چکیده
فعالیت کاتالیزوری در فریریت Cu-ZnO-Al2O3/Zr- همزمان رسوب نموده (CZA ZrFER) با محتوای مختلف عنصرZr از 0 تا 5 WT٪ برای سنتز مستقیم دی متیل اتر (DME) از کمبود-H2 و گاز سنتز مدل مشتق شده از توده زیستی (H2/CO نسبت مولی 0.93) مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی های کاتالیزوری مانند تبدیل CO و گزینش DME، ماکسیمم خود را بر روی کاتالیزور دووظیفه ای با فریریت ، Zr- تعدیل شده 3 %WT نشان داد. مطالعات دقیق در مورد خصوصیات کاتالیزور برای اندازه گیری خواص آن از قبیل سطح، میزان اسیدیته با دفع برنامه ریزی شده-دمایی آمونیاک (NH3-TPD)، کاهش پذیری اکسید مس با کاهش دمای برنامه ریزی شده (TPR)، اندازه گیری مساحت سطح مس توسط روش تیتراسیون N2O، حالات الکترونیکی مس توسط تجزیه و تحلیل IR و اندازه گیری سایز ذرات توسط تجزیه و تحلیل XRD وTEM. انجام شد. تعداد محل های اسیدی اندازه گیری شده توسطNH3-TPD در کاتالیزورهای دووظیفه ای به طور یکنواخت با افزایش محتوای Zr کاهش یافت و در عین حال، قدرت اسیدی به صورت حداقل در کاتالیزور نشان دهنده بهترین عملکرد یافت شد. کاهش پذیری اکسید مس و سطح مس فلزی نیز نشاندهنده مقادیر حداکثر آن در همان ترکیب عنصرZr بود که نشان می داد که اینها وظیفه بهینه کاتالیزور دووظیفه ای CZA ZrFER را به عهده دارند. نقش گونه های مس کاهش پذیر با اندازه کوچک ذرات و محل های اسیدی قوی حذف شده در واکنش متوالی از گاز سنتز بهDME در کاتالیست دووظیفه ای تاکید شده است. رفتار متفاوت نرخ ذاتی کاتالیزور دووظیفه ای نیز به خوبی با سطح فلزی مس و مقدار محل های اسیدی با قدرت اسیدی آنها در ارتباط است.
1. مقدمه
دی متیل اتر (DME) یکی از مواد شیمیایی مهم برای تولید دی متیل سولفات، استات متیل و الفین های نوری است و نیز به عنوان یک سوخت پاک جایگزین سازگار با محیط زیست خوش خیم در نظر گرفته می شود، زیرا به راحتی هدایت و با استفاده از زیرساخت حمل و نقل LPG ناشی از خواص فیزیکی مشابه به کار گرفته می شود [1]. علاوه بر این، انتظار می رود منابع نفتی در آینده ای نزدیک تهی شوند. سوخت های جایگزین مانند DME مشتق شده از توده گیاهی و متانول، توجه بیشتری را برای به حداقل رساندن انتشار گازهای گرم کننده کره زمین و اجزای خطرناک مانند SOX، NOx و ذرات معلق به خود معطوف نموده است. علاوه بر این، DME می تواند یکی از کاندیدا های احتمالی برای تامین تغذیه سلول سوختی گاز غنی از هیدروژن توسط تعدیل خودکار حرارتی یا فرایند تعدیل بخار باشند [2]. روند کلی برای تولید DME از گاز سنتز توسط هیدروژنه نمودن CO و / یا CO2 در کاتالیزورهای مبتنی بر اکسید مس به دنبال تولید DME از آبگیری متانول در یک کاتالیست اسیدی جامد مانند G-Al2O3 و یا زئولیتZSM-5 تعدیل شده شامل سنتز متانول می شود [3,4]. با این حال، بر توسعه یک فرآیند تک مرحله ای برای سنتز مستقیمDME در یک بستر ثابت و یا راکتور دوغاب [5] با استفاده از کاتالیزورهای دووظیفه ای تاکید بسیاری شده است که دو ویژگی بالا را نمایش می دهد. یک واکنش تک مرحله ای (گاز سنتز DME، STD ) برای گاز سنتز CO2 فراوان و با کمبودH2 مشتق شده از توده زیستی، توجه فوق العاده ای را برای سنتز DME، با توجه به توانایی خود برای تولید سوخت های تجدید پذیر با پتانسیل بالا برای به حداقل رساندن آلاینده تولید گازهای گلخانه ای در اتمسفر و در نتیجه کاهش گرمایش جهانی به خود معطوف نموده است. تهیه کاتالیزور دووظیفه ای، یک فرایند چالش برانگیز است و تلاش های ویژه ای را برای متعادل نمودن این دو ویژگی (محل های فعال برای هیدروژنه کردن CO و آبگیری از متانول) نیاز دارد. چند روش برای رسیدن به کاتالیست های بسیار فعال و گزینشی دووظیفه ای وجود دارد. به عنوان مثال، آماده سازی کریستالیت های بسیار ریز پراکنده شده مس اسکلتی با مساحت سطح بالا را می توان با تغییر شرایط آماده سازی و تثبیت نهایی گونه های فعال مس با افزودن ترفیع دهنده ها [7،8] به دست آورد؛ تغییر اسیدیته کاتالیزور دووظیفه ای با تغییر ZSM -5 با آهن [9] یا MG [10] و تغییر نسبت سیلیس به آلومینا برای کاتالیزور آلومینا-سیلیکا آمورف؛ تغییر اسیدیته، یک متغیر کلیدی برای افزایش انتخابی DME و حذف از دست دادن آب بیشتر DME در هیدروکربن های ناخواسته می باشد. در تحقیقات قبلی ما، عملکرد برتر کاتالیستی در کاتالیزور دووظیفه ای فریریت Zr- تعدیل شده برحسب تبدیل CO زیاد و DME انتخابی نسبت به ZSM-5 و کاتالیزور مبتنی بر زئولیت دووظیفه ایY ، با توجه به کاهش پذیری آسان جزء فلزی و حضور مقدار مناسب محل های اسیدی نشان داده شد که در مورد سابق وجود داشت. برتری فریریت در توپولوژی مطلوب آن برای تسهیل انتشار آسان واکنش دهنده ها و محصولات نهفته است. اگر چه کارهای زیادی در نقش اسیدیته جزء اسید جامد گزارش شده است، اهمیت ترکیب Zr در کاتالیزور دووظیفه ای حاوی Cu–ZnO–Al2O3 و عنصر، فریریت Zr- تعدیل شده برای سنتز مستقیم DME از گاز سنتز مشتق شده از توده زیستی بررسی نشده است.
بنابراین، پژوهش حاضر روی درک تاثیر محتوای عناصر Zr در فریریت Zr- تعدیل شده متمرکز شده است که در طول رسوب همزمان مولفه های Cu–ZnO–Al2O3 برای ایجاد یک کاتالیزور دووظیفه ای در تبدیل CO و انتخابDME برای استفاده از گاز سنتز مشتق شده از توده زیستی به طور کارآمد عرضه می شود. خصوصیات کاتالیزور دووظیفه ای با استفاده از روش های مختلف مانند جذب نیتروژن، تجزیه و تحلیل پراش اشعه X (XRD)، اندازه گیری سطح مس فلزی، درجه حرارت دفع برنامه ریزی شده آمونیاک (NH3-TPD)، کاهش دمای برنامه ریزی شده (TPR)، طیف سنجی فوتوالکترون اشعه X (XPS)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) به منظور بررسی اثر محتوای Zr در کاتالیزور فریریت تعدیل شده دووظیفه ای Cu-ZnO Al2O3/Zr برای واکنش STD مورد استفاده قرار می گیرند.
این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان گاز سنتز در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
