Studium katalytických vlastností systému oxid ceru - kov

Abstract

System of cerium oxide and rhodium is used extensively in automotive emission control as a material suited for three-way catalysis. The prime for the activity of this catalyst is the oxidation state and a structure of CeOx. This study is focusing on CO oxidation and reactivity of the systems composed of polycrystalline layers of cerium oxide prepared by magnetron sputtering which approach well the real catalysts with their chemical and structural properties. Rhodium was evaporated on various CeOx layers differing in the oxygen concentration. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to characterize an electronic and chemical state of a surface. Its reactivity toward CO was observed by Temperature Programmed Desorption (TPD) and Molecular Beams (MB). During steady - state reactions of CO and O2 molecular beams in temperature interval of 300 K - 770 K, there were observed three reaction mechanisms of CO2. Through the developement of reactivity of a catalyst caused by changes of partial pressure of O2 and by using isotopic labeled 13C16O, we can distinguish contributions of separate mechanisms to the total yield of CO2 and suggest the process of reactions. Polycrystalline cerium oxide plays the kye role due to its ability to release and adopt oxygen and due to the facility of oxygen migration through the...

Rh/CeOx je vhodný systém pro třícestnou katalýzu, kvůli čemuž se hojně využívá při omezování automobilových emisních plynů. Aktivita katalyzátoru závisí zejména na oxidačním stavu a struktuře CeOx. Tato práce je zaměřena na studium oxidace CO a reaktivity systému obsahujícího polykrystalickou vrstvu oxidu ceru připravenou metodou magnetronového naprašování, která se svými vlastnostmi blíží reálnému katalyzátoru. Rhodium bylo napařeno na vrstvy CeOx s různou mírou redukce. K analýze systému byly použity metody molekulárních svazků (MB), termodesorpční spektroskopie (TDS) a fotoelektronové spektroskopie (XPS). Během povrchových reakcí molekulárních svazků CO a O2 v ustáleném stavu a v teplotním intervalu 300 K až 800 K byly pozorovány tři reakční stavy CO2. Díky experimentům se změnou poměru proudů CO a O2 a s izotopicky značkovaným 13C16O jsme určili vliv jednotlivých rekačních mechanismů na celkovou produkci CO2 a navrhli popis procesu reakce pro všechny stavy. Polykrystalický oxid ceru přitom v těchto mechanismech hraje klíčovou roli díky své schopnosti přijímat nebo uvolňovat kyslík a díky snadné migraci kyslíku z vrstvy CeOx na rhodiové částice, kde je tento kyslík dostupný pro reakce s CO.