KR100470857B1 - Cleaning Ambient Air by the Movement of a Vehicle Having a Pollutant Treating Surface - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 대기 접촉 표면 및 상기 표면 위에 위치한 공해물질 처리 조성물을 갖는 차량을 대기를 통하여 이동시키는 것으로 이루어진 대기 처리 방법 및 장치. 구체적인 구현예는 모터 차량 라디에이터를 공해물질 처리 촉매로 코팅하는 것을 포함한다.A method and apparatus for treating atmospheric air, comprising moving a vehicle having at least one atmospheric contact surface and a pollutant treating composition positioned over the surface through the atmosphere. Specific embodiments include coating a motor vehicle radiator with a pollutant treatment catalyst.
Description
본 발명은 대기를 정화하는 장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 공해물질 처리 조성물을 갖는 하나 이상의 대기 접촉 표면으로 이루어진 차량, 및 그 관련 방법 및 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for purifying the atmosphere, and more particularly to a vehicle consisting of at least one atmospheric contact surface having a pollutant treating composition, and a related method and composition.
공해물질 제어에 관련된 문헌을 고찰해 보면, 일반적인 방식이 환경으로 유입되는 폐기물 스트림을 반응적으로 정화하는 것임을 알 수 있다. 한 가지 공해물질 또는 다른 한 물질이 지나치게 많이 검출되거나 배출되고 있다면 대체적인 경향은 공해물질의 원천, 공해물질의 유발원, 또는 그 공해물질을 함유한 폐기물 스트림에 초점을 맞추는 것이었다. 대부분은 기체상 스트림을 처리하여 대기 중으로 유입되기 전에 공해물질을 감소시킨다. A review of the literature on pollutant control shows that the usual approach is to reactively purify waste streams entering the environment. If one pollutant or another is being detected or released too much, an alternative tendency has been to focus on the source of the pollutant, the source of the pollutant, or the waste stream containing the pollutant. Most process gaseous streams to reduce pollutants before entering the atmosphere.
한정된 공간 내로 향하는 대기를 처리하여 그 중의 바람직하지 않은 성분을 제거하는 것은 알려진 바 있다. 그러나, 이미 환경 중에 있는 공해물질을 처리하려는 노력은 거의 없었으니 환경은 그 자체의 자가 정화 시스템에 맡겨져 있었다. It is known to treat the air destined into a confined space to remove undesirable components thereof. However, there was little effort to dispose of pollutants already in the environment, so the environment was left to its own self-cleaning system.
환경을 정화하는 것을 개시한 문헌들이 알려져 있다. 미국 특허 제3,738,088호에는 차량을 이동 정화 장치로 활용함으로써 주변 공기로부터 공해물질을 정화하는 공기 여과 장치가 개시되어 있다. 다양한 요소들이 차량과 결합하여 차량이 환경을 주행하는 사이에 주변 공기를 정화하는 데 사용되는 것으로 개시되어 있다. 특히, 공기 스트림 속도를 조절하고 공기를 각종 필터 수단으로 향하게 하는 배관이 개시되어 있다. 필터 수단은 필터 및 전기 집진기를 포함할 수 있다. 촉매를 이용하는 후필터가 일산화탄소, 미연소 탄화수소류, 질소 산화물 및(또는) 황 산화물 등과 같은 비입상 또는 에어로졸 공해물질을 처리하는 데 유용한 것으로 개시되어 있다. 독일 특허 제43 18 738 C1에 또한 외부 공기의 물리 화학적 정화 방법이 개시되어 있다. 종래의 필터 및(또는) 촉매의 운반체로서 자동차의 작동 부품을 이루지는 않으나 직접적으로 대기 공기를 정화하는 데 사용되는 이동 차량이 사용된다.Literature that discloses purification of the environment is known. US Patent No. 3,738,088 discloses an air filtration device for purifying pollutants from ambient air by utilizing a vehicle as a mobile purification device. Various elements are disclosed that are used in combination with a vehicle to purify ambient air while the vehicle is traveling in the environment. In particular, piping is disclosed which regulates the air stream speed and directs the air to various filter means. The filter means may comprise a filter and an electrostatic precipitator. Post-filters using catalysts are disclosed to be useful for treating non-granular or aerosol pollutants such as carbon monoxide, unburned hydrocarbons, nitrogen oxides and / or sulfur oxides, and the like. German patent 43 18 738 C1 also discloses a physicochemical purification method of outside air. As carriers of conventional filters and / or catalysts, mobile vehicles are used which do not form the working part of the motor vehicle but are used directly to purify atmospheric air.
한 가지 다른 방식이 미국 특허 제5,147,429호에 개시되어 있다. 여기에는 이동형 공중 공기 정화 스테이션이 개시되어 있다. 특히, 이 특허에서는 공기를 모으는 비행선이 특징이다. 이 비행선은 다수의 상이한 종류의 공기 정화 장치를 내부에 담고 있다. 개시된 공기 정화 장치는 습윤 세정기, 여과기, 및 사이클론식 분무 세정기를 포함한다. One other way is disclosed in US Pat. No. 5,147,429. A mobile air purifying station is disclosed herein. In particular, this patent features airships that collect air. This airship contains a number of different types of air purifiers therein. The disclosed air purification apparatus includes a wet scrubber, a filter, and a cyclonic spray scrubber.
대기를 구성하는 공기를 순향적으로 정화하는 것으로 개시된 장치들의 난점은 새롭고 부가적인 설비를 요한다는 것이다. 미국 특허 제3,738,088호에 개시된 개량된 차량까지도 촉매 필터를 포함할 수 있는 필터 및 배관을 필요로 한다. The difficulty of the devices disclosed as forward purifying the air constituting the atmosphere is that they require new and additional equipment. Even the improved vehicles disclosed in US Pat. No. 3,738,088 require filters and piping that can include catalytic filters.
클라우스 하거 (Klaus Hager)에게 허여된 독일 특허 제40 07 965 C2호는 오존을 전환시키는 구리 산화물과 일산화탄소를 전환시키는 구리 산화물과 망간 산화물의 혼합물로 이루어진 촉매를 개시하고 있다. 촉매는 자가 가열 라디에이터 (radiator), 오일 냉각기 또는 충전 공기 냉각기에 코팅으로 도포될 수 있다. 촉매 코팅은 기체 투과성도 지니는 내열 결합제로 이루어진다. 구리 산화물 및 망간 산화물은 가스 마스크 필터에 널리 사용되며 수증기에 의해 무력화되는 단점을 가진 것으로 지적되어 있다. 그러나, 운전 중 자동차 표면의 가열은 물을 증발시킨다. 이렇게 하여, 건조제가 필요하지 않으므로 촉매의 계속적인 사용이 가능하다. German Patent No. 40 07 965 C2, issued to Klaus Hager, discloses a catalyst consisting of a mixture of copper oxides converting ozone and copper oxides and manganese oxides converting carbon monoxide. The catalyst may be applied as a coating to a self heating radiator, an oil cooler or a charge air cooler. The catalyst coating consists of a heat resistant binder that also has gas permeability. Copper oxides and manganese oxides are widely used in gas mask filters and have been pointed out to have the disadvantage of being neutralized by water vapor. However, heating of the car surface while driving evaporates water. In this way, the desiccant is not required and the continuous use of the catalyst is possible.
망간 산화물이 오존을 산화하여 산소를 형성하는 것을 촉매한다고 알려져 있다. 산소를 형성하는 오존의 반응을 촉매하는 알파 망간 산화물을 포함하는 많은 시판되는 유형의 망간 화합물 및 조성물이 개시되어 있다. 특히, 산소를 형성하는 오존의 반응을 촉매하기 위하여 크립토멜란 형태의 알파 망간 산화물을 사용하는 것이 공지되어 있다.Manganese oxides are known to catalyze the oxidation of ozone to form oxygen. Many commercially available types of manganese compounds and compositions are disclosed, including alpha manganese oxides that catalyze the reaction of ozone to form oxygen. In particular, it is known to use an alpha manganese oxide in the form of cryptomelan to catalyze the reaction of ozone to form oxygen.
??- 망간 산화물은 오영 (O'Young)의 문헌 [Hydrothermal Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, 1991년 8월 25-30일 미국 화학회 뉴욕시 회의 석유화학 분과에서 행해진 심포지움 (Symposium on Advances in Zeolites and Pillared Clay Structures)에서 발표. p 348에서 시작]와 같은 문헌에 개시되어 있다. 그러한 재료는 또한 오영 등의 미국 특허 제5,340,562호에 개시되어 있다. 부가적으로, ??-MnO2의 형태가 맥켄지 (McKenzie)의 문헌 [The Synthesis of Birnessite, Cryptomelane, and Some Other Oxides and Hydroxides of Manganese Mineralogical Magazine, 1971년 12월, Vol. 38, pp. 493-502]에 개시되어 있다. 본 발명의 목적상, 알파 이산화망간은 홀란다이트 (BaMn8O16·xH2O), 크립토멜란 (KMn8O16·xH2O), 맨지로이트 (NaMn8O16·xH2 O) 및 코로나다이트 (PbMn8O16·xH2O)를 포함하는 것으로 정의된다. 오영은 이러한 재료가 3차원 프레임워크 터널 구조를 갖는다고 설명하였다 (미국 특허 제5,340,562 및 오영의 터널 구조를 갖는 망간 산화물의 열수 반응으로 이 모두가 본원에 참고로 도입된다). 본 발명의 목적상 ??-MnO2는 2 x 2 터널 구조로 생각하며, 홀란다이트, 크립토멜란, 맨지로이트 및 코로나다이트를 포함하는 것으로 생각한다.Manganese oxide is described in O'Young's Symposium on Advances in Zeolites (Hydrothermal Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, August 25-30, 1991). and Pillared Clay Structures. starting at p 348. Such materials are also disclosed in US Pat. No. 5,340,562 to Oh Young et al. Additionally, the form of ??-MnO 2 is described in McKenzie, The Synthesis of Birnessite, Cryptomelane, and Some Other Oxides and Hydroxides of Manganese Mineralogical Magazine, December 1971, Vol. 38, pp. 493-502. For the purposes of this invention, the alpha manganese dioxide is a hole randayi agent (BaMn 8 O 16 · xH 2 O), Cryptococcus Gamelan (KMn 8 O 16 · xH 2 O), maenji Detroit (NaMn 8 O 16 · xH 2 O) and corona It is defined as including a root die (PbMn 8 O 16 · xH 2 O). Oh Young explained that this material has a three-dimensional framework tunnel structure (all are incorporated herein by reference as a hydrothermal reaction of manganese oxide having the tunnel structure of U.S. Patent No. 5,340,562 and Oh Young). For the purposes of the present invention ??-MnO 2 is considered to be a 2 × 2 tunnel structure and is considered to include Hollandite, Cryptomellan, Manjirite and Coronite.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 대기를 처리하기 위한 장치, 방법 및 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 목적상, "대기"라는 용어는 지구를 둘러싸고 있는 공기 덩어리로 정의된다.The present invention relates to apparatus, methods and compositions for treating the atmosphere. For the purposes of the present invention, the term "atmosphere" is defined as the mass of air surrounding the earth.
본 발명은 차량과, 대기를 통하여 한 장소에서 다른 장소로 차량을 이동시키기 위한 모터와 같은 수단을 포함하는 대기를 처리하기 위한 장치 및 관련 방법에 관한 것이다. 이 차량은 하나 이상의 대기 접촉 차량 표면 및 이 표면 위에 위치한 공해물질 처리 조성물을 포함한다. 대기 접촉 표면은 대기와 직접 접촉하는 차량 부품의 표면이다. 바람직하고, 유용한 대기 접촉 표면에는 차체 표면, 바람 전향장치 표면, 그릴 표면, 거울 후면 및 "후드 아래" 부품의 표면이 포함된다. 바람직한 대기 접촉 표면은 모터 차량의 차체 내에, 전형적으로는 엔진에 근접하게, 즉 엔진실에 위치시킨다. 이 표면은 바람직하게는 튜브 또는 하우징과 같이 냉매가 벽을 이룬 영역을 통한 액체 또는 기체의 유입 통로 및 열 전달을 증진시키는 핀 (fin)이 배치된 외측 표면으로 이루어진 냉각 수단의 표면 이다. 바람직한 대기 접촉 표면은 핀이 달린 외측 표면으로 이루어지며 라디에이터, 에어 컨디셔너 응축기의 표면, 라디에이터 팬, 엔진 오일 냉각기, 트랜스미션 오일 냉각기, 파워 스티어링 유체 냉각기 및 인터쿨러 또는 애프터쿨러로도 지칭되는 공기 충전 냉각기의 표면으로부터 선택된다. 에어 컨디셔너 응축기 및 라디에이터의 외측 표면은 고표면적과 약 40?? 내지 135?? 및 전형적으로는 최대 110??의 비교적 높은 주변 작동 온도로 인해 선호된다. The present invention relates to an apparatus and an associated method for treating an atmosphere comprising a vehicle and means such as a motor for moving the vehicle from one place to another through the atmosphere. The vehicle includes at least one atmospheric contact vehicle surface and a pollutant treating composition located on the surface. The atmospheric contact surface is the surface of the vehicle component in direct contact with the atmosphere. Preferred and useful atmospheric contact surfaces include car body surfaces, wind deflector surfaces, grill surfaces, mirror backs, and surfaces of "under the hood" components. Preferred atmospheric contact surfaces are located within the body of the motor vehicle, typically close to the engine, ie in the engine compartment. This surface is preferably the surface of the cooling means, such as a tube or a housing, consisting of an inlet passage of liquid or gas through the area where the refrigerant is walled and an outer surface arranged with fins to enhance heat transfer. Preferred atmospheric contact surfaces consist of finned outer surfaces and surfaces of radiators, air conditioner condensers, radiator fans, engine oil coolers, transmission oil coolers, power steering fluid coolers and air filled coolers, also referred to as intercoolers or aftercoolers. Is selected from. The outer surface of the air conditioner condenser and radiator has a high surface area and approx. To 135 ?? And typically due to relatively high ambient operating temperatures of up to 110 °.
본 발명의 한 가지 이점은 공해물질 처리 조성물을 지지하는 데 유용한 대기 접촉 표면이 기존 차량 부품의 표면일 수 있다는 것이다. 공해물질 처리 조성물을 지지하기 위하여 부가적인 필터 또는 장치가 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명의 장치 및 방법은 신차의 기존 부품에 위치시키거나 또는 구형차에 재장착할 수 있다. 재장착은 차량이 대기중을 운행할 때 대기 공기와 접촉하는 기존 차량 표면상에 적합한 공해물질 처리 조성물을 도포하는 것을 포함할 수 있다.One advantage of the present invention is that the atmospheric contact surface useful for supporting the pollutant treating composition can be the surface of an existing vehicle component. No additional filter or device is required to support the pollutant treating composition. Thus, the apparatus and method of the present invention can be placed in an existing part of a new car or remounted in an old car. Remounting may include applying a suitable pollutant treatment composition on an existing vehicle surface that contacts the atmospheric air as the vehicle travels in the atmosphere.
본 발명은 공기 중의 공해물질을 처리하는 조성물, 방법 및 제품에 대한 것이다. 이러한 공해물질은 전형적으로 오존 0 내지 400 ppb, 더욱 전형적으로는 1 내지 300 ppb, 더더욱 전형적으로는 1 내지 200 ppb; 일산화탄소 0 내지 30 ppm, 더욱 전형적으로는 1 내지 20 ppm; 및 C2 내지 약 C20 올레핀과 같은 불포화 탄화수소류 화합물 및 알코올, 알데히드, 에스테르, 에테르, 케톤 등과 같은 부분적으로 산화된 탄화수소류 2 내지 3000 ppb로 이루어질 수 있다. 처리할 수 있는 전형적인 탄화수소류에는 프로필렌, 부틸렌, 포름알데히드 및 기타 공기부유 탄화수소류 기체 및 증기가 비제한적으로 포함된다. 존재하는 다른 공해물질로는 질소 산화물 및 황 산화물 등이 있다. 오존의 경우 국가 주변 공기 품질 기준 (National Ambient Air Quality Standard)은 120 ppb 이고 일산화탄소의 경우는 9 ppm이다.The present invention relates to compositions, methods and products for treating pollutants in air. Such pollutants typically range from 0 to 400 ppb ozone, more typically from 1 to 300 ppb, even more typically from 1 to 200 ppb; Carbon monoxide 0-30 ppm, more typically 1-20 ppm; And unsaturated hydrocarbon compounds such as C 2 to about C 20 olefins and 2 to 3000 ppb of partially oxidized hydrocarbons such as alcohols, aldehydes, esters, ethers, ketones and the like. Typical hydrocarbons that can be treated include, but are not limited to, propylene, butylene, formaldehyde, and other airborne hydrocarbons gases and vapors. Other pollutants present include nitrogen oxides and sulfur oxides. For ozone, the National Ambient Air Quality Standard is 120 ppb and for carbon monoxide 9 ppm.
공해물질 처리 조성물은 대기중에 존재하는 공해물질을 문제가 없는 물질로 전환시키는 것을 촉매작용하는데 유용한 촉매 조성물을 포함한다. 다른 방법으로는, 흡착시 파괴되거나 나중의 후속 처리를 위해 저장될 수 있는 공해물질을 흡착하는 공해물질 처리 조성물로서 흡착 조성물을 사용할 수 있다. Pollutant treatment compositions include catalyst compositions useful for catalyzing the conversion of pollutants present in the atmosphere into trouble-free materials. Alternatively, the adsorption composition can be used as a pollutant treatment composition that adsorbs pollutants that can be destroyed upon adsorption or stored for later processing.
무해한 화합물 또는 덜 해로운 화합물로의 공해물질의 전환에 도움이 될 수 있는 촉매 조성물을 사용할 수 있다. 유용하고 바람직한 촉매 조성물에는 산소를 형성하는 오존의 반응을 촉매하고, 이산화탄소를 형성하는 일산화탄소의 반응을 촉매하고(하거나) 물과 이산화탄소를 형성하는 탄화수소류의 반응을 촉매하는 조성물이 포함된다. 탄화수소류의 반응을 촉매하는 특수하고 바람직한 촉매는 C2 내지 약 C8 모노올레핀과 같이 탄소 2 내지 20 개와 한 개 이상의 이중 결합을 가진 저분자량 불포화 탄화수소류의 반응을 촉매하는 데 유용하다. 이러한 저분자량 탄화수소류는 스모그를 유발하기에 충분히 반응성인 것으로 확인되어 있다. 반응할 수 있는 특정한 올레핀에는 프로필렌과 부틸렌이 포함된다. 유용하고 바람직한 촉매는 오존과 일산화탄소 모두의 반응을, 그리고 바람직하게는 오존, 일산화탄소 및 탄화수소류의 반응을 촉매할 수 있다.Catalyst compositions can be used that can assist in the conversion of pollutants to harmless or less harmful compounds. Useful and preferred catalyst compositions include those that catalyze the reaction of ozone to form oxygen, to catalyze the reaction of carbon monoxide to form carbon dioxide, and / or to the reaction of hydrocarbons to form carbon dioxide with water. Special and preferred catalysts for catalyzing the reaction of hydrocarbons are useful for catalyzing the reaction of low molecular weight unsaturated hydrocarbons having 2 to 20 carbons and one or more double bonds, such as C 2 to about C 8 monoolefins. These low molecular weight hydrocarbons have been found to be sufficiently reactive to cause smog. Particular olefins that can be reacted include propylene and butylene. Useful and preferred catalysts can catalyze the reaction of both ozone and carbon monoxide, and preferably of ozone, carbon monoxide and hydrocarbons.
오존 - 오존을 처리하는 유용하고 바람직한 촉매 조성물에는 Mn2O3 및 MnO2와 같은 산화물을 포함하는 망간 화합물로 이루어진 조성물이 포함되며 바람직한 조성물은 ??-MnO2로 이루어지고, 크립토멜란이 가장 바람직하다. 기타 유용하고 바람직한 조성물은 MnO2와 CuO의 혼합물을 포함한다. 특별하고 바람직한 조성물은 CuO와 MnO2를 함유하는 홉칼라이트 및, 더욱 바람직하게는 MnO2, CuO 및 Al2O 3를 함유하며 카루스 케미칼 (Carus Chemical Co.)사에서 판매하는 카룰라이트(CaruliteR)로 이루어진다. 이를 대신할 수 있는 다른 한 조성물은 촉매 유효량의 팔라듐 성분이 분산되어 있고 바람직하게는 망간 성분 역시 포함하는 내화 금속 산화물 지지체로 이루어진다. 공침된 지르코니아와 산화망간으로 된 지지체 상의 귀금속 성분, 바람직하게는 백금 성분으로 이루어진 촉매 역시 유용하다. 이 공침된 지지체의 사용은 백금 성분이 오존을 처리하는 데 사용되는 것을 가능하게 하는 데 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 그런데 오존에서 산소로의 전환을 가져올 수 있는 또다른 조성물은 탄소, 및 탄소에 지지되는 팔라듐 또는 백금, 이산화망간, 카룰라이트R 및(또는) 홉칼라이트로 이루어진다. 알루미나와 같은 내화 산화물에 지지되는 망간 역시 유용한 것으로 밝혀졌다. Ozone -Useful and preferred catalyst compositions for treating ozone include compositions consisting of manganese compounds comprising oxides such as Mn 2 O 3 and MnO 2 , preferred compositions consisting of ??-MnO 2 , with Cryptomellan being most preferred. Do. Other useful and preferred compositions include mixtures of MnO 2 and CuO. Particular and preferred compositions are hopcalites containing CuO and MnO 2 , and more preferably Carulite R which contains MnO 2 , CuO and Al 2 O 3 and is sold by Carus Chemical Co. Is done. Another alternative composition consists of a refractory metal oxide support in which a catalytically effective amount of a palladium component is dispersed and preferably also comprises a manganese component. Also useful are catalysts consisting of a precious metal component, preferably a platinum component, on a support of co-precipitated zirconia and manganese oxide. The use of this co-precipitated support has been found to be particularly effective in enabling the platinum component to be used to treat ozone. Yet another composition that can lead to the conversion of ozone to oxygen consists of carbon, and palladium or platinum, manganese dioxide, carulite R and / or hopcalite supported on carbon. Manganese supported on refractory oxides such as alumina has also been found to be useful.
일산화탄소 - 일산화탄소를 처리하는 데 유용하고 바람직한 촉매 조성물에는 촉매 유효량의 백금 또는 팔라듐 성분, 바람직하게는 백금 성분이 위에 분산되어 있는 내화 금속 산화물 지지체로 이루어진 조성물이 포함된다. 일산화탄소를 처리하는 데 가장 바람직한 촉매 조성물은 내화 금속 산화물, 바람직하게는 티타니아 상에 지지되는 환원된 백금족 성분으로 이루어진다. 유용한 촉매 물질에는 백금족 성분을 비롯한 귀금속 성분이 포함되며, 이것은 금속과 그 화합물을 포함한다. 이러한 금속은 백금, 팔라듐, 로듐 및 루테늄, 금 및(또는) 은 성분으로부터 선택될 수 있다. 백금은 오존의 촉매 반응을 가져오기도 할 것이다. 공침된 지르코니아와 이산화망간으로 된 지지체 상의 귀금속 성분, 바람직하게는 백금 성분으로 이루어진 촉매 역시 유용하다. 바람직하게는, 이 촉매 실시태양은 환원된다. 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시킬 수 있는 다른 유용한 조성물은 이산화망간으로 이루어진 지지체 또는 탄소 위에 지지되는 백금 성분을 포함한다. 이러한 공해물질을 처리하는 바람직한 촉매는 환원된다. 일산화탄소를 처리하는 데 유용한 또다른 조성물은 백금족 금속 성분, 바람직하게는 백금 성분, 내화 산화물 지지체, 바람직하게는 알루미나 및 티타니아, 및 텅스텐 성분과 레늄 성분에서 선택된 1 종 이상의 금속 성분, 바람직하게는 금속 산화물 형태의 것으로 이루어진다. Carbon Monoxide —Useful and preferred catalyst compositions for treating carbon monoxide include compositions comprising a refractory metal oxide support in which a catalytically effective amount of a platinum or palladium component, preferably a platinum component is dispersed thereon. The most preferred catalyst composition for treating carbon monoxide consists of a reduced platinum group component supported on a refractory metal oxide, preferably titania. Useful catalytic materials include noble metal components, including platinum group components, which include metals and compounds thereof. Such metals may be selected from platinum, palladium, rhodium and ruthenium, gold and / or silver components. Platinum will also lead to the catalytic reaction of ozone. Also useful are catalysts consisting of a precious metal component, preferably a platinum component, on a support of co-precipitated zirconia and manganese dioxide. Preferably, this catalyst embodiment is reduced. Other useful compositions that can convert carbon monoxide to carbon dioxide include a platinum component supported on carbon or a support made of manganese dioxide. Preferred catalysts for treating such pollutants are reduced. Another composition useful for treating carbon monoxide is a platinum group metal component, preferably a platinum component, a refractory oxide support, preferably alumina and titania, and one or more metal components, preferably metal oxides selected from tungsten and rhenium components. In the form of
탄화수소류 - C2 내지 약 C20 올레핀 및 전형적으로는 프로필렌과 같은 C2 내지 C8 모노올레핀을 비롯한 불포화 탄화수소류 및 앞서 열거한 바와 같은 부분적으로 산화된 탄화수소류를 처리하는 데 유용하고 바람직한 촉매 조성물은 일산화탄소의 반응을 촉매하는 데 사용하는 것에 대해 열거한 바와 동일한 종류인 것으로 밝혀졌으며 불포화 탄화수소류용으로 바람직한 조성물은 환원된 백금 및(또는) 팔라듐 성분 및 백금 성분을 위한 내화 금속 산화물 지지체로 이루어진다. 바람직한 내화 금속 산화물 지지체는 티타니아이다. 탄화수소류를 이산화탄소와 물로 전환시킬 수 있는 다른 유용한 조성물로는 탄소 상이나 이산화망간으로 이루어진 지지체 상에 지지되는 백금 성분 등이 있다. 이러한 공해물질을 처리하는 바람직한 촉매는 환원된다. 탄화수소류를 전환시키는 데 유용한 다른 조성물은 백금족 금속 성분, 바람직하게는 백금 성분, 내화 산화물 지지체, 바람직하게는 알루미나 및 티타니아, 및 텅스텐 성분과 레늄 성분에서 선택된 1 종 이상의 금속 성분, 바람직하게는 금속 산화물 형태인 것으로 이루어진다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 CO 전환율이 개선되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 허용될 수 있는 경우에 가장 바람직하다. Hydrocarbons— useful and preferred catalyst compositions for treating unsaturated hydrocarbons, including C 2 to about C 20 olefins and C 2 to C 8 monoolefins, typically propylene, and partially oxidized hydrocarbons as listed above. Silver has been found to be of the same kind as listed for use in catalyzing the reaction of carbon monoxide and the preferred composition for unsaturated hydrocarbons consists of a reduced platinum and / or palladium component and a refractory metal oxide support for the platinum component. Preferred refractory metal oxide support is titania. Other useful compositions that can convert hydrocarbons to carbon dioxide and water include platinum components supported on carbon or on supports made of manganese dioxide. Preferred catalysts for treating such pollutants are reduced. Other compositions useful for converting hydrocarbons include a platinum group metal component, preferably a platinum component, a refractory oxide support, preferably alumina and titania, and one or more metal components, preferably metal oxides selected from tungsten and rhenium components. In form. Combining the platinum component with the palladium component improves the CO conversion with increasing cost, and the combination of the platinum component with the palladium component is most desirable when a higher conversion is desired and an increase in cost can be tolerated.
오존 및 일산화탄소 - 오존과 일산화탄소 모두를 처리할 수 있는 유용하고 바람직한 촉매는 귀금속 성분이 분산되어 있는 내화 금속 산화물 지지체와 같은 지지체로 이루어진다. 내화 산화물 지지체는 세리아, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 지지체 성분으로 이루어질 수 있다. 마찬가지로 귀금속 촉매 성분에 대한 지지체로 유용한 것은 지르코니아와 망간 산화물의 공침물이다. 가장 바람직하게는, 상기 지지체는 백금 성분과 함께 사용되고 촉매는 환원된 형태의 것이다. 이 단일 촉매는 오존과 일산화탄소 모두를 효과적으로 처리하는 것으로 밝혀졌다. 다른 유용하고 바람직한 귀금속 성분은 팔라듐 및 역시 백금 성분으로부터 선택된 귀금속 성분으로 이루어지며 팔라듐이 바람직하다. 세리아 지지체와 팔라듐 성분의 조합에서 오존과 일산화탄소 모두를 처리하는 데 효과적인 촉매가 얻어진다. 오존과 일산화탄소 모두를 처리하는 다른 유용하고 바람직한 촉매는 티타니아 상의, 또는 지르코니아와 실리카 조합 상의 백금족 성분, 바람직하게는 백금 성분 및(또는) 팔라듐 성분이고 더욱 바람직하게는 백금 성분이다. 오존을 산소로, 그리고 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시킬 수 있는 다른 유용한 조성물은 탄소 상이나 이산화망간으로 이루어진 지지체 상에 지지되는 백금 성분을 포함한다. 바람직한 촉매는 환원된다. Ozone and Carbon Monoxide -A useful and preferred catalyst capable of treating both ozone and carbon monoxide consists of a support such as a refractory metal oxide support in which the precious metal component is dispersed. The refractory oxide support may consist of a support component selected from the group consisting of ceria, alumina, silica, titania, zirconia and mixtures thereof. Likewise useful as a support for noble metal catalyst components are co-precipitates of zirconia and manganese oxide. Most preferably, the support is used with a platinum component and the catalyst is in reduced form. This single catalyst has been found to effectively treat both ozone and carbon monoxide. Another useful and preferred noble metal component consists of a noble metal component selected from palladium and also a platinum component, with palladium being preferred. A combination of a ceria support and a palladium component results in an effective catalyst for treating both ozone and carbon monoxide. Other useful and preferred catalysts for treating both ozone and carbon monoxide are the platinum group component, preferably the platinum component and / or the palladium component, on the titania or on the zirconia and silica combination and more preferably the platinum component. Other useful compositions that can convert ozone to oxygen and carbon monoxide to carbon dioxide include a platinum component supported on carbon or on a support made of manganese dioxide. Preferred catalysts are reduced.
오존, 일산화탄소 및 탄화수소류 - 오존, 일산화탄소 및 탄화수소류, 전형적으로는 저분자량 올레핀 (C2 내지 약 C20) 및 전형적으로는 C2 내지 C 8 모노-올레핀 및 열거된 바와 같은 부분적으로 산소화된 탄화수소류를 처리할 수 있는 유용하고 바람직한 촉매는 지지체, 바람직하게는 귀금속 성분이 분산되어 있는 내화금속 산화물 지지체로 이루어진다. 내화 금속 산화물 지지체는 세리아, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 지지체 성분으로 이루어질 수 있으며, 티타니아가 가장 바람직하다. 유용하고 바람직한 귀금속 성분은 팔라듐 및(또는) 백금 성분을 비롯한 백금족 성분으로부터 선택된 귀금속 성분으로 이루어지며 백금이 가장 바람직하다. 티타니아 지지체와 백금 성분의 조합에서 오존, 일산화탄소 및 저분자량 기체상 올레핀 화합물을 처리하는 데 가장 효과적인 촉매가 얻어진다는 것이 밝혀졌다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 CO 전환율이 개선되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 허용될 수 있는 경우에 가장 바람직하다. 백금족 성분을 적절한 환원제로 환원시키는 것이 바람직하다. 오존을 산소로, 일산화탄소를 이산화탄소로, 그리고 탄화수소류를 이산화탄소로 전환시킬 수 있는 다른 유용한 조성물은 탄소, 이산화망간으로 이루어진 지지체, 또는 이산화망간과 지르코니아의 공침물로 이루어진 지지체 상에 지지되는 백금 성분을 포함한다. 바람직한 촉매는 환원된다. Ozone, Carbon Monoxide and Hydrocarbons -Ozone, Carbon Monoxide and Hydrocarbons, typically low molecular weight olefins (C 2 to about C 20 ) and typically C 2 to C 8 mono-olefins and partially oxygenated hydrocarbons as listed Useful and preferred catalysts capable of treating the stream consist of a support, preferably a refractory metal oxide support in which the precious metal component is dispersed. The refractory metal oxide support may consist of a support component selected from the group consisting of ceria, alumina, titania, zirconia and mixtures thereof, with titania being most preferred. Useful and preferred noble metal components consist of noble metal components selected from platinum group components, including palladium and / or platinum components, with platinum being most preferred. It has been found that the most effective catalysts for treating ozone, carbon monoxide and low molecular weight gaseous olefin compounds in the combination of titania support and platinum components are obtained. Combining the platinum component with the palladium component improves the CO conversion with increasing cost, and the combination of the platinum component with the palladium component is most desirable when a higher conversion is desired and an increase in cost can be tolerated. It is preferable to reduce the platinum group component with an appropriate reducing agent. Other useful compositions that can convert ozone to oxygen, carbon monoxide to carbon dioxide, and hydrocarbons to carbon dioxide include a platinum component supported on carbon, a support made of manganese dioxide, or a support made of a co-precipitate of manganese dioxide and zirconia. . Preferred catalysts are reduced.
상기 조성물들은 적어도 하나의 대기 접촉 차량 표면에 코팅시킴으로써 도포될 수 있다. 특히 바람직한 조성물은 주변 조건 또는 주변 작동 조건에서 오존, 일산화탄소 및(또는) 불포화 저분자량 올레핀계 화합물의 파괴를 촉매한다. 주변 조건은 대기 조건이다. 주변 작동 조건은 공해물질 처리 조성물을 가열에 관한 부가적인 에너지의 사용없이 차량의 정상적인 작동 동안의 온도와 같은 대기 접촉 표면의 조건을 의미한다. 그릴 또는 바람 전향장치와 같은 특정의 대기 접촉 표면은 대기와 동일하거나 유사한 온도일 수 있다. 오존의 반응을 촉매하는 바람직한 촉매는 5 내지 30 ??와 같은 낮은 범위의 온도의 주변 조건에서 오존의 반응을 촉매할 수 있다.The compositions can be applied by coating on at least one atmospheric contact vehicle surface. Particularly preferred compositions catalyze the destruction of ozone, carbon monoxide and / or unsaturated low molecular weight olefinic compounds at ambient or ambient operating conditions. Ambient conditions are atmospheric conditions. Ambient operating conditions refer to conditions of the atmospheric contact surface such as the temperature during normal operation of the vehicle without the use of additional energy on heating the pollutant treating composition. Certain atmospheric contact surfaces such as grills or wind deflectors may be at the same or similar temperature as the atmosphere. Preferred catalysts that catalyze the reaction of ozone may catalyze the reaction of ozone at ambient conditions in a low range of temperatures such as 5-30 ° C.
대기 접촉 표면은 그 표면 아래에 있는 부품의 작동 때문에 주변 대기 온도보다 더 높을 수 있다. 예를 들면, 대기 접촉 표면은 그 표면적이 크기 때문에 에어 컨디셔너 응축기 및 라디에이터의 표면이 바람직하다. 차량이 공기 충전 냉각기를 사용하는 경우, 이들은 그 고표면적 및 주변 온도 내지 250 ??의 작동 온도 때문에 바람직하다. 정상적으로 주변 작동 조건 동안 이러한 부품의 표면은 그 작동 성상에 따라 주변 환경보다 더 높은 온도 수준으로 증가한다. 차량 모터가 가온된 후에 이 부품들은 통상 약 130 ?? 이하, 전형적으로 40 내지 110 ?? 범위의 온도이다. 이러한 대기 접촉 표면의 온도 범위는 그 표면에 지지된 오존, 일산화탄소 및 탄화수소류 촉매의 전환 속도를 향상시키도록 한다. 공기 충전 냉각기는 약 130 ?? 이하의 온도, 전형적으로 60 내지 130 ??의 온도에서 작동한다.The atmospheric contact surface may be higher than the ambient ambient temperature because of the operation of the components below that surface. For example, the surface of the air conditioner condenser and the radiator is preferred because the atmospheric contact surface has a large surface area. If the vehicle uses an air-filled cooler, they are preferred because of their high surface area and operating temperature from ambient temperature to 250 ° C. Normally during ambient operating conditions the surface of these parts increases to a higher temperature level than the surrounding environment depending on their operating characteristics. After the vehicle motor has warmed up, these parts are normally Or less, typically from 40 to 110 degrees; Temperature in the range. The temperature range of this atmospheric contact surface allows to improve the conversion rate of ozone, carbon monoxide and hydrocarbon catalysts supported on the surface. The air charge cooler is about 130 ?? It operates at temperatures below, typically from 60 to 130 degrees Celsius.
다양한 촉매 조성물을 조합할 수 있으며 조합된 코팅을 대기 접촉 표면에 도포할 수 있다. 이와 다르게는 서로 다른 표면 또는 동일한 표면의 서로 다른 부분을 서로 다른 촉매 조성물로 코팅할 수 있다.Various catalyst compositions can be combined and the combined coating can be applied to the atmospheric contact surface. Alternatively, different surfaces or different parts of the same surface can be coated with different catalyst compositions.
본 발명의 방법 및 장치는 공해물질이 주변 대기 조건 또는 차량 대기 접촉 표면의 주변 작동 조건에서 처리될 수 있도록 디자인된다. 본 발명은 주변 조건에서도 및 0 ?? 이상, 바람직하게는 10 내지 105 ??, 더욱 바람직하게는 40 내지 100 ??의 차량 표면 온도에서 그러한 공해물질을 파괴하는 데 유용한 적절한 촉매로 모터 차량 대기 접촉 표면을 코팅함으로써 오존을 처리하는 데 특히 유용하다. 일산화탄소는 40 내지 105 ??의 대기 접촉 표면 온도에서 처리되는 것이 바람직하다. 저분자량 탄화수소류, 전형적으로 C2 내지 C20 올레핀 및 전형적으로 C2 내지 C8 모노-올레핀과 같은 하나 이상의 불포화 결합을 갖는 불포화 탄화수소류는 40 내지 105 ??의 대기 접촉 표면 온도에서 처리되는 것이 바람직하다. 오존, 일산화탄소 및(또는) 탄화수소류의 전환 백분율은 대기 접촉 표면에 대비한 대기 공기의 온도 및 공간 속도, 및 대기 접촉 표면의 온도에 달려있다.The method and apparatus of the present invention are designed such that pollutants can be treated at ambient atmospheric conditions or at ambient operating conditions of the vehicle atmospheric contact surface. The present invention is intended for use in ambient conditions as well as at 0 ° C. Above, preferably at least 10 to 105 °, more preferably at 40 to 100 °, particularly for treating ozone by coating the motor vehicle atmospheric contact surface with a suitable catalyst useful for destroying such pollutants. useful. Carbon monoxide is preferably treated at atmospheric contact surface temperatures of 40 to 105 degrees Celsius. Low molecular weight hydrocarbons, typically unsaturated hydrocarbons having one or more unsaturated bonds, such as C 2 to C 20 olefins and typically C 2 to C 8 mono-olefins, are treated at atmospheric contact surface temperatures of 40 to 105 degrees Celsius. desirable. The percent conversion of ozone, carbon monoxide and / or hydrocarbons depends on the temperature and space velocity of the atmospheric air relative to the atmospheric contact surface, and the temperature of the atmospheric contact surface.
따라서, 본 발명은 가장 바람직한 실시태양에서 최소한 기존 차량, 특히 모터 차량에 어떠한 기계적인 특징부나 에너지원의 부가없이 대기에 존재하는 오존, 일산화탄소 및 탄화수소류의 수준을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 촉매 반응은 모터 차량의 작동 구축이나 방법에서 어떠한 변화를 필요로 하지 않도록 이러한 모터 차량 요소의 표면에 의하여 발생되는 정상적인 주변 작동 조건에서 일어난다.Thus, the present invention can, in the most preferred embodiment, reduce the levels of ozone, carbon monoxide and hydrocarbons present in the atmosphere at least without the addition of any mechanical features or energy sources to existing vehicles, especially motor vehicles. In addition, catalytic reactions occur at normal ambient operating conditions generated by the surface of such motor vehicle elements such that no changes are required in the construction or method of operation of the motor vehicle.
본 발명의 장치 및 방법은 일반적으로 대기를 처리하는 것에 관한 것으로, 장치의 변형은 폐쇄된 공간에서의 공기의 부피를 처리하는 데 사용하기 위하여 고려될 수 있다. 예를 들면, 공해물질 처리 조성물을 지지하는 대기 접촉 표면을 갖는 모터 차량이 공장, 광산 및 터널 내에서 공기를 처리하기 의하여 사용될 수 있다. 그러한 장치에는 그러한 환경에서 사용되는 차량을 포함할 수 있다.The apparatus and method of the present invention generally relates to treating the atmosphere, and variations of the apparatus can be considered for use in treating the volume of air in an enclosed space. For example, a motor vehicle having an atmospheric contact surface that supports the pollutant treating composition can be used by treating air in factories, mines, and tunnels. Such a device may include a vehicle used in such an environment.
본 발명의 바람직한 실시태양은 대기 접촉 표면의 주변 작동 온도에서의 공해물질의 파괴에 관한 것이지만, 대기 접촉 표면의 주변 온도 또는 주변 작동 온도보다 높은 촉매 반응 온도를 요하는 공해물질을 처리하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러한 공해물질에는 탄화수소류 및 질소 산화물 및 대기 접촉 표면에서 처리되지 않거나 우회하는 일산화탄소가 포함된다. 이들 공해물질은 전형적으로 최소 100 내지 450?? 범위의 높은 온도에서 처리될 수 있다. 이것은 예를 들면 보조 가열 촉매화 표면의 사용에 의해 이루어질 수 있다. 보조 가열 표면이라 함은 표면을 가열하는 보충 수단이 있음을 뜻한다. 바람직한 보조 가열 표면은 당업계에 공지된 종류의 전기 가열 촉매화 금속 허니콤(honeycomb)과 같은 전기적으로 가열되는 촉매화 단일체의 표면이다. 전기는 모터 차량에 존재하는 것과 같은 배터리 또는 발전기에 의해 제공될 수 있다. 촉매 조성물은 임의의 공지된 산화 및(또는) 환원 촉매, 바람직하게는 내화 산화물 지지체 상에 지지되는 백금, 팔라듐, 로듐 등과 같은 귀금속으로 이루어진 삼원 촉매 (TWC)일 수 있다. 보조 가열된 촉매화 표면은 공해물질을 더 처리하기 위하여, 차량 대기 접촉 표면과 조합하여, 바람직하게는 그 후에 사용될 수 있다.While preferred embodiments of the present invention relate to the destruction of pollutants at ambient operating temperatures of atmospheric contact surfaces, it would be desirable to treat pollutants that require catalytic reaction temperatures above ambient or ambient operating temperatures of atmospheric contact surfaces. It may be. Such pollutants include hydrocarbons and nitrogen oxides and carbon monoxide untreated or bypassed at atmospheric contact surfaces. These pollutants typically range from at least 100 to 450 ?? It can be processed at high temperatures in the range. This can be done, for example, by the use of an auxiliary heating catalyzed surface. By auxiliary heating surface is meant that there is a supplementary means for heating the surface. Preferred auxiliary heating surfaces are the surfaces of electrically heated catalyzed monoliths such as electrically heated catalyzed metal honeycombs of the kind known in the art. Electricity can be provided by a battery or generator, such as present in a motor vehicle. The catalyst composition can be any known oxidation and / or reduction catalyst, preferably a three way catalyst (TWC) consisting of a noble metal such as platinum, palladium, rhodium, etc. supported on a refractory oxide support. The auxiliary heated catalyzed surface can be used in combination with the vehicle atmospheric contact surface, preferably afterwards, to further treat the pollutants.
앞서 언급한 바와 같이, 흡착 조성물 역시 이후의 산화 또는 후속적 제거를 위해 탄화수소류와 같은 공해물질 및(또는) 입상 물질을 흡착시키는 데 사용할 수 있다. 유용하고 바람직한 흡착 조성물에는 제올라이트, 기타 분자체, 탄소 및 산화칼슘과 같은 IIA족 알칼리 토금속 산화물이 포함된다. 탄화수소류 및 입상 물질은 0?? 내지 110??에서 흡착되고 후속적으로 탈착에 이은 촉매 반응 또는 소각에 의해 처리될 수 있다. As mentioned above, the adsorption composition can also be used to adsorb pollutants such as hydrocarbons and / or particulate matter for subsequent oxidation or subsequent removal. Useful and preferred adsorption compositions include group IIA alkaline earth metal oxides such as zeolites, other molecular sieves, carbon and calcium oxide. Hydrocarbons and particulate matter are 0 ?? Adsorbed at 110 ° to 110 ° and subsequently treated by catalytic reaction or incineration followed by desorption.
모터 차량이 대기를 통하여 주행 중일 때 유속이 큰 대기 공기에 노출되는 비교적 고표면적의 차량의 영역을 코팅하는 것이 바람직하다. 육상용 모터 차량의 경우, 특히 바람직한 대기 접촉 표면에는 라디에이터, 팬 블레이드, 에어 컨디셔너 응축기 또는 열 교환기, 공기 충전 냉각기, 엔진 오일 냉각기, 트랜스미션 오일 냉각기 및 트럭 캡의 지붕에 사용되는 종류의 바람 전향장치가 포함된다. It is desirable to coat an area of a vehicle with a relatively high surface area that is exposed to high air velocity when the motor vehicle is traveling through the atmosphere. On land motor vehicles, particularly preferred atmospheric contact surfaces include radiators, fan blades, air conditioner condensers or heat exchangers, air-filled chillers, engine oil coolers, transmission oil coolers and types of wind deflectors used for the roof of truck cabs. Included.
가장 바람직하게는 대기 접촉 표면은 라디에이터의 표면이다. 라디에이터는 내연 엔진 유체 냉매의 냉각 증진을 위해 고표면적을 갖는다. 촉매가 라디에이터 표면 상에 지지되도록 도포함으로써 일반적으로 라디에이터의 냉각 기능에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않으면서 큰 허니콤 유사 표면적에서 이점을 취할 수 있다. 큰 허니콤 유사 표면적은 라디에이터의 허니콤 유사 구조를 통과하는 공기와 촉매의 접촉이 극대화될 수 있게 한다. 부가적으로 많은 자동차에서 라디에이터는 에어 컨디셔너 응축기 뒤에 위치하여 에어 컨디셔너 응축기에 의하여 보호된다.Most preferably the atmospheric contact surface is the surface of the radiator. The radiator has a high surface area to promote cooling of the internal combustion engine fluid refrigerant. Application of the catalyst to be supported on the radiator surface can generally benefit from large honeycomb like surface areas with little or no impact on the radiator's cooling function. The large honeycomb like surface area allows maximum contact of the catalyst with air passing through the honeycomb like structure of the radiator. In addition, in many motor vehicles, the radiator is located behind the air conditioner condenser and protected by the air conditioner condenser.
본 발명은 공해물질 처리 조성물을 모터 차량의 대기 접촉 표면 상에 도포되는 방법을 포함한다. 특히, 본 발명은 촉매 조성물을 라디에이터, 에어 컨디셔너 응축기 및 공기 충전 냉각기와 같은 핀형 요소 상에 코팅하는 방법을 포함한다.The present invention includes a method of applying a pollutant treating composition onto an atmospheric contact surface of a motor vehicle. In particular, the present invention includes a method of coating a catalyst composition onto fin-like elements such as radiators, air conditioner condensers and air packed coolers.
모터 차량의 교통 혼잡 지역에서, 본 발명에 따라 처리될 오염 물질을 상당한 정도로 처리할 수 있는 충분한 수의 모터 차량이 있는 것으로 계산된다. 예를 들면, 남부의 캘리포니아 남해안 대기 관리 기구에 따르면 대략 800만 대 차량이 있다. 각 자동차가 이 지역에서 하루에 20 마일을 주행한다면, 100 피트 고도까지의 이 지역에서의 모든 공기는 라디에이터를 통하여 1 주일이면 순환될 수 있는 것으로 계산된다.In a traffic congestion area of a motor vehicle, it is calculated that there is a sufficient number of motor vehicles capable of treating to a considerable extent the pollutants to be treated according to the invention. For example, according to Southern California's Southern Coast Atmospheric Administration, there are approximately 8 million vehicles. If each car travels 20 miles a day in this area, it is calculated that all air in this area up to 100 feet can be circulated in a week through the radiator.
도 1은 그릴, 에어 컨디셔너 응축기, 전기 가열 촉매, 공기 충전 냉각기, 라디에이터, 팬 및 엔진과 함께 트럭 캡의 지붕 위에 있는 바람 전향장치를 보여주는 트럭의 측면 모식도.1 is a side schematic view of a truck showing the wind deflector on the roof of the truck cab with grills, air conditioner condenser, electric heating catalyst, air charge cooler, radiator, fan and engine.
도 2는 그릴, 에어 컨디셔너 응축기, 라디에이터 및 팬을 보여주는 모터 차량의 부분 모식도.2 is a partial schematic view of a motor vehicle showing a grill, an air conditioner condenser, a radiator and a fan.
도 3은 라디에이터의 정면도.3 is a front view of the radiator.
도 4는 에어 컨디셔너 응축기의 정면도.4 is a front view of the air conditioner condenser.
도 5는 도 1에 도시된 종류의 바람 전향장치의 정면도.5 is a front view of a wind deflector of the type shown in FIG. 1;
도 6은 도 1의 트럭의 정면도.6 is a front view of the truck of FIG.
도 7은 코팅된 핀형 냉각 요소의 부분 단면도.7 is a partial cross-sectional view of the coated fin cooling element.
도 8은 실시예 1 및 2의 코팅된 라디에이터 사진.8 is a coated radiator picture of Examples 1 and 2. FIG.
도 9-14 및 16-17은 실시예 4, 9-12, 14 및 15에서 상이한 촉매를 사용한 경우 온도에 대한 CO 전환율의 그래프.9-14 and 16-17 are graphs of CO conversion versus temperature when different catalysts were used in Examples 4, 9-12, 14 and 15.
도 15는 실시예 14를 기준으로 온도에 대한 프로필렌 전환율의 그래프.FIG. 15 is a graph of propylene conversion versus temperature based on Example 14.
도 18은 실시예 17을 기준으로 온도에 대한 오존 전환율의 그래프.18 is a graph of ozone conversion versus temperature, based on Example 17.
도 19는 크립토멜란에 대한 IR 스펙트럼.19 is an IR spectrum for Cryptomellan.
도 20은 제곱근 척도를 사용한 계수 대 브래그각 2??로 나타낸 크립토멜란에 대한 XRD 패턴.FIG. 20 is an XRD pattern for Cryptomellan as coefficients versus Bragg angle 2 ?? using the square root scale. FIG.
도 21은 실시예 30을 기준으로 한 CO 및 탄화수소 전환율 대 온도의 그래프.FIG. 21 is a graph of CO and hydrocarbon conversion vs. temperature based on Example 30.
본 발명은 대기를 통하여 차량을 운송하기 위한 수단을 갖는 차량에 유용한 대기 정화 장치 및 방법에 관한 것이다. 대기를 통하여 이동하는 차량으로서 표면 위에 위치한 공해물질 처리 조성물 (예를 들면, 촉매 또는 흡착제)을 포함하는 하나 이상의 대기 접촉 표면이 대기 공기를 접촉한다. 대기 공기가 공해물질 처리 조성물과 만나면, 공기 중에 운반된 입자 및(또는) 기체성 공해물질을 포함하는 각종의 공해물질이 대기 접촉 표면에 위치한 공해물질 처리 조성물에 의하여 촉매적으로 반응하거나 또는 흡착될 수 있다.The present invention relates to an air purification apparatus and method useful for a vehicle having means for transporting the vehicle through the atmosphere. At least one atmospheric contact surface comprising a pollutant treating composition (eg, catalyst or adsorbent) located on the surface as a vehicle moving through the atmosphere contacts the atmospheric air. When atmospheric air encounters a pollutant treating composition, various pollutants, including particles and / or gaseous pollutants carried in the air, may be catalytically reacted or adsorbed by the pollutant treating composition located on the atmospheric contact surface. Can be.
본 분야의 숙련자에게 있어서, 차량은 휠, 돛, 벨트, 트랙 등과 같이 차량을 추진하기 위한 이동 수단을 갖는 모든 임의의 적합한 차량일 수 있다. 그러한 수단은 가솔린 또는 디젤 연료와 같은 화석 연료를 사용하는 엔진, 에탄올, 메탄올, 또는 메탄 기체와 같은 연료에 의하여 동력을 얻는 가스 엔진, 바람에 의한 돛 또는 프로펠러에 의해 구동되는 풍력, 또는 태양 에너지 또는 자동차에 의하여 작동되는 배터리 등에서의 전기력을 포함하는 모든 임의의 적합한 동력 수단에 의해 동력될 수 있다. 차량에는, 승용차, 트럭, 버스, 기차, 보트, 선박, 비행기, 비행선, 풍선 등을 포함한다.For those skilled in the art, the vehicle may be any suitable vehicle having a means of driving the vehicle, such as wheels, sails, belts, tracks and the like. Such means may include engines using fossil fuels such as gasoline or diesel fuel, gas engines powered by fuels such as ethanol, methanol, or methane gas, wind driven by wind sails or propellers, or solar energy or It may be powered by any suitable power means, including electrical forces in batteries or the like operated by a motor vehicle. Vehicles include passenger cars, trucks, buses, trains, boats, ships, airplanes, airships, balloons and the like.
대기 접촉 표면은 차량이 대기중을 통하여 이동할 때 공기와 마주치고 접촉하는 임의의 적합한 표면일 수 있다. 바람직하게는 모터 차량에서, 바람직하게는 승용차, 트럭 및 버스에서 접촉 수단은 차량의 전방을 향하여 위치한 표면일 수 있으며, 자동차가 전방 방향으로 진행하면서 공기와 접촉할 수 있다. 유용한 접촉 표면은 비교적 고표면적을 가져야 한다. 바람직한 접촉 표면은 차량에서 하나 이상 부분적으로 폐쇄된다. 바람직한 대기 접촉 표면은 후드 아래에 위치하고, 모터 차량 내부에 위치하며, 전형적으로는 엔진에 근접하게, 즉 엔진실에 위치시킨다. 이 표면은 바람직하게는 튜브 또는 하우징과 같이 냉매가 벽을 이룬 영역을 통한 액체 또는 기체의 유입 통로로 이루어진 냉각 수단의 외측 표면 또는 열 전달을 증진시키는 핀이 배치된 외측 표면이다. 유용한 접촉 표면은 차량의 하우징 내에 위치하는 에어 컨디셔너 응축기, 라디에이터, 공기 충전 냉각기, 엔진 오일 냉각기, 트랜스미션 오일 냉각기, 파워 스티어링 유체 냉각기, 팬 덮개, 및 라디에이터 팬과 같이 차량내에서 사용되는 액체 및(또는) 기체를 포함하는 유체를 냉각하기 위한 수단의 외부 표면을 포함한다. 차량의 유용한 접촉 표면의 외부는 통상 하우징의 전방에 위치하고, 지지되는 그릴, 또는 일반적으로 큰 트럭의 덮개의 루프 (roof)에 지지된 바람 전향장치일 수 있다. 접촉 표면이 차량의 전방 대향 표면, 대향 표면 또는 상면 및 하면 대향 표면임이 바람직하다. 전면 대향 표면은 차량의 전면을 바라보고, 라디에이터의 핀 및 응축기 요소와 같은 표면은 차량의 측면, 상면 및 하면을 바라본다. 공기와 접촉하는 차량의 전방부터 후방으로 지향하는 표면도 팬 블레이드의 배면과 같은 대기 접촉 표면일 수 있다. 날개, 프로펠러 및 터빈 로터 및(또는) 스테이터와 같은 제트 엔진 부분과 같은 비행기 엔진의 표면이 코팅될 수 있다.The atmospheric contact surface may be any suitable surface that encounters and contacts air as the vehicle moves through the atmosphere. Preferably in motor vehicles, preferably in passenger cars, trucks and buses, the contact means may be a surface located towards the front of the vehicle, and the vehicle may contact air while traveling in the forward direction. Useful contact surfaces should have a relatively high surface area. Preferred contact surfaces are at least one partially closed in the vehicle. Preferred atmospheric contact surfaces are located under the hood, located inside the motor vehicle, and are typically located close to the engine, ie in the engine compartment. This surface is preferably the outer surface of the cooling means consisting of an inlet passage of liquid or gas through the area where the refrigerant is walled, such as a tube or a housing, or an outer surface on which fins to enhance heat transfer are arranged. Useful contact surfaces include liquids used in vehicles such as air conditioner condensers, radiators, air charge coolers, engine oil coolers, transmission oil coolers, power steering fluid coolers, fan covers, and radiator fans located within the vehicle's housing and / or ) Outer surface of the means for cooling the fluid comprising gas. The exterior of the useful contact surface of the vehicle is usually located in front of the housing and can be a wind deflector supported by a grill that is supported, or a roof of the cover of a large truck in general. Preferably, the contact surface is the front facing surface, the facing surface or the upper and lower facing surfaces of the vehicle. The front facing surface faces the front of the vehicle, and surfaces such as fins and condenser elements of the radiator face the side, top and bottom of the vehicle. The surface facing from the front to the rear of the vehicle in contact with the air may also be an atmospheric contact surface such as the back of the fan blade. Surfaces of aircraft engines, such as jet engine parts such as vanes, propellers and turbine rotors and / or stators, may be coated.
모터 차량에서 바람직한 대기 접촉 표면은 모터 차량 라디에이터, 에어 컨디셔너 응축기, 인터쿨러 또는 애프터쿨러로도 지칭되는 공기 충전 냉각기, 엔진 오일 냉각기, 트랜스미션 오일 냉각기와 같은 엔진 냉각 요소 상에 위치한다. 이러한 요소는 통상 향상된 열 전달성과 관련된 고표면적을 갖는다. 고표면적은 대기 공기와 공해물질 처리 조성물과의 접촉을 최대화하는데 유용하다. 이러한 요소 모두는 자동차 분야에 공지되어 있다. 참고로 로버트 보쉬 GMBH의 1986에 간행된 문헌 (Bosch Automoyive Handbook, 2nd Edition, page 301-303, 320 and 349-351)에 기재되어 있으며, 본원에 참고로 도입된다. 이러한 문헌에서 라디에이터, 인터쿨러 및 팬을 구비한 트럭 디젤 엔진이 설명되어 있다. 이러한 요소는 본 발명의 공해물질 처리 조성물로 코팅될 수 있다. 라디에이터 및 인터쿨러는 통상 대기 온도보다 높은 온도에서 작동한다. 또한, 테일러 (Taylor)의 문헌 (The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, Vol. 1: Thermo Dynamics, Fluid Flow, Performance, Second Edition, Rev. The MIT Press, 1985, 라디에이터 및 핀 모양의 고안의 경우 304-306 page; 애프터쿨러의 경우 392 page)이 참고될 수 있다. 상기 테일러의 문헌의 페이지가 여기에 참고로 도입된다.Preferred atmospheric contact surfaces in motor vehicles are located on engine cooling elements such as motor vehicle radiators, air conditioner condensers, air coolers, engine oil coolers, transmission oil coolers, also referred to as intercoolers or aftercoolers. Such elements typically have a high surface area associated with improved heat transfer. The high surface area is useful for maximizing contact of atmospheric air with the pollutant treating composition. All of these elements are known in the automotive sector. See, for example, Bosch Automoyive Handbook, 2nd Edition, pages 301-303, 320 and 349-351, published by Robert Bosch GMBH, incorporated herein by reference. In this document, a truck diesel engine with a radiator, intercooler and fan is described. Such elements may be coated with the pollutant treating composition of the present invention. Radiators and intercoolers typically operate at temperatures above ambient temperature. See also Taylor, The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, Vol. 1: Thermo Dynamics, Fluid Flow, Performance, Second Edition, Rev. The MIT Press, 1985, for radiator and fin shaped designs 304 -306 page; page 392 for aftercoolers). The pages of Taylor's literature are incorporated herein by reference.
또한 1993년 자동차 기술자 협회에 의하여 출간된 문헌의 모음집 (Vehicle Thermal Management System Conference Proceedings SAE P:263)이 참고가 될 수 있다. 하기 문헌들이 여기에 참고로 도입된다. SAE 논문 번호 931088 스테이어 뎀머 푸세크의 에이클세더 및 라브의 제목 "Calculation and Design of Cooling System" (157면에서 시작) 및 Valeo Thermique Moteur의 Collette에 의한 "Charge Air Cooler for Passenger Cars"; Behr GMBH and Co.의 케른 및 에이텔의 "State of the Art and Future Developments of Aluminum Radiators for Cars and Trucks"이라는 제목의 논문 번호 931092 (187면에서 시작); Behr of America, Inc.의 롤링 및 커밍 및 Behr GmbH & Co.의 쉬바이쩌에 의한 "Air Mix vs. Coolant Flow to Control Discharge Air Temperature and Vehicle Heating Air Conditioning Systems"라는 제목의 SAE 논문 번호 931112. 상기 논문은 모터 차량에 사용되는 라디에이터, 에어 컨디셔너 및 공기 충전 냉각기 구조에 대한 설명을 포함한다. 부가적으로, Calsonic Technical Center의 엘 보우리니 및 첸의 "Engine Cooling Module Development Using Air Flow Management Techniques"라는 제목의 SAE 논문 번호 931115가 참고로 본원에 도입될 수 있다. 이중 모터 차량 응용에 있어서, 통상의 라디에이터 및 응축기 구조를 설명하는 문헌 1 및 2가 유의하다. 참고로, Valeo Eingine Cooling Inc.의 스미스에 의한 "Durability Concerns of Aluminum Air to Air Charged Coolers"라는 제목의 SAE 논문 번호 931125가 여기에 참고로 도입된다.A reference is also made to a collection of literature published in 1993 by the Society of Automotive Engineers (Vehicle Thermal Management System Conference Proceedings SAE P: 263). The following documents are incorporated herein by reference. SAE Paper No. 931088 Ackerseder and Rab of Steyr Demmer Fusek, titled "Calculation and Design of Cooling System" (starting on page 157) and "Charge Air Cooler for Passenger Cars" by Collette of Valeo Thermique Moteur; Paper number 931092 (starting on page 187) entitled "State of the Art and Future Developments of Aluminum Radiators for Cars and Trucks" by Cairn and Eitel of Behr GMBH and Co .; SAE Article No. 931112, titled "Air Mix vs. Coolant Flow to Control Discharge Air Temperature and Vehicle Heating Air Conditioning Systems" by Rolling and Cumming of Behr of America, Inc. and by Schweitzer of Behr GmbH & Co. This includes a description of the radiator, air conditioner and air charge cooler structures used in motor vehicles. In addition, SAE Article No. 931115, entitled "Engine Cooling Module Development Using Air Flow Management Techniques," by El Bowini and Chen of Calsonic Technical Center, may be incorporated herein by reference. In dual motor vehicle applications, references 1 and 2 to describe conventional radiator and condenser structures are noted. For reference, SAE article number 931125 entitled "Durability Concerns of Aluminum Air to Air Charged Coolers" by Smith of Valeo Eingine Cooling Inc. is incorporated herein by reference.
본 발명은 첨부의 도면 1 내지 7을 참고로 하여 본 분야의 숙련자에게 이해될 수 있다.The present invention may be understood by those skilled in the art with reference to the accompanying drawings 1 to 7.
도 1은 대기 접촉 표면을 구성하는 다양한 차량 부품을 함유한 트럭 (10)을 모식적으로 도시하고 있다. 이들 표면에는 그릴 (12), 에어 컨디셔너 응축기 (14), 공기 충전 냉각기 (25), 라디에이터 (16) 및 라디에이터 팬 (18)의 표면이 포함된다. 이 트럭 위에는 전면 전향 표면 (22)가 있는 바람 전향장치 (20) 역시 도시되어 있다. 각종 부품이 서로 다른 차량에서 상이한 상대적 위치를 가질 수 있다는 것을 인식한다. FIG. 1 schematically illustrates a truck 10 containing various vehicle components that make up the atmospheric contact surface. These surfaces include the surfaces of the grill 12, air conditioner condenser 14, air charge cooler 25, radiator 16 and radiator fan 18. Above this truck is also shown a wind deflector 20 having a front deflecting surface 22. It is appreciated that the various components may have different relative positions in different vehicles.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 바람직한 접촉 표면에는 에어 컨디셔너 응축기 (14)의 전면 (13) 및 측면 (15) 표면, 라디에이터 (16)의 전면 (17) 및 측면 (19) 표면, 공기 충전 냉각기 (25)의 대응 표면, 및 라디에이터 팬 (18)의 전면 (21) 및 후면 (23) 표면이 포함된다. 이들 표면은 트럭의 하우징 (24) 내에 위치한다. 이것들은 전형적으로 트럭의 전면 (26)과 엔진 (28) 사이 트럭의 후드 (24) 아래에 있다. 에어 컨디셔너 응축기, 공기 충전 냉각기, 라디에이터 및 라디에이터 팬은 하우징 (24) 또는 하우징 내의 프레임 (도시되지 않음)에 의해 직접 또는 간접적으로 지지될 수 있다. 1 to 4, preferred contact surfaces include front 13 and side 15 surfaces of the air conditioner condenser 14, front 17 and side 19 surfaces of the radiator 16, air charge cooler. Corresponding surfaces of 25 and front and rear surfaces of radiator fan 18 are included. These surfaces are located in the housing 24 of the truck. These are typically below the truck's hood 24 between the truck's front 26 and the engine 28. The air conditioner condenser, air charge cooler, radiator and radiator fan may be supported directly or indirectly by the housing 24 or a frame (not shown) within the housing.
도 2는 자동차 조립체의 모식도를 개괄적으로 보여준다. 도 1과 도 2에서 대응하는 요소들은 공통된 참조 문자를 가진다. 자동차는 하우징 (30)을 포함한다. 하우징 (30)의 전면에 지지되는 그릴 (12)가 있는 모터 차량 전면 (32)가 있다. 에어 컨디셔너 응축기 (14), 라디에이터 (16) 및 라디에이터 팬 (18)은 하우징 (30) 내에 위치시킬 수 있다. 2 shows a schematic diagram of an automobile assembly. Corresponding elements in FIGS. 1 and 2 have a common reference character. The motor vehicle includes a housing 30. There is a motor vehicle front face 32 with a grille 12 supported on the front face of the housing 30. The air conditioner condenser 14, the radiator 16 and the radiator fan 18 may be located in the housing 30.
도 1, 2 및 6의 실시태양을 참조하면, 그릴 (12), 에어 컨디셔너 응축기 (14), 공기 충전 냉각기 (25) 및 라디에이터 (16) 중 적어도 하나의 전면 및 측면; 라디에이터 팬 (18)의 전면 및 후면; 및 바람 전향장치 (20)의 전면에 있는 접촉 표면 위에 공해물질 처리 조성물을 위치시킬 수 있다. 그릴 (12)는 트럭 (12)가 작동하여 대기 속을 이동함에 따라 공기가 통과하는 개구 (36)을 제공하는 적절한 그릴 그리드 형태 디자인을 가질 수 있다. 개구는 그릴 그리드 (38)에 의해 한정된다. 그릴 그리드 (38)은 전면 그릴 표면 (40)과 측면 그릴 표면 (42)를 가진다. 전면 및 측면 그릴 그리드 표면 (40) 및 (42)는 공해물질 처리 조성물이 배치되는 대기 접촉 표면으로 사용될 수 있다. 1, 2 and 6, front and side surfaces of at least one of grill 12, air conditioner condenser 14, air charge cooler 25, and radiator 16; Front and rear of the radiator fan 18; And a pollutant treating composition on the contact surface in front of the wind deflector 20. The grill 12 may have a suitable grill grid shaped design that provides an opening 36 through which air passes as the truck 12 operates and moves through the atmosphere. The opening is defined by the grill grid 38. The grill grid 38 has a front grill surface 40 and a side grill surface 42. The front and side grill grid surfaces 40 and 42 can be used as atmospheric contact surfaces on which the pollutant treating composition is disposed.
도 1 및 도 4를 참조하면, 에어 컨디셔너 응축기 (14)는 다수의 에어 컨디셔너 응축기 핀 (44)로 이루어진다. 그 밖에도, 응축기 속으로 에어 컨디셔닝 유체를 운반하는 에어 컨디셔닝 유체 도관 (46)이 있다. 에어 컨디셔닝 핀 (44)의 전면 및 측면 표면, 및 에어 컨디셔닝 도관 (46)의 전면 표면은 공해물질 처리 조성물이 배치되는 대기 접촉 표면이 될 수 있다. 표시된 바와 같이, 라디에이터 팬 (18)의 전면 (21) 및 후면 (23) 표면 모두가 공해물질 처리 조성물을 지지하는 접촉 표면이 될 수 있다. 1 and 4, the air conditioner condenser 14 consists of a plurality of air conditioner condenser fins 44. In addition, there is an air conditioning fluid conduit 46 that carries the air conditioning fluid into the condenser. The front and side surfaces of the air conditioning fin 44 and the front surface of the air conditioning conduit 46 can be the atmospheric contact surface on which the pollutant treating composition is disposed. As indicated, both the front 21 and rear 23 surfaces of the radiator fan 18 may be contact surfaces that support the pollutant treating composition.
가장 바람직한 대기 접촉 표면은 도 3에 도시된 바와 같은 라디에이터 (16)에 있다. 전형적인 라디에이터 (16)은 전면의 라디에이터 표면 (17) 및 라디에이터 (16) 속을 지나는 대응 라디에이터 판 또는 핀 채널 (52)에 위치하는 다수의 라디에이터 골판 또는 핀 (50)을 가진다. 전면 표면 (17) 뿐 아니라 라디에이터 판 (50) 및 채널 (52) 표면의 측면 표면도 코팅하는 것이 바람직하다. 라디에이터는 하우징 (24) 또는 (30) 내에 위치하고 적어도 그릴 (12) 및 바람직하게는 에어 컨디셔너 응축기 (14)에 의해 전면으로부터 보호되기 때문에 가장 바람직하다. 모터 차량이 대기 속을 이동함에 따라 후드 챔버 (34) 내로 들어오는 공기 외에도 라디에이터 팬 (18)은 채널 (52)를 통해 그 안으로 공기를 유인한다. 따라서, 라디에이터 (16)은 그릴 (12), 에어 컨디셔너 응축기 (19)의 앞에 위치하며 이들에 의해 보호되고 라디에이터 팬 (18)의 전면에 있다. 또한, 위에 지시된 바와 같이 라디에이터는 열 전달 목적으로 고표면적을 가진다. 본 발명에 따라, 공해물질 처리 조성물은 라디에이터의 열전달 기능에 유의하게 불리한 영향을 미치지 않고, 고표면적상에 효과적으로 위치할 수 있다.The most preferred atmospheric contact surface is at the radiator 16 as shown in FIG. 3. A typical radiator 16 has a plurality of radiator corrugates or fins 50 located in the front radiator surface 17 and corresponding radiator plates or fin channels 52 passing through the radiator 16. It is desirable to coat not only the front surface 17 but also the side surfaces of the radiator plate 50 and channel 52 surfaces. The radiator is most preferred because it is located in the housing 24 or 30 and is protected from the front surface at least by the grill 12 and preferably the air conditioner condenser 14. In addition to the air entering the hood chamber 34 as the motor vehicle moves in the atmosphere, the radiator fan 18 draws air into it through the channel 52. Thus, the radiator 16 is located in front of the grill 12, the air conditioner condenser 19 and protected by them and in front of the radiator fan 18. In addition, as indicated above, the radiator has a high surface area for heat transfer purposes. According to the present invention, the pollutant treating composition can be effectively positioned on a high surface area without significantly adversely affecting the heat transfer function of the radiator.
상기 설명은 특히 라디에이터 (16) 및 에어 컨디셔너 응축기 (14)와 같은 장치에 있는 대기 처리 표면의 용도에 관련되고 그것을 설명하였다. 지시된 바와 같이 대기 접촉 표면은 상기 참조한 공기 충전 냉각기 (25) 및 엔진 오일 냉각기, 트랜스미션 오일 냉각기 및 파워 스티어링 오일 냉각기와 같은 공지된 물품을 비롯하여 엔진 유체를 냉각시키는 다른 적절한 수단에 있을 수 있다. 이러한 냉각 수단 모두의 공통점은 유체가 통과하는 하우징 또는 도관이다. 하우징은 유체와 접촉하고 있는 내측 표면과 전형적으로는 차량의 프레임 및 전형적으로는 엔진실 내의 대기와 접촉하고 있는 외측 표면으로 이루어진다. 이들 각종 장치 내의 유체로부터 열을 효율적으로 전달하기 위해 냉각기, 하우징 또는 도관의 외측 표면에서 연장되는 핀 또는 판이 있다.The above description relates in particular to and describes the use of atmospheric treatment surfaces in devices such as radiator 16 and air conditioner condenser 14. As indicated, the atmospheric contact surface may be in the air fill cooler 25 referenced above and other suitable means for cooling the engine fluid, including known articles such as engine oil coolers, transmission oil coolers and power steering oil coolers. Common to all these cooling means is the housing or conduit through which the fluid passes. The housing consists of an inner surface in contact with the fluid and typically an outer surface in contact with the atmosphere of the frame of the vehicle and typically in the engine compartment. There are fins or plates extending from the outer surface of the cooler, housing or conduit to efficiently transfer heat from the fluid in these various devices.
이러한 냉각 수단 각각을 갖는 유용하고 바람직한 실시태양이 도 7에서 설명된다. 도 7은 코팅된 핀 냉각 요소 (60)의 단면도의 모식도이다. 이 요소는 하우징 또는 도관 벽 (62)에 의하여 한정되는 하우징 또는 도관을 포함한다. 오일 또는 냉각 액체 또는 에어 콘디셔너 유체와 같은 유체가 통과하는 통로 또는 챔버 (64)는 도관내에 위치한다. 그러한 유체는 참조 부호 (66)으로 나타낸다. 하우징 벽은 내부 표면 (68) 및 외부 표면 (70)을 포함한다. 판 또는 핀 (72)가 외부 표면에 위치하고 부착된다. 본 발명에 따라 외부 표면 (70) 및 핀 또는 판 (72)에 위치할 수 있는 공해물질 처리 조성물 (74)가 있다. 작동 중에, 공기 스트림은 공해물질 처리 조성물과 접촉하여 여러 공해물질을 처리한다.A useful and preferred embodiment with each of these cooling means is described in FIG. 7. 7 is a schematic diagram of a cross-sectional view of the coated fin cooling element 60. This element comprises a housing or conduit defined by the housing or conduit wall 62. A passage or chamber 64 through which a fluid, such as an oil or cooling liquid or air conditioner fluid, passes is located in the conduit. Such a fluid is indicated by reference numeral 66. The housing wall includes an inner surface 68 and an outer surface 70. Plate or pin 72 is located and attached to the outer surface. There is a pollutant treating composition 74 which may be located on the outer surface 70 and the pins or plates 72 according to the present invention. In operation, the air stream contacts the pollutant treating composition to treat various pollutants.
본 출원인은 미국 특허 출원 제08/537,208호로 출원된, 대리인 접수 번호 3794/3810, 발명의 명칭 "Pollution Treating Device and Methods of Making the Same"인 양수인이 동일한 특허 출원을 본 명세서에 참고로 포함시킨다. 또한, 본 발명의 장치 및 그의 사용 방법의 실시태양 중 어느 것도 임의적으로 상기 출원에서 개시된 것과 같은 호환가능한 공해 처리 장치를 더 포함할 수 있다. Applicant hereby incorporated by reference herein the same patent application as assignee, filed under U.S. Patent Application 08 / 537,208, Representative Application No. 3794/3810, entitled "Pollution Treating Device and Methods of Making the Same". In addition, any of the embodiments of the apparatus of the present invention and methods of use thereof may optionally further comprise a compatible pollution treatment apparatus as disclosed in the above application.
공해물질 처리 조성물은 차량의 외부 표면에 배치될 수도 있다. 지시된 바와 같이, 이러한 조성물은 그릴 (12) 상 및 도 1 및 6에 도시된 트럭의 경우에는 바람 전향장치 (20) 전면 바람 전향장치 표면 (22) 상에 배치될 수 있다. 또한, 공해 처리 조성물은 거울 (54)의 전면뿐 아니라 다양한 전면 대향 표면 중 어떤 곳에도 배치될 수 있다. The pollutant treating composition may be disposed on an exterior surface of the vehicle. As indicated, this composition may be disposed on grill 12 and on wind deflector surface 22 in the case of a truck shown in FIGS. 1 and 6. In addition, the pollution treatment composition may be placed on any of the various front facing surfaces as well as on the front surface of the mirror 54.
공기 충전 냉각기 (25)의 용도는 공해물질 처리 조성물이 지지될 수 있는 특별히 효과적인 대기 접촉 표면을 나타낸다. 작동 온도는 250 ??에 이를 수 있다. 그러한 온도에서, 본 발명의 촉매 조성물은 더욱 효과적으로 오존, 탄화수소류 및 일산화탄소 공해물질을 처리할 수 있다. 특별히 백금, 팔라듐, 금 또는 은 성분과 같은 귀금속을 포함하는 조성물이 유용하다. 이외에 촉매는 이산화망간과 같은 망간 화합물 및 카룰라이트 또는 홉칼라이트와 같은 구리 산화물을 포함하는 구리 화합물을 포함할 수 있다.The use of the air filled cooler 25 represents a particularly effective atmospheric contact surface on which the pollutant treating composition can be supported. The operating temperature can reach 250 ° C. At such temperatures, the catalyst compositions of the present invention can more effectively treat ozone, hydrocarbons, and carbon monoxide pollutants. Particularly useful are compositions comprising precious metals such as platinum, palladium, gold or silver components. In addition, the catalyst may include a manganese compound such as manganese dioxide and a copper compound including a copper oxide such as carulite or hopcalite.
정상 작동 중에, 차량은 차량 (10)의 전면 (26)이 초기에 대기 공기와 접촉하는 전방 방향으로 이동한다. 통상적으로 차량은 제트 비행기의 경우 약 1,000 마일/시간 이하의 속도로 공기를 통하여 이동한다. 육상 차량 및 수상 차량은 약 300 마일/시간 이하의 속도, 더욱 통상적으로는 약 200 마일/시간 이하의 속도, 모터 차량의 경우는 100 마일/시간 이하의 속도, 통상적으로는 5 내지 75 마일/시간의 속도로 이동한다. 보트와 같은 해상 차량은 통상 30 마일/시간 이하의 속도, 통상적으로 2 내지 20 마일/시간으로 해상을 통해 이동한다. 본 발명의 방법에 따라 대기 접촉 표면과 대기 사이의 상대 속도 (또는 면속도)는 차량, 통상 자동차 또는 육상 차량으로 대기를 통하여 0 내지 100 마일/시간, 통상적으로 2 내지 75 마일/시간, 자동차의 경우에는 통상적으로 5 내지 60 마일/시간으로 이동한다. 면속도는 공해물질 처리 표면에 대한 공기의 속도이다.During normal operation, the vehicle moves in the forward direction, in which the front face 26 of the vehicle 10 initially contacts the atmospheric air. Typically, the vehicle travels through the air at a rate of about 1,000 miles / hour or less for jet airplanes. Speeds of up to about 300 miles / hour for land vehicles and water vehicles, more typically up to about 200 miles / hour, speeds of up to 100 miles / hour for motor vehicles, typically between 5 and 75 miles / hour Move at the speed of. Marine vehicles, such as boats, typically travel through sea at speeds of up to 30 miles / hour, typically 2 to 20 miles / hour. According to the method of the present invention, the relative speed (or surface velocity) between the atmospheric contact surface and the atmosphere is 0 to 100 miles / hour, typically 2 to 75 miles / hour, The case typically travels from 5 to 60 miles / hour. Surface velocity is the velocity of air relative to the pollutant treating surface.
라디에이터 팬 (18)을 갖는 트럭 (10)과 같은 모터 차량에서, 모터 차량이 대기를 이동하면서 팬은 그릴 (12), 에어 콘디셔너 응축기 (14), 공기 충전 냉각기 (25) 및(또는) 라디에이터 (16)을 총하여 이러한 요소를 통과하는 공기 이외에 대기 공기를 흡인한다. 모터 차량이 공회전할 때, 라디에이터로 흡인된 공기의 상대 면속도는 통상 약 5 내지 15 mph의 범위이다. 모터 차량이 대기를 통하여 이동할 때 라디에이터 팬은 라디에이터를 통한 공기의 유동 속도를 완화시킨다. 통상의 자동차가 대기를 통하여 약 70 mph의 속도로 이동할 때, 공기의 출구 면속도는 약 25 mph이다. 라디에이터 팬을 사용하는 모터 차량의 고안에 따라 자동차는 공회전시 팬이 사용될 때의 모터 차량의 속도에 해당하는 면속도의 약 100 % 이하의 낮은 면속도를 갖는다. 그러나, 통상적으로 대기 접촉 표면에 대한 공기의 면속도는 공회전 면속도에 0.1 내지 1.0을 더한 값과 동일하고, 더욱 통상적으로 차량 속도의 0.2 내지 0.8 배이다.In a motor vehicle, such as a truck 10 having a radiator fan 18, the fan moves to the atmosphere while the fan is moved to the grill 12, the air conditioner condenser 14, the air charge cooler 25 and / or the radiator ( 16) and draw atmospheric air in addition to the air passing through these elements. When the motor vehicle is idling, the relative face velocity of air drawn into the radiator is usually in the range of about 5 to 15 mph. As the motor vehicle moves through the atmosphere, the radiator fan relaxes the flow rate of air through the radiator. When a typical motor vehicle moves through the atmosphere at a speed of about 70 mph, the exit face velocity of the air is about 25 mph. According to the design of a motor vehicle using a radiator fan, the vehicle has a low plane speed of about 100% or less of the plane speed corresponding to the speed of the motor vehicle when the fan is used when idling. However, the face velocity of air with respect to the atmospheric contact surface is typically equal to the idling face velocity plus 0.1 to 1.0, more typically 0.2 to 0.8 times the vehicle speed.
본 발명에 따라 큰 부피의 공기가 비교적 낮은 온도에서 처리될 수 있다. 이것은 차량이 대기를 이동하면서 발생한다. 라디에이터, 에어 컨디셔너 응축기 및 충전 공기 냉각기를 비롯한 차량의 고표면적 부품은 전형적으로 공기 스트림과 마주치는 큰 전면 표면적을 가진다. 그러나, 이들 장치는 비교적 폭이 좁아서 전형적으로는 깊이가 약 3/4 인치 내지 약 2 인치 범위이고 통상 깊이가 3/4 내지 1ㅍ 인치 범위이다. 이러한 장치의 전면 표면과 접촉하는 대기 공기의 선속도가 대개 최대 20, 더욱 전형적으로는 5 내지 15 마일/시간 범위가 된다. 촉매화된 차량 부품을 통과할 때 처리되는 공기의 양의 지표는 흔히 공간 속도 또는 더 정확하게 부피 시간당 공간 속도 (VHSV)로 지칭된다. 이것은 촉매 제품의 부피를 통과하는 시간당 공기의 부피 (촉매화된 요소의 부피에 대응함)로 측정된다. 이것은 촉매 기판 입방 피트로 나눈 시간 당 공기 입방 피트를 바탕으로 한다. 촉매 기판의 부피는 전면 면적 곱하기 기류 방향의 깊이 또는 축 길이이다. 이와 다르게는, 부피 시간당 공간 속도는 시간 당 처리되는 촉매 제품의 부피에 기초한 촉매 부피의 수이다. 본 발명의 촉매화된 요소의 비교적 짧은 축 깊이 때문에 공간 속도는 비교적 높다. 본 발명에 따라 처리될 수 있는 공기의 부피 시간당 공간 속도는 시간당 100만 이상일 수 있다. 이들 요소 중 하나에 대한 공기의 면 속도가 시간 당 5 마일이면 시간당 300,000 정도로 높은 공간 속도가 나올 수 있다. 본 발명에 따르면, 촉매는 대기 중의 공해물질을 시간 당 250,000 내지 750,000, 및 전형적으로는 300,000 내지 600,000 정도로 높은 범위의 공간 속도로 처리하도록 설계된다. 본 발명에 따르면 이것은 비교적 낮은 주변 온도 및 공해물질 처리 조성물을 함유한 차량 요소의 주변 작동 온도에서도 달성된다. According to the invention a large volume of air can be treated at relatively low temperatures. This occurs as the vehicle moves through the atmosphere. High surface area components of vehicles, including radiators, air conditioner condensers, and charge air coolers, typically have large front surface areas facing air streams. However, these devices are relatively narrow and typically range in depth from about 3/4 inch to about 2 inches and typically range from 3/4 to 1 inch in depth. The linear velocity of atmospheric air in contact with the front surface of such a device is usually in the range of up to 20, more typically 5 to 15 miles / hour. An indication of the amount of air treated when passing through a catalyzed vehicle part is often referred to as space velocity or more precisely volume hourly space velocity (VHSV). This is measured as the volume of air per hour passing through the volume of the catalyst product (corresponding to the volume of the catalyzed element). This is based on cubic feet of air per hour divided by cubic feet of catalyst substrate. The volume of the catalyst substrate is the frontal area times the depth or axial length in the airflow direction. Alternatively, the volume hourly space velocity is the number of catalyst volumes based on the volume of catalyst product treated per hour. The space velocity is relatively high because of the relatively short axial depth of the catalyzed elements of the present invention. The volume hourly space velocity of air that can be treated in accordance with the present invention can be at least 1 million per hour. If the plane velocity of air for one of these elements is 5 miles per hour, a space velocity as high as 300,000 per hour can be achieved. According to the invention, the catalyst is designed to treat airborne pollutants at a space velocity in the range of as high as 250,000 to 750,000 per hour, and typically 300,000 to 600,000. According to the invention this is achieved even at relatively low ambient temperatures and at ambient operating temperatures of vehicle elements containing pollutant treatment compositions.
대기 접촉 표면의 주변 작동 온도는 차량 내의 열원 근처에 그들이 존재하는지 또는 그들이 차량의 부분을 냉각하는 기능을 하는 요소의 표면인지에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 그릴 (12), 바람 전향장치 (20)과 같은 접촉 표면은 주변 조건에 있다. 통상적인 작동 중, 냉각하기 위한 수단은 에어 콘디셔너 응축기 (14)의 표면과 같은 접촉 표면과 함께 상기 주변 대기 온도 이상에서 작동하고, 라디에이터 (16) 및 공기 충전 냉각기 (25)는 130 ?? 이하의 범위, 통상적으로 105 ?? 이하의 범위이고 통상 10 내지 105 ??, 더욱 통상적으로 40 내지 100 ??이고, 10 내지 75 ??일 수 있다. 공기 충전 냉각기 (25)는 통상 75 내지 130 ??의 온도에서 작동한다. 접촉 표면의 양은 전면 및 후면 표면을 고려할 때, 에어 콘디셔너 응축기, 라디에이터 및 20 내지 2,000 ft2을 갖는 공기 충전 냉각기 및 통상 0.2 내지 약 40 ft2 이하를 갖는 팬 블레이드 (18)로 다양할 수 있다.The ambient operating temperature of the atmospheric contact surface may vary depending on whether they are near a heat source in the vehicle or if they are surfaces of elements that function to cool parts of the vehicle. However, the contact surface, such as grill 12, wind deflector 20, is at ambient conditions. During normal operation, the means for cooling is operated above the ambient ambient temperature with a contact surface, such as the surface of the air conditioner condenser 14, and the radiator 16 and the air charge cooler 25 are operated at 130 ° C. The following range, typically 105 ?? It may be in the following ranges, usually 10 to 105 degrees, more typically 40 to 100 degrees, and 10 to 75 degrees. The air charge cooler 25 typically operates at temperatures between 75 and 130 degrees Celsius. The amount of contact surface may vary with the air conditioner condenser, the radiator and the air-filled cooler having 20 to 2,000 ft 2 and the fan blade 18 usually having 0.2 to about 40 ft 2 or less, given the front and rear surfaces.
공해물질 처리 조성물은 바람직하게는 촉매 조성물 또는 흡착 조성물이다. 유용하고 바람직한 촉매 조성물은 공기가 표면에 접촉할 때와 같은 공기의 공간 속도에서, 그리고 접촉 시점의 표면의 온도에서 표적으로 삼은 공해물질의 반응을 촉매적으로 유발할 수 있는 조성물이다. 전형적으로는, 이들 촉매 반응은 대기 접촉 표면에서의 온도가 0?? 내지 130 ??, 더욱 전형적으로는 20?? 내지 105 ??, 더더욱 전형적으로는 약 40 ?? 내지 100 ?? 범위일 때 일어날 것이다. 다소의 반응이 일어나는 한 반응의 효율에는 제한이 없다. 바람직하게는 가능한 한 높은 전환 효율과 함께 1% 이상의 전환 효율이 있다. 유용한 전환 효율은 바람직하게는 약 5% 이상 및 더욱 바람직하게는 약 10% 이상이다. 바람직한 전환율은 특정한 공해물질과 공해물질 처리 조성물에 따라 다르다. 오존을 대기 접촉 표면 상의 촉매 조성물로 처리하는 경우, 전환 효율이 30% 내지 40% 보다, 바람직하게는 50% 보다, 그리고 더욱 바람직하게는 70% 보다 큰 것이 바람직하다. 일산화탄소의 경우 바람직한 전환율은 30%보다, 그리고 바람직하게는 50%보다 크다. 탄화수소류 및 부분적으로 산소화된 탄화수소류에 대한 바람직한 전환 효율은 10 % 이상, 바람직하게는 15% 이상, 및 가장 바람직하게는 25% 이상이다. 이러한 전환 속도는 대기 접촉 표면이 약 110 ?? 이하의 주변 작동 조건일 때 특별히 바람직하다. 이러한 온도는 통상 라디에이터 및 에어 콘디셔너 응축기의 표면을 포함하는 차량의 대기 접촉 표면의 정상적인 작동 동안 일어나는 표면 온도이다. 전기적으로 가열되는 촉매 단일체, 그리드, 스크린, 거즈 등을 갖춤으로써 등으로 대기 접촉 표면의 보충적인 가열이 있는 경우에는, 전환 효율이 90%보다, 더욱 바람직하게는 95%보다 높은 것이 바람직하다. 전환 효율은 촉매 조성물의 존재시에 반응하는 공기 중 특정 공해물질의 몰백분율에 기초한다. The pollutant treating composition is preferably a catalyst composition or an adsorption composition. Useful and preferred catalyst compositions are those compositions which can catalytically trigger the reaction of pollutants targeted at the space velocity of the air, such as when air contacts the surface, and at the temperature of the surface at the point of contact. Typically, these catalytic reactions have a temperature of 0 ?? To 130 ??, more typically 20 ?? To 105 degrees, even more typically about 40 degrees; To 100 ?? It will happen when it is in range. There is no limit to the efficiency of the reaction as long as some reaction occurs. Preferably there is a conversion efficiency of at least 1% with the highest conversion efficiency possible. Useful conversion efficiencies are preferably at least about 5% and more preferably at least about 10%. Preferred conversion rates depend on the particular pollutant and pollutant treating composition. When ozone is treated with the catalyst composition on the atmospheric contact surface, it is preferred that the conversion efficiency is greater than 30% to 40%, preferably greater than 50%, and more preferably greater than 70%. In the case of carbon monoxide the preferred conversion is greater than 30% and preferably greater than 50%. Preferred conversion efficiencies for hydrocarbons and partially oxygenated hydrocarbons are at least 10%, preferably at least 15%, and most preferably at least 25%. This conversion rate is approximately 110 ° C for atmospheric contact surfaces. Particular preference is given to the following ambient operating conditions. This temperature is the surface temperature that occurs during normal operation of the atmospheric contact surface of the vehicle, which typically includes the surface of the radiator and the air conditioner condenser. If there is supplemental heating of the atmospheric contact surface, such as by having an electrically heated catalyst monolith, grid, screen, gauze or the like, the conversion efficiency is preferably higher than 90%, more preferably higher than 95%. The conversion efficiency is based on the mole percentage of the particular pollutant in the air reacting in the presence of the catalyst composition.
오존 처리 촉매 조성물은 비화학양론적 이산화망간 (예, MnO(1.5-2.0))을 포함한 이산화망간 및(또는) Mn2O3를 포함한 망간 화합물로 이루어진다. 명목상 MnO2 로 지칭되는 바람직한 이산화망간은 Mn8O16와 같이 망간 대 산소의 몰비가 약 1.5 내지 2.0인 화학식을 가진다. 최대 100 중량%의 이산화망간 MnO2를 오존을 처리하는 촉매 조성물에 사용할 수 있다. 구할 수 있는 다른 조성물은 이산화망간, 및 산화구리 단독 또는 산화구리와 알루미나와 같은 화합물로 이루어진다.The ozone treating catalyst composition consists of manganese dioxide including non-stoichiometric manganese dioxide (eg, MnO (1.5-2.0) ) and / or manganese compounds comprising Mn 2 O 3 . Preferred manganese dioxide, nominally referred to as MnO 2 , has a formula such that Mn 8 O 16 has a molar ratio of manganese to oxygen of about 1.5 to 2.0. Up to 100% by weight manganese dioxide MnO 2 may be used in the ozone treating catalyst composition. Other compositions available are composed of manganese dioxide and copper oxide alone or compounds such as copper oxide and alumina.
유용하고 바람직한 이산화망간은 명목상 망간 대 산소의 몰비가 1 내지 2인 알파 이산화망간이다. 유용한 알파 이산화망간은 오영 (O'Young) 등의 미국 특허 제5,340,562호, 역시 오영의 문헌[Hydrothermal Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, 1991년 8월 25-30일 미국 화학회 뉴욕시 회의 석유화학 분과에서 행해진 심포지움(Symposium on Advances in Zeolites and Pillared Clay Structures)에서 발표. p 342에서 시작] 및 맥켄지 (McKenzie)의 문헌 [The Synthesis of Birnessite, Cryptomelane, and Some Other Oxides and Hydroxides of Manganese, Mineralogical Magazine, 1971년 12월, Vol. 38, pp. 493-502]에 개시되어 있다. 본 발명의 목적상, 바람직한 알파 이산화망간은 홀란다이트 (BaMn8O16·xH2O), 크립토멜란 (KMn8O16 ·xH2 O), 맨지로이트(NaMn8O16·xH2O) 및 코로나다이트 (PbMn8O16·xH2O)일 수 있는 2 x 2 터널 구조이다.A useful and preferred manganese dioxide is alpha manganese dioxide with a nominal manganese to oxygen molar ratio of 1-2. Useful alpha manganese dioxides are disclosed in U.S. Patent 5,340,562 to O'Young et al., And also in Oh Young's Hydrothermal Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, August 25-30, 1991 Presented at the Symposium on Advances in Zeolites and Pillared Clay Structures. starting at p 342 and McKenzie, The Synthesis of Birnessite, Cryptomelane, and Some Other Oxides and Hydroxides of Manganese, Mineralogical Magazine, December 1971, Vol. 38, pp. 493-502. For the purpose, the preferred alpha manganese dioxide of the present invention holes randayi agent (BaMn 8 O 16 · xH 2 O), Cryptococcus Gamelan (KMn 8 O 16 · xH 2 O), maenji Detroit (NaMn 8 O 16 · xH 2 O) and corona die bit (PbMn 8 O 16 · xH 2 O) is a 2 x 2 tunnel structure which can be.
본 발명의 이산화망간은 바람직하게는 BET N2 흡착에 의해 측정된 표면적이 150 m2/g보다, 더욱 바람직하게는 200 m2/g보다, 더욱 바람직하게는 225 m 2/g보다 크다. 이러한 재료의 상한은 300 m2/g, 325 m2/g 또는 심지어 350 m2/g정도로 높을 수 있다. 바람직한 재료는 200-350 m2/g, 바람직하게는 200-275 m2/g, 가장 바람직하게는 220-250 m2/g 범위에 있다. 조성물은 바람직하게는 아래 설명한 종류와 같은 결합제를 함유하며 바람직한 결합제는 중합체 결합제이다. 조성물은 귀금속 성분을 더 함유할 수 있으며 바람직한 귀금속 성분은 귀금속의 산화물, 바람직하게는 백금족 금속의 산화물 및 가장 바람직하게는 팔라듐 블랙 또는 백금 블랙으로도 지칭되는 팔라듐 또는 백금의 산화물이다. 팔라듐 또는 백금 블랙의 양은 망간 성분과 귀금속 성분의 중량을 기준으로 0 내지 25% 범위일 수 있으며, 유용한 양은 약 1 내지 25 및 5 내지 15 중량%이다.The manganese dioxide of the present invention preferably has a surface area measured by BET N 2 adsorption than 150 m 2 / g, more preferably 200 m 2 / g, more preferably 225 greater than m 2 / g. The upper limit of these materials can be as high as 300 m 2 / g, 325 m 2 / g or even 350 m 2 / g. Preferred materials are in the range 200-350 m 2 / g, preferably 200-275 m 2 / g, most preferably 220-250 m 2 / g. The composition preferably contains a binder, such as the type described below, with the preferred binder being a polymeric binder. The composition may further contain a noble metal component and the preferred noble metal component is an oxide of a precious metal, preferably an oxide of a platinum group metal and most preferably an oxide of palladium or platinum, also referred to as palladium black or platinum black. The amount of palladium or platinum black may range from 0 to 25% based on the weight of the manganese component and the precious metal component and useful amounts are about 1 to 25 and 5 to 15 weight percent.
크립토멜란 형태의 알파 산화망간으로 이루어진, 중합체 결합제도 함유한 조성물의 사용은 0 내지 400 ppb의 농도 범위 및 시간당 300,000 내지 650,000의 공간 속도로 라디에이터를 가로질러 이동하는 공기 스트림에서 50%보다 큰, 바람직하게는 60%보다 큰, 가장 바람직하게는 75-85%의 오존 전환율을 가져올 수 있다는 것이 밝혀졌다. 크립토멜란의 일부를 최대 25% 및 바람직하게는 15-25% 중량부의 팔라듐 블랙 (PdO)으로 대체한 경우 상기 조건에서 오존 전환율은 분말 반응기를 사용하여 95-100% 범위이다. The use of a composition containing a polymer binder, consisting of alpha manganese oxide in the form of cryptomelan, is preferably greater than 50% in an air stream traveling across the radiator at a concentration range of 0 to 400 ppb and a space velocity of 300,000 to 650,000 per hour. It has been found that it can lead to ozone conversion of preferably greater than 60%, most preferably 75-85%. Ozone conversion in this condition is in the range of 95-100% using a powder reactor when a portion of Cryptomellan is replaced with up to 25% and preferably 15-25% by weight of palladium black (PdO).
바람직한 크립토멜란 이산화망간은 전형적으로 K2O로서 칼륨 함량이 1.0 내지 3.0 중량%이며, 결정립 크기가 2 내지 10 nm 범위 및 바람직하게는 5 nm 미만이다. 이것은 250?? 내지 550?? 및 바람직하게는 500?? 아래이고 300??를 넘는 온도 범위에서 1.5 시간 이상 및 바람직하게는 2 시간 이상 최대 약 6 시간 동안 하소시킬 수 있다.Preferred Cryptomellan manganese dioxides typically have a potassium content of 1.0 to 3.0% by weight as K 2 O, a grain size ranging from 2 to 10 nm and preferably less than 5 nm. Is this 250 ?? To 550 ?? And preferably 500 ?? It can be calcined for at least 1.5 hours and preferably at least 2 hours up to about 6 hours in the temperature range below 300 ° C. and above.
바람직한 크립토멜란은 상기에 언급한 문헌 및 오영 및 맥켄지의 특허에 설명된 것에 따라 제조할 수 있다. 크립토멜란은 MnCl2, Mn(NO3)2, MnSO 4 및 Mn(CH3COO)2로 이루어진 군에서 선택된 염을 비롯한 망간염을 과망간산염 화합물과 반응시킴으로써 만들 수 있다. 크립토멜란은 과망간산칼륨을 사용하여 만들어지고 홀란다이트는 과망간산바륨을 사용하여 만들어지며 코로나다이트는 과망간산납을 사용하여 만들어지고, 맨지로이트는 과망간산나트륨을 사용하여 만들어진다. 본 발명에서 유용한 알파 망간은 홀란다이트, 크립토멜란, 맨지로이트 또는 코로나다이트 화합물 중 하나 이상을 함유할 수 있다는 것을 인지한다. 크립토멜란을 만드는 경우에도 나트륨과 같은 다른 금속 이온이 소량 존재해도 된다. 알파 이산화망간을 형성하는 유용한 방법은 참고로 포함시킨 상기 참고문헌들에 설명되어 있다.Preferred cryptomelans can be prepared according to the abovementioned documents and as described in the patents of Oyoung and McKenzie. Cryptomellans can be made by reacting manganese salts with permanganate compounds, including salts selected from the group consisting of MnCl 2 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4, and Mn (CH 3 COO) 2 . Cryptomellan is made using potassium permanganate, hollandite is made using barium permanganate, coronite is made using lead permanganate, and manjirite is made using sodium permanganate. It is appreciated that alpha manganese useful in the present invention may contain one or more of holandite, kryptomellan, manjirite or coronite compounds. Cryptomellans may also be present in small amounts of other metal ions, such as sodium. Useful methods for forming alpha manganese dioxide are described in the references cited above.
본 발명에 따라 사용하기 위한 바람직한 알파 망간은 크립토멜란이다. 바람직한 크립토멜란은 "청정"하거나 무기 음이온이 실질적으로 없으며 표면에서는 특히 그러하다. 이러한 음이온에는 크립토멜란을 제조하는 방법 도중에 도입되는 염소이온, 황산이온 및 질산이온이 포함될 수 있다. 청정한 크립토멜란을 제조하는 다른 한 방법은 망간 카르복실산염, 바람직하게는 아세트산망간을 과망간산칼륨과 반응시키는 것이다. 하소시킨 이러한 재료의 사용은 "청정"한 것으로 밝혀졌다. 무기 음이온을 함유한 재료의 사용은 오존에서 산소로의 전환율이 최대 약 60%가 되게 할 수 있다. "청정" 표면을 가진 크립토멜란의 사용은 최대 약 80%의 전환율을 가져온다. Preferred alpha manganese for use in accordance with the invention is cryptomellan. Preferred cryptomelans are "clean" or substantially free of inorganic anions, particularly at the surface. Such anions may include chlorine ions, sulfate ions and nitrate ions which are introduced during the process for preparing Cryptomellan. Another method of making clean cryptomellan is by reacting manganese carboxylate, preferably manganese acetate, with potassium permanganate. The use of this calcined material was found to be "clean". The use of materials containing inorganic anions can lead to a maximum of about 60% conversion of ozone to oxygen. The use of Cryptomellan with a "clean" surface results in a conversion of up to about 80%.
카르복실산 이온은 하소 공정에서 연소되어 제거되는 것으로 여겨진다. 그러나, 무기 음이온은 하소 과정에서도 표면에 남아있다. 황산이온과 같은 무기 음이온은 수용액 또는 약간 산성인 수용액으로 씻어낼 수 있다. 바람직하게는 알파 이산화망간은 "청정" 알파 이산화망간이다. 크립토멜란은 약 60?? 내지 100??에서 약 반 시간 동안 세척하여 상당량의 황산 음이온을 제거할 수 있다. 세척은 또한 칼륨 이온의 존재 수준을 낮춘다. 질산 음이온은 비슷한 방식으로 제거할 수 있다. "청정" 알파 이산화망간은 도 19에 도시한 것과 같은 IR 스펙트럼 및 도 20에 도시한 것과 같은 X-선 회절 (XRD) 패턴을 갖는 것으로 파악된다. 이러한 크립토멜란은 바람직하게는 표면적이 200 m2/g보다, 더욱 바람직하게는 250 m2/g보다 크다. 도 19에 보인 가장 바람직한 크립토멜란에 대한 IR 스펙트럼을 살펴보면 탄산기, 황산기 및 질산기로 할당할 수 있는 피크의 부재가 특징이다. 탄산기의 예상 피크는 1320 내지 1520 파수 범위에 나타나고 황산기의 예상 피크는 950 내지 1250 파수 범위에 나타난다. 도 20은 실시예 23에서 제조된 고표면적 크립토멜란의 분말 X-선 회절 패턴이다. 본 발명에 유용한 크립토멜란의 X-선 패턴은 작은 결정립 크기 (∼5-10 nm)에서 초래되는 넓은 피크가 특징이다. 도 20에 나타낸 것과 같이 CuK?? 방사선을 사용한 크립토멜란의 대략적인 피크 위치 (ㅁ0.15ㅀ2??) 및 대략적인 상대 강도 (ㅁ5)는: 2??/상대 강도 - 12.1/9, 18/9, 28.3/10, 37.5/100, 41.8/32, 49.7/16, 53.8/5, 60.1/13, 55.7/38 및 68.0/23이다.Carboxylic acid ions are believed to be burned off in the calcination process. However, inorganic anions remain on the surface even during the calcination process. Inorganic anions such as sulfate ions can be washed off with an aqueous solution or slightly acidic aqueous solution. Preferably the alpha manganese dioxide is a "clean" alpha manganese dioxide. Cryptomellan is about 60 ?? It can be removed for about half an hour to remove a considerable amount of sulfate anion. Washing also lowers the level of potassium ions present. Nitrate anions can be removed in a similar manner. “Clean” alpha manganese dioxide is found to have an IR spectrum as shown in FIG. 19 and an X-ray diffraction (XRD) pattern as shown in FIG. 20. Such cryptomellans preferably have a surface area greater than 200 m 2 / g, more preferably greater than 250 m 2 / g. Looking at the IR spectrum for the most preferred Cryptomellan shown in FIG. 19 is characterized by the absence of peaks that can be assigned to carbonic acid, sulfuric acid and nitric acid groups. The expected peak of the carbonic acid group is in the range of 1320 to 1520 frequency and the expected peak of the sulfuric acid group is in the range of 950 to 1250 frequency. FIG. 20 is a powder X-ray diffraction pattern of high surface area Cryptomellan prepared in Example 23. The X-ray pattern of cryptomellans useful in the present invention is characterized by broad peaks resulting in small grain sizes (˜5-10 nm). As shown in FIG. 20, CuK ?? The approximate peak position of Cryptomellan (x0.15 ㅀ 2 ??) and approximate relative intensity (ㅁ 5) using radiation are: 2 ?? / relative intensity-12.1 / 9, 18/9, 28.3 / 10, 37.5 / 100, 41.8 / 32, 49.7 / 16, 53.8 / 5, 60.1 / 13, 55.7 / 38 and 68.0 / 23.
본 발명에 유용한 크립토멜란의 바람직한 제조 방법은 수성 산성 망간염 용액을 과망간산칼륨 용액과 혼합하는 것으로 이루어진다. 산성 망간염 용액은 바람직하게는 pH가 0.5 내지 3.0이며 임의의 보통 산, 바람직하게는 농도 0.5 내지 5.0 노르말 및 더욱 바람직하게는 1.0 내지 2.0 노르말의 아세트산을 사용하여 산성으로 만들 수 있다. 혼합물은 슬러리를 형성하고 이것을 50?? 내지 110??의 온도 범위에서 교반한다. 슬러리를 여과하고 여액을 75?? 내지 200??의 온도 범위에서 건조시킨다. 여기서 얻어지는 크립토멜란 결정은 표면적이 전형적으로 200 m2/g 내지 350 m2/g 범위이다.A preferred process for preparing cryptomellans useful in the present invention consists in mixing an aqueous acidic manganese salt solution with a potassium permanganate solution. The acidic manganese solution preferably is made acidic using acetic acid with a pH of 0.5 to 3.0 and any common acid, preferably concentrations 0.5 to 5.0 normal and more preferably 1.0 to 2.0 normal. The mixture forms a slurry and this is 50 ?? It stirs in the temperature range of 110 to 110 degrees. The slurry was filtered and the filtrate was 75 ?? It is dried in the temperature range of 200-200 degrees. Cryptomellan crystals obtained here typically have a surface area in the range of 200 m 2 / g to 350 m 2 / g.
이산화망간을 포함하는 또다른 유용한 조성물은 이상화망간, 및 전형적으로는 이산화망간 및 실리카의 중량을 기준으로 최대 2%, 보다 전형적으로는 최대 1%의 실리카 소량을 포함하는 조성물이며, 바람직한 양은 0.4 내지 0.8% 이다. 바람직한 양으로 실리카가 존재하면 이산화망간의 결정질 형태, 특히 이산화망간의 크립토멜란 형태에 영향를 미치는 것으로 밝혀졌다. 소량의, 특히 바람직한 범위의 실리카의 존재는 본 발명의 조성물에 특정한 잇점을 제공할 수 있다고 추측된다. 실리카가 존재하면 특히, 라디에이터 상의 코팅과 같은 기판 상의 코팅으로서 사용될 때, 조성물이 보다 소수성이 되게 하는 것으로 여겨진다. 두번째로, 이산화망간 함유 코팅 조성물 중에 실리카가 존재하면 pH를 증가시켜 이산화망간과 라텍스 결합제의 상용성을 보조하을 증대시키는 것으로 여겨진다. 코팅재로서 사용하기에 바람직하고 유용한 조성물은 크립토멜란 및 실리카로 이루어진다. 이러한 재료는 표면적이 200 내지 340, 바람직하게는 220 내지 250 m2/g인 크립토멜란을 포함하여, 칼륨이 1 내지 3 중량%, 황이 0.1 중량% 미만이고, 주로 습기로 인한 연소시 측정 손실이 13 내지 18 중량%이다. 조성물의 pH는 약 3이다. 표면적은 BET 질소 흡착 및 탈착 시험으로 측정한다. 황의 양이 감소함으로써, 통상적으로 pH는 다소 증가한다. 부가적으로, 존재하는 칼륨의 양에 따라 pH는 증가하며, 바람직한 칼륨의 양은 1.2 내지 2.8 중량%이다.Another useful composition comprising manganese dioxide is a composition comprising a small amount of manganese biphasic and a small amount of silica, typically up to 2%, more typically up to 1%, based on the weight of manganese dioxide and silica, with preferred amounts being between 0.4 and 0.8%. to be. The presence of silica in the desired amount has been found to affect the crystalline form of manganese dioxide, especially the kryptomellan form of manganese dioxide. It is contemplated that the presence of small amounts, particularly in the preferred range of silica, may provide particular advantages to the compositions of the present invention. The presence of silica is believed to render the composition more hydrophobic, especially when used as a coating on a substrate, such as a coating on a radiator. Secondly, the presence of silica in the manganese dioxide-containing coating composition is believed to increase the pH to aid in the compatibility of the manganese dioxide and latex binder. Preferred and useful compositions for use as coatings consist of cryptomelan and silica. Such materials include cryptomelans with a surface area of 200 to 340, preferably 220 to 250 m 2 / g, containing 1 to 3% by weight of potassium and less than 0.1% by weight of sulfur, mainly due to moisture 13 to 18 weight percent. The pH of the composition is about 3. Surface area is measured by the BET nitrogen adsorption and desorption test. As the amount of sulfur decreases, the pH typically increases somewhat. In addition, the pH increases with the amount of potassium present, and the preferred amount of potassium is 1.2 to 2.8% by weight.
다른 유용한 조성물은 이산화망간 및 경우에 따라서는 산화구리 및 알루미나, 그리고 이산화망간 및 존재하는 경우 산화구리 및 알루미나 상에 지지되는 백금족 금속과 같은 1 종 이상의 귀금속 성분으로 이루어진다. 유용한 조성물은 최대 100 중량%, 40 내지 80 중량% 및 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 이산화망간과 10 내지 60% 및 전형적으로는 30 내지 50%의 산화구리를 함유한다. 유용한 조성물은 약 60%가 이산화망간이고 약 40%가 산화구리인 홉칼라이트, 및 60 내지 75 중량%의 이산화망간, 11 내지 14%의 산화구리 및 15 내지 16%의 산화알루미늄을 갖는 것으로 보고된 카룰라이트R 200 (카루스 케미칼 캄파니 판매)을 포함한다. 카룰라이트R의 표면적은 약 180 m2/g인 것으로 보고되어 있다. 450 ??에서의 하소로 활성에 심각하게 영향을 끼치지 않으면서 카룰라이트의 표면적이 약 50 % 정도 감소된다. 망간 화합물을 300 ?? 내지 500 ?? 및 더욱 바람직하게는 350 ?? 내지 450 ??에서 하소시키는 것이 바람직하다. 550 ??에서 하소시키면 표면적 및 오존 처리 활성의 큰 손실이 유발된다. 카룰라이트R를 아세트산과 볼 밀링한 후 하소시키고 기판에 코팅시키면 기판에 대한 코팅의 접착력을 개선할 수 있다.Other useful compositions consist of one or more precious metal components, such as manganese dioxide and optionally copper oxide and alumina, and platinum group metals supported on manganese dioxide and, if present, copper oxide and alumina. Useful compositions contain up to 100% by weight, 40-80% by weight and preferably 50-70% by weight manganese dioxide and 10-60% and typically 30-50% copper oxide. Useful compositions are reported to have hopcalite having about 60% manganese dioxide and about 40% copper oxide, and carulite reported to have 60 to 75% by weight manganese dioxide, 11 to 14% copper oxide and 15 to 16% aluminum oxide. R 200 (available from Carus Chemical Company). It is reported that the surface area of carrullite R is about 180 m 2 / g. Calcination at 450 ° C reduces the surface area of carulite by about 50% without severely affecting the activity. 300 Manganese Compounds ?? To 500 And more preferably 350 ?? It is preferred to calcinate at from -450 ° C. Calcination at 550 ° C. causes a large loss of surface area and ozone treatment activity. Carmelite R is ball milled with acetic acid and then calcined and coated onto the substrate to improve the adhesion of the coating to the substrate.
오존을 처리하는 다른 조성물은 이산화망간 성분, 및 백금족 금속 성분과 같은 귀금속 성분으로 이루어질 수 있다. 두 가지 성분 모두 촉매 활성이지만, 이산화망간은 또한 귀금속 성분을 지지할 수 있다. 백금족 금속 성분은 바람직하게는 팔라듐 및(또는) 백금 성분이다. 백금족 금속 화합물의 양은 바람직하게는 조성물의 약 0.1 내지 약 10 중량% (백금족 금속의 중량을 기준)범위이다. 바람직하게는, 백금이 존재하는 경우 그 양은 0.1 내지 5 중량%이고, 지지 물품의 부피를 기준으로 한 공해물질 처리 촉매 부피 상의 유용하고 바람직한 양은 약 0.5 내지 약 70 g/ft3이다. 팔라듐 성분의 양은 바람직하게는 조성물의 약 2 내지 약 10 중량% 범위이고, 공해물질 처리 촉매 부피 상의 유용하고 바람직한 양은 약 10 내지 약 250 g/ft3 범위이다.Other compositions that treat ozone may consist of a manganese dioxide component, and a precious metal component such as a platinum group metal component. While both components are catalytically active, manganese dioxide can also support the precious metal component. The platinum group metal component is preferably a palladium and / or platinum component. The amount of platinum group metal compound is preferably in the range from about 0.1 to about 10 weight percent (based on the weight of the platinum group metal) of the composition. Preferably, the amount of platinum, if present, is from 0.1 to 5% by weight, and a useful and preferred amount on the pollutant treatment catalyst volume based on the volume of the support article is from about 0.5 to about 70 g / ft 3 . The amount of palladium component is preferably in the range of about 2 to about 10 weight percent of the composition, and a useful and preferred amount on the pollutant treatment catalyst volume is in the range of about 10 to about 250 g / ft 3 .
각종 유용하고 바람직한 공해물질 처리 촉매 조성물, 특히 귀금속 촉매 성분과 같은 촉매 활성 성분을 함유한 것들은 내화 산화물 지지체와 같은 적절한 지지체 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 내화 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아, 세리아, 지르코니아 및 크로미아, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 지지체는 알루미나, 실리카, 티타니아, 실리카-알루미나, 실리카-지르코니아, 알루미나 실리케이트, 알루미나 지르코니아, 알루미나-크로미아 및 알루미나-세리아로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 활성화된 고표면적 화합물이다. 내화 산화물은 전형적으로 입자 크기가 약 0.1 내지 약 100 및 바람직하게는 1 내지 10 ㎛ 범위인 벌크 입상물 형태 또는 입자 크기가 약 1 내지 약 50 및 바람직하게는 약 1 내지 약 10 nm 범위인 졸 형태를 비롯한 적절한 형태로 있을 수 있다. 바람직한 티타니아 졸 지지체는 입자 크기가 약 1 내지 약 10, 및 전형적으로는 약 2 내지 5 nm 범위인 티타니아로 이루어진다. Various useful and preferred pollutant treatment catalyst compositions, particularly those containing catalytically active components such as precious metal catalyst components, may include suitable support materials such as refractory oxide supports. Preferred refractory oxides can be selected from the group consisting of silica, alumina, titania, ceria, zirconia and chromia, and mixtures thereof. More preferably, the support is at least one activated high surface compound selected from the group consisting of alumina, silica, titania, silica-alumina, silica-zirconia, alumina silicate, alumina zirconia, alumina-chromia and alumina-ceria. Refractory oxide is typically in the form of bulk particulates having a particle size in the range of about 0.1 to about 100 and preferably in the range of 1 to 10 μm or in the form of a sol having a particle size in the range of about 1 to about 50 and preferably in the range of about 1 to about 10 nm. It may be in a suitable form including. Preferred titania sol supports consist of titania having a particle size in the range of about 1 to about 10, and typically about 2 to 5 nm.
바람직한 지지체로 유용한 것은 산화망간과 지르코니아의 공침물이다. 이 조성물은 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제5,283,041호에 언급된 것과 같이 만들 수 있다. 요약하면, 이 공침 지지체 물질은 바람직하게는 망간 및 지르코늄 금속의 중량을 기준으로 한 비로 볼 때 5:95 내지 95:5, 바람직하게는 10:90 내지 75:25, 더욱 바람직하게는 10:90 내지 50:50, 그리고 가장 바람직하게는 15:85 내지 50:50으로 이루어진다. 유용하고 바람직한 한 실시태양은 20:80의 Mn:Zr 중량비로 이루어진다. 미국 특허 제5,283,041호에는 산화망간 성분과 지르코니아 성분의 공침물을 만드는 바람직한 방법이 설명되어 있다. 미국 특허 제5,283,041호에 언급된 바와 같이, 지르코니아 산화물 및 산화망간 재료는 지르코늄 옥시니트레이트, 지르코늄 아세테이트, 지르코늄 옥시클로라이드 또는 지르코늄 옥시술페이트와 같은 적절한 산화지르코늄 전구체의 수용액과 질산망간, 아세트산망간, 이염화망간 또는 이브롬화망간과 같은 적절한 산화망간 전구체를 혼합하고, 수산화암모늄과 같은 염기를 pH 8-9가 되기에 충분한 양으로 가하고, 얻어진 침전물을 여과하고, 물로 세척한 다음 450?? 내지 500??에서 건조시킴으로써 제조할 수 있다. Useful as preferred supports are co-precipitates of manganese oxide and zirconia. This composition can be made as mentioned in US Pat. No. 5,283,041, which is incorporated herein by reference. In summary, this coprecipitation support material is preferably 5:95 to 95: 5, preferably 10:90 to 75:25, more preferably 10:90 in terms of weight-based ratios of manganese and zirconium metals. To 50:50, and most preferably 15:85 to 50:50. One useful and preferred embodiment consists of a Mn: Zr weight ratio of 20:80. U.S. Patent 5,283,041 describes a preferred method of making co-precipitates of manganese oxide components and zirconia components. As mentioned in U.S. Patent No. 5,283,041, zirconia oxide and manganese oxide materials include manganese nitrate, manganese acetate, phosphate and an aqueous solution of a suitable zirconium oxide precursor such as zirconium oxynitrate, zirconium acetate, zirconium oxychloride or zirconium oxysulfate. Mix appropriate manganese oxide precursors such as manganese or manganese dibromide, add a base such as ammonium hydroxide in an amount sufficient to reach pH 8-9, filter the resulting precipitate, wash with water and It can manufacture by drying at -500 '.
오존을 처리하는 촉매에 유용한 지지체는 내화 산화물 지지체, 바람직하게는 알루미나 및 실리카-알루미나로부터 선택되며, 더욱 바람직한 지지체는 약 1 내지 10 중량%의 실리카와 90 내지 99 중량%의 알루미나로 이루어진 실리카-알루미나 지지체이다.Useful supports for ozone treating catalysts are selected from refractory oxide supports, preferably alumina and silica-alumina, and more preferred supports are silica-alumina consisting of about 1 to 10 wt% silica and 90 to 99 wt% alumina. It is a support.
일산화탄소를 처리하는 백금족 금속으로 이루어진 촉매에 유용한 내화 산화물 지지체는 알루미나, 티타니아, 실리카-지르코니아 및 망간-지르코니아로부터 선택된다. 일산화탄소를 처리하는 촉매 조성물에 바람직한 지지체는 미국 특허 제5,145,825호에 언급된 것과 같은 지르코니아-실리카 지지체, 미국 특허 제5,283,041호에 언급된 것과 같은 망간-지르코니아 지지체 및 고표면적 알루미나이다. 일산화탄소의 처리에 가장 바람직한 것은 티타니아이다. 티타니아 지지체를 가진 환원된 촉매는 대응하는 비환원 촉매보다 일산화탄소 전환율이 높게 나왔다. Refractory oxide supports useful in catalysts consisting of platinum group metals for treating carbon monoxide are selected from alumina, titania, silica-zirconia and manganese-zirconia. Preferred supports for the catalyst composition for treating carbon monoxide are zirconia-silica supports such as those mentioned in US Pat. No. 5,145,825, manganese-zirconia supports such as those mentioned in US Pat. No. 5,283,041 and high surface area alumina. Most preferred for the treatment of carbon monoxide is titania. Reduced catalysts with titania supports have higher carbon monoxide conversions than the corresponding non-reducing catalysts.
저분자량 탄화수소류, 특히 탄소수 약 2 내지 약 20이며 전형적으로는 탄소 원자 2 내지 약 8 개를 가진 저분자량 올레핀계 탄화수소류와 같은 탄화수소류뿐 아니라 부분적으로 산소화된 탄화수소류를 처리하는 촉매에 대한 지지체는 바람직하게는 알루미나 및 티타니아를 비롯한 내화 금속 산화물로부터 선택된다. 일산화탄소를 처리하는 촉매의 경우에서와 마찬가지로 환원된 촉매가 더 큰 탄화수소류 전환율을 가져온다. 특히 바람직한 것은 향상된 오존 전환율 뿐 아니라 일산화탄소 및 저분자량 올레핀의 상당한 전환율을 보이는 촉매 조성물을 초래하므로 유용한 것으로 밝혀져 있는 티타니아 지지체이다. 표면적이 150 m2/g보다 크고 바람직하게는 약 150 내지 350, 바람직하게는 200 내지 300, 및 더욱 바람직하게는 225 내지 275 m2/g 범위이고, 다공도가 수은 다공도계를 기준으로 측정하여 0.5 cc/g보다 크고 전형적으로는 0.5 내지 4.0 및 바람직하게는 약 1내지 2 cc/g 범위이며, 입자 크기가 0.1 내지 10 ㎛ 범위인 고표면적, 대공성 내화 산화물, 바람직하게는 알루미나 및 티타니아 역시 유용하다. 유용한 재료 하나는 표면적이 약 260 m2/g이고, 다공도가 1.4 내지 1.5 cc/g이며 라로슈 인더스트리즈 (LaRoche Industries)에서 공급하는 Versal GL 알루미나이다.Support for catalysts for treating low molecular weight hydrocarbons, especially hydrocarbons such as low molecular weight olefinic hydrocarbons having about 2 to about 20 carbon atoms and typically having 2 to about 8 carbon atoms, as well as partially oxygenated hydrocarbons Is preferably selected from refractory metal oxides including alumina and titania. As in the case of catalysts for treating carbon monoxide, reduced catalysts lead to higher hydrocarbon conversions. Particularly preferred are titania supports that have been found to be useful as they result in catalyst compositions showing improved ozone conversion as well as significant conversions of carbon monoxide and low molecular weight olefins. The surface area is greater than 150 m 2 / g and is preferably in the range of about 150 to 350, preferably 200 to 300, and more preferably 225 to 275 m 2 / g, with a porosity of 0.5 based on mercury porosimetry. High surface area, porous refractory oxides, preferably alumina and titania, which are larger than cc / g and typically range from 0.5 to 4.0 and preferably from about 1 to 2 cc / g and particle sizes from 0.1 to 10 μm, are also useful. Do. One useful material is Versal GL alumina, having a surface area of about 260 m 2 / g, a porosity of 1.4 to 1.5 cc / g and supplied by LaRoche Industries.
일산화탄소 및(또는) 탄화수소류를 처리하는 데 사용되는 백금족 금속, 바람직하게는 백금 및(또는) 팔라듐에 대한 바람직한 내화 지지체는 이산화티타니아이다. 타타니아는 벌크 분말 형태 또는 이산화티타니아 졸 형태로 사용할 수 있다. 나노 입자 크기(nm) 티타니아도 유용하다. 촉매 조성물은 백금족 금속을 바람직하게는 질산백금과 티타니아 졸과 같은 용액 형태로 액체 매질 중에 가함으로써 제조할 수 있으며 졸이 가장 바람직하다. 다음으로 얻어진 슬러리를 라디에이터, 금속 단일체 기판 또는 세라믹 기판과 같은 대기 처리 표면과 같은 적절한 기판 상에 코팅할 수 있다. 바람직한 백금족 금속은 백금 화합물이다. 상기 과정에서 얻어진 백금 티타니아 졸 촉매는 주변 작동 온도에서 일산화탄소 및(또는) 탄화수소류 산화에 대해 높은 활성을 가진다. 티타니아 졸과 조합될 수 있는 백금 성분 이외의 금속 성분에는 금, 팔라듐, 로듐, 은 성분 및 그의 혼합물이 포함된다. 일산화탄소를 처리하는 데 바람직한 것으로 지시되는 티타늄 상의 환원된 백금족 성분, 바람직하게는 백금 성분 촉매는 탄화수소류, 특히 올레핀계 탄화수소류를 처리하는 데에도 유용하고 바람직한 것으로 밝혀졌다. A preferred refractory support for platinum group metals, preferably platinum and / or palladium, used to treat carbon monoxide and / or hydrocarbons is titania. Tania is available in bulk powder form or in titania dioxide sol form. Nanoparticle size (nm) titania is also useful. The catalyst composition may be prepared by adding the platinum group metal in a liquid medium, preferably in the form of a solution such as platinum nitrate and titania sol, with sol being most preferred. The resulting slurry can then be coated onto a suitable substrate, such as an atmospheric treatment surface such as a radiator, a metal monolithic substrate or a ceramic substrate. Preferred platinum group metals are platinum compounds. The platinum titania sol catalyst obtained in the above process has high activity against carbon monoxide and / or hydrocarbon oxidation at ambient operating temperatures. Metallic components other than the platinum component that may be combined with titania sol include the gold, palladium, rhodium, silver components and mixtures thereof. Reduced platinum group components, preferably platinum component catalysts on titanium, which are indicated as being preferred for treating carbon monoxide, have been found to be useful and preferred for treating hydrocarbons, in particular olefinic hydrocarbons.
바람직한 티타니아 졸 지지체는 입자 크기가 약 1 내지 약 10, 및 전형적으로는 약 2 내지 5 nm 범위인 티타니아로 이루어진다. Preferred titania sol supports consist of titania having a particle size in the range of about 1 to about 10, and typically about 2 to 5 nm.
바람직한 벌크 티타니아는 표면적이 약 25 내지 120 m2/g, 및 바람직하게는 50 내지 100 m2/g이고, 입자 크기는 약 0.1 내지 10 ㎛이다. 한 가지 특수하고 바람직한 벌크 티타니아 지지체는 표면적이 45-50 m2/g이고, 입자 크기가 약 1 ㎛이며 데구사(DeGussa)에서 P-25로 판매된다. 유용한 나노 입자 크기 티타늄은 입자 크기가 약 5 내지 100 nm, 통상적으로는 10 내지 약 50 nm인 것으로 구성된다.Preferred bulk titania has a surface area of about 25 to 120 m 2 / g, and preferably 50 to 100 m 2 / g and a particle size of about 0.1 to 10 μm. One particular and preferred bulk titania support has a surface area of 45-50 m 2 / g, a particle size of about 1 μm and is sold as P-25 at DeGussa. Useful nanoparticle size titanium consists of particles having a particle size of about 5 to 100 nm, typically 10 to about 50 nm.
바람직한 실리카-지르코니아 지지체는 1 내지 10% 실리카와 90 내지 99% 지르코니아로 이루어진다. 바람직한 지지체 입자는 그 위에서의 촉매 금속 성분 또는 성분들의 분산을 증진시키도록 예를 들면 100 내지 500 m2/g, 바람직하게는 150 내지 450 m2/g, 더욱 바람직하게는 200 내지 400 m2/g로 표면적이 크다. 바람직한 내화 금속 산화물 지지체는 또한 반경이 최대 약 145 nm인 공극을 갖는, 예를 들면 약 0.75 내지 1.5 cm3/g, 바람직하게는 약 0.9 내지 1.2 cm3/g의 높은 다공도를 가지며, 다공도의 약 50% 이상이 반경이 5 내지 100 nm인 공극에 의해 제공되는 공극 크기 범위를 가진다.Preferred silica-zirconia supports consist of 1 to 10% silica and 90 to 99% zirconia. Preferred support particles are for example 100 to 500 m 2 / g, preferably 150 to 450 m 2 / g, more preferably 200 to 400 m 2 / to enhance the dispersion of the catalytic metal component or components thereon. Large surface area in g. Preferred refractory metal oxide supports also have high porosities, for example about 0.75 to 1.5 cm 3 / g, preferably about 0.9 to 1.2 cm 3 / g, with pores having a radius of up to about 145 nm, and about porosity. At least 50% has a pore size range provided by pores with a radius of 5 to 100 nm.
유용한 오존 처리 촉매는 내화 산화물 지지체와 같은 적절한 지지체 상에 분산된 1 종 이상의 귀금속 성분, 바람직하게는 팔라듐 성분으로 이루어진다. 이 조성물은 귀금속 (산화물이 아닌 금속)과 지지체의 중량을 기준으로 하여 내화 산화물 지지체와 같은 지지체 상에 0.1 내지 20.0 중량%, 및 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%의 귀금속을 함유한다. 팔라듐은 바람직하게는 2 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 더더욱 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 양으로 사용된다. 백금은 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%, 더더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%로 사용된다. 팔라듐은 오존이 산소를 형성하는 반응을 촉매하는 데 가장 바람직하다. 지지체 물질은 상기 열거한 군에서 선택할 수 있다. 바람직한 실시태양에서는, 상기 언급한 것과 같은 벌크 망간 성분, 또는 귀금속, 바람직하게는 팔라듐 성분과 동일하거나 상이한 내화 산화물 지지체 상에 분산된 망간 성분이 부가적으로 있을 수 있다. 공해물질 처리 조성물 중에는 팔라듐과 망간 금속의 중량을 기준으로 최대 80 중량%, 바람직하게는 최대 50 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 40 중량% 및 더더욱 바람직하게는 5 내지 35 중량%의 망간 성분이 있을 수 있다. 달리 말하면, 바람직하게는 약 2 내지 30 중량% 및 바람직하게는 2 내지 10 중량%의 망간 성분이 있다. 촉매 부하는 촉매 부피 입방 피트 당 20 내지 250 g 및 바람직하게는 약 50 내지 250 g의 팔라듐이다. 촉매 부피는 마감처리된 촉매 조성물의 총부피이며 따라서 기류 통로에 의해 제공되는 공극 공간을 포함한 에어 컨디셔너 응축기 또는 라디에이터의 총부피를 포함한다. 일반적으로, 팔라듐의 부하가 높으면 오존 전환율이 더 높게, 즉 처리되는 공기 스트림 중의 오존 분해 백분율이 더 높게 된다. Useful ozonation catalysts consist of one or more precious metal components, preferably palladium components, dispersed on a suitable support, such as a refractory oxide support. The composition contains from 0.1 to 20.0% by weight, and preferably from 0.5 to 15% by weight, of precious metals (metals other than oxides) and on a support such as a refractory oxide support, based on the weight of the support. Palladium is preferably used in an amount of 2 to 15% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, even more preferably 8 to 12% by weight. Platinum is preferably used at 0.1 to 10% by weight, more preferably at 0.1 to 5.0% by weight, even more preferably at 2 to 5% by weight. Palladium is most preferred for catalyzing the reaction that ozone forms oxygen. The support material can be selected from the groups listed above. In a preferred embodiment, there may additionally be a bulk manganese component as mentioned above, or a manganese component dispersed on a refractory oxide support that is the same or different than the precious metal, preferably the palladium component. In the pollutant treating composition up to 80% by weight, preferably up to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight and even more preferably 5 to 35% by weight, based on the weight of palladium and manganese metal, There may be. In other words, there is preferably about 2 to 30% by weight and preferably 2 to 10% by weight of manganese components. The catalyst load is 20 to 250 g and preferably about 50 to 250 g of palladium per cubic foot of catalyst volume. The catalyst volume is the total volume of the finished catalyst composition and thus comprises the total volume of the air conditioner condenser or radiator including the void space provided by the airflow passage. In general, a higher load of palladium results in a higher ozone conversion, i.e. a higher percentage of ozone decomposition in the treated air stream.
약 40?? 내지 50??의 온도에서 알루미나 지지체 상의 팔라듐/망간 촉매 조성물의 사용으로 얻어지는 오존에서 산소로의 전환율은 오존 농도가 0.1 내지 0.4 ppm범위이고 면속도가 시간 당 약 10 마일일 때 약 50 몰%였다. 알루미나 상 백금 촉매를 사용해서는 더 낮은 전환율이 얻어졌다. About 40 ?? The conversion of ozone to oxygen obtained with the use of a palladium / manganese catalyst composition on an alumina support at temperatures of from 50 to 50 ° was about 50 mol% with ozone concentrations ranging from 0.1 to 0.4 ppm and face speeds of about 10 miles per hour . Lower conversions were obtained using platinum catalysts on alumina.
특히 주목되는 것은 바람직하게는 백금과 팔라듐에서 선택되는 귀금속, 가장 바람직하게는 백금을 지지하는 데 사용되는 위에서 기술한 산화망간과 지르코니아의 공침된 제품으로 이루어진 지지체의 사용이다. 백금은 이 공침된 지지체 상에서 사용될 때 특히 효과적이라는 것이 밝혀져서 백금이 특히 주목된다. 백금의 양은 금속 백금과 공침된 지지체를 기준으로 0.1 내지 6 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 4 중량%, 및 가장 바람직하게는 2 내지 4 중량% 범위일 수 있다. 오존을 처리하기 위한 백금의 사용은 이 지지체 상에서 특히 효과적인 것으로 밝혀져 있다. 또한, 아래에 논의된 것과 같이 이 촉매는 일산화탄소를 처리하는 데 유용하다. 바람직하게는 귀금속은 백금이고 촉매는 환원된다. Of particular note is the use of a support consisting of the coprecipitated product of manganese oxide and zirconia described above, which is preferably used to support precious metals selected from platinum and palladium, most preferably platinum. Platinum is of particular interest as it has been found that platinum is particularly effective when used on this co-precipitated support. The amount of platinum can range from 0.1 to 6% by weight, preferably from 0.5 to 4% by weight, more preferably from 1 to 4% by weight, and most preferably from 2 to 4% by weight, based on the support co-precipitated with the metal platinum. have. The use of platinum to treat ozone has been found to be particularly effective on this support. In addition, as discussed below, this catalyst is useful for treating carbon monoxide. Preferably the noble metal is platinum and the catalyst is reduced.
오존을 산소로 촉매적으로 전환시키는 다른 유용한 촉매는 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제4,343,776호 및 동 제4,405,507호에 기재되어 있다. 유용하고 가장 바람직한 조성물이 본 명세서에 참고로 포함시키는, 양수인이 공통되고 1994년 2월 25일 출원되어 이제 미국 특허 제5,422,331호가 된 미국 특허 출원 제08/202,397호, 발명의 명칭 "Light Weight, Low Pressure Drop Ozone Decomposition Catalyst for Aircraft Applications"에 개시되어 있다. 오존에서 산소로의 전환을 가져올 수 있는 또다른 조성물은 탄소, 및 탄소 상에 지지되는 팔라듐 또는 백금, 이산화망간, 카룰라이트R, 및(또는) 홉칼라이트로 이루어진다. 위에 열거된 것과 같은 내화 산화물 상에 지지되는 망간 역시 유용한 것으로 밝혀졌다.Other useful catalysts for catalytically converting ozone to oxygen are described in US Pat. Nos. 4,343,776 and 4,405,507, which are incorporated herein by reference. US Patent Application No. 08 / 202,397, filed February 25, 1994 and now entitled US Patent No. 5,422,331, useful and most preferred compositions, incorporated herein by reference, named "Light Weight, Low" Pressure Drop Ozone Decomposition Catalyst for Aircraft Applications. Another composition that can lead to the conversion of ozone to oxygen consists of carbon and palladium or platinum, manganese dioxide, carulite R , and / or hopcalite supported on carbon. Manganese supported on refractory oxides such as those listed above has also been found to be useful.
일산화탄소 처리 촉매는 바람직하게는 백금 및(또는) 팔라듐 성분에서 선택되는 1 종 이상의 귀금속 성분으로 이루어지는 것이 바람직하며 백금 성분이 가장 바람직하다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 CO 전환율이 개량되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 받아들여질 수 있는 경우에 가장 바람직하다. 조성물은 내화 산화물 지지체와 같은 적당한 지지체 상에 0.01 내지 20 중량%, 및 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%의 귀금속 성분을 함유하며 귀금속의 양은 귀금속 (금속 성분 및 비금속 성분)과 지지체의 중량을 기준으로 한다. 백금이 가장 바람직하며 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 1.0 내지 5.0 중량%의 양으로 사용된다. 팔라듐은 2 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 더더욱 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 양에서 유용하다. 바람직한 지지체는 티타니아이며, 티타니아 졸이 위에 열거한 대로 가장 바람직하다. 라디에이터와 같은 단일체 구조 상으로, 또는 기타 대기 접촉 표면 상으로 적하될 때 촉매 부하는 바람직하게는 촉매 부피 입방 피트 당 약 1 내지 150 g, 및 더욱 바람직하게는 10 내지 100 g의 백금 및(또는) 촉매 부피 입방 피트 당 20 내지 250 g 및 바람직하게는 50 내지 250 g의 팔라듐이다. 팔라듐 및 백금을 조합하여 사용할 때, 백금이 약 25 내지 100 g/ft3이고, 팔라듐은 50 내지 250 g/ft3이다. 바람직한 조성물은 백금 약 50 내지 90 g/ft3 및 팔라듐 100 내지 225 g/ft3으로 이루어진다. 바람직한 촉매는 환원된다. 일산화탄소 농도가 15 내지 25 ppm이고 공간 속도가 시간 당 300,000 내지 500,000인 경우 25?? 내지 90??의 온도에서 티타니아 상의 1 내지 6 중량% (금속 기준)의 백금 조성물을 가진 자동차 라디에이터에서 나온 코팅된 코어 샘플을 사용하여 5 내지 80 몰%의 일산화탄소에서 이산화탄소로의 전환율이 얻어졌다. 또한, 일산화탄소 농도가 약 15 ppm이고 공간 속도가 시간 당 약 300,000인 경우 약 95?? 이하의 온도에서 알루미나 지지체 상의 1.5 내지 4.0 중량% 백금 조성물을 사용하여 5 내지 65 몰%의 일산화탄소에서 이산화탄소로의 전환율이 얻어졌다. 세리아 지지체 상의 팔라듐에서는 더 낮은 전환율이 얻어졌었다.The carbon monoxide treatment catalyst preferably consists of at least one precious metal component selected from platinum and / or palladium components, most preferably the platinum component. Combining the platinum and palladium components improves the CO conversion with increasing cost, and the combination of the platinum and palladium components is most desirable when a higher conversion is desired and an increase in cost is acceptable. The composition contains from 0.01 to 20% by weight, and preferably from 0.5 to 15% by weight, of the precious metal component on a suitable support, such as a refractory oxide support, wherein the amount of the precious metal is based on the weight of the precious metal (metal component and nonmetal component) and the support. do. Platinum is most preferred and is preferably used in amounts of 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight and most preferably 1.0 to 5.0% by weight. Palladium is useful in amounts of 2-15% by weight, preferably 5-15% by weight, even more preferably 8-12% by weight. Preferred support is titania, with titania sol most preferred as listed above. When loaded onto a monolithic structure, such as a radiator, or other atmospheric contact surfaces, the catalyst load is preferably about 1 to 150 g, and more preferably 10 to 100 g of platinum and / or per cubic foot of catalyst volume. 20 to 250 g and preferably 50 to 250 g of palladium per cubic foot of catalyst volume. When used in combination of palladium and platinum, platinum is about 25-100 g / ft 3 and palladium is 50-250 g / ft 3 . Preferred compositions consist of about 50 to 90 g / ft 3 of platinum and 100 to 225 g / ft 3 of palladium. Preferred catalysts are reduced. 25 ?? for a carbon monoxide concentration of 15 to 25 ppm and a space velocity of 300,000 to 500,000 per hour Conversion rates of carbon monoxide to carbon dioxide of 5 to 80 mole% were obtained using coated core samples from automotive radiators with platinum compositions of 1 to 6% by weight (based on metals) on titania at temperatures from 90 ° to 90 °. Also, if the carbon monoxide concentration is about 15 ppm and the space velocity is about 300,000 per hour, about 95 ?? Conversion rates of carbon monoxide to carbon dioxide of 5 to 65 mol% were obtained using 1.5 to 4.0 wt% platinum composition on the alumina support at the following temperatures. Lower conversions were obtained with palladium on the ceria support.
일산화탄소를 처리하는 다른 식의 바람직한 촉매 조성물은 상기 설명된 산화망간과 지르코니아의 공침물 상에 지지되는 귀금속 성분으로 이루어진다. 공침물은 위에서 설명한 바와 같이 형성된다. 망간 대 지르코니아의 바람직한 비는 5:95 내지 95:5, 10:90 내지 75:25, 10:90 내지 50:50, 및 15:85 내지 25:75이며 바람직한 공침물은 망간 산화물 대 지르코니아가 20:80이다. 백금 금속을 기준으로 하여 공침물 상에 지지되는 백금의 백분율은 0.1 내지 6 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 4 중량%, 및 가장 바람직하게는 2-4 중량% 범위이다. 바람직하게는 촉매는 환원된다. 촉매는 분말 형태에서나 지지 기판 상에 코팅된 후에 환원될 수 있다. 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시킬 수 있는 다른 유용한 조성물에는 탄소 또는 이산화망간으로 이루어진 지지체 상에 지지되는 백금 성분이 포함된다. Another preferred catalyst composition for treating carbon monoxide consists of a noble metal component supported on the co-precipitates of manganese oxide and zirconia described above. Coprecipitates are formed as described above. Preferred ratios of manganese to zirconia are 5:95 to 95: 5, 10:90 to 75:25, 10:90 to 50:50, and 15:85 to 25:75 and the preferred coprecipitate has a manganese oxide to zirconia of 20 : 80. The percentage of platinum supported on the coprecipitate based on the platinum metal is 0.1 to 6% by weight, preferably 0.5 to 4% by weight, more preferably 1 to 4% by weight, and most preferably 2-4% by weight. % Range. Preferably the catalyst is reduced. The catalyst can be reduced in powder form or after coating on a support substrate. Other useful compositions that can convert carbon monoxide to carbon dioxide include a platinum component supported on a support made of carbon or manganese dioxide.
탄화수소류, 전형적으로는 불포화 탄화수소류, 더욱 전형적으로는 2 내지 약 20 개의 탄소 원자 및 특히 2 내지 8 개의 탄소 원자를 가진 불포화 모노-올레핀, 및 위에서 언급한 종류의 부분적으로 산소화된 탄화수소류를 처리하는 촉매는 바람직하게는 백금 및 팔라듐 성분에서 선택되는 1 종 이상의 귀금속 성분으로 이루어지는 것이 바람직하며 백금 성분이 가장 바람직하다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 탄화수소류 전환율이 개선되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 허용될 수 있는 경우에 가장 바람직하다. 유용한 촉매 조성물에는 일산화탄소를 처리하는 데 사용하기 위해 설명된 것들이 포함된다. 탄화수소류를 처리하는 조성물은 내화 산화물 지지체와 같은 적절한 지지체 상에 0.01 내지 20 중량%, 및 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%의 귀금속 성분을 함유하며 귀금속의 양은 귀금속 (금속 성분이 아님)과 지지체의 중량을 기준으로 한다. 백금이 가장 바람직하며 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 1.0 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. 모터 차량 라디에이터와 같은 단일체 구조 상으로, 또는 기타 대기 접촉 표면 상으로 적하될 때 촉매 부하는 바람직하게는 촉매 부피 입방 피트 당 약 1 내지 150 g, 및 더욱 바람직하게는 10 내지 100 g의 백금이다. 팔라듐 및 백금을 조합하여 사용할 때, 백금은 약 25 내지 100 g/ft3이고, 팔라듐은 50 내지 250 g/ft3이다. 바람직한 조성물은 백금 약 50 내지 90 g/ft3 및 팔라듐 100 내지 225 g/ft3으로 이루어진다. 바람직한 내화 산화물 지지체는 바람직하게는 세리아, 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아 및 이들의 혼합물로부터 선택되면서 알루미나와 티타니아가 가장 바람직한 금속 산화물 내화물질이다. 바람직한 티타니아는 위에 열거한 것들이 특징이며 티타니아 졸이 가장 바람직하다. 바람직한 촉매는 환원된다. 코팅된 자동차 라디에이터에서 시험하였을 때, 프로필렌 농도가 약 10 ppm이고 공간 속도가 약 시간 당 320,000인 경우 알루미나 또는 티타니아 지지체 상의 1.5 내지 4 중량%의 백금을 사용한 프로필렌과 같은 저분자량 모노-올레핀에서 물과 이산화탄소로의 전환율은 15 내지 25% 사이였다. 이들 촉매는 환원되지 않았다. 촉매의 환원은 전환율을 개선시킨다.Treat hydrocarbons, typically unsaturated hydrocarbons, more typically unsaturated mono-olefins having 2 to about 20 carbon atoms and especially 2 to 8 carbon atoms, and partially oxygenated hydrocarbons of the kind mentioned above The catalyst is preferably composed of at least one precious metal component selected from platinum and palladium components, most preferably platinum component. Combining the platinum component and the palladium component improves hydrocarbon conversions at an increased cost, and the combination of the platinum component and the palladium component is most desirable when a higher conversion rate is desired and an increase in cost can be tolerated. Useful catalyst compositions include those described for use in treating carbon monoxide. The composition for treating hydrocarbons contains from 0.01 to 20% by weight, and preferably from 0.5 to 15% by weight, of a precious metal component on a suitable support, such as a refractory oxide support, and the amount of the precious metal is from the precious metal (not the metal component) and the support. Based on weight. Platinum is most preferred and is preferably used in amounts of 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight and most preferably 1.0 to 5% by weight. When loaded onto a monolithic structure, such as a motor vehicle radiator, or on other atmospheric contact surfaces, the catalyst load is preferably about 1 to 150 g, and more preferably 10 to 100 g of platinum per cubic foot of catalyst volume. When used in combination of palladium and platinum, platinum is about 25-100 g / ft 3 and palladium is 50-250 g / ft 3 . Preferred compositions consist of about 50 to 90 g / ft 3 of platinum and 100 to 225 g / ft 3 of palladium. Preferred refractory oxide supports are alumina and titania being the most preferred metal oxide refractory materials, preferably selected from ceria, silica, zirconia, alumina, titania and mixtures thereof. Preferred titania are characterized by those listed above, with titania sol being most preferred. Preferred catalysts are reduced. When tested in coated automotive radiators, water and low molecular weight mono-olefins such as propylene with 1.5 to 4% by weight of platinum on alumina or titania supports have a propylene concentration of about 10 ppm and a space velocity of about 320,000 per hour. The conversion to carbon dioxide was between 15 and 25%. These catalysts were not reduced. Reduction of the catalyst improves the conversion rate.
일산화탄소와 탄화수소류 모두의 산화에 유용한 촉매는 일반적으로 일산화탄소나 탄화수소류 중 하나를 처리하는 데 유용한 것으로 위에 열거된 것들을 포함한다. 일산화탄소와 불포화 올레핀과 같은 탄화수소류 모두의 처리에 양호한 활성을 갖는 것으로 밝혀진 가장 바람직한 촉매는 바람직한 티타니아 지지체 상에 지지되는 백금 성분으로 이루어진다. 이 조성물은 바람직하게는 결합제를 함유하며 적절한 지지체 구조 상에 0.8 내지 1.0 g/in의 양으로 코팅될 수 있다. 바람직한 백금 농도는 티타니아 지지체 상에 백금 금속 2 내지 6 중량% 및 바람직하게는 3 내지 5 중량% 범위이다. 유용하고 바람직한 기판 셀 밀도는 평방 인치 당 약 300 내지 400 셀에 상당한다. 촉매는 적절한 환원제를 사용하여 바람직하게는 분말로서 환원되거나 코팅된 제품 상에서 환원된다. 바람직하게는 촉매는 약 7%의 수소와 나머지 질소로 이루어진 기체 스트림 중에서 200?? 내지 500??에서 또는 1 내지 12 시간 동안 환원된다. 가장 바람직한 환원 또는 형성 온도는 400??에서 2-6 시간 동안이다. 이 촉매는 장기간의 노출 후에 최대 100??의 승온 상태인 공기 및 습한 공기 중에서 높은 활성을 유지하는 것으로 밝혀졌다. Catalysts useful for the oxidation of both carbon monoxide and hydrocarbons generally include those listed above as useful for treating either carbon monoxide or hydrocarbons. The most preferred catalyst found to have good activity in the treatment of both hydrocarbons such as carbon monoxide and unsaturated olefins consists of the platinum component supported on the preferred titania support. This composition preferably contains a binder and may be coated in an amount of 0.8 to 1.0 g / in on a suitable support structure. Preferred platinum concentrations range from 2 to 6% by weight and preferably from 3 to 5% by weight of the platinum metal on the titania support. Useful and preferred substrate cell densities correspond to about 300 to 400 cells per square inch. The catalyst is reduced on a coated or reduced article, preferably as a powder using a suitable reducing agent. Preferably, the catalyst is selected from 200 ?? in a gas stream consisting of about 7% hydrogen and the remaining nitrogen. To 500 ?? or for 1 to 12 hours. The most preferred reduction or formation temperature is for 2-6 hours at 400 ??. The catalyst has been found to maintain high activity in air and wet air at elevated temperatures of up to 100 ° after prolonged exposure.
오존과 일산화탄소 모두를 처리할 수 있는 유용한 촉매는 내화 산화물 지지체와 같은 적절한 지지체 상의 1 종 이상의 귀금속 성분, 가장 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 이들의 혼합물에서 선택된 귀금속으로 이루어진다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 CO 전환율이 개선되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 허용될 수 있는 경우에 가장 바람직하다. 유용한 내화 산화물 지지체는 위에 서술된 것과 같은 지르코니아와 실리카의 혼합물을 비롯하여 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진다. 지지체로 역시 유용하고 바람직한 것은 위에서 설명한 망간 산화물과 지르코니아의 공침물이다. 조성물은 귀금속과 지지체의 중량을 기준으로 지지체 상에 0.1 내지 20.0 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%, 및 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 귀금속 성분을 함유한다. 팔라듐은 바람직하게는 2 내지 15 중량% 및 더욱 바람직하게는 3 내지 8 중량%의 양으로 사용된다. 백금은 바람직하게는 0.1 내지 6 중량% 및 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. 바람직한 조성물은 내화 성분이 세리아로 이루어지고 귀금속 성분이 팔라듐으로 이루어지는 조성물이다. 이 조성물은 비교적 높은 오존 및 일산화탄소 전환율을 가져왔다. 더욱 구체적으로는, 이 조성물을 코팅된 라디에이터에서 시험하였을 때 95??의 표면을 시간 당 5 마일의 기체 스트림 면속도로 접촉하는, 16 ppm의 일산화탄소를 함유하는 공기 스트림에서 21%의 일산화탄소 전환율이 얻어졌다. 이 동일한 촉매는, 스트림이 0.25 ppm의 오존을 함유하고 처리 표면이 25??이며 공기 스트림 면속도가 시간 당 10 마일인 경우 55%의 오존 전환율을 가져왔다. 역시 바람직한 것은 귀금속, 바람직하게는 백금족 금속, 더욱 바람직하게는 백금과 팔라듐 성분에서 선택되며 가장 바람직하게는 백금 성분 및 상기 언급한 산화망간과 지르코니아의 공침물로 이루어진 조성물이다. 적절한 지지체 상의 촉매 분말 또는 코팅 형태인 이 상기 언급한 귀금속 함유 촉매는 환원된 형태이다. 바람직한 환원 조건에는 상기 언급한 것들이 포함되며 가장 바람직한 조건은 7% 수소와 93% 질소로 이루어진 환원 기체 중에서 2 내지 4 시간 동안 250?? 내지 350??이다. 이 촉매는 일산화탄소와 오존 모두를 처리하는 데 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 오존을 산소로, 그리고 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 다른 유용한 조성물은 탄소, 이산화망간, 또는 내화 산화물 지지체 상에 지지되는 백금 성분으로 이루어지며 경우에 따라 부가적인 망간 성분을 가진다.Useful catalysts capable of treating both ozone and carbon monoxide consist of one or more precious metal components on a suitable support, such as refractory oxide supports, most preferably precious metals selected from palladium, platinum and mixtures thereof. Combining the platinum component with the palladium component improves the CO conversion with increasing cost, and the combination of the platinum component with the palladium component is most desirable when a higher conversion is desired and an increase in cost can be tolerated. Useful refractory oxide supports consist of ceria, zirconia, alumina, titania, silica and mixtures thereof, as well as mixtures of zirconia and silica as described above. Also useful and preferred as a support is the coprecipitation of manganese oxide and zirconia described above. The composition contains 0.1 to 20.0% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight, and more preferably 1 to 10% by weight of the precious metal component on the support based on the weight of the precious metal and the support. Palladium is preferably used in amounts of 2 to 15% by weight and more preferably 3 to 8% by weight. Platinum is preferably used in amounts of 0.1 to 6% by weight and more preferably 2 to 5% by weight. Preferred compositions are compositions wherein the refractory component consists of ceria and the precious metal component consists of palladium. This composition resulted in a relatively high ozone and carbon monoxide conversion. More specifically, the carbon monoxide conversion of 21% in an air stream containing 16 ppm of carbon monoxide, when the composition was tested on a coated radiator, contacted the surface of 95 ?? with a gas stream face velocity of 5 miles per hour Obtained. This same catalyst resulted in an ozone conversion of 55% when the stream contained 0.25 ppm ozone, the treated surface was 25 ?? and the air stream face velocity was 10 miles per hour. Also preferred are compositions selected from precious metals, preferably platinum group metals, more preferably platinum and palladium components, most preferably consisting of platinum components and co-precipitates of the manganese oxides and zirconia mentioned above. This aforementioned noble metal containing catalyst in the form of a catalyst powder or coating on a suitable support is in reduced form. Preferred reducing conditions include those mentioned above, the most preferred being 250 ° C. for 2-4 hours in a reducing gas consisting of 7% hydrogen and 93% nitrogen. To 350 ?? This catalyst has been found to be particularly useful for treating both carbon monoxide and ozone. Other useful compositions for converting ozone to oxygen and carbon monoxide to carbon dioxide consist of platinum components supported on carbon, manganese dioxide, or refractory oxide supports and optionally have additional manganese components.
오존, 일산화탄소 및 탄화수소류, 뿐만 아니라 부분적으로 산소화된 탄화수소류를 처리할 수 있는 유용하고 바람직한 촉매는 내화 산화물 지지체와 같은 적절한 지지체 상의 귀금속 성분, 바람직하게는 백금 성분으로 이루어진다. 백금 성분과 팔라듐 성분을 조합하면 비용이 증가하면서 CO 전환율이 개선되게 되며, 백금 성분과 팔라듐 성분의 조합은 보다 큰 전환율이 요망되고 비용 증가가 허용될 수 있는 경우에 가장 바람직하다. 유용한 내화 산화물 지지체는 위에 서술된 것과 같은 지르코니아와 실리카의 혼합물을 비롯하여 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진다. 위에서 설명한 산화망간과 지르코니아의 공침물을 포함한 지지체 역시 유용하다. 조성물은 귀금속과 지지체의 중량을 기준으로 내화 지지체 상에 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%, 및 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 귀금속 성분을 함유한다. 탄화수소류 성분을 이산화탄소와 물로 전환시키고자 하는 경우, 백금이 가장 바람직한 촉매이며 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 및 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. Useful and preferred catalysts capable of treating ozone, carbon monoxide and hydrocarbons, as well as partially oxygenated hydrocarbons, consist of noble metal components, preferably platinum components, on suitable supports such as refractory oxide supports. Combining the platinum component with the palladium component improves the CO conversion with increasing cost, and the combination of the platinum component with the palladium component is most desirable when a higher conversion is desired and an increase in cost can be tolerated. Useful refractory oxide supports consist of ceria, zirconia, alumina, titania, silica and mixtures thereof, as well as mixtures of zirconia and silica as described above. Supports including co-precipitates of manganese oxide and zirconia described above are also useful. The composition contains from 0.1 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 15% by weight, and more preferably from 1 to 10% by weight of the precious metal component on the refractory support based on the weight of the precious metal and the support. In the case of converting hydrocarbon components into carbon dioxide and water, platinum is the most preferred catalyst and is preferably used in an amount of 0.1 to 5% by weight, and more preferably 2 to 5% by weight.
특수한 실시태양에서는 위에 열거된 촉매뿐 아니라 망간 성분으로 이루어진 촉매와 같이 오존의 처리에 특히 바람직한 촉매를 포함하는 촉매의 조합이 있을 수 있다. 망간 성분은 경우에 따라 백금 성분과 조합될 수 있다. 망간과 백금은 동일하거나 상이한 지지체 상에 있을 수 있다. 공해물질 처리 조성물 중에는 귀금속과 망간의 중량을 기준으로 최대 80 중량%, 바람직하게는 최대 50 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 40 중량% 및 더더욱 바람직하게는 10 내지 35 중량%의 망간 성분이 있을 수 있다. 촉매 부하는 오존 촉매와 관련하여 위에서 언급한 것과 동일하다. 바람직한 조성물은 내화 성분이 알루미나 또는 티타니아 지지체로 이루어지고 귀금속 성분이 백금 성분으로 이루어지는 조성물이다. 라디에이터 상에 코팅된 이러한 조성물을 시험하였을 때, 기체 스트림의 면속도가 약 시간 당 10 마일 (시간 당 공간 속도가 시간 당 320,000)이고 공기 이슬점이 35??인 상태에서 95??의 표면과 접촉하는 경우, 일산화탄소 전환율은 68 내지 72%, 오존의 전환율은 8 내지 15%, 그리고 프로필렌의 전환율은 17 내지 18%가 얻어졌다. 일반적으로, 접촉 표면 온도가 내려가고 공해물질 접촉 표면을 거치는 대기 기류의 공간 속도 또는 면속도가 증가함에 따라 전환 백분율이 감소한다.In particular embodiments, there may be a combination of catalysts comprising catalysts particularly preferred for the treatment of ozone, such as those consisting of manganese components as well as the catalysts listed above. The manganese component may optionally be combined with the platinum component. Manganese and platinum may be on the same or different supports. The pollutant treating composition may contain up to 80% by weight, preferably up to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight and even more preferably 10 to 35% by weight, based on the weight of the precious metal and manganese. Can be. The catalyst load is the same as mentioned above in connection with the ozone catalyst. Preferred compositions are compositions wherein the refractory component consists of an alumina or titania support and the precious metal component consists of a platinum component. When testing this composition coated on a radiator, the gas stream contacted the surface of 95 ° with a plane velocity of about 10 miles per hour (space velocity per hour 320,000 per hour) and an air dew point of 35 °. In this case, the carbon monoxide conversion was 68 to 72%, the ozone conversion was 8 to 15%, and the propylene conversion was 17 to 18%. In general, the conversion percentage decreases as the contact surface temperature decreases and the space velocity or face velocity of the airflow through the pollutant contact surface increases.
촉매 활성, 특히 일산화탄소 및 탄화수소류를 처리하는 촉매 활성은 수소, 일산화탄소, 메탄 또는 탄화수소류 더하기 질소 기체와 같은 형성 기체 중에서 촉매를 환원시킴으로써 더 증강시킬 수 있다. 다른 방법으로는, 환원제가 히드라진, 포름산, 및 포름산나트륨 용액과 같은 포름산염과 같은 액체 형태일 수 있다. 촉매는 분말 상태로나 기판 상에 코팅된 후에 환원될 수 있다. 환원은 150?? 내지 500??, 바람직하게는 200?? 내지 400??의 기체 중에서 1 내지 12 시간, 바람직하게는 2 내지 8 시간 동안 수행될 수 있다. 바람직한 방법에서는 코팅된 제품 또는 분말을 275?? 내지 350??의, 질소 중 7% 수소로 이루어진 기체 중에서 2 내지 4 시간 동안 환원시킬 수 있다. The catalytic activity, particularly the catalytic activity of treating carbon monoxide and hydrocarbons, can be further enhanced by reducing the catalyst in forming gas such as hydrogen, carbon monoxide, methane or hydrocarbons plus nitrogen gas. Alternatively, the reducing agent may be in liquid form, such as formate, such as hydrazine, formic acid, and sodium formate solution. The catalyst can be reduced in powder state or after coating on the substrate. Reduction is 150 ?? To 500 ??, preferably 200 ?? It can be carried out for 1 to 12 hours, preferably 2 to 8 hours in a gas of from 400 to 400 ℃. In a preferred method, the coated product or powder is treated with 275 ?? Can be reduced for 2 to 4 hours in a gas consisting of 7% hydrogen in nitrogen.
본 발명의 방법 및 장치에 사용하기 위한 다른 식의 조성물은 백금족 금속 성분, 금 성분 및 은 성분을 포함한 귀금속 성분으로 이루어진 군에서 선택된 촉매 활성 물질 및 텅스텐 성분 및 레늄 성분으로 이루어진 군에서 선택된 금속 성분으로 이루어진다. 금속의 중량을 기준으로 한 촉매 활성 물질 대 텅스텐 성분 및(또는) 레늄 성분의 상대적인 양은 1-25 내지 15-1이다. Another type of composition for use in the method and apparatus of the present invention is a catalytically active material selected from the group consisting of a noble metal component including a platinum group metal component, a gold component and a silver component and a metal component selected from the group consisting of a tungsten component and a rhenium component Is done. The relative amounts of catalytically active material to tungsten component and / or rhenium component based on the weight of the metal are 1-25 to 15-1.
텅스텐 성분 및(또는) 레늄 성분을 함유한 조성물은 바람직하게는 텅스텐 및(또는) 레늄을 산화물 형태로 함유한다. 이 산화물은 텅스텐 또는 레늄 염을 사용하여 조성물을 형성시킴으로써 얻을 수 있으며 조성물을 후속적으로 하소시켜 텅스텐 및(또는) 레늄 산화물을 형성시킬 수 있다. 조성물은 내화 산화물 지지체, 망간 성분, 탄소, 및 망간 산화물과 지르코니아의 공침물을 포함하는 지지체와 같은 추가 성분을 함유할 수 있다. 유용한 내화 금속 산화물에는 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 크로미아 및 이들의 혼합물이 포함된다. 조성물은 그 밖에도 알루미나 또는 티타니아 졸을 비롯한 금속 졸 또는 중합체 라텍스 결합제 형태로 제공될 수 있는 중합체 결합제와 같은 결합제 물질을 함유할 수 있다. The composition containing the tungsten component and / or rhenium component preferably contains tungsten and / or rhenium in oxide form. This oxide can be obtained by forming the composition using tungsten or rhenium salt and the composition can subsequently be calcined to form tungsten and / or rhenium oxide. The composition may contain additional components such as a refractory oxide support, a manganese component, carbon, and a support comprising a co-precipitate of manganese oxide and zirconia. Useful refractory metal oxides include alumina, silica, titania, ceria, zirconia, chromia and mixtures thereof. The composition may further contain a binder material, such as a polymer binder, which may be provided in the form of a metal sol or polymer latex binder, including alumina or titania sol.
바람직한 조성물에서는 촉매 활성 물질이 0.5 내지 15 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 및 가장 바람직하게는 3 내지 5 중량% 있다. 바람직한 촉매 활성 물질은 백금족 금속이며 백금 및 팔라듐이 더욱 바람직하고 백금이 가장 바람직하다. 금속을 기준으로 한 텅스텐 및(또는) 레늄 성분의 양은 1 내지 25 중량%, 바람직하게는 2 내지 15 중량% 및 가장 바람직하게는 3 내지 10 중량% 범위이다. 결합제의 양은 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 중량% 및 가장 바람직하게는 2 내지 5 중량% 사이에서 달라질 수 있다. 지지체 물질에 따라서는 이 조성물에 결합제가 필요하지 않다. 바람직한 조성물은 60 내지 98.5 중량%의 내화 산화물 지지체, 0.5 내지 15 중량%의 촉매 활성 물질, 1 내지 25 중량%의 텅스텐 및(또는) 레늄 성분, 및 0 내지 10 중량%의 결합제로 이루어진다. In a preferred composition there is from 0.5 to 15% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, and most preferably from 3 to 5% by weight of the catalytically active material. Preferred catalytically active materials are platinum group metals, platinum and palladium are more preferred and platinum is most preferred. The amount of tungsten and / or rhenium component based on the metal ranges from 1 to 25% by weight, preferably from 2 to 15% by weight and most preferably from 3 to 10% by weight. The amount of binder may vary between 0 and 20% by weight, preferably between 0.5 and 20% by weight, more preferably between 2 and 10% by weight and most preferably between 2 and 5% by weight. Depending on the support material, no binder is required in this composition. Preferred compositions consist of 60 to 98.5 wt% refractory oxide support, 0.5 to 15 wt% catalytically active material, 1 to 25 wt% tungsten and / or rhenium component, and 0 to 10 wt% binder.
텅스텐 성분 및 레늄 성분을 포함한 조성물은 위에 언급한 것과 같은 조건 하에서 하소시킬 수 있다. 또한, 조성물은 환원될 수 있다. 그러나, 아래의 실시예에서 보인 바와 같이 조성물을 환원시킬 필요는 없으며 텅스텐 및(또는) 레늄 성분의 존재는 일산화탄소 및 탄화수소류의 전환율이 환원시킨, 백금족 금속을 함유한 조성물에 비할 만하게 만들 수 있다. The composition comprising the tungsten component and the rhenium component can be calcined under the conditions as mentioned above. In addition, the composition may be reduced. However, as shown in the examples below, there is no need to reduce the composition and the presence of tungsten and / or rhenium components can make it comparable to compositions containing platinum group metals, with reduced conversions of carbon monoxide and hydrocarbons.
본 발명의 공해물질 처리 조성물은 바람직하게는 조성물을 접착시키고 대기 접촉 표면에 접착력을 제공하는 작용을 하는 결합제를 함유한다. 바람직한 결합제는 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 중량%, 및 가장 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 양으로 사용되는 중합체 결합제라는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는, 결합제는 열경화성 또는 열가소성 중합체 결합제일 수 있는 중합체 결합제이다. 중합체 결합제는 중합체 업계에 공지된 적절한 안정화제 및 노화 방지제를 가질 수 있다. 이 중합체는 가소성 또는 탄성 중합체일 수 있다. 가장 바람직한 것은 촉매 조성물 슬러리, 바람직하게는 수성 슬러리 내로 라텍스로서 촉매 중에 도입되는 열경화성, 탄성 중합체이다. 조성물의 도포 및 가열시에 결합제 재료는 가교결합을 이루어 코팅의 온전성, 대기 접촉 표면에 대한 접착력을 향상시키고 모터 차량에서 마주칠 수 있는 진동 하에서 구조적 안정성을 제공하는 적절한 지지체를 제공할 수 있다. 바람직한 중합체 결합제의 사용은 공해물질 처리 조성물이 하도층을 필요로 하지 않고 대기 접촉 표면에 접착될 수 있게 한다. 결합제는 방수성을 개선하고 접착력을 증강시키도록 방수성 접착제로 이루어질 수 있다. 이러한 접착제에는 플루오로카본 에멀젼 및 석유 왁스 에멀젼이 포함될 수 있다. The pollutant treating composition of the present invention preferably contains a binder that acts to bond the composition and provide adhesion to the atmospheric contact surface. Preferred binders have been found to be polymeric binders used in amounts of 0.5 to 20% by weight, more preferably 2 to 10% by weight, and most preferably 2 to 5% by weight, based on the weight of the composition. Preferably, the binder is a polymeric binder, which may be a thermosetting or thermoplastic polymer binder. The polymeric binder may have suitable stabilizers and anti-aging agents known in the polymer art. This polymer may be a plastic or elastomeric polymer. Most preferred are thermoset, elastomeric polymers which are introduced into the catalyst composition slurry as a latex, preferably into the aqueous slurry. Upon application and heating of the composition, the binder material may crosslink to provide a suitable support that enhances the integrity of the coating, adhesion to the atmospheric contact surface and provides structural stability under vibrations that may be encountered in a motor vehicle. The use of a preferred polymeric binder allows the pollutant treating composition to adhere to the atmospheric contact surface without the need for an undercoat. The binder may be made of a waterproof adhesive to improve waterproofness and enhance adhesion. Such adhesives may include fluorocarbon emulsions and petroleum wax emulsions.
유용한 중합체 조성물에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀 공중합체, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리부타디엔 공중합체, 염소화 고무, 니트릴 고무, 폴리클로로프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 탄성체, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(비닐 에스테르), 폴리(비닐 할라이드), 폴리아미드, 셀룰로오스계 중합체, 폴리이미드, 아크릴수지, 비닐 아크릴수지 및 스티렌 아크릴수지, 폴리 비닐 알코올, 열가소성 폴리에스테르, 열경화성 폴리에스테르, 폴리(페닐렌 옥시드), 폴리(페닐렌 술피드), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐플루오라이드)와 같은 불화 중합체, 및 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 공중합체와 같은 클로로/플루오로 공중합체, 폴리아미드, 페놀 수지 및 에폭시 수지, 폴리우레탄 및 실리콘 중합체가 포함된다. 가장 바람직한 중합체 재료는 첨부된 실시예에 기재된 것과 같은 아크릴 중합체 라텍스이다. Useful polymer compositions include polyethylene, polypropylene, polyolefin copolymers, polyisoprene, polybutadiene, polybutadiene copolymers, chlorinated rubber, nitrile rubber, polychloroprene, ethylene-propylene-diene elastomers, polystyrene, polyacrylates, polymethacrylates , Polyacrylonitrile, poly (vinyl ester), poly (vinyl halide), polyamide, cellulose polymer, polyimide, acrylic resin, vinyl acrylic resin and styrene acrylic resin, polyvinyl alcohol, thermoplastic polyester, thermosetting polyester Fluorinated polymers such as poly (phenylene oxide), poly (phenylene sulfide), poly (tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride, poly (vinylfluoride), and ethylene chlorotrifluoroethylene air Chloro / fluoro copolymers such as copolymers, polyamides, phenolic resins And epoxy resins, polyurethanes and silicone polymers. Most preferred polymer material is an acrylic polymer latex as described in the accompanying examples.
특히 바람직한 중합체 및 공중합체는 비닐 아크릴 중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체이다. 한 가지 바람직한 비닐 아크릴 중합체는 National Starch and Chemical Company사에서 Xlink 2833으로 판매하는 가교결합 중합체이다. 이것은 Tg가 -15??이고, 고형분이 45%이며, pH가 4.5이고 점도가 300 cps인 비닐 아크릴 중합체로 설명되어 있다. 특히, 이것은 비닐 아세테이트 CAS No. 108-05-4를 0.5% 미만의 농도 범위로 가진 것으로 표시되어 있다. 이것은 비닐 아세테이트 공중합체인 것으로 표시되어 있다. National Starch and Chemical Company에서 판매하는 다른 바람직한 비닐 아세테이트 공중합체에는 Dur-O-Set E-623 및 Dur-O-Set E-646이 포함된다. Dur-O-Set E-623은 Tg가 0??이고, 고형분이 52%이며, pH가 5.5이고 점도가 200 cps인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체라고 표시되어 있다. Dur-O-Set E-646은 Tg가 -12??이고, 고형분이 52%, pH가 5.5이고 점도가 300 cps인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체라고 표시되어 있다. 유용하고 바람직한 결합제는 National Starch and Chemical Company에서 X-4280으로 시판되는 가교결합 아크릴 공중합체이다. 이는 pH가 2.6이고, 비점이 212 ??이고, 빙점이 32 ??이고, 비중이 1.060이고, 점도가 100 cps인 유백색 수성 에멀젼으로서 설명된다.Particularly preferred polymers and copolymers are vinyl acrylic polymers and ethylene vinyl acetate copolymers. One preferred vinyl acrylic polymer is a crosslinked polymer sold by National Starch and Chemical Company as Xlink 2833. This is explained by a vinyl acrylic polymer having a Tg of -15 ??, a solid content of 45%, a pH of 4.5 and a viscosity of 300 cps. In particular, this is vinyl acetate CAS No. 108-05-4 is indicated to have a concentration range of less than 0.5%. It is indicated to be a vinyl acetate copolymer. Other preferred vinyl acetate copolymers sold by National Starch and Chemical Company include Dur-O-Set E-623 and Dur-O-Set E-646. Dur-O-Set E-623 is indicated as an ethylene vinyl acetate copolymer having a Tg of 0 ??, 52% solids, a pH of 5.5 and a viscosity of 200 cps. Dur-O-Set E-646 is indicated as an ethylene vinyl acetate copolymer having a Tg of -12 ??, 52% solids, a pH of 5.5 and a viscosity of 300 cps. Useful and preferred binders are crosslinked acrylic copolymers marketed as X-4280 by National Starch and Chemical Company. It is described as a milky white emulsion having a pH of 2.6, a boiling point of 212 ° C, a freezing point of 32 ° C, a specific gravity of 1.060 and a viscosity of 100 cps.
다른 유용한 결합 재료는 지르코늄 화합물의 사용이다. 지르코닐 아세테이트는 사용되는 바람직한 지르코늄 화합물이다. 지르코니아는 고온 안정화제로 작용하고, 촉매 활성을 증진시키며 촉매 접착성을 개선하는 것으로 여겨진다. 하소시, 지르코닐 아세테이트와 같은 지르코늄 화합물은 결합 물질인 것으로 생각되는 ZrO2로 전환된다. 촉매 중에서 ZrO2를 생성시키기 위해 각종 유용한 지르코늄 화합물에는 아세트산염, 수산화물, 질산염 등이 포함된다. 본 발명의 촉매에 지르코닐 아세테이트를 결합제로 사용하는 경우, 라디에이터 코팅을 하소시키지 않는 한 ZrO2는 형성되지 않을 것이다. 양호한 접착력이 단지 120??의 "하소" 온도에서 얻어져 왔으므로 지르코닐 아세테이트는 산화지르코늄으로 분해되지 않고 대신 카룰라이트R 입자와 같은 공해물질 처리 재료 및 아세트산을 사용한 볼 밀링에서 형성된 아세테이트와 가교결합된 그물망을 형성했을 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명의 촉매에 지르코늄 함유 화합물의 사용은 지르코니아에만 한정되지 않는다. 또한, 지르코늄 화합물은 위에 설명된 중합체 결합제와 같은 다른 결합제와 함께 사용될 수 있다.Another useful binding material is the use of zirconium compounds. Zirconyl acetate is the preferred zirconium compound used. Zirconia is believed to act as a high temperature stabilizer, enhance catalyst activity and improve catalyst adhesion. Upon calcination, zirconium compounds such as zirconyl acetate are converted to ZrO 2 which is believed to be a binding material. Various useful zirconium compounds for producing ZrO 2 in the catalyst include acetates, hydroxides, nitrates and the like. When zirconyl acetate is used as the binder in the catalyst of the present invention, ZrO 2 will not be formed unless the radiator coating is calcined. Since good adhesion has been obtained at a "calcination" temperature of only 120 ° C, zirconyl acetate does not decompose into zirconium oxide but instead crosslinks with acetates formed in ball milling using acetic acid and pollutant treatment materials such as carulite R particles. It is believed to have formed a mesh. Thus, the use of zirconium-containing compounds in the catalyst of the present invention is not limited to zirconia alone. In addition, zirconium compounds can be used with other binders, such as the polymeric binders described above.
다른 공해물질 처리 촉매 조성물은 활성화 탄소 조성물로 이루어질 수 있다. 탄소 조성물은 활성화 탄소, 중합체 결합제와 같은 결합제, 및 경우에 따라 소포제 등과 같은 통상의 첨가제로 이루어진다. 유용한 활성화 탄소 조성물은 소포제를 함유한, 75 내지 85 중량%의, "코코넛 과피" 탄소 또는 목재에서 나온 탄소와 같은 활성화 탄소 및 아크릴계 결합제와 같은 결합제로 이루어진다. 유용한 슬러리는 10 내지 50 중량%의 고형분을 함유한다. 활성화 탄소는 오존에서 산소로의 환원을 촉매할 뿐 아니라 다른 공해물질을 흡착할 수 있다. Other pollutant treatment catalyst compositions may consist of activated carbon compositions. The carbon composition consists of conventional additives such as activated carbon, binders such as polymeric binders, and optionally antifoams. Useful activated carbon compositions consist of 75 to 85% by weight of an antifoaming agent, such as activated carbon such as "coconut rind" carbon or carbon from wood and binders such as acrylic binders. Useful slurries contain 10 to 50 weight percent solids. Activated carbon not only catalyzes the reduction of ozone to oxygen, but also can adsorb other pollutants.
본 발명의 공해물질 처리 촉매 조성물은 임의의 적절한 방법으로 제조할 수 있다. 한 가지 바람직한 방법이 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제4,134,860호에 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 활성화 알루미나, 티타니아 또는 활성화 실리카 알루미나와 같은 내화 산화물 지지체를 제트 밀링하고, 촉매 금속염, 바람직하게는 귀금속 염 용액으로 함침시킨 다음 적절한 온도, 전형적으로는 약 300?? 내지 약 600??, 바람직하게는 약 350?? 내지 약 550??, 및 더욱 바람직하게는 약 400?? 내지 약 500??에서 약 0.5 내지 약 12 시간 동안 하소시킨다. 팔라듐염은 바람직하게는 질산팔라듐 또는 팔라듐 테트라아민 아세테이트 또는 팔라듐 테트라아민 수산화물과 같은 팔라듐 아민이다. 백금염에는 바람직하게는 아민에 용해된 수산화백금이 포함된다. 특수하고 바람직한 실시태양에서, 하소된 촉매는 위에서 설명한 것과 같이 환원된다. The pollutant treating catalyst composition of the present invention may be prepared by any suitable method. One preferred method is disclosed in US Pat. No. 4,134,860, which is incorporated herein by reference. According to this method, refractory oxide supports such as activated alumina, titania or activated silica alumina are jet milled and impregnated with a catalyst metal salt, preferably a noble metal salt solution, followed by an appropriate temperature, typically about 300 ° C. To about 600 ??, preferably about 350 ?? To about 550 ??, and more preferably about 400 ?? Calcining for from about 0.5 to about 12 hours. The palladium salt is preferably palladium amine, such as palladium nitrate or palladium tetraamine acetate or palladium tetraamine hydroxide. Platinum salts preferably include platinum hydroxide dissolved in amines. In a particular and preferred embodiment, the calcined catalyst is reduced as described above.
오존 처리 조성물에서 질산망간과 같은 망간염은 탈이온수의 존재 하에서 건조 및 하소된 알루미나 지지 팔라듐과 혼합될 수 있다. 가해지는 물의 양은 초기 습윤 지점에 미치는 양이어야 한다. 상기 참조 및 포함시킨 미국 특허 제4,134,860호에서 검토된 방법을 참조한다. 초기 습윤 지점은 가해진 액체의 양이 그 농도에서 분말상 혼합물이 충분히 건조하여 실질적으로 액체 모두를 흡수하는 최저 농도인 지점이다. 이렇게 하여 물에 담긴 Mn(NO3)2와 같은 가용성 망간염을 하소된 지지되는 촉매 귀금속에 가할 수 있다. 다음으로 혼합물은 건조되고 적절한 온도, 바람직하게는 400 내지 500??에서 약 0.5 내지 약 12 시간 동안 하소된다.Manganese salts such as manganese nitrate in the ozone treatment composition can be mixed with alumina supported palladium dried and calcined in the presence of deionized water. The amount of water added should be at the initial wetting point. See the method reviewed in US Pat. No. 4,134,860, supra. The initial wet point is the point at which the amount of liquid added is the lowest concentration at which the powdery mixture is sufficiently dry to absorb substantially all of the liquid. In this way soluble manganese salts such as Mn (NO 3 ) 2 in water can be added to the calcined supported catalyst noble metal. The mixture is then dried and calcined for about 0.5 to about 12 hours at an appropriate temperature, preferably 400 to 500 °.
별법으로는, 지지되는 촉매 분말 (즉, 알루미나 상에 지지되는 팔라듐)을 액체, 바람직하게는 물과 합쳐 Mn(NO3)2와 같은 망간염의 용액이 가해지는 슬러리를 형성시킬 수 있다. 바람직하게는 망간 성분과 활성화 알루미나, 더욱 바람직하게는 활성화 실리카-알루미나와 같은 내화 지지체 상에 지지되는 팔라듐은 적절한 양의 물과 혼합하여 고형분이 15 내지 40 중량% 및 바람직하게는 20 내지 35 중량%인 슬러리가 생성되게 한다. 합쳐진 혼합물은 라디에이터와 같은 담체 상에 코팅되고 라디에이터는 50?? 내지 150??와 같은 적절한 조건에서 1 내지 12 시간 동안 공기 중에서 건조시킬 수 있다. 코팅을 지지하는 기판을 그 다음에 오븐 중, 전형적으로는 300?? 내지 550??, 바람직하게는 350?? 내지 500??, 더욱 바람직하게는 350?? 내지 450?? 및 가장 바람직하게는 400?? 내지 500??의 적절한 조건에서 산소 함유 대기, 바람직하게는 공기 중에서 약 0.5 내지 약 12 시간 동안 가열하여 성분들을 하소시키고 코팅을 기판 대기 접촉 표면에 고정시키는 것을 도울 수 있다. 조성물이 귀금속 성분을 더 함유하는 경우, 바람직하게는 하소 후에 환원시킨다.Alternatively, the supported catalyst powder (ie, palladium supported on alumina) may be combined with a liquid, preferably water, to form a slurry to which a solution of manganese salt such as Mn (NO 3 ) 2 is applied. Preferably, the manganese component and the palladium supported on the refractory support such as activated alumina, more preferably activated silica-alumina, are mixed with an appropriate amount of water to have a solid content of 15 to 40% by weight and preferably 20 to 35% by weight. Causes phosphorus slurry to be produced. The combined mixture is coated on a carrier such as a radiator and the radiator is 50 ?? Dry in air for 1 to 12 hours under suitable conditions such as from 150 ° to 150 °. The substrate supporting the coating was then placed in an oven, typically 300 To 550 ??, preferably 350 ?? To 500 ??, more preferably 350 ?? To 450 ?? And most preferably 400 ?? To about 500 to about 12 hours in an oxygen-containing atmosphere, preferably air, at suitable conditions of from -500 ° C to help calcinate the components and fix the coating to the substrate atmospheric contact surface. If the composition further contains a precious metal component, it is preferably reduced after calcination.
본 발명의 방법은 1 종 이상의 백금족 금속 성분, 금 성분, 은 성분, 망간 성분 및 이들의 혼합물로부터 선택된 촉매 활성 물질과 물로 이루어진 혼합물을 형성시키는 것을 포함한다. 촉매 활성 물질은 적절한 지지체, 바람직하게는 내화 산화물 지지체 상에 있을 수 있다. 귀금속 촉매 물질을 사용할 때 혼합물은 밀링, 하소 및 경우에 따라 환원시킬 수 있다. 하소 단계는 중합체 결합제 밀링 및 첨가 전에 수행될 수 있다. 촉매 활성 물질을 중합체 결합제를 밀링하고 하소하고 첨가하기 전에 환원시키는 것 역시 바람직하다. 슬러리는 카르복실산 화합물 또는 카르복실산기를 함유하는 중합체 또는 그의 유도체를 pH가 약 3 내지 7, 전형적으로는 3 내지 6이 되도록 하는 양을 포함한다. 바람직하게는 산은 촉매 활성 물질과 아세트산의 중량을 기준으로 0.5 내지 15 중량%의 빙초산을 함유한다. 물의 양은 원하는 점도 및 고형분 농도의 슬러리를 얻기에 적합한 대로 첨가시킬 수 있다. 고형분 백분율은 전형적으로는 20 내지 50 중량% 및 바람직하게는 30 내지 40 중량%이다. 바람직한 비히클은 탈이온수 (D.I.)이다. 아세트산은 이미 하소되었을 수도 있는 촉매 활성 물질과 물의 혼합물을 형성시키고 가할 수 있다. 별법으로는, 아세트산을 중합체 결합제와 함께 가할 수 있다. 이산화망간을 촉매로 사용하여 오존을 처리하는 바람직한 조성물은 2,250 g의 탈이온수와 75 g의 아세트산과 혼합되는 약 1,500 g의 이산화망간을 사용하여 만들 수 있다. 혼합물은 1 갤런 볼 밀 중에서 합하고 대략 90%의 입자들이 8 ㎛ 미만이 될 때까지 약 8 시간 동안 볼 밀링한다. 볼 밀을 비우고 150 g의 중합체 결합제를 가한다. 그 다음 혼합물을 롤밀에서 30 분 동안 배합한다. 여기서 얻어지는 혼합물은 아래에 설명한 방법에 따라 자동차 라디에이터와 같은 적절한 기판 상에 코팅될 준비가 된 것이다. The process of the present invention comprises forming a mixture of water with a catalytically active material selected from one or more platinum group metal components, gold components, silver components, manganese components and mixtures thereof. The catalytically active material may be on a suitable support, preferably on a refractory oxide support. When using precious metal catalyst materials the mixture can be milled, calcined and optionally reduced. The calcination step can be performed prior to the polymer binder milling and addition. It is also desirable to reduce the catalytically active material before milling, calcining and adding the polymeric binder. The slurry comprises an amount such that the pH of the polymer or derivative thereof containing the carboxylic acid compound or carboxylic acid group is about 3 to 7, typically 3 to 6. Preferably the acid contains from 0.5 to 15% by weight glacial acetic acid based on the weight of the catalytically active material and acetic acid. The amount of water can be added as appropriate to obtain a slurry of the desired viscosity and solids concentration. Solids percentage is typically 20 to 50% by weight and preferably 30 to 40% by weight. Preferred vehicles are deionized water (D.I.). Acetic acid can form and add a mixture of water and catalytically active material that may have already been calcined. Alternatively, acetic acid can be added with the polymer binder. A preferred composition for treating ozone using manganese dioxide as a catalyst can be made using about 1,500 g of manganese dioxide mixed with 2,250 g of deionized water and 75 g of acetic acid. The mixture is combined in a 1 gallon ball mill and ball milled for about 8 hours until approximately 90% of the particles are less than 8 μm. Empty the ball mill and add 150 g of polymer binder. The mixture is then compounded in a roll mill for 30 minutes. The mixture obtained here is ready to be coated on a suitable substrate such as a car radiator according to the method described below.
촉매 물질 및 라텍스 에멀젼과 같은 중합체 결합제를 포함하는 슬러리 성분들의 상용성이 슬러리를 안정하고 균일하게 유지시키기에 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 본 발명의 목적상, 상용성은 결합제와 촉매 물질이 슬러리 중에서 별개의 입자의 혼합물로 남아있다는 것을 의미한다. 중합체 결합제가 라텍스 에멀젼이고 촉매 물질이 서로 반발하게 하는 전하를 띨때 이들은 상용성이 있으며 슬러리는 안정하여, 액체 비히클, 예를 들면 물과 같은 수성 유체 중에 촉매 물질과 중합체 라텍스가 균일하게 분포된다고 여겨진다. 촉매 물질과 라텍스 에멀젼 입자가 서로 상호간에 반발하지 않는다면, 촉매 물질 상의 라텍스의 비가역적인 응집 작용이 일어날 것이다. 따라서 상기 재료들은 상용성이 없으며, 라텍스가 에멀젼으로부터 빠져나온다.It has been found that the compatibility of slurry components, including catalyst materials and polymeric binders such as latex emulsions, is desirable to keep the slurry stable and uniform. For the purposes of the present invention, compatibility means that the binder and catalyst material remain in the mixture of separate particles in the slurry. It is believed that when the polymeric binder is a latex emulsion and the charges that cause the catalytic materials to repel each other are compatible and the slurry is stable, the catalyst material and the polymer latex are uniformly distributed in an aqueous fluid such as a liquid vehicle, for example water. If the catalyst material and the latex emulsion particles do not repel each other, irreversible aggregation of the latex on the catalyst material will occur. The materials are therefore incompatible and the latex escapes the emulsion.
고표면적 촉매와 유기 라텍스 결합제와의 상용성은 안정하고, 균일한 슬러리를 제조하는데 핵심적인 성질이다. 촉매와 라텍스 에멀젼 입자가 서로 상호간에 반발하지 않는다면, 비가역적인 응집 작용이 일어날 것이다. 이의 결과로 접착성이 불량한 코팅을 생산하게 되는 불안정하고 불균일한 슬러리가 셍성될 것이다. 촉매와 결합제 입자의 상호 반발이 여러 물리적 인자에 의해 조절되더라도, 표면 전하가 핵심 역할을 한다. 라텍스 에멀전 입자는 전형적으로 음이온으로 대전되기 때문에, 촉매 입자는 비숫하게 대전되어야 한다. 그러나, 제타 전위 측정치는 MnO2와 같은 촉매 입자는 단지 약간 음전하를 띠거나, 심지어 양으로 대전된다는 것을 나타내며, 그 결과로서 촉매와 라텍스의 비가역적 응집 작용이 발생한다 (즉, 촉매와 라텍스는 상용성이 없다). 아세트산을 첨가하는 상술한 방법이 본 발명의 슬러리에 점도 조절 등의 확실한 잇점을 제공할지라도, 이는 상용성을 증진시키지는 않으며 심지어 노화 슬러리 안정성에 유해할 수도 있다는 것이 밝혀졌다.The compatibility of high surface area catalysts with organic latex binders is key to the production of stable, uniform slurries. If the catalyst and latex emulsion particles do not repel each other, irreversible agglomeration will occur. This will result in unstable, non-uniform slurries that will produce poor adhesion coatings. Although the mutual repulsion of the catalyst and binder particles is controlled by various physical factors, surface charge plays a key role. Since the latex emulsion particles are typically charged with anions, the catalyst particles must be charged with numbers. However, zeta potential measurements indicate that catalyst particles, such as MnO 2 , are only slightly negatively charged, or even positively charged, as a result of which irreversible aggregation of the catalyst and latex occurs (ie, the catalyst and latex are commercially available). No surname). Although the aforementioned method of adding acetic acid provides certain advantages, such as viscosity control, to the slurry of the present invention, it has been found that this does not enhance compatibility and may even be detrimental to aging slurry stability.
촉매 물질이 양이온으로 또는 약간 음이온으로 대전되는 경우, 슬러리를 보다 염기성으로 만듬으로써 상용성을 향상시킬 수 있다. 슬러리의 pH는 촉매 물질의 산성에 따라 조절할 수 있으며, 바람직한 pH 수준은 6 이상, 바람직하게는 7 이상, 더욱 바람직하게는 8.5 이상이다. 일반적으로, 슬러리는 너무 가성(苛性)이 아니어야 하며 바람직한 상한은 약 11이다. 바람직한 범위는 8.5 내지 11이다.If the catalytic material is charged with cations or slightly anions, compatibility can be improved by making the slurry more basic. The pH of the slurry can be adjusted according to the acidity of the catalyst material and the preferred pH level is at least 6, preferably at least 7 and more preferably at least 8.5. In general, the slurry should not be too caustic and the preferred upper limit is about 11. The preferred range is 8.5-11.
라텍스 에멀젼과 MnO2(크립토멜란)으로 이루어진 슬러리의 pH를 8.5 이상으로 유지하는 것은 결정적이다. pH가 연장된 시간 (일) 동안 8.5 아래로 떨어지면, 결합제와 촉매는 비가역적으로 응집할 것이다. 상기 pH에서 크립토멜란 입자 상의 큰 음전하에도 불구하고, 크립토멜란 함유 슬러리의 장시간 안정성은 달성하기에 곤란하였다. 바람직한 결합제는 폴리(아크릴)산 유도체 기재 결합제이고, 상기 조건하에서 장기간 안정성이 있는 특히 바람직한 결합제는 내셔날 스타치에서 x-4280 아크릴계 라텍스로서 시판되는 아크릴계 라텍스이다. 음이온으로 대전된 라텍스와 촉매 입자를 함유하는 염기성 슬러리와도 장기간의 상용성을 달성하는데 곤란하다는 것으로부터 표면 전하가 중요하더라도 표면 전하가 결합제/촉매 상용성을 결정하는데 단하나의 인자는 아니라는 것을 나타낸다. 역할을 하는 다른 인자는 에멀젼 입자 크기, 계면활성제 패키지 등을 포함한다. 본 방법은 볼 밀링 촉매 슬러리의 pH를 8.5 이상, 바람직하게는 9 이상으로 상승시켜 안정성을 증강시키는 것을 포함한다.It is critical to keep the pH of the slurry consisting of latex emulsion and MnO 2 (cryptomelan) above 8.5. If the pH falls below 8.5 for an extended number of days, the binder and catalyst will irreversibly aggregate. Despite the large negative charge on the cryptomelan particles at this pH, the long term stability of the cryptomelan containing slurry was difficult to achieve. Preferred binders are binders based on poly (acrylic) acid derivatives, and particularly preferred binders with long term stability under these conditions are acrylic latexes sold as x-4280 acrylic latexes at National Starch. It is difficult to achieve long-term compatibility with basic slurries containing anionic latex and catalyst particles, indicating that even if surface charge is important, surface charge is not the only factor in determining binder / catalyst compatibility. . Other factors that play a role include emulsion particle size, surfactant packages, and the like. The method includes raising the pH of the ball milling catalyst slurry to at least 8.5, preferably at least 9 to enhance stability.
슬러리 안정성을 증가시키는 또다른 방법은 pH를 증가시키는 것 이외에 또는 그 대신에 슬러리에 중합체 분산제 등의 계면활성제를 첨가하는 것을 포함한다. 두번째 경우에, 결합제/촉매 상용성은 pH를 증가시키는 대신에 중합체 아크릴레이트 유도 분산제 (특히, 3% 고형분 기준)를 첨가함으로써 달성된다. 그러나, 촉매 입자는 똑같이 대전된 라텍스 입자와 반발할 수 있는 대 음전하가 제공된다는 점에서 결과가 동일하다. 볼 밀링 공정 동안 또는 그 후에 분산제를 첨가할 수 있다. 촉매 입자 상에 대 음전하를 생성함에도 불구하고, 게다가 모든 분산제는 동일하게 작용하지 않는다. 바람직한 분산제는 카르복실산기 또는 에스테르계 염 등의 그의 유도체를 함유하는 중합체로 이루어진다. 바람직한 분산제는 아큐졸 (Accusol) 445 (Rohm & Haas사제)와 콜로이드 226/35 (Rhone-Poulenc사제)를 포함한다. 유용한 분산제 및 분산 기법에 따한 검토가 문헌 [Additives for Dispersion, Rhone-Poulenc 발행, Surfactants & Specialty]에 제시되어 있으며, 이는 참고로 본원에서 인용삽입되어 있다. 유용한 중합체 분산제는 콜로이드TM 중합체 분산제로서 Rhone-Poulenc사가 판매하는 폴리아크릴산 부분 나트륨 염 및 음이온계 공종합체 나트륨염을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말하면, 표면 전하가 촉매/결합제 상용성을 결정하는데 중요한 인자가 되더라도, 단 하나의 인자는 아니다. 일반적으로, 분산제 (특히 콜로이드 226)은 라텍스 결합제의 대부분 종류 (예를 들면, 아크릴수지, 스티렌 아크릴수지, 및 EVA)가 상용성이 있기 때문에 슬러리를 안정화시키는 양호한 작업을 한다. 장기간의 상용성 문제는 분산제의 양을 증가시키고, pH를 어느 정도 상승시키거나 또는 둘다 함으로써 처리할 수 있다.Another method of increasing slurry stability involves adding a surfactant, such as a polymer dispersant, to the slurry in addition to or instead of increasing the pH. In the second case, binder / catalyst compatibility is achieved by adding polymeric acrylate derived dispersants (particularly on a 3% solids basis) instead of increasing the pH. However, the results are the same in that the catalyst particles are provided with large negative charges that can repel equally charged latex particles. Dispersants may be added during or after the ball milling process. Despite the generation of large negative charges on the catalyst particles, in addition, all dispersants do not behave the same. Preferred dispersants consist of polymers containing derivatives thereof, such as carboxylic acid groups or ester salts. Preferred dispersants include Accucus 445 (manufactured by Rohm & Haas) and colloid 226/35 (manufactured by Rhino-Poulenc). A review of useful dispersants and dispersing techniques is presented in Additives for Dispersion, Rhone-Poulenc, Surfactants & Specialty, which is incorporated herein by reference. Useful polymer dispersants include, but are not limited to, polyacrylic acid partial sodium salts and anionic co-complex sodium salts sold by Rhone-Poulenc as colloid ™ polymer dispersants. In other words, although surface charge is an important factor in determining catalyst / binder compatibility, it is not the only factor. In general, dispersants (particularly colloid 226) do a good job of stabilizing the slurry because most types of latex binders (eg, acrylic resins, styrene acrylic resins, and EVA) are compatible. Long term compatibility problems can be addressed by increasing the amount of dispersant, raising the pH to some extent, or both.
상기 설명된 방법은 상용성을 증가시키며 그 결과로 안정한 촉매 슬러리가 생성된다. 두 방법은 촉매 입자 상에 커다란 표면 음전하를 생성하고 이어서 똑같이 대전된(음이온) 라텍스 에멀젼 입자의 존재 하에 촉매를 안정화시킨다. 두가지 시스템의 경우, 중합체 결합제의 10 중량% 부하 (고형분 기준)일때 접착성이 양호함이 관찰되었다( 즉, 촉매는 코팅 단일체의 면을 벗겨낼 수 없다). 5 %에서, 접착성은 양호하지 않으며, 최적의 부하는 바람직하게는 그 사이 어느 경우이다.The process described above increases compatibility and results in a stable catalyst slurry. Both methods produce large surface negative charges on the catalyst particles and then stabilize the catalyst in the presence of equally charged (anion) latex emulsion particles. For both systems, good adhesion was observed at 10 wt% load (based on solids) of the polymer binder (ie, the catalyst could not strip off the side of the coating monolith). At 5%, the adhesion is not good and the optimal load is preferably in either case.
상기의 방법들이 MnO2/라텍스 슬러리의 상용성을 증가시키는 것으로 나타난 반면, 본 발명은 음이온으로 대전된 라텍스 에멀젼을 사용하는 시스템에 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로 촉매 입자를 안정시키기 위하여 당업계의 숙련가들은 양이온계 라텍스 에멀젼을 사용하여, 양이온계 계면활성제 및(또는) 분산제 패키지를 사용하여 슬러리 상용성이 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.While the above methods have been shown to increase the compatibility of MnO 2 / latex slurries, the present invention is not limited to systems using an anion charged latex emulsion. Those skilled in the art will likewise appreciate that slurry compatibility can be achieved using cationic surfactants and / or dispersant packages using cationic latex emulsions to stabilize catalyst particles.
현재의 중합체 슬러리, 특히 중합체 라텍스 슬러리는 농후제, 살생물제, 산화방지제 등의 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다.Current polymer slurries, particularly polymer latex slurries, may include conventional additives such as thickeners, biocides, antioxidants, and the like.
공해물질 처리 조성물은 분무 코팅, 분말 코팅, 또는 브러싱 또는 표면을 촉매 슬러리에 담갔다 꺼내는 것과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 대기 접촉 표면에 도포될 수 있다. The pollutant treating composition may be applied to the atmospheric contact surface by any suitable means, such as spray coating, powder coating, or brushing or dipping the surface into and out of the catalyst slurry.
대기 접촉 표면은 바람직하게는 세정하여 표면 오물, 특히 표면에 대한 공해물질 처리 조성물의 접착이 불량하게 만들 수도 있는 오일을 제거한다. 가능한 경우에는 표면이 위치한 기판을 표면 오물 및 오일을 휘발 또는 연소시키기에 충분히 높은 온도로 가열하는 것이 바람직하다. The atmospheric contact surface is preferably cleaned to remove surface dirt, especially oils that may result in poor adhesion of the pollutant treating composition to the surface. Where possible, it is desirable to heat the substrate on which the surface is located to a temperature high enough to volatilize or burn the surface dirt and oil.
대기 접촉 표면이 있는 기판이 알루미늄 라디에이터와 같이 승온을 견딜 수 있는 재료로 만들어진 경우에는 기판 표면을 촉매 조성물, 바람직하게는 오존, 일산화탄소 및(또는) 탄화수소류 촉매 조성물에 대한 접착력을 향상시키는 방식으로 처리할 수 있다. 한 가지 방법은 라디에이터와 같은 알루미늄 기판을 표면에 산화알루미늄으로 된 얇은 층이 형성되기에 충분한 온도로 공기 중에서 충분한 시간 동안 가열하는 것이다. 이것은 접착에 방해가 될 수도 있는 오일을 제거함으로써 표면을 세정하는 데 도움이 된다. 또한, 표면이 알루미늄이면 라디에이터를 공기 중에서 0.5 내지 24 시간, 바람직하게는 8 내지 24 시간 및 더욱 바람직하게는 12 내지 20 시간 동안 350?? 내지 500??, 바람직하게는 400 내지 500?? 및 더욱 바람직하게는 425?? 내지 475??로 가열함으로써 충분한 층의 산화된 알루미늄이 형성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 일부 경우에는, 알루미늄 라디에이터를 공기 중, 450??에서 16 시간 동안 가열했을 때 하도층을 사용하지 않고도 충분한 접착력이 얻어졌다. 이 방법은 라디에이터 또는 에어 컨디셔너 응축기와 같은 새로운 표면이 원 부품 또는 대체품으로서 모터 차량 내에 조립되기 전에 코팅을 도포할 때 특히 유용하다. If a substrate with an atmospheric contact surface is made of a material that can withstand elevated temperatures, such as an aluminum radiator, the substrate surface is treated in a manner that enhances adhesion to the catalyst composition, preferably ozone, carbon monoxide and / or hydrocarbons catalyst composition. can do. One method is to heat an aluminum substrate, such as a radiator, for a sufficient time in air to a temperature sufficient to form a thin layer of aluminum oxide on the surface. This helps to clean the surface by removing oil that may interfere with adhesion. Further, if the surface is aluminum, the radiator is placed at 350 ° C. for 0.5 to 24 hours, preferably 8 to 24 hours and more preferably 12 to 20 hours in air. To 500 ??, preferably 400 to 500 ?? And more preferably 425 ?? It has been found that a sufficient layer of oxidized aluminum can be formed by heating to from 475 ° to 475 °. In some cases, sufficient adhesion was obtained without using an undercoat layer when the aluminum radiator was heated in air at 450 ° C. for 16 hours. This method is particularly useful when applying a coating before a new surface, such as a radiator or air conditioner condenser, is assembled in a motor vehicle as an original part or replacement.
접착력은 기판에 하도 또는 프리코팅을 도포함으로써 향상될 수 있다. 유용한 하도 또는 프리코팅에는 위에 논의된 종류의 내화 산화물 지지체가 포함되며 알루미나가 바람직하다. 대기 접촉 표면과 오존 촉매 조성물로 된 상도 간의 접착력을 증가시키는 데 바람직한 하도는 본 명세서에 참고로 포함시키는, 양수인이 공통되는 미국 특허 제5,422,331호에 기재되어 있다. 하도층은 미세 입상 내화 금속 산화물과 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아 졸에서 선택된 졸의 혼합물로 이루어지는 것으로 개시되어 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 기존 차량에 있는 표면은 라디에이터, 라디에이터 팬 또는 에어 컨디셔너 응축기와 같은 기판이 차량에 위치한 채로 코팅시킬 수 있다. 촉매 조성물은 표면에 직접적으로 도포될 수 있다. 더 많은 접착이 희망되는 경우에는 위에 언급한 바와 같이 하도를 사용할 수 있다. Adhesion can be improved by applying undercoat or precoating to the substrate. Useful undercoats or precoats include refractory oxide supports of the kind discussed above, with alumina being preferred. Preference for increasing the adhesion between the atmospheric contact surface and the top coat of the ozone catalyst composition is described in commonly assigned U. S. Patent No. 5,422, 331, which is incorporated herein by reference. The undercoat is disclosed to consist of a mixture of fine particulate refractory metal oxides and sol selected from silica, alumina, zirconia and titania sol. According to the method of the present invention, surfaces in existing vehicles can be coated with substrates such as radiators, radiator fans or air conditioner condensers positioned in the vehicle. The catalyst composition can be applied directly to the surface. If more adhesion is desired, the undercoat can be used as mentioned above.
라디에이터를 차량에서 분리시키는 것이 실제적인 경우, 활성화 알루미나, 실리카-알루미나, 벌크 티타니아, 티타늄 졸, 실리카 지르코니아, 망간 지르코니아 및 기타언급된 것들과 같은 지지체 물질을 슬러리로 형성시키고 바람직하게는 실리카 졸과 함께 기판 상에 코팅하여 접착력을 향상시킬 수 있다. 프리코팅된 기판은 후속적으로 백금 및(또는) 팔라듐 염과 같은 가용성 귀금속 염 및 경우에 따라서는 질산망간으로 코팅될 수 있다. 코팅된 기판은 이어서 오븐에서 팔라듐 및 망간 성분을 하소시켜 그의 산화물을 형성시키기에 충분한 시간 (350?? 내지 550??에서 0.5 내지 12 시간) 동안 공기 중에서 가열할 수 있다. If it is practical to separate the radiator from the vehicle, support materials such as activated alumina, silica-alumina, bulk titania, titanium sol, silica zirconia, manganese zirconia and others mentioned are formed into a slurry and preferably together with the silica sol Coating on the substrate can improve the adhesion. The precoated substrate may subsequently be coated with soluble noble metal salts, such as platinum and / or palladium salts and optionally manganese nitrate. The coated substrate may then be heated in air for a time (0.5-12 hours at 350'-550 ') to calcinate the palladium and manganese components in an oven to form their oxides.
본 발명은 대기 접촉 표면 상에 지지되는 흡착 조성물로 이루어질 수 있다. 흡착 조성물은 탄화수소류 및 이산화황과 같은 기체상 공해물질뿐 아니라 입상 탄화수소류, 그을음, 꽃가루, 세균 및 병균과 같은 입상 물질을 흡착하는 데 사용될 수 있다. 유용한 지지되는 조성물은 제올라이트와 같은 흡착제를 포함하여 탄화수소류를 흡착할 수 있다. 유용한 제올라이트 조성물은 본 명세서에 참고로 포함시키는, 발명의 명칭이 "Nitrous Oxide Decomposition Catalyst"이고 1994년 12월 8일 공개된 국제 특허 공개 제94/27709호에 설명되어 있다. 특히 바람직한 제올라이트는 베타 제올라이트 및 탈알루미늄 제올라이트 Y이다. The present invention may consist of an adsorption composition supported on an atmospheric contact surface. The adsorption composition can be used to adsorb particulate matter such as particulate hydrocarbons, soot, pollen, bacteria and germs as well as gaseous pollutants such as hydrocarbons and sulfur dioxide. Useful supported compositions can adsorb hydrocarbons, including adsorbents such as zeolites. Useful zeolite compositions are described in International Patent Publication No. 94/27709, entitled "Nitrous Oxide Decomposition Catalyst," published December 8, 1994, which is incorporated herein by reference. Particularly preferred zeolites are beta zeolites and dealumination zeolites Y.
탄소, 바람직하게는 활성화 탄소는 활성화 탄소 및 당업계에 공지된 중합체와 같은 결합제로 이루어진 탄소 흡착 조성물로 제조할 수 있다. 탄소 흡착 조성물은 대기 접촉 표면에 도포할 수 있다. 활성화 탄소는 탄화수소류, 휘발성 유기 성분, 세균, 꽃가루 등을 흡착할 수 있다. 또다른 흡착 조성물은 SO3를 흡착할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 특히 유용한 SO3 흡착제는 산화칼슘이다. 산화칼슘은 황산칼슘으로 전환된다. 산화칼슘 흡착제 조성물은 이산화황을 삼산화황-이어서 산화칼슘 상에 흡착되어 황산칼슘을 형성할 수 있는-으로 전환시키는 데 사용할 수 있는 바나듐 또는 백금 촉매 역시 함유할 수 있다.Carbon, preferably activated carbon, can be prepared from carbon adsorption compositions consisting of activated carbon and binders such as polymers known in the art. The carbon adsorption composition can be applied to the atmospheric contact surface. Activated carbon can adsorb hydrocarbons, volatile organic components, bacteria, pollen and the like. Another adsorption composition may comprise a component capable of adsorbing SO 3 . A particularly useful SO 3 adsorbent is calcium oxide. Calcium oxide is converted to calcium sulfate. The calcium oxide adsorbent composition may also contain a vanadium or platinum catalyst that can be used to convert sulfur dioxide into sulfur trioxide, which can then be adsorbed onto calcium oxide to form calcium sulfate.
주변 조건 또는 주변 작동 조건에서 공해물질을 함유하는 대기 공기를 처리하는 방법 이외에, 본 발명은 본 분야에 공지된 것과 같은 전기적으로 가열된 촉매상에 지지된 종래의 삼원 촉매를 사용하는 탄화수소류, 질소 산화물 및 잔류 일산화탄소의 촉매적 산화반응 및(또는) 환원반응을 고려하는 것이다. 전기적으로 가열된 촉매는 도 1에서 설명된 전기적으로 가열된 촉매 단일체 (56)상에 위치할 수 있다. 그러한 전기적으로 가열된 촉매 기판은 당 분야에 공지되어 있으며, 미국 특허 제5,308,591호 및 제5,317,869호에 기재되어 있으며, 본원에 참고로 도입될 수 있다. 본 발명의 목적상, 전기적으로 가열된 촉매는 유동 방향에 알맞는 적합한 두께, 바람직하게는 1/8 인치 내지 12 인치, 더욱 바람직하게는 0.5 인치 내지 3 인치의 두께를 갖는 금속 허니콤이다. 전기적으로 가열된 촉매가 좁은 공간에 맞추어야 할 때, 0.25 내지 1.5 인치 두께일 수 있다. 바람직한 지지체는 통로가 개방되어 공기 유동이 전방 (26)으로부터 들어오고 팬 (20)에 대한 방향으로 단일체 (56)을 통하여 통과하도록 담체의 입구면으로부터 출구면으로 통하여 확장되는 복수의 미세의 평행한 기체 유동 통로를 갖는 유형의 단일체 담체이다. 바람직하게는 통로는 기본적으로 그 입구로부터 출구까지 직선이고, 통로를 통과하는 기체 흐름이 촉매 물질과 접촉하도록 촉매 물질이 워시도장 (washcoat)으로 코팅된 벽에 의하여 한정된다. 단일체 담체의 유동 통로는 사다리꼴, 직사각형, 정방형, 탄원형, 육각형, 난형, 환형, 또는 본 분야에 공지된 주름잡힌 납작한 형태인 금속 성분으로부터 형성된 임의의 적합한 단면형과 크기일 수 있는 얇은 벽 채널이다. 그러한 구조는 1 in2의 단면적 당 약 60 내지 600 이상의 가스 입구공 ("셀")을 포함할 수 있다. 이 단일체는 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있으며, 바람직하게는 전류의 인가시 가열될 수 있다. 적용하기에 적합한 촉매는 상기 인용된 것처럼 탄화수소류 및 일산화탄소의 산화반응 뿐만 아니라, 질소 산화물의 환원반응을 강화할 수 있는 삼원 촉매 (TWC)이다. 유용한 TWC 촉매는 미국 특허 제4,714,694호; 제4,738,947호; 제5,010,051호; 5,057,483호 및 제5,139,992호에서 인용된다.In addition to the process of treating atmospheric air containing pollutants at ambient or ambient operating conditions, the present invention relates to hydrocarbons, nitrogen, using conventional three-way catalysts supported on electrically heated catalysts as known in the art. Consideration is given to the catalytic oxidation and / or reduction of oxides and residual carbon monoxide. The electrically heated catalyst may be located on the electrically heated catalyst monolith 56 described in FIG. 1. Such electrically heated catalyst substrates are known in the art and are described in US Pat. Nos. 5,308,591 and 5,317,869, which may be incorporated herein by reference. For the purposes of the present invention, the electrically heated catalyst is a metal honeycomb having a suitable thickness suitable for the flow direction, preferably 1/8 inch to 12 inches, more preferably 0.5 inch to 3 inches. When the electrically heated catalyst has to fit in a narrow space, it can be 0.25 to 1.5 inches thick. The preferred support is a plurality of fine parallels extending from the inlet side to the outlet side of the carrier such that the passage is open such that air flow enters from the front 26 and passes through the monolith 56 in the direction to the fan 20. It is a monolithic carrier of the type having a gas flow passage. Preferably the passage is essentially straight from its inlet to its outlet and is defined by a wall coated with a washcoat such that the gas flow through the passage is in contact with the catalytic material. The flow path of the monolithic carrier is a thin wall channel that can be of any suitable cross-sectional shape and size formed from a metal component that is trapezoidal, rectangular, square, ovoid, hexagonal, ovoid, annular, or corrugated flat form known in the art. . Such structures may include at least about 60 to 600 gas inlet holes (“cells”) per cross-sectional area of 1 in 2 . This monolith can be made of any suitable material and can preferably be heated upon application of a current. Suitable catalysts for application are ternary catalysts (TWCs) which can enhance the oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide as well as the reduction of nitrogen oxides as recited above. Useful TWC catalysts are described in US Pat. No. 4,714,694; 4,738,947; 5,010,051; 5,010,051; 5,057,483 and 5,139,992.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 더욱 자세하게 설명되나, 이것은 본 발명의 범위를 제한할 목적은 아니다.The invention is illustrated in more detail by the following examples, which are not intended to limit the scope of the invention.
<실시예 1><Example 1>
1993년형 닛산 알티마 라디에이터 코어 (닛산 부품 번호 21460-1E400)를 공기 중에서 450??로 16 시간 동안 열처리하여 표면을 세정하고 산화시킨 다음, 실리카-알루미나를 함유한 수성 슬러리를 라디에이터 채널을 통해 붓고 잉여분을 공기총으로 불어낸 다음 실온에서 팬을 이용해 건조시키고, 450??로 하소시킴으로써 일부분에 고표면적 실리카-알루미나 하도(undercoat) (건조 부하 = 0.23 g/in3)를 코팅시켰다. 실리카-알루미나 슬러리는 고표면적 하소 SRS-II 알루미나 (Davison)를 아세트산 (알루미나 기준 0.5%) 및 물 (총 고형분 약 20%)과 함께 볼 밀링하여 90%의 입자 크기가 < 4 ㎛가 되게 함으로써 제조하였다. 볼 밀링된 재료를 이어서 날코 실리카 졸 (#91SJ06S-고형분 28%)과 25%/75%의 비율로 배합하였다. SRS-II 알루미나는 xSiO2·yAl2O3·zH2O의 구조를 가지며 활성화 후에는 92-95 중량% Al2O3와 4-7 중량% SiO2인 것으로 명시되어 있다. BET 표면적은 하소 후 최소 260 m2/g인 것으로 명시되어 있다.The 1993 Nissan Altima Radiator Core (Nissan Part No. 21460-1E400) was heat treated with 450 ° C. in air for 16 hours to clean and oxidize the surface, then poured an aqueous slurry containing silica-alumina through the radiator channel and Blowing with an air gun, drying with a pan at room temperature, and calcining at 450 ° were coated in part with a high surface area silica-alumina undercoat (dry load = 0.23 g / in 3 ). Silica-alumina slurry is prepared by ball milling a high surface area calcined SRS-II alumina (Davison) with acetic acid (0.5% based on alumina) and water (about 20% total solids) so that 90% of the particle size is <4 μm. It was. The ball milled material was then blended with the nalco silica sol (# 91SJ06S-28% solids) at a rate of 25% / 75%. SRS-II alumina has a structure of xSiO 2 · yAl 2 O 3 · zH 2 O and after activation is specified to be 92-95 wt% Al 2 O 3 and 4-7 wt% SiO 2 . The BET surface area is stated to be at least 260 m 2 / g after calcination.
고표면적 SRS-II 알루미나 (Davison)를 충분한 팔라듐 테트라아민 아세테이트를 함유한 수용액으로 초기 습윤 지점까지 함침시킴으로써 Pd/Mn/Al2O3 촉매 슬러리 (명목상 알루미나 상 10 중량% 팔라듐)를 제조하였다. 여기서 얻어지는 분말을 건조시킨 다음 450??에서 1 시간 동안 하소시켰다. 이 분말을 후속적으로 고전단력 하에서 질산망간의 수용액 (알루미나 분말 상 5.5 중량% MnO2와 동등한 양) 및 충분한 희석수와 혼합하여 고형분 32-34%의 슬러리를 얻었다. 라디에이터를 이 슬러리로 코팅시키고, 팬을 사용하여 공기 중에서 건조시킨 다음 450??에서 16 시간 동안 공기 중 하소시켰다. 이 오존 파괴 촉매는 고표면적 SRS-II 알루미나 상에 팔라듐 (건조 부하 = 263 g/라디에이터 부피 ft3) 및 이산화망간 (건조 부하 = 142 g/ft3)을 함유하였다. 헤더로도 지칭되는 냉매 탱크와 재조립한 부분 코팅된 라디에이터를 도 8에 도시하였다.Pd / Mn / Al 2 O 3 catalyst slurry (nominal 10 wt% palladium on alumina) was prepared by impregnating high surface area SRS-II alumina (Davison) to an initial wetting point with an aqueous solution containing sufficient palladium tetraamine acetate. The powder obtained here was dried and then calcined at 450 ?? for 1 hour. This powder was subsequently mixed with an aqueous solution of manganese nitrate (equivalent to 5.5 wt.% MnO 2 on alumina powder) and sufficient dilution water under high shear to give a slurry of solids 32-34%. The radiator was coated with this slurry, dried in air using a fan and then calcined in air at 450 ° for 16 hours. This ozone depletion catalyst contained palladium (dry load = 263 g / radiator volume ft 3 ) and manganese dioxide (dry load = 142 g / ft 3 ) on high surface area SRS-II alumina. A partially coated radiator reassembled with a refrigerant tank, also referred to as a header, is shown in FIG. 8.
코팅된 촉매의 오존 파괴 성능은 주어진 농도의 오존을 함유한 공기 스트림을 라디에이터 채널을 통해 주행 속도의 전형적인 면속도로 불어넣은 다음 라디에이터의 배면을 나오는 오존의 농도를 측정함으로써 산정하였다. 공기의 온도는 약 20??였고 이슬점은 약 35??였다. 냉매 액체를 약 50 ??에서 라디에이터를 통하여 순환시켰다. 오존 농도는 0.1-0.4 ppm 범위였다. 오존 전환율은 시간 당 12.5 마일 (mph)과 동등한 선형 공기 속도 (면속도)에서 43%, 25 mph에서 33%, 37.5 mph에서 30% 및 49 mph에서 24%인 것으로 측정되었다. The ozone depletion performance of the coated catalyst was estimated by blowing an air stream containing a given concentration of ozone through the radiator channel at a typical face velocity of travel speed and then measuring the concentration of ozone exiting the back of the radiator. The air temperature was about 20 ° and the dew point was about 35 °. The refrigerant liquid was circulated through the radiator at about 50 degrees Celsius. Ozone concentrations ranged from 0.1-0.4 ppm. Ozone conversion was measured to be 43% at linear air velocity (surface velocity) equivalent to 12.5 miles per hour (mph), 33% at 25 mph, 30% at 37.5 mph and 24% at 49 mph.
<실시예 2 (비교)>Example 2 (comparative)
실시예 1에 사용된 동일한 라디에이터의 촉매로 코팅되지 않았던 일부분을 오존 파괴 성능에 대해 마찬가지로 평가하였다 (즉, 대조 실험). 오존의 전환은 전혀 관찰되지 않았다. Portions that were not coated with the catalyst of the same radiator used in Example 1 were similarly evaluated for ozone depletion performance (ie, control experiments). No conversion of ozone was observed.
<실시예 3><Example 3>
450??에서 공기중 60 시간 동안 열처리한 후, 링컨 타운 카 라디에이터 코어 (부품 #F1VY-8005-A)를 다양한 상이한 오존 파괴 촉매 조성물 (즉, 상이한 촉매, 촉매 부하, 결합제 조성 및 열처리)을 사용하여 6" x 6" 사각 조각으로 순차적으로 코팅하였다. 라디에이터 조각 중 몇몇은 고표면적 알루미나 또는 실리카-알루미나로 프리코팅하고 촉매로 코팅하기 전에 450??에서 하소시켰다. 실제 코팅은 특정한 촉매 조성물을 함유한 수성 슬러리를 라디에이터 채널을 통해 붓고 잉여분을 공기총으로 불어낸 다음 실온에서 팬을 이용해 건조시킴으로써 실시예 1과 비슷하게 실행하였다. 그 다음 라디에이터 코어를 120??에서 건조시키거나, 120??에서 건조시킨 다음 400 내지 450??에서 하소시켰다. 그 다음 라디에이터 코어를 플라스틱 탱크에 재부착하고 각종 촉매의 오존 파괴 성능을 라디에이터 표면 온도 약 40?? 내지 50?? 및 면속도 10 mph에서 실시예 1에 설명된 대로 측정하였다.After 60 hours of air treatment at 450 ° C., the Lincoln Town car radiator core (part # F1VY-8005-A) was subjected to various different ozone depleting catalyst compositions (ie different catalysts, catalyst loads, binder compositions and heat treatments). Coated sequentially into 6 "x 6" square pieces. Some of the radiator pieces were pre-coated with high surface area alumina or silica-alumina and calcined at 450 ° before coating with catalyst. The actual coating was performed similarly to Example 1 by pouring an aqueous slurry containing a specific catalyst composition through a radiator channel, blowing off the excess with an air gun and drying with a pan at room temperature. The radiator cores were then dried at 120 'or dried at 120' and then calcined at 400 to 450 '. The radiator core is then reattached to the plastic tank and the ozone depletion performance of the various catalysts To 50 ?? And a face velocity of 10 mph as measured in Example 1.
하기 표 I은 라디에이터 상에 코팅한 여러 가지 촉매를 요약한 것이다. 촉매 슬러리 제조의 상세한 사항을 아래에 제시하였다.Table I below summarizes the various catalysts coated on the radiator. Details of catalyst slurry preparation are given below.
Pt/Al2O3 촉매 (명목상 Al2O3 상 2 중량% Pt)는 아민에 용해된 H2Pt(OH)6에서 유도된 114 g의 백금 염 용액 (17.9% Pt)을 520 g의 물에 용해시킨 것을 1000 g의 Condea SBA-150 고표면적 (약 150 m2/g으로 명기) 알루미나 분말에 함침시킴으로써 제조하였다. 후속적으로 49.5 g의 아세트산을 가하였다. 그 다음 분말을 110??에서 1 시간 동안 건조시키고 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 그 다음 촉매 슬러리는 볼 밀에서 875 g의 분말을 1069 g의 물 및 44.6 g의 아세트산에 가하고 혼합물을 입자 크기가 90% < 10 ㎛가 되게 분쇄시킴으로써 제조하였다. (조각 1 및 4)Pt / Al 2 O 3 catalyst (2 wt% Pt nominally Al 2 O 3 phase) was charged with 520 g of 114 g of platinum salt solution (17.9% Pt) derived from H 2 Pt (OH) 6 dissolved in amine. Dissolved in was prepared by impregnating 1000 g of Condea SBA-150 high surface area (specified at about 150 m 2 / g) alumina powder. Subsequently 49.5 g of acetic acid were added. The powder was then dried at 110 ° for 1 hour and calcined at 550 ° for 2 hours. The catalyst slurry was then prepared by adding 875 g of powder to 1069 g of water and 44.6 g of acetic acid in a ball mill and grinding the mixture to a particle size of 90% <10 μm. (Pieces 1 and 4)
탄소 촉매 슬러리는 미국 뉴저지주 엘름우드 파크 소재 그랜트 인더스트리즈, 인크. (Grant Industries, Inc.)사에서 구입한 제제 (고형분 29%)였다. 이 탄소는 코코넛 과피에서 유도된 것이다. 여기에는 아크릴계 결합제 및 소포제가 있다 (조각 8 및 12)Carbon catalyst slurries are available from Grant Industries, Inc., Elmwood Park, NJ. It was a formulation (solid content 29%) purchased from (Grant Industries, Inc.). This carbon is derived from coconut husks. These include acrylic binders and antifoams (pieces 8 and 12)
카룰라이트R 200 촉매 (CuO/MnO2)는 먼저 1000 g의 카룰라이트R 200 (미국 일리노이주 시카고 소재 카루스 케미칼 캄파니에서 구입)을 1500 g의 물과 볼 밀링하여 입자 크기가 90% < 6 ㎛가 되게 함으로써 제조하였다. 카룰라이트R 200은 60 내지 75 중량%의 MnO2, 11 내지 14 중량%의 CuO 및 15 내지 16 중량%의 Al2O3를 함유하는 것으로 명시되어 있다. 생성되는 슬러리를 고형분 약 28%로 희석한 다음 3% (고형분 기준) 날코 #1056 실리카 졸 또는 2% (고형분 기준) 나쇼날 스타치 #x4260 아크릴 공중합체 중 하나와 혼합하였다. (조각 5, 9 및 10)The Carulite R 200 catalyst (CuO / MnO 2 ) was first ball milled with 1000 g of Carulite R 200 (purchased from Carus Chemical Company, Chicago, Illinois) with 1500 g of water to achieve a particle size of 90% <6 μm. Prepared by Carrullite R 200 is specified to contain 60 to 75 wt% MnO 2 , 11 to 14 wt% CuO and 15 to 16 wt% Al 2 O 3 . The resulting slurry was diluted to about 28% solids and then mixed with either 3% (based on solids) Nalco # 1056 silica sol or 2% (based on solids) National Starch # x4260 acrylic copolymer. (Pieces 5, 9 and 10)
Pd/Mn/Al2O3 촉매 슬러리 (명목상 알루미나 상 10 중량% Pd)는 실시예 1에 기재된 대로 제조하였다. (조각 2, 3 및 6)Pd / Mn / Al 2 O 3 catalyst slurry (10 wt.% Pd on nominal alumina) was prepared as described in Example 1. (Pieces 2, 3, and 6)
I.W. (초기 습윤) Pd/Mn/Al2O3 촉매 (명목상 알루미나 기준 8% Pd 및 5.5% MnO2)는 먼저 고표면적 SRS-II 알루미나 (Davison)를 팔라듐 테트라아민 아세테이트를 함유한 수용액으로 초기 습윤 지점까지 함침시킴으로써 비슷하게 제조하였다. 건조 및 그에 이어 분말을 450??에서 2 시간 동안 하소시킨 후, 질산망간을 함유한 수용액으로 분말을 초기 습윤 지점까지 재함침시켰다. 다시, 건조 및 450??에서 2 시간 동안 하소시킨 후, 볼 밀에서 분말을 아세트산 (촉매 분말의 3 중량%) 및 고형분 35%의 슬러리를 생성시키기에 충분한 물과 혼합하였다. 다음으로 이 혼합물을 입자 크기가 90% < 8 ㎛가 될 때까지 분쇄하였다. (조각 7 및 11)IW (Initial Wet) Pd / Mn / Al 2 O 3 catalyst (nominal 8% Pd and 5.5% MnO 2 based on alumina) was first wetted with an aqueous solution containing palladium tetraamine acetate with high surface area SRS-II alumina (Davison). Similar preparation was made by impregnation to the point. After drying and subsequent calcination of the powder at 450 ° C. for 2 hours, the powder was re-impregnated to an initial wetting point with an aqueous solution containing manganese nitrate. Again, after drying and calcining at 450 ° for 2 hours, the powder was mixed in a ball mill with sufficient water to produce a slurry of acetic acid (3% by weight of catalyst powder) and 35% solids. This mixture was then ground until the particle size became 90% <8 μm. (Pieces 7 and 11)
SiO2/Al2O3 프리코팅 슬러리는 실시예 1에 설명된 대로 제조하였다. (조각 3 및 11)SiO 2 / Al 2 O 3 precoat slurry was prepared as described in Example 1. (Pieces 3 and 11)
Al2O3 프리코팅 슬러리는 고표면적 Condea SBA-150 알루미나를 아세트산 (알루미나 기준 5 중량%) 및 물 (총 고형분 약 44%)과 함께 볼 밀링하여 입자 크기가 90% < 10 ㎛가 되게 함으로써 제조하였다. (조각 9 및 12)Al 2 O 3 pre-coating slurry is prepared by ball milling high surface area Condea SBA-150 alumina with acetic acid (5% by weight based on alumina) and water (about 44% total solids) so that the particle size is 90% <10 μm. It was. (Pieces 9 and 12)
결과를 표 I에 요약하였다. 조각 #4에 대해서는 자동차가 5,000 마일 주행한 후의 일산화탄소 전환율을 실시예 1에 열거된 조건에서 측정하였다. 라디에이터 온도 50?? 및 선형 속도 10 mph에서 전환이 전혀 관찰되지 않았다. The results are summarized in Table I. For Segment # 4, the carbon monoxide conversion rate after the vehicle ran 5,000 miles was measured under the conditions listed in Example 1. Radiator temperature 50 ?? And no conversion was observed at 10 mph linear speed.
<실시예 4><Example 4>
1993년형 닛산 알티마 라디에이터 코어 (닛산 부품 번호 21460-1E400)를 공기 중에서 400??로 16 시간 동안 열처리한 다음, 알루미나를 함유한 수성 슬러리를 라디에이터 채널을 통해 붓고 잉여분을 공기총으로 불어낸 다음 실온에서 팬을 이용해 건조시키고, 400??로 하소시킴으로써 일부분에 Condea 고표면적 SBA-150 알루미나 (건조 부하 = 0.86 g/in3)를 코팅시켰다. 알루미나 프리코팅 슬러리는 실시예 3에 설명된 대로 제조하였다. 그 다음 7 가지 상이한 CO 파괴 촉매 (표 II)를 사용하여 라디에이터를 2" x 2" 조각으로 순차적으로 코팅하였다. 각 코팅은 특정한 촉매 조성물을 함유한 수성 슬러리를 라디에이터 채널을 통해 붓고 잉여분을 공기총으로 불어낸 다음 실온에서 팬을 이용해 건조시킴으로써 도포되었다.The 1993 Nissan Altima Radiator Core (Nissan Part No. 21460-1E400) was heat treated for 16 hours at 400 ° in air, then an aqueous slurry containing alumina was poured through the radiator channel and the excess was blown into the air gun and then panned at room temperature. Was coated with Condea high surface area SBA-150 alumina (dry load = 0.86 g / in 3 ) by drying to 400 ??. Alumina precoated slurries were prepared as described in Example 3. The radiator was then sequentially coated into 2 "x 2" pieces using seven different CO destruction catalysts (Table II). Each coating was applied by pouring an aqueous slurry containing a specific catalyst composition through a radiator channel, blowing off the excess with an air gun and drying with a pan at room temperature.
카룰라이트R 및 2% Pt/Al2O3 촉매 (각각 조각 #4 및 #6)는 실시예 3에 기재된 과정에 따라 제조하였다. 3% Pt/ZrO2/SiO2 촉매 (조각 #3)는 먼저 510 g의 지르코니아/실리카 프릿 (95% ZrO2/5% SiO2 - Magnesium Elektron XZO678/01)을 500??에서 1 시간 동안 하소시킴으로써 만들었다. 그 다음 촉매 슬러리는 480 g의 탈이온수, 468 g의 얻어진 분말, 42 g의 빙초산, 및 아민으로 가용화시킨 H2Pt(OH)6에서 유도된 79.2 g의 백금 염 용액 (18.2% Pt)을 더함으로써 제조하였다. 여기서 얻어진 혼합물을 8 시간 동안 볼 밀에서 분쇄하여 입자 크기가 90% < 3 ㎛가 되게 하였다.Carrullite R and 2% Pt / Al 2 O 3 catalysts (pieces # 4 and # 6, respectively) were prepared following the procedure described in Example 3. 3% Pt / ZrO 2 / SiO 2 catalyst (piece # 3) first calcined 510 g of zirconia / silica frit (95% ZrO 2 /5% SiO 2 -Magnesium Elektron XZO678 / 01) at 500 ?? for 1 hour Made by. The catalyst slurry then further added 79.2 g of platinum salt solution (18.2% Pt) derived from 480 g of deionized water, 468 g of the obtained powder, 42 g of glacial acetic acid, and H 2 Pt (OH) 6 solubilized with an amine. It was prepared by. The mixture obtained here was ground in a ball mill for 8 hours to give a particle size of 90% <3 μm.
3% Pt/TiO2 촉매 (조각 #7)는 통상의 블렌더에서 500 g의 TiO2 (Degussa P25), 500 g의 탈이온수, 12 g의 진한 수산화암모늄, 및 아민에 용해된 H2Pt(OH)6에서 유도된 82 g의 백금 염 용액 (18.2% Pt)을 혼합함으로써 제조하였다. 5 분 동안 배합하여 입자 크기가 90% < 5 ㎛가 되게 한 다음, 32.7 g의 날코 1056 실리카 졸 및 고형분 함량을 약 22%로 감소시키기에 충분한 탈이온수를 가하였다. 여기서 얻어지는 혼합물을 롤 밀에서 배합하여 모든 성분을 혼합시켰다.3% Pt / TiO 2 catalyst (piece # 7) was prepared in 500 g of TiO 2 (Degussa P25), 500 g of deionized water, 12 g of concentrated ammonium hydroxide, and H 2 Pt (OH) in a conventional blender. 82 g of platinum salt solution (18.2% Pt) derived from 6 ). Five minutes of blending resulted in a particle size of 90% <5 μm, then sufficient deionized water was added to reduce 32.7 g of nalco 1056 silica sol and solids content to about 22%. The mixture obtained here was blended in a roll mill to mix all the components.
3% Pt/Mn/ZrO2 촉매 슬러리 (조각 #5)는 볼 밀에서 금속 중량을 기준으로 20 중량% 망간과 80 중량% 지르코늄의 공침물로 이루어진 망간/지르코니아 프릿 (Magnesium Elektron XZO719/01) 70 g, 100 g의 탈이온수, 3.5 g의 아세트산, 및 아민으로 가용화시킨 H2Pt(OH)6에서 유도된 11.7 g의 백금 염 용액 (18.2% Pt)을 배합함으로써 제조하였다. 여기서 얻어진 혼합물을 16 시간 동안 분쇄하여 입자 크기가 90% < 10 ㎛가 되게 하였다.3% Pt / Mn / ZrO 2 catalyst slurry (piece # 5) is a manganese / zirconia frit consisting of a coprecipitation of 20% by weight manganese and 80% by weight zirconium based on the weight of metal in a ball mill (Magnesium Elektron XZO719 / 01) 70 g, 100 g deionized water, 3.5 g acetic acid, and 11.7 g platinum salt solution (18.2% Pt) derived from H 2 Pt (OH) 6 solubilized with amine. The mixture obtained here was ground for 16 hours to give a particle size of 90% <10 μm.
2% Pt/CeO2 촉매 (조각 #1)는 490 g의 알루미나로 안정화시킨 고표면적 세리아 (Rhone Poulenc)를 아민으로 가용화시키고 탈이온수에 용해시킨 H2Pt(OH)6에서 유도된 54.9 g의 백금 염 용액 (18.2% Pt) (총 부피 155 ml)으로 함침시킴으로써 제조하였다. 이 분말을 110??에서 6 시간 동안 건조시키고 400??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 그 다음 볼 밀에서 491 g의 분말을 593 g의 탈이온수에 가하고 혼합물을 2 시간 동안 분쇄하여 입자 크기가 90 < 4 ㎛가 되게 함으로써 촉매 슬러리를 제조하였다. 4.6% Pd/CeO2 촉매 (조각 #2)는 209.5 g (180 ml)의 팔라듐 테트라아민 아세테이트 용액을 사용하여 초기 습윤 함침을 통해 비슷하게 제조하였다.The 2% Pt / CeO 2 catalyst (piece # 1) contains 54.9 g of H 2 Pt (OH) 6 derived from H 2 Pt (OH) 6 solubilized with amine and dissolved in deionized water with high surface area ceria stabilized with 490 g of alumina. Prepared by impregnation with platinum salt solution (18.2% Pt) (total volume 155 ml). The powder was dried for 6 hours at 110 ° and calcined at 400 ° for 2 hours. A catalyst slurry was then prepared by adding 491 g of powder to 593 g of deionized water in a ball mill and grinding the mixture for 2 hours to reach a particle size of 90 <4 μm. A 4.6% Pd / CeO 2 catalyst (piece # 2) was similarly prepared through initial wet impregnation using 209.5 g (180 ml) of palladium tetraamine acetate solution.
일곱 가지 촉매 모두를 시용한 다음 라디에이터를 400??에서 약 16 시간 동안 하소시켰다. 라디에이터 코어를 플라스틱 탱크에 부착시킨 후, CO (약 16 ppm)를 함유한 공기 스트림을 라디에이터 채널을 통해 5 mph 선형 면속도 (315,000/h 공간 속도)로 불어넣은 다음 라디에이터의 배면을 나오는 CO의 농도를 측정함으로써 각종 촉매의 CO 파괴 성능을 산정하였다. 라디에이터의 온도는 약 95??였고, 공기 스트림의 이슬점은 약 35??였다. 결과를 하기 표 II에 요약하였다. After applying all seven catalysts, the radiator was calcined at 400 ° for about 16 hours. After attaching the radiator core to the plastic tank, an air stream containing CO (approximately 16 ppm) is blown through the radiator channel at 5 mph linear face velocity (315,000 / h space velocity) and then the concentration of CO exiting the back of the radiator The CO destruction performance of various catalysts was calculated by measuring. The temperature of the radiator was about 95 ° and the dew point of the air stream was about 35 °. The results are summarized in Table II below.
오존 파괴 성능은 25??, 0.25 ppm 오존, 선형 면속도 10 mph이고 유속이 135.2 L/분이며 시간당 공간 속도가 640,000/h에서 실시예 1에 기재된 대로 측정하였다. 사용된 공기의 이슬점은 약 35??였다. 결과를 하기 표 II에 요약하였다. 도 9는 조각 번호 3, 6 및 7에 있어서 CO 전환율 대 온도 관계를 나타내어준다 .Ozone destruction performance was measured as described in Example 1 at 25 °, 0.25 ppm ozone, linear face velocity 10 mph, flow rate 135.2 L / min and hourly space velocity 640,000 / h. The dew point of the air used was about 35 °. The results are summarized in Table II below. 9 shows the CO conversion vs. temperature relationship for fragment numbers 3, 6 and 7. FIG.
프로필렌 (약 10 ppm)을 함유한 공기 스트림을 라디에이터 채널을 통해 5 mph 선형 면속도, 유속 68.2 L/분 및 시간당 공간 속도 320,000로 불어넣은 다음 라디에이터의 배면을 나오는 프로필렌의 농도를 측정함으로써 프로필렌의 파괴에 대해서도 촉매를 시험하였다. 라디에이터의 온도는 약 95??였고, 공기 스트림의 이슬점은 약 35??였다. 결과를 하기 표 II에 요약하였다. Depletion of propylene by blowing an air stream containing propylene (about 10 ppm) through a radiator channel at 5 mph linear face velocity, flow rate 68.2 L / min, and space hourly rate 320,000, then measuring the concentration of propylene exiting the back of the radiator The catalyst was also tested for. The temperature of the radiator was about 95 ° and the dew point of the air stream was about 35 °. The results are summarized in Table II below.
<실시예 5>Example 5
본 실시예는 로스엔젤레스 지역에서 1995년 2 월 및 3월에 수행된 도로상 차량 실험의 기술적인 결과를 요약한 것이다. 본 실험의 목적은 실제 운전 조건에서 촉매된 라디에이터에서의 촉매적 오존 분해능을 측정하는 것이다. 로스엔젤레스 지역 (LA)은 이 3월의 실험 기간 동안 그 측정될 수 있는 오존 수준 때문에 가장 적절한 실험 지역으로 선택되었다. 이외에, 구체적인 운전 경로는 LA 지역으로, 시간은 통상적인 오전 및 오후 운행 혼잡 시간, 및 비혼잡 시간으로 한정하였다. 두 상이한 촉매 조성물을 평가하였다: 1) 카룰라이트R 200 (CuO/MnO2/Al2O 3, (카루스 케미칼 캄파니에서 구입); 및 2) 실시예 3에서 설명한 것처럼 제조된 Pd/Mn/Al2O3 (77 g/ft3 Pd). 최근의 모델인 캐딜락 V-6 엔진의 알루미늄 라디에이터 상에 조각으로 두 조성물 모두를 코팅하였다. 라디에이터에서 시보레 캐프리스 시험 차량상의 구리-동 OEM 라디에이터를 알루미늄으로 대체하였다. 이 자동차의 외부에 각각의 촉매 조각의 뒤 및 라디에이터의 미코팅된 부분 (대조 조각) 뒤에 직접 위치하는 1/4" 테플론R PTFE 샘플 라인을 장착하였다. 주변 (촉매 주위) 오존 수준을 라디에이터의 전방에 위치한 샘플 라인을 통하여 측정하였다. 오존 농도는 차량의 후면 시트에 위치한 두 개의 다시비 모델 1003 AH 오존 모니터를 사용하여 측정하였다. 온도 프로브를 샘플 라인의 수인치 내로 직접 각각의 라디에이터 시험 조각 상에 설치하였다. 단일 공기 속도 프로브를 두 조각 사이의 중앙에 라디에이터의 전면에 설치하였다. 오존 분석기, 온도 프로브, 공기 속도 프로브, 및 차량 속도계로 부터의 자료를 트렁크에 위치한 개인용 컴퓨터로 모아서 플로피 디스크에 다운로드하였다.This example summarizes the technical results of on-vehicle vehicle testing conducted in February and March 1995 in the Los Angeles area. The purpose of this experiment is to measure the catalytic ozone resolution in catalyzed radiators under actual operating conditions. Los Angeles area (LA) was chosen as the most appropriate test area because of its measurable ozone levels during this March experiment period. In addition, the specific driving route is limited to the Los Angeles area, and the time is limited to the typical morning and afternoon service congestion time and non-congestion time. Two different catalyst compositions were evaluated: 1) Carulite R 200 (CuO / MnO 2 / Al 2 O 3 , (purchased from Carus Chemical Company); and 2) Pd / Mn / Al prepared as described in Example 3 2 O 3 (77 g / ft 3 Pd). Both compositions were coated in pieces on an aluminum radiator of a recent model Cadillac V-6 engine. In the radiator, the copper-copper OEM radiator on the Chevrolet Caprice test vehicle was replaced with aluminum. The outside of the car was fitted with a 1/4 "Teflon R PTFE sample line located directly behind each catalyst piece and behind the uncoated part of the radiator (control piece). The ambient (around catalyst) ozone level was measured in front of the radiator. The ozone concentration was measured using two Dashby Model 1003 AH ozone monitors located on the rear seat of the vehicle A temperature probe was placed on each radiator test piece directly into several inches of sample line. A single air speed probe was installed in front of the radiator in the center between the two pieces Collect data from the ozone analyzer, temperature probe, air speed probe, and vehicle speedometer to a personal computer located in the trunk and download it to a floppy disk It was.
이 실험으로 부터의 전체 결과를 하기 표 III에 요약하였다. 각각의 촉매의 경우 (카롤라이트R & Pd/Mn/Al2O3), 저온 공회전, 고온 공회전 및 주행 중의 결과를 기록하였다. 1995년 2월 및 3월에 LA로 부터의 두 별도의 운행에 대한 자료를 모았다. 제1 운행은 낮은 주변 오존 수준에 따라 단 며칠 후에 단축되었다. 3월의 제2 운행 동안 어느 정도 높아졌지만, 주변 수준은 대략 평균 40 ppb 였다. 실험 중 마지막 3일 동안 (3월 17-20일), 오존 수준이 가장 높았다. 피크 수준은 대략 100 ppb였다. 일반적으로, 오존 농도에 대한 전환율에서 어떠한 경향도 주목되지 않았다.The overall results from this experiment are summarized in Table III below. For each catalyst (Carolite R & Pd / Mn / Al 2 O 3 ), the results were recorded at low idling, hot idling and running. In February and March 1995, data were collected on two separate operations from LA. The first run was shortened after a few days due to low ambient ozone levels. While somewhat elevated during the second run in March, ambient levels averaged approximately 40 ppb. During the last three days of the experiment (March 17-20), ozone levels were highest. The peak level was approximately 100 ppb. In general, no trend in the conversion to ozone concentration was noted.
저온 공회전의 결과를 제외하고는, 표 III에 보고된 결과는 적어도 11번을 작동한 결과의 평균 (실제 값의 범위는 괄호안에 나타내었다)이다. 30 ppb 이상의 입구 오존 농도에 해당하는 자료만이 포함되었다. 고속도로의 자료는 주변 수준이 20 ppb 이하로 떨어지기 때문에 포함시키지 않았다. 저온 공회전 실험의 경우에는 단지 2회의 작동만 수행하였다. 저온 공회전이란 자동차가 출발한 직후 자동 온도조절 장치가 작동하기 전 및 따뜻한 냉각 유체를 라디에이터로 펌핑하기 전 공회전 동안의 자료를 모은 경우로 간주된다. 전체 오존 전환율은 고온 공회전 동안 수득된 가장 높은 값으로 모든 촉매의 경우 매우 우수하였다. 이것은 고온 및 공회전과 관련된 더 낮은 면속도에 기인하는 것일 수 있다. 저온 공회전은 더 낮은 전환율을 생성하는 데 이는 라디에이터 표면의 낮은 주변 온도에 기인하는 것이다. 운전 결과는 고온 및 저온 공회전 결과의 중간 값이다. 라디에이터가 가온되지만, 온도는 더 낮아지고 면속도는 고온 공회전 조건에서 직면하는 것보다 더 높다. 일반적으로 카룰라이트R의 경우에 측정된 오존 전환율은 Pd/Mn/Al2O3의 경우에 측정된 것보다 더 크다 (예를 들면, 운전중 78.1:63.0 %). 그러나, 고온 공회전 및 주행중에 카룰라이트R 촉매의 평균 온도는 통상 Pd/Mn/Al2O3 촉매의 경우 보다 40 ?? 더 높고, 평균 라디에이터 면속도는 통상 1 mph 더 낮다.Except for the results of cold idle, the results reported in Table III are the average of the results of operating at least 11 times (the range of actual values is given in parentheses). Only data for inlet ozone concentrations above 30 ppb were included. Highway data are not included because ambient levels fall below 20 ppb. Only two runs were performed for the low idle test. Cold idling is considered to be the collection of data during idling immediately after the vehicle has started before the thermostat is activated and before pumping warm cooling fluid to the radiator. The overall ozone conversion was the highest value obtained during high temperature idling and was very good for all catalysts. This may be due to the lower face velocity associated with high temperatures and idling. Cold idle produces lower conversions due to the low ambient temperature of the radiator surface. The operating result is the median of the high and low idle results. The radiator warms up, but the temperature is lower and the face velocity is higher than what is encountered in hot idling conditions. In general, the ozone conversion measured for carrullite R is greater than that measured for Pd / Mn / Al 2 O 3 (eg 78.1: 63.0% during operation). However, during high idling and running, the average temperature of the Carulite R catalyst is usually 40 ° C than that of the Pd / Mn / Al 2 O 3 catalyst. Higher, the average radiator face speed is typically 1 mph lower.
일반적으로, 이 결과는 오존이 통상의 운전 조건에서 높은 전환속도로 분해될 수 있다는 것을 가리킨다.In general, these results indicate that ozone can be decomposed at high conversion rates under normal operating conditions.
일반적으로, 모터 실험의 결과는 라디에이터의 장착에 앞서 실험실에서 측정된 새로운 활성에 부합한다. 실온 (∼20??), 20 %의 상대습도 (0.7 %의 수증기 절대치), 및 10 mph 상당 면속도에서, Pd/Mn/Al2O3 및 카룰라이트R의 경우의 실험실 전환율은 각각 55 및 69 %였다. 실온 (∼20??)에서 RH를 70 % (2.3 % 수증기 절대치)로 증가시키면, 전환율은 각각 38 및 52 %로 감소하였다. 9 mph 면속도에서 측정된 저온 공회전 (70 ??) 전환율은 각각 48 및 67 %이기 때문에, 실험 동안 직면한 습도 수준은 낮게 나타난다.In general, the results of the motor experiment correspond to the new activity measured in the laboratory prior to mounting the radiator. At room temperature (-20 °), 20% relative humidity (0.7% absolute water vapor), and 10 mph face velocity, the laboratory conversions for Pd / Mn / Al 2 O 3 and Carulite R were 55 and 69%. Increasing RH to 70% (2.3% absolute water vapor) at room temperature (˜20 ??) reduced the conversion to 38 and 52%, respectively. Since the cold idling (70 °) conversions measured at 9 mph face velocity are 48 and 67%, respectively, the humidity levels encountered during the experiment appear low.
라디에이터로 들어오는 공기의 면속도는 낮다. 대략 20 mph의 평균 주행 속도 (통상의 지역 운전)에서, 라디에이터 면속도는 단지 대략 13 mph이다. 고속도로에서 60 mph를 넘을지라도 라디에이터 면속도는 단지 약 25 mph 였다. 팬은 라디에이터를 통한 공기 흐름을 유의하게 조절한다. 공회전시, 팬은 통상 약 8 mph로 끌어올린다.The plane velocity of air entering the radiator is low. At an average running speed of about 20 mph (normal local driving), the radiator face speed is only about 13 mph. Even over 60 mph on the highway, the radiator face speed was only about 25 mph. The fan significantly regulates the air flow through the radiator. At idle, the fan is usually pulled up to about 8 mph.
<실시예 6><Example 6>
100 g의 카룰라이트R 200 분말 (혼합기에서 분쇄)을 초기 습윤시에 팔라듐 테트라아민 아세테이트 (12.6 % Pd)를 함유하는 수용액 69.0 g으로 함침시켜 카룰라이트R 촉매상의 8 중량%의 납을 제조하였다. 이 분말을 밤새 90 ??에서 건조하고, 450 내지 550 ??에서 2 시간 동안 하소하였다. 그 결과의 하소된 촉매 92 g을 볼밀을 사용하여 171 g의 탈이온화된 물과 배합하여 35 % 고형함량의 슬러리를 생성하였다. 입자 크기 90 % ?? 9 ㎛로 30 분 동안 밀링한 후, 3.1 g의 National Starch x4260 아크릴계 라텍스 결합제 (50 % 고형분)을 첨가하고, 그 결과의 혼합물을 부가적으로 30 분 동안 더 밀링하여 결합제를 분산하였다. 카룰라이트R 촉매 상의 2, 4 및 6 중량% Pd를 함유하는 조성물을 유사하게 제조하고 평가하였다.8 g by weight of lead on a Carulite R catalyst was prepared by impregnating 100 g of Carulite R 200 powder (crushed in a mixer) with 69.0 g of an aqueous solution containing palladium tetraamine acetate (12.6% Pd) at initial wetting. This powder was dried overnight at 90 ° C. and calcined at 450-550 ° C. for 2 hours. 92 g of the resulting calcined catalyst was combined with 171 g of deionized water using a ball mill to produce a 35% solids slurry. Particle size 90% ?? After 30 minutes of milling at 9 μm, 3.1 g of National Starch x4260 acrylic latex binder (50% solids) was added and the resulting mixture was further milled for 30 minutes to disperse the binder. Compositions containing 2, 4, and 6 wt.% Pd on the Carulite R catalyst were similarly prepared and evaluated.
워시도장된 300 cpsi (셀 당 평방인치) 세라믹 허니콤을 사용하여 실온 및 630,000/시간 면속도에서 오존 분해에 대하여 촉매를 평가하였다. 촉매 샘플을 상기 언급된 것처럼 제조하였다. 결과를 표 IV에 요약하였다. 그 나타난 바처럼, 450 ??에서 하소된 4 및 8% Pd/카룰라이트R 촉매는 초기 및 45 분 오존 전환율 (각각 약 60 및 62 %)을 생성하였다. 이러한 결과는 동일한 실험 조건하에서 카룰라이트R 단독의 경우에 상응하였다. 550 ??에서 하소된 2 및 4% Pd 촉매는 45 분후에 유의하게 낮은 전환율 (47 %)을 생성하였다. 이것은 하소과정의 고온에서의 표면적의 손실에 기인하는 것이다. 6 % 촉매를 또한 550 ??로 하소한 경우 큰 활성 저하를 나타내지 않았다.The catalyst was evaluated for ozone decomposition at room temperature and 630,000 / hour face rate using a wash-coated 300 cpsi (square inch per cell) ceramic honeycomb. Catalyst samples were prepared as mentioned above. The results are summarized in Table IV. As shown, the 4 and 8% Pd / Kallite R catalysts calcined at 450 ° C. generated initial and 45 minute ozone conversions (about 60 and 62%, respectively). These results corresponded to the case of carrullite R alone under the same experimental conditions. 2 and 4% Pd catalyst calcined at 550 ° produced a significantly lower conversion (47%) after 45 minutes. This is due to the loss of surface area at high temperatures in the calcination process. When the 6% catalyst was also calcined at 550 ° C., there was no significant drop in activity.
<실시예 7><Example 7>
0.25 ppm의 오존을 함유하는 공기를 처리하기 위한 팔라듐 성분을 포함하는 여러 촉매 조성물을 평가하기 위하여 일련의 실험을 수행하였다. 이 공기는 주변 조건이다 (23 ??, 0.6 % 수분). 이 조성물을 기판의 입방 인치당 약 2 g의 워시도장의 부하에서 허니콤을 통한 세라믹 (코어디라이트) 유동으로 인치당 300 셀 상에 조성물을 코팅하였다. 여러 지지된 팔라듐 촉매를 함유하는 코팅된 단일체를 1" 직경의 스테인레스 강 파이프에 적하하고, 공기 스트림을 630,000/시간의 공간 속도로 허니콤의 개구면상에 수직으로 통과시켰다. 오존 농도를 촉매의 입구 및 출구에서 측정하였다. 사용된 한 알루미나 지지체는 실시예 1에서 기재된 것 (표면적이 약 300 m2/g)을 특징으로 하는 SRS-II 감마 알루미나 (다비슨으로부터 구입)였다. 또한, 대략 58 m2/g의 표면적 및 약 80 ??의 평균 구경 반경으로 특징되는 작은 표면적의 세타 알루미나를 사용하였다. E-160 알루미나는 표면적이 약 180 m2/g이고 평균 구경 반경이 약 47 ??의 특징을 갖는 감마 알루미나이다. 사용된 세리아는 약 120 m2/g의 표면적을 가지고, 28 ??의 평균 구경 반경을 갖는다. 또한 실리카 대 알루미나의 비가 대략 250:1이고, 표면적이 약 430 m2/g인 탈알루미나 베타 제올라이트가 사용되었다. 탄소, 특히 약 850 m2/g의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 미세공 목재 탄소가 지지체로 사용되었다. 마지막으로, 롱-쁠랑으로부터 구입되고, 대략 110 m2/g의 표면적을 특징으로 하는 티타니아 (DT51 등급)가 지지체로 사용되었다. 이 결과를 여러 촉매 성분의 상대 중량%, 허니콤에 대한 적하, 초기 오존 전환율, 및 45 분후의 전환율을 포함하여 표 V에 요약하였다.A series of experiments were conducted to evaluate several catalyst compositions comprising a palladium component for treating air containing 0.25 ppm ozone. This air is at ambient conditions (23 ??, 0.6% moisture). The composition was coated on 300 cells per inch with a ceramic (coredite) flow through honeycomb at a load of about 2 g washcoat per cubic inch of substrate. A coated monolith containing several supported palladium catalysts was dropped into a 1 "diameter stainless steel pipe and the air stream was passed vertically over the opening of the honeycomb at a space velocity of 630,000 / hour. And at the outlet The one alumina support used was SRS-II gamma alumina (purchased from Davidson) characterized by that described in Example 1 (surface area about 300 m 2 / g). A small surface area theta alumina was used, characterized by a surface area of 2 / g and an average aperture radius of about 80 ° E. The E-160 alumina has a surface area of about 180 m 2 / g and an average aperture radius of about 47 ° Gamma alumina has a surface area of about 120 m 2 / g and an average aperture radius of 28 ° C. Also, the ratio of silica to alumina is about 250: 1 and the surface area is about 430 m 2 /. g Dealumina beta zeolite was used Carbon, in particular microporous wood carbon, characterized by having a surface area of about 850 m 2 / g was used as a support Finally, purchased from Long-Plan, approximately 110 m 2 / Titania (grade DT51), characterized by the surface area of g, was used as the support The results are shown in Table V, including the relative weight percents of the various catalyst components, the dropping for honeycomb, the initial ozone conversion, and the conversion after 45 minutes. Summarized.
<실시예 8><Example 8>
다음은 비닐 아세테이트 라텍스 결합제를 포함하고, 알루미늄 라디에이터에 촉매의 우수한 접착력을 유도하기 위하여 라디에이터를 코팅하는 데 사용되는 카룰라이트R 슬러리의 제조 방법이다.The following is a process for preparing a Carulite R slurry comprising a vinyl acetate latex binder and used to coat the radiator to induce good adhesion of the catalyst to the aluminum radiator.
1000 g의 카룰라이트R 200, 1500 g의 탈이온수, 및 50 g의 아세트산 (카룰라이트R를 기준으로 5 %)을 1 갤런의 볼 밀에서 배합하고, 4 시간 동안 분쇄하여 입자 크기 90 % ?? 7㎛로 하였다. 밀로부터 그 결과 생성의 슬러리를 배출한 후에, 104 g (5 % 고형분 기준)의 National Starch Dur-O-Set E-646 가교결합된 EVA 공중합체 (48 % 고형분)를 첨가하였다. 결합제를 완전히 배합한 후에, 슬러리를 밀링 매질 없이 수시간 동안 밀 상에서 롤링하였다. 이 슬러리로 알루미늄 기판 조각 (예, 라디에이터)을 코팅하고, 30 ??에서 30 분 동안 건조한 후에 우수한 접착력 (예, 코팅이 벗겨지지 않음)을 수득하였다. 원한다면 고온의 경화 (150 ?? 이하)가 이용될 수 있다.1000 g of Carulite R 200, 1500 g of deionized water, and 50 g of acetic acid (5% based on Carulite R ) were combined in a gallon ball mill and ground for 4 hours to 90% particle size. It was 7 micrometers. After draining the resulting slurry from the mill, 104 g (based on 5% solids) of National Starch Dur-O-Set E-646 crosslinked EVA copolymer (48% solids) were added. After fully blending the binder, the slurry was rolled on the mill for several hours without milling medium. This slurry was coated with a piece of aluminum substrate (e.g. radiator) and dried for 30 minutes at 30 ° C to obtain good adhesion (e.g. no peeling off of the coating). Hot curing (up to 150 degrees) can be used if desired.
<실시예 9>Example 9
실시예 6에 기재된 것처럼, 세라믹 허니콤 상에 백금 상에 지지된 여러 티타니아 조성물을 코팅하여 일산화탄소 전환율을 실험하였다. 촉매 부하는 약 2 g/in3으로 하고, 315,000/시간의 공간 속도로 16 ppm의 일산화탄소 (이슬점 35 ??)를 갖는 공기 스트림을 사용하여 실험을 수행하였다. 7 %의 H2 및 93 %의 N2를 갖는 형성 기체를 사용하여 300 ??에서 3 시간 동안 촉매 조성물을 허니콤 상에서 환원시켰다. TiO2를 함유하는 조성물은 P25 티타니아 상에 2 및 3 중량%의 백금 성분; 및 DT52 등급의 티타니아 상에 2 및 3 중량%의 백금 성분을 포함하였다. DT51 등급의 티타니아는 롱-쁠랑으로부터 구입하였고, 대략 110 m2/g의 표면적을 갖는다. DT52 등급 티타니아는 롱-쁠랑으로부터 구입하고 표면적이 대략 210 m2/g인 타니아를 함유하는 텅스텐이었다. P25 등급 티타니아는 데구사로부터 구입하였고, 대략 1 ㎛의 입자 크기 및 약 45-50 m2/g 의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하였다. 이 결과는 도 10에 나타내었다.As described in Example 6, carbon monoxide conversion was tested by coating several titania compositions supported on platinum on a ceramic honeycomb. The catalyst load was about 2 g / in 3 and the experiment was carried out using an air stream with 16 ppm of carbon monoxide (dew point 35 °) at a space velocity of 315,000 / hour. The catalyst composition was reduced on honeycomb at 300 ° C. for 3 hours using a forming gas having 7% H 2 and 93% N 2 . Compositions containing TiO 2 comprise 2 and 3 weight percent platinum component on P25 titania; And 2 and 3 weight percent platinum components on DT52 grade titania. Titania of the DT51 grade was purchased from Long-Plant and has a surface area of approximately 110 m 2 / g. DT52 grade titania was tungsten containing Tania purchased from Long-Plant and having a surface area of approximately 210 m 2 / g. P25 grade titania was purchased from Degussa and was characterized by having a particle size of approximately 1 μm and a surface area of about 45-50 m 2 / g. This result is shown in FIG.
<실시예 10><Example 10>
실시예 10은 알루미나, 세리아 및 제올라이트를 함유하는 조성물의 CO 전환율의 평가에 관한 것이다. 지지체는 실시예 7에 기재된 것을 특징으로 한다. 평가된 조성물은 저표면적의 세타 알루미나 상의 백금 2 중량%; 백금 및 세리아 2 중량%; SRS-II 감마 알루미나 상의 백금 2 중량%, 및 베타 제올라이트 상의 백금 2 중량%를 포함하였다. 결과를 도 11에 나타내었다.Example 10 relates to the evaluation of CO conversion of compositions containing alumina, ceria and zeolites. The support is characterized in that described in Example 7. The compositions evaluated were 2 weight percent platinum on low surface area theta alumina; Platinum and ceria 2% by weight; 2 weight percent platinum on SRS-II gamma alumina and 2 weight percent platinum on beta zeolite. The results are shown in FIG.
<실시예 11><Example 11>
실시예 4에서 설명한 것처럼 1993년형 니산 알티마 라디에이터 상에 코팅된 SRS-II 감마 알루미나 상 및 ZSM-5 제올라이트 상의 백금 2 중량%를 함유하는 조성물의 경우에 온도에 따른 CO 전환율을 측정하고, 실시예 4에서 사용한 것처럼 CO를 실험하기 위한 동일한 절차를 사용하여 실험하였다. 결과를 도 9에 나타내었다.CO conversion over temperature was measured for compositions containing 2% by weight of platinum on SRS-II gamma alumina phase and ZSM-5 zeolite coated on a 1993 Nissan Altima radiator as described in Example 4, and Example 4 Experiments were performed using the same procedure for testing CO as used for. The results are shown in FIG.
<실시예 12><Example 12>
17.75 중량%의 백금을 함유하는 아민이 용해된 수산화백금의 용액 0.659 g을 유리 비이커에서 티타니아 졸의 11.7 중량% 수성 슬러리 20 g에 천천히 첨가하고, 자기 교반기로 교반하였다. 평방 인치 (cpsi) 당 1 인치 직경에 1 인치 길이의 400 셀의 금속 단일체 코어 샘플을 슬러리에 침지하였다. 코팅된 단일체에 공기를 불어넣어 채널을 세정하고, 단일체를 3 시간동안 110 ??에서 건조하였다. 이번에는, 단일체를 슬러리에 재침지하고, 채널에 공기를 취입하고 110 ??에서 건조하는 단계를 반복하였다. 2회 코팅된 단일체를 300 ??에서 2시간 동안 하소시켰다. 미코팅된 금속 단일체는 12.36 g으로 칭량되었다. 첫 번째 침지 후에, 그 무게는 14.06 g이고, 첫번째 건조 후에는 12.6 g, 두 번째 침지 후에 14.38 g, 하소 후에 13.05 g으로 총 중량 이득은 0.69 g을 나타내었다. 코팅된 단일체는 금속을 기준으로 72 g/ft3의 백금을 가지며, 72 Pt/Ti로 나타낸다. 분 당 36.6 리터의 기체 유속에서 20 ppm의 일산화탄소를 함유하는 공기 스트림에서 촉매를 평가하였다. 이러한 초기 평가 후에, 촉매 코어는 7 %의 수소 및 93 %의 질소를 갖는 형성 기체 중에서 12 시간 동안 300 ??에서 환원되고, 20 ppm의 일산화탄소를 함유하는 공기 스트림의 처리에 대한 평가를 반복하였다. 그 환원된 코팅된 단일체는 72 Pt/Ti/R로 고안될 수 있었다. 5:1 중량비의 백금 대 로듐을 평방 인치당 40 g으로 그리고 ES-160 (알루미나)를 입방 인치당 2.0 g으로 프리코팅하고, 11 셀 ㅧ 10 셀 ㅧ 0.75 인치 길이의 단일체를 가지며 33 pt/7Rh/Al로 설계된 코어를 상기 언급된 슬러리에 침지하고, 공기를 취입하여 채널을 세정하여 평방 인치당 400개의 셀 (cpsi)을 갖는 세라믹 단일체로부터 얻은 코어 샘플을 사용하여 상기 언급된 슬러리를 평가하였다. 이러한 단일체를 110 ??에서 3시간 동안 건조하고, 300 ??에서 2 시간 동안 하소하였다. 제1 백금 및 로듐 층을 포함하는 촉매 기판은 2.19 g이었다. 첫번째 침지 후에, 칭량하니 3.40 g이고, 하소 후에 2.38 g을 나타내서, 총 중량 이득은 0.19 g으로 백금/티타니아 슬러리 입방 인치당 0.90 g이었다. 침지된 세라믹 코어는 백금 금속을 기준으로 입방 피트 당 74 g의 백금을 함유하고 74 Pt/Ti//Pt/Rh로 고안되었다. 결과를 도 12에 나타낸다.0.659 g of a solution of platinum hydroxide in which amine containing 17.75 wt% platinum was dissolved was slowly added to a 20 g 11.7 wt% aqueous slurry of titania sol in a glass beaker and stirred with a magnetic stirrer. A 400 cell metal monolithic core sample 1 inch long by 1 inch diameter per square inch (cpsi) was immersed in the slurry. The channels were cleaned by blowing air into the coated monolith and the monolith was dried at 110 ° C. for 3 hours. This time, the monolith was immersed in the slurry, the air was blown into the channel and the step of drying at 110 degrees was repeated. Two coated monoliths were calcined at 300 ° C. for 2 hours. The uncoated metal monolith was weighed out to 12.36 g. After the first immersion, the weight was 14.06 g, the total weight gain was 0.69 g with 12.6 g after the first drying, 14.38 g after the second immersion and 13.05 g after calcination. The coated monolith has 72 g / ft 3 of platinum based on the metal and is represented by 72 Pt / Ti. The catalyst was evaluated in an air stream containing 20 ppm of carbon monoxide at a gas flow rate of 36.6 liters per minute. After this initial evaluation, the catalyst core was reduced at 300 ° C. for 12 hours in a forming gas having 7% hydrogen and 93% nitrogen, and the evaluation for the treatment of the air stream containing 20 ppm of carbon monoxide was repeated. The reduced coated monolith could be designed to be 72 Pt / Ti / R. Precoated 5: 1 weight ratio of platinum to rhodium at 40 g per square inch and ES-160 (alumina) at 2.0 g per cubic inch, with 11 cells ㅧ 10 cells ㅧ 0.75 inch long monolith and 33 pt / 7Rh / Al The aforementioned slurry was evaluated using a core sample obtained from a ceramic monolith having 400 cells per square inch by immersing a core designed into the above mentioned slurry and cleaning the channel by blowing air. This monolith was dried at 110 ° C. for 3 hours and calcined at 300 ° C. for 2 hours. The catalyst substrate comprising the first platinum and rhodium layer was 2.19 g. After the first immersion, weighed was 3.40 g and 2.38 g after calcination, with a total weight gain of 0.19 g at 0.90 g per cubic inch of platinum / titania slurry. The immersed ceramic core contains 74 g of platinum per cubic foot based on platinum metal and is designed to be 74 Pt / Ti // Pt / Rh. The results are shown in FIG.
<실시예 13>Example 13
상기 실시예 12에서 언급된 티타늄 상의 백금 촉매를 4 ppm의 프로판 및 4 ppm의 프로필렌을 함유하는 공기 스트림 중에서 사용하였다. 공기 스트림에서 650,000의 표준 시간당 공간속도의 공간속도였다. 백금 및 티타늄 촉매는 사용된 총 촉매와 기판의 입방 피트당 72 g의 백금을 갖는다. 이를 실시예 13에서 언급된 것처럼 세라믹 허니콤상에서 평가하였다. 프로필렌 전환율의 경우 측정된 결과는 65 ??에서 16.7 %; 70 ??에서 19 %; 75 ??에서 23.8 %; 80 ??에서 28.6 %; 85 ??에서 35.7 %; 95 ??에서 40.5 %; 및 105 ??에서 47.6 %였다.The platinum catalyst on titanium mentioned in Example 12 above was used in an air stream containing 4 ppm propane and 4 ppm propylene. It was a space velocity of standard hourly space velocity of 650,000 in the air stream. Platinum and titanium catalysts have 72 g of platinum per cubic foot of the substrate and the total catalyst used. This was evaluated on a ceramic honeycomb as mentioned in Example 13. For propylene conversion the measured results were 16.7% at 65 °; 19% at 70 ??; 23.8% at 75 ??; 28.6% at 80 °; 35.7% at 85 ° C .; 40.5% at 95 °; And 47.6% at 105 °.
<실시예 14><Example 14>
실시예 14는 티타니아 지지체 상의 백금 성분의 설명이다. 본 실시예는 일산화탄소 및 탄화수소류의 산화반응의 경우에 티타니아 상에 지지된 백금의 우수한 활성을 설명한다. 백금 금속 및 티타니아의 중량을 기준으로 5.0 중량%의 백금 성분을 포함하는 조성물을 형성하기 위하여 콜로이드성 티타니아 졸로부터 제조된 촉매를 사용하여 평가하였다. 백금을 아민 용해된 백금 수산화물 용액의 형태로 티타니아에 첨가하였다. 이를 콜로이드성 티타니아 슬러리에 또는 백금 및 티타니아 함유 슬러리를 제조하기 위하여 티타니아 분말에 첨가하였다. 이 슬러리를 평방 인치 당 400 셀 (cpsi)을 갖는 세라믹 단일체 상에 코팅하였다. 샘플은 0.8-1.0 g/in의 다양한 코팅량을 갖는다. 코팅된 단일체는 공기중에서 2 시간 동안 300 ??로 하소되고 환원되었다. 이 환원 반응을 7 %의 수소 및 93%의 질소를 함유하는 기체 중에서 12 시간 동안 300 ??에서 수행하였다. 콜로이드성 티타니아 슬러리는 수성 매질에서 10 중량%의 티타니아를 함유하였다. 티타니아는 명목상 2-5 nm의 입자크기를 갖는다.Example 14 is a description of the platinum component on the titania support. This example illustrates the excellent activity of platinum supported on titania in the case of oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons. Evaluation was made using a catalyst prepared from a colloidal titania sol to form a composition comprising 5.0 weight percent platinum component based on the weight of platinum metal and titania. Platinum was added to titania in the form of an amine dissolved platinum hydroxide solution. It was added to the colloidal titania slurry or to the titania powder to produce a platinum and titania containing slurry. This slurry was coated onto a ceramic monolith with 400 cells per square inch (cpsi). Samples have varying coating amounts of 0.8-1.0 g / in. The coated monolith was calcined and reduced to 300 ° C. in air for 2 hours. This reduction reaction was carried out at 300 ° C. for 12 hours in a gas containing 7% hydrogen and 93% nitrogen. The colloidal titania slurry contained 10 weight percent titania in an aqueous medium. Titania has a particle size of nominally 2-5 nm.
일산화탄소 전환율을 20 ppm의 CO를 함유하는 공기 스트림 중에서 측정하였다. 다양한 실험에서 일산화탄소의 유속은 주위 온도 내지 110 ??에서 300,000 내지 650,000 VHSV의 공간 속도의 범위이다. 사용된 공기는 공기 실린더로부터 정제된 공기이고, 공기가 수조를 통과하면서 수분이 공기에 첨가된다. 수분을 조사할 때, 상대 습도는 실온 (25 ??)에서 0 내지 100 %의 습도로 다양하였다. 일산화탄소 함유 공기 스트림은 650,000/시간의 공간 속도를 사용하여 촉매 조성물로 코팅된 세라믹 단일체를 통과하였다.Carbon monoxide conversion was measured in an air stream containing 20 ppm of CO. In various experiments the flow rate of carbon monoxide ranges from a space velocity of 300,000 to 650,000 VHSV at ambient temperatures up to 110 ° C. The air used is air purified from the air cylinder and moisture is added to the air as it passes through the water bath. When irradiating moisture, the relative humidity varied from 0 to 100% at room temperature (25 °). The carbon monoxide containing air stream passed through the ceramic monolith coated with the catalyst composition using a space velocity of 650,000 / hour.
도 13은 온도에 대한 일산화탄소 전환율을 측정하기 위하여 20 ppm CO를 갖는 공기를 사용하고, 상기 설명한 것처럼 7 %의 수소 및 93 %의 질소를 함유하는 환원 기체를 사용하여 12 시간 동안 300 ??에서 환원된 티타니아 상에 지지된 백금 (Pt/Ti-R)을 티타니아 상에 지지된 비환원된 백금 촉매 (Pt/Ti) 코팅액과 비교한 연구를 나타낸다. 도 13은 환원된 촉매를 사용할 때 유의한 이점을 설명한다.FIG. 13 is reduced at 300 ° C. for 12 hours using air with 20 ppm CO to measure carbon monoxide conversion over temperature and using a reducing gas containing 7% hydrogen and 93% nitrogen as described above. A study is shown comparing the platinum (Pt / Ti-R) supported on titania to the non-reduced platinum catalyst (Pt / Ti) coating solution supported on titania. 13 illustrates the significant advantages of using a reduced catalyst.
도 14는 비교를 목적으로 주석 산화물 상의 백금 (Pt/Sn), 아연 산화물 상의 백금 (Pt/Zn) 및 세리아 상의 백금 (Pt/Ce)을 포함하는 다양한 지지체와 환원된 티타니아 상의 백금의 비교를 설명한다. 샘플 모두는 상기 지시된 조건에서 환원되었다. 공기 중에서 일산화탄소의 유속은 650,000 VHSV 였다. 도시하는 것처럼, 콜로이드성 티타니아 상의 환원된 백금은 여러 다른 지지체 재료 상의 백금에 비하여 유의하게 높은 전환 결과를 갖는다.FIG. 14 illustrates a comparison of platinum on reduced titania with various supports including platinum on tin oxide (Pt / Sn), platinum on zinc oxide (Pt / Zn) and platinum on ceria (Pt / Ce). do. All samples were reduced under the conditions indicated above. The flow rate of carbon monoxide in the air was 650,000 VHSV. As shown, reduced platinum on colloidal titania has significantly higher conversion results than platinum on several other support materials.
탄화수소류 산화반응은 6 ppm의 프로필렌 공기 혼합물을 사용하여 측정하였다. 프로필렌 공기 스트림을 실온 내지 110 ??의 다양한 온도에서 300,000 VHSV의 공간 속도로 촉매 단일체를 통과시켰다. 촉매 전후에 화염 이온화된 검출기를 사용하여 프로필렌 농도를 측정하였다. 이 결과를 도 15에 요약하였다. 사용된 지지체는 백금 금속 및 이트륨 산화물 Y2O3의 중량을 기준으로 5 중량% 사용하였다. 환원된 및 비환원된 촉매를 비교하였다. 도 15에 도시한 것처럼, 촉매를 환원시키면 프로필렌 전환율이 유의하게 개선된다.Hydrocarbon oxidation was measured using 6 ppm propylene air mixture. The propylene air stream passed through the catalyst monolith at a space velocity of 300,000 VHSV at various temperatures from room temperature to 110 degrees Celsius. Propylene concentration was measured using a flame ionized detector before and after the catalyst. This result is summarized in FIG. 15. The support used was 5% by weight based on the weight of platinum metal and yttrium oxide Y 2 O 3 . The reduced and non-reduced catalysts were compared. As shown in Figure 15, reducing the catalyst significantly improves propylene conversion.
상기 언급된 티타니아 상에 지지된 백금 촉매는 500 ??에서 1 시간 동안 7 %의 수소 및 93 %의 질소를 함유하는 형성 기체에서 환원되었다. 일산화탄소의 전환율은 50,000 VHSV의 유속으로 0 %의 상대 습도 공기에서 평가하였다. 촉매의 환원이 가역적인 지를 측정하기 위하여 평가를 수행하였다. 초기에 22 ??에서 일산화탄소를 전환시킬 수 있는 능력에 대하여 촉매를 평가하였다. 도 16에 도시한 것처럼, 촉매는 약 53 %의 일산화탄소를 전환시키고, 대략 200분 후에 30 %로 저하되었다. 200 분에, 공기 및 일산화탄소를 50 ??로 가열하면, 일산화탄소 전환율이 65 %로 증가하였다. 촉매를 공기 및 일산화탄소 중에서 100 ??로 더 가열하고, 1 시간 동안 100 ??에서 유지한 다음, 실온 (약 25 ??)로 공기 중에서 냉각하였다. 초기에 전환율은 약 225 내지 400 분 안에 약 30 %로 저하하였다. 이 평가를 100 ??에서 1200 분까지 계속하였고, 이때의 전환율을 측정한 결과 약 40 %였다. 50 ??에서 같은 목적의 연구를 수행하였다. 약 225 분에 전환율은 약 65 %였다. 1200 분 후에, 전환율은 실질적으로 약 75 %로 증가하였다. 본 실시예는 촉매의 환원이 영구적으로 촉매 활성을 개선하는 것을 보여준다.The platinum catalyst supported on the titania mentioned above was reduced in a forming gas containing 7% hydrogen and 93% nitrogen at 500 ° C. for 1 hour. The conversion of carbon monoxide was evaluated in 0% relative humidity air at a flow rate of 50,000 VHSV. Evaluation was performed to determine if the reduction of the catalyst was reversible. The catalyst was initially evaluated for its ability to convert carbon monoxide at 22 °. As shown in FIG. 16, the catalyst converted about 53% of carbon monoxide and dropped to 30% after approximately 200 minutes. At 200 minutes, heating the air and carbon monoxide to 50 ° C. increased the carbon monoxide conversion to 65%. The catalyst was further heated to 100 ° C. in air and carbon monoxide, held at 100 ° C. for 1 hour, and then cooled in air to room temperature (about 25 ° C.). Initially the conversion rate dropped to about 30% in about 225-400 minutes. This evaluation was continued from 100 ° to 1200 minutes with a conversion rate of about 40%. A study of the same purpose was performed at 50 degrees. At about 225 minutes the conversion was about 65%. After 1200 minutes, the conversion increased substantially to about 75%. This example shows that the reduction of the catalyst permanently improves the catalytic activity.
<실시예 15><Example 15>
실시예 15는 산화망간/지르코니아 공침물 상에 지지된 백금 및(또는) 팔라듐 성분에 대한 실온에서의 오존 전환율을 설명하기 위해 사용된다. 본 실시예는 또한, 오존의 산소로의 전환을 촉매하고, 동시에 일산화탄소 및 탄화수소류를 산화시키는 백금 촉매를 나타낸다. Mn 및 Zr 금속을 기준하여 1:1 및 1:4 중량을 갖는 산화망간/지르코니아 혼합 산화물 분말을 제조하였다. 공침물은 상기에서 참조한 미국 특허 제5,283,041호에 기재된 공정에 따라 제조하였다. 망간/지르코니아 촉매 상의 3% 및 6% Pt (Mn 대 Zr의 1:4 중량 기준)를 실시예 4에서 기술한 바와 같이 제조하였다. SBA-150 감마 알루미나 (혼합된 산화물 분말의 중량을 기준하여 10%)를 결합제로서 아세트산 함유 40% 물 슬러리 (5 중량%의 알루미나 분말)의 형태로 첨가하였고, 입자 크기 90% < 10 ㎛까지 분쇄시켰다. 6 중량%의 Pd 촉매는 망간/지르코니아 프릿 (Mn 대 Zr의 1:1 중량 기준)을 팔라듐 테트라아민 아세테이트를 포함하는 수용액으로 초기의 습윤 지점까지 함침시킴으로써 제조하였다. 분말을 450 ??에서 2시간 동안 건조 및 이어서 하소시킨 후, 촉매를 볼 밀에서 날코 #1056 실리카 졸 (10 중량%의 촉매 분말) 및 충분한 물과 혼합시켜 약 35% 고형분의 슬러리를 제조하였다. 이어서, 혼합물을 입자 크기가 90% < 10 ㎛가 될 때까지 분쇄시켰다. 다양한 샘플을 300 ??에서 3시간 동안 7% H2 및 93% N2를 갖는 형성 기체를 사용하여 환원시켰다. 대략 ㅍ 인치 x ⅞ 인치 x 깊이 1 인치인 1993년형 알티마 라디에이터로부터 코팅된 라디에이터 미니코어 상에서 오존의 전환율을 결정하기 위하여 평가를 수행하였다. 평가는 유입 오존 농도가 0.25 ppm이고 630,000/시간 공간 속도인 주택 공기 (실험실 공급 공기)를 갖는 실시예 7에서 기술한 바와 같이 직경 1 인치의 스테인리스 강 파이프를 사용하여 실온에서 수행하였다. 결과를 표 Ⅵ에 제공한다.Example 15 is used to account for ozone conversion at room temperature for platinum and / or palladium components supported on manganese oxide / zirconia coprecipitates. This example also shows a platinum catalyst which catalyzes the conversion of ozone to oxygen and simultaneously oxidizes carbon monoxide and hydrocarbons. Manganese oxide / zirconia mixed oxide powders having 1: 1 and 1: 4 weights were prepared based on the Mn and Zr metals. Coprecipitates were prepared according to the process described in US Pat. No. 5,283,041, referenced above. 3% and 6% Pt (based on 1: 4 weight of Mn versus Zr) on the manganese / zirconia catalyst was prepared as described in Example 4. SBA-150 gamma alumina (10% based on the weight of the mixed oxide powder) was added as a binder in the form of a 40% water slurry containing acetic acid (5% by weight alumina powder) and ground to a particle size of 90% <10 μm. I was. 6 wt% Pd catalyst was prepared by impregnating manganese / zirconia frit (based on 1: 1 weight of Mn to Zr) with an aqueous solution containing palladium tetraamine acetate to the initial wet point. The powder was dried at 450 ° C. for 2 hours and then calcined, and then the catalyst was mixed in a ball mill with nalco # 1056 silica sol (10 wt% catalyst powder) and sufficient water to prepare a slurry of about 35% solids. The mixture was then triturated until the particle size became 90% <10 μm. Various samples were reduced using a forming gas having 7% H 2 and 93% N 2 at 300 ° C. for 3 hours. Evaluations were performed to determine the conversion of ozone on coated radiator minicores from a 1993 Altima radiator, approximately f inches x ⅞ inches x 1 inch deep. The evaluation was performed at room temperature using a stainless steel pipe 1 inch in diameter as described in Example 7 with house air (lab feed air) with 0.25 ppm inlet ozone concentration and 630,000 / hour space velocity. The results are provided in Table VI.
3% 만의 백금을 갖는 표 Ⅵ 코어 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 환원된 및 환원되지 않은 촉매 모두에 대한 초기 및 45분 후의 오존 전환율은 우수하였다. 6% 백금 농도의 코어 3 및 4도 또한 결과가 우수하였으나 3 % 백금의 결과 만큼 양호하지는 않았다. 코어 5 내지 7은 오존의 전환을 초래하도록 사용한 다양한 기타 지지체 재료를 설명한다. 코어 5는 산화망간/지르코니아 공침물 상의 팔라듐을 가졌고, 기대치보다 낮지만 여전히 유의한 오존 전환을 초래하였다. 코어 6 및 7은 귀금속 없는 공침물을 사용하였으며, 또한 유의한 오존 전환을 나타내었지만, 백금을 촉매로서 사용하는 경우에서만큼 양호하지 않다. 코어 8은 하소되었지만 환원되지 않은 지르코니아/실리카 지지체 상의 백금이었고, 코어 9는 환원된 지르코니아/실리카 지지체 상의 백금이었다. 코어 8 및 9는 둘다 다소의 전환율을 제공하였지만, 공침물 상의 백금에 의해 수득된 전환율보다 양호하지 않았다. As can be seen from Table VI Cores 1 and 2 with only 3% platinum, the initial and 45 minutes of ozone conversion for both the reduced and unreduced catalysts were good. Cores 3 and 4 at 6% platinum concentration also showed good results, but not as good as the results of 3% platinum. Cores 5 to 7 describe various other support materials used to cause the conversion of ozone. Core 5 had palladium on manganese oxide / zirconia coprecipitates, which was below expectations but still resulted in significant ozone conversion. Cores 6 and 7 used co-precipitants without precious metals and also showed significant ozone conversion, but are not as good as with platinum as catalyst. Core 8 was platinum on calcined but not reduced zirconia / silica support and core 9 was platinum on reduced zirconia / silica support. Cores 8 and 9 both provided some conversion, but were not better than the conversion obtained by platinum on the coprecipitate.
또한, 일산화탄소 전환율은 망간/지르코니아 지지체 상의 3% 및 6% 백금에 대해 인용한 바와 같이, 39 cpsi 라디에이터 미니코어에서 평가하였다. 환원된 및 환원되지 않은 샘플을 평가하였다. 설명의 목적상, 지르코니아/실리카 지지체 상의 백금 및 환원된 및 환원되지 않은 카룰라이트R 상의 백금이 또한 존재한다. 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 망간/지르코니아 지지체 상의 3% 환원된 백금의 결과는 나머지 실시태양과 비교한 경우에서보다 높았다.In addition, carbon monoxide conversion was assessed on a 39 cpsi radiator minicore, as cited for 3% and 6% platinum on manganese / zirconia supports. Reduced and non-reduced samples were evaluated. For purposes of explanation, there are also platinum on zirconia / silica supports and platinum on reduced and unreduced carrullite R. As can be seen from FIG. 17, the results of 3% reduced platinum on the manganese / zirconia support were higher than in the case compared to the other embodiments.
<실시예 16 (비교)><Example 16 (comparative)>
오존 전환율은 실온 및 80 ??에서 오존 (0.25 ppm) 함유 공기 스트림을 10 mph 선형 속도 (630,000/시간 공간 속도)로 라디에이터 채널을 통해 취입시킨 다음 라디에이터의 배면을 이탈하는 오존의 농도를 측정함으로써 코팅되지 않은 1995 포드 콘쳐(Ford Contour) 라디에이터 상에서 측정하였다. 공기 스트림은 이슬점이 약 35 ??이었다. 가열된 냉매는 라디에이터를 통해 순환되지 않았지만, 공기 스트림은 필요한 경우 목적하는 라디에이터 온도를 달성하기 위해 가열 테이프로 가열되었다. 추가의 시험은 실시예 7에서 기술된 바와 같은 직경 1 인치의 스테인리스 강 파이프 내의 코팅되지 않은 0.75 인치 (길이) x 0.5 인치 (폭) x 1.0 인치 (직경)의 포드 토러스(Ford Taurus) 라디에이터 "미니-코어"로 완결하였다. 공기 스트림은 목적하는 라디에이터 온도를 달성하기 위해서 가열 테이프로 가열하였다. 둘다의 시험에서 120 ?? 이하에서는 오존 분해가 관찰되지 않았다. Ozone conversion is measured by blowing an ozone (0.25 ppm) containing air stream through the radiator channel at 10 mph linear velocity (630,000 / hour space velocity) at room temperature and 80 ° C. and then measuring the concentration of ozone leaving the back of the radiator. Measurements were taken on a 1995 Ford Contour radiator. The air stream had a dew point of about 35 degrees. The heated refrigerant did not circulate through the radiator, but the air stream was heated with a heating tape to achieve the desired radiator temperature if necessary. Further testing was conducted on a Ford Taurus radiator "mini" of uncoated 0.75 inch (length) x 0.5 inch (width) x 1.0 inch (diameter) in a 1 inch diameter stainless steel pipe as described in Example 7. -Core ". The air stream was heated with a heating tape to achieve the desired radiator temperature. 120 in both of the tests ?? Ozone decomposition was not observed below.
<실시예 17><Example 17>
오존 전환율은 15 ppm CO의 부재 하에서 및 존재 하에서 환원된 3% Pt/TiO2 촉매에 대하여 다양한 온도에서 측정하였다. 데구사 (Degussa) P25 등급 티타니아를 지지체로서 사용하였고, 입자 크기가 약 1 ㎛이고 표면적이 약 45 내지 50 ㎡/g인 것을 특징으로 하였다. 촉매는 300 cpsi 세라믹 (코르디에라이트) 허니콤 상에 코팅시켰고, 300 ??에서 3시간 동안 7% H2 및 93% N2를 갖는 형성 기체를 사용하여 허니콤 상에서 환원시켰다. 시험은 실시예 7에서 이미 기술한 바와 같이 수행하였다. 공기 스트림 (35 ??의 이슬점)은 목적하는 온도를 달성하기 위해 가열 테이프로 가열하였다. 도 18에서 알 수 있는 바와 같이, 순수한 오존의 약 5%의 전환율 향상이 25 내지 80 ??에서 관찰되었다. CO의 존재는 오존의 전환율을 개선시킨다.Ozone conversion was measured at various temperatures for the 3% Pt / TiO 2 catalyst reduced in the absence and in the presence of 15 ppm CO. Degussa P25 grade titania was used as a support, characterized by a particle size of about 1 μm and a surface area of about 45-50 m 2 / g. The catalyst was coated onto 300 cpsi ceramic (cordierite) honeycomb and reduced on honeycomb using a forming gas having 7% H 2 and 93% N 2 at 300 ° C. for 3 hours. The test was performed as previously described in Example 7. The air stream (dew point of 35 ° F.) was heated with a heating tape to achieve the desired temperature. As can be seen in FIG. 18, a conversion improvement of about 5% of pure ozone was observed at 25 to 80 degrees. The presence of CO improves the conversion of ozone.
<실시예 18>Example 18
라로슈 인더스트리즈 인크.(LaRoche Industries Inc.)에서 구입한 Versal GL 알루미나 100 g을 Pt 아민 수산화물 (Pt(A)염) 약 28 g을 물에 희석하여 약 80 g의 용액으로 만든 것을 사용하여 함침시켰다. 아세트산 5 g을 가하여 Pt를 알루미나 표면에 고정시켰다. 30 분 동안 혼합한 후, 고형분이 약 40%가 되도록 물을 가함으로써 Pt 함침시킨 촉매를 슬러리로 만들었다. 이 슬러리를 2 시간 동안 볼 밀링하였다. 입자 크기는 90%가 10 ㎛ 미만인 것으로 측정되었다. 촉매를 직경 1.5"이고 길이 1.0"인 400 cpsi 세라믹 기판 상에 코팅시켜 건조 후 워시도장 부하가 약 0.65 g/in3이 되도록 하였다. 그 다음 촉매를 100??에서 건조시키고 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 이 촉매를, 실시예 21에 설명된 대로 건조 공기 중 60?? 내지 100??의 온도에서 C3H6 산화에 대해 시험하였다.Impregnated with 100 g of Versal GL alumina purchased from LaRoche Industries Inc., approximately 28 g of Pt amine hydroxide (Pt (A) salt) diluted in water to a solution of about 80 g I was. 5 g of acetic acid was added to fix Pt to the alumina surface. After mixing for 30 minutes, the Pt impregnated catalyst was slurried by adding water to bring the solids to about 40%. This slurry was ball milled for 2 hours. Particle size was determined to be 90% less than 10 μm. The catalyst was coated onto a 400 cpsi ceramic substrate 1.5 "in diameter and 1.0" in length to give a washcoat load of about 0.65 g / in 3 after drying. The catalyst was then dried at 100 ?? and calcined at 550 ?? for 2 hours. This catalyst was charged with 60 ° C. in dry air as described in Example 21. It was tested for C 3 H 6 oxidation at temperatures of from 100 ° to 100 °.
위에 기술한 하소된 Pt/Al2O3 샘플 중 일부를 7% H2/N2 중 400??에서 1 시간 동안 환원시켰다. 환원 단계는 500 cc/분의 H2/N2 기체 유속에서 촉매 온도를 25??에서 400??까지 점증시킴으로써 수행하였다. 점증 온도는 약 5??/분이었다. 촉매를 실온까지 냉각시킨 다음 실시예 21에 기재된 대로 C3H6 산화에 대해 시험하였다.Some of the calcined Pt / Al 2 O 3 samples described above were reduced for 1 hour at 400 ° in 7% H 2 / N 2 . The reduction step was carried out by increasing the catalyst temperature from 25 ° to 400 ° at a H 2 / N 2 gas flow rate of 500 cc / min. Incremental temperature was about 5 ?? / min. The catalyst was cooled to room temperature and then tested for C 3 H 6 oxidation as described in Example 21.
<실시예 19>Example 19
6.8 g의 텅스텐산 암모늄을 30 cc의 물에 용해시키고 pH를 10으로 조정한 후 용액을 50 g의 Versal GL 알루미나 (LaRoche Industries Inc.) 상으로 함침시켰다. 이 물질을 100??에서 건조시키고 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. Al2O3 상의 대략 10 금속 중량%의 W를 실온으로 냉각시키고, 13.7 g의 Pt 아민 수산화물 (18.3% Pt)로 함침시켰다. 아세트산 2.5 g을 가하고 잘 혼합하였다. 그 다음 물을 가하여 촉매를 고형분 35%를 함유한 슬러리로 만들었다. 그 다음 슬러리를 400 cpsi, 1.5" x 1.0" 직경의 세라믹 기판 상에 코팅하여 건조 후 0.79 g/in3의 촉매 워시도장 부하를 얻었다. 그 다음 코팅된 촉매를 건조시킨 후 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 하소된 촉매를 60?? 내지 100??의 온도 범위에서 C3H6 및 건조 공기 중에서 시험하였다.After 6.8 g of ammonium tungstate was dissolved in 30 cc of water and the pH was adjusted to 10, the solution was impregnated onto 50 g of Versal GL alumina (LaRoche Industries Inc.). The material was dried at 100 ?? and calcined at 550 ?? for 2 hours. Approximately 10 metal wt% of W on Al 2 O 3 was cooled to room temperature and impregnated with 13.7 g of Pt amine hydroxide (18.3% Pt). 2.5 g of acetic acid was added and mixed well. Water was then added to make the catalyst a slurry containing 35% solids. The slurry was then coated onto a ceramic substrate of 400 cpsi, 1.5 "x 1.0" diameter to obtain a catalyst washcoat load of 0.79 g / in 3 after drying. The coated catalyst was then dried and calcined at 550 ° C. for 2 hours. 60 calcined catalyst ?? Tests were made in C 3 H 6 and dry air in the temperature range of from 100 ° C.
<실시예 20>Example 20
6.8 g의 과레늄산 (용액 중 36% Re)을 물에 더 희석하여 10 g% 과레늄산 용액을 만들었다. 용액을 25 g의 Versal GL 알루미나 상에 함침시켰다. 함침된 알루미나를 건조시키고 분말을 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 그 다음 함침된 Al2O3 상 10 금속 기준 중량%의 Re 분말을 6.85 g의 Pt 아민 히드록사이드 용액 (용액 중 Pt 금속은 18.3%)으로 추가 함침시켰다. 아세트산 5 g을 가하고 30 분 동안 혼합하였다. 고형분이 28%가 되도록 물을 가하여 슬러리를 만들었다. 슬러리를 2 시간 동안 볼 밀링하고, 1.5" 폭 x 1.0" 길이의 400 cpsi 세라믹 기판 상에 코팅하여 건조 후 0.51 g/in3의 촉매 워시도장 부하를 얻었다. 촉매 코팅된 기판을 100??에서 건조시킨 후 550??에서 2 시간 동안 하소시켰다. 촉매를 60?? 내지 100??의 온도 범위에서 60 ppm C3H6 및 건조 공기를 사용하여 하소된 형태에서 시험하였다.6.8 g of perenic acid (36% Re in solution) was further diluted in water to make a 10 g% perenic acid solution. The solution was impregnated onto 25 g of Versal GL alumina. The impregnated alumina was dried and the powder calcined at 550 ° for 2 hours. A weight percent of Re powder based on 10 metal by weight of the impregnated Al 2 O 3 phase was then further impregnated with 6.85 g of Pt amine hydroxide solution (18.3% Pt metal in solution). 5 g of acetic acid were added and mixed for 30 minutes. Slurry was made by adding water so that the solid content was 28%. The slurry was ball milled for 2 hours and coated onto a 1.5 "wide by 1.0" long 400 cpsi ceramic substrate to obtain a catalyst washcoat load of 0.51 g / in 3 after drying. The catalyst coated substrate was dried at 100 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours. Catalyst 60 ?? The test was conducted in calcined form using 60 ppm C 3 H 6 and dry air in the temperature range of from 100 to 100 °.
<실시예 21>Example 21
실시예 18, 19 및 20의 촉매를 미세반응기에서 시험하였다. 촉매 샘플의 크기는 직경 0.5" 및 길이 0.4"였다. 공급물은 25?? 내지 100??의 온도 범위에 있는 건조 공기 중 60 ppm C3H6로 이루어졌다. C3H6는 정상 상태 조건에서 60, 70, 80, 90 및 100??에서 측정하였다. 결과를 하기 표 VII에 요약하였다.The catalysts of Examples 18, 19 and 20 were tested in a microreactor. The catalyst sample was 0.5 "in diameter and 0.4" in length. The supply is 25 ?? It consisted of 60 ppm C 3 H 6 in dry air in the temperature range from 100 ° to 100 °. C 3 H 6 was measured at 60, 70, 80, 90 and 100 ?? in steady state conditions. The results are summarized in Table VII below.
위의 표로부터 W 또는 Re 산화물의 첨가가 하소된 형태에서 Pt/Al2O3의 활성을 증진시켰다는 것이 명백하다. 하소된 Pt/Al2O3의 C3H6 전환율은 촉매를 400??에서 1 시간 동안 환원시켰을 때 현저히 향상되었다. 향상된 활성은 W 또는 Re 산화물의 도입에 의해서도 하소된 촉매에서 관찰되었다.From the table above it is clear that the addition of W or Re oxide enhanced the activity of Pt / Al 2 O 3 in the calcined form. The C 3 H 6 conversion of calcined Pt / Al 2 O 3 was markedly improved when the catalyst was reduced at 400 ° C. for 1 hour. Improved activity was observed in the calcined catalyst also by the introduction of W or Re oxide.
<실시예 22><Example 22>
이것은 MnSO4를 이용한 고표면적 크립토멜란의 제조 실시예이다.This is an example of the preparation of high surface area cryptomelan using MnSO 4 .
몰비: KMnO4:MnSO4:아세트산 = 1:1.43:5.72Molar ratio: KMnO 4 : MnSO 4 : Acetic acid = 1: 1.43: 5.72
혼합 이전 용액에서 Mn의 농도:Concentration of Mn in the solution before mixing:
0.44 M KMnO4 0.44 M KMnO 4
0.50 M MnSO4 0.50 M MnSO 4
화학식량 KMnO4 = 158.04 g/molChemical Formula KMnO 4 = 158.04 g / mol
화학식량 MnSO4·H2O = 169.01 g/molFormula MnSO 4 H 2 O = 169.01 g / mol
화학식량 C2H4O2 = 60.0 g/molFormula weight C 2 H 4 O 2 = 60.0 g / mol
다음 단계들을 수행하였다. The following steps were performed.
1. 8.05 L의 탈이온수 중의 KMnO4 3.50 몰 (553 g)의 용액을 만들고 68??로 가열.1. Make a solution of 3.50 moles (553 g) of KMnO 4 in 8.05 L of deionized water and heat to 68 °.
2. 빙초산 1260 g을 사용하고 탈이온수를 써서 10.5 L로 희석하여 2 N 아세트산 10.5 L를 만듬. 이 용액의 밀도는 1.01 g/ml.2. Use 1260 g of glacial acetic acid and dilute to 10.5 L with deionized water to make 10.5 L of 2 N acetic acid. The density of this solution is 1.01 g / ml.
3. 황산망간 수화물 (MnSO4·H2O) 5.00 몰 (846 g)을 칭량하여 상기 2 N 아세트산 용액 10,115 g에 용해시키고 40??로 가열.3. Weigh 5.00 mol (846 g) of manganese sulfate hydrate (MnSO 4 H 2 O), dissolve in 10,115 g of the 2N acetic acid solution and heat to 40 ??.
4. 1.에서 얻어진 용액에 계속 교반하면서 15 분에 걸쳐 3.에서 얻어진 용액을 가함. 첨가가 완료된 후 다음 가열 속도에 따라 슬러리를 가열하기 시작.4. Add the solution obtained in 3. over 15 minutes with continuous stirring to the solution obtained in 1. After the addition is complete, the slurry begins to heat at the next heating rate.
1:06 pm 69.4??1:06 pm 69.4 ??
1:07 pm 71.2??1:07 pm 71.2 ??
1:11 pm 74.5??1:11 pm 74.5 ??
1:15 pm 77.3??1:15 pm 77.3 ??
1:18 pm 80.2??1:18 pm 80.2 ??
1:23 pm 83.9??1:23 pm 83.9 ??
1:25 pm 86.7??1:25 pm 86.7 ??
1:28 pm 88.9??1:28 pm 88.9 ??
5. 1:28 pm에서 용기에서 대략 100 ml의 슬러리를 수거하여 즉시 부흐너 깔때기에 여과하고, 2 L의 탈이온수로 세척한 다음 오븐 중 100??에서 건조시킴. 샘플은 BET 다지점 표면적이 259.5 m2/g인 것으로 측정됨.5. Collect approximately 100 ml of slurry from the vessel at 1:28 pm and immediately filter into Buchner funnel, wash with 2 L deionized water and dry in 100 ?? The sample was determined to have a BET multipoint surface area of 259.5 m 2 / g.
<실시예 23><Example 23>
이것은 Mn(CH3COO)2를 이용한 고표면적 크립토멜란의 제조 실시예이다.This is an example of preparation of high surface area cryptomelan using Mn (CH 3 COO) 2 .
몰비: KMnO4:Mn(CH3CO2)2:아세트산 = 1:1.43:5.72Molar ratio: KMnO 4 : Mn (CH 3 CO 2 ) 2 : Acetic acid = 1: 1.43: 5.72
화학식량 KMnO4 = 158.04 g/mol, 알드리치 롯트 #08824MGChemical Formula KMnO 4 = 158.04 g / mol, Aldrich Lot # 08824MG
화학식량 Mn(CH3CO2)2·H2O = 245.09 g/mol, 알드리치 롯트 #08722HGFormula weight of Mn (CH 3 CO 2) 2 · H 2 O = 245.09 g / mol, Aldrich lot # 08722HG
화학식량 C2H4O2 = 60.0 g/molFormula weight C 2 H 4 O 2 = 60.0 g / mol
하기 단계를 수행하였다:The following steps were performed:
1. 4.6 L의 탈이온수에 KMnO4 2.0 몰 (316 g)의 용액을 만들고 핫 플레이트에서 60??로 가열.1. Make a solution of 2.0 mol (316 g) of KMnO 4 in 4.6 L of deionized water and heat to 60 ° on a hot plate.
2. 빙초산 720 g을 사용하고 탈이온수로 6.0 L로 희석하여 2 N 아세트산 6.0 L를 제조. 이 용액의 밀도는 1.01 g/ml.2. Prepare 6.0 L of 2N acetic acid by using 720 g glacial acetic acid and diluting to 6.0 L with deionized water. The density of this solution is 1.01 g / ml.
3. 아세트산망간(II) 사수화물 [Mn(CH3CO2)2·4H2O] 2.86 몰 (700 g)을 칭량하여 상기 2 N 아세트산 용액 5780 g에 용해시킴(반응기 용기에서). 반응기 용기에서 60??로 가열.3. Weigh 2.86 moles (700 g) of manganese (II) acetate tetrahydrate [Mn (CH 3 CO 2 ) 2 .4H 2 O] and dissolve in 5780 g of the 2N acetic acid solution (in a reactor vessel). Heated to 60 ° in the reactor vessel.
4. 슬러리를 62-63??로 유지하면서 1.에서 얻어진 용액을 3에서 얻어진 용액에 가함. 첨가가 완료된 후 다음에 따라 슬러리를 온화하게 가열.4. Add the solution obtained in 1. to the solution obtained in 3 while maintaining the slurry at 62-63 ?? After the addition is complete, gently heat the slurry as follows.
3:58 pm에서 82.0??82.0 at 3:58 pm ??
4:02 pm에서 86.5??86.5 at 4:02 pm ??
4:06 pm에서 87.0??87.0 at 4:06 pm ??
4:08 pm에서 87.1??87.1 at 4:08 pm ??
열 끄기Heat off
그 다음 10 L의 탈이온수를 용기에 펌핑하여 슬러리를 급냉시킴. 이렇게 하여 슬러리가 4:13 pm에는 58??로 냉각됨.The slurry is then quenched by pumping 10 L of deionized water into the vessel. The slurry is then cooled to 58 ?? at 4:13 pm.
슬러리를 부흐너 깔때기에 여과하였다. 얻어진 필터 케이크를 탈이온수 12 L에 넣어 다시 슬러리로 만든 다음 기계식 교반기를 사용하여 5 갤런 용기에서 하룻밤 동안 교반하였다. 세척된 생성물을 아침에 재여과한 다음 오븐 중 100??에서 건조시켰다. 샘플은 BET 다지점 표면적이 296 m2/g인 것으로 측정되었다. 얻어진 크립토멜란은 도 20의 XRD 패턴으로 파악된다. 이것은 도 19에 나타낸 것과 유사한 IR 스펙트럼을 가질 것으로 예상된다.The slurry was filtered on a Buchner funnel. The filter cake obtained was placed in 12 L of deionized water, slurried again and stirred overnight in a 5 gallon vessel using a mechanical stirrer. The washed product was refiltered in the morning and then dried in 100 ?? in an oven. The sample was determined to have a BET multipoint surface area of 296 m 2 / g. The obtained cryptomelan is understood by the XRD pattern of FIG. This is expected to have an IR spectrum similar to that shown in FIG.
<실시예 24><Example 24>
다음은 이 실시예에 사용된 오존 분해 백분율을 측정하기 위한 오존 시험법의 설명이다. 오존 발생기, 기체 유량 조절 장치, 수포 발생기, 냉거울 이슬점 습도계 및 오존 검출기로 이루어진 시험 장치를 사용하여 촉매 샘플에 의해 파괴되는 오존의 백분율을 측정하였다. 오존은 오존 발생기를 활용하여 공기와 수증기로 이루어진 유동 기체 스트림 중에 그 자리에서 발생시켰다. 오존 농도는 오존 검출기를 사용하여 측정하였으며 수분 함량은 이슬점 습도계를 활용하여 측정하였다. 샘플은 이슬점이 15?? 내지 17??이고 대략 1.5 L/분으로 흐르는 기체 스트림 중 4.5 내지 7 ppm의 유입 오존 농도를 사용하여 25??에서 시험하였다. 샘플은 내경 1/4" I.D. 파이렉스R 유리관에 든 유리솜 플러그 사이에 보유된 -25/+45 메쉬 크기의 입자로 시험하였다. 시험된 샘플은 유리관의 1 cm 분량을 채웠다.The following is an explanation of the ozone test method for measuring the ozone decomposition percentage used in this example. A test apparatus consisting of an ozone generator, a gas flow regulator, a blister generator, a cold mirror dew point hygrometer, and an ozone detector was used to determine the percentage of ozone destroyed by the catalyst sample. Ozone was generated in situ in a flowing gas stream consisting of air and water vapor using an ozone generator. Ozone concentration was measured using an ozone detector and moisture content was measured using a dew point hygrometer. The sample has a dew point of 15 ?? And inlet ozone concentrations of 4.5 to 7 ppm in a gas stream flowing at approximately 1.5 L / min. Samples were tested with particles of -25 / + 45 mesh size held between glass wool plugs placed in inner diameter 1/4 "ID Pyrex R glass tubes. The tested samples filled 1 cm portions of glass tubes.
샘플 시험은 전환율이 정상 상태에 도달하는 데 대개 2 내지 16 시간을 요하였다. 샘플은 전형적으로 시험이 시작되었을 때에는 100%에 가까운 전환율을 보인 다음 보다 오랜 기간 (48 시간) 동안 정적으로 유지되는 "평준화" 전환율로 서서히 감소하였다. 정상 상태가 이루어진 후, 전환율은 다음 식으로 계산하였다: 오존 전환율 (%) = [1-(촉매 통과 후 오존 농도)/(촉매 통과 전 오존 농도)] X 100.Sample tests usually required 2 to 16 hours for the conversion to reach steady state. Samples typically showed a near 100% conversion when the test began and then slowly declined to a "leveling" conversion that remained static for a longer period of time (48 hours). After steady state, conversion was calculated by the following equation: Ozone conversion (%) = [1- (Ozone concentration after passage of catalyst) / (Ozone concentration before passage of catalyst)] X 100.
실시예 22의 샘플에 대한 오존 파괴 시험에서는 58% 전환율이 얻어졌다. In the ozone depletion test for the sample of Example 22, 58% conversion was obtained.
실시예 23의 샘플에 대한 오존 파괴 시험에서는 85% 전환율이 얻어졌다. In the ozone depletion test for the sample of Example 23, an 85% conversion was obtained.
<실시예 25><Example 25>
이 실시예는 실시예 23의 방법이 오존 파괴 성능이 하소 및 세척에 의해 더 이상 향상되지 않았던 "청정한" 고표면적 크립토멜란을 생성시켰다는 것을 증명하려는 것이다. 실시예 23이 나타내는 샘플의 20 g 분량을 200??에서 1 시간 동안 공기 중 하소시키고, 실온으로 냉각시킨 다음 100??에서 200 ml의 탈이온수에서 슬러리를 30 분 동안 교반하여 세척하였다. 얻어진 생성물을 여과하고 오븐 중 100??에서 건조시켰다. 시표는 BET 다지점 표면적이 265 m2/g인 것으로 측정되었다. 샘플의 오존 파괴 시험에서는 85%의 전환율이 얻어졌다. 실시예 23의 샘플 시험과 비교하면 실시예 23의 샘플의 세척 및 하소로부터 오존 전환율 상의 이점은 전혀 인지되지 않는다는 것이 증명된다.This example is intended to demonstrate that the method of Example 23 produced a "clean" high surface area Cryptomellan in which ozone depletion performance was no longer enhanced by calcination and washing. A 20 g portion of the sample shown in Example 23 was calcined in air at 200 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature and washed by stirring the slurry in 200 ml of deionized water at 100 ° C. for 30 minutes. The product obtained was filtered and dried at 100 ?? in an oven. The target was determined to have a BET multipoint surface area of 265 m 2 / g. In the ozone destruction test of the sample, a conversion of 85% was obtained. Compared to the sample test of Example 23, it is demonstrated that no benefit in ozone conversion from washing and calcining the sample of Example 23 is recognized at all.
<실시예 26>Example 26
상업 공급자로부터 고표면적 크립토멜란의 샘플을 입수하고 하소 및(또는) 세척에 의해 변화시켰다. 입수한 상태와 변화된 상태의 분말을 실시예 24의 방법에 따라 오존 파괴 성능에 대해 시험하고 분말 X-선 회절법, 적외선 분광분석법 및 질소 흡착에 의한 BET 표면적 측정으로 특성을 파악하였다.Samples of high surface area cryptotomelan were obtained from commercial suppliers and changed by calcination and / or washing. The powders obtained and changed were tested for ozone depletion performance according to the method of Example 24 and characterized by powder X-ray diffraction, infrared spectroscopy and BET surface area measurement by nitrogen adsorption.
<실시예 26a><Example 26a>
시판되는 고표면적 크립토멜란 (Chemetals, Inc., 미국 메릴랜드주 볼티모어 소재)의 샘플을 60??의 탈이온수에 30 분 동안 세척하고, 여과하고, 헹군 다음 100??에서 오븐 건조시켰다. 입수 상태 샘플의 오존 전환율은 세척된 물질의 79%에 비해 64%였다. 세척은 각각 질소 흡착 및 분말 X-선 회절법에 의해 측정된 이 물질의 표면적 또는 결정 구조 (223 m2/g 크립토멜란)를 변화시키지 않았다. 그러나, 적외선 분광분석법에서는 세척된 샘플의 스펙트럼에서 1220 및 1320 파수에 있는 피크가 사라져 황산기 음이온의 제거를 나타내었다.Samples of commercially available high surface Cryptomellan (Chemetals, Inc., Baltimore, MD) were washed with 60 ° deionized water for 30 minutes, filtered, rinsed and oven dried at 100 °. The ozone conversion of the sample in the water was 64% compared to 79% of the washed material. The wash did not change the surface area or crystal structure (223 m 2 / g Cryptomellan) of this material, as measured by nitrogen adsorption and powder X-ray diffraction, respectively. Infrared spectroscopy, however, removed the peaks at 1220 and 1320 wavenumbers in the spectra of the washed samples, indicating removal of sulfate group anions.
<실시예 26b><Example 26b>
시판되는 고표면적 크립토멜란 (Chemetals, Inc., 미국 메릴랜드주 볼티모어 소재)의 샘플을 300??에서 4 시간 및 400??에서 8 시간 동안 하소시켰다. 입수 상태 물질의 오존 전환율은 300??에서 하소된 샘플의 71% 및 400??에서 하소된 샘플의 75%에 비해 44%였다. 하소는 300?? 또는 400?? 샘플의 표면적 또는 결정 구조 (334 m2/g 크립토멜란)를 실질적으로 변화시키지 않았다. 400?? 샘플에서는 미량의 Mn2O3가 검출되었다. 하소는 이들 샘플의 탈히드록실화를 유발한다. 적외선 분광분석법에서는 표면 히드록실기에 할당되는 2700 내지 3700 파수 사이의 밴드의 강도가 감소되는 것이 보였다.Samples of commercially available high surface area Cryptomellan (Chemetals, Inc., Baltimore, MD) were calcined for 4 hours at 300 ° and 8 hours at 400 °. The ozone conversion of the material in question was 44% compared to 71% of the sample calcined at 300 ° and 75% of the sample calcined at 400 °. Calcination is 300 ?? Or 400 ?? There was no substantial change in the surface area or crystal structure (334 m 2 / g Cryptomellan) of the sample. 400 ?? Trace amounts of Mn 2 O 3 were detected in the sample. Calcination causes dehydroxylation of these samples. Infrared spectroscopy showed that the intensity of the band between 2700 and 3700 wavenumbers assigned to the surface hydroxyl groups was reduced.
<실시예 27>Example 27
고표면적 크립토멜란에 Pd 블랙 (Pd 금속 및 산화물 함유)을 첨가하는 것은 오존 분해 성능을 현저히 향상시키는 것으로 밝혀졌다. Pd 블랙 분말과 (1) 시판되는 크립토멜란 (실시예 26b에서 설명한 300?? 하소 샘플) 및 (2) 200??에서 1 시간 동안 하소시킨, 실시예 23에서 합성된 고표면적 크립토멜란의 분말이 물리적으로 혼합되어 이루어진 샘플을 제조하였다. 이들 샘플은 건조 상태에서 Pd 블랙과 크립토멜란의 분말을 중량비 1:4로 혼합함으로써 제조하였다. 건조 혼합물을 색상이 균일해질 때까지 흔들었다. 비이커에 든 혼합물에 고형분 함량이 20-30%가 되도록 탈이온수를 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액 중의 응집체는 교반 막대를 사용하여 기계적으로 깨뜨렸다. 현탁액을 Bransonic 모델 5210 초음파 세정기에서 10 분 동안 초음파처리한 다음 120??-140??에서 대략 8 시간 동안 오븐 건조시켰다. The addition of Pd black (containing Pd metals and oxides) to high surface area cryptomelan has been found to significantly improve ozone decomposition performance. Pd black powder and (1) commercially available Cryptomellan (300 'calcined sample described in Example 26b) and (2) powder of high surface area Cryptomellan synthesized in Example 23, calcined for 1 hour at 200' Samples were prepared that were physically mixed. These samples were prepared by mixing powders of Pd black and Cryptomellan in a weight ratio of 1: 4 in the dry state. The dry mixture was shaken until the color was uniform. To the mixture in the beaker was added deionized water to a solids content of 20-30% to form a suspension. Aggregates in the suspension were mechanically broken using a stir bar. The suspension was sonicated for 10 minutes in a Bransonic model 5210 ultrasonic cleaner and then oven dried at 120 ° -140 ° for approximately 8 hours.
300??에서 하소시킨 시판 크립토멜란의 오존 전환율은 분말 반응기 (실시예 26b)에서 측정한 바와 같이 71%였다. 이 생성물 샘플을 20 중량%의 Pd 블랙과 혼합하자 88%의 전환율이 얻어졌다. The ozone conversion of commercial cryptomellan calcined at 300 ° C. was 71% as measured in the powder reactor (Example 26b). Mixing this product sample with 20% by weight of Pd black yielded a conversion of 88%.
200??에서 하소시킨, 실시예 23에서와 같이 제조된 크립토멜란 샘플은 전환율이 85%였다. 성능은 20 중량%의 Pd 블랙이 첨가되면 97%로 향상되었다. Cryptomellan samples prepared as in Example 23, calcined at 200 ° C. had a conversion of 85%. Performance improved to 97% with 20% by weight of Pd black added.
<실시예 28><Example 28>
고표면적 이산화망간 (Chemetals에서 구입한 크립토멜란) 1500 g 및 탈이온수 2250 g을 1 갤런 볼 밀에서 배합하여 1.5 시간 동안 입자 크기 90% ?? 7 ??m가 되게 분쇄하였다. 결과로 생성된 슬러리를 밀로부터 별개의 1 갤런 용기로 배출시킨 후, 충분한 KOH (탈이온수 중의 20% 용액)를 첨가하여 pH를 약 9.5로 상승시켰다. 그다음 여러일 동안 추가로 KOH를 첨가하여 pH를 9.5로 유지시켰다. 이어서, National Starch x-4280 아크릴계 라텍스 중합체 (51 % 고형분) 294 g (10 % 고형분 기준)을 첨가하였다. 2개 롤 밀 상에 슬러리를 함유하는 용기를 롤링함으로써 결합제를 철저히 배합시켰다. 용기는 세라믹 밀링 볼과 같은 밀링 매질을 포함하지 않았다. 본 방법에 따라 제조된 슬러리를 여러 종류의 기판 상에 코팅시켰으며, 접착성이 우수하였다. 상기 기판은 허니콤을 슬러리에 침지함으로써 그 위에 코팅이 도포된 다공성 단일체 지지체 (예를 들면, 세라믹 허니콤)를 포함하였다. 슬러리를 또한 알루미늄 라디에이터 상에 분무 코팅시켰다. 슬러리를 역시 상기 기술한 종류의 소 라디에이터 미니코어에 침지 코팅시켰다. 부가적으로, 필터 에어에 사용된 종류의 다섬유 필터 매질을 침지 또는 분무에 의해 코팅시켰다. 전형적으로, 입방 인치 당 0.15 내지 1.5 g으로 변할 수 있는 부하 상태로 샘플을 코팅시켰다. 샘플을 30 ??에서 건조될 때까지, 통상 최소한 2 시간 동안 공기 건조시켰다. 각 경우에 촉매 접착성이 우수하였다 (즉, 코팅이 벗겨지지 않았다). 필요하다면 보다 높은 건조 온도 (최대 150 ??)가 사용될 수 있다. 라텍스는 건조 동안 경화된다. 1500 g of high surface area manganese dioxide (Cryptomellan, purchased from Chemetals) and 2250 g of deionized water in a 1-gallon ball mill for 90 hours Grinded to 7 μm. The resulting slurry was drained from the mill into a separate one gallon vessel, then sufficient KOH (20% solution in deionized water) was added to raise the pH to about 9.5. Then additional KOH was added for several days to maintain the pH at 9.5. Then 294 g (10% solids) of National Starch x-4280 acrylic latex polymer (51% solids) were added. The binder was thoroughly blended by rolling the vessel containing the slurry on two roll mills. The vessel did not contain a milling medium such as a ceramic milling ball. The slurry prepared according to the present method was coated onto various kinds of substrates and had excellent adhesion. The substrate included a porous monolithic support (eg, ceramic honeycomb) with a coating applied thereon by immersing the honeycomb in a slurry. The slurry was also spray coated onto an aluminum radiator. The slurry was also dip coated on a small radiator minicore of the kind described above. In addition, multifiber filter media of the type used in the filter air were coated by dipping or spraying. Typically, the samples were coated under load conditions that could vary from 0.15 to 1.5 g per cubic inch. Samples were typically air dried for at least 2 hours, until dry at 30 ° C. In each case the catalyst adhesion was good (ie the coating did not peel off). Higher drying temperatures (up to 150 ° C) can be used if necessary. The latex hardens during drying.
<실시예 29><Example 29>
실시예 1에서 얻은 볼 밀링된 촉매 슬러리 96.56 g에 (KOH 첨가 전에) 롱-쁠랑 콜로이드 226 중합체 분산제 3.20 g (3 % 고형분 기준)을 첨가하였다. 여러 시간 동안 롤 밀 상에 혼합물을 롤링한 후, National Starch x-4280 아크릴계 라텍스 중합체 (51 % 고형분) 7.31 g(10 % 고체 기준)을 첨가하였다. 실시예 28에서 처럼, 2개의 롤 밀 상에 슬러리 함유 용기를 롤링하여 결합제를 철저히 배합시켰다. 용기는 세라믹 밀링 볼과 같은 밀링 매질을 함유하지 않았다. 본 방법에 따라 제조된 슬러리를 여러 종류의 기판 상에 코팅시켰으며, 이들은 우수한 접착성을 나타냈다. 상기 기판은 허니콤을 슬러리에 침지시켜 그 위에 코팅이 도포된 다공성 단일체 지지체 (예를 들면, 세라믹 허니콤)를 포함하였다. 슬러리를 또한 상기 인용된 종류의 소 라디에이터 미니코어 상에 침지 코팅시켰다. 통상적으로, 샘플은 입방 인치 당 0.15 내지 1.5 g까지 변할 수 있는 부하 상태로 코팅시켰다. 샘플을 건조될때까지 30 ??에서 통상 최소한 2시간 동안 공기 건조시켰다. 각 경우에 우수한 촉매 접착성이 달성되었다 (즉, 코팅이 벗겨지지 않았다). 필요하다면 보다 고온의 건조 (최대 150 ??)가 사용될 수 있다. 라텍스는 건조 동안 경화된다.To 96.56 g of the ball milled catalyst slurry obtained in Example 1 (prior to KOH addition) 3.20 g (based on 3% solids) of the Long-Plan Colloid 226 polymer dispersant were added. After rolling the mixture on a roll mill for several hours, 7.31 g (10% solids) of National Starch x-4280 acrylic latex polymer (51% solids) was added. As in Example 28, the binder was thoroughly blended by rolling the slurry containing vessel onto two roll mills. The vessel did not contain a milling medium, such as a ceramic milling ball. The slurry prepared according to the method was coated onto various kinds of substrates, which showed good adhesion. The substrate contained a porous monolithic support (eg, ceramic honeycomb) with the honeycomb immersed in the slurry and a coating applied thereon. The slurry was also dip coated onto a small radiator minicore of the kind recited above. Typically, samples were coated under load that could vary from 0.15 to 1.5 g per cubic inch. Samples were air dried at 30 ° C. for at least 2 hours until dry. In each case good catalyst adhesion was achieved (ie the coating did not peel off). Higher temperatures of drying (up to 150 ° C) can be used if necessary. The latex hardens during drying.
<실시예 30><Example 30>
탈이온수 8.9 g을 비어커 중의 TiO2 나노 분말 1.1 g에 첨가하였다. 암모니아/물 농축물을 첨가하여 pH를 9.5로 조절하였다. 17.75 중량% 백금을 갖는 아민이 용해된 수산화백금의 용액을 혼합하면 천천히 첨가하여 티타니아 상의 백금 5 중량%를 얻었다. 이어서, 팔라듐 금속을 기준으로 20 중량% 함유 질산팔라듐 용액을 혼합하면서 첨가하여 티타니아 상의 14.3 % 팔라듐을 얻었다. 평방 인치 당 1 인치 직경 x 1 인치 길이 400개의 셀 (cpsi) 금속 단일체 코어 샘플을 슬러리에 침지시켰다. 공기를 코팅된 단일체 상에 취입하여 채널을 세정하고, 단일체를 3 시간 동안 110 ??에서 건조시켰다. 이번에는, 단일체를 슬러리에 다시 한번 재침지시키고, 채널에 공기 취입 및 110 ??에서 건조하는 단계를 반복하였다. 2회 코팅된 단일체를 300 ??에서 2시간 동안 하소시켰다. 이 초기 평가 후에 촉매 코어를 7 % 수소 및 93 % 질소를 갖는 형성 기체 중에서 300 ??에서 12 시간 동안 환원시켰다. 일산화탄소 20 ppm 및 C1 기재 탄화수소류 20 ppm을 함유하는 공기 스트림 중에서 촉매를 평가하였다. 탄화수소류를 20 ppm CO의 존재 중에서 평가하였다. 300,000 표준 시간 당 공간 속도 (SHSV)에 해당하는 분당 36.6 리터의 기체 유속에서 평가된 탄화수소는 에틸렌 C2=, 프로필렌 C3=, 및 펜텐 C5=이었다. 공기 스트림은 상대 습도 (RH)가 30 % 이었다. 결과를 도 21에 묘사하였다.8.9 g deionized water was added to 1.1 g TiO 2 nanopowder in beer. The pH was adjusted to 9.5 by addition of ammonia / water concentrate. A solution of platinum hydroxide in which an amine with 17.75 wt% platinum was dissolved was mixed slowly to obtain 5 wt% platinum on titania. Subsequently, a 20% by weight containing palladium nitrate solution based on the palladium metal was added with mixing to obtain 14.3% palladium on titania. 400 cell (cpsi) metal monolithic core samples of 1 inch diameter x 1 inch length per square inch were immersed in the slurry. Air was blown onto the coated monolith to clean the channels and the monolith was dried at 110 ° C. for 3 hours. This time, the monolith was once again immersed in the slurry and the steps of blowing the air into the channel and drying at 110 ° C were repeated. Two coated monoliths were calcined at 300 ° C. for 2 hours. After this initial evaluation the catalyst core was reduced for 12 hours at 300 ° C. in a forming gas with 7% hydrogen and 93% nitrogen. The catalyst was evaluated in an air stream containing 20 ppm of carbon monoxide and 20 ppm of C 1 based hydrocarbons. Hydrocarbons were evaluated in the presence of 20 ppm CO. Hydrocarbons evaluated at 36.6 liters per minute gas flow rate corresponding to 300,000 standard hourly space velocity (SHSV) were ethylene C 2 =, propylene C 3 =, and pentene C 5 =. The air stream had a relative humidity (RH) of 30%. The results are depicted in FIG. 21.
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본 출원은 1996년 1월 19일 출원된 미국 특허 출원 제08/589,182호의 부분계속출원이며, 제08/589,182호는 1995년 9월 29일 출원된 미국 특허 출원 제08/537,206호의 부분계속출원이며, 제08/537,206호는 1995년 3월 24일 출원된 미국 특허 출원 제08/410,445호의 부분계속출원이고, 제08/410,445호는 1995년 1월 20일 출원된 미국 특허 출원 제08/376,332호의 부분계속출원으로, 이 모두가 본원에 참고로 도입된다. This application is a partial application of US Patent Application No. 08 / 589,182, filed January 19, 1996, and 08 / 589,182 is a partial application of US Patent Application No. 08 / 537,206, filed September 29, 1995. , 08 / 537,206, is a partial continuing application of US Patent Application No. 08 / 410,445, filed March 24, 1995, and 08 / 410,445 is No. 08 / 376,332, filed January 20, 1995. As partly filed, all of which are incorporated herein by reference.
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