Preparation and characterization of niobia-containing solid acid
Niyobya içeren katı asitlerin sentezlenmesi ve katarakterizasyonu
- Tez No: 255977
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MARGARİTA KANTCHEVA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Katalitik aktivite, Reaksiyon mekanizması, Catalytic activity, Reaction mechanism
- Yıl: 2010
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmadaki araştırma, (i) yüksek yoğunluklu asit bölgeleriyle sonuçlanan, zirkonya ve niyobya temelli yeni katı asitlerin sentezlenmesinde etkin yöntemlerin geliştirilmesine; ve (ii) hidrokarbonlarla nitrojen oksitlerin (NOx) seçici katalitik indirgenmesinde (SKİ) ve alkol dönüşümlerinde katalizör olarak bu malzemelerin potansiyelinin araştırılmasına yönlendirilmiştir. NbOx/ZrO2 ve WOx/Nb2O5 malzemeleri, tepkime ortamı olarak asidik H2O2 çözeltilerinin kullanıldığı ?perokso yol? ile sentezlenmiştir. Hidratlı zirkonyanın [Nb2(O2)3]4+ iyonlarıyla doyurulması, ayrı Nb2O5 fazı oluşmadan ağırlıkça %30 a kadar niyobyum içeren Nb2O5-ZrO2 numunelerinin sentezlenmesine izin verir. Zr6Nb2O17 tek fazın varlığı, ağırlıkça % 25 Nb içeren numunede gözlemlenmiştir. Zr6Nb2O17 oluşması, H2O2 çözeltisinde hidratlı zirkonyanın kısmi çözünürlüğü tarafından elverişli kılınır. Tümüyle kristallenmiş Nb2O5-temelli numuneler içinde, ağırlıkça %20 WO3 içeren katı WO3-Nb2O5 çözeltisi en yüksek ve kuvvetli Brønsted asitliğe sahiptir.NOx C3H6-SKİ tepkimesi için katalitik aktivite testleri göstermektedir ki; Pd-içermeyen ve Pd-eklenmiş ağırlıkça % 20 WO3 içeren niyobya temelli numuneler aktif değilken, Zr6Nb2O17 ve 0.1Pd/ Zr6Nb2O17 numuneleri bu tepkimeyi katalizlemektedir. Bol oksijenli ortamda, propenli NOx SKİ tepkimesinde NOx dönüşümü, 493 K de maksimumdan geçmektedir. Karışık oksit, su karşı iyi tolerans ve SO2 zehirlenmesine karşı iyi direnç göstermektedir. FT-IR sonuçlarına göre; anahtar tepkime ara-ürünleri olarak nitroaseton ve NCO türlerinin içerildiği tepkime mekanizması önerilmiştir. Araştırmaların sonuçları göstermektedir ki; hidrokarbonlarla NOx SKİ tepkimesi için yeni katı asitin, Zr6Nb2O17, katalitik özellikleri kükürt- ve su- toleranslı, düşük-sıcaklık katalizörleri geliştirme açısından önemlidir.Zr6Nb2O17 ve % 20 WO3 içeren Nb2O5 temelli numuneler, sırasıyla, alkollerin oksitleyici-içermeyen ve oksidatif dönüşümlerinde düşük-sıcaklık katalizörleri olarak potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
The research in this work is directed towards (i) the development of effective methods for synthesis of new solid acids based on zirconia and niobia resulting in high concentration of acid sites and (ii) investigation of the potential of these materials as catalysts for the selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides (NOx) with hydrocarbons and alcohol transformations. A series of NbOx/ZrO2 and WOx/Nb2O5 samples have been obtained by the so called ?peroxo route? using acidic H2O2 solutions as a reaction medium. The impregnation of hydrated zirconia with solutions of [Nb2(O2)3]4+ ions allows the synthesis of Nb2O5-ZrO2 samples with niobium loading up to 30 wt % without formation of a seperate Nb2O5 phase. The presence of a single phase of Zr6Nb2O17 has been observed for the sample containing 25 wt% of Nb. The formation of Zr6Nb2O17 is favored by the partial solubility of hydrated zirconia in the H2O2 solution. Among the fully crystallized Nb2O5-based samples, the solid WO3-Nb2O5 solution containing 20 wt % of WO3 has the highest and strongest Brønsted acidity.Catalytic activity tests for the C3H6-SCR of NOx have shown that Pd-free and Pd-promoted niobia-based samples containing 20 wt% WO3 are inactive, whereas the Zr6Nb2O17 and 0.1Pd/ Zr6Nb2O17 samples catalyze this reaction. The conversion of NOx in the SCR of NOx with propene in excess oxygen over Zr6Nb2O17 passes through a maximum at 493 K. The mixed oxide displays good water tolerance and resistance toward SO2 poisoning. Based on the in situ FT-IR results, a reaction mechanism is proposed with nitroacetone and NCO species as the key reaction intermediates. The results of the investigation show that the catalytic properties of the new solid acid Zr6Nb2O17 could be of interest regarding the development of sulfur- and water-tolerant, low-temperature catalysts for the SCR of NOx with hydrocarbons.The Zr6Nb2O17 and Nb2O5-containing 20 % WO3 samples have potential as low-temperature catalysts for oxidant-free or oxidative transformation of alcohols, respectively.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of ultra high molecular weight polyethylene and polyisoprene solvent cast blend films
Çok yüksek molekül ağırlıklı polietilen ve poliizopren çözelti karışımlarından elde edilen filmlerin özellikleri
ALİ ERKAN AKINAY
- Preparation and characterization of polymeric blends of poly(E-caprolactone)and poly(P-chlorostyrene)
Başlık çevirisi yok
HASAN HÜSEYİN ENGİN
- Preparation and characterization of silicon thin films
Silisyum ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
İSMAİL ATILGAN
Doktora
İngilizce
1993
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM KATIRCIOĞLU
- Preparation and characterization of supported metal catalysts by sol-gel method
Metal katalistlerin sol-jel metodu ile hazırlanması ve karakterizasyonu
ZEYNEP TOSYALI
- Preparation and characterization of ferroelectric Pb (Zr,Ti) O3 films
Ferroelektrik Pb (Zr,Ti) O3 filmlerin hazırlanması karakterizasyonu
S.ÜMİT ERGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MACİT ÖZENBAŞ