مطالعه و ساخت نانو كاتاليست مس و بررسي عملكرد آن در واكنش اكسيداسيون مونواكسيد كربن به دي اكسيد كربن

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

هدف مهم در اين پژوهش، اكسيداسيون مونواكسيد كربن به دي اكسيد كربن، در حضور كاتاليست مس است. اين گاز بي بو، به خاطر سمي بودن، لازم است به گونه اي حذف شود. از روش هاي حذف اين گاز مي توان از اكسايش به دي اكسيد كربن و هيدروژناسيون نام برد. در حال حاضر روش دوم براي محققين به عنوان يك كليد تكنولوژي، براي توليد سوخت هاي پاك و مواد شيميايي جالب و جذاب است. كاتاليست مس، به دليل ارزان بودن و فعاليت مناسب در واكنش اكسيداسيون مونواكسيد كربن، انتخاب شد. در اين تحقيق، اثر پايه هاي مختلف بر روي گزينش محصول و ميزان تبديل خوراك، بررسي شد. در اين پايان نامه، ابتدا نانو اكسيدهاي مس، به روش هم رسوبي و ميكرو امولسيون، تهيه و سپس كاتاليست نهايي، از طريق تلقيح مرطوب (مس روي پايه هاي مختلف) به دست آمد. كاتاليست هاي ساخته شده ازلحاظ خصوصيات فيزيكي و شيميايي، ارزيابي و در شرايط عملياتي معين از دما (oC 400-100)، فشار (atm 1)، نسبت حجمي خوراك (O2/CO/H2/N2=2/2/5/91) و فلوي گاز GHSV=1.5-6 nl.h-1.gCat-1 در سيستم راكتوري بستر ثابت، آزمون شد. نتايج آزمون راكتوري نشان مي دهد كه نانوكاتاليست مس با پايه ي TiO2، داراي ميزان تبديل مونواكسيد كربن و گزينش پذيري بالاتري است. افزايش ارتقاء دهنده ي لانتان به ساختار كاتاليست، باعث افزايش ميزان تبديل مونواكسيد كربن و گزينش پذيري دي اكسيد كربن مي شود.

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.