-
شماره ركورد
30060
-
پديد آورنده
زهرا فكري
-
عنوان
ساخت و ارزيابي كاتاليست هاي نانو ساختار مس، كروم و منگنز در واكنشهاي اكسيداسيون دماپايين كربن منوكسيد
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
-
سال تحصيل
1399
-
تاريخ دفاع
1402/06/20
-
استاد راهنما
دكتر مهران رضايي- دكتر سيد مهدي علوي
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
-
چكيده
اكسيداسيون كاتاليستي كربن منوكسيد به دياكسيد كربن يكي از مهمترين واكنشهاي مربوط به حفاظت از محيطزيست و صنايع و يكراه اصلي حذف گاز آلودهكننده و مضر منوكسيد كربن است. كربن منوكسيد در محيط با اكسيداسيون جزئي تركيبات حاوي كربن توليد ميشود. در ميان اكسيد فلزات واسطه، كاتاليست هاي اكسيد مس-كروم و اكسيد مس-منگنز اميدواركنندهترين هستند و فعاليت قابلمقايسهاي را براي اكسيداسيون CO با فلزات گرانبها نشان ميدهد. بهمنظور به دست آوردن كاتاليستي فعال و پايدار در اين فرآيند، پژوهش در سه مرحله انجام شد. در مرحله اول كاتاليست هاي مبتني بر مخلوط اكسيد مس-كروم با استفاده از روش مكانيكي-شيميايي با نسبتهاي مولي Cu:Cr=1:0, 1:0.5, 1:1, 1:2, 0:1 سنتز و ارزيابي شدند. در مرحلهي دوم نيز كاتاليست هاي مبتني بر مخلوط اكسيد مس-منگنز با نسبتهاي مولي Cu:Mn=1:0, 1:0.5, 1:1, 1:2, 0:1 با استفاده از روش مكانيكي-شيميايي سنتز شدند. نتايج مرحله اول نشان داد كه فعاليت نمونه با نسبت مولي Cu:Cr=1:1 كلسينه شده در دماي ℃500 بيشتر از نمونههاي ديگر بود، به طوريكه در دماي ℃ 133 به حدود %90 تبديل CO رسيد. ايجاد فاز اسپينلي CuCr2O4 و سطح بالاي اين نمونه نسبت به ساير كاتاليست ها (m2/g 9/23) از عوامل فعاليت بالاي اين نمونه بود. با توجه به نتايج مرحله دوم فعاليت نمونه با نسبت مولي Cu:Mn=1:0.5 كلسينه شده در دماي ℃400 بالاتر از ساير نمونهها بود. به طوريكه در بازهي دمايي ℃150-113 تبديل CO بيش از %90 ميباشد و همچنين از دماي ℃ 175 به بالا تبديل %100 را نشان ميدهد. علاوه بر اين نمونه به دليل سطح BET بالاتر (m2/g 73/27) و اندازه بلوري پايينتر nm 7/8 نسبت به ساير نمونهها و همچنين ايجاد ساختار اسپينليCuMn2O4 بهعنوان كاتاليست منتخب در مقايسه با كاتاليست Cu:Cr=1:1 انتخاب شد. در مرحله سوم بهمنظور مقايسه روش سنتز، كاتاليست Cu:Mn=1:0.5 (بهعنوان بهترين نمونه از منظر پايداري و ميزان تبديل)، با روشهاي سنتز تلقيح، سل-ژل و هيدروترمال مقايسه گرديد. نتايج نشان دادند در بين روشهاي سنتز ذكرشده باوجوداينكه نمونه CuMn-H (تهيهشده با روش هيدروترمال) بالاترين سطح ويژه (m2/g 29/43) و كمترين اندازه بلوري (nm 8/4) را داشت اما كمترين فعاليت را به دليل دارا بودن درجه بلورينگي بسيار كم از خود نشان داد. به طوريكه نمونه CuMn-H در مقايسه با نمونه CuMn-M كه در ℃ 150 تبديل CO 100% را داشت، در اين دما به تبديل CO، 25% رسيد. درنهايت كاتاليست اكسيد مس- منگنز با ساختار كريستالي مطلوب، اندازه كريستالي و سطح ويژهي مناسب با استفاده از روش سنتز مكانيكي-شيميايي عملكرد بسيار بهتري را نسبت به ساير روشهاي سنتز از خود نشان داد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/08/24
-
عنوان به انگليسي
Construction and evaluation of copper, chromium, and manganese nanostructure catalysts for carbon monoxide oxidation at low temperatures
-
تاريخ بهره برداري
9/10/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زهرا فكري
-
چكيده به لاتين
Catalytic oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide is one of the most significant environmental and industrial processes, as well as one of the primary methods for removing polluting and toxic carbon monoxide gas. CO is released into the atmosphere as a result of the partial oxidation of carbon-containing substances. Copper-chromium oxide and copper-manganese oxide catalysts are the most promising transition metal oxides, with comparable activity for CO oxidation with precious metals. The research was conducted in three stages in order to obtain an active and stable catalyst in this process. In the first stage, catalysts based on a copper-chromium oxide mixture were synthesized and evaluated using the mechanochemical method with molar ratios of Cu: Cr=1:0, 1:0.5, 1:1, 1:2, 0:1. In the second phase, catalysts based on copper-manganese oxide combination with molar ratios of Cu: Mn=1:0, 1:0.5, 1:1, 1:2, and 0:1 were synthesized using the mechanochemical technique. The first stage findings revealed that the activity of the sample with a molar ratio of Cu: Cr=1:1 calcined at 500 °C temperature was more than other samples, reaching around 90% CO conversion at 133 °C temperature. The formation of the CuCr2O4 spinel phase and the large surface area of this sample (23.9 m2/g) in comparison to other catalysts were the factors of high activity of this sample.
According to the results of the second stage, the activity of the sample with a molar ratio of Cu:Mn=1:0.5 calcined at 400℃ was higher than other samples. So, in the temperature range of 113-150 ℃, the conversion of CO is more than 90%, and it also exhibits 100% conversion from 175 ℃ up. In addition, this sample was chosen as the selected catalyst due to its higher BET level (27.73 m2/g) and lower crystal size of 8.7 nm compared to other samples, as well as the creation of CuMn2O4 spinel structure compared to the Cu: Cr=1:1 catalyst. In the third step, in order to compare the synthesis method, the Cu:Mn=1:0.5 catalyst (as the best sample from the perspective of stability and conversion rate) was compared with wet impregnation, sol-gel and hydrothermal synthesis methods. The results showed although the CuMn-H sample (prepared by hydrothermal method) had the highest specific surface area (43.29 m2/g) and the lowest crystal size (4.8 nm) among the mentioned synthesis methods, it showed the lowest activity due to its amorphous structure. Compared to the CuMn-M sample, which completely converted CO at 150 ℃, the CuMn-H sample only achieved a 25% conversion rate at the same temperature. Finally, the copper-manganese oxide catalyst with a favorable crystal structure, crystal size, and suitable specific surface area showed a much better performance than other synthesis methods with using mechanochemical synthesis method.
-
كليدواژه هاي فارسي
اكسيداسيون CO , مكانيكي-شيميايي , مخلوط اكسيدي مس-كروم , مخلوط اكسيدي مس-منگنز , ساختار اسپينلي
-
كليدواژه هاي لاتين
CO oxidation , Mechanical-chemical , Copper-chromium oxide mixture , Copper-manganese oxide mixture , Spinel structure
-
Author
zahra fekri
-
SuperVisor
mehran rezaei-seyed mahdi alavi
-
لينک به اين مدرک :