Photokatalytischer NO x -Abbau: Von den wissenschaftlichen Grundlagen zur Anwendung im Straßenverkehr

Transkript

1 Photokatalytischer NO x -Abbau: Von den wissenschaftlichen Grundlagen zur Anwendung im Straßenverkehr Astrid Engel, Ralf Dillert und Detlef Bahnemann, Leibniz Universität Hannover Kolloquium Luftqualität an Straßen 2013, 20./ , Bergisch-Gladbach

2 Der Arbeitskreis im März 2012 Mein Dank gilt allen Mitarbeitern und natürlich Ihnen, den Zuhörern!

3 Inhalt Die Photokatalyse Das Prinzip Der NO-Abbau (nach ISO )...zum Mechanismus Arbeiten im Arbeitskreis Im ISO-Reaktor (mit P25) Im CSTR-Reaktor Die Depositionsgeschwindigkeit Anwendungen

4 Das Prinzip der Photokatalyse

5 Zum Mechanismus der Photokatalyse Dichloroacetat (DCA) Abbau

6 Ist Nano-TiO 2 zytotoxisch?

7 Die Photokatalytische Welt: Die Vision einer italienischen Firma

8 Das Selbst -Reinigungsprinzip Substrate New Grease TiO 2 Dust Particle Conventional CO 2 + Water

9 Standardisierung in der Photokatalyse: Das japanische JIS Kommittee

10 Standardisierung in der Photokatalyse: NO Oxidation, der ISO Standard

11 Standardisierung in der Photokatalyse: Apparatur am

12 Test des Abbau-Mechanismus: Ausgewählte Arbeiten der Literatur Dalton J. S.; Janes, P. A.; Jones, N. G.; Nicholson, J. A.; Hallam, K. R.; Allen, J. C., Photocatalytic oxidation of NOx gases using TiO 2 : a surface spectroscopic approach, Environmental Pollution 120 (2002)

13 Test des Abbau-Mechanismus: Ausgewählte Arbeiten der Literatur Devahasdin, S.; Fan C.; Li, K.; Chen, D., TiO 2 photocatalytic oxidation of nitric oxide: transient behavior and reaction kinetics, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 156 (2003)

14 Test des Abbau-Mechanismus: Ausgewählte Arbeiten der Literatur Monge, M. E.; George, C.; D Anna, B.; Doussin, J.-F.; Jammoul, A.; Wang, J.; Eyglunent, G.; Solignac, G.; Daële, V.; Mellouki, A., Ozone Formation from Illuminated Titanium Dioxide Surfaces, Journal of the American Chemical Society, 132 (2010)

15 Test des Abbau-Mechanismus: Ausgewählte Arbeiten der Literatur Ohko, Y; Nakamura, Y.; Fukuda, A.; Matsuzawa, S.; Takeuchi, K., Photocatalytic Oxidation of Nitrogen Dioxide with TiO 2 Thin Films under Continuous UV-Light Illumination, Journal of Physical Chemistry C, 112 (2008)

16 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Unsere erste publizierte wissenschaftliche Arbeit: Journal of Hazardous Materials (2012)

17 Standardisierung in der Photokatalyse: Apparatur am

18 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

19 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

20 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

21 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

22 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

23 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

24 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

25 Test der photokatalytischen Aktivität: Abbau von NO Journal of Hazardous Materials (2012)

26 Photokatalytischer NO-Abbau: Ein alternativer Mechanismus

27 Photokatalytischer NO-Abbau: Ein alternativer Mechanismus - Mathematik

28 Photokatalytischer NO-Abbau: Ein alternativer Mechanismus - Details

29 Photokatalytischer NO-Abbau: Versuche im CSTR-Reaktor Bestrahlungsstärke 10 W m -2 Wellenlänge (Durchschnitt) 355 nm Relative Luftfeuchte (12,4 ± 0,3) % Temperatur (25,6 ± 0,3) C Eingangskonzentration NO ppb Probe Anatas (UV100) auf Glas

30 Photokatalytischer NO-Abbau: Versuche im CSTR-Reaktor

31 Photokatalytischer NO-Abbau: NO-Abbau & NO 2 -Bildungsrate

32 Anatas-Probe (UV 100) im CSTR Bestimmung der Depositionsgeschwindigkeit von NO: c c 1 NO, aus 1 NO, aus = kk V *( c NO, ein A c NO, aus cm = (0,98 ± 0,10) s V *( c K ) NO, ein A c NO, aus 3 m (0,02 ± 0,01) ) µmol kk v dep = (0,98 ± 0,10) cm s -1

33 Photokatalytischer NO-Abbau: Versuchsstrecke an der A1

34 Zusammenfassung Die Photokatalyse Das Prinzip Der NO-Abbau (nach ISO )...zum Mechanismus Arbeiten im Arbeitskreis Im ISO-Reaktor (mit P25) Im CSTR-Reaktor Die Depositionsgeschwindigkeit Anwendungen

35 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!