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Catalyseur Hautement Fonctionnel Pour la Purification des Gaz d'Échappement Industriels - Tempe Faible

Sujets Couverts

Mouvement Propre

Synthèse

Mouvement Propre de la Recherche

Histoire de la Recherche

Description de la Recherche

Perspectives D'avenir

Mouvement Propre

·         Un catalyseur nouveau de platine-alumine qui permet le démontage par l'oxydation des composés organiques volatils nuisibles actuels en gaz d'échappement d'usine a été développé.

·         La température de réaction est les 100 plus basses températures qu'actuelles de réaction de ºC.

·         La résistance thermique du catalyseur est le ºC approximativement 200 plus haut et il n'y a aucune détérioration à la température élevée.

Synthèse

Toshihiko Osaki, Chercheur Senior, du Groupe Meso-Poreux de Céramique (Koji Tajiri, Amorce de Groupe) de l'Institut de Recherches de Matériaux pour le Développement Durable (Mamoru Nakamura, Directeur) et du Groupe de Technologies de Agglomération Avancé (Koji Watari, Amorce de Groupe) de l'Institut de Recherches Avancé de Fabrication (Hideto Mitome, Directeur), les deux de l'Institut National de la Science et Technologie Industrielle Avancée (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Directeur), avec NGK Insulators Ltd. (Évitez Matsushita, Président), ont réussi à développer un catalyseur hautement poreux de platine-alumine pour l'usage dans les purificators industriels de gaz d'échappement (le Schéma 1) avec la caractéristique de la résistance de température élevée ajoutée à une haute performance.

La température de réaction de ce catalyseur est le ºC 100 inférieur aux températures de réaction des catalyseurs actuel en service, et la résistance thermique a été améliorée au ºC approximativement 200. Les caractéristiques de ce catalyseur, avec l'utilisation de l'hydroxyde d'aluminium de coût bas comme produit de départ, et la mise en place d'un coût bas et le procédé simple tel que la lyophilisation, mèneront à l'écart de ses applications.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Demandes de catalyseur neuf

Le Schéma 1.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - catalyseur de cryogel de Platine-Alumine (18 millimètres de diamètre, et 23 millimètres de longueur)

Le Schéma 2.

Mouvement Propre de la Recherche

Des Catalyseurs contenant le platine ou d'autres particules de métal précieux supportées sur l'alumine sont employés pour le démontage par l'oxydation des COV (composés organiques volatils) qui sont compris dans les gaz d'échappement des usines. Traditionnellement, ces catalyseurs ont été préparés par la méthode d'imprégnation pour supporter facilement les particules de métal précieux. Cependant, cette méthode a comme inconvénients la dispersibilité faible du métal précieux et la non-homogénéité du diamètre de particules. D'ailleurs, car la température atteint plusieurs centaines de degrés pendant la réaction catalytique, la surface est réduite par l'agglomération des particules. En conséquence, l'activité catalytique est diminuée et la vie est diminuée (le Schéma 3).

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Comparaison des technologies actuelles et neuves

Le Schéma 3.

Histoire de la Recherche

Pendant les exercices 2003 jusqu'en 2005, les Isolants d'AIST et de NGK Recherche ont mis de recherche projet commun « sur des Procédés Faibles d'Impact sur l'Environnement, » basé sur un système de part de fardeau de coût (« système de fonds assortis "). En tant qu'élément de cette recherche, le développement d'un catalyseur très efficace pour la purification des gaz de COV produits pendant la calcination de la céramique a été poursuivi. Des gaz de COV sont produits par une combustion des cahiers de polymère mélangés pendant la préparation de la céramique.

Description de la Recherche

Basé sur la technologie pour la fabrication des matériaux hautement poreux développés à AIST, une méthode de transformation neuf pour un gel homogène de platine-alumine a été orientée en circuit, avec la lyophilisation choisie comme coût bas et procédé simple pour sécher ce gel (le Schéma 3).

Était En conséquence, non seulement l'amélioration de l'activité catalytique et de la résistance à la température élevée réalisée, mais il était également possible de fabriquer un corps en céramique de platine-alumine hautement poreuse neuve avec des caractéristiques élevées de résistance (le Schéma 2). Pendant Que le matériau est manufacturé par la lyophilisation de basse température, c'a été nommé « cryogel de platine-alumine. »

Le solenoïde de Boehmite, hydroxyde d'aluminium de coût bas, est le produit de départ pour ce catalyseur de cryogel. L'Utilisation des chélateurs tels que l'acide oxalique et l'acide malonique en ajoutant la source de platine au solenoïde, protège l'ion de platine, contribuant à l'élimination de la précipitation du noir de platine, et produisant une dispersion homogène des particules ultra fines de platine. Car le procédé de lyophilisation est suivi sans utiliser le solvant pour le remplacement du gel humide, il n'y a pas dépassement des ions de métal précieux.

Le Démontage du méthane en air par oxydation a été effectué pour évaluer l'efficience du catalyseur de cryogel fabriqué. Suivant les indications du Schéma 4, il est possible de réaliser le démontage suffisant à un ºC approximativement 100 de la température de réaction inférieur à celui des catalyseurs actuels.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - activité d'oxydation de Méthane dans le catalyseur de platine-alumine

Le Schéma 4.

Jusque récemment, il n'était pas possible d'obtenir des catalyseurs de résistance thermique suivre des méthodes traditionnelles de fabrication, et l'agglomération ultra des fines particules de platine s'est produite. Dans le cas d'un catalyseur de cryogel il y a distribution homogène des particules de platine d'approximativement 1 nanomètre (1 nanomètre : 1/109 mètre) dans la taille (le Schéma 5). On le pense qu'une interaction intense entre le porteur de cryogel et les particules ultra fines de platine gêne l'agglomération des fines particules, transmettant une caractéristique de résistance thermique au catalyseur. Cette structure ultra fine peut également déterminer que la réaction catalytique avance effectivement même à de basses températures.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - particules Ultra fines de platine dans la Platine-Alumine Cryogel. Platine 5 % en poids ; les anthracnoses correspondent aux particules ultra fines de platine 1 nanomètre de diamètre

Le Schéma 5.

Les modifications sur la surface des particules de cryogel d'alumine selon la température de calcination sont affichées sur le Schéma 6. La surface d'alumine commerciale diminue rapidement sur la calcination, attendu qu'il est évident que le cryogel d'alumine présente des caractéristiques de résistance thermique élevées. L'Ajout de la silice (SiO2) améliore davantage les caractéristiques de résistance thermique.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Surface de cryogel d'alumine

Le Schéma 6.

Le Schéma 7 correspond à l'image de TEM du cryogel d'alumine à l'ajout de silice de 10 % en poids (1200ºC, 5 heures calcinant). On observe des particules À Grain Fin d'alumine après la calcination à la température élevée. Pour l'alumine commerciale, une structure agglomérée grossière est déjà présente à 1100ºC. (Le Schéma 8 ; veuillez noter les échelles sur les Schémas 7 et 8). Ainsi, dans ce cryogel nous pouvons nous attendre non seulement la plus grande résistance du porteur et des particules de métal précieux, mais également à une longue durée de particule fine en métal de sorte qu'il puisse supporter de longs temps de réaction à la température élevée.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - cryogel d'Alumine avec l'ajout de silice de 10 % en poids (ºC 1200, 5 heures calcinant)

Le Schéma 7.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - alumine Commerciale (ºC 1100, 5 heures calcinant), l'échelle est approximativement 10 fois qui du Schéma 7

Le Schéma 8.

La structure de pore constitue la majeure partie du volume du cryogel manufacturé, mais même lorsque c'est un fuselage multi-poreux avec la densité de la masse faible (presque égal à 0.06g/cm), la destruction structurelle par l'eau n'est pas observée (le Schéma 9). Il n'y a aucun changement de chose observable avant et après le mouillage de la courbe de répartition séparé mesurée de pore, qui indique qu'il est possible d'employer une méthode conventionnelle de submersion pour supporter les particules fines en métal de catalyseur. On ne peut pas observer Ces caractéristiques neuves dans l'aerogel actuel utilisé qui présente également un de large volume composé de pores.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Le cryogel developpé récemment est stable dans l'eau, attendu que l'eau entraîne la destruction structurelle à l'aerogel actuel en service

Le Schéma 9.

Perspectives D'avenir

Les Isolants de NGK planification pour effectuer des tests de purification des gaz d'échappement utilisant le catalyseur développé de cryogel de platine-alumine dans des ses propres fours pour l'agglomération de la céramique.

Un large éventail d'applications est ouverte de catalyseur développé de cryogel de platine-alumine dans les applications où la porosité élevée du catalyseur ou des porteurs de catalyseur est exigée.

La Recherche sur des cryogels a juste commencé. Davantage de travail de base et appliqué de recherches sera orienté sur le développement des technologies de synthèse pour la production à grande échelle du cryogel de la platine-alumine (2Pinte-AlO), qui est essentiel pour l'écart de ses applications. En Outre, l'utilisation d'autres métaux précieux tels que le palladium, rhodium, Etc. ainsi que métaux non précieux sera exploré, et le mécanisme qui transmet la résistance à l'eau sera vérifié. En Conclusion, le design des techniques plus avancées, telles que la dispersion de plus de deux métaux précieux dans le cryogel, sera exploré.

Source : AIST

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:23

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