Синтез и исследование нанесённых Ag - и Pd- содержащих систем для адсорбционно-каталитического дожигания углеводородов

• Автор: Афонасенко, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Серебросодержащие системы в адсорбции углеводородов.

1.1.1 Факторы, определяющие состояние серебра в системе Ацеолит

1.2 Серебросодержащие катализаторы окисления

углеводородов и СО.

1.3 Палладиевые катализаторы полного окисления углеводородов.

1.3.1 Состояние палладия, активное в окислении углеводородов.

1.3.2 Влияние природы носителя на состояние палладия и его каталитическую активность в окислении углеводородов

1.3.3 Палладиевые катализаторы на основе цеолитов

1.3.3.1 Состояние палладия в цеолите и определяющие его факторы
1.3.3.2 Каталитические свойства Р1цеолит в окислении углеводородов и СО.
1.4 Вывода из литературного обзора.
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез образцов адсорбентов и катализаторов.
2.1.1 Приготовление растворов предшественников палладия и серебра
2.1.2 Подготовка носителей.
2.1.3 Нанесение активного компонента.
2.1.4 Термообработка образцов и подготовка к адсорбционным и
каталитическим испытаниям
2.2 Физикохимические методы исследования.
2.2.1 Определение удельной поверхности носителей и катализаторов
2.2.2 Рентгенофазовый анализ.
2.2.3 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС.
2.2.4 Термопрограммированная десорбция аммиака.
2.2.5 Электронная микроскопия
2.2.6 А1 ЯМР спектроскопия
2.3 Исследование активности палладиевых катализаторов в реакциях дожигания углеводородов
2.3.1 Реакция полного окисления метана
2.3.2 Реакция полнош окисления толуола.
2.4 Проведение испытаний по адсорбциидесорбции толуола
ГЛАВА III. ПАЛЛАДИЕВЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ
3.1. Палладиевые катализаторы на основе оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния
3.1.1 Влияние высокотемпературной обработки на структурные свойства носителей АЬОзБЮ.
3.1.2 Каталитическая активность в реакции полного окисления метана.
3.1.3 Исследование состояния палладия в катализаторах РйАЬОзБЮ
методом РФЭС.
3.2 Палладиевые катализаторы на основе цеолитов
3.2.1 Струкгурные свойства и активность в реакции окисления метана катализаторов Рйцеолит в сравнении со свойствами Рйоксид алюминия и РйАБЮ2
3.2.2 Влияние модифицирования церием и цирконием на каталитическую активность РйЫа.
3.2.3 Влияние гидротермальной обработки на структуру и каталитические
свойства Рйцеолит.
ГЛАВА IV. СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИЕ АДСОРБЕНТЫ УГЛЕВОДОРОДОВ
4.1 Влияние содержания серебра на адсорбционную способность образцов цеолит
4.2 Влияние гидротермальных условий на структуру и
адсорбционные свойства образцов Ацеолит.
4.3 Влияние модифицирования оксидами церия и
циркония на термостабилыюсть Ацеолит
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При изучении адсорбции смеси толуола и этилена на цеолите в работе было показано, что образец, модифицированный серебром, обладает наиболее высокой адсорбционной мкостью и, в отличие от исходного цеолита, не чувствителен к присутствию в смеси углеводородов примесей
Согласно авторам работы , помимо изолированных ионов , ответственными за хемосорбционные свойства цеолит моуг являться также кластеры , которые образуются в цеолите с увеличением содержания серебра при высокой степени ионного обмена. Немаловажную роль для взаимодействия между системой цеолит и олефинами и другими ненасыщенными углеводородами также играет размер молекулы и нуклеофильный характер адсорбата. В работе с помощью ИКспектроскопии было проведено исследование адсорбции толуола и пропилена на цеолитах с различной структурой 5, , , модифицированных серебром. Было установлено, что центрами адсорбции в данных системах являются протоны цеолита, на которых имеет место физическая адсорбция углеводородов, а также ионнообменные катионы серебра. Изучая адсорбцию этилена 9, и ацетилена на системе цеолит А, авторы также показали существование двух разных типов адсорбционных центров в цеолите. В свою очередь молекулы этилена образуют также по две электростатические водородные связи с атомами кислорода, входящего в структуру цеолита, и по этой причине не способны к свободному вращению при адсорбции на цнтx в отличие от адсорбции на центрах, представленных другими элементами. ХЬои 3. ТРОспектров этилена на АУ и АНУ было установлено, что вследствие изменения состояния серебра А после обработки в среде Н2 при 0сС исчезает область высокотемпературной десорбции этилена, и адсорбционная мкость образцов значительно снижается. О преимуществе ионнош состояния серебра также свидетельствуют результаты ИКспектроскопии юлуола, адсорбированного на цлит, представленные в работе , где был отмечен существенный сдвиг полосы фенилАь по сравнению с полосой фенилН, составляющий 78 см1 для АБМб и 56 см1 в случае 3, . Этот факт указывает на протекание хемосорбционного взаимодействия углеводородов с т улавливающими центрами цеолита. Данное взаимодействие настолько сильное, что позволяет удерживать углеводороды до температуры зажигания катализатора автовыхлопа, порядка 00С. Различие в величине сдвига полосы в ИКспектрах для образцов с разной цеолитной езруктурой позволило авторам предположить, что структура цеолита оказывает влияние на адсорбционные центры и, как следствие, на силу взаимодействия катионов с углеводородами. Среди рассмотренных авторами адсорбционных систем на основе цеолитов наибольшей удерживающей способностью по отношению к углеводородам обладала система 5. Кроме того, было показано, что джщи цеолиты не теряют удерживающих свойств и в присутствии паров воды, так как гидратация не оказывает влияния на силу взаимодействия чтлл. Различие в удерживающей способности содержащих адсорбентов по отношению к разным классам углеводородов можно использовать для очистки газового потока от нежелательных примесей непредельных углеводородов, для разделения углеводородных смсссй, например, для олефинпарафиновой сепарации . В работе показана возможность использования цеолита, модифицированного серебром, для разделения смеси бензола и циклогексана. При низкой концентрации бензола в потоке для фактор разделения смеси составляет более . Было установлено, что данный адсорбент обладаег наибольшей селективностью но сравнению с системами , . Высокую селективность разделения авторы, как и в другие исследователи, связывают с сильным взаимодействием между бензолом и за счт образования лкомплексной связи, в то время как на взаимодействие с циклогексаном не оказывают влияние катионы, вводимые в цеолит. Адсорбционные свойства цеолит находят применение для очистки потока бутена от следовых количеств бутадиена путм его селективной адсорбции. В работе были использованы образцы , полученные методом ионного обмена с различным силикатным модулем i, и, следовательно, разной степенью обмена . Было установлено, что адсорбция 1бутена на данных цеолитах возрастает с увеличением содержания серебра, в то время как для бутадиена такая зависимость не наблюдается. Авторы объясняют это в случае бутадиена осуществлением при адсорбции двух возможных путей лкомплексообразования с центрами цеолита. При высоком содержании серебра в цеолите при адсорбции бутадиен может взаимодействовать как с двумя соседними центрами по одному центру на каждую двойную связь, так и с одним центром.