Bimetallic platinum-silver catalysts based on silica and metalosilicate supports – preparation, characterization and application in oxidation processes.

Abstract

Wydział ChemiiCelem badań była synteza bimetalicznych katalizatorów platynowo-srebrowych, bazujących na krzemionce amorficznej i mezoporowatej piance komórkowej (MCF, NbMCF i TaMCF) aktywnych w procesach utleniania metanolu i propenu, oraz ich charakterystyka. Wykorzystanie mezoporowatych nośników sprzyjało większej efektywności wprowadzania oraz dyspersji platyny i srebra. W otrzymanych katalizatorach, metale występowały w postaci Ag0, Pt0, Ag2O, PtxOy oraz cząstek bimetalicznych. Udział poszczególnych form metali zależał od warunków obróbki katalizatora po syntezie. Nadmiar srebra w stosunku do platyny był warunkiem koniecznym dla tworzenia bimetalicznych cząstek Pt-Ag. Aktywacja prowadziła do segregacji cząstek bimetalicznych . Połączenie srebra z platyną skutkowało otrzymaniem katalizatorów wysoce aktywnych w niskotemperaturowym utlenianiu metanolu. Selektywność katalizatorów zależała od dominującej formy cząstek bimetalicznych. Cząstki stopu faworyzowały tworzenie mrówczanu metylu, struktura posegregowana – aldehydu mrówkowego. Dominacja oddzielnych cząstek platyny i srebra prowadziła do całkowitego utleniania substratu. Katalizatory platynowo-srebrowe wykazały niewielką aktywność w procesie utleniania propenu. Mimo to analiza obecnych form faz aktywnych pozwoliła lepiej zrozumieć zmiany zachodzące w układach platynowo-srebrowych w trakcie aktywacji i kontakcie z reagentami.The aim of the studies performed within the Ph.D. thesis was the synthesis and characterization of new bimetallic Pt-Ag catalysts supported on different silicas (amorphous SiO2) and Mesostructured Cellular Foams (MCF, NbMCF, TaMCF), active in selected oxidation processes. The higher surface area of mesoporous silica MCF contributes to more efficient loading of metals on the support and higher dispersion of active phases. In bimetallic samples metals were present as Ag0, Pt0, Ag2O, PtxOy and bimetallic particles. The contribution of each species strongly depended on the pre-treatment conditions of materials. The excess of silver in relation to platinum was necessary for formation of Pt-Ag bimetallic particles. The activation of samples caused partial segregation of bimetallic structures. Bimetallic Pt-Ag catalysts were active and selective in the low-temperature methanol oxidation. Alloy particles favoured formation of methyl formate, whereas ensemble structure – formation of formaldehyde. Separated particles led to total oxidation of methanol. Bimetallic Pt-Ag catalysts were not very active in the oxidation of propene. However, the study of samples after activation and propene oxidation helped to understand the possible changes in platinum-silver catalysts under different conditions.Wsparcie finansowe badań w ramach projektu Preludium (2015/19/N/ST5/00501