Aktywność katalizatorów perowskitowych z dodatkiem platyny w utlenianiu organicznych zanieczyszczeń powietrza

• Autorzy: Musialik-Piotrowska A.

Warianty tytułu

EN

Activity of perovskite-based platinum doped catalysts in oxidation of organic air pollutants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Katalizatory tlenkowe oparte na tlenkach złożonych o strukturze perowskitu zazwyczaj wykazują wysoką aktywność w utlenianiu związków tlenopochodnych, natomiast zwykle są mało aktywne w utlenianiu węglowodorów, szczególnie aromatycznych. Do badań wykonano katalizatory na bazie perowskitu (LaMnO3), z dodatkiem platyny wprowadzonej do fazy aktywnej, na monolitycznym nośniku metalowym z warstwą pośrednią gamma-Al2O3. Przebadano je w utlenianiu toluenu oraz acetonu i octanu etylu, spalanych indywidualnie i w mieszaninach dwuskładnikowych - węglowodór i pochodna tlenowa. Wykazano, że utlenianie samego toluenu zachodziło do produktów końcowych - CO2 i H2O, natomiast związki tlenowe utleniały się poprzez produkty pośrednie - aldehyd octowy - w spalaniu obu związków oraz etanol - podczas spalania octanu etylu. W przypadku wszystkich katalizatorów niewielki wzajemny wpływ na spalanie każdego ze związków zaobserwowano spalając mieszaninę toluen-aceton, wyraźnie większy w przypadku mieszaniny toluen-octan etylu. Spalanie toluenu w mieszaninach na mniej aktywnych katalizatorach przebiegało poprzez benzen. W obecności obu katalizatorów dotowanych platyną, podczas spalania mieszanin stężenie aldehydu octowego zmalało, prawdopodobnie wskutek lokalnego wzrostu temperatury na platynie w wyniku spalenia toluenu. Najwyższą aktywność wykazał katalizator z dodatkiem platyny wstępnie naniesionej na gamma-Al2O3, o ogólnej zawartości czynnika aktywnego 20% mas. Stwierdzono, że minimalna zawartość czynnika aktywnego w przypadku katalizatorów tlenkowych nie powinna być mniejsza niż 15% mas.

EN

Metal oxide perovskite-type catalysts usually show high activity for oxidizing oxy-derivative compounds, but they are much less active in the oxidation of hydrocarbons, particularly aromatics. For the purpose of the study, LaMnO3-based catalysts, with platinum incorporated into the active phase, were prepared on monolithic metallic supports washcoated with gamma-Al2O3. The catalysts were tested in the oxidation of toluene, as well as acetone and ethyl acetate, which were combusted separately or in two-component mixtures - hydrocarbon and oxy-derivative. It has been demonstrated that when toluene alone was oxidized, the reaction ran to final products - CO2 and H2O, while oxygen compounds were oxidized via intermediate products - acetaldehyde during combustion of both compounds, and ethanol during combustion of ethyl acetate. With all the catalysts tested, the "mixture effect" of each component was insignificant during oxidation of the toluene-acetone mixture, and noticeably stronger during combustion of the toluene-ethyl acetate mixture. The combustion of toluene in mixtures over catalysts of lower activity occurred via benzene. In the presence of Pt-doped catalysts, the concentration of acetaldehyde during combustion of mixtures decreased, which was probably due to a local rise in temperature on the Pt active sites as a result of toluene oxidation. The highest activity was that of the catalyst where platinum was deposited onto gamma-Al2O3, and the total content of the active phase amounted to 20 wt. %. It has been found that in the case of metal oxide catalysts the minimal content of the active phase can not be lower than 15 wt. %.

Słowa kluczowe

PL

organiczne zanieczyszczenia powietrza; toluen; aceton; octan etylu; katalizator; perowskit; platyna

EN

organic air pollutants; toluene; acetone; ethyl acetate; catalyst; perovskite; platinum

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 33, nr 1
• Strony: 19--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Musialik-Piotrowska A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Ochrony Atmosfery, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. M.N. PADILLA-SERANO, F.J. MALDONADO-HODAR, C. MORENO-CASTILLA: Influence of Pt particle size on catalytic combustion of xylenes on carbon aerogel-supported Pt catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 2005, Vol. 61, pp. 253–258.
• 2. L.F. LIOTTA: Catalytic oxidation of volatile organic compounds on supported noble metals. Applied Catalysis B: Environmental 2010, Vol. 100, pp. 403–412.
• 3. J. CHOMA, K. JEDYNAK, J. GÓRKA, M. JARONIEC: Właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli z nanocząstkami dwutlenku tytanu otrzymanych w obecności kopolimerów blokowych. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 4, ss. 3–9.
• 4. B. KUCHARCZYK: Effect of the CeO2 ingredient on the activity of a Pd-based monolithic catalyst for methane combustion. Environment Protection Engineering 2006, Vol. 32, No. 3, pp. 17–23.
• 5. K. GRZYB, A. MUSIALIK-PIOTROWSKA, J.D. RUTKOWSKI: Methane combustion over monolithic catalysts. Environment Protection Engineering 2006, Vol 32, No. 3, pp. 5–10.
• 6. R. LIN, W.P. LIU, Y.-J. ZHONG, M.-F. LUO: Catalyst characterization and activity of Ag-Mn complex oxides. Applied Catalysis A: General 2001, Vol. 220, pp. 165–171.
• 7. W. WANG, H. ZHANG, G. LIN, Z. XIONG: Study of Ag/La0,6Sr0,4MnO3 catalysts for complete oxidation of methanol and ethanol at low concentration. Applied Catalysis B: Environmental 2000, Vol. 24, pp. 219–232.
• 8. D. ANDREEV, P. PETROVA, J.W. SOBCZUK, L. ILIEVA, M. ABRASHEV: Gold supported ceria and ceria-alumina promoted by molybdena for complete benzene oxidation. Applied Catalysis B: Environmental 2006, Vol. 67, pp. 237–245.
• 9. B. SOLSONA, T. GARCIA, S. AGOURAM, G.J. HUTCHINGS, S.H. TAYLOR: The effect of gold addition on the catalytic performance of copper manganese oxide catalysts for the total oxidation of propane. Applied Catalysis B: Environmental 2011, Vol. 101, pp. 388–396.
• 10. A.A. CENTENO, M. PAULIS, M. MONTES, J.A. ODRIOZOLA: Catalytic oxidation of volatile organic compounds on gold/titanium oxynitride catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 2005, Vol. 61, pp. 177–183.
• 11. J. CHOMA, A. DZIURA, D. JAMIOŁA, P. NYGA, M. JARONIEC: Synteza nanocząstek złota na powierzchni koloidów krzemionkowych. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 3, ss. 3–6.
• 12. L. MARCHETTI, L. FORNI: Catalytic combustion of methane over perovskites. Applied Catalysis B: Environmental 1998, Vol. 15, pp. 179–187.
• 13. A. MUSIALIK-PIOTROWSKA, B. KUCHARCZYK: Me-thane combustion and oxidation of selected volatile organic compounds over perovskite catalysts. Environment Protection Engineering 2002, Vol. 28, No. 3–4, pp. 143–155.
• 14. S. CISINO, L. LISI, S. De ROSSI, M. FATICANTI, P. PORTA: Methane combustion and CO oxidation on LaAl1-xMnxO3 perovskite-type oxide solid solution. Applied Catalysis B: Environmental 2003, Vol. 43, pp. 397–406.
• 15. D.W. JOHNSON, P.K. GALLAGHER, G.K. WERTHEIM, E.M. VOGEL: The nature and effects of platinum in perovskite catalysts. Journal of Catalysis 1977, Vol. 48, No. 1–3, pp. 87–97.
• 16. A. MUSIALIK-PIOTROWSKA, B. KUCHARCZYK: Oxidation of organic air pollutants over noble metal-modified perovskite-based catalysts. Environment Protection Engineering 2006, Vol. 32, pp. 5–13.
• 17. Y. NISHIHATA, J. MIZUKIA, H. TANAKAB, M. UENISHIB, M. KIMURAC: Self-regeneration of palladium-perovskite catalysts in modern automobiles. Journal of Physics and Chemistry of Solids 2005, Vol. 66, pp. 274–282.
• 18. H.-G. LINZ, K. WITTSTOCK: The oxidation of solvents in air on oxidic catalysts – formation of intermediates and reaction network. Applied Catalysis A: General 2001, Vol. 216, pp. 217–225.
• 19. V. BLASIN-AUBE, J. BELKOUCH, L. MONCEAUX: General study of catalytic oxidation of various VOCs over La0,8Sr0,2MnO3+x perovskite catalyst – influence of mixture. Applied Catalyst B: Environment 2003, Vol. 43, pp. 175–188.
• 20. P. LARSSON, A. ANDERSSON: Complete oxidation of CO, ethanol and ethyl acetate over copper oxide supported on titania and ceria modified titania. Journal of Catalysis 1998, Vol. 179, pp. 72–89.
• 21. R. McCABE, P.J. MITCHELL: Reactions of ethanol and acetaldehyde over metal and metal oxide catalysts. Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development 1984, Vol. 23, pp. 196–202.
• 22. P. PAPAEFTHIMIOU, T. IOANNIDES, X.E. VERYKIOS: VOC removal: Investigation of ethyl acetate oxidation over supported Pt catalysts. Catalysis Today 1999, Vol. 54, pp. 81–92.