سنتز مقايسه‌اي نانوكاتاليست Ni/Z25M75 به روش تلقيح و سل-ژل جهت استفاده در تبديل اتان به اتيلن در حضور دي‌اكسيد‌كربن و اكسيژن

Comparative Synthesis of Ni/Z25M75 Nanocatalyst via Impregnation and Sol-Gel Methods Used in Conversion of Ethane to Ethylene in the Presence of CO2 and O2

  كاتالیست‌های نیكلی كارآیی خوبی در فرآیند هیدروژن‌گیری اكسایشی اتان و تولید اتیلن از خود نشان داده‌اند. منیزیم اكسید و زیركونیم اكسید به‌ترتیب جهت تامین خاصیت بازی و اسیدی كاتالیست مورد نیاز مورد استفاده قرار گرفتند. به این منظور، نانوكاتالیست Ni/Z25M75 سنتز شد و جهت استفاده در تبدیل اتان به اتیلن در حضور دی‌اكسیدكربن و اكسیژن مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور مقایسه دو روش سل-ژل و تلقیح و تاثیر آن‌ها بر كارآیی كاتالیست‌ها در مطالعه این فرآیند، كاتالیست با تركیب درصد Ni/Z25M75، با استفاده از این دو روش تهیه شدند. خصوصیات نانوكاتالیست‌های سنتز شده توسط آنالیزهای XRDا، FESEMا، EDXا، BET و FTIR مشخص شدند. براساس نتایج آنالیز XRD، در نمونه سنتز شده به روش تلقیح، اندازه كریستال‌های كوچك‌تری دارد. همچنین، تصاویر FESEM نشان داد ذرات نمونه سنتز شده با استفاده از روش سل-ژل بزرگ‌تر می‌باشند. در نهایت، ارزیابی عملكرد نانوكاتالیست‌های سنتز شده در محدوده دمای 650ºC-500 صورت گرفت. براساس نتایج تست‌های رآكتوری نانوكاتالیست سنتز شده به روش تلقیح كارآیی بهتری از نظر تبدیل اتان و بازده اتیلن از خود نشان داد. در این مطالعه، با استفاده از نانوكاتالیست تلقیح بازده 23/67% برای تولید اتیلن از اتان به‌دست آمد.

Ni-based catalysts demonstrated the beneficial performance in oxidative dehydrogenation. Magnesium oxide and zirconium oxide have been used in order to supply basic and acidic properties for the catalyst, respectively. Thus, Ni/Z25M75 nanocatalyst has been synthesized and evaluated in the conversion of ethane to ethylene in the presence of oxygen and carbon dioxide. For comparison purposes, Ni/Z25M75 has been synthesized via two different methods. The obtained catalysts  have been characterized by XRD, FESEM, EDX, BET and FTIR. The XRD analysis demonstrated that the sample prepared via impregnation had smaller crystallite size. Moreover, FESEM images illustrated larger particle size of the sample prepared using the sol-gel method. Finally, nano-catalyat practical evaluations during oxidative dehydrogenation were done in the range of 500-650 °C. According to the catalytic tests, the nanocatalyst synthesized via the impregnation had better performance in reaction in comparison to the sol-gel one in the terms of conversion and yield. In this study, %67.23 yield obtained using the nanocatalyst has beenprepared via impregnation method.