Pt-free perovskite based oxidation catalysts for automotive applications
Otomotiv uygulamaları için platin içermeyen perovskit tabanlı oksidasyon katalizörleri
- Tez No: 335591
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Perovskit, NOx depolama, LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3, Pd/LaCoO3, SOx zehirlenmesi, Perovskite, NOx storage, LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3, Pd/LaCoO3, SOx poisoning
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3 and Pd/LaCoO3 tipi perovskitlerin yapısal özellikleri ve NOx/SOx adsorpsiyon / desorpsiyon özellikleri, in-situ FTIR, TPD, XRD, XPS ve BET ile çalışılmıştır. Perovskit üzerindeki NOx adsorpsiyon geometrileri in-situ FTIR ile belirlenmiştir ve tüm perovskitler benzer NOx adsorpsiyon profili göstermektedir. LaMnO3 `ün NOx depolama kapasitesi, LaCoO3 `den daha fazladır. Bunun nedeni, Mn içeren perovskitin XRD de gösterildiği gibi, daha yüksek sıcaklıklarda kristalleşmesinden dolayı; spesifik yüzey alanının Co içeren perovskite göre daha yüksek olmasıdır. In-situ FTIR ve TPD deneylerinde elde edilen sonuçlara göre, perovskit yapılarına Pd eklenmesi, adsorplanmış NOx türlerinde veya NOx depolama kapasitesinde önemli bir değişikliğe yol açmamıştır. Fakat, perovskitler, H2 (g) ortamında indirgendiklerinde, yüzey yapılarında ciddi değişimler ortaya çıkmaktadır. Bunun sonucu olarak, NOx depolama kapasitelerinde, ciddi bir artış gözlenmektedir. LaCoO3 ve Pd/LaCoO3 malzemelerinin, NOx adsorpsiyonları ciddi benzerlik göstermesine ragmen, indirgenme ortamında Pd?un perovskit ile birlikte bulunması yapıyı korumada ciddi önem taşımaktadır. Ayrıca, Co içeren perovskitleri üzerinde yapılan TPD deneylerinde, H2 (g) ile nitrit/nitrat türlerinin tam indirgenmesi sonucu, N2 (28 a.m.u) sinyali gözlenmiştir. LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3 ve Pd/LaCoO3 tipi perovskitlerin, SOx adsorpsiyon ve desorpsiyon davranışları da in-situ FTIR ile incelenmiştir. Perovskitlerin kükürt ile zehrlenmesinden sonra, yüzeyde sülfit/sülfat ve iyonik sülfatlar görülmüştür. Hem Co içeren, hem de Mn içeren perovskitlere Pd eklenmesi sonucunda, SOx depolamada ciddi artış gözlenmektedir. Pd içeren Mn tabanlı perovskit, Pd içermeyen perovskite göre çok daha ciddi miktarda fazla kükürt depolamasına ragmen; Pd içeren perovskitte depolanan kükürtün büyük kısmı, yüksek sıcaklıkla gerçekleştirilen, ısıl rejenerasyon işlemi sonucunda, yüzeyden temizlenebilmektedir. Co içeren perovskit için bu geçerli değildir. Kükürt zehirlenmesinin, LaCoO3 ve Pd/LaCoO3 perovskitleri için ısıl olarak tersinir olmadığı gözlenmiştir. Sülfat/sülfit türlerinin indirgenmesi ve zehirlenen katalizörlerin rejenerasyonu için perovskitler, H2 gazı ortamında ısıtılmıştır. Bu deneyler sonucunda, Pd içeren perovskitlerin, Pd içermeyenlere oranla daha çok SOx tutmasına ragmen, sülfürlerin önemli kısmını düşük sıcaklık ve H2 ortamında geri bıraktığı görülmüştür. Pd içermeyen perovskitlerde, yüzeydeki SOx türleri, Pd içerenlere nispeten daha yüksek bir ısıl kararlılığa ve H2 (g) ile indirgenmeye karşı daha kuvvetli bir direnç göstermiştir. Ayrıca Co tabanlı perovskitlerin yüzeyindeki SOx türlerinin, Mn içeren perovskitlere göre daha kararlı olduğu saptanmıştır. Tüm bu sonuçlar toplu olarak değerlendirildiğinde, Mn temelli ve Pd ile katkılandırılmış perovskitlerin, yüksek NOx oksitleme ve depolama potansiyeline ve yüksek kükürt direncine sahip umut verici bir oksidayon katalizörü olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Textural properties, structural integrity and NOx/SOx adsorption/release properties of LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3 and Pd/LaCoO3 type perovskites were studied via in-situ FTIR, ex-situ FTIR, TPD, XRD, XPS and N2 sorption. Adsorption geometries of NOx species on the synthesized samples were determined via in-situ FTIR, which revealed similar NOx adsorption types for all perovskites. The NOx adsorption capacity (NSC) of LaMnO3 is higher than that of LaCoO3, due to the higher specific surface area and the higher crystallization temperature of the Mn-based perovskite. In situ FTIR and TPD experiments showed that incorporation of Pd into the perovskite structure does neither have a significant influence on the type of adsorbed NOx species nor on the NSC. However, the surface structures of perovskites significantly change after reduction in H2 atmosphere, leading to drastic increase in the uptake of NOx. Although NOx adsorption behavior of LaCoO3 and Pd/LaCoO3 are quite similar, Pd has significant influence on preserving the structural integrity of Pd/LaCoO3 upon reduction with H2 at 623 K. Moreover, TPD measurements showed that complete reduction of surface nitrite/nitrate groups was observed for Co-based perovskites with the appearance of a N2 (28 a.m.u) signal. SOx adsorption/desorption behavior of LaMnO3, Pd/LaMnO3, LaCoO3, and Pd/LaCoO3, was also investigated via in-situ FTIR. Sulfation of the perovskite surfaces reveals the presence of surface sulfite/sulfate and bulk-like sulfate species. Pd incorporation into both LaMnO3 and LaCoO3 significantly increases the SOx storage on the surface. Investigation of the SOx release characteristics of LaMnO3 and Pd/LaMnO3 showed that although Pd-containing sample stores significantly more SOx, it can also release a large fraction of the adsorbed SOx species in a reversible fashion via thermal regeneration. However, this is not the case for Co-based materials. Sulfur poisoning is irreversible on both LaCoO3 and Pd/LaCoO3 with the formation of bulk sulfates where thermal regeneration is not effective. For investigating the reduction of sulfate/sulfite species and the regeneration of the sulfur-poisoned catalysts under reducing conditions, desulfation experiments were performed by utilizing H2. This set of experiments showed that although Pd-containing perovskites store more sulfur compared to Pd-free counterparts, they can be efficiently regenerated with H2 at significantly lower temperatures. Thus, these results suggest that Pd-promoted Mn-based perovskite systems are promising oxidation catalysts revealing high NOx oxidation capability, high NSC and enhanced sulfur tolerance.
Benzer Tezler
- N-O activation on precious metal-free metal oxide based nox removal systems
Değerli metal içermeyen metal oksit tabanlı nox giderim sistemleri üzerinde N-O aktivasyonu
KEREM EMRE ERCAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Transition metal catalysis for aerobic C-H oxidation reactions and for the synthesis of fluoranthene derivatives
Aerobik C-H oksidasyon reaksiyonlari ve floranten türevlerinin sentezi için geçiş metal katalizi
YEŞİM ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS EMRE TÜRKMEN
- Esnek çinko oksit-perovskit temelli fotodedektör üretimi ve karakteristik özelliklerinin analizi
Production of flexible zinc oxide-perovskite based photodetector and analysis of their characteristic properties
EMİNE KARAGÖZ
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Kurşun esaslı yeni ferroelektrik malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production of lead-based new ferroelectric materials and their characterization
AYGÜL ALKAN GÜLTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HÜSEYİN YILMAZ
- BiNaTiO3 ve KNaNbO3 tabanlı piezoelektrik seramiklerde katkılandırmayla değişen sinterleme koşullarının optimizasyonu
Optimization of sintering conditions depending on doping in BiNaTiO3 and KNaNbO3 based piezoelectric ceramics
MAHMUD CEMALEDDİN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL