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Strukturelle Charakterisierung bimetallischer Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysatoren

Morlang, Alexander :
Strukturelle Charakterisierung bimetallischer Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysatoren.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Strukturelle Charakterisierung bimetallischer Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysatoren
Language: German
Abstract:

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der strukturellen Untersuchung eines geträgerten bimetallischen Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysators. In Kombination mit Transmissions-Elektronenmikroskope (TEM), Energiedispersiver Röntgenemissionsanalyse (EDX) und Röntgenbeugung (XRD) werden insbesondere Röntgenabsorptionsexperimente (EXAFS und XANES) dazu eingesetzt, den strukturellen Aufbau des Pt/Pd-Katalysators nach der Kalzinierung, Reduktion und einer hydrothermalen Alterung in oxidierender Atmosphäre besser zu verstehen. Als Vergleichssysteme wurden monometallische Pt- bzw. Pd-Katalysatoren verwendet. Von besonderem Interesse ist hierbei die Frage nach der Legierungsbildung und nach dem Oxidationsverhalten der Edelmetalle sowie nach der Deaktivierung des Katalysators durch thermische Alterung. Die katalytische Aktivität des Pt/Pd-Katalysators wurde in einer Modellgasanlage ermittelt und mit dessen Struktur korreliert. Im untersuchten Katalysatorsystem werden bereits nach der Kalzinierung bimetallische Pt/Pd-Cluster gebildet. Nach der reduzierenden Behandlung wird eine homogene Verteilung beider Edelmetalle in den Clustern festgestellt. Im thermisch gealterten Katalysator gibt es dagegen Anhaltspunkte für eine präferentielle Anreicherung von Pt im Kern der Pt/Pd-Cluster, wobei die Pt-Konzentration nach außen hin abnimmt und das Pd sich an der Oberfläche der Cluster anreichert. Das Oxidationsverhalten von Pd in Anwesenheit von Pt unterscheidet sich deutlich von dem des monometallischen Pd-Katalysators. Im monometallischen Katalysator liegt Pd nach der Reduktion metallisch vor, oxidiert aber nach der Alterung vollständig durch. Im bimetallischen Pt/Pd-Katalysator dagegen liegt Pd nach der thermischen Alterung sowohl in Form legierter Pt/Pd-Nanocluster als auch in oxidierter Form als tetragonales PdO nebeneinander vor. Die katalytische Aktivität des Pt/Pd-Katalysators im frischen Zustand ist vergleichbar mit der von monometallischen Pt-Katalysatoren. Im Vergleich zu monometallischen Pt-Katalysatoren zeichnet sich jedoch der bimetallische Pt/Pd-Katalysator durch eine deutlich höhere thermische Beständigkeit und eine wesentlich höhere Aktivität nach der thermischen Alterung aus. Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen Beitrag zur Entwicklung von hochaktiven thermisch stabilisierten Dieseloxidationskatalysatoren.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The emphasis of the work presented is the structural investigation of a supported Pt/Pd diesel oxidation catalyst. X-ray absorption experiments (EXAFS and XANES) combined with transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and X-ray diffraction (XRD) were applied to provide a better understanding of the structure of the Pt/Pd catalyst after calcination in air, reductive treatment and thermal ageing under hydrothermal oxidative atmosphere. The results have been compared with those of a monometallic Pd and a monometallic Pt catalyst for reference. The main aim of this study is to gain a detailed insight into the oxidation and alloy formation of Pt and Pd as well as into the deactivation of the catalyst due to thermal ageing. In addition, the catalytic activity was measured using a model gas reactor and correlated with the catalyst structure. Already after calcination bimetallic Pt/Pd nanoclusters have been formed in Pt/Pd catalyst. After reduction, the formation of a random alloy in the bimetallic clusters was observed. In the thermally aged catalyst, however, there is a strong indication for an enrichment of Pt in the interior of the cluster and of Pd at its outer shell. The oxidation behaviour of Pd in the presence of Pt differs significantly from that of a monometallic Pd catalyst. A monometallic Pd catalyst shows metallic character after treatment in reductive atmosphere but is found to be completely oxidised after thermal ageing under oxidative atmosphere. In the aged bimetallic catalyst the coexistence of alloyed bimetallic Pt/Pd particles and tetragonal PdO has been found after thermal ageing. The catalytic activity of the Pt/Pd catalyst after calcination is comparable to those of monometallic Pt catalysts. In contrast to a monometallic Pt catalyst, the alloyed system shows significant stabilisation against sintering and a much higher activity after the thermal ageing step. The obtained results contribute to the development of thermally stabilised and highly active diesel oxidation catalysts.English
Uncontrolled Keywords: bimetallischer Katalysator, bimetallische Katalysatoren, Pt, Pd, Pt-Pd, Pt-Katalysator, Pd-Katalysator, Pt-Pd Katalysator, Pt-Pd Katalysatoren, Dieseloxidationskatalysator, Dieseloxidationskatalysatoren, Abgaskatalysator, Abgaskatalysatoren, XAS, EXAFS, XANES, TEM, XRD, Platin, Palladium, Strukturelle Charakterisierung, Legierungsbildung, getraegerter Katalysator, getraegerte Katalysatoren, Autoabgaskatalysator, Autoabgaskatalysatoren, Dieselkatalysator, Dieselkatalysatoren
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
bimetallischer Katalysator, bimetallische Katalysatoren, Pt, Pd, Pt-Pd, Pt-Katalysator, Pd-Katalysator, Pt-Pd Katalysator, Pt-Pd Katalysatoren, Dieseloxidationskatalysator, Dieseloxidationskatalysatoren, Abgaskatalysator, Abgaskatalysatoren, XAS, EXAFS, XANES, TEM, XRD, Platin, Palladium, Strukturelle Charakterisierung, Legierungsbildung, getraegerter Katalysator, getraegerte Katalysatoren, Autoabgaskatalysator, Autoabgaskatalysatoren, Dieselkatalysator, DieselkatalysatorenGerman
Pt-Pd catalyst, Pt-Pd catalysts, Pt catalyst , Pt catalysts, alumina supported, bimetallic catalyst, bimetallic catalysts, Pt, Pd, Pt-Pd, diesel oxidation catalyst, diesel oxidation catalysts, exhaust catalyst, exhaust catalysts, XAS, EXAFS, XANES, TEM, XRD, platinum, palladium, structural characterisation, alloy formation, supported catalyst, supported catalysts, automotive catalyst, automotive catalysts, Pt-Pd catalyst, Pt-Pd catalysts, supported Pt-Pd catalystsEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:50
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000482
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4827
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Ortner, Prof. Dr. Hugo Manfred
Advisors: Fuess, Prof. Dr.- Hartmut
Refereed: 19 February 2004
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/482
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