Catalytic oxidation of toluene over hydrotalcite derived cobalt-aluminum oxides.

Katalityczne utlenianie jest powszechnie stosowaną metodą eliminacji lotnych związków organicznych z gazów odlotowych. Przebadano mieszane tlenki kobaltowo-glinowe pochodzenia hydrotalkitowego pod kątem ich przydatności w procesie katalitycznego utleniania toluenu jako przedstawiciela LZO. Materiały hydrotalkitowe otrzymano metodą współstrąceniową interkalując do przestrzeni międzywarstwowych aniony węglanowe, azotanowe oraz tereftalanowe. W celu scharakteryzowania prekursorów hydrotalkitowych posłużono się metodami XRD, UV-Vis-DRS, DRIFT oraz TG. Strukturę kalcynowanych katalizatorów tlenkowych zbadano przy pomocy metod XRD, UV-Vis-DRS, DRIFT, a do opisu właściwości tekstualnych posłużyła metoda niskotemperaturowej sorpcji azotu (obliczenia metodami BET oraz BJH). Badania strukturalne otrzymanych prekursorów potwierdziły utworzenie struktury hydrotalkitowej oraz interkalację anionami. Badania termiczne wykazały, że otrzymane w wyniku ogrzewania układy tlenkowe są stabilne termicznie w 550oC. W wyniku kalcynacji uzyskiwano katalizatory tlenkowe składające się z faz spinelowych Co3O4 oraz CoAl2O4. Katalizatory różniły się powierzchnią właściwą oraz porowatością, a parametry te zależały od rodzaju prekursora. Wykonane testy katalityczne wykazały, że badane układy tlenkowe były aktywne katalitycznie w 250oC, a całkowitą konwersję toluenu osiągano w temperaturze 350oC.

Catalytic oxidation is a common technique used for removing volatile organic compounds from exhaust gases. Hydrotalcite derived mixed cobalt-aluminum oxides were examined as catalysts for catalytic oxidation of toluene as an example of VOCs. LDHs materials were obtained by co-precipitation with various interlayer anions: carbonates, nitrates and terephtahalates. Precursors were characterized with: XRD, UV-Vis-DRS, DRIFT and TG methods. Structure of calcined catalysts was examined by XRD, UV-Vis-DRS, DRIFT and to characterize texture properties low-temperature nitrogen sorption (BET and BJH methods) was used. Examination of precursors confirmed that hydrotalcite structure with interlayer anions was obtained. Heating precursors led to obtaining spinel oxide phases Co3O4 and CoAl2O4 stable at 550oC. Catalysts had different surface and porosity properties depending on the type of precursors. Catalytic tests showed that mixed oxides are catalytically active at 250oC and the total conversion of toluene was reached at 350oC.