REZULTATE

Etapa 1

· S-au preparat nanoagrgati metalici de aur si platina prin metodele de impregnare si coprecipitare;

· S-au realizat masuratori de difractie de raxe X folosind radiatia clasica pentru sistemele preparate;

· S-a realizat fundamentarea matematica a tehnicilor de aproximare analitica si numerica a profilelor de difractie de raze X prin distributiile Cauchy si Voigt;

· S-a analizat efectul sinergetic al sistemelor investigate indus de suporti oxidici multipli.

Etapa 2

· S-a dezvoltat modelul teoretic Warren-Averbach generalizat pentru determinarea nanostructurii globale a nanocristalitelor metalice de Au si Pt;

· Fundamentarea matematica a tehnicilor de aproximare analitica si numerica a profilelor de difractie de raze X prin distributiile Cauchy, Gauss, Voigt si Pearson VII;

· S-a conceput un produs software in limbajele de programare Maple si Gnuplot in vederea determinarii structurii globale a naoclusterilor metalici prin tratarea analitica si numerica a modelului teoretic.

Etapa 3

Etapa a treia a avut ca si scop prepararea de noi catalizatori folositi in protectia mediului si caracterizarea structurala si electronica a acestora.

Metodele care s-au utilizat pentru preparare sunt metoda bazata pe schimbul ionic in solutie apoasa (IA) si metoda depunerii chimice din faza de vapori (CV). Ca material precursor pentru fier s-a utilizat sulfatul feros (FeSO₄.7H₂O) pentru metoda IA iar clorura ferica (FeCl₃) pentru metoda CV. Continutul de fier din catalizatori s-a calculat a fi cuprins intre 2 si 5,5%,corespunzand unei cantitati de Fe₂O₃ cuprinsa intre 3-8%. S-au preparat 3 probe prin fiecare metoda cu continut diferit de fier si oxid de fier. Proprietatile zeolitului utilizat ca suport in prepararea probelor de catalizatori au fost: diametrul porilor 5Å, volumul de mezopori 0.062 cm³/g, volumul de micropori 0.176 cm³/g iar aria de suprafata aproximativ 571 m²/g.

Structura cristalina globala a fost determinata prin metoda difractiei de raze X pe pulberi. In urma procesarii spectrelor de difractie s-a constatat ca dimensiunea medie a cristalitelor de Fe₂O₃ a fost cuprinsa in intervalul de 300-500 Å. In acest caz s-a considerat ca nu sunt necesare investigatii suplimentare pentru determinarea parametrilor de microtensiune si a probabilitatilor globale de defecte. Proprietatile magnetice au fost investigate prin analiza curbei de magnetizare in functie de campul magnetic aplicat de unde s-a constatat ca probele investigate nu au o comportare superparamagnetica.

Cea de a doua activitate a constat in determinarea modelului experimental optim pentru inregistrarea spectrelor de difractie si spectroscopie de absorbtie de raze X prin utilizarea radiatiei sincrotronice. In urma deplasarii la Institutul de Fizica Energiilor Inalte in cadrul Laboratorului Natinal de Utilizare a Radiatiei Sincrotronice din Beijing (BSRF) conform protocoalelor de lucru la instalatia de difractie de raze X pe pulberi (XRD), respectiv la cea de spectroscopie de absorbtie de raze X s-au conceput modelele experimentale. In cadrul masuratorilor XRD in functie de lungimea de unda a radiatiei incidente monocromatice s-au determinat intervalele unghiulare, pasul precum si timpul aferent fiecarei masuratori. In cadrul celui de al doilea tip de masuratori in functie de muchia de absorbtie, concentratia elementului chimic si cantitatea de substanta s-a ales tipul de masuratoare prin transmisie, respectiv flourescenta. Detectia radiatiei incidente, transmise sau de fluorescenta a fost realizata cu ajutorul camerelor de ionizare. In ambele cazuri s-au luat toate masurile pentru a se obtine un raport semnal zgomot cat mai favorabil.

S-a elaborat modelul de structura locala pe baza procesarii datelor experimentale de spectroscopie EXAFS pentru catalizatori de aur. Modelul de structura locala a constat in determinarea numarului de atomi din prima sfera de coordinare a atomului de aur precum si a razelor. S-a pus in evidenta o reducere considerabila a numarului de atomi din prima sfera de coordinare ca efect al interactiunii puternice dintre atomii de aur cu cei ai suportului/suportilor oxidici.Razele de coordinare insa nu se modifica fata de sistemul standard ca dovada aurul suportat nu-si schimba proprietatile metalice. Rezultatele de structura locala sunt intr-o concordanata deplina cu cele obtinute din analiza structurii globale prin metoda difractiei de raze X.

Analiza structurii electronice a atomilor activi de Au s-a bazat pe studiului formei muchiei muchiilor L_III de absorbtie de raze X. S-au pus in evidenta toate tranzitiile electronice ce au loc in procesul de absorbtie si anume: 2p_3/2 in continuu, 2p_3/2 in 6s, 2p_3/2 in 6d_5/2 si 2p_3/2in 6d_3/2. Parametrii ce caracterizeaza aceste tranzitii electronice au fost determinati pe baza produsului software coceput in limbajul GnuPlot si implementat cu ajutorul spectrelor de absorbtie inregistrate in vecinatatea muchiei L_III.

S-a actualizat pagina web a proiectului http://www.itim-cj.ro/PNCDI/tocsem/

Etapa 4

Pentru atingerea primului obiectiv al etapei proiectului s-a elaborat, testat si implementat un produs software aferent procesarii datelor experimentale obtinute prin metodele experimentale de difractie de raze X si spectroscopie de absorbtie de raze X folosind radiatia sincrotronica.

Informatiile de structura globala au fost obtinute prin analiza Warren-Averbach care in esenta se bazeaza pe metoda transformatei Fourier pentru rezolvarea ecuatiei de baza a spectroscopiei asociate catalizatorilor de platina suportati pe oxizi de aluminiu, siliciu si titan. Modelul de structura locala a fost investigat prin analiza structurii extise a muchiei L_III a platinei pentru aceleasi sisteme pentru care s-a elaborat structura globala. Modelul structural s-a bazat pe aproximarea locala si globala, a transformatei Fourier directe si inverse, pe metode de optimizare a semnalului teoretic care trebuie sa concorde ca si forma si valori cu cel experimental. Informatiile de structura locala constau in determinarea numarului de atomi din prima sfera de coordinare precum si razelor acestora. Modificarile de structura locala au atestat faptul ca sistemele investigate poseda proprietati catalice. Din zona aferenta ce descrie muchia L_III de absorbtie sau determinat parametrii ce descriu probabilitatile de tranzitie electronica care au loc in procesul de absorbtie de raze X. Este important de semnalat faptul ca modificarile valorilor parametrilor ce descriu aceste tranzitii descriu caracterul intrinsec al interactiunii dintre metalul activ in cazul acesta atomii de platina respectiv suportul oxidic.

Descrierea proprietatilor catalitice ale acestor sisteme a fost pusa in evidenta si prin metoda teoretica a functionalei de densitate (Density Fuctional Theory). Aceasta metoda des utilizata in fizica si chimia cuantica a aratat ca pentru un cluster atomic de aur sau platina a carui structura a fost determinate prin metoda spectroscopiei de absorbtie de raze X are o densitate in exces de sarcina electrica capabila sa asigure interactiunea electrostatica dintre clusterul metalic, suportul oxidic precum si reactanti.

S-a analizat corelarea rezultatelor de structura prin difractie de raze X cu cele obtinute prin masuratori de magnetizare.

De mentionat faptul ca s-a realizat verificarea practica a functionalitatii catalizatorilor in vederea elaborarii tehnologiei de obtinere si investigarea posibilitatilor pe viitor de transfer tehnologic la potentiali beneficiari. Din punct de vedere al performantelor catalizatorilor preparati s-a observat o activitate relativ buna data de diminuarea conţinutului în agenţii nocivi SO₂ şi NO₂, din gazele de ardere la trecerea acestora prin instalaţia ce contine acesti catalizatori. S-a observat o uşoară scădere a performanţelor în diminuarea conţinutului în agenţii nocivi SO₂ şi NO₂, la trecerea prin instalaţie, cu creşterea presiunii şi debitului fluxului de gaz, acest fenomen datorându-se influenţelor exercitate de componenţii majoritari (O₂, N₂ şi CO₂) în coloanele de separare. O comportare mult mai eficienta a catalizatorilor s-a observat in procesul de descompunere catalitica a deseurilor din plastic.