Ohutkalvokatalyyttien käyttäytyminen alipaineessa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-08-18
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
fi
Pages
73
Series
Abstract
Työssä tutkittiin platinaohutkalvon käyttäytymistä vetyperoksidin hapetusreaktion katalysoinnissa alipaineessa. Näytteenä oli kosteusanturielementti, jonka pinnalla oli kulmahöyrystetty huokoinen platinaohutkalvo. Anturielementin aktiivipolymeeri mittasi vettä, ja platinakerroksen oli tarkoitus katalysoida vetyperoksidin hajoamista ja näin ollen estää sen pääsy aktiivipolymeerille. Platinakerroksen toimintaa tutkittiin vertaamalla pinnoitetun anturielementin antamaa vastetta pinnoittamattoman anturielementin vasteeseen, jonka aktiivipolymeeri mittasi siis sekä vettä, että vetyperoksidia. Työn kokeellisessa osuudessa valmistettiin altistuskammio anturielementeille, jolla oli mahdollista saavuttaa alle 1 mbar alipaine, sekä altistaa anturielementit vetyperoksidihöyrylle. Anturielementeille tehtiin monipuolisesti vetyperoksidi- ja alipainealtistuksia, ja samalla tutkittiin pinnoitetun anturielementin vasteen muutosta. Lisäksi irrallisten anturielementtien rakenteellisia muutoksia tutkittiin SEM:illä, EDS:llä sekä optisella mikroskoopilla. SEM- ja EDS-analyysit teetettiin Top Analytica Oy Ab:lla. Kirjallisen selvityksen sekä kokeellisten tulosten avulla saatiin lisättyä ymmärrystä katalyyttien käyttäytymisestä ja niiden katalyyttisen tehon heikkenemisestä erilaisissa olosuhteissa. Lisäksi saatiin tarkempaa kuvaa siitä, miten platinakatalyytti toimii alipaineessa. Työn avulla selvisi myös mahdollisia juurisyitä siihen, miksi alipaineessa platinaohutkalvon katalyysiteho heikkenee ja ohutkalvo alkaa päästää enenevästi vetyperoksidia läpi.The behaviour of platinum thin films for catalysis of hydrogen peroxide was studied under vacuum conditions. The studied sample was a sensor-chip, which was coated with a porous platinum thin film. The active polymer in the chip measured the amount of water vapor, while the platinum layer blocked hydrogen peroxide from entering the active polymer by catalyzing its decomposition reaction. The response from the coated chip was compared to the response of an uncoated chip, which measured both water and hydrogen peroxide. In the experimental part of this thesis, a chamber was constructed where the samples could be exposed to vacuum and hydrogen peroxide vapor. The response of the chips was measured with a great variety of different hydrogen peroxide and vacuum exposures, and the response drift of the coated chip was studied. The samples were also studied for structural changes using SEM, EDS and an optical microscope. The SEM and EDS analyses were conducted at Top Analytica Ltd. analysis laboratory. A better understanding of the behavior of catalysts was acquired from the results and literature research. More information on how platinum catalysts behave in vacuum was acquired from the experimental part of this thesis and possible root causes for degradation of the thin film platinum catalysts in vacuum were found.Description
Supervisor
Karttunen, AnttiThesis advisor
Leppänen, JukkaKeywords
katalyytit, ohutkalvo, vetyperoksidi, juurisyyanalyysi