Fémion-fémnanoklaszter aktívhely együttesek. Képződésük, szerkezetük és katalitikus sajátságuk felderítése = Metallic ion-metal nanocluster active site ensembles: Investigation of their formation, structure and catalytic properties

Az elvégzett munka az alábbi részfeladatokra terjedt ki: 1. Különböző típusú fémion-fémnanoklaszter aktívhely együttest tartalmazó Au katalizátorok Különböző hordozós aranykatalizátorokat állítottunk elő, melyek aktivitását CO oxidációjában vizsgáltuk. Kimutattuk, hogy a MgO hordozós arany katalizátorokon a Audelta+ - Auo aktívhely együttesek a 273 K alatti, míg a Mn+ - Auo aktívhely együttesek (M= Fe, Mn, Pb) a 300 K feletti aktivitásért felelősök. Bizonyítottuk, hogy MgO, Al2O3 és SiO2 hordozós Au katalizátorok nagy aktivitását jelentős mértékben megváltoztatja az Au nano-környezete, azaz a képződött Mn+ - Auo aktívhely együttesek. 2. Fen+ - Fe0 aktívhely együttest tartalmazó katalizátorok vizsgálata. Fe-MCM-41 katalizátort állítottunk elő és vizsgáltuk katalitikus aktivitását CO oxidációjában. Kimutattuk, hogy a katalizátorok aktivitása csak magas hőmérsékleten végbemenő reduktív kezelés hatására alakul ki. FTIR módszerrel bizonyítékot kaptunk a ""Fen+ -Feo"" aktívhely együttes képződéséről, ha a katalizátort 500 oC hőmérséklet felett H2 atmoszférában redukáltuk. 3. A ""PdO-Pdo"" ""FIFNK aktívhely együttesek"" szerepe a CH4 oxidációjában. In situ XPS vizsgálatokkal bizonyítottuk, hogy a CH4 oxidációjában igen aktív Pt-Pd-Au/CeO2 katalizátorokban mind a Pt, mind a kismennyiségű Au bevitele jelentős mértékben csökkenti a CeO2 hordozón stabilizálódott ionos Pd mennyiségét növelve ezáltal az in situ képződött ""PdO-Pdo"" aktívhely együttesek felületi koncentrációját. | Tasks explored in this project: 1. Preparation and testing of supported gold catalyst containing different types of metal ion-metal nanocluster ensemble sites. Different supported Au catalysts were prepared and tested in CO oxidation. It has been shown that Audelta+ - Auo type ensemble sites are responsible for the high activity below 273 K, while the Mn+ - Auo ensemble sites (M= Fe, Mn, Pb) are involved in the activity increase above 300 K. It has been shown that the activity of these catalysts is controlled by (i) the particle size of Au, and (ii) the nano-environment of Au, i.e., the formation and stabilization of Mn+ - Auo type ensemble sites. 2. Investigation of catalysts containing Fen+ - Fe0 ensemble sites. Iron containing Fe-MCM-41 catalyst were prepared and tested in CO oxidation. The activity of these catalysts appeared only after reduction in H2 above 500 oC. Upon using FTIR technique evidences were obtained for the formation of "Fen+ -Feo" ensemble sites. 3. The role of "PdO-Pdo" type ensemble sites in the total oxidation of methane. In situ XPS studies were performed to elucidate the role of Pt and Au in Pt-Pd-Au/CeO2 catalysts. These catalysts showed high activity in total CH4 oxidation. The results showed that the addition of Pt and small amount of Au decreases the ionic form of Pd stabilized over CeO2 support. Consequently, the addition of both Pt and Au increased the surface concentration of "PdO-Pdo" type ensemble sites formed in situ during the reaction

Synthesis and characterization of titanium dioxide based ternary nanocomposites for photocatalytic hydrogen production

Titanium dioxide based photocatalysts of different graphene oxide (GO) and silver nanoparticle (AgNP) content were prepared and tested in catalytic methanol reformation reaction. Aqueous suspensions of the composite solids obtained by heterocoagulation of alkaline exfoliated GO suspension and slightly acidic TiO2 suspension showed enhanced sedimentation rate at pH = 6.5- 7, when they contained less than 2 wt% graphene oxide. This enables easier catalyst recovery but the suspension needs to be stirred strongly during the catalytic run in order to achieve homogeneous light distribution within the reaction vessel. The catalytic runs were performed in 6 V/V% methanol/water mixture using 500 mg/L catalyst under UV-illumination. The activity of pure titanium dioxide (Degussa P25) continuously increases and reaches a saturation plateau after 150 min with an activity of 0.12 mmol H2/(h×gcat). Incorporation of GO into the titanium dioxide matrix by heterocoagulation method results in aggregated suspensions exhibiting an enhancement of the hydrogen evolution rate to the saturation value of 0.17 mmol H2/(h×gcat). Deposition of different amounts of AgNPs of different sizes onto the surface of titanium dioxide resulted in an even higher photocatalytic activity, reaching 0.25-0.29 mmol H2/(h×gcat). The combination of AgNP’s and GO platelets to obtain ternary TiO2 based catalysts has not shown any further increase of hydrogen generation rate