Beschichtung und Verfahren zur katalytischen Abgasreinigung

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines

Trägerkörpers mit einer Beschichtungszusammensetzung, eine Beschichtungs- zusammensetzung zur Herstellung einer keramischen Beschichtung, eine keramische Beschichtung aus einer Beschichtungszusammensetzung zur Reinigung von Gasen, insbesondere Abgasen, und die Verwendung einer keramischen Beschichtung zur Reinigung von Gasen, insbesondere Abgasen.

In modernen Industrieanlagen entstehen diverse Abgase. Diese Abgase sind häufig mit flüchtigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen (VOCs, volatile organic Compounds), Aerosolgemischen oder auch mit Ruß belastet. Die in den Abgasen vorliegenden Stoffe können Lösemittel, Fett- und/oder Wachströpfchen umfassen. Derzeitige Abgasnormen verlangen jedoch die Einhaltung bestimmter Höchstgrenzen für derartige Stoffe. Sie müssen daher aus dem Abgasstrom entfernt werden, oder zumindest in ihrer Menge verringert werden.

Der Abbau von VOCs und Ruß kann an Katalysatoren stattfinden, die in den

Abgasstrom integriert werden. Häufig sind geeignete Katalysatoren jedoch teuer, da sie auf der Verwendung von Edelmetallen, wie Platin, Palladium, Rhodium oder Iridium, basieren, oder durch Rückstände beim Abbau bzw. Verlackung, d.h. ein Verschluss der Poren, zunehmend unwirksam werden und daher ausgetauscht werden müssen.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Katalysatoren liegt in deren Herstellung.

Üblicherweise werden Wabenkörper als Träger für die katalytisch aktiven

Materialien verwendet. Diese Wabenkörper sind jedoch im Inneren nur schwer mit katalytisch aktiven Materialien homogen zu beschichten, insbesondere, wenn sie eine hohe Anzahl an Waben aufweisen, d.h., wenn die einzelnen Kanäle des Wabenkörpers sehr klein sind. Oftmals werden sogenannte Washcoats, die in der Regel keramische Beschichtungen enthalten und an der Reaktion nicht beteiligt sind, d.h. als Trägermaterialien dienen, und lediglich eine große Oberfläche bereitstellen, mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgestattet.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtung

bereitzustellen, die leicht und gleichmäßig auf einen Trägerkörper aufgebracht werden kann, die kostengünstig hergestellt werden kann, und die zur katalytischen Reinigung von Abgasen, insbesondere von VOCs enthaltenden Abgasen, geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beschichtung bereit zu stellen, die bereits bei relativ geringen Temperaturen einen hohen Anteil an VOCs in Abgasen katalytisch abbauen kann und nicht durch Verlackungsprozesse relativ schnell unwirksam sind. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, das gegenüber herkömmlichen

Katalysatorgiften robuster ist, insbesondere gegenüber einem System mit

Edelmetallkatalysatoren. Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und preiswerte Beschichtung bereitzustellen, die zur katalytischen Reinigung von Abgasen verwendet werden kann. Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten eines Trägerkörpers, durch einen erfindungsgemäßen Trägerkörper einer keramischen Beschichtung, durch die Verwendung eines Trägerkörpers mit einer keramischen Beschichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von VOC enthaltenden Abgasen, sowie durch ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von VOCs enthaltenden Abgasen, unter Verwendung eines

erfindungsgemäßen Trägerkörpers einer keramischen Beschichtung.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Trägerkörpers umfassend: a) Bereitstellen einer Beschichtungszusammensetzung umfassend i) eine Pulverkomponente;

ii) eine Binderkomponente;

iii) einen Verflüssiger;

iv) eine Säure; und

v) wahlweise einen Alkohol;

b) Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf mindestens eine Oberfläche des Trägerkörpers;

c) Trocknen der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung; und d) Verfestigen der getrockneten Beschichtungszusammensetzung, um eine Beschichtung auszubilden;

wobei die Pulverkomponente eine Mischung ist von

- zumindest einem ersten porösen Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 5 - 80 μιη;

- zumindest einem zweiten Aluminiumoxidpulver mit einer

mittleren Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 0,3 - 2μιη; und

- zumindest einem Pigment mit einer mittleren

(Primär-)partikelgröße d ₅ o im Bereich von 80 - 200nm;

wobei die Pulverkomponente in einer Menge von zwischen 80 und 97 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil in der Beschichtungszusammensetzung, enthalten ist; und

wobei die Binderkomponente oberflächenmodifizierte Nanopartikel, ausgewählt aus n-Zr0 ₂ und n-Ti0 ₂ , mit einer mittleren Partikelgröße d ₅ o von weniger als 150 nm enthält.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Beschichtung, herstellbar durch das Verfahren zum Beschichten eines Trägerkörpers gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Beschichtung ein Porenvolumen von 50 - 80 Vol-% besitzt. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Trägerkörper mit einer Beschichtung gemäß dem zweiten Aspekt.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der

Beschichtung gemäß dem zweiten Aspekt oder des Trägerkörpers gemäß dem dritten Aspekt zur katalytischen Reinigung eines Gases, bevorzugt eines VOCs enthaltenden Abgases.

Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum

katalytischen Reinigen eines Gases, bevorzugt eines VOCs enthaltenden Abgases, unter Verwendung der Beschichtung gemäß dem zweiten Aspekt oder des

Trägerkörpers gemäß dem dritten Aspekt.

Schließlich betrifft ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine

Beschichtungszusammensetzung, insbesondere eine lagerstabile Beschichtungs- zusammensetzung, wie sie im ersten Schritt des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt wird. Insbesondere sollen alle Ausgestaltungen der

Beschichtungszusammensetzung, wie sie in der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Beschichtung dargelegt werden, auch auf die Beschichtungszusammensetzung selbst zutreffen.

Im Folgenden sollen die Vorteile und Ausgestaltungen der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden. Wenn Bezug auf einen speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung genommen wird, ist es selbst verständlich, dass die beschriebenen Vorteile oder Ausgestaltungen auch auf die anderen Aspekte der vorliegenden Erfindung zutreffen. Darüber hinaus sind die einzelnen

Ausgestaltungen oder Weiterführungen ohne Beschränkung miteinander

kombinierbar, sofern nicht ausdrücklich Gegenteiliges angegeben ist. Die vorliegende Erfindung wird auch anhand der beigefügten Figuren erläutert:

Fig. 1 zeigt die Umwandlung von Ethanol an Beschichtungen gemäß der

vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Temperatur;

Fig. 2 zeigt die Umwandlung von Ethanol an einem unbeschichteten Trägerkörper in Abhängigkeit von der Temperatur;

Fig. 3 zeigt die Umwandlung von Toluol an Beschichtungen gemäß der

vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Temperatur;

Fig. 4 zeigt die Umwandlung von Toluol an einem unbeschichteten Trägerkörper in Abhängigkeit von der Temperatur; und

Fig. 5 zeigt die Abbaurate von Ethanol bei unterschiedlichen

Raumgeschwindigkeiten.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Trägerkörpers. In einem ersten Schritt a) des Verfahrens zum Beschichten eines Trägerkörpers wird eine Beschichtungszusammensetzung bereitgestellt. Zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung werden unterschiedliche

Komponenten zu einer Beschichtungszusammensetzung vermischt. Vorteilhafterweise werden die einzelnen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung unmittelbar vor der Verwendung der Beschichtungszusammensetzung in den weiteren Schritten des Verfahrens miteinander vermischt. Dieses Vermischen kann beispielsweise in einem Lösungsmittel mit einem mechanischen Rührer erfolgen.

Die Beschichtungszusammensetzung setzt sich aus zumindest vier Komponenten zusammen, nämlich einer Pulverkomponente, einer Binderkomponente, einem Verflüssiger sowie einer Säure. Wahlweise kann als fünfte Komponente ein Alkohol verwendet werden. Zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung werden vorteilhafterweise die unterschiedlichen Komponenten in einem Lösungsmittel miteinander vermischt, um eine Aufschlämmung auszubilden. In der vorliegenden Anmeldung wird das

Lösungsmittel als Lösungsmittel bezeichnet, auch wenn es zusätzlich oder alternativ auch als Dispersionsmittel oder Dispergiermittel fungiert. Das Lösungsmittel ist vorteilhafterweise ausgewählt aus Wasser, Alkohol, insbesondere Ethanol und Propanol, und deren Gemischen, wobei besonders bevorzugt Wasser als

Lösungsmittel verwendet wird. Wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von einem Lösungsmittel oder Lösemittel gesprochen, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass hiermit Stoffe gemeint sind, die als Lösungsmittel bzw. Dispergiermittel dienen können. Dabei ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass einige der Stoffe, wie beispielsweise Aluminiumoxid, nicht gelöst, sondern nur dispergiert oder aufgeschlämmt werden. Andere Stoffe hingegen, wie beispielsweise die Säure, werden im Lösungsmittel gelöst.

Vor dem Vermischen der einzelnen Komponenten sind diese lagerfähig. Die

Lagerfähigkeit bzw. Lagerstabilität der Stoffe kann beispielsweise ein halbes Jahr oder länger betragen. Nach dem Vermischen der Komponenten sollte die

Beschichtungszusammensetzung jedoch zeitnah verarbeitet werden. Dabei wird die Beschichtungszusammensetzung vorteilhafterweise über einen Zeitraum von 3 bis 48 Stunden, bevorzugt von 6 bis 36 Stunden, und weiter bevorzugt von 12 bis 24 Stunden einem Reifeprozess unterworfen. Das Bereitstellen der Beschichtungszusammensetzung umfasst daher das Vermischen der einzelnen Komponenten bzw. Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung und das anschließende Reifen der Beschichtungszusammensetzung, bevorzugt über einen Zeitraum wie oben angegeben. Während des Reifens kann die Lösung wahlweise gerührt werden. Beim Reifen stellen sich verschiedene Gleichgewichte ein. Beispielsweise kann der Oberflächenmodifikator an die Pulveroberflächen adsorbieren bzw. desorbieren, oder während des Rührens können mechanische Kräfte frei werden, die dazu führen können, dass Pulveragglomerate aufbrechen. Die Beschichtungszusammensetzung setzt sich aus mindestens vier Komponenten zusammen. Die erste Komponente bildet dabei eine Pulverkomponente. Diese Pulverkomponente wiederum setzt sich aus zumindest drei unterschiedlichen Pulvern zusammen. Die Mischung der unterschiedlichen Pulver umfasst zumindest ein erstes poröses Aluminiumoxidpulver, zumindest ein zweites Aluminiumoxidpulver und zumindest ein Pigment.

Das erste poröse Aluminiumoxidpulver besitzt dabei eine mittlere Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 5 - 80 μιη. Bei dem ersten Aluminiumoxidpulver handelt es sich üblicherweise um dasjenige Pulver mit der größten Partikelgröße. Da die

Partikelgröße einen unmittelbaren Einfluss auf die minimale Schichtdicke besitzt, kann über die mittlere Partikelgröße, sofern sie die größte Partikelgröße in der Beschichtungszusammensetzung darstellt, die minimale Schichtdicke eingestellt werden. Durch eine Verringerung der Partikelgröße des ersten Aluminiumoxidpulvers kann daher eine Verringerung der minimalen Schichtdicke erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Partikel des ersten porösen Aluminiumoxidpulvers eine mittlere Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 30 - 80 μιη, bevorzugt von 40 - 80 μιη, weiter bevorzugt von 35 - 60 μιη, und besonders bevorzugt von 37 - 45 μιη besitzen. Gemäß einer anderen bevorzugten

Ausführungsform können die Partikel des ersten porösen Aluminiumoxidpulvers eine mittlere Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 5 - 60 μιη, bevorzugt von 5 - 30 μιη, weiter bevorzugt von 6 - 20 μιη, und besonders bevorzugt von 6 - 15 μιη besitzen.

Das zweite Aluminiumoxidpulver besitzt eine mittlere Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 0,3 - 2μιη. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Partikel des zweiten Aluminiumoxidpulvers eine mittlere Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 0,4 - 1,5 μιη, bevorzugt von 0,5 - 0,8μιη besitzen. Bei dem Aluminiumoxid des ersten und zweiten Aluminiumoxidpulvers kann es sich um unterschiedliche Aluminiumoxid-Modifikationen handeln. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste poröse Aluminiumoxidpulver ein Aluminiumoxid der γ- Aluminiumoxid-Mo difikation. Aluminiumoxid der

γ-Modifikation zeichnet sich durch eine hohe innere Oberfläche aus. Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung besteht das erste poröse Aluminiumoxidpulver aus γ- Aluminiumoxid. Das zweite Aluminiumoxidpulver kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Aluminiumoxid der α-Modifikation umfassen. Gemäß einer bevorzugten

Weiterentwicklung besteht das zweite Aluminiumoxidpulver aus α -Aluminiumoxid. Üblicherweise besitzt ein Aluminiumoxid der α-Modifikation eine geringere bis keine Porosität.

Das erste poröse Aluminiumoxidpulver besitzt gemäß einer bevorzugten

Ausführungsform eine spezifische Oberfläche nach BET im Bereich 50 - 100 m ² /g, weiter bevorzugt von 60 - 85 m ² /g, besonders bevorzugt von 65 - 80 m ² /g. Dabei kann es sich zudem um Aluminiumoxidpulver der γ-Modifikation handeln.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste poröse Aluminiumoxidpulver ein poröses Aluminiumoxidpulver mit Poren mit einer Porengröße im Bereich von weniger als 10 nm. Bei der Porosität des ersten porösen Aluminiumoxidpulvers handelt es sich bevorzugt um eine offene Porosität, d.h. die Öffnung der Poren ist groß im Verhältnis zur Porengröße. Dies kann bedeuten, dass die Öffnungen der Poren zumindest gleich oder sogar größer als die Poren selbst sind. Durch eine offene Porosität können Reaktanden leicht in die Poren des Aluminiumoxidpulvers eindringen und dort umgesetzt werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform kann das zweite

Aluminiumoxidpulver eine spezifischer Oberfläche nach BET von 5 - 15 m ² /g, weiter bevorzugt von 6 - 10 m ² /g besitzen. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um ein Aluminiumoxid der a-Modifikation.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform können die Partikel des Pigments eine spezifische Oberfläche nach BET im Bereich von 4 - 50 m ² /g, bevorzugt 20 - 50 m ² /g, oder bevorzugt von 4,7 - 5,7 m ² /g besitzen. In der Beschichtungszusammensetzung können die Partikel des Pigments in Form von agglomerierten Partikeln vorliegen, deren Größe und Verteilung vom

Dispergierzustand abhängig sein können. Insbesondere kann eine bimodale

Partikelgrößenverteilung der Pigmentpartikel in der Beschichtungszusammensetzung vorliegen. Dabei können dann Primär- und Sekundärpartikel vorliegen, wobei die Primärpartikel die ursprünglich verwendeten, nicht agglomerierten Partikel sind, und die Sekundärpartikel die agglomerierten Partikel in der Zusammensetzung darstellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können daher die Partikel des Pigments eine mittlere (Primär-)partikelgröße d ₅ o im Bereich von 50 - 250 nm, bevorzugt von 80 - 200 nm, weiter bevorzugt von 90 - 150 nm besitzen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann dabei die mittlere (Sekundär-)Partikelgröße d ₅ o im Bereich von 0,5 - 5 μιη, bevorzugt von 0,6 - 3 μιη, weiter bevorzugt von 0,8 - 1 ,2 μιη liegen.

In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Gestalt der Partikel des ersten porösen Aluminiumoxidpulvers, des zweiten Aluminiumoxidpulvers und/oder des Pigments annähernd sphärisch. Durch die Verwendung von sphärischen Partikeln für das erste porösen Aluminiumoxidpulver, das zweite Aluminiumoxidpulver und/oder das Pigment kann eine makroskopisch glattere Oberfläche der keramischen Beschichtung erreicht werden. Darüber hinaus besitzt die keramische Beschichtung eine höhere Festigkeit bei Verwendung spährischer Partikel im Gegensatz zu beispielsweise plättchenförmigen Partikeln.

Durch die Verwendung dreier unterschiedlicher Materialien in der

Pulverkomponente kann bei Herstellung der Beschichtung eine poröse keramische Beschichtung erhalten werden, die eine offene Porosität aufweist. Diese poröse keramische Beschichtung besitzt bevorzugt eine Porosität von mindestens 30 Vol.-%, weiter bevorzugt von mindestens 50 Vol.-%, weiter bevorzugt von mindestens 60 Vol.-%. Dabei kann die Porosität unterhalb von 90 Vol.-%, bevorzugt unterhalb von 80 Vol.-% liegen.

Darüber hinaus kann durch die Verwendung dreier Materialien mit unterschiedlicher Partikelgröße in der keramischen Beschichtung eine trimodale Porengrößen- verteilung erreicht werden. Die Poren in der keramischen Beschichtung besitzen bevorzugt drei unterschiedliche Größen. Die kleinsten Poren können dabei eine

Porengröße von beispielsweise 3 bis 6 nm aufweisen, die mittleren Poren eine Größe im Bereich von 100 bis 200 nm, bevorzugt von 130 bis 150 nm, und die größten Poren können eine Porengröße im Bereich von 5 bis 30 μιη, bevorzugt von 10 bis 20 μιη, aufweisen. Durch die unterschiedlichen Porengrößen können

unterschiedliche Reaktanden ihrer Größe entsprechend in idealer Umgebung katalytisch umgesetzt werden, da für die unterschiedlichen Reaktanden

unterschiedliche Reaktionsräume zur Verfügung gestellt werden können. Es wird angenommen, dass die unterschiedlichen Poren zwischen den unterschiedlichen Partikeln ausgebildet werden. Es stehen jedoch auch die Poren innerhalb des porösen ersten Aluminiumoxidpulvers zur Verfügung.

Die mindestens drei Bestandteile der Pulverkomponente werden bevorzugt in bestimmten Verhältnissen miteinander vermischt. Vorteilhafterweise kann eine Pulvermischung aus den mindestens drei Bestandteilen hergestellt werden, bevor diese Pulverkomponente als Mischung der Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird.

In dieser Mischung der Pulverkomponente kann das erste poröse Aluminiumoxid- pulver bevorzugt in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 65 bis 80 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 70 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Pulverkomponente, enthalten sein. Das zweite Aluminiumoxidpulver kann in der Pulverkomponente bevorzugt in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 12 bis 18 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 14 bis 16 Gew.-%, und am meisten bevorzugt in einer Menge im Bereich von 14,3 bis 15,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Pulverkomponente, enthalten sein.

Schließlich kann das Pigment in der Pulverkomponente bevorzugt in einer Menge von 8 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 10 bis 13 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 10,5 bis 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das

Gesamtgewicht der trockenen Pulverkomponente, enthalten sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Pigment ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fe,Mn,Cu-Spinell, (Mn,Cu)Fe ₂ C"4, Mn,Fe-Spinell, Mn0 ₂ , Übergangsmetalloxiden und Ferriten. Die Pulverkomponente wird in der Beschichtungszusammensetzung mit einer

Binderkomponente vermischt. Diese Binderkomponente wirkt wie eine Art Klebstoff in der fertigen keramischen Beschichtung und verbindet die einzelnen Bestandteile der Pulverkomponente in der keramischen Beschichtung. Bei der Binderkomponente handelt es sich um oberflächenmodifizierte Nanopartikel, ausgewählt aus n-Zr0 ₂ und/oder n-Ti0 ₂ . Dabei handelt es sich um nano-Zr0 ₂ (n-Zr0 ₂ ) und nano-Ti0 ₂ (n-Ti0 ₂ ). Die Binderkomponente besitzt bevorzugt eine mittlere Partikelgröße d ₅ o von weniger als 150 nm, bevorzugt von weniger als 100 nm, weiter bevorzugt von weniger als 80 nm, und am meisten bevorzugt von weniger als 60 nm. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform besitzen die Partikel der Binderkomponente eine mittlere Partikelgröße d ₅ o von mindestens 10 nm, bevorzugt von mindestens 15 nm. Im Falle von Ti0 ₂ kann die mittlere

Partikelgröße mindestens 40 nm betragen. Hierbei handelt es sich bevorzugt um die mittlere Partikelgröße der Primärpartikel der oberflächenmodifizierten Nanopartikel, d.h., bevor diese Primärpartikel in einem möglichen weiteren Reaktionsschritt zu größeren Agglomeraten zusammenkommen.

Erfindungsgemäß werden die Partikel der Binderkomponente oberflächenmodifiziert. Durch diese Oberflächenmodifizierung können die Binderpartikel in fein verteilter Form in der Beschichtungszusammensetzung erhalten bleiben. Nachteil bisheriger Binderzusammensetzungen ist die Agglomeration der nanoskaligen Binderpartikel zu größeren Partikelagglomeraten. Durch die Verwendung eines oberflächenmodifizierten Binderpartikels kann diese Agglomeration vermindert bzw. vermieden werden. Somit bleiben die nanoskaligen Binderpartikel in kleinerer Größe in der Beschichtungszusammensetzung erhalten.

Bevorzugt ist das oberflächenmodifizierende Mittel eine Oxaalkansäure, d.h. eine aliphatische Carbonsäure, bei der ein oder mehrere Kohlenstoffatome durch

Sauerstoffatome ersetzt worden sind. Bevorzugt basiert eine Oxaalkansäure auf einer geradkettigen, aliphatischen Carbonsäure, wobei jedoch auch verzweigte

Oxaalkansäuren verwendet werden können. Weiter bevorzugt handelt es sich bei der Oxaalkansäure um eine auf einer aliphatischen C4-C15 Carbonsäure basierende Verbindung, bei der ein oder mehrere Kohlenstoffatome, d.h. Methylengruppen, durch Sauerstoffatome ersetzt wurden. Weiter bevorzugt wird jede dritte Methylengruppe einer aliphatischen Carbonsäure durch ein Sauerstoffatom ersetzt, um eine Oxacarbonsäure zu erhalten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Nanopartikel der Binderkomponenten, die im Folgenden auch als Nanobinder bezeichnet werden, mit einem oberflächenmodifizierenden Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3,6,9-Trioxadecansäure

(2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]essigsäure) (TODS), 3,6-Dioxaheptansäure

(2-(2-Methoxyethoxy)essigsäure), Essigsäure, Polyacrylsäure und deren Salzen, und alkalischen Polycarbonaten, oberflächenmodifiziert. Bevorzugt wird

3,6,9-Trioxadecansäure als oberflächenmodifizierendes Mittel verwendet.

Polyacrylsäure (PAS) und deren Salze können beispielsweise eine Molmasse im Bereich von 500 bis 8000 g/mol, oder von 2000 bis 6000 g/mol, besitzen. Zur Oberflächenmodifizierung der Nanopartikel der Binderkomponente können die Nanopartikel, wie beispielsweise Zr0 ₂ oder Ti0 ₂ , mit einem oberflächenmodifizierenden Mittel vermischt werden. Bevorzugt werden hierbei zwischen 1 und 50 g oberflächenmodifizierendes Mittel auf 100 g Nanopartikel eingesetzt. Die Oberflächenmodifizierung der Binderpartikel kann zum einen die Agglomeration der Partikel vermindern oder verhindern, indem die Partikel sterisch voneinander abgeschirmt werden. Zum anderen tragen die oberflächenmodifizierenden Mittel zu einer elektrostatischen Stabilisierung der Partikel bei. Idealerweise halten sich die sterische und die elektrostatische Wirkung im Gleichgewicht, wodurch einerseits die Agglomeration der Partikel verhindert werden kann, andererseits die Verarbeitung der Beschichtungszusammensetzung jedoch nicht gestört wird. Wird beispielsweise die elektrostatische Wirkung zu stark, kann die Ausbildung von homogenen

Tröpfchen beim Versprühen der Beschichtungszusammensetzung gestört sein, und somit eine homogene Beschichtung erschwert werden. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die oberflächenmodifizierten Partikel die Viskositätseigenschaften der

Beschichtungszusammensetzung vorteilhaft beeinflussen können. Wichtig bei der Herstellung der Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch die Mengenverhältnisse zwischen der

Pulverkomponente und der Binderkomponente. Die Pulverkomponente wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer Menge von 85 - 97 Gew.-%, bevorzugt von 90 - 97 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil in der

Beschichtungszusammensetzung, verwendet.

Die Binderkomponente kann in Abhängigkeit von der Art der Binderkomponente in unterschiedlichen Mengen verwendet werden. Bei der Verwendung von Zr0 ₂ als Binderkomponente kann diese in einer Menge im Bereich von 3 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 5 bis 8 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5,5 bis 7,5

Gew.-%, und am meisten bevorzugt von 5,8 bis 7,1 Gew.-%, bezogen auf die Menge der trockenen Pulverkomponente, verwendet werden.

Bei der Verwendung von oberflächenmodifiziertem Ti0 ₂ als Binderkomponente, kann die Menge an Binderkomponente im Verhältnis zur Verwendung von Zr0 ₂ vermindert werden. Folglich kann in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung von Ti0 ₂ als Binderkomponente diese bevorzugt in einer Menge im Bereich von 2 bis 7 Gew.-%, weiter bevorzugt von 3 bis 6,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 3,2 bis 6,0 Gew.-%, und am meisten bevorzugt von 3,5 bis 5,9 Gew.-%, bezogen auf die Menge an trockener

Pulverkomponente, verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird für die Binderkomponente lediglich einer der beiden oben genannten Binder verwendet, d.h. Ti0 ₂ und Zr0 ₂ werden nicht nebeneinander als Binderkomponente verwendet. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Mischung der beiden Binderkomponenten aus Ti0 ₂ und Zr0 ₂ eingesetzt.

Auch die Partikelgrößen der oberflächenmodifizierten Nanopartikel können sich je nach Art des verwendeten Binders unterscheiden. Gemäß einer bevorzugten

Ausführungsform umfasst die Binderkomponente oberflächenmodifiziertes Zr0 ₂ und die Partikel besitzen eine mittlere Partikelgrößenverteilung (d ₅ o) von 10 bis 30 nm, weiter bevorzugt von 15 bis 25 nm, weiter bevorzugt von 18 bis 22 nm. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Binderkomponente

oberflächenmodifiziertes Ti0 ₂ und die Partikel besitzen eine mittlere Partikelgröße (d ₅ o) von 40 bis 60 nm, bevorzugt von 45 bis 55 nm, weiter bevorzugt von 48 bis 52 nm. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die oberflächenmodifizierten Nanopartikel der Binderkomponente separat in einer Suspension aufbereitet werden, bevor diese Suspension zur Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird. Diese Suspension der Nanopartikel kann in üblichen

Lösungsmitteln, wie sie auch zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, hergestellt werden. Bevorzugt besitzt diese Suspension eine

Menge an Nanopartikeln im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, bevorzugt von 35 bis 60 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 55 Gew.-% Nanopartikel, bezogen auf die Gesamtmenge der Suspension an Nanopartikeln. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lösungsmittel vorgelegt, anschließend der Verflüssiger zugegeben, gefolgt von den Pulverkomponenten und schließlich dem Nanobinder.

Bei der Bereitstellung der Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise erfindungsgemäß ein Verflüssiger verwendet. Dieser Verflüssiger wird zugesetzt, um ausreichend schnell eine stabile und homogene Suspension zu erhalten. Dabei kann der Verflüssiger zusätzlich homogenisierend, dispergierend und/oder stabilisierend für die Beschichtungszusammensetzung wirken. Bei der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt 3,6,9-Trioxadecansäure und/oder 3,6-Dioxaheptansäure als

Verflüssiger verwendet.

Der Verflüssiger wird bevorzugt in einer Menge von 0 - 1%, besonders bevorzugt von 0,3 - 0,7% Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der flüssigen Beschichtungszusammensetzung bzw. Beschichtungszusammensetzungssuspension, verwendet. Eine geringere Menge als 0,3 Gew.-% an Verflüssiger kann zu einer Agglomeration der in der Beschichtungszusammensetzung vorliegenden Partikel führen,

insbesondere zu einer Agglomeration oder Destabilisierung der Pigmentpartikel, und somit zu einer Destabilisierung der Beschichtungszusammensetzung. Wird die Beschichtungszusammensetzung durch Sprühen aufgebracht, kann beim Aufsprühen der Beschichtungszusammensetzung ein Sprühstaub entstehen. Dieser Sprühstaub ist üblicherweise unerwünscht. Um beim Sprühprozess die Bildung von Sprühstaub zu vermindern, kann der Beschichtungszusammensetzung darüber hinaus ein Alkohol mit einer Menge von bis zu 1 Gew.-% zugegeben werden. Bevorzugt werden hierzu Propanol und/oder Butylglykol (2-Butoxyethanol) zugegeben. Durch diese Zugabe eines Alkohols in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% kann die Ausbildung von Sprühstaub vermindert bzw. unterbunden werden. Darüber hinaus kann die Zugabe eines Alkohols auch die Verlaufseigenschaften der

Beschichtungszusammensetzung positiv beeinflussen.

Als vierte Komponente wird der Beschichtungszusammensetzung erfindungsgemäß eine Säure zugegeben. Durch die Säure wird die Ausbildung der keramischen Beschichtung verbessert. Als Säure kann jede anorganische Säure verwendet werden. Bevorzugt wird die Säure ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Schwefelsäure, wobei hier besonders die Salpetersäure bevorzugt ist. Bevorzugt wird die Säure in einer Konzentration im Bereich von 1 - 13 mol-% verwendet. Bevorzugt wird die Säure, bevorzugt Salpetersäure, in einer Menge von 0,35 bis 0,8 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Beschichtungszusammen- setzung.

Die in Schritt a) bereitgestellte Beschichtungszusammensetzung besitzt ein strukturviskoses Theologisches Verhalten. Abhängig von der Schergeschwindigkeit werden beispielsweise dynamische Viskositäten zwischen 300 mPas (bei 20 1/s) und 50 mPas (bei 1200 1/s) erreicht. Zur Verringerung der Viskosität kann zusätzlich eines der oben genannten Lösungsmittel zugegeben werden, das bereits zur

Herstellung der Beschichtungszusammensetzung verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Viskosität durch Zugabe mindestens eines Alkohols eingestellt werden. Bevorzugt kann hierzu ein aliphatischer Alkohol eingesetzt werden, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, tert-Butanol und 2-Butoxyethanol, und bevorzugt Ethanol und/oder iso-Propanol sein. Auch Gemische verschiedener Alkohole können verwendet werden.

Unter einem aliphatischen Alkohol, oder auch kurz als Alkohol bezeichnet, soll in der vorliegenden Erfindung ein geradkettiger oder verzweigter, gesättigter Alkohol verstanden werden. Bevorzugt ist ein aliphatischer Alkohol ein geradkettiger oder verzweigter Ci-Cio- Alkohol, weiter bevorzugt ein geradkettiger oder verzweigter Ci- Cö-Alkohol, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, und tert-Butanol.

Durch die Einstellung der Viskosität können unterschiedliche Trägermaterialien gleichmäßig beschichtet werden. Insbesondere saugfähige Trägerkörper, wie beispielsweise Cordierit, verlangen die Einstellung der Viskosität entsprechend dem Saugvermögen, um Beschichtungen mit unterschiedlichen Dicken auftragen zu können. Darüber hinaus besitzt der Alkohol die vorteilhafte Eigenschaft, dass beim Trocknen der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung diese gleichmäßig trocknen und ohne oder mit verminderter Rißbildung eine grüne Beschichtung ausbilden kann. Durch die Verwendung eines Alkohols in der Beschichtungszusammensetzung kann daher die Rißbildung während des Trocknens der

Beschichtungszusammensetzung vermindert bzw. vollständig verhindert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Alkohol zur Einstellung der Viskosität der Beschichtungszusammensetzung verwendet. Bei der Verwendung von Alkohol zur Einstellung der Viskosität kann dieser in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 3 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einer Menge von 3 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Beschichtungszusammensetzung, zugegeben werden.

Nach Einstellen der Viskosität der Beschichtungszusammensetzung kann die fertige Beschichtungszusammensetzung eine Viskosität im Bereich von 50 - 90 mPas bei einer Scherrate von 1200 1/s besitzen. Nach Bereitstellen der Beschichtungszusammensetzung wird die Beschichtungszusammensetzung in einem Schritt b) auf mindestens eine Oberfläche eines

Trägerkörpers aufgebracht. Das Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf den Trägerkörper kann mit herkömmlichen Verfahren erfolgen, beispielsweise mittels Tauchbeschichtung, Fluten, Besprühen oder Spincoating. Die Beschichtungs- Zusammensetzung wird bevorzugt in einer Dicke aufgebracht, so dass die endgültige keramische Beschichtung nach dem Brennen bzw. Verfestigen der Beschichtungszusammensetzung eine Dicke im Bereich von 1 bis 100 μιη, bevorzugt im Bereich von 5 bis 70 μιη, weiter bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 μιη aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trägerkörper, auf den die

Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, ausgewählt aus einem

Wabenkörper, insbesondere einem Wabenkörper mit rechteckigen Waben, keramischem Schüttgut, insbesondere Kugeln oder Ringe, und/oder einem

Metallblech. Es ist jedoch auch möglich, die Beschichtungszusammensetzung auf eine Emailschicht aufzubringen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Möglichkeit, sowohl die Emailbeschichtung als auch die erfindungsgemäße

Beschichtungszusammensetzung in einem einzigen Schritt zu brennen bzw. zu verfestigen. Hierzu kann zunächst die Emailbeschichtung aufgebracht werden, und nach dem Trocknen der Emailbeschichtung ohne vorheriges Brennen der

Emailbeschichtung, direkt die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung aufgebracht werden. In einem anschließenden Brennschritt können sowohl die Emailbeschichtung als auch die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung eingebrannt werden.

Beim Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf einen Wabenkörper, kann die Beschichtung mittels Tauchbeschichtung erfolgen. Die Tauchbeschichtung kann in Abhängigkeit von der Anzahl der Waben in dem Wabenkörper erfolgen. Bei Wabenkörpern mit einer hohen Anzahl an Waben pro Fläche, d.h. einem geringen Durchmesser der einzelnen Waben, werden üblicherweise geringer viskose

Beschichtungszusammensetzungen verwendet. Wird eine

Beschichtungszusammensetzung mit einer zu hohen Viskosität verwendet, so kann möglicherweise keine gleichmäßige Beschichtung in allen Bereichen des

Wabenkörpers ausgebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein Wabenkörper mindestens 20 Zellen pro Quadratzoll, bevorzugt mindestens 40 Zellen pro Quadratzoll, weiter bevorzugt mindestens 100 Zellen pro Quadratzoll, weiter bevorzugt mindestens 150 Zellen pro Quadratzoll. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Trägermaterial um Cordieritkeramiken oder

Aluminiumsilikatkeramiken, insbesondere um einen Cordierit- Wabenkörper oder Aluminiumsilikat- Wabenkörper.

Nach dem Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf den Trägerkörper wird die Beschichtungszusammensetzung in Schritt c) getrocknet. Dies kann an der Luft erfolgen, es ist jedoch auch möglich, die Trocknung zu beschleunigen. Dies kann beispielsweise durch eine Verminderung des Umgebungsdruckes oder durch Erhöhen der Temperatur erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die aufgebrachte Beschichtungszusammensetzung mittels warmer Luft getrocknet, die durch die Innenkanäle des Wabenkörpers hindurch geströmt wird. Dabei kann das verdampfte Lösungsmittel leicht abtransportiert werden. Das Trocknen des

Trägerkörpers kann bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 80 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 30 bis 40 °C, erfolgen.

In einem letzten Verfahrensschritt gemäß der vorliegenden Erfindung wird die getrocknete Beschichtungszusammensetzung, wie sie in Schritt c) erzeugt wurde, verfestigt. Durch das Verfestigen, das einen Brennvorgang beinhaltet, entsteht aus der getrockneten Beschichtungszusammensetzung eine keramische Beschichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die getrocknete Beschichtungszusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 1500°C, bevorzugt im Bereich von 500 bis 1000°C, weiter bevorzugt im Bereich von 600 bis 850°C gebrannt werden. Die Brenntemperatur kann dabei beispielsweise über einen Zeitraum von mindestens 30 Minuten, bevorzugt von mindestens 1 Stunde, weiter bevorzugt von mindestens 2 Stunden gehalten werden.

Bei Aufheizen bzw. Abkühlen des beschichteten Trägermaterials ist vor allem zu berücksichtigen, dass das Trägermaterial nicht durch zu starke Temperatur- Schwankungen zu Schaden kommt. Es ist daher bevorzugt, die Aufheizrate bzw. die Abkühlrate derart zu wählen, dass das Trägermaterial unverändert nach dem

Brennvorgang vorliegt. Beispielhafte Heizraten schließen Raten von nicht mehr als 200 °C/h, bevorzugt nicht mehr als 100 °C/h, weiter bevorzugt nicht mehr als 80 °C/h ein. Das Abkühlen kann mit ebensolchen Raten erfolgen.

Bevorzugt werden das Trocknen und das Brennen in getrennten Verfahrensschritten durchgeführt, um sicherstellen zu können, dass das Trocknen vollständig

abgeschlossen ist, bevor der Brennvorgang gestartet wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass beide Schritte unmittelbar aneinander anschließen und somit zu einem Schritt zusammengefasst werden.

Im Folgenden sollen einige Begriffe, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, näher erläutert werden. „Nanopartikel" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser (auch als mittlere Partikelgröße bezeichnet) von nicht mehr als 100 nm oder aber re-dispergierbare Agglomerate solcher Partikel. Unter dem mittleren Partikeldurchmesser wird vorliegend, sofern nicht anders angegeben, der Partikeldurchmesser bezogen auf das Volumenmittel verstanden (Dso-Wert). Der D ₅₀ -Wert wird mittels dynamischer Lichtstreuung, beispielsweise mit einem UPA (Ultrafme Particle Analyser) oder einem Malverngerät bestimmt. Das Prinzip der dynamischen Lichtstreuung ist auch unter den Bezeichnungen

„Photonenkorrelationsspektroskopie" (PCS) oder„quasielastische Lichtstreuung" (QELS) bekannt. Bei besonders kleinen Partikeln können auch quantitative elektronenmikroskopische Methoden (insbesondere TEM) verwendet werden.

Darüber hinaus kann zu Bestimmung der Primärpartikelgröße auch Röntgenbeugung (XRD) verwendet werden.

Die Messung der Viskosität einer Beschichtungsmessung ist eine Messung der dynamischen Viskosität. Sie kann in einem thermostatisierbaren Rotations- viskosimeter bei 20 °C erfolgen. Dabei ist die Angabe der entsprechenden

Schergeschwindigkeit zu beachten.

Die beschichteten Trägerkörper gemäß der vorliegenden Erfindung können vorteilhafterweise in der katalytischen Reinigung von mit VOCs versetzten Abgasen eingesetzt werden. Insbesondere geeignet sind die beschichteten Trägerkörper gemäß der vorliegenden Erfindung zur oxidationskatalytischen Behandlung von

gasförmigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) oder von Aerosolgemischen, die beispielsweise organische Lösemittel, Fett- oder Wachströpfchen enthalten können.

Durch die Aufbringung einer erfindungsgemäßen Beschichtung kann die Oberfläche des Trägerkörpers signifikant erhöht werden. In Abhängigkeit von der Schichtdicke der keramischen Beschichtung kann sich eine Erhöhung der reaktiven Oberfläche bei einer Schichtdicke von 50 μιη von etwa 5 600, bei einer Schichtdicke von 400 μιη etwa um den Faktor 45 000 ergeben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt daher die keramische Beschichtung eine Erhöhung der Oberfläche pro 10 μιη Schichtdicke um einen Faktor von mindestens 200, bevorzugt mindestens 500, weiter bevorzugt von mindestens 800, weiter bevorzugt von mindestens 1000, und am meisten bevorzugt von mindestens 1200 bereit.

Aufgrund der offenporigen Struktur der keramischen Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können VOCs in die Poren der Beschichtung eindringen und mit dort gespeichertem bzw. vorliegendem Sauerstoff oxidiert werden. Ohne auf diese Theorie festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass in der offenporigen Struktur ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, um die VOCs in Poren umsetzen zu können.

Unter VOCs gemäß der vorliegenden Erfindung sollen auf Kohlenstoff basierende organische Verbindungen verstanden werden, die bei Umgebungsdruck einen Siedepunkt von mindestens 50 °C, oder von mindestens 80 °C, oder von mindestens 100 °C besitzen. Die VOCs können dabei unterhalb einem Siedepunkt von 400 °C, oder unterhalb von 300 °C, oder unterhalb von 250 °C bei Umgebungsdruck sieden. Die mit VOCs beladenen Abgase können in üblicher Weise über die Oberfläche des Trägerkörpers geleitet werden, um den oxidativen Abbau der VOCs zu ermöglichen. Bevorzugt wird dabei eine Temperatur von 150 bis 500 °C verwendet, weiter bevorzugt von 200 bis 450 °C. Es sind jedoch auch Temperaturen bis 800 °C möglich.

Die Raumgeschwindigkeiten können dabei zwischen 500/h und 20 000/h liegen mit Konzentrationen an VOCs von 1 bis 100 g/m ³ , bevorzugt von 1 bis 25 g/m ³ .

Zur Unterstützung des oxidativen Abbaus an den keramischen Beschichtungen der vorliegenden Erfindung können die Beschichtungen zusätzlich mit einem

Edelmetallkatalysator versehen werden. Dieser Katalysator kann beispielsweise ein oder mehrere Edelmetalle, ausgewählt aus Platin, Palladium, Rhodium und/oder Iridium, umfassen. Die Edelmetalle können in herkömmlicher Weise als

Salzlösungen der Metalle aufgebracht werden und anschließend zu den Edelmetallen in-situ reduziert werden.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen keramischen Beschichtungen sind gegenüber herkömmlichen Edelmetallkatalysatoren deutlich günstiger, einfacher in ihrer Herstellung und robuster gegenüber Katalysatorgiften, wie beispielsweise Schwefelverbindungen, Halogenen und Schwermetallen. Darüber hinaus weisen die keramischen Beschichtungen der vorliegenden Erfindung auch nicht die Abnutzung bei höherer Temperatur auf, wie sie üblicherweise Edelmetallkatalysatoren zeigen. Edelmetallkatalysatoren können bei erhöhter Temperatur an Effizienz verlieren, da die Edelmetallpartikel zusammenwachsen und somit an Oberfläche verlieren. Demgegenüber ist der keramische Katalysator der vorliegenden Erfindung äußerst temperaturstabil.

Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand einiger Beispiele näher erläutert werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.

Beispiele

Beispiel 1: Vergleich der Abbauraten von Ethanol

Zwei Cordierit-Trägerkörper mit 40 Zellen/Zoll ² wurden mit einer

erfindungsgemäßen Beschichtung mit Zr0 ₂ als Bindemittel beschichtet. Als

Vergleich wurde ein baugleicher Cordierit-Trägerkörper ohne Beschichtung verwendet.

Alle drei Trägerkörper besaßen ein Volumen von 0,176 1 und wurden mit einem Luftstrom von 29 1/min beschickt. Dies entspricht einer Raumgeschwindigkeit von etwa 10 000/h. Der Luftstrom war mit 1 g bzw. 5 g Ethanol pro m ³ versehen.

Fig. 1 zeigt die Abbaurate bzw. Umwandlung in % von Ethanol bei 1 g (Graph mit Quadraten) bzw. 5 g (Graph mit Rauten) Ethanol pro m ³ in Abhängigkeit von der Temperatur (in °C) für die mit den erfindungsgemäßen Beschichtungen versehenen Trägerkörper. Daraus wird ersichtlich, dass bereits bei Temperaturen von etwa

275 °C über 50 % des Ethanols im Luftstrom abgebaut ist. Eine Abbaurate von über 90 % wird bereits bei einer Temperatur von 300 °C erreicht.

Dahingegen ist aus Fig. 2, die die Abbaurate bzw. Umwandlung in % von 1 g/m ³ Ethanol mit einer Raumgeschwindigkeit von 16 100/h in Abhängigkeit von der Temperatur (in °C) für den unbeschichteten Trägerkörper zeigt, ersichtlich, dass bei 250 °C kein nennenswerter Abbau von Ethanol stattgefunden hat und selbst bei einer Temperatur von 500 °C lediglich knapp 40 % des Ethanols abgebaut sind.

Beispiel 2: Vergleich der Abbauraten von Toluol

Zwei Cordierit-Trägerkörper mit 40 Zellen/Zoll ² wurden mit einer

erfindungsgemäßen Beschichtung mit Zr0 ₂ bzw. Ti0 ₂ als Bindemittel beschichtet. Als Vergleich wurde ein baugleicher Cordierit-Trägerkörper ohne Beschichtung verwendet.

Alle drei Trägerkörper besaßen ein Volumen von 0,176 1 und wurden mit einem Luftstrom von 47 1/min beschickt. Dies entspricht einer Raumgeschwindigkeit von etwa 16 100/h. Der Luftstrom war mit 1 g Toluol pro m ³ versehen.

Fig. 3 zeigt die Abbaurate bzw. Umwandlung in % von Toluol in Abhängigkeit von der Temperatur (in °C) für die mit den erfindungsgemäßen Beschichtungen versehenen Trägerkörper (Graph mit Kreisen für Zr0 ₂ -Beschichtung, mit Quadraten für Ti0 ₂ -Beschichtung). Daraus wird ersichtlich, dass bereits bei Temperaturen von etwa 370 °C über 50 % des Toluols im Luftstrom abgebaut ist, unabhängig von der Art des Bindemittels. Eine Abbaurate von über 90 % wird bereits bei einer

Temperatur von 450 °C erreicht. Dahingegen ist aus Fig. 4, die die Abbaurate bzw. Umwandlung in % von Toluol in Abhängigkeit von der Temperatur (in °C) für den unbeschichteten Trägerkörper zeigt, ersichtlich, dass bei 370 °C kein nennenswerter Abbau von Toluol

stattgefunden hat und selbst bei einer Temperatur von 500 °C lediglich knapp 10 % des Toluols abgebaut sind. Beispiel 3: Abbau von Ethanol bei unterschiedlichen Raumgeschwindigkeiten

Mit Hilfe der keramischen Beschichtungen der vorliegenden Erfindung kann stabil ein mit VOC beladener Abgasstrom gereinigt werden. Am Beispiel eines mit 1 g/m ³ Ethanol beladenen Abgasstromes wurde gezeigt, dass, annähernd unabhängig von der Raumgeschwindigkeit (GHSV) eine fast 100%ige Abbaurate bereits bei

Temperaturen unterhalb von 350°C auf einem mit einem erfindungsgemäß beschichteten Trägerkörper erreicht werden kann. Aus Fig. 5 wird ersichtlich, dass bei Raumgeschwindigkeiten von 5 000/h bis 20 000/h bei etwa 330 °C weit über 90 % des Ethanols abgebaut sind.

Die Beschichtungssuspension wurde wie zuvor beschrieben hergestellt. Zum

Beschichten der Trägerkörper werden diese in ein ausreichend befülltes Gefäß eingetaucht. Nachdem die Luft aus dem Waberkörper entwichen ist, wird nach ca. 1- 2 Minuten der beschichtete Trägerkörper aus der Suspension gezogen, auf einem Abtropfgestell abgestellt und die in den Innenkanälen noch überstehende

Beschichtung mit Druckluft so abgeblasen, dass die Beschichtung nicht zerstört wird. Dadurch wird ein Verstopfen der Innenkanäle mit überstehender Suspension vermieden. Danach wird der beschichtete Trägerkörper auf dem Trockengestell durch Innendurchströmung bei 40 bis 60 °C getrocknet und nach vollständiger Trocknung im Ofen eine Stunde bei 830 °C gebrannt.