Porous silica materials as a base of catalysts for nitrogen oxides conversion processes

The aims of the master thesis research were synthesis, physicochemical characterization and measurements of catalytic activity in nitrous oxide decomposition reaction of a series of silica porous materials. The studies included iron modified mesoporous aluminosilicates such as Al-SBA-15 and Al-MCF, iron modified mesoporous silicas (SBA-15 or MCF) with properties of Beta zeolite, iron modified mesoporous and fully crystallized Beta zeolite and commercial ZSM-5 zeolite modified with copper and cobalt. The physicochemical characterization of these materials included: determination of the textural parameters (low temperature sorption of N2), measurements of the values of Si/Al ratio and determination of the seeds morphology (SEM/EDS), identification of the crystalline structure (XRD), examination of the thermal stability and uniformity of the porous structure (TG), examination of the structures and the crystalline phases (DRIFT) and determination of the coordination and aggregation of introduced transition metals (Fe, Cu, Co) by UV-vis-DR measurements. The obtained materials were tested in the role of catalysts for the low temperature (150-600oC), catalytic decomposition of N2O.

W ramach realizacji pracy magisterskiej wykonano syntezę, fizykochemiczną charakterystykę oraz pomiary aktywności katalitycznej w reakcji rozkładu N2O serii krzemianowych materiałów porowatych. Badaniami objęto modyfikowane żelazem mezoporowate materiały typu Al-SBA-15 i Al-MCF, modyfikowane żelazem mezoporowate materiały krzemianowe (typu SBA-15 i MCF) o właściwościach zeolitu Beta, mezoporowaty i w pełni wykrystalizowany zeolit Beta modyfikowane żelazem oraz komercyjny zeolit ZSM-5 modyfikowany miedzią i kobaltem. Fizykochemiczna charakterystyka otrzymanych materiałów obejmowała: wyznaczenie parametrów teksturalnych (niskotemperaturowa sorpcja N2), określenie wartości modułu Si/Al oraz morfologii ziaren (SEM/EDS), identyfikację struktury krystalicznej i określenie jej zawartości (XRD), zbadanie stabilności termicznej i stopnia jednorodności otrzymanych struktur porowatych (TG), identyfikację struktury i obecności fazy krystalicznej (DRIFT) oraz określenie stopnia koordynacji i agregacji wprowadzonych metali przejściowych (Fe, Cu, Co) na podstawie pomiarów UV-vis-DR. Otrzymane materiały zostały przebadane w roli katalizatorów w procesie katalitycznego, niskotemperaturowego (150-600oC) rozkładu N2O.