OPUS 5 – Od centrum aktywnego do reaktora…
projektowanie aktywności katalizatorów z tlenków metali dla nośników strukturalnych o wysokich parametrach transportu masy i ciepła
Projekt naukowy
Tytuł projektu: Od centrum aktywnego do reaktora: projektowanie aktywności katalizatorów z tlenków metali dla nośników strukturalnych o wysokich parametrach transportu masy i ciepła
Celem badawczym projektu jest opracowanie metodyki projektowania aktywnych nanostruktur katalitycznych z zasadowych tlenków metali (Fe, Co, Ni, Cu, Zn) przeznaczonych jako katalizatory utleniania do strukturalnych reaktorów o zwiększonych parametrach transportu masy i ciepła. Projektowanie katalizatorów odbywa się w istocie w trzech skalach: od centrum aktywnego począwszy, przez formowanie katalizatora i nośnika strukturalnego, aż po reaktor katalityczny. Transport masy i ciepła w reaktorach wymusza określoną aktywność katalizatorów i odwrotnie. Z kolei wypracowane struktury geometryczne wypełnień reaktorów, stawiają wysokie wymagania metodom preparatyki, co do jakości, wytrzymałości i grubości nanoszonych warstw.
Bez dogłębnego zrozumienia struktury powierzchni (molekularnej i elektronowej) pracującego katalizatora projektowanie nie jest możliwe. Metodyka projektowania katalizatorów w mikroskali oparta będzie na opracowanej systematyce zasadowych tlenków metali w relacji z tlenkami nośnika (SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, CeO2, zeolity) i cząsteczkami sond powierzchniowych (CH4, CO, CH3OH). Poszczególne kombinacje oceniane będą za pomocą kryteriów ewaluacji reaktorów strukturalnych przygotowanych w oparciu o modele transportowe w reaktorach strukturalnych uwzględniające parametry mikrokinetyczne reakcji testowych utleniania cząsteczek sond.
Dane projektu:
Numer: 2013/09/B/ST8/00171
Kierownik: dr hab. Joanna Łojewska
Przyznana kwota: 809 200 PLN
Rozpoczęcie projektu: 2014-03-17
Czas trwania projektu: 36 miesięcy
Wykłady na zaproszenie:
- Joanna Łojewska, “Nowe i stare rozwiązania do niskotemperaturowego katalitycznego utleniania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń“, zaproszenie od Power and Industry, Konferencja “Metan kopalniany – szanse i zagrożenia”, 8 lutego 2017 Katowice
- Joanna Łojewska, „Coupled AFM/Raman microscopic systems for analysis of solid surfaces” XIVth International Conference on Molecular Spectroscopy From Molecules to Functional Materials 3.09-7.09.2017 – Białka Tatrzańska, Poland
Publikacja wyników projektu w czasopismach:
- Jodłowski, P.J., Jędrzejczyk, R.J., Chlebda, D., Gierada, M., Łojewska, J. In situ spectroscopic studies of methane catalytic combustion over Co, Ce, and Pd mixed oxides deposited on a steel surface (2017) Journal of Catalysis, 350, pp. 1-12. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85017565198&doi=10.1016%2fj.jcat.2017.03.022&partnerID=40&md5=4d59a4e5a4b7677fdb46738efc89cc5c DOI: 10.1016/j.jcat.2017.03.022
- Jodłowski, P.J., Jędrzejczyk, R.J., Gancarczyk, A., Łojewska, J., Kołodziej, A. New method of determination of intrinsic kinetic and mass transport parameters from typical catalyst activity tests: Problem of mass transfer resistance and diffusional limitation of reaction rate (2017) Chemical Engineering Science, 162, pp. 322-331. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85009455695&doi=10.1016%2fj.ces.2017.01.024&partnerID=40&md5=6d8b505a247db91dc6ae5979ec59d128 DOI: 10.1016/j.ces.2017.01.024
- Jodłowski, P.J., Jędrzejczyk, R.J., Chlebda, D., Tyczkowski, J., Kryca, J., Kołodziej, A., Łojewska, J. Structure Effects on Activity of Plasma Deposited Cobalt Oxide Catalysts for VOC Combustion (2017) Topics in Catalysis, 60 (3-5), pp. 318-325. Cited 1 time. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85017015102&doi=10.1007%2fs11244-016-0618-7&partnerID=40&md5=62dc12705a2c3c4ba91a9e1c0cad6529 DOI: 10.1007/s11244-016-0618-7
- Kryca, J., Iwaniszyn, M., Piątek, M., Jodłowski, P.J., Jędrzejczyk, R., Pędrys, R., Wróbel, A., Łojewska, J., Kołodziej, A. Structured Foam Reactor with CuSSZ-13 Catalyst for SCR of NOx with Ammonia (2016) Topics in Catalysis, 59 (10-12), pp. 887-894. Cited 1 time. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84977103560&doi=10.1007%2fs11244-016-0564-4&partnerID=40&md5=96260a28e284f68ae81fa4766b94f894 DOI: 10.1007/s11244-016-0564-4
- Kryca, J., Jodłowski, P.J., Iwaniszyn, M., Gil, B., Sitarz, M., Kołodziej, A., Łojewska, T., Łojewska, J. Cu SSZ-13 zeolite catalyst on metallic foam support for SCR of NOx with ammonia: Catalyst layering and characterisation of active sites (2016) Catalysis Today, 268, pp. 142-149. Cited 4 times. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84953775886&doi=10.1016%2fj.cattod.2015.12.018&partnerID=40&md5=867799b49ff3aac69bfd3c18b4940dfe DOI: 10.1016/j.cattod.2015.12.018
- Jodłowski, P.J., Chlebda, D., Piwowarczyk, E., Chrzan, M., Jędrzejczyk, R.J., Sitarz, M., Węgrzynowicz, A., Kołodziej, A., Łojewska, J. In situ and operando spectroscopic studies of sonically aided catalysts for biogas exhaust abatement (2016) Journal of Molecular Structure, 1126, pp. 132-140. Cited 4 times. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84989209093&doi=10.1016%2fj.molstruc.2016.02.039&partnerID=40&md5=20d3ec26a352c14af394e2d219388613 DOI: 10.1016/j.molstruc.2016.02.039
- Jodłowski, P.J., Chlebda, D.K., Jędrzejczyk, R.J., Dziedzicka, A., Kuterasiński, Ł., Sitarz, M. Characterisation of well-adhered ZrO2 layers produced on structured reactors using the sonochemical sol–gel method (2018) Applied Surface Science, 427, pp. 563-574.
https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85027578907&doi=10.1016%2fj.apsusc.2017.08.057&partnerID=40&md5=0ef467a7d4b684dd156f25d1b02c22d2
DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.08.057
Prezentacja wyników projektu na konferencjach:
- J. Jodłowski, R.J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, M. Gierada, J. Łojewska, “In situ spectroscopic studies of methane catalytic combustion over Co, Ce, and Pd mixed oxides deposited on a steel surface”, XIVth International Conference on Molecular Spectroscopy From Molecules to Functional Materials 3.09-7.09.2017 – Białka Tatrzańska, Poland
- M. Chrzan, D. Chlebda, P. Jodłowski, E. Salamon, J. Łojewska, “In situ FTIR study on active centers of metal oxide catalysts for methane combustion”, XIVth International Conference on Molecular Spectroscopy From Molecules to Functional Materials 3.09-7.09.2017 – Białka Tatrzańska, Poland
- J. Łojewska, M. Chrzan, P. Jodłowski, D. Chlebda, A Kołodziej, “Operando spectroscopic studies on methane oxidation over Pd, Fe, Co, Ni oxides supported cataysts”, 8th World Congress on Oxidation Catalysis, 3-8 września 2017, Kraków
- J. Łojewska, A. Kołodziej, B. Gil, R. Jędrzejczyk, P. Jodłowski, D. Chlebda; “Multifunctional silver catalysts based on zeolites for low temperature oxidation of VOC”; XLIX Ogólnopolskie Kolokwium Katalityczne, Kraków 15-17 Marca 2017
- E. Piwowarczyk, M. Chrzan, D. Chlebda, P. Jodłowski, J. Łojewska, „Synteza, aktywacja i regeneracja katalizatora kobaltowo palladowego do utleniania metanu”; Sympozjum „Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej”, 13-16 czerwca 2016, Dębowiec, Polska
- M .Chrzan, E. Piwowarczyk, D. Chlebda, M. Kasza, P. Jodłowski, J. Łojewska, Badania in situ FTIR centrów aktywnych typowych nośników używanych w katalizie; Sympozjum „Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej”, 13-16 czerwca 2016, Dębowiec, Polska
- K. Chlebda, M. Chrzan, E. Piwowarczyk, P. J. Jodłowski, J. Łojewska, Badania in situ reakcji utleniania metanu; Sympozjum „Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej”, 13-16 czerwca 2016, Dębowiec, Polska
- A. Knapik, P. Jodłowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, „Zimna Plazma jako narzędzie Inżynierii Molekularnej, Badania in situ kalcynacji blachy kantalowej używanej do formowania nośników strukturalnych”, Dębowiec, Polska, 13-16.06.2016
- I. Iwaniszyn, J. Łojewska, A.Kołodziej’ “Novel intense metallic monolith for automotive applications: experimental versus numerical studies” Book of Abstracts of International Symposium on Air & Water Pollution Abatement Catalysis AWPAC, Kraków 2014 – referat
- J. Łojewska, A. Kołodziej, A. Knapik, P. Jodłowski, J. Kryca, R. Jędrzejczyk, Od reaktora do centrum aktywnego: katalizatory strukturalne do usuwania spalin, Nauka i przemysł – metody spektroskopowe w praktyce, nowe wyzwania i możliwości, Lublin 10-12.06.2014 r. – referat
- A. Chrzan, E. Salamon, D.K. Chlebda, P.J. Jodłowski, J. Łojewska; Badania centrów aktywnych katalizatorów tlenkowych za pomocą cząsteczek sond; XLIX Ogólnopolskie Kolokwium Katalityczne, Kraków 15-17 Marca 2017
- P. Jodłowski, R.J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, M. Gierada, J. Łojewska, In situ spectroscopic studies of methane catalytic combustion over Co, Ce, and Pd mixed oxides deposited on a steel surface; XLIX Ogólnopolskie Kolokwium Katalityczne, Kraków 15-17 Marca 2017
- E. Piwowarczyk, M. Chrzan, D. Chlebda, P. J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, J. Łojewska; Characterization of cobalt-palladium catalysts for a catalytic combustion of methane; IV Łódzkie Sympozjum Doktorantów Chemii, Łódź 12‑13 maja 2016
- M. Chrzan, E. Piwowarczyk, D. Chlebda, P. J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, J. Łojewska; Characteristics of metallic structured catalysts for the reaction of methane catalytic combustion; IV Łódzkie Sympozjum Doktorantów Chemii, Łódź 12‑13 maja 2016
- D.K. Chlebda, P. J. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, M. Chrzan, E. Piwowarczyk, J. Łojewska, Sonically aided nanocatalysts – new materials for biogas exhaust abatement; IV Łódzkie Sympozjum Doktorantów Chemii, Łódź 12‑13 maja 2016
- J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, D. Chlebda, E. Piwowarczyk, M. Chrzan, J. Kryca, M. Iwaniszyn, A. Kołodziej, J. Łojewska: Sonically aided catalysts for biogas exhaust abatement: experiments and modeling, International Conference on Structured Catalysts and Reactors, 22-24.06.2016, Donostia-San Sebastian, Spain
- J. Łojewska, R. Jędrzejczyk, T. Łojewski, J. Thomas, D. Pawcenis, A. Kołodziej, “International Conference on Structured Catalysts and Reactors, Low temperature oxidation catalyst based on silver exchanged zeolite”, International Conference on Structured Catalysts and Reactors, 22-24.06.2016, Donostia-San Sebastian, Spain
- J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, D. Chlebda, E. Piwowarczyk, M. Chrzan, M. Sitarz, J. Łojewska: Sonochemical synthesis of metal oxide catalysts for methane catalytic combustion: in situ and operando spectroscopic studies, French Conference on Catalysis (FCCat 1), 23 – 27.05.2016, Fréjus, France
- M. Chrzan, D. Chlebda, E. Piwowarczyk, P. J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, J. Łojewska; Katalityczne dopalanie metanu z użyciem katalizatorów strukturalnych: charakterystyka spektroskopowa technikami UV-VIS i XRF; Konferencja Mała Wielka Nauka, 10-11 grudnia 2015 r., Łódź
- E. Piwowarczyk, M. Chrzan, D. Chlebda, P. J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, J. Łojewska; Charakterystyka metalicznych katalizatorów strukturalnych dla katalitycznego spalania biogazu; Konferencja Mała Wielka Nauka, 10-11 grudnia 2015 r., Łódź
- P. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, M. Chrzan, E. Piwowarczyk, J. Tyczkowski, J. Kryca, A. Kołodziej, J. Łojewska; Plasma deposited cobalt oxide structured catalyst for VOC combustion from biogas fuelled engines; Tenth International Congress on Catalysis and Automotive Pollution Control CAPOC 10, October 28th – 30th, 2015, Brussels, Belgium;
- J. Kryca, M. Iwaniszyn, P.J. Jodłowski, D. Chlebda, R. Pędrys, A. Wróbel, T. Łojewska, A. Kołodziej, J. Łojewska; “Structured foam reactor with CuSSZ-13 catalyst for SCR of NOx with ammonia. Kinetic and mass transport results”; Tenth International Congress on Catalysis and Automotive Pollution Control CAPOC 10, October 28th – 30th, 2015, Brussels, Belgium;
- J. Jodłowski, Ł. Szyszka, D. Chlebda, E. Piwowarczyk, M. Chrzan, R. Jędrzejczyk, M.Sitarz, M. Iwaniszyn, A. Kołodziej, J. Łojewska; In Situ and Operando Spectroscopic Studies of Sonically Aided Catalysts for Biogas Exhaust Abatement; International Conference on Molecular Spectroscopy, Wrocław September 09-13, 2015
- P. Jodłowski, D. Chlebda, R. J. Jędrzejczyk, E. Piwowarczyk, M. Chrzan, J. Tyczkowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, 2D in situ Correlation Spectroscopic study of catalytic combustion of VOC`s over plasma deposited cobalt oxide structured catalyst, 12th International Conference on Catalysis in Membrane Reactors, Szczecin 22-25.06.2015;
- P. Jodłowski, A. Knapik, D. Chlebda, M. Chrzan, R.Kapica, J. Tyczkowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, „VOC combustion effect of grain size of cobalt spinel catalyst deposited by low temperature plasma on metallic structured supports”, 12th International Conference on Catalysis in Membrane Reactors, Szczecin 22-25.06.2015;
- P. Jodłowski, A. Knapik, D. Chlebda, E.Piwowarczyk, A. Kołodziej, J. Łojewska, „Kinetic approach to evaluation of activity and mass transport in reactors in structured catalysts for VOC combustion”, 12th International Conference on Catalysis in Membrane Reactors, Szczecin 22-25.06.2015;
- J. Kryca, P. J. Jodłowski, B. Gil, M. Sitarz, D. Chlebda, R. J. Jędrzejczyk, A.Kołodziej, J. Łojewska, „Cu SSZ-13 zeolite catalyst on metallic foam support for SCR of NOX with ammonia: catalyst layering”, 12th International Conference on Catalysis in Membrane Reactors, Szczecin 22-25.06.2015;
- DK. Chlebda, M. A. Chrzan, E. Piwowarczyk, P. J. Jodłowski, R.J. Jędrzejczyk, J.Łojewska, „A spectroscopic characterization of structured catalysts for catalytic combustion of methane”, IX Kopernikanskie Seminarium Doktoranckie, 24-26 czerwca 2015 r. Toruń
- J. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, E. Piwowarczyk, M. Chrzan, J. Łojewska; In situ spectroscopic investigation of the active intermediates during catalytic combustion of methane over structured cobalt based catalysts; Fifth International Conference on Operando Spectroscopy – Operando V; May 17-21, 2015; Deauville, France;
- A. Chrzan, D. K. Chlebda, E. Piwowarczyk, P. J. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, J. Łojewska; Methane catalytic combustion over structured catalysts: a spectroscopic characterization by UV-Vis and XRF spectroscopy, III Łódzkie Sympozjum Doktorantów Chemii, 27‑28 kwietnia 2015, Wydział Chemii Uniwersytetu Łódzkiego, Ul. Tamka 12, Łódź;
- E. Piwowarczyk, D. K. Chlebda, M. Chrzan, R. J. Jędrzejczyk, P. J. Jodłowski, J. Łojewska, Characteristics of metallic structured catalysts for catalytic combustion of biogas; European Young Engineers Conference, 27-29 April 2015, Warsaw, Poland;
- J. Jodłowski, R.J. Jędrzejczyk, J. Ochońska-Kryca, D. Chlebda, A. Knapik, A. Wach, P. Kuśtrowski, P. Stelmachowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, “Reaction rate in structured reactors: analytical: Methods for determination of catalyst amount”, “CHEMREACTOR-21″, Delft September 22-25, 2014;
- P. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, D. Chlebda, J. Kryca, A. Knapik, K. Kurleto, A. Kołodziej, J. Łojewska, Methane catalytic combustion over structured reactors: kinetics and reaction mechanisms, AWPAC 2014 3rd International Symposium On Air & Water Pollution Abatement Catalysis, Kraków 1-5.09.2014;
- J. Kryca, M. Iwaniszyn, M. Piątek, P.J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, A. Kołodziej, J. Łojewska, „Structured foam reactor with Cu-SSZ13 catalyst for SCR of NOx with ammonia”, AWPAC 2014 3rd International Symposium On Air & Water Pollution Abatement Catalysis, Kraków 1-5.09.2014;
- P. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, J. Ochońska-Kryca, A. Knapik, A. Wach, P.Kuśtrowski, P. Stelmachowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, “Spektroskopowe i mikroskopowemetody analizy katalizatorów: aktywność i mechanizm reakcji dopalania metanu”, VII Ogólnopolskie Sympozjum Nauka i Przemysł – metody spektroskopowe w praktyce, nowe wyzwania i możliwości, Lublin 10-12 June 2014
- P. Jodłowski, R. J. Jędrzejczyk, D. Chlebda, J. Ochońska-Kryca, A. Knapik, A. Wach, P. Kuśtrowski, P. Stelmachowski, A. Kołodziej, J. Łojewska, “Jakościowe i ilościowe techniki analityczne: charakterystyka dystrybucji materiału aktywnego w katalizatorach”, VII Ogólnopolskie Sympozjum Nauka i Przemysł – metody spektroskopowe w praktyce, nowe wyzwania i możliwości, Lublin 10-12 June 2014
- J. Łojewska, A. Kołodziej, A. Knapik, P. Jodłowski, J. Kryca, R. Jędrzejczyk, „Od reaktora do centrum aktywnego: katalizatory strukturalne do usuwania spalin”, VII Ogólnopolskie Sympozjum Nauka i Przemysł – metody spektroskopowe w praktyce, nowe wyzwania i możliwości, Lublin 10-12 June 2014,
- R. Jędrzejczyk, P. J. Jodłowski, D. Chlebda, J. Łojewska, “Analysis of metal distribution in active catalysts for methane combustion”, School of Molecular Sieves – Catalysis Prague, J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry, 17-18 March 2014,
- P. Jodłowski, R.J. Jędrzejczyk, J. Ochońska – Kryca, J. Łojewska, „Characterisation of catalysts based on metal doped zeolites methane combustion by DRIFT spectroscopy”, School of Molecular Sieves – Catalysis Prague, J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry, 17-18 March 2014
- A. Rogulska, A. Knapik, J. Łojewska, “In situ Spectroscopic Studies of Supported Mo/ZSM-5 Catalyst: Probing the Active Sites by Methanol Adsorption“, 6th International FEZA Conference, Leipzig, Germany 2014
- A. Kołodziej, A. Burghardt, M. Iwaniszyn, J. Kryca, P. Jodłowski, J. Łojewska, Structured reactors optimization: entropic approach. Book of Abstracts of XXI International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-21, Delft, Netherland 2014
- M. Iwaniszyn, J. Łojewska, A. Kołodziej: Flow resistance and heat transfer in short channels of metallic monoliths: experiments versus CFD. Book of Abstracts of International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-21, Delft, Netherland 2014
- J.Kryca, P.J. Jodłowski, R. Jędrzejczyk, M. Iwaniszyn, M. Piątek, M.Sitarz, A. Kołodziej, J. Łojewska, Characterization and kinetic studies of deNOx reaction over Cu-SSZ-13 synthesized on metallic foams. Book of Abstracts of XXI International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-21, , Delft, Netherland 2014
- M. Piątek, M. Iwaniszyn, A. Gancarczyk, J. Kryca, P.J.Jodłowski, S. Kolaczkowski, R. Pędrys, J. Łojewska, A. Kołodziej, “Flow resistance, transport and morphology of metallic foams applied as catalyst carrier’; XXI International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-21, , Delft, Netherland 2014