Niedertemperatur-Oxidationskatalysator mit besonders ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften für die Oxidation organischer Schadstoffe

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator umfassend ein mikroporöses edelmetallhaltiges Zeolithmaterial und einen porösen SiC>2-haltigen Binder, wobei der Katalysator einen Anteil an Mikroporen von mehr als 70 %, bezogen auf das

Gesamtporenvolumen des Katalysators, aufweist. Die Erfindung ist zudem auf ein Verfahren zur Herstellung des Katalysators sowie die Verwendung des Katalysators als

Oxidationskatalysator gerichtet.

Die Reinigung von Abgasen mittels Katalysatoren ist seit

Langem bekannt. Beispielsweise werden die Abgase von

Verbrennungsmotoren mit sogenannten Dreiwege-Katalysatoren (TWC) gereinigt. Dabei werden die Stickoxide mit reduzierenden Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) reduziert .

Ebenso werden die Abgase von Dieselmotoren mit Katalysatoren nachbehandelt. Hierbei wird das Abgas von beispielsweise

Kohlenmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Rußpartikeln befreit. Unter den unverbrannten

Kohlenwasserstoffen, die katalytisch zu behandeln sind, finden sich unter anderem Paraffine, Olefine, Aldehyde und Aromaten.

Ebenso werden auch Abgase von Kraftwerksanlagen sowie Abgase, die bei industriellen Herstellungsprozessen entstehen, mit Katalysatoren gereinigt. Katalysatoren zur Reinigung von Abgasen, die organische

Schadstoffe enthalten, sind im Allgemeinen empfindlich gegen Wasserdampf. Wasserdampf blockiert die aktiven Zentren auf der Katalysatoroberfläche, so dass deren Aktivität sinkt. Dies wird gewöhnlich durch höhere Edelmetalldotierungsgrade

kompensiert, was einerseits die Kosten für die Katalysatoren erhöht und andererseits bei den bekannten Systemen gemäß Stand der Technik die Neigung zur Sinterung erhöht.

Ferner können hohe Wasserdampfpartialdrücke bei niedrigen Abgastemperaturen durch Kapillarkondensation zur Bildung eines Wasserfilms in den Poren des Katalysators führen, was

ebenfalls zu einer Desaktivierung führt, die jedoch auch reversibel sein kann. Oft ist eine zusätzliche

Abgastemperaturerhöhung zur Vermeidung der

Kapillarkondensation aus ökonomischen Gründen nicht

praktikabel .

Bei vielen Anwendungen sind in der Regel zudem

Wärmerückgewinnungssysteme eingebaut, die die zur Verfügung stehende Energie zur Erwärmung der eintretenden Gase

beschränken.

Gewünscht wäre somit ein Katalysator, der auch unter hohen Wasserdampfkonzentrationen bereits bei geringen Temperaturen, beispielsweise unterhalb von 300 °C, eine hohe Aktivität in der Oxidation organischer Schadstoffe, insbesondere von lösungsmittelartigen Schadstoffen aufweist, der zudem eine geringe Neigung zur thermischen Sinterung zeigt und darüber hinaus mit deutlich geringeren Edelmetalldotierungsgraden auskommt . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb in der Bereitstellung eines Katalysators, der eine hohe Aktivität in der Oxidation organischer Schadstoffe bei geringen

Temperaturen aufweist, eine geringe Neigung zur thermischen Sinterung zeigt und einen geringeren Edelmetallanteil

benötigt .

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Katalysator umfassend ein mikroporöses edelmetallhalt iges Zeolithmaterial und einen porösen SiC>2-halt igen Binder, wobei der Katalysator einen Anteil an Mikroporen von mehr als 70 %, bezogen auf das

Gesamtporenvolumen des Katalysators, aufweist.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass Katalysatoren, die ein mikroporöses edelmetallhalt iges Zeolithmaterial und einem reinen SiC>2-Binder, der wenig Meso- und Makroporen aufweist, umfassen, eine deutlich höhere Aktivität, insbesondere bei der Oxidation von lösemittelartigen Luft Schadstoffen, aufweisen.

Der Katalysator weist bevorzugt einen Anteil an Mikroporen von mehr als 70 %, mehr bevorzugt mehr als 80 %, am meisten bevorzugt mehr als 90 %, bezogen auf das Gesamtporenvolumen des Katalysators auf.

In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen

Katalysators beträgt der Anteil von Mikroporen > 72 %, mehr bevorzugt > 76 %, bezogen auf das Gesamtporenvolumen des

Katalysators . In den Mikroporen kann die Kapillarkondensation aus sterischen Gründen nicht stattfinden und die Diffusionswege zu den katalyt ischen Zentren sind somit nicht blockiert. Andererseits sind die Transportporen so groß, dass die Kapillarkondensation nicht wesentlich eintritt. Insgesamt ist der Katalysator gekennzeichnet durch einen Mikroporenanteil > 70 % sowie einen Meso- und Makroporenanteil zwischen 20 und 30 %. Der Anteil der Mikroporen ist bevorzugt < 100 %, mehr bevorzugt < 95 %.

Bei dem erfindungsgemäßen Katalysator handelt es sich somit um einen Katalysator mit polymodaler Porenverteilung, das heißt, er enthält sowohl Mikroporen, Mesoporen als auch Makroporen. Dabei sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriffen Mikroporen, Mesoporen und Makroporen Poren

verstanden werden, die einen Durchmesser von < 1 Nanometer (Mikroporen) , einen Druchmesser von 1 bis 50 Nanometer

(Mesoporen) , beziehungsweise einen Durchmesser von > 50

Nanometer (Makroporen) aufweisen. Die Bestimmung des Mikro- und Meso-/Makroporenanteils wird mittels der sogenannten T- Plot Methode gemäß ASTM D-4365-85 durchgeführt. Bevorzugt beträgt das integrale Porenvolumen des Katalysators mehr als 100 mm ³ /g, mehr bevorzugt mehr als 180 mm ³ /g. Die Bestimmung des integralen Porenvolumens erfolgt vorzugsweise gemäß DIN ISO 9277 mittels St ickstoff-Porosimetrie oder alternativ mit Edelgasporosimetrie . Dabei ist es gemäß einer Ausführungsform des Katalysators bevorzugt, dass das Zeolithmaterial einen Aluminiumanteil von < 2 Mol.-%, mehr bevorzugt < 1 Mol.-%, bezogen auf das

Zeolithmaterial, aufweist.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass auch die

Binderkomponente keine signifikanten Aluminiummengen enthält. Bevorzugt enthält der Binder weniger als 0,04 Gew.-%, mehr bevorzugt weniger als 0,02 Gew.-% Aluminium, bezogen auf die Bindermenge. Geeignete Binder sind beispielsweise Ludox AS 40 oder Tetraethoxysilan mit einem AI ₂ O ₃ Anteil von < 0,04 Gew.-%. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Zeolithmaterial 0,5 bis 6,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,6 bis 5,0 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,7 bis 4,0 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,5 bis < 3,0 Gew.% Edelmetall, bezogen auf die Menge des Zeolithmaterials enthält.

In Verbindung mit einem Washcoat ist es darüber hinaus

bevorzugt, wenn der Washcoat eine Edelmetallbeladung von 0,1 bis 2,0 g/1, mehr bevorzugt 0,4 bis 1,5 g/1, noch mehr

bevorzugt 0,45 bis 1,0 g/1 und am meisten bevorzugt 0,45 bis 0,55 g/1, bezogen auf das Volumen des Washcoats enthält.

Das Edelmetall ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe

bestehend aus Rhodium, Iridium, Palladium, Platin, Ruthenium, Osmium, Gold und Silber oder Kombinationen der genannten

Metalle sowie auch Legierungen aus den genannten Edelmetallen Die Edelmetalle können sowohl in Form von Edelmetallpartikeln als auch in Form von Edelmetalloxidpartikeln vorliegen. Im Folgenden wird vornehmlich von Edelmetallpartikeln gesprochen, was jedoch ebenfalls Edelmetalloxidpartikel mit umfasst, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt wird. Die Partikelgröße der Edelmetallpartikel weist bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 5 Nanometer, mehr bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 3 Nanometer und besonders bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 2 Nanometer auf. Die Bestimmung der Partikelgröße kann

beispielsweise mittels TEM erfolgen.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Edelmetallpartikel des beladenen Zeolithmaterials so klein wie möglich sind, da die Partikel dann einen sehr hohen Dispersionsgrad aufweisen. Dabei wird unter dem Dispersionsgrad das Verhältnis der Anzahl der Metallatome, welche die Oberfläche der Metallpartikel bilden, zu der Gesamtzahl der Metallatome der Metallpartikel verstanden. Ein günstiger mittlerer Partikeldurchmesser hängt aber auch von der Anwendung ab, in welcher der Katalysator eingesetzt werden soll sowie von der Natur des Edelmetalls der Edelmetallpartikel, der Porenverteilung und insbesondere der Porenradien und Kanalradien des Zeolithmaterials .

Die Edelmetallpartikel befinden sich bevorzugt im inneren Porensystem des Zeolithen. Hierunter werden erfindungsgemäß die Mikro-, Meso- und Makroporen des Zeolithen verstanden. Bevorzugt befinden sich die Edelmetallpartikel (im

Wesentlichen) in den Mikroporen des Zeolithen.

Das in dem erfindungsgemäßen Katalysator enthaltene

Zeolithmaterial kann sowohl ein Zeolith als auch ein

zeolithähnliches Material sein. Beispiele für bevorzugte

Zeolithmaterialien sind Silicate, Alumosilicate,

Gallosilicate, Germanosilicate, Alumophosphate,

Silicoalumophosphate, Metallalumophosphate,

Metallalumophosphosilicate, Titanosilicate oder Titano- Alumosilicate . Welches Zeolithmaterial eingesetzt wird, hängt zum Einen von der Natur des Edelmetalls ab, das auf

beziehungsweise in dem Zeolithmaterial eingesetzt wird, zum Anderen von der Anwendung, in welcher der Katalysator

eingesetzt werden soll.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Methoden bekannt, um die Eigenschaften von Zeolithmaterialien, beispielsweise den Strukturtyp, den Porendurchmesser, den Kanaldurchmesser, die chemische Zusammensetzung, die Ionenaustauschfähigkeit sowie Aktivierungseigenschaften, auf einen entsprechenden Anwendungszweck maßzuschneidern . Allgemein erfindungsgemäß bevorzugt sind aber Zeolithmaterialien, die einem der

nachstehenden Strukturtypen entsprechen: AFI, AEL, BEA, CHA, EUO, FAU, FER, KFI , LTL , MAZ , MOR, MEL, MTW, OFF, TON und MFI .

Die genannten Zeolithmaterialien können dabei sowohl in der Natriumform als auch in der Ammoniumform oder in der H-Form vorliegen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind auch solche

Zeolithmaterialien, welche unter Verwendung von amphiphilen Verbindungen hergestellt werden. Bevorzugte Beispiel solcher Materialien sind in der US 5,250,282 genannt und werden durch Referenz in die vorliegende Erfindung mit einbezogen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist es bevorzugt, dass der Katalysator als

Pulver, als Vollkatalysator oder als Beschichtungskatalysator vorliegt. Ein Vollkatalysator kann beispielsweise ein

extrudierter Formkörper, beispielsweise ein Monolith sein.

Weiterhin bevorzugte Formkörper sind beispielsweise Kugeln, Ringe, Zylinder, Lochzylinder, Triloben oder Kegel, wobei besonders bevorzugt ein Monolith ist, beispielsweise ein monolithischer Wabenkörper.

Ferner kann es bevorzugt sein, dass der erfindungsgemäße

Katalysator auf einen Tragkörper aufgetragen ist, also als Beschichtungskatalysator vorliegt. Dabei kann es sich bei dem Tragkörper beispielsweise um eine offenporige Schaumstruktur, zum Beispiel einen Metallschaum, einen Metalllegierungsschaum, einen Siliciumcarbidschaum, einen Al20 ₃ -Schaum, einen

Mullit schäum, einen Al-Titanat schäum als auch um eine

monolithische Trägerstruktur handeln, die beispielsweise parallel zueinander ausgerichtete Kanäle aufweist, welche untereinander leitungsverbunden sein oder bestimmte Einbauten zur Gasverwirbelung enthalten können.

Ebenfalls bevorzugte Tragkörper sind beispielsweise aus einem Blech, aus einem beliebigen Metall oder einer Metalllegierung gebildet, die eine Metallfolie oder Sintermetallfolie oder ein Metallgewebe aufweisen und zum Beispiel durch Extrusion, Aufwickeln oder Stapeln hergestellt werden. In gleicher Weise können Tragkörper aus keramischem Material Verwendung finden. Häufig handelt es sich bei dem keramischen Material um ein intertes Niedrigoberflächenmaterial wie Cordierit, Mullit, alpha-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid oder Aluminiumt itanat . Jedoch kann der eingesetzte Tragkörper auch aus

hochoberflächigem Material wie gamma-Aluminiumoxid oder T1O ₂ bestehen . Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators beträgt das Gewichtsverhältnis Zeolithmaterial/Binder 80/20 bis 60/40, mehr bevorzugt 75/25 bis 65/35 und am meisten bevorzugt etwa 70/30.

Die BET-Oberfläche des erfindungsgemäßen Katalysators liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 600 m ² /g, mehr bevorzugt 50 bis 500 m ² /g und am meisten bevorzugt 100 bis 450 m ² /g. Die Bestimmung der BET-Oberfläche erfolgt durch Adsorption von Stickstoff gemäß DIN 66132.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur

Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators umfassend die folgenden Schritte: a) Einbringen einer Edelmetall-Vorläuferverbindung in ein mikorporöses Zeolithmaterial ; b) Kalzinieren des mit der Edelmetall-Vorläuferverbindung beladenen Zeolithmaterials; c) Vermischen des mit der Edelmetallverbindung beladenen

Zeolithmaterials mit einem porösen Si0 ₂ ~haltigen Binder und einem Lösungsmittel; d) Trocknen und Kalzinieren des Gemisches umfassend das mit der Edelmetallverbindung beladene Zeolithmaterial und den Binder .

Die in Schritt c) erhaltene Mischung (Washcoat) kann vor dem Trocknen und Kalzinieren auf einen Tragkörper aufgebracht werden, wobei ein Beschichtungskatalysator entsteht.

Je nach Anwendungszweck, also zu katalysierender Reaktion, liegt das Edelmetall des Zeolithmaterials entweder als

Edelmetall in metallischer Form oder als Edelmetalloxid vor. Falls eine metallische Form des Edelmetalls notwendig ist, erfolgt als weiterer Verfahrensschritt das Überführen des Metalls der Edelmetallverbindung, mit der das Zeolithmaterial beladen ist, in seine metallische Form. Die Umwandlung der Edelmetallverbindung in das entsprechende Edelmetall erfolgt üblicherweise durch thermische Zersetzung oder durch Reduktion mittels Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder nasschemischer

Reduktionsmittel. Die Reduktion kann auch in situ beim Starten einer katalytischen Reaktion in einem Reaktor erfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einbringen der Edelmetallverbindung durch

Imprägnieren des Zeolithmaterials mit einer Lösung einer

Edelmetallvorläuferverbindung, beispielsweise durch Aufsprühen einer Lösung auf das Zeolithmaterial. Dadurch wird

gewährleistet, dass die Oberfläche des Zeolithmaterials weitgehend gleichmäßig mit der Edelmetallvorläuferverbindung belegt wird. Die wesentlich gleichmäßige Belegung des

Zeolithmaterials mit der Edelmetallvorläuferverbindung bildet die Grundlage dafür, dass bei dem nachfolgenden

Kai z iniersehritt , der zur Zersetzung der

Edelmetallvorläuferverbindung führt, beziehungsweise bei

Überführung der Metallverbindung in das entsprechende Metall, das Zeolithmaterial weitgehend gleichmäßig mit den

Edelmetallpartikeln beladen wird. Insbesondere bevorzugt erfolgt die Imprägnierung des Zeolithmaterials gemäß der dem Fachmann bekannten Incipient-Wetness-Methode . Als

Edelmetallvorläuferverbindung können beispielsweise Nitrate, Acetate, Oxalate, Tartrate, Formiate, Amine, Sulfide,

Carbonate, Halogenide oder Hydroxide der entsprechenden

Edelmetalle eingesetzt werden.

Nach der Imprägnierung des Zeolithmaterials mit der

Edelmetallvorläuferverbindung erfolgt eine Kalzinierung, vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 bis 800 °C, mehr bevorzugt 300 bis 700 °C, am meisten bevorzugt 500 bis 600 °C. Die Kalzinierung wird erfindungsgemäß vorzugsweise unter

Schutzgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, bevorzugt Argon durchgeführt .

Ansonsten gelten für das Verfahren die selben Bevorzugungen wie bei dem oben genannten Katalysator.

Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators als Oxidationskatalysator , insbesondere als Katalysator zur Oxidation organischer

Schadstoffe und insbesondere von lösungsmittelartigen

organischen Schadstoffen.

Die Erfindung soll nun anhand einiger nicht als beschränkend auf den Umfang der Erfindung zu verstehenden

Ausführungsbeispiele erläutert werden. Dabei wird zusätzlich auf die Figuren Bezug genommen.

Figur 1 zeigt die Performance des erfindungsgemäßen

Katalysators in der Oxidation von 180 ppmv Ethylacetat in Luft bei einer GHSV von 40000 h ^_1 im Vergleich mit konventionellen Referenzmaterialien. Figur 2 zeigt den Umsatzvergleich bei einer Temperatur von 225 °C, aufgetragen über die Edelmetalldotierung.

Ausführungsbeispiel 1:

Ein H-BEA-150 Zeolith wurde über Nacht ca. 16 h bei 120 °C getrocknet um später bei der Wasseraufnahme ein

aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten. Anschließend wurde mittels „Incipent Wetness"-Methode die Wasseraufnahme des Zeolithen bestimmt. Hierfür wurden ca. 50 g des zu

imprägnierenden Zeolithen in einen Beutel gegeben, ein

Behälter mit Wasser tariert und solange Wasser hinzugegeben und eingeknetet bis der Zeolith das Wasser gerade noch

aufnimmt (Aufnahme: 38,68g = 77,36%) . Für die Pt-Imprägnierung wurde eine saure Pt- (NO ₃ ) ₂ -Lösung verwendet (15,14 Gew.-% Pt) . Da in diesem Fall die Pt-Beladung mit der Beladung Feststoff in der Wabe vorgegeben ist, muss die Soll-Beladung mit der zu dotierenden Pt-Menge

zurückgerechnet werden. Zielbeladung der Wabe sind 30 g/1. Bei 3,375 1 pro Wabe entspricht dies einer Sollbeladung von 101,25 g Washcoat mit einer Edelmetallbeladung von 0,5g/l (m Soll _(b ei 3,375 i> = 1,68 g) . Das Verhältnis Zeolith zu Bindzil betrug 70/30.

Fest stoffanteil (Bindzil, Gew.-% SiC> ₂ = 34 %) ; m ( Sollbeladung ohne Bindzil) = 90,92 g Pt-BEA-150.

Bei einem Pt-Anteil von 1,68 g ist ein BEA-150 somit mit 1,85 % Pt zu Imprägnieren. Für 1500 g Pt-BEA-150 entspricht dies einer Pt-Beladung von 27 g und somit einer Menge an Pt-(NC>3) ₂ ^_ Lösung (Gew.-% Pt = 15,14) von 183,88 g. Bei einer Aufnahme von 77, 36 % muss die Pt- (NO ₃ ) ₂ -Lösung mit 1008, 65 g Wasser ein weiteres Mal verdünnt werden.

Die Imprägnierung erfolgte in einem Mischer der Firma Netzsch mit Butterflyrührer . Hierfür wurde die Menge Zeolith in einer Behälter (Dose) vorgewogen (1 Dose = 102,77 g entsprechend 15 Dosen bei 1500 g) . Die Gesamtmenge der Lösung wurde auf die Anzahl der Dosen hochgerechnet, (bei 102,77 g Zeolith -> 79,50 g Pt- (N0 ₃ ) ₂ -Lösung welche aus 12,26 g Pt-(N0 ₃ ) ₂ und 67, 24 g VE- Wasser besteht) . Der Mischer wurde bei 250 U/min gestartet und die Lösung langsam zudosiert. Während der Zugabe wurde die

Drehzahl erhöht. Nach Zugabe der Lösung wurde die Drehzahl auf 500 U/min erhöht und ca. 0,5 min gerührt. Anschließend wurde das Pulver in eine Keramikschale überführt und bei 120 °C ca. 6 h getrocknet. Danach wurde der Pt-Zeolith bei 550 °C/5 h (Aufheizrate 60 °C/h) unter Argon (Durchfluss 50 1/h)

kalziniert. Das Edelmetall verbleibt dabei nahezu

ausschließlich in den Mikroporen des Katalysators, wodurch eine sehr hohe oxidative Aktivität und Stabilität bei hohen Wasserdampfkonzentrat ion resultiert .

Keramikwaben Beschichtung:

Washcoat-Typ : Pt-BEA-150

Sollbeladung [g/1] : 30,00

Sollbeladung [g] : 101,25

Trägermaterial: Keramik Substrate, lOOcpsi

Abmessung :

Länge : [dm] : 1,500

Breite : [dm] : 1,500

Höhe : [dm] : 1,500

Volumen: [1] : 3,3750 Washcoat-Herstellung :

Einsatzmengen :

VE-Wasser 2052,0 g Leitfähigkeit: 1,0 pS

Pt-BEA-150 1359,30 g LOI [%] 1,50 1380, 0 g

Bindzil 2034 DI 377, 40 g FS [%] 34,00 691, 90 g

Vor dem Ansetzen wurde die Korngrößenverteilung vom Zeolith- Pulver in der physikalischen Analytik gemessen.

Ergebnis: D10 = 3,977pm; D50 = 10,401 pm; D90 = 24,449 pm

Der Versuch wurde nach einem Standardverfahren durchgeführt. Ansatzbehälter war ein 5 1 Becherglas. Das Zeolith-Pulver wurde im VE-Wasser suspendiert und der pH-Wert gemessen. (pH- Wert: 2,62) . Das Bindzil wurde in die Suspension gegeben und der pH-Wert gemessen. (pH-Wert: 2,41). Die Suspension wurde nun mit einem Ultra-Turax-Rührer ca. 10 min. dispergiert. Von der Suspension wurde eine Probe genommen und die

Partikelverteilung bestimmt.

Ergebnis nach Ultra-Turrax : D10 = 2,669pm; D50 = 6,971pm; D90 = 18,575 pm

Der Washcoat wurde auf einem Magnetrüher weitergerührt und zum Beschichten verwendet.

Feststoffgehalt [%] : 40, 10

pH-Wert : 2, 41

Beschichtung : Der Washcoat wurde mit 15 % VE-Wasser verdünnt. Der Fest Stoffgehalt nach der Verdünnung betrug 13,62 %. Für die Beschichtung wurde der Washcoat aufgerührt bis kein Bodensatz mehr vorhanden war und vermessen. Dazu wurde der Träger in den Washcoat-Behälter komplett eingetaucht und solange bewegt bis sich keine Blasen mehr bildeten (Zeit: ca. 30s) . Anschließend wurde der Träger herausgeholt und mit einer Druckluftdüse von beiden Seiten gleichmäßig auf etwa die Hälfte der Sollbeladung ausgeblasen. Der Träger wurde bei 150 °C über Nacht

getrocknet. Zum Trocknen wurde ein Umlufttrockenschrank verwendet . Nach dem Trocknen wurde der Träger abgekühlt und gewogen. Falls die Soll-Beladung nicht erreicht war, wurde der Träger weiter bis zum Erreichen des Soll-Wertes beschichtet. Die beschichteten Waben wurden zwischen den Beschichtungen getrocknet. Anschließend wurde unter Standardbedingung im Umluftofen kalziniert.

Aufheizen Zeit [h] 4 Temperatur [ °C] von 40 auf 550

Halten Zeit [h] 3 Temperatur [ °C] bei 550

Abkühlen Zeit [h] 4 Temperatur [ °C] von 550 auf 80

Washcoat-Typ : Pt-BEA-150

Tabelle 1: Beschichtungsergebnisse Die erfindungsgemäßen Katalysatoren wurden mittels der T-Plot Methode auf ihren Micro- und Meso/Macroporenanteil untersucht und die Werte in m ² /g ausgewertet (siehe Tabelle 2) .

Tabelle 2: Porenanteil Vergleichsbeispiel 1

Eine Keramikwabe wurde mit 50 g/1 eines aus 80 Gew.-% T1O ₂ und 20 Gew.-% AI ₂ O ₃ bestehenden Washcoats beschichtet. Dazu wurde die wässrige Ti0 ₂ /Al ₂ C> ₃ -Suspension zunächst intensiv aufgerührt. Die Keramikwabe wurde anschließend in die Washcoat-Suspension eingetaucht. Nichtanhaftender Washcoat wurde nach dem Tauchen durch Ausblasen der Wabenkanäle entfernt. Anschließend wurde der Wabenkörper bei 120 °C getrocknet und bei 550 °C für 3 h kalziniert. Die Edelmetallaufbringung erfolgte durch Eintauchen der mit Washcoat beschichteten Katalysatorwabe in eine Lösung von Pt- und Pd-Nitrat . Nach der Imprägnierung wurde die Wabe wiederum ausgeblasen, bei 120 °C für 2 h getrocknet und bei 550 °C für 3 h kalziniert.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Keramikwabe wurde mit 100 g/1 eines aus AI ₂ O ₃ bestehenden Washcoats beschichtet. Dazu wurde die wässrige Al ₂ <0 ₃ -Suspension zunächst intensiv aufgerührt. Die Keramikwabe wurde anschließend in die Washcoat-Suspension eingetaucht. Nichtanhaftender Washcoat wurde nach dem Tauchen durch Ausblasen der Wabenkanäle entfernt. Anschließend wurde der Wabenkörper bei 120 °C getrocknet und bei 550 °C für 3 h kalziniert. Die Edelmetallaufbringung erfolgte durch zwei Imprägnierungsschritte mit Zwischentrocknung und Kalzinierung. Im ersten Teilschritt wurde die mit Washcoat beschichtete Wabe durch Eintauchen in eine Lösung von Pt-Sulfit imprägniert. Nach der Imprägnierung wurde die Wabe ausgeblasen, bei 120 °C für 2 h getrocknet und bei 550 °C für 3 h kalziniert. In einem zweiten Teilschritt wurde die Wabe durch Eintauchen mit einer Lösung von Tetramin-Pd-Nitrat imprägniert. Anschließend wurde erneut ausgeblasen, bei 120 °C für 2 h getrocknet und bei 550 °C für 3 h kalziniert.

Vergleichsbeispiel 3 Es wurde ein getrockneter H-BEA-35 mit einer sauren Pt-(NC>3) ₂ ^_ Lösung mittels „Incipent Wetness"-Methode beaufschlagt. Dazu wurden 48,5 g H-BEA-35 mit 47,1 g einer 3,2 Gew.-% Pt enthaltenen Pt- (NO ₃ ) ₂ -Lösung imprägniert. Nach der

Imprägnierung wurde das Material bei 120 °C über Nacht getrocknet und anschließend unter Argon kalziniert. Die Kalzinierung wurde 5 h bei 550 °C durchgeführt, die Aufheizrate davor betrug 2 K/min. Das fertige Pt-BEA-35-Pulver enthielt 3 Gew.-% Pt .

Mit dem pulverförmigen Pt-BEA-Material wurde anschließend eine Katalysatorwabe aus Corderit beschichtet. Dazu wurden 33,3 g Pt-BEA-Material, 57 g H-BEA 35 und 29,4 g Bindzil (Bindermaterial, 34 Gew.-% S1O ₂ enthaltend) in 300 g Wasser dispergiert und anschließend in einer Planetenkugelmühle bei 350 U/min für 30 min in 5-Minuten-Intervallen zu einem Washcoat vermählen. Anschließend wurde jeweils die Suspension in eine Plastikflasche überführt, um damit die Corderitwabe (200 cpsi) zu beschichten. Die erreichte Beschichtungsmenge betrug 100 g/1 W/C. Nach der Beschichtung wurde die Wabe für 5 h bei 550 °C kalziniert.

Die Edelmetalldotierungen aller Katalysatorwaben sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengefasst .

Tabelle 3: Edelmetallgehalte

Katalytische Tests

Die Performance des erfindungsgemäßen Katalysators wurde in der Oxidation von 180 ppmv Ethylacetat in Luft bei einer GHSV von 40000 h ^_1 bestimmt und mit der von konventionellen Referenzmaterialien verglichen. Die Ergebnisse sind in der Figur 1 (Daten in Tabellen 4 bis 7) enthalten. Die Performancedaten wurden dabei im Falle des Vergleichsbeispiels 3 auf eine vergleichbare wirksame Wabenoberfläche skaliert, wobei die Punkte > 90 % Umsatz weggelassen wurden. Figur 2 (Daten in Tabelle 8) zeigt den Umsatzvergleich bei einer Temperatur von 225 °C, aufgetragen über die

Edelmetalldotierung, so dass die Performanceverbesserung des erfindungsgemäßen Katalysators deutlicher wird. BEA150/550 °C

Erfindungsgemäßer

Katalysator

Ethylacetat

T avr .

T Kat in °C X (EA)

[°C]

350 358 0,85829088

300 308 0,8241848

250 257 0, 74022719

225 230 0, 49238606

200 203 0,14086464

175 177 0, 01479201

150 151,5 0,0213844

125 126,5 0,01206789

100 101 0

Tabelle 4

Tabelle 5 Vergleichsbeispiel 2

Ethylacetat

T avr .

T Kat in °C X (EA)

[°C]

350 357, 5 0, 79291201

300 306,5 0, 59849077

250 253, 5 0, 15655572

225 227,5 0, 03657189

200 202,5 0, 04578898

175 177 0

150 151, 5 0, 03026546

125 126, 5 0

100 101 0

Tabelle 6

Tabelle 7 ZellWC

dichte WC Beladung Pt Pd Summe PM X (EA) g/1 g/1 g/1 225°C

Erfindungsgemäßer Pt- Kat 100 BEA150 30 0,54 0,54 0, 492

Vergleichsbeispiel

1 100 D530 50 0,66 0, 13 0, 79 0, 143

Vergleichsbeispiel SCFa 140

2 100 (PT1358) 100 1,32 0,26 1,58 0, 037

Vergleichsbeispiel

3 200 Pt-BEA35 97, 10 0,97 0,97 0, 482

Tabelle 8