In-situ FT-IR spectroscopic investigation of NOX+CH4 surface reactions on palladium promoted WO3/TiO2-ZrO2 mixed oxides
Paladyum depolanmış WO3/TiO2-ZrO2 karışım oksit katalizörünün yüzeyinde gerçekleşen NOX+CH4 reaksiyonlarının in-situ FT-IR spektroskopisi ile incelenmesi
- Tez No: 198980
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MARGARİTA KANTCHEVA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: In situ FT-IR, Pd depolanm zirkonyum oksit-titanyum oksit, Tungstenlenmi zirkonyum oksit-titanyum oksit, Kar m oksitler, Kararl NOx bile iklerininreaktivitesi, NOx, Metan ile seçici katalitik indirgenme, Mekanizma, Nitrometan, Metil nitrit, In situ FT-IR, Pd promoted zirconia-titania, Tungstated zirconia titania, Mixedoxides, Reactivity of stable surface NOx compounds, NOx, Selective catalytic reduction bymethane, Mechanism, Nitromethane, Methyl nitrite
- Yıl: 2005
- 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: 89
Özet
Oda s cakl nda tungstenlenmi zirkonyum oksit-titanyum oksit (a rl kça 25 % WO3,WZT olarak k salt ld ), paladyum depolanm zirkonyum oksit-titanyum oksit (a rl kça 1.5% Pd, 1.5Pd/ZT) ve paladyum depolanm tungstenlenmi zirkonyum oksit-titanyum oksit(1.5Pd/WZT) katalizörleri yüzeyinde NO ve O2'in ortak adsorpsiyonu ile olu an NOxkomplekslerinin de ik s cakl klarda metan ile etkile imi in situ FTIR spektroskopisi ileincelendi.ZT, WZT, 1.5Pd/ZT and 1.5Pd/WZT numunelerinin yap sal ve yüzey özellikleri XRD,DR-UV-Vis ile CO ve NO'in adsorpsiyonunun FTIR spektroskopisi yöntemleriyleincelendiler. Zirkonyum oksit-titanyum oksit 70 oC'de üre çözeltisinin içinde ortak çökelmeyöntemiyle haz rland . 600oC'de f nlama i leminden sonra ZrTiO4 kristal faz n olu umugözlendi. XRD ve DR-UV-Vis spektroskopisi verileri nda, oksitlerin çok iyi kar arak2yüksek yüzey alan (118m /g) ve küçük kristal boyutu (4.4 nm) elde edildi. WZT numunesiparatungsten tipinde yüksek Brønsted asiditesine sahip orta yo unlukta tungsten gruplarolu turur. ZT ve WZT numunelerine Pd(NO3)2.2H2O çözeltisi sulu ekleme yöntemiyleeklenerek paladyumlu numuneler haz rland . WZT numunesinin Pd2+ iyonlar yaln zba lar na yüzeydeki oksijen atomlar na ba layarak kararl hale getirebildi i görüldü.ZT numunesine CO adsorpsiyonu koordinasyona aç k Zr4+ ve Ti4+ iyonlar n varlgösterdi. Bu iyonlar n yo unlu u numuneye WO3 eklenmesiyle azald . 1.5Pd/ZT ve1.5Pd/WZT numunelerine CO ve NO adsorpsiyonu koordinasyona aç k iki çe it Pd2+ iyonlaroldu unu gösterdi.Oda s cakl nda NO'in numunelere adsorpsiyonu sonucu bu molekül yüzeydekioksijen iyonlar taraf ndan bozunarak anyonik nitrozil, NO- ve NO2'i olu turdu.NO, oksijen taraf ndan oksitlenerek NO2/N2O4 ikilisini olu turur. Bu gazlar yüzeyemolekül düzeyinde ba lanarak hidroksil gruplar n da katk yla iyonla arak bozunmaya2+ba lad lar. WOx gruplar n ve Pd iyonlar n zirkonyum oksit-titanyum oksit numunesineeklenmeleri yüzeydeki aktif bölümlerin kaybolmas sonucu NO2/N2O4 ikilisinin bozunmaderecelerini kar m oksite nazaran azaltt .Oda s cakl nda olu an NOx kompleksleri metan n oksidasyonunu WZT ve 1.5Pd/ZTnumunelerinde azaltmas na kar k, 1.5Pd/WZT katalizörü yüzeyinde nitrometan nolu mas ba lat r. 1.5Pd/WZT katalizörü yüzeyinde NO'in indirgenme mekanizmasönerildi. Bu mekanizma nitrometan n cis-metil nitrit üzerinden NO'e ve k smi yükseltgenmihidrokarbonlara (metoksi ve/veya format iyonlar na) termal bozunmas içermektedir.Yüzeye ba lanm NO'in k smi yükseltgenmi hidrokarbonlarla indirgenmesi sonucu seçicikatalitik indirgenme ürünleri olan moleküler nitrojen ve karbon oksitler olu tu. Seçici katalitikindirgenme reaksiyonu ko ullar nda (in-situ) olu an nitrometan ve cis-metil nitrit yüzeye dahakararl ba lan rken, nitrometan n yaln z ba na adsorpsiyonu adsorbe olmu nitrometan veonun trans izomerinin varl gösterdi.
Özet (Çeviri)
The interaction of methane at various temperatures with NOx species formed by roomtemperature adsorption of NO/O2 mixture on tungstated zirconia-titania (25 wt % of WO3,denoted as WZT) and palladium(II)-promoted (1.5 wt % of Pd) zirconia-titania (1.5Pd/ZT)and tungstated zirconia-titania (1.5Pd/WZT) is investigated using in situ FTIR spectroscopy.The structure and surface properties of ZT, WZT, 1.5Pd/ZT and 1.5Pd/WZT arestudied by XRD, DR-UV-Vis spectroscopy and FT-IR spectroscopy of adsorbed CO and NO.Zirconia-titania was prepared by a homogenous coprecipitation of urea at 70oC. Formation ofcrystalline ZrTiO4 compound at calcination temperature of 600oC is observed. Based on thedata of XRD and DR-UV-Vis spectra, very good mixing of oxides has been achieved withhigh surface area (118 m2/g) and small crystallite size (4.4 nm). The WZT sample hasparatungstate type polytungstate species forming intermediate WOx surface domains whichgive rise to strong Brønsted acidity. Pd-containing samples were prepared impregnating theZT and WZT samples with Pd(NO3)2.2H2O solution. The WZT support can stabilize isolatedPd2+ ions coordinated to surface oxygen atoms.The spectrum of CO adsorbed on the ZT sample reveals the presence of coordinativelyunsaturated (cus) Zr4+ and Ti4+ sites. Their amount decreases considerably after themodification of the sample with WO3. The adsorption of CO and NO on the 1.5Pd/ZT and1.5Pd/WZT samples indicates the presence of palladium ions in two different environments.The adsorption of NO at room temperature on the samples studied involves process ofdisproportionation of NO on surface oxide ions leading to formation of adsorbed anionicnitrosyl, NO , and NO2.The addition of molecular oxygen to the NO causes its oxidation to NO2/N2O4. Thesegases adsorb molecularly over the surface and undergo self-ionization and disproportionationwith the participation of surface hydroxyl groups. Introduction of WOx species and Pd2+ ionsto the zirconia-titania mixed oxide hinders the processes of NO2/N2O4 self-ionization anddisproportionation by elimination of the necessary active sites.NOx species formed at room temperature on the WZT and 1.5Pd/ZT samples suppressthe oxidation of the methane, whereas in the case of the 1.5Pd/WZT catalyst the surfacenitrates initiate the formation of nitromethane. Mechanism for the reduction of NO over the1.5Pd/WZT catalyst is proposed, which involves a step of thermal decomposition of thenitromethane to adsorbed NO and partially oxidized hydrocarbons (methoxy and/or formatespecies) through the intermediacy of cis-methyl nitrite. The reduction of the adsorbed NO bythe partially oxidized hydrocarbons leads to the products of the CH4-SCR, molecular nitrogenand carbon oxides. Under in situ conditions, nitromethane and cis-methyl nitrite are stabilizedon the surface of the 1.5Pd/WZT catalyst, whereas the adsorption of the authentic reagentresults in adsorbed nitromethane and its trans isomer. It is concluded that nitromethaneformed in situ and authentic nitromethane follow different decomposition routes.
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
- Gold supported on tungstated zirconia: Synthesis, characterization and in situ FT-IR investigation of NOx+C3H6 surface reactions
Tungstenlenmiş zirkoniya destekli altın: Sentez, niteleme ve NOx+C3H6 yüzey tepkimelerin yerinde FT-IR ile incelenmesi
SERDAR MAMETSHERİPOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Bölümü
DOÇ. DR. MARGARİTA KANTCHEVA
- Investigation of NO2 and SO2 adsorption/desorption properties of advanced ternary and quaternary mixed oxides for denox catalysis
SO2 ve NO2 moleküllerinin denox katalızörü olarak kullanılan üçlü ve dörtlü karmaşık oksit yapılar üzerindeki emilim ve salınım özelliklerinin incelenmesi
ZAFER SAY
Doktora
İngilizce
2015
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Yüzey işlevsel nano karbon kullanılarak yeni nesil hibrit polimerlerin hazırlanması ve yapı- özellik ilişkilerinin araştırılması
Preparation of new generation hybrid polymers with surface functionalized nanocarbon and investigation of structural-property relationship
AYBER YILDIRIM
- Fosfazen temelli organik katot malzemelerinin hazırlanması ve şarj edilebilir bataryalarda kullanılabilirlik potansiyellerinin araştırılması
Preparation of phosphazene based organic cathode materials and investigation of usage potential in rechargeable batteries
NAZMİYE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2023
KimyaGebze Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM KILIÇ
PROF. DR. SERKAN YEŞİLOT