Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Katalizátorhordozók Készítette: Fehértói Judit Mester Dávid Vegyészmérnök MSc Pórusos anyagok.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Katalizátorhordozók Készítette: Fehértói Judit Mester Dávid Vegyészmérnök MSc Pórusos anyagok."— Előadás másolata:

1 Katalizátorhordozók Készítette: Fehértói Judit Mester Dávid Vegyészmérnök MSc Pórusos anyagok

2 Katalitikus rendszerek osztályozása Homogén katalízis: Nincs fázishatár, gáz-és folyadék fázisban mehet végbe. Heterogén katalízis: Fázishatár választja el a katalizátort a reaktánsoktól. – Számos fáziskombináció (pl:alkének polimerizációja foszforsav jelenlétében) – Előnyök: könnyű elválaszthatóság, regenerálhatóság, visszaforgathatóság – Hátrányok: aktív centrumok különböző aktivitása és hozzáférhetősége, rosszabb aktivitás

3 Heterogén katalizátor Hordozós heterogén katalizátorok – Hordozó + aktivitásért felelős komponens – Hordozóval szemben támasztott követelmények: A hordozott komponens aktivitását ne csökkentse Ne reagálon a rekcióközeggel, reaktánssal Stabil legyen Nagy fajlagos felülettel rendelkezzen Könnyen előállítható és olcsó legyen

4 Katalizátorhordozók csoportosítása 1. Szervetlen amorf hordozók – Oxidok, karbonátok, szulfátok, aktív szén, szilikagél 2. Szervetlen struktúrált szerkezetek a.) Természetes – Zeolitok – Agyagásványok – Szilikagél, aktívszén b.) Mesterséges – Zeolit típusú szilícium-dioxid szerkezetek – Nanocsövek 3. Szerves amorf és struktúrált szerkezetek – Polimerek, Műgyanták

5 Előnyök: – Oxidáló- és oldószereknek, valamint mechanikai hatásoknak ellenállnak – Nagy hőstabilitás – Könnyű előállítás – Inertek a reaktánsokkal szemben – Olcsó – Gázok és folyadékok szelektív adszorpciója – Mobilis K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ ionok Mezopórusos szilikátok I.

6 Mezopórusos szilikátok II. Folyadékkristályos templát módszer → Változtatható felületű, struktúrájú, pórusméretű SiO 2 szerkezetek – Hosszú szénláncú alkilammónium-ion detergensekkel → MCM-41 és MCM-48

7 Mezopórusos szilikátok III. MCM-41: Si-atomok lecserélése Ga 3+, Fe 3+,Al 3+ → Brönsted savas centrumok Redoxi katalizátorok: Si-atomok lecserélése: Cr 3+, Ti 4+, V 4+, Sn 2+, Mn 2+ ( aromások hidroszililezési reakciói, 1°és 2° alkoholok oxidációja) Amin vagy imin csoportok a szilika felületén → Fémek komplexálása, epoxidálási reakciók katalizálása

8 Mezopórusos szilikátok IV. Pórusméret növelése – Templát molekulák lánchosszának növelése – Másodlagos templát molekula alkalmazása Pórusméret csökkentése – Protikus oldószer adagolása a szilikátváz szintézis elegyéhez

9 Agyagásványok Előny: – Földfelszín gyakori elemei, nagy mennyiségben – Jó szorpciós, ioncserélő, vízmegtartó képesség – Nagy fajlagos felület (300 m 2 / g), könnyű hozzáférés, mechanikai stabilitás Felépítésük: – Tetraéderes Si és di-vagy trioktaéderes M (Mg 2+, Fe 2+, Al 3+ ) kétdimenziós rétegeiből épülnek fel Montmorillonit – (Clayzic: benzol+benzil-klorid → difenil-metán) – (fenol+aceton → biszfenol A)

10 Aktív szén Felülete és pórus struktúrája jól változtatható Egységes szemcseméretű hordozó kialakítása → Nagy mechanikai szilárdság

11 Katalizátorok készítése Két fő lépés: Felvitel (diszperzió):Átalakítás: - Impregnálás- Redukció - Adszorpció oldatból- Kalcinálás - Együttlecsapás - Depozíció

12 Impregnálás Lépések: 1.A fémsóval kitölteni a hordozó pórusait. 2.Az oldószer elpárologtatása. Felvitel két fajtája: 1.A fémsó oldattal való permetezés. 2.A hordozót keverik a fémsó oldathoz. Példák: Ni és Co aktív komponensek Al 2 O 3 és MoO 3 hordozón. Hátrány: Többkomponensű rendszerek esetén a megkötődés nem szelektív  eltérő koncentráció az egyes felületeken.

13 Adszorpció oldatból A hordozó aktív helyeire szelektív fémion bekötés. A hordozó formája: Por vagy részecske. Az adszorpció jellegét a hordozó felülete (és a pH) határozza meg. Speciális adszorpció: Ioncsere Na + és NH 4 + cseréje Ni 2+ és Pt 4+ ionokra. Példák: Ni- és Pd-tartalmú Y zeolitok.

14 Együttlecsapás (koprecipitáció) Kiindulási fémsó: SO 4 2-, NO 3 -, Cl - (acetát, formiát, oxalát). Szintézis lépései: 1.A por vagy részecske alakú hordozót a fémsóhoz adják erős kevertetés mellett. 2.Csapadékképződéshez szükséges lúgos komponens hozzáadása (Na +, K +, NH OH -, CO 3 2-, HCO 3 - ). 3.Mosás, dekantálás, szűrés, szárítás. 4.Kalcinálás. Előnyös: Alacsony c, magas T, lassú koaguláció  durvább csapadék

15 Depozíció Aktív komponens lerakódása a hordozó külső felületén. Eljárások: Porlasztás vagy oldat-fázisú. Drága katalizátorok előállítására használják (Pt – Re; Rh – Pd). Speciális depozíció: Gázfázisú leválasztás (CVD). A hordozót illékony szerves, vagy fémorganikus vegyülettel vonják be.

16 Katalizátorok jellemzése 1. Fizikai tulajdonságok 2. Kémiai tulajdonságok 3.Szerkezeti tulajdonságok

17 Fizikai tulajdonságok 1.Fajlagos felület: Gázadszorpciós eljárás. 2.Pórustérfogat, pórusszélesség, pórusméter-eloszlás: Mikropórus: Pórus kitöltés (Dublin-Stoeckli elmélet). Mezopórus: Kapilláris kondenzáció (Kelvin-egyenlet). Makropórus: Hg-porozimetria. 3.Aktív fém-eloszlás: Kemiszorpciós mérések. D=N S /N T 4.Részecskék mérete, eloszlása, szerkezete és morfológiája: Röntgen pordiffrakció (XRD). Előny: In situ is. Egyéb módszerek: Elektronmikroszkóp módszerek (transzmissziós, nagyfelbontású, pásztázó, analitikai).

18 Kémiai tulajdonságok A felületi kémiai összetétele: Auger-elektron spektroszkópia (AES) Röntgen fotoelektron-spektroszkópia (XPS) Alacsony energiájú ionszórás (LEIS) Rutherford visszaszórás (RBS) Egyéb: Termoanalitika (TG, DSC), mikrokalorimetria, rezgési spektroszkópia, szilárd fázisú NMR.

19 Mechanikai tulajdonságok Nyomószilárdság: Statikus módszerek. Az 1 cm-nél nagyobb gyűrű és henger alakú részecskék vizsgálata nyomóvizsgálattal történik. A szabálytalan részecskéket hidraulikus hengerben vizsgálják. Ütés és kopásállóság: Dinamikus módszerek.

20 Köszönjük a figyelmet!

21 Kérdések 1. Csoportosítsa a katalizátorhordozókat fajtájuk szerint! 2. Sorolja fel a katalizátorok készítésének fő lépéseit és azok fajtáit! 3. Mutassa be röviden (egyenként 2-3 mondatban) a diszperziós eljárásokat! 4. Ismertesse, milyen fizikai tulajdonságokat milyen módszerekkel lehet meghatározni! 5. Ismertesse, milyen kémiai tulajdonságokat milyen módszerekkel lehet meghatározni!


Letölteni ppt "Katalizátorhordozók Készítette: Fehértói Judit Mester Dávid Vegyészmérnök MSc Pórusos anyagok."

Hasonló előadás


Google Hirdetések