Изследване на взаимодействията между NOx и церий-съдържащи материали с цел по-добро разбиране на повърхностните реакции и развитието на ефективни катализатори.
Контролът на емисиите от азотни оксиди е важен проблем в екологичната химия. Цериевият диоксид участва в редица адсорбенти и катализатори заради редокс свойствата си. Проектът изследва как различни церий-съдържащи повърхности взаимодействат с азотните оксиди и как се променят образуваните съединения при различни условия.
Работата съчетава експериментални изследвания и теоретично моделиране. Разглеждат се съставът и морфологията на материалите, предварителната им обработка и степента на хидроксилиране на повърхността.
Основната цел е да се подпомогне ефективният дизайн на катализатори, съдържащи CeO2, за конверсия на азотни оксиди. За това се изследват взаимодействията между NOx и материалите, както и свойствата и реактивоспособността на получените повърхностни съединения.
Работните пакети проследяват материалите от синтеза и охарактеризирането до изследването на реакциите и разпространението на резултатите.
1. Синтез и първоначално охарактеризиране. Изследват се търговски и лабораторно синтезирани церий-съдържащи материали с различен произход и морфология, включително смесени CeO2–ZrO2 оксиди и образци с нанесена Pt. Използват се методи за структурно и физикохимично охарактеризиране.
2. Взаимодействие на NOx със стехиометричен CeO2. Изучават се образуваните повърхностни съединения, използват се изотопно белязани молекули и теоретично моделиране, а реактивоспособността се проверява спрямо редукционни агенти.
3. Взаимодействие на NOx с редуциран CeO2. Изследват се образци с различна степен на редукция и хидроксилиране, реакциите с окислителни и редукционни агенти и съответните модели с повърхностни дефекти.
4. Стехиометрични смесени оксиди. Изследва се взаимодействието на NOx със системи CeO2–ZrO2 чрез експериментални методи и моделиране на смесени оксидни повърхности и наночастици.
5. Редуцирани смесени оксиди. Изучава се влиянието на различния състав, кислородните ваканции и повърхностните хидроксилни групи върху взаимодействието и конверсията на NOx.
6. Активирани Pt/CeO2 и Pt/CeO2–ZrO2. Изследват се морфологията на Pt, влиянието на носителя и условията на калциниране, както и участието на Pt в реакциите на конверсия на NOx.
7. Редуцирани системи с Pt. Определя се влиянието на предварителната обработка и степента на окисление на Pt. Експерименталните резултати се съпоставят с изчислителни модели на системите с дефекти.
1. C. Megías-Sayago et al. “Understanding the Role of the Acid Sites in 5-Hydroxymethylfurfural Oxidation to 2,5-Furandicarboxylic Acid Reaction over Gold Catalysts: Surface Investigation on CexZr1–xO2 Compounds.” ACS Catalysis, 8 (2018), 11154–11164.
2. S. Andonova et al. “Pt/CeOx/ZrOx/γ-Al2O3 Ternary Mixed Oxide DeNOx Catalyst: Surface Chemistry and NOx Interactions.” The Journal of Physical Chemistry C, 122 (2018), 12850–12863.
3. S. Andonova et al. “Effects induced by interaction of the Pt/CeOx/ZrOx/γ-Al2O3 ternary mixed oxide DeNOx catalyst with hydrogen.” Catalysis Today, 357 (2020), 664–674.
4. M. Y. Mihaylov et al. “Revisiting ceria–NOx interaction: FTIR studies.” Catalysis Today, 357 (2020), 613–620.
5. A. I. Stadnichenko et al. “Study of active surface centers of Pt/CeO2 catalysts prepared using radio-frequency plasma sputtering technique.” Surface Science, 679 (2019), 273–283.
6. I. Z. Koleva et al. “Influence of the adsorption of CO on the electronic structure of platinum clusters and nanowires deposited on CeO2(111) and γ-Al2O3(001) surfaces.” Catalysis Today, 357 (2020), 442–452.
7. M. Y. Mihaylov et al. “Infrared spectra of surface nitrates: Revision of the current opinions based on the case study of ceria.” Journal of Catalysis, 394 (2021), 245–258.
8. T. Tsoncheva et al. “Nickel-Decorated Mesoporous Iron–Cerium Mixed Oxides: Microstructure and Catalytic Activity in Methanol Decomposition.” ACS Applied Materials & Interfaces, 14 (2022), 873–890.
9. K. Khivantsev et al. “Single Ru(II) ions on ceria as a highly active catalyst for abatement of NO.” Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.2c09873.