202425. lajstromszámú szabadalom • Eljárás belsőégésű motorok kipufogógázaiban lévő szén-monoxid, szénhidrogének és nitrogén-oxid egyidejű átalakítására alkalmas ródiummentes katalizátorok előállítására
1 HU 202425 B 2 A találmány tárgya eljárás belső égésű motorok kipufogógázaiban lévő szén-monoxid, szénhidrogénék, és nitrogén-oxid egyidejű átalakítására alkalmas ródiummentes katalizátorok előállitására, melyeknek ^-aluminium-oxidra felvitt, 0,03-3 tömegX palládiumot és platinát - ahol a palládium és platina tömegaránya 1:1-tól 20:1-ig terjed - valamint 25- -50 tömegX cérium-dioxidot tartalmazó aktiv fázisa van és az aktív fázis egy méhsejtformájú közömbös hordozón bevonatként van jelen. Az utóbbi időben erősen megemelkedett ródiumárak és az ellátási bizonytalanság miatt a belső égésű motorok kipufogógázainak tisztítására szolgáló katalizátorok gyártói részéről az az igény támadt, hogy olyan összetételű katalizátorokat fejlesszenek ki, amelyek a ródium elhagyása mellett a belső égésű motorok kipufogógázaiban lévő káros anyagok, szén-monoxid, szénhidrogének ekvivalens konverzióját és a nitrogén-oxidoknak a gyakorlati felhasználás részére kielégítő átalakítását biztosítják. Azt találtuk, hogy olyan katalizátorok esetében, amelyek mind palládiumot, mind platinát tartalmaznak, a szokásos nemesfém-mennyiségek meghagyása mellett lehetséges a ródium elhagyása, amennyiben egyidejűleg a hordozóban jelen van a találmány szerinti magas cérium-dioxid-mennyiség. Bár hosszabb ideje ismeretesek káros anyagok kibocsátásának csökkentésére szolgáló, egyidejűleg platinát és palládiumot tartalmazó katalizátorok, azonban az ilyen katalizátorok hatása csupán a szén-monoxid és szénhidrogének oxidáció útján történő kiküszöbölésére szorítkozott. A hordozóanyagban lévő, jelen találmány szerinti nagymennyiségű cérium-dioxid-adalékkal azonban olyan Pt/Pd-katalizátorokhoz jutottunk, amelyek nitrogén-oxidokat redukáló képességgel is rendelkeznek. Ezt a képességet eddig csak a nagyon drága ródiumra és az alig hozzáférhető irídiumra írták le, amiért szén-monoxid, szénhidrogének és nitrogén-oxidok egyidejű átalakítására szolgáló összes háromfunkciós katalizátoroknak ródiumot kellett tartalmaznia, és gyakorlatilag tartalmaztak is. A 203 525 számú európai szabadalmi leírás olyan kipufogógáz tisztítására szolgáló monolitikus katalizátorokat ismertet, amelyek aluminium-oxiddal módosított cérium-dioxidot, valamint nemesfémeket és aktív aluminium-oxidot tartalmaznak. Ezeket a katalizátorokat úgy állítják elő, hogy vizben oldhatatlan cériumvegyületet vízoldható aluminiumvegyülettel vagy aluminium-hidroxiddal impregnálnak és kalcinálnak. A 81 87 430 számú nyilvánosságra hozott japán szabadalmi bejelentés olyan háromfunkciós katalizátort ismertet gépjárművek kipufogógázainak tisztítására, amelyek az 1. igénypont szerint aktív fázisként palládiumot, platinát, cirkónium-dioxidot és cérium-dioxidot tartalmaznak. Ezt az aktiv fázist gömb alakú, teljesen kilágyitott ^iá-fázisú aluminium-oxid kerámia vagy alumínium-magnézium spinell (MgAlzOi) hordozóra viszik fel. Az aktív fázisnak erre az ömlesztett hordozóra való felvitelét úgy végzik, hogy a gömb alakú hordozót belemerítik valamennyi alkalmazott katalitikusán aktiv fém sójának (nitrátjának és kloridjának) oldatába, megszáritják és kalcinálják, vagy először cirkónium-dioxiddal, majd cérium-dioxiddal, azután platinával és palládiummal kezelik nitrátok formájában, és minden egyes elem nitrátját kalcinálják a következő elem felvitele előtt, A 60 106 537 számú nyilvánosságra hozott japán szabadalmi bejelentés jármű-kipufogógázok monolitikus katalizátorainak ólommérgezés elleni megvédését ismerteti úgy, hogy a katalizátorra felvisznek egy második, az elsőtől eltérő összetételű aluminium-oxid réteget (belső réteg: aluminium-oxid és egy nemesfémtől eltérő fém, külső réteg: tiszta aluminium-oxid). Nemesfémtől eltérő fémként ritka földfémeket és alkáliföldfémeket neveznek meg. A SATE Techn. Pap. Ser. 1980, 80 0461 nyilvánosságra hozatali irat nikkel alkalmazását ismerteti oxigéntárolóként és a vizgá?reakció elősegítésére. A jelen találmány tárgya ennek megfelelően eljárás olyan ródiummentes katalizátorok előállítására, amelyeknek -jj-aluminium-oxidra felvitt, 0,03-3 tömegX palládiumot és platinát - ahol a palládium és platina tömegaránya 1:1-tól 20:1-ig terjed -, valamint 25-50 tömegX cérium-dioxidot tartalmazó aktiv fázisa van, és amelyekben a nemesfém, cérium-dioxid és aluminium-oxid összmennyiségei egymást 100 tömegX-ra egészítik ki, és az aktív fázis egy méhsejtformájú közömbös hordozón bevonatként van jelen. A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy az adott esetben rácsstabilizált í-alumínium-oxidot oldott cériumsót és adott esetben szilárd cériumvegyületeket is tartalmazó vizes ^-aluminium-oxid szuszpenzióban egy közömbös hordozóra felviszünk, megszáritjuk, az igy kapott félkész katalizátort levegőn 300-950 °C-on hökezeljük, majd palládium és platina sójának vizes oldatával impregnáljuk, megszáritjuk és 250 °C fölötti hőmérsékleten, adott esetben hidrogént tartalmazó gázáramban hókezeljük. Az alkalmazott ^-aluminium-oxid BET szerinti fajlagos felülete 40 és 250 m2/g között lehet. Meglepő módon az derül ki, hogy a Pd/Pt/Ce02 hármas kombinációban a nemesfém-komponens funkciója szokásos mennyiségű nemesfém-adalékkal közel arra a szintre hozható, mint a megszokott platinát, ródiumot és cérium-dioxidot tartalmazó készítmények esetében, amennyiben a találmány szerint előirányzott magasabb cérium-dioxid-mennyiségeket használjuk fel a találmány szerinti 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
