Otrzymywanie mezoporowatych tlenków kobaltowych i kobaltowo glinowych jako katalizatorów do całkowitego utleniania toluenu

Oxide cobalt and cobalt-aluminum catalysts (with a ratio of Al/Co 2:1, 1:1 and 1:2) were obtained by the replication of a carbon CMK-3 hard template depositing an active phase by incipient wetness impregnation. The products of the syntheses were characterized by thermogravimetry, XRD and low temperature nitrogen sorption. Thermogravimetric analysis enabled to determine the temperature of obtaining oxide systems stable under the conditions of catalytic tests. Powder X-ray diffraction measurements confirmed the spinel structure in Co3O4 samples, while it was not possible to distinguish among spinel phases in aluminum-cobalt oxides. The studies did not confirm that the preparations retained the ordered hexagonal structure. By means of nitrogen sorption specific surface area was determined for Co3O4 samples (9-50 m2/g), and for cobalt-aluminum oxides (10-130 m2/g). Most preparations did not exhibit defined pore diameters, and their sorption properties resulted from interparticle porosity. The catalytic activity of the oxide samples was tested in the total oxidation of toluene, oxides based on cobalt are efficient and selective catalysts in this reaction. The most effective catalysts exhibited almost 100% conversion of toluene at 325ºC.

Tlenkowe katalizatory kobaltowe i kobaltowo-glinowe (o stosunku Al/Co 2:1, 1:1 i 1:2) uzyskano metodą twardego odwzorowania repliki węglowej CMK-3, nanosząc fazę aktywną metodą suchej impregnacji. Po każdym etapie syntezy określono stabilność termiczną preparatów, oraz ich właściwości strukturalne i teksturalne wykorzystując termograwimetrię, XRD oraz niskotemperaturową sorpcję azotu. Analiza TG pozwoliła określić temperatury otrzymywania materiałów tlenkowych stabilnych w warunkach testów katalitycznych. Badania strukturalne potwierdziły uzyskanie spinelu Co3O4 w próbkach czysto kobaltowych, natomiast nie pozwoliły rozróżnić faz spinelowych w preparatach glinowo-kobaltowych. Badania nie potwierdziły uporządkowanej struktury heksagonalnej tlenków. Przy pomocy sorpcji azotu wyznaczono powierzchnię właściwą, dla tlenków kobaltu wynosiła ona 9-50 m2/g, a dla preparatów z glinem była równa 10-130 m2/g. Większość próbek nie miała zdefiniowanej wielkości porów, a ich właściwości sorpcyjne wynikały z porowatości międzyziarnowej. Aktywność katalityczną tlenków przetestowano w procesie całkowitego utleniania toluenu, tlenki oparte na kobalcie są bardzo dobrymi i selektywnymi katalizatorami. Na najbardziej aktywnych katalizatorach zawierających kobalt lub kobalt i glin uzyskano prawie 100% konwersję toluenu w 325ºC.