| Title: | Razvoj katalizatorjev za magnetno segrevano oksidacijo propena v propilen oksid z molekularnim kisikom : magistrsko delo |
|---|
| Authors: | ID Svetek, Katja (Author) ID Gyergyek, Sašo (Mentor) More about this mentor...  ID Teržan, Janvit (Comentor) |
| Files: | MAG_Svetek_Katja_2021.pdf (2,77 MB) MD5: 2A28257493CE140DFE4D659B5AF635E1 PID: 20.500.12556/dkum/fe4053f4-f850-46d9-a92a-13c74ea814d1
|
|---|
| Language: | Slovenian |
|---|
| Work type: | Master's thesis/paper |
|---|
| Typology: | 2.09 - Master's Thesis |
|---|
| Organization: | FKKT - Faculty of Chemistry and Chemical Engineering
|
|---|
| Abstract: | Propilen oksid je komercialna kemikalija z velikim industrijskim pomenom. Metode za pridobivanje propilen oksida imajo dve glavni pomanjkljivosti – onesnaževanje okolja in visoke stroške proizvodnje. Začeli so razvijati nove metode, med drugim tehnologije pridobivanja propilen oksida z neposredno epoksidacijo ob prisotnosti molekularnega O2 kot oksidanta, s poudarkom na novih katalitskih sistemih. Težava ostaja pri kontroli nad selektivnostjo, saj je zaradi sorazmerno visoke temperature reakcijske mešanice težko preprečiti popolno oksidacijo propilena. Z uporabo magnetnih nanodelcev, bi lahko bistveno izboljšali selektivnost reakcije, saj se magnetni nanodelci zelo hitro segrejejo v izmeničnem magnetnem polju. Pri takšnih katalizatorjih se segreva zgolj katalizator, torej zgolj področje kjer se bo zgodila kemijska reakcija, reakcijska mešanica pa ostaja na sorazmerno nizki temperaturi.
V magistrskem delu smo sintetizirali katalizatorje na osnovi Cu/CuO specij nanešenih na magnetne nanokompozite. Magnetni nanokompoziti so sestavljeni iz magnetnih nanodelcev železovega oksida porazdeljenega po oksidni matrici. Oksidne matrice iz Al2O3, TiO2 in ZrO2 smo pripravili s hidrolizo prekurzorjev (prekurzorji: aluminijev nitrid, raztopina titanilovega sulfata v žveplovi (VI) kislini in raztopina cirkonovega acetata) v koloidni suspenziji nanodelcev magnetnega železovega oksida. Magnetni nanokompozit, katerega matrica je Al2O3, smo kalcinirali pri 500 °C 1 uro. Magnetna nanokompozita, kjer je matrica TiO2 in ZrO2 pa smo kalcinirali pri 350 °C 3 ure. Nato smo Cu/CuO specije nanesli na površino nanokompozitov s hidrolizo raztopine Cu2+ in kalcinirali pri temperaturi 350 °C 3 ure. Nazadnje smo nanokompozite modificirali s kalijem in ponovno kalcinirali pri temperaturi 350 °C 3 ure. Nanokompozite smo okarakterizirali z uporabo presevne elektronske mikroskopije (TEM), merjenjem magnetnih lastnosti, določevanjem specifične površine, rentgensko praškovno difrakcijo (XRD), rentgensko fluorescenčno spektrometrijo (XRF), temperaturno programirane desorpcije s CO2 (TPD-CO2), pulzne oksidacije z N2O in opravili teste katalitske aktivnosti za kontinuirno oksidacijo propilena z molekularnim O2 v plinski fazi in magnetnim segrevanjem katalizatorja. Z uporabo metod smo ugotovili, da vsi katalizatorji vsebujejo magnetni železov oksid, izkazujejo sorazmerno visoko specifično površino (do 217,9 m2/g), razen katalizator kjer je matrica ZrO2 (19,6–25,8 m2/g). Kljub primerljivi nasičeni magnetizaciji in relativno homogeni porazdelitvi magnetnih nanodelcev znotraj matrice so pri enakih amplitudah magnetnega polja katalizatorji dosegli različne stacionarne temperature v toku reakcijske mešanice 18 ml/min. Vse dosežene temperature so bile nižje od 260 °C. Zaradi sorazmerno nizke dosežene temperature je bila stopnja konverzije propilena manjša od 1 %, željenega produkta propilen oksida pa nismo zaznali. Na podlagi izvedenih testov sklepamo, da je potrebno dodatno delo na tematiki (povečanje količine katalizatorja v nasutju za dosego višje temperature, povečati delež Cu/CuO, povečati delež promotorja, itd.), da bi lahko zanesljivo ovrgli ali potrdili hipotezo o izboljšanju selektivnosti zaradi specifičnega gretja katalizatorja. |
|---|
| Keywords: | magnetni nanodelci, magnetno segrevanje, selektivna oksidacija, propilen oksid |
|---|
| Place of publishing: | Maribor |
|---|
| Place of performance: | Maribor |
|---|
| Publisher: | [K. Svetek] |
|---|
| Year of publishing: | 2021 |
|---|
| Number of pages: | 1 spletni vir (1 datoteka PDF (IX, 36 f.)) |
|---|
| PID: | 20.500.12556/DKUM-81000  |
|---|
| UDC: | 544.478+542.86(043.2) |
|---|
| COBISS.SI-ID: | 96814851  |
|---|
| Publication date in DKUM: | 05.01.2022 |
|---|
| Views: | 1150 |
|---|
| Downloads: | 91 |
|---|
| Metadata: |  |
|---|
| Categories: | KTFMB - FKKT
|
|---|
|
:
|
Copy citation |
|---|
| | | | Average score: | (0 votes) |
|---|
| Your score: | Voting is allowed only for logged in users. |
|---|
| Share: |  |
|---|
Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click
on the title to get all document metadata. |