[发明专利]具有催化剂表面的组件、其制备方法以及所述组件的用途

说明书

本发明涉及具有催化剂表面的组件。本发明也涉及通过冷气喷射在组件上制备催化剂表面的方法。本发明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 A1。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。

本发明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，根据本发明，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，其与本发明金属/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。

为了制备本发明层，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，使得根据本发明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%。

在本发明的有利配置中，MnO₂至少部分以γ多晶型存在。γ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γ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，在本发明的具体配置中，γ多晶型结构的MnO₂的比例应该大于50重量%。

在本发明的另一配置中，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-覆盖层制备本发明表面，所述非-覆盖层提供表面的其他区域，即MnO₂。