Магнитные методы исследования кобальтовых катализаторов синтеза Фишера-Тропша

• Автор: Лермонтов, Анатолий Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил

Содержание

4.1.1. Определение распределения смеси суперпарамагнитных и

ферромагнитных частиц по размерам.

4.2. Проверка на супсрпарамагиитность.

4.3. Построение распределения частиц но размерам для образцов v и 1т.

4.4. Определение критического диаметра перехода суперпарамагнетика в

ферромагнетик при различных температурах.

4.5. Влияние времени восстановления па размер частиц.

4.6. Окисление образца 3 2.

4.7. Функции распределения по объемам и по количеству частиц.

4.8. Окисление ансамбля частиц металла, обладающих логнормальным

распределением по размерам.
4.9. Кинетика окисления металлических наночастиц.
4 Температурнопрограммируемое окисление кобальтовых
катализаторов.
4 Связь пористой структуры носителя, распределения частиц по
размерам и спектров ТПО.
4 Спектры темпера гурнопрограммирусмого восстановления
кобальтовых катализаторов.
. Кобальт, нанесенный на уI.
. Кобальт, нанесенный на оксид циркония.
. Кобальт, нанесенный на i.
4 Изотермическое восстановление.
4 Влияние магнитного поля на форму кривых изотермического
восстановления.
4 Синтез ФншераТропша на кобальтовых катализаторах.
4 Исследование отработанных катализаторов.
5. ВЫВОДЫ.
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение


Изза огромного несколько тысяч количества публикаций и патентов по данной тематике, охватывающих все аспекты синтеза от конструкции реактора до внесения редчайших металлов в качестве стабилизирующих добавок, рассмотреть их не представляется возможным. В рамках данного обзора можно только проследить некоторые важные закономерности, позволяющие синтезировать катализатор, обладающий нужными свойствами. Первым, и, пожалуй, наиболее важным параметром катализатора является стоимость процесса приготовления. Кобальт сам по себе уже является дорогим с точки зрения промышленности металлом, и поэтому важно отметить, что процентное содержание кобальта в катализаторе, при котором происходит прекращение повышения его активности в синтезе ФишераТропша в настоящее время установлено довольно четко для носителей с поверхностью около 0 мг и равняется масс. Также установлено, что при получении катализаторов одним и тем же методом, свойства по селективности практически не меняются с повышением массовой концентрации кобальта, а активность заметно повышается. В литературе встречаются весьма противоречивые мнения о влиянии носителя на активность и селективность кобальтовых катализаторов. В ряде работ указывается, что влияние природы носителя на активность и селективность незначительно и определяется в основном только его пористой структурой, в других работах утверждается обратное. ОУорлтШШУ. На Рис. ФишераТропша. Наиболее часто в качестве носителя используются оксид кремния и оксид алюминия. Оксид титана считается перспективным носителем, однако при увеличении удельной поверхности его стабильность резко понижается. УК тт
оксид титана Г ВТ . П
Рис. Выбор носителей для кобальтовых катализаторов синтеза ФишераТропша различными фирмами. Анализ проведен по 0 американским и европейским патентам за период с по год . Для размеров частиц кобальта ограничения лежат в области 3 нм, более мелкие частицы исчезают в процессе синтеза, вследствие процессов образования углеродных отложений и спекания, а более крупные нежелательны, так как активность катализатора зависит от поверхности металлического кобальта. Методы исследования распределения частиц металла по размерам в катализаторах. При исследовании любого катализатора перед исследователем стоят две глобальные задачи. Вопервых, необходимо максимально подробно выяснить структуру катализатора, а затем объяснить, как эта структура влияет на каталитические свойства. Параметрами структуры катализатора считаются химический состав, как объемный, так и состав поверхности, состав активных центров и их количество, поверхность, как общая, так и активных центров, а также размер пор носителя. Необходимо отметить, что часто активные центры гетерогенного катализатора представляют собой совокупность атомов, расположенных в определенном порядке или, напротив, совокупность различных центров для различных промежуточных стадий. На выяснение структуры активных центров тратятся многие годы, и для таких реакций как синтез ФишераТропша их природа до сих нор окончательно не установлена. Однако, из общих закономерностей ясно, что чем выше дисперсность металла кобальта в нашем случае, тем выше начальная активность. Однако, повышение дисперсности металла может приводить и к отрицательному результату, а именно к быстрой дезактивации катализатора в процессе реакции. Рассмотрим основные методы, позволяющие оценить степень дисперсности или средний диаметр частиц металла в восстановленном катализаторе. Адсорбция газов на поверхности металла. При пропускании газа над поверхностью металла, часть его адсорбируется на ней, образуя довольно прочные связи. По количеству поглощенного газа, принимая постоянным отношение молекула газа атом на поверхности металла, можно вычислить поверхность металла, а зная количество восстановленного металла средний диаметр частиц. В качестве сорбируемых газов обычно применяют водород и окись углерода, кислород может вызывать окисление металла, так как большинство других газов являются трудно адсорбируемыми метан, азот, СОг. При кажущейся простоте и универсальности результатом данного метода является активная или доступная поверхность металла данный метод обладает большим количеством недостатков.