СВЧ активация реакций каталитического окисления субстратов C1-C2

• Автор: Синев, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1.1 История вопроса

1.2 Физические основы взаимодействия СВЧ поля с веществом

1.2.1 Эффекты и механизмы диэлектрического нагрева конденсированных веществ.

1.2.1.1 Диэлектрическая поляризация

1.2.1.2 Потери проводимости

1.2.2 Использование СВЧ эффектов в катализе

1.2.2.2 Нетермические эффекты

1.3 Перспективные направления исследований в области использования СВЧ поля в катализе газофазных процессов

1.3.1 Окислительная конденсация метана

1.3.2 Парциальное окисление и иные процессы конверсии углеводородов

1.3.3 Процессы удаления соединений серы и азота

1.4. Предварительные выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Приготовление катализаторов
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Описание каталитического эксперимента
2.3.1 Окислительное дегидрирование этана
2.3.2 Удаление из воздуха метанола и серосодержащих летучих органических веществ
2.4 Исследования свойств структуры и поверхности катализаторов
ГЛАВА 3. I I СВЧ АКТИВАЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕГИДРИРОВАНИЯ ЭТАНА
3.1 Взаимодействие катализаторов с СВЧ нолем.
3.2 сравнительное исследование каталитических свойств при СВЧ и ТЕРМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ
3.3 Влияние СВЧ возбуждения на фазовый состав Усодержащих оксидов
3.4 Состояние поверхностных ионов поданным РФЭС
3.5 ОДНОФАЗНЫЙ УМо оксид.
3.6 Заключение
ГЛАВА 4. С0РБЦИШ0КАТАЛИТИЧЕСК0Е УДАЛЕНИЕ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОЗДУХА
4.1. Исследования активности цеолитных катализаторов в реакциях окисления ЛОВ ИЛИ СЛОВ.
4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ.
4.3. АКТИВАЦИЯ СВЧ ПОЛЕМ
4.3.1. Комбинированные слои
4.4. Адсорбционнокаталитическая очистка воздуха с использованием активных углей.
4.4.1. Характеристики адсорбции метанола на образцах ау в статическом и динамическом режимах.
4.4.2. РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОГО И СВЧ НАГРЕВОВ И ДЕСОРБЦИЯ МЕТАНОЛА С АУ.
4.4.3 Использование послойной загрузки активных углей и катализатора.
4.5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Ими так же исследована катализируемая кислотами изомеризация 2метил2пентена на чистых оксидных катализаторах и окислительная конденсация метана на оксидах переходных металлов. В работе из сравнительных экспериментов видно, что использование СВЧ поля i i может приводить к результатам как идентичным, так и полностью отличающимся от полученных при термической активации. Кроме представления экспериментальных данных, Росси делает важное методологическое заключение. Диаграммы зависимости конверсии от температуры, широко используемые в литературе, посвященной катализу, признаются малоинформативными изза сильного различия в методах нагрева и трудностей в определении истинной температуры катализатора в условиях СВЧ поля, ля получения информации, лучше поддающейся интерпретации, предложено сравнивать диаграммы конверсия селективность, но не тем перату рн ы е зависи мости. В газовой фазе и при низких давлениях времена жизни возбужденных состояний, полученных при возбуждении конкретной вращательной моды, велики при этом линии в СВЧспектрах достаточно узки. СВЧ диапазоне представляет собой набор тонких линий в частотном диапазоне 3 ГГц. При давлениях выше 1 мм. Как следствие, согласно принципу неопределенности Гейзенберга, происходит уширение спектральных линий. Средняя скорость энергия движения молекул и, соответственно, температура газа возрастают при релаксации вращательного возбуждения . Это является механизмом наблюдаемого нагрева газов под действием СВЧ излучения. В жидкостях и особенно в твердых телах молекулы вещества лишены возможности независимого вращения. По этой причине для веществ в конденсированном состоянии реализуются иные специфические механизмы нагрева СВЧ полем. Один из возможных механизмов это диэлектрическая поляризация, представляющая собой релаксационный феномен. Выделение тепловой энергии происходит при релаксации закрепленных зарядов например, диполей или заряженных точечных дефектов из поляризованного состояния в стационарное. Второй токи свободных зарядов, возбуждаемые в твердых телах и вносящие вклад в нагрев за счет омических потерь этот механизм характерен для твердых веществ, обладающих существенной проводимостью металлы, полупроводники. Третий механизм, который также необходимо учитывать потери вихревых токов, возбуждаемых магнитными полями. Все указанные эффекты требуют рассмотрения отдельного от взаимодействия микроволнового излучения со свободными молекулами и микроволновой спектроскопии. Это сделано в следующем разделе. В завершение данного раздела следует подчеркнуть следующее. Можно с уверенностью исключить возможность того, что СВЧ поле способно инициировать химические реакции посредством возбуждения и тем более разрыва химических связей, подобно тому, как эго происходит в фотохимических процессах под действием квантов электромагнитного излучения гораздо более коротковолновых диапазонов. Характерные величины энергии фотонов микроволнового излучения и различных движений и связей в веществе приводится в таблице 1. Таблица 1. В 0. К 0. Джмоль 1. Эффекты н механизмы диэлектрического нагрева конденсированных веществ. Опыт показывает, что вещества в конденсированном состоянии могут быть нагреты при воздействии на них электромагнитными волнами высоких частот. Причиной нагрева является способность электрической составляющей электромагнитного поля воздействовать на электрические заряды. Если в веществе имеются подвижные носители заряда как в металлах и полупроводниках, то под действием электрического поля возникают токи. Однако если носители заряда жестко закреплены в определенных областях, то их движение будет ограничено возникновением сил противодействия и, как итог, может возникнуть диэлектрическая поляризация. Как диэлектрическая поляризация, так и проводимость являются механизмами СВЧ нагрева. СВЧ нагрев зависит от частоты и мощности приложенного поля, но поскольку в его основе в отличие от микроволновой спектроскопии, не лежат квантовые эффекты, он может рассматриваться в рамках классической электродинамики. Теория СВЧ нагрева была разработана целым рядом авторов, среди которых следует выделить Дебая , Кола и Кола и Хилла .