بررسی تاثیر نسبت مولار Al:Mg بر خواص ساختاری نانوکاتالیست NiO/Al2O3-MgO تولیدی به روش سل - ژل اصلاح شده
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینعلی عبیداوی 1 , سهراب سنجابی 2
1 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، گروه مهندسی مواد، اهواز، ایران.
2 - دانشگاه تربیت مدرس، گروه مهندسی مواد، تهران، ایران.
کلید واژه: پایه آلومینا- منیزیا, خواص ساختاری, سل- ژل اصلاح شده, نانوکاتالیست نیکل, مساحت سطح ویژه,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، نانوکریستالهای NiO/Al2O3-MgO با استفاده از روش سل-ژل اصلاح و با 20 درصد وزنی نیکل تهیه شدند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر نسبت مولارAl:Mg بر خواص ساختاری نانوذرات مانند فازهای بدست آمده، اندازه کریستالی نانوذرات، ریخت شناسی سطح، مساحت سطح ویژه، توزیع اندازه و حجم حفرات است. برای این منظور نانوساختارهایی در هفت نسبت مولار گوناگون (4:1، 3:1، 2:1 ، 1:4، 1:3، 1:2، 1:1Al:Mg:) سنتز شدند. مشخصهیابی این نانوکریستالها با استفاده از آنالیزهای دستگاهی BET-BJH ,TGA-DSC ,FESEM-EDX, FTIR ,XRD و TEM انجام شد. نتایج بدست آمده از XRD نشان دادند که با افزایش نسبت مولار آلومینیوم به منیزیم، محلول جامد MgO. NiO جای خود را به فاز NiOمیدهد که با افزایش این نسبت، اندازه کریستالی فازNiO کاهش مییابد به گونهای که در نسبت مولار 3:1Al:Mg: نزدیک به 11 نانومتر رسید، اما، با افزایش نسبت مولار منیزیم به آلومینیوم از 1:1 به1:4، هیچ پیکی مبنی بر حضور فاز NiO مشاهده نشد و با افزایش این نسبت اندازه کریستالیت به ترتیب از 7/6 تا 8/9 نانومتر افزایش یافت. بررسیهای ریخت شناسی سطح به وسیله FESEM نشان میدهد که ذرات دارای ابعاد نانومتری هستند و مورفولوژی ذرات در نسبتهای مولار گوناگون آلومنیوم و منیزیم تغییر میکند. همچنین، با افزایش نسبت مولار Al: Mg از 2:1 به 1:3 سطح ویژه نانوکریستالهای NiO/Al2O3-MgO ازm2/g120 به m2/g100 کاهش یافت. تصاویر TEM و الگوی تفرق الکترونی انتخابی نانوذرات با نسبت مولار 2:1Al:Mg: به ترتیب تایید کننده ساختار مزو حفره و نانوکریستالی بودن کاتالیست ها بود
1-L. Zhou, J. Xuand F. Wang, "Metal Oxide Nanoparticles from Inorganic Sources via a Simple and General Method",Materials Chemistry and Physics,Vol 97, pp. 137–142, 2006.
2-W.Trakarnpruk and C. Sukkaew, "Preparation of Ni/MgOZrO2Nanocrystals by Citrate Sol–Gel Method", Journal of Alloys and Compounds,Vol 460, pp. 565–569, 2008.
3- G.A. El-Shobaky, S.A. El-Molla and A.M.I. Ali, "Catalytic Promotion of NiO/MgO System by Doping with Some Transition Metal Cations", Applied Catalysis A: General, Vol 253, pp. 417–425, 2003.
4-P.G. Savva, K. Goundani and J. Vakros, "Benzene Hydrogenation Over Ni/Al2O3 Catalysts Prepared by Conventional and Sol–Gel Techniques", Applied Catalysis B: Environmental, Vol 79, pp. 199–207, 2008.
5-Sh. Tao, F. Gao and X. Liu, "Preparation and Gas Sensing Properties of CuFe2O4 at Reduced Temperature", Materials Science and Engineering B, Vol 77, pp. 172–176, 2000.
6-W. Cai and J. Wan, "Facile Synthesis of Superparamagnetic Magnetite Nanoparticles in Liquid Polyols", Journal of Colloid and Interface Science, Vol 305, pp. 366–370, 2007.
7-Ch. Wu and T. Williams, "Hydrogen Production from Steam Reforming of Ethanol with Nano-Ni/SiO2 Catalysts Prepared at Different Ni to Citric Acid Ratios Using a Sol–Gel Method", Applied Catalysis B :Environmental, Vol 102, pp. 251–259, 2011.
8-N. Srisiriwat, S. Therdthianwong and A. Therdthianwong,"Oxidative Steam Reforming of Ethanol Over Ni/Al2O3 Catalysts Promoted by CeO2, ZrO2 and CeO2–ZrO2", Int J Hydrogen Energy, Vol 34, pp. 2224–2234,2009.
9-Y. H. Wang, H. M. Liu and B.Q. Xu,"Durable Ni/MgO Catalysts for CO2 Reforming of Methane: Activity and Metal–Support Interaction", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. Vol 299, pp. 44–52, 2009.
10-J.R. Nielsen, "New Aspects of Syngas Production and Use", Catal Today, Vol 36, pp. 159–164, 2000.
11-G. Jianjun, L. Hui and Z. Hong, "Dry Reforming of Methane Over Nickel Catalysts Supported Onmagnesium Aluminate Spinels", Applied Catalysis A: General, Vol 273, pp. 75–82, 2004.
12-T. Andrey, T. Tatsuo and H. Satoshi, "Dry reforming of Methane over Catalysts Derived from Nickel-Containing Mg-Al Layered Double Hydroxides", Journal of Catalysis,Vol 213, pp. 191–203, 2003.
13-G. Goncalves, M.K. Lenzi, O.A.A. Santos and L.M.M. Jorge, "Preparation and Characterization of Nickel BasedCatalysts on Silica, Alumina and Titania Obtained by Sol–Gel Method", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol 352, pp. 3697–3704, 2006.
14-L. Chen and X. Sun, "Preparation and Characterization of Porous MgO and NiO/MgONanocomposites", Applied Catalysis A: General ,Vol 265, pp. 123–128, 2004.
15-S. Zhang and J. Wang, "Effect of Calcination Temperature on Structure and Performance ofNi/TiO2-SiO2 Catalyst for CO2 Reforming of Methane", Journal of Natural Gas Chemistry, Vol 17, pp. 179–183, 2008.
16-Pechini, " Method of preparing lead and alkaline earth titanates and niobates and coating method using the same to form a capacitor" MP Patent US no. 3330697. 1967.
17-M. Salavati-Niasari, F. Davar and M. Farhadi, "Synthesis and Characterization of Spinel-Type CuAl2O4Nanocrystalline by Modified Sol–Gel Method", J Sol-Gel SciTechnol, Vol 51,pp. 48–52, 2009.
18-M. Salavati-Niasari, F. Davar and M. Farhadi, "Bright Blue Pigment CoAl2O4Nanocrystals Prepared byModified Sol–Gel Method", J Sol-Gel SciTechnol, Vol 52,pp. 321–327, 2009.
19-اعظم حیدری، مجید جعفری و علی صفار تلوری، سنتز و مشخصه یابی کامپوزیت های نانوکریستالی اکسید روی با سطح ویژه بالا نشانده شده در زمینه سلیکا-آلومینا به روش سل-ژل، مجله مواد نوین/جلد4 شماره 1پاییز 1392.
20- R. Jenkins, R.L. Snyder (eds), Chemical Analysis: Intro-Duction to X-Ray Powder Diffractometry. Wiley, New York, p 90.1996.
21-K. Young Koo and H-S.Roh, "A Highly Effective and Stable Nano-Sized Ni/MgO–Al2O3Catalyst for Gas to Liquids (GTL) Process", Int J Hydrogen Energy, Vol 33,pp. 2036–2043, 2008.
22-A. I. Tsyganok , M. Ina and T. Tsunod, "Rational Design of Mg–Al Mixed Oxide-Supported Bimetallic Catalysts for Dry Reforming of Methane", Applied Catalysis A: General, Vol 292,pp. 328–343, 2005.
23-H. Qiao, Zh. Wei and H. Yang, "Preparation and Characterization of NiO Nanoparticles by Anodic Arc Plasma Method", Journal of Nanomaterials Vol 2009 (2009), Article ID 795928, 5 pages.
24-P.Y. Lee, H. Suematsu and T. Yano, "Synthesis and Characterization of Nanocrystalline MgAl2O4 Spinel by Polymerized Complex Method", Journal of Nanoparticle Research, Vol 8,pp. 911–917, 2006.
25-K. Young, K., H.S. Rohb and T.S. Yu, "Coke Study on MgO-promoted Ni/Al2O3 Catalyst in Combined H2O and CO2 Reforming of Methane for Gas to Liquid (GTL) Process", Applied Catalysis A: General, Vol 340,pp. 183–190, 2008.
26-Li. M. Wang, X. Li and S. Wang, "Hydrogen Production from Ethanol Steam Reforming over Nickel Based Catalyst Derived from Ni/Mg/Al Hydrotalcite-like Compounds", International Journal of Hydrogen Energy, Vol 35,pp. 6699-6708, 2010.
27-Y.H. Wang, H.M. Liu and B.Q. Xu, "Durable Ni/MgO Catalysts for CO2 Reforming of Methane: Activity and Metal–Support Interaction", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, Vol 299,pp. 44-52, 2009.