Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог диссертаций

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

Диссертационная работа:

Бойчук Тетяна Михайлівна. Вплив складу Fe-, Co-вмісних каталізаторів на основі цеолітів та ZrO2 на розклад та відновлення оксиду азоту(І) : Дис... канд. наук: 02.00.15 - 2009.

Скачать диссертацию *

* Ссылка размещена на правах рекламы



Аннотация к работе:

Бойчук Т. М. Вплив складу Fe-, Co-вмісних каталізаторів на основі цеолітів та ZrO2 на розклад та відновлення оксиду азоту(І). – 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, 2009.

Дисертацію присвячено з’ясуванню зв’язку між складом Fe-, Co-вмісних каталізаторів на основі цеолітів і ZrO2 та їх активністю в процесах розкладу оксиду азоту(І), його відновлення та сумісного відновлення N2O і NO легкими вуглеводнями.

Встановлено, що Fe-вмісні цеоліти (структури пентасилу і морденіту, в т.ч. їх катіон-декатіоновані форми з іоном цирконілу Fe2O3/[(ZrО)2+-Н-ZSM-5]), які за даними ТПД NH3 характеризуються поверхневими сильнокислотними центрами, виявляють більшу активність в прямому розкладі закису азоту. Активність кобальт-цирконійоксидних каталізаторів залежить від кількості введеного оксиду кобальту (0,5–10 %): на найбільш активному зразку, що містить 5 % СоО, конверсія N2O становить 93 % при 500 оС.

З’ясовано, що більша ефективність відновлення N2O С34-алканами, порівняно з СО, в тому числі в умовах СКВ N2O (досягнення 90–94 % конверсії N2O при більш низьких температурах) в присутності Fe-вмісних цеолітних каталізаторів, обумовлена активацією вуглеводнів-відновників на сильних кислотних центрах Бренстеда, зокрема, на протонних центрах цеолітів.

Показано, що при сумісному відновленні N2O та NO С34-алканами, в тому числі в умовах СКВ-процесу, в інтервалі температур 400–450 оС більш високі конверсії N2O досягаються на Fe-вмісному, а NO – на Со-вмісному каталізаторах цеолітної основи H-ZSM-5, що пов’язано з різними маршрутами активації закису і монооксиду азоту.

  1. В дисертації розвинуто наукові підходи добору каталізаторів для знешкодження оксиду азоту(І) шляхом прямого розкладу, відновлення монооксидом вуглецю та легкими алканами (С1, С34), в тому числі селективного в присутності кисню (умови СКВ N2O). В результаті з’ясування зв’язку між кислотними властивостями поверхні каталізаторів і їх активністю запропоновано ряд залізо- та кобальтвмісних каталізаторів на основі цеолітів (пентасил, морденіт), діоксиду цирконію та бінарної основи (ZrO2+цеоліт) для розкладу та відновлення N2O легкими алканами, в тому числі в присутності окисників (O2, NO, SO2).

  2. Встановлено, що залізовмісні цеолітні каталізатори (структури пентасилу, морденіту, в т.ч. їх катіон-декатіоновані форми з іоном цирконілу Fe2O3/[(ZrО)2+-Н-ZSM-5]), які характеризуються поверхневими сильнокислотними центрами (температура десорбції NН3 вище 400 оС), виявляють більшу активність в прямому розкладі закису азоту (високі конверсії N2O 86–96 % досягаються при 500-550 оС) порівняно з залізовмісними каталізаторами на основі фожазиту. Активність кобальт-цирконійоксидних каталізаторів залежить від вмісту оксиду кобальту (0,5–10 %): на найбільш активному зразку, що містить 5 % СоО, конверсія N2O становить 93 % при 500 оС.

  1. З’ясовано умови підвищення конверсії N2O до N2 в присутності NO та SO2 на залізовмісних цеолітних каталізаторах. Показано, що даний ефект обумовлений взаємодією NO та SO2 з адсорбованим киснем, що утворився при розкладі N2O, і подальшою регенерацією активного центру поверхні. Для кобальтвмісних систем не спостерігається підвищення конверсії N2O під впливом зазначених окисників.

    Показано, що на Fe-вмісних цеолітних каталізаторах в присутності відновників (СО, С34-алкани) зниження температур перетворення N2O на
    100–150 оС, порівняно з прямим розкладом, відбувається за рахунок видалення кисню з поверхні каталізатора в результаті взаємодії молекули відновника з окисленим активним центром.

    Встановлено, що серед кобальтвмісних каталізаторів найвищу активність, як в реакціях відновлення оксиду азоту(І), так і його прямого розкладу, виявив каталізатор 5 % CoO/ZrO2. При цьому монооксид вуглецю є більш ефективним відновником N2O в діапазоні температур 200–300 оС, тоді як при використанні С34-алканів високі конверсії закису азоту (93–96 %) досягаються при температурах 370–450 оС. Поясненням цього можуть бути різні шляхи відновлення, а саме, ударний механізм – в першому та попередня активація відновника на кислотних центрах каталізаторів – в другому випадках.

    Показано, що високі конверсії N2O (90–94 %) на Fe-вмісних цеолітних каталізаторах в умовах СКВ вуглеводнями досягаються при більш низьких (на 50–150о) температурах, ніж при використанні як відновника СО, що пояснюється активацією вуглеводнів на сильних кислотних центрах Бренстеда, зокрема, на протонних центрах цеолітів.

    З’ясовано, що при сумісному відновленні оксидів азоту(І та ІІ) С34-алканами (в тому числі в умовах СКВ) в інтервалі температур 400–450 оС більш високі конверсії NО (60–78 %) досягаються на Co-вмісному, а N2О (90–95 %) – на Fe-вмісному каталізаторі цеолітної основи (Н-ZSM-5). Причиною відсутності одночасного підвищення конверсії оксидів азоту(І, ІІ) в умовах СКВ вуглеводнями є різні маршрути їх активації, зокрема на СоО/Н-ZSM-5 монооксид азоту активується на іонах Со2+ з утворенням активних інтермедіатів [NO2+], тоді як закис азоту, розкладаючись, конкурує з молекулярним киснем за катіонні редокс-центри.

    Показано, що активність Co-вмісних структурованих каталізаторів в реакції сумісного відновлення оксидів азоту(І, ІІ) залежить як від складу вторинного носія (ZrO2, Al2O3+ZrO2, Н-ZSM-5+Al2O3), так і природи матриці стільникової структури (каолін-аеросил, кордієрит). В умовах тестування кращу активність показав каталізатор CoO/Н-ZSM-5+Al2O3/кордієрит, конверсія N2O на якому становить 83 % при 500 оС.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

  1. Орлик С. Н. Прямое разложение оксида азота(I) на железосодержащих цеолитных, цирконийоксидных и смешанных катализаторах / С. Н. Орлик, В. А. Остапюк, Т. М. Пидручна, В. Л. Стружко // Теорет. и эксперим. химия. – 2004. – Т. 40, № 3. – С. 172–175.

  2. Орлик С. Н. Восстановление оксида азота(І) монооксидом углерода и алканами С34 на Fe-содержащих цеолитных катализаторах / С. Н. Орлик, Т. М. Пидручна // Теорет. и эксперим. химия. – 2005.Т. 41, № 1. – С. 35–39.

  3. Орлик С. М. Перетворення оксиду азоту(І) на цеолітних та цирконій оксидних каталізаторах / С. М. Орлик., Т. М. Бойчук // Вісник НАУ. – 2005. – № 3. – С. 217–221.

  4. Бойчук Т. М. Влияние окислителей NO, SO2, О2 на конверсию оксида азота(І) на железосодержащих цеолитных катализаторах / Т. М. Бойчук, С. Н. Орлик // Теорет. и эксперим. химия. – 2006. – Т. 42, № 4. – С. 241–245.

  5. Миронюк Т. В. Конверсия оксидов азота(І, ІІ) на нанодисперсных катализаторах [Pt (Pd)-Au]/цеолит HY / Т. В. Миронюк, Ж. П. Фрайсард, В. И. Герда, Т. М. Бойчук, С. Н. Орлик // Теорет. и эксперим. химия. – 2006. – Т. 42, № 3. – С. 156–161. (Особистий внесок автора: дослідження активності зазначених каталізаторів в реакціях відновлення оксиду азоту(І) легкими вуглеводнями та СО).

  6. Boichuk T. M. Reduction of nitrogen(I, II) oxides by C1, C3-C4-alkanes over Fe- and Co- containing catalysts based on zeolite and zirconia / T. M. Boichuk, T. V. Mironyuk, S. M. Orlyk // Polish J. Environm. Stud. – 2006, – V. 15, № 6A. – P. 11–14. (Особистий внесок автора: дослідження активності Fe- і Co-вмісних каталізаторів в реакціях відновлення N2O, сумісного відновлення N2O і NO).

  7. Orlyk S. M. Surface Active Sites of Modified Zeolites and Zirconia in the Conversion of Nitrogen(I, II) Oxides / S. M. Orlyk, T. V. Mironyuk, T. M. Boichuk // Adsorption Sci. & Technol. – 2007. – V. 25, No 1, 2. – P. 23–33. (Особистий внесок автора: дослідження кислотних властивостей поверхні ТПД NH3 та активності залізовмісних цеолітних каталізаторів в реакціях перетворення оксиду азоту(І)).

  8. Boichuk T. M. Effekt of NO, O2, SO2 on nitrous oxide conversion over Fe- and Co-containing zeolite and zirconia catalysts / T. M. Boichuk, S. M. Orlyk // Polish J. Chem. – 2008. – V. 82. – P. 141–147.

  9. Підручна Т. М. Розклад та відновлення оксиду азоту(І) на залізовмісних цеолітних каталізаторах / Т.М. Підручна, С. М. Орлик // Сучасні проблеми фізичної хімії : міжнар. конф., Донецьк, 30 серпня – 2 верес. 2004 р. : тези доп. – Донецьк, 2004. – С. 22.

  10. Orlyk S. M. Bifunctionality of catalysts for processes of «greenhouse» gases conversion / S. M. Orlyk, T. V. Mironyuk, T. M. Pidruchna // Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications: VIII Ukrainian-Polish Symposium, Odesa, Ukraine, Sept. 19–24, 2004 : book of abst. – Odesa, 2004. – P. 231–234.

  11. Orlyk S. M. Direct decomposition and reduction of nitrogen(I) oxide with CO and C3-C4-alkanes on Fe-containing zeolite catalysts / S. M. Orlyk, T. M. Pidruchna // 4th Int. Conference on Environmental Catalysis, Heidelberg, Germany, June 5–8, 2005 : book of abst. – Heidelberg, 2005. – P. 162.

  12. Orlyk S. M. Effect of Fe-zeolite catalysts acidity on N2O reduction with
    C3-C4-alkanes and CO/ S. M. Orlyk, T. M. Boichuk // APAC 2005 : Int. Symposium on Air Pollution Abatement Catalysis, Cracow, Poland, Sept. 21–24, 2005 : book of ext. abst. – Cracow, 2005. – P. 283–284.

  13. Миронюк Т. В. Роль редокс- и кислотных центров модифицированных цирконийоксидных и цеолитных катализаторов в СКВ оксидов азота(І, ІІ) углеводородами / Т. В. Миронюк, Т. М. Бойчук, С. Н. Орлик // Механизмы каталитических реакций : VII Российская конф. (с междунар. участием),
    С.-Петербург, Россия, 3–10 июля 2006 г. : тезисы докл. – Новосибирск, 2006. –
    Т. 1. – С. 169–171.

  14. Boichuk T. M. Reduction of nitrogen(I,II) oxides by C1, C3-C4-alkanes over Fe- and Co-containing catalysts based on zeolite and zirconia / T. M. Boichuk, T. V. Mironyuk, S. M. Orlyk // 1th Int. Seminar on Application of Catalysis in Environmental Protection (11th International Seminar on Catalytic DeNOx), Lublin, Poland, Aug. 31 – Sept. 02, 2006 : book of abst. – Lublin, 2006. – P. 138–141.

  15. Boichuk T. M. Effect of oxidants on nitrous oxide conversion over Fe- and Co-containing zeolite and zirconia catalysts / T. M. Boichuk, T. V. Mironyuk, S. M. Orlyk // Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications : X Ukrainian-Polish Symposium, Lviv, Ukraine, Sept. 26–30, 2006 : proc. – Lviv, 2006. – P. 30–31.


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины