Supercritical synthesis of oxide nanomaterials for catalytic application.

Głównym celem pracy była optymalizacja syntezy wybranych materiałów tlenkowych (Co3O4 i CeO2) w warunkach nadkrytycznych w trybie przepływowym pod kątem uzyskania wydajności umożliwiających zastosowanie praktyczne. Optymalizację prowadzono modyfikując skład mieszaniny reakcyjnej, poprzez dodatek czynników: utleniającego (H2O2)i alkalizującego (NaOH). Największą wydajność oraz najmniejsze krystality uzyskano z następujących reagentów: 0,1 M Co(NO3)2 lub 0,1 M Ce(NO3)3 oraz 0,5% obj. H2O2/H2O i 0,2 M KOH. Materiały referencyjne syntezowano metodą strąceniową oraz metodą hydrotermalną. Charakterystykę fizykochemiczną otrzymanych tlenków przeprowadzono przy użyciu następujących metod: XRD, XRF, spektroskopii Ramana oraz pomiaru powierzchni właściwej metodą adsorpcji azotu. W celu zbadania właściwości katalitycznych próbek otrzymanych w warunkach nadkrytycznych oraz materiałów referencyjnych, przeprowadzono testy aktywności odpowiednio Co3O4 dla reakcji deN2O oraz dla CeO2 w reakcji utleniania metanu. Reaktywność badanych materiałów porównano na podstawie temperatur w jakich zachodzi reakcja (T50) oraz wyznaczonych parametrów kinetycznych (Ea, kobs, r).

The main aim of this study was to optimize the synthesis of oxide materials - Co3O4 and CeO2 in the supercritical water flow reactor. The optimization was conducted by modifying the composition of the reaction mixture by the addition of reactants: oxidizing (H2O2) and alkalizing (NaOH). The highest efficiency and the smallest crystallites were obtained from the following reactants: 0,1 M Co(NO3)2 or 0,1 M Ce(NO3)3 and 0,5% vol. H2O2/H2O and 0,2 M KOH. Reference materials were synthesized by precipitation and hydrothermal methods. Physicochemical characterization was performed using the following techniques: XRD, XRF, Raman spectroscopy and measurement of specific surface area by nitrogen adsorption. In order to examine the catalytic properties of the samples obtained under supercritical conditions and the reference materials, activity tests were carried out for Co3O4 in the deN2O reaction and for CeO2 in the methane oxidation. Reactivity of the synthesized materials was compared basing on the temperature in which the reaction occurs (T50) and the determined kinetic parameters (Ea, kobs, r).