Влияние плазмохимических обработок поверхности платиновых, медно-платиновых и медных катализаторов на их каталитические и адсорбционные свойства

• Автор: Галимова, Наталья Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Введение

I. Литерату рный обзор

1.1 Свойства плазмы и е влияние на состояние поверхности катализаторов и адсорбентов.

1.1.1 Плазма и е свойства

1.1.2 Плазма тлеющего разряда

1.1.3Плазма высокочастотного разряда.

1.1.4 Влияние плазмохимических обработок катализаторов на их активность.

1.2 Каталитическое превращение углеводородов на платиновых

катал изаторах

1.3 Легидрирование изопропанола на металлах

1.4 Влияние модифицирующих добавок на адсорбиионную способность и каталитическую активность металлов
1.5 Исследование методом РФЭС состава поверхности катализаторов и адсорбентов
1.6. Теоретические основы квантовохимических расчтов, выполненных в данной работе. Метод функциошша плотности.
1.6.1 Энергия как функционал матриц плотности
1.6.2 Теорема ХоэнбергаКона
1.6.3 Методы, основанные на использовании функционалов плотности
1.6.4 Применение метода ВЗЛ УРЬапМВ
в квантовохимических расчтах
II. Экспериментальная часть
2.1 Приготовление катализаторов
2.2 Методика обработки катализатора
в плазме тлеющего разряда в газах
2.3 Обработка катализатора высокочастотной
беззлектродной плазмой
2.4 Методика проведения кинетических опытов
в вакуумных условиях
2.5. Методика каталитических опытов с использованием хроматографа
2.6 Анализ образцов методами РФ А и РФЭС
2.7 Термообработка катализаторов
2.8. Методика адсорбционных и десорбционпых опытов
2.9. Методика квантовохимических расчетов
III. Обсуждение результатов.
ГлаваЗ. Дегидрирование циклогексана на платиновых и медноплатиновых катализаторах.
3.1 Дегидрирование циклогексана па платиновых катализаторах
3.1.1 Результаты опытов в проточной системе
с использованием хроматографического анализа 6
3.1.2 Кинетика дегидрирования циклогексана в статических условиях на катализаторах 0. мае. РМБЮ2 и 1.0 мае. РЬЗЮ2
3.1.3 Анализ состояния поверхности платиновых
катализаторов методом РФЭС
3.1.4 Определение средних размеров частиц платины методом РФ А
3.2 Дегидрирование циклогексана на медноплатиновых катализаторах.
3.2.1 Опыты в проточной системе
с использованием хроматографического анализа
3.2.2 Кинетика дегидрирования циклогексана в статических условиях на катализаторе 1.0 мас. Р.мас.Си1БЮ2
3.2.3 Анализ состояния поверхности медноплатиновых катализаторов методом РФЭС
3.2.4. Анализ состояния частиц медноплатинового катализатора методом РФ А
Глава 4. Десорбция водорода с поверхност и платиновых и медноплатиновых катализаторов.
4.1. Определение энергии связи
Глава 5. Дегидрирование изопропанола на катализаторе Си 5 мае.
5.1 Опыты в проточной системе
5.2 Кинетика дегидрирования изопропанола на катализаторе Си 5масс.8Ю
5.3 Сопоставление структурных характеристик
ката.1изатора Си 5масс.5Ю и кинетических параметров реакции
5.4 Результаты квантовохимических расчтов 0 Глава 6. Адсорбция изопропанола на медном катализаторе
6.1 Изотермы адсорбции
6.2 Оценка термодинамических характеристик адсорбции
6.3 Модельное уравнение изотерм адсорбции
Заключение
Список литературы Приложение
Введение


Тлеющий разряд в кислороде неустойчив, наблюдается несколько форм существования разряда при близких параметрах, что и затрудняет диагностику плазмы. В работе постулируется возникновение широкого набора активных частиц в результате возбуждения кислорода. Наряду с атомами и молекулами кислорода в различных возбужденных состояниях обнаружено присутствие молекул озона и частиц , ,Об , . Однако, было показано, что наибольшей химической активностью обладают атомы кислорода О Зр и метастабильные молекулы ОгД. В аргоновой плазме активных частиц гораздо меньше, чем в кислородной, атомы аргона существуют в основном электронном состоянии. Сродство атома аргона к электрону равно нулю. Восстановительные свойства для частиц аргона не характерны. Энергия низшего возбужденного состояния достаточна для ионизации при столкновении с нейтральными частицами. При использовании модифицирующего действия плазмы тлеющего разряда в кислороде и аргоне на углеволокнистые сорбенты обнаружено, что аргоновая плазма ухудшает поверхностные свойства сорбентов, а кислородная увеличивает поверхность сорбентов в два раза и повышает их адсорбционную емкость по бензолу . При исследовании модифицирующего действия плазмы тлеющего разряда в кислороде и аргоне на катализатор гидрирования СО состава аРе2ОзЦВМ была обнаружена рентгеноаморфная фаза нанесенного оксида железа при сохранении структуры носителя . Аморфная фаза появилась за счет разрушения кристаллического оксида железа, о чем свидетельствовало сравнение суммарной интенсивности основных рефлексов исходного и обработанного образца. Наблюдалось увеличение поверхности обработанных образцов в 1,5 2 раза. Методом низкотемпературного окисления металлической меди в плазме кислорода получена оксидная плнка состава СщОи, содержащая значительное количество сверхстехиометрического кислорода. УС1ипСсеИ0, что вследствие наноструктурирования плнок полученный оксид меди обладает существенно меньшей термической стабильностью по сравнению с обычным кристаллическим оксидом СиО . Плазма высокочастотного разряда. Получение безэлектродной плазмы высокочастотного разряда относится к индукционным методам, основанным на использовании явления электромагнитной индукции . Через катушкусоленоид пропускают ток высокой частоты. Под действием переменного магнитного поля этого тока внутри катушки, вдоль е оси, индуцируется вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь может зажигать и поддерживать плазму. Вопрос о величине и пространственном распределении температуры плазмы в индукционном разряде представляет двоякий интерес . Как и в случае дуги постоянного тока, это важно для понимания физических закономерностей поддержания плазмы полем и для практических приложений. Кроме того, в случае ВЧ разряда возникает и иная проблема, не свойственная разрядам постоянного тока необходимо согласовать разряд, как нагрузку, с ВЧ генератором, без чего последний не может эффективно работать. Такие электрические параметры плазменной нагрузки, как омическое сопротивление, самоиндукция, взаимоиндукция, характеризующая магнитную связь с индуктором, влияющие на работу всей электрической системы в целом, непосредственным образом связаны с величинами и распределением температуры и токов в разряде. При индукционном возбуждении высокочастотного разряда возбуждающее поле максимально разрядной трубки, что оказывает влияние на условия баланса электронов и тем самым на локальные и усредненные характеристики плазмы. Наличие пограничных скачков потенциала в высокочастотном разряде не только изменяет условия обработки материалов в этой зоне, но и оказывает влияние на ионизацию в квазинейтральной плазме и е свойства . Сильная зависимость свойств ВЧплазмы от конкретных условий возбуждения, повидимому, является причиной отсутствия в литературе единого мнения о влиянии частоты возбуждающего поля на свойства плазмы. Однако многие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при микроволновом возбуждении может быть получена плазма со средней энергией электронов более высокой, чем в разряде постоянного тока или низкой частоты .