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DE102011100017A1 - Process for the preparation of zoned catalysts - Google Patents

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DE102011100017A1
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catalyst
catalytically active
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DE102011100017A
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Markus Hutt
Ingo Stender
Sascha Podehl
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Clariant Produkte Deutschland GmbH
Original Assignee
Sued Chemie AG
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Katalyators bereitgestellt, umfassend a) Bereitstellen eines Katalyator-Formkörpers, der eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthält, die jeweils eine Eintrittssöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen; und b) schrittweises Imprägnieren der Strömungskanäle mit einer Lösung einer Verbindung einer katalytisch aktiven Komponente. Ferner wird ein Katalysator und eine Verwendung des Katalysators angegeben.A method for producing a catalyst is provided, comprising a) providing a shaped catalyst body which contains a plurality of flow channels, each of which has an inlet opening and an outlet opening; and b) stepwise impregnation of the flow channels with a solution of a compound of a catalytically active component. Furthermore, a catalyst and a use of the catalyst are specified.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, einen Katalysator und eine Verwendung des Katalysators.The present invention relates to a process for producing a catalyst, a catalyst and a use of the catalyst.

Im Stand der Technik sind Wabenkörper sowie deren Einsatz als Katalysatorträger beschrieben, die aus Keramik, beispielsweise Cordierit, oder Metall, beispielsweise einer FeCr-Legierung, bestehen. Derartige Katalysatorträger werden hier auch Katalysator-Formkörper genannt. Keramische Wabenkörper werden aus einer keramischen Masse extrudiert, wobei die Extrusion so durchgeführt werden kann, dass bevorzugt geradlinige axial verlaufende Kanäle entstehen. Metallische Wabenkörper werden in der Regel durch das Aufwickeln von Metallfolien hergestellt, wobei eine gewellte und eine glatte Folie zusammen aufgewickelt werden. Auch hier können geradlinige axial verlaufende Kanäle entstehen.The prior art describes honeycomb bodies and their use as catalyst supports which consist of ceramic, for example cordierite, or metal, for example a FeCr alloy. Such catalyst supports are also referred to herein as shaped catalyst bodies. Ceramic honeycomb bodies are extruded from a ceramic mass, wherein the extrusion can be carried out so that preferably straight-line axially extending channels. Metallic honeycombs are typically made by winding metal foils, winding a corrugated and a smooth film together. Again, straight axial channels can arise.

In bekannten Verfahren wird zur Herstellung von Katalysatoren ein mit Al2O3 beschichteter, beispielsweise wabenförmiger, Katalysatorträger in eine Edelmetall-haltige wässrige Lösung getaucht und gewartet, bis das Edelmetall vollständig adsorbiert. Das Eintauchen und die Totaladsorption können zu einer im Wesentlichen homogenen Imprägnierung des Katalysatorträgers führen. Wie in Structured Catalysts and Reactors; Second Edition; Seite 761; 2006; Taylor and Francis Group erläutert, kann es jedoch schwierig sein, eine homogene Edelmetall-Verteilung bei einer Imprägnierung mittels Adsorption zu erzielen.In known processes, an Al 2 O 3- coated, for example, honeycomb-shaped, catalyst support is immersed in a noble metal-containing aqueous solution and maintained until the noble metal is completely adsorbed to produce catalysts. The immersion and the total adsorption can lead to a substantially homogeneous impregnation of the catalyst support. As in Structured Catalysts and Reactors; Second edition; Page 761; 2006; Taylor and Francis Group however, it may be difficult to achieve a homogeneous distribution of noble metal upon adsorption impregnation.

Ferner werden zur Herstellung von mit Edelmetall beschichteten wabenförmigen Katalysatoren Suspensionen eingesetzt, in denen ein Edelmetall gebunden vorliegt und in die der wabenförmige Katalysatorträger eingetaucht wird. Dabei entstehen große Verluste an katalytisch aktivem Material, z. B. ein Edelmetall, und die gewünschten Beladungen, insbesondere Beladungen mit fließenden Gradienten sind verfahrenstechnisch schwierig zu realisieren,, wie in Structured Catalysts and Reactors; Second Edition; Seite 764; 2006; Taylor and Francis Group dargelegt ist.Furthermore, suspensions are used for the production of noble metal-coated honeycomb catalysts in which a noble metal is present bound and in which the honeycomb catalyst support is immersed. This results in large losses of catalytically active material, eg. As a noble metal, and the desired loadings, in particular loads with flowing gradients are technically difficult to implement, as in Structured Catalysts and Reactors; Second edition; Page 764; 2006; Taylor and Francis Group is set forth.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Katalysators und einen verbesserten Katalysator anzugeben.The invention is therefore based on the object to provide a comparison with the prior art improved process for the preparation of a catalyst and an improved catalyst.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, umfassend a) Bereitstellen eines Katalysator-Formkörpers, der eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthält, die jeweils eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen; und b) schrittweises Imprägnieren der Strömungskanäle mit einer Lösung einer Verbindung einer katalytisch aktiven Komponente.This object is achieved by a method for producing a catalyst, comprising a) providing a shaped catalyst body which contains a plurality of flow channels, each having an inlet opening and an outlet opening; and b) stepwise impregnating the flow channels with a solution of a compound of a catalytically active component.

Die Erfindung betrifft ferner einen Katalysator, der durch das vorstehende Verfahren erhältlich oder erhalten ist.The invention further relates to a catalyst obtainable or obtained by the above process.

Es wird ferner ein Katalysator bereitgestellt, umfassend einen Katalysator-Formkörper, der eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthält, die jeweils eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen, wobei die jeweiligen Strömungskanäle ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle einer katalytisch aktiven Komponente aufweisen.There is further provided a catalyst comprising a shaped catalyst body containing a plurality of flow channels each having an inlet opening and an outlet opening, the respective flow channels having a flow-directional concentration gradient of a catalytically active component.

Zudem stellt die Erfindung die Verwendung eines Katalysators, erhältlich oder erhalten durch das vorstehende Verfahren, zur Abgasreinigung bereit.In addition, the invention provides the use of a catalyst, available or obtained by the above method, for exhaust gas purification.

Durch das Verfahren wird im Katalysator entlang der Strömungskanäle ein Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente erzeugt. Zum Beispiel kann ein höherer Edelmetallgehalt auf der Gaseintrittsseite des Katalysators im Vergleich zur Gasaustrittsseite des Katalysators eingestellt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Reaktion im Katalysator auch bei geringeren Temperaturen schnell abläuft. Aufgrund der Reaktionswärme, die durch die hohe Konzentration der katalytisch aktiven Komponente an der Gaseintrittsseite entsteht, wird die Reaktion im hinteren Teil der Wabe beschleunigt. Ferner kann im Bereich des Katalysators, der in Strömungrichtung auf die Gaseintrittsseite folgt, die Menge an katalytisch aktiver Komponente bei guter Leistungsfähigkeit des Katalysators verringert sein. Dadurch wird katalytisch aktives Material eingespart, was insbesondere bei Edelmetallen als katalytisch aktive Komponente zu merklichen Kosteneinsparungen führt. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Katalysatoren für den Automobilmarkt wünschenswert.By the method, a concentration gradient of the catalytically active component is generated in the catalyst along the flow channels. For example, a higher noble metal content can be adjusted on the gas entrance side of the catalyst compared to the gas exit side of the catalyst. It can thereby be achieved that the reaction in the catalyst proceeds rapidly even at lower temperatures. Due to the heat of reaction, which results from the high concentration of the catalytically active component at the gas inlet side, the reaction is accelerated in the back of the honeycomb. Furthermore, in the region of the catalyst which follows in the flow direction to the gas inlet side, the amount of catalytically active component can be reduced with good performance of the catalyst. As a result, catalytically active material is saved, which leads to noticeable cost savings, especially for noble metals as a catalytically active component. This is particularly desirable in the manufacture of catalysts for the automotive market.

Gemäß Ausführungsformen ermöglicht das Verfahren zudem die Herstellung sogenannter gezonter Katalysatoren, das heißt Katalysatoren mit Zonen unterschiedlichen Gehalts an katalytisch aktiver Komponente. Beispielsweise ist ein derartiger gezonter Katalysator ein zylindrischer wabenkatalysator mit parallel zur Zylinderachse verlaufenden Strömungskanälen und einem parallel zur Zylinderachse verlaufenden Konzentrationsgefälle an katalytisch aktiver Komponente.According to embodiments, the method also allows the production of so-called zoned catalysts, that is catalysts with zones of different content of catalytically active component. For example, such a zoned catalyst is a cylindrical honeycomb catalyst with parallel to the Cylinder axis extending flow channels and a parallel to the cylinder axis concentration gradient of catalytically active component.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen, den Figuren, den Beispielen und den Unteransprüchen.Other features and advantages will become apparent from the following description of embodiments, the figures, the examples and the subclaims.

Alle hier beschriebenen und sich nicht gegenseitig ausschließenden Merkmale von Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. Elemente einer Ausführungsform können in den anderen Ausführungsformen genutzt werden ohne weitere Erwähnung. Gleiche Elemente der Ausführungsformen sind in der folgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ausführungsformen der Erfindung werden nun durch die nachfolgenden Beispiele anhand von Figuren genauer beschrieben, ohne sie dadurch einschränken zu wollen. Es zeigen:All non-mutually exclusive features of embodiments described herein may be combined. Elements of one embodiment may be used in the other embodiments without further mention. Like elements of the embodiments are given the same reference numerals in the following description. Embodiments of the invention will now be described in more detail by the following examples with reference to figures, without wishing to restrict thereby. Show it:

1 schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Katalysators; 1 schematically an embodiment of the method for producing a catalyst;

2 schematisch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Katalysators; 2 schematically another embodiment of the method for producing a catalyst;

3 eine Darstellung eines in einem Beispiel erzeugten Katalysators; 3 a representation of a catalyst generated in an example;

4 eine Darstellung eines in einem Beispiel erzeugten Katalysators; 4 a representation of a catalyst generated in an example;

5 eine Darstellung eines in einem Beispiel erzeugten Katalysators; und 5 a representation of a catalyst generated in an example; and

6 ein Diagramm der Beladung der in den Beispielen erzeugten gezonten Katalysatorwaben. 6 a diagram of the loading of zoned catalyst honeycombs produced in the examples.

Der hier verwendete Begriff gezonte Katalysatoren steht für Katalysatoren, die Zonen unterschiedlicher Konzentration an katalytisch aktiver Komponente aufweisen. In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen werden die Begriffe Katalysator-Formkörper und Formkörper synonym verwendet und können auch Träger oder Katalysator-Träger genannt werden. Farmer wird der Begriff Konzentrationsgefälle hier auch Konzentrationsgradient oder Gradient genannt, wobei der Konzentrationsgradient und Gradient eine abgestufte oder fließende Änderung der Konzentration beinhalten kann. Fließende Änderung oder fließender Übergang bedeutet in Ausführungsformen eine allmählich abnehmende oder zunehmende Konzentration. Zudem werden Ausführungsformen der Erfindung im Folgenden anhand eines zylindrischen, wabenförmigen Katalysator-Formkörpers und Platin als katalytisch aktive Komponente beschrieben, ohne die Erfindung darauf zu begrenzen.The term zoned catalysts used here stands for catalysts which have zones of different concentrations of catalytically active component. In the following description of embodiments, the terms shaped catalyst bodies and shaped bodies are used synonymously and can also be called carriers or catalyst carriers. Farmer is the term concentration gradient here also called concentration gradient or gradient, wherein the concentration gradient and gradient may include a graded or flowing change in concentration. Flowing change or fluid transition in embodiments means a gradually decreasing or increasing concentration. In addition, embodiments of the invention are described below with reference to a cylindrical honeycomb shaped catalyst body and platinum as a catalytically active component, without limiting the invention thereto.

In Ausführungsformen kann der Katalysator-Formkörper eine zylindrische Form haben. Ferner kann der Katalysator-Formkörper Strömungskanäle aufweisen, die längsorientiert sind und/oder parallel zur Zylinderachse des Formkörpers verlaufen. Der Katalysator-Formkörper kann zudem zwei Endflächen besitzen, wobei die Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle in der einen Endfläche vorhanden sind und die Austrittsöffnungen der Strömungskanäle in der anderen Endfläche vorhanden sind. Die Strömungskanäle können einen runden oder einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Katalysator-Formkörper ein Wabenkörper sein, z. B. mit sechseckigem Querschnitt der Strömungskanäle.In embodiments, the shaped catalyst body may have a cylindrical shape. Furthermore, the shaped catalyst body can have flow channels which are longitudinally oriented and / or extend parallel to the cylinder axis of the shaped body. The shaped catalyst body may also have two end surfaces, wherein the inlet openings of the flow channels are present in the one end face and the outlet openings of the flow channels in the other end face are present. The flow channels may have a round or a polygonal cross-section. For example, the shaped catalyst body may be a honeycomb body, e.g. B. with hexagonal cross-section of the flow channels.

In Ausführungsformen kann die katalytisch aktive Komponente ein oder mehrere Edelmetalle, z. B. ausgewählt aus Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram, und Mangan, sein.In embodiments, the catalytically active component may contain one or more noble metals, e.g. B. selected from platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten, and manganese.

Als Lösung einer Verbindung einer katalytisch aktiven Komponente kann eine Lösung einer stark chemisorbierenden Verbindung, beispielsweise eine Platin-haltige wässrige Lösung, eingesetzt werden. Zum Beispiel wird als Verbindung Platin-Sulfit-Säure oder Platin-Nitrat verwendet, die sehr stark chemisorbierende Platin-Verbindungen sind und die unter anderem durch Adsorption oder Totaladsorption auf Katalysatorwaben aufgebracht werden können. In anderen Ausführungsformen kann eine Lösung einer wenig oder gar nicht chemisorbierenden Verbindung einer katalytisch aktiven Komponente eingesetzt werden, z. B. eine Lösung einer wenig oder gar nicht chemisorbierenden Platin-Verbindung.A solution of a strongly chemisorbing compound, for example a platinum-containing aqueous solution, can be used as the solution of a compound of a catalytically active component. For example, platinum-sulfite-acid or platinum-nitrate, which are very strong chemisorbing platinum compounds, can be used as the compound and can be applied to catalyst honeycombs by adsorption or total adsorption, among others. In other embodiments, a solution of a low or zero chemisorbent compound of a catalytically active component can be used, e.g. As a solution of a little or no chemisorbierenden platinum compound.

Die Erfindung kann auf alle chemisorbierenden Systeme angewendet werden. Beispielsweise kann das Material des Trägers oder einer Beschichtung auf dem Träger, z. B. einem Monolithen, ausgewählt sein aus Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2, und/oder einem CeZrW-Mischoxid. Platin-Sulfit-Säure chemisorbiert extrem stark auf einer Al2O3-Schicht oder auf einer Silizium oder Zirkon enthaltenden Schicht. Auf Al2O3 enthaltenden Schichten chemisorbiert Platin-Nitrat weniger stark als Platin-Sulfit-Säure. Platintetraaminhydroxid chemisorbiert auf Al2O3 enthaltenden Schichten kaum. Es sind eine Vielzahl von chemisorbierenden Systemen denkbar, z. B. alle gängigen Materialien für die Oberfläche eines Katalysator-Trägers, wie Oxidschichten mit großer Oberfläche, kombiniert mit allen für die Katalyse eingesetzten Metall-Verbindungen, die mit dem Material der Oberfläche eine Chemisorption eingehen.The invention can be applied to all chemisorbing systems. For example, the material of the carrier or a coating on the carrier, for. As a monolith, be selected from Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , and / or a CeZrW mixed oxide. Platinum sulfite acid chemisorbs extremely strongly on an Al 2 O 3 layer or on a layer containing silicon or zirconium. Containing Al 2 O 3 Layers chemisorbed platinum nitrate less strongly than platinum sulfite acid. Platinum tetraamine hydroxide hardly chemisorbed on Al 2 O 3 containing layers. There are a variety of chemisorbierenden systems conceivable, for. For example, all common materials for the surface of a catalyst support, such as oxide layers with a large surface, combined with all metal compounds used for the catalysis, which undergo chemisorption with the material of the surface.

Das Imprägnieren kann schrittweise ausgehend von den Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle und/oder zonenweise durchgeführt werden. In Beispielen kann das Imprägnieren schrittweise ausgehend von den Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle bis zu deren Austrittsöffnungen erfolgen. In Ausführungsformen können durch das schrittweise Imprägnieren aufeinander folgende Zonen der jeweiligen Strömungskanäle erzeugt werden.The impregnation can be carried out stepwise starting from the inlet openings of the flow channels and / or in zones. In examples, the impregnation can be carried out stepwise starting from the inlet openings of the flow channels to their outlet openings. In embodiments, sequential impregnation may produce successive zones of the respective flow channels.

Die Längen der Zonen sind beliebig einstellbar und können mit der Geschwindigkeit des Einpumpens der Lösung der Verbindung der katalytisch aktiven Komponente, der Zeitdauer oder Haltezeit zwischen mehreren aufeinander folgenden Schritten des Imprägnierens, den Füllständen nach dem Einbringen der Lösung und der Stärke der Chemisorption variiert werden. So kann jede beliebige Zonenlänge, Zonen gleicher und/oder unterschiedlicher Länge, eine beliebige Anzahl der Zonen oder ein Gradient mit abgestuften oder fließenden Übergängen zwischen Zonen erzeugt werden.The lengths of the zones are arbitrarily adjustable and can be varied with the rate of pumping in the solution of the compound of the catalytically active component, the time or holding time between several successive steps of impregnation, the levels after the introduction of the solution and the strength of the chemisorption. Thus, any zone length, zones of equal and / or different lengths, any number of zones, or a gradient with graded or flowing transitions between zones may be generated.

Desweiteren können durch das schrittweise Imprägnieren aufeinander folgenden Zonen, z. B. mindestens zwei aufeinanderfolgende Zonen, der jeweiligen Strömungskanäle nacheinander kumulativ imprägniert werden. Zum Beispiel können n aufeinanderfolgende Zonen des Katalysators erzeugt werden und/oder das Imprägnieren der n-ten (n.) Zone kann Imprägnieren der 1-ten (1.) bis n – 1-ten (n – 1.) Zone umfassen. In Ausführungsformen kann n ausgewählt sein aus 2 bis 100, z. B. 2 bis 30 oder 2 bis 20 oder 2 bis 10, wie z. B. 2, 3, 4, 5, 6.Furthermore, by the stepwise impregnation of successive zones, for. B. at least two successive zones, the respective flow channels are successively cumulatively impregnated. For example, n consecutive zones of the catalyst may be generated and / or the impregnation of the nth (n.) Zone may include impregnation of the 1st (1st) to the nth (n-1) zone. In embodiments, n may be selected from 2 to 100, e.g. B. 2 to 30 or 2 to 20 or 2 to 10, such as. B. 2, 3, 4, 5, 6.

Durch das Verfahren gemäß Ausführungsformen kann ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt werden. Beispielsweise wird ein in Strömungsrichtung abfallendes und/oder gestuftes Konzentrationsgefälle erzeugt. Das Konzentrationsgefälle kann von der jeweiligen Eintrittsöffnung bis zur jeweiligen Austrittsöffnung der Strömungskanäle verlaufen. In Ausführungsformen des Verfahrens, in denen aufeinander folgenden Zonen der jeweiligen Strömungskanäle entstehen, können die Zonen ein gestuftes Konzentrationsgefälle bilden.By means of the method according to embodiments, a flow gradient of the catalytically active component along the flow channels can be generated. For example, a sloping and / or stepped flow gradient is generated. The concentration gradient can run from the respective inlet opening to the respective outlet opening of the flow channels. In embodiments of the method in which successive zones of the respective flow channels arise, the zones may form a stepped concentration gradient.

In Ausführungsformen des Verfahrens wird das schrittweise Imprägnieren durch schrittweises Einbringen oder Pumpen der Lösung in die Strömungskanäle durchgeführt. Das Einbringen kann auch erfolgen, indem der Katalysator-Formkörper in die Lösung getaucht oder mit der Lösung gefüllt wird. D. h. beim Einbringen der Lösung können die Strömungskanäle und/oder der gesamte Formkörper von der Lösung benetzt werden. Das Einbringen oder Pumpen kann ausgehend von den Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle erfolgen. In Beispielen wird die Lösung ausgehend von den Eintrittsöffnungen bis zu den Austrittsöffnungen der Strömungskanäle eingebracht. Ferner kann der Katalysator-Formkörper beim Imprägnieren im Wesentlichen horizontal oder im Wesentlichen vertikal, d. h. im Wesentlichen senkrecht bzw. im Wesentlichen parallel zur Vertikalen, auch Lotrechte genannt, ausgerichtet werden. Dies wird insbesondere bei Formkörpern mit parallel verlaufenden Kanälen durchgeführt, wobei die Kanäle im Wesentlichen horizontal oder vertikal, d. h. im Wesentlichen senkrecht bzw. parallel zur Vertikalen, ausgerichtet werden.In embodiments of the method, the stepwise impregnation is performed by incrementally introducing or pumping the solution into the flow channels. The introduction can also be carried out by dipping the catalyst shaped body into the solution or filling it with the solution. Ie. when introducing the solution, the flow channels and / or the entire molded body can be wetted by the solution. The introduction or pumping can be done starting from the inlet openings of the flow channels. In examples, the solution is introduced from the inlet openings to the outlet openings of the flow channels. Furthermore, during impregnation, the shaped catalyst body may be substantially horizontal or substantially vertical, i. H. substantially perpendicular or substantially parallel to the vertical, also called perpendiculars, are aligned. This is especially done with moldings having parallel channels, the channels being substantially horizontal or vertical, i.e. H. be aligned substantially perpendicular or parallel to the vertical.

Die Verbindung der katalytisch aktiven Komponente kann in Ausführungsformen eine chemisorbierende Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente sein. Wie oben erwähnt, ist die Verbindung beispielsweise Platin-Sulfit-Säure oder Platin-Nitrat. Andere Beispiele sind Platin-Ethanolamin, Platin-Tetraaminhydroxid, oder alle anderen Metall-Salze bzw. löslichen Verbindungen von z. B. Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram, und Mangan oder einer Mischung aller genannten Verbindungen.The compound of the catalytically active component may in embodiments be a chemisorbing compound or precursor compound of the catalytically active component. As mentioned above, the compound is, for example, platinum sulfite acid or platinum nitrate. Other examples are platinum ethanolamine, platinum tetraamine hydroxide, or all other metal salts or soluble compounds of e.g. As platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten, and manganese or a mixture of all the compounds mentioned.

Im Verfahren gemäß Ausführungsformen wird zwischen zwei oder mehreren aufeinander folgenden Schritten des Imprägnierens die Lösung in den befüllten Zonen für eine Zeitdauer gehalten. Dabei kann zwischen mehreren aufeinander folgenden Schritten des Imprägnierens eine gleiche oder eine unterschiedliche Zeitdauer eingestellt werden. In Abhängigkeit von der Adsorptions- oder Chemisorptionsstärke der Lösung und/oder der eingestellten Zeitdauer kann ein in Strömungsrichtung verlaufendes konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt werden.In the method according to embodiments, between two or more successive steps of impregnation, the solution is held in the filled zones for a period of time. In this case, it is possible to set an identical or a different time duration between a plurality of successive steps of impregnation. Depending on the adsorption or chemisorption strength of the solution and / or the set time duration, a concentration gradient of the catalytically active component extending in the flow direction can be generated along the flow channels.

Beispielsweise wird der Katalysator-Formkörper nicht getaucht, sondern eine chemisorbierende Platin-Verbindung in Lösung wird schrittweise durch den Katalysator-Formkörper gepumpt. Diese Ausführungsform ist schematisch in 1 dargestellt, wobei die einzelnen Schritte von links nach rechts abgebildet sind. Zunächst wird ein Vorratsgefäß 10 mit einer Pumpe (nicht gezeigt), z. B. einer Kolbenpumpe, und einem Stempel 20 bereitgestellt. in dem oberen Bereich des Vorratsgefäßes 10 wird eine Lösung 12 der chemisorbierenden Platin-Verbindung eingebracht, die mit dem Stempel 20 der Pumpe aus dem Vorratsgefäß 10 gedrückt werden kann. Das Vorratsgefäß 10 ist mit einem zylinderförmigen Behälter 30, der im Wesentlichen parallel zur Vertikalen ausgerichtet ist, über eine Leitung 32 verbunden. In dem zylinderförmigen Behälter 30 wird ein zylinderförmiger Katalysator-Formkörper 40 mit zur Zylinderachse des Formkörpers parallel verlaufenden Strömungskanälen derart eingebracht, dass die Strömungskanäle parallel zur Achse des zylinderförmigen Behälters 30 verlaufen. Die Strömungskanäle des Katalysator-Formkörpers 40 sind ferner so angeordnet, dass ihre Eintrittsöffnungen in Richtung des Vorratsgefäßes 10, d. h. an der Eintrittsöffnung des zylinderförmiger Behälters 30 angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen der Strömungskanäle sind zu den Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle entgegengesetzt angeordnet. For example, the catalyst molding is not dipped but a chemisorbing platinum compound in solution is gradually pumped through the catalyst molding. This embodiment is schematically illustrated in FIG 1 shown, with the individual steps are shown from left to right. First, a storage vessel 10 with a pump (not shown), e.g. B. a piston pump, and a stamp 20 provided. in the upper region of the storage vessel 10 becomes a solution 12 the chemisorbing platinum compound introduced with the stamp 20 the pump from the storage vessel 10 can be pressed. The storage vessel 10 is with a cylindrical container 30 , which is aligned substantially parallel to the vertical, via a conduit 32 connected. In the cylindrical container 30 becomes a cylindrical shaped catalyst body 40 introduced with parallel to the cylinder axis of the shaped body flow channels such that the flow channels parallel to the axis of the cylindrical container 30 run. The flow channels of the catalyst molding 40 are further arranged so that their inlet openings in the direction of the storage vessel 10 , ie at the inlet opening of the cylindrical container 30 are arranged. The outlet openings of the flow channels are arranged opposite to the inlet openings of the flow channels.

Im nächsten Schritt des in 1 dargestellten Verfahrens wird eine erste Zone der Strömungskanäle und somit des Katalysators erzeugt, indem die Lösung der Platin-Verbindung bis zu einer gewünschten oberen Zonengrenze der ersten Zone gepumpt wird. Im darauffolgenden Schritt wird die Lösung der Platin-Verbindung weiter in den zylinderförmiger Behälter 30 gepumpt, und zwar bis zu der oberen Zonengrenze einer gewünschten zweiten Zone. Im nun folgenden Schritt des Verfahrens der vorliegenden Ausführungsform wird die Lösung der Platin-Verbindung noch weiter in den zylinderförmiger Behälter 30 gepumpt bis zu der oberen Zonengrenze einer gewünschten dritten Zone. Schließlich wird die Lösung der Platin-Verbindung noch weiter in den zylinderförmiger Behälter 30 hineingepumpt, sodass das in der 1 dargestellte obere Ende des Katalysator-Formkörpers auch von der Lösung durchdrungen wird und eine vierte Zone des Formkörpers erzeugt wird.In the next step of in 1 As shown, a first zone of the flow channels, and thus the catalyst, is generated by pumping the solution of platinum compound to a desired upper zone boundary of the first zone. In the subsequent step, the solution of platinum compound is further into the cylindrical container 30 pumped, up to the upper zone boundary of a desired second zone. In the following step of the method of the present embodiment, the solution of the platinum compound becomes further into the cylindrical container 30 pumped to the upper zone boundary of a desired third zone. Finally, the solution of the platinum compound becomes even further into the cylindrical container 30 pumped in, so that in the 1 represented upper end of the shaped catalyst body is also penetrated by the solution and a fourth zone of the molding is produced.

Wie aus 1 ersichtlich ist, werden in der vorliegenden Ausführungsform also die gewünschten Zonen dadurch erzeugt, dass die Lösung der Platin-Verbindung schrittweise ausgehend von den Eintrittsöffnungen bis zu den Austrittsöffnungen der Strömungskanäle gepumpt wird, wobei die damit erzeugten aufeinanderfolgenden Zonen nacheinander kumulativ imprägniert werden. Letzteres bewirkt, dass die gebildete erste Zone des Katalysator-Formkörpers, d. h. die Zone, die zur Eintrittsöffnung des zylinderförmiger Behälters 30 ausgerichtet ist, in jedem Pumpschritt des Verfahrens von der Lösung der Platin-Verbindung durchdrungen wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden insgesamt vier Zonen des Katalysators erzeugt. Dies geschieht kumulativ, sodass das Imprägnieren der zweiten Zone auch Imprägnieren der ersten Zone umfasst. Das Imprägnieren der dritten Zone umfasst das Imprägnieren der ersten und zweiten Zone. Und das Imprägnieren der vierten Zone beinhaltet, dass auch die erste bis dritte Zone imprägniert werden.How out 1 As can be seen, in the present embodiment, therefore, the desired zones are produced by pumping the solution of the platinum compound gradually from the inlet openings to the outlet openings of the flow channels, whereby the successive zones produced therewith are successively cumulatively impregnated. The latter causes the formed first zone of the shaped catalyst body, ie the zone leading to the inlet opening of the cylindrical container 30 is aligned in each pumping step of the process is penetrated by the solution of the platinum compound. In the present embodiment, a total of four zones of the catalyst are produced. This happens cumulatively, so that the impregnation of the second zone also includes impregnation of the first zone. Impregnating the third zone involves impregnating the first and second zones. And impregnating the fourth zone involves impregnating the first to third zones as well.

In der Ausführungsform des Verfahrens, die in 1 gezeigt ist, wird die Lösung der Platin-Verbindung schrittweise durch den im Wesentlichen senkrecht bereitgestellten Katalysator-Formkörper gepumpt. Um die Adsorption des Edelmetalls zu ermöglichen, wird zwischen den einzelnen Pumpschritten eine gewisse Zeit gewartet. Diese Wartezeit, auch Haltezeit genannt, kann abhängig von der Adsorptionsstärke der Platin-Verbindung und von dem gewünschten Gradienten eingestellt werden. Durch die Adsorption der Platin-Verbindung im ersten Schritt des Verfahrens, verringert sich die Konzentration der Platin-Verbindung in der Lösung. Wird die Lösung weiter gepumpt, wird in der nächsten Zone somit weniger Platin-Verbindung aufgenommen und es bildet sich entlang der Strömungskanäle in Strömungsrichtung ein Gradient über den gesamten Katalysator-Formkörper aus.In the embodiment of the method, which in 1 is shown, the solution of the platinum compound is pumped stepwise through the substantially vertically provided catalyst molding. In order to allow the adsorption of the noble metal, a certain time is waited between the individual pumping steps. This waiting time, also called hold time, can be adjusted depending on the adsorption strength of the platinum compound and on the desired gradient. By adsorbing the platinum compound in the first step of the process, the concentration of platinum compound in the solution decreases. If the solution is pumped further, less platinum compound is thus absorbed in the next zone and a gradient forms over the entire catalyst shaped body along the flow channels in the flow direction.

Auf diese Weise werden im Katalysator, der nach dem Verfahren der in 1 dargestellten Ausführungsform hergestellt wird, vier aufeinanderfolgende Zonen erzeugt, die von der Gaseintrittsseite des Katalysators zur Gasaustrittsseite des Katalysators hin eine abnehmende Platin-Konzentration aufweisen. Jede Zone des Katalysator-Formkörpers besitzt somit eine von den anderen Zonen unterschiedliche Platin-Konzentration.In this way, in the catalyst prepared by the method of in 1 is produced embodiment shown, four successive zones generated, which have a decreasing platinum concentration from the gas inlet side of the catalyst to the gas outlet side of the catalyst. Each zone of the catalyst molding thus has a different platinum concentration from the other zones.

In Ausführungsformen des Verfahrens wird eine Lösung einer Platin-Verbindung, die chemisorbierend ist, schrittweise durch den Katalysator-Formkörper gepumpt. Dadurch wird ein Gradient erzeugt, der durch die Adsorption oder Totaladsorption hervorgerufen wird. Je länger die Wartezeit zwischen den einzelnen Pumpschritten ist, desto ausgeprägter ist die Adsorption und desto stärker ist der Gradient der Platin-Verbindung. Der Platin-Gradient kann auch durch das gepumpte Volumen der Lösung der Platin-Verbindung beeinflusst werden.In embodiments of the process, a solution of a platinum compound that is chemisorbing is pumped through the catalyst body in a stepwise fashion. This creates a gradient caused by adsorption or total adsorption. The longer the waiting time between the individual pumping steps, the more pronounced the adsorption and the stronger the gradient of the platinum compound. The platinum gradient can also be influenced by the pumped volume of the platinum compound solution.

Das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform eignet sich für das Imprägnieren eines Katalysator-Formkörpers mit einer chemisorbierenden Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente, z. B. Platin-Sulfit-Säure oder Platin-Nitrat, ist aber nicht darauf beschränkt. The process of the present embodiment is suitable for impregnating a shaped catalyst body with a chemisorbing compound or precursor compound of the catalytically active component, e.g. Platinum sulfite acid or platinum nitrate, but is not limited thereto.

Gemäß Ausführungsformen kann der imprägnierte Katalysator-Formkörper kalziniert werden. Dies kann unter Schutzgas, z. B. Inertgas oder Argon, und/oder bei einer Temperatur von mindestens 750°C geschehen. Vor dem Kalzinieren kann die überschüssige Lösung aus dem imprägnierten Katalysator-Formkörper abgeleitet werden und/oder der imprägnierte Katalysator-Formkörper kann getrocknet werden.According to embodiments, the impregnated shaped catalyst body may be calcined. This can be done under inert gas, for. As inert gas or argon, and / or at a temperature of at least 750 ° C happen. Before calcining, the excess solution may be drained from the impregnated shaped catalyst body and / or the impregnated shaped catalyst body may be dried.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das schrittweise Imprägnieren durch mehrfaches Einbringen oder Pumpen der Lösung in die Strömungskanäle bis zu unterschiedlichen Füllständen durchgeführt. Dabei können die Füllstände Zonengrenzen der aufeinanderfolgenden Zonen entsprechen. Ferner können für unterschiedliche Füllstände unterschiedliche Konzentrationen der Lösung gewählt werden.In a further embodiment of the method, the stepwise impregnation is carried out by repeatedly introducing or pumping the solution into the flow channels up to different fill levels. The fill levels can correspond to zone boundaries of the successive zones. Furthermore, different concentrations of the solution can be selected for different fill levels.

Die Konzentration der katalytisch aktiven Verbindung oder Vorläufer-Verbindung in der Lösung kann zwischen 0 bis 100 Gew.-% liegen, beispielsweise mehr als 0 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugter 5 Gew.-% bis 95 Gew.-% oder 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, z. B. 10 Gew.-% bis 50 oder 40 Gew.-%. Dabei entspricht 100 Gew.-% einer 100%-igen Sättigung des Salzes oder löslichen metallischen Verbindung der katalytisch aktiven Verbindung in Lösung.The concentration of the catalytically active compound or precursor compound in the solution may be between 0 to 100% by weight, for example more than 0% by weight to 100% by weight, preferably 1% by weight to 99% by weight. %, more preferably 5 wt% to 95 wt% or 10 wt% to 90 wt%, e.g. B. 10 wt .-% to 50 or 40 wt .-%. It corresponds to 100 wt .-% of a 100% saturation of the salt or soluble metallic compound of the catalytically active compound in solution.

Die Verbindung der katalytisch aktiven Komponente kann in Ausführungsformen eine im Wesentlichen nicht oder nur schwach chemisorbierende Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente sein. Beispielsweise kann die Verbindung ausgewählt sein aus Platin-Sulfit-Säure, Platin-Nitrat, Platin-Ethanolamin, Platin-Tetraaminhydroxid, oder alle anderen Metall-Salze bzw. löslichen metallischen Verbindungen von z. B. Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram, und Mangan oder einer Mischung aller genannten Verbindungen.In embodiments, the compound of the catalytically active component may be a substantially non-weakly or only slightly chemisorbent compound or precursor compound of the catalytically active component. For example, the compound may be selected from platinum sulfite acid, platinum nitrate, platinum ethanolamine, platinum tetraamine hydroxide, or any other metal salts or soluble metal compounds of e.g. As platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten, and manganese or a mixture of all the compounds mentioned.

In einigen Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung und der vom Katalysator-Formkörper aufgenommenen Menge der Verbindung ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt werden.In some embodiments, depending on the concentration of the solution and the amount of compound received by the catalyst body, a downstream concentration gradient of the catalytically active component along the flow channels may be generated.

2 zeigt schematisch Schritte des Verfahrens einer weiteren Ausführungsform. Es ist für jeden Schritt nur der Behälter 30 dargestellt, wobei die einzelnen Schritte in 2 von links nach rechts gezeigt werden. Zunächst wird der Katalysator-Formkörper 40 im Behälter 30 im Wesentlichen parallel zur Vertikalen bereitgestellt. In den Verfahrensschritten wird in den Behälter 30 mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) von unten nach oben eine Lösung 13 unterschiedlicher Konzentration der katalytisch aktiven Verbindung gepumpt. Im Verfahren der 2 erfolgt das Pumpen derart, dass zunächst die erste Zone des Katalysators mit der Lösung 13 einer bestimmten Konzentration benetzt wird. In dem nächsten Schritt wird dann die zweite Zone des Katalysators mit der Lösung 13 einer im Vergleich zum vorigen Schritt geringeren Konzentration benetzt. Dabei werden in der ersten Zone keine katalytisch aktive Komponente bzw. deren Verbindung mehr adsorbiert, da es sich bei der verwendeten Verbindung um eine nicht oder nur schwach chemisorbierende Verbindung der katalytisch aktiven Komponente handelt. Die zweite Zone des Katalysators wird anschließend erzeugt, indem die Lösung 13 der katalytisch aktiven Verbindung bis zu einer Füllhöhe gepumpt wird, die der oberen Grenze der zweiten Zone entspricht. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird bis zu einer Füllhöhe, die der oberen Grenze der dritten Zone des Katalysators entspricht, die Lösung 13 mit einer geringeren Konzentration an katalytisch aktiver Komponente als im vorigen Schritt eingebracht. Anschließend wird das obere Ende des Katalysator-Formkörpers mit der Lösung 13 der katalytisch aktiven Komponente bzw. deren Verbindung, wobei die Lösung 13 in diesem Schritt die geringste Konzentration aller zuvor verwendeten Lösungen 13 der katalytisch aktiven Komponente hat. 2 schematically shows steps of the method of another embodiment. It is only the container for each step 30 shown, with the individual steps in 2 be shown from left to right. First, the shaped catalyst body 40 in the container 30 provided substantially parallel to the vertical. In the process steps is in the container 30 by means of a pump (not shown) from bottom to top a solution 13 pumped at different concentrations of the catalytically active compound. In the process of 2 the pumping is carried out such that first the first zone of the catalyst with the solution 13 wets a certain concentration. In the next step then becomes the second zone of the catalyst with the solution 13 a wetted compared to the previous step lower concentration. In this case, no catalytically active component or its compound are adsorbed more in the first zone, since it is the compound used is not or only slightly chemisorbierende compound of the catalytically active component. The second zone of the catalyst is then generated by adding the solution 13 the catalytically active compound is pumped to a level corresponding to the upper limit of the second zone. In a further step of the process, the solution is up to a filling level which corresponds to the upper limit of the third zone of the catalyst 13 introduced with a lower concentration of catalytically active component than in the previous step. Subsequently, the upper end of the shaped catalyst body with the solution 13 the catalytically active component or its compound, wherein the solution 13 in this step, the lowest concentration of all previously used solutions 13 the catalytically active component has.

Beispielsweise wird in dem Verfahren, das in 2 dargestellt ist, eine zu beschichtende Trägerwabe für einen Katalysator in einem geschlossenen Behälter aufgestellt, wobei die Strömungskanäle senkrecht zum Boden ausgerichtet sind. Dann wird in einer gewünschten Menge, Konzentration und Geschwindigkeit eine Metall-Salz-Lösung von unten zudosiert. So entsteht ein von oben nach unten zunehmender Gradient.For example, in the process described in U.S. Pat 2 is placed, to be coated carrier honeycomb for a catalyst in a closed container, wherein the flow channels are aligned perpendicular to the ground. Then, in a desired amount, concentration and speed, a metal salt solution is added from below. This creates a gradient that increases from top to bottom.

In Ausführungsformen werden die erste bis vierte Zone nacheinander erzeugt ausgehend von der ersten Zone bis zur vierten Zone. Die Schritte können jedoch in einer Abwandlung von Ausführungsformen auch in einer anderen Reihenfolge und/oder mit anderen Konzentratiansvariationen ausgeführt werden.In embodiments, the first to fourth zones are generated one after the other from the first zone to the fourth zone. However, in a modification of embodiments, the steps may also be performed in a different order and / or with different concentrator variations.

Die aufgebrachte Menge an katalytisch aktiver Komponente kann bei einer nicht oder nur schwach chemisorbierenden Verbindung der katalytisch aktiven Komponente im Wesentlichen von der Konzentration der Lösung sowie von der im Formkörper aufgenommenen Menge abhängig sein. The amount of catalytically active component applied may, in the case of a compound of the catalytically active component which is not or only slightly chemisorbing, be substantially dependent on the concentration of the solution and on the amount absorbed in the molding.

In hier beschriebenen Ausführungsformen kann gelten: Je stärker die Chemisorpion der katalytisch aktiven Komponente auf dem Material des Adsorbats, d. h. des Trägers, umso entscheidender ist die Zeitdauer der Benetzung. So kann bei einer Benetzung, bei der kontinuierlich schrittweise imprägniert wird, z. B. von unten nach oben gepumpt wird, die unterste bzw. zuerst benetzte Zone die höchste Beladung an katalytisch aktiver Komponente aufweisen.In embodiments described herein, the more the chemisorption of the catalytically active component on the adsorbate material, i. H. the carrier, the more crucial is the duration of wetting. Thus, in a wetting, is continuously impregnated in steps, z. B. pumped from bottom to top, the lowest or first wetted zone have the highest loading of catalytically active component.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Strömungskanäle des Katalysator-Formkörpers einseitig, z. B. bis zu einem Drittel ihrer Höhe, mit Metall-Lösung imprägniert werden. Danach können die Strömungskanäle mit dem gleichen Imprägnier-Prozedere von entgegengesetzter Seite aus imprägniert werden. Somit ergeben sich zwei entgegengesetzt verlaufende Gradienten der Metall-Konzentration mit den höchsten Beladungen an den Eintritts- und Austrittsöffnungen. In der Mitte der Strömungskanäle liegt hierbei die niedrigste Konzentration an aktiven Komponenten vor.According to a further embodiment, the flow channels of the catalyst molding can be unilaterally, z. B. up to one-third of their height, be impregnated with metal solution. Thereafter, the flow channels can be impregnated with the same impregnation procedure from the opposite side. This results in two oppositely directed gradients of the metal concentration with the highest loadings at the inlet and outlet openings. In the middle of the flow channels here is the lowest concentration of active components.

In dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform wird in einigen Schritten die Lösung bis zu Füllhöhen gepumpt, die kleiner sind als die Gesamtlänge des Katalysator-Formkörpers. Dadurch entsteht nur in den benetzten Strömungskanälen eine Dotierung mit der katalytisch aktiven Komponente bzw. eine Imprägnierung mit deren Verbindung. Die aufgebrachte Menge an katalytisch aktiver Komponente ist von der Konzentration der Lösung sowie von der am Katalysator-Formkörper adsorbierten Menge abhängig. Dadurch entstehen weniger Verluste an katalytisch aktiver Komponente und der gewünschte Gradient an katalytisch aktiver Komponente ist verfahrenstechnisch einfach zu realisieren.In the process of the present embodiment, in some steps, the solution is pumped to fill levels smaller than the overall length of the catalyst body. As a result, doping with the catalytically active component or impregnation with its compound is produced only in the wetted flow channels. The amount of catalytically active component applied depends on the concentration of the solution and on the amount adsorbed on the shaped catalyst body. This results in fewer losses of catalytically active component and the desired gradient of catalytically active component is procedurally easy to implement.

Das Verfahren nach der vorliegenden Ausführungsform eignet sich insbesondere für eine im Wesentlichen nicht oder nur schwach chemisorbierende Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente, ist aber nicht darauf beschränkt.The method according to the present embodiment is particularly suitable for, but not limited to, a substantially non or only weakly chemisorbing compound or precursor compound of the catalytically active component.

Anschließend an das Verfahren der Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, kann eine Kalzinierung durchgeführt werden, die wie vorstehend beschrieben ist.Subsequent to the method of the embodiment, which in 2 is shown, a calcination can be carried out, which is as described above.

Das Verfahren kann gemäß Ausführungsformen weiter mindestens einen der Schritte umfassen: Ableiten der überschüssigen Lösung aus den Strömungskanälen; Trocknen des imprägnierten Katalysator-Farmkörpers; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers unter Schutzgas oder Argon; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers bei mindestens 750°C; Überführen der katalytisch aktiven Komponente in die Oxidationsstufe 0; und Überführen der katalytisch aktiven Komponente in die Oxidationsstufe 0 durch Wasserstoff. Das Ableiten kann z. B. durch Ausblasen mit Pressluft oder einem anderen Gas oder durch Auspumpen erfolgen.The method may further comprise, according to embodiments, at least one of the steps of: draining the excess solution from the flow channels; Drying the impregnated catalyst-farm body; Calcining the impregnated shaped catalyst body; Calcination of the impregnated shaped catalyst body under inert gas or argon; Calcining the impregnated catalyst article at at least 750 ° C; Transferring the catalytically active component to the oxidation state 0; and converting the catalytically active component to the oxidation state 0 by hydrogen. The derivation can z. B. by blowing out with compressed air or another gas or by pumping out.

Im Verfahren nach Ausführungsformen kann die katalytisch aktive Komponente ein Edelmetall sein. Dabei kann die katalytisch aktive Komponente ausgewählt sein aus z. B. Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram und Mangan oder einer Kombination davon.In the method of embodiments, the catalytically active component may be a noble metal. In this case, the catalytically active component may be selected from z. Platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten and manganese, or a combination thereof.

In Ausführungsformen kann der Katalysator-Formkörper aus einem Trägermaterial bestehen. Alternativ kann der Katalysator-Formkörper ein Trägermaterial aufweisen, das beispielsweise auf dem Formkörper bzw. in dessen Strömungskanälen als Schicht aufgebracht ist. Dabei kann ein offenporiges Trägermaterial verwendet werden. Beispielsweise kann das Trägermaterial ein anorganisches Trägermaterial sein. In Ausführungsformen kann das Trägermaterial ausgewählt sein aus Titanoxid, γ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid, Δ-Aluminiumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Aluminium-Siliziumoxid, Siliziumcarbid, Magnesiumsilikat, Zirkonoxid und einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien.In embodiments, the shaped catalyst body may consist of a carrier material. Alternatively, the shaped catalyst body can have a carrier material, which is applied as a layer, for example, on the shaped body or in its flow channels. In this case, an open-pore carrier material can be used. For example, the carrier material may be an inorganic carrier material. In embodiments, the support material may be selected from titanium oxide, γ-alumina, θ-alumina, Δ-alumina, ceria, silica, zinc oxide, magnesia, alumina-silica, silicon carbide, magnesium silicate, zirconia and a mixture of two or more of the foregoing materials.

Wie oben erläutert kann der Katalysator-Formkörper ein Träger mit parallelen Strömungskanälen, zum Beispiel ein Wabenkörper sein. Insbesondere bevorzugt ist eine Cordierit-Wabe oder eine Metall-Wabe. Cordierit kann z. B. mit der Strukturformel (M)2(Al2Si)[Al2Si4O18], M = Mg oder Fe beschrieben werden.As explained above, the shaped catalyst body may be a carrier with parallel flow channels, for example a honeycomb body. Particularly preferred is a cordierite honeycomb or a metal honeycomb. Cordierite can z. With the structural formula (M) 2 (Al 2 Si) [Al 2 Si 4 O 18 ], M = Mg or Fe.

Die Erfindung betrifft ferner einen Katalysator, der durch das Verfahren gemäß Ausführungsformen erhältlich oder erhalten ist. Der so erzeugte Katalysator besitzt eine Mehrzahl von Strömungskanälen, die jeweils eine Eintrittssöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen, wobei die jeweiligen Strömungskanäle ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle einer katalytisch aktiven Komponente aufweisen. Der Katalysator enthält somit einen entlang oder parallel zu den Strömungskanälen verlaufenden Gradienten der Konzentration der katalytisch aktiven Komponente. Dieser Gradient kann auch zonenweise abgestuft vorliegen. Beispielsweise nimmt die Konzentration von den Eintrittsöffnungen zu den Austrittsöffnungen der Strömungskanäle des Katalysator-Formkörpers ab. Das heißt, dass zum Beispiel ein Katalysator, der in Verbrennungsmotoren eingesetzt wird, auf der Gaseintrittsseite einen höheren Gehalt an katalytisch aktiver Komponente, z. B. ein Edelmetall, besitzt als auf der Gasaustrittsseite. Dadurch läuft die katalysierte Reaktion bei Temperaturen schnell ab, die geringer sind als die Temperaturen, die mit einem Katalysator durchgeführt werden, der keinen Gradienten der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle aufweist. Zudem wird aufgrund der in der ersten Zone des Katalysators entstehenden Reaktionswärme die Reaktion in den nachfolgenden Zonen des Katalysators beschleunigt. Somit kann die Menge an katalytisch aktiver Komponente, die zur Erzeugung des Katalysators verwendet werden muss, geringer sein als in einem Katalysator, der keinen Gradienten der katalytisch aktiven Komponente aufweist, denn in den von der Gaseintrittsseite abgewandten Zonen der Strömungskanäle wird weniger katalytisch aktive Komponente benötigt.The invention further relates to a catalyst obtainable or obtained by the method according to embodiments. The catalyst thus produced has a plurality of flow channels, each having an inlet opening and an outlet opening, wherein the respective flow channels have a flow-directional concentration gradient of a catalytically active component. Of the Catalyst thus contains a gradient of the concentration of the catalytically active component running along or parallel to the flow channels. This gradient can also be graded in zones. For example, the concentration decreases from the inlet openings to the outlet openings of the flow channels of the catalyst molding. That is, for example, a catalyst used in internal combustion engines has a higher content of catalytically active component on the gas entry side, e.g. As a precious metal, has as on the gas outlet side. As a result, the catalyzed reaction proceeds rapidly at temperatures which are lower than the temperatures which are carried out with a catalyst which has no gradient of the catalytically active component along the flow channels. In addition, due to the heat of reaction formed in the first zone of the catalyst, the reaction in the subsequent zones of the catalyst is accelerated. Thus, the amount of catalytically active component that must be used to produce the catalyst, be lower than in a catalyst having no gradient of the catalytically active component, because in the remote from the gas inlet side zones of the flow channels less catalytically active component is needed ,

Im Katalysator gemäß Ausführungsformen kann das Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente aufeinander folgende Zonen der jeweiligen Strömungskanäle bilden. Das Konzentrationsgefälle kann ein in Strömungsrichtung abfallendes und/oder gestuftes Konzentrationsgefälle umfassen. Das Konzentrationsgefälle kann ferner von der jeweiligen Eintrittsöffnung bis zur jeweiligen Austrittsöffnung der Strömungskanäle verlaufen.In the catalyst according to embodiments, the concentration gradient of the catalytically active component can form successive zones of the respective flow channels. The concentration gradient may include a gradient sloping and / or stepped in the flow direction. The concentration gradient can also extend from the respective inlet opening to the respective outlet opening of the flow channels.

Der Katalysator gemäß Ausführungsformen kann außerdem zur Abgasreinigung, beispielsweise in Verbrennungsmotoren, zur stationären und mobilen Abgasreinigung, für den Betrieb von Brennstoffzellen, für Shift-Reaktionen und/oder für Reforming verwendet werden. Der Katalysator kann also in oder im Zusammenhang mit Brennstoffzellenanwendungen, wie Shift-Reaktionen, wie der Wassergas-Shift-Reaktion, oder Reforming, wie Dampfreformierung, eingesetzt werden.The catalyst according to embodiments may also be used for exhaust gas purification, for example in internal combustion engines, for stationary and mobile exhaust gas purification, for the operation of fuel cells, for shift reactions and / or for reforming. The catalyst may thus be used in or in connection with fuel cell applications, such as shift reactions, such as the water gas shift reaction, or reforming, such as steam reforming.

BeispieleExamples

In den folgenden Beispielen werden Katalysator-Formkörper mit jeweils vier Zonen erzeugt, wobei die Katalysator-Formkörper wabenförmig ausgeführt sind und im Folgenden als Waben bezeichnet werden. Für die Erzeugung der Beispiele 1 bis 3 wurden mit Al2O3 beschichtete Cordierit-Waben mit Platin-Sulfit-Säure (PSA) imprägniert. Die Al2O3-Beladung der Waben betrug 50 g/l. Das Volumen der zu beschichtenden Waben betrug 38,0 ml. Ferner hatten die Waben einen Durchmesser von 2,54 cm (1 inch), eine Länge von 7,5057 cm (2,955 inch) und 400 Strömungskanäle pro 6,4516 cm2 (400 cells per square inch). Die schließliche Platin-Konzentration auf der Wabe sollte 1 g Platin pro Liter des Wabenvolumens betragen. Für die Imprägnierung wurde eine wässrige Platin-Lösung aus PSA hergestellt, deren Platin-Konzentration der Menge entspricht, die auf die jeweilige Wabe aufgebracht werden soll. Zur Herstellung der Platin-Lösung wurden 0,36 g PSA-Lösung (10,510 Gew.-% Platin) mit destilliertem Wasser auf 50 ml aufgefüllt.In the following examples, shaped catalyst bodies with four zones each are produced, wherein the shaped catalyst bodies are honeycomb-shaped and are referred to below as honeycombs. For the production of Examples 1 to 3, Al 2 O 3 coated cordierite honeycombs were impregnated with platinum sulfite acid (PSA). The Al 2 O 3 loading of the honeycombs was 50 g / l. The volume of honeycomb to be coated was 38.0 ml. Further, the honeycomb had a diameter of 2.54 cm (1 inch), a length of 7.5557 cm (2.955 inches) and 400 flow channels per 6.4516 cm 2 (400 cells per square inch). The final platinum concentration on the honeycomb should be 1 g of platinum per liter of honeycomb volume. For the impregnation, an aqueous solution of platinum was prepared from PSA, the platinum concentration of which corresponds to the amount to be applied to the respective honeycomb. To prepare the platinum solution, 0.36 g of PSA solution (10.510% by weight of platinum) was made up to 50 ml with distilled water.

Die beschichteten Waben wurden in jedem Beispiel für 3 Stunden bei 550°C kalziniert.The coated honeycombs were calcined at 550 ° C for 3 hours in each example.

Der Platin-Gehalt der Zonen der Waben wurde in Abhängigkeit von der Platin-Konzentration der PSA-Lösung folgendermaßen bestimmt: Die kalzinierten Waben wurden jeweils entsprechend der 4 Zonen mit einer Bandsäge zersägt und das jeweilige Wabenstück per chemischem Aufschluss und ICP analysiert. Die Analysen wurden mit einem ICP der Firma: Spectro; Modell: Modula durchgeführt. Die Proben wurden „dokimastisch” aufgeschlossen. Die dabei verwendeten Chemikalien waren: Kupfer-Flussmittel, Salpetersäure 69% p. A., Salzsäure 37% p. A. Pt-Standardlösung β = 1000 mg/l, Scandium-Standardlösung β = 1000 mg/l. Zusammensetzung des Flussmittels: 420 g Cu2O, 800 g Na2CO3, 360 g Na2B4O7, 140 g Sand, 240 g Weinstein. 25 g Flussmittel wurden in einem Gekrätze-Tiegel vorgelegt. Anschließend wurden 2 g Probe eingewogen. Zusätzlich wurde noch ein gehäufter Löffel Kaliumhydrogentatrat dazugegeben. Die Probe, das Kaliumhydrogentatrat und das Flussmittel wurden mit einem Löffel gut homogenisiert. Die Tiegel wurden im Hochtemperaturofen platziert. Das Ofenprogramm wurde gestartet mit den Generatorparametern: Plasmaleistung: 1400 W, Pumpgeschwindigkeit: 30 Upm, Kühlgas: 14,00 l/min, Hilfsgas: 1,40 l/min, Zerstäubergas: 0,85 l/min. Nachdem die Tiegel auf Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden sie mit einem Hammer zerschlagen und der Kupfer-Regulus wurde heraus geklopft. Der Regulus wurde in ein 250 ml Becherglas gegeben und mit ca. 5 ml bidest. H2O, 20 ml Salzsäure, 15 ml Salpetersäure und einem Rührfisch versetzt. Unter Erhitzen und Rühren wurde der Kupfer-Regulus vollständig gelöst. Die Lösung wurde in einen 250 ml Messkolben überführt, in dem 0,250 ml Scandium-Standardlösung vorgelegt waren. Anschließend wurde die Lösung temperiert, aufgefüllt und geschüttelt. Die Messungen erfolgten im ICP bei folgenden Wellenlängen: 214,423 nm korrigiert mit Sc 361,384 nm; 299,797 nm korrigiert mit Sc 256,023 nm; 177,708 nm; 306,471 nm; 191,170 nm korrigiert mit Sc 256,023 nm; und 304,264 nm korrigiert mit Sc 256,023 nm.The platinum content of the zones of the honeycombs was determined as a function of the platinum concentration of the PSA solution as follows: The calcined honeycombs were sawed in each case corresponding to the 4 zones with a band saw and the respective honeycomb piece was analyzed by chemical digestion and ICP. The analyzes were carried out with an ICP of the company: Spectro; Model: Modula performed. The samples were digested "dokimastisch". The chemicals used were: copper flux, nitric acid 69% p. A. hydrochloric acid 37% p. A. Pt standard solution β = 1000 mg / l, scandium standard solution β = 1000 mg / l. Composition of the flux: 420 g of Cu 2 O, 800 g of Na 2 CO 3 , 360 g of Na 2 B 4 O 7 , 140 g of sand, 240 g of tartar. 25 g of flux were presented in a teaspoon crucible. Subsequently, 2 g of sample were weighed. In addition, a heaped spoonful of potassium hydrogenateate was added. The sample, the potassium hydrogenate and the flux were well homogenized with a spoon. The crucibles were placed in the high temperature oven. The furnace program was started with the generator parameters: Plasma power: 1400 W, pumping speed: 30 rpm, cooling gas: 14.00 l / min, auxiliary gas: 1.40 l / min, atomizing gas: 0.85 l / min. After the crucibles were cooled to room temperature, they were hammered with a hammer and the copper regulus was knocked out. The Regulus was placed in a 250 ml beaker and redistilled with about 5 ml. H 2 O, 20 ml of hydrochloric acid, 15 ml of nitric acid and a stirred fish. With heating and stirring, the copper regulus was completely dissolved. The solution was transferred to a 250 ml volumetric flask containing 0.250 ml of standard scandium solution. Subsequently, the solution was tempered, filled and shaken. The measurements were carried out in ICP at the following wavelengths: 214.423 nm corrected with Sc 361, 384 nm; 299.777 nm corrected with Sc 256.023 nm; 177.708 nm; 306.471 nm; 191.170 nm corrected with Sc 256.023 nm; and 304.264 nm corrected with 256.023 nm Sc.

Zur Kalibrierung wurde zuvor ein Pt-Standard wie oben erläutert hergestellt, ohne dass Probe zugemischt wurde. Nachdem sich der Kupferregulus aufgelöst hat und die Lösung in einen 250 ml Messkolben, in dem 0,250 ml Sc-Standard vorgelegt waren, überführt war, wurde die Pt-Standardlösung hinzugegeben und vermessen.For calibration, a Pt standard was prepared beforehand as explained above, without sample being added. After the copper regulus dissolved and the solution was transferred to a 250 ml volumetric flask in which 0.250 ml Sc standard had been placed, the Pt standard solution was added and measured.

Beispiel 1example 1

In Beispiel 1 wurde in eine erste Wabe (Wabe 1) des oben genannten Wabenvolumens von 38,0 ml die PSA-Lösung bis zu einem Viertel der Wabenhöhe von unten eingepumpt, wobei die Wabe senkrecht angeordnet war, wie in 1 dargestellt. Anschließend wurde die PSA-Lösung 15 Sekunden in der Wabe gehalten. Sodann wurde die PSA-Lösung bis zu der Hälfte der Wabenhöhe gepumpt und ebenfalls 15 Sekunden gehalten. Anschließend wurde bis zu drei Viertel der Wabenhöhe gepumpt und die PSA-Lösung wurde in der Wabe 15 Sekunden gehalten. Schließlich wurde die PSA-Lösung bis über die Wabenhöhe gepumpt und wieder 15 Sekunden in der Wabe gehalten. Danach wurde die PSA-Lösung aus dem Wabenkörper gepumpt.In Example 1, in a first honeycomb (honeycomb 1) of the above-mentioned honeycomb volume of 38.0 ml, the PSA solution was pumped up to a quarter of the honeycomb height from below, with the honeycomb arranged vertically as in 1 shown. Subsequently, the PSA solution was held in the honeycomb for 15 seconds. The PSA solution was then pumped to half the height of the honeycomb and also held for 15 seconds. Subsequently, up to three quarters of the honeycomb height was pumped and the PSA solution was held in the honeycomb for 15 seconds. Finally, the PSA solution was pumped up to the honeycomb level and held again for 15 seconds in the honeycomb. Thereafter, the PSA solution was pumped out of the honeycomb body.

3 zeigt die erzeugte Wabe 1 des Beispiels 1, die durch das schrittweise Pumpen der PSA-Lösung und der Haltezeit von 15 Sekunden mit vier Zonen (Zone 1 bis 4) versehen wurde. Platin-Gehalt der Zonen [g/l] Platin-Gehalt der Zonen [%] Zone 1 1,753 0,125 Zone 2 1,024 0,073 Zone 3 0,814 0,058 Zone 4 0,631 0,045 Durchschnittsbeladung 1,06 0,301 3 shows the produced honeycomb 1 of Example 1, which was provided by the stepwise pumping of the PSA solution and the holding time of 15 seconds with four zones (zones 1 to 4). Platinum content of the zones [g / l] Platinum content of the zones [%] Zone 1 1,753 0,125 Zone 2 1,024 0.073 Zone 3 0.814 0.058 Zone 4 0.631 0,045 Average load 1.06 0.301

3 zeigt die in Beispiel 1 hergestellte Wabe 1, an deren Rand Strömungskanäle geöffnet sind. Man sieht anhand der Verfärbung der in 3 dargestellten geöffneten Strömungskanäle, dass die Zone 1 dunkler ist als die anderen Zonen und damit die Platin-Beladung in Zone 1 höher ist als in den anderen Zonen und zonenweise abgestuft bis zur Zone 4 abnimmt. 3 shows the honeycomb 1 produced in Example 1, at the edge of flow channels are opened. You can see from the discoloration of in 3 shown opened flow channels that the zone 1 is darker than the other zones and thus the platinum loading in zone 1 is higher than in the other zones and zoned graduated to zone 4 decreases.

Beispiel 2Example 2

In diesem Beispiel wurde das Beispiel 1 mit einer zweiten Wabe (Wabe 2) wiederholt, wobei nach jedem Pumpschritt die Haltezeit 30 Sekunden betrug. Tabelle 2 gibt die Platinbeladungen der einzelnen Zone wieder. Platin-Gehalt der Zonen [g/l] Platin-Gehalt der Zonen [%] Zone 1 1,899 0,184 Zone 2 1,115 0,108 Zone 3 0,764 0,074 Zone 4 0,444 0,043 Durchschnittsbeladung 1,06 0,409 In this example, Example 1 was repeated with a second honeycomb (honeycomb 2), with the hold time being 30 seconds after each pumping step. Table 2 shows the platinum loadings of each zone. Platinum content of the zones [g / l] Platinum content of the zones [%] Zone 1 1,899 0.184 Zone 2 1,115 0.108 Zone 3 0.764 0.074 Zone 4 0.444 0.043 Average load 1.06 0.409

4 zeigt die im Beispiel 2 erhaltene Wabe 2, an deren Rand Strömungskanäle geöffnet sind. Auch hier ist anhand der Verfärbung der Zonen zu erkennen, dass ausgehend von Zone 1 bis zur Zone 4 der Platin-Gehalt abgestuft abnimmt. 4 shows the honeycomb 2 obtained in Example 2, at the edge of flow channels are open. Here, too, it can be seen from the discoloration of the zones that, starting from zone 1 to zone 4, the platinum content decreases in a stepped manner.

Beispiel 3Example 3

Im Beispiel 3 wurde das Beispiel 1 wiederholt, wobei jedoch nach jedem Pumpschritt die PSA-Lösung in der Wabe (Wabe 3) für 60 Sekunden gehalten wurde. Tabelle 3 gibt die erhaltene Platin-Beladung der Wabe wieder. Platin-Gehalt der Zonen [g/l] Platin-Gehalt der Zonen [%] Zone 1 2,009 0,217 Zone 2 1,250 0,135 Zone 3 0,648 0,07 Zone 4 0,315 0,034 Durchschnittsbeladung 1,06 0,456 In Example 3, Example 1 was repeated except that after each pumping step the PSA solution in the honeycomb (honeycomb 3) was held for 60 seconds. Table 3 shows the obtained platinum loading of the honeycomb. Platinum content of the zones [g / l] Platinum content of the zones [%] Zone 1 2,009 0.217 Zone 2 1,250 0.135 Zone 3 0.648 0.07 Zone 4 0.315 0.034 Average load 1.06 0.456

5 zeigt die im Beispiel 3 hergestellte Wabe 3, an deren Rand Strömungskanäle geöffnet sind. Insgesamt besitzt die Wabe 3 eine dunklere Verfärbung in den Strömungskanälen als die Waben 1 und 2, wobei ebenfalls eine Aufhellung der Verfärbung von Zone 1 bis Zone 4 festzustellen ist, was einen abnehmenden Platin-Gehalt von Zone 1 zu Zone 4 verdeutlicht. 5 shows the honeycomb 3 produced in Example 3, at the edge of flow channels are opened. Overall, the honeycomb 3 has a darker discoloration in the flow channels than the honeycomb 1 and 2, where also a brightening of the discoloration of zone 1 to zone 4 is observed, which illustrates a decreasing platinum content from zone 1 to zone 4.

6 stellt einen Vergleich der in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen gezonten Waben 1 bis 3 in Bezug auf die Platin-Beladung pro Zone dar. Es ist aus 6 ersichtlich, dass in jedem Beispiel die Platin-Beladung von Zone 1 bis Zone 4 abnimmt. Zudem ist erkennbar, dass eine höhere Platin-Konzentration der PSA-Lösung, wie in Beispiel 3 (Wabe 3), zu einer höheren Aufnahme des Platins in die Wabenwände und dadurch zu einer höheren Platin-Beladung in den Zonen 1 und 2 führt. 6 FIG. 4 illustrates a comparison of the zoned honeycombs 1 to 3 obtained in Examples 1 to 3 with respect to the platinum loading per zone. It is 6 It can be seen that in each example the platinum loading decreases from zone 1 to zone 4. In addition, it can be seen that a higher platinum concentration of the PSA solution, as in Example 3 (honeycomb 3), leads to a higher uptake of platinum into the honeycomb walls and thereby to a higher platinum loading in zones 1 and 2.

Die Waben der Beispiele 1 bis 3 wurden jeweils mit 1 g Platin pro Liter Wabenvolumen beschichtet. Da das Wabenvolumen jeweils 0,038 l betrug, wurde eine Absolutmenge an Platin von 0,038 g auf die Waben aufgebracht. Bei einer gleichmäßigen, d. h. homogenen, Beschichtung des Katalysatorformkörpers ohne Konzentrationsgradient, hätte jede Zone eine Menge Platin von 1 g/l aufgenommen. Durch die Erfindung lässt sich hingegen jede Zone der Waben mit einer beliebigen Platinmenge imprägnieren, in Abhängigkeit von der Haltezeit der Platin-Lösung. Dies gilt für beliebig viele Zonen.The honeycombs of Examples 1 to 3 were each coated with 1 g of platinum per liter of honeycomb volume. Since the honeycomb volume was 0.038 l each, an absolute amount of platinum of 0.038 g was applied to the honeycombs. For a uniform, d. H. homogeneous coating of the shaped catalyst body without concentration gradient, each zone would have absorbed a lot of platinum of 1 g / l. By contrast, the invention makes it possible to impregnate each zone of the honeycomb with an arbitrary amount of platinum, depending on the retention time of the platinum solution. This applies to any number of zones.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Structured Catalysts and Reactors; Second Edition; Seite 761; 2006; Taylor and Francis Group [0003] Structured Catalysts and Reactors; Second edition; Page 761; 2006; Taylor and Francis Group [0003]
  • Structured Catalysts and Reactors; Second Edition; Seite 764; 2006; Taylor and Francis Group [0004] Structured Catalysts and Reactors; Second edition; Page 764; 2006; Taylor and Francis Group [0004]

Claims (19)

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, umfassend a) Bereitstellen eines Katalysator-Formkörpers (40), der eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthält, die jeweils eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen; und b) schrittweises Imprägnieren der Strömungskanäle mit einer Lösung (12; 13) einer Verbindung einer katalytisch aktiven Komponente.Process for the preparation of a catalyst comprising a) providing a shaped catalyst body ( 40 ) containing a plurality of flow channels each having an inlet opening and an outlet opening; and b) stepwise impregnating the flow channels with a solution ( 12 ; 13 ) a compound of a catalytically active component. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Imprägnieren schrittweise ausgehend von den Eintrittsöffnungen der Strömungskanäle und/oder zonenweise durchgeführt wird; und/oder wobei durch das schrittweise Imprägnieren aufeinander folgende Zonen der jeweiligen Strömungskanäle erzeugt werden; und/oder wobei durch das schrittweise Imprägnieren aufeinander folgenden Zonen der jeweiligen Strömungskanäle nacheinander kumulativ imprägniert werden.Method according to claim 1, wherein the impregnation is carried out stepwise starting from the inlet openings of the flow channels and / or in zones; and or wherein successive zones of the respective flow channels are produced by the stepwise impregnation; and or wherein sequentially impregnating successive zones of the respective flow channels are successively cumulatively impregnated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt wird; und/oder wobei ein in Strömungsrichtung abfallendes und/oder gestuftes Konzentrationsgefälle erzeugt wird; und/oder wobei das Konzentrationsgefälle von der jeweiligen Eintrittsöffnung bis zur jeweiligen Austrittsöffnung der Strömungskanäle verläuft.Method according to claim 1 or 2, wherein a downstream concentration gradient of the catalytically active component is created along the flow channels; and or wherein a downstream sloping and / or stepped concentration gradient is generated; and or wherein the concentration gradient extends from the respective inlet opening to the respective outlet opening of the flow channels. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das schrittweise Imprägnieren durch schrittweises Einbringen oder Pumpen der Lösung (12) in die Strömungskanäle durchgeführt wird.Process according to any one of the preceding claims, wherein the stepwise impregnation is carried out by incrementally introducing or pumping the solution ( 12 ) is performed in the flow channels. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verbindung eine chemisorbierende Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente ist; und/oder wobei die Verbindung Platin-Sulfit-Säure oder Platin-Nitrat ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the compound is a chemisorbing compound or precursor compound of the catalytically active component; and or wherein the compound is platinum sulfite acid or platinum nitrate. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen zwei oder mehreren aufeinander folgenden Schritten des Imprägnierens die Lösung in den befüllten Zonen für eine Zeitdauer gehalten wirdA method according to any one of the preceding claims, wherein between two or more successive impregnation steps, the solution is held in the filled zones for a period of time Verfahren nach Anspruch 6, wobei zwischen mehreren aufeinander folgenden Schritten des Imprägnierens eine gleiche oder eine unterschiedliche Zeitdauer eingestellt wird; und/oder wobei in Abhängigkeit von der Adsorptions- oder Chemisorptionsstärke der Lösung und der eingestellten Zeitdauer ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt wird.Method according to claim 6, wherein an equal or a different period of time is set between several successive steps of impregnation; and or wherein, depending on the adsorption or chemisorption strength of the solution and the set period of time, a flow gradient of the catalytically active component is generated along the flow channels. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das schrittweise Imprägnieren durch mehrfaches Einbringen oder Pumpen der Lösung (13) in die Strömungskanäle bis zu unterschiedlichen Füllständen durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the stepwise impregnation by repeated introduction or pumping of the solution ( 13 ) is performed in the flow channels to different levels. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Füllstände Zonengrenzen der aufeinander folgenden Zonen entsprechen und/oder für unterschiedliche Füllstände unterschiedliche Konzentrationen der Lösung gewählt werden.Method according to claim 8, wherein the fill levels correspond to zone boundaries of the successive zones and / or different concentrations of the solution are selected for different fill levels. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verbindung eine im Wesentlichen nicht oder schwach chemisorbierende Verbindung oder Vorläufer-Verbindung der katalytisch aktiven Komponente ist; und/oder wobei die Verbindung ausgewählt ist aus Salzen oder Verbindungen von Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram, Mangan oder einer Kombination davon.Method according to claim 8 or 9, wherein the compound is a substantially non or weakly chemisorbent compound or precursor compound of the catalytically active component; and or wherein the compound is selected from salts or compounds of platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten, manganese or a combination thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei in Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung und der vom Katalysator-Formkörper aufgenommenen Menge der Verbindung ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente entlang der Strömungskanäle erzeugt wird.Method according to one of claims 8 to 10, wherein depending on the concentration of the solution and the amount absorbed by the catalyst body of the compound, a flow-directional concentration gradient of the catalytically active component along the flow channels is generated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend mindestens einen der Schritte: Ableiten der überschüssigen Lösung aus den Strömungskanälen; Trocknen des imprägnierten Katalysator-Formkörpers; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers unter Schutzgas oder Argon; Kalzinieren des imprägnierten Katalysator-Formkörpers bei mindestens 750°C; Überführen der katalytisch aktiven Komponente in die Oxidationsstufe 0; und Überführen der katalytisch aktiven Komponente in die Oxidationsstufe 0 durch Wasserstoff. The method of any one of the preceding claims, further comprising at least one of: deriving the excess solution from the flow channels; Drying the impregnated catalyst shaped body; Calcining the impregnated shaped catalyst body; Calcination of the impregnated shaped catalyst body under inert gas or argon; Calcining the impregnated catalyst article at at least 750 ° C; Transferring the catalytically active component to the oxidation state 0; and converting the catalytically active component to the oxidation state 0 by hydrogen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente ein Edelmetall ist; und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente ausgewählt ist aus Platin, Palladium, Gold, Silber, Ruthenium, Rhodium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Kupfer, Eisen, Wolfram, Mangan oder einer Kombination davon.A method according to any one of the preceding claims, wherein the catalytically active component is a noble metal; and / or wherein the catalytically active component is selected from platinum, palladium, gold, silver, ruthenium, rhodium, cobalt, nickel, vanadium, copper, iron, tungsten, manganese or a combination thereof. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Katalysator-Formkörper und/oder die Strömungskanäle ein Trägermaterial aufweisen oder mit einem Trägermaterial beschichtet sind wobei das Trägermaterial offenporig ist; und/oder wobei das Trägermaterial ein anorganisches Trägermaterial ist; und/oder wobei das Trägermaterial ausgewählt ist aus Titanoxid, γ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid, Δ-Aluminiumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Aluminium-Siliziumoxid, Siliziumcarbid, Magnesiumsilikat, Zirkonoxid und einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien.Method according to one of the preceding claims, wherein the catalyst shaped body and / or the flow channels comprise a carrier material or are coated with a carrier material, wherein the carrier material is open-pore; and or wherein the carrier material is an inorganic carrier material; and or wherein the support material is selected from titanium oxide, γ-alumina, θ-alumina, Δ-alumina, ceria, silica, zinc oxide, magnesia, alumina-silica, silicon carbide, magnesium silicate, zirconia, and a mixture of two or more of the foregoing materials. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Katalysator-Formkörper mindestens ein Element ist ausgewählt aus einem Träger mit parallelen Strömungskanälen, einem Wabenkörper, einer Cordierit-Wabe und einer Metall-Wabe.A method according to any one of the preceding claims, wherein the shaped catalyst body is at least one element selected from a parallel flow channel carrier, a honeycomb body, a cordierite honeycomb and a metal honeycomb. Katalysator, erhältlich oder erhalten durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.Catalyst obtainable or obtained by a process according to any one of the preceding claims. Katalysator, insbesondere nach Anspruch 16, umfassend einen Katalyator-Formkörper, der eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthält, die jeweils eine Eintrittssöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen; wobei die jeweiligen Strömungskanäle ein in Strömungsrichtung verlaufendes Konzentrationsgefälle einer katalytisch aktiven Komponente aufweisen.A catalyst, in particular according to claim 16, comprising a catalyst-shaped body containing a plurality of flow channels, each having an inlet opening and an outlet opening; wherein the respective flow channels have a flow-directional concentration gradient of a catalytically active component. Katalysator nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Konzentrationsgefälle der katalytisch aktiven Komponente aufeinander folgende Zonen der jeweiligen Strömungskanäle bildet; und/oder wobei das Konzentrationsgefälle ein in Strömungsrichtung abfallendes und/oder gestuftes Konzentrationsgefälle umfasst; und/oder wobei das Konzentrationsgefälle von der jeweiligen Eintrittsöffnung bis zur jeweiligen Austrittsöffnung der Strömungskanäle verläuft.Catalyst according to claim 16 or 17, wherein the concentration gradient of the catalytically active component forms successive zones of the respective flow channels; and or wherein the concentration gradient comprises a decreasing in the flow direction and / or stepped concentration gradient; and or wherein the concentration gradient extends from the respective inlet opening to the respective outlet opening of the flow channels. Verwendung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 16 bis 18 zur Abgasreinigung, zur stationären und/oder mobilen Abgasreinigung, für den Betrieb von Brennstoffzellen, für Shift-Reaktionen und/oder für Reforming.Use of a catalyst according to one of claims 16 to 18 for exhaust gas purification, for stationary and / or mobile exhaust gas purification, for the operation of fuel cells, for shift reactions and / or for reforming.
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