مهندسی گاز ایران

مطالعه و ساخت نانو کاتالیست مس و بررسی عملکرد آن در واکنش اکسیداسیون مونواکسید کربن به دی‌اکسید کربن

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران، کد پستی ۴۶۹۷-۱۹۳۹۵

2 گروه تبدیلات گاز طبیعی، پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران، کد پستی ۱۴۸۵۷۳۳۱۱۱

چکیده

هدف مهم در این پژوهش، اکسیداسیون مونواکسید کربن به دی اکسید کربن، در حضور کاتالیست مس است. این گاز بی‌بو، به خاطر سمی بودن، لازم است به‌گونه‌ای حذف شود. از روش‌های حذف این گاز می‌توان از اکسایش به دی‌اکسید کربن و هیدروژناسیون نام برد. در حال حاضر روش دوم برای محققین به‌عنوان یک کلید تکنولوژی، برای تولید سوخت‌های پاک و مواد شیمیایی جالب و جذاب است. کاتالیست مس، به دلیل ارزان بودن و فعالیت مناسب در واکنش اکسیداسیون مونواکسید کربن، انتخاب شد. در این تحقیق، اثر پایه‌های مختلف بر روی گزینش محصول و میزان تبدیل خوراک، بررسی شد. در این پایان‌نامه، ابتدا نانو اکسیدهای مس، به روش هم رسوبی و میکرو امولسیون، تهیه و سپس کاتالیست نهایی، از طریق تلقیح مرطوب (مس روی پایه‌های مختلف) به دست آمد. کاتالیست‌های ساخته‌شده ازلحاظ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، ارزیابی و در شرایط عملیاتی معین از دما (oC ۴۰۰-۱۰۰)، فشار (atm ۱)، نسبت حجمی خوراک (O2/CO/H2/N2=2/2/5/91) و فلوی گاز GHSV=1.5-6 nl.h-1.gCat-1 در سیستم راکتوری بستر ثابت، آزمون شد. نتایج آزمون راکتوری نشان می‌دهد که نانوکاتالیست مس با پایه‌ی TiO2، دارای میزان تبدیل مونواکسید کربن و گزینش پذیری بالاتری است. افزایش ارتقاء دهنده‌ی لانتان به ساختار کاتالیست، باعث افزایش میزان تبدیل مونواکسید کربن و گزینش پذیری دی‌اکسید کربن می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study and Preparation of Copper Nano Catalyst and Evaluation of its Performance in the Oxidation Reaction of Carbon Monoxide to Carbon Dioxide

نویسندگان [English]

  • Bita Baghernejad 1
  • Yahya Zamani 2
  • Eisa Shahrudbari 1

1 Department of Chemistry, Payame Noor University, PB BOX 19395-4697, Tehran, Iran

2 Gas Research Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), West Boulevard of Azadi Sport Complex, Tehran 1485733111, Tehran, Iran

چکیده [English]

The main purpose of this study is the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide in the presence of copper catalyst.  This odorless gas needs to be removed somehow because it is toxic. Oxidation methods include carbon dioxide oxidation and hydrogenation.  At present, the second method is interesting for researchers as a key technology to produce clean fuels and chemicals.  Copper catalyst was selected because of its cheapness and suitable activity in the carbon monoxide oxidation reaction.  In this study, the effect of different bases on product selectivity and feed conversion rate was investigated.  In this dissertation, first copper nanoxides were prepared by co-precipitation and microemulsion method and then the final catalyst was obtained by wet inoculation (copper on different bases).  Catalysts are evaluated in terms of physical and chemical properties, and in certain operating conditions of temperature (100-400 °C), pressure (1 atm), feed volume ratio (O2 / CO / H2 / N2 = 2/2/5/91 and GHSV= 1.5-6 nl.h-1.gCat-1 valley fixed bed reactor system was tested.  The results of the reactor test show that TiO2-based copper nanocatalyst has a higher rate of carbon monoxide conversion and selectivity.  Increasing the lanthanum enhancer to the catalyst structure increases the conversion rate of carbon monoxide and the selectivity of carbon dioxide.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper Nanoparticles
  • Support
  • Al2O3
  • Tio2
  • Sio2
  • La Promoter
  • CO Oxidation
  1. Godfry, J.A., Searles, R.A., “Industrial application of heterogeneous catalysts”. Tecnike, Vol. 10, pp 1271-1279 (1981).
  2. “Folienserie „Katalyse“ des Fonds der Chemischen Industrie.19 (1985).
  3. Falbe, J.; Bahrmann, H.,”Industrial catalysis: a practical approach”. Chem. Unserer. Zeit, vol.15, pp. 37-45(1981).
  4. Richardson, J.T., “Principles of catalyst Development”.Plenum Press, New Yourk-London (1989).
  5. Loubna A., Mokhtar B., Brahim D., Thierry D.,Véronique., “Characteristics of gold supported on nickel-containing hydrotalcite catalysts in CO oxidation”. Appl. Catal. A: Gen. Vol. 475, pp. 446–460 (2014).
  6. Thiago S. M., Fabio B. P., “Oxygen reduction reaction on a Pt/carbon fuel cell catalyst”.  J. hydrogen. Energy, vol. 36, pp.13369-13378 (2011).
  7. Luengnaruemitachai A., Osuwan S., Gulari E., “Progress in Industrial Microbiology”, Int J. Hydrogen. Energy. Vol.29, pp.429–35 (2004).
  8. Avgouropoulos, G., Papavasilious, J., Tabakova, T., Idakiev, V., Ioannides, T.,”Preferential CO oxidation in H2-rich stream over Au”. Chem. Eng. J, vo;. 124, pp. 124-131 (2006).
مهندسی گاز ایران
دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 14
اسفند 1400
صفحه 23-32
  • تاریخ دریافت: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1401