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Catalizzatore Altamente Funzionale Per Depurazione dei Gas di Scarico Industriali - Tempe Basso

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Sfondo

Sinossi

Sfondo della Ricerca

Cronologia della Ricerca

Descrizione della Ricerca

Prospettive Future

Sfondo

·         Un catalizzatore novello dell'platino-allumina che permette la rimozione dall'ossidazione di composti organici volatili nocivi presenti in gas di scarico della fabbrica è stato sviluppato.

·         La temperatura della reazione è le 100 temperature correnti più basse della reazione del ºC.

·         La resistenza termica del catalizzatore è ºC circa 200 più su e non c'è deterioramento a temperatura elevata.

Sinossi

Toshihiko Osaki, Ricercatore Senior, del Gruppo Meso-Poroso della Ceramica (Koji Tajiri, Guida del Gruppo) dell'Istituto Di Ricerca Dei Materiali per Sviluppo Sostenibile (Mamoru Nakamura, Direttore) e del Gruppo di Tecnologie di Sinterizzazione Avanzato (Koji Watari, Guida del Gruppo) dell'Istituto Di Ricerca Avanzato di Fabbricazione (Hideto Mitome, Direttore), entrambi dall'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia Industriale Avanzata (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Direttore), insieme Isolanti Srl di NGK (Eviti Matsushita, Presidente), è riuscito a sviluppare un catalizzatore altamente poroso dell'platino-allumina per uso in purificators industriali del gas di scarico (Figura 1) con la caratteristica di resistenza ad alta temperatura accoppiata con un'alta efficienza.

La temperatura della reazione di questo catalizzatore è corrente ºC 100 più basso delle temperature della reazione dei catalizzatori in uso e la resistenza termica è stata migliorata a ºC circa 200. Le caratteristiche di questo catalizzatore, insieme all'uso dell'idrossido di alluminio di basso costo come il prodotto base e l'implementazione di un basso costo ed il trattamento semplice come liofilizzare, piombo alla diffusione delle sue applicazioni.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - Domande di nuovo catalizzatore

Figura 1.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - catalizzatore del cryogel dell'Platino-Allumina (18 millimetri di diametro e 23 millimetri di lunghezza)

Figura 2.

Sfondo della Ricerca

I Catalizzatori che contengono il platino o altre particelle del metallo prezioso di supporto su allumina sono usati per rimozione dall'ossidazione dei COV (composti organici volatili) che sono inclusi nei gas di scappamento delle fabbriche. Tradizionalmente, questi catalizzatori sono stati preparati con il metodo di impregnazione per supportare facilmente le particelle del metallo prezioso. Tuttavia, questo metodo ha come svantaggi la disperdibilità bassa del metallo prezioso e la non omogeneità del diametro della particella. Inoltre, poichè la temperatura raggiunge diverse centinaia gradi durante la reazione catalitica, l'area è diminuita sinterizzando delle particelle. Di conseguenza, l'attività catalitica è diminuita e la vita è accorciata (Figura 3).

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - Confronto della corrente e delle nuove tecnologie

Figura 3.

Cronologia della Ricerca

Durante gli esercizi fiscali 2003 fino al 2005, gli Isolanti di NGK e di AIST hanno realizzato la Ricerca di un progetto di ricerca unito “sui Trattamenti Bassi di Impatto Ambientale,„ Basato su un sistema della condivisione di carico di costo (“sistema del fondo di corrispondenza "). Come componente di questa ricerca, lo sviluppo di un catalizzatore altamente efficiente per la depurazione dei gas del COV prodotti durante la calcinazione di ceramica è stato perseguito. I gas del COV sono prodotti da una combustione dei leganti polimeri misti durante il preparato di ceramica.

Descrizione della Ricerca

Sulla Base della tecnologia per la lavorazione di materiali altamente porosi sviluppati a AIST, un nuovo metodo di lavorazione per un gel omogeneo dell'platino-allumina è stato messo a fuoco sopra, con liofilizzare scelto come un basso costo e trattamento semplice per asciugare questo gel (Figura 3).

Di conseguenza, non solo era il miglioramento di attività catalitica e della durevolezza a temperatura elevata raggiunta, ma era egualmente possibile fabbricare un organismo ceramico della nuova platino-allumina altamente porosa con le alte caratteristiche della durevolezza (Figura 2). Poichè il materiale è fabbricato con la bassa temperatura che liofilizza, è stato nominato “cryogel dell'platino-allumina.„

Il solenoide di Boehmite, idrossido di alluminio di basso costo, è il prodotto base per questo catalizzatore del cryogel. L'Uso degli agenti chelanti quali acido ossalico ed acido malonico quando aggiunge la sorgente del platino al solenoide, protegge lo ione del platino, contribuente alla soppressione di precipitazione di nero di platino e producente una dispersione omogenea delle particelle ultra fini del platino. Poichè il trattamento liofilizzante è effettuato senza usando il solvente per la sostituzione del gel umido, non c' è overflow degli ioni del metallo prezioso.

La Rimozione di metano in aria dall'ossidazione è stata effettuata per valutare il risparmio di temi del catalizzatore del cryogel fabbricato. Secondo le indicazioni di Figura 4, è possibile raggiungere la rimozione sufficiente ad un ºC circa 100 della temperatura della reazione più basso di quello dei catalizzatori correnti.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - attività di ossidazione del Metano nel catalizzatore dell'platino-allumina

Figura 4.

Fino ad oggi, non era possibile ottenere i catalizzatori di resistenza termica facendo uso dei metodi di fabbricazione tradizionali e la sinterizzazione delle particelle ultra fini di platino ha accaduto. Nel caso di un catalizzatore del cryogel c'è distribuzione omogenea delle particelle del platino di circa 1 nanometro (1 nanometro: 1/109 di metro) nella dimensione (Figura 5). È pensato che una forte interazione fra i portafili del cryogel e le particelle ultra fini del platino ostacoli la sinterizzazione delle particelle fini, comunicando una caratteristica di resistenza termica al catalizzatore. Questa struttura ultra fine può anche determinare che la reazione catalitica avanza efficacemente anche alle basse temperature.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - particelle Ultra fini del platino nell'Platino-Allumina Cryogel. Platino 5 % in peso; i punti neri corrispondono alle particelle ultra fini del platino 1 nanometro di diametro

Figura 5.

I cambiamenti sull'area delle particelle del cryogel dell'allumina secondo la temperatura di calcinazione sono indicati nella Figura 6. L'area di allumina commerciale diminuisce rapido calcinando, mentre è evidente che il cryogel dell'allumina presenta le alte caratteristiche di resistenza termica. L'Aggiunta della silice (SiO2) più ulteriormente migliora le caratteristiche di resistenza termica.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - area Del cryogel dell'allumina

Figura 6.

Figura 7 corrisponde all'immagine di TEM del cryogel dell'allumina all'aggiunta della silice da 10 % in peso (1200ºC, 5 ore che calcinano). Le particelle A Grana Fine dell'allumina sono osservate dopo la calcinazione alla temperatura elevata. Per allumina commerciale, una struttura sinterizzata grezza è già presente a 1100ºC. (Figura 8; prenda nota prego dei disgaggi nella Figure 7 e 8). Quindi, in questo cryogel possiamo prevedere non solo la durevolezza aumentata dei portafili e delle particelle del metallo prezioso, ma anche una lunga vita della particella fine del metallo in modo che possa da resistere ai molti tempi di reazione a temperatura elevata.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - cryogel dell'Allumina con l'aggiunta della silice da 10 % in peso (ºC 1200, 5 ore calcinanti)

Figura 7.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - allumina Commerciale (ºC 1100, 5 ore calcinanti), il disgaggio è circa 10 volte che di Figura 7

Figura 8.

La struttura di poro costituisce la maggior parte del volume del cryogel fabbricato, ma anche quando è un organismo multi-poroso con densità in serie bassa (quasi uguale a 0.06g/cm), la distruzione strutturale dall'acqua non è osservata (Figura 9). Non Ci sono cambiamenti di osservabile prima e dopo bagnando nella curva di distribuzione esclusivamente misurata del poro, che indica che è possibile usare un metodo convenzionale di immersione per supportare le particelle fini del metallo del catalizzatore. Queste nuove caratteristiche non possono essere osservate nell'aerogel corrente usato che egualmente presenta un grande volume composto di pori.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - Il cryogel di recente sviluppato è stabile in acqua, mentre l'acqua causa corrente la distruzione strutturale all'aerogel in uso

Figura 9.

Prospettive Future

Gli Isolanti di NGK pianificazione effettuare le prove di depurazione dei gas di scarico facendo uso del catalizzatore sviluppato del cryogel dell'platino-allumina in sue proprie fornaci per la sinterizzazione della ceramica.

Una vasta gamma di applicazioni è aperte al catalizzatore sviluppato del cryogel dell'platino-allumina nelle applicazioni dove l'alta porosità del catalizzatore o dei portafili di catalizzatore è richiesta.

La Ricerca sui cryogels ha cominciato appena. Ulteriore lavoro di ricerca di base ed applicato sarà orientato verso lo sviluppo delle tecnologie della sintesi per la produzione su grande scala del cryogel dell'platino-allumina (2Pinta-AlO), che è cruciale per la diffusione delle sue applicazioni. Inoltre, l'uso di altri metalli preziosi quale palladio, rodio, Ecc. come pure metalli base sarà esplorato ed il meccanismo che comunica la resistenza all'acqua sarà studiato. Per Concludere, la progettazione delle tecniche più avanzate, quale la dispersione di più di due metalli preziosi nel cryogel, sarà esplorata.

Sorgente: AIST

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:29

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