Gümüş kobalt seryum karışık oksit katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve düşük sıcaklıkta seçici karbon monoksit oksidasyonunun reaksiyon mekanizmasının incelenmesi

Bu çalışmada gümüş kobalt seryum karışık oksit katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve düşük sıcaklıkta seçici CO oksidasyonunun kinetiği çalışılmıştır. Katalizörler birlikte çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katalizörler ile karakterizasyon, aktivite, seçicilik ve mekanizma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. X-Işını analizleri 200°C' de kalsine olan katalizörlerin amorf faz yapısına sahip olduğunu, 450°C' de kalsine olan katalizörlerin kristal faz yapısına sahip olduğunu göstermiştir. X-Işını fotoelektron spektroskopisinden 200°C' de kalsine olan katalizörlerde gümüşün +1, kobaltın +3 ve seryumun +4 oksidasyon haline sahip oldukları belirlenmiştir. En yüksek yüzey alanını kobaltoksit içeren katalizörler vermiştir. Kalsinasyon sıcaklığının yükselmesi ile yüzey alanları düşmüştür. N2 fizisorpsiyon ölçümleri, katalizörlerin mezogözeneklere sahip olduklarını ve katalizörlerin gözenek hacimlerinin yapıdaki kobaltoksite bağlı olarak arttığını göstermiştir. Sıcaklıkla programlı indirgeme (TPR-H2) çalışmalarından katalizörlerin genel olarak 100°C' den sonra indirgenmeye başladığı, seryumoksitin katalizörlerin indirgenme oranını ve indirgenme sıcaklığını düşürdüğü belirlenmiştir. Sıcaklıkla programlı desorpsiyon (TPD-CO) çalışmalarında, karışık metaloksit katalizörlerde, CO' in adsorpsiyonu sonucu oluşan karbonatlı bileşiklere ait desorpsiyon pikleri elde edilmiştir. Sıcaklıkla programlı oksidasyon (TPD-O2) çalışmalarında tek oksit katalizörlerde tek indirgenme piki elde edilirken karışık metaloksit katalizörlerde birden fazla desorpsiyon piki elde edilmiştir. Düşük sıcaklık CO oksidasyonu çalışmalarında katalizörlerin aktivitelerinin kalsinasyon sıcaklığının artması ile düştüğü belirlenmiştir. 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 ve 50/50 Ag2O/CeO2 katalizörleri en iyi aktiviteyi göstermiştir. Seçici CO oksidasyonu çalışmasında en iyi aktiviteyi 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 katalizörü verirken en iyi seçiciliği 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Co3O4/CeO2 katalizörü vermiştir. Deaktivasyon çalışmaları, 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 ve 50/50 Co3O4/CeO2 katalizörlerinin aktivite ve seçiciliklerini kaybetmediklerini göstermiştir. FTIR adsorpsiyon çalışmalarında 3 gaz karışımında adsorpsiyon çalışmaları yürütülmüştür. Her üç çalışmada yüzeyde karbonat türlerine ve gaz fazı CO2' e ait adsorpsiyon bandları oluşmuştur. CO?Ag+ ve CO?Co+3 adsorpsiyon bandları elde edilmiştir. Oluşan karbonatlı bileşiklerin geri dönüşümlü oldukları belirlenmiştir. CO oksidasyon reaksiyonunda lattis oksijenin kullanıldığı ve oluşan CO2 yüzeye karbonatlı bileşikler oluşturacak şekilde bağlandığı belirlenmiştir. Ortamda H2 bulunduğu zaman OH- gruplarının oluştuğu belirlenmiştir. CO oksidasyonu reaksiyonunun karışık metaloksit katalizörlerin ara yüzeyinde yarışmayan (noncompetitive) Langmuir- Hinselwood mekanizması ile gerçekleştiği belirlenmiştir.