Synthesis and characterization of manganese-based oxide systems, modified with potassium, used as catalysts for combustion of soot, emitted by Diesel engine cars

Celem ogólnym niniejszej pracy było zaproponowanie formuły katalizatorów potencjalnie aktywnych w reakcji dopalania sadzy z silników Diesla, opartej na modyfikowanych tlenkach manganu promowanych potasem. Cel ten został osiągnięty przez realizację następujących celów szczegółowych: syntezę metodą hydrotermalną ze wspomaganiem mikrofalowym dwóch mieszanych tlenków potasowo-manganowych: birnesytu i kryptomelanu, jako preparatów referencyjnych, optymalizację syntezy w kierunku wyższej wydajności, domieszkowanie obu tlenków kobaltem, charakterystykę strukturalną (XRD), skład chemiczny (XRF), charakterystykę funkcjonalną (IR-ATR, UV/Vis-DR) oraz badanie stabilności termicznej (TGA) otrzymanych próbek. W toku przeprowadzonych badań potwierdzono uzyskanie czystych fazowo referencyjnych preparatów birnesytu i kryptomelanu. Stwierdzono ponadto, iż modyfikacja syntezy oraz domieszkowanie kobaltem nie zmienia struktury obu rodzajów badanych układów oraz nie wpływa na właściwości powierzchniowe kryptomelanu. Wprowadzenie dopanta modyfikuje natomiast właściwości birnesytu, co prowadzi do obniżenia stabilności preparatów domieszkowanych kobaltem. Przeprowadzenie wyżej opisanych badań pozwoliło ocenić rolę wprowadzonych domieszek oraz określić ich status w strukturze układów manganowych.The main aim of this study was to propose a formula of systems potentially active in soot combustion, based on potassium doped modified manganese oxides. This main aim was achieved by realizing several operational goals: synthesis of two mixed potassium-manganese oxides (birnessite and cryptomelane), as reference samples by using microwave-assisted hydrothermal treatment, optimization of the synthesis toward higher yield, doping of both manganese oxides with cobalt additives, structural characteristics(XRD), chemical composition(XRF), functional characteristics(IR-ATR, UV/Vis-DR) and thermal gravimetric analysis(TGA) of the synthesized samples. During the research a presence of single-phase birnessite and cryptomelane samples was confirmed. Synthesis optimization toward larger yield and cobalt-doping do not modify neither the structure nor surface properties of the investigated systems. However cobalt-doping modifies birnessite properties which leads to a lowering of thermal stability of this compound. This study contribute datelucidation of a role of dopants and at determination of their status in manganese-based compound structure