Preparation of noble metal catalysts by Atomic Layer Deposition

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Author
Date
2005
Department
Kemian tekniikan osasto
Major/Subject
Teknillinen kemia
Mcode
Kem-40
Degree programme
Language
en
Pages
x + 73 s. + liitt. 6
Series
Abstract
Diplomityön kirjallisuusosassa selvitettiin heterogeenisten iridiumkatalyyttien valmistus- ja karakterisointimenetelmiä sekä käyttöä. Yleisin valmistustapa on impregnointi. Yleisimpiä karakterisointimenetelmiä ovat kemisorptiomittaukset, IR-spektroskopia sekä mikroskooppiset menetelmät. Toistaiseksi ainoa iridiumkatalyyttien kaupallinen sovellus on hydratsiinin hajoamisreaktio, jota hyödynnetään avaruusaluksissa. Kokeellisessa osassa valmistettiin iridiumnäytteitä gamma-alumiinioksidi- ja silikakantajille atomikerroskasvatustekniikalla (ALD, Atomic Layer Deposition), joka on saturoituviin kiinteäkaasureaktioihin perustuva menetelmä. Valmistetut näytteet analysoitiin IR:llä muodostuneiden pintarakenteiden määrittämiseksi. Prekursoreina käytettiin iridiumasetyyliasetonaattia, Ir(acac)3, ja asetyyliasetonia, Hacac. Ir(acac)3 reagoi gamma-alumiinioksidin hydroksyyliryhmien kanssa ja saturoituneet näytteet saatiin reaktiolämpötiloissa 200 °C ja 250 °C. Silikakantajalla saturoituneita näytteitä ei saatu, vaikka lähtöaineen annostusta lisättiin. Ir(acac)3:n ja alumiinioksidikantajan välisessä reaktiossa vapautuu Hacac:ia, joka todennäköisesti reagoi edelleen kantajan kanssa. Hacac ei reagoi silikakantajan kanssa. Hacac-käsittely ennen Ir(acac)3 :n höyrystämistä pienentää iridiumpitoisuutta merkittävästi alumiinioksidikantajalla. Alumiinioksidinäytteiden IR-spektreissä nähdään Ir(acac)x ja Al(acac)x -rakenteita. Spektreistä voidaan myös havaita kantajalle kiinnittyneitä asetaatteja sekä iridiumille adsorboitunutta CO :ta. Nämä viittaavat Hacacin ja kantajan väliseen reaktioon sekä pinnalla tapahtuviin jatkoreaktioihin. Silika-näytteillä nähdään vain Ir(acac)x -rakenteita. Näytteiden aktivointikäsittelyä ja acac-ligandien poistumista hapetuksella ja pelkistyksellä tutkittiin IR-laitteen reaktiokammiossa. Tuotekaasuvirta analysoitiin massaspektrometrillä. Hapetuksen päätuotteet kaikilla näytteillä olivat CO2 ja vesi ja pelkistyksen päätuotteet metaani ja vesi. Parhaiten ligandit poistuivat hapettamalla. Hacac-käsitellyille alumiinioksidinäytteille jäi hiilipitoisia jäämiä, todennäköisesti asetaatteja, kaikkien käsittelyiden jälkeen. Al(acac)x-rakenteet reagoivat ilmeisesti korkeammissa lämpötiloissa edelleen asetaateiksi, joita on vaikea saada poistettua. Silikanäytteillä tällaisia rakenteita ei muodostu ollenkaan.
Description
Supervisor
Krause, Outi
Thesis advisor
Lindblad, Marina
Keywords
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451755
Collections
[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK