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Erschienen in: Topics in Catalysis 1-4/2019

29.11.2018 | Original Article

The Role of Protons and Formation Cu(NH3)2+ During Ammonia-Assisted Solid-State Ion Exchange of Copper(I) Oxide into Zeolites

verfasst von: Peter N. R. Vennestrøm, Lars F. Lundegaard, Christoffer Tyrsted, Dmitriy A. Bokarev, Alina I. Mytareva, Galina N. Baeva, Alexandr Y. Stakheev, Ton V. W. Janssens

Erschienen in: Topics in Catalysis | Ausgabe 1-4/2019

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Abstract

Solid-state ion exchange in mixtures of copper oxides and zeolites can occur at temperatures as low as 200–250 °C in the presence of ammonia (NH3-SSIE), thus providing a low-temperature method to activate zeolites for selective catalytic reduction nitrogen oxide (NH3-SCR). The ammonia induced solid-state ion exchange process is studied in more detail, by monitoring the development of NH3-SCR activity with duration of NH3-SSIE, formation of a mobile linear [Cu(NH3)2]+ complex with X-ray spectroscopy, and the transfer of Cu to the zeolite by XRD, and evaporation of copper(I)-oxide by TGA. We find that the linear [Cu(NH3)2]+ complex is formed in mixtures of copper-oxide and *BEA and CHA zeolites upon exposure to ammonia. Increasing the temperature for NH3-SSIE to well above 300 °C leads to a less efficient Cu-transfer. This indicates that the [Cu(NH3)2]+ complex is crucial for the NH3-SSIE process. The non-monotonous development of NOx conversion and N2O yield with duration of NH3-SSIE is probably due to an initial enrichment of Cu in the outer shell of the zeolite crystals. We also show that the presence of H+ or NH4+-ions in the zeolite are necessary for the NH3-SSIE, and that the transfer of Cu from the Cu-oxides to the zeolites most likely occurs via a surface diffusion process.

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Metadaten
Titel
The Role of Protons and Formation Cu(NH3)2+ During Ammonia-Assisted Solid-State Ion Exchange of Copper(I) Oxide into Zeolites
verfasst von
Peter N. R. Vennestrøm
Lars F. Lundegaard
Christoffer Tyrsted
Dmitriy A. Bokarev
Alina I. Mytareva
Galina N. Baeva
Alexandr Y. Stakheev
Ton V. W. Janssens
Publikationsdatum
29.11.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Topics in Catalysis / Ausgabe 1-4/2019
Print ISSN: 1022-5528
Elektronische ISSN: 1572-9028
DOI
https://doi.org/10.1007/s11244-018-1096-x

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