産業排気ガスの浄化 - 低いテンペのための非常に機能触媒

カバーされるトピック

背景

概要

研究の背景

研究の歴史

研究の記述

将来の見通し

背景

·         工場排気ガスで現在の有害な揮発有機化合物の酸化による取り外しを可能にする新しいプラチナアルミナの触媒は開発されました。

·         反作用の温度は 100 つの ºC の低いより現在の反作用の温度です。

·         触媒の熱抵抗はより高くおよそ 200 ºC であり、悪化は高温にありません。

概要

俊彦 Osaki、持続可能な発展 (ディレクター、 Mamoru Nakamura) のための材料の研究所の Meso 多孔性の製陶術のグループ (Koji Tajiri、グループのリーダー) および NGK の絶縁体株式会社とともに高度の産業科学技術 (AIST、ディレクター、 Hiroyuki 吉川町) の各国用の協会からの両方高度の製造業の研究所 (ディレクター、 Hideto Mitome) の高度の焼結の技術グループ (Koji Watari、グループのリーダー) の上級研究員は、産業排気ガスの purificators (高性能の使用のための非常に多孔性のプラチナアルミナの触媒のとつながれる高温抵抗の特性の図 1) 開発に (Matsushita を避けて下さい大統領、)、成功しました。

この触媒の反作用の温度は現在使用中の触媒の反作用の温度より低い 100 ºC でありおよそ 200 ºC への熱抵抗は改善されました。 開始材料として低価格アルミニウム水酸化物の使用とともにこの触媒の特性、および低価格の実施および凍結乾燥のような簡単なプロセスはアプリケーションの広がりの、原因となります。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 新しい触媒のためのアプリケーション

図 1。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 長さがプラチナアルミナの cryogel の触媒 (直径の 18 の mm、および 23 の mm)

図 2。

研究の背景

プラチナを含んでいる触媒かアルミナでサポートされる他の貴金属の粒子は工場の不用なガスに含まれている VOC (揮発有機化合物) の酸化によって取り外しのために使用されます。 従来、これらの触媒は受胎方法によって容易に貴金属の粒子をサポートするために準備されました。 ただし、この方法に欠点として貴金属の低い分散性および粒子の直径の非同質性があります。 さらに、温度が触媒反応の間に数百の程度に達するので、表面積は粒子の焼結によって減ります。 結果では、触媒作用作業は減り、寿命は短くされます (図 3)。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 現在および新技術の比較

図 3。

研究の歴史

会計年度 2003 から 2005 年の間に、 AIST および NGK の絶縁体は低い環境影響プロセスの共同研究計画 「研究」、を費用の重荷の分け前 (「見合い調達システム」に基づいて) のシステム遂行しました。 この研究の一部として、製陶術のか焼の間に作り出される VOC のガスの浄化のための非常に能率的な触媒の開発は追求されました。 VOC のガスは製陶術の準備の間に混合されるポリマーつなぎの燃焼によって作り出されます。

研究の記述

AIST で開発された非常に多孔性材料の製造のための技術に基づいて同質なプラチナアルミナのゲルのための新しいプロセス方法はこのゲル (図 3) を乾燥するために低価格および簡単なプロセスとして選択されて凍結乾燥が、集中しました。

触媒作用の作業および耐久性の改善は達成された高温にありましたがその結果、ただ高い耐久性の特性 (図 2) の新しい非常に多孔性のプラチナアルミナの陶磁器ボディを製造することもまた可能でした。 材料は凍結乾燥している低温によって製造されたであると同時に指名されました 「プラチナアルミナ cryogel」。と

Boehmite SOL の低価格アルミニウム水酸化物は、この cryogel の触媒のための開始材料です。 プラチナソースを SOL に追加するときシュウ酸およびマロイン酸の酸のようなキレート環を作るエージェントの使用は、白金黒の沈殿物の抑制に貢献し、超良いプラチナ粒子の同質な分散を作り出すプラチナイオンを保護します。 凍結乾燥プロセスが湿気があるゲルの取り替えのために溶媒を使用しないで遂行されるので、貴金属イオンの流出がありません。

酸化による空気のメタンの取り外しは製造された cryogel の触媒の効率を査定するために遂行されました。 図 4 に示すように、現在の触媒のそれより低い反作用の温度のおよそ 100 ºC の十分な取り外しを達成することは可能です。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - プラチナアルミナの触媒のメタンの酸化作業

図 4。

最近まで、従来の製造方法を使用して熱抵抗の触媒を得ることは可能ではなかったしプラチナの超粉体の焼結は発生しました。 cryogel の触媒の場合にはおよそ 1 nm (1 ナノメーターのプラチナ粒子の同質な分布があります: 1/109 メートル) (図 5)。 考えられ、 cryogel のキャリアと超良いプラチナ粒子間の強い相互作用が粉体の焼結を妨げることが独特触媒への熱抵抗を与えます。 この超微細構造はまた触媒反応が低温で効果的に進むことを定めるかもしれません。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - プラチナアルミナ Cryogel の超良いプラチナ粒子。 プラチナ 5 wt%; 汚点は超良いプラチナ粒子に直径の 1 nm 対応します

図 5。

か焼の温度に従うアルミナの cryogel の粒子の表面積の変更は図 6. で示されています。 商業アルミナの表面積はか焼した上でアルミナの cryogel は高い熱抵抗の特性を示すことそれが明白である一方、急速に減ります。 無水ケイ酸 (SiO2) の付加は更に熱抵抗の特性を改善します。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - アルミナの cryogel の表面積

図 6。

図 7 は 10 wt% 無水ケイ酸の付加 (1200ºC、か焼する 5 時間) とアルミナの cryogel の TEM の画像に対応します。 きめの細かいアルミナの粒子は高温のか焼の後で観察されます。 商業アルミナのために、粗い焼結させた構造は既に 1100ºC であります。 (図 8; 図 7 および 8) のスケールのノートを取って下さい。 従って、この cryogel で私達はそれが高温で長い点爆時間に抗ことはできるようにキャリアと貴金属の粒子の高められた耐久性だけ、良い金属の粒子また長い人生を期待してもいいですが。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 10 wt% 無水ケイ酸の付加 (1200 の ºC、か焼する 5 時間) が付いているアルミナの cryogel

図 7。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - は商業アルミナ (1100 の ºC、か焼する 5 時間)、スケール図 7 のおよそ 10 回です

図 8。

気孔構造は製造された cryogel のボリュームのほとんどを構成しますが、それが低い見掛け密度の複数の多孔性ボディ (0.06g/cm とほとんど同じ) である時でさえ、水による構造破壊は観察されません (図 9)。 良い触媒の金属の粒子をサポートするのに慣習的な液浸方法を使用することは可能であることを示す別に測定された気孔の分布カーブにオブザーバブルの変更は wetting の前後にありません。 これらの新しい特性はまた気孔で構成される大きいボリュームを示す現在使用されたエアロゲルで観察することができません。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - は水により現在使用中のエアロゲルに構造破壊を引き起こす一方、新開発の cryogel 水で安定しています

図 9。

将来の見通し

NGK の絶縁体は製陶術の焼結のための自身の炉の開発されたプラチナアルミナの cryogel の触媒を使用して排気ガスの浄化テストを遂行することを計画します。

広い応用範囲は触媒または触媒キャリアの高い気孔率が必要となるアプリケーションの開発されたプラチナアルミナの cryogel の触媒に開いています。

cryogels の研究はちょうど始まりました。 それ以上の基本的な、応用研究活動はアプリケーションの広がりのために重大であるプラチナアルミナ (Pt AlO) の cryogel の大規模な生産2のための統合の技術の開発の方に指示されます。 またパラジウムのような他の貴金属の、使用、ロジウム、等、また母材探索され、防水を与えるメカニズムは調査されます。 最後に、 cryogel の 2 つ以上の貴金属の分散のような高度の技術のデザインは、探索されます。

ソース: AIST

このソースのより多くの情報のために AIST を訪問して下さい

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

Last Update: 13. June 2013 09:32

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