ارزیابی کاتالیستی پروسکیت LaCu0.3Mn0.7O3 با پایه سریا در کاهش NO در اگزوز خودرو

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 3، دوره 16، شماره 4، اسفند 1401، صفحه 11-19   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1969194.2063

نویسندگان

پرستو دلیر خیرالهی نژاد¹؛ علیقلی نیائی^{* 2}؛ علی فرضی³؛ برنارد کلوتزر⁴؛ سیمون پنر⁴

¹دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²استاد دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

³دانشیار دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

⁴استاد دانشکده شیمی فیزیک، دانشگاه اینسبروک، اینسبروک، اتریش

چکیده

       کاتالیست­­های پروسکیتی پایه­دارLaCu_0.3Mn_0.7O₃-xCeO₂ (x=wt.%)  با روش سل-ژل تهیه شدند. مقدارهای متفاوتی از سریا در تهیه کاتالیست­ها برای بررسی اثر CeO₂ در رفتار کاتالیستی نمونه مربوط، استفاده شد. برای مقایسه، پروسکیت بدون سریا (LCM37) و سریا خالص در شرایطی مشابه با تهیه سایر کاتالیست­ها سنتز و کلسینه شدند. ویژگی کاتالیست­های تهیه­شده با پراش پرتو ایکس، تعیین مساحت سطح (BET)، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عملکرد کاتالیستی نمونه­ها در واکنش کاهش NO با CO (به­عنوان کاهنده) بررسی شد. اثر هم­افزایی پروسکیت و سریا در کاتالیست منجر به انتقال دمای شروع واکنش کاهش کاتالیستی از حدود °C 150 به دماهای پایین­تر شد. با توجه به آزمون­های مشخصه­یابی، با داشتن LCM37 و پایه در توده کاتالیست، عناصر با پراکندگی یکنواختی توزیع شده بودند. ریخت­شناسی، پراکندگی و اندازه ذره­های همگنی را نشان داد. از سوی دیگر، با تغییر درصد سریا، تغییری در عملکرد کاتالیستی، هرچند جزئی، رخ داد که عملکرد بهتر، مربوط به کاتالیست حاوی 25 درصد وزنی سریا بود.

کلیدواژه‌ها

کاهش NOx؛ کاتالیست های پروسکیتی؛ سریا؛ دمای شروع واکنش

مراجع

[1] Alasfour, F.N.; Appl Thermal Eng. 18, 245-256, 1998.

[2] Forzatti, P.; Appl. Catal. A: Gen. 222, 221-236, 2001.

[3] Li, J.; Wang, S.; Zhou, L.; Luo, G.H.; Wie, F.; J. Chem. Eng. 255, 126–133, 2014.

[4] Sher, E.; “Handbook of air pollution from internal combustion engines: pollutant formation and control”, Academic Press, 60-65, 1998.

[5] Desonie, D.; "Atmosphere: Air Pollution and Its Effects”, Chelsea House Publisher, U.S., 2007.

[6] Valdés, S .; Marbán, G.; Fuertes, A.B.; Appl. Catal. B: Environ. 46, 261-271, 2003.

[7] Vogt, E.T.C.; Van Dillen, A.J.; Geus, J.W.; Janssen, F.J.J.G.; Catal. Today. 2, 569-579, 1988.

[8] Pârvulescu, V.I.; Grange, P.; Delmon, B.; Catal. Today. 46, 233-316, 1998.

[9] Kowalczyk, A.; Święs, A., Gil, B.; Rutkowska, M., Piwowarska, Z., Borcuch, A.; Michalik, M.; Chmielarz, L.; Appl. Catal. 237, 927-937, 2018.

[10] Xin, Y.; Zhang, N.; Li, Q.; Zhang, Z., Cao, X.; Zheng, L.; Zeng, Y.; Anderson, J.A.; Appl. Catal. B: Environ. 229, 81-87, 2018.

[11] Mladenović, M.; Paprika, M.; Marinković, A.; Renew. Sust. Energ. Rev. 82, 3350-3364, 2018.

[12] Nova, I.; Tronconi, E.; IFAC Proceedings Volumes, 42, 183-190, 2009.

[13] Ma, Z.; Wu, X.; Feng, Y.; Si, Z.; Weng D.; Shi L.; Prog. Nat. Sci. 25, 342-352, 2015.

[14] Sreekanth, P.M.; Smirniotis, P.G.; Catal. Letters 122, 37-42, 2008.

[15] Wang, J.; Shen M., Wang J.; Cui, M.; Gao, J.; Ma, J.; Liu, S.; J. Environ. Sci. 24, 757-764, 2012.

[16] Ertl, H.K.G.; Weitkamp, J.; "Preparation of Solid Catalysts", John Wiley & Sons, Verlag GmbH, 2008.

[17] Thirupathi, B.; Smirniotis, P.G.; Appl. Catal. B: Environ. 110, 195-206, 2011.

[18] Feng, S.; Pan, D.; Wang, Z.; Adv. Powder Technol. 22, 678-681, 2011.

[19] Imamura, S.; Shono, M.; Okamoto, N.; Hamada, A.; Ishida, S.; Appl. Catal. A Gen. 142, 279-288, 1996.

[20] Machida, M.; Uto, M., Kurogi, D.; Kijima, T.; Mater, J. Chem. 12, 3158-3164, 2000.

[21] Zhou, G.; Shah, P.R.; Gorte, R.J.; Catal. Letters 120, 191-197, 2008.

[22] Belessi, V.C.; Costa, C.N.; Bakas, T.V.; Anastasiadou, T.; Pomonis, P.J.; Efstathiou, A.M.; Catal. Today 59, 347-363, 2000.

[23] He, H.; Liu, M.; Dai, H.; Qiu, W.; Zi, X.; Catal. Today 126, 290-295, 2007.

[24] Leontiou, A.A.; Ladavos, A.K.; Pomonis, P.J.; Appl. Catal. A: Gen. 241, 133-141, 2003.

[25] Leontiou, A.A.; Ladavos, A.K.; Armatas, G.S.; Trikalitis, P.N.; Pomonis, P.J.; Appl. Catal. A: Gen. 263, 227-239, 2004.

[26] Wu, X.; Xu, L.; Weng, D.; Catal. Today 90, 199-206, 2004.

[27] Buciuman, F.-C.; Joubert, E.; Menezo, J.-C.; Barbier, J.; Appl. Catal. B: Environ. 35, 149-156, 2001.

[28] Yao, X.; Gao, F.; Yu, Q.; Qi, L.; Tang, C.; Dong, L.; Chen, Y.; Catal. Sci. Technol. 3, 1355-1366, 2013.

[29] Lopes, D.; Zotin, F.; Palacio, L.A.; Appl. Catal. B: Environ. 237, 327-338, 2018.

[30] Forni, L.; Oliva, C.; Barzetti, T.; Selli, E.; Ezerets, A.M.; Vishniakov, A.V.; Appl. Catal. B: Environ. 13, 35-43, 1997.

[31] Forni, L.; Oliva, C.; Vatti, F.P.; Kandala, M.A.; Ezerets, A.M.; Vishniakov, A.V.; Appl. Catal. B: Environ. 7, 269-284, 1996.

[32] Zhu, J.; Zhao, Xiao, Z.; D., Li, J.; Yang, X.; Wu, Y.; J. Mol. Catal. A. Chem. 238, 35-40, 2005.

[33] Mousavi, S.M.; Niaei, A.; Illán Gómez, M.J.; Salari, D.; Nakhostin Panahi, P.; Abaladejo-Fuentes, V.; Mater. Chem. Phys. 143, 921-928, 2014.

[34] Liu, Q.; Fu, Z.; Ma, L.; Niu, H.; Liu, C.; Li, J.; Zhang, Z.; Appl. Catal. A: Gen. 547, 146-154, 2017.

[35] Ko, J.H.; Park, S.H.; Jeon, J.K.; Kim, S.S.; Kim, S.C.; Kim, J.M.; Chang, D.; Park, Y.K.; Catal. Today 185, 290-295, 2012.

[36] Zhang, T.; Qiu, F.; Chang, H.; Peng, Y.; Li, J., Catal. Commun. 100, 117-120, 2017.

[37] Chang, H.; Li, J.; Chen, X.; Ma, L.; Yang, S.; Schwank, J.W.; Hao, J.; Catal. Commun. 27, 54-57, 2012.

[38] Valdez Lancinha Pereira, M.: Nicolle, A.; Berthout, D.; Catal. Today 258, 424-431, 2015.

[39] Peña, M.A.; Fierro, J.L.G.; Chem. Rev. 101, 1981-2018, 2001.

[40] Garbujo, A.; Pacella, M.; Natile, M.M.; Guiotto, M.; Fabro, J.; Canu, P.; Glisenti, A.;  Appl. Catal A: Gen. 544, 94-107, 2017.

[41] Keav, S.; Matam, S.K.; Ferri D.; Weidenkaff A.; J. Catal. 4, 226-255, 2014.

[42] Zhu, X.;  Li, K.; Neal, L.; Li, F.; ACS Catal. 8, 8213-8236, 2018.

[43] González-Velasco, J.R.; Gutiérrez-Ortiz, M.A.; Marc, J.L.; Botas, J.A.; González-Marcos, M.P.; Blanchard, G.; Appl. Catal. B: Environ. 25, 19-29, 2000.

[44] Royer, S.; Duprez, D.; Can, F.; Courtois, X.; Batiot-Dupeyrat, C.; Laassiri, S.; Alamdari, H.; Chem. Rev. 114, 10292-10368, 2014.

[45] Glisenti, A.; Pacella, M.; Guiotto, M.; Natile, M.M.; Canu, P.; Appl. Catal. B: Environ. 180, 94-105, 2016.

[46] Izadkhah, B.; Niaei, A.; Salari, D.; Hosseinpoor, S.; Hosseini, S.A.; Tarjomannejad, A.;  Korean J. Chem. Eng. 33(4), 1192-1199, 2016.

[47] Deganello, F.; Marcì, G.; Deganello, G.; J. Eur. Ceram. Soc. 29, 439-450, 2009.

[48] Grünbacher, M.; Tarjomannejad, A.; Delir Kheyrollahi Nezhad, P.; Praty, C.; Ploner, K.; Mohammadi, A.; Niaei, A.; Klötzer, B.; Schwarz, S.; Bernardi, J.; Farzi, A.; Gómez, M.J.I.; Rivero, V.T.; Penner, S.; J. Catal. 379, 18-32, 2019.

[49] Kang, S.B.; Han, S.J.; Nam, S.B.; Nam, I.-S.; Cho, B.K.; Kim, C.H.; Oh, S.H.; Chem. Eng. J. 207-208, 117-121, 2012.

[50] Kang, S.B.; Han, S.J.; Nam, S.B.; Nam, I.-S. Cho, B.K.; Kim, C.H.; Oh, S.H.; Chem. Eng. J. 241, 273-287, 2014.

[51] Wu, Y.; Li, G.; Chu, B.; Dong, L.; Tong, Z.; He, H.; Zhang, L.; Fan, M.; Li, B.; Dong, L.; Ind. Eng. Chem. Res. 57, 15670−15682, 2018.