Синтетические керамические катализаторы окисления CO в CO2 : кинетика и механизм

• Автор: Диденкулова, Ирина Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ СО.

1.1. КАТАЛИЗАТОРЫ, НЕ СОДЕРЖАЩИЕ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

1.2. КАТАЛИЗАТОРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

1.3. НОСИТЕЛИ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОРОВ ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА.

1.4. О МЕХАНИЗМАХ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ СО, ПРОТЕКАЮЩИХ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

2.1.1. Определение тотности, пористости, впагонасыщаемости, влагостойкости, твердости, удельной поверхности носителей.
2.1.2. Изучение физикохимических свойств керамических носителей методами термогравиметрического и рентгенофазового анализов, методом ИКспектроскопии ирентгенофпуоресцентного анализа
2.2. ПОЛУЧЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРОВ НА КЕРАМИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЯХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ
2.2.1. Получение катализаторов методом пропитки.
2.2.2. Метод введения активных компонентов в состав керамики
2.2.3. Метод газофазного термического разложения
2.3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ РЕАКТИВЫ
2.4. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.4.1. Методика исследования каталитической реакции окисления СО
2.4.2. Методика определения активационных параметров реакции окисления СО в С
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИНТЕТИЧЕСКИХ КЕРАМИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ И КАТАЛИЗАТОРОВ.
3.1.1. Термогравиметрический и рентгенофазовый анализ носителей.
3.1.2. ИКспектры носителей и катализаторов.
3.2. СРАВНЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ ОКИСЛЕНИЯ СО ДО С КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА.
3.2.1. Изучение влияния природы металла и носителя на активность катализатора
3.2.2. Влияние способа нанесения металла на активность катализатора
3.3. СРАВНЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ ОКИСЛЕНИЯ СО ДО С В ОТСУТСТВИЕ КИСЛОРОДА
3.4. ОБСУЖДЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ СО В С НА КАТАЛИЗАТОРАХ.
3.5. О КИНЕТИЧЕСКОМ КОМПЕНСАЦИОННОМ ЭФФЕКТЕ И МЕХАНИЗМЕ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ СО.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проведены систематические исследования по изучению сравнительной активности полученных катализаторов импульсным газохроматографическим методом. Обнаружен синергетический эффект па биметаллических СоСи и СиРЙ катализаторах на основе носителя I и на СоРЛ катализаторе на носителе II. Обнаружен антагонизм на МпРП катализаторе на основе носителя I. Обнаружено явление гистерезиса на кривых зависимости конверсии от температуры как по часовой стрелке для катализаторов РП, МпСи носитель I и Мп, МпРП, МпСииоситель II, так и против часовой стрелки для Со, Мп, гг, СиРП содержащих катализаторов носитель I и , Сг, Со носитель II. Установлено, что ряды активности катализаторов, полученных методом СУЭ, на носителях различной природы в присутствии кислорода воздуха находятся в хорошем соответствии с энергией связи металлкислород чем меньше энергия связи МО, тем активнее катализатор и с активностью носителя. Установлено, что активность катализаторов окисления в отсутствие кислорода воздуха зависела от наличия оксидов в матрице носителя. Методом ИКспектроскопии показано участие кислорода кристаллической решетки носителя I в реакции окисления СО в С. Установлено, что реакция окисления СО на катализаторах на основе инертного носителя I протекает одновременно по раздельному и слитному механизмам, а на катализаторах на основе активного носителя II преимущественно по слитному, что подтверждается наличием компенсационного эффекта с высокими коэффициентами корреляции. Разработано и исследовано два оригинальных керамических носителя, один из которых инертный, полученный на основе экологически чистого продукта природной глины, термоустойчивый до С носитель I и активный, полученный с применением отходов гальванического производства носитель II, термоустойчивый до 0С. На основании данных термогравиметрического и рентгенофазового анализа установлена оптимальная температура предварительного прокаливания керамических носителей. На основании данных термогравиметрического анализа установлено, что активный носитель II можно использовать только до 0С, при, более высоких температурах он начинает плавитьея. Методом газофазного термического разложения Рдикетонатов переходных металлов в вакууме получено катализатора, и показана их высокая каталитическая активность в реакции окисления СО в С. Лучшие результаты показали медь содержащие катализаторы. Результаты проведенной работы свидетельствуют о перспективности дальнейшей доработки предложенных катализаторов, нанесенных на синтетическую, пористую керамику, для внедрения их в промышленность. Кроме того, результаты проведенной работы по исследованию кинетики реакции окисления кислородом воздуха импульсным нехроматографическим методом могут использоваться в учебных спецкурсах по химической кинетике и гетерогенному катализу. Основные материалы диссертации представлены на 7 Всероссийских и Международных конференциях но катализу в химии и химической технологии, актуальным проблемам естествознания, промышленной и экологической безопасности, новым материалам и технологиям и опубликованы в Сборниках тезисов и докладов. По теме диссертации опубликовано 9 статей в журналах Общей и Прикладной химии, в Вестнике ННГУ и в журнале Аналитика и контроль, получено 2 патента и 1 авторское свидетельство. Диссертационная работа изложена на 5 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы. Работа содержит таблиц и рисунка. Список литературы включает 0 ссылок на работы отечественных и зарубежных авторов. Экспериментальная работа по синтезу и исследованию активности катализаторов выполнена в лаборатории химической кинетики НИИ химии Нижегородского государственного университета. ИКспектры катализаторов и носителей сняты на кафедре фотохимии и спектроскопии Нижегородского государственного университета. Термогравимстрический и рентгенофазовый анализы сделаны сотрудниками лаборатории технологии металлоорганических соединений ИМХ РАН, элементный анализ по активным металлам на катализаторах выполнен на кафедре аналитической химии Нижегородского государственного университета.