Taşıt Emisyonlarının Azaltılmasında Pd-Rh/ZnO Nanotel Katalizörün Katalitik Aktivitesinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, katalitik konvertörlerde kullanılan geleneksel taşıyıcı malzemelere alternatif olarak çinko oksit nanotel dizinleri kullanılmıştır. ZnO nanotel dizinleri, geleneksel katalitik konvertörlerde taşıyıcı malzeme olarak kullanılan gözenekli yapılara göre çok daha açık bir yüzey morfolojisine sahiptirler. Dolayısıyla, egzoz emisyon gazlarının nanotel üzerine kaplanmış olan katalitik olarak aktif metallere daha kolay ulaşması beklenmektedir. Ayrıca, kordiyerit tabaka üzerine kaplanan ZnO nanotel kalınlığı, alümina kaplama kalınlığına kıyasla çok daha ince olmasından dolayı, daha az basınç düşmesine neden olacaktır. Bu amaçla, ilk başta üzerine herhangi bir kaplama yapılmamış çıplak kordiyerit üzerinde hidrotermal yöntemle ZnO nanotel kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, katalitik olarak aktif olan paladyum ve rodyum birlikte nanotel üzerine sulu emdirme yöntemiyle emdirilerek Pd-Rh/ZnO nanotel katalizörü hazırlanmıştır. Numune üzerine nanotel kaplama ve aktif metal emdirme işlemlerinden sonra SEM, SEM-EDS, TEM ve XRD analizleri yapılarak, tüm işlem basamaklarının başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği tespit edilmiştir. Hazırlanan katalizörün CO ve C3H8 oksidasyonu ile NO indirgeme performansları zengin, fakir ve stokiyometrik karışım oranlarında ve değişik sıcaklıklarda test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, ZnO nanotel dizinlerinin geleneksel aktif metal taşıyıcı malzemelere alternatif olabilme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

In this study, the zinc oxide nanowire arrays have been used as an alternative to conventional carrier materials used in catalytic converters. ZnO nanowire arrays have much open surface morphology compared to porous structures used as carrier materials in conventional catalytic converters. Therefore, exhaust emission gases are expected to easily reach the catalytically active metals coated on the nanowires. In addition, the ZnO nanowire coating thickness coated on the cordierite layer will cause less pressure drop because it is much thinner than the alumina coating thickness. For this purpose, firstly, ZnO nanowire coating was carried out by hydrothermal method on bare cordierite which does not have any coating. Then, the catalytically active palladium and rhodium were impregnated together on the nanowires by using wetness impregnation method to prepare the Pd-Rh/ZnO nanowire catalyst. SEM, SEM-EDS, TEM and XRD analyses were performed on the sample after the nanowire coating and active metal impregnation processes, and it has been found that all the steps of the process are carried out successfully. The CO and C3H8 oxidation and the NO reduction performances of the prepared catalysts were tested at rich, lean and stoichiometric mixture ratios and at different temperatures. The results obtained have shown that the ZnO nanowire arrays have the potential of being the alternative to conventional active metal carrying materials.