· 已开发一种新型的铂-氧化铝催化剂，让工厂废气中的有害挥发有机化合物的氧化去除 。 · 反应温度为100℃，比目前的反应温度降低。 · 催化剂的热电阻是高约200 ° C，并没有恶化，在高温。 简介 大崎俊彦介孔陶瓷集团的可持续发展材料研究所（卫村主任）和先进的烧结技术集团（浩二渡，组长）（田尻浩二，小组组长）的高级研究员，制造研究所（英人Mitome主任），无论是从国家先进工业科学和技术研究所（AIST，吉川弘之董事），连同NGK绝缘子有限公司（顺松下，美国总统），已经成功地开发一个高度多孔铂氧化铝催化剂在工业废气purificators，加上一个高效率的高温电阻特性（图1）使用。 这种催化剂的反应温度为100℃，比目前使用的催化剂的反应温度低，热敏电阻已提高到约200 º C 一起为起始原料，使用成本低，氢氧化铝，并实施如冷冻干燥成本低，工艺简单，这种催化剂的特点，将导致其应用的传播。  新的催化剂的 应用图1 。  铂氧化铝cryogel催化剂（直径18毫米，23毫米长） 图2。 研究背景 用于去除VOC（挥发性有机化合物），包括在工厂的废气氧化催化剂含铂或其他贵重金属颗粒对氧化铝的支持 。 传统上，这些催化剂已准备浸渍的方法，能够方便地支持贵金属颗粒。 然而，这种方法有弊端贵金属低分散性和非同质化的颗粒直径。此外，当温度达到几百度的催化反应过程中，表面积减少粒子的烧结 。 因此，催化剂的活性下降和寿命缩短（图3）。  现有的和新的技术比较 图3。 研究历史 财政2003年至2005年期间，综合研究所和NGK绝缘子进行了一个联合研究项目“低环境影响过程的研究，”成本分担制度的基础上（“匹配基金制度” ）。 作为这项研究的一部分，一个高效催化剂，陶瓷煅烧过程中产生的挥发性有机化合物气体的净化的开发一直奉行。 挥发性有机化合物的气体生产陶瓷的制备过程中的聚合物粘结剂混合燃烧 。 这项研究说明 综合研究所开发的高度多孔材料制造技术的基础上，集中在一个新的处理方法，为均匀的铂-氧化铝凝胶冻干选择作为一个成本低，工艺简单，干这种凝胶，（图3） 。 因此，不仅是实现温度高的催化活性和耐久性的改进，但它也可能制造一个新的高度多孔铂氧化铝陶瓷体与高耐用性的特点（图 2）。 由于材料是通过低温冷冻干燥生产，它被命名为“铂-氧化铝cryogel。” 勃姆石溶胶，成本低氢氧化铝，此cryogel催化剂的起始原料 。 加入铂金源溶胶时使用的螯合剂，如草酸，丙二酸，保护铂离子，有助于抑制析出铂黑，生产的超细铂颗粒均匀分散 。 由于冷冻干燥过程进行，而无需使用溶剂替代潮湿的凝胶，没有溢出珍贵的金属离子 。 去除空气中的甲烷氧化进行了评估生产的cryogel催化剂的效率 。 正如图4所示，它是可能达到约100 ° C，比目前的催化剂在反应温度足够拆除 。  甲烷在铂氧化铝催化剂的氧化 活性图4 。 直到最近，它是无法使用传统的制造方法获得耐热性催化剂，铂超细颗粒发生烧结 。 在一个cryogel催化剂的情况下，约1纳米（1纳米：1 / 109米）的铂颗粒大小均匀分布（图 5）。 它被认为cryogel载体和超细的铂颗粒之间强烈的相互作用，阻碍了细颗粒的烧结，传授热电阻特性的催化剂。 这种超精细结构也可能确定有效，即使在低温下的催化反应的进展 。  图5。 铂氧化铝Cryogel超精细的铂颗粒 。 铂金的5％;黑点对应的超精细的铂颗粒的直径1纳米。 cryogel根据焙烧温度的氧化铝颗粒的表面积的变化如图6所示 。 商业氧化铝的表面面积减小后迅速煅烧，而这是显而易见的氧化铝cryogel高耐热性的特点。 此外二氧化硅（SiO2）的进一步改善热阻特性。  图6。 表面积氧化铝cryogel 图7对应于10％二氧化硅（1200 ° C，5小时煅烧）此外，氧化铝cryogel的TEM图像。 细粒度的氧化铝颗粒在高温焙烧后观察 。 商业氧化铝，粗的烧结结构已经存在，在1100 ° C 。 （图8，请注意的尺度在图7和8）。因此，在此cryogel，我们可以预期的载体和贵金属颗粒不仅增加了耐用性，但也是一个精致的金属粒子的寿命长，因此，它是能够承受高温的反应时间长。  图7。 氧化铝10％，二氧化硅此外cryogel（1200 ° C，5小时的煅烧）  图8。 商业氧化铝（1100 ° C，5小时煅烧），规模约10倍，图7。 孔结构构成的生产cryogel量的大部分，但是，即使它是一个多孔体具有容重低的多（几乎 等于 0.06g/cm 3），水的结构破坏是没有观察到（图 9）。 有没有明显改变之前和之后分别测量孔径分布曲线，这表明它是可以使用传统的浸泡法，支持精细的催化剂金属颗粒润湿。 无法观察到的这些新特点，在目前使用的气凝胶，也呈现出大量毛孔组成。  图9： 新开发的cryogel是稳定的水，而水会导致结构的破坏，目前正在使用的气凝胶。 未来展望 NGK绝缘子计划使用自己的炉陶瓷的烧结发达的铂-氧化铝cryogel催化剂的废气进行净化试验。 一个广泛的应用，是开放开发的铂-氧化铝在高孔隙率的催化剂或催化剂载体是必需的应用程序cryogel催化剂。 上cryogels的研究才刚刚开始 。 进一步的基础和应用研究工作，将针对合成技术的发展为大规模生产的铂-氧化铝（铂- AL 2 O 3）cryogel，这是传播及其应用的关键。 此外，将探索利用其他贵金属，如钯，铑等，以及贱金属，将被追究机制，赋予水的阻力。最后，更先进的技术，如两个以上cryogel贵金属的分散，的设计，将探讨。 |