· Ένα μυθιστόρημα πλατίνα-αλουμίνας καταλύτης που επιτρέπει την αφαίρεση από την οξείδωση των βλαβερών πτητικές οργανικές ενώσεις που υπάρχουν στα καυσαέρια εργοστάσιο έχει αναπτυχθεί. · Η θερμοκρασία της αντίδρασης είναι 100 º C χαμηλότερη από τις τρέχουσες θερμοκρασίες αντίδρασης. · Η θερμική αντοχή του καταλύτη είναι περίπου 200 º C υψηλότερη και δεν υπάρχει καμία αλλοίωση σε υψηλή θερμοκρασία. Σύνοψη Toshihiko Osaki, Κύριος Ερευνητής, του μεσο-πορώδη κεραμικά Group (Koji Tajiri, αρχηγός της ομάδας) των Υλικών Ερευνητικό Ινστιτούτο για την Αειφόρο Ανάπτυξη (Mamoru Nakamura, διευθυντής) και το Advanced Επίτηξη Technologies Group (Koji Watari, αρχηγός της ομάδας) των προηγμένων Βιομηχανία Research Institute (Hideto Mitome, Διευθυντής), τόσο από το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένων Βιομηχανικών Επιστημών και Τεχνολογίας (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Διευθυντής), μαζί με NGK μονωτήρες ΕΠΕ (Shun Matsushita, Πρόεδρος), έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν μια εξαιρετικά πορώδη πλατίνα αλουμίνας καταλύτης για χρήση σε βιομηχανικές purificators καυσαέρια (σχήμα 1) με το χαρακτηριστικό του αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες σε συνδυασμό με μια υψηλή απόδοση. Η θερμοκρασία αντίδραση αυτού του καταλύτη είναι 100 º C χαμηλότερη από τη θερμοκρασία αντίδραση των καταλυτών που χρησιμοποιούνται σήμερα, και η θερμική αντίσταση έχει βελτιωθεί σε περίπου 200 º C. Τα χαρακτηριστικά αυτού του καταλύτη, σε συνδυασμό με τη χρήση του χαμηλού κόστους υδροξειδίου του αργιλίου ως πρώτης ύλης, καθώς και την εφαρμογή μιας διαδικασίας χαμηλό κόστος και απλό, όπως λυοφιλίωση, θα οδηγήσει στην εξάπλωση των εφαρμογών της.  Σχήμα 1. Οι αιτήσεις για τη νέα καταλύτη  Σχήμα 2. Platinum-αλουμίνας καταλύτης cryogel (18 mm σε διάμετρο και 23 mm σε μήκος) Ιστορικό του Ερευνητικού Οι καταλύτες που περιέχουν πλατίνα και άλλα πολύτιμα μεταλλικά σωματίδια που υποστηρίζονται σε αλουμίνα που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση από την οξείδωση των VOC (πτητικών οργανικών ενώσεων) που περιλαμβάνονται στα αέρια απόβλητα των εργοστασίων. Παραδοσιακά, αυτές οι καταλύτες έχουν ετοιμαστεί με τη μέθοδο εμποτισμού να υποστηρίξει εύκολα τα πολύτιμα μεταλλικά σωματίδια. Ωστόσο, η μέθοδος αυτή έχει ως μειονεκτήματα της χαμηλής διασποράς από το πολύτιμο μέταλλο και τη μη ομοιογένεια της διαμέτρου των σωματιδίων. Επιπλέον, καθώς η θερμοκρασία φθάνει αρκετές εκατοντάδες βαθμούς κατά τη διάρκεια της καταλυτικής αντίδρασης, η επιφάνεια μειώνεται κατά συσσωμάτωσης των σωματιδίων. Κατά συνέπεια, η καταλυτική δραστηριότητα μειώνεται και η διάρκεια ζωής είναι μικρότερη (Σχήμα 3).  Σχήμα 3. Σύγκριση των υφιστάμενων και των νέων τεχνολογιών Ιστορικό έρευνας Κατά τη διάρκεια των χρήσεων 2003 έως το 2005, AIST και NGK μονωτήρες που πραγματοποιούνται από κοινού ερευνητικού έργου "Έρευνα για Χαμηλή Περιβαλλοντικών Διεργασιών επιπτώσεων,« βασίζεται σε ένα σύστημα του μεριδίου επιβάρυνσης του κόστους ("matching σύστημα ταμείο"). Στο πλαίσιο αυτής της έρευνας, της ανάπτυξης ενός υψηλής απόδοσης καταλύτης για τον καθαρισμό των πτητικών οργανικών ενώσεων αερίων που παράγονται κατά την πύρωση της κεραμικής έχει επιδιωχθεί. Οι πτητικές οργανικές ενώσεις αέρια που παράγονται από την καύση του πολυμερούς συνδετικά αναμειγνύονται μεταξύ τους κατά την προετοιμασία της κεραμικής. Περιγραφή έρευνας Με βάση την τεχνολογία για την κατασκευή εξαιρετικά πορώδη υλικά που αναπτύχθηκε στο AIST, μια νέα μέθοδο επεξεργασίας για ένα ομοιογενές gel πλατίνα αλουμίνας επικεντρώθηκε στην, με λυοφιλίωση επιλεγεί ως ένα χαμηλό κόστος και απλή διαδικασία για να στεγνώσει το gel (Σχήμα 3) . Ως αποτέλεσμα, όχι μόνο ήταν η βελτίωση της καταλυτικής δραστηριότητας και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία επιτυγχάνεται, αλλά ήταν επίσης δυνατή η κατασκευή ενός νέου εξαιρετικά πορώδη πλατίνα αλουμίνας κεραμικά σώμα με υψηλή αντοχή χαρακτηριστικά (Σχήμα 2). Καθώς το υλικό που έχει κατασκευαστεί με χαμηλή θερμοκρασία λυοφιλίωση, που έχει ονομαστεί "πλατίνα-αλουμίνας cryogel." Boehmite sol, υδροξείδιο αργιλίου χαμηλό κόστος, είναι η πρώτη ύλη για αυτό το καταλύτη cryogel. Χρήση των χηλικών παραγόντων, όπως οξαλικό οξύ και μηλονικού οξέος κατά την προσθήκη η πηγή πλατίνας για την sol, προστατεύει το ιόν πλατίνα, που συμβάλλει στην καταστολή της καθίζησης των μαύρων πλατίνα, και παράγει ένα ομοιογενές διασπορά των πάρα πολύ μικρών σωματιδίων πλατίνας. Καθώς η λυοφιλίωση διαδικασία πραγματοποιείται χωρίς τη χρήση διαλυτών για την υποκατάσταση της υγρό τζελ, δεν υπάρχει υπερχείλιση των πολύτιμων μεταλλικών ιόντων. Απομάκρυνση του μεθανίου στον αέρα από την οξείδωση πραγματοποιήθηκε για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του καταλύτη cryogel κατασκευάζονται. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, είναι δυνατόν να επιτευχθεί επαρκής αφαίρεση σε θερμοκρασία αντίδραση περίπου 100 º C χαμηλότερη από αυτή των σημερινών καταλυτών.  Σχήμα 4. Δραστηριότητας οξείδωση μεθανίου στον καταλύτη πλατίνας-αλουμίνα Μέχρι πρόσφατα, δεν ήταν δυνατή η συγκέντρωση καταλυτών αντοχή στη θερμότητα με παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής, και περίτηξης πάρα πολύ μικρών σωματιδίων της πλατίνας συνέβη. Στην περίπτωση του καταλύτη cryogel υπάρχει ομοιογενής κατανομή της σωματίδια πλατίνας περίπου 1 nm (1 νανόμετρο: 1 / 109 μέτρα) στο μέγεθος (Σχήμα 5). Θεωρείται ότι μια ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ του cryogel μεταφορέα και τα πάρα πολύ μικρά σωματίδια πλατίνας εμποδίζει την συσσωμάτωσης των σωματιδίων, δίνοντας ένα θερμικό χαρακτηριστική αντίσταση στον καταλύτη. Αυτή η εξαιρετικά λεπτή δομή μπορεί επίσης να καθορίζουν ότι η καταλυτική πρόοδος αντίδραση αποτελεσματικά ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες.  Σχήμα 5. Ultra λεπτά σωματίδια πλατίνας στον Cryogel Platinum-αλουμίνας. Platinum 5% κατά βάρος? Μαύρα σημεία αντιστοιχούν σε πάρα πολύ μικρά σωματίδια πλατίνας 1 nm σε διάμετρο. Οι αλλαγές στην επιφάνεια της αλουμίνας σωματίδια cryogel σύμφωνα με την αποτέφρωση θερμοκρασία φαίνεται στο Σχήμα 6. Η επιφάνεια των εμπορικών αλουμίνας μειώνεται γρήγορα κατά την αποτέφρωση, ενώ είναι προφανές ότι η αλουμίνα cryogel παρουσιάζει υψηλή θερμική αντίσταση χαρακτηριστικά. Προσθήκη διοξειδίου του πυριτίου (SiO2) βελτιώνει περαιτέρω τα χαρακτηριστικά θερμικής αντίστασης.  Σχήμα 6. Έκταση της αλουμίνας cryogel Σχήμα 7 αντιστοιχεί στο TEM εικόνα της αλουμίνας cryogel με 10-WT προσθήκη διοξειδίου του πυριτίου% (1200 º C, 5 ώρες πύρωσης). Οι λεπτόκοκκων σωματιδίων αλουμίνας παρατηρήθηκε μετά αποτέφρωση σε υψηλή θερμοκρασία. Για εμπορική αλουμίνα, ένα χοντρό πορώδες δομή είναι ήδη παρούσα στους 1100 º C. (Σχήμα 8? Προσέξτε τις κλίμακες στα σχήματα 7 και 8). Έτσι, σε αυτό το cryogel μπορούμε να αναμένουμε όχι μόνο μεγαλύτερη αντοχή του μεταφορέα και του πολύτιμου μεταλλικά σωματίδια, αλλά και μεγάλη διάρκεια ζωής των λεπτών σωματιδίων μετάλλου έτσι ώστε να είναι σε θέση να αντέξει μεγάλους χρόνους αντίδρασης σε υψηλή θερμοκρασία.  Σχήμα 7. Alumina cryogel με 10-WT προσθήκη διοξειδίου του πυριτίου% (1200 º C, 5 ώρες πύρωσης)  Σχήμα 8. Εμπορική αλουμίνας (1100 º C, 5 ώρες πύρωσης), η κλίμακα είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από Σχήμα 7. Η δομή πόρων αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του όγκου των παραγόμενων cryogel, αλλά ακόμα και όταν είναι ένα πολυ-πορώδη σώμα με χαμηλή πυκνότητα χύμα (σχεδόν ίσο με 0.06g/cm 3), διαρθρωτικές καταστροφή από το νερό δεν έχει παρατηρηθεί (Σχήμα 9). Δεν υπάρχουν παρατηρήσιμες αλλαγές πριν και μετά το βρέξιμο του χωριστά μετρούμενη καμπύλη κατανομής πόρων, γεγονός που δείχνει ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε μια συμβατική μέθοδο βύθισης για τη στήριξη μικρών σωματιδίων μετάλλου καταλύτης. Αυτά τα νέα χαρακτηριστικά που δεν μπορεί να παρατηρηθεί στις χρησιμοποιούνται σήμερα αεροτζέλ η οποία παρουσιάζει επίσης μεγάλο όγκο που αποτελείται από τους πόρους.  Σχήμα 9. Το νέο cryogel είναι σταθερές στο νερό, ενώ το νερό προκαλεί δομικές καταστροφές στο αεροτζέλ που χρησιμοποιούνται σήμερα. Μελλοντικές Προοπτικές NGK Μονωτήρες σχεδιάζει να πραγματοποιήσει δοκιμές τον καθαρισμό των καυσαερίων χρησιμοποιώντας τις αναπτυγμένες πλατίνα αλουμίνας καταλύτης cryogel στο δικό φούρνους της για συσσωμάτωσης της κεραμικής. Ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, είναι ανοικτή για τις αναπτυγμένες πλατίνα-αλουμίνα καταλύτης cryogel σε εφαρμογές όπου τα υψηλά πορώδες του καταλύτη ή καταλυτών φορείς απαιτείται. Έρευνα για cryogels έχει μόλις αρχίσει. Περαιτέρω βασική και εφαρμοσμένη ερευνητική εργασία θα πρέπει να κατευθύνεται προς την ανάπτυξη των τεχνολογιών σύνθεσης για τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή της πλατίνας-αλουμίνα (Pt-Al 2 O 3) cryogel, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για την εξάπλωση των εφαρμογών της. Επίσης, η χρήση των λοιπών πολύτιμων μετάλλων, όπως το παλλάδιο, ρόδιο, κλπ., καθώς και τα βασικά μέταλλα θα πρέπει να διερευνηθούν, και ο μηχανισμός που προσδίδει αντοχή στο νερό, θα διερευνηθεί. Τέλος, ο σχεδιασμός των πιο προηγμένες τεχνικές, όπως η διασπορά των πάνω από δύο πολύτιμα μέταλλα σε cryogel, θα πρέπει να διερευνηθούν. |