Neuartige Katalysatoren für die Oxidation von Dieselruß in der Abgasnachbehandlung von Fahrzeugen

Abstract

Mit Hilfe von Hochdurchsatzmethoden konnte ein neuartiges Katalysatorsystem gefunden und optimiert werden, welches in der Lage ist, die Temperaturen der Oxidation von Ruß zu Kohlenstoffdioxid herabzusetzen. Das ternäre oxidische System Bi-Ce-K-O wies in Abhängigkeit der Zusammensetzung und der Messbedingungen sehr hohe katalytische Aktivität auf. Diese Abbrandtemperaturen sind deutlich geringer als die des thermischen Abbrandes, welche über 600 °C liegen. Die Hauptkomponente dieses Systems bildet die feste Lösung Ce1-xBixO2-(x/2), welche im Fluorit-Strukturtyp vorliegt. Kalium wird in das Fluorit-Gitter eingebaut und dient als Promotor. Neben der katalytischen Aktivität konnte dieses System hohe thermische Stabilität und Resistenz gegen Vergiftungsgase aufweisen. Im Gegensatz zu Materialien, welche dem Stand der Technik entsprechen, konnte zudem eine Aktivität auch nach hydrothermaler Alterung gemessen werden. Die Alternativsynthesemethoden mittels einer Kombination aus Fällung und Imprägnierung zeigten hohes Potenzial für eine mögliche großtechnische Herstellung des Aktivmaterials.

A novel catalyst system which is able to lower the oxidation temperature of soot to carbon dioxide could be discovered and optimized by means of high-throughput methods. The ternary oxide system Bi-Ce-K-O exhibited depending on the composition and the measurement conditions high catalytic activity. These combustion temperatures are significantly lower than that of thermal combustion, which are above 600 °C. The main component of this system is the fluorite type solid solution Ce1-xBixO2-(x/2). Potassium is incorporated into the fluorite lattice, serving as a promoter. In addition to the catalytic activity this system showed high thermal stability and resistance to poisoning gases. Unlike the state-of-the-art materials, an activity could be measured even after hydrothermal aging. The alternative synthesis methods using a combination of precipitation and impregnation showed high potential for a possible large-scale production of the active material.