Identification, stability and reactivity of NOx adsorbed species on titania-supported manganese catalysts
Mangan depolanmış titania katalizöre tutunmuş NOx moleküllerinin tanımlanması, kararlılığı ve tepkimesi
- Tez No: 112543
- Danışmanlar: DR. MARGARİTA KANTCHEVA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Mangan depolanmış titania katalizörler, tutulmuş CO ve NO' nun kendi ortamında (in situ) FTIR spectroskopisi, iyon değişimi, impregnasyon, NO'nun n- dekan tarafından seçici katalitik olarak indirgenmesi IX, manganese-titania catalysts, in situ FTIR spectroscopy of adsorbed CO and NOx, manganese-titania catalyst, ion-exchange, impregnation, SCR of NOx by n-decane, mechanism VI
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
ÖZET MANGAN DEPOLANMIŞ TİTANİA KATALİZÖRE TUTUNMUŞ NOx MOLEKÜLLERİNİN TANIMLANMASI, KARARLILIĞI VE TEPKİMESİ MUSTAFA U. KÜÇÜKKAL Kimya Bölümü Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Dr. Margarita Kantcheva Ocak 2001, Uygun yakıt ekonomisi ve daha az CO2 sera gazlarının emisyonuna duyulan ihtiyaç tüm dünyada dizel motorlara olan talebin artmasına yoğunlaşmıştır. Bu motorlar hava/yakıt oranının stokiometrik orandan yüksek olan durumda çalışmaktadır. Bu egzoz gazındaki hidrokarbon/NOx oranının nispeten düşük olmasına sebep olmaktadır ve bir miktar indirgeyici (tipik olarak %2-3 ek yakıt) de- NOx katalizörün akıntısına eklenmelidir. Bu sebeple, NO/O2 karışımının katalizör yüzeyine tutunmasdan dolayı oluşan NOx türlerlerinin dizel yakıtlar için tipik olan uzun zincir hidrokarbonlarıyla etkileşiminin incelenmesi önem kazanmaktadır. VIISon yıllardaÖ birçok de-NOx katalizörler önerilmiştir ve bunların arasından metal oksit destekli olanlar potansiyel termik kararlılıklarından ve geniş komposizyon çeşitliliğinden dolayı göz önüne alınmıştır. Bu çalışmaya konu olan katalizörler Mn2+ iyonlarının sulu çözeltisinden imregnasyon ve iyon değişimi yöntemiyle hazırlanan mangan depolanmiş titania katalizörleridir. NO, NO2 ve NO/O2 karışımı adsorbsiyonu sonucunda oluşan NOx teşhisi kendi ortamında (in situ) FTIR spektoroskopisiyle yapılmıştır. Aynı teknik kullanılarak yüzeydeki NOx türlerinin n-dekana karsı olan termik kararlılığı ve reaktifliği takip edilmiştir. Destek ve mangan depolanmış katalizörlerinin üzerine NO tutulumunun aniyonik nitrosil, NO- ve NO-3 türlerinin oluşumuna sebep olan reaktif bir adsorbsiyon olduğu kanıtlanmıştır. Imregnasyonla elde edilen katalizörle karşılaştırıldığında, iyon değişimiyle elde edilen katalizör Ti4+ iyonuna koordine olan aniyonik nitrosil içermemektedir. Bu deneysel sonuç, CO tutulumundan çıkarılan Mn3+ iyonlarının yüksek dağılımıyla uyumludur. Anatez ve çalışılan katalizörler üzerine NO/O2 ko-adsorbsiyonu koordinasyon biçimlerinde farklılık gösteren N03~ türlerinin oluşumuna sebep olmaktadır. Bu şartlar altında NO- türleri gözlemlenmemiştir. Mangan içeren katalizörlerin üzerinde oluşan yüzey nitratları detek üzerindekilerden daha düşük termik kararlılığa sahiptir. Bu fark önceki türlerin n-dekana karşı olan daha yükek tepkimesini açıklamaktadır. vuıMangan içeren katalizörlerinin üzerindeki NO/O2 birlikte tutulumuyla oluşan nitratlar hidrokarbonu 373 K gibi düşük derecede aktive edebilmektedir ve oksitleyebilmektedir. Sonraki yöntem tutulmuş CO2, formik asit ve isosiyanat türlerinin artışına sebep olmaktadır. NCO türünün azot oluşumunda önemli bir ara ürün olduğu düşünülmektedir. N-dekanın oksitlenme miktarı iyon değişimiyle hazırlanan katalizörün üzerinde daha fazladır. Sonuç olarak bu katalizör uzun doymuş hidrokarbonlar tarafından NO 'nun seçici katalitik olarak indirgenmesinde umut vermektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT IDENTIFICATION, STABILITY AND REACTIVITY OF NOx ADSORBED SPECIES ON TITANIA-SUPPORTED MANGANESE CATALYSTS MUSTAFA U. KÜÇÜKKAL M.S in Chemistry Supervisor: Dr. Margarita Kantcheva January 2001, The needs of improved fuel economy, and lower emission of green-house gases such as CO2, is projected to increase the demand for diesel engines through the world. These engines operate at air/fuel ratio higher than stoichiometric (lean-burn conditions). This results in relatively low hydrocarbon/NOx ratio in the exhaust and an additional amount of reductant (typically about 2-3% of additional fuel) should be fed upstream of de-NOx catalyst. For this reason, it is important to study the interaction of NOx species produced upon adsorption of NO/O2 mixtures on the catalyst surface with long chain saturate hydrocarbons, which are typical for diesel fuel. IVIn recent years many de-NOx lean-burn catalysts have been proposed among which supported metal oxides have been taken in consideration for their potential thermal stability and large composition variability. Subjects of this study are titania (anatase)-supported manganese catalysts, prepared by impregnation and ion-exchange from aqueous solutions of Mn + ions. TİO2 (anatase) is stable in SO2 containing atmosphere, typical for the exhaust gases in diesel engines. The identification of the NOx species formed during the adsorption of NO, NO/O2 mixtures and NO2 is performed by in situ FTIR Spectroscopy, the thermal stability and reactivity of the surface NOx forms towards n-decane is followed by application of the same technique. It is established that adsorption of NO on the support and manganese-containing catalysts is reactive and leads to linearly adsorbed NO and formation of anionic nitrosyl, NO- and NO3“ species. Contrary to the impregnated catalyst, the ion-exchanged catalyst does not contain NO- species coordinated to Ti4+ ions. This experimental fact is in agreement with the high dispersion of Mn3+ ions concluded from the CO adsorption experiments.The NO/O2 co-adsorption on the anatase and catalysts studied results in formation of NC>3~ species differing in the mode of their coordination. Under these conditions no NO”species are detected. The surface nitrates formed on the manganese- containing catalysts possess lower thermal stability than those on the pure support. This difference explains the higher reactivity of the former toward the n-decane. The nitrates formed upon NO/O2 co-adsorption on the manganese-containing catalysts are able to activate and oxidize the hydrocarbon at temperatures as low as 373 K. The latter process gives rise to adsorbed CO2, formic acid and isocyanate species. The NCO species is considered as an important intermediate in the formation of nitrogen. The extent of oxidation of n-decane is higher on the ion-exchanged catalyst. It is concluded that this catalyst can be promising in the selective catalytic reduction of NO by longer-chain saturated hydrocarbons.
Benzer Tezler
- Identification of NOx species adsorbed on cobalt(II)-supported zirconia and sulfated zirconia and investigation of their reactivity toward methane
Kobalt(II) depolanmış zirkonyum ve zirkonyum sülfat üzerine adsorbe olmuş NOx moleküllerinin tanımlanması ve metan ile tepkimesinin araştırılması
AHMET SELİM VAKKASOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MARGARİTA KANTCHEVA
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile W2FeB2 ve W2FeB2-Fe bazlı kompozitlerin üretimi ve malzeme karakterizasyonu
Synthesis of W2FeB2 and W2FeB2-Fe based composites by self-propagating high temperature synthesis and material characterization
ECE SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Development of novel biocatalysts for industrial applications
Endüstriyel uygulamalar için yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi
BARIŞ BİNAY
Doktora
İngilizce
2012
Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
PROF. NICHOLAS JAMES TURNER
- Investigation of different system identification methods for launch vehicles
Fırlatma araçları için farklı sistem tanılama yöntemlerinin incelenmesi
HAZEL DEMİREL BAYRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL ERSİN SÖKEN