Photocatalytic Concretes – The interface between photocatalysis and cement chemistry

We thank the European Commission for financial support through the European Project Light2CAT, funded by the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7) under the grant agreement no. 283062 Eco-Innovation, Theme Environment

The sensitivity of the photostationary state of NOx and its implication for the oxidation capacity in a semi-rural and boreal forest region

Für das Vermögen der Atmosphäre sich selbst zu reinigen spielen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) eine bedeutende Rolle. Diese Spurengase bestimmen die photochemische Produktion von Ozon (O3) und beeinflussen das Vorkommen von Hydroxyl- (OH) und Nitrat-Radikalen (NO3). Wenn tagsüber ausreichend Solarstrahlung und Ozon vorherrschen, stehen NO und NO2 in einem schnellen photochemischen Gleichgewicht, dem „Photostationären Gleichgewichtszustand“ (engl.: photostationary state). Die Summe von NO und NO2 wird deshalb als NOx zusammengefasst. Vorhergehende Studien zum photostationären Gleichgewichtszustand von NOx umfassen Messungen an unterschiedlichsten Orten, angefangen bei Städten (geprägt von starken Luftverschmutzungen), bis hin zu abgeschiedenen Regionen (geprägt von geringeren Luftverschmutzungen). Während der photochemische Kreislauf von NO und NO2 unter Bedingungen erhöhter NOx-Konzentrationen grundlegend verstanden ist, gibt es in ländlicheren und entlegenen Regionen, welche geprägt sind von niedrigeren NOx-Konzetrationen, signifikante Lücken im Verständnis der zugrundeliegenden Zyklierungsprozesse. Diese Lücken könnten durch messtechnische NO2-Interferenzen bedingt sein - insbesondere bei indirekten Nachweismethoden, welche von Artefakten beeinflusst sein können. Bei sehr niedrigen NOx-Konzentrationen und wenn messtechnische NO2-Interferenzen ausgeschlossen werden können, wird häufig geschlussfolgert, dass diese Verständnislücken mit der Existenz eines „unbekannten Oxidationsmittels“ (engl.: unknown oxidant) verknüpft ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird der photostationäre Gleichgewichtszustand von NOx analysiert, mit dem Ziel die potenzielle Existenz bislang unbekannter Prozesse zu untersuchen. Ein Gasanalysator für die direkte Messung von atmosphärischem NO¬2 mittels laserinduzierter Fluoreszenzmesstechnik (engl. LIF – laser induced fluorescence), GANDALF, wurde neu entwickelt und während der Messkampagne PARADE 2011 erstmals für Feldmessungen eingesetzt. Die Messungen im Rahmen von PARADE wurden im Sommer 2011 in einem ländlich geprägten Gebiet in Deutschland durchgeführt. Umfangreiche NO2-Messungen unter Verwendung unterschiedlicher Messtechniken (DOAS, CLD und CRD) ermöglichten einen ausführlichen und erfolgreichen Vergleich von GANDALF mit den übrigen NO2-Messtechniken. Weitere relevante Spurengase und meteorologische Parameter wurden gemessen, um den photostationären Zustand von NOx, basierend auf den NO2-Messungen mit GANDALF in dieser Umgebung zu untersuchen. Während PARADE wurden moderate NOx Mischungsverhältnisse an der Messstelle beobachtet (10^2 - 10^4 pptv). Mischungsverhältnisse biogener flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen (BVOC, engl.: biogenic volatile organic compounds) aus dem umgebenden Wald (hauptsächlich Nadelwald) lagen in der Größenordnung 10^2 pptv vor. Die Charakteristiken des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx bei niedrigen NOx-Mischungsverhältnissen (10 - 10^3 pptv) wurde für eine weitere Messstelle in einem borealen Waldgebiet während der Messkampagne HUMPPA-COPEC 2010 untersucht. HUMPPA–COPEC–2010 wurde im Sommer 2010 in der SMEARII-Station in Hyytiälä, Süd-Finnland, durchgeführt. Die charakteristischen Eigenschaften des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx in den beiden Waldgebieten werden in dieser Arbeit verglichen. Des Weiteren ermöglicht der umfangreiche Datensatz - dieser beinhaltet Messungen von relevanten Spurengasen für die Radikalchemie (OH, HO2), sowie der totalen OH-Reaktivität – das aktuelle Verständnis bezüglich der NOx-Photochemie unter Verwendung von einem Boxmodell, in welches die gemessenen Daten als Randbedingungen eingehen, zu überprüfen und zu verbessern. Während NOx-Konzentrationen in HUMPPA-COPEC 2010 niedriger sind, im Vergleich zu PARADE 2011 und BVOC-Konzentrationen höher, sind die Zyklierungsprozesse von NO und NO2 in beiden Fällen grundlegend verstanden. Die Analyse des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx für die beiden stark unterschiedlichen Messstandorte zeigt auf, dass potenziell unbekannte Prozesse in keinem der beiden Fälle vorhanden sind. Die aktuelle Darstellung der NOx-Chemie wurde für HUMPPA-COPEC 2010 unter Verwendung des chemischen Mechanismus MIM3* simuliert. Die Ergebnisse der Simulation sind konsistent mit den Berechnungen basierend auf dem photostationären Gleichgewichtszustand von NOx.

Isotopic study of ceria-catalyzed soot oxidation in the presence of NOx

The ceria-catalyzed soot oxidation mechanism has been studied by a pulse technique with labeled O2 in the absence and presence of NO, using ceria–soot mixtures prepared in the loose contact mode. In the absence of soot, the ceria-catalyzed oxidation of NO to NO2 takes place with ceria oxygen and not with gas-phase O2. However, the oxygen exchange process between gas-phase O2 and ceria oxygen (to yield back O2, but with oxygen atoms coming from ceria) prevailed with regard to the ceria-catalyzed oxidation of NO to NO2. Gas-phase O2 did not react directly with soot when pulsed to a soot–ceria loose contact mixture. Instead, ceria oxygen is transferred to soot (this step does not require gas-phase molecular oxygen to be present), and gas-phase O2 fills up the vacancies created on the oxide in a further step. The transfer of oxygen between ceria and soot occurred directly in the absence of NO. However, in the presence of NO, NO2 is expected to be additionally generated by ceria oxygen oxidation, which also reacts with soot. The main reaction products of the ceria-catalyzed soot oxidation reaction with NO/O2 were CO2 and NO. Additionally, evidence of the reduction of NOx to N2 was found.

Mineralization of the recalcitrant oxalic and oxamic acids by electrochemical advanced oxidation processes using a boron-doped diamond anode

Oxalic and oxamic acids are the ultimate and more persistent by-products of the degradation of N-aromatics by electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs). In this paper, the kinetics and oxidative paths of these acids have been studied for several EAOPs using a boron-doped diamond (BDD) anode and a stainless steel or an air-diffusion cathode. Anodic oxidation (AO-BDD) in the presence of Fe2+ (AO-BDD-Fe2+) and under UVA irradiation (AO-BDD-Fe2+-UVA), along with electro-Fenton (EF-BDD), was tested. The oxidation of both acids and their iron complexes on BDD was clarified by cyclic voltammetry. AO-BDD allowed the overall mineralization of oxalic acid, but oxamic acid was removed much more slowly. Each acid underwent a similar decay in AO-BDD-Fe2+ and EFBDD, as expected if its iron complexes were not attacked by hydroxyl radicals in the bulk. The faster and total mineralization of both acids was achieved in AO-BDD-Fe2+-UVA due to the high photoactivity of their Fe(III) complexes that were continuously regenerated by oxidation of their Fe(II) complexes. Oxamic acid always released a larger proportion of NH4 + than NO3- ion, as well as volatile NOx species. Both acids were independently oxidized at the anode in AO-BDD, but in AO-BDD-Fe2+-UVA oxamic acid was more slowlydegraded as its content decreased, without significant effect on oxalic acid decay. The increase in current density enhanced the oxidation power of the latter method, with loss of efficiency. High Fe2+ contents inhibited the oxidation of Fe(II) complexes by the competitive oxidation of Fe2+ to Fe3+. Low current densities and Fe2+ contents are preferable to remove more efficiently these acids by the most potent AO-BDD-Fe2+-UVA method.

Increase on incineration capacity and NOx control for air enrichment in the experimental simulation of aqueous residue incineration

An experimental investigation of air enrichment in a combustion chamber designed to incinerate aqueous residues is presented. Diesel fuel and liquefied petroleum gas (LPG) were used independently as fuels. An increase of 85% in the incineration capacity was obtained with nearly 50% O-2 in the oxidant gas, in comparison to incineration with air only. The incineration capacity continues increasing for enrichment levels above 50% O-2 , although at a lower pace. For complete oxy-flame combustion (100% O-2 ), the increase of the incineration capacity was about 110% relative to the starting conditions and about 13.5% relative to the condition with 50% O-2 . The CO concentration measured near the flame front decreases drastically with the increase of O-2 content in the oxidant gas. At the chamber exit, the CO concentration was always near zero, indicating that the chamber residence time was sufficient to complete fuel oxidation in any test setting. For diesel fuel, the NOx was entirely formed in the first region of the combustion chamber. For diesel fuel, there was some increase in the NOx concentration up to 35% of O-2 ; this increase became very sharp after that. From 60 ppm, at operation with air only, the NOx concentration raises to 200 ppm at 35% O-2 , and then to 2900 ppm at 74% O-2 . The latter corresponds to six times more NOx in terms of the ratio of mass of NO to mass of residue, compared to the situation of combustion with air only. For LPG, the NOx concentrations reached 4200 ppm at 80% O-2 , corresponding to nine times more, also in terms of the ratio of mass of NO to mass of residue, in comparison with combustion with air only. Results of different techniques used to control the NOx emission during air enrichment are discussed: (a) variation of the recirculated zone intensity, (b) increase of the spray Sauter mean diameter, (c) fuel staging, (d) oxidizer staging, and (e) ammonia injection. The present paper shows that NOx emission may be controlled without damage of the increase of incineration capacity by the enrichment and with low emission of partial oxidation pollutants such as CO.

Oxidation photochemistry in the remote marine boundary layer

Die bedeutendste Folge der Luftverschmutzung ist eine erhöhte Konzentration an Ozon (O3) in der Troposphäre innerhalb der letzten 150 Jahre. Ozon ist ein photochemisches Oxidationsmittel und ein Treibhausgas, das als wichtigste Vorstufe des Hydroxyradikals OH die Oxidationskraft der Atmosphäre stark beeinflusst. Um die Oxidationskraft der Atmosphäre und ihren Einfluss auf das Klima verstehen zu können, ist es von großer Bedeutung ein detailliertes Wissen über die Photochemie des Ozons und seiner Vorläufer, den Stickoxiden (NOx), in der Troposphäre zu besitzen. Dies erfordert das Verstehen der Bildungs- und Abbaumechanismen von Ozon und seiner Vorläufer. Als eine für den chemischen Ozonabbau wichtige Region kann die vom Menschen weitgehend unberührte marine Grenzschicht (Marine boundary layer (MBL)) angesehen werden. Bisher wurden für diese Region jedoch kaum Spurengasmessungen durchgeführt, und so sind die dort ablaufenden photochemischen Prozesse wenig untersucht. Da etwa 70 % der Erdoberfläche mit Ozeanen bedeckt sind, können die in der marinen Granzschicht ablaufenden Prozesse als signifikant für die gesamte Atmosphäre angesehen werden. Dies macht eine genaue Untersuchung dieser Region interessant. Um die photochemische Produktion und den Abbau von Ozon abschätzen zu können und den Einfluss antrophogener Emissionen auf troposphärisches Ozon zu quantifizieren, sind aktuelle Messergebnisse von NOx im pptv-Bereich für diese Region erforderlich. Die notwendigen Messungen von NO, NO2, O3, JNO2, J(O1D), HO2, OH, ROx sowie einiger meteorologischer Parameter wurden während der Fahrt des französischen Forschungsschiffes Marion-Dufresne auf dem südlichen Atlantik (28°S-57°S, 46°W-34°E) im März 2007 durchgeführt. Dabei sind für NO und NO2 die bisher niedrigsten gemessenen Werte zu verzeichnen. Die während der Messcampagne gewonnen Daten wurden hinsichtlich Ihrer Übereinstimmung mit den Bedingungen des photochemischen stationären Gleichgewichts (photochemical steady state (PSS)) überprüft. Dabei konnte eine Abweichung vom PSS festgestellt werden, welche unter Bedingungen niedriger NOx-Konzentrationen (5 bis 25pptv) einen unerwarteten Trend im Leighton-Verhältnis bewirkt, der abhängig vom NOx Mischungsverhältnis und der JNO2 Intensität ist. Signifikante Abweichungen vom Verhältnis liegen bei einer Zunahme der JNO2 Intensität vor. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Abweichung vom PSS nicht beim Minimum der NOx-Konzentrationen und der JNO2 Werte liegt, so wie es in bisherigen theoretischen Studien dargelegt wurde und können als Hinweis auf weitere photochemische Prozesse bei höheren JNO2-Werten in einem System mit niedrigem NOx verstanden werden. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchung, ist die Verifizierung des Leighton-Verhältnisses, das zur Charakterisierung des PSS dient, bei sehr geringen NOx-Konzentrationen in der MBL. Die bei dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnisse beweisen, dass unter den Bedingungen der marinen Granzschicht rein photochemischer Abbau von Ozon stattfindet und als Hauptursache hierfür während des Tages die Photolyse gilt. Mit Hilfe der gemessenen Parameter wurde der kritische NO-Level auf Werte zwischen 5 und 9 pptv abgeschätzt, wobei diese Werte im Vergleich zu bisherigen Studien vergleichsweise niedrig sind. Möglicherweise bedeutet dies, dass das Ozon Produktion/ Abbau-Potential des südlichen Atlantiks deutlich stärker auf die Verfügbarkeit von NO reagiert, als es in anderen Regionen der Fall ist. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde desweiteren ein direkter Vergleich der gemessenen Spezies mit dem Modelergebnis eines 3-dimensionalen Zirkulationsmodel zur Simulation atmosphären chemischer Prozesse (EMAC) entlang der exakten Schiffsstrecke durchgeführt. Um die Übereinstimmung der Messergebnisse mit dem bisherigen Verständnis der atmosphärischen Radikalchemie zu überprüfen, wurde ein Gleichgewichtspunktmodel entwickelt, das die während der Überfahrt erhaltenen Daten für Berechungen verwendet. Ein Vergleich zwischen der gemessenen und der modellierten ROx Konzentrationen in einer Umgebung mit niedrigem NOx zeigt, dass die herkömmliche Theorie zur Reproduktion der Beobachtungen unzureichend ist. Die möglichen Gründe hierfür und die Folgen werden in dieser Doktorarbeit diskutiert.

Isoprene oxidation and its impacts on the atmospheric composition

Terrestrische Vegetation, vor allem tropischer Regenwald, emittiert grosse Mengen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) in die rnAtmosphäre, die durch Oxidationsreaktionen und Deposition der Reaktionsprodukte wieder entfernt werden. Die Oxidation wird vor allem durch Hydroxyl-Radikale (OH) initiiert, die hauptsächlich durch Photodissoziation von Ozon gebildet werden. Zuvor ging man davon aus, dass biogene VOCs OH in unverschmutzter Luft abbauen und dadurch die atmosphärische Oxidationskapazität verringern. Umgekehrt, führt rndie Oxidation von VOCs in verschmutzter Luft durch die katalytische Wirkung von Stickstoffoxiden (NOx = NO + NO2) zu schädlicher Oxidationsmittelbildung. Flugzeugmessungen atmosphärischer Spurengase, die über dem unberührten Amazonas-Regenwald durchgeführt worden sind, haben jedoch unerwartet hohe OH-Konzentrationen aufgezeigt. Das VOC mit der höchsten Emission in dieser Region war Isopren, dessen Oxidation als stärkeste OH-Senke berechnet wurde. In dieser Arbeit wurde die Hypothese genauestens untersucht, dass die natürliche Isopren-Oxidation in niedrig-NOx Luft OH effizient erneuert. Es wurde ein sehr detaillierter Oxidationsmechanismus für Isopren entwickelt, in dem neueste experimentelle und theoretische Fortschritte umgesetzt worden sind. Die Haupt-OH-Rückgewinnungswege wurden angewendet wodurch gezeigt wurde, dass sie wesentlich zur Oxidation unter niedrig-NOx Bedingungen beitragen. Verstärkte OH-Konzentrationen blieben unter verminderten Lichtverhältnissen, wie sie unter dichten Vegetationsdächern typisch sind, dauerhaft erhalten. Im Vergleich zu Flugzeugmessungen, der neue Oxidationsmechanismus reproduziert die OH-Konzentrationen innerhalb des Unsicherheitsbereiches. Darüber hinaus zeigten Simulationen eine erhebliche Produktion eines Isopren-Dihydroxyepoxids, das ein potenziell wichtiger Vorläufer organischer Aerosole in der Atmosphäre sein könnte. Es wurde einen neuen vereinfachten Oxidationsmechanismus auf Basis des traditionellen Wissenstands entwickelt und seine Anwendung für globale atmosphärische Studien getestet. Die Eingliederung der neuen Oxidationswege in diesen Mechanismus ermöglicht es folgende Auswirkungen der verstärkten VOC-Oxidation zu studieren die Zusammensetzung der Atmosphäre, den Austausch zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre, Aerosole und Klima.

Study of the effect of biodiesel fuel on passive oxidation in a catalyzed particulate filter

A 2007 Cummins ISL 8.9L direct-injection common rail diesel engine rated at 272 kW (365 hp) and 317 kW (425 hp) was used to load the filter to 2.2 g/L and passively oxidize particulate matter (PM) within an aftertreatment system consisting of a diesel oxidation catalyst (DOC) and catalyzed particulate filter (CPF). The tests conducted with the engine rated at 365 hp used a 2007 DOC and CPF. The tests conducted with the engine rated at 425 hp used a 2010 DOC and 2007 CPF. Understanding the passive NO2 oxidation kinetics of PM within the CPF allows for reducing the frequency of active regenerations (hydrocarbon injection) and the associated fuel penalties. Modeling the passive oxidation of accumulated PM in the CPF will lead to creating accurate state estimation strategies. The MTU 1-D CPF model will be used to simulate data collected from this study to examine differences in the PM oxidation kinetics when soy methyl ester (SME) biodiesel is used as the source of fuel for the engine, and when the engine is operated at a higher power rating. A test procedure developed by Hutton et al. [1, 2] was modified to improve the ability to model the experimental data and provide additional insight into passively oxidized PM in a partially regenerated CPF. A test procedure was developed to allow PM oxidation rates by NO2 to be determined from engine test cell data. An experimental matrix consisting of CPF inlet temperatures from 250 to 450 °C with varying NOX/PM from 25 to 583and NO2/PM ratios from 5 to 240 was used. SME biodiesel was volumetrically blended with ULSD in 10% (B10) and 20% (B20) portions. This blended fuel was then used to evaluate the effect of biodiesel on passive oxidation rates. Four tests were performed with B10 and four tests with B20. Gathering data to determine the effect of fuel type (ULSD and biodiesel blends) on PM oxidation is the primary goal. The engine used for this testing was then configured to a higher power rating and one of the tests planned was performed. Additional testing is scheduled to take place with ULSD fuel to determine the affect the engine rating has on the PM oxidation. The experimental reaction rates during passive oxidation varied based upon the average CPF temperature, NO2 concentrations, and the NOX/PM ratios for each engine rating and with all fuels. The data analysis requires a high fidelity model that includes NO2 and thermal oxidation mechanisms and back diffusion to determine the details of the PM oxidation process.

Preparation, characterisation and testing of CuO/Ce0.8Zr0.2O2 catalysts for NO oxidation to NO2 and mild temperature diesel soot combustion

CuO/ceria-zirconia catalysts have been prepared, deeply characterised (N2 adsorption–desorption isotherms at −196 °C, XRD, Raman spectroscopy, XPS, TEM and H2-TPR) and tested for NO oxidation to NO2 in TPR conditions, and for soot combustion at mild temperature (400 °C) in a NOx/O2 stream. The behaviour has been compared to that of a reference Pt/alumina commercial catalyst. The ceria-zirconia support was prepared by the co-precipitation method, and different amounts of copper (0.5, 1, 2, 4 and 6 wt%) were loaded by incipient wetness impregnation. The results revealed that copper is well-dispersed onto the ceria-zirconia support for the catalysts with low copper loading and CuO particles were only identified by XRD in samples with 4 and 6% of copper. A very low loading of copper increases significantly the activity for the NO oxidation to NO2 with regard to the ceria-zirconia support and an optimum was found for a 4% CuO/ceria-zirconia composition, showing a very high activity (54% at 348 °C). The soot combustion rate at 400 °C obtained with the 2% CuO/ceria-zirconia catalyst is slightly lower to that of 1% Pt/alumina in terms of mass of catalyst but higher in terms of price of catalyst.

Catalytic performance of CuO/Ce0.8Zr0.2O2 loaded onto SiC-DPF in NOx-assisted combustion of diesel soot

This work presents a comparative study between the catalytic performance of the 2% CuO/ceria-zirconia powder catalyst and the same catalyst supported on silicon carbide DPF (Diesel Particulate Filter) towards NO oxidation reaction and soot combustion reaction. The ceria-zirconia catalyst was prepared by the co-precipitation method and 2 wt% copper was incorporated by the incipient wetness impregnation method. The catalyst was incorporated onto the ceramic support using a simple and organic solvent-free procedure by a simply dipping the DPF into an aqueous solution of the catalyst. The powder catalyst has been characterized using N2 adsorption at −196 °C, XRD and Raman Spectroscopy; whereas the catalytic coating morphology has been evaluated by SEM and the mechanical stability by an adherence test. Both catalyst configurations were tested for NO oxidation to NO2 and for soot combustion under NOx/O2. The results revealed that incorporation of the very active copper/ceria-zirconia catalyst onto SiC-DPF has been successfully achieved by a simple coating procedure. Furthermore, the catalytic coating has shown suitable mechanical, chemical and thermal stability. A satisfactory catalytic performance of the catalytic-coated filter was reached towards the NO oxidation reaction. Moreover, it was proved that the catalytic coating is stable and the corresponding coated DPF can be reused for several cycles of NO oxidation without a significant decrease in its activity. Finally, it was verified that the loose-contact mode is a good choice to simulate the catalytic performance of this active phase in a real diesel particulate filter.

NOx storage and reduction over copper-based catalysts. Part 2: Ce0.8M0.2Oδ supports (M = Zr, La, Ce, Pr or Nd)

5% copper catalysts with Ce0.8M0.2Oδ supports (M = Zr, La, Ce, Pr or Nd) have been studied by rapid-scan operando DRIFTS for NOx Storage and Reduction (NSR) with high frequency (30 s) CO, H2 and 50%CO + 50%H2 micropulses. In the absence of reductant pulses, below 200–250 °C NOx was stored on the catalysts as nitrite and nitro groups, and above this temperature nitrates were the main species identified. The thermal stability of the NOx species stored on the catalysts depended on the acid/basic character of the dopant (M more acidic = NOx stored less stable ⇒ Zr4+ < none < Nd3+ < Pr3+ < La3+ ⇐ M more basic = NOx stored more stable). Catalysts regeneration was more efficient with H2 than with CO, and the CO + H2 mixture presented an intermediate behavior, but with smaller differences among the series of catalyst than observed using CO alone. N2 is the main NOx reduction product upon H2 regeneration. The highest NOx removal in NSR experiments performed at 400 °C with CO + H2 pulses was achieved with the catalyst with the most basic dopant (CuO/Ce0.8La0.2Oδ) while the poorest performing catalyst was that with the most acidic dopant (CuO/Ce0.8Zr0.2Oδ). The poor performance of CuO/Ce0.8Zr0.2Oδ in NSR experiments with CO pulses was attributed to its lower oxidation capacity compared to the other catalysts.

NOx storage-reduction characteristics of Ba-based lean NOx trap catalysts subjected to simulated road aging

In order to study the effect of washcoat composition on lean NOx trap (LNT) aging characteristics, fully formulated monolithic LNT catalysts containing varying amounts of La-stabilized CeO2 (5 wt% La2O3) or CeO2-ZrO2 (Ce:Zr = 70:30) were subjected to accelerated aging on a bench reactor. Subsequent catalyst evaluation revealed that aging resulted in deterioration of the NOx storage, NOx release and NOx reduction functions, whereas the observation of lean phase NO2 slip for all of the aged catalysts indicated that LNT performance was not limited by the kinetics of NO oxidation. After aging, all of the catalysts showed increased selectivity to NH3 in the temperature range 250–450 °C. TEM, H2 chemisorption, XPS and elemental analysis data revealed two main changes which can explain the degradation in LNT performance. First, residual sulfur in the catalysts, present as BaSO4, decreased catalyst NOx storage capacity. Second, sintering of the precious metals in the washcoat was observed, which can be expected to decrease the rate of NOx reduction. Additionally, sintering is hypothesized to result in segregation of the precious metal and Ba phases, resulting in less efficient NOx spillover from Pt to Ba during NOx adsorption, as well as decreased rates of reductant spillover from Pt to Ba and reverse NOx spillover during catalyst regeneration. Spectacular improvement in LNT durability was observed for catalysts containing CeO2 or CeO2-ZrO2 relative to their non-ceria containing analog. This was attributed to (i) the ability of ceria to participate in NOx storage/reduction as a supplement to the main Ba NOx storage component; (ii) the fact that Pt and CeO2(-ZrO2) are not subject to phase segregation; and (iii) the ability of ceria to trap sulfur, resulting in decreased sulfur accumulation on the Ba component.

Carbon nanotube-supported metal catalysts for NOx reduction using hydrocarbon reductants. Part 1:catalyst preparation, characterization and NOx reduction characteristics

A dual catalyst system for the Selective Catalytic Reduction of NOx with hydrocarbons (HC-SCR), including distinct low and high temperature formulations, is proposed as a means to abate NOx emissions from diesel engines. Given that satisfactory high temperature HC-SCR catalysts are already available, this work focuses on the development of an improved low temperature formulation. Pt supported on multiwalled carbon nantubes (MWCNTs) was found to exhibit superior NOx reduction activity in comparison with Pt/Al2O3, while the MWCNT support displayed a higher resistance to oxidation than activated carbon. Refluxing the MWCNT support in a 1:1 mixture of H2SO4 and HNO3 prior to the metal deposition step proved to be beneficial for the metal dispersion and the NOx reduction performance of the resulting catalysts. This support effect is ascribed to the increased Brønsted acidity of the acid-treated MWCNTs, which in turn enhances the partial oxidation of the hydrocarbon reductant. Further improvements in the HC-SCR performance of MWCNT-based formulations were achieved using a 3:1 Pt–Rh alloy as the supported phase.

NOX-driven ROS formation in cell transformation of FLT3-ITD positive AML

In different types of myeloid leukemia, increased formation of reactive oxygen species (ROS) has been noted and associated with aspects of cell transformation including the promotion of leukemic cell proliferation and migration, as well as DNA-damage and accumulation of mutations. Work reviewed in this article has shown the involvement of NADPH oxidase (NOX)-derived ROS downstream of oncogenic protein-tyrosine kinases in both processes, and the related pathways have been partially identified. FLT3-ITD, an important oncoprotein in a subset of AML, causes activation of AKT and subsequently stabilization of p22phox, a regulatory subunit for NOX1-4. This process is linked to ROS formation and DNA damage. Moreover, FLT3-ITD signaling through STAT5 enhances expression of NOX4, ROS formation and inactivation of the protein-tyrosine phosphatase DEP-1/PTPRJ, a negative regulator of FLT3 signaling, by reversible oxidation of its catalytic cysteine residue. Genetic inactivation of NOX4 restored DEP-1 activity and attenuated cell transformation by FLT3-ITD in vitro and in vivo. Future work is required to further explore these mechanisms and their causal involvement in leukemic cell transformation, which may result in the identification of novel candidate targets for therapy.

Electrochemical Oxidation Of Landfill Leachate In A Flow Reactor: Optimization Using Response Surface Methodology.

Response surface methodology based on Box-Behnken (BBD) design was successfully applied to the optimization in the operating conditions of the electrochemical oxidation of sanitary landfill leachate aimed for making this method feasible for scale up. Landfill leachate was treated in continuous batch-recirculation system, where a dimensional stable anode (DSA(©)) coated with Ti/TiO2 and RuO2 film oxide were used. The effects of three variables, current density (milliampere per square centimeter), time of treatment (minutes), and supporting electrolyte dosage (moles per liter) upon the total organic carbon removal were evaluated. Optimized conditions were obtained for the highest desirability at 244.11 mA/cm(2), 41.78 min, and 0.07 mol/L of NaCl and 242.84 mA/cm(2), 37.07 min, and 0.07 mol/L of Na2SO4. Under the optimal conditions, 54.99 % of chemical oxygen demand (COD) and 71.07 ammonia nitrogen (NH3-N) removal was achieved with NaCl and 45.50 of COD and 62.13 NH3-N with Na2SO4. A new kinetic model predicted obtained from the relation between BBD and the kinetic model was suggested.