25055

سنتز و شناسايي كاتاليزورهاي پايه دار نانو ساختار اكسيد فلزي عناصر واسطه جهت حذف و كاهش كربن مونواكسيد

كارشناسي ارشد

شيمي

1400

1399/06/31

دكتر منصور انبياء

ندارد

شيمي

چكيده امروزه در صنايع مختلف استفاده از واكنش¬هاي كاتاليستي امري بديهي به شمار مي¬روند، يكي از شاخه-هاي مهم صنعت كاتاليست، فرآيندهاي اكسايشي-كاهش كاتاليستي و بارزترين كاربرد صنعتي آن، پالايش آلايندهاي هوا مي¬باشد. اكسايش كربن مونوكسيد در اين پايانامه به دو ديدگاه پالايش محيط زيستي و نيز مثالي ساده از شبيه سازي ساير فرآيندهاي اكسايشي انتخاب شده است؛ به منظور شبيه¬سازي محيط واقعي و مصونيّت كاتاليستي، بررسي مقاومت در برابر آب به عنوان يك معيار انتخاب شده است. از اين رو از نيتريد بور به علت ماهيت آبگريزي، مقاومت بالاي حرارتي، مكانيكي و شيميايي در كنار گونه¬هاي فعال كاتاليستي فلزاتي چون كبالت، كادميوم و كروم به جهت مقايسه به عنوان بستر كاتاليستي انتخاب گرديده است. علاوه بر اين نيز تاثير كامپوزيت مقاديري از سيليس كلوئيدي در بستر نيتريد بور به عنوان يك ساختار اكسيدي مورد سنجش قرار گرفته و در آخر با تهيه كاتاليستي مشابه با بستر اكسيدي زئوليت 13 ايكس مزوحفره به عنوان مقايسه ساختارهاي تهيه شده با ساختار اكسيدي مورد ارزيابي قرار گرفته است. پارامترهايي چون تاثير دماي واكنش، سرعت جريان گاز ورودي، سرعت فضايي جرمي راكتور، زمان پايداري كاتاليست و نيز بررسي عملكرد كاتاليست در حضور و عدم حضور مقادير مختلفي از آب تحت عنوان آزمون¬هاي عملكرد كاتاليستي بررسي شده است. مشخصه¬يابي¬هاي اسپكتروفوتومتري تبديل فوريه مادون سرخ (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، الگوي پراش اشعه ايكس (XRD)، اسپكتروفوتومتري پراش انرژي اشعه ايكس (EDS) و آناليز سطح و تخلخل بر روي نمونه¬هاي سنتز شده انجام گرفته است. بستر كـاتـاليستي نيتريد بور تحت دو اتمسـفر كربن دي¬اكسيد 5 درصـد و نيز آمونيـاك سنتز و بـا يك ديگر مقـايسه شده است. در بيـن كـاتـاليست¬هاي سنتـز شـده 2.04 درصد از كروم بارگذاري شده در بستر نيتريد بور اصلاح شده (2.04%Cr@M-BN)، در دمـاي 300 درجه سانتيگراد، 3.53 درصد كروم بارگذاري شده در بستر اصلاح شده نيتريد بور توسط 0.97 درصد سيليس كلوئيدي (3.53%Cr@0.97%Si-M-BN) و كاتاليست 4.17 درصد كروم تلقيح شده در بستري از زئوليت 13 ايكس (4.17%Cr@13X.mesopore) در دمـاي 250 درجه با بيشترين راندمان و 100درصد تبديل كربن مونوكسيد به كربن دي¬اكسيد گزارش مي¬گردد؛ در اين بين كاتاليست 3.53%Cr@0.97%Si-M-BN با مساحت سطح m2.g-1 1086 و سپس كـاتاليست 2.04%Cr@M-BN با مسـاحت سطـح m2.g-1 998 داراي بيشتـرين تخلخل مي¬باشند. در بررسي تاثير حضور آب، بيشترين نـوسان يا كاهش مربـوط به دو كاتاليست 4.17%Cr@13X.masopore و 0.82%Cd@M-BN و نيـز بيشترين مقـاومت مربـوط به كـاتـاليست 2.04%Cr@M-BN مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: نيتريد بور، كاتاليست اكسايشي، كربن مونوكسيد، اكسايش كربن مونوكسيد، عناصر واسطه، زئوليت 13 ايكس

1400/04/28

The Synthesis and Characterization of Nanostructured Transition Metal Oxide Supported Catalysts for the Removal of Carbon Monoxide

9/22/2021 12:00:00 AM

Abstract The use of catalytic reactions is evident in various industries today. One of the most important indicators of the catalyst industry is the catalytic oxidation-reduction processes of air pollutants. Carbon monoxide oxidation has been selected in this thesis to two perspectives: environmental and simple example of simulation of other oxidative chemical processes; In order to verify the Real conditions and catalytic immunity, a water resistance test has been selected. Therefore, the use of boron nitride due to its hydrophobic nature, high thermal, mechanical and chemical resistance along with catalytically active species of intermediate metals such as cobalt, cadmium and chromium have been introduced and compared as catalytic substrates. In addition, the effect of colloidal silica composite with boron nitride as an oxide structure has been investigated. Finally, the results are compared with the performance of the 13 X mesoporous zeolite catalyst. Influence parameters such as reaction temperature, inlet gas flow rate, reactor space velocity, catalyst stability time and also the performance of the catalyst in the presence and absence of various amounts of water have been investigated. Characterization of Fourier-Transform Infrared spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray Energy diffraction spectrophotometry (EDS), and surface and porosity analysis (BET) were performed on the synthesized samples. Boron Nitride was synthesized under two atmospheres of 5% carbon dioxide and ammonia, and compared with one another. The most efficiently synthesized catalysts are 2.04%Cr@M-BN at 300 °C, 3.53%Cr@0.97%Si-M-BN and 4.17%Cr@13X.mesopore at 250 °C; The catalysts are 3.53%Cr@0.97%Si-M-BN with a surface area of 1086 m2.g-1 and then the catalyst 2.04%Cr@M-BN with a surface area of 998 m2.g-1 has the highest porosity; Finally, the most water-resistant is catalyst 2.04%Cr@M-BN. Keyword: Boron Nitride, Oxidation Catalyst, Carbon Monoxide, Carbon Monoxide Oxidation, Intermediate Elements, 13X Zeolite.

نيتريد بور , كاتاليست اكسايشي , كربن مونوكسيد , اكسايش كربن مونوكسيد , عناصر واسطه , زئوليت 13 ايكس

Boron Nitride , Oxidation Catalyst , Carbon Monoxide , Carbon Monoxide Oxidation , Intermediate Elements , 13X Zeolite