Keraamisen katalysaattorin ICP- ja XRF-analyysin menetelmäkehitys

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Ecocat Oy:lle, joka valmistaa pakokaasukatalysaattoreita. Yritys analysoi katalysaattorinäytteistä jalometalleja induktiivisella plasmalla (ICP) ja oksidirakennetta röntgenfluoresenssilla (XRF). Yritys on pääosin analysoinut metallisia katalysaattoreita, mutta opinnäytetyössä tutkitaan keraamisten katalysaattorien analysointia. Ongelmana olivat XRF:n, ICP:n sekä tulostenkäsittelymenetelmien erot ja niiden luotettavuus. Työn tavoitteena oli kehittää menetelmää keraamisten katalysaattoreiden analysoinnille, luoda käsitys menetelmien eroista sekä arvioida laskentaohjelmien toimivuutta keraamisten katalyyttien analysoinnissa. ICP- ja XRF-analyysejä pyrittiin kehittämään muuttamalla niiden happoliuotusta ja analysoimalla XRF-analyysissä näytteet sekä jauheena että sulatteena. Näytteinä käytettiin vakuumilla pinnoitettua keraamikennoa sekä murskatusta kennosta ja tukiainejauheesta sekoitettua katalyyttinäytettä. Työssä vertailtiin kolmen eri valmistajan kaupallista kennoa ja niiden ominaisuuksia. Tulostenkäsittelyä tutkittiin arvioimalla kahta eri kennon uloslaskentamenetelmää sekä arvioitiin yrityksen käyttämää Quickdp-nimistä laskentaohjelmaa. Jalometallianalyysin tulokset olivat ICP:llä hyvää luokkaa ja luotettavia. Oksidirakenneanalyysin tulokset olivat epätarkempia ja osittain epäloogisia. Keraamikennon uloslaskentamenetelmien tuloksissa oli vaihtelua ja merkittävä ero menetelmien välillä. XRF:n uloslaskentamenetelmää käyttämällä XRF soveltuu keraamikennolle oksidirakenneanalyysiin, mutta ei täysin tarkkaan analyysiin. Eri valmistajien kennojen oksidirakenteessa ei ollut merkittävää eroa, mutta ominaisuuksissa ja laadussa oli joitain eroja. Quickdp soveltui NGK:n ja Corningin kennolle, mutta ei kiinalaisen valmistajan kennolle, mikä voi johtua seinämävahvuuden huonosta mittaustuloksesta, kennon huonosta laadusta tai väärästä kennon tiheydestä. Kaikkiin menetelmiin jäi vielä kehittämisen varaa ja niitä olisi syytä tutkia lisää.