiumchloridlösung gelagert. Nach Beenden des lonenaustausch wurde das Zeolith abfiltriert und mit Wasser gewaschen, das mit LiOH auf einen pH-Wert von 9 eingestellt worden war. One type of particle was prepared by ion exchange on zeolites. For this purpose, 10 g of zeolite of the type Y 24 h at 80 0 C in 1 liter of 1-molar lithium chloride solution were stored. After completion of the ion exchange, the zeolite was filtered off and washed with water which had been adjusted to pH 9 with LiOH.

Für die zweite Art von Partikeln wurden zuerst zwei Lösungen hergestellt. Dafür wurden 20,4 g Lithiumacetat * 2 H2O in 20 g Essigsäure und 100 g Ethanol gemischt (Lösung A). Für die zweite Lösung wurden 49,2 g Aluminium-sek-butylat in 50 g I- sopropanol gemischt (Lösung B). Anschließend wurde Lösung A unter Rühren in Lösung B gegeben und mit Ethanol auf 250 ml aufgefüllt. Nach 2 h gelierte das Material weiß aus und wurde anschließend in drei Schritten bei 100 °C für 16 h getrocknet, bei 400 0C für 3 h und 700 0C für 3 h getempert. Die Gel wurde mit einem Mörser zerkleinert, so dass feine Partikel entstanden. For the second type of particles, two solutions were first prepared. For this, 20.4 g of lithium acetate * 2 H 2 O in 20 g of acetic acid and 100 g of ethanol were mixed (solution A). For the second solution, 49.2 g of aluminum sec-butoxide were mixed in 50 g of isopropanol (solution B). Subsequently, solution A was added with stirring to solution B and made up to 250 ml with ethanol. After 2 hours the material gelled white and was then dried in three steps at 100 ° C for 16 h, annealed at 400 0 C for 3 h and 700 0 C for 3 h. The gel was crushed with a mortar to form fine particles.

Im Folgenden einige Beispiele für Testbedingungen, die die thermokatalytische Eignung des erfindungsgemäßen des Formkörpers verdeutlichen. 1. CO-Oxidation: Below are some examples of test conditions that illustrate the thermocatalytic suitability of the molded article according to the invention. 1. CO oxidation:

125 mg Katalysatormasse wurde mit einem Eduktstrom von 1 % CO und 0,5 % O2 in Helium mit einer Gasstromgeschwindigkeit im Edukt von 183,3 ml/min durchströmt. Die Temperatur des Probenraums wurde dabei sukzessive auf 500 0C erhöht. Wäh- rend der Messung wurde im Gasausgangsstrom die CO2-Konzentration gemessen und als Maß für die prozentuale Umsetzung des CO ausgewertet. 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1% CO and 0.5% O 2 in helium at a gas flow rate in the educt of 183.3 ml / min. The temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C. During the measurement, the CO 2 concentration in the gas outlet stream was measured and evaluated as a measure of the percentage conversion of CO.

2. Propen-Oxidation: 2. Propene oxidation:

125 mg Katalysatormasse wurde mit einem Eduktstrom von 1000 ppm Propen und 4500 ppm O2 in Helium mit einer Gasstromgeschwindigkeit im Edukt von 183,3 ml/min durchströmt. Die Temperatur des Probenraums wurde dabei sukzessive auf 500 0C erhöht. Während der Messung wurde im Gasausgangsstrom die CO2- Konzentration und die CO-Konzentration gemessen und als Maß für die Umsetzung des Propen ausgewertet. 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1000 ppm propene and 4500 ppm O 2 in helium at a gas flow rate in the starting material of 183.3 ml / min. The temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C. During the measurement, the CO 2 concentration and CO concentration were measured in the gas outlet stream and evaluated as a measure of the propene conversion.

3. Reduktion von NO mit CO: 3. Reduction of NO with CO:

125 mg Katalysatormasse wurde mit einem Eduktstrom von 1000 ppm NO und lOOOppm CO in Helium mit einer Gasstromgeschwindigkeit im Edukt von 183,3ml/min durchströmt. Die Temperatur des Probenraums wurde dabei sukzessive auf 5000C erhöht. Während der Messung wurde im Gasausgangsstrom die CO2-, die CO-, die NO- und N2O-Konzentration gemessen. 125 mg of catalyst mass was flowed through with a feed stream of 1000 ppm of NO and lOOOppm CO in helium at a gas flow rate in the educt of 183.3 ml / min. The temperature of the sample chamber was successively increased to 500 0 C. During the measurement, the CO 2 , CO, NO and N 2 O concentrations were measured in the gas outlet stream.

4. Oxidation von Ruß: 4. Oxidation of carbon black:

125 mg Katalysatormasse wurde mit 125 mg Ruß (Printex U) in Wasser aufge- schlemmt und zur besseren Auswertung auf ein Glaskeramik-Substrat aufgestrichen. Die Probe wurde anschließend bei 300 °C/1 h im Ofen getempert und hinsichtlich ihrer Farbveränderung bewertet. Der Tempervorgang wurde in 25 °C Schritten aufsteigend so lange wiederholt, bis die Probe kein Ruß mehr aufwies und weiß war. Beispiele für die Katalysatorwirkung des erfindungsgemäßen Formkörpers:  125 mg of catalyst mass was mixed with 125 mg of carbon black (Printex U) in water and spread on a glass-ceramic substrate for better evaluation. The sample was then oven-baked at 300 ° C / 1 h and rated for its color change. The annealing process was repeated in 25 ° C increments until the sample had no more carbon black and was white. Examples of the catalyst activity of the shaped article according to the invention:

In der folgenden Tabelle sind beispielhaft die Light-Off-Temperaturen (50%-iger Umsatz) der Gasreaktionen sowie die Temperaturen der vollständigen Russverbrennung dargestellt. The following table shows, by way of example, the light-off temperatures (50% conversion) of the gas reactions and the temperatures of the complete soot combustion.

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Figure imgf000031_0001

n.b. = nicht bestimmt nb = not determined

Unter Formkörper mit agglomerierten Partikeln versteht man im Sinne der Erfindung eine technisch hergestellte Zusammenballung einzeln vorliegender Körner, Partikel oder Materialstücke, in der beispielsweise die katalytisch aktiven Partikel über einen Formgebungsprozess verbunden werden. Beispielsweise werden Partikel und/oder Partikelgemische über Sinterhälse im Sinterprozess, über bindende Matrixen, wie organischen Bindemittel und/oder anorganischen Bindemittel, wie Glas und/oder SoI- GeI, und/oder über physikalische Bindungskräfte miteinander verbunden. Dabei sind die Korngrößen der Partikel im Sinne der Erfindung nicht festgelegt, sondern können frei gewählt werden und unterschiedliche Größen-Verteilungen haben. In the context of the invention, moldings with agglomerated particles are understood as meaning a technically produced aggregation of individually present grains, particles or pieces of material, in which, for example, the catalytically active particles are connected by means of a shaping process. For example, particles and / or particle mixtures are connected to one another via sintering necks in the sintering process, via binding matrices, such as organic binders and / or inorganic binders, such as glass and / or sol gel, and / or via physical binding forces. The particle sizes of the particles are not defined in the sense of the invention, but can be chosen freely and have different size distributions.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Thermokatalytisch aktiver Formkörper, 1. thermocatalytically active molding, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper aus wenigstens zwei miteinander vermischten Komponenten besteht, dass wenigstens eine der Komponenten aus wenigstens einer Lithiumverbindung besteht oder wenigstens eine Lithiumverbindung enthält und, sofern eine Lithiumverbindung Li2O ist, wenigstens eine weitere Lithium- Verbindung, die nicht in Form von Li2O vorliegt, vorhanden ist. that the shaped body consists of at least two components mixed together, that at least one of the components consists of at least one lithium compound or contains at least one lithium compound and, if a lithium compound is Li 2 O, at least one further lithium compound which is not in the form of Li 2 O is present, is present. 2. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach Anspruch 1 , 2. Thermocatalytically active molding according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper bis auf unvermeidliche Verunreinigungen frei von Li2O ist. that the shaped body is from unavoidable impurities, free of Li 2 O. 3. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, 3. Thermocatalytically active molding according to claim 1 or 2, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass die Komponente, die aus der Lithiumverbindung besteht oder die Li- thiumverbindung enthält, mindestens 2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 the component consisting of the lithium compound or the lithium compound contains at least 2% by weight, preferably at least 3 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-% Lithium enthält. Wt .-% and particularly preferably at least 5 wt .-% lithium. 4. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass die Komponente, die aus der Lithiumverbindung besteht oder die Lithiumverbindung enthält, ein Kationenverhältnis von Lithium zu weiteren Kationen der Komponente größer 1 :15, bevorzugt größer 1 :10, besonders bevorzugt größer 1 :5 aufweist.  the component which consists of the lithium compound or contains the lithium compound has a cation ratio of lithium to further cations of the component greater than 1:15, preferably greater than 1:10, particularly preferably greater than 1: 5. 5. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper neben der Lithiumverbindung weitere, thermokatalytisch aktive Verbindungen enthält. characterized, that the shaped body contains, in addition to the lithium compound, further thermocatalytically active compounds. 6. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper neben der Lithiumverbindung keine weiteren, thermokatalytisch aktiven Verbindungen enthält.  that the shaped body contains, in addition to the lithium compound, no further thermocatalytically active compounds. 7. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 7. thermocatalytically active molding according to one of claims 1 to 6, characterized dass der Formkörper zur Thermokatalyse von Reaktionen bei Temperaturen kleiner 400 0C, bevorzugt kleiner 380 0C und besonders bevorzugt kleiner gleich 350 0C geeignet ist. the shaped body is suitable for thermocatalysis of reactions at temperatures below 400 ° C., preferably below 380 ° C., and more preferably below 350 ° C. 8. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 8. thermocatalytically active molding according to one of claims 1 to 7, characterized dass die Lithiumverbindung eine amorph-anorganische und/oder eine kristallin-anorganische Verbindung ist, insbesondere eine Einzel- und/oder Mehr- komponentenverbindung der Oxide und/oder Nitride und/oder Carbide und/oder Fluoride des Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W.  the lithium compound is an amorphous-inorganic and / or a crystalline-inorganic compound, in particular a single and / or multi-component compound of the oxides and / or nitrides and / or carbides and / or fluorides of Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W. 9. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 9. thermocatalytically active molding according to one of claims 1 to 7, characterized dass die Lithiumverbindung in Form von Mischoxiden, Keramiken, Glaskeramiken oder Gläsern vorliegt.  the lithium compound is present in the form of mixed oxides, ceramics, glass ceramics or glasses. 10. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, 10. Thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 7, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass die Lithiumverbindung ein anorganischen Lithiumsalz, insbesondere Lithiumphosphat, Lithiumnitrat, Lithiumhalogenid oder Lithiumsulfat, eine metall- organische Lithiumverbindung, insbesondere Lithiumacetat, Lithiumcitrattetra- hydrat, Lithiumpropionat oder ein Lithium-Derivat von Carbonsäuren oder eine Mischungen daraus, ist. the lithium compound is an inorganic lithium salt, in particular lithium phosphate, lithium nitrate, lithium halide or lithium sulfate, a metalloid organic lithium compound, in particular lithium acetate, lithium citrate hydrate, lithium propionate or a lithium derivative of carboxylic acids or a mixture thereof. 11. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass wenigstens eine der Komponenten ein Füllstoff, ein Matrixmaterial oder eine Mischungen aus beiden ist.  at least one of the components is a filler, a matrix material or a mixture of both. 12. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach Anspruch 11 , 12. thermocatalytically active molding according to claim 11, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass das Matrixmaterial zumindest ein anorganisches Material enthält, das aus der Gruppe der Gläser, Glaslote oder Sol-Gel-Matrices ausgewählt ist, die bevorzugt Si, B, Ge, Bi, AI, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn1 Ni, Co, Cr, V, Sn,in that the matrix material contains at least one inorganic material selected from the group of glasses, glass solders or sol-gel matrices, preferably Si, B, Ge, Bi, Al, Na, Li, K, P, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn 1 Ni, Co, Cr, V, Sn, Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y ,Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W umfassen. Zn, In, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ce, Gd, La, Sm, Ta, W include. 13. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach Anspruch 11 , 13. thermocatalytically active molding according to claim 11, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass das Matrixmaterial zumindest eine organisch basierte Verbindung enthält, die aus der Gruppe der Wachse, Polymere, Tenside, Carbon- und Fettsäuren, Öle, Harze, Silikonharze, oder Mischungen daraus ausgewählt ist.  in that the matrix material contains at least one organically based compound selected from the group of waxes, polymers, surfactants, carboxylic and fatty acids, oils, resins, silicone resins, or mixtures thereof. 14. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 13, dadurch gekennzeichnet;  characterized; dass der Formkörper Füllstoffe aufweist, in die Lithium eingebracht ist und die selbst thermokatalytisch aktiv sind.  the shaped body has fillers into which lithium has been introduced and which itself are thermocatalytically active. 15. Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, 15. thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 14, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper partikelförmige Füllstoffe aufweist, insbesondere runde, plättchenförmige oder unregelmäßig geformte Partikel, Granulate, Kugeln o- der Hohlkugeln, Fasern, insbesondere Fasergewebe, Kurzfasern, Hohlfasern, Whisker oder Nanoröhren. that the shaped body has particulate fillers, in particular round, platelet-shaped or irregularly shaped particles, granules, spheres or hollow spheres, fibers, in particular fibrous tissue, short fibers, hollow fibers, whiskers or nanotubes. 16.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, 16.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 15, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper neben der thermokatalytischen Eigenschaft wenigstens eine weitere Eigenschaft aufweist, insbesondere eine optische Reflektion im infraroten-, sichtbaren und/oder ultravioletten Bereich des Lichts, einen Filter für definierte Lichtwellenlängen, eine Farbe, eine thermische Leitfähigkeit und/oder eine Biozidität.  the shaped body has, in addition to the thermocatalytic property, at least one further property, in particular an optical reflection in the infrared, visible and / or ultraviolet range of the light, a filter for defined wavelengths of light, a color, a thermal conductivity and / or a biocidivity. 17.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16, 17.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 16, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper eine Gesamtporösität aufweist, die im Bereich von 2 - 90 that the shaped body has a total porosity in the range of 2-90 Volumen-%, bevorzugt bei 5 - 70 Volumen-% und besonders bevorzugt bei 25% By volume, preferably at 5-70% by volume and more preferably at 25 - 60 Volumen-% liegt. - 60% by volume. 18.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, 18.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 17, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper Mikroporen mit einem mittleren Porendurchmesser von kleiner 2 nm aufweist.  the shaped body has micropores with an average pore diameter of less than 2 nm. 19.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, 19.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 18, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper Meso- und Makroporen aufweist, die bevorzugt entstanden durch Luftblasen und/oder durch Hohlräume, die durch Ausbrennen von organisch-basierten Verbindungen und Füllstoffen resultieren. in that the shaped body has meso- and macropores which are preferably produced by air bubbles and / or by cavities which result from burn-out of organically based compounds and fillers. 20.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, 20.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 19, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper eine innere Oberfläche von 15 - 3000 m2/g , bevorzugt von 50 - 1500 m2/g und besonders bevorzugt von 250 - 1000 m2/g, bestimmt nach der Multi-Point-BET-Methode, aufweist. the shaped body has an inner surface area of 15-3000 m 2 / g, preferably 50-1500 m 2 / g and particularly preferably 250-1000 m 2 / g, determined by the multi-point BET method. 21.Thermokatalytisch aktiver Formkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, 21.Thermokatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 20, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper ein hierarchisches Gefüge aufweist.  that the shaped body has a hierarchical structure. 22. Verfahren zur Herstellung eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21 , 22. A method for producing a thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 21, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper durch Bereitstellen einer flüssigen bis viskosen oder festen Masse, Formen der Masse, Trocknen und Einbrennen hergestellt wird.  in that the shaped body is produced by providing a liquid to viscous or solid mass, shaping the mass, drying and baking. 23. Verfahren zur Herstellung eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21 , 23. A process for producing a thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 21, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Formkörper über Templat-Verfahren, Extrusionsverfahren, Schmelzverfahren, Sinterverfahren, Schlickerguss oder Schäumen hergestellt wird.  that the shaped body is produced by template process, extrusion process, melting process, sintering process, slip casting or foaming. 24. Verwendung eines thermokatalytisch aktiven Formkörpers nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21 , 24. Use of a thermocatalytically active molding according to at least one of claims 1 to 21, in oder an Brennkammern, insbesondere in oder an Kaminen, Kaminöfen, Kamininnenraumverkleidungen, Verkleidung von Kaminabgasrohren, Filter für Kamine, Industrieöfen;  in or on combustion chambers, in particular in or on fireplaces, stoves, chimney linings, cladding of chimney flue pipes, filters for fireplaces, industrial ovens; in oder an Heizanlagen, Verkleidung von Abgasrohren, Filter für Abgasrohre; in oder an Koch-, Brat-, Back und Grillvorrichtungen, Innenraumverkleidungen, Verkleidungen von Abluftrohren, Filtern für Abluftrohre, Friteusen, Mikrowellen, an oder in Dunstabzugshauben; an oder in Reaktoren, wie chemische Reaktoren, Raffenerien; in or on heating systems, lining of exhaust pipes, filters for exhaust pipes; in or on cooking, roasting, baking and grilling devices, interior linings, exhaust ducts, exhaust duct filters, fryers, microwaves, on or in extractor hoods; on or in reactors, such as chemical reactors, Raffeerien; an oder in Verbrennungsanlagen, wie Müllverbrennungsanlagen, Kohlekraftwerken, Gaskraftwerken, Krematorien; at or in incinerators, such as incinerators, coal-fired power stations, gas-fired power stations, crematoriums; in oder an Autoabgasanlagen, insbesondere als Dieselrussfilter, Oxidationska- talysator oder Verkleidung im Abgasstrom, wie Abgasrohre. in or on car exhaust systems, in particular as Dieselrussfilter, Oxidationska- catalytic converter or cowling in the exhaust stream, such as exhaust pipes.
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