WYTWARZANIE NOWEJ GENERACJI KATALIZATORÓW METODAMI NANOTECHNOLOGII

Podobne dokumenty
NISKOTEMPERATUROWE KATALIZATORY PROCESÓW OCHRONY POWIETRZA

Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II

Pracownia. Cwiczenie 23

Analiza procesu wytwarzania proszków SiC metodą zol-żel

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Ćwiczenie 26 KATALITYCZNE ODWODNIENIE HEPTANOLU

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL BUP 07/06

57 Zjazd PTChem i SITPChem Częstochowa, Promotowany miedzią niklowy katalizator do uwodornienia benzenu

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Ćwiczenie 12 KATALITYCZNE ODWODORNIENIE HEPTANU

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

WPŁYW SPOSOBU PREPARATYKI NA AKTYWNOŚĆ UKŁADÓW La Mg O. THE EFFECT OF PREPARATION OF La Mg O CATALYSTS ON THEIR ACTIVITY

Odwracalność przemiany chemicznej

PL B1. INSTYTUT KATALIZY I FIZYKOCHEMII POWIERZCHNI IM. JERZEGO HABERA POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

OFERTA TEMATÓW PROJEKTÓW DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYWNÓW ZAKŁAD SPALANIA I DETONACJI Raport wewnętrzny

Samopropagująca synteza spaleniowa

PANEL SPECJALIZACYJNY Kataliza przemysłowa i adsorbenty oferowany przez Zakład Technologii Chemicznej

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

KATALIZA I KINETYKA CHEMICZNA

PL B1. INSTYTUT NAWOZÓW SZTUCZNYCH, Puławy, PL BUP 14/11

PL B1. Sposób epoksydacji (1Z,5E,9E)-1,5,9-cyklododekatrienu do 1,2-epoksy-(5Z,9E)-5,9-cyklododekadienu

PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 06/14

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

Katalityczne spalanie jako metoda oczyszczania gazów przemysłowych Instrukcja wykonania ćwiczenia nr 18

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY. Miejsce ćwiczenia: Zakład Chemii Fizycznej, sala 109

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

WYDZIAŁ CHEMICZNY POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ. Laboratorium PODSTAWY TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

KATALITYCZNE ODWODORNIENIE HEPTANU

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

Sposób otrzymywania dwutlenku tytanu oraz tytanianów litu i baru z czterochlorku tytanu

Badania wybranych nanostruktur SnO 2 w aspekcie zastosowań sensorowych

BADANIA KINETYKI REDUKCJI TLENKÓW AZOTU WĘGLOWODORAMI NA KOKSIE AKTYWNYM MODYFIKOWANYM KOBALTEM

TLENEK WAPNIA JAKO KATALIZATOR W PROCESIE PIROLIZY OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Powstawanie żelazianu(vi) sodu przebiega zgodnie z równaniem: Ponieważ termiczny rozkład kwasu borowego(iii) zachodzi zgodnie z równaniem:

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

Geopolimery z tufu wulkanicznego. dr hab. inż. Janusz Mikuła prof. PK mgr inż. Michał Łach

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Geopolimery z tufu wulkanicznego. dr hab. inż. Janusz Mikuła prof. PK mgr inż. Michał Łach

PL B1. Sposób wytwarzania ceramizujących kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych

Sposób oczyszczania wody ze ścieków fenolowych w fotokatalitycznym reaktorze przepływowym oraz wkład fotokatalityczny do reaktora przepływowego

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

Prof. dr hab. inż. Jolanta Grzechowiak-Milewska Długołęka, ul. Świerkowa 19, Długołęka

TECHNOLOGIA CHEMICZNA JAKO NAUKA STOSOWANA GENEZA NOWEGO PROCESU TECHNOLOGICZNEGO CHEMICZNA KONCEPCJA PROCESU

RECENZJA. rozprawy doktorskiej Pana mgr inż. MICHAŁA KUBECKIEGO. formierskich z żywicami furanowymi"

XIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Średnich Etap II rozwiązania zadań

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 03/06

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Dr hab. inż. Ireneusz Kocemba Łódź, r. Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej Politechnika Łódzka ul. Żeromskiego Łódź

Plan i kartoteka testu sprawdzającego wiadomości i umiejętności uczniów

ZAKŁAD TECHNOLOGII KOSMICZNYCH

Katalityczna redukcja tlenków azotu ze spalin biomasowych kotłów małej mocy

REDUXCO. Katalizator spalania. Leszek Borkowski DAGAS sp z.o.o. D/LB/6/13 GreenEvo

do przetargu na Wykonanie pomiarów gwarancyjnych instalacji katalitycznego odazotowania spalin na bloku nr 5 5 (dalej Ogłoszenie Ogłoszenie )

PLAN STUDIÓW NR II PROFIL OGÓLNOAKADEMICKI POZIOM STUDIÓW: STUDIA DRUGIEGO STOPNIA (1,5-roczne magisterskie) FORMA STUDIÓW:

Pozyskiwanie wodoru na nanostrukturalnych katalizatorach opartych o tlenki żelaza

... Nazwisko, imię zawodnika; Klasa Liczba punktów. ... Nazwa szkoły, miejscowość. I Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2008/09

Czynniki wpływające na szybkość reakcji

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

Wyrażanie stężeń. Materiały pomocnicze do zajęć wspomagających z chemii. opracował: dr Błażej Gierczyk Wydział Chemii UAM

STRABAG ENERGY TECHNOLOGIES (SET) 2013

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Katalityczne spalanie jako metoda oczyszczania gazów przemysłowych Instrukcja wykonania ćwiczenia nr 18

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

PLAN STUDIÓW NR V PROFIL OGÓLNOAKADEMICKI POZIOM STUDIÓW: STUDIA DRUGIEGO STOPNIA (1,5-roczne magisterskie) FORMA STUDIÓW:

I. KATALITYCZNE PROCESY CHEMICZNE...

OCHRONA POWIETRZA. Opracował: Damian Wolański

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

Termograwimetryczne badanie dehydratacji pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II)

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Projektowanie Biznesu Ekologicznego Wykład 2 Adriana Zaleska-Medynska Katedra Technologii Środowiska, p. G202

I edycja Konkursu Chemicznego im. Ignacego Łukasiewicza dla uczniów szkół gimnazjalnych. rok szkolny 2014/2015 ZADANIA.

Projekty realizowane w ramach Programu Operacyjnego Rozwój j Polski Wschodniej

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Badanie dylatometryczne żeliwa w zakresie przemian fazowych zachodzących w stanie stałym

a) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd

KATALITYCZNE OZNACZANIE ŚLADÓW MIEDZI

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje wojewódzkie

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

WYDZIAŁ CHEMICZNY POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ. Laboratorium LABORATORIUM Z TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

Laboratorium Inżynierii Bioreaktorów

Katalityczne odwadnianie alkoholi

Fotochromowe kopolimery metakrylanu butylu zawierające pochodne 4-amino-N-(4-metylopirymidyn-2-ilo)benzenosulfonamidu i sposób ich otrzymywania

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ZESTAWU DO ANALIZY TERMOGRAWIMETRYCZNEJ TG-FITR-GCMS ZAŁĄCZNIK NR 1 DO ZAPYTANIA OFERTOWEGO

Kompozyty nanowarstw tytanianowych z udziałem związków cynku i baru synteza i właściwości

dr hab. inż. Anna Zielińska-Jurek Gdańsk, 18 lutego 2019 Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej Wydział Chemiczny

Transkrypt:

WYTWARZANIE NOWEJ GENERACJI KATALIZATORÓW METODAMI NANOTECHNOLOGII Jerzy STRASZKO, Urszula GABRIEL i Wiesław PARUS Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, al. Piastów 42, 71-65 Szczecin urszula.gabriel@zut.edu.pl STRESZCZENIE Przedstawiono sposób wytwarzania metodą zol-żel katalizatorów V 2 O 5 /TiO 2 ; MoO 3 /TiO 2 i (V 2 O 5 +MoO 3 )/TiO 2. Jako prekursor stosowano Ti(OC 2 H 5 ) 4. Próbki po hydrolizie Ti(OC 2 H 5 ) 4 suszono w 1ºC i kalcynowano w powietrzu w 4ºC przez 3 h. Przebieg kalcynacji rozpatrzono na podstawie pomiarów termograwimetrycznych. Fazy próbek stałych identyfikowano metodą XRD, a wielkość cząstek oceniano metodą SEM. Badano aktywność katalizatorów w procesie selektywnej redukcji NO x i w procesie spalania wybranych związków organicznych. Do zastosowania, w procesie selektywnej redukcji NO x, zaproponowano katalizator (8%V 2 O 5 + 2%MoO 3 )/TiO 2, a w procesie spalania związków organicznych katalizatory: 8%V 2 O 5 /TiO 2, 1%V 2 O 5 /TiO 2, 8%MoO 3 /TiO 2 i 1%MoO 3 /TiO 2. Katalizatory te pracują skutecznie przy obciążeniu gazem 4-1 m 3 /kg, w temperaturze poniżej 3ºC. 1. Wstęp W katalizie heterogenicznej rozmiary nanometryczne cząstek i struktur porowatych mają zasadnicze znaczenie. Należy ona do dyscyplin naukowych i technicznych gdzie od dawna są stosowane materiały o rozmiarach nanometrycznych. Postęp osiągnięty w badaniach i zastosowaniu nanomateriałów w innych dziedzinach stwarza możliwość wytwarzania nowej generacji katalizatorów w ogóle, a dla potrzeb ochrony powietrza w szczególności. W tej pracy przedstawiono te zagadnienia na przykładzie katalizatorów wanadowych, molibdenowych oraz wanadowo-molibdenowych, osadzonych na TiO 2 (anataz). Są one aktywne w procesach spalania wybranych związków organicznych i selektywnej redukcji NO x. Problemy dotyczące uciążliwości dla środowiska tlenków azotu zostały omówione w pracy [1]. Kluczowe znaczenie dla ograniczenia emisji NO x ma metoda selektywnej katalitycznej redukcji. W licznych publikacjach są prezentowane zagadnienia dotyczące badań podstawowych i technologicznych tego procesu. Podajemy kilka przykładów. W patencie europejskim 214 85 A1 (5. 8. 86) opisano metodę otrzymywania katalizatorów z zastosowaniem jako nośników TiO 2 i SiO 2. Masę aktywną stanowiły V 2 O 5, MoO 3 i WO 3. Katalizatory te pracowały przy obciążeniach rzędu 3 h -1, w zakresie temperatury 3-5 o C. W patencie europejskim 219 853 A2 (21.1. 86) podano sposób wytwarzania katalizatorów o strukturze zeolitów. Czynnikami aktywnymi były TiO 2, V 2 O 5, MoO 3 oraz ich mieszaniny. Katalizatory te pracowały skutecznie w temperaturze 35ºC, przy niskich obciążeniach. Zachowywały aktywność w obecności SO 2. W patencie europejskim 345 695 A2 (3.6. 89) przedstawiono metodę otrzymywania także katalizatorów do selektywnej redukcji NO x, z zastosowaniem V 2 O 5 i MoO 3. Składniki aktywne osadzano na TiO 2 i SiO 2. Katalizatory te pracowały skutecznie w temperaturze 35ºC, przy niskim obciążeniu gazem. W pracy [2] przedstawiono sposób wytwarzania i formowania katalizatorów (V 2 O 5-357

MoO 3 )/TiO 2. W procesie selektywnej redukcji NO x. pracowały one przy obciążeniach 36-2 h -1, w zakresie temperatur 18-4ºC (stopień przemiany NO x >.99). Metodami nanotechnologii katalizatory są wytwarzane od niedawna. Postęp prac w tym zakresie można ocenić na podstawie materiałów konferencyjnych [3,4]. Najczęściej stosuje się metodę zol-żel. W pracy [5] podano podstawy tej metody, a w pracach [6,7] opisano aparaty i techniki analityczne używane podczas badań układów nanometrycznych. Sposób otrzymywania techniką zol-żel tlenków wybranych metali przejściowych oraz SiO 2 zamieszczono w materiałach opracowanych przez wykonawców programu badawczego Multiprotect. [8]. Metoda zol-żel była stosowana podczas wytwarzania katalizatorów procesu spalania związków organicznych. W pracy [9] w ten sposób otrzymywano katalizatory zawierające tlenek miedzi (spalano toluen), a w pracy [1] katalizator Pt/γ-Al 2 O 3. Był on bardziej stabilny niż katalizatory platynowe uzyskane metodą impregnacji. 2. Część doświadczalna 2.1. Materiały i metody Jako prekursory stosowano Ti(OC 2 H 5 ) 4 o czystości 98%, firmy Aldrich; (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O o czystości 94% firmy Fluka; TiO 2 (anataz) o czystości 98% firmy Aldrich; V 2 O 5 czda firmy POCH SA.; NH 4 OH czda firmy POCH SA i suche powietrze klasy 5. firmy Messer (Niemcy). Pomiary termograwimetryczne wykonano na aparacie SDT Q6 firmy TA. Produkty gazowe identyfikowano metodą spektrometrii mas, na aparacie Thermostar GSD 31 typ Pfeifer Vacum. Fazy próbek stałych określano metodą XRD, na aparacie Philips X Pert z lampą miedziową. Fazy identyfikowano stosując program komputerowy X Pert HighScore 1. z wbudowaną kartoteką wzorców ICDD. Mikroobrazy cząstek nośników i katalizatorów wykonano metodą SEM na aparacie firmy JOEL JMS 61. Aktywność katalizatorów w procesie selektywnej katalitycznej redukcji NO x i spalania wybranych związków organicznych wyznaczono stosując przepływowy reaktor rurowy [2]. Masa katalizatora była równa,5 g, a obciążenie gazami wynosiło 4-1 m 3 /(kg h). 2.2. Wytwarzanie katalizatorów Katalizatory wytwarzano metodą zol-żel [5, 8]. Pierwszym etapem jest homogenizacja mieszanin, drugim hydroliza Ti(OC 2 H 5 ) 4, z udziałem katalizatora (kwas, bądź zasada, np. NH 4 OH), a trzecim kondensacja [8]. Stosowano metodę Stobera. Wytwarzano nośnik TiO 2 oraz katalizatory: V 2 O 5 / TiO 2 ; MoO 3 / TiO 2 ; (V 2 O 5 MoO 3 )/ TiO 2. Dla przykładu TiO 2 otrzymywano następująco: 1g Ti(OC 2 H 5 ) 4 mieszano z 5cm 3 bezwodnego alkoholu etylowego. Po homogenizacji roztworu powoli, ciągle mieszając, dodawano 1 cm 3 NH 4 OH. Hydrolizę Ti(OC 2 H 5 ) 4 prowadzono w temperaturze pokojowej przez 24 h. Próbki suszono w temperaturze 1ºC i kalcynowano w powietrzu, w temperaturze 4ºC przez 3 h. Otrzymane materiały badano metodą XRD. Należy dodać, że rodzaj użytego katalizatora w procesie hydrolizy i stężenia roztworów w sposób istotny wpływają na właściwości uzyskiwanego materiału. Katalizatory (np. MoO 3 /TiO 2 ) preparowano dodając do mieszanin, używanych podczas wytwarzaniu nośnika, sól zawierającą składnik aktywny (np. (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O). Dalej postępowano podobnie jak w wypadku otrzymywania nośników. 358

TGu [mg/mg] DTG [%/min] HF [mw] 3. Rezultaty i dyskusja Wielkość cząstek (nośników i katalizatorów) oceniono metodą SEM. W wypadku TiO 2 były to agregaty o średnicy 5 nm, utworzone z cząstek o średnicy 1 nm [8]. Po naniesieniu składników aktywnych na nośnik tworzyły się nanometryczne agregaty. Po ich kalcynacji uzyskiwano nanometryczne krystality. Właściwości nośników i katalizatorów wytworzanych metodą zol-żel zależą od warunków kalcynacji. Podczas kalcynacji sole metali przejściowych przemieniają się w tlenki. Proces ten pokazano na przykładzie termicznego rozkładu (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O. Pomiary wykonano przy szybkościach ogrzewania próbek 5; 1 i 15 K/min. Naważki były rzędu 2 mg. Na rys. 1 przedstawiono zarejestrowane wykresy TG u, DTG i HF. Unormowane krzywe TG u uzyskano dzieląc aktualną masę próbki przez masę początkową. 1,2 TGu 5 TG 1 TGu 15 HF 5 HF 1 HF 15 DTG 5 DTG 1 DTG 15 K/min 15 1,1 1,,9,8-4 1 5,7,6-8 -5-1,5 3 4 5 6 7 T [K] Rys. 1. Wykresy TG u, DTG i HF w zależności od temperatury. Rozkład (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O w suchym powietrzu. We wszystkich seriach pomiarów wykresy TG u kończyły się na tym samym poziomie, przy sumarycznym ubytku masy próbek 18,36% mas. Rozkład (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O zachodził do MoO 3 (teoretyczny ubytek masy 18, 85% mas.) Proces przebiegał w trzech, endotermicznych etapach. W etapie I ubytek masy wynosił 6,74% mas., w etapie II 4,496% mas., a w etapie III 7,125% mas. Analizę wyników przeprowadzono uwzględniając powstające produkty gazowe. Na rys. 2 pokazano wykresy widm masowych NH 3 (m/e = 17) i NO (m/e = 3), uzyskane przy szybkości ogrzewania próbki 5 K/min. Dla ułatwienia analizy naniesiono także wykresy TG u i DTG. Widać, że NH 3 i NO w niewielkich ilościach wydzielały się w etapach I i II, a głównie w etapie III. Woda wydzielała się w etapach I i II. Należy dodać, że skład fazy gazowej jest istotny dla oceny uciążliwości dla środowiska procesu wytwarzania katalizatora. 359

TGu [mg/mg] DTG [%/min] HF [mw] I [A] TGu DTG HF m/e=17 m/e=3 1,x1-9 1,, -4,995 8,x1-1,99 -,2-8,985 -,4 m/e=17-12 6,x1-1,98 m/e=3-16 4,x1-1,975 -,6 1 2 3 4-2 t [min] Rys. 2. Wykresy TG u, DTG i wykresy widm masowych NH 3 oraz NO. Rozkład (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O w powietrzu. Szybkość ogrzewania próbki 5 K/min. Na rys. 3 pokazano widmo XRD próbki po kalcynacji (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O w powietrzu, przy szybkości ogrzewania próbki 5 K/min. Counts 4 1 2 3 4 5 6 7 Position [ 2Theta] Rys. 3. Widmo XRD próbki po kalcynacji (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O w powietrzu. Wzorzec ICDD 65-58 36

TGu [mg/mg] DTG [%/min] HF [mw] I [A] Po kalcynacji (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O w powietrzu otrzymano MoO 3. Na rys. 4 pokazano wykresy TG u, DTG oraz wykresy widm masowych NH 3 i NO, zarejestrowane podczas kalcynacji surowego katalizatora (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2. Katalizator ten otrzymano metodą zol-żel. Stosowano (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O i V 2 O 5. TGu DTG HF m/e=17 m/e=3 1,x1-9 1,, -4,995 8,x1-1,99 -,2-8,985 -,4 m/e=17-12 6,x1-1,98 m/e=3-16 4,x1-1,975 -,6 1 2 3 4-2 t [min] Rys. 4. Wykresy TG u, DTG oraz wykresy widm masowych NH 3 i NO. Kalcynacja surowego katalizatora (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2 w powietrzu. Szybkość ogrzewania próbki 5 K/min. W tym wypadku, podczas kalcynacji rozkładał się także (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O, dlatego zarejestrowano podobne wykresy widm masowych do pokazanych na rys. 1. Na rys. 5 przedstawiono widmo XRD próbki tego katalizatora po kalcynacji w powietrzu, w 4ºC przez 3h. Wysokie piki dotyczą anatazu, proste odpowiadają wzorcowi V 2 O 5 - ICDD 72-598, a pozostałe piki odpowiadają MoO 3. Otrzymane katalizatory testowano w reakcji selektywnej redukcji NO x i spalania wybranych związków organicznych. W tabeli 1 podano wyniki uzyskane podczas selektywnej katalitycznej redukcji NO x na wytypowanym katalizatorze (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2. 361

Counts 225 1 25 2 3 4 5 6 7 8 Position [ 2Theta] Rys. 5. Widmo XRD próbki katalizatora (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2 po kalcynacji w powietrzu w 4ºC przez 3 h Tabela 1. Zestawienie wyników uzyskanych dla katalizatora (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2. Obciążenie gazem 1 m 3 /(kg h). t C NOx C NOx o C ppm ppm 223 143 159,847 232 847 16,875 26 768 5,993 281 519 5,99 35 159 1,991 33 1457 5,999 36 847 8,991 422 2251 53,976 W kolumnie drugiej podano stężenie NO x na wlocie do reaktora, w trzeciej na wylocie z reaktora, po schłodzeniu gazów do temperatury otoczenia, a w ostatniej stopień przemiany tlenków azotu. Katalizator ten wykazywał wysoką aktywność i pracował stabilnie w szerokim zakresie temperatur. Obniżenie stopnia przemiany w temperaturze 422ºC jest związane ze spalaniem amoniaku, a nie dezaktywacją katalizatora. Na rys. 6 pokazano zależność stopni przemiany w reakcji spalania modelowych związków organicznych (metanol i octan n-butylu) na proponowanych do zastosowania katalizatorach 8%V 2 O 5 /TiO 2, 1%V 2 O 5 /TiO 2 oraz 8%MoO 3 )/TiO 2 i 1%MoO 3 )/TiO 2. 362

8% V 2 O 5 metanol octan MoO 3 8% metanol octan 1, 1,,8,8,6,6,4,4,2,2,, 8 12 16 2 24 T [ C] 1% V 2 O 5 metanol octan 8 12 16 2 24 28 T [ C] MoO 3 1% metanol octan 1, 1,,8,8,6,6,4,4,2,2,, 8 12 16 2 24 T [ C] 8 12 16 2 24 28 32 T [ C] Rys. 6. Zależność stopni przemiany metanolu i octanu n-butylu od temperatury. Obciążenie gazem 4m 3 /(kg h) Otrzymane metodą zol-żel katalizatory w tym procesie wykazywały wysoką aktywność w stosunkowo niskiej temperaturze, przy dużych obciążeniach gazem. 4. Podsumowanie Przedstawiono sposób wytwarzania metodą zol-żel katalizatorów V 2 O 5 /TiO 2 ; MoO 3 /TiO 2 i (V 2 O 5 +MoO 3 )/TiO 2. Jako prekursor TiO 2 stosowano Ti(OC 2 H 5 ) 4. Hydrolizę Ti(OC 2 H 5 ) 4 prowadzono przez 24 h w temperaturze pokojowej. Próbki suszono w 1ºC i kalcynowano w powietrzu, w 4ºC przez 3 h. Przebieg kalcynacji przeanalizowano na podstawie badań termograwimetrycznych. Skład fazowy katalizatorów identyfikowano metodą XRD, a wielkość cząstek wyznaczono metodą SEM. Badano aktywność katalizatorów w procesie selektywnej redukcji NO x i w procesie spalania wybranych związków organicznych. Stosowano przepływowy reaktor rurowy. Masa katalizatora wynosiła,5 g, 363

a obciążenie gazem 4-1m 3 /(kg h). Do zastosowania w procesie selektywnej redukcji NO x wytypowano katalizator (8%V 2 O 5 +2%MoO 3 )/TiO 2, a w procesie spalania związków organicznych katalizatory: 8%V 2 O 5 /TiO 2 ; 1%V 2 O 5 /TiO 2 oraz 8%MoO 3 /TiO 2 i 1%MoO 3 /TiO 2. Katalizatory w obu przypadkach pracowały skutecznie, w temperaturze poniżej 3ºC. Literatura 1. Towsend A.R., Howarth R.W.: Zdradziecki azot. Świat Nauki, 21, vol. 3 (223),74-81 2. Straszko J.: Katalizatory V 2 O 5 /TiO 2 procesu selektywnej redukcji tlenków azotu. Praca zbiorowa pod redakcją A.Musialik Piotrowskiej i J.D. Rutkowskiego pt. Emisje Zagrożenie Ochrona powietrza. Politechnika Wrocławska, Wrocław 24, 261-266 3. Praca zbiorowa.: Materiały II Konferencji Nanotechnologii., Kraków 25-28 czerwiec 28 4. Praca zbiorowa.: Book of Abstracts 28 E-MRS Falk Meeting & Exibit, Warsaw (Poland) 15th-19th September 5. Brinker C.J., Scherer G.W.: So-Gdel Science,The Physics and Chemistry of Sol.-Gel Processing. Academic Press, INC, Boston, San Diego, New York, London, Sydney, Tokyo, Toronto 199 6. Biedunkiewicz A.: Aspekty wytwarzania nanomateriałów ceramicznych typu TiC/C, TiC, TiC-SiC-C oraz Ti(C,N)-Si(C,N)-Si 3 N 4 metodą zol-żel. ZUT, Szczecin 29 7. Strzelczak A.: Analiza procesów utleniania wybranych nanokompozytów w suchym powietrzu, praca doktorska, Politechnika Szczecińska, Instytut Chemii i Podstaw Ochrony Środowiska, 28 8. Praca zbiorowa.: Multiprotect, Training Course, Nanoparticles preparation for coatings Technology. Szczecin, Poland, 27 9. Lou J.Ch., Yang H.W., Lin CH.H.: Preparing Copper/Manganese Catalyst by Sol-Gel Process for Catalytic Tuncineration of VOC s. Aerosol and Air Quality Research, 29, vol. 9, 385-4 1. 1. Cho I. H., Park S. B., Cho S. J., Ryoo R.: Investigation of Pt/γ-Al 2 O 3 Catalysis Prepared by Sol-Gel Method. J. Catal., 1998, vol. 173, 295-33. 364