DE102011100017A1 - Process for the preparation of zoned catalysts - Google Patents
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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
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
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:
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
Im nächsten Schritt des in
Wie aus
In der Ausführungsform des Verfahrens, die in
Auf diese Weise werden im Katalysator, der nach dem Verfahren der in
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.
Beispielsweise wird in dem Verfahren, das in
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
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
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.
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.
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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