Investigation of NO2 and SO2 adsorption/desorption properties of advanced ternary and quaternary mixed oxides for denox catalysis

Bu çalışmanın temel amacı, NOx Depolama ve İndirgeme (NDI) uygulamalarında kullanılmak üzere sülfür zehirlenmesine dayanıklı yeni nesil katalizörler sentezlemek ve bu katalizörlerin focksiyonel ve karakteristik özelliklerini incelemektir. TiO2-temelli malzemeler, sülfüre karşı göstermiş oldukları üstün direnç ile NDI katalizör literatüründe hatırı sayılır bir yere sahiptir. Fakat, bu özelliğine istinaden NOx depolama görevini yeteri kadar yerine getirememekle birlikte, BaO (NOx depolayıcı oksidik yapı) ile kuvvetli bir etkileşime girerek, yapıda bulunmasını istemediğimiz düşük yüzey alana sahip BaTiOx gibi türler oluşturmaktadır. Bu çalışmanın genelinde vurgulamak istenen nokta, BaO ve TiO2 arasındaki etkileşimi engelleyecek yeni bir katalitik malzeme sentezi ve bu amaçla ZrO2 ve Al2O3 oksitlerini iki taraf arasında bir set olarak kullanıp, geniş bir sıcaklık aralığında aktif bir katalizör ortaya konulmaktadır. Bu amaçlar doğrultusunda, ikili ve üçlü metal oksit malzemeler, ZrO2/TiO2 (ZT) ve Al2O3/ZrO2/TiO2(AZT), sol-gel yöntemi ile sentezlendi ve bu yapılar daha sonra ıslak emdirme yöntemi ile kütlece farklı oranlarda Pt, BaO ve K2O (%1 Pt; % 8 ve 20 BaO; %2.7, 5.4 ve 10.0 K2O) ile zenginleştirilerek; Pt/ZT, Pt/AZT, Pt/BaO/AZT, Pt/K2O/AZT ve Pt/BaO-K2O/AZT katalizörleri elde edildi. Sentezlenen bütün taban/altaş/destek malzemeleri ve NOx Depolama İndirgeme (NDİ) katalizörlerinin yüzey yapıları, katalitik özellikleri ve farklı gaz türlerinin yüzeye bağlanma geometrileri, sıcaklığa ve malzemelerin kompozisyonlarına bağlı olarak XRD, Raman specktroskopisi, BET, TPD ve Infrared Specktoskopisi yöntemleri ile detaylı ve sistematik bir şekilde incelendi. Elde ettiğimiz sonuçlar doğrultusunda, TiO2 içeren katalizörlerin bünyesinde BaTiOx ve/veya KTiOx türü istenmeyen yapılar gözlenmemiştir.Son olarak, gerçekçi operasyonel şartlara benzer ortamlarda ve akış reaktörleri kullanılarak, mevcut çalışma kapsamında sentezlenen katalizörlerin, NOx depolama kapasitelerinin nicel analizi gerçekleştirilmiştir. Bu ölçümlerde elde edilen sonuçlar, Pt/8BaO/AZT, Pt/20BaO/AZT ve Pt/5.4K2O/AZT katalizörlerinin 473 ve 573 K' de, referans katalizör olarak kullanılan Pt/20BaO/Al'dan fazla NOx depolama kapasitesine sahip olduğunu göstermektedir. Spektroskopik ölçümler, sentezlenen yeni nesil katalizörlerin sülfüre karşı gösterdikleri direncin de ticari katalizörden çok daha yüksek olduğu gerçeğini ortaya koymaktadır.Bu çalışmalar, NOx depolama kapasitesi ve sülfür direnci arasında ince bir dengenin varlığına işaret etmektedir.Bu dengenin, katalizör yapısında mevcut bulunan BaO ve K2O miktarları ve bu türlerin yüzey dağılımı ile yakından ilgili olduğu görülmektedir.Elde edilen bu olumlu ve ümit verici sonuçlar, pridin ve amonyak emilim deneyleri ile de desteklenmektedir.Bu deneyler, AZT-temelli katalizörlerin yüzey asitliklerinin ticari katalizörden daha fazla olduğunu göstermektedir.