Термодинамические характеристики адсорбционных состояний водорода, связанных поверхностью никеля и никелевых катализаторов в индивидуальных и бинарных растворителях

• Автор: Шепелев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литературы

1.1. Структура и физикохимические свойства никелевых катализаторов

1.2. Индивидуальные формы водорода, связанные поверхностью никеля и никелевых катализаторов
1.3. Термодинамика адсорбции водорода на поверхности никеля и никелевых катализаторов

1.4. Модели процессов адсорбции водорода на переходных металлах

и катализаторах на их основе

2. Экспериментальная часть

2.1. Используемые вещества, катализаторы и растворители

2.2. Методы получения и физикохимические свойства скелетного никеля

2.3. Адсорбционнокалориметрическое определение теплот адсорбции водорода на скелетном никеле из растворов
2.3.1. Метод адсорбционнокалориметрического титрования для исследования процессов адсорбции водорода на поверхности металлов из растворов
2.3.2. Калориметрический комплекс, предназначенный для измерения тепловых эффектов жидкофазных гетерогеннокаталитических процессов
2.3.3. Методика измерения теплот реакций жидкофазной гидрогенизации органических соединений водородом из газовой фазы
2.3.4. Методика измерения теплот реакций жидкофазной гидрогенизации органических соединений водородом, адсорбированным на поверхности катализатора
2.3.5.Обработка результатов адсорбционнокалориметрического эксперимента
2.4. Теплоты адсорбции водорода на скелетном никеле из индивидуальных и многокомпонентных растворителей
3. Термодинамическое описание адсорбции водорода на переходных металлах и катализаторах на их основе
3.1. Модель поверхности с дискретной неоднородностью для описания адсорбции водорода на поверхности переходных металлов
3.2. Термодинамические характеристики адсорбционных состояний водорода, связанных поверхностью никеля и никелевых катализаторов в индивидуальных и бинарных растворителях
4. Обсуждение результатов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Бутлерова, а также на предприятиях и в организациях, занимающихся научными и прикладными исследованиями жидкофазных гетерогеннокаталитических процессов. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских семинарах Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции Плес, гг. III Международной конференции Катализ теория и практика Новосибирск, г. Международных конференциях по химической термодинамики в России Суздаль, г. Казань, г. XII Всероссийском симпозиуме с участием иностранных ученых Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности Москва, г. Региональных конференциях молодых ученых Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем Иваново, , , гг. Результаты исследований закономерностей адсорбции водорода на переходных металлах и катализаторах на их основе достаточно обширны, многообразны и систематизированы в целом ряде монографий и обзоров , . Изучение процессов адсорбции водорода проводится с применением различных экспериментальных и теоретических методов преимущественно в газовой фазе ,,,. Поэтому основное внимание в обзоре литературы уделено не только анализу результатов исследований структуры и физикохимических свойств никелевых катализаторов, термодинамическим характеристикам адсорбционных состояний водорода, связанных поверхностью никеля и никелевых катализаторов, но и влиянию природы и состава растворителя на закономерности адсорбции водорода из растворов, а также анализу различных моделей процессов адсорбции водорода на поверхности переход ных металлов и катализаторов на их основе. Анализ данных литературы ,,, показал, что в качестве объектов исследования в работах по изучению адсорбционных свойств каталитических систем на основе дисперсного никеля в основном используют поликристаллический никель, никелевую чернь, нанесенные, скелетные и пористые никелевые катализаторы. Согласно 1, структуру гетерогенного катализатора определяет строение и размер граней, тип дефектов и дислокаций кристаллических решеток каталитически активного компонента. По данным авторов 1,,,,,, поверхность никеля состоят главным образом из монокристаллов с индексами Миллера 0, 0 и 1. Строение таких монокристаллов и их симметрию иллюстрирует рис. Рис. Расположение атомов в кристаллических решетках монокристаллов переходных металлов и симметрия элементарных граней 1 атом в кристалле, 2 грань МеЮО, 3 грань Мс0, 4 грань Ме1 по данным . Однотипность конфигураций внешних 1оболочек атомов и строения решеток металлов, подобие других их физикохимических параметров непосредственно связаны с близкими характеристиками структур и активности катализаторов на основе никеля и платины 3,5,8. В то же время электронное строение атома, низкие значения работы выхода электрона, скрытых теплот сублимации и энергии образования вакансий определяют особенности каталитических свойств палладия 2,6,. На внешнем уровне основного состояния атомов никеля находятся электронов, которые распределены на я и пяти вырожденных по энергии 1орбиталях. В кристаллических решетках металлов или в присутствии инертных носителей поле окружения атома снимает вырождение внешних орбиталей и вызывает расщепление внешних уровней с образованием дублетных и триплетных 2 состояний электронов. Согласно структурам, приведенным на рис. С2у, а грани 1 СзУ Во всех случаях ось квантуется в качестве оси высокого порядка, а оси X и У находятся в плоскости поверхности граней. Согласно 2,8 на грани 0 еворбитали поверхностных атомов располагаются вертикально, одна из йорбиталей лежит в плоскости, а две другие выходят под углом к поверхности. На грани 0 ейорбитали ориентируются под углами 0 и , а е располагаются или вертикально, или под углом к плоскости поверхности. Особое строение имеет грань 1, на которой отсутствуют орбитали, выходящие вертикально или ориентированные под к плоскости в промежутки между соседними атомами, в то время как низкозаселенные ейорбитали ориентируются под углом , а й или лежат в плоскости грани, или располагаются с наклоном относительно поверхности 2,5,8.