Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог диссертаций

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

Диссертационная работа:

Мохначук Олег Віталійович. Вплив природи носія і модифікуючих добавок на структурні і функціональні властивості монолітних паладійвмісних каталізаторів відновлення оксидів азоту метаном : дис... канд. хім. наук: 02.00.15 / НАН України; Інститут фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського. — К., 2007. — 127арк. — Бібліогр.: арк. 110-127.

Скачать диссертацию *

* Ссылка размещена на правах рекламы



Аннотация к работе:

Мохначук О.В. Вплив природи носія і модифікуючих добавок на структурні і функціональні властивості монолітних паладійвмісних каталізаторів відновлення оксидів азоту метаном. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.15 – хімічна кінетика і каталіз. – Інститут фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАН України, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено розробці високотемпературних монолітних алюмопаладієвих каталізаторів відновлення оксидів азоту метаном з оптимальними структурними і функціональними характеристиками.

Встановлено, що параметри поруватої структури Al2O3 – вторинного носія структурованих каталізаторів високотемпературних процесів залежать від природи прекурсорів і умов синтезу. Ведення La2O3 як індивідуально, так і спільно з СеО2 підвищує термічну стабільність поруватої структури оксиду алюмінію, що обумовлено утворенням твердого розчину оксиду лантану в Al2O3.

Визначено оптимальний склад каталізатора (0,5%Pd/2%Al2O3+5%La2O3/кордієрит). Показано, що екстремальна залежність активності каталізатора від вмісту оксиду алюмінію обумовлена впливом кислотності вторинного носія, яка стримує зростання активності каталізатора за рахунок збільшення поверхні при підвищені вмісту Al2O3 внаслідок утруднення переходу паладію в більш активну відновлену форму і порушення балансу швидкостей стадій активації реагентів.

Виявлено ефект термічної активації Pd/La2O3/Al2O3-каталізатора, причиною якого є стабілізація паладію в стані Pd(І).

Порівняльні випробування на модельних установках УкрДІАП показали, що розроблений каталізатор за активністю не поступається, а за селективністю в цільовому процесі суттєво перевершує гранульований промисловий АПК-2.

  1. Для збільшення питомої поверхні керамічних блокових матриць із синтетичного кордієриту (2Al2O32MgO5SiO2) з використанням золь-гель технологій розроблено метод нанесення шару дрібнодисперсного Al2O3 як вторинного носія з переважаючим розміром часток близько 2 нм. Встановлено, що природа прекурсорів і умови синтезу визначають параметри поруватої структури Al2O3. Найбільшою питомою поверхнею характеризується оксид алюмінію, отриманий з використанням колоїдного розчину нітрату і оксинітрату алюмінію.

  2. Показано, що шляхом модифікування оксидами рідкісноземельних металів (La2O3, CeO2) досягається підвищення термічної стабільності поруватої структури дрібнодисперсного Al2O3 внаслідок уповільнення його переходу у високотемпературну модифікацію -Al2O3. Виявлено більший термостабілізуючий ефект La2O3 порівняно з СеО2, що може бути обумовлено утворенням твердого розчину оксиду лантану в Al2O3 і гальмуванням дифузійних процесів, які приводять до фазових перетворень.

  3. В результаті дослідження впливу хімічної природи вторинного носія та кількісного співвідношення компонентів (вторинного носія і паладію) на каталітичні властивості в реакції відновлення монооксиду азоту метаном визначено оптимальний склад каталізатора: 0,5%Pd/2%Al2O3+5%La2O3/кордієрит. Встановлено, що залежність активності каталізатора від концентрації оксиду алюмінію проходить через максимум, який відповідає вмісту Al2O3 1,6%. Це може бути обумовлено тим, що при нанесенні оксиду алюмінію відбувається розвиток поруватої структури, що збільшує каталітичну активність, і підвищення кислотності поверхні, що знижує активність внаслідок ускладнення процесу відновлення паладію і порушення балансу швидкостей стадій активації реагентів.

  4. Показано, що термічна стійкість нанесених Pd/Al2O3-каталізаторів підвищується після модифікування їх оксидами рідкісноземельних елементів (La2O3, СеО2). Виявлено ефект термічної активації алюмопаладієвого каталізатора, модифікованого оксидом лантану, що полягає в збільшенні каталітичної активності в реакції високотемпературного відновлення оксидів азоту метаном після термообробки каталізатора при 850 0С. Методом РФЕС показано, що причиною ефекту термічної активації є стабілізація паладію в стані Pd(І).

  5. Виявлено, що оксиди рідкісноземельних елементів підвищують селективність відновлення монооксиду азоту до N2 метаном на каталізаторі Pd/Al2O3 в присутності кисню, що може бути обумовлено ефектом накопичувальної здатності по кисню.

  6. Встановлено, що каталізатори на основі оксидів перехідних металів (Co, Cr, Mn, Cu), промотовані паладієм характеризуються меншою активністю в реакції NO+CH4, ніж ідентичний за вмістом паладію Pd/Al2O3-каталізатор. Методами термопрограмованих поверхневих реакцій (відновлення воднем, розкладу СН4, окислення продуктів розкладу СН4 монооксидом азоту) показано, що відмінна активність цих контактів може бути обумовлена різною швидкістю активації метану шляхом його дисоціації, яка є лімітуючою стадією реакції.

  7. Порівняльні випробування на модельних установках Українського державного та проектного інститут азотної промисловості та продуктів органічного синтезу показали, що розроблений каталізатор за активністю в цільовому процесі не поступається, а за селективністю суттєво перевершує гранульований промисловий каталізатор АПК-2. Заміна АПК-2 в процесі очистки газових викидів виробництва азотної кислоти на розроблений каталізатор стільникової структури дозволить зменшить витрати паладію більше, ніж у 7 разів, і знизити концентрацію монооксиду вуглецю у викидах в 4-5 разів.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

  1. Соловьев С.А., Мохначук О.В., Григорьев О.Н. Влияние структурных и функциональных характеристик вторичного носителя Al2O3 на физико-химические свойства палладийсодержащих катализаторов окисления CO и CH4 // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии – 2004. – Т. 2, № 1. – C. 291-302.

  2. Соловйов С.О., Мохначук О.В. Синтез структурованих Pd-Al2O3 – каталізаторів відновлення оксидів азоту метаном // Вісник Авіаційного Інституту – 2005. – N 3 – C. 206-210.

  3. Мохначук О.В., Соловьев С.А., Сенкевич А.И. Влияние оксидов редкоземельных элементов (CeО2, La2О3) на свойства Pd/Al2O3 катализаторов // Теорет. и експерим. химия. – 2006. – Т. 42, № 1. – С. 44-48.

  4. Мохначук О.В., Соловьев С.А., Ильин В.Г., Яремов П.С. Влияние оксидов редкоземельных элементов (La2O3, СеО2) на термическую устойчивость высокодисперсного оксида алюминия // Теорет. и експерим. химия. – 2006. – Т. 42, № 5. – С. 318-323.

  5. Mokhnachuk O.V., Soloviev S.O., Kapran A.Yu. Effect of rare-earth element oxides (La2O3, Ce2O3) on the structural and physico-chemical characteristics of Pd/Al2O3 monolithic catalysts of nitrogen oxide reduction by methane // Catal. Today. – 2007 –
    V 119, N 1-4. – P. 145-151.

  6. Mokhnachuk O.V., Soloviev S.O., Kapran A.Yu. Effect of rare earth elements’ oxides upon catalytic properties of palladium-based catalysts // Book of Аbstract of EuropaCat-VI, Innsbruck, Austria, Aug. 31 – Sept. 04, 2003. – P. 134.

  7. Мохначук О.В., Соловйов С.О. Структурні і фізико-хімічні характеристики алюмопаладієвих каталізаторів відновлення оксидів азоту
    метаном // Тези міжн. симп. “Сучасні проблеми фізичної хімії”, Донецьк,
    31 серпня – 2 вересня 2002. – С. 23.

  8. Mokhnachuk O.V. Structural and physicochemical characteristics of Pd/Al2O3-catalysts for reduction of nitrogen oxides by methane // Book of Аbstract of international symposium “APAC 2005”, Cracow, Poland, 21 – 24 September, 2005. – P. 277.

  9. Mokhnachuk O.V., Soloviev S.O. Mechanism of thermal activation of Pd/Al2O3-catalysts modified by rare-earth elevent oxides (La2O3, Ce2O3) // Book of Аbstract of 1st International Seminar on Application of Catalysis in Environmental Protection (11th International Seminar on Catalytic DENOX), Lublin, Poland, Aug. 31 –Sept. 02, 2006. – P. 129-133.


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины