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Untersuchungen zur NOx-Einspeicherung an Ceroxid mittels IR-Spektroskopie in diffuser Reflexion

Philipp, Susanne :
Untersuchungen zur NOx-Einspeicherung an Ceroxid mittels IR-Spektroskopie in diffuser Reflexion.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2007)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Untersuchungen zur NOx-Einspeicherung an Ceroxid mittels IR-Spektroskopie in diffuser Reflexion
Language: German
Abstract:

NOx-Speicher-Katalysatoren stellen eine effiziente Möglichkeit der Abgasnachbehandlung von mager betriebenen, strahlgeführten Benzindirekteinspritzern dar. Durch das vergleichsweise kalte Abgas des direkteinspritzenden Ottomotors ist gerade die Tieftemperaturaktivität der Katalysatoren von Bedeutung. NOx-Speicherkatalysatoren, die neben der eigentlichen Speicherkomponente Bariumoxid auch Cerdioxid enthalten, zeigen eine verbesserte Aktivität in diesem Temperaturbereich unter 250 °C. Die vorliegende Arbeit dient dazu, den Einfluss von Cerdioxid auf den NOx-Speicherkatalysezyklus zu klären. Mit Hilfe von thermogravimetrischen Methoden und der DRIFT-Spektroskopie wurde die Einspeicherung von Stickoxiden an Cerdioxid in situ unter verschiedenen Reaktionsbedingungen untersucht. Hierbei war neben der Detektion vieler unterschiedlicher am Festkörper auftretender Spezies auch die Beobachtung der Kinetik der adsorbierten Spezies möglich. Die Ergebnisse belegen, dass CeO2 in der Lage ist, NO, NO/O2-Gemische und NO2 zu adsorbieren. Je nach angebotenem Gasgemisch entstehen bei der Einspeicherung unterschiedliche Spezies: Nitrite, Nitrate und Hyponitrite. Hierüber können unterschiedliche Reaktionswege differenziert werden. So kann z. B. die direkte Oxidation von Nitriten zu Nitraten auf der Katalysatoroberfläche beobachtet werden. Die Erkenntnisse zeigen, dass die herausragende Stellung die Ceroxid bei der Verwendung in NOx-Speicherkatalysatoren einnimmt, dadurch bedingt ist, dass es in der Lage ist NO einzuspeichern, ohne dass dieses vorher zu NO2 oxidiert wurde. Der Bereich, in dem sich die Cernitrate und -nitrite bilden, konnte schon bei Temperaturen von 50 °C beobachtet werden. Durch den einfachen Oxidationsstufenwechsel von Ce(IV) zu Ce(III) und umgekehrt, ist eine Vielzahl von Reaktionen in dem für die Abgaskatalyse wichtigen Tieftemperaturbereich möglich.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The NOx-storage-catalyst is the most promising exhaust aftertreatment technology for spray-guided gasoline lean burn engines to eliminate nitrogen oxides under oxidising conditions. Due to the relatively cold exhaust-gas of this engine, the low-temperature activity of the catalyst is crucial in the NOx-storage process. Typically NOx-storage catalysts contain BaO as the major storage compound. If additionally Ceria is present in the catalyst an improved activity in the temperature range below 250°C can be obtained. One major aim of this work was was to clarify the influence of Ceria on the NOx-storage-cycle. Therefore, thermogravimetry and DRIFT-Spectroscopy were employed, both being in-situ methods capable of investigating a variety of technical relevant reaction conditions. These methods allow the detection of various species adsorbed on the catalyst surface, which was the main goal of this work. Furthermore, a study into their kinetic behaviour was performed as well. Results show that CeO2 is capable of adsorbing NO, NO2 and mixtures of NO/O2. Very much depending on the feed gas-composition different adsorbed species are formed during the storage process: nitrites, nitrates and hyponitrites. The different chemical pathways operating on the catalyst can be monitored by tracking those intermediates, e.g. direct oxidation of nitrit to nitrate can be followed on the catalyst surface by experiment. The findings clearly underline the key role of CeO2 in NOx-storage-catalyst applications. This is a direct consequence of its ability to store NO without prior oxidation to NO2. The onset temperature of formation of cerianitrate and -nitrite could be determined as being as low as 50 °C. Due to in the existence of two stable oxidation states (Ce(IV) and Ce(III)), a large number of reaction-pathways at the technical relevant low-temperature-regime are possible.English
Uncontrolled Keywords: NOx-Speicherkatalysator, Einspeichermechanismus
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
NOx-Speicherkatalysator, EinspeichermechanismusGerman
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:53
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000879
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-8790
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Fueß, Prof. Dr.- Hartmut
Advisors: Vogel, Prof. Dr.- Herbert
Refereed: 15 January 2007
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/879
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