Φασματοσκοπία Raman καταλυτών VOx/TiO2(P25) για την εκλεκτική καταλυτική αναγωγή του ΝΟ με ΝΗ3

Φόρτωση...
Μικρογραφία εικόνας

Ημερομηνία

2024-03-15

Συγγραφείς

Τσουβέλη, Μαρία

Τίτλος Εφημερίδας

Περιοδικό ISSN

Τίτλος τόμου

Εκδότης

Περίληψη

Η παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφει την εκλεκτική καταλυτική αναγωγή (SCR), των NOx από ΝΗ3, στοχεύοντας στη μελέτη των διαθέσιμων ενεργών κέντρων της διεσπαρμένης VOx φάσης, υποστηριγμένων σε TiO2 (P25) καταλυτών. Επιλέγονται καταλυτικές επιφανειακές φορτίσεις από 0.40 V/nm2 έως 4.0 V/nm2, κάτω του μονοστρώματος, ώστε να δίνεται η δυνατότητα απομόνωσης των διαθέσιμων VOx ειδών. Επίσης, ερευνάται ο μηχανισμός προσρόφησης της NH3, εξετάζοντας την αλληλεπίδρασή της με την διεσπαρμένη φάση και τον φορέα (P25), με στόχο την αποσαφήνιση ενός ενδιάμεσου σταδίου της SCR. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων χρησιμοποιείται η Raman φασματοσκοπία με τις εξής δύο με θοδολογίες: α) υπό ελεγχόμενες συνθήκες (in situ) και β) υπό σταθερή ατμόσφαιρα NH3 και ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας (static), σε θερμοκρασίες 250 οC και 400 οC. Tα πιθανά ενεργά κέντρα VOx σε φορέα Degussa P25, που μπορεί να λάβει χώρα η αλληλεπίδραση της ΝΗ3 και του ΝΟ προς παραγωγή του Ν2 μέσω της SCR είναι τα μονομερή μονο-όξο είδη (Ι), (ΙΙ), με έναν τερματικό δεσμό και (ΙΙΙ), με δύο τερματικούς δεσμούς V=O (διόξο είδη) για χαμηλές φορτίσεις, ενώ αυξάνοντας τη φόρτιση εμφανίζονται πολυμερή, με βασικές δομικές μονάδες τα είδη (Ι) και (ΙΙ). Αρχικά, η έρευνα περιορίζεται στις φασματικές περιοχές που περιέχουν τις δονήσεις των V-O δεσμών, όπου ελέγχεται ξεχωριστά η αλληλεπίδραση διαδοχικών βημάτων του κύκλου οξειδωαναγωγής με τον φορέα TiO2. Στη συνέχεια, διεξάγεται εκτενέστερη μελέτη φασμάτων στις V-O, N-H, O-H περιοχές δόνησης, σε συνθήκες στατικής ισορροπίας, για την κατανόηση της πρόσδεσης της ΝΗ3 σε Bronsted και Lewis θέσεις των δομών των VOx και του φορέα. Η ανάλυση των φασμάτων υπογραμμίζει πως εντοπίζονται πιο έντονες δομικές αλλαγές, στους 250 οC, από την πρόσδεση της NH3 στα VOx είδη και στην ΤiΟ2, καθώς και υπό ροή SCR τροφοδοσίας, με την οποία δεν παρουσιάζεται, ιδίως στις μικρότερες φορτίσεις, πλήρης επανοξείδωση, όταν το δείγμα εκτεθεί σε αυτή μετά από αναγωγικές συνθήκες. Αντίθετα, σε αυτών της υψηλότερης φόρτισης υπό ροή SCR μετά τις αναγωγικές συνθήκες ΝΗ3+ΝΟ, παρατηρείται στον ίδιο χρόνο επανοξείδωση. Όσον αφορά, τους 400οC σε χαμηλές φορτίσεις οι αλληλεπιδράσεις μέσω της SCR με τη διεσπαρμένη φάση περιορίζονται, με αλληλεπίδραση κυρίως των ειδών (Ι) και των γεφυρωτικών. Στα δείγματα μεσαίας και υψηλής φόρτισης για τη θερμοκρασία των 400 οC η σύσταση της SCR τροφοδοσίας επαναφέρει τον καταλύτη στην αρχική του οξειδωμένη κατάσταση. Παρακολουθώντας, την αλληλεπίδραση των δειγμάτων με την ΝΗ3 στην πολύ χαμηλή φόρτιση προτιμάται η αλληλεπίδραση της NH3 με τον φορέα, στις υπόλοιπες η πρόσδεση της NH3 σε θέσεις των VOx ειδών, ενώ ανάμεσα σε μονομερείς έναντι πολυμερών διαμορφώσεων ευνοείται η αλληλεπίδραση της NH3 με τις γεφυρώσεις των πολυμερικών δομών. Τέλος, οι αλληλεπιδράσεις με την ΝΗ3 γίνονται αποκλειστικά μέσω Lewis θέσεων της επιφάνειας και των VOx στους 400 οC, αντίθετα, στους 250 οC ιδίως σε χαμηλές φορτίσεις εντοπίζεται και αλληλεπιδράσεις μέσω Brönsted προς σχηματισμού NH4+ σε V-OH-Ti, Ti-OH-Ti και Ti-OH θέσεις.

Περιγραφή

Λέξεις-κλειδιά

Φασματοσκοπία Raman, Εκλεκτική καταλυτική αναγωγή (SCR)

Παραπομπή