BG64302B1 - Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон и метод за получаването му - Google Patents
Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон и метод за получаването му Download PDFInfo
- Publication number
- BG64302B1 BG64302B1 BG104186A BG10418600A BG64302B1 BG 64302 B1 BG64302 B1 BG 64302B1 BG 104186 A BG104186 A BG 104186A BG 10418600 A BG10418600 A BG 10418600A BG 64302 B1 BG64302 B1 BG 64302B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- gold
- hydrocarbons
- oxide
- ozone
- catalyst
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 46
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical class [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 title 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 7
- -1 Fe2O3 Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 229910021505 gold(III) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WDZVNNYQBQRJRX-UHFFFAOYSA-K gold(iii) hydroxide Chemical compound O[Au](O)O WDZVNNYQBQRJRX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- PSDQQCXQSWHCRN-UHFFFAOYSA-N vanadium(4+) Chemical compound [V+4] PSDQQCXQSWHCRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N oxo(oxocobaltiooxy)cobalt Chemical compound O=[Co]O[Co]=O UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 abstract 1
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical group 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 229910001922 gold oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100033865 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RFA1 gene Proteins 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXASOGUHMSNFCR-UHFFFAOYSA-D [V+5].[V+5].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O Chemical compound [V+5].[V+5].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O LXASOGUHMSNFCR-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- VHTVEMXWZPXNJC-UHFFFAOYSA-J oxalate;vanadium(4+) Chemical compound [V+4].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O VHTVEMXWZPXNJC-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000004476 plant protection product Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- CJBPIZBHRWDBGQ-COSFPPCYSA-N rfa-1 Chemical compound C1([C@H]2N[C@H](CC3(N=C4C=5C6=C7O[C@](C6=O)(C)O/C=C/[C@@H]([C@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@@H](C)[C@@H](O)[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)\C=C\C=C(C)/C(=O)NC(=C4N3)C(=O)C=5C(O)=C7C)C)OC)C2)C=2C=CC=CC=2)=CC=CC=C1 CJBPIZBHRWDBGQ-COSFPPCYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical group [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Изобретението се отнася до златен катализатор за окисление на въглеводороди, поспециално бензен, течно-фазово разлагане на хлорзаместени въглеводороди и разлагане на озон. Катализаторът намира приложение в екологичния катализ за очистване на отпадъчни газове от промишлени производства и автомобилния транспорт.
Автомобилният транспорт е сериозен източник на замърсяване на атмосферния въздух. Съдържанието на въглеводороди (алдехиди, полициклични ароматни) в отпадъчните газове на автомобилите в зависимост от режима на работа на двигателя, неговото техническо състояние, вида на използваното гориво, е в границите 0.2 - 3 % об. Редица индустриални производства също допринасят за повишаване нивото на вредни за здравето емисии във въздуха. При производството на електроенергия от ТЕЦ при условията на непълно горене в димните газове се образуват полициклични въглеводороди. Нефтопреработващата промишленост замърсява атмосферата както при преработката, така и в процеса на съхранение на нефта и нефтопродуктите. Резервоарите за съхранение са снабдени с т.нар. дихателни клапани, които при повишаване на налягането в съда изпускат излишъка от пари навън.
Един от начините за пречистване на отпадъчни индустриални газове е чрез хетерогенно каталитично разлагане на озон. При този процес се отделя високо активен атомен кислород, способен да окислява органичните замърсители във въздуха при ниска температура, вкл. стайна. От друга страна широкото навлизане в ежедневната работа и бита на копирна, печатарска и компютърна техника причинява повишаване на съдържанието на озон във въздуха и налага търсенето на начини за разлагането му.
Отпадъчните води от някои производства в сферата на органичния синтез, като фармацевтичната промишленост, производството на бои, багрила, препарати за растителна защи та, съдържат високи концентрации от хлорзаместени въглеводороди. Получаването на катализатори за процеси, предназначени за очистване на замърсители на въздуха и водите, играе важна роля за опазване на околната среда.
Предшестващо състояние на техниката
В литературата са известни катализатори на основата на злато, нанесено върху различни оксиди на метали от първия преходен ред или други неорганични носители, които намират приложение за редица важни каталитични процеси, като окисление на въглероден оксид и въглеводороди, конверсия на въглероден оксид с водна пара, редукция на азотни оксиди, синтез на метанол, епоксидиране на пропилей [1,2]. Предимство на златосъдържащите катализатори е, че работят при значително по-ниски температури в сравнение с други използвани катализатори на базата на благородни метали от платиновата група (Pt, Pd, Rh). Дълги години златото е считано за каталитично неактивен метал. Тези представи са променени след откритието, че когато златото е нанесено във фино дисперсно състояние (размер на златните частици <10 шп), получените катализатори показват висока активност при окисление на въглероден оксид дори при стайна температура. Известни са и катализатори за окисление на нисши въглеводороди на основата на злато, нанесено върху различни неорганични носители [3]. Недостатъкът на тези катализатори е получаването на злато, неравномерно по размер и неравномерно разпределено на повърхността на носителя. Активността на златосъдържащите катализатори силно зависи, както от метода на тяхното получаване, така и от типа на използвания носител. Тези фактори определят дисперсността на нанесеното злато и равномерното му разпределение на повърхността на носителя. Природата на носителя и взаимодействието злато-носител са най-същественият фактор за получаване на катализатори с висока активност.
В литературата са описани и катализатори на основата на благороден метал - сребро и паладий, промотирани с двуванадиев пентаоксид за пълно окисление на бензен [4,5]. Недостатъкът на тези катализатори е, че работят при температури над 400°С.
Известен е катализатор (ВС 62687), в който активният компонент представлява комплекс на злато и редуцируем оксид от групата на преходните метали. Посочени са мед, кобалт, хром, желязо, манган или комбинация от тях. Концентрацията на злато е 0.1 - 2.5 % тегл., а общата концентрация на металите в активния компонент е от 0.1 до 10 % тегл. Носителят е съставен от оксиди на церий и титан или смес от тях. Златният комплекс се нанася върху носителя чрез импрегниране, утаяване, съутаяване или комбинация от тях. Импрегнирането е неподходящ метод за синтез на златосъдържащи катализатори, защото нанесеното злато е с размер над 30 пш и не е каталитично активно. Съутаяването при променливо pH чрез добавяне на утаителя към смесен разтвор от соли на златото и преходния метал има два недостатъка. От една страна, златото е с размери под 40 nm (за предпочитане под 20 пш, според цитирания патент) и както се разбира, с размери в много широк интервал, т.е. неравномерно. От друга страна, съутаяването благоприятства включването на златото в обема на активния комплекс, а не отлагането му на повърхността на носителя, което е важно условие за наличието на повече активни центрове.
Техническа същност на изобретението
Проблемът, който се разрешава с настоящото изобретение, е създаването на високоактивен катализатор на основата на нанодисперсно злато, нанесено върху оксиди на преходни метали, за окисление на въглеводороди, течно-фазово разлагане на хлорзаместени въглеводороди и разлагане на озон, като посочените реакции протичат при ниски температури.
Катализаторът е на базата на злато, нанесено върху оксиди на преходни метали, като съгласно изобретението наноразмерното злато с размер на златните частици от 3 до 6 nm в количество 1 -5 % тегл. в комбинация с промотор двуванадиев пентаоксид в количество от 0.1 до 12.0 % тегл. в нанесено върху 85 до 97 % тегл. желязо(Ш) оксид, манган(1У) оксид, кобалт (III) оксид, титан(IV) оксид или цирконий (IV) оксид.
Методът на получаване на катализатора включва отлагане на активните компоненти, й промиване, сушене, и накаляване, като съгласно изобретението утаяването на златния хидроксид от разтвор на златен хлорид с разтвор на натриев карбонат протича при постоянно pH = 7 - 8 и постоянна температура от 50 до 80°С върху носителя, които е предварително или прясно утаен хидроксокарбонат или диспергиран с ултразвук оксид. След филтруване и измиване от хлорни аниони се провежда сушене под вакуум при 70 до 90°С и след накаляване при 350 до 450°С за 2 до 4 h се осъществява нанасяне на ванадий (IV) от оксалатния му комплекс чрез импрегниране, сушене под вакуум при 70 до 90°С и накаляване при 350 до 450°С за 2 до 4 h.
Процесът на утаяване на златния хидроксид чрез едновременно дозиране на НАиС14 и алкален агент позволява не само формирането на наноразмерни златни частици на повърхността на носителя, а също води до тяхното разпределение по размер в тесен интервал (3-6 nm). Диспергирането с ултразвук на носителя преди отлагането на златото също допринася за равномерното разпределение на златните частици. След сушене под вакуум при 70 до 90°С и накаляване на въздух при 350 до 450°С на получената катализаторна маса върху нея чрез импрегниране се нанася ванадиевият промотор от оксалатния комплекс на ванадий (IV).
Предимствата на катализатора, от настоящото изобретение са, че комбинацията между равномерно нанесеното нанометрично злато и ванадиевия оксид проявява силен синергитичен ефект в окислителни реакции. Пълното окисление на бензен върху тези катализатори се осъществява при по-ниска с около 150° температура в сравнение с подобни катализатори, на база други благородни метали - Ag и Pd [4, 5]. Ако като окисляващ агент се използва озон; температурата на пълно окисление на бензен се понижава допълнително с още 200°. Трябва да се отбележи също и това, че златото е поевтино от платината и паладия и процентното съдържание на ванадиевия оксид е 6-8 пъти по-ниско в катализатора, предмет на настоящото изобретение в сравнение с катализаторите на основата на Ag и Pd. Методът за нанасяне на V2O5 чрез импрегниране има съществени предимства пред метода на съутаяване. Импрегнирането с оксалатен комплекс на ванадия (до 12 тегл. % V20p благоприятства формирането на монослойно покритие от поливанадатни структури, които повишават каталитичната ак тивност в окислителни реакции. Активацията на бензена протича върху ванадатните форми на границата между тях, златото и носителя. Такива активни центрове не се наблюдават при съутаяване на златото и ванадия.
Примери за изпълнение на изобретението
Пример 1: Катализатор със състав: Au 4.99 % тегл.; V2O3 - 0.1 % тегл., Со3О4 - 94.91 % тегл.
Примерът е даден за Аи/Со3О4 катализатори, но същата методика е валидна и за случаите, когато като носители се използват Fe.O, и МпО .
3 х
В реактор с бъркалка и нагревател, съдържащ 200 ml дестилирана вода, загрята до 80°С, се дозират 190 g воден разтвор, съдържащ 34.4 g Co(NO3)2.6H2O. Едновременно се подава воден разтвор на Na2CO3 с концентрация 150 g/Ι, така че да се поддържа pH в интервала 7.9 - 8.1 при 80°С. След завършване на утаяването получената суспензия престоява в реактора при 60°С и интензивно разбъркване. След 30 min върху утаения кобалтов хидроксид се отлага златен хидроксид, като в реактора се дозират едновременно 50 g воден разтвор, съдържащ 1 g HAuC14.3H2O, и воден разтвор на Na2CO3, така че да се поддържа постоянно pH 8.0. Утайката “старее” 30 min. Следва филтруване, промиване до липса на нитратни и хлорни йони, сушене при 80°С във вакуум и накаляване при 400°С в продължение на 2 h, 0.01286 g NH4VO3 се редуцира с Н2С2О4 до получаване на тъмносин комплекс и с този разтвор се импрегнира катализаторната маса, съдържаща злато и кобалтов оксид. Следва сушене под вакуум при 80°С накаляване при 400LC в продължение на 2 h.
Пример 2: Катализатор с примерен състав: Au - 2.88 % тегл.; У20з - 4 % тегл; TiO2 93.12 % тегл.
В реактор с бъркалка и нагревател, съдържащ 200 ml дестилирана вода, загрята до 80Г С, се добавя 9.312 g титанов диоксид, предварително диспергиран с ултразвук в 50 ml дестилирана вода. С помощта на помпа (скорост 0.2 Ι/h) се дозират 28.8 g разтвор, съдържащ 0.576 g HAuCl4.3H2O.
Отлагането на златния хидроксид върху титановия диоксид се извършва чрез едновре менно добавяне на воден разтвор на Na2CO3 (С= 0.2 М) и поддържане на постоянно pH 8.0 и температура 60°С. Утайката “старее” 60 min. Следва филтруване, промиване до липса на хлорни йони, сушене при 80°С във вакуум и накаляване при 400°С в продължение на 2 Ь. 0.5144 g NH4VO3 се редуцира с Н2С2О4 до получаване на тъмносин комплекс и с този разтвор се импрегнира катализаторната маса, съдържаща злато и титанов диоксид. Следва сушене под вакуум при 80°С и накаляване при 400°С в продължение на 2 h.
Пример 3: Пълно окисление на бензен с кислород, респ. озон.
Каталитичната активност на образци, получени съгласно пример 1 и пример 2, е изследвана в безградиентен циркулационен реактор при следните условия: обем на катализатора - 0.2 cm3 (0.25 - 0.50 mm); концентрация на бензена - 0.019 mol/m-3 в кислород, респ. в озон; температура 30 до 300°С. Скоростта на пълното окисление на бензен е определена чрез измерване на количеството на получения въглероден диоксид. Каталитичната активност на получените според изобретението катализатори е сравнена с активността на катализатори, съдържащи други благородни метали, и е установено, че върху златосъдържащите катализатори пълното окисление на бензен се провежда при температура около 250°С, докато промотираните с паладий или сребро ванадиеви катализатори достигат 90 до 95% конверсия при 400°С.
Резултатите от изследването на получените съгласно пример 2 катализатори са посочени в таблица 1.
Приложената фигура 1 илюстрира температурната зависимост на степента на окисление на бензен върху Au/TiO2 и Au-V2Os/TiO2 катализатори.
Данните в таблица 1 и фигура 1 показват наличието на силен синергичен ефект между златото и ванадия и разкрива предимствата на изобретението. Бензенът е един от найтрудно окисляемите въглеводороди и затова пълното му окисление е избрано като реакция тест. Високата активност на тези катализатори в реакцията на пълно окисление на бензен при температура до 250°С позволява използването им за окисление и на други въглеводороди.
Таблица 1.
| Катализатори | Окисление е кислород при 250°С, % | Окисление с озон при 40°С, % |
| Au/TiO2 | 50 | 45 |
| Аи/У2О5ЛГ1О2 | 99 | 55 |
Пример 4. Каталитично разлагане на озон.
Активността на образци, получени съгласно пример 1 и 2, е изследвана в безградиентен циркулационен реактор при следните условия: обем на катализатора - 0.2 cm3 (0.25 0.50 mm); начална концентрация на озона 2224.5 g/m3 (синтезиран в поток от сух кислород); температура 20 до 80°С.
Пълно разлагане на озона върху изследваните катализатори се постига при 30°С.
Пример 5. Течно-фазово разлагане на хлораместени въглеводороди.
Каталитичната активност на образци, получени съгласно пример 1 и 2, е изследвана в термостатиран реактор под налягане с въздух при следните условия: тегло на катализатора 1 g; обем на разтвора - 20 ml (С = 1 g/1); налягане на въздуха 3-6 atm; температура 30 180°С.
Резултатите от каталитичния тест на получените съгласно изобретението катализатори са сравнени с катализатори на основата на други благородни метали и са посочени в таблица 2. Те илюстрират синергетичния ефект между златото и ванадия и в тази реакция. Показано е и предимството на катализаторите съгласно изобретението пред катализатор на базата на паладий.
Таблица 2.
| Температура, °C | Конверсия, % | ||
| Au/Co3Ozi | A11-V2O5/C03O4 | РФА120з | |
| 30 | 10 | 30 | 10 |
| 60 | 32 | 65 | 28 |
| 90 | 51 | 86 | 45 |
| 120 | 68 | 97 | 63 |
| 140 | 75 | 100 | 70 |
Патентни претенции
Claims (2)
1. Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон, включващ нанометрично злато, нанесено върху носител, съставен от оксиди на Fe, Co, Μη, Ti, Zr, характеризиращ се c това, че наноразмерното злато с размер на златните частици в интервала 3 - 6 nm в количество 1 до 5 % тегл. в комбинация с промотор двуванадиев пентаоксид в количество 0.1 до 12.0 % тегл. е нанесено върху 85 до 97 % тегл. желязо (III) оксид, манган (IV) оксид, кобалт(III) оксид, титан (IV) оксид или цирконий(IV) оксид.
2. Метод за получаване на катализатор съгласно претенция 1, включващ отлагане на активните компоненти, промиване, сушене и накаляване, характеризиращ се с това, че утаяването на златния хидроксид от разтвор на златен хлорид с разтвор на натриев карбонат протича при постоянно pH 7 - 8 и постоянна температура 50 до 80°С върху носителя, който е предварително или прясно утаен хидроксокарбонат или диспергиран с ултразвук оксид, с последващо филтруване и измиване от хлорни аниони, като сушенето се провежда под вакуум при 70 до 90°С и след накаляване при 350 до 450°С за 2 до 4 h се осъществява нанасяне на ванадий (IV) от оксалатния му ком- плекс чрез импрегниране, сушене под вакуум при 70 до 90°С и накаляване при 350 до 450°С за 2 до 4 h.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG104186A BG64302B1 (bg) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон и метод за получаването му |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG104186A BG64302B1 (bg) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон и метод за получаването му |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG104186A BG104186A (bg) | 2001-09-28 |
| BG64302B1 true BG64302B1 (bg) | 2004-09-30 |
Family
ID=3928015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG104186A BG64302B1 (bg) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Златен катализатор за окисление на въглеводороди, разлагане на хлорзаместени въглеводороди и озон и метод за получаването му |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG64302B1 (bg) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7541012B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-06-02 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Catalytic material and method of production thereof |
-
2000
- 2000-02-24 BG BG104186A patent/BG64302B1/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG104186A (bg) | 2001-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100392943B1 (ko) | 디젤엔진 배기가스의 정화용 촉매 | |
| Bagheri et al. | Titanium dioxide as a catalyst support in heterogeneous catalysis | |
| TWI442972B (zh) | 金-鈀承載於二氧化鈰觸媒之製法及其在去除有機氣體之應用 | |
| Barbier Jr et al. | Total oxidation of acetic acid in aqueous solutions over noble metal catalysts | |
| US5336651A (en) | Catalysts and methods for denitrization | |
| US5935529A (en) | Exhaust gas cleaner and method for cleaning exhaust gas | |
| JPH0659388B2 (ja) | 有機ハロゲン化合物の触媒による破壊 | |
| EP1611950A1 (en) | Method for the catalytic removal of methane from exhaust gas | |
| Barakat et al. | Pd‐and/or Au‐Loaded Nb‐and V‐Doped Macro‐Mesoporous TiO2 Supports as Catalysts for the Total Oxidation of VOCs | |
| US5780384A (en) | Hydrated manganese dioxide oxidation catalysts and process of producing same | |
| Kim et al. | Effects of Ce addition and Pt precursor on the activity of Pt/Al2O3 catalysts for wet oxidation of phenol | |
| JPH06315634A (ja) | 窒素酸化物接触還元用触媒構造体 | |
| Zheng et al. | Hydrocarbon and soot oxidation over cerium and iron doped vanadium SCR catalysts | |
| KR100533877B1 (ko) | 다이옥신을 포함한 방향족할로겐화합물, 일산화탄소 및질소산화물을 제거하는 촉매 및 이의 용도 | |
| KR100544693B1 (ko) | 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 제거용 촉매 조성물 및이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 산화제거 방법 | |
| TWI488690B (zh) | 奈米鈀承載於氧化鈰－氧化錳觸媒之製法及其在去除空氣中有機廢氣之應用 | |
| JPH01500885A (ja) | 車輌排出ガスシステム | |
| Liu et al. | Study of perovskite‐type oxides and their supported Ag derivatives for catalytic oxidation of diesel soot | |
| Wang et al. | Environmental functional nanomaterials | |
| CN116832809B (zh) | 一种含卤素有机废气催化燃烧催化剂及其制备方法和应用 | |
| KR100355016B1 (ko) | 할로겐화 휘발성 유기화합물 제어용 고활성 복합촉매제조방법 | |
| JP6667309B2 (ja) | 排水処理用触媒およびこれを用いた排水の処理方法 | |
| CN119588375B (zh) | 一种耐硫型贵金属基co氧化催化剂及其制备方法和应用 | |
| Can et al. | Tungsten-Based Catalysts for Environmental Applications. Catalysts 2021, 11, 703 | |
| CN119588354B (zh) | 一种耐硫型Fe基CO氧化催化剂及其制备方法和应用 |