A Pt-Mo kölcsönhatás természete Ti-Mo vegyes oxid - szén kompozit hordozós Pt elektrokatalizátorokban
A Ti1-xMoxO2–aktív szén kompozitok a Pt alapú tüzelőanyagelem-elektrokatalizátorok ígéretes új hordozói, melyek biztosítják a katalizátorok megnövelt stabilitását és kiemelkedő CO-tűrőképességét. A katalitikus viselkedés szempontjából döntő jelentőségűek a rendszerben kialakuló Mo-Pt kölcsönhatások. A munka célja ezen kölcsönhatások jellegének meghatározása modellrendszerek és valós katalizátorok összehasonlításával.
A cél elérése érdekében először Pt fóliára elektrokémiailag leválasztott Mo termikus viselkedését vizsgáltam meg fotoelektron-spektroszkópiai kísérletek segítségével, majd a kapott eredményeket összehasonlítottam a valós katalizátorokban lévő Mo esetében tapasztaltakkal.
A munka során megállapítottam, hogy a kezeléseket megelőzően mindkét rendszerben Mo4+ ionok vannak jelen, melyek a minta elektronspektrométerbe helyezése során elkerülhetetlen levegővel való érintkezés eredményeként tovább oxidálódnak.
A modell rendszeren vákuumban végzett hőkezelések során 300°C szükséges a fémes állapotú Mo megjelenéséhez. Ugyanez 100 mbar H2-ben már szobahőmérsékleten megtörténik. A teljes redukcióhoz 100°C-os hidrogénes kezelés elegendő. Az eredmények kvantitatív kiértékelése azt mutatja, hogy a Mo még fémes állapotban is a Pt felületén marad. Ugyanakkor a Pt-val kialakuló erős kölcsönhatás részben stabilizálja a Mo fémes jellegét: még 12 napos szobahőmérsékletű fellevegőzés sem elegendő minden molibdén atom visszaoxidálásához.
A katalizátorokon megismételt kísérletek alapján megállapítottam, hogy a molibdén platina jelenlétében a modellrendszernél tapasztaltakhoz képest nehezebben redukálható. 40 m/m% Pt tartalmú katalizátoron 200°C-os hidrogénes kezelés szükséges nagyon erősen redukált állapotú Mo megjelenéséhez, azonban már 2 napos fellevegőzés is elegendő a molibdén atomok túlnyomó részének visszaoxidálására.
A megfigyelések alapján a Mo-Pt felületi ötvözetet a Mo fémes állapotának nagy stabilitása jellemzi. Mivel a valós katalizátorokban nem tapasztaltam ezt a stabil fémes állapotot, eredményeim azt mutatják, hogy a Mo nem vándorol át a Pt részecskék felületére, hanem katalitikus tulajdonságait a hordozóhoz kötött állapotban fejti ki.
szerző
-
Diczházi Dániel
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Pászti Zoltán
tud. főmunkatárs, Természettudományi Kutatóközpont (külső)
