ساخت نانو کاتالیست ZrO2 بر پایه‌ی گاما آلومینا به روش مایسل معکوس برای تهیه هیدروژن در فرایند خودگرمایی اتانول

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

روشنک لطفی ¹ , سعید عابدینی‌خرمی ² , فرشته مطیعی ³ , شهرام مرادی ‌دهقی ⁴ , پیروز درخشی ⁵

1 - دانشجوی دکترای شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - دانشیار شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - استادیار شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - دانشیار شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
5 - استادیار شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1395/02/19 تاریخ پذیرش : 1395/04/19 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: تبدیل خود گرمایی, تولید هیدروژن, واکنشگاه بستر ثابت, آلومینیم‌اکسید, زیرکونیوم‌اکسید,

چکیده مقاله :

کار حاضر بر تولید هیدروژن از طریق فرآیند خودگرمایی اتانول (ATR)، در حضور نانوکاتالیست ZrO2/γ-Al2O3 متمرکز شده است. نانوذرات زیرکونیوم‌اکسید با روش مایسل معکوس و با استفاده از ZrOCl2·8H2O و NH4OH تهیه شد. نانوکاتالیست‌های ZrO2/γ-Al2O3 با توزیع پایدار نانوذرات ZrO2 بر پایه‌ی گاما آلومینا به روش مکانیکی تهیه شدند. اثر اندازه ذرات با تغییر نسبت مولی Zr:Al مطالعه شد. نانوکاتالیست‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو XRD) X) و نمودار کاهش برنامه‌ریزی شده گرمایی (TPR) شناسایی شده و توزیع ZrO2 بر بستر γ-Al2O3 تأیید شد. توزیع متوسط قطر ذرات به‌دست ‌آمده بین 12 تا nm 27 بود. هم‌چنین تبدیل خودگرمایی اتانول در یک واکنشگاه شیشه‌ای بستر ثابت، در فشار اتمسفری مورد مطالعه قرار گرفت. گازهای خروجی از واکنشگاه به‌صورت برخط با دستگاه کروماتوگرافی گازی تجزیه شدند. مطالعات نشان داد که در نسبت مولی (0/3: 0/1) Zr:Al بهترین نتیجه‌ها برای تولید هیدروژن به روش ATR به دست آمد.

منابع و مأخذ:

[1]    Schrope,M.; Nature, 414, 682-688, 2001.
[2]    Seo, J.G.; Youn,M.H.; Park, S.; Lee, J.; Lee, S.H.; Lee, H.; Korean J. Chem. Eng. 25, 95-102, 2008.
[3]    Seo, J.G.; Youn, M.H.; Cho, K.M.; Park,S.; Lee, S.H.; Lee, J.; Korean J. Chem. Eng. 25, 41-47, 2008.
[4]    Felix, E.; Tilley, D.R.; Energy, 34, 410-416, 2009.
[5]    Udani, P.P.C.; Gunawardana, P.V.D.S.; Lee, H.C.; Kim, D.H.; Int. J. Hydrogen Energy, 34, 7648-7653, 2009.
[6]    Basagiannis, A.C.; Verykios, X.E.; Int. J. Hydrogen, 32, 3343-3349, 2007.
[7]    Takeishi, K.; Suzuki, H.; Appl. Catal. A, 260, 111-118, 2004.
[8]    Huang, L.H.; Liu, Q.; Chen, R.R.; Hsu, A.T.; Appl. Catal., A Gen., 313, 302-308, 2011.
[9]    [9] Huang, L.H.; Xie, J.; Chen, R.R.; Chu, D.; Chu, W.; Hsu, A.T.; Int. Hydrogen Energy, 33, 7448-7453, 2008.
[10]    Hsu, S.N.; Bi, J.L.; Wang, W.F.; Yeh, C.T.; Wang, C.B.; Int. J. Hydrogen Energy, 33, 693-699, 2008.
[11]    Mattos, L.V.; Noronha, F.B.; J. Power Sources, 145, 10-16, 2005.
[12]    Sun, J.; Qiu, X.; Wu, F.; Zhu, W.; Wang, W.; Hao, S.; Int. J. Hydrogen Energy, 29, 1075-1082, 2004.
[13]    Biswas, P.; Kunzru, D.; Int. J. Hydrogen Energy, 32, 969-975, 2007.
[14]    Li, T.; Zhang, J.; Xie, X.; Yin, X.; An, X.; Fuel, 143, 55-61, 2015.
[15]    Zhang, L.; Meng, M.; Wang, X.; Zhou,S.; Yang, L.; Zhang, T.; Zhang, L.; Zhng, J.; Hu, T.; J. Power Sources, 268, 331-339, 2014.
[16]    Zhang, F.; Wang, N.; Yang, L.; Li, M.; Huang, L.; Int. J. Hydrogen Energy, 39, 18688-18694, 2014.
[17]    Iulianelli, A.; Ribeirinha, P.; Mendes, A.; Basile, A.; Renewable and Sustainable Energy Reviews, 29, 355-362, 2014.
[18]    Pant, K.K.; Mohanty, P.; Agarwal, S.; Dalaj, A.K.; Catalysis Today, 207, 36-42, 2013.
[19]    Bimbela, F.; Oliva, M.; Ruiz, J.; Garcia, L.; Arauzo, J.; Int. J. Hydrogen Energy, 38, 14476-1482, 2013.
[20]    Peela, N.R.; Kunzru, D.; Int. J. Hydrogen Energy, 36, 3384-3391, 2011.
[21]    Guil-Lopez, R.; Navarro, R.M.; Pena, M.A.; Fierro, J.L.G.; Int. J. Hydrogen Energy, 36, 1512-1519, 2011.
[22]    Jankhah, S.; Abatzoglow, N.; Gitzhofer, F.; Int. J. Hydrogen Energy, 33, 4769-4774, 2008.
[23]    Wang, W.; Wang, Y.; Int. J. Hydrogen Energy, 34, 5382-5388, 2009.
[24]    Du, C.; Huang, D.; Mo, J.; Ma, D.; Wang, Q.; Mo, Z.; Ma, S.; Int. J. Hydrogen Energy, 39, 9057-9062, 2014.
[25]    Youn, M.H.; Seo, J.G.; Kim, P.; Kim, J.J.; Lee, H.I.; Song, K.I.; J. Power Sour., 162, 1270-1276, 2006.
[26]    Lotfi, R.; Khorrami, S.A.; Mater. Sci. Poland, In Press.
[27]    Cavallaro, S.; Chiodo, V.; Vita, A.; Fueni, S.; J. Power Sour., 123, 10-15, 2003.
[28]    Huang, L.; Zhang, F.; Chen, R.; Hsu, A.T.; Int. J. Hydrogen Energy, 37, 15908-15913, 2012.
[29]    Horng, R.F.; Chou, H.M.; Lee, C.H.; Tsai, H.T.; J. Power Sour., 161, 1225-1231, 2006.
[30]    Rabenstein, G.; Hacker, V.; J. Power Sour., 185, 1293-1299, 2008.
[31]    Ni, M.; Leung, D.Y.C.; Leung, M.K.H.; Int. J. Hydrogen Energy, 32, 3238-3243, 2007.
[32]    Huang, L.H.; Xie, J.; Chen, R.R.; Chu, D.; Chu, W.; Hsu, A.T.; Int. Hydrogen Energy, 33, 7448-7453, 2008.
[33]    Deluga,G.A.; Salge, J.R.; Schmidt, L.D.; Verykios, X.E.; Sci., 303, 993-999, 2004.
[34]    Rodriguez, J.A.; Fernandez-Garcia, M.; Synthesis, Properties and Applications of Oxide Nanoparticles, Whiley, New Jersey, 2007.
[35]    Fernandez-Garcia, M.; Martinez-Arias, A.; Hanson,J.C.; Rodriguez, J.A.; Chem. Rev.,104, 4063-4068,2004.
[36]    Rodriguez, J.A.; Liu, G.; Jirsak, T.; Hrbek, Z.; Dvorak, J.; Maiti, A.; J. Am. Chem. Soc., 124, 5247-5254, 2002.
[37]    Samonov, V.M.; Sdobnyakov, N.Y.; Bazuiev, A.N.; Surf. Sci., 532, 526-530, 2003.
[38]    Song, Z.; Cai, T.; Chang, Z.; Liu, G.; Rodriguez, J.A.; Hrbek, J.; J. Am. Chem. Soc., 125, 8060-8066, 2003.
[39]    Matter, G.C.; Martinez-Ariaz, A.; Transport Properties and Oxygen Handling in “Synthesis, Properties and Application of Oxide Nanoparticles” Whiley. New Jersey, 2007.
[40]    Prieto, P.J.S.; Ferreira, A.P.; Haddad, P.S.; Zanchet, D.; Bueno, J.M.C.; J.Catal., 276, 351-358, 2010.
[41]    Gao, Y.; Xie, L.; Pan, F.; Chen, M.C.; J. Univ. Sci. Technol. Beijing, 11, 524-531, 2004.
[42]    Wang, X.D.; Bao, H.; Li, W.C.; J. Univ. Sci. Technol. Beijing, 8, 43-49, 2001.
[43]    Teng, L.D.; Wang, F.M.; Li, W.C.; J. Univ. Sci. Technol. Beijing, 1, 48-54, 2003.
[44]    Madfe, A.A.; Al-Sanabani, F.A.; Al-Qudami, N.H.; Al-Sanabani, J.S.; Amran, A.G.; The Open Biomater. J. 5, 1-9, 2014.
[45]    Rozita, Y.; Brydson, R.; Scott, A.J.; J. Phys. Conf. Ser., 241, 012096-012099, 2010.
[46]    Yao, N.; Xiong, G.; Zhang, Y.; He, M.; Yang, W.; Catal. Today, 68, 97-103, 2001.
[47]    Akia, M.; Alavi, S.M.; Rezaei, M.; Yan, Z.F.; Porous Mater., 17, 85-91, 2010.
[48]    Parida, K.M.; Pradhan, A.C.; Das, J.; Sahu, N.; Mater. Chem. and Phys., 113, 244-251, 2009.
[49]    Noguchi, T.; Matsui, K.; Islam, N.M.; Hakuta, Y.; Hayashi, H.; Supercritical Fluids, 46, 129-135, 2008.
[50]    Tok, A.I.Y.; Boey, F.Y.C.; Zhao, X.L.; Mater. Proc. Technol., 178, 270-275, 2006.
[51]    Prakash, A.S.; Shivakumara, C.; Hegde, M.S.; Mater. Sci. and Energy B, 139, 55-61, 2007.
[52]    Ganesh, I.; Torres, P.M.C.; Ferreria, J.M.F.; Ceram. Inter., 35, 1173-1178, 2009.
[53]    Edrissi, M.; Norouzbeigi, R.; Mater. Sci.-Poland, 25, 1029-1034,2007.
[54]    Edrissi, M.; Norouzbeigi, R.; J. Am. Ceram., 94, 4052-4057, 2011.
[55]    Matejova, L.; Vaies, V.; Fajgar, R.; Matej, Z.; Holy, V.; Solcova, O.; J. Sol. State Chem., 198, 485-491, 2013.
[56]    Lotfi, R.; Khorrami, S.A.; Olya, M.E.; Moradi, Sh.; Motiee, F.; Prog. Color Colorants Coat.,9, 109-116, 2016.
[57]    Ali, R.; Khan, M.A.; Mahmoud, A.; Chughtai, A.H.; Sultan, A.; Shahid, M.; Ishaq, M.; Warsi, M.F.; Ceramics Int., 40, 3841-3846, 2014.
[58]    Khan, M.A.; Sabir, M.; Mahmood, A.; Asghar, M.; Mahmood, K.; Khan, M.A.; Ahmad, I.; Sher, M.; Warsi, M.F.; J. Magnetism and Magnetic Mater., 360, 188-192, 2014.
[59]    Tang, X.; Surface and Coat. Technol., 221, 37-43, 2013.
[60]    Granata, G.; Pananlli, F.; Nishio-Hamane, D.; Appl. Sur. Sci., 331, 463-469, 2015.
[61]    Penki, T.R.; Shanmughasundaran, D.; Muichandraiah, N.; ElectrochimicaActa, 143, 152-158, 2014.
[62]    Pemartin, K.; Soians, C.; Alvarez-Auintana, J.; Sanchez-Dominguez, M.; colloids and surf.A: Physicochem. Eng. Aspects, 451, 161-167,2014.
[63]    Hashim, M.; Shirsath, S.E.; Meena, S.S.; Mane, M.L.; Kumar, S.; Bhatt, P.; Kumar, R.; Prasad, N.K.; Alla, S.K.; Shah, J.; Kotnala, R.K.; Mohammed, K.A.; Senturk, E.; J. Alloys and Compounds, 642, 70-76,2015.
[64]    Hu, L.; Yu, Z.; Hu, Z.; Song, Y.; Zhang, F.; Zhu, H.; Jiao, S.; ElectrochemicaActa, 174, 273-279, 2015.
[65]    Wang, C.C.; Chen, D.H.; Huang, T.C.; Colloids Surf., 189, 145-149,2001.
[66]    Carpenter, E.E.; Seip, C.T.; O’connor, C.J.; J. Appl. Phys., 85, 5184-5190,1999.
[67]    Chandradass, J.; Balasubramanian, M.; Bae, D.S.; Kim, J.; Kim, K.H.; J. Alloys and Compounds, 491, L25-L28, 2010.
[68]    Yang, X.H.; Wu, Q.S.; Li, L.; Ding, Y.P.; Zhang, G.X.; Colloids and surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 264, 172-177, 2005.
[69]    Lopez-Quintela, M.A.; Curr. Opinion Colloide Interface Sci., 8, 137-142, 2003.
[70]    Xu, P.; Han, X.; Zhao, H.; Liang, Z.; Wang, J.; Mater. Lett., 62, 1305-1309,2008.
[71]    Jusoh, R.; Jalil, A.A.; Triwahyono, S.; Idris, A.; Haron, S.; Sapawe, N.; Appl. Catal. A: General, 469, 33-38, 2014.
[72]    Sui, X.M.; Chu, Y.; Xing, S.X.; Yu, M.; Liu, C.Z.; Colloids Surf., 251, 103-109,2004.
[73]    Kosak, A.; Makorec, D.; Drofenik, M.; J. Metastable Nanocryst. Mater., 23, 251-257,2005.
[74]    Chandradass, J.; Hyeon, B.; Kim, K.; J. Alloys and compounds, 509, L59-L65, 2011.
[75]    Byeong, K.; Jiyeun, K.; Missok, K.; Int. J. Hydrogen Eng., 35, 11829-11834, 2010.
[76]    Chatchai, M.; Choowong, C.; Panida, S.; Piyasan, P.; Catal. Communications, 9, 546-551, 2008.