Manganese-iron spinels as catalysts for purifying air contaminated with soot

Sadza powstaje w wyniku pirolizy paliw węglowych i wchodzi w skład pyłu zawieszonego, który jest szkodliwy dla ludzi i środowiska. Najtrudniejsza w kontroli jest jej emisja ze źródeł mobilnych (samochody, statki, samoloty). Najpowszechniej stosowanym rozwiązaniem problemu emisji sadzy jest filtr cząstek stałych (DPF/GPF). Akumulacja pyłu prowadzi do zapychania filtra i implikuje potrzebę regeneracji lub wymiany. Najkorzystniejszym rozwiązaniem wydaje się być zastosowanie katalizatora osadzonego na filtrze. W niniejszej pracy została przebadana aktywność spineli manganowo-żelazowych jako katalizatorów w dopalaniu sadzy. Preparaty otrzymano metodą strąceniowąi zweryfikowano ich strukturę przy użyciu proszkowej dyfraktometrii rentgenowskiej. Testy katalityczne, które wykonano metodą temperaturowo-programowanego utleniania sadzy z detekcją kwadrupolowym spektrometrem masowym, przeprowadzano w różnych warunkach – zbadano wpływ obecności NO oraz kontaktu sadza-katalizator. Weryfikacja strukturalna potwierdziła otrzymanie czystych fazowo Mn3O4, Mn1.8Fe1.3O4 i Fe3O4. Przeprowadzone testy katalityczne pokazały, że najwyższą aktywność wykazuje spinel żelazowy (w większości warunków), a także iż na aktywność katalizatorów silny wpływ ma kontakt sadzy i katalizatora, a dodatek NO promuje spalanie w niższych temperaturach

Soot is formed as a result of pyrolysis of coal fuels and it is a part of particulate matter which is harmful to people and the environment. The most difficult to control is soot emission from the mobile sources (cars, ships, planes). The most frequently used solution to reduce soot emission is the particulate filter (DPF/GPF). Accumulation of particulate matter leads to filter clogging, and requires its regeneration or change. The most promising solution is to use a catalyst deposited on the filter. In the following work the activity of manganese-iron mixed oxides with spinel structure as catalysts in soot combustion was investigated. The samples were obtained by the precipitation method, their structure was verified using powder X-ray diffraction. Catalytic tests were carried out by the temperature-programmed soot oxidation with quadrupole mass spectrometer detection. It was examined how the addition of NO and the contact of soot and catalyst affects the activity. Structural verification confirmed the synthesis of pure phase Mn3O4, Mn1.8Fe1.3O4 and Fe3O4. In the majority of conditions that were examined the lowest temperatures in the combustion of model soot were found for iron spinel. Catalytic tests showed that the activity of catalysts was strongly affected by the contact of soot and catalyst, and the addition of NO promoted combustion at lower temperatures.