Catalizador Altamente Funcional Para a Purificação de Gáss de Exaustão Industriais - Baixo Tempe

Assuntos Cobertos

Fundo

Sumário

Fundo da Pesquisa

História da Pesquisa

Descrição da Pesquisa

Perspectivas Futuras

Fundo

·         Um catalizador novo da platina-alumina que permitisse a remoção pela oxidação dos compostos orgânicos temporários prejudiciais actuais em gáss de exaustão da fábrica foi desenvolvido.

·         A temperatura da reacção está a umas 100 temperaturas do que actuais da reacção do ºC mais baixas.

·         A resistência térmica do catalizador é o ºC aproximadamente 200 mais altamente e não há nenhuma deterioração na alta temperatura.

Sumário

Toshihiko Osaki, Investigador Sénior, do Grupo Meso-Poroso da Cerâmica (Koji Tajiri, Líder do Grupo) do Instituto de Investigação dos Materiais para a Revelação Sustentável (Mamoru Nakamura, Director) e do Grupo de Tecnologias de Aglomeração Avançado (Koji Watari, Líder do Grupo) do Instituto de Investigação Avançado da Fabricação (Hideto Mitome, Director), do Instituto Nacional da Ciência e da Tecnologia Industriais Avançadas (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Director), junto com Isoladores Ltd. de NGK (Evitam Matsushita, Presidente), sucedeu em desenvolver um catalizador altamente poroso da platina-alumina para o uso em purificators industriais do gás de exaustão (Figura 1) com a característica da resistência de alta temperatura acoplada com uma elevação eficiência.

A temperatura da reacção deste catalizador é o ºC 100 mais baixo do que as temperaturas da reacção dos catalizadores atualmentes em uso, e a resistência térmica foi melhorada ao ºC aproximadamente 200. As características deste catalizador, junto com o uso do hidróxido de alumínio de baixo custo como o material começar, e a aplicação de um baixo custo e o processo simples tal como a liofilização, conduzirão à propagação de suas aplicações.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Pedidos para o catalizador novo

Figura 1.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - catalizador do cryogel da Platina-Alumina (18 milímetros no diâmetro, e 23 milímetros de comprimento)

Figura 2.

Fundo da Pesquisa

Os Catalizadores que contêm a platina ou outras partículas do metal precioso apoiadas na alumina são usados para a remoção pela oxidação dos VOC (compostos orgânicos temporários) que são incluídos nos gáss waste das fábricas. Tradicional, estes catalizadores foram preparados pelo método da impregnação para apoiar facilmente as partículas do metal precioso. Contudo, este método tem como inconvenientes o baixo dispersibility do metal precioso e a não homogeneidade do diâmetro da partícula. Além Disso, como a temperatura alcança várias centenas graus durante a reacção catalítica, a área de superfície é reduzida aglomerando das partículas. Na conseqüência, a actividade catalítica é diminuída e a vida é encurtada (Figura 3).

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Comparação da corrente e das novas tecnologias

Figura 3.

História da Pesquisa

Durante os exercícios orçamantais 2003 até 2005, os Isoladores de AIST e de NGK realizaram Pesquisa de um projecto de investigação comum “sobre Baixos Processos do Impacto Ambiental,” baseado em um sistema de parte da carga do custo (de “sistema do fundo harmonização "). Como parte desta pesquisa, a revelação de um catalizador altamente eficiente para a purificação dos gáss do VOC produzidos durante a calcinação da cerâmica foi levada a cabo. Os gáss do VOC são produzidos por uma combustão das pastas de polímero misturadas durante a preparação da cerâmica.

Descrição da Pesquisa

Baseado na tecnologia para a fabricação de materiais altamente porosos desenvolvidos em AIST, um método de processamento novo para um gel homogêneo da platina-alumina foi focalizado sobre, com a liofilização escolhida como um baixo custo e um processo simples secar este gel (Figura 3).

Estava Em conseqüência, não somente a melhoria da actividade catalítica e da durabilidade na alta temperatura conseguida, mas era igualmente possível fabricar um corpo cerâmico da platina-alumina altamente porosa nova com características altas da durabilidade (Figura 2). Porque o material é manufacturado com a baixa temperatura que liofiliza, foi nomeado da “cryogel platina-alumina.”

O solenóide de Boehmite, hidróxido de alumínio de baixo custo, é o material começar para este catalizador do cryogel. O Uso de agentes chelating tais como o ácido oxalic e o ácido malonic ao adicionar a fonte da platina ao solenóide, protege o íon da platina, contribuindo à supressão da precipitação do preto de platina, e produzindo uma dispersão homogênea de partículas ultra finas da platina. Porque o processo de liofilização é realizado sem usar o solvente para a substituição do gel úmido, não há um excesso de íons do metal precioso.

A Remoção do metano no ar pela oxidação foi realizada para avaliar a eficiência do catalizador do cryogel manufacturado. Segundo as indicações de Figura 4, é possível conseguir a suficiente remoção em um ºC aproximadamente 100 da temperatura da reacção mais baixo do que aquele de catalizadores actuais.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - actividade da oxidação do Metano no catalizador da platina-alumina

Figura 4.

Até recentemente, não era possível obter catalizadores da resistência térmica usando métodos de fabricação tradicionais, e a aglomeração de partículas ultra finas da platina ocorreu. No caso de um catalizador do cryogel há uma distribuição homogênea de partículas da platina de aproximadamente 1 nanômetro (1 nanômetro: 1/109 de medidor) em tamanho (Figura 5). Pensa-se que uma interacção forte entre o portador do cryogel e as partículas ultra finas da platina impede a aglomeração das partículas finas, dando uma característica de resistência térmica ao catalizador. Esta estrutura ultra fina pode igualmente determinar que a reacção catalítica avança eficazmente mesmo em baixas temperaturas.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - partículas Ultra finas da platina na Platina-Alumina Cryogel. Platina 5 wt%; os pontos pretos correspondem às partículas ultra finas da platina 1 nanômetro no diâmetro

Figura 5.

As mudanças na área de superfície das partículas do cryogel da alumina de acordo com a temperatura de calcinação são mostradas em Figura 6. A área de superfície da alumina comercial diminui ràpida em cima da calcinação, visto que é evidente que o cryogel da alumina apresenta características de resistência térmica altas. A Adição do silicone (SiO2) melhora mais as características de resistência térmica.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - área De Superfície do cryogel da alumina

Figura 6.

Figura 7 corresponde à imagem de TEM do cryogel da alumina com a adição do silicone de 10 wt% (1200ºC, 5 horas que calcinam). As partículas De grãos finos da alumina são observadas após a calcinação na alta temperatura. Para a alumina comercial, uma estrutura aglomerada grosseira está já actual em 1100ºC. (Figura 8; tome por favor a nota das escalas em Figuras 7 e 8). Assim, neste cryogel nós podemos esperar não somente a durabilidade aumentada do portador e das partículas do metal precioso, mas igualmente uma longa vida da partícula fina do metal de modo que possa suportar tempos de reacção longos na alta temperatura.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - cryogel da Alumina com adição do silicone de 10 wt% (ºC 1200, 5 horas calcinando)

Figura 7.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - alumina Comercial (ºC 1100, 5 horas calcinando), a escala é aproximadamente 10 vezes que de Figura 7

Figura 8.

A estrutura de poro constitui a maioria do volume do cryogel manufacturado, mas mesmo quando é um corpo multi-poroso com baixa densidade de maioria (quase igual a 0.06g/cm), a destruição estrutural pela água não é observada (Figura 9). Não há nenhuma mudança do observable antes e depois da molhadela na curva de distribuição separada medida do poro, que indica que é possível usar um método convencional da imersão para apoiar partículas finas do metal do catalizador. Estas características novas não podem ser observadas no aerogel actualmente usado que igualmente apresenta um de grande volume compor dos poros.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - O cryogel recentemente desenvolvido é estável na água, visto que a água causa a destruição estrutural ao aerogel actualmente em uso

Figura 9.

Perspectivas Futuras

Os Isoladores de NGK planeiam realizar testes da purificação de gáss de exaustão usando o catalizador desenvolvido do cryogel da platina-alumina em suas próprias fornalhas aglomerando da cerâmica.

Uma vasta gama de aplicações está aberta ao catalizador desenvolvido do cryogel da platina-alumina nas aplicações onde a porosidade alta do catalizador ou dos portadores de catalizador é exigida.

A Pesquisa sobre cryogels apenas começou. Um trabalho de pesquisa básico e aplicado Mais Adicional será dirigido para a revelação das tecnologias da síntese para a produção em grande escala de cryogel da platina-alumina (2Pinta-AlO), que é crucial para a propagação de suas aplicações. Também, o uso de outros metais preciosos tais como o paládio, ródio, Etc. assim como metais baixos será explorado, e o mecanismo que dá a resistência de água será investigado. Finalmente, o projecto de umas técnicas mais avançadas, tais como a dispersão de mais de dois metais preciosos no cryogel, será explorado.

Source: AIST

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:47

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