КАТАЛИТИЧЕСКОЕ СНИЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ СО ПРИ ХОЛОДНОМ ЗАПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ

Выбросы транспортных средств являются основным источником CO – одного из самых ядовитых газов. Он не только вредно влияет на человека и растительность, но также загрязняет окружающую среду и косвенно способствует глобальному потеплению. В фазе холодного старта двигателя выброс СО увеличивается на 60–80 %, даже если автомобиль оснащен TWC. Таким образом, задача устройств, регулирующих выбросы бензинового автомобиля, заключается в снижении выбросов CO до уровня ниже 1,0 г/км. В данной работе катализатор Au-CuCe/γ-Al2O3 был испытан на активность в окислении СО и продолжительность срока службы. Катализатор был приготовлен методом пропитки по влагоемкости и прокален при 600 °С. Удельная площадь поверхности катализатора, определенная по адсорбции азота методом БЭТ, составила 103,48 м2/г, размер пор 28,664 нм, объем пор 0,07 см3/г. Дифракционная картина катализатора подтвердила преобладание флюоритной структуры CeO2 кристаллов в аморфном состоянии, а также показала присутствие кристаллов CuO теноритной фазы. В аморфном состоянии наблюдался также очень небольшой пик от наноразмерного Au. XPS исследования показали сосуществование в катализаторе Ce3+/Ce4+. Медь в форме Cu(I), Cu(II) в октаэдрических позициях и Cu(II) в тетраэдрических позициях соответственно наблюдалась наряду с Cu+ и Ce3+. Также был обнаружен типичный пик Au. Полная конверсия СО наблюдалась около 80 °C. Для определения продолжительности срока службы катализатор был прокален при 800 °С, конверсию на нем измеряли в течение 50 ч непрерывной работы, дезактивация катализатора не наблюдалась. Благодаря низкой стоимости и доступности Au-CuCe/γ-Al2O3 может быть рекомендован для использования в качестве катализатора окисления автомобильных выхлопных газов при температуре холодного запуска двигателя.

1. Shinjoh H. // Catal. Surv. Asia. 2009. Vol. 13. P. 184—190.

2. Heck R.M., Farrauto R.J. // Appl. Catal. A: Gen. 2001. Vol. 221. P. 443—457.

3. Gandhi H.S., Graham G.W., McCabe R.W. // J. Catal. 2003. Vol. 216. P. 433—442.

4. Suresh Y., Sailaja Devi M.M., Manjari V., Das U.N. // Environ. Pollut. 2000. Vol. 109. P. 321—325.

5. Peters A., Liu E., Verier R.I. et al. // Epidemiology. 2000. Vol. 11. P. 11—17.

6. Vehicular exhaust: environmental standards [Electronic resource] // CPCB (Central Pollution Control Board, Ministry of Environment & Forests, India): [site]. URL: http://cpcb.nic.in (last accesses on 24.03.2012). Acres G.J.K., Harrison B. // Top. Catal. 2004. Vol. 28. P. 3—11.

7. Labhsetwar N., Biniwale R.B., Kumar R., Rayalu S., Devotta S. // Catal. Surv. Asia. 2006. Vol. 10, № 1. P. 55—64.

8. Hu T., Wei Y., Liu S., Zhou L. // Energy & Fuels. 2007. Vol. 21. P. 171—175.

9. Weilenmann M., Soltic P., Saxer C., Forss A.-M., Heeb N. // Atmos. Environ. 2005. Vol. 39. P. 2433—2441.

10. Solov’ev S.A., Orlik S.N. // Kinet. Catal. 2009. Vol. 50. P. 705—714.

11. Prasad R., Rattan G. // Bull. Chem. React. Eng. Catal. 2009. Vol. 4, № 1. P. 5—9.

12. Harrison P.G., Ball I.K., Azelee W., Daniell W., Goldfarb D. // Chem. Mater. 2000. Vol. 12. P. 3715—3725.

13. Huber F., Venvik H., Rønning M., Walmsley J., Holmen A. // Chem. Eng. J. 2008. Vol. 137, № 3. P. 686—702.

14. Denkwitz Y., Schumacher B., Kučerová G., Behm R.J. // J. Catal. 2009. Vol. 267, № 1. P. 78—88.

15. Haruta M. // Catal. Today. 1997. Vol. 36. P. 153—166.

16. Mellor J.R., Palazov A.N., Grigorova B.S., Greyling J.F., Reddy K., Letsoalo M.P., Marsh J.H. // Catal. Today. 2002. Vol. 72. P. 145—156.

17. Haruta M. // J. New Mater. Electrochem. Systems. 2004. Vol. 7. P. 163—172.

18. Dekkers M.A.P., Lippits M.J., Nieuwenhuys B.E. // Catal. Today. 1999. Vol. 54, p. 381—390.

19. Hutchings G.J. // Catal. Today. 2005. Vol. 100. P. 55—61.

20. Grisel R.J.H., Nieuwenhuys B.E. // J. Catal., 2001. Vol. 199. Р. 48.

21. Grisel R.J.H., Weststrate C.J., Goossens A., Crajé M.W.J., van der Kraan A.M., Nieuwenhuys B.E. // Catal. Today. 2002. Vol. 72. P. 123—132.

22. Gluhoi A.C., Lin S.D., Nieuwenhuys B.E. // Catal. Today. 2004. Vol. 90. P. 175—181.

23. Arena F., Famulari P., Trunfio G., Bonura G., Frusteri F., Spadaro L. // Appl. Catal. B: Environ. 2006. Vol. 66. P. 81—91.

24. Qin J., Lu J., Cao M., Hu C. // Nanoscale. 2010. Vol. 2. P. 2739—2743.

25. Jin L.-y., He M., Lu J.-q., Luo M.-f., Fang P., Xie Y.-l. // Chin. J. Chem. Phys. 2007. Vol. 20. P. 582—586.

26. Venezia A.M., Longo A., Casaletto M.P., Liotta F.L., Deganello G., Pantaleo G., Di Carlo G. // J. Phys. Chem.

27. B. 2005. Vol. 109. P. 2821—2827.

28. Sangeetha P., Chen Y.-W. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2009. Vol. 34. P. 7342—7347.

29. Haider P., Grunwaldt J.-D., Seidel R., Baiker A. // J. Catal. 2007. Vol. 250. P. 313—323.

30. Pongstabodee S., Monyanon S., Luengnaruemitchai A. // J. Industr. Eng. Chem. 2012. Vol. 18. P. 1272—1279.

31. Pojanavaraphan C., Luengnaruemitchai A., Gulari E. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. P. 1348—1362.

32. Andreeva D., Idakiev V., Tabakova T., Ilieva L., Falaras P., Bourlinos A., Travlos A. // Catal. Today. 2002. Vol. 72. P. 51—57.

33. Epling W.S., Hoflund G.B., Weaver J.F., Tsubota S., Haruta M. // J. Phys. Chem. 1996. Vol. 100. P. 9929—

34.

35. Bera P., Hegde M.S. // Catal. Lett. 2002. Vol. 79. P. 75—81.

36. Pillai U.R., Deevi S. // Appl. Catal. A: Gen. 2006. Vol. 299. P. 266—273.

37. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984): report of IUPAC // Pure Appl. Chem. 1985. Vol. 57. P. 603—619.

38. Su Y., Wang Shuping, Zhang T., Wang Shurong, Zhu B., Cao J., Yuan Z., Zhang S., Huang W., Wu S. // Catal. Lett. 2008. Vol. 124. P. 405—412.

39. Zhang T., Wang S.P., Yu Y., Su Y., Guo X., Wang S.R., Zhang S., Wu S. // Catal. Commun. 2008. Vol. 9. P. 1259— 1264.

40. Zhu J., Gao Q., Chen Z. // Appl. Catal. B: Environ. 2008. Vol. 81. P. 236—243.

41. Polster C.S., Nair H., Baertsch C.D. // J. Catal. 2009. Vol. 266. P. 308—319.

42. Tavares A.C., Cartaxo M.A.M., Da Silva Pereira M.I., Costa F.M. // J. Electroanal. Chem. 1999. Vol. 464. P. 187—197.

43. Fradette N., Marsan B. // J. Electrochem. Soc. 1998. Vol. 145. P. 2320—2327.

44. Li G.H., Dai L.Z., Lu D.S., Peng S.Y. // J. Solid State Chem. 1990. Vol. 89. P. 167—173.

45. Liu W., Flytzani-Stephanopoulos M. // J. Catal. 1995. Vol. 153. P. 304—316.

46. Ko E.-Y., Park E.D., Seo K.W., Lee H.C., Lee D., Kim S. // Catal. Today. 2006. Vol. 116, № 3. P. 377—383.