Sviluppo di una metodologia innovativa di sintesi di catalizzatori Fe-SSZ-13 per l’abbattimento di NOx = Development of an innovative methodology for synthesis of Fe-SSZ-13 catalysts for NOx abatement

Negli ultimi anni c’è un forte riguardo verso l’ambiente in quanto la temperatura del pianeta è in continuo aumento. Le prove del cambiamento climatico si possono osservare nell’atmosfera, negli oceani, nella criosfera e nella biosfera grazie a diversi strumenti sempre più avanzati. Una particolare attenzione è rivolta verso l’emissione degli NOx sia dai gas di scarico degli autoveicoli sia dagli impianti stazionari. Gli NOx sono molto tossici e causano vari problemi di salute a livello della cornea degli occhi e dell’apparato respiratorio andando ad intensificare gli effetti e sintomi di malattie quali asma, bronchiti ed enfisemi polmonari. L’obiettivo del lavoro di tesi è quello di trovare catalizzatori utilizzando nuove metodologie per lo scambio ionico di ferro in zeoliti, i quali sono stati sintetizzati, testati e caratterizzati al fine di abbattere gli NOx tramite la SCR (Selective Catalytic Reduction). Per realizzare i campioni è stata presa in considerazione la zeolite SSZ-13 perché ha avuto un gran successo come catalizzatore nella riduzione selettiva degli NOx, nell’abbattimento dei gas di scarico dei motori diesel e nella conversione del metanolo in olefine. Invece l’uso di ferro, come catione metallico all’interno della zeolite, ha riscontrato un’alta efficienza di conversione degli NOx in azoto a basse ed alte temperature, portando migliorie nell’ambito degli autoveicoli. La procedura di sintesi che è stata utilizzata nella fase sperimentale è la chemical vapour reaction (CVR), una tecnologia relativamente nuova che si basa sulle stesse fasi fisico-chimiche della chemical vapour deposition, ma invece di avere una deposizione del catione all’interno della struttura zeolitica, si ha una vera e propria reazione. È stata utilizzata la zeolite NH4+-SSZ-13 per il primo campione, la zeolite H+-SSZ-13 per il secondo campione, e infine, la zeolite Na+-SSZ-13 per il terzo campione. Quest’ultima è stata prodotta attraverso la procedura di scambio ionico con il carbonato di sodio. Una volta preparate le tre zeoliti è stata applicata la chemical vapour reaction con il cloruro ferrico come fonte di atomi di Fe3+. Sono stati preparati cinque campioni e tre dei quali sono stati lavati con una soluzione di acido citrico per eliminare l’eccesso di ferro. In tutte le analisi sono stati utilizzati i seguenti catalizzatori: NH4-CVR, H-CVR, Na-CVR, NH4-CVR lavato, H-CVR lavato e Na-CVR lavato. Per determinare le caratteristiche chimico-fisiche dei campioni testati si è scelto di utilizzare le tecnologie di caratterizzazione come il metodo BET, l’analisi H2-TPR, le procedure NH3-TPD e NO2-TPD e l’analisi XRD. Successivamente è stata effettuata la SCR standard per comprendere l’attività e la selettività dei sei campioni.