DE3238129A1

DE3238129A1 - Katalysatortraeger zur reinigung von abgas und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3238129A1
Application number: DE19823238129
Authority: DE
Inventors: Minoru Ayase Kanagawa Komori; Toshio Yokohama Kanagawa Ohtsuki; Tsutomu Yokohama Kanagawa Sakuma; Matsuzaka Fuji Shizuoka Takashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1983-05-26
Also published as: US4414139A; IT8224128A0; DE3238129C2; JPS5888034A; KR860002129B1; GB2115307A; IT1154530B; JPS6256784B2; GB2115307B; KR840001848A

Description

HOFFMANN · BITi^l5,&.;FARTNER 3 238129

DR. !NG. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I NG. W. EITLE . DR.RER.NAT. K.HOFFMANN · Dl PL.-ING. W. LEU N

DIPL.-ING. K.FÖCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN
ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MD NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29019 (PATHE)

.Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft einen Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas und ein'Verfahren zur Herstellung desselben. Sie betrifft insbesondere einen Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas mit einer überlegenen katalytischem Wirkung bei niedriger Temperatur, einer langen Katalysatorlebensdauer und einer sehr guten Wärmeschockbeständigkeit,

Heizvorrichtungen, Kochgeräte und dgl, für die Verwendung in Innenräumen werden zunehmend beliebter. Dabei besteht

aber das Problem .lästiger Verbrennungsgase wie Kohlenmonoxid, von Kohlenwasserstoffen, Stickoxide Lampenruß und
dgl., die von solchen Heizgeräten oderKochgeräten entwickelt werden und die Umgebung der Brennstellen verunreinigen,

Zahlreiche Untersuchungen zur Reinigung solcher Abgase isind schon vorgenommen worden. Z. B. hat man Katalysatorträger entwickelt, um störende Substanzen im Abgas durch Zersetzung in harmlose Substanzen umzuwandeln.

Als Katalysatorträger hat man bisher beispielseise solche vorgeschlagen, bei denen der Katalysatorträger wenigstens ein Edelmetall als solches, z. B. Platin, Palladium und
dgl. oder eine Metallox:I aus solches, z, B. Kupfer-,

Chrom-, Eisen-, Zink- oder Nickeloxide oder dgl. enthält, und zwar auf einem Träger per se, z. B, einem honigwabonartigen, kugelförmigen oder granulären porösen Material
aus beispielsweise Aluminiumoxid, Alutniniuinoxid/Silizium-

Dioxid oder Kordierit oder Glasfasern,

Bei diesen Katalysatorträgern ist es jedoch schwierig, den Katalysator homogen und wirksam auf dem Träger zu verteilen, und deshalb kann man mit einer geringen Katalysatormenge keine hohe Katalysatorwirkung erzielen. Infolgedessen hat man schon versucht, aktives Aluminiumoxid zunächst auf einem Träger aufzubringen und dann darauf einen Katalysator aufzubringen (japanische Patentveröffentlichung 3635/1977), jedoch ergibt dieses Verfahren keine ausreichende Katalysatorwirkung und ist auch wegen der Kosten problematisch.

Hinsichtlich der Katalysatorwirkung zeigen die Katalysatorträger des Standes der Technik, wenn sie mit beispielsweise Kohlenmonoxid in Berührung gebracht werden, eine Entferhungsrate für Kohlenmonoxid von nicht mehr als 40 %. bei einer Temperatur von nicht mehr als 200⁰C, und wenn Heiz- oder Kochvorrichtungen gerade erst angeheizt wurden und noch eine niedrige Temperatur aufweisen, dann besteht das Problem, daß die Katalysatorwirkung überhaupt nicht vorliegt. Darüber hinaus sind die Katalysatoren des Standes der Technik auch wegen der kurzen Katalysatorlebensdauer unbefriedigend, denn die Entfernungsrate für Kohlenmonoxid erniedrigt sich beispielsweise schon nach einer Verwendung von annähernd 500 h. Darüber hinaus weisen die Katalysatorträger des Standes der Technik, und zwar insbesondere die Träger den Nachteil auf, daß sie bei Vibration oder Schlag aufgrund ihrer niedrigen mechanischen Festigkeit zerstört werden und auch beim raschen Erhitzen und wieder Abkühlen Risse bilden oder zu Bruch gehen.

Hauptziel der Erfindung ist es, einen Katalysatorträger zu zeigen, den man einfach unb !billig herstellen kann und mit dem man die vorerwähnten Nachteile vermeidet, der selbst dann, wenn nur eine geringe Menge des Katalysators darauf aufgebracht ist, eine nicht-verminderte Katalysatorwirkung aufweist und der außerdem auch eine hohe Katalysatorwirkung bei niedriger Temperatur entwickelt, eine überlegene Wärmeschockbeständigkeit aufweist und ein langes Katalysatorleben. Verbunden mit dieser Aufgabe ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Katalysatorträgers.

WeiterevAufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.

Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß man diese Aμfgaben lösen kann, wenn man als Träger für einen Katalysator ein kalziniertes Tonmaterial verwendet und damit einen Katalysatorträger aus Aluminiumoxid- und einem auf dem Träger getragenem Platingruppenmetall zur Verfügung stellt. Die Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.

Der erfindungsgemäße Katalysator zur Reinigung von Abgaij besteht aus einem Träger, der aus kalziniertem Tonmaterial aus 1 ...bis 5 Gew.-% Lithiumoxid (Li₂O), nicht weniger als 20 Gew.-% Aluminiumoxid (AIpO₃) und nicht weniger als 60 .Gew.-% Siliziumdioxid besteht, wobei die Gesamtmenge dieser Bestandteile im wesentlichen 100 beträgt,und einem auf der Oberfläche des kalzinierten Tonmaterials aufgebrachten Aluminiumoxid sowie einem Platingruppenmetall, das auf dem Aluminiumoxid aufgebracht ist.

Das als Ausgangsmaterial für den vorliegenden Katalysatorträger verwendete Tonmaterial ist ein Tonmaterial, welches die LiO„-enthaltende Zusammensetzung enthält.

Ton ist eine erdige Zusammensetzung von Naturerz und enthält als Hauptbestandteil Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumdioxid (SiO₂) sowie beispielsweise Eisenoxid (Fe₃O₃), Kalziumoxid (CaO), Magnesiumoxid (MgO), Natriumoxid (Na~0), Kaliumoxid (K„0) und dgl. Er ist in Form eines mit Wasser angefeuchteten feinen Pulvers plastisch und kann zu verschiedenen Formen geformt werden. Ein solcher Formkörper ka.nn dann in ein kalziniertes Produkt mit einer porösen Struktur und einer vorgeschriebenen mechanischen Festigkeit verarbeitet werden, wenn man es bei einer geeigneten

15 Temperatur kalziniert.

Jeder Ton, der wenigstens 50 Gew.-% Al^O₃ und wenigstens 35 Gew.-% SiO₂ enthält, kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden; geeignete Tone sind beispielsweise Kaolin, Chinaton, saurerJ-Ton, Diasporton, Gairometon*, Kibushiton**, Kugelton, Mullit, Bentoiiit, Agalmatolit, Alluvialerde und dgl. Vorzugsweise verwendet man eine geeignete Mischung von zwei odor mehr dex" vorerwähnten Tonarten.

* Eine japanische Bezeichnung für einen zur Klasse der Kaolintone gehörenden Ton; es handelt sich um einen weißen oder hellgraugrünen Ton, der in verteiltem Zustand eine große Menge Quarzteilchen einer Größe von 1 bis 3 mm enthält und der hauptsächlich im Boden von Seto der Aichi-Prefektur, in der Tajima-Gegend der. Gifu-Prefektur oder in der Ueno-Gegend der Mie-Prefektur in Japan gewonnen wird, und der beispielsweise eine Zusammensetzung von 50,75 % SiO₂, 32,55 % Al₂O₃, 0,22 % TiO₂, 1,69 % Fe₃O₃, 0,14 % MgO, 0,90 % CaO, 0,83 % Na₂0+K₂0, 2,19 % H₂O{+) und 10,71 % H O(-) enthält.

** Eine japanische Bezeichnung für einen kaolinhaltigen Ton, der hauptsächlich im Boden der Seto-Gegend der Aichi-Prefektur, der Tajimi-Gegend der Gifu-Prefektur oder der Ueno-Gegend der Mie-Prefektur in Japan vorkommt und beispielsweise folgende Zusammensetzung hat: 43,58 % SiO₂, 33,94 % AL₂O₃, 1,63 % Fe₃O 0,12' % MgO, 0,10 % CaO, 0,46 % Na₃O und 20,02 % Brennverlust.

Als Li₂O-haltige Zusammensetzung, die in die vorerwähnten Tone inkorporiert wird, kann man alle Komponenten verwenden, die Li₃O enthalten, aber gewöhnlich und vorzugsweise verwendet man Spondumen (Li₂O-Al₂O₃-SSiO₂), Petalit

' (Li₂O-Al₂O₃-8SiO₂) oder Lithiumfeldspat (Li₃O-Al₃O₃-^eSiO₃).

Erfindungsgemäß wird der Ton der vorerwähnten Zusammensetzung liergesteilt, indem man eine Li₃O enthaltende Zusammensetzung zu'dem Ton'gibt und dann vermisch't: In diesem Fall ist es erforderlich, daß das Mischungsverhältnis der Bestandteile in dem gebildeten Tonmaterial so eingestellt wirdf daß nicht weniger als 20 Gew.—% Al₃O₃, nicht weniger als SO -Gew.-% SiO₃ und 1 bis 5 Gew.-% Li₃O in der Gesamtmenge von im wesentlichen 100 % vorhanden sind.

Wenn das Einmischungsverhältnis von Al O₃ und SiO₃ in dem Tonmaterial nicht mehr als 20 Gew.-% bzw. nicht mehr als 60 Gew.-% beträgt (d. h.,.mit anderen Worten, wenn die Mengen an Fe₃O₃, CaO, MgO, Na₃O, K₃O usw., insbesondere die Mengen an CaO, MgO, Na₃O und K₃O, die in dem Tonmaterial inkorporiert sind, größer sind), dann wird der Katalysator auf dem gebildeten Träger (dem kalzinierten Produkt) nicht ausreichend gebunden. Die Katalysatorwirkung bei niedrigcr Temperatur wird nicht verbessert.

Falls der Bestandteil an Li₂O in dem Tonmaterial nicht mehr als 1 Gew.-% beträgt, erzielt man keine verbesserte Wärmeschockbeständigkeit des Trägers (also des kalzinierten Produktes). Wenn die Menge an Li₂O mehr als 5 Gew.-% beträgt, wird zwar die Wärmeschockbeständigkeit in dem Träger (dem kalzinierten Produkt) verbessert, aber der Träger neigt dazu, brüchig zu werden und zeigt eine verminderte mechanische Festigkeit und wird mürbe usw. Infolgedessen soll die obere Grenze für Li„0 im Tonmaterial vorzugsweise 5 Gew.-% betragen.

Als Al₂O₃-QUeIIe, die auf dem vorerwähnten Träger aufgebracht wird, sind beispielsweise Tonerde, JT-Aluminium, andere Al₂Oo enthaltende Mischungen oder Mischungen davon geeignet.

Als Platingruppenelement kommen beispielsweise Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und dgl. infrage sowie auch Mischungen der vorgenannten Elemente. 20

Die Herstellung des erfindurigsgemäßen Katalysators wird nachfolgend erläutert.

Für die Herstellung eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß der vorliegenden Erfindung werden wenigstens zwei pulverige Tonmaterialien, die hauptsächlich Al„0_ und SiO₂ enthalten aber unterschiedlicher Zusammensetzung sind, so daß sie 1 bis 5 Gew.-% Li₃O, nicht weniger als 20 Gew.-% Al₃O₃ und nicht weniger als 60 Gew.-% Si^₂ ^enthalten, wobei die Gesamtmenge im wesentlichen 100 % enthält, vermischt. Die Mischung wird dann kalziniert, und dann wird Al O₃ über die Oberfläche des kalzinierten Produktes aufgetragen, indem man dieses in eine

Lösung taucht, die 55 bis 90 Gew.-% Tonerde mit einem Feststoffgehalt von annähernd 10 % enthält, oder in eine Lösung, die 30 bis 50 Gew.-% einer Mischung aus gleichen Teilen Tonerde und J-Aluminiumoxid enthält. Das Produkt wird dann einer Wärmebehandlung unterworfen, und dann wird ein Platingruppenelement darauf abgeschieden.

Die Erfindung kann man durchführen, indem man zuerst wenigstens zwei der vorerwähnten pulverförmigen Tonmaterialien vermischt, um die vorgeschriebene Zusammensetzung zu erhalten und anschließend dann beispielsweise nach Zugabe von Wasser verknetet, eine Honigwabenform, Kugelform oder ein Granulat mittels einer Formvorrichtung ausbildet. Das so gebildete geformte Produkt wird dann an der Atmosphäre kalziniert.

Die Kalzinierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 500 bis 1400⁰C während 1 bis 2 h durchgeführt, insbesondere bei einer Kalzinierungstemperatur von 1000 bis 1400⁰C, so daß das gebildete kalzinierte Produkt eine poröse Struktur und eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist (im allgemeinen und vorzugsweise hat es eine Biegefestigkeit von 50 bis 300 kg/cm²), und daß es eine ausreichende spezifische Oberfläche (im allgemeinen und bevorzugt 50 bis 200 m²/g) aufweist.

Dann wird Al₃O₃ auf den Träger aus dem kalzinierten Produkt aufgebracht. Hierzu kann man zunächst das kalzinierte Produkt in eine Lösung tauchen, die 55 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxidsol mit einem Feststoffgehalt von annähernd 10 % enthält, oder man taucht den Träger in eine Lösung, die 30 bis 50 Gew.-%

- ίο -

aus einer Mischung von Aluminiumoxidsol mit ^-Aluminiumoxid in gleichen Mengen enthält, oder man sprüht diese Lösungen oder bürstet sie auf das kalzinierte Produkt auf. Die zu verwendende Lösung kann man beispielsweise herstellen, indem man Aluminiumoxid in Wasser, einem Lösungsmittel das 5 Gew.-% Salzsäure und dgl. enthält, auflöst oder dispergiert. Das mit Al₃O₃ imprägnierte und über der porösen Oberflächenschicht überzogene kalzinierte Produkt wird dann einer Wärmebehandlung unterworfen. Diese Wärmebehandlung kann beispielsweise bei 400 bis 800⁰C unter einer Normalatmosphäre oder unter einer Wasserstoffatmosphäre während 1 bis 2 h erfolgen. Falls die Heiztemperatur weniger als 400⁰C beträgt, wird keine ausreichende Anhaftung des Aluminiumoxids an das kalzinierte Produkt nach dem Verformen bewirkt, während bei Temperaturen von mehr als 800⁰C das Aluminiumoxid zum Agglomerieren neigt und einen schlecht dispergierten Zustand von Aluminiumoxid auf der Oberfläche des Formkörpers ergibt, und die Platingruppenelement dann auch schlecht daran haften.

Anschließend wird ein Platingruppenelement auf dem so behandelten kalzinierten Produkt aufgebracht. Hierfür kann man eine Lösung des Platingruppenelementes auf die Oberfläche und/oder die Innenporen (nachfolgend einfach als Oberflächenschicht bezeichnet) des Trägers aufbringen, indem man den Träger in die Lösung eintaucht oder ihn mit dieser sprühbeschichtet oder bürstet und anschließend erhitzt man dann auf eine Temperatur von 200 bis 500⁰C, um das Element zu zersetzen und es auf den Träger in Metallform oder als Oxid abzuscheiden. In diesem Fall wendet man vorzugsweise die Eintauchmethode an, bei welcher der Träger in eine Lösung des Platingruppenelementes

eingetaucht wird, weil dadurch das Platingruppenelement homogen auf dem Träger abgeschieden wird. Im allgemeinen wird das Platingruppenelement in Form einer annähernd 0,2 %igen wäßrigen Lösung von Chlorplatinsäure (H₃PtCl₆) oder in einer Lösung oder Dispersion davon in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel angewendet.

Ein so hergestellter Katalysatorträger hat folgende Vorteile: (1) zeigt er einei'höhere Katalysatorwirkung schon mit einer geringeren Menge an Katalysator, weil der Einfluß von Komponenten, die die Katalysatorwirkung in dem Träger inhibieren, wegfällt. (2) findet eine geringere . Verminderung der Katalysatorwirkung statt, d_f h., daß das Katalysatorleben verlängert wird. (3) ist die Katalysatorwirkung bei .einer niedrigeren Temperatur höher. (4) wird eine verbesserte Wärmeschockbeständigkeit erzielt und (5) kann man den Träger billig herstellen, weil das Rohmaterial der überall zur Verfügung stehende.·Τοη ist und man kein besonderes Bindemittel benötigt.'Der so erhaltene Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas ist sehr geeignet, um die Abgase von Heizvorrichtungen wie tragbaren ölofen, Lufterhitzern auf ölbasis und dgl. oder von Kochgeräten zu deodorisieren und zu reinigen.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Fig. 1. zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der aufgetragenen Platinmenge (g/l) bei dem erfindungsgemäßen Katalysatorträger, bei dem als Ausgangsmaterial ein Tonmaterial axis 3,0 Gew.-%

Li„O verwendet wurde und dem CO-Entfernungsverhältnis (%) ;

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der CO-Gastemperatur und dem CO-Entfernungsverhältnis

unter Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysatorträgers , bei dem als Ausgangsmaterial ein Tonmaterial verwendet wurde, das 3,0 Gew.-% Li„0 enthält und bei dem die aufgetragene Platinmenge 0,9 g/l 1.0 . beträgt und einen im Handel erhältlichen üblichen Katalysatorträger und

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Veränderungen des Kohlenmonoxidreinigurigsindex im Laufe der Zeit, wobei 1.5 ein erfindungsgemäßer Katalysatorträger und ein Katalysatorträger des Standes der Technik verwendet wird.

20 Beispiel 1

Ein Mischtonpulver A wurde hergestellt durch Vermischen in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 eines Kibushi-Tonpulvers enthaltend als Hauptbestandteile 35 Gew.'r-S Al₃O₃ Und 48 Gew.-% SiO₂ mit Gairome-Tonpulver, enthaltend als Hauptbestandteile 34 Gew.-% Al₃O₃ und 50 Gew.-% SiO₃. Anschließend wurde pulverförmiger Mullit (3Al„0 ·2SiO ), enthaltend als Hauptbestandteile 53 Gew.-% Al 0_ und

2 45 Gew.-% SiO_? mit pulverförmigem Petalit unter Ausbildung von drei Mischtonpulvern B zugemischt, wobei diese Mischtonpulver B 2, 6 bzw. 10 Gew.-% Petalit enthielten.

Das Mischtonpulver A wurde mit dem gemischten Petalitpulver B in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 unter Ausbildung eines Ausgangsmaterials für das Tonmaterial vermischt. Eine übliche chemische Analyse zeigte, da.ß alle Tonmaterialpulver nicht weniger als 20 Gew.-% Al₂O- und nicht weniger als 6 Gew.-% SiO₂ enthielten, und daß der Gehalt an Li„0 1.Gew.-%, 3 Gew.-% bzw. 5 Gew.-% betrug.

Die Tonpulver wurden mit einer ausreichenden Wassermenge Ί10 lh verknetet und die erhaltenen Knetprodukte wurden zu einer bienenhonigwabenartigen Scheibe mit einem Durchmesser von 130 mm und einer Dicke von 5 ram preßverformt. Die Scheibe wurde an der Luft getrocknet und gehärtet.und dann 1 h unter Ausbildung eines kalzinierten Produktes bei , 1200⁰C kalziniert.

Jede der drei erhaltenen kalzinierten Produkte wurde in eine 55 Gew.-%ige Lösung von Aluminiumoxidsol (hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.) mit einem Al₀O^- Feststoffgehalt von 10' % eingetaucht, wobei man einen Träger mit einem Al₂0₃-überzug auf der Oberfläche erhielt. Den Träger ließ man trocknen und erwärmte ihn dann 1 h auf 600⁰C. Anschließend wurde er in ChlorplatinsäurelÖ-sungen mit Konzentrationen von 0,20, 0,15, 0,10 bzw. 0,05 %

1. min eingetaucht, so daß man vier Proben mit jeweils unterschiedlichen Chlorplatinsäuregehalten erhielt. Die Proben wurden dann an der Luft getrocknet und 1 h bei 6 00⁰C erwärmt und bildeten den erfindungsgemäßen Katalysator.

Durch übliche Analyse der auf einem Träger aufgebrachten Platinmenge wurde gezeigt, daß die aufgebrachte Pia Unmenge in Gramm pro scheinbaren Volumen des Katalysators

- 14 (1) 0,90 g/l, 0,70 g/l, 0,45 g/l bzw. 0,25 g/l betrug.

Beispiel 2 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, vrobei man jedoch eine Lösung enthaltend je Gew.,-% des Aluminiumoxidsols und von J^-Äluminiumoxid zur Bildung des Al„0-. auf dem kalzinierten Produktes verwendete. Die aufgetragene Platinmenge auf dem gebildeten Katalysatorträger war die gleiche wie in Beispiel 1„

Versuch 1 15

Messung der Kohlenmonoxidentfernungsrate

Vier Katalysatoren wurden gemäß Beispiel 1 aus einem Ausgangsträgermaterial enthaltend 3,0 Gew.,-% Li₀O mit unterschiedlich darauf abgeschiedenen Platinmengen hergestellt und hinsichtlich der Kohlenmonoxidentfernungsrate untersucht.

Jeder der vier Katalysatorträger wurde unabhängig in einen belüfteten Reaktionsraum gehängt, und 250 ppm Kohlenmonoxid, enthaltend Luft, wurde in einer Fließmenge von 11,1 l/min eingeführt, so daß der Raumgeschwindigkeitswert (S„VJ 10 000 (l/h) betrug« Die Kohlenmonoxidkonzentrationen vor und nachdem das Gas durch den Katalysatorträger geströmt war, wurde mittels eines CO-Analyseinstruments nach der N-D-I-R-methode gemessen und das CO-Entfernungsverhältnis (%) wurde berechnet. Die Meßtemperatur betrug 200⁰C;

BAD ORIGINAL

In Fig. 1 wird das CO-Entfernungsverhältnis in bezug auf die aufgetragene Platinmenge (g/l) gezeigt. Aus Fig. 1
geht hervor, daß der erfindungsgemäße Katalysatorträger
schon bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur von 200⁰C mit einer Menge an abgeschiedenem Platin von

0,2 bis 1,0 g/l ein CO-Entfernungsverhältnis von oberhalb 90 % aufwies.

Dann wurde der erfindungsgemäße Katalysator mit einer
darauf abgeschiedenen Platinmenge von 0,90 g/l, der hergestellt worden war gemäß dem Beispiel 1, unter den gleichen Bedingungen untersucht wie oben angegeben, und das CO-Entfernungsverhältnis (%) bestimmt, wobei die Einlaßgastemperaturen 100⁰C, 150⁰C bzw. 200⁰C betrugen. Zum
Vergleich wurden gleiche Messungen mit Katalysatoren des Standes der Technik durchgeführt, auf denen 1 bis 2 g/l
Platin auf einem Träger aus Kordierit (Zusammensetzung
2Mg"0,5 Si0„·2Al₂O₃) aufgebracht waren.

20 Die Ergebnisse werden in der Tabelle I sowie auch in

Fig. 2 gezeigt, in welcher Kurve (a) den erfindungsgemäßen Katalysatorträger und Kurve (b) den Katalysatorträger der; Standes der Technik zeigen. Aus Tabelle I und Fig. 2 geht hervor, daß der erfindungsgemäße Katalysatorträger schon bei niedrigeren Temperaturen eine überlegene katalytische Wirksamkeit entfaltet im Vergleich zu einem nach dem Stand der Technik erhältlichen Katalysatorträger. Ähnliche Ergebnisse erhält man auch, wenn man den Katalysatorträger gemäß Beispiel 2 herstellt.

Tabelle I

-——___CO-Gastemp„ (⁰C) Katalysator " ———____	100	150	200
Erfindungsgemäßer /p+.. _n Q π/ο\ Katalysator ^ is^TgchSff ^Stan^~ ^{(Pt: X tO 2 g/£)}	38 0	77 0	97 40

Versuch 2 Katalysatorlebensdauer

Ein Katalysatorträger mit einer aufgebrachten Platinmenge von 0,92 g/l auf einem Träger enthaltend 3 Gew.-% Li₃O gemäß Beispiel 1 wurde in einem tragbaren ölofen eingebaut und der Entfernungsindex für Kohlenmonoxid im Laufe der Zeit wurde untersucht.

Die Messungen wurden durchgeführt unter Verwandung eines Katalysators mit einem Außendurchmesser von 130 mm und einer Dicke von 5 mm, wobei die Verbrennungsbedingungen in dem Ölofen optimal eingestellt waren, und der Reinigungsgrad an Kohlenmonoxid wurde bestimmt und wird ausgedrückt als Index, wobei die Bedingungen so waren, daß die Maximaltemperatur etwa 57Q⁰C betrug, nachdem man den Katalysator zugab. Die Ergebnisse werden in Fig. 3 gezeigt. Gleichzeitig wurden wie beim Versuch 1 zu Vergleichszwecken ähnliche Messungen durchgeführt mit einem im Handel erhältlichen Katalysatorträger des Standes der Technik aus einem Kordieritträger mit darauf abgeschiedenem Platin in einer Menge von 1 bis 2 g/l.

BAD ORfGINA!

Aus Fig. 3 geht hervor, daß der erfindungsgemäße Katalysator (Kurve (a)) über einen längeren Zeitraum eine stabile Katalysatorwirkung aufwies, im Vergleich zu dem Katalysator des Standes der Technik (Kurve (b)).

Der nach Beispiel 2 erhaltene Katalysatorträger zeigte in gleicher Weise ein verlängertes Katalysatorleben.

1.0 Versuch 3

Wärmeschockbeständigkeitsversuch

50 Träger wurden jeweils aus Tonmaterialien, enthaltend Li^O in_s:einer Menge von 1 Gew.-%, 3 Gew.-% bzw. % Gew.-%, hergestellt und jeweils 50 Katalysatorträger, die jeder Platin in einer Menge von 0,9 g/l enthielten, wurden aus diesen Trägern nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt.

Diese Katalysatorträger wurden in einen tragbaren Ölofen mit einem kalorischen Wert von 2140 kcal/h in einer Position etwa 7,5 cm oberhalb des Radiatornetzes eingebracht und unter konstanten Verbrennungsbedingungen 30 min bis T h erhitzt und unmittelbar darauf in Wasser von 25°C geworfen. Die Temperatur unmittelbar bevor die Kataly£5atorträger in das Wasser geworfen wurden betrug in der Mitte des Katalysatorträgers 530 bis 570⁰C und am Umfang 450 bis 500⁰C.

Nach dem Abschrecken des Katalysatorträgers mit Wasser wurde sowohl die Zahl der zerbrochenen Katalysatoren als

auch die Zahl der Katalysatoren, die Risse und dgl. aufwiesen, gezählt.

Ein ähnlicher Test wurde für Vergleichszwecke mit dem in Beispiel 1 verwendeten handelsüblichen Katalysator durchgeführt.

Die Ergebnisse der Versuche werden in Tabelle II gezeigt. In dieser wird auch der Durchschnittswert für die Biegefestigkeit, die spezifische Oberfläche und den linearen Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Katalysatorträger gezeigt.

ORIGINAL

Tabelle II

~·—-^, Art des Katalysatorträgers Test ■ ....	LiO^-Gehalt des Katalysatorträgers gemäß der Erfindung (Gew.-%)	1	230	3	• 70	5	Katalysatorträ ger des Standes der Technik
Anzahl der zerbrochenen Träger		20	90	0	20	0	40
Anzahl der Risse aufweisenden Träger		30	4,0	0	-0,10	0	50
Biegefestigkeit (kg/cm²)			150 ^ 200	•\j 130	70 ^ 110
Spzeifische Oberfläche (m²/g)	180'		50 ^ 150	^ 100	40 ^ 110
Linearer Ausdehnungskoeffizient (X 10"⁶/°C, 20 -χ- 800⁰C)	10		0,76 ^ 0,96	^ 0,20	2,5 ^ 4^2
2_;0

Aus Tabelle II geht hervor, daß der erfindungsgemäße Katalysatorträger eine merklich höhere Wärmeschockbeständigkeit im Vergleich zu einem Katalysatorträger des Standes der Technik aufweist= Es wurde auch festgestellt, daß,
je größer das Mischungsverhältnis von Li₃O wird, um so
niedriger die mechanische Festigkeit des Katalysatorträgers ist.

Im wesentlichen gleiche Ergebnisse wurden auch mit einem Katalysatorträger, der nach Beispiel 2 hergestellt wurde, erhalten.

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Claims

Patentansprüche

1. Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas, gekennzeichnet durch einen Träger aus einem kalzinierten Tonmaterial aus 1 bis 5 Gew.-% Lithiumoxid (Li₂O), nicht weniger als 20 Gew.-% Aluminiumoxid (Al₇O₃) und nicht weniger als 60 Gcw.-% Siliciumdioxid (SiC^) / wobei der Gesamtgehalt im wesentlichen 100 beträgt, Aluminiumoxid, das auf der Oberfläche des Tonmaterials aufgebracht ist und einem Platingruppenelement, das auf dem Aluminiumoxid aufgebracht ist.
10

2. Katalysatorträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Tonmaterial eine Mischung aus einer Li20-haltigen Zusammensetzung aus der Gruppe Spondumen, Petalit und Lithiumfeldspat mit wenigstens zwei Tonen aus der Gruppe Kaolin, Chinaton, saurer Ton, Diasporton, Gairometon, Kibushiton, Kugelton,. Bentonit, Agalmatolit und alluvialer Erde ist.

3. Katalysatorträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß das Platingruppenelement ausgewählt aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Ruthenium (Ru) ist.

4. Katalysatorträger gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Platingruppenelement Platin ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers zur Reinigung von Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens zwei Tonmaterialien, die als Hauptbestandteil ein Aluminiumoxid und Siliziumdioxid enthalten mit einer lithiumoxidhaltigen Zusammensetzung vermischt unter Ausbildung einer Mischung enthaltend 1 bis 5 GeWi-% Lithiumoxid, nicht weniger als 20 Gew.-% Aluminiumoxid und nicht weniger als 60 Gew.-% Siliziumoxid, daß man die Mischung formt und kalziniert, daß man das kalzinierte Produkt..in eine Lösung eintaucht, die 55 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxiösol mit einem Feststoffgehalt von etwa 10 % enthält und damit einen A^Og-Uberzug auf der Oberflächenschicht ausbildet, daß man das überzogene Produkt erhitzt und dann ein Platingruppenelement auf dem wärmebehandelten Produkt abscheidet.

25 .

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das kalzinierte Produkt in eine 3 0 bis 5 0 Gew.-%ige Lösung von gleichen Mengen des Aluminiumoxidsols und von If-Aluminiumoxid eintaucht,

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kalzinierung durchführt, indem man die Tonpulvermischung bei einer Temperatur von 500 bis 1400⁰C während 1 bis 2 h an der Atmosphäre

35 erhitzt.