ออกซิเดชันแบบเลือกสรรของคาร์บอนมอนอกไซด์ในสายป้อนไฮโดรเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยา Cu-Ce-Fe-O

Abstract

ศึกษาการสนับสนุนของเฟอร์ริกออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ออกไซด์บนซีเรีย ที่เตรียมด้วยวิธีเผาไหม้ยูเรียไนเตรตและวิธีซิเตรตแบบชั้นเดี่ยว สำหรับการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ ในภาวะที่มีแก๊สไฮโดรเจนมากเกินพอในแก๊สสายป้อน ลักษณะเฉพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ออกไซด์บนซีเรียที่สนับสนุนด้วย เฟอร์ริกออกไซด์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์ผสมของคอปเปอร์ ซีเรียมและเหล็ก จากผลการวิเคราะห์พบว่า การผสมรวมกันของซีเรียและเฟอร์ริกออกไซด์ในตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถลดขนาดของผลึกและช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสและปริมาตรรูพรุน อัตราส่วนของยูเรียต่อไนเตรตมีอิทธิพลต่อพื้นที่ผิวสัมผัสที่ได้ เมื่ออัตราส่วนยูเรียต่อไนเตรตเพิ่มขึ้นจาก 1.5 ไปเป็น 3.3 พบว่า พื้นที่ผิวสัมผัสเพิ่มขึ้นจาก 18.18 ไปเป็น 36.55 ตารางเมตรต่อกรัม ในขณะที่ปริมาตรรูพรุนลดลงจาก 0.1129 ไปเป็น 0.0984 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม รูปถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน แสดงให้เห็นว่า อนุภาคของคอปเปอร์ออกไซด์ ซีเรียและเฟอร์ริกออกไซด์ กระจายตัวได้ดีทั่วทั้งตัวเร่งปฏิกิริยา และจากผลการวิเคราะห์ทีพีอารืพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา CU[subscript 0.15]CeFe[subscript 0.05] มีความว่องไวมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา CU[subscript 0.15]Ce เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยา CU[subscript 0.15]CeFe[subscript 0.5] มีพีคของคอปเปอร์-ออกไซด์ที่กระจายตัวได้ดีสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Cu[subscript 0.15]Ce ที่อุณหภูมิ 220 และ 142 องศาเซลเซียส ตามลำดับ จากการทดสอบความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาพบว่า การใช้ปริมาณคอปเปอร์ที่มากเกินไป ทำให้เกิดการสูญเสียตำแหน่งว่องไว ซึ่งที่อัตราส่วน CU/(Cu+Ce-Fe) เท่ากับ 0.15 จะให้ค่าการเปลี่ยนของคาร์บอนมอนอกไซด์สูงสุดเท่ากับ 0.93 ในขณะที่อัตราส่วนเท่ากับ 0.10 และ 0.20 จะให้ค่าสูงสุดเท่ากับ 0.90 และ 0.85 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมด้วยวิธีเผาไหม้ยูเรียไนเตรต มีประสิทธิภาพสูงกว่าที่เตรียมด้วยวิธีซิเตรตแบบขั้นเดี่ยว และการมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์หรือน้ำอยู่ในสายป้อน มีผลทำให้ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง