Нанесенные металлокомплексные катализаторы низкотемпературного окисления оксида углерода (II) в воздухе

• Автор: Котарева, Ирина Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Литературный обзор

Глава 1. Классификация и характеристики катализаторов окисления монооксида углерода

1.1. Оксидные катализаторы

1.2. Нанесенные металлические катализаторы.

1.3. Оксиднометаллические катализаторы

1.4. Растворенные металлокомплексные катализаторы

1.5. Нанесенные металлокомплексные катализаторы

Глава 2. Механизмы окисления монооксида углерода.

2.1. Гомогенное окисление.

2.2. Гетерогенное окисление.
Постановка задач.
Глава 3. Экспериментальная часть.
3.1. Схема и описание установки.
3.2. Методика проведения испытаний активности катализаторов окисления
монооксида углерода
3.3. Методика проведения кинетических исследований
3.4. Методика получения монооксида углерода.
3.5. Методика получения диоксида серы.
3.6. Методика получения сероводорода
3.7. Методика хроматографического анализа.
3.8. Методика обработки результатов эксперимента
3.9. Статистическая обработка.
Гпава 4. Результаты и их обсуждение
4.1. Результаты предварительных экспериментов по выбору качественного состава катализатора.
4.1.1. Выбор основных компонентов катализатора благородного металла и сок атализаторов
4.2. Выбор носителя
4.3. Влияние объемной скорости подачи ГВС.
4.4. Оптимизация состава катализатора
4.4.1. Влияние содержания бромида лития на активность катализатора
4.4.2. Оптимизация содержания меди в каталитической композиции РсЮЬСиСЫАЬОз.
4.4.3. Выбор содержания палладия в каталитической композиции РсЮ1гСиСА
4.5. Исследование влияния добавок ванадия и фосфора на активность
катализатора окисления СО
4.6. Влияние температуры на работу каталитической
композиции РбССиС2А0з.
4.7. Влияние природы аниона
4.8. Влияние возможных примесей в воздухе, очищаемом от СО, на активность катализаторов.
4.8.1. Влияние присутствия углеводородов на свойства
катализаторов окисления монооксида углерода
4.8.2. Влияние Б на активность катализаторов окисления монооксида углерода.
4.8.3. Влияние добавок сероводорода на работу катализаторов окисления
монооксида углерода
4.8.4. Влияние серосодержащих соединений на работу катализаторов
при низкой концентрации монооксида углерода.
4.9. Проведение испытаний на длительность работы
каталитической композиции
4 Проверка возможности использования электронной микроскопии и метода ЭПР для изучения катализатора
4 Изучение кинетики и механизма окисления оксида углеродаИ
41. Выдвижение гипотез о механизме окисления СО.
42. Дискриминация гипотез.
Выводы.
Список литературы


Оксидные катализаторы рекомендуют для очистки выхлопных газов 8,, отходящих газов бытовых печей 7, воздуха помещений с высокой концентрацией сигаретного дыма 8, а также используют в респираторах газовых масках, в средствах индивидуальной защиты органов дыхания и сигаретных фильтрах
Общим недостатком оксидных катализаторов является их чувствительность к влажности. Так, гопкалитовый катализатор после сушки восстанавливает свою активность, однако, не более трех регенераций . Таблица 1. Активный компонент Носитель н о О СОвх об. Шпинель алюмината кобальта Помимо А0з носитель может содержать масс. Гопкалит смесь оксидов Си, Со, Мл, Ад . Монолитные металлические катализаторы на основе благородных металлов ускоряют реакцию окисления монооксида углерода кислородом при температурах 00 С. Металлы, очищенные в ультравакууме, образуют следующие ряды активности Р Рб Ад Рб Аи Си 3, Рб Ии . Одним из способов понижения температуры реакции является нанесение металлического катализатора на носитель. Свойства нанесенных металлических катализаторов зависят от природы носителя, состава исходных солей или металлокомплексов, способа нанесения активного компонента, условий восстановления. Сведения о нанесенных металлических катализаторах для низкотемпературного окисления монооксида углерода кислородом представлены в таблице 1. Iг либо Рб , , , двухкомпонентные РРб катализаторы и сложные многокомпонентные системы . В диапазоне температур 0 С катализаторы обеспечивают достаточно высокую степень очистки при сравнительно невысоких объемных скоростях ч1 , , , . Увеличение объемной скорости до 0 ч1 отмечается в случае платинового катализатора 0,6 масс. РЦ, нанесенного на модифицированный гидрофобным полимером АУ . Высокой активностью характеризуется сложный по составу катализатор на основе драгметаллов из группы платины Р1, Рб, ИЬ, 1г или Ии и металлов из группы I В, III В, VII В предпочтительно Си, 1, Мп, Ад, 1а. Последние выступают в качестве промоторов применение 1 позволяет увеличить объемную скорость от 0 до 0 ч1 при содержании Р1Р6 по 2 масс. Мп объемная скорость не превышает ч1 . При высокой объемной скорости 0 ная степень очистки поддерживается непродолжительное время. Например, для катализатора Р1Рб1Мноситель через мин, при 0 ч1 степень конверсии СО падает от 0 до , , а при объемной скорости У 0 ч1 через 4 ч от 0 до ,9 . Существенный недостаток нанесенных металлических катализаторов отравляемость парами воды. УУ ч1 и до ,2 при У 0 ч1 и начальном содержании монооксида углерода мгм3 . На понижение активности катализаторов в присутствии влаги указано в , . При высокой начальной влажности газовоздушной смеси р 0ная степень превращения оксида углерода достигается при более высокой температуре. Однако известен ряд катализаторов, активность которых достаточно высока при очистке увлажненных газовоздушных смесей ,, . Повышение активности и стабильности катализатора достигается введением активирующих и промотирующих добавок , подбором оптимального носителя. В качестве пористого носителя используют простые оксидные носители Аз , , ТЮ2 , , ЭпОг , , , 1г , АУ и углерод , , , , , носители природного происхождения диатомитовая земля, пемза , а также сложные композиции термоустойчивых материалов стекловолокно, керамика с нанесенным А0з , впОг , , . Ряд носителей представляет собой многокомпонентные системы, состоящие из карбонатов калия или кальция, порошка АУ и алюмината кальция , , с добавками волокнистых материалов . При получении нанесенных металлических катализаторов обычно последовательно выполняют следующие операции пропитка водным , , , , , , , , или водноорганическим , раствором соответствующей соли или солей сушка, прокаливание с одновременным восстановлением водородом , , или восстановление водными растворами формиата натрия, ЫаВН4, гидразингидрата ,,,, с последующим прокаливанием. Описанные катализаторы применяются не только для очистки воздуха с высоким до 3 об. СО, токсичные ЭОг, оксиды азота и углеводороды . Внимание исследователей уделяется селективному окислению СО в С в водородсодержащем потоке. Так в статье и в патенте рассматривается катализатор на основе платины и железа, нанесенный на морденит или А0з . Катализатор способен окислять СО при высоком значении ч1, при содержании СО в исходной смеси 1 об.