Механохимический синтез оксидных катализаторов в активных газовых средах для низкотемпературной конверсии монооксида углерода

• Автор: Комаров, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Область промышленного применения и способы приготовления 5 медьсодержащих катализаторов

1 2 Модели механохимических процессов

1 3 Модели взаимодействия газа с поверхностью твердого тела

1.4 Каталитические свойства и структура гетерогенного

медьсодержащего катализатора

1.5. Выводы и постановка задачи исследования.

2 Экспериментальная часть

2 1 Реактивы и методики приготовления образцов

2.2 Приборы и физикохимические методы исследования
катализаторов
3. Физикохимические аспекты взаимодействия компонентов в условиях механохимической обработки
3.1 Закономерности активации металлических меди и цинка и их оксидов
3.2 Твердофазное взаимодействие медьцинк алюминиевой оксидной композиции в условиях механохимической активации.
3.3 Твердофазное взаимодействие металлической меди и цинка с карбонатом аммония
4. Механохимический синтез каталитических систем на основе соединений меди, цинка и алюминия
4.1 Взаимодействие металлов с активными газовыми средами
4.1.1 Взаимодействие металлической меди с активными газовыми средами в условиях механохимической активации
4.1.2 Взаимодействие металлического цинка с активными газовыми средами в условиях механохимической активации
4.2. Синтез двойной гидроксокарбонатной соли меди и цинка в газовой фазе в условиях механохимической активации.
4.3 Структура и фазовый состав синтезированных соединений
5. Каталитические и структурномеханические свойства 8 синтезированных образцов
5.2 Принципиальная технологическая схема приготовления 7 катализатора
Выводы
Список использованной литературы


Химические методы позволяют получать соединения стехиометрического состава и достигать высоких степеней распределения активного компонента Два других метода формируют соединения с высокой степенью искажений структуры, которые в большинстве случаев проявляют более высокую каталитическую активность Таким образом, в рамках комбинированного метода возможно осуществлять гомогенизацию активного компонента химическим путем, когда взаимодействие обусловлено образованием труднорастворимых соединений, реакцией нейтрализации и др. Совмещение различных приемов гомогенизации позволяет добиваться значительного повышения активности и селективности. Сюда же можно отнеси и катализаторы, полученные с использованием щавелевой кислоты (НТК-8) [,]. Предложены катализаторы, в состав которых в качестве аруюурообразующего компонента входят алюминаты кальция (талюм), отличающиеся от медь-цинк-алюминиевых композиций более высокими эксплуатационными параметрами [-]. Систематические исследования по применению механохимической активации (МХА) для приготовления катализаторов выполнены в Ивановском химико-технологическом университете В этих исследованиях решалась проблема синтеза катализаторов на основе оксидов железа, меди, магния. Все это приводит к изменению реакционной способности твердого тела В месте разрушения возникают свободные радикалы, валентно и координационно ненасыщенные атомы. На свежеобразованной поверхности возникают свободные электроны. Названные процессы имеют место в момент нагружения твердого тела. После прекращения нагружения они релаксируют. Механическая активация твердых тел, несмотря на имеющее место релаксационные явления, вызывает в них устойчивые изменения, особенно в структуре поверхностного слоя твердых частиц Глубина разупорядочивания используется при этом для объяснения механической активации и связанной с этим повышенной реакционной способностью. Влияние механической обработки на каталитические свойства оксидных систем было впервые обнаружено при изучении каталитической активности оксида свинца в разложении пероксида водорода в зависимости от времени обработки катализатора в шаровой мельнице. Позднее было изучено влияние механической обработки на активность УгСЬ, РезО»* и РегОз в реакции окисления диоксида серы Возрастание каталитической активности связано, как полагают, с искажениями кристаллической решетки, а не с увеличением поверхности. Механическая активация оксидов железа применялась также для синтеза катализаторов паровой конверсии СО. Зависимость активности РеаОз от времени обработки имеет экстремальный характер Подвергнутый механической обработке Рез активнее промышленного катализатора паровой конверсии СО, однако, удовлетворительного объяснения этого эффекта не дано. Механическая обработка может не только повышать, но и понижать каталитическую активность. Изменение каталитических свойств происходит не только при обработке в мельницах, но и при других видах механического воздействия. Еще одним видом механического воздействия является обработка материалов ударными волнами. Активность множества простых и сложных оксидов, а также их смесей в окислении оксида углерода (II) после воздействия ударных волн повышается. Это связывают с появлением анионных вакансий и другими нарушениями кристаллической структуры. Механизм преобразования энергии в механохимических процессах остается вопросом дискуссионным. Механический разрыв химических связей и образование активных центров на вновь образующейся поверхности. Пластическая деформация и образование различного типа дефектов и напряженных связей. В работе Г. Хайнике [] энергетический баланс при возбуждении твердого тела под влиянием ударного воздействия оценивается но количеству тепла и росту' температуры. Е -а2/2 1. V- а2/2 1. В последние два десятилетия появились модели, где наблюдаемые механохимические процессы и сопровождающие их явления относят на счет специфических колебательных состояний атомов твердых тел под влиянием механических воздействий (табл. Одной из первых в этом направлении была работа В В. Болдырева [], согласно которой механические воздействия на твердые зела сопровождаются возбуждением колебательных уровней атомов твердых тел, энергетически более высоких, чем при термолизе. При этом возможны процессы ионизации с последующей делок&тизацией электронов, что сопровождается структурными нарушениями и химическими превращениями твердых тел.