用于芳族化合物的氧化的不锈钢泡沫负载的催化剂制造技术

本发明专利技术提供包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁、镍、铈土或钯的催化剂。催化剂在氧化芳族化合物如甲苯和邻甲苯酚方面是有效的，并且有利地，在对应于其中座舱空气再循环的航空器区域中达到的温度的升高温度下进行氧化时，是特别有效的。

Catalysts for stainless steel foam loading for oxidation of aromatic compounds

The present invention provides catalysts for iron oxide, nickel, cerium or palladium contained on stainless steel foams. Catalysts are effective in the oxidation of aromatic compounds such as toluene and o-cresol, and are particularly effective in the oxidation of aromatic compounds at elevated temperatures corresponding to the temperatures reached in the aircraft region of the cockpit air recirculation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于芳族化合物的氧化的不锈钢泡沫负载的催化剂专利
本专利技术涉及可用于芳族化合物的氧化的不锈钢泡沫负载的催化剂。本专利技术的一个方面包括这些催化剂在处理在空气调节系统中的空气的方法中的用途。专利技术背景在典型的载客航空器中，座舱空气系统使得空气从座舱的底部通过再循环过滤器进入混合室，在那里它与外部空气混合(50/50)并且随后通回到座舱。HEPA过滤器(高效颗粒空气过滤器)用于座舱空气再循环系统，以通过移除颗粒污染物(例如尘土、纤维、皮屑、微滴)来改善座舱空气品质，并且可以用于移除细菌和病毒。然而，这样的过滤器不能够移除挥发性有机化合物(VOC)。VOC可以存在于再循环的空气和进入空气循环系统的外部空气两者中。这些可以来自液压机液体、发动机润滑剂、喷气燃料、除冰液、航空餐饮和人类生物流出物。这些化合物的存在是不想要的，因为它们产生臭味并且可能对人类健康有害。实际上，在过去三十年间对机组人员和乘客在航空器中飞行之后已经体验到的恶心、眩晕和定向障碍的症状(已经造出了术语“航空中毒综合征(aerotoxicsyndrome)”来描述此现象)已经累积了大量的证据。这些症状的一个广泛提及的原因是一种称为磷酸三甲苯酯((CH3C6H4O)3P，本文中缩写为TCP)的有机磷化合物，其是在航空器发动机润滑油中存在的一种添加剂。少量的TCP和它的分解产物可能在飞行期间从发动机泄漏到航空器的座舱空气系统中，导致乘客和机组人员的不适症状。甲苯和邻甲苯酚是这样的分解产物并且对人类健康是有害的，或者，在邻甲苯酚的情况下是非常有害的。目前，作为喷气发动机油润滑添加剂，没有其他对于TCP的无毒替代品。存在对提供改善航空器座舱空气品质的方法的需求。尤其是，存在对防止航空器座舱中的乘客和机组人员暴露于挥发性有机化合物如TCP和它的降解产物的需求。而且，想要的是，任何这样的方法可以在航空器中进行而无需实质上改变航空器的内部配件，和/或它可以在正常的航空器运行条件下进行。因此，存在对提供可以在航空器空气调节系统中以良好能量效率实施的改善航空器座舱空气品质的方法的需求。本专利技术的一个目的在于解决上述问题中的至少一个或满足上述需求中的至少一个。专利技术概述在第一方面，本专利技术提供一种包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁、镍、铈土或钯的催化剂。已经发现，本专利技术的催化剂在氧化芳族化合物如甲苯和邻甲苯酚方面是有效的。有利地，在对应于其中座舱空气再循环的航空器区域中达到的温度的升高温度下，氧化是特别有效的。因此，此催化剂特别适合于用于处理通过航空器空气调节系统的空气以移除不想要的挥发性芳族化合物。在第二方面，本专利技术提供一种使用本专利技术的第一方面的催化剂氧化芳族化合物的方法。特别地，第二方面涉及一种氧化式(I)的化合物的方法：其中R1是具有1至5个碳原子的烃基，-R2选自-OH，式(II)、(III)或(IV)的基团具有1至5个碳原子的烃基，-Br，-C1或-Fl，并且x为0至2；并且其中所述方法包括将所述化合物在含有氧的气体中在本专利技术的第一方面的催化剂的存在下加热。氧化反应得到对人类健康危害较小的产物如CO2。在第三方面，本专利技术提供一种处理在空气调节系统中的空气的方法，所述方法包括将所述空气在本专利技术的第一方面的催化剂的存在下在150至450或200至400℃的温度下加热。因此，本专利技术提供一种纯化在空气调节系统如航空器座舱空气调节系统中的空气的方法。附图简述图1：通过经加热的柱的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图2：通过未涂覆的不锈钢泡沫的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图3：通过管工用毛料(plumberswool)的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图4：通过氧化铁涂覆的不锈钢泡沫的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图5：通过镍涂覆的不锈钢泡沫的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图6：通过铈土涂覆的不锈钢泡沫的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图7：通过钯涂覆的不锈钢泡沫的甲苯蒸气的m/z＝91(甲苯基离子)和m/z＝44(CO2)的MS数据。作为温度的函数测得分压。图8：在与没有负载金属催化剂的金属泡沫接触一小时之后在20cm3的水中捕获的邻甲苯酚的浓度，其为温度的函数。图9：在与催化剂即涂覆有铈土的钢泡沫接触一小时之后的20cm3的水中捕获的邻甲苯酚的浓度，其为温度的函数。图10：在与催化剂即涂覆有氧化铁的钢泡沫接触一小时之后在20cm3的水中捕获的邻甲苯酚的浓度，其为温度的函数。图11：在与催化剂即涂覆有Pd的钢泡沫接触一小时之后在20cm3的水中捕获的邻甲苯酚的浓度，其为温度的函数。图12：在与催化剂即涂覆有Ni的钢泡沫接触一小时之后在20cm3的水中捕获的邻甲苯酚的浓度，其为温度的函数。专利技术详述在第一方面，本专利技术提供一种包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁、镍、铈土或钯的催化剂。本专利技术的催化剂利用不锈钢泡沫载体。不锈钢是含有铬、典型地以至少10.5重量％铬的量含有铬的铁合金。合适的不锈钢泡沫载体是可商购的，例如，不锈钢314泡沫40-ppi，4.5％密度(Porvair)。在一个实施方案中，钢具有以3为前缀的SAE(汽车工程师学会)/AISI(美国钢铁学会)等级。合适的载体是SAE/AIS等级314不锈钢。在载体中利用的不锈钢泡沫具有开放的多孔结构。合适的不锈钢泡沫具有0.04至0.95gcm-3的密度。合适的不锈钢泡沫具有例如0.1096m2/g的BET表面积。不锈钢泡沫载体负载有氧化铁、镍、铈土或钯之一。此催化材料可以通过本领域已知手段沉积在载体上。合适的方法包括：(a)用金属硝酸盐溶液涂覆不锈钢泡沫载体，其中金属是Fe、Ni、Ce或Pd；(b)通过将涂覆的载体加热至约80℃将在载体上的溶液干燥；(c)将载体以2℃/分钟的速率加热至约300℃并且将它保持在这一温度约1小时；(d)将载体以2℃/分钟的速率冷却至室温；(e)向不锈钢泡沫载体涂布另一金属硝酸盐溶液涂层；以及(f)在空气中将载体加热至约480℃并且将它保持在这一温度约1小时。本专利技术的催化剂包含氧化铁、镍、铈土或钯。在一个实施方案中，本专利技术的催化剂包含氧化铁、铈土或钯。合适的催化剂具有基于催化剂的总重量为2至15重量％、优选5至10重量％的金属(即镍、铈土或钯)或金属氧化物(氧化铁)负载。此重量百分数可以通过在室温下的重量测量确定。在第二方面，本专利技术提供一种使用本专利技术的第一方面的催化剂氧化芳族化合物，尤其是磷酸三甲苯酯和它的降解产物的方法。特别地，第二方面涉及一种氧化式(I)的化合物的方法：其中R1是具有1至5个碳原子的烃基，-R2选自-OH，式(II)、(III)或(IV)的基团具有1至5个碳原子的烃基，-Br，-Cl或-Fl，并且x为0至2；并且其中所述方法包括将所述化合物在含有氧的气体中在包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，所述催化剂包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁、镍、铈土或钯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 GB 1602590.01.一种催化剂，所述催化剂包含在不锈钢泡沫上负载的氧化铁、镍、铈土或钯。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述氧化铁、镍、铈土或钯以2至15重量％的量存在。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述催化剂包含氧化铁。4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述催化剂包含镍。5.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述催化剂包含铈土。6.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述催化剂包含钯。7.一种氧化式(I)的化合物的方法：(I)其中R1是具有1至5个碳原子的烃基，-R2选自-OH，式(II)、(III)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·S·欧文，马克·卡西迪，斯内·贾因，
申请(专利权)人：圣安德鲁斯大学董事会，
类型：发明
国别省市：英国,GB