-
شماره ركورد
27751
-
پديد آورنده
مريم كاوياني گهروئي
-
عنوان
ساخت و ارزيابي كاتاليست هاي نانوساختار هسته-پوسته مبتني بر نيكل مورد استفاده در ريفرمينگ بيوگاز
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
-
سال تحصيل
1398
-
تاريخ دفاع
1401/4/4
-
استاد راهنما
دكتر مهران رضايي
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
-
چكيده
كاتاليست هاي مبتني بر نيكل به دليل قيمت پايين و فعاليت بالا به طور گسترده اي در فرايند ريفرمينگ خشك استفاده مي شوند. با اين وجود، جديترين چالش كاتاليست هاي مبتني بر نيكل رسوب كربن است كه منجر به غيرفعال شدن اين كاتاليست¬ها ميشود. در بخش اول اين پژوهش، اثر بارگذاري نيكل بر فعاليت كاتاليستي در واكنش ريفرمينگ خشك بيوگاز مورد مطالعه قرار گرفت. با افزايش مقدار نيكل از 5/2 به 15 درصد وزني، فعاليت كاتاليستي بهبود و رسوب كربن افزايش يافت. در طول 12 ساعت آزمون پايداري در دماي °C700 تبديل¬هاي متان و CO2 براي كاتاليست با بارگذاري 10 درصد وزني نيكل به ترتيب برابر %5/72 و %93 بودند. در مقايسه با كاتاليست هسته-پوسته Ni-SiO2@SiO2، كاتاليست متداول پايهدار Ni/SiO2، فعاليت و پايداري كمتري نشان داد. ويژگيهاي پايداري بالا و مقاومت در برابر تشكيل كربن كاتاليست Ni-SiO2@SiO2 به برهمكنش قوي نيكل-سيليكا و پوشش ذرات نيكل توسط SiO2 نسبت داده ميشود كه از مهاجرت و كلوخه شدن ذرات جلوگيري ميكند. در بخش دوم اين پژوهش اثر افزودن ارتقادهنده¬ به كاتاليست Ni-SiO2@SiO2 با بارگذاري 10 درصد وزني نيكل مورد بررسي قرار گرفت. افزودن 1 درصد اكسيد سريم به اين كاتاليست باعث افزايش تبديل CH4 به 5%/74 و كاهش ميزان تشكيل كربن بر روي سطح كاتاليست شد كه به خاصيت اكسايش-كاهش اكسيد سريم نسبت داده ميشود. در بخش سوم اين پژوهش جهت بررسي اثر محدوديت نفوذ ايجادشده توسط پوسته سيليكا اثر ضخامت پوسته با كنترل مقدار TEOS و زمان واكنش تشكيل پوسته بر روي هسته براي كاتاليست Ni-SiO2@SiO2 بررسي شد. با افزايش مقدار TEOS و همچنين افزايش زمان واكنش تشكيل پوسته، مقدار كربن تشكيلشده بر روي سطح كاتاليستها كاهش يافت. همچنين تشكيل پوسته سيليكا بر روي هسته Ni-SiO2 باعث دو برابر شدن سطح ويژه اين كاتاليست و كاهش چشمگير ميزان كربن تشكيلشده بر روي سطح كاتاليست مستعمل بعد از 6 ساعت آزمون پايداري شد. خواص شيميايي-فيزيكي كاتاليستهاي تهيهشده با استفاده از آناليزهاي مختلف شاملXRD ،BET ،TPR ،FTIR ،FESEM و EDX مورد ارزيابي قرار گرفته است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/11/01
-
عنوان به انگليسي
Fabrication and evaluation of nickel-based core-shell nanostructure catalysts in biogas reforming
-
تاريخ بهره برداري
6/25/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مريم كاوياني گهروئي
-
چكيده به لاتين
In dry reforming process, nickel is commonly used as the catalyst due to outstanding catalytic activity and acceptable price. The most critical challenge of Ni-based catalysts in the biogas reforming is coke deposition which leads to the inactivation of these catalysts. In this thesis, Ni-SiO2@SiO2 core-shell catalysts were prepared using the ammonia evaporated synthesis method, followed by encapsulation by a silica layer. The effect of nickel loading on catalytic activity was investigated in the biogas dry reforming reaction. The results showed that the catalytic activity improved and carbon deposition increased when nickel content increased from 2.5 to 15 wt.%. Ni-SiO2@SiO2 with 10 wt.% Ni loading exhibited stable and high methane and CO2 conversions with negligible carbon formation during 12 h time on stream at 700°C. Also, because of the high carbon resistance property of the prepared catalysts, the CH4 conversion over Ni-SiO2@SiO2 catalyst was remained constant at 52% for 12 h at a low reaction temperature of 600 °C. Compared with Ni-SiO2@SiO2 core-shell catalyst, Ni/SiO2 supported catalyst synthesized by impregnation method showed lower activity and stability. High stability and carbon deposition resistance properties of the Ni-SiO2@SiO2 catalyst were ascribed to the strong Ni-SiO2 interaction and coverage of the Ni particles by SiO2, which make them resistant against migration and sintering. In the second part of this study, the effect of adding promoter to the Ni-SiO2@SiO2 catalyst with 10 wt.% Ni loading was investigated. Catalyst with 1 wt.% cerium oxide showed higher activity and lower amount of carbon deposition dcompared to the unpromoted catalyst, which is attributed to the redox property of cerium oxide. In the third part of this study, the effect of silica shell thickness by controlling the amount of TEOS and the reaction time of shell formation on the core for Ni-SiO2@SiO2 catalyst was studied to investigate the effect of diffusion limited created by the silica shell. The results showed that carbon deposition decreased when TEOS increased from 0-2 ml and the reaction time of silica shell formation increased from 6 to19 h. Also, the formation of the silica shell on the Ni-SiO2 core doubled the specific surface area of this catalyst and significantly reduced the amount of carbon formed on the surface of the catalyst during 6 h time on stream. The chemical-physical properties of the prepared catalysts were evaluated using various analyses, including XRD, BET, TPR, FTIR, FESEM and EDX.
-
كليدواژه هاي فارسي
كاتاليست هسته-پوسته , ريفرمينگ خشك بيوگاز , مقاومت كربن , اكسيد سريم
-
كليدواژه هاي لاتين
Core-shell catalyst , Biogas dry reforming , Carbon resistance , Cerium oxide
-
Author
maryam kaviani
-
SuperVisor
mehran rezaei
-
لينک به اين مدرک :