[发明专利]用于催化剂无纺布的金属纤维

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备硝酸和氢氰酸的催化剂结构、和用于制备催化剂的基于贵金属的适合的金属纤维、由该金属纤维制成的网和无纺布以及用于制备这种纤维、无纺布和网的方法。

背景技术

文献DE 199 45 742 C1公开了一种金属纤维催化剂本体，其金属纤维通过熔化物提取的方式进行制备。由这种纤维可以凭借纺织技术制造类似的纤维无纺布。这种催化剂材料铂、钯、铑包含在纤维中，或作为附加的纤维存在于织物中。

文献DE 100 00 097 A1公开了用于从细纤维中制备金属纤维的熔化物提取的方法，细纤维的直径小于100μm，熔化物浴温度达到1500℃。

文献DE 197 12 625 A1提供了一种方法，其中，类似的金属纤维通过具有撒播辊的机器铺设在运动的底层上，并且在交叉点上彼此连接在一起。

上述方法为了制备金属纤维、以及由金属纤维制成的网或无纺布所采用的金属具有较高的熔点，因此并不适合，或者至少是难以实现。

文献DE 100 40 591 C1提出了使铂、铱、铑和钌以及类似金属与硼和磷制成合金。

公知的催化剂、特别使铂-铑催化剂的效率，随着时间的持续会降低。

发明内容

本发明的目的在于制备基于贵金属的纤维、网或无纺布。制备方法应该尽可能简单。催化剂应该持久保持高效率。

为了实现上述目的，使金属熔点在纤维处理之前通过硼或磷而锐减，并且使硼或磷在纤维制成之后、或由纤维制成无纺布或网之后又进一步被除掉。

上述目的通过独立权利要求的技术特征得以实现。从属权利要求提供了优选的实施方案。

由此可知，在硼或磷的除掉过程中纤维表面粗糙度增大，并因此以附加的可渗透性使催化剂的效率提高。此外还可以联想到，硼或磷阻止了氧化物的形成，这样的氧化物会导致催化失效而且会阻碍到达催化剂的渗入。

根据本发明，基于贵金属的金属熔点通过硼或磷显著降低，特别降低至少400℃、优选至少500℃，基于贵金属的金属特别是指基于铂的金属族：铂、钯、铑、钌和铱，以及附加的总共直到30重量％的合金元素，这些合金元素包括金属镍、钴、金、铼、钼和钨。对此，优选生成与硼或磷的共晶成分。这种共晶混合物相对于待操作的金属而通常含有1-5重量％之间的硼或磷。

本发明除了共晶混合物以外也能实现。然而低于0.5重量％的硼或磷就会失效，这是因为合金的宽泛的熔点范围会导致显著的偏析。在太高的硼含量或磷含量的情况下，一方面不必要的硼或磷会燃烧，由此带来更多的其它缺点，即，为了去除同样不需要的元素而增多的耗费。因此在高于10重量％的浓度条件下，自然在成分中伴随升高的硼含量或磷含量，在那之前该成分中还没有共晶体，从而产生硼或磷高消耗形式的缺陷以及相对于越来越小的熔点降低的优点，使用于硼或磷去除的耗费上升。

本发明的熔点降低在使用铂、铱以及它们的合金的情况下特别显著。优选采用硼用于熔点的降低，这是因为，采用磷通常必定会要求更高的安全性。

根据本发明，纤维直径在10和200μm之间，优选在50和100μm之间。根据本发明，纤维由熔化物进行的深拉处理、特别是采用熔化物提取的方法，由于硼或磷导致熔化温度降低而节省能量并且节省设备，特别是相对于没有熔点降低情况下的耗费、或相对于用于制造金属丝的耗费。还以文献DE 197 57 093 A1的金属丝铸造方法制成的纤维、或以文献DE 31 36 303 A1的熔化物纺织的方法制成的纤维，这些纤维都可以采用本发明的熔点降低的方法来制造。

根据本发明，除了通过对熔化物的深拉、特别是通过熔化物提取使纤维的制备简化以外，还使用于制造由纤维构成的网或无纺布所需的烧结温度和时间都有所降低，而且不会破坏无纺布的催化性能和机械性能，这是因为硼以及磷在确定利用纤维、无纺布或网之前又进一步被除掉。硼或磷的去除部分地在深拉纤维的过程中以及将纤维烧结成网或无纺布的过程中进行。太高的硼或磷的剩余量会破坏作为催化剂应用的所需性能。特别要确保使硼或磷在纤维烧结成网或无纺布之后，将产物在白炽状态下加热至少几分钟。在该处理步骤中，使材料的强度在降低硼或磷含量的条件下得以增大。可以理解为，硼或磷含量仍然高于由这些元素生成的正常的杂质，特别是1-500重量ppm之间。特别是在硼降低到1-20重量％或磷降低到5-20重量％的情况下，相对于由本发明制成的纤维、网或无纺布的催化作用和机械稳定性不会产生对这些元素的消极影响。