Kutatási stratégia, kutatási témák
Az osztály fő kutatási tevékenysége nanostruktúrált katalizátorok tervezésére és jellemzésére irányul, ami magában foglalja
- hordozós egy és kétfémes nanorészecskék kialakulásának és stabilitásának vizsgálatát,
- új, nagy aktivitású nanostruktúrált kompozit katalizátorok kifejlesztése tudományos alapjainak mélyebb megismerését,
- a katalizátorok szerkezete és katalitikus tulajdonságai közötti összefüggés megismerését különböző reakciókban, lehetővé téve a felületi reaktivitás befolyásolását.
Nanoméretű (1-2 nm) fém és oxid részecskék (quantum dots) morfológiai és elektronos tulajdonságai alapvetően eltérőek a nagy részecskéikétől a rövidtávú rendezettség, vegyértéksáv tulajdonságok, felületi koordináció stb. tekintetében, és stabilitásuk sokkal kisebb a tömbi jellegű formájukhoz képest. Az összetett többkomponensű kompozit katalizátor rendszerekben a nanoszerkezetek előbbi tulajdonságai elsődleges fontosságúak speciális aktivitás és szelektivitás elérésében különböző katlitikus folyamatokban. A hordozós katalizátorok impregnáláson alapuló klasszikus preparálási technikái nem mindig elég hatékonyak a kis részecskék előállítására. Szükséges nem klasszikus kémiai és fizikai preparálási módszerek alkalmazása is mint depozíció-precipitáció, együttlecsapás, kolloidális fém-, fémoxid ill. -hidroxid adszorpciója folyadékfázisú redukcióval ill.hidrolízissel létrehozott szolokból, részecskenövesztés pórusos hordozóban, depozíció gőzfázisból, lézerimpulzusos depozíció (PLD) stb. A fém nanorészecskék kémiailag és fizikailag is funkcionalizálhatók. Módosíthatjuk (i) második fém hozzáadásával, (ii) promotor molekulákkal és (iii) a hordozó módosításával.
Különböző kísérleti módszereket alkalmazunk az egy- és kétfémes részecskék kialakulásának molekuláris szintű megértésére, migrációjának, szegregációjának, oxidációs állapotának, és stabilitásának vizsgálatára, hogy viselkedésüket előre tudjuk jelezni.
Jelentős kutatási területünk a nagy szelektivitású katalizátorok kialakulása felületkémiai hátterének vizsgálata, a különböző tényezők, mint a perkurzor depozíció, kalcinálás, redukció, hordozó előkezelés stb. a katalizátor állapotára kifejtett hatásának felderítése.
A vizsgált katalitikus folyamatok a zöld kémia (enantioszelektív hidrogénezés), C1 kémia (metán száraz reformálása), környezeti kémia (szennyvíztisztítás katalitikus levegős nedves oxidációval, metán és N2O reakciója) ill. az alternatív energiatermelés (PROX, tüzelőanyagcella elektrodkatalizátorok) területéhez tartoznak.
A katalizátor rendszereket különböző vizsgálati módszerekkel jellemezzük. BET módszert alkalmazunk a katalizátorok fajlagos felületének, röntgen fluoreszcencia spektroszkópiát (XRF), ICP-MS vagy prompt gamma aktívációs analízis módszereket a minták elemi összetételének meghatározására. A kristályos fázisokat röntgendiffrakcióval (XRD) jellemezzük. A hőmérséklet-programozott oxidációval, redukcióval, bontással (TPO, TPR, TPD) a fém és oxid komponenseket ill. pl. fém-organikus prekurzorokat, O2, H2 és CO kemiszorpciójával és hőmérséklet-programozott deszorpciójával a felületi fématomokat jellemezzük és mérjük. Röntgen- és ultraibolya fotoelektronspektroszkópiai, (XPS, UPS) és Auger elektronspektroszkópiai (AES) vizsgálatokat végzünk az atmoszférikus előkezelő kamrával felszerelt ESCA berendezéseinkkel a katalizátor felületi összetételének és vegyértékállapotának felderítésére a katalizátorelőkezelés és a katalitikus folyamat különböző fázisaiban. Fourier transzformációs infravörös spektroszkópiát (FTIR) alkalmazunk a katalizátorok és felületi intermedierek jellemzésére adszorpció és reakció körülmények között fűthető, kontrollálható atmoszférájú cellában. A katalitikus folyamatok tanulmányozására izotópjelzéses vizsgálatok is végezhetők deutériummal, 13C, 14C és 35S izotópokkal jelzett anyagokkal.
1. Aszimmetrikus C=C kötés hidrogénezés Pd katalizátorokon
Új kutatási terület az osztályon. A C=C kötés aszimmetrikus hidrogénezésében a kiralitás forrása lehet királis módosító vagy adalék, ez utóbbit sztöchiometrikus mennyiségben alkalmazva. Az aszimmetrikus indukciót befolyásolják a katalizátor tulajdonságai, a kutatómunkában ezért a katalizátorkészítés, a hordozó és az előkezelések hatását vizsgáljuk az ee változására. A katalizátorok tulajdonságait különböző módszerekkel vizsgáljuk (BET, kemiszorpció, TPD, TPR, XPS), hogy meghatározzuk mely jellemzőkhöz köthető az aszimmetrikus indukció változása.
Publikációkat mutat / elrejt
- A. Tungler, G. Fogassy:
Catalysis with supported palladium metal, selectivity in the hydrogenation of C=C, C=O and C=N bonds, from chemo- to enantioselectivity
J. Mol. Catal.A, Chemical, 173 (1-2): 231-247 (2001)
- V. Háda, A. Tungler, L. Szepesy:
Chemo- and diastereoselectivity in the heterogeneous catalytic hydrogenation of 2,2’-pyridoin and its derivatives
J of Catalysis, 209, 472-479 (2002)
- Sipos E, Tungler A, Bitter I, M. Kubinyi.:
(S)-alpha,alpha-diphenyl- and (S)-alpha, alpha-dinaphthyl-2-pyrrolidinemethanol as chiral modifiers in asymmetric heterogeneous catalytic hydrogenation of isophorone
J Mol. Catal., A-CHEM 186 (1-2): 187-192 JUL 22 2002
- G. Fogassy, A. Tungler, A. Lévai:
Enantioselective hydrogenation of exocyclic, -unsaturated ketones: Part III. Hydrogenation with Pd in the presence of cinchonidine
J Mol. Catal., A-CHEM 192, 189-194, (2003)
- É. Sipos, A. Tungler, I. Bitter:
(S)-Proline based chiral modifiers
J Mol. Catal., A-CHEM, 198 (2003) 167-173
- É. Sípos, A. Tungler, G. Fogassy:
New substrates and modifiers in the enantioselective heterogeneous catalytic hydrogenation of the C=C double bond
J. Mol. Catal. A. Chem. 216, (2004) 171-180
- Tungler, A. , Sipos, E, Háda, V.:
Heterogeneous catalytic asymmetric hydrogenation of the C=C bond
Curr. Org. Chem., 10 (13): 1569-1583 SEP 2006
- Fodor Mátyás, Tungler Antal, Vida László:
Asymmetric hydrogenation of isophorone in the presence of (S)-proline: revival of a 20 years old reaction
Catalysis Today 140:(1-2) pp. 58-63. (2009)
- Győrffy N., Tungler A., Fodor M.:
Stereodifferentiation in heterogeneous catalytic hydrogenation. Kinetic resolution and asymmetric hydrogenation in the presence of (S)-proline: Catalyst-dependent processes
Journal of Catalysis, 270 (1) 2-8 (2010)
2. Katalitikus levegős nedves oxidáció (CWAO)
A környezeti kutatások része a CWAO. Az ipari szennyvizek, technológiai vizek részleges oxidációját vizsgáljuk, hogy stabil katalizátorokat fejlesszünk ki ehhez a folyamathoz, ami nagy hőmérsékleten és nyomáson (250oC, 50 bar) megy végbe korróziv közegben.
Publikációkat mutat / elrejt
- Antal Tungler, Erzsébet Ódor and Gábor Bajnóczy:
Catalytic Hydrogenation of Azide Ion in Process Waste Waters
Topics in Catalysis, Volume 53, Issue 15 (2010), Page 1153-1155
- Ódor Erzsébet, Tungler Antal, Bajnóczy Gábor:
Kémiai eljárás azid ionok eltávolítására
Sanofi-Aventis, bejelentés 2007
- Mizsey Péter, Koczka Katalin, Tungler Antal:
Technológiai hulladékvizek kezelése fiziko-kémiai módszerekkel
Magyar Kémiai Folyóirat, 114, 3., 107-113, (2008)
3. Szénhidrogének vázátrendeződési reakciói fémkatalizátorokon
A korábban fémekkel katalizált dehidrociklizáció területén elkezdett kutatásokat folytatva, fémkatalizátorokon vizsgáltunk gyűrűzárás – gyűrűfelnyílás – vázizomerizáció komplex folyamatait hatszénatomos szénhidrogén modellvegyületekkel. 2005 és 2010 között különféle (Pt, Pd és Rh alapú) hordozós és hordozómentes katalizátor készült (együttműködésben a Poitiers-i egyetemmel). Vizsgálatuk fotoelektron-spektroszkópiával a berlini Fritz-Haber Intézettel együttműködésben. A különböző kémiai állapotú szén-féleségek (grafit, rendezetlen szénlerakódások, felületi fématomokhoz kötött szénatomok stb.) dezaktiváló hatása eltérő. Újabb kísérletekben vizsgáltuk a hidrogén hatását a katalitikus tulajdonságokra. Pt-hoz különböző módon: fémorganikus graftinggal, ill elektrokémiai felvitellel készültek kétfémes katalizátorok. Inaktív második fém (pl. Ge, Sn) csökkentette a dezaktiválódást, mert megakadályozta folytonos szénrétegek lerakódását. Aktív második fém (pl. Rh, Ir) esetében tesztreakciókban mindkét komponens hatása észlelhető volt, de sajátos kétfémes tulajdonságok is megmutatkoztak. A több éves Berlin-Budapest együttműködés fontosabb eredményeiről összefoglaló cikket publikáltunk.
Publikációkat mutat / elrejt
- Paál, Z., Wootsch, A., Schlögl, R., Wild, U.:
Carbon Accumulation, Deactivation and Reactivation of Pt Catalysts Upon Exposure to Hydrocarbons
Appl. Catal, A, 282, 135-145 (2005)
- Teschner, D., Wild, U., Schlögl, R., Paál, Z.:
Surface State and Composition of a Disperse Pd Catalyst after its Exposure to Ethylene
J. Phys Chem. B, .109, 20516 (2005)
- Paál, Z., Wootsch, A., Bakos, I., Szabó, S., Sauer¸ H., Wild¸ U., Schlögl, R.:
Effect of Hydrogen Pressure on Intentional Deactivation of Unsupported Pt Catalyst: Catalytic Properties and Physical Characterization
Appl. Catal, A, 309, 1-9 (2006)
- Wootsch, A., Paál, Z., Győrffy, N., Ello, S., Boghian, I., Leverd, J., Pirault-Roy, L.:
Characterization and Catalytic Study of Pt-Ge/Al2O3 Catalysts Prepared by Organometallic Grafting
J. Catal., 238, 67 (2006)
- Chamam, M., Wootsch, A., Pirault-Roy, L., Boghian, I., Paál, Z.:
Methylcyclopentane Transformation on Rh-Ge Bimetallic Catalysts Prepared by Organometallic Grafting
Catal. Comm., 8, 686 (2007)
- Paál, Z., Győrffy, N., Wootsch, A., Szabó, S., Bakos, I., Wild, U., Schlögl, R.:
Preparation, Physical Characterization and Catalytic Properties of Unsupported Pt-Rh Catalysts
J. Catal. 250, 254-263 (2007)
- Győrffy, N., Wootsch, A., Szabó, S., Bakos, I., Tóth, L., Paál, Z.:
Reactions of Methylcyclopentane on Rh-Pt Catalyst Prepared by Underpotential Deposition of Rh on a Pt/SiO2
Topics in Catalysis, 46, 57 (2007)
- Chamam, M., Lázár, K., Pirault-Roy, L., Paál, Z., Wootsch, A.:
Characterization and catalytic properties of Rh-Sn/Al2O3 catalyst prepared by organometallic grafting
Appl. Catal, A, 332, 27 (2007)
- Győrffy, N., Bakos, I., Szabó, S., Tóth, L., Wild, U., Schlögl, R., Paál, Z.:
Preparation, Characterization and Catalytic Testing of GePt Catalysts
J. Catal., 263, 372-379 (2009)
- Paál, Z., Schlögl, R.:
Investigation of a Traditional Catalyst by Contemporary Methods: Parallel Electron Spectroscopic and Catalytic Studies on Pt Black
Surface Sci., 603, 1793-1801 (2009)
- C. Poupin, L. Pirault-Roy, C. La Fontaine, L. Tóth, M. Chamam, A. Wootsch, Z. Paál:
Promising PtIr Catalysts for Hydrocarbon Transformation: Comparison of Different Preparation Methods
J. Catal., 272, 315-319 (2010)
4. Szénmonoxid preferenciális oxidációjának vizsgálata hidrogén jelenlétében (PROX reakció)
A hidrogénnel működő tüzelőanyag cellák (PEMFC) hátránya, hogy a nemesfém anód szénmonoxid-érzékeny, ezért a hidrogén CO tartalma nem lehet nagyobb 10-100 ppm-nél. A PROX reakció célja a szénmonoxid tartalom szelektív oxidációja hidrogén jelenlétében. A kutatás célja a reális PROX rendszerben (H2, O2, CO, CO2, H2O, CH4) lejátszódó reakciók feltérképezése, mechanizmusuk meghatározása, a katalizátorok szerkezete (Pl: változó oxidációs állapotú komponensek) hatásának vizsgálata. Tanulmányozzuk a szénmonoxid és hidrogén oxidációjának, valamint a mellékreakcióként lejátszódó víz-gáz (WGS) és fordított víz-gáz (RWGS) reakciók kinetikáját. Különböző módon készített nemesfémtartalmú (Pt, Pd, Au) különböző oxid (CeO2, TiO2, MnOx, CuO, FeOx etc.) hordozós katalizátorokat vizsgálunk, különböző módszerekkel tanulmányozzuk a szerkezetüket (adszorpcios módszerek, TEM, XRD, XPS stb.), a katalitikus tesztreakciókat in-situ spektroszkópiai technikákkal (főleg in-situ XPS és DRIFTS) egészítjük ki együttműködésben a berlini Fritz-Haber Intézettel.
Publikációkat mutat / elrejt
- Teschner D, Wootsch A, Pozdnyakova-Tellinger O, Kröhnert J., Vass E.M., Havecker M., Zafeiratos S., Schnörch P.:
Partial pressure dependent in situ spectroscopic study on the preferential CO oxidation in hydrogen (PROX) over Pt/ceria catalysts
JOURNAL OF CATALYSIS, 249 (2007) 318-327
- Pozdnyakova-Tellinger O, Teschner D, Kroehnert J, Jentoft F.C., Knop-Gericke A., Schlogl R., Wootsch A.
Surface water-assisted preferential CO oxidation on Pt/CeO2 catalyst
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 111 (2007) 5426-5431
- Teschner D, Wootsch A, Pozdnyakova O, Sauer H, Knop-Gericke A, Schlögl R,:
Surface and structural properties of Pt/CeO2 catalyst under preferential CO oxidation in hydrogen (PROX)
REACTION KINETICS AND CATALYSIS LETTERS, 87 (2006) 235-247
- Pozdnyakova O, Teschner D, Wootsch A, Kröhnert J, Steinhauer B, Sauer H, Toth L, Paál Z:
Preferential CO oxidation in hydrogen (PROX) on ceria-supported catalysts, part I: Oxidation state and surface species on Pt/CeO2 under reaction conditions
JOURNAL OF CATALYSIS, 237 (2006) 1-16
- Pozdnyakova O, Teschner D, Wootsch A, Kröhnert J, Steinhauer B, Sauer H, Toth L, Paál Z:
Preferential CO oxidation in hydrogen (PROX) on ceria-supported catalysts, part II: Oxidation states and surface species on Pd/CeO2 under reaction conditions, suggested reaction mechanism
JOURNAL OF CATALYSIS, 237 (2006) 17-28
- Sárkány, A.; Sajó, I.; Megyeri, J.; Horváth, A.; Guczi, L.:
PROX investigations on MnOx and Au/MnOx catalysts
Proceedings of the 8th Pannonian International Symposium on Catalysis (eds. I. Kiricsi, Z. Kónya), pp. 233, Szeged, 2006
- Horváth, A.; Beck, A.; Sárkány, A.; Stefler, Gy.; Varga, Zs.; Geszti, O.; Tóth, L.; Guczi, L.:
TiO2-decorated Au nanoparticles on SiO2: Structure and CO oxidation activity in the absence and presence of H2 (PROX)
Proceedings of the 8th Pannon Symposium on Catalysis (eds. I. Kiricsi, Z. Kónya), pp. 1, Szeged, 2006
5. Au, Ag/MOx (M: Ti, Ce, Mn, Fe, Cu) aktív határfelületek kontrollált kialakításának tanulmányozása
Au, Ag/MOx (M: Ti, Ce, Mn, Fe, Cu) nanokompozitok kialakulása folyamatának ill. szerkezetének vizsgálata, katalitikus tulajdonságainak tanulmányozása CO oxidációban, PROX folyamatban, deNOx reakcióban, szelektív glükóz oxidációban. A nanoméretű fém és oxid komponensek és határfelületük morfológiájának hatása az Au/MOx határfelület katalitikus hatékonyságára. A TiO2 kristálymódosulat hatásának kimutatása Au/TiO2 CO oxidációs aktivitására. Au/MOx aktív nanoszerkezetek stabilizálása inert szilícium-oxid hordozón ill. mesopórusos SiO2-n a szerkezet stabilitásának növelésére.
Publikációkat mutat / elrejt
- Horváth, A.; Beck, A.; Sárkány, A.; Stefler, Gy.; Varga, Zs.; Geszti, O.; Tóth, L.; Guczi, L.:
Silica-supported Au nanoparticles decorated by TiO2: Formation, morphology, and CO oxidation activity
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 110 (2006) 15417-15425
- Venezia, A.M.; Liotta, F.L.; Pantaleo, G.; Beck, A.; Horváth, A.; Geszti, O.; Kocsonya, A.; Guczi, L.:
Effect of Ti(IV) loading on CO oxidation activity of gold on TiO2 doped amorphous silica
APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, 310: 114-121 (2006)
- Sárkány, A.; Sajó, I.; Megyeri, J.; Horváth, A.; Guczi, L.,
PROX investigations on MnOx and Au/MnOx catalysts,
Proceedings of the 8th Pannonian International Symposium on Catalysis (eds. I. Kiricsi, Z. Kónya), pp.-233, Szeged, 2006
- Horváth, A.; Beck, A.; Sárkány, A.; Stefler, Gy.; Varga, Zs.; Geszti, O.; Tóth, L.; Guczi, L.:
TiO2-decorated Au nanoparticles on SiO2: Structure and CO oxidation activity in the absence and presence of H2 (PROX)
Proceedings of the 8th Pannon Symposium on Catalysis (eds. I. Kiricsi, Z. Kónya), pp. 1, Szeged, , 2006
- Guczi, L.; Beck, A.; Horváth, A.; Sárkány, A.; Stefler, Gy.; Geszti, O.:
Novel method for preparation of nanostructured Au/TiO2 on SiO2 support by colloidal synthesis
Stud. Surf. Sci. Catal., 172 (2007) 221
- Beck, A.; Horváth, A.; Stefler, Gy.; Katona, R.; Geszti, O.; Tolnai, Gy.; Liotta, L.F.; Guczi, L.:
Formation and structure of Au/TiO2 and Au/CeO2 nanostructures in mesoporous SBA-15
CATAL. TODAY, 139 (2008) 180
- Frey K., Iablokov V., Melaet G., Guczi L., Kruse N.:
CO oxidation activity of Ag/TiO2 catalysts prepared via oxalate co-precipitation
Catal. Lett. 124, 74-79
- Guczi, L.; Beck, A.; Frey, K.:
Role of promoting oxide morphology dictating the activity of Au/SiO2 catalyst in CO oxidation
Gold Bulletin, 42 (2009) 5-12
- Guczi, L.; Beck, A.; Horváth, A.; Stefler, G.; Scurrell, M. S.:
Role of preparation techniques in the activity of Au/TiO2 nanostructures stabilised on SiO2: CO and preferential CO oxidation
Topics in Catalysis, 52 (2009) 912-919
- Hannus, I.; Búza, M.; Beck, A.; Guczi, L.; Sáfrány, Gy.:
Hydrodechlorination catalytic activity of gold nanoparticles supported on TiO2 modified SBA-15 investigated by IR spectroscopy
J. Mol. Struct, 924-926 (2009) 355-357
- Sárkány A.:
Acetylene hydrogenation on SiO2 supported gold nanoparticles
REACTION KINETICS AND CATALYSIS LETTERS, 96 (2009) 43-54
- Sárkány, A., Schay, Z., Frey, K., Széles, E., Sajó I.:
Some features of acetylene hydrogenation on Au-iron oxide catalyst
APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, 380 (2010) 133-141
- V. Iablokov, K. Frey, O. Geszti, N. Kruse:
High catalytic activity in CO oxidation over MnOx nanocrystals
Catal. Letters, 134 (2010) 210-216
- A Beck, A. Horváth, A. Sárkány, L. Guczi:
Stabilisation of catalytically active metal nanoparticles and nanocomposites on silica supports,
Chapter 13 in "Silica and Silicates in Modern Catalysis" edited by Istvan Halasz, to be published by Transworld Research Network, in press
- Benkó, T.; Beck, A.; Geszti, O.; Katona, R.; Tungler, A.; Frey, K.; Guczi, L.; Schay Z.:
Selective oxidation of glucose versus CO oxidation over supported gold catalysts
App. Cat. A:General, in press
6. Au-MOx (M:Fe, Ti, Ce) kölcsönhatásának tanulmányozása jól definiált model rendszerben inverz katalizátorokon
Au-MOx kölcsönhatása CO oxidációra kifejtett hatásának tanulmányozása fém és oxid filmek illetve részecskék SiO2/Si(100) hordozón fizikai módszerekkel (lézerimpulzusos depozíció) kialakított réteges rendszerében. Az MOx/Au/SiO2/Si(100) típusú, úgynevezett “inverz katalizátor” elrendezésben az aranynak a fedő oxidréteg katalitikus aktivitására gyakorolt hatásának vizsgálata. A rendszer szerkezeti jellemzése röntgen- és fotoelektronspektroszkópiával (XPS, UPS), atomerő és transzmissziós elektron mikroszkópiával (AFM, TEM), szekunder ion tömegspetroszkópiával, röntgendiffrakcióval, összegfrekvenciakeltési spektroszkópiával (SFG).
Publikációkat mutat / elrejt
- L. Guczi, G. Pető, A. Beck, K. Frey, O. Geszti, G. Molnár and C. Daróczi:
Gold Nanoparticles Deposited on SiO2/Si(100): Correlation between Size, Electron Structure and Activity in CO Oxidation
J. Am. Chem. Soc., 125(14), 4332-4337 (2003)
- G. Pető, O. Geszti, G. Molnár, Cs. Daróczi, A. Karacs, L. Guczi, A. Beck and K. Frey:
Valence band and catalytic activity of Au nanoparticles in Fe2O3/SiO2/Si(100) environment
Mat. Sci. Eng. C, 23, 733-736 (2003)
- Guczi, L; Frey, K; Beck, A; Pető, G; Daróczi, CS; Kruse, N; Chenakin, S:
Iron oxide overlayers on Au/SiO2/Si(100): Promoting effect of Au on the catalytic activity of iron oxide in CO oxidation
APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, 291 (1-2): 116-125 (2005)
- Frey, K; Beck, A; Pető, G; Molnár, G; Geszti, O; Guczi, L:
Activity of TiO2 overlayer deposited on Au/SiO2/Si(100) model system
CATALYSIS COMMUNICATIONS, 7 (2): 64-67 (2006)
- Guczi, L; Pászti, Z; Frey, K; Beck, A; Pető, G; Daróczy, CS:
Modeling gold/iron oxide interface system
TOPICS IN CATALYSIS, 39 (3-4): 137-143 (2006)
- Guczi L., Beck A., Frey K.:
Role of promoting oxide morphology dictating the activity of Au/SiO2 catalyst in CO oxidation
Gold Bulletin, 42 (2009) 5-12
- Hakkel O., Pászti Z., Keszthelyi T., Frey K., Guczi L:
Study of the Au/FeOx interface by in situ Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy
Reaction Kinetics and Catalysis Letters 96(2), 345-356
- O. Hakkel, Z. Pászti, A. Berkó, K. Frey, and L. Guczi:
In situ sum frequency generation vibrational spectroscopy study of CO adsorption on Au surfaces promoted by Ar+ sputtering and FeOx additives
Catal. Today, in press
- Z. Pászti, O. Hakkel, T. Keszthelyi, A. Berkó, N. Balázs, I. Bakó and L. Guczi:
Interaction of carbon monoxide with Au(111) modified by ion bombardment: a surface spectroscopy study under elevated pressure
Langmuir, in press
7. Au-Pd, Au-Pt és Au-Ag kétfémes részecskék kontrollált előállítása és katalitikus alkalmazása
Különböző elrendeződésű és morfológiájú kétfémes nanorészecskék (ötvözetek, mag-héj, egy- és kétfémes aggregátumok) készítése a fémionok együttes ill. egymást követő redukciójával kolloid kémiai módszerekkel. A redukció módja (redukció gamma-besugárzással, impulzus elektron besugárzással vagy Na-citráttal-csersavval, etanollal illetve 2-propanollal, borohidriddel, különböző stabilizátorok alkalmazása) hatásának vizsgálata a szerkezetre ill. a katalitikus aktivitásra különböző reakciókban, mint pl. acetilén és diének hidrogénezése, CO oxidáció, PROX.
Publikációkat mutat / elrejt
- Venezia, A.M.; Liotta, L. F.; Pantaleo, G.; La Parola V.; Deganello, G.; Beck, A.; Koppány, Zs.; Frey, K.; Horváth, D.; Guczi, L.:
Activity of SiO2 Supported Gold-Palladium Catalysts in CO Oxidation
Appl. Catal. A, 251 (2003) 359-368
- Guczi, L.; Beck, A.; Horváth, A.; Koppány, Zs.; Stefler, G.; Sajó.; Geszti O.; Bazin, D.; Lynch, J.:
AuPd bimetallic nanoparticles on TiO2: XRD, TEM, in situ EXAFS studies and catalytic activity in CO oxidation
J. Mol. Catal. A, 204 (2003) 545-552
- Sárkány, A.:
Electroless deposition of Au on Ag sol: Oxidation of carbon monoxide and methanol
Colloids and surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 269 (2005) 67-71
- Guczi L.:
Bimetallic nano-particles:featuring structure and reactivity
Catalysis Today 101 (2005) 53-64
- Sárkány, A.; Hargittai, P.; Horváth, A.:
Controlled synthesis of PDDA stabilised Au-Pd bimetallic nanostructures and their activity in hydrogenation of acetylene
TOPICS IN CATALYSIS, 46 (2007) 121-128
- Beck, A.; Horváth, A.; Schay, Z.; Stefler, Gy.; Koppány, Zs.; Sajó.; Geszti, O.; Guczi, L.:
Sol derived gold-palladium bimetallic nanoparticles on TiO2: structure and catalytic activity in CO oxidation
TOPICS IN CATALYSIS, 44 (2007): 115-121
- Sárkány, A.; Hargittai, P.; Geszti, O.:
Thermal and radiolysis assisted formation of Au-Pd heteroaggregates
COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS, 322 (2008) 124-129
- Sárkány A; Geszti O; Sáfrán Gy::
Preparation of Pdshell-Aucore/SiO2 catalyst and catalytic activity for acetylene
Applied Catalysis A: General 350 (2008) 157-163
- L. Guczi, E. Kis and G Boskovits:
Cobalt based Bimetallic Catalysts
Catal. Rev. Sci. Eng, 52, 133-203 (2010)
8. A metán nem oxidatív átalakításai. Szén nanoszpecieszek szerepe a cobalt alapú katalizátorok dezaktiválódásában
A nem-oxidatív és oxidatív metán átalakulások káros kísérő folyamata lehet a felületi inaktív szén szpecieszek képződése. Az említett folyamatokra különlegesen érzékenyek az általunk kifejlesztett a nem-oxidatív metán átalakítás, nemzetközi összehasonlításban is jó aktivitást mutató Pt10>Co90/Al2O3 és Pt10Co90/NaY katalizátorai. A PtCo katalizátorok visszafordíthatatlan mérgeződésének kutatásában a következő következtetésekre jutottunk: a metán reagál a kétfémes PtCo részecskével metastabil CoCx karbid képződésével, melynek bomlásakor különböző szén nanoszerkezetek (nanocsövek, nanogömbök, nanoövek) képződnek, amelyekben a kobalt zárványként elszakítódik a második fémtől, a platinától, amely az adott körülmények között nem alkot karbidot. A katalizátorok visszafordíthatatlanul deaktiválódnak a kétfémes PtCo nanorészecske szétesése és a felülettől történő elszakításuk következtében. Kis mennyiségű N2O jelenlétében csökkenthető a metán átalakítás zeolit alapú kétfémes katalizátorok felületének káros szenesedése. Ez a megfigyelés jelentette a váratlanul igen sokrétű és érdekes téma kristálymagját. Ezek az eredmények értékes információt szolgáltattak a Fischer-Tropsch katalizátorok dezaktiválódásáról hidrogéndeficites szintézis gáz közegben.
Publikációkat mutat / elrejt
- L.Borkó, L.Guczi:
Non-oxidative Methane Transformations on Supported Pt-Co Catalysts: Role of Platinum, in "Catalysis and 21st Century Challanges: Basic Science and the Needs of Society", CD-ROM, 13th International Congress on Catalysis, (Palais des Congres, Paris, France), 11-16 July, 2004), P-5-108
- L. Borkó. Guczi:
Non-Oxidative Methane Transformations into Higher Hydrocarbons over Bimetallic Pt-Co Catalysts Supported on Al2O3 and NaY
Top. Catal., 39 (2006) 35
- L. Borkó, Z.E. Horvath, Z. Schay, L. Guczi:
The role of carbon nanospecies in deactivation of cobalt based catalysts in CH4 and CO transformation
Stud. Surf. Sci. Catal. (Eds. M. Schmal, F. B. Noronha and E. Falabella), Elsevier Sci. Publ. Co., Amsterdam, 167, 2007, p. 231-236
- L. Borkó, N.V. Vlasenko, Zs. Koppány, Z. Schay, P.E. Strizhak, L. Guczi:
Generating of highly active redox sites in reaction between N2O and CH4 from acidic centers of Me/H-ZSM-5 and Me/Ga/H-ZSM-5 (Me-Fe, Co, Mo) catalysts
14th International Congress on Catalysis, Extended Abstracts, CD-ROM, Seoul, Korea, 2008, PII-12-38
- Borkó László, Guczi László, Nanostrukturált katalizátorok: a metén átalakításának néhány lehetősége
Magyar Kémiai Folyóirat, 115 (2009) 147-155
9. Extraaktivitású többfunkciós M/Ga/H-ZSM-5 kétfémes (M-átmeneti fém) katalizátorok tervezése, fejlesztése környezetvédelmi szempontból káros CH4 és N2O eliminálása céljából
A dinitrogén-oxid és metán erős melegház-hatással rendelkeznek, ezenkívül mint az ózonpajzs roncsolásában fontos szerepet játszó anyagokat is azonosították. A gallium jelenléte a M/Ga/H-ZSM-5 (M=Fe, Co, Mo) mintákban növeli a katalizátorok aktivitását az N2O/CH4 gázelegyek különböző reakcióiban, amely eredmények felülmúlják a folyamat közismerten legjobb Fe/H-ZSM-5 katalizátorának megfelelő mutatóit. A dinitrogén-oxid és metán teljes átalakulásán kívül választ várunk a további lehetséges reakcióirányok, mint a C2+ szénhidrogén képződés, valamint az oxigén tartalmú köztitermékek (oxygenates) keletkezése, főbb törvényszerűségeire. Az N2O teljes katalitikus redukciója metánnal a nitrogénipari füstgázok, gépkocsi kipufogógázok, biomassza generátorok katalitikus utóégető rendszereiben használható fel. A M/Ga/H-ZSM-5 katalizátorcsalád kis hőmérsékletű extra aktivitása lehetőséget ad a jelenleg ismert technológiákhoz viszonyítva környezetbarát és energiatakarékos finomkémiai eljárások kifejlesztésére.
Publikációkat mutat / elrejt
- L.Borkó, L.Guczi:
Non-oxidative Methane Transformations on Supported Pt-Co Catalysts: Role of Platinum, in "Catalysis and 21st Century Challanges: Basic Science and the Needs of Society", CD-ROM, 13th International Congress on Catalysis, (Palais des Congres, Paris, France), 11-16 July, (2004), P-5-108
- L. Borkó, L. Guczi:
Non-Oxidative Methane Transformations into Higher Hydrocarbons over Bimetallic Pt-Co Catalysts Supported on Al2O3 and NaY
Top. Catal., 39 (2006) 35
- L. Borkó, Z.E. Horvath, Z. Schay, L. Guczi:
The role of carbon nanospecies in deactivation of cobalt based catalysts in CH4 and CO transformation
Stud. Surf. Sci. Catal. (Eds. M. Schmal, F. B. Noronha and E. Falabella), Elsevier Sci. Publ. Co., Amsterdam, 167, 2007, p. 231-236
- L. Borkó, Zs. Koppány, Z. Schay, L. Guczi:
Oxidative Transformation of Methane on Mo/Ga/HZSM-5 Catalyst in Presence of N2O, "Innovations in Oxidation Catalysis Leading to a Sustainable Society", 5th World Cogress on Oxidation Catalysis (Sapporo, Japan, 25-30 September, 2005), pp. 394-395
- L. Borkó, N.V. Vlasenko, Zs. Koppány, Z. Schay, P.E. Strizhak, L. Guczi
Generating of highly active redox sites in reaction between N2O and CH4 from acidic centers of Me/H-ZSM-5 and Me/Ga/H-ZSM-5 (Me-Fe, Co, Mo) catalysts
14th International Congress on Catalysis, Extended Abstracts, CD-ROM, Seoul, Korea, 2008, PII-12-38
- L. Borkó, Zs. Koppány, Z. Schay, L. Guczi:
Novel Mo/Ga/H-ZSM-5 catalyst in environmentally important reductive transfomation of N2O in presence of CH4, Catal. Today, 143 (2009) 269
- L. Borkó, N. V. Vlasenko, Zs. Koppány, Z. Schay, P. E. Strizhak, L. Guczi:
Self-adjusting preparation of nanosized transition metal oxide catalyst on H-ZSM-5 and Ga/H-ZSM-5 matrix and formation of active centres in reduction of N2O with CH4
6th World Congress on Oxidation Catalysis (Lille, France, 5-10 July, 2009), p. 128-129
- Borkó László, Guczi László, Nanostrukturált katalizátorok: a metán átalakításának néhány lehetősége
Magyar Kémiai Folyóirat, 115 (2009) 147-155
10. Metán száraz reformálás vizsgálata
Metán száraz reformálásában (CH4+CO2→2CO+2H2) pszeudo szol-gél módszerrel és hagyományos impregnálással előállított Ce-Zr-oxid hordozós Ni, NiRh és NiCo katalizátorokat vizsgáltunk. BET, XPS, TPR, TPO és TEM módszerekkel jellemeztük a mintákat, a metán száraz reformálását CH4/CO2=70/30 összetételű eleggyel végeztük. A Co és Rh tartalmú minták stabilnak bizonyultak, míg az impregnált Ni katalizátor alig, a szol-gél módszerrel készült Ni minta lassan deaktiválódott a hosszú idejű stabilitásvizsgálat alatt. Magas hőmérsékletű előkezelés és a metán száraz reformálása hatására a NiRh és NiCo részecskék ötvöződtek, a Ni szinterelődött, ezzel egyidőben karbidos szén, szén nanocső és héj típusú grafitos széndepozitumok alakultak ki. A lerakódott szénmennyiség a minták felületén 1 és 12 mg C/100 mg katalizátor közt változott. A szol-gél módszerrel készített Ni mintákról a reakció során keletkezettt szénlerakódások 400 oC-on, míg az impregnált Ni katalizátorokról 660 oC-on távolíthatók el oxidációval. A kétfémes rendszerekben a széles fémrészecske-méreteloszlásnak vélhetőleg szerepe van a hosszú idejű stabilitásban.
Publikációkat mutat / elrejt
- L. Guczi, G. Stefler, O. Geszti, Zs. Koppány, Z. Kónya, É. Molnár, M. Urbán, I. Kiricsi:
CO Hydrogenation over Cobalt and Iron Catalysts Supported over Multiwall Nanotubes. Effect of Preparation
J. Catal., 244, 24 (2006)
- L. Guczi, G. Stefler, O. Geszti, I. Sajó, Z. Pászti, A. Tompos and Z. Schay:
Methane Dry Reforming with CO2: a Study on Surface Carbon Species
Appl. Catal., 375, 236–246, (2010)
- L. Guczi, Gy. Stefler, A. Kiennemann, A. Pietraszek:
CH4 dry reforming with CO2: Characterization of surface carbon species formed on CeOx-ZrOy based Ni, Ni-Co and Ni-Rh catalysts
Proceedings of the 10th AICHE Meeting, March 21-25 2010, San Antonio, USA, pp:134b CO2 Conversion
- A. Horváth, Gy. Stefler, A. Kiennemann, A. Pietraszek, L. Guczi:
Methane dry reforming with CO2 on CeZr-oxide supported Ni, NiRh and NiCo catalysts prepared by sol-gel technique: relationship between activity and coke formation
Catalysis Today, in press
11. Hidrodeszulfurálás katalizátorainak vizsgálata
Áramló-recirkulációs nyomjelző módszerre épülő eljárást dolgoztak ki és alkalmaznak hordozós, főleg molibdén-oxid alapú katalizátorok kénfelvételi készségének, a teljes reverzibilis és irreverzibilis kénfelvétel, valamint katalizátor és gázfázis közötti kéncsere egyensúlyi mértékének meghatározására. Jól kifejezett korreláció mutatkozik (R2~0.9) a katalizátor kéncserélő képességének mértéke és tiofén hidrodeszulfuráló aktivitása között. Meghatározták több katalizátorra a tiofén hidrodeszulfurálás, ciklohexán dehidrogénezés és benzol hidrogenolízis aktiválási enrgia értékeit, és felhasználásukkal kiszámították a C-Kat, H-Kat és S-Kat kötési energiákat.
Publikációkat mutat / elrejt
- Koltai T., Dobrovolszky M., Tétényi P.:
Sulfur uptake, exchange and HDS activity of NiMoO/Al2O3 catalysts
Studies in Surface Sci. and Catalysis 127, 137-143 (1999) (Proc. 2nd Symposium of Hydrotreatment and Hydrocracking Ed, B. Delmon, G.F. Froment, P. Grange Elsevier, (1999)
- Paál Z, Koltai T, Matusek K, Manoli JM, Potvin C, Muhler M, Wild U, Tétényi P.:
Sulfur uptake and exchange, HDS activity and structure of sulfided, Al2O3 supported MoOx, PdMoOx and PtMoOx catalysts
Phys. Chem. Chem. Phys. 3, 1535-1543 (2001)
- Massoth FE, Koltai T, Tétényi P.:
Theoretical analysis of sulfur exchange experimentsJo
Jurnal of Catal. 203 33-40 (2001)
- Tétényi P., Galsan V.:
On the kinetics of the catalytic thiophene hydrodesulfurization in pulse system
Reaction Kinetics and Catal. Lett. 78, 299-308 (2003)
- Tétényi P., Koltai T.:
Catalyst selectivity in thiophene hydrodesulfurization: Effect of H2S and aging
React. Kinet. Catal. Lett., 82, 371-379 (2004)
- Tétényi Pál, Use of 35S Radiotracer in Catalytic Studies. Isotopes in Heterogenous Catalysis
Catalytic Science Series Vol. 4. 63-95.(2006)
- Tétényi P., Ollár T., Schay Z., Schnörch P., Szarvas T.:
Sulfur uptake determination on Ni containing molybdena-alumina samples by radioisotope tracer technique
Appl. Rad. and Isotopes, 66, 1190-1195 (2008)
- Tétényi P., Schnörch P., Tellinger O.:
Promoter effect of nickel in thiophene hydrodesulfurization as monitored by sulfur uptake and cyclohexane conversion
React. Kinet. Catal. Lett. 97, 141-150 (2009)
- Tétényi P., Ollár T., Schay Z., Szarvas T., Tellinger O.:
Nikkel-molibdén-oxid katalizátorok kénfelvétele és hidrodeszulfuráló aktivitásuk
Magyar Kémiai Folyóirat 115, 134-139 (2009)
- Tétényi P., Tellinger O.:
Interaction affinity of nickel promoted molybdena alumina with C, H and S in some catalytic conversions
Reaction Kinetics, Mechanism and Catalysis , 99, 99-109 (2010)
12. Felületközeli szén és hidrogén beépülés szerepe a Pd katalizált alkin hidrogénezésben
Alkinek szelektív hidrogénezése alkének jelenlétében stratégiai fontosságú, nagy volumenű ipari folyamat. Bár a palládium működése és szerkezete szoros kölcsönhatásban vannak, mégsem elegendő csupán a Pd szerkezetének ismerete, mivel a kölcsönhatás a reakcióközeggel jelentős összetétel-változásokat eredményez a felületközeli rétegekben, mint a fragmentálódott szénhidrogénekből származó szén intersticiális beépülése illetve hidrogén beoldódása a Pd rácsba. Reakciókörülmények közötti in situ röntgen-fotoelektron-spektroszkópiás vizsgálatok és a palladium hidrogéntartalmának in situ prompt gamma aktívációs analízissel végzett követése alapján kimutaható, hogy míg a nem szelektív, teljes hidrogénezés a béta-hidrid fázis jelenlétében történik, a szelektív hidrogénezéshez a felületközeli Pd-C fázis kialakulása szükséges.
Ezek a kutatások a berlini Fritz-Haber Intézet és az Izotópkutató Intézet Katalízis és Nukleáris Kutatások Osztályai közötti együttműködés keretében történtek.
Publikációkat mutat / elrejt
- Revay, Z.; Belgya, T.; Szentmiklosi, L.; Kis, Z.; Wootsch, A.; Teschner, D.; Swoboda, M.; Schlogl, R.; Borsodi, J.; Zepernick, R.:
In situ determination of hydrogen inside a catalytic reactor using prompt gamma activation analysis
Analytical Chemistry 2008, 80, (15), 6066-6071
- Teschner, D.; Borsodi, J.; Wootsch, A.; Revay, Z.; Havecker, M.; Knop-Gericke, A.; Jackson, S. D.; Schlogl, R.:
The roles of subsurface carbon and hydrogen in palladium-catalyzed alkyne hydrogenation
Science 2008, 320, (5872), 86-89.
- Teschner, D.; Revay, Z.; Borsodi, J.; Havecker, M.; Knop-Gericke, A.; Schlogl, R.; Milroy, D.; Jackson, S. D.; Torres, D.; Sautet, P.:
Understanding Palladium Hydrogenation Catalysts: When the Nature of the Reactive Molecule Controls the Nature of the Catalyst Active Phase
Angewandte Chemie-International Edition 2008, 47, (48), 9274-9278.
- Kovnir, K.; Armbruster, M.; Teschner, D.; Venkov, T. V.; Szentmiklosi, L.; Jentoft, F. C.; Knop-Gericke, A.; Grin, Y.; Schlogl, R.:
In situ surface characterization of the intermetallic compound PdGa - A highly selective hydrogenation catalyst
Surface Science 2009, 603, (10-12), 1784-1792.
- Teschner, D.; Borsodi, J.; Kis, Z.; Szentmiklosi, L.; Revay, Z.; Knop-Gericke, A.; Schlogl, R.; Torres, D.; Sautet, P.:
Role of Hydrogen Species in Palladium-Catalyzed Alkyne Hydrogenation
Journal of Physical Chemistry C 2010, 114, (5), 2293-2299.
13. Stabil, nagy aktivitású elektródkatalizátorok fejlesztése direkt metanol tüzelőanyagcellákhoz
Az Osztály újabb kutatási területe a platina alapú többkomponensű szénhordozós katalizátorok módosításának vizsgálata az aktív fázis diszperzitása stabilitásának növelésére nagyobb és stabilabb elektrokatalitikus aktivitás elérésére céljából.
Publikációkat mutat / elrejt
