Беспламенное сжигание метана на палладиевых и оксидных катализаторах
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?атов.
Таблица 5
Характеристика различных Pt и Pd содержащих катализаторов
Катализатор, Me (%) /НосительМетод приготовленияSуд, м2/гАктивация, реакторmкат, грСкорость газового потокаСН4, %О2, %Балансные газыt50,Ct90,Ct100,CEa, кДж/мольЛитературный источник. Pd (5) /La - doped Al2O3Пропитка Pd (NO3) 2,Обжиг 1000С1100000 см3/ / (грч) 5000ppm2He380520610 [51] Co3O4 Au (0.18) /Co3O4 Au (1.91) /Co3O4 Pt/Co3O4 (0.21) Pt/Co3O4 (1.96) Pt/Co3O4 (0.19) Pt/Co3O4 (1.92) Au-Pt (0.38) /Co3O4 (0.23) Au-Pt (1.9) /Co3O4 (0.19) Au-Pt (1.92) /Co3O4 (1.63) Au-Pt (4.76) /Co3O4 (1.67) Au-Pd (1.9) /Co3O4 (1.48) Pd (-) /Al2O3 (1.58) Pd (-) /Al2O3 (3.7) Соосожд. 51.7 55.3 52.2 64.5 72.6 62.3 66.2 59.2 59.8 61. 64.1 48.5 139.8 132.51ч при 400С в потоке воздуха0,1; 60-80 mesh10000ч-115N2325 317 314 312 308 307 304 305 303 295 296 317 338 313376 370 369 358 348 350 338 340 338 332 336 363 367 339420 420 418 400 385 392 376 379 368 360 364 388 387 358 [62] Pd (1%) / Al2O3 Pd (1%) /ZrO2 Pd (1%) /ZrO2-SiO2 (SiO2=3.5%) Пропитка, Обжиг 4 ч при Т=700СУд пов подложки Al2O3=379 ZrO2=20 ZrO/SiO2=75Восстановление в H2 - 2часа при 500С Реактор U образный0,150 мл/мин520N2370 310 305427 382 342595 567 547 [63] Pd (2.2%) /? - Al2O3 (свежий) Pt (1.92%) /? - Al2O3 (свежий) Pd (2.2%) /? - Al2O3 (состарен.) Pt (1.92%) /? - Al2O3 (состарен.) Пропитка и обжиг 600 С в течении часа (свежий) 137 139 119 120U-образный реактор 16 мм200мг108мл/мин2000 об ppm5He320 425 350 570377 552 407 612457 677 477 68785 85 103 90 [19] Pt (0.26%) / ? - Al2O3H2PtCl66H2O Т (обж) =500С H2PtCl66H2O Т (обж) =575С H2PtCl66H2O Т (обж) =632СAl2O3=180d (реактора) =8мм 0.4210N2487 500 510507 520 528542 557 565 [64] Pd (1%) / SnO2 Pd (1%) /SnO2 - Al2O3 Pd (1%) /SnO2-CeO2 Pd (1%) /SnO2-Fe2O3 Pd (1%) /SnO2-MnO Pd (1%) /SnO2-NiO Pd (1%) /SnO2-ZrO26.4 55.3 13.1 1.8 1.4 4 11.348000ч-1120N2350 430 400 580 670 430 380440 630 585 825 855 540 490490 770 680 930 900 600 540 [65] Pd/ Al2O3 Pd/HY Pd/ H-SAPO-5 Pd/ Na-SAPO-5Пропитка, обжиг 800С109 411 107 1661105 ч-1120N2435 395 430 410665 475 480 570800 545 510 670 [66] Pd (1%) /Al2O3 Pd (1%) /Mn3O4 Pd (1%) /Cr2O3 Pd (1%) /Fe2O3 Pd (1%) /PbO Pd (1%) /CoO Pd (1%) /CeO2 Pd (1%) /Ag2O Pd (1%) /PtO Pd (1%) /SnO2 Pd (1%) /NiO Pd (1%) /CuO Pd (1%) /RhOСопропитка хлоридом Pd и нитратом металлов, затем наненесение на Al2O3 Мольное отнош. Pd/Me=9 Обжиг 800 С1105 ч-1120N2533 450 445 460 460 435 430 410 425 430 380 465 [67]
Окисление метана на оксидных катализаторах
Для каталитического окисления метана используют оксидные композиции различного состава. Для низкотемпературного окисления (1000C) используют катализаторы со структурой флюорита CeO2-La2O3, CeO2-ThO2, UO2-ThO2 [68-71], и пирохлора La2Ce2O7 [9].
Учитывая направленность данной работы, основное внимание в данном разделе будет уделено рассмотрению свойств низкотемпературных катализаторов. К числу их, как уже отмечалось ранее, относятся перовскитоподобные катализаторы и катализаторы, содержащие СeO2.
К перовскитоподобным принято относить класс соединений, имеющих структуру, сходную с минералом перовскитом СаТiO3. Схема элементарной ячейки идеального перовскита вида АВХ3 приведена на рис.6.
Рис.6. Элементарная ячейка структур перовскитного типа (АВХ3)
А - катион большего радиуса (координационное число 12);
В - катион меньшего радиуса (координационное число 6);
Х - анион
В роли А-катиона выступают ионы редкоземельных или щелочноземельных металлов, а в роли В-катиона - ионы переходных металлов. В качестве аниона перовскитная структура может включать ион кислорода, фтора, а в некоторых случаях также хлора, брома, йода и сульфидный ион S2-.
Перовскитные типы соединений охватывают очень широкую область композиций. Так, например, Гудинаф и Лонго приводят список, включающий около 300 подобных соединений, с информацией о кристаллографических и магнитных свойствах [72].
Первые сведения о каталитической активности композиций, обладающих структурой, родственной дефектному перовскиту, были получены Парравано в 1952 году [73]. В 1970 году Медоукрофт показал, что соединение La0.8Sr0.2СоО3 в некоторых окислительно-восстановительных процессах проявляет активность, сопоставимую с платиновыми катализаторами [74], а вскоре Либби [75] и Педерсен [76] открыли возможность использования перовскитов в качестве катализаторов для реакции окисления углеводородов.
Значительный шаг вперед в подборе высокоактивных катализаторов был сделан Ямазое и Тераокой, которые, обобщив имеющиеся в литературе сведения, так сформулировали основные эмпирические подходы к поиску эффективных катализаторов с перовскитоподобной структурой [77]:
) В классе соединений, обладающих перовскитоподобной структурой вида АВО3 или А2ВО4, замещение позиции занятых в кристаллической решетке обоими катионами (А и В) воздействует на каталитическую активность.
) Выбор правильного сочетания катионов А и В, а также частичное замещение одного или обоих катионов, позволяет добиться изменения валентного состояния иона в положении В и изменить дефектную структуру вещества.
) Изменение дефектной структуры вызывает изменение химических и транспортных свойств оксидных композиций, что оказывает прямое или косвенное влияние на каталитическую активность.
Ферри и Форни показали, что замещения позиции А в семействе La1-xАxВО3 (B = Co, Fe, Ni) оказывает очень сильное воздействие на скорость окисления метана [78]. Замещение La3+ на Sr2+ и Ce4+ приводит соответственно к уменьшению или увеличению активности катализатора в отношении окисления метана. Этот эффект был связан iастичным изменением зарядового состояния Co на Co4+ и Co2+ соответственно и, как следствие, изменением концентрации кислорода и его подвижности в кристаллической решетке.
Такая схема, однако, не иiерпывает возможного многообразия факторов, влияющих на каталитическую активность, и на сегодняшний день не существует чёткой теории, позволяющей точно предсказать возможную активность перовскитоподобных соединений исходя из их элементарного состава.
Наиболее распространенная на сего