Taşıt Emisyonlarının Azaltılmasında Pd-Rh/ZnO Nanotel Katalizörün Katalitik Aktivitesinin İncelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 3, 1156 - 1164, 29.12.2017

A. Osman Emiroğlu Mehmet Şen

Öz

Bu çalışmada, katalitik konvertörlerde kullanılan geleneksel taşıyıcı malzemelere alternatif olarak çinko oksit nanotel dizinleri kullanılmıştır. ZnO nanotel dizinleri, geleneksel katalitik konvertörlerde taşıyıcı malzeme olarak kullanılan gözenekli yapılara göre çok daha açık bir yüzey morfolojisine sahiptirler. Dolayısıyla, egzoz emisyon gazlarının nanotel üzerine kaplanmış olan katalitik olarak aktif metallere daha kolay ulaşması beklenmektedir. Ayrıca, kordiyerit tabaka üzerine kaplanan ZnO nanotel kalınlığı, alümina kaplama kalınlığına kıyasla çok daha ince olmasından dolayı, daha az basınç düşmesine neden olacaktır. Bu amaçla, ilk başta üzerine herhangi bir kaplama yapılmamış çıplak kordiyerit üzerinde hidrotermal yöntemle ZnO nanotel kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, katalitik olarak aktif olan paladyum ve rodyum birlikte nanotel üzerine sulu emdirme yöntemiyle emdirilerek Pd-Rh/ZnO nanotel katalizörü hazırlanmıştır. Numune üzerine nanotel kaplama ve aktif metal emdirme işlemlerinden sonra SEM, SEM-EDS, TEM ve XRD analizleri yapılarak, tüm işlem basamaklarının başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği tespit edilmiştir. Hazırlanan katalizörün CO ve C3H8 oksidasyonu ile NO indirgeme performansları zengin, fakir ve stokiyometrik karışım oranlarında ve değişik sıcaklıklarda test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, ZnO nanotel dizinlerinin geleneksel aktif metal taşıyıcı malzemelere alternatif olabilme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Katalizör, ZnO, Nanotel, Paladyum, Rodyum, Egzoz emisyonları

Kaynakça

• Ameen, S., Akhtar, M.S., Song, M., and Shin, H.S., 2012. Vertically aligned ZnO nanorods on hot filament chemical vapor deposition grown graphene oxide thin film substrate: solar energy conversion. ACS applied materials & interfaces, 4, 4405–4412.
• Emiroğlu, A.O., 2017. Investigation of NO x reduction activity of Rh/ZnO nanowires catalyst. Atmospheric Pollution Research, 8, 149–153.
• Eswar, K.A., Ab Aziz, A., Rusop Mahmood, M. and Abdullah, S., 2013. Surface morphology of seeded nanostructured ZnO on silicon by Sol-Gel technique. Advanced Materials Research, 667, 265–271.
• Farrauto, R.J. and Heck, R.M., 1999. Catalytic converters: state of the art and perspectives. Catalysis Today, 51, 351–360.
• González-Velasco, J.R., Botas, J.A., González-Marcos, J.A. and Gutiérrez-Ortiz, M.A., 1997. Influence of water and hydrocarbon processed in feedstream on the three-way behaviour of platinum-alumina catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 12, 61–79
• . Greene, L.E., Yuhas, B.D., Law, M., Zitoun, D. and Yang P., 2006. Solution-grown zinc oxide nanowires. Inorg. Chem, 45, 7535–7543.
• Greene, L.E., Law, M., Tan, D.H., Montano, M., Goldberger, J., Somorjai, G., and Yang, P., 2005. General route to vertical ZnO nanowire arrays using textured ZnO seeds. NANO letters, 5, 1231–1236.
• Heck, R.M., Farrauto, R.J. and Gulati, S.T., 2009. Catalytic air pollution control: Commercial technology 3nd ed. Wiley, Londra, 100–118.
• Nijhuis, T.A., Beers, A.E., Vergunst, T., Hoek, I., Kapteijn F. and Moulijn J.A., 2001. Preparation of monolithic catalysts. Catal. Rev., 43, 345–380.
• Pingping, J., Guanzhong, L., Yun, G., Yanglong, G., Shunhai, Z. and Xingyi, W., 2005. Preparation and properties of a g-Al2O3 washcoat deposited on ceramic honeycomb. Surface & Coatings Technology, 190, 314–320.
• Şen, M., 2016. Taşıt emisyonlarının azaltılmasında ZnO nanotel dizinlerinin katalizör aktif metal taşıyıcı olarak kullnaılması. Doktora Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 129.
• Şen, M., Emiroğlu, A.O., and Çelik, M. B., 2016. CO and C3H8 oxidation activity of Pd/ZnO nanowires/cordierite catalyst. Applied Thermal Engineering, 99, 841–845.
• Vernoux, P., Leinekugel-Le-Cocq, A.Y. and Gaillard, F., 2003. Effect of the addition of Na to Pt/Al2O3 catalysts for the reduction of NO by C3H8 and C3H6 under lean-burn conditions. Journal of Catalysis, 219, 247–257.
• Williams, J.L., 2001. Monolith structures, materials, properties and uses. Catalysis Today, 69, 3–9.