Repositori URV

Data d'alta al repositori: 2018-01-16

Resum: S'ha estudiat la conversió catalítica de monòxid de carboni i òxids de nitrogen degut a la seva importància per reduir emissions de vehicles perillosos al medi ambient. En general, els gasos d'escapament dels automòbils es purifiquen mitjançant un catalitzador de tres vies (TWC) que té com a objectiu el tractament simultani del monòxid de carboni, hidrocarburs i òxids de nitrogen. Les partícules de sutge són alliberades dels tubs d’escapament dels motors diesel i són perilloses per al medi ambient i la salut. Actualment hi ha diverses solucions per a aquest problema, però la majoria necessiten un canvi periòdic per evitar que els filtres siguin bloquejats pel sutge. No obstant això, la millor solución és controlar aquestes emissions mitjançant la conversió catalítica cap a partícules inofensives com CO2i H2O. El disseny de materials dopats amb ceria té ucon úS extensiu en diverses aplicacions catalítiques ambientals, energètiques i industrials. CeO2 té una important capacitat d'emmagatzematge d'oxigen, una facilitat de formació de vacants d'oxigen i una gran facilitat per canviar entre els estats d'oxidació de l'ió de ceria. L'objectiu d'aquest projecte ha estat estudiar diferents sèries de catalitzadors de ceria utilitzant diferents dopants i mètodes de preparació i avaluar-los per l'oxidació de sutge. Diversos metalls de transició com el coure, el ferro i el manganès van ser seleccionats com a dopants. Els seguents mètodes de preparació per a la síntesi van ser usats: coprecipitació, síntesi hidrotérmica i piròlisi de spray de flama. La formació de solucions sòlides homogènies i les seves respectives propietats fisicoquímiques s'han confirmat mitjançant l'ús d'anàlisis XRD i mesures de superfície BET. L’oxidació del sutge per avaluar els catalitzadors es va realizar mitjançant un analitzador termogravimètric. Aquesta técnica ens va proporcionar dades sobre la temperatura d'oxidació estàndard del sutge sense un catalitzador i la disminució d’aquesta quan s'afegeix un catalitzador. Catalytic conversion of carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx) has been studied due to its importance for reducing hazardous emissions of vehicles to the environment.Typically, the exhaust gases from automobiles are purified by a three-way catalyst (TWC) which aims at the simultaneous treatment of carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides. Soot particles are released from diesel engine exhausts and they are dangerous for the environment and health. At the moment there are several solutions for this problem, but most of them need periodic regeneration to avoid the filters being blocked by the soot. However, the best solution is controlling this emissions by catalytic conversion of the particles to harmless CO2 and H2O. Designing advanced doped ceria materials has extensive uses in several environmental, energy and industrial catalytic applications. CeO2 has a significant oxygen storage capacity, relative ease of oxygen vacancy formation and a great facility to switch between the oxidation states of the cerium ion (Ce3+/Ce4+). The aim of this project has been to study different series of doped ceria catalysts using different dopants and preparation methods and testing them withthe soot oxidation catalysis. Various transition metals of varying size and reducibility namely, copper, iron and manganese have been selected as dopants. Different preparation methods for the synthesis of ceria-based nanomaterials have been employed: co-precipitation, hydrothermal synthesis and flame spray pyrolysis. The formation of homogeneous solid solutions and their respective physicochemical properties have been confirmed by employing XRD analysis and BET surface area measurements. The reaction we used for evaluating the catalysts, soot oxidation, was carried out using a thermogravimetric analyzer (TGA). This technique provided us with data about the standard oxidation temperature of soot without a catalyst, and the extent of the decrease of the oxidation temperature when a catalyst is added. Se ha estudiado la conversión catalítica de monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno debido a su importancia para reducir emisiones de vehículos al medio ambiente. En general, los gases de los tubos de escape se purifican mediante un catalizador de tres vías (TWC) que tiene como objetivo el tratamiento simultáneo del monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. Las partículas de hollín son liberadas de los tubos de escape de los motores diesel y son peligrosas para el medio ambiente y la salud. Actualmente hay varias soluciones para este problema, pero la mayoría necesitan un cambio periódico para evitar que los filtros sean obstruidos por el hollín. Sin embargo, la mejor solución es controlar estas emisiones mediante la conversión catalítica para obtener CO2 i H2O. El diseño de materiales dopados con ceria tiene un uso extensivo en diversas aplicaciones catalíticas ambientales, energéticas e industriales. CeO2 tiene una importante capacidad de almacenamiento de oxígeno, una facilidad de formación de vacantes de oxígeno y una gran facilidad para cambiar entre los estados de oxidación. El objetivo de este proyecto ha sido estudiar diferentes series de catalizadores de ceria utilizando diferentes dopantes y métodos de preparación y evaluarlos para la oxidación del hollín. Varios metales de transición como el cobre, el hierro y el manganeso fueron seleccionados como dopantes. Los siguientes métodos de preparación para la síntesis fueron usados: coprecipitación, síntesis hidrotérmica y pirólisis de spray de llama. La formación de soluciones sólidas homogéneas y sus respectivas propiedades fisicoquímicas se han confirmado mediante los análisis XRD y medidas de superficie BET. La oxidación del hollín para evaluar los catalizadores se realizó mediante un analizador termogravimétrico. Esta técnica nos proporcionó datos sobre la temperatura de oxidación estándar del hollín sin un catalizador y la disminución de ésta cuando se añade un catalizador.

Matèria: Química

Idioma: en

Codirector del treball: Spezzati, Giulia; Fernandez Gutierrez, Maria Elena

Àrees temàtiques: Química Chemistry Química

Departament: Química Analítica i Química Orgànica

Estudiant: Huertas Osta, Elisabet

Curs acadèmic: 2016-2017

Títol en diferents idiomes: Activitat de l’oxidació del sutge per a ceria dopada. Influència dels dopants Soot oxidation activity of doped ceria. Influence of dopants. Actividad de la oxidación del hollin por ceria dopada. Influencia de sus dopantes.

Data de la defensa del treball: 2017-06-30

Drets d'accés: info:eu-repo/semantics/openAccess

Paraules clau: ceria, oxidació del sutge, dopants ceria, soot oxidation, dopants ceria, oxidación del hollin, dopantes

Confidencialitat: No

Crèdits del TFG: 12

Títol en la llengua original: Soot oxidation activity of doped ceria. Influence of dopants.

Director del projecte: Hensen, Emiel

Ensenyament(s): Química

Entitat: Universitat Rovira i Virgili (URV)