帶有催化表面的零件，其制造方法和該零件的應用技術

本發明專利技術涉及帶有催化劑表面(12)的零件。根據本發明專利技術，所述表面(12)具有CeO2構成的區域(13b)和MnO2構成的區域(13a)，其與前者接觸。這出乎意料的發現，這種材料組合相比于單純的氧化物而言實現了明顯提高的催化效果。該表面例如還能夠在室內空氣清潔中用來減少臭氧含量。能夠如下加工該表面，例如通過零件的涂層(15)來施加，并例如通過冷氣噴涂MnO2構成的顆粒(21)來加工，其中CeO2施加在該顆粒上。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及帶有催化劑表面的零件。本專利技術此外還涉及通過冷氣噴涂將催化劑表面制造于零件上的方法。最后本專利技術涉及此類零件的應用。
技術介紹
例如根據US2003/0228414已知一種零件上的催化劑表面。這種催化劑表面能夠通過直接沉淀催化活性物質在零件上而獲得。在此使用冷氣噴涂，其中，催化疊層材料的顆粒被輸送到所謂的冷氣射流中——一種以超音速流動的工藝氣體。顆粒在冷氣射流中向著待涂層零件的表面加速，并且在其動能轉化的情況下粘附在該表面上。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種帶有催化劑表面的零件、其制造方法以及該零件的應用，其中，所述催化劑表面應該具有相對較高的催化活性。通過上述零件和以冷氣噴涂法如下實現本專利技術目的，即催化劑表面具有CeO2區域和與前者接觸的MnO2區域。MnO2和CeO2的區域構成陶瓷催化劑表面，并且在上下文中隨后還被稱為陶瓷區域。為了制造依據本專利技術的層，在冷氣噴涂時通過氧化物顆粒的噴涂來制造催化劑表面，所述氧化物顆粒包括MnO2顆粒和CeO2顆粒的混合物或者由MnO2和CeO2構成的顆粒,其中MnO2僅形成催化劑表面區域，并且此外根據本專利技術特別的實施方式還提供催化劑表面的金屬區域，其分別與MnO2的區域相鄰。正如隨后還會進一步闡釋的那樣，金屬區域能夠通過零件待涂層的金屬表面或者通過冷氣射流中金屬顆粒的混合來提供。當要制造上述合金時，或者可通過使用所希望合金的粉末來實施，或者將不同組成的顆粒(例如純的Co、Sn、Zn、Cu、Ag或Ni顆粒)相互混合，用來得到所希望的合金組成。后一種方法還被稱為機械合金化。通過將MnO2與CeO2配對使用，并且尤其與金屬區域配對使用，依據本專利技術所形成的催化劑表面能夠達到非常高的催化活性。這出乎意料的表現出，即使所供使用的MnO2的催化表面面積總體上減小，但是已知的MnO2的催化活性通過CeO2構成的區域能夠在表面上提高。這與如下所預料的結果是相悖的，即實際上所供使用的MnO2表面面積減小時未能完全覆蓋零件表面的情況下，催化劑活性在此應該伴有呈正比的損失。催化作用的改善能夠作如下解釋，即CeO2易于釋放并吸收氧氣。這能夠非常簡化的以如下反應方程來表述。Ce02〈_>Ce02_x+x/202這一特性尤其在臭氧分解為氧時是非常有益的，因為臭氧的氧鍵必須被分解。在此產生O2和氧原子，其中，通過CeO2能夠吸收氧原子這一性質，用于臭氧鍵斷裂所必須的能量被降低。在與MnO2共同作用下將因此得到臭氧的加速分解。根據本專利技術有益的實施方式中，MnO2至少部分的以Y多晶型(Modification)存在。Y多晶型是通過MnO2所形成晶體的結構，它有益的表現出非常強的催化作用。但是MnO2的真實結構通常并不僅僅是Y多晶型，而是部分的還存在于其他多晶型中(例如MnO2的β多晶型)。然而根據本專利技術特別的實施方式，Y多晶型的MnO2的結構比例應該占到50%(重量百分比)以上。 根據本專利技術的實施方式中，零件具有涂層，該涂層在催化劑表面上提供由CeO2構成的區域和由MnO2構成的區域。此類涂層 能夠有益的以相對較低的材料花費在不同的表面上制造，從而能夠制造由如下材料構成的零件，該材料例如能夠出于其使用目的的考慮來選取。比如冷氣噴涂有益地適合作為涂層方法(對此隨后還有更詳細描述)。例如還能夠使用PVD法。根據本專利技術另一實施方式，零件由提供了金屬區域的金屬構成，并且將僅僅部分覆蓋的由MnO2和CeO2構成的陶瓷層施加到該零件上。在這里例如涉及到由Cu、Sn或Zn構成的零件，它們因為其材料組成已經提供了用于制造催化表面所需的一種組分。通過施加非覆蓋的層，表面的其他區域(即MnO2和CeO2)可供使用，在這些零件上可以有益的格外簡單的制造依據本專利技術的表面。根據本專利技術另一實施方式，零件具有如下涂層，該涂層在表面上提供金屬的、催化活性的區域和MnO2和CeO2區域。在這一變化中，能夠涂層不同材料的組分，其中，該層依據本專利技術的催化性質有益的僅僅通過層的性質引起，或者通過所形成催化表面面積來引起。在此必須為所涉及的零件材料分別選擇合適的涂層方法。根據本專利技術另一實施方式，該涂層可由金屬基質構成，其對催化劑表面提供附加金屬區域，在該基質中嵌入MnO2和CeO2構成的顆粒,該涂層尤其由Ag或Ni或Co或Cu或Sn或Zn或者這些金屬中的至少一種的合金構成。所有如下合金可被理解為上述材料的合金，即其含有Ag和/或Ni和/或Co和/或Cu和/或Sn和/或Zn作為合金組分，其中這些金屬的總含量(無論是一種或是多種金屬包含于合金中)大于50%(重量百分比)。其他合金成分比如其他金屬能夠因此有低于50%(重量百分比)的含量。為了保證MnO2和CeO2之間所必須的接觸，可將顆粒嵌入基質中，嵌入的密度基于統計學分布使得接觸是有可能的。另一可能性在于，使用如下顆粒，其表面既由MnO2也由CeO2構成。此類顆粒例如能夠實際上由MnO2構成，其中，CeO2借助PVD法(Physical VaporDeposition,物理氣相沉積)在由MnO2構成的顆粒上沉淀。帶有陶瓷顆粒的金屬所構成的催化劑表面結構具有如下優點，即難于變形的陶瓷顆粒例如能夠通過冷氣噴涂而輕易的裝進由金屬顆粒構成的基質中。而且在金屬選擇正確時，有利的影響催化劑表面的催化作用。通過不單單以MnO2和CeO2,附加的還以金屬占據至少催化劑表面區域，由此能夠有益的制造帶有相對有效的催化劑表面的零件。零件的表面不允許完全以催化活性的金屬區域覆蓋，或者以MnO2和CeO2的區域覆蓋。為了達到催化的作用，部分涂層就已經可以滿足了。視應用情況而定，如下選擇大小，即達到用于例如轉化臭氧所希望效果的可供使用的催化表面。MnO2的區域相對于通過兩個區域形成的總面積應該至少為10%，優選的為30%至70%，特別優選的為50%。有益地，零件或者施加在其上的層可由不同于CeOjPMnO2的(非金屬)材料構成，并且在其中和/或其上存在有顆粒，所述顆粒在其表面上分別提供由CeO2構成的區域和由MnO2構成的區域。在此能夠有益的選取任意材料，其前提為，其能夠以CeO2和/或MnO2涂層或者該陶瓷材料能夠裝入進該材料中。塑料零件例如能夠以此方法設有催化表面。如前所述，為了能夠利用依據本專利技術的理想催化效果，CeO2和MnO2在此以彼此間直接接觸來使用。零件能夠非常有益的具有網格結構。其能夠是帶有二維方向的網格，也就是基本上平面構成的零件。但也有可能構成三維網格結構，其能夠例如借助快速原型技術來制造。網格形結構帶來的真正好處是，一方面擴大了用于施加催化作用成分的表面，然而另一方面，通過網格結構所產生的流動阻力相對較低。網格形零件能夠因此有益的使用在通風管道中。例如在煙霧排除罩(Dunstabzugshaub)中的應用是格外有益的，其中，網格形結構形成其用于清潔后的廢氣的出口網格。在所謂循環空氣罩中的應用，其中，不同于排氣罩，被吸取的空氣并不從體系中排出，而是保留在其中。為了在煙霧排除罩中根據循環空氣原理不僅僅實現例如含在炊煙中的固體、微粒狀物質和超小顆粒的空氣清潔，而且還實現氣味的清潔，將根據現有技術使用等離子發生器，該等離子發生器具有高壓放電源，空氣以此積聚原子氧。這引起分解或氧化本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A阿恩特，C多耶，U克魯格，U派里茨，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：