带有催化表面的零件，其制造方法和该零件的应用技术

本发明专利技术涉及带有催化剂表面(12)的零件。根据本发明专利技术，所述表面(12)具有CeO2构成的区域(13b)和MnO2构成的区域(13a)，其与前者接触。这出乎意料的发现，这种材料组合相比于单纯的氧化物而言实现了明显提高的催化效果。该表面例如还能够在室内空气清洁中用来减少臭氧含量。能够如下加工该表面，例如通过零件的涂层(15)来施加，并例如通过冷气喷涂MnO2构成的颗粒(21)来加工，其中CeO2施加在该颗粒上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有催化剂表面的零件。本专利技术此外还涉及通过冷气喷涂将催化剂表面制造于零件上的方法。最后本专利技术涉及此类零件的应用。
技术介绍
例如根据US2003/0228414已知一种零件上的催化剂表面。这种催化剂表面能够通过直接沉淀催化活性物质在零件上而获得。在此使用冷气喷涂，其中，催化叠层材料的颗粒被输送到所谓的冷气射流中——一种以超音速流动的工艺气体。颗粒在冷气射流中向着待涂层零件的表面加速，并且在其动能转化的情况下粘附在该表面上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有催化剂表面的零件、其制造方法以及该零件的应用，其中，所述催化剂表面应该具有相对较高的催化活性。通过上述零件和以冷气喷涂法如下实现本专利技术目的，即催化剂表面具有CeO2区域和与前者接触的MnO2区域。MnO2和CeO2的区域构成陶瓷催化剂表面，并且在上下文中随后还被称为陶瓷区域。为了制造依据本专利技术的层，在冷气喷涂时通过氧化物颗粒的喷涂来制造催化剂表面，所述氧化物颗粒包括MnO2颗粒和CeO2颗粒的混合物或者由MnO2和CeO2构成的颗粒,其中MnO2仅形成催化剂表面区域，并且此外根据本专利技术特别的实施方式还提供催化剂表面的金属区域，其分别与MnO2的区域相邻。正如随后还会进一步阐释的那样，金属区域能够通过零件待涂层的金属表面或者通过冷气射流中金属颗粒的混合来提供。当要制造上述合金时，或者可通过使用所希望合金的粉末来实施，或者将不同组成的颗粒(例如纯的Co、Sn、Zn、Cu、Ag或Ni颗粒)相互混合，用来得到所希望的合金组成。后一种方法还被称为机械合金化。通过将MnO2与CeO2配对使用，并且尤其与金属区域配对使用，依据本专利技术所形成的催化剂表面能够达到非常高的催化活性。这出乎意料的表现出，即使所供使用的MnO2的催化表面面积总体上减小，但是已知的MnO2的催化活性通过CeO2构成的区域能够在表面上提高。这与如下所预料的结果是相悖的，即实际上所供使用的MnO2表面面积减小时未能完全覆盖零件表面的情况下，催化剂活性在此应该伴有呈正比的损失。催化作用的改善能够作如下解释，即CeO2易于释放并吸收氧气。这能够非常简化的以如下反应方程来表述。Ce02〈_>Ce02_x+x/202这一特性尤其在臭氧分解为氧时是非常有益的，因为臭氧的氧键必须被分解。在此产生O2和氧原子，其中，通过CeO2能够吸收氧原子这一性质，用于臭氧键断裂所必须的能量被降低。在与MnO2共同作用下将因此得到臭氧的加速分解。根据本专利技术有益的实施方式中，MnO2至少部分的以Y多晶型(Modification)存在。Y多晶型是通过MnO2所形成晶体的结构，它有益的表现出非常强的催化作用。但是MnO2的真实结构通常并不仅仅是Y多晶型，而是部分的还存在于其他多晶型中(例如MnO2的β多晶型)。然而根据本专利技术特别的实施方式，Y多晶型的MnO2的结构比例应该占到50%(重量百分比)以上。 根据本专利技术的实施方式中，零件具有涂层，该涂层在催化剂表面上提供由CeO2构成的区域和由MnO2构成的区域。此类涂层 能够有益的以相对较低的材料花费在不同的表面上制造，从而能够制造由如下材料构成的零件，该材料例如能够出于其使用目的的考虑来选取。比如冷气喷涂有益地适合作为涂层方法(对此随后还有更详细描述)。例如还能够使用PVD法。根据本专利技术另一实施方式，零件由提供了金属区域的金属构成，并且将仅仅部分覆盖的由MnO2和CeO2构成的陶瓷层施加到该零件上。在这里例如涉及到由Cu、Sn或Zn构成的零件，它们因为其材料组成已经提供了用于制造催化表面所需的一种组分。通过施加非覆盖的层，表面的其他区域(即MnO2和CeO2)可供使用，在这些零件上可以有益的格外简单的制造依据本专利技术的表面。根据本专利技术另一实施方式，零件具有如下涂层，该涂层在表面上提供金属的、催化活性的区域和MnO2和CeO2区域。在这一变化中，能够涂层不同材料的组分，其中，该层依据本专利技术的催化性质有益的仅仅通过层的性质引起，或者通过所形成催化表面面积来引起。在此必须为所涉及的零件材料分别选择合适的涂层方法。根据本专利技术另一实施方式，该涂层可由金属基质构成，其对催化剂表面提供附加金属区域，在该基质中嵌入MnO2和CeO2构成的颗粒,该涂层尤其由Ag或Ni或Co或Cu或Sn或Zn或者这些金属中的至少一种的合金构成。所有如下合金可被理解为上述材料的合金，即其含有Ag和/或Ni和/或Co和/或Cu和/或Sn和/或Zn作为合金组分，其中这些金属的总含量(无论是一种或是多种金属包含于合金中)大于50%(重量百分比)。其他合金成分比如其他金属能够因此有低于50%(重量百分比)的含量。为了保证MnO2和CeO2之间所必须的接触，可将颗粒嵌入基质中，嵌入的密度基于统计学分布使得接触是有可能的。另一可能性在于，使用如下颗粒，其表面既由MnO2也由CeO2构成。此类颗粒例如能够实际上由MnO2构成，其中，CeO2借助PVD法(Physical VaporDeposition,物理气相沉积)在由MnO2构成的颗粒上沉淀。带有陶瓷颗粒的金属所构成的催化剂表面结构具有如下优点，即难于变形的陶瓷颗粒例如能够通过冷气喷涂而轻易的装进由金属颗粒构成的基质中。而且在金属选择正确时，有利的影响催化剂表面的催化作用。通过不单单以MnO2和CeO2,附加的还以金属占据至少催化剂表面区域，由此能够有益的制造带有相对有效的催化剂表面的零件。零件的表面不允许完全以催化活性的金属区域覆盖，或者以MnO2和CeO2的区域覆盖。为了达到催化的作用，部分涂层就已经可以满足了。视应用情况而定，如下选择大小，即达到用于例如转化臭氧所希望效果的可供使用的催化表面。MnO2的区域相对于通过两个区域形成的总面积应该至少为10%，优选的为30%至70%，特别优选的为50%。有益地，零件或者施加在其上的层可由不同于CeOjPMnO2的(非金属)材料构成，并且在其中和/或其上存在有颗粒，所述颗粒在其表面上分别提供由CeO2构成的区域和由MnO2构成的区域。在此能够有益的选取任意材料，其前提为，其能够以CeO2和/或MnO2涂层或者该陶瓷材料能够装入进该材料中。塑料零件例如能够以此方法设有催化表面。如前所述，为了能够利用依据本专利技术的理想催化效果，CeO2和MnO2在此以彼此间直接接触来使用。零件能够非常有益的具有网格结构。其能够是带有二维方向的网格，也就是基本上平面构成的零件。但也有可能构成三维网格结构，其能够例如借助快速原型技术来制造。网格形结构带来的真正好处是，一方面扩大了用于施加催化作用成分的表面，然而另一方面，通过网格结构所产生的流动阻力相对较低。网格形零件能够因此有益的使用在通风管道中。例如在烟雾排除罩(Dunstabzugshaub)中的应用是格外有益的，其中，网格形结构形成其用于清洁后的废气的出口网格。在所谓循环空气罩中的应用，其中，不同于排气罩，被吸取的空气并不从体系中排出，而是保留在其中。为了在烟雾排除罩中根据循环空气原理不仅仅实现例如含在炊烟中的固体、微粒状物质和超小颗粒的空气清洁，而且还实现气味的清洁，将根据现有技术使用等离子发生器，该等离子发生器具有高压放电源，空气以此积聚原子氧。这引起分解或氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿恩特，C多耶，U克鲁格，U派里茨，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：