Total oxidation of toluene over copper- or cobalt-containing oxide catalysts.

The atmosphere pollution caused by an emission of volatile organic compounds (VOCs) is a serious environmental problem which requires an effective solution. Catalytic oxidation to non-toxic, gaseous products is one of the most promising methods of VOCs elimination. Intensive studies on the development of optimal catalyst, exhibiting high activity and selectivity towards the products of total oxidation as well as being cheap in production and utilization, are carried out. In the presented thesis the catalytic performance of copper and cobalt oxides deposited on the surface of γ-Al2O3 has been investigated. Transition metal oxide based active phase was introduced by incipient wetness impregnation (using an aqueous solution of metal nitrates), followed by calcination at 550°C resulting in the formation of thermally stable oxide systems. BET, XRD, UV-VIS, IR, TPD and XPS methods used for the characterization of the obtained samples showed an effect of metal loading on the surface structure. A significant influence of dispersion of transition metal oxide on the catalytic activity was observed. The highest conversion of toluene was achieved over copper-doped catalysts, which did not contain CuO crystallites. The method of temperature hysteresis was used as a tool for the determination of stability of the tested catalysts. Reversible deactivation caused by the presence of steam in the reaction system was recognized.

Zanieczyszczenie atmosfery spowodowane emisją lotnych związków organicznych (LZO) stanowi poważny problem ekologiczny wymagający skutecznego rozwiązania. Jedną z najbardziej obiecujących metod eliminacji LZO jest katalityczne utlenianie do nietoksycznych produktów gazowych. Prowadzone są intensywne badania mające na celu opracowanie optymalnego katalizatora charakteryzującego się wysoką aktywnością, selektywnością do końcowych produktów spalania oraz niskimi kosztami produkcji i utylizacji.W ramach prezentowanej pracy magisterskiej przebadano właściwości katalityczne tlenków miedzi i kobaltu osadzonych na powierzchni γ-Al2O3. Fazę aktywną katalizatora wprowadzono na drodze impregnacji pierwszej wilgotności nośnika wodnymi roztworami azotanów metali połączonej z następczą kalcynacją w 550°C, w wyniku której uzyskiwano stabilne termicznie układy tlenkowe. Otrzymane preparaty scharakteryzowano przy użyciu metod BET, XRD, UV-VIS, IR, TPD oraz XPS wykazując wpływ zawartości metalu na strukturę powierzchni. Zaobserwowano znaczące różnice w aktywności katalitycznej uzależnionej od stopnia dyspersji tlenku metalu przejściowego. Najwyższe konwersje uzyskano w obecności katalizatorów miedziowych nie zawierających uformowanych krystalitów CuO. Zaproponowano użycie metody histerezy temperaturowej jako narzędzia do określenia stabilności testowanych katalizatorów. Stwierdzono występowanie efektu odwracalnej dezaktywacji powodowanej obecnością pary wodnej w układzie reakcyjnym.