Сильно Функциональный Катализатор Для Очищения Промышленных Отработанных Газов - Низкого Tempe

Toshihiko Osaki, Старший Научный Работник, Meso-Пористой Группы Керамики (Koji Tajiri, Руководителя Группы) Научно-исследовательского Института Материалов для Устойчивого и Сбалансированного Развития (Mamoru Nakamura, Директора) и Предварительной Спекая Группы Технологий (Koji Watari, Руководителя Группы) Предварительного Научно-исследовательского Института Изготавливания (Hideto Mitome, Директор), обоих от Национального Института Предварительной Промышленной Науки и Техники (AIST, Hiroyuki Yoshikawa, Директора), вместе с Изоляторы Ltd. NGK (Избегите Matsushita, Президент), преуспел в начинать сильно пористый катализатор платин-глинозема для пользы в промышленных purificators выхлопного газа (Диаграмме 1) при характеристика высокотемпературного сопротивления соединенная с высокой эффективностью.

Температура реакции этого катализатора ºC 100 более низкое чем температуры реакции катализаторов в настоящее время в пользе, и было улучшено термальное сопротивление к ºC приблизительно 200. Характеристики этого катализатора, вместе с пользой гидроокиси алюминия низкой цены как первоначальный материал, и вставка низкой цены и простой процесс как замораживани-засыхание, ведут к распространению своих применений.

Диаграмма 1.

Диаграмма 2.

Катализаторы содержа платину или другие частицы драгоценного металла поддержанные на глиноземе использованы для удаления оксидацией VOC (испаряющих органических смесей) которые включены в неныжных газах фабрик. Традиционно, эти катализаторы были подготовлены методом вкрапленности легко для того чтобы поддержать частицы драгоценного металла. Однако, этот метод имеет как недостатки низкую распыляемость драгоценного металла и non-гомогенность диаметра частицы. Сверх Того, по мере того как температура достигает нескольк 100 градусов во время каталитической реакции, поверхностная область уменьшена путем спекать частиц. Вследствие, каталитическая работа уменьшена и продолжительность жизни сокращена (Диаграмма 3).

Диаграмма 3.

Во Время бюджетных год 2003 до 2005, Изоляторы AIST и NGK унесли Исследование совместный научно-исследовательский проект «на Низких Процессах Экологического Воздействия,» основано на системе доли тяготы цены («системы соответствуя фондом "). Как часть этого исследования, было последовано развитие сильно эффективного катализатора для очищения газов VOC произведенных во время чальцинирования керамики. Газы VOC произведены сгоранием связывателей полимера смешанных во время подготовки керамики.

Основано на технологии для изготовления сильно пористых материалов начатых на AIST, новый обрабатывая метод для однотипового геля платин-глинозема был сфокусирован дальше, при замораживани-засыхание выбранное как низкая цена и простой процесс для того чтобы высушить этот гель (Диаграмму 3).

В результате, не только было улучшение каталитической деятельности и стойкости на достиганном high-temperature, но было также возможно изготовить тело нового сильно пористого платин-глинозема керамическое с высокими характеристиками стойкости (Диаграммой 2). По Мере Того Как материал изготовлен через замораживани-засыхание низкой температуры, он был назван «cryogel платин-глинозема.»

Sol Boehmite, гидроокись алюминия низкой цены, первоначальный материал для этого катализатора cryogel. Польза хелатируя агентов как щавелевая кислота и малоновая кислота добавляя источник платины к sol, защищает ион платины, способствуя к подавлению высыпания черноты платины, и производя однотиповое рассеивание ультра точных частиц платины. По Мере Того Как процесс замораживани-засыхания унесен без использования растворителя для замещения влажного геля, нет переполнения ионов драгоценного металла.

Удаление метана в воздухе оксидацией было унесено для того чтобы определить эффективность изготовленного катализатора cryogel. Как показано в Диаграмме 4, возможно достигнуть достаточного удаления на ºC приблизительно 100 температуры реакции более низком чем то из настоящих катализаторов.

Диаграмма 4.

До недавно, не будет возможно получить катализаторы сопротивления жары используя традиционные производственные прочессы, и спекать ультра точных частиц платины произошл. В случае катализатора cryogel однотиповое распределение частиц платины приблизительно 1 nm (1 нанометра: 1/109 метров) в размере (Диаграмме 5). Подумано что сильное взаимодействие между несущей cryogel и ультра точными частицами платины мешает спекать точных частиц, imparting характеристика термального сопротивления к катализатору. Эта ультра тонкая структура может также определить что каталитическая реакция выдвигается эффектно даже на низкие температуры.

Диаграмма 5.

Изменения на поверхностной зоне частиц cryogel глинозема согласно кальцинируя температуре показаны в Диаграмме 6. Поверхностная зона коммерчески глинозема уменьшает быстро по кальцинировать, тогда как она очевидна что cryogel глинозема представляет высокие характеристики термального сопротивления. Добавление кремнезема (SiO2) более добавочно улучшает характеристики термального сопротивления.

Диаграмма 6.

Диаграмма 7 соответствует к изображению TEM cryogel глинозема с добавлением кремнезема 10 wt% (1200ºC, 5 часами кальцинируя). Тонкозернистые частицы глинозема наблюдаются после кальцинировать на high-temperature. Для коммерчески глинозема, грубая спеченная структура присутствовал уже на 1100ºC. (Диаграмма 8; пожалуйста примите примечание маштабов в Диаграммах 7 и 8). Таким Образом, в этом cryogel мы можем надеяться не только увеличенную стойкость несущей и частиц драгоценного металла, но также длинную жизнь точной частицы металла так, что она будет выдержать длинние времена реакции на high-temperature.

Диаграмма 7.

Диаграмма 8.

Структура поры образовывает большой часть из тома изготовленного cryogel, но даже когда multi-пористое тело с низкой насыпной плотностью (почти равным до 0.06g/cm), не наблюдается структурное разрушение водой (Диаграмма 9). Никакие изменения observable перед и после обрызгиванием в отдельно измеренной кривой распределения поры, которая показывает что возможно использовать обычный метод погружения для того чтобы поддержать точные частицы металла катализатора. Этими новыми характеристиками нельзя наблюдать в в настоящее время используемом аэрогеле который также представляет большой том составленный пор.

Диаграмма 9.

Изоляторы NGK планируют унести испытания очищения отработанных газов используя начатый катализатор cryogel платин-глинозема в своих собственных печах для спекать керамики.

Широкий диапазон применений открыт к начатому катализатору cryogel платин-глинозема в применениях где необходима высокая пористость катализатора или несущих катализатора.

Исследование на cryogels как раз начинало. Более Дополнительная работа основных и прикладного исследования будет направлена к развитию технологий синтеза для крупносерийного производства cryogel платин-глинозема (₂Pt-AlO), которое критическое для распространения своих применений. Также, польза других драгоценных металлов как палладиум, родий, Etc. так же, как основной металл исследует, и механизм который imparts сопротивление воды будет расследован. Окончательно, будет исследована конструкция более предварительных методов, как рассеивание больше чем 2 драгоценных металлов в cryogel.