بررسی اثر مس و نقره در ساختارهای پروسکایتی مورد استفاده در مبدل های کاتالیستی

با توجه به نقش اساسی کاتالیست های اگزوز در کاهش آلودگی محیط زیست، کاتالیست های مختلفی برای این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. اکسیدهای پروسکایتی بدلیل دارا بودن فعالیت کاتالیسای بالا و پایداری حرارتی بالا در دماهای بالا بیشتر مورد توجه می باشند. واکنش احتراق کاتالیستی یکی از واکنش های مهم در مبدل های کاتالیستی می باشد که بیشتر برای از بین بردن هیدروکربن ها (بخصوص متان) و منوکسید کربن کاربرد دارد. در میان اکسیدهای پروسکایتی، منگنات لانتانیوم یکی از پروسکایت های متداولی می باشد که در واکنش های احتراقی کاربرد وسیعی دارد. جانشین کردن مس در کنار منگنز و نقره در کنار لانتانیوم، بدلیل متفاوت بودن بار یونی عناصر در سایت های مربوطه یک نقص ساختاری در شبکه پروسکایتی ایجاد می شود که با علامت مشخص شده است. این نقص ساختاری باعث تحرک بیشتر اکسیژن در شبکه شده و در نتیجه روی فعالیت کاتالیستی موثر می باشد. برای بررسی فعالیت کاتالیستی عناصر مس و نقره، کاتالیست های پروسکایتی به دو روش پکینی و سل-ژل تهیه شدند. در روش پکینی حضور اتیلن گلیکول در کنار اسیدسیتریک باعث انجام فرآیند پلی استری شدن و تشکیل شبکه پلیمری می شود که این شبکه باعث کنترل رشد ذرات شده و باعث تولید فاز خالص تری در مرحله تجزیه حرارتی می شود. در روش سل-ژل تنها اسید سیتریک بعنوان عامل کمپلکس دهنده با یون های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس ساختار ژل و رزین های بدست آمده با آنالیزftir مورد بررسی قرار گرفته اند و ساختار پروسکایت های بدست آمده با استفاده از xrd, sem, xrf, eds, bet, tpr تعیین مشخصات شدند. و نهایتاً برای بررسی میزان فعالیت شان از یک راکتور بستر ثابت با گازهای متان و منوکسید کربن و اکسیژن بعنوان خوراک و گاز نیتروژن بعنوان گاز حامل استفاده شد. پایداری حرارتی بعضی از نمونه های بعد از تست راکتوری نیز با استفاده از آنالیزهای xrd, sem, eds مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که برای جانشینی 6/0 x مس در هر دو روش فاز خالص پروسکایتی وجود دارد و نیز با افزایش نقره، علاوه بر فاز پروسکایتی فاز مربوط به نقره فلزی نیز تشکیل می شود. همچنین حضور مس در ساختار باعث افزایش اندازه ذرات و کاهش سطح ویژه شده ولی با افزایش نقره ذرات کاهش یافته و سطح ویژه افزایش می یابد. همچنین در جانشینی 2% مس و نقره در هر روش بیشترین سطح فعالیت کاتالیستی و بیشترین پایداری دیده شد و نیز در تمام نمونه ها، نمونه های تهیه شده به روش پکینی در مقایسه با سل-ژل دارای سطح ویژه بالا و فعالیت کاتالیستی بالا می باشد.