Gold and silver catalysts for abatement of environmentally harmful materials: modelling the structure dependency  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
78837
Type NNF
Principal investigator Frey, Krisztina
Title in Hungarian Környezetvédelmileg ártalmas anyagok csökkentése arany és ezüst katalizátorral: a szerkezetfüggés modellezése (EGT/Norvég Alap HU0069/NA/2006-2/PA-8)
Title in English Gold and silver catalysts for abatement of environmentally harmful materials: modelling the structure dependency
Keywords in Hungarian CO oxidáció, NOx redukció, arany katalizátorok, ezüst katalizátorok
Keywords in English CO oxadation, NOx reduction, gold catalysts, silver catalysts
Discipline
Chemical Engineering (Council of Physical Sciences)40 %
Ortelius classification: Environmental chemistry
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)40 %
Ortelius classification: Nanotechnology (Materials technology)
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)20 %
Ortelius classification: Surface chemistry
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Isotopes, Hungarian Academy of Sciences
Participants Bálint Hakkel, Orsolya
Benkó, Tímea
Guczi, László
Ollár, Tamás
Schay, Zoltán
Vargáné Beck, Andrea
Starting date 2009-04-01
Closing date 2011-03-31
Funding (in million HUF) 15.888
FTE (full time equivalent) 4.06
state closed project
Summary in Hungarian
A gépkocsik kipufogó gázaiban nagy mennyiségű NOx, CO és szénhidrogén-származék található, amelyek ártalmasak az emberi szervezetre. Ezek a komponensek drasztikusan csökkenthetők a háromutas katalizátor alkalmazásával.
A napjainkban alkalmazott háromutas katalizátorokban Pt, Pd és Rh található cirkónium-oxid stabilizált cérium-oxid, cirkónium-oxid és α-alumínium-oxid hordozón. A jelen munka célja Au és Ag alapú katalizátor család fejlesztése a drága Pt és Rh helyettesítésére.
Au-Ag kétfémes és az egyfémes Au és Ag mintákat SiO2, TiO2 és CeO2 hordozón állítjuk elő szol adszorpciós módszerrel, hogy vizsgáljuk a két fém egymásra hatását az ötvözet fázisban, és a hordozó hatást.
Au/ és Ag/redukálható fémoxid határfelületek hatását különböző jól definiált szerkezetű modell katalizátorokon vizsgáljuk. Ezért Au és Ag nanorészecskéket és rétegeket párologtatunk kontrolált körülmények között a natív SiO2-vel borított Si(100) felületekre különböző módszerekkel (PLD, MBE, magnetron porlasztás). Redukálható oxid (pl. TiO2 FeOx és CeO2) Au-val és Ag-vel alkotott határfelületét többféle szerkezettel hozzuk létre, különböző sorrendben építve egymásra a részecskés vagy a vékonyréteg szerkezetű komponenseket.
A minták jellemzését különböző módszerekkel végezzük (XPS, AFM, TEM, XRD, XRF, SIMS), valamint vizsgáljuk őket CO oxidációban és NOx (NO vagy N2O) CO-dal történő redukciójában.
Summary
Automotive exhaust gas contains high concentrations of NOx, CO, and hydrocarbons, which are harmful to human health. These components can be reduced drastically by the use of a three-way catalyst.
All commercial three way catalysts in use at present are based on Pt, Pd, and Rh on a support comprised of zirconia-stabilized ceria, zirconia and α-alumina. The present project is aimed at developing a novel family of catalysts, based on Au and Ag, the most promising alternative candidates, to replace the more expensive Pt and Rh.
We wish to produce SiO2, TiO2 and CeO2 supported bimetallic Au-Ag and monometallic Au and Ag particles of similar size using sol preparation and adsorption method to clarify the cooperation of the two metals in the alloyed phase, and the support effect.
The effect of the Au/, Ag/reducible metal oxide interface will be studied with model catalysts of well defined various structures produced by different techniques. For this purpose Au and Ag nanoparticles and layers will be evaporated in controlled ways onto native SiO2 covered Si(100) wafers using different new techniques (PLD, MBE, magnetron sputtering). Interface of gold and different oxides like TiO2, FeOx and CeO2 will be created in different morphology fabricating of the layers or particles of the two components and changing of the order of the deposition.
The samples will be characterized by different techniques (XPS, AFM, TEM, XRD, XRF, SIMS), and studied in CO oxidation and NOx (N2O or NO) reduction by CO.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A gépkocsik kipufogó gázaiban nagy mennyiségű NOx, CO és szénhidrogén-származék található, amelyek ártalmasak az emberi szervezetre. Ezek a komponensek drasztikusan csökkenthetők a háromutas katalizátor alkalmazásával. A napjainkban alkalmazott háromutas katalizátorokban Pt, Pd és Rh található cirkónium-oxid stabilizált cérium-oxid, cirkónium-oxid és α-alumínium-oxid hordozón. A jelen munka célja volt Au és Ag alapú katalizátor család fejlesztése a drága Pt és Rh helyettesítésére. Au-Ag kétfémes és az egyfémes Au és Ag mintákat SiO2, TiO2 és CeO2 hordozón állítottunk elő szol adszorpciós módszerrel, hogy vizsgáljuk a két fém egymásra hatását az ötvözet fázisban, és a hordozó hatást. Au/ és Ag/redukálható fémoxid határfelületek hatását különböző jól definiált szerkezetű modell katalizátorokon vizsgáltuk. Ezért Au és Ag nanorészecskéket és rétegeket párologtattunk kontrolált körülmények között a natív SiO2-vel borított Si(100) felületekre különböző módszerekkel (PLD, MBE, magnetron porlasztás). Redukálható oxid (pl. TiO2 FeOx és CeO2) Au-val és Ag-vel alkotott határfelületét többféle szerkezettel hoztuk létre, különböző sorrendben építve egymásra a részecskés vagy a vékonyréteg szerkezetű komponenseket. A minták jellemzését különböző módszerekkel végeztük (XPS, AFM, TEM, XRD, SIMS), valamint vizsgáltuk őket CO oxidációban és NOx redukciójában, valamint kiegészítésként glükóz szelektív oxidációjában.
Results in English
Automotive exhaust gas contains high concentrations of NOx, CO, and hydrocarbons, which are harmful to human health. These components can be reduced drastically by the use of a three-way catalyst. All commercial three way catalysts in use at present are based on Pt, Pd, and Rh on a support comprised of zirconia-stabilized ceria, zirconia and α-alumina. The present project was aimed at developing a novel family of catalysts, based on Au and Ag, the most promising alternative candidates, to replace the more expensive Pt and Rh. We produced SiO2, TiO2 and CeO2 supported bimetallic Au-Ag and monometallic Au and Ag particles using sol preparation and adsorption method to clarify the cooperation of the two metals in the alloyed phase, and the support effect. The effect of the Au/, Ag/reducible metal oxide interface was studied with model catalysts of well defined various structures produced by different techniques. For this purpose Au and Ag nanoparticles and layers were evaporated in controlled ways onto Si(100) wafers using different new techniques (PLD, MBE, magnetron sputtering). Interface of gold and different oxides like TiO2, FeOx and CeO2 were created in different morphology fabricating of the layers or particles of the two components and changing of the order of the deposition. The samples were characterized by different techniques (XPS, AFM, TEM, XRD, SIMS), and studied in CO oxidation and NOx reduction as well as additionally in glucose selective oxidation.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=78837
Decision
Yes





 

List of publications

  
Timea Benkó, Andrea Beck, Olga Geszti, Róbert Katona, Antal Tungler, Krisztina Frey, László Guczi, Zoltán Schay: Selective oxidation of glucose versus CO oxidation over supported gold catalysts, Applied Catalysis A: General, 388, 31-36, 2010
Iablokov V. Frey K., Geszti O., Kruse N.: High catalytic activity in CO oxidation over unsupported MnOx nanocrystal, Catalysis Letters, 134, 210-216, 2010
A. Beck, G. Magesh, B. Kuppan, Z. Schay, O. Geszti, T. Benkó, R. P. Viswanath, P. Selvam, B. Viswanathan, L. Guczi: Specific role of polymorphs of supporting titania in catalytic CO oxidation on gold, Catal. Today, in press, 2011
Krisztina Frey, Gábor Pető, Katalin V. Josepovits and László Guczi: Gold catalysts for the abatement of environmentally harmful materials: modeling the structure dependency, Vacuum, in press, 2011
L. Guczi, A. Beck, Z. Pászti: Gold Catalysis: Effect of Particle Size on Reactivity towards Various Substrates, Catalysis Today, submitted, 2011
Krisztina Frey, Viacheslav Iablokov, György Sáfrán, Miklós Veres, János Osán, István Sajó and Norbert Kruse: Characterization of highly active MnOx nanocrystals, J. Phys. Chem. C (under submission), 2011
M. Veres, M. Koós, S. Tóth, K. Frey, G. Pető, P. Hargittai, A.V. Karmenyan, E. Perevedentseva: Nanocrystalline diamond supported gold catalyst for CO oxidation, Diamond and Related Materials (submitted), 2011
O. Hakkel, Z. Pászti, A. Berkó, K. Frey, L. Guczi: In situ sum frequency generation vibrational spectroscopy study of CO adsorption on Au surfaces promoted by Ar+ sputtering and FeOx additives, Catalysis Today, 158 (1-2), 63-68, 2010
A. Sárkány, Z. Schay, K. Frey, É. Széles, I. Sajó: Some features of acetylene hydrogenation on Au-iron oxide catalyst, Applied Catalysis A: General, 380, 133-141, 2010
Zs. Baji, A. Szanyo, Gy. Molnár, A. Tóth, K. Frey, G. Pető: Formation of nanoparticles by ion beam irradiation of thin films, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, in press, 2011
Krisztina Frey, Louis M Lubango, Mike S. Scurrell and László Guczi: Light alkanes aromatization to BTX over modified Zn-ZSM-5 catalysts. Characterization of the catalysts by hydrogen/deuterium isotope exchange, Catalysis Communications (under submission), 2011
Frey K., Iablokov V., Sáfrán Gy., Osán J., Sajó I., Szukiewicz R., Chenakin S. and Kruse N.: High catalytic activity in CO oxidation over MnOx nanocrystals, EuropaCatX, Glasgow, Scotland, 2011
Frey K., Benkó T., Geszti O., Schay Z. and Guczi L.: SiO2 supported Ag-Au alloy nanoparticles with high catalytic activity in different reactions, EuropaCatX, Glasgow, Scotland, 2011
Krisztina Frey, Timea Benkó, Olga Geszti, László Guczi, Zoltán Schay: SiO2 supported Ag-Au alloy nanoparticles with high catalytic activity in selective oxidation of glucose, COST Chemistry D36 4th Workshop, 18-20 May, Fuengirola, Spain (oral), 2011
Guczi L., Beck A., Frey K.: Role of promoting oxide morphology dictating the activity of Au/SiO2 catalyst in CO oxidation, Gold Bulletin, 42 (1), 5-12,, 2009
A. Beck, Z. Schay, T. Benkó, G. Magesh, B. Kuppan, B. Viswanathan, L. Guczi: Effect of different titania polymorphs on catalytic activity of Au/TiO2, COST D36/003/06 Working Group Meeting, Sibiu, Romania (oral), 2010
Frey K., Pető G. , Iablokov V., Kruse N., Guczi L.: Gold and silver catalysts for abatement of environmentally harmful materials: modelling the structure dependency, Abstract #1311 EuropaCat IX Congress, Salamanca, Spain, 2009
Guczi L., Frey K.: Nanorészecskék katalitikus tulajdonságai, pp. 253-267, in "Bevezetés a Nanoszerkezetű Anyagok Világába", V. 6 fejezet, (szerk. Csanády Andrásné, Kálmán Erika és Konczos Géza) könyvben, Eötvös kiadó, Budapest,, 2009
T. Benkó, A. Beck, L. Guczi, A. Tungler, Z. Schay: Selective D-glucose oxidation over gold catalyst support effect, COST Chermistry D36 3rd Workshop, Benahavis (Malaga, Spain), (poster), 2009
Krisztina Frey, Gábor Pető, Viacheslav Iablokov, Norbert Kruse and László Guczi: Gold and silver catalysts for abatement of environmentally harmful materials: modelling the structure dependency, Indo-Hungarian Workshop on „Future Frontiers in Catalysis” NCCR, IIT Madras, (oral), 2010
T. Benkó, A. Beck, L. Guczi, A. Tungler, Z. Schay: Selective D-glucose oxidation over gold catalyst support effect, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki Kar Oláh György Doktori Iskolájának VII. konferenciája, Budapest, 2010
Krisztina Frey, Gábor Pető, Ferenc Tanczikó and László Guczi: Gold and silver catalysts for abatement of environmentally harmful materials: modelling the structure dependency, JVC13 Conference, June 20–24, 2010 in Štrbské Pleso (oral), 2010
Timea Benkó, Andrea Beck, Antal Tungler, László Guczi, Krisztina Frey, Zoltán Schay: Supported gold catalysts in selective glucose oxidation and CO oxidation, 6th EFCATS Summer School, „Catalysis & Surface Science for Renewables & Energy”, 13-19 September, 2010 Izmir, Turkey (poster), 2010
M. Veres, M. Koós, S. Tóth, K. Frey, G. Pető, P. Hargittai, A.V. Karmenyan, E. Perevedentseva: Nanocrystalline diamond supported gold catalyst for CO oxidation, 21st European Conference on Diamond, Diamond- Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides, 5-9 September 2010, Budapest, Hungary (poster), 2010
Krisztina Frey, Viacheslav Iablokov, Miklós Veres, István Sajó, Olga Geszti, Guczi László and Norbert Kruse: High catalytic activity in CO oxidation and PROX reactions over MnOx nanocrystals, 10th Pannonian International Symposium on Catalysis, Kraków, Poland, (oral), 2010
T. Benkó, A. Beck, L. Guczi, A. Tungler, Z. Schay, K. Frey: Supported gold catalysts in selective oxidation of D-glucose, International Symposium on Catalysis, Kraków, Poland, (poster), 2010
Ollár Tamás, Szarvas Tibor, Tétényi Pál: Behaviour of catalyst sulfur in the hydrodesulfurization process, EuropaCatX, Glasgow, Scotland, 2011
T. Benkó, A. Beck, O. Geszti, R. Katona, L. Guczi, A. Tungler, K. Frey, Z. Schay: Selective oxidation of glucose versus CO oxidation over supported gold catalysts, TOCAT6/APCAT5, Sapporo, Japan (poster), 2010
L. Guczi, G. Magesh, A. Beck, Z. Schay, B. Kuppan, T. Benkó, B. Viswanathan: Anomalous behaviour of different allotropic forms of titania in Au/TiO2 catalysts, TOCAT6/APCAT5, July 18-23, 2010, Sapporo, Japan (oral), 2010
Frey Krisztina: Oxalátos lecsapatással készült nanoszerkezetű katalizátorminták (Ag/TiO2, MnOx) szerkezeti és katalitikus jellemzése, Katalízis Munkabizottsági ülés, előadás,, 2010
Pál Tétényi; Tamás Ollár; Tibor Szarvas: Sulfur exchange capacity and thiophene hydrodesulfurization activity of sulfided molybdena-alumina catalysts promoted by nickel, Catalysis Today, submitted, 2011
Frey Krisztina: Nagy aktivitású MnOx nanokristályok szerkezeti és katalitikus jellemzése, Munkabizottsági Ülés, Budapest (oral), 2010




 

Events of the project

  
2010-11-10 14:44:07
Résztvevők változása
2009-06-24 09:32:10
Résztvevők változása



Back »