Catalytic activity of modified layered materials in the decomposition of N2O

W ramach realizacji niniejszej pracy licencjackiej przebadano serię modyfikowanych kwasowo katalizatorów wermikulitowych pod kątem aktywności w reakcji wysokotemperaturowego (250–950°C) rozkładu N2O. Aktywacja kwasowa wermikulitów spowodowała wzrost ich powierzchni właściwej, porowatości, oraz doprowadziła do wypłukania kationów z warstw oktaedrycznych badanych materiałów. Modyfikację przeprowadzono z wykorzystaniem kwasów takich jak H2SO4, HCl i HNO3, oraz różnych czasów (2, 8 i 24 h) i temperatur (45, 95°C) traktowania.Wszystkie przebadane materiały wykazywały aktywność w procesie rozkładu N2O. W przypadku serii wermikulitów modyfikowanych kwasem siarkowym(VI) i azotowym(V) czas traktowania nie wpływał znacząco na aktywność katalityczną, natomiast w przypadku serii modyfikowanej kwasem chlorowodorowym wraz ze wzrostem czasu trawienia aktywność katalizatora rosła. Zastosowanie niższej temperatury trawienia zmniejszyło aktywność próbek modyfikowanych kwasem siarkowym(VI) i chlorowodorowym, natomiast zwiększyło aktywność w przypadku katalizatora modyfikowanego kwasem azotowym(V). Spośród wszystkich przebadanych katalizatorów najlepszą aktywnością charakteryzował się wermikulit aktywowany kwasem chlorowodorowym (0,8 M) w temperaturze 95°C przez 24 godziny, dla którego całkowita konwersja N2O była możliwa już w temperaturze 850°C.

As a part of the diploma thesis research a series of acid-modified vermiculites was examined in the reaction of high temperature (250-950°C) N2O decomposition. Acid activation of vermiculites caused an increase in their surface area, porosity, and led to the leaching of cations from the octahedral layers. This modification was carried out with the use of acids such as H2SO4, HCl and HNO3, and different times (2, 8 and 24 h) and temperatures (45 and 95°C) of treatment. All the tested materials showed the activity in the decomposition of N2O. In the case of the series of vermiculites modified with sulphuric(VI) and nitric(V) acids the time of treatment had no significant effect on the catalytic activity, whereas in the case of the series modified with hydrochloric acid the catalytic activity increased with the increase of the leaching time. The use of lower leaching temperature reduced the activity of the samples modified with sulphuric acid(VI) and hydrochloric acid, and increased the activity of the catalyst modified with nitric acid(V). In a series of the tested catalysts, the best activity was achieved for vermiculite activated with hydrochloric acid (0.8 M) at 95°C for 24 hours. In the presence of this catalyst the total conversion of N2O was obtained at 850°C.