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In Hohem Grade FunktionsKatalysator Für Reinigung Von Industriellen Abgasen - Niedriger Tempe

Themen Umfaßt

Hintergrund

Synopse

Hintergrund der Forschung

Geschichte der Forschung

Beschreibung der Forschung

Zukunftsaussichten

Hintergrund

·         Ein neuer Platintonerde Katalysator, der Ausbau durch Oxidation von den schädlichen flüchtigen organischen Verbindungen erlaubt, die in den FabrikAbgasen vorhanden sind, ist entwickelt worden.

·         Die Reaktionstemperatur ist 100 ºC niedrigere als aktuelle Reaktionstemperaturen.

·         Der thermische Widerstand des Katalysators ist ºC ungefähr 200 höher und es gibt keine Alterung an der hohen Temperatur.

Synopse

Toshihiko Osaki, Leiter einer Forschungsgruppe, der Meso-Porösen Keramik-Gruppe (Koji Tajiri, Gruppenleiter) des Material-Forschungsinstituts für Nachhaltige Entwicklung (Mamoru Nakamura, Direktor) und der Hoch entwickelten Sinternden Technologie-Gruppe (Koji Watari, Gruppenleiter) des Hoch entwickelten Herstellungs-Forschungsinstituts (Hideto Mitome, Direktor), beide vom Nationalen Institut des Hoch entwickelten Industriellen Wissenschaft Und Technik (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Direktor), zusammen mit NGK Insulators Ltd. (Meiden Sie Matsushita, Präsidenten), haben gefolgt, mit, einen in hohem Grade porösen Platintonerde Katalysator für Gebrauch in industriellen Abgas purificators zu entwickeln (Abbildung 1) mit der Eigenschaft des Widerstands der hohen Temperatur verbunden mit einer hohen Leistungsfähigkeit.

Die Reaktionstemperatur dieses Katalysators ist das ºC 100, das als die Reaktionstemperaturen der gebräuchlichen Katalysatoren aktuell niedriger ist, und der thermische Widerstand ist zu ºC ungefähr 200 verbessert worden. Die Eigenschaften dieses Katalysators, zusammen mit dem Gebrauch des Aluminiumhydroxids der niedrigen Kosten als des Ausgangsmaterials und die Implementierung niedrigen Kosten und der einfache Prozess wie Gefriertrocknung, führen zu die Verbreitung seiner Anwendungen.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Anwendungen für den neuen Katalysator

Abbildung 1.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Platin-Tonerde cryogel Katalysator (18 mm im Durchmesser und 23 mm in der Länge)

Abbildung 2.

Hintergrund der Forschung

Die Katalysatoren, die Platin enthalten oder andere Edelmetallpartikel, die auf Tonerde unterstützt werden, werden für Ausbau durch Oxidation der VOC verwendet (flüchtige organische Verbindungen) die in den Abgasen von Fabriken umfaßt werden. Traditionsgemäß sind diese Katalysatoren durch die Imprägnierungsmethode vorbereitet worden, um die Edelmetallpartikel leicht zu unterstützen. Jedoch hat diese Methode als Nachteile die niedrige Zerstreubarkeit des Edelmetalls und die Inhomogenität des Korndurchmessers. Außerdem da die Temperatur mehrere Hundert Grad während der katalytischen Reaktion erreicht, wird die Fläche durch das Sintern der Partikel verringert. Infolgedessen wird die katalytische Aktivität verringert und die Lebenszeit wird verkürzt (Abbildung 3).

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Vergleich von aktuellen und neuen Technologien

Abbildung 3.

Geschichte der Forschung

Während der Finanzjahre 2003 bis 2005, führten AIST- und NGK-Isolatoren ein gemeinsames Forschungsprojekt „Forschung auf Niedrigen Umweltbelastungs-Prozessen durch,“ basiert auf einer Anlage des Kostenbelastungsanteiles („Anlage des übereinstimmenden Fonds "). Als Teil dieser Forschung ist die Entwicklung eines in hohem Grade effizienten Katalysators für die Reinigung von VOC-Gasen, die während der Kalzinierung von Keramik produziert werden, ausgeübt worden. VOC-Gase werden durch eine Verbrennung von den Polymermappen produziert, die während der Vorbereitung von Keramik gemischt werden.

Beschreibung der Forschung

Basiert auf der Technologie für die Fertigung von den in hohem Grade porösen Materialien, die an AIST entwickelt wurden, wurde eine Methode des neuen Prozesses für ein homogenes Platintonerde Gel ein fokussiert, wenn die Gefriertrocknung als niedrigen Kosten und einfacher Prozess beschlossen ist, um dieses Gel zu trocknen (Abbildung 3).

Infolgedessen, war nicht nur Verbesserung der katalytischer Aktivität und der Haltbarkeit an der erzielten hohen Temperatur, aber es war auch möglich, ein neue in hohem Grade poröse Platintonerde keramisches Gehäuse mit hohen Haltbarkeitseigenschaften herzustellen (Abbildung 2). Während das Material durch Gefriertrocknung der niedrigen Temperatur hergestellt ist, ist es benannt worden „Platintonerde cryogel.“

Boehmite Magnetspule, Aluminiumhydroxid der niedrigen Kosten, ist das Ausgangsmaterial für diesen cryogel Katalysator. Gebrauch von Chelatbildnern wie Oxalsäure und Malonsäure, wenn er die Platinquelle der Magnetspule hinzufügt, schützt das Platinion, trägt zur Unterdrückung des Niederschlags des Platinschwarzen bei, und produziert eine homogene Streuung von ultra feinen Platinpartikeln. Da der Gefriertrocknungsprozeß durchgeführt wird, ohne Lösungsmittel für Substitution des feuchten Gels zu verwenden, gibt es nicht Überlauf von Edelmetallionen.

Ausbau des Methans in einer Luft durch Oxidation wurde durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit des hergestellten cryogel Katalysators einzuschätzen. Wie in Abbildung 4 gezeigt, ist es möglich, genügenden Ausbau an einem Reaktionstemperatur ºC ungefähr 100 zu erzielen, das von aktuellen Katalysatoren niedriger als das ist.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Methanoxidationsaktivität im Platintonerde Katalysator

Abbildung 4.

Bis vor kurzem war es nicht möglich, Hitzebeständigkeitskatalysatoren unter Verwendung der traditionellen Produktionsmethoden zu erhalten, und das Sintern von ultra Feinpartikeln des Platins trat auf. Im Falle eines cryogel Katalysators gibt es homogene Verteilung von Platinpartikeln von ungefähr 1 nm (1 nm: 1/109 Meter) an Größe (Abbildung 5). Es wird gedacht, dass eine starke Interaktion zwischen dem cryogel Transportunternehmer und den ultra feinen Platinpartikeln das Sintern der Feinpartikel hindert und eine Eigenschaft des thermischen Widerstands zum Katalysator zuteilt. Diese ultra Feinstruktur bestimmt möglicherweise auch, dass die katalytische Reaktion effektiv sogar bei den niedrigen Temperaturen voranbringt.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Ultra feine Platinpartikel in der Platin-Tonerde Cryogel. Platin 5 wt%; schwarze Flecke entsprechen ultra feinen Platinpartikeln 1 nm im Durchmesser

Abbildung 5.

Die Änderungen auf der Fläche der Tonerde cryogel Partikel entsprechend der Kalzinierungstemperatur werden in Abbildung 6. gezeigt. Die Fläche von Handelstonerde verringert sich schnell nach der Kalzinierung, während es offensichtlich ist, dass das Tonerde cryogel hohe Eigenschaften des thermischen Widerstands darstellt. Zusatz des Silikons (SiO2) verbessert weiter die Eigenschaften des thermischen Widerstands.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Fläche Tonerde cryogel

Abbildung 6.

Abbildung 7 entspricht dem TEM-Bild von Tonerde cryogel mit 10 wt%-Silikonzusatz (1200ºC, 5 Stunden kalzinierend). Nach der Kalzinierung an der hohen Temperatur Feinkörnige Tonerdepartikel werden beobachtet. Für Handelstonerde ist eine grobe gesinterte Zelle bereits an 1100ºC anwesend. (Abbildung 8; nehmen Sie bitte zur Kenntnis den Schuppen in Abbildungen 7 und 8). So in diesem cryogel können wir nicht nur erhöhte Haltbarkeit des Transportunternehmers und der Edelmetallpartikel, aber auch eine lange Lebensdauer des feinen Metallpartikels erwarten, damit es in der Lage ist, langen Reaktionszeiten an der hohen Temperatur zu widerstehen.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Tonerde cryogel mit 10 wt%-Silikonzusatz (ºC 1200, 5 Stunden, die kalzinieren)

Abbildung 7.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Handelstonerde (das ºC 1100, 5 Stunden, die kalzinieren), die Schuppe ist ungefähr 10mal, die von Abbildung 7

Abbildung 8.

Die Porenzelle setzt die meisten des Volumens des hergestellten cryogel fest, aber, selbst wenn es ein multi-poröses Gehäuse mit niedriger Schüttdichte (fast Gleichgestelltes bis 0.06g/cm) ist, wird strukturelle Zerstörung durch Wasser nicht beobachtet (Abbildung 9). Es gibt keine Observableänderungen vor und nach Nassmachen in der separat gemessenen Porenverteilungskurve, die anzeigt, dass es möglich ist, eine herkömmliche Immersionsmethode anzuwenden, um feine Katalysatormetallpartikel zu unterstützen. Diese neuen Eigenschaften können nicht im aktuell verwendeten Aerogel beobachtet werden, das auch ein umfangreiches bestanden aus Poren darstellt.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - das neuentwickelte cryogel ist im Wasser stabil, während Wasser strukturelle Zerstörung zum gebräuchlichen Aerogel aktuell verursacht

Abbildung 9.

Zukunftsaussichten

NGK-Isolatoren plant, Reinigungsprüfungen von Abgasen unter Verwendung des entwickelten Platintonerde cryogel Katalysators in seinen eigenen Öfen für das Sintern von Keramik durchzuführen.

Eine große Auswahl von Anwendungen ist zum entwickelten Platintonerde cryogel Katalysator in den Anwendungen offen, in denen hohe Porosität des Katalysators oder der Katalysatortransportunternehmer gefordert wird.

Eine Forschung auf dem Gebiet einer cryogels hat gerade angefangen. Weitere grundlegende und angewandte Forschungsarbeit wird auf die Entwicklung der Synthesetechnologien für die Massenproduktion von Platintonerde (Pint-AlO)2 cryogel gerichtet, das für die Verbreitung seiner Anwendungen entscheidend ist. Auch, der Gebrauch anderer Edelmetalle wie Palladium, Rhodium, Usw. sowie Grundmetalle wird erforscht, und die Vorrichtung, die Wasserbeständigkeit zuteilt, wird nachgeforscht. Schließlich wird die Auslegung von mehr fortgeschrittenen Techniken, wie der Streuung von mehr als zwei Edelmetallen im cryogel, erforscht.

Quelle: AIST

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte AIST

Date Added: Aug 15, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 09:26

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