Способ получения высокодисперсного каталитически активного материала для очистки газовых выбросов от монооксида углерода

Изобретение относится к способу получения высокодисперсного каталитически активного материала для очистки газовых выбросов от монооксида углерода, заключающемуся в соосаждении гидроксидов церия, и олова, и меди при мольном соотношении Ce:Sn:Cu = 8:1:1 или гидроксидов церия, и олова, и марганца в мольном соотношении Ce:Sn:Mn = 8:1:1 гидроксидом аммония в изопропиловом спирте с последующей термической обработкой в стационарных условиях при температуре 500-600˚С. Технический результат заключается в увеличении каталитической активности в реакции окисления монооксида углерода. 7 пр.

 

Изобретение относится к области катализа и может быть использовано для получения высокодисперсных каталитически активных материалов MeOx-CeO2-SnO2, где Me – Cu, Mn, имеющих высокую удельную поверхность, которые могут быть использованы в качестве катализаторов и носителей, а также в других областях науки и техники.

Высокодисперсные каталитически активные материалы на основе кристаллической решетки диоксида церия, в состав которых помимо диоксида церия входят d- и f- элементы, получают путем твердофазного синтеза, золь-гель технологий, гидротермального синтеза и др. Выбор компонентов, как правило, обусловлен требуемыми эксплуатационными свойствами. Например, введение ионов Cu2+ и Mn3+ в кристаллическую решетку диоксида церия способствует повышению каталитической активности в низкотемпературной области. Модифицирование ионами Zr4+ позволяет увеличить термическую стойкость, что является актуальным при эксплуатации катализатора в области высоких температур. Допирование диоксида церия ионами Sn4+ приводит к повышению сероустойчивости, что необходимо для решения проблемы дезактивации катализатора очистки выбросов дизельных двигателей вследствие блокирования активных центров катализатора сернистыми соединениями.

Известен способ получения каталитически активных материалов Sn-Ce-O путем термического разложения соединений олова и церия с применением предварительной «мокрой гомогенизации» (Mihaiu S., Braleanu A., Ban M., Madarasz J., Pokol G. Sn-Ce-O advanced materials obtained by thermal decomposition of some precursors// Journal of optoelectronics and advanced materials. 2006. V. 8. N.2. P.572-575). Исходные прекурсоры SnC2O4 и (NH4)2Ce(NO3)6, смешанные в мольном соотношении Sn:Ce = 0,25 - 1, подвергают «мокрой гомогенизации» в течение 30 мин (в этаноле) в агатовой ступке и прокаливают при температуре 400˚С в течение 1 часа. Удельная поверхность синтезированных образцов составила 40 – 58 м2/г. Недостатком метода является аморфное состояние синтезированного материала, что приводит к низкой термической устойчивости катализатора, деградации удельной поверхности и, как следствие, снижению каталитической активности, что в значительной мере ограничивает область его применения.

Известен способ синтеза каталитически активных материалов CeO2/SnO2 с применением пленкообразующего раствора (ПОР) (Халипова О.С., Кузнецова С.А. Галанов С.И., Козик В.В. Синтез каталитически активных материалов CeO2/SnO2 с применением пленкообразующего раствора// Неорганические материалы. 2013. Т. 49. №.7. С.729-732). Нанесенный катализатор представляет смесь CeO2 и SnO2 на стекловолокне. Синтез данных материалов состоит из трех стадий: подготовка носителя – стекловолокна марки КС-151-ЛА (240), нанесение оксида олова (IV) и последующее импрегнирование диоксида церия. Подготовку носителя осуществляют путем предварительного отжига при температуре 500˚С с целью удаления загрязнителей с его поверхности. Раствор нитрата олова (II) наносят на стекловолокно методом пропитки, сушат при температуре 60˚С и прокаливают при температуре 500˚С. Для нанесения слоя диоксида церия применяют пленкообразующий раствор гидратированного гидроксосалицилата церия (III) спиртового раствора СеО26Н4ОНСООН, который предварительно выдерживают в течение 3 суток. Полученный ПОР наносят методом вытягивания со скоростью 100 мм/мин на устройстве с автоматическим блоком управления. Полученные образцы сушат при температуре 60˚С в течение 1 часа и прокаливают при температуре 750˚С в течение 4 часов. Недостаток данного метода - значительная трудоемкость процесса

Известен способ получения каталитической композиции оксидов церия и циркония (патент RU 2 648 072 C2) (прототип). Композиция содержит оксиды циркония, церия, олова: 1,0-15,0 масс. %., лантана: 0,1-10 масс.%, иттрия или гадолиния: 3,0 - 20,0 масс.%, празеодима или неодима: 0,0 – 10,0 масс.%. Молярное соотношение Ce/Zr может составлять от 0,10 до 4,00. Способ состоит из нескольких стадий. Предварительно приготовленные растворы нитратов церия, олова и других металлов, входящих в состав каталитической композиции тщательно перемешивают, затем добавляют концентрированный раствор гидроксида аммония. Полученный раствор помещают в автоклав из нержавеющей стали, выдерживают при температуре 150˚С в течение 2 часов при постоянном перемешивании. Затем в суспензию добавляют анионные и неионные поверхностно-активные вещества, полиэтиленгликоли, карбоновые кислоты и их соли. По истечении одного часа полученный осадок отфильтровывают, промывают водным раствором гидроксида аммония. Затем осадок прокаливают при температуре 840˚С в течение 2 часов в стационарных условиях. Синтезированный материал имеет удельную поверхность 59-64 м2/г. Недостатком данного способа является трудоемкость, многостадийность процесса, использование автоклава и образование большого количества жидких отходов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является синтез высокодисперсного каталитически активного материала Ме2О3-CeO2-SnO2, в которых содержание СеО2 составляет – 70-90 мол.%, SnO2 - 5-20 мол.%, Ме2О3 – 0 - 10 мол.%, где Me – Cu, Mn, имеющих кристаллическую решетку диоксида церия, развитую удельную поверхность, обладающих каталитической активностью в реакции окисления монооксида углерода и который применяется для очистки газовых выбросов от монооксида углерода.

Поставленная задача решается путем соосаждения гидроксидов металлов гидроксидом аммония в водно-органической среде с последующей термической обработкой при температуре 500-600˚С в стационарных условиях. Полученный данным способом материал имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 40 – 50 м2/г, общую пористость 0,150 - 0,178 см3/г, проявляет высокую каталитическую активность в реакции окисления монооксида углерода.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Растворы хлорида олова (II), нитрата церия (III) с концентрацией 0,2 моль/л, приготовленные путем растворения солей в изопропиловом спирте. Полученные растворы смешивают в мольном соотношении 1:5. Полученную смесь тщательно перемешивают и медленно приливают концентрированный раствор гидроксида аммония (15 моль/л) до достижения рН 9-10. Процесс проводят при температуре 20-25˚С. Затем суспензию оставляют для «старения» под слоем маточного раствора в течение 30 - 60 мин. Полученный осадок отфильтровывают, тщательно отмывают от хлорид- и нитрат-ионов. Осадок сушат в течение 20 часов при температуре 80 - 90 ˚С и прокаливают при температуре 550˚С в течение 2 часов. Полученный материал Sn0,2Ce0,8O2, по данным рентгенофазового анализа, имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 47 м2/г, общий объем пор 0,158 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для газовой смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 –89,8 об.%, при объемной скорости 12 000 ч-, составила 115 ˚С.

Пример 2. В условиях примера 1 в качестве растворителя исходных солей применяют этиловый спирт. Исходные растворы хлорида олова (II) и нитрата церия (III) смешивали в мольном соотношении 1:9. Полученный материал Sn0,1Ce0,9O2 имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 45,7 м2/г, общий объем пор 0,161 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для модельной смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 – 89,2 об.%, при объемной скорости 12 000 ч- составила 292 ˚С.

Пример 3. В условиях примера 1 исходные растворы хлорида олова (II) и нитрата церия (III) смешивают в соотношении 1:4 и проводят прокаливание при температуре 600 °C в течение 2 часов. Полученный материал Sn0,2Ce0,8O2 имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 43,5 м2/г, общий объем пор 0,158 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для модельной смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 – 89,2 об.%, при объемной скорости 12 000 ч- составила 305 ˚С

Пример 4. В условиях примера 1 применяют исходные растворы нитрата церия (III), хлорида олова (II) и нитрата меди (II) c концентрацией 0,2 моль/л. Растворы тщательно перемешивают в мольном соотношении 1:1:8. Полученный материал, по данным рентгенофазового анализа, Cu0,1Sn0,1Ce0,8O2 имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 49 м2/г, общий объем пор 0,173 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для модельной смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 – 89,2 об.%, при объемной скорости 12 000 ч- составила - 120 ˚С

Пример 5. В условиях примера 1 применяют исходные растворы нитрата церия (III), хлорида олова (II) и нитрата марганца (III) c концентрацией 0,2 моль/л. Растворы тщательно перемешивают в соотношении 1:1:8. Полученный материал Mn0,1Sn0,1Ce0,8O2, по данным рентгенофазового анализа, имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 50 м2/г, общий объем пор 0,177 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для модельной смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 – 89,2 об.%, при объемной скорости 12 000 ч- составила - 123 ˚С

Пример 6. Растворы хлорида олова (II), нитрата церия (III) с концентрацией 0,2 моль/л, приготовленные путем растворения солей в изопропиловом спирте. Полученные растворы смешивают в мольном соотношении 1:5. Полученную смесь тщательно перемешивают и медленно приливают концентрированный раствор гидроксида аммония (15 моль/л) до достижения рН 9-10. Процесс проводят при температуре 20-25˚С. Затем суспензию оставляют для «старения» под слоем маточного раствора в течение 30 - 60 мин. Полученный осадок отфильтровывают, тщательно отмывают от хлорид- и нитрат-ионов. Осадок сушат в течение 20 часов при температуре 80 - 90 ˚С и прокаливают при температуре 400˚С в течение 2 часов. Полученный материал находится в рентгеноаморфном состоянии, что является непригодным для дальнейшего применения.

Пример 7. Растворы хлорида олова (II), нитрата церия (III) с концентрацией 0,2 моль/л, приготовленные путем растворения солей в изопропиловом спирте. Полученные растворы смешивают в мольном соотношении 1:5. Полученную смесь тщательно перемешивают и медленно приливают концентрированный раствор гидроксида аммония (15 моль/л) до достижения рН 9-10. Процесс проводят при температуре 20-25˚С. Затем суспензию оставляют для «старения» под слоем маточного раствора в течение 30 - 60 мин. Полученный осадок отфильтровывают, тщательно отмывают от хлорид- и нитрат-ионов. Осадок сушат в течение 20 часов при температуре 80 - 90 ˚С и прокаливают при температуре 700˚С в течение 2 часов. Полученный материал Sn0,2Ce0,8O2, по данным рентгенофазового анализа, имеет кристаллическую решетку диоксида церия, удельную поверхность 35 м2/г, общий объем пор 0,118 см3/г. Температура полной конверсии в реакции окисления СО на проточной установке для газовой смеси: СО -1,2 об.%, О2 – 10 об.%, N2 –89,8 об.%, при объемной скорости 12 000 ч-, составила 176 ˚С.

Способ получения высокодисперсного каталитически активного материала для очистки газовых выбросов от монооксида углерода, заключающийся в соосаждении гидроксидов церия, и олова, и меди при мольном соотношении Ce:Sn:Cu = 8:1:1 или гидроксидов церия, и олова, и марганца в мольном соотношении Ce:Sn:Mn = 8:1:1 гидроксидом аммония в изопропиловом спирте с последующей термической обработкой в стационарных условиях при температуре 500-600˚С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализатору окисления для обработки выхлопных газов, производимых дизельным двигателем, включающему носитель и каталитический слой, включающий первый подложечный материал носителя, палладий и платину.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к производству новых форм катализаторов в виде композитов, содержащих каталитически активные частицы (оксиды хрома, никеля или кобальта, покрытые диоксидом титана) в виде слоистых полых сфер, для процессов превращения углеводородов, в том числе глубокого окисления ароматических углеводородов.

Изобретение относится к способу получения катализатора гидроконверсии с бимодальной пористой структурой, с полностью смешиваемой активной фазой, содержащего по меньшей мере один металл группы VIB периодической системы элементов, необязательно по меньшей мере один металл группы VIII периодической системы элементов, необязательно фосфор и матрицу из обожженного оксида алюминия, имеющую содержание оксида алюминия более или равное 90% и содержание оксида кремния не более 10% по весу в эквиваленте SiO2 относительно массы матрицы, включающий этапы (а)–(j), раскрытые в п.1 формулы изобретения.

Изобретение относится к мезопористому и макропористому катализатору гидроконверсии с активной фазой, к способу получения такого катализатора, а также к способу гидроочистки тяжелого углеводородного сырья.

Изобретение относится к способу получения катализатора гидроочистки дизельных фракций. Гидроксид алюминия в форме бемита или псевдобемита смешивают с порошками оксида молибдена, кобальта углекислого основного или никеля углекислого основного, взятых в массовом соотношении от 1,7:1 до 2,3:1.

Изобретение относится к области экологии, а именно к катализаторам окисления сажи и способу их получения, так как выброс токсичных соединений из двигателей существенно угрожает экологии.
Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к носителям катализаторов, которые могут быть использованы для процессов паровой конверсии. Описан носитель катализатора, включающий металлическую основу и нанесенную на него многослойную композицию, в которой по крайней мере один слой является пористым.

Предложена композитная подложка катализатора гидрирования, содержащая полукоксовый порорасширяющий материал, молекулярное сито и отработанный катализатор каталитического крекинга.

Описан катализатор для получения α,β-ненасыщенной карбоновой кислоты путем газофазного окисления α,β-ненасыщенного альдегида, причем катализатор включает формованное изделие-носитель с нанесенной на него активной массой, отличающейся тем, что степень покрытия активной массой q, где, составляет самое большее 0,26 мг/мм2, причем Q - это доля активной массы катализатора в мас.%, a Sm - удельная геометрическая поверхность формованного изделия-носителя в мм2/мг, а активная масса включает мультиэлементный оксид общей формулы (II) где X4 означает один или несколько щелочных и/или щелочно-земельных металлов, X5 означает один или несколько элементов из группы Si, Al, Ti и Zr, а означает число в пределах от 2 до 4, b означает число в пределах от 0 до 3, с означает число в пределах от 0,5 до 3, е означает число в пределах от 0 до 2, f означает число в пределах от 0 до 40 и n означает стехиометрический коэффициент элемента кислорода, который определяется стехиометрическими коэффициентами отличных от кислорода элементов, а также их валентностью в (II).

Изобретение относится к способу получения катализатора для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газовых промышленных выбросов, согласно которому пористую основу покрывают каталитическим покровным слоем, причем в качестве пористой основы используют пористую керамическую заготовку, которую вначале прокаливают в вакуумной муфельной печи при температуре 630-632°С в течение 13-15 минут с последующим остыванием до 30°С, погружают в жидкость со взвешенными в ней мелкими частицами гидрата окиси алюминия в концентрации 7-9% с высокотемпературным связующим и удерживают в ней в течение 3 минут, а затем высушивают при температуре до 75°С, после чего прокаливают в течение 10-12 минут в муфельной печи при температуре 780-783°С с последующим остыванием до 30°С и помещают на 3 минуты в смесь в равных частях органических растворителей (мас.% бутиловый спирт - 20 ацетон - 10 сольвент - 33, бензин - 10 и изопропанол - 27), солей недрагоценных металлов (мас.%: вольфрама - 9, молибдена - 23, титана - 7 и аллюминия - 61) и взвешенных в ней смеси мелких частиц (мас.%: двуокиси титана - 50 и двуокиси бемита - 50) и далее извлекают из смеси и после удаления стекающего ее остатка высушивают в безвоздушной камере при температуре 32-36°С и производят термообработку для перевода солей металлов в оксиды, которую проводят при температуре 633-987°С в течение двух минут.

Изобретение относится к мезопористому и макропористому катализатору гидроконверсии с активной фазой, к способу получения такого катализатора, а также к способу гидроочистки тяжелого углеводородного сырья.

Изобретение относится к мезопористому и макропористому катализатору гидроконверсии с активной фазой, к способу получения такого катализатора, а также к способу гидроочистки тяжелого углеводородного сырья.

Изобретение относится к способу получения растворимого в углеводородах молибденового катализатора для эпоксидирования олефиновых углеводородов органическими гидропероксидами.

Изобретение относится к способу получения растворимого в углеводородах молибденового катализатора для эпоксидирования олефиновых углеводородов органическими гидропероксидами.

Изобретение относится к способу получения катализатора на подложке, содержащего сплав платины и палладия, который пригоден для использования в качестве катализаторов окисления в каталитических конвертерах, установленных на транспортных средствах с дизельным двигателем.

Изобретение относится к способу получения катализатора на подложке, содержащего сплав платины и палладия, который пригоден для использования в качестве катализаторов окисления в каталитических конвертерах, установленных на транспортных средствах с дизельным двигателем.

Изобретение относится к области получения фотокаталитически активных полупроводниковых пленок. Предложен способ получения фотокаталитически активной пленки, включающий осаждение ионов Cu+2 в виде оксида меди или гидроксида меди из раствора неорганической соли меди на подложку.

Изобретение относится к способам получения полупроводниковых материалов, фотоактивных в видимой области спектра солнечного излучения. Способ включает обработку титаната калия со слоистой структурой водным раствором соли марганца при отношении концентрации переходного металла в водном растворе в моль/г (С) к дозе обрабатываемого титаната калия в моль/г (Д), лежащей в пределах 10-5≤С/Д≤5⋅10-3.

Изобретение относится к катализатору гидрирования олефинов в процессе получения синтетической нефти. Заявляется катализатор, содержащий 41-60 мас.% никеля от массы прокаленного катализатора и носитель, представляющий собой мезопористый оксид алюминия со средним размером частиц 3-7 нм, общим объемом пор не менее 0,85 см3/г, долей мезопор не менее 90% и удельной площадью поверхности не менее 280 м2/г.

Предложен способ приготовления катализатора для гидропереработки нефтяного сырья, включающий смешение основного карбоната никеля, вольфрамовой кислоты и носителя, последующее экструдирование полученной массы, сушку экструдатов и прокаливание.

Изобретение относится к каталитической композиции для обработки выхлопных газов. Композиция представляет собой композицию на основе оксидов циркония, церия, ниобия и олова с массовым содержанием оксида церия 5-50%, оксида ниобия - 5-20%, оксида олова – 1-10% и с содержанием оксида циркония, составляющим остальное количество.

Изобретение относится к способу получения высокодисперсного каталитически активного материала для очистки газовых выбросов от монооксида углерода, заключающемуся в соосаждении гидроксидов церия, и олова, и меди при мольном соотношении Ce:Sn:Cu 8:1:1 или гидроксидов церия, и олова, и марганца в мольном соотношении Ce:Sn:Mn 8:1:1 гидроксидом аммония в изопропиловом спирте с последующей термической обработкой в стационарных условиях при температуре 500-600˚С. Технический результат заключается в увеличении каталитической активности в реакции окисления монооксида углерода. 7 пр.

Наверх