close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14038

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14038
(13) C1
(19)
B 01J 23/76
C 04B 35/26
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 20091088
(22) 2009.07.20
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Бушинский Максим Владиславович; Шаповалова Елена Федоровна; Чобот Анна Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
материаловедению" (BY)
(56) US 7514055 B2, 2009.
WO 2006/044764 A1.
WO 2007/104403 A1.
EP 1208062 A1, 2002.
RU 2100068 C1, 1997.
US 7259126 B2, 2007.
RU 2217232 C2, 2003.
BY 14038 C1 2011.02.28
(57)
Способ получения каталитического материала, включающий приготовление исходной
шихты и обжиг до получения сложного металлооксида со структурой перовскита, отличающийся тем, что шихту готовят из Pr6O11, SrCO3, Mn2O3 и Co2O3, полученный после
обжига сложный металлооксид восстанавливают в присутствии металлического тантала,
вторично обжигают при температуре 745-755 °С и охлаждают со скоростью 28-32 °С/час
до комнатной температуры.
Изобретение относится к области катализа, в частности к способам получения каталитических материалов со структурой перовскита для окислительно-восстановительных реакций и контроля выхода сажи в дизельных отходах.
Известен способ получения каталитического материала со структурой перовскита, при
котором добавляют угольный порошок в водный раствор солей металла, смесь выпаривают
до гелеобразного состояния и обжигают [1]. Количество металлооксида в смеси выбирают
с учетом количества солей металла, чтобы обеспечить нужное молярное соотношение после нагрева и обжига водного раствора.
Недостатками этого способа являются сложный многокомпонентный состав и многоступенчатая энергозатратная технология.
Известен способ получения каталитического материала с общей химической формулой Aа-хBxMOb (A - однофазная смесь лантаноидов из бастнезита, B - одно- или двухвалентный металл, M - переходный элемент, 0<x<0,7) для контроля отходов дизельных
двигателей внутреннего сгорания, при котором приготавливают однородную шихту из
однофазной смеси солей лантаноидов, полученной из бастнезита, и соответствующих солей или оксидов элементов B и M в определенном соотношении, шихту обжигают до получения сложного металлооксида со структурой перовскита, снова измельчают для
BY 14038 C1 2011.02.28
уменьшения размера частиц, полученный порошок используют для изготовления суспензии, наносят ее на подложку и обжигают [2].
Недостатками этого способа являются его сложность и высокая стоимость, так как для
его осуществления требуются дорогостоящие редкоземельные элементы, недостаточно
высокие каталитическая активность и стабильность продукта при работе его в агрессивных средах, сложное оборудование, длительность многоступенчатого технологического
процесса, а также узкая сфера использования продукта.
Задачей, решаемой данным изобретением, является упрощение способа получения каталитического материала с повышенной каталитической активностью и стабильностью
при работе в агрессивных средах, при котором используют более дешевые исходные
материалы, более простую и менее энергоемкую технологию и получают продукт, который можно использовать более широко в качестве катализатора окислительновосстановительных реакций при преобразовании CO, углеводородов, оксидов или азотных
соединений в автомобильных двигателях.
Поставленная задача решается способом получения каталитического материала, состоящего из приготовления исходной шихты и обжига ее до получения сложного металлооксида со структурой перовскита.
Новым, по мнению авторов, является то, что исходную шихту готовят из Pr6O11,
SrCO3, Mn2O3 и Co2O3, полученный после обжига сложный металлооксид восстанавливают в присутствии металлического тантала, вторично обжигают при T = 745-755 °С и
охлаждают со скоростью 28-32 °С/ч до комнатной температуры.
Сущность изобретения заключается в том, что простые оксиды и карбонаты Pr6O11,
SrCO3, Mn2O3 и Co2O3 смешивают в стехиометрическом соотношении и измельчают в
планетарной мельнице RETSCH, после чего проводят синтез на воздухе при температуре
1180 °С. Для поддержания стехиометрии по кислороду охлаждение проводится медленно
со скоростью 28-32 °С/ч. Полученное таким образом соединение Pr0,5Sr0,5Co0,5Mn0,5O3 восстанавливается в вакууме в присутствии металлического тантала до простых оксидов празеодима и стронция и металлических кобальта и марганца, после чего отжигается при 745755 °С на воздухе и охлаждается со скоростью 28-32 °С/ч до комнатной температуры.
Замещение части ионов празеодима на стронций снижает стоимость исходных материалов, замена кобальта на ионы трехвалентного марганца уменьшает долю ковалентной
составляющей химической связи, приводя к локализации электронов и стабилизации перовскитной структуры, что обеспечивает стабильную работу катализатора в агрессивных
средах, а восстановление и отжиг при низкой температуре обеспечивают получение однородного мелкозернистого продукта, пригодного для газовых фильтров в автомобильных
двигателях и электродов в твердотельных электрохимических устройствах, предназначенных для эксплуатации при температурах 500-700 °С.
Пример конкретного осуществления.
Поликристаллический образец состава Pr0,5Sr0,5Co0,5Mn0,5O3 был получен по обычной
керамической технологии из простых оксидов и карбонатов Pr6O11, SrCO3, Mn2O3 и Co2O3,
смешанных в стехиометрическом соотношении в планетарной мельнице RETSCH. Температура синтеза на воздухе 1180 °С. Для поддержания стехиометрии по кислороду охлаждение проводилось медленно со скоростью 28-32 °С/ч. При охлаждении со скоростью
больше 32 °С/ч образец получался неоднородным, а охлаждение со скоростью меньшей
28 °С/ч увеличивало длительность процесса. Часть полученного таким образом образца
была восстановлена в вакуумированной ампуле в присутствии металлического тантала до
простых оксидов Pr2O3, SrO и металлических кобальта и марганца. Затем восстановленный образец был отожжен при 745-755 °С на воздухе и охлажден со скоростью 28-32 °С/ч
до комнатной температуры. Отжиг при температуре выше 755 °С приводил к увеличению
размеров образующихся зерен, а при температуре ниже 745 °С процесс окисления был не
2
BY 14038 C1 2011.02.28
завершен и продукт содержал примеси металлических оксидов. Исследования, проведенные с помощью растрового электронного микроскопа LEO 1455 VP фирмы "Карл Цейсс",
показали, что средний размер зерен образца, полученного по обычной керамической технологии, составляет около 3 µкм, а полученный методом окислительно-восстановительных реакций образец содержит конгломераты частиц со средними размерами около 200 нм, т.е. в
15 раз меньше, чем у прототипа. Рентгенофазовый анализ, проведенный на дифрактометре
ДРОН-3М в Cu-Kα излучении, не выявил следов посторонних фаз.
Таким образом, при использовании заявляемого технического решения достигается
получение каталитического материала более простого по составу из более дешевых исходных
материалов с более высокой каталитической активностью при меньших энергозатратах.
Источники информации:
1. Patent USA 7,259,126.
2. Patent USA 7,514,055.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
75 Кб
Теги
by14038, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа