Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия

Изобретение относится к разработке катализаторов для низкотемпературного окисления оксида углерода и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания и также защиты окружающей среды. Предложен способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия. Осуществляют приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия и пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00. Пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1 мас.%. Затем производят обработку полученной пульпы 10%-ным раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов, выдержку при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 ч и термообработку при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С. Изобретение позволяет получить низкотемпературный катализатор для окисления оксида углерода, имеющий эффективность окисления 97-99%.

 

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности, разработки катализаторов для низкотемпературного окисления оксида углерода, и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания и также защиты окружающей среды.

Известен способ получения катализатора, содержащего пористый носитель и осажденный на нем каталитически активный металл, включающий предварительную стадию активации пористого носителя раствором сенсибилизатора, затем обработку активированного носителя раствором соли каталитически активного металла, выбранного из никеля, палладия, платины, родия, рутения, золота, серебра или их смесей, и стадию восстановления для достижения химического осаждения на нем каталитически активного металла (см. Патент RU №2150322 С1 от 30.04.1998 г., кл. B01J 37/02, 23/38, С01В 15/023, 15/029).

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость и дороговизна получаемого катализатора.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия для окисления оксида углерода, включающий приготовление пропиточного раствора путем растворения хлористого палладия в воде, пропитку носителя этим раствором, восстановление палладия формиатом натрия, отмывку водой пропитанного носителя до отрицательной реакции на хлор-ион и последующую сушку, причем для осуществления возможности окисления оксида углерода при начальной его концентрации до 100 ПДК включительно при конверсии оксида углерода не менее 95% в течение не менее 8 ч, пропитку носителя ведут одновременным погружением всех его частиц в пропиточный раствор с температурой 70-90°С, содержащий 1,5-1,75% палладия, при отношении объема раствора к объему носителя в пределах (1,15÷1,30):1, а перед пропиткой носитель нагревают до температуры пропиточного раствора (70-90°С) (Патент RU №2531621, 2014).

Недостатком прототипа является высокий расход драгоценного металла - палладия, а также низкая эффективность окисления оксида углерода при его низкой концентрации (<5 мг/м3) и при низких температурах (16-22°С).

Техническим результатом (целью изобретения) является получение катализатора окисления оксида углерода, обладающего повышенной эффективностью при низких концентрациях в области комнатных температур.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия, пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при 70-90°С и объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00, обработку пульпы 10% раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов и последующую сушку, причем пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.

Отличие предлагаемого изобретения от прототипа состоит в том, что пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известен способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия, в котором пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.

Эффективность палладиевых катализаторов в окислении оксида углерода до нетоксичного диоксида углерода в огромной степени зависит от распределения металлического палладия на поверхности пор активного оксида алюминия, составляющую 200-300 м2/г.

Снижение концентрации может позволить более равномерно распределить палладий на поверхности и объеме пор основы, причем снижение «пика» кристаллов палладия на поверхности основы может повысить каталитическую активность по оксиду углерода за счет более удачных столкновений контактирующих молекул СО и О2. С другой стороны, применение более интенсивных скоростей нагрева на стадии термообработки продукта позволяет более прочно закрепить металл на поверхности Al2O3, что также положительно сказывается на процессе окисления оксида углерода при низких температурах.

Однако оптимальные режимы достижения поставленной цели могут быть определены только экспериментально.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Готовят пропиточный раствор путем растворения хлорида палладия в воде до концентрации его в растворе 1,0-1,1% масс., и пропитывают им основу одновременным погружением всех ее частиц в пропиточный раствор с температурой 70-90°С, причем соотношение объема пропиточного раствора и объема основы берут в пределах (1,15-1,30):1,00. Затем палладий восстанавливают формиатом натрия при его концентрации 10% масс., после чего отмывают продукт от хлор-иона и осуществляют выдержку обработанного продукта в течение 3,0-3,5 часа при температуре 18-25°С, а затем подвергают сушке до влажности не более 5% и термообрабатывают при подъеме температуры с скоростью 18-20°С/мин до температуры 105-110°С.

Сравнительную оценку катализаторов по эффективности окисления оксида углерода проводили на динамической термостатированной установке в четырех проточных цилиндрических стеклянных реакторах диаметром 20 мм в достаточно жестких (неблагоприятных) условиях: при минимально допустимой толщине слоя катализатора 30 мм и максимально возможной линейной скорости газовоздушного потока 20 см/с. Как правило, при разработке фильтров (устройств) для очистки воздуха от оксида углерода толщина слоя катализатора принимается более 30 мм, а линейная скорость газовоздушного потока - на уровне или менее 20 см/с.

Начальная концентрация оксида углерода в газовоздушной смеси составляла при испытаниях от 90 до 110 мг/м3; температура окружающей среды и газовоздушного потока от 20 до 22°С; относительная влажность газовоздушной смеси от 70 до 80%; продолжительность испытаний 8 ч.

Начальную, Сн, мг/м3, и выходную, Св, мг/м3, концентрации оксида углерода определяли газохроматографическим методом с чувствительностью 0,05 мг/м3⋅мм.

Эффективность окисления оксида углерода, Э, %, оценивали как долю окисленного оксида углерода, выраженную в процентах от начальной концентрации, и к концу каждого часа вычисляли по формуле

Э=(Снв)/Сн⋅100%.

Конечное численное значение величины эффективности определяли как среднее арифметическое из полученных значений за 8 часов испытаний.

Полученный по данному способу палладиевый катализатор низкотемпературного окисления оксида углерода имел эффективность 98-99%.

Следующие примеры поясняют сущность изобретения.

Пример 1. В 31 л воды вносится 300 г хлорида палладия, 100 мл соляной кислоты и раствор нагревают до 70-90°С, причем выдерживают объемное соотношение пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1. В течение часа происходит полное растворение хлорида палладия с некоторым выкипанием воды. В конечный объем 30 л (концентрация хлорида палладия 1,0% масс.) высыпают 25 л основы. Пульпа выдерживается 4 часа, затем охлаждается до 60°С, и в нее выливаются заранее приготовленные 30 л раствора, содержащего 3,0 кг формиата натрия (концентрация раствора 10% масс.). Восстановление ведется 1,0-1,5 часа.

Полученные частицы отмываются дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлор-ион и осуществляют выдержку обработанного продукта в течение 3,5 часа при температуре 25°С, а затем высушивают до влажности не более 5% и термообработку проводят при 110°С со скоростью подъема температуры 20°С/мин.

Полученный катализатор имел эффективность 98%.

Пример 2. Аналогично примеру 1, кроме того, что в 31 л воды вносится 335 г хлорида палладия (концентрация хлорида палладия 1,1% масс.), а выдержку обработанного продукта осуществляют в течение 3,0 часов при температуре 18°С и термообработку проводят при 105°С со скоростью подъема температуры 18°С/мин.

Полученный катализатор имел эффективность 97%.

Пример 3. Аналогично примеру 1, кроме того, что в 31 л воды вносится 320 г хлорида палладия (концентрация хлорида палладия 1,06% масс.), а выдержку обработанного продукта осуществляют в течение 3,2 часа при температуре 21°С и термообработку проводят при 110°С со скоростью подъема температуры 19°С/мин.

Полученный катализатор имел эффективность 99%.

Эффективность низкотемпературного окисления оксида углерода палладиевым катализатором на основе активного оксида алюминия, полученного по прототипу (Патент RU №2531621) составляла 94-96%.

В результате отработки заявленного способа изобретения было установлено, что, если концентрация хлорида палладия ниже 1,0%, снижается количество активных каталитических центров палладия, а, если концентрация хлорида палладия выше 1,1%, идет блокировка объема микро- и мезопор основы, которые повышают количество удачных соударений реагирующих молекул.

Относительно времени выдержки обработанного продукта было показано, что при времени выдержки менее 3,0 часа не удается равномерно распределить каталитические комплексы палладия по поверхности основы, а увеличение времени выдержки более 3,5 часа экономически нецелесообразно.

Относительно температуры выдержки отмытого от хлор-иона продукта показано, что при температуре ниже 18°С формование каталитически активного палладия замедляется, а при температуре выше 25°С идет дезактивация каталитического комплекса.

Относительно температуры термообработки установлено, что при ее увеличении выше 110°С идет реструктуризация каталитического комплекса и снижение его активности, а при температуре ниже 105°С значительно возрастает время термообработки.

Скорость подъема температуры на стадии термообработки выше 20°С/мин приводит к частичной дезактивации каталитической активности палладия, а при скорости ниже 18°С/мин ухудшаются условия формирования самого каталитического комплекса, что в обоих случаях снижает эффективность катализатора.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия, включающий приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия, пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при 70-90°С и объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00, обработку пульпы 10%-ным раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов и последующую сушку, отличающийся тем, что пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% мас., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 ч и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления катализатора окисления для обработки выхлопного газа из двигателя с компрессионным воспламенением, включающему: (А) приготовление пористого покрытия, содержащего композицию катализатора для получения стабильного отношения NО2 к NО в выхлопной системе двигателя с компрессионным воспламенением, причем данную композицию катализатора получают способом, в котором: (i) готовят первую композицию, содержащую соединение платины (Рt), размещенное на носителе или нанесенное на него, где данное соединение платины представляет собой соль платины и/или оксид платины, а носитель представляет собой тугоплавкий оксид металла; (ii) из данной первой композиции готовят вторую композицию путем восстановления данного соединения платины (Рt) до платины (Рt) восстановителем, причем восстановителем является гидразин; и (iii) нагревают вторую композицию до по меньшей мере 650°С с получением композиции катализатора; и (В) нанесение данного пористого покрытия на подложку.

Изобретение относится способу получения катализатора для селективного каталитического восстановления (SCR) и к SCR-активному, содержащему железо молекулярному ситу. Способ изготовления активного в реакции селективного каталитического восстановления (SCR-активного) катализатора на основе молекулярного сита включает выполнение гидротермической обработки содержащего железо молекулярного сита в неокисляющей атмосфере при температуре в диапазоне от 600°C до 900°C в течение от 15 минут до двух часов.

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 области электрохимической энергетики, а именно к способу изготовления катализатора для топливных элементов, и может быть использовано для получения биметаллических катализаторов, применяемых в химических источниках тока, в частности, в низкотемпературных топливных элементах.
Изобретение относится к способу получения состава ловушки NOx, содержащему: (a) нагрев железосодержащего цеолита в присутствии инертного газа, содержащего менее 1 об.% кислорода, и органического соединения для получения прокаленного в восстановительной атмосфере железа/цеолита; (b) добавление соединения палладия в прокаленный в восстановительной атмосфере железо/цеолит с образованием Pd-Fe/цеолита; и (c) прокаливание Pd-Fe/цеолита при 400-600°C в присутствии кислородсодержащего газа для получения состава ловушки NOx; где органическое соединение представляет собой органический полимер и/или биополимер.
Изобретение относится к биметаллическому палладийсодержащему катализатору селективного гидрирования диеновых и ацетиленовых углеводородов, при этом катализатор содержит, % мас.: палладия - 0,001-2,0, и железа, марганца или олова от 0,001 до 10%, причем все металлы находятся в нульвалентном и частично в низковалентном (20-40% ионов М2+) состоянии, остальное - оксид алюминия.

Предлагается способ увеличения активности и эффективности катализатора низкотемпературной изомеризации парафинов С4-С6, состоящего из платины и хлора на носителе эта-оксиде алюминия, полученного методом пропитки носителя водным раствором соляной кислоты и платинохлористоводородной кислоты, повторного прокаливания, восстановления и хлорирования хлорорганическим соединением в газовой фазе.

Данное изобретение относится к одностадийному каталитическому процессу конверсии н-парафинов и нафты в углеводороды дизельного интервала (дизельное топливо). Описан одностадийный каталитический способ конверсии н-парафинов и нафты (90-140°С) в углеводороды дизельного интервала с использованием твердого кислотного катализатора Pt-Sn-ZSM-5, в котором указанный способ включает загрузку катализатора Pt-Sn-ZSM-5 в реактор, восстановление катализатора водородом при температуре от 500 до 600°С в течение от 6 до 10 ч потоком газа водорода при 6-16 л/ч, с последующим введением непрерывного потока сырья с весовой часовой объемной скоростью (ВЧОС) от 2 до 10 ч-1 при температуре в диапазоне от 400 до 450°C с газом носителем при объемной скорости потока от 5 до 50 л/ч и давлении в реакторе от 2 до 30 бар, с получением жидких продуктов и газовых продуктов, в котором жидкими продуктами являются углеводороды дизельного интервала и бензин, при этом в катализаторе Pt-Sn-ZSM-5 процентное содержание Pt и Sn находится в интервале от 0,1 до 1,0 вес.% и от 0,2 до 1,6 вес.% соответственно.

Изобретение относится к катализаторам получения углеводородов, в том числе жидких синтетических топлив, олефинов, твердых углеводородов из смеси СО и водорода (синтез-газа).

Изобретение относится к способу изготовления катализатора окисления для обработки выхлопного газа из двигателя с компрессионным воспламенением, включающему: (А) приготовление пористого покрытия, содержащего композицию катализатора для получения стабильного отношения NО2 к NО в выхлопной системе двигателя с компрессионным воспламенением, причем данную композицию катализатора получают способом, в котором: (i) готовят первую композицию, содержащую соединение платины (Рt), размещенное на носителе или нанесенное на него, где данное соединение платины представляет собой соль платины и/или оксид платины, а носитель представляет собой тугоплавкий оксид металла; (ii) из данной первой композиции готовят вторую композицию путем восстановления данного соединения платины (Рt) до платины (Рt) восстановителем, причем восстановителем является гидразин; и (iii) нагревают вторую композицию до по меньшей мере 650°С с получением композиции катализатора; и (В) нанесение данного пористого покрытия на подложку.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания выполнен с послойным, по меньшей мере частично, распределением топливной смеси, в котором сжигание углеводородсодержащего топлива, генерирующего пламя, испускающее фотоны, осуществляют в камере со стенкой, снабженной покрытием, содержащим оксид церий-углерод.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на концевую поверхность монолитной подложки нейтрализатора для использования в устройстве снижения токсичности выбросов.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на концевую поверхность монолитной подложки нейтрализатора для использования в устройстве снижения токсичности выбросов.

Изобретение относится к катализатору, предназначенному для очистки хвостовых газов угольного этиленгликоля. Описано применение катализатора для очистки хвостового газа угольного этиленгликоля, причем указанный катализатор содержит: (a) активный компонент, содержащий один или несколько элементов активного компонента, выбранных из группы, состоящей из Cu, Pd, Pt, их оксидов, и их сочетания; (b) вспомогательное вещество, содержащее один или несколько элементов вспомогательного вещества, выбранных из группы, состоящей из переходных металлов шестого периода периодической системы элементов, не включенных в VIII группу периодической системы элементов, редкоземельных элементов, их оксидов, и их сочетания; а также (c) носитель, которым является оксид алюминия; при этом указанный катализатор имеет концентрацию активного компонента от 0,01 до 5,0 вес.%.

Изобретение относится к материалам накопления оксидов азота, которые могут быть частью каталитической ловушки, применяемой для обработки потоков выхлопных газов, а также системам и способам их применения.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения фотоактивных катодных материалов на органической основе. Описан металл-несодержащий тонкопленочный фотокатализатор восстановления молекулярного кислорода, включающий нанесенный на прозрачную проводящую подложку композитный материал, характеризующийся наличием фотоактивного слоя на основе донорного полупроводникового полимера и фуллеренового акцептора, и каталитического слоя, отличающийся тем, что в качестве материала каталитического слоя использованы дифторметилен- или перфторалкилфуллерены, содержащие в своей структуре от 1 до 10 перфторалькильных аддендов, каждый из которых содержит от 1 до 7 атомов углерода, их гидриды и моноалкилированные производные, демонстрирующие растворимость в хлористом метилене и/или хлороформе в диапазоне от 5 до 25 мг мл-1.

Изобретение относится к каталитическому способу осуществления реакции парциального окисления диметоксиметана (ДММ) с целью получения обогащенной по водороду газовой смеси, которая может использоваться для питания топливных элементов различного назначения, в том числе и для топливных элементов, установленных на передвижных средствах.

Изобретение относится к катализатору совместной гидроочистки смеси растительного и нефтяного углеводородного сырья. Данный катализатор включает в свой состав кобальт, никель, молибден и оксид алюминия, причем он содержит в прокаленном при 550°С состоянии: Мо - 9,0-15,0% мас., Со - 0,5-3,5% мас.

Изобретение относится к устройствам для обработки выхлопных газов. Предложен катализированный сажевый фильтр, содержащий пористую подложку с проточными стенками, катализатор для селективного каталитического восстановления (SCR), компонент палладия и компонент платины.

Изобретение относится к способу изготовления катализатора окисления для обработки выхлопного газа из двигателя с компрессионным воспламенением, включающему: (А) приготовление пористого покрытия, содержащего композицию катализатора для получения стабильного отношения NО2 к NО в выхлопной системе двигателя с компрессионным воспламенением, причем данную композицию катализатора получают способом, в котором: (i) готовят первую композицию, содержащую соединение платины (Рt), размещенное на носителе или нанесенное на него, где данное соединение платины представляет собой соль платины и/или оксид платины, а носитель представляет собой тугоплавкий оксид металла; (ii) из данной первой композиции готовят вторую композицию путем восстановления данного соединения платины (Рt) до платины (Рt) восстановителем, причем восстановителем является гидразин; и (iii) нагревают вторую композицию до по меньшей мере 650°С с получением композиции катализатора; и (В) нанесение данного пористого покрытия на подложку.

Изобретение относится к разработке катализаторов для низкотемпературного окисления оксида углерода и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания и также защиты окружающей среды. Предложен способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия. Осуществляют приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия и пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия :1,00. Пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1 мас.. Затем производят обработку полученной пульпы 10-ным раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов, выдержку при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 ч и термообработку при подъеме температуры со скоростью 18-20°Смин до 105-110°С. Изобретение позволяет получить низкотемпературный катализатор для окисления оксида углерода, имеющий эффективность окисления 97-99.

Наверх