本发明专利技术涉及具有催化剂表面(12)的组件。根据本发明专利技术，所述表面(12)包括金属区域(14)以及与金属区域(14)接触的MnO2区域(13)，其中所述金属区域由Co和/或Sn和/或Zn(或所述金属的合金)形成。出人意料地确定了所述材料对实现了相比较纯金属而言显著改善的催化效应。可以将所述表面用于例如房间空气净化以减小臭氧含量。所述表面可以例如通过组分的涂层(15)涂覆，其中金属区域和MnO2区域以两层涂覆(19,20)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有催化剂表面的组件、其制备方法以及所述组件的用途本专利技术涉及具有催化剂表面的组件。本专利技术也涉及通过冷气喷射在组件上制备催化剂表面的方法。本专利技术最后涉及所述组件的用途。组件上的催化剂表面是已知的，例如，根据US 2003/0228414 Al。该催化剂表面可以通过在组件上直接沉积催化活性物质得到。为此，使用冷气喷射，其中催化性多层材料的颗粒供料给称作冷气射流的装置，其中过程气体以超音速流动。在冷气射流中，这些颗粒朝向待涂覆的组件的表面加速以及在转化了动能的情况下保持粘附在该表面上。本专利技术的目的是提供具有催化剂表面的组件，其制备方法以及所述组件的用途，其中催化剂表面具有比较高的催化活性。该目的通过本文开始时所具体描述的组件以及冷喷射方法实现，其中催化剂表面包括金属区域以及与其接触的MnO2区域。MnO2区域构成催化剂表面的陶瓷部分以及在本文中也被称作陶瓷区域。此外，根据本专利技术，金属区域包括Co或Sn或Zn或这些金属中至 少一种的合金。这些金属的合金被理解为表示所有的以下合金，该合金包括Co和/或Sn和/或Zn作为合金成分，这些金属的总比例(不管这些金属的一种、两种还是三种存在于合金中)为大于50重量％。其他的合金成分例如其他金属因此可以小于50重量％的比例存在。当下文中讨论Co和/或Sn和/或Zn的简写形式或笼统说明金属基体时，其与本专利技术金属/陶瓷表面对相关，总是表示包括Co或Sn或Zn或这些金属中至少一种的合金的材料，如上文所述。为了制备本专利技术层，冷气喷射应该通过喷射MnO2颗粒制备催化剂表面，MnO2仅形成催化剂表面的区域以及此外提供催化剂表面分别邻接MnO2区域的金属区域。如在下文中将详细说明的，金属区域可以通过待涂覆的组件的金属表面提供，或者通过添加金属颗粒至冷气射流提供。如果要得到上述-具体说明的合金，这可以通过或者使用所需合金的粉末或者不同组成的颗粒彼此混合以便达到所需合金组成，例如纯Co和/或Sn和/或Zn来完成。后者也被称作机械合金化。通过MnO2用作和上述金属的一种的配对，使得根据本专利技术可以形成具有特别高催化活性的催化剂表面。已出人意料地发现，本身已知的MnO2的催化活性可以通过表面处的金属区域而增加，即，使可获得的MnO2催化表面总体上减小。这与以下的预期结果相反，在组件表面不完全覆盖时实际可获得的MnO2表面的减小应当与催化活性的成比例的损失相关联。因此可以有利地通过用金属代替MnO2来覆盖催化剂表面的区域制备具有比较有效的催化剂表面的组件。组件的表面也可以不用金属区域和MnO2区域完全地进行覆盖。仅部分涂层就足以实现催化作用。根据应用，选择尺寸使得可获得的催化表面足以用于所期望的转化作用，例如，用于所期望的臭氧的转化效应。相对由两个区域形成的总面积，MnO2区域应该是至少10%，优选30至70%，特别50%。在本专利技术的有利配置中，MnO2至少部分以Y多晶型存在。Y多晶型是由MnO2形成的晶体的结构，其有利地具有特别强的催化作用。然而，MnO2的真实结构通常不是唯一地以Y多晶型存在，部分也以其他多晶型(例如MnO2的β多晶型)存在。然而，在本专利技术的具体配置中，Y多晶型结构的MnO2的比例应该大于50重量％。在本专利技术的另一配置中，组件包括提供金属区域的金属，以及已经向该组件上仅部分覆盖地涂覆MnO2层。该组件包括例如由Co和/或Sn和/或Zn制造的组件，其基于它们的材料组成已提供制备催化表面所需的一种成分。在这些组件上，有利地以特别简单的方式通过涂覆非-覆盖层制备本专利技术表面，所述非-覆盖层提供表面的其他区域，即Μη02。相反地，也可能的是组件包括提供MnO2区域的陶瓷，以及已经向该组件上仅部分覆盖地涂覆金属层。例如，组件应该设计为耐磨损-应力的(verschlei β beansprucht)陶瓷组件。这样需要不仅仅包括Μη02。例如，可能的是陶瓷由不同种类的颗粒制备为烧结陶瓷，其中MnO2构成这些颗粒的其中一种。在该变化方案中，然而，要注意的是用于组件的加工温度必须低于535° C，因为MnO2在该温度转化为MnO，以及因此在本专利技术材料配对中损失了它的优异催化性能。在本专利技术的另外配置中，组件具有涂层，其在表面上提供金属区域以及MnO2区域。在该变化方案中，可以涂覆多种材料的成分，其中本专利技术层的催化性能有利地仅由层的性质或由此形成的催化表面而引起。在本上下文中，在每种情况中必须选择合适的涂覆方法用于正被讨论的组件材料。特别有利地，组件可以具有栅格结构。这可以是具有两维设置的栅格，即基本上平的组件。也可以形成三维栅格结构，其可以例如通过快速原型设计技术(FastPrototyping)制备。栅格结构提供的优势在于，一方面可增加用于提供涂覆催化活性参与物的表面，但是，另一方面，由栅格结构产生的流阻较小。栅格组分部件因此有利地用于通气管道。特别有利的用途的实例是烟雾排除罩(Dunstabzugshaub)，其中栅格结构形成其出口栅格用于净化废气。该应用用于所谓的再循环空气罩，其与排气罩不同，吸入的空气不从结构中移走而是保留在其中。为了在烟雾排除罩中根据空气再循环原则工作，不仅仅是实现除去空气中的固体、悬浮微粒(Aerosol)和细微颗粒,例如存在于蒸煮蒸汽中的那些,而是也实现从空气中除去气味，根据现有技术使用具有高压放电源的等离子发生器，通过高压放电源生器空气中可以富集原子氧。这起到分解或氧化过程的作用，其分裂引起气味的碳化合物，以此方式消除气味。然而，该方法也产生臭氧，其可以通过本专利技术组件以催化方式转化为两原子的氧。由此可以有利地免去活性炭滤器的使用，该活性炭滤器对于烟雾排除罩中空气流而言会不利地抵抗较高的空气阻力以及需要定期进行更换。用于制备组件上的层的方法可以例如是冷气喷射，其中催化表面通过喷射MnO2颗粒获得。在该情况中，MnO2仅形成催化表面的区域；金属区域由Co或Sn或Zn或这些金属中至少一种的合金形成。金属区域可以，如已述，或者通过组分自身提供或者它们作为颗粒添加至冷气射流中，从而表面的金属区域也由形成的层而一起形成。更具体地，也可以使用MnO2颗粒，其至少部分具有Y多晶型的MnO2结构。在该情况中，冷气喷射总是必须在低于Y多晶型的分解温度下的操作温度进行。该分解温度是535° C。出于工艺技术目的，在选择冷气射流的温度时维持距离该分解温度一定的安全间距。相应地，已发现在MnO2颗粒撞击表面时短时间超过该温度不会对结构产生影响，因为该温度增加仅在经加工的MnO2颗粒的表面区域及其受局限地发生。保留在非临界温度范围中的颗粒的各核显然可以充分稳定Y多晶型的颗粒结构，从而Y多晶型的MnO2结构也保持在颗粒的催化活性表面上。另外，在原则上，将MnO2加热高于450° C会导致MnO2转化至Μη203。该过程仅缓慢发生，使得例如冷气喷射中的短暂超出温度不会造成损害。为了保持MnO2的优异催化性能，Y多晶型的结构必须至少部分存在于MnO2颗粒中。这可以通过MnO2颗粒以及其他多晶型的氧化锰颗粒(例如β多晶型的MnO2)进行操作。可选地，颗粒包括相混合物，从而使得Y多晶型的MnO2不唯一存在于是颗粒中。也有利的是经加工的MnO2颗粒是直径>100nm的纳米颗粒。本专利技术上本文档来自技高网...
【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：
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