| الوصف: |
Bu çalışma kapsamında, seryum dioksitin NOx depolama ve indergeme malzemeleri/katalizörleri üzerindeki etkisi incelenmektedir. Bu bağlamda, farklı miktarlarda Pt, CeO2 ve BaO ile zenginleştirilmiş ?-Al2O3 destek/alttaş malzemesi içeren malzemeler sentezlenmiştir. Sentezlenen bu malzemelerinin yapısal karakterizasyonu, BET (Brunauer, Emmett, ve Teller) yüzey alanı ölçümleri, X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi teknikleri yardımıyla yapılmıştır. Elde edilen yapısal çözümleme sonuçları ışığında, platin ve alumina destek malzemesinin yüksek sıcaklıklarda faz değişikliğine uğramadığı gözlemlenmiştir. Platin metalinin Ba/Al depolama malzemesine eklenmesiyle, NOx depolama kapasitesine olumsuz etkisi olduğu bilinen BaAl2O4, fazının yüksek sıcaklıklarda oluştuğu saptanmıştır. NOx alım kapasitesine olumsuz yönde etki eden BaAl2O4 fazı, artan barium oksit miktarıyla doğru orantılı olarak artarken, sistemin CeO2 ile zenginleştirilmesi, bu fazların oluşumunu önemli ölçüde azaltmaktadır. Sentezlenen malzemelere Pt eklenmesinin yapısal özellikler üzerindeki diğer bir etkisi ise, Pt birimlerinin CeO2 ile girdiği kuvvetli etkileşimlerdir. Bu etkileşimler sonucu yüzeyde, Pt-O-CeO2 türlerinin oluşumu Raman spektroskopisi yardımıyla gösterilmiştir. BET tekniği ile yaptığımız yüzey alanı ölçümlerinde ise CeO2 ve BaO birimlerinin kütlece artan miktarda kullanılması sonucunda yüzey alanını azalmaktadır.Sentezlemiş olduğumuz malzemelerin NOx ve SOx türü gazlarla etkileşimleri sıcaklık programlı yüzeyden buharlaştırma (TPD) ve Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi Spektroskopisi (FTIR) teknikleri ile incelenmiştir. CeO2 eklenmesinin alumina destek malzemesinin NOx depolama kapasitesi üzerinde etkisi oldukça sınırlıdır. Fakat, Pt içeren Ce/Al ve Ba/Ce/Al türü destek malzemelerinin NOx alım kapasiteleri, platin içermeyenlere nazaran daha yüksektir. Pt eklenmesinin diğer bir etkisi ise nitratların yüzeyden salınım sıcaklıklarıdır. Pt içeren malzemelerdeki nitrat salınımları, Pt içermeyenlere nazaran daha düşük sıcaklıklarda gerçekleşmektedir. Üçlü karışık oksit yapılarında (Ba/Ce/Al), BaO ve CeO2 birimlerinin miktarlarının arttırlmasıyla, malzemelerin yüzey alanları azalmakta ve buna paralel olarak, NOx depolama miktarları azalmaktadır. FTIR yöntemi kullanılarak sentezlenen bazı malzemelerin SO2 (g) + O2 (g) gaz karışımın ile etkileşimleri de incelenmiştir. Edinilen spektroskopik veriler, alumina destek malzemesinin CeO2 ile zenginleştirimesi sonucu yüzeyde oluşan sülfatların miktarındaki artışı göstermektedir. Yüzey sülfatlarındaki artış, Pt metalinin Ce/Al ikili oksit yapısına eklenmesiyle de devam etmektedir. CeO2 eklentisine dair diğer önemli sonuç ise CeO2 içeren malzemeler üzerindeki sülfatların ısıl olarak daha az kararlı olmasıdır.Anahtar Kelimeler: NSR, NOx depolama malzemeleri, ? -Al2O3, Ce/Al, Pt/Ce/Al, Ba/Ce/Al, Ba/Pt/Ce/Al, SOx zehirlenmesi, XRD, Raman, BET, FTIR spektroskopisi, TPD ve XPS. In the current work, the effect of CeO2 promotion on the NOx storage materials and NOx storage-reduction (NSR) catalysts is studied. Synthesized materials were prepared using different baria and ceria loadings in order to investigate the influence of the surface composition on the NOx storage process. Synthesized materials were also thermally treated in the temperature range within 300 - 1273 K to mimic the thermal aging effects on the material structure. Structural properties of the synthesized materials were investigated via spectroscopic and diffraction techniques such as Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and BET (Brunauer, Emmett, ve Teller) surface area analysis. These ex-situ characterization studies revealed that materials containing Pt showed indications of sintering after thermal treatment at elevated temperatures where Pt sites grew in size and were partially covered by BaO domains. Pt addition to the BaO/Al2O3 system facilitated the formation of the undesired BaAl2O4 phase, particularly at high baria loadings. Decomposition of the Ba(NO3)2 species took place at lower temperatures for Pt containing materials. An indication for a strong-metal-support interaction (SMSI) between Pt and CeO2 sites was observed in Raman spectroscopic data, resulting in the formation of a new mixed oxide phase on the surface. BET results indicated that the specific surface area (SSA) of the synthesized materials monotonically decreased with increasing temperature and increasing BaO and CeO2 loadings.The behavior of the synthesized materials in NOx and SOx adsorption experiments were also investigated via temperature programmed desorption (TPD) and in-situ Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Ceria promotion had no significant influence on the nature of the adsorbed nitrate species and the NOx uptake ability of the alumina support material. On the other hand, addition of Pt to CeO2/Al2O3 binary and BaO/CeO2/Al2O3 ternary systems was observed to enhance the NOx storage. For the ternary mixed oxide NOx storage systems (BaO/CeO2/Al2O3), increasing BaO or CeO2 loadings results in a decrease in the specific surface area values, which in turn leads to decreasing NOx uptake. SO2 (g) + O2 (g) interaction with a selected set of samples were also investigated via in-situ FTIR spectroscopy. These experiments reveal that ceria promotion and platinum addition assisted the formation of surface sulfate species. Furthermore, the presence of ceria also resulted in a decrease in the thermal stability of sulfates and enabled easier regeneration.Keywords: NSR, NOx storage materials, ? -Al2O3, Ce/Al, Pt/Ce/Al, Ba/Ce/Al, Ba/Pt/Ce/Al, SOx poisoning, XRD, Raman, BET, FTIR spectroscopy, TPD and XPS. 76 |
