Композиція для одержання каталітичного покриття конвертора, переважно для нейтралізації вихлопних газів двигунів внутрішнього згорання

1. Композиція для одержання каталітичного покриття конвертора для обробки забруднених газів і рідин на основі металевого паладію, яка відрізняється тим, що містить оксид молібдену (МО2О3), оксид вольфраму (\ЛЮз), оксид марганцю (МпОг), оксид алюмінію (АІ3Оз) і принаймні одну сполуку паладію (Pd) при наступному співвідношенні компонентів, % маси: оксид молібдену (МО2О3) 27-33 оксид марганцю (МпОг) 28-30 сполука паладію, у перерахуванні 0,5-1,5 00 (0 Ю 0) р С а> ^ 9568 на пористий несучий елемент, висушують і одержують готовий каталізатор. Відповідно до патенту US 6,497,851 типовий каталітичний матеріал може містити платину, паладій і родій із загальним вмістом металів плати3 нової групи 3,76г/фут . Для одержання необхідного ступеня окиснення вуглеводнів і контрольованого окиснення монооксида вуглецю, кількість платини повинна перевищувати кількість інших металів платинової групи у каталітичному матеріалі. Активований глинозем, кращий матеріал основи, є присутнім у кількості переважно від 0,5 до ~ 3 3,5г/дюйм з оксидом цирконію у якості стабілізатора, який міститься в даному матеріалі в кількості 3 3 до ~ 0,5г/дюйм і переважно від 0,05 до 0,2г/дюйм . Кількість лужноземельного металевого компонен3 та ~ 0,6г/дюйм і переважно від ~ 0,05 до 3 0,5г/дюйм , у перерахунку на оксид. Кількість рідкісноземельного металевого компонента складає переважно до 0,6г/дюйм3 і більш переважно від 0,05 до 0,5г/дюйм3, у перерахунку на оксид. Переважними є оксиди лантана і неодима. Каталітичний матеріал звичайно покриває несучий блок із щільністю від ~ 0,5 до 6г/дюйм3. У патенті описано приклад, за яким 738г порошку гамма-глинозему з питомою площею поверхні приблизно 160м2/г просочили водяним розчином нітрату паладію, що містить 34,5г паладію. Глинозем, що містить паладій, і розчин ацетату цирконію, у кількості, яка достатня для утворення 60,1 г ZrC>2, були суспендовані в деіонізованій воді для утворення їх гідросуміші. Суспензію для покриття одержали шляхом додавання до гідросуміші розчину нітрату лантана в кількості, що достатня для одержання 114г і_а2Оз, розчин нітрату неодима в кількості, що достатня для одержання 95,9г Nd2O3, оксида барію в кількості, що достатня для одержання 54г ВаО і кристалічного нітрату стронцію в кількості, що достатня для одержання 60г SrO. Суспензія містила приблизно 48% (вага.) сухої речовини. Несучий кордієритовий блок, який містить близько 400 каналів на квадратний дюйм поперечного переріза, занурили в суспензію, після чого з нього видалили надлишок суспензії за допомогою стиснутого повітря. Після випалу при температурі 450°С одержали каталітичний блок, який містить ЮОг/срут3 паладію, 1,23г/дюйм3 глинозему, 0,19г/дюйм і_а2Оз, 0,1г/дюйм ZrO2, 0,1 г/дюйм3 оксиди стронцію, 1,09г/дюйм3 ВаО і 0,16г/дюйм 3 Ш 2 О 3 . Так, у патенті США 6685900, 2004, (основа для каталізатора - композиція цеоліт плюс один або більш із групи оксидів - алюмінію, кремнію, титана, і/або силікат алюмінію) заявлене поєднання елементів - платини, паладію, родія, Індія (тут, очевидно, автори мали на увазі іридій). Ідентичний по складу активного каталітичного шару патент US5371056 (платина, паладій, родій і/або іридій). Для основи цього каталізатора обраний монолітний керамічний або металевий елемент, а каталізатор нанесений на дрібнодисперсну композицію цеоліту, корунда, диоксидів кремнію і титана, що розташована на монолітній основі. Каталітичне покриття для видалення оксидів вуглецю й азоту з активним шаром, що містить Си, АІ, N't на хромо-нікелевому пористому матеріалі у якості основи, описано в патенті РФ №2162011. У патенті США №6050247 описаний тришаровий каталізатор, що містить внутрішній шар з комплексного оксиду марганцю, нікелю, кобальту і міді, середній шар з оксида-силіката алюмінія і карбіда кремнія, зовнішній шар у вигляді Pt-Pd-Rh сплава на оксиді алюмінію, Мо-А!2Оз, змішані оксиди лантана-стронція-кобальта й один із групи оксидів ванадія / срібла на оксиді алюмінію. Каталізатори для нейтралізації вихлопних газів автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, в яких використані відомі каталітичні покриття, забезпечують ступінь очищення до 90% від СО і до 80% від NO і мають ресурс роботи до 80000км пробігу автомобіля. Недоліком таких композицій для каталітичного покриття є їх висока вартість унаслідок використання у якості покриття дорогоцінних металів, відносно низький ступінь очищення від CO і NO, a також обмежений ресурс. Задачею даного винаходу є створення нової композиції для каталітичного покриття, що дозволяє знизити їх собівартість за рахунок зниження вмісту дорогоцінних металів у каталітичному покритті, збільшення ресурсу роботи каталізаторів з каталітичним покриттям, а також підвищення ступеня очищення вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння. Крім того, ресурс роботи збільшується до 120000 км пробігу автомобіля. Ступінь очищення складає 95% від CO і 90% від NO. Вищевикладені прототипи забезпечують ступінь очищення до 90% від CO і до 80% від NO. Поставлена задача розв'язується тим, що композиція для одержання каталітичного покриття конвертора обробки забруднених газів містить оксид молібдену (Мо2Оз), оксид вольфраму (WO3), оксид марганцю (Мп2), оксид алюмінію (АІ2Оз), і сполуки паладію (Pd) при наступному співвідношенні компонентів, % маси: Оксид молібдену (Мо2Оз) 27-33 Оксид марганцю (МпО2) 28-30 Оксид алюмінію (нанопорошок АІ2Оз) 0,01-20,0 Сполука паладію у розрахунку на металевий Pd 0,1-1,5 у Оксид вольфрамі (WO3) решта. Як сполуку паладію використовують комплексну сполуку, яка обрана з групи: гідромплекс хлориду паладію (II) або комплексні сполуки паладію типу Pd XiHaln, де X - ліганд (вода, аміак, моноетаноламін, у діетаноламін), Hal - іон галогену (фторид, хлорид, бромід, йодид), або комбінація цих сполук. Під нанопорошком алюмінію в даному описі розуміється порошок алюмінію, розміри часток якого не перевищують 0,1 мкм. Переважно, композиція містить, % маси: Оксид молібдену (Мо2Оз) 29-31 Оксид марганцю (Мп2) 28,5-29,5 Оксид алюмінію (нанопорошок АІ2Оз) 5-Ю Сполука паладію, у розрахунку на металевий Pd 0,3-0,5 Оксид вольфраму (WO3) решта. Більш докладно винахід пояснюється за допо 9568 могою прикладів. Приклад 1. Для отримання вихідної суміші взяли 150г порошку оксида молібдена (МогОз), 130г порошку оксида Марганця (МпОг), 5г нанопорошку оксиду алюмінію, 3,2г гидромплекса хлориду паладію двохводного, що відповідає 1,6г металевого паладію, і 215г порошку оксиду вольфраму (WO3) і ретельно перемішали. В отриману суміш при постійному перемішуванні поступово додавали воду до утворення 0,8л однорідної текучої суспензії. Допускається для стабілізації сполук паладію додавати розчин моноетаноламіна, діетаноламіна або аміаку. Перед нанесенням каталітично активного шару несучий матеріал, що являє собою керамічний блок у вигляді циліндра діаметром 100мм і висотою 80мм із, наприклад, відкрито-пористої пінокераміки на основі оксида алюмінія, що модифіковано оксидом магнію - 5%, оксидом хрому (III) - 3%, діоксидом титана - 5%, піддали попередньому випалу протягом 1 години, остудили до кімнатної температури і потім протравили в 50%-м розчині кислоти, наприклад, азотної протягом 1 години при температурі 20°С, промили водою і висушили при кімнатній температурі. Оброблений у такий спосіб пористий блок занурили на 1 хвилину в отриману суспензію, після чого витяти на повітря і продули струменем повітря для видалення надлишків суспензії з пір пористого блоку, просушили в повітряній атмосфері при температурі 250°С протягом 1 години і піддали окисному випалу при температурі 860°С протягом 30хв. Отриманий у такий спосіб каталітичний блок Комп'ютерна верстка А. Рябко забезпечує ступінь очищення від CO - 95% і від NO - 90%, ресурс роботи покриття до 120000км пробігу автомобіля, міцність на стиск не менш бОМпа і на вигин не менш 40Мпа. Приклад 2. Для отримання вихідної суміші взяли 150г порошку оксиду молібдена (МогОз), 120г порошку оксиду марганцю (МпОг), Юг нанопорошку оксиду алюмінія, 3,95г діамінодихлорида паладія, що відповідає 2г металевого паладію, і 220г порошку оксиду вольфраму (WO3) і ретельно перемішали. В отриману суміш при постійному перемішуванні поступово додавали воду до утворення 0,8л однорідної текучої суспензії. Допускається для стабілізації сполук палладія додавати розчин моноетаноламіна, діетаноламіна або аміаку. Несучий матеріал у вигляді циліндричного керамічного блоку діаметром 100мм і висотою 80мм із відкрито-пористої пінокераміки на основі оксиду алюмінію, що модифіковано оксидом магнію - 5%, оксидом хрому (III) - 3%, діоксидом титана - 5%, піддали попередній обробці як описано в прикладі 1. Оброблений пористий блок занурили на 1 хвилину в отриману суспензію, після чого витяти на повітря і продули струменем повітря для видалення надлишків суспензії з пір пористого блоку, просушили в повітряній атмосфері при температурі 250°С протягом 1 години і піддали окисному випалу при температурі 860°С протягом 30хв. Отриманий у такий спосіб каталітичний блок забезпечує ступінь очищення від CO - 95% і від NO - 90%, ресурс роботи покриття до 120000км пробігу автомобіля, міцність на стиск не менш бОМпа і на вигин не менш 40Мпа. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45,м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601