بررسی اثر پیش ماده بر ویژگی و عملکرد کاتالیستی نانوگاما آلومینای تهیه شده با روش انعقاد قطره‌ای

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

محمد عبدالهی ¹ , حسین آتشی ² , فرشاد فرشچی تبریزی ³

1 - دانشجوی دکترای گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیک‌بخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 - استاد گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیک‌بخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
3 - دانشیار گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

تاریخ دریافت : 1396/12/26 تاریخ پذیرش : 1397/04/26 تاریخ انتشار : 1397/06/01

کلید واژه: گاما آلومینا, مواد مزوحفره, گرانول‌سازی, روش انعقاد قطره‌ای, شناسایی ویژگی کاتالیست,

چکیده مقاله :

در تهیه گاما آلومینا کروی به روش انعقاد قطره‌ای، همواره از HCl به‌عنوان پیش ماده استفاده می‌شود. در این پژوهش، به مقایسه HCl و HNO3 به‌عنوان دو پیش ماده کلردار و عاری از کلر پرداخته شد. همچنین، بررسی تأثیر حذف کلر از پیش ماده بر فعالیت و ویژگی کاتالیستی گاما آلومینای تهیه شده به روش انعقاد قطره‌ای اختصاص یافت. نمونه‌های تهیه شده با روش‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی تفکیک انرژی (EDX)، واجذب برنامه‌ریزی‌شده دمایی آمونیاک (NH3-TPD) شناسایی شدند. ریخت‌شناسی نمونه‌ها با میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) انجام و مساحت سطح نمونه‌ها با روش BET و میانگین قطر، حجم و توزیع اندازه حفره‌ها نیز با روش BJH اندازه‌گیری شد. استفاده از HNO3 سبب کاهش اندازه نانوبلور (از 8 به 6 نانومتر)، گسترده‌ترشدن توزیع اندازه حفره‌ها (از 15-2 به 25-2 نانومتر) و بزرگ‌ترشدن اندازه حفره‌ها شد. فعالیت کاتالیستی نمونه‌های تهیه شده با HNO3 در واکنش تبدیل متانول به دی‌متیل‌اتر بسیار بالاتر از نمونه‌های تهیه شده با HCl است. به‌طوری‌که در 250 درجه سانتی‌گراد به حالت تعادلی خود رسیده و فعالیت آن‌ها در این دما به‌طور تقریبی دو برابر است. تفاوت‌ها در عملکرد به‌دلیل تفاوت در اندازه نانوبلور، ریخت بلور، ویژگی سطحی و کاهش قدرت اسیدی با توجه به تشکیل کک و وجود کلر به‌عنوان ناخالصی در نمونه‌های تهیه شده است.

چکیده انگلیسی:

HCl is always used as precursor in synthesis of γ-alumina granules via oil-drop. A comparative study was conducted to evaluate the effect of precursor on the catalytic characteristics and performance of γ-alumina prepared via the oil-drop technique. The synthesized materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), BET (Brunauer-Emmett-Teller), BJH (Barret-Joyner-Halenda), energy dispersive X-ray (EDX), scanning electron microscopy (SEM), transmitting electron microscopy (TEM), and ammonia temperature programmed desorption (NH3-TPD( techniques. As a general trend, the γ-alumina catalyst prepared via oil-drop using HNO3 as the precursor has the higher surface area, pore volume, pore size, and distribution which are preferred in catalysis. Based on the results, the γ-alumina samples prepared using HNO3 are superior in activity about two times at 250 °C due to the differences in crystalline size, morphology, textural properties, and acid strength. Moreover, the incorporation of chlorine into γ-alumina structure is responsible for poisoning of catalysts which is evident by the less activity for the reaction

منابع و مأخذ:

[1] Atashi, H.; Physical Chemistry Research 5, 41-56, 2017.

[2] Wu, Y.; Xu, P.; Li, L.; Advanced Powder Technology 27, 124-129, 2016.

[3] Mahmoudian, M.; J. Applied researches in chemistry (JARC) 1, 59-88, 2016.

[4] Islam, A.;.J. Porous Materials 19, 807-817, 2012.

[5] Abdollahi, M.; Atashi, H.; Tabrizi, F.F.; Advanced Powder Technology 28, 1356-1371, 2017.

[6] Moghadam, H.; Particuology 6, 271-275, 2008.

[7] Samimi, A.; Particuology 21,74-81, 2015.

[8] Samimi, A.; Powder Technology 130, 428-435, 2003.

[9] Islam, A.; Advanced Powder Technology, 24, 1119-1125, 2013.

[10] Choi, J.; Powder Technology 181, 83-88, 2008.

[11] Liu, P.; J. Physics and Chemistry of Solids, 69, 799-804, 2008.

[12] Buelna, G.; Lin, Y.; Microporous and Mesoporous materials 42, 67-76, 2001.

[13] Buelna, G.; Industrial & engineering chemistry research 42, 442-447, 2003.

[14] Buelna, G.; Lin, Y.; Separation and purification technology 39, 167-179, 2004.

[15] Chen, J.C.; Tang, C.T.; J. hazardous materials 142, 88-96, 2007.

[16] Tonetto, G.; Ferreira, M.; Damiani, D.; J. Molecular Catalysis A: Chemical 171, 123-141, 2001.

[17] Lin, W.; Applied Catalysis B: Environmental 50, 59-66, 2004.

[18] Osman, A.I.; Applied Catalysis B: Environmental 127,307-315, 2012.

[19] Beiknejad, D.; J. Porous Materials 20, 1075-1086, 2013.

[20] Lv, Y.; Materials Letters 155,75-77, 2015.

[21] Müller, P.; Granular Matter, 18, 1-14, 2016.

[22] Zohdi-Fasaei, H.; J. Natural Gas Science and Engineering 35,1025-1031, 2016.

[23] Yaripour, F.; Fuel 139, 40-50,2015.

[24] Akarmazyan, S.S.; Applied Catalysis B: Environmental 145, 136-148, 2014.