Aktywność katalizatorów perowskitowych z dodatkiem platyny w utlenianiu organicznych zanieczyszczeń powietrza

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.

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. %.