بررسی عملکرد کاتالیستی نانواسپینل CuMn2O4 درکاهش کاتالیستیNO با CO

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 3، دوره 13، شماره 1، خرداد 1398، صفحه 13-20   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سید علی حسینی^{* 1}؛ سپیده ناقل دانایی²

¹دانشیار شیمی کاربردی دانشکده شیمی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

²کارشناسی ارشد شیمی کاربردی دانشکده شیمی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

 در این کار پژوهشی، نانوکاتالیست اسپینلی CuMn2O4 به روش سل ژل خوداحتراقی تهیه شد. سپس،  با پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، آزمون تعیین سطح ویژه با روش BET، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، کاهش با برنامه دمایی (TPR) و طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS) شناسایی شدند. نتایج طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس نشان داد که در سطح کاتالیست افزون‌بر (III)اMn و (II)اCu، کاتیون‌های (IV)اMn و (I)اCu  نیز وجود دارند و مقدار اکسیژن در سطح کاتالیست بیشتر از نسبت استوکیومتری در اسپینل است. آزمون SEM، ساختار نانوذره‌ای کاتالیست را تأیید کرد. فعالیت کاتالیست تهیه‌شده در کاهش کاتالیستی NO با CO بررسی و عملکرد کاتالیستی خوبی را در این فرایند نشان داد. با به‌کارگیری این کاتالیست در دماهای بالاتر از C˚ 400 تمام NO تبدیل شد. همبستگی بین فعالیت کاتالیستی و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی بررسی شد. سازوکار تبدیل کاتالیستی با نانو اسپینل مس منگنیت در دماهای بالا و پایین تعیین شد. همچنین، معلوم شد که نسبت کسرتبدیل NO به کسر تبدیل CO در دماهای پایین‌تر از C˚ 300 به‌طور تقریب برابر 2 و بالاتر از این دما حدود 1 است. نتایج نشان داد که نانواسپینل مس منگنیت می‌تواند به‌عنوان کاتالیست ارزان و با فعالیت بالا در فرایند کاهش کاتالیستی اکسیدهای نیتروژن به‌کار رود.  

کلیدواژه‌ها

نانوکاتالیست؛ نانواسپینل؛ سل ژل؛ طیف‌سنج فوتوالکترونی پرتو ایکس؛ CuMn2O4

مراجع

[1] Izadkhah, B.; Niaei, A.; Salari, D.; Hosseinpoor, Sh.; Hosseini, S.A.; Tarjomannejad, A.; Korean Journal of Chemical Engineering 33, 1192-1199, 2016.
[2] Hosseini, S.A.; Alvarez-Galvan, M.; Fierro, J.; Niaei, A.; Salari, D.; Ceramics International 39, 9253-9261, 2013.
[3] Hosseini, S.A.; Niaei, A.; Salari, D.; Nabavi, S.R.; Ceramics International 38, 1655–1661, 2012.
[4] Giraudon, J. M.; Elhachimi, A.; Leclercq, G.; Applied Catalysis B: Environmental 84, 251-261, 2008.
[5] Giraudon, J. M.; Elhachimi, A.; Wyrwalski, F.; Siffert, S.; Aboukais, A.; Lamonier, J.F.; Leclercq, G.; Applied Catalysis B: Environmental 75, 157-166, 2007.
[6] Singh, U.G.; Li, J.; Bennett, J.W.; Rappe, A.M.; Seshadri, R.; Scott, S.L.; Journal of Catalysis 249, 349-358, 2007.
[7] Pereñíguez, R.; Hueso, J.; Gaillard, F.; Holgado, J.; Caballero, A.; Catalysis Letters 142, 408-416, 2012.
[8] Stathopoulos, V.N.; Belessi, V.C.; Bakas, T.V.; Neophytides, S.G.; Costa, C.N.; Pomonis, P.J.; Efstathiou, A.M.; Applied Catalysis B: Environmental 93, 1-11, 2009.
[9] Pena, M.; Fierro, J.; Chemical Reviews 101, 1981-2018, 2001.
[10] Hosseini, S.A.; Niaei, A.; Salari, D.; Journal of Environmental Science and Health 47, 1728–1732, 2012.
[11] Tanaka, H.; Misono, M.; Current Opinion in Solid State and Materials Science 5, 381-387, 2001.
[12] Hosseini, S.A.; Niaei, A.; Salari, D.; Nabavi, S.R.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 45, 85–91, 2014.
[13] Peña, M.A.; Fierro, J.L.G.; Chemical Reviews 101, 1981-2018, 2001.
[14] Xu, C.; Sun, W.; Cao, L.; Li, T.; Cai, X.; Yang, J.; Chemical Engineering Journal 308, 980-987, 2017.
[15] Zhao, W.; Zhang, S.; Ding, J.; Deng, Z.; Guo, L.; Zhong, Q.; Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 424, 153-161, 2016.
[16] Tien-Thao, N.; Alamdari, H.; Kaliaguine, S.; Journal of Solid State Chemistry 181, 2006-2019, 2008.
[17] Petrović, S.; Rakić, V.; Jovanović, D.; Baričević, A.; Applied Catalysis B: Environmental 66, 249-257, 2006.
[18] Zeynizadeh, B.; Mohammadzadeh, I.; Shokri, Z.; Hosseini, S.A.; Journal of Colloid and Interface Science 500, 285–293, 2017.
[19] Waskowska, A.; Gerward, L.; Staun Olsen, J.; Steenstrup S.; Talik, E.; Journal of Physics: Condensed Matter 13, 2549–2562, 2001.
[20] Hosseini, S.A.; Niaei, A.; Salari, D.; Alvarez-Galvan, M.C.; Fierro, J.L.G.; Ceramics International 40, 6157–616, 2014.