高度行业废气的洗净 - 低坦佩的功能催化剂

包括的事宜

背景

概要

研究的背景

研究的历史记录

研究的说明

未来远景

背景

·         允许由有害的可变的有机化合物氧化作用的删除当前在工厂废气的一种新颖的白金氧化铝催化剂被开发了。

·         回应温度是 100 个 ºC 低比当前回应温度。

·         这种催化剂的热变电阻是大约 200 ºC 更高,并且没有恶化在高温。

概要

锐彦 Osaki,高级研究员, Meso 多孔陶瓷组 (KOJI Tajiri,组领导先锋) 可持续发展 (Mamoru Nakamura,主任) 材料研究所和先进的焊接的技术组 (KOJI Watari,组领导先锋) 先进的制造研究所 (Hideto Mitome,主任),从先进的行业科学技术 (AIST, Hiroyuki 芳川,主任) 国家学院,与 NGK 有限公司装绝缘体工一起 (请避开 Matsushita,总统),在开发一种高度多孔白金氧化铝催化剂成功用于行业废气 purificators (图 1) 与高温阻力的特性加上高效率。

回应温度此催化剂低于正在使用中的催化剂的回应温度是 100 ºC,并且改进了热变电阻对大约 200 ºC。 此催化剂的特性,与使用低成本氢氧化铝一起作为这种原材料和低成本的实施和简单的进程例如冰冻干燥,将导致其应用传播。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 对新的催化剂的申请

图 1。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 白金氧化铝长度 cryogel 催化剂 (直径的 18 mm 和 23 mm)

图 2。

研究的背景

支持催化剂包含白金的或其他稀有金属微粒氧化铝为删除使用由在工厂废气包括 VOC (可变的有机化合物) 的氧化作用。 传统上,这些催化剂用授孕方法准备容易地支持稀有金属微粒。 然而,此方法有作为缺点稀有金属的低分散性和微粒直径的非同质性。 而且,因为这个温度在这个催化反应时到达数百个程度,表面被焊接微粒减少。 在结果,催化作用被减少,并且寿命缩短 (图 3)。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 当前和新技术比较

图 3。

研究的历史记录

在会计年度期间 2003 至 2005年, AIST 和 NGK 装绝缘体工执行了对低环境影响进程的一个联合研究计划 “研究”,基于系统费用间接费用共用 (“比赛基金系统 ")。 作为此研究一部分,一种非常有效率的催化剂的发展 VOC 气体的洗净的在陶瓷的锻烧时导致的继续处理。 VOC 气体由聚合物粘合剂的燃烧在陶瓷的准备时混合的导致。

研究的说明

基于高度多孔材料制造的技术被开发在 AIST,一个同类的白金氧化铝胶凝体的一个更新过程方法注重了,当冰冻干燥被选择作为一个低成本和简单的进程烘干此胶凝体 (图 3)。

结果,不仅催化作用和耐久性的改善在达到的高温,但是也是可能的制造与高耐久性特性 (图 2) 的一新的高度多孔白金氧化铝陶瓷体。 当材料通过冰冻干燥的低温是制作的,它被命名了 “白金氧化铝 cryogel”。

Boehmite sol,低成本氢氧化铝,是此 cryogel 催化剂的原材料。 对螯合剂的使用例如草酸和丙二酸的酸,当添加白金来源到 sol 时,保护白金离子,造成铂黑的降雨雪抑制和导致超细白金微粒同类的散射。 因为这个冰冻干燥的进程被执行,无需使用溶剂这个潮湿的胶凝体的替换件的,没有稀有金属离子溢出。

甲烷删除在航空的由氧化作用被执行估计被制造的 cryogel 催化剂的效率。 如图 4 所显示,达到在回应温度大约 100 ºC 的满足的删除当前催化剂低于那是可能的。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 甲烷在白金氧化铝催化剂的氧化作用活动

图 4。

近来,得到抗热能力催化剂使用传统制造方法,是不可能的,并且焊接超白金微粒发生了。 一旦 cryogel 催化剂有大约 1 毫微米 (1 毫微米白金微粒的同类的配电器: 1/109 米) 在大小上 (图 5)。 认为 cryogel 承运人和超细白金微粒之间的一个强相互作用妨害焊接微粒,给予典型一个的热变电阻对这种催化剂。 此超微细结构可能也确定这个催化反应有效提前甚而在低温。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 超在白金氧化铝 Cryogel 的细白金微粒。 白金 5 wt%; 交通事故多发地段对应于超细白金微粒直径的 1 毫微米

图 5。

在氧化铝 cryogel 微粒的表面的更改根据这个锻烧的温度的在表 6. 显示。 商业氧化铝表面迅速地减少在锻烧,而是明显的氧化铝 cryogel 存在高热变电阻特性。 硅土 (SiO2) 的添加进一步改进热变电阻特性。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 氧化铝 cryogel 表面

图 6。

图 7 对应于氧化铝 cryogel 的 TEM 图象与 10 wt% 硅土添加 (1200ºC,锻烧 5 的时数)。 详细的氧化铝微粒在锻烧被观察在高温以后。 对于商业氧化铝,一个粗糙的被焊接的结构已经是存在 1100ºC。 (图 8; 请注意到缩放比例在表 7 和 8)。 因此,在此 cryogel 我们可以期待承运人的不仅增加的耐久性和稀有金属微粒,而且细金属微粒长寿,以便能承受久回应时间在高温。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 与 10 wt% 硅土添加 (1200 ºC,锻烧 5 的时数的氧化铝 cryogel)

图 7。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 商业氧化铝 (1100 ºC,锻烧 5 的时数),这个缩放比例是大约图 7 的 10 次

图 8。

孔结构构成大多数制作的 cryogel 的数量,但是,既使当它是与低容积密度的一个多多孔机体 (几乎相等到 0.06g/cm),由水的结构上的破坏没有被观察 (图 9)。 没有可测变化在湿前后在分别地被评定的毛孔分布曲线上,表明使用一个常规浸没方法支持细催化剂金属微粒是可能的。 这些新的特性在也存在一大容量组成由毛孔的当前使用的气凝胶不可能被观察。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 新开发的 cryogel 是稳定的在水中,而水导致结构上的破坏对正在使用中的气凝胶

图 9。

未来远景

NGK 装绝缘体工计划进行废气洗净测试使用在其自己的熔炉的被开发的白金氧化铝 cryogel 催化剂焊接的陶瓷。

各种各样的应用是开放的对在需要催化剂或催化剂载体高多孔性的应用的被开发的白金氧化铝 cryogel 催化剂。

对 cryogels 的研究开始了。 进一步基本和应用的研究工作将综合技术的发展指向白金氧化铝 (Pt AlO) cryogel 的大规模的2生产的,为其应用传播是关键的。 并且,使用其他稀有金属例如钯,铑、等等以及碱金属将测试,并且给予水阻力的结构将调查。 终于,更加先进的技术设计,例如超过在 cryogel 的二种稀有金属散射,将测试。

来源: AIST

关于此来源的更多信息请参观 AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:12

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