ساخت، بررسي عملكرد و ارتقاي نانوكاتاليست پروسكايتي LaCuO3 در فرايند اكسيداسيون كامل متان

كارشناسي ارشد

با توجه به اثراث زيان‌بار گلخانه‌اي كه عمدتا به تركيبات آلي فرار(VOCs) و هيدركربن‌ها نسبت داده مي‌شود، قوانين زيست محيطي به شدت مورد اهميت قرار گرفته‌‌اند. در اين ميان اكسيداسيون كاتاليزوري هيدروكربن‌ها به ويژه متان از اهميت زيادي برخوردار است. استفاده از كاتاليست‌هاي پروسكايتي به دليل فعاليت بالا و طول عمر زياد تحت چرخه‌ي اكسايش-كاهش جايگزين مناسبي براي فلزات گران‌بها در واكنش‌هاي اكسيداسيون مي‌باشند. در اين پروژه براي تهيه نانوكاتاليست‌ها از يك روش جديد، ساده و مقرون به صرفه، روش مكانيكي-شيميايي استفاده شده است. براي بهبود عملكرد كاتاليست LaCuO3 ابتدا فلزاتي نظيرFe،Ni ، Al و Y مورد بررسي قرار گرفت كه فلز Ni عملكرد كاتاليستي بهتري نسبت به ساير فلزات نشان داد. در ادامه روي جايگزيني‌ مقادير مختلف Ni (x=0,0.1, 0.3, 0.5, 0.7) كار شد، كه مشخص شد كاتاليست LaCu0.5Ni0.5O3 بهترين سطح ويژه و عملكرد كاتاليستي را دارد. به گونه‌اي كه افزودن Ni به مقدار x=0.5 درصد تبديل متان را در دماي°C 500 از 83/7% به 8/73% افزايش مي‌دهد. در مرحله‌ي بعد، از جايگزيني فلزات Co و Mn به جاي فلز Cu استفاده شد كه مشخص شد، افزودن Mn سطح ويژه كاتاليست را افزايش مي‌دهد و باعث بهبود چشمگيري در فعاليت كاتاليستي مي‌شود. بطوريكه در دماي °C 450، كاتاليست‌هاي حاوي Mn به درصد تبديل بالاي 60% رسيده‌اند. با توجه به نتايج، كاتاليست LaCu0.2Mn0.3Ni0.5O3 به عنوان بهترين كاتاليست انتخاب شد. از هردو كاتاليست بهينه LaCu0.5Ni0.5O3 و LaCu0.2Mn0.3Ni0.5O3 در مدت 11 ساعت در دماي°C 700 تست پايداري گرفته شد، كه مشخص شد هردو كاتاليست از پايداري بالايي برخوردارند. نتايج نشان دادند با كاهش دماي كلسينه ميانگين سايز كريستالي كاهش و سطح ويژه افزايش مي‌يابد و كاتاليست‌هاي كلسينه شده در دماي °C500 بهترين فعاليت كاتاليستي را دارند. همچنين افزايش مقدار GHSV و نسبت خوراك منجر به افزايش درصد تبديل متان مي‌شود. در ادامه مقايسه‌اي بين روش مكانيكي-شيميايي با روش پچيني و سل-ژل بر روي فعاليت كاتاليست LaCu0.5Ni0.5O3 انجام شد،كه مشخص شد روش مكانيكي-شيميايي عملكرد بهتري نسبت به پچيني و سل-ژل دارد.

194542

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سيد مهدي علوي - دكتر مهران رضايي