Monometalni 50 % Cu / Al2O3 katalizator in bimetalni katalizatorji, ki vsebujejo 25 % Co / 25 % Cu, 25 % Co / 25 % Fe in 25 % Cu / 25 % so bili sintetizirani z impregnacijo in koimpregnacijo. Za bimetalne katalizatorje so bili kovinski oksidi v obliki spinelnih oksidov, ki so pokazali močno interakcijo med kovino in podporo. Razgradnja metana nad temi katalizatorji je privedla do nastanka čistega vodika in ogljikovih nanocevk na njihovih površinah. Aktivacijska energija, skupni izkoristek ogljika in količina nastalega vodika z uporabo pripravljenih katalizatorjev so se ujemali s kovinsko disperzijo in razmerjem kislinsko-bazičnih mest na površini katalizatorjev. Katalizator Cu-Fe / Al2O3 je pokazal stabilno hitrost tvorbe vodika 58 mmol min-1 g-1 pri temperaturi 650 ° C. Vsi katalizatorji so pokazali deaktivacijo po 500 min, ki se je pojavila zaradi tvorbe ogljika na površini katalizatorjev. Nahajališče ogljikovega materiala je večinoma prevzelo obliko večstranskih ogljikovih nanocevk, kar dokazujejo TEM in Ramanova spektroskopija z visoko ločljivostjo. Termogravimetrična analiza je potrdila, da ima Cu-Fe / Al2O3 večji izkoristek večstranskih ogljikovih nanocevk.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 6028314Nano-strukturirani anorganski fluoridi so relativno nova vrsta nano-materialov, t.j. širše raziskave tovrstnih fluoridov so se začele pred približno 15 leti. V okviru teh raziskav je bila pripravljena vrsta novih nano-strukturiranih fluoridov z nenavadnimi lastnostmi. Ti dosežki so tesno povezani z razvojem novih sinteznih pristopov, ki omogočajo boljšo kontrolo ključnih značilnosti nastalih nano-strukturiranih fluoridov. Naš predhoden dosežek na tem področju je bil razvoj alternativne in popolnoma anorganske poti do fluoridov z nekonvencionalno velikimi površinami (t.i. HS-fluoridi). Nedavno smo uspeli razviti tudi modificirano solvo-termalno metodologijo v brezvodnih medijih za pripravo zelo poroznih materialov na osnovi AlF3. S tem pristopom smo, kot prvi, uspel iz direktno pripravo ekstremno voluminoznih aero-gelov na osnovi AlF3.Nenavadne lastnosti obeh tipov fluoridov lahko direktno povežemo z značilno nano-strukturo osnovnih fluorovih gradnikov. V vabljenem predavanju je bil podan kratek pregled razvitih sinteznih pristopov. Poudarek je bil na solvo-termalnem pristopu, ki zaradi svoje prilagodljivosti omogoča pripravo fluoridov z zelo različno poroznostjo, t. j.v obliki kompaktnih ksero-gelov, slabo skepljenih praškastih produktov ali zelo voluminoznih aero-gelov. Ugotovljeno je bilo, da je makro-struktura različnih AlF3 produktov odvisna od oblike, dimenzije in prostorske razporeditve osnovnih nanodelcev. Te lastnosti nanodelcev fluorida lahko uspešno kontroliramo z ustrezno kombinacijo topil in temperaturnih režimov, uporabljenih med postopkom priprave. Pod optimalnimi pogoji ta procedura omogoča pripravo nanodelcev fluorida pravilnih oblik ter enakomernih dimenzij. Predstavljeni so bili tudi nekateri ključni parametri priprave, ki vplivajo na kislost teh nano-materialov, t.j. moč in tip površinskih kislinskih centrov.
B.04 Vabljeno predavanje
COBISS.SI-ID: 29673255Učinek pretvorbe FePO4 v neposredni selektivni oksidaciji metana v metanol smo preučevali z uporabo različnih oksidantov, tj. O2, H2O in N2O. Faze heterogenega katalizatorja, ki smo jih uporabili pred in po reakcijah, smo označili z Moessbauer spektroskopijo. Glavni reakcijski produkti so bili metanol, ogljikov monoksid in ogljikov dioksid, medtem ko je bil formaldehid proizveden v zelo majhnih količinah. Mössbauerovi spektri so pokazali spremembo začetnega katalizatorja, FePO4 (tridimitna faza) v reducirano kovinsko obliko, železov (II) pirofosfat, Fe2P2O7, nato pa je sprememba faze regulirana z oksidacijo z posamezno oksidacijsko vrsto. Moessbauerjeve spektroskopske meritve, ki so bile uporabljene skupaj s študijami rentgenske difrakcije (XRD) na svežih, zmanjšanih in izrabljenih katalitičnih materialih, so pokazale pretvorbo katalizatorja v mešanico faz, ki so bile odvisne od pogojev delovanja. Na splošno je bila aktivnost nizka in bi morala biti predmet nadaljnje optimizacije materiala in inženiringa, medtem ko je bila selektivnost do metanola pri nizkih temperaturah ustrezna. Postopek redoks mehanizma bi zato moral imeti ključno vlogo pri oblikovanju katalitskega materiala, prednost heterogenih katalizatorjev na osnovi železa pa je predvsem v tem, da so primerljivo poceni in vsebujejo samo nekritične surovine.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 30319143V iskanju fluoridnih materialov, ki poleg velike površino izkazujejo tudi veliko poroznost, smo razvili kombinirano metodo priprave, ki združuje nekoliko modificirano fluoridno sol-gel sintezo s solvotermalno obdelavo v nevodnih medijih pri pod- ali nad-kritičnih pogojih. Ta pristop se je izkazal kot zelo prilagodljiv, saj omogoča pripravo fluoridov z zelo različno poroznostjo. V odvisnosti od specifičnih pogojev priprave lahko tako dobimo fluoridne material v obliki gostih kserogelov ali v obliki izredno voluminoznih aerogelov. Ta kombinirana metodologija je omogočila prvo direktno pripravo zelo voluminoznih aerogelov na osnovi AlF3, ki predstavljajo povsem novo skupino anorganskih aerogelov. Ugotovljeno je bilo, da je celokupna struktura AlF3 produktov močno odvisna od prostorske razporeditve primarnih nanodelcev, ki jo določa njihova oblika, velikost in stopnja anizotropičnosti. Te značilnosti fluoridnih nanodelcev lahko delno kontroliramo z ustrezno kombinacijo uporabljenih topil in temperaturnih režimov. Fluoridne aerogele na osnovi AlF3 tako dobimo le pri nadkritičnih pogojih v medijih, k vsebujejo metanol. Pri tem nastajajo relativno enakomerni podolgovati nanodelci, ki so rahlo prepleteni v zelo odprte, a dovolj trdne strukture. Bolj izotropni nanodelci dajejo sesedene in bolj kompaktne produkte, npr. kserogele ali slabo aglomerirane prahove. Med optimizacijo procesa solvotermalne obdelave smo zasledovali spremembe v strukturi nanodelcev. Te meritve so potekale z in-situ vzorčevanjem, ki so mu sledile analize s TEM. V nekaterih primerih smo z uporabo naprednih STEM metod dobili dodaten vpogled v strukturo na atomarnem nivoju.
F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin
COBISS.SI-ID: 31307815V prispevku so predstavljene študije o vplivu faz, disperzije in redukcije bimetalnih oksidov Cu – Fe iz prehodnih kovin, s komercialnimi in sintetiziranimi ogljikovimi nanocevkami (CNT) in ?-Al2O3, pripravljenimi po različnih postopkih. Vsi katalizatorji so vsebovali monokristalne faze CuO in Fe2O3 skupaj s CuFe2O4, kot tudi Cu in Fe okside. Kemotorbirane količine NO in CO so bile v skladu z ustrezno kovinsko disperzijo. Kinetika katalitske aktivnosti za mehanizem redukcije NO je bila izboljšana v primerjavi s sintetiziranim CNT v primerjavi z njihovimi komercialnimi analogi in podporo aluminijevega oksida. To je bilo posledica močne interakcije Cu – Fe s podpornimi ogljikovimi nanocevkami, kot tudi kislih in bazičnih površin, da bi pospešili zmanjšanje NO. Koncentracijski profili CO smo vzporedili s tistimi iz NO na teh katalizatorjih, medtem ko so vsi materiali pokazali nespremenjeno stabilnost v obdobju 10 h. Navidezne aktivacijske energije selektivne katalitske redukcije NO s CO nad Cu – Fe, podprte s sintetiziranim CNT in ?-Al2O3, so bile 8,7 kJ mol - 1 in 11,4 kJ mol - 1. Študije FTIR in situ pri pretoku NO / CO so pokazale, da sta kovinski baker in železo aktivna vrsta za razgradnjo N2O; tako je imel Cu + / Cu0 in Fe2 + / Fe0 redoks cikel očitno pomembno vlogo pri razgradnji NO. Predstavljeni rezultati kažejo, da lahko CO uporabimo kot redukcijsko sredstvo za selektivno redukcijo NO brez kisika.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 6182170