24019

ساخت و ارزيابي كاتاليست‌هاي نانوساختار اكسيد مس-اكسيد منگنز مورد استفاده در فرايند اكسيداسيون ترجيحي كربن مونوكسيد

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي-ترموسنتيك و كاتاليست

1400/04/07

دكتر سيد مهدي علوي- دكتر مهران رضايي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

تركيب اكسيد مس- اكسيد منگنز به دليل قيمت پايين و خاصيت ريداكس بالايي كه دارد گزينه‌اي اميدوار كننده جهت استفاده به عنوان كاتاليست در فرايند اكسيداسيون ترجيحي كربن مونوكسيد(CO-PROX) مي‌باشد. در اين پژوهش ابتدا اكسيد منگنز با ساختار نانو سيم بوسيله‌ي روش هيدروترمال به عنوان پايه كاتاليست تهيه و سپس مقادير 5، 10، 15 و 20 درصد وزني مس به روش تلقيح بر روي آن بارگذاري شد. طبق نتايج حاصل از آزمايش‌هاي راكتوري ميزان كاتاليست حاوي 10% وزني مس به عنوان نمونه‌ي بهينه تعيين شد. كاتاليست Cu/MnO2%10 در دمايC ° 130 بالاترين ميزان تبديل كاتاليستي معادل 97% و همچنين انتخاب‌پذيري دي‌اكسيدكربن مطلوبي برابر با 50% از خود نشان داد. در پخش دوم پژوهش به منظور ارتقاء عملكرد كاتاليستي و ارائه‌ي ساختاري بهينه اقدام به سنتز نانو كاتاليست‌هاي مخلوط اكسيد مس-اكسيد منگنز حاوي 5، 10، 15 و 20 درصد وزني مس به روش مكانيكي شيميايي شد. كاتاليست CuMnOx%5 تبديل كاتاليستي 96% و انتخاب‌پذيري 50% را در دماي C ° 70 از خود نشان داد كه نشان از برتري اين نمونه نسبت به ساير نمونه‌ها مي‌باشد. اثر حضور آب و دي‌اكسيدكربن بر عملكرد كاتاليستي هر دو نمونه‌ي Cu/MnO210% و CuMnOx 5% بررسي گرديد. كاتاليست Cu/MnO2%10 با حداكثر تبديل 77% در C ° 190 در حضور آب عملكردي بسيار نامطلوب نشان داد. اما كاتاليست CuMnOx 5% در حضور آب با ميزان تبديل 92% در دماي C ° 100 عملكردي تقريبا بدون افت نشان داد كه بر برتري اين كاتاليست نسبت به كاتاليست تهيه شده با روش هيدروترمال دلالت دارد. تعيين مشخصات شيميايي و فيزيكي كاتاليست هاي تهيه شده با استفاده از آناليزهاي H2-TPR،XRD ، SEM، TGA/DTA، FT-IR و BET صورت گرفت.

1400/04/21

Preparation and evaluation of nanostructure copper oxide-manganese oxide catalysts for preferential oxidation of CO

6/28/2022 12:00:00 AM

The combination of copper oxide and manganese oxide is a promising option for use as a catalyst in the preferential oxidation of carbon monoxide (CO-PROX) due to its low cost and high redox properties. In this study, first manganese oxide with nanowire structure was prepared by the hydrothermal method as catalyst support and then 5, 10, 15, and 20 %wt. of copper were impregnated on it. According to the obtained results from experimental tests, the catalyst with 10 %wt. of copper content was determined as the optimal sample. This catalyst (10 wt.% CuO/MnO2) demonstrated the highest CO conversion (97%) and CO2 selectivity (50%) at the temperature of 130°C in the CO-PROX process. In the second part of this research, in order to improve the catalytic performance and providing the optimal structure, nanocatalysts of copper-manganese mixed oxide containing 5, 10, 15, and 20%wt. of copper have been synthesized using the mechanochemical method and used in the CO-PROX process. Between prepared catalysts with this method, 5CuMnOx catalyst showed 96% CO conversion and 50% CO2 selectivity at 70°C, which illustrated the superiority of this sample compared to the others. Furthermore, the catalytic performance of 10%Cu/MnO2 and 5%CuMnOx samples in the presence of H2O and CO2 was investigated. The 10%Cu/MnO2 catalyst showed its highest conversion (77%) at 190°C in the presence of H2O and CO2, while the 5%CuMnOx catalyst demonstrated even higher conversion (92%) at the low temperature of 100°C which shows a better catalytic performance of this sample over the synthesized catalyst by hydrothermal method. Also, the physicochemical properties of the synthesized catalysts were characterized using XRD, BET, H2-TPR, and SEM analysis.

هيدروژن، , CO-PROX، , مس- , منگنز- , كاتاليست

, Catalyst , - Manganes , Copper , Hydrogen, , CO-PROX,