Физико-химические основы синтеза и модифицирования каталитически активных ферритных систем

• Автор: Дворецкий, Николай Витальевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 243 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава . Литературный обзор

1.1. Железооксидные катализаторы дегидрирования способы

приготовления, основные физикохимические характеристики, состав и роль компонентов

1.2. Состав, структура и свойства иолиферритов калия типа Рглинозма

1.3. Модели нестехиометрии соединений типа рглинозма

1.4. Фазовый состав промотированных железооксидных катализаторов

1.5. Модифицирование промотированных железооксидных катализаторов

1.6. Электрофизические свойства оксидов железа, моноферритов и соединений типа Рглинозма

1.7. Текстура железооксидных катализаторов

Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Препараты и реактивы
2.2. Методы приготовления образцов
2.2.1. Приготовление исходных смесей и термообработка образцов
2.2.2. Синтез образцов для построения фазовой диаграммы системы гематит магнетит моноферрит калия
2.2.3. Приготовление образцов катализатора
2.2.4. Приготовление цезийсодержащих и легированных ферритных систем
2.2.5. Восстановление железооксидых катализаторов,
промотированных щелочными металлами
2.2.6. Определение устойчивости ферритных систем к действию каталитических ядов
2.3. Приборы и методы исследования
2.3.1. Определение параметров тонкой кристаллической структуры гематита
2.3.2. Методика определения параметров элементарной ячейки
2.3.3. Определение реологических параметров гематита
2.3.4. Определение фазового состава продуктов ферритообразоваиия методами РФЛ и ЯГР спектроскопии
2.3.5. Методы исследования активности катализаторов в реакции дегидрирования
2.3.6. Методика селективного химического анализа
2.3.7. Определение содержания Ре и кокса в восстановленных ферритных образцах
2.3.8. Изучение кинетики ферритообразоваиия
Глава 3. Тонкая кристаллическая структура гематита, кинетика и механизм твердофазного взаимодействия гематита с соединениями калия
3.1. Тонкая кристаллическая структура гематита
3.2. Морфология, поверхностные свойства и реологические характеристики гематита
3.3. Кинетика твердофазного взаимодействия гематита с
карбонатом калия
3.4. Кинетика твердофазного взаимодействия в системе
КРе Ре
Глава 4. Генезис фазового и химического состава
промотированных железооксидных катализаторов
4.1. Эволюция состава катализатора в процессе синтеза на 1 воздухе
4.1.1. Фазовый состав продуктов ферритообразования в 1 системе К Ре
4.1.2. Разработка методов химического анализа фазового 9 состава ферритных систем
4.1.3. Химический состав, структура и область гомогенности 4 полиферритов калия
4.2. Фазовый состав катализатора в восстановительной атмосфере
4.3. Твердофазное взаимодействие магнетита с карбонатом калия и 3 моноферритом калия
4.4. Управление составом промотированного железооксидного 9 катализатора
Глава 5. Модифицирование ферритных систем. Концепция 6 фиксированной базовой структуры
5.1. Синтез полиферрита калия К3Те2Оз .
5.2. Фазовая диаграмма тройной системы Ре Ре4 КРе
5.3. Влияние добавок двухзарядных катионов металлов на состав и 2 свойства соединений в системе калийжелезокислород
5.4. Фазовая диаграмма тройной системы Ре3 Ре4 СьРеОг
5.5. Распределение цезия между компонентами ферритной системы
5.6. Разработка методики оценки химической устойчивости 5 промотированных железооксидных катализаторов
5.7. Легирование смешанных Рполиферритов калия и цезия
оксидами редкоземельных элементов
Глава 6. Текстура и керамическая структура катализатора
Основные выводы
Список использованных источников


По мнению китайских исследователей , этилбензол образует атскоординационный комплекс с ионами Ре2, Ре с последующим элиминированием аатома водорода адсорбированного этилбензола и образованием бензольнофенольного радикала и ОНгруппы путем суперконъюгации. После этого 3атом водорода присоединяется к соседнему иону железа с образованием адсорбированного стирола. Рис. Авторами работ , также была предложена модель рис. Рис. Также отмечается, что калий способствует восстановлению катализатора дегидрирования до определенной степени , что согласуется с данными работ ,. Представляет интерес серия работ В. С.Бабенко и Р. А.Буянова и др. Авторы указывают, что добавки калия изменяют энергию связи кислорода в решетке каталитически активных оксидов железа и тем самым при определенных условиях уменьшают энергию активации каталитического окисления углеродистых отложений, образующихся в процессе дегидрирования. Среди исследователей, занимающихся проблемой фазового состава оксидных железокалиевых катализаторов, нет единого мнения относительно соединений в системе калийжелезокислород, которые образуются в процессе синтеза и работы контакта. Одни авторы не обнаруживают в свежеприготовленном прокаленном катализаторе никаких других фаз, кроме исходного аРез ,. Другие исследователи считают, что контакт после спекания кроме гематита содержит моноферрит калия К2Ре4 К2ОРе2Оз ,. По мнению Т. Хирано , феррит калия со структурой кристобалита, образующийся на поверхности оксида железа, является каталитически активной фазой. Наконец, многие исследователи указывают на существование нескольких сложных оксидов в свежесинтезированных железокалиевых контактах. Еще в году японские ученые Ямагути и Оцубо на основании данных ДТА заключили, что железооксидный катализатор ртипа содержит смесь поликристаллитов К2Ре2 и К2СЮ4. Ли , при изучении фазового состава свежего образца промышленного катализатора Шелл5 массовые доли Рез , К 7 , Сг2Оз 3 методом рентгеновской дифрактометрии обнаружил, что, кроме аРе2Оз, в контакте присутствует фаза хРе2ОзхСгзК и некоторое количество аморфного оксида калия. Существование в составе железокалиевых оксидных катализаторов наряду с моноферритом калия соединений со структурой типа Рглинозема предполагают и другие авторы ,,. Представляется целесообразным рассмотреть литературные данные, относящиеся к соединениям в системе калийжелезокислород, которые могут образовываться в процессе синтеза железооксидных контактов, промотированных калием. При термообработке на воздухе в системе К Ре3 образуются моноферрит калия КРе , и полиферриты калия К2Оп Ре3 . По данным авторов процессе спекания К2С с Ре3 при температурах от 0 К до К в течение минут независимо от молярного отношения реагентов первоначально получается метаферрит К2ОРе3. Образование соединений К2Оп Ре3 отмечается в смесях после полного связывания карбоната в метаферрит при температурах более К и продолжительности спекания более 4 часов. Мнения относительно структуры моноферрита калия расходятся. Одни авторы считают, что КРе изоморфен КАЮ2 , и имеет кубическую структуру типа высокотемпературной модификации кристобалита с параметрами элементарной кристаллической ячейки а0 0,9 нм ,. Другие исследователи указывают, что КРе изоморфен Ква и имеет псевдокубическую орторомбическую структуру с параметрами а0 0, нм, Ь0 1, нм, с0 1, нм. Химический состав, структура и свойства полиферритов калия остаются предметом дискуссии. Основными стадиями приготовления данного класса катализаторов являются смешение исходных компонентов, сушка, термообработка на воздухе и активационная разработка в атмосфере с пониженным парциальным давлением кислорода в условиях, близких к режиму дегидрирования. Следует отметить, что термообработка на воздухе имеет определяющее влияние на формирование структурномеханических характеристик катализатора 1, в то время как состав каталитически активной системы в значительной степени зависит как от режима прокалки на воздухе, так и от условий активационной разработки 2. Термообработка катализатора в различных атмосферах сопровождается взаимодействием исходных компонентов .