ساخت نانو كاتاليست ZrO2 بر پايه‌ي گاما آلومينا به روش مايسل معكوس براي تهيه هيدروژن در فرايند خودگرمايي اتانول

Synthesis of ZrO2 on γ-Al2O3 nanocatalyst by reverse microemulsion method for ethanol auto-thermal reforming process

كار حاضر بر توليد هيدروژن از طريق فرآيند خودگرمايي اتانول (ATR)، در حضور نانوكاتاليست ZrO2/γ-Al2O3 متمركز شده است. نانوذرات زيركونيوم‌اكسيد با روش مايسل معكوس و با استفاده از ZrOCl2·8H2O و NH4OH تهيه شد. نانوكاتاليست‌هاي ZrO2/γ-Al2O3 با توزيع پايدار نانوذرات ZrO2 بر پايه‌ي گاما آلومينا به روش مكانيكي تهيه شدند. اثر اندازه ذرات با تغيير نسبت مولي Zr:Al مطالعه شد. نانوكاتاليست‌ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، پراش پرتو XRD) X) و نمودار كاهش برنامه‌ريزي شده گرمايي (TPR) شناسايي شده و توزيع ZrO2 بر بستر γ-Al2O3 تأييد شد. توزيع متوسط قطر ذرات به‌دست ‌آمده بين 12 تا nm 27 بود. هم‌چنين تبديل خودگرمايي اتانول در يك واكنشگاه شيشه‌اي بستر ثابت، در فشار اتمسفري مورد مطالعه قرار گرفت. گازهاي خروجي از واكنشگاه به‌صورت برخط با دستگاه كروماتوگرافي گازي تجزيه شدند. مطالعات نشان داد كه در نسبت مولي (0/3: 0/1) Zr:Al بهترين نتيجه‌ها براي توليد هيدروژن به روش ATR به دست آمد.

The present work focused on the investigation of hydrogen generation through the ethanol auto-thermal reforming (ATR) with ZrO2 over gama aluminum oxide catalysts. Monodispered colloidal zirconium oxide was synthesized by water-in-oil microemulsion using ZrOCl2·8H2O and NH4OH. ZrO2/γ-Al2O3 catalysts were prepared by dispersing highly stable ZrO2 nanoparticles on γ-Alumina by mechanical stirring. The effect of the particle size was studied by varying the molar ratio of Zr:Al. Catalysts were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results obtained from temperature programmed reduction (TPR) technique, confirmed the uniformity of ZrO2 dispersion over the carrier. The particle size were distributed in 12-27 nm range. Also, in this research, auto-thermal reforming of ethanol was conducted in a quartz fixed bed reactor at atmospheric pressure. The exiting gases of the reactor were analyzed with on line gas chromatography. Among the catalysts tested, Zr:Al (1.0:3.0) molar ratio showed to be the best catalytic performance in hydrogen production by ATR.