Name: -Temperatuur geprogrammeerde deoxygenation azijnzuur op Molybdeen Carbide Catalysts (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-07T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Leer de temperatuur-geprogrammeerde deoxygenatie van azijnzuur op molybdeen carbide katalysatoren. Deze methode evalueert katalytische activiteit en selectiviteit voor het upgraden van pyrolyse-olie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door het Department of Energy Bioenergy Technologies Office onder contractnr. DE-AC36-08-GO28308. De Amerikaanse regering behoudt en de uitgever, door het artikel te accepteren voor publicatie, erkent dat de Amerikaanse regering een niet-exclusieve, betaalde, onherroepelijke, wereldwijde licentie behoudt om de gepubliceerde vorm van dit werk te publiceren of te reproduceren, of anderen toe te staan ​​dit te doen, voor doeleinden van de Amerikaanse regering.

<ol><li>Cvetanović, R. J., Amenomiya, Y. Application of a Temperature-Programmed Desorption Technique to Catalyst Studies. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360056408606860">Adv. Catal</a>. 17, 103-149 (1967).</li>
<li>Falconer, J. L., Schwarz, J. A. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01614948308079666?journalCode=lctr20">Temperature-Programmed Desorption and Reaction: Applications to Supported Catalysts.</a> Catal. Rev. - Sci. Eng. 25 (2), 141-227 (1983).</li>
<li>Hurst, N. W., Gentry, S. J., Jones, A., McNicol, B. D. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03602458208079654">Temperature Programmed Reduction.</a> Catal. Rev. - Sci. Eng. 24 (2), 233-309 (1982).</li>
<li>Sanchez, A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp9935992">When Gold Is Not Noble: Nanoscale Gold Catalysts.</a> J. Phys. Chem. A. 103 (48), 9573-9578 (1999).</li>
<li>Alayoglu, S., Nilekar, A. U., Mavrikakis, M., Eichhorn, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ru-Pt+core-shell+nanoparticles+for+preferential+oxidation+of+carbon+monoxide+in+hydrogen%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Ru-Pt core-shell nanoparticles for preferential oxidation of carbon monoxide in hydrogen.</a> Nat Mater. 7 (4), 333-338 (2008).</li>
<li>Wachs, I. E., Madix, R. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0039602878901139">The oxidation of methanol on a silver (110) catalyst.</a> Surf. Sci. 76 (2), 531-558 (1978).</li>
<li>Topsoe, N. Y., Topsoe, H., Dumesic, J. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002195178571024X">Vanadia/Titania Catalysts for Selective Catalytic Reduction (SCR) of Nitric-Oxide by Ammonia.</a> J Catal. 151 (1), 226-240 (1995).</li>
<li>Clarke, D. B., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951785711736">An Infrared Study of Methanol Synthesis from CO2 on Clean and Potassium-Promoted Cu/SiO2.</a> J Catal. 154 (2), 314-328 (1995).</li>
<li>Schaidle, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b01930">Experimental and Computational Investigation of Acetic Acid Deoxygenation over Oxophilic Molybdenum Carbide: Surface Chemistry and Active Site Identity.</a> ACS Catal. 6 (2), 1181-1197 (2016).</li>
<li>Ruddy, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/gc/c3gc41354c#!divAbstract">Recent advances in heterogeneous catalysts for bio-oil upgrading via "ex situ catalytic fast pyrolysis": catalyst development through the study of model compounds.</a> Green Chem. 16 (2), 454-490 (2014).</li>
<li>Dutta, A., Schaidle, J. A., Humbird, D., Baddour, F. G., Sahir, A. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11244-015-0500-z">Conceptual Process Design and Techno-Economic Assessment of Ex Situ Catalytic Fast Pyrolysis of Biomass: A Fixed Bed Reactor Implementation Scenario for Future Feasibility.</a> Top. Catal. 59 (1), 2-18 (2016).</li>
<li>Venkatakrishnan, V. K., Delgass, W. N., Ribeiro, F. H., Agrawal, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/gc/c4gc01746c/#!divAbstract">Oxygen removal from intact biomass to produce liquid fuel range hydrocarbons via fast-hydropyrolysis and vapor-phase catalytic hydrodeoxygenation.</a> Green Chem. 17 (1), 178-183 (2015).</li>
<li>Bej, S. K., Thompson, L. T. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926860X04000031">Acetone condensation over molybdenum nitride and carbide catalysts.</a> Appl. Catal., A. 264 (2), 141-150 (2004).</li>
<li>Sullivan, M. M., Held, J. T., Bhan, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951715000810">Structure and site evolution of molybdenum carbide catalysts upon exposure to oxygen.</a> J Catal. 326, 82-91 (2015).</li>
<li>Lee, W. S., Kumar, A., Wang, Z. S., Bhan, A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b00713">Chemical Titration and Transient Kinetic Studies of Site Requirements in Mo2C-Catalyzed Vapor Phase Anisole Hydrodeoxygenation.</a> ACS Catal. 5 (7), 4104-4114 (2015).</li>
<li>Ren, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+Hydrodeoxygenation+of+Biomass-Derived+Oxygenates+to+Unsaturated+Hydrocarbons+using+Molybdenum+Carbide+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Chemsuschem%22%5BJournal%5D)">Selective Hydrodeoxygenation of Biomass-Derived Oxygenates to Unsaturated Hydrocarbons using Molybdenum Carbide Catalysts.</a> Chemsuschem. 6 (5), 798-801 (2013).</li>
<li>Grob, R. L., Kaiser, M. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGrob%2C+RL+%22Modern+Practice+of+Gas+Chromatography%22">Modern Practice of Gas Chromatography</a>. , John Wiley & Sons, Inc. 403-460 (2004).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030147700870085X">Journal of Chromatography Library</a>. Guiochon Georges,, Guillemin Claude, L. 42, Elsevier. 563-586 (1988).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301477008700861">Journal of Chromatography Library</a>. Guiochon Georges,, Guillemin Claude, L. 42, Elsevier. 587-627 (1988).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301477008700873">Journal of Chromatography Library</a>. Guiochon Georges,, Guillemin Claude, L. 42, Elsevier. 629-659 (1988).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301477008700885">Journal of Chromatography Library</a>. Guiochon Georges,, Guillemin Claude, L. 42, Elsevier. 661-687 (1988).</li>
<li>Baddour, F. G., Nash, C. P., Schaidle, J. A., Ruddy, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+%CE%B1-MoC1-x+Nanoparticles+with+a+Surface-Modified+SBA-15+Hard+Template%3A+Determination+of+Structure-Function+Relationships+in+Acetic+Acid+Deoxygenation%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed.+n%2Fa-n%2Fa%22%5BJournal%5D)">Synthesis of α-MoC1-x Nanoparticles with a Surface-Modified SBA-15 Hard Template: Determination of Structure-Function Relationships in Acetic Acid Deoxygenation.</a> Angew. Chem., Int. Ed. n/a-n/a. , (2016).</li>
<li>Habas, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.5b02140">A Facile Molecular Precursor Route to Metal Phosphide Nanoparticles and Their Evaluation as Hydrodeoxygenation Catalysts.</a> Chem. Mater. 27 (22), 7580-7592 (2015).</li>
<li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deconvolution+and+quantification+of+hydrocarbon-like+and+oxygenated+organic+aerosols+based+on+aerosol+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Deconvolution and quantification of hydrocarbon-like and oxygenated organic aerosols based on aerosol mass spectrometry.</a> Environ Sci Technol. 39 (13), 4938-4952 (2005).</li>
<li>Ko, E. I., Benziger, J. B., Madix, R. J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/255123365_Reactions_of_methanol_on_W100_and_W100-5_x_1C_surfaces">Reactions of Methanol on W(100) and W(100)-(5 X 1)C Surfaces.</a> J Catal. 62 (2), 264-274 (1980).</li>
<li>Pestman, R., Koster, R. M., Pieterse, J. A. Z., Ponec, V. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951797916237">Reactions of carboxylic acids on oxides: 1. Selective hydrogenation of acetic acid to acetaldehyde.</a> J Catal. 168 (2), 255-264 (1997).</li>
<li>Pestman, R., Koster, R. M., Van Duijne, A., Pieterse, J. A. Z., Ponec, V. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951797916249">Reactions of carboxylic acids on oxides: 2. Bimolecular reaction of aliphatic acids to ketones.</a> J Catal. 168 (2), 265-272 (1997).</li>
<li>NIST Standard Reference Database Number 69. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22NIST+Chemistry+WebBook%22">NIST Chemistry WebBook</a>. , NIST Mass Spce Data Center, S.E.S., director (2016).</li>
<li>Ausloos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+critical+evaluation+of+a+comprehensive+mass+spectral+library%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">The critical evaluation of a comprehensive mass spectral library.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 10 (4), 287-299 (1999).</li>
<li>Barwick, V., Langley, J., Mallet, T., Stein, B., Webb, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBarwick%2C+V+%22Best+Practice+Guide+for+Generating+Mass+Spectra%22">Best Practice Guide for Generating Mass Spectra</a>. , LGC. (2006).</li>
<li>Lecchi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Method+for+Monitoring+and+Controlling+Reproducibility+of+Intensity+Data+in+Complex+Electrospray+Mass+Spectra%3A+A+Thermometer+Ion-based+Strategy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">A Method for Monitoring and Controlling Reproducibility of Intensity Data in Complex Electrospray Mass Spectra: A Thermometer Ion-based Strategy.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 20 (3), 398-410 (2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De TPRxn werkwijze is een krachtig hulpmiddel voor het screenen van katalytische materialen, informatie over de activiteit en selectiviteit van een katalysator als functie van de reactietemperatuur. Andere temperatuur-geprogrammeerde methodes zoals TPD, TPO en TPR kan informatie over de adsorptie kracht van reactanten, het aantal adsorptie sites, en geschikte katalysator voorbehandeling procedures te bieden, maar geen directe katalytische prestatie gegevens niet verstrekken. Het is belangrijk op te merken dat de TPRxn w...

Temperatuurverloop reactie (TPRxn) is één van vele temperatuur geprogrammeerde werkwijzen, waaronder desorptie (TPD), oxidatie (TPO) en reductie (TPR), en verloopt via blootstelling van een katalysator om een ​​reactant gelijktijdig met of gevolgd door een gestage stijging temperatuur. 1, 2, 3 TPRxn een voorbijgaande techniek die informaties katalysatoractiviteit en selectiviteit als functie van de reactietemperatuur verschaft. 4, 5, 6 Het is ook een populaire techniek: een onderzoek van de zoekwoorden &#39;temperatuur geprogrammeerd reactie&#39; in de literatuur levert meer dan 1.000 bronnen onder vermelding van het gebruik ervan. TPRxn experimenten worden typisch uitgevoerd in een microreactor systeem, uitgerust met een massaspectrometer (MS) voor real-time analyse van de reactoreffluent en correlatie performance met de temperatuur. Reactiegassen kunnen worden opgenomen waarbij massastroomregelaars en vloeistoffen via een spuitpomp of dampen door doorleiden inert gas door een vloeistof kan worden ingebracht. De katalysator wordt vaak voorbehandeld in situ de gewenste katalytische fase van de reactie te vormen. Sommige systemen zijn uitgerust met extra analyseapparatuur, dan de typische massaspectrometer, kwantitatieve of kwalitatieve informatie over de katalysatorselectiviteit, oppervlakte species aanwezig op de katalysator of de reactie mechanisme. Bijvoorbeeld, temperatuur geprogrammeerde in situ Fourier Transform Infrarood Spectroscopie (FTIR) geeft informatie over de evolutie van oppervlak soorten met variërende reactietemperatuur. 7, 8 Het TPRxn systeem gedemonstreerd in dit werk is voorzien van een gaschromatogram (GC) naast de typischer MS. Dit GC, uitgerust met vier parallelle kolommen, maakt nauwkeuriger kwantificeringcatie van de reactieproducten, maar beperkt de analyse frequentie met de tijd die de producten te elueren door de kolommen. Aldus kan de combinatie van MS en GC bijzonder bruikbaar voor het koppelen van real-time identificatie met kwantificatie van reactanten en producten. Hier passen we de TPRxn methodologie om de deoxygenering azijnzuur op molybdeencarbide katalysatoren te bestuderen. Dit is een interessante en belangrijke reactie in de katalysator onderzoek, azijnzuur is nuttig analoog voor de vele aanwezige carboxylgroepen biomassa pyrolyse dampen. 9 De zuurstofrijke biomassa pyrolyse dampen noodzakelijk verwijderen van zuurstof aan koolwaterstofbrandstoffen, 10, 11, 12 en molybdeen carbide katalysatoren veelbelovende deoxygenation prestaties voor veel biomassa pyrolyse damp modelverbindingen, zoals furfural, 1-propanol te produceren,fenolen en azijnzuur. 9, 13, 14, 15, 16 De activiteit en selectiviteit van molybdeen- carbide katalysatoren deoxygenation reacties is afhankelijk van de katalysatorstructuur en samenstelling, de reagerende ionen en de reactieomstandigheden. De vanuit TPRxn azijnzuur gegevens blijkt dat molybdeen carbide katalysatoren werkzaam voor desoxygenering reacties boven ca. 300 ° C, en in combinatie met katalysatorkarakterisering informatie maakt kwantificering van de katalysatoractiviteit als functie van de temperatuur via de berekening van azijnzuur omloopsnelheid. De TPRxn resultaten tonen aan dat deoxygenation (dat wil zeggen, CO obligatie-breaking) producten zijn favoriet bij temperaturen onder ca. 400 ° C en decarbonylering (dat wil zeggen, CC bond-breaking) producten zijn favorood bij temperaturen boven ca. 400 ° C. Bovendien TPRxn studies illustreren de veranderingen in de activiteit en selectiviteit van molybdeen carbide katalysatoren geproduceerd met behulp van verschillende synthetische procedures (bijvoorbeeld, de productie van verschillende molybdeen carbide katalysator structuren en samenstellingen). Toch is de waarde van deze informatie en meer algemeen de succesvolle toepassing van TPRxn experimentele gegevens richting katalysatorontwerp en procesoptimalisatie is afhankelijk van de kwaliteit van de verkregen data. Een zorgvuldige afweging en kennis van de potentiële problemen en beperkingen belicht het hele TPRxn procedure staat voorop.

<table><tbody><tr><td>glacial acetic acid</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-88401-62</td><td>alternatieve leverancier acceptabel als ACS-zuiverheidsgraad. Zie waarschuwingsverklaring in protocol voor veiligheidsinformatie</td></tr><tr><td>UHP He</td><td>Airgas</td><td>HE R300SS</td><td>alternatieve leverancier acceptabel als >99,99% zuiverheid</td></tr><tr><td>UHP Ar</td><td>Arigas</td><td>AR R200</td><td>alternatieve leverancier acceptabel als >99,99% zuiverheid</td></tr><tr><td>aceton</td><td>VWR International</td><td>BDH1101-4LP</td><td>alternatieve leverancier acceptabel als >99,5% zuiverheid</td></tr><tr><td>kwarts chips</td><td>Powder Technology Inc.</td><td>Crushed Quartz</td><td>gezeefd 180-300 &micro;m, gecalcineerd in lucht bij 500 &deg;C een nacht</td></tr><tr><td>massaspectrometer - turbovacuümpomp</td><td>Pfeiffer Vacuum</td><td>TSU 071</td><td>massaspectrometer wordt bestuurd met LabVIEW 2010 softwarepakket (National Instruments)</td></tr><tr><td>massaspectrometer - turbovacuümpomp</td><td>Stanford Research Systems</td><td>RGA100</td><td></td></tr><tr><td>micro gas chromatograaf</td><td>Agilent</td><td>CP740388</td><td>490 Micro GC; 4-kanaals systeem Kanaal 1: 494001360 Molseive 10m, verwarmde terugspoeling Kanaal 2: 494001460 PPU 10m, verwarmde terugspoeling Kanaal 3: 490040 AL2O3/KCL 10+0.2m, verwarmde terugspoeling SPECIAL Kanaal 4: 492005750 5CB 15m, verwarmd</td></tr><tr><td>GC software</td><td>Aglient</td><td>OpenLAB CDS EZChrom Edition</td><td></td></tr><tr><td>schone gasfilters</td><td>Agilent</td><td>CP17974</td><td>voor gebruik op GC-dragergassen (He, Ar)</td></tr><tr><td>kwarts "U-buis" reactor</td><td>n/a</td><td></td><td>handgeblazen glas, op bestelling gebouwd</td></tr><tr><td>bubbeler</td><td>n/a</td><td></td><td>op bestelling gebouwd</td></tr><tr><td>keramische oven</td><td>Watlow</td><td>discontinued</td><td>Soortgelijke ovenonderdeel #: VC401J12A-B000R</td></tr><tr><td>verwarmingsband controller</td><td>n/a</td><td></td><td>op bestelling gebouwd met Watlow EZ-zone onderdelen</td></tr><tr><td>verwarmingsband</td><td>Omega</td><td>FGH051-060</td><td>alternatieve leverancier voor extreem temperatuur verwarmingsband acceptabel</td></tr><tr><td>verwarmingsband isolatie</td><td>JEGS</td><td>710-80809</td><td>alternatieve leverancier acceptabel</td></tr><tr><td>thermokoppel</td><td>Omega</td><td>bijv., KMQSS-062U-18</td><td>K-type thermokoppels; alternatieve maten kunnen vereist zijn</td></tr><tr><td>thermokoppel O-ring</td><td>Swagelok</td><td>VT-7-OR-001-1/2</td><td>perfluoroelastomer (fluorocarbon FKM) O-ring</td></tr><tr><td>2 &micro;m vaste stoffilter, VCR-pakking</td><td>Swagelok</td><td>SS-4-VCR-2-2M</td><td></td></tr><tr><td>1 &micro;m opening, VCR-pakking</td><td>Lenox Laser</td><td>SS-4-VCR-2</td><td>voor massaspectrometer opening</td></tr><tr><td>316/316L roestvrij stalen buis en fittingen</td><td>Swagelok</td><td>Varies</td><td>Zie Swagelok 'VCR Metal Gasket Face Seal Fittings' en 'Stainless Steel Seamless Tubing and Tube Support Systems' catalogi voor meer informatie</td></tr><tr><td>316/316L roestvrij stalen buis en fittingen</td><td>Swagelok</td><td>Varies</td><td>Zie Swagelok 'Integral-Bonnet Needle Valves', 'Bellows-Sealed Valves' en 'One-Piece Instrumentation Ball Valves' catalogi voor meer informatie</td></tr></tbody></table>

-temperatuur geprogrammeerde deoxygenation azijnzuur op molybdeen carbide catalysts

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Temperatuurverloop reactie (TPRxn) is een eenvoudige maar krachtige tool voor het screenen vaste katalysator optreden in verschillende omstandigheden. Een TPRxn systeem omvat een reactor, oven, gas en damp bronnen, flow control, instrumentatie te kwantificeren reactie producten (bv, gaschromatograaf), en instrumentatie om de reactie in real time (bijvoorbeeld massaspectrometer) monitor. Hier passen we TPRxn methodologie om molybdeencarbide katalysatoren studie voor de deoxygenatie azijnzuur, een belangrijke reactie van de vele in de opwaardering / stabilisatie van biomassa pyrolyse dampen. TPRxn wordt gebruikt om katalysatoractiviteit en selectiviteit te evalueren en hypothetische reactiepaden (bijvoorbeeld decarbonylering, ketonization en hydrogenering) testen. De resultaten van de studie TPRxn azijnzuur deoxygenation blijkt dat molybdeencarbide een actieve katalysator voor deze reactie bij temperaturen boven ca. 300 ° C en de reactie gunstdeoxygenation (dat wil zeggen, CO obligatie-breaking) producten bij temperaturen beneden ca. 400 ° C en decarbonylering (dwz CC binding-brekende) produkten bij temperaturen boven ca. 400 ° C.

De online MS biedt de mogelijkheid om de gassamenstelling in de reactor outlet in real-time te analyseren. De online MS is niet gepaard met een apparaat om producten voorafgaand aan de analyse, en dus identificatie van soorten is een uitdaging wanneer het onderscheid tussen verbindingen met overlappende massa fragmentatie patronen te scheiden. Zoals getoond in Tabel 2, kunnen de meest gebruikelijke producten uit azijnzuur TPRxn experimenten worden gekenmerkt door meerder...

Hier gepresenteerd is een protocol voor de exploitatie van een micro-schaal-temperatuur geprogrammeerd reactor voor het evalueren van de katalytische prestaties van molybdeen carbide tijdens azijnzuur deoxygenatie.

-Temperatuur geprogrammeerde deoxygenation azijnzuur op Molybdeen Carbide Catalysts

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

Het algemene doel van deze temperatuurgeprogrammeerde reactiemethode is het bepalen van de deoxygenatieprestaties van een molybdeenlactidekatalysator met behulp van azijnzuur als modelverbinding voor pyrolyseolie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van upgrading in de dampfase met heterogene katalysatoren, zoals vragen over de katalytische activiteit en selectiviteit van modelverbindingen uit pyrolyseolie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de mogelijkheid om de katalytische prestaties over een reeks temperaturen in één enkel experiment te testen.Hoewel deze methode inzicht kan bieden in de katalytische prestaties met azijnzuurdampen, kan deze ook worden toegepast op andere modelverbindingen van pyrolyse-olie, zoals zuuraldehyde, ethanol, methanol en anisool. Haal eerst een schone, droge kwarts U-buisreactor uit een droogoven. Zodra de reactor is afgekoeld tot kamertemperatuur, brengt u er een kleine hoeveelheid kwartswol in aan, waarbij u de minimale hoeveelheid gebruikt die nodig is om het katalysatorbed te ondersteunen.Gebruik een schone, stijve metalen draad om de wol voorzichtig door de kwartsbuis naar het einde van het rechte gedeelte te duwen. Meng vervolgens 50 milligram molybdeenlactide-katalysator met 200 milligram gezeefde, gecalcineerde kwartschips om kanaalvorming te voorkomen en een consistente temperatuur door het katalysatorbed te garanderen. Giet met behulp van weegpapier en een schone trechter het mengsel van katalysator en kwartschips in de reactor, zodanig dat het katalysatorbed op de ondersteuning van kwartswol rust.Duw vervolgens voorzichtig een tweede klein stukje kwartswol bovenop het katalysatorbed om het katalysatorbed op zijn plaats te fixeren. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het mengsel van katalysator en kwartschips homogeen is. Inhomogene mengsels kunnen leiden tot kanaalvorming, temperatuurgradiënten en een overmatige drukval over het katalysatorbed.Installeer de reactor door eerst de koppeling aan de stroomopwaartse zijde van het katalysatorbed, het rechte gedeelte van de reactorbuis, aan te sluiten en vast te draaien. Sluit vervolgens de koppeling aan de stroomafwaartse zijde van het katalysatorbed aan en draai deze vast. Pas daarna de positie van het reactorthermokoppel aan door het thermokoppel door een doorboorde koppeling te duwen, zodat de punt van het thermokoppel op de bovenrand van het katalysatorbed rust.Installeer isolatie rond het bovenste gedeelte van de reactor en breng de oven vervolgens voorzichtig omhoog naar het hoogste niveau dat door de U-buisreactor is toegestaan, zodanig dat de bovenrand van de oven de reactor niet raakt. Begin met het purgeren van het systeem door ultra-zuiver helium met een debiet van 40 sccm via de gekalibreerde massflowcontroller, of MFC, te laten stromen. Open daarna de orifice-klep van de massaspectrometer, of MS, om het gas naar de MS-ionenbron te laten stromen.Nadat de naaldventielen van de waterstofcilinder en de drukregelaar zijn geopend, wordt de stroom van ultra-zuivere waterstof gestart door de afsluitklep van de systeemlijn direct stroomafwaarts van de waterstof-MFC te openen en de MFC in te stellen op een debiet van 1,3 sccm. Stel vervolgens de heliumstroom in op 36 sccm, zodat het gasmengsel 3,5% waterstof bevat. Zodra de gasfasconcentraties van waterstof en helium zijn gestabiliseerd, wordt het temperatuurprogramma in de ovenregelaar ingevoerd en vervolgens gestart.Voor de temperatuurgeprogrammeerde reactie wordt de stroom azijnzuurdampen door de reactor gestart door de inlaat- en uitlaatventielen van de verzadiger te openen en vervolgens het bypassventiel van de verzadiger te sluiten. Leid de gasstroom naar de microgaschromatograaf, of micro GC, door het driewegventiel stroomafwaarts van de reactor naar de micro GC-positie te schakelen. Nadat de systeemdruk van de azijnzuurconcentratie in de gasfase is gestabiliseerd, wordt de temperatuurregelaar van de oven geprogrammeerd om te stijgen van kamertemperatuur naar 600 °C met een snelheid van 10 °C per minuut.Begin nu met het verzamelen van micro-GC-monsters met een zo hoog mogelijke frequentie. Start het temperatuurprogramma onmiddellijk na aanvang van het verzamelen van de micro-GC-monsters. Stop met het verzamelen van de micro-GC-monsters zodra het temperatuurprogramma is voltooid.Gebruik de computersoftware die bij de MS hoort om de ionenbron van de MS uit te schakelen en sluit vervolgens het MS-orificeventiel van één micrometer. Nadat het laatste micro-GC-monster is verwerkt, laadt u een methode die de kolomtemperaturen instelt op de maximaal toegestane limiet zoals aanbevolen door de fabrikant. Sluit de waterstofstroom af door de waterstof-MFC op 0 sccm in te stellen en het afsluitventiel voor waterstof te sluiten.Stop de toevoer van azijnzuurdampen naar de reactor door het bypassventiel van de verzadiger te openen en de inlaat- en uitlaatventielen van de verzadiger te sluiten. Nadat de reactor is afgekoeld tot omgevingstemperatuur, wordt de heliumstroom uitgeschakeld door de helium-MFC op 0 sccm in te stellen, waarna het afsluitventiel direct stroomafwaarts van de helium-MFC wordt gesloten. Zodra het systeem de omgevingsdruk heeft bereikt, wordt het gas via het driewegventiel naar de lokale afzuigventilatie geleid.Demonteer de reactor door eerst de koppeling aan de benedenstroomse zijde van de reactor los te koppelen, namelijk de koppeling die is verbonden met de flexibele roestvrijstalen buis. Koppel tot slot de koppeling aan de bovenstroomse zijde van de reactor los. Zoals hier getoond, worden veel van de gangbare producten uit temperatuurgeprogrammeerde reactie-experimenten met azijnzuur gekenmerkt door algemene massa-ladingssignalen in massaspectrometrie, waardoor signaaldeconvolutie vereist is.Na deconvolution kunnen de genormaliseerde en gecorrigeerde MS-gegevens semikwantitatief worden gebruikt om informatie te verzamelen, zoals de reactieve conversie en de relatieve productconcentratie als functie van de reactietemperatuur. Hier worden representatieve gegevens getoond uit een studie waarin de deoxygenatieprestaties van verschillende molybdeencarbidekatalysatoren in een temperatuurgeprogrammeerde reactie met azijnzuur worden vergeleken. Een gemallde nanopartikel-molybdeencarbidekatalysator vertoonde een hogere omzettingssnelheid voor azijnzuur in vergelijking met de niet-gemallde tegenhanger en een hogere omzettingssnelheid voor azijnzuur in vergelijking met de bulk-molybdeencarbidekatalysatoren onder 400 °C.Boven 400 °C vertoonden de gemaskeerde katalysatoren een hogere omzettingssnelheid van azijnzuur dan alle andere bestudeerde katalysatoren. De omzettingssnelheden van waterstof waren in de nanodeeltjeskatalysatoren lager dan bij de bulkkatalysatoren bij alle temperaturen. Beide nanodeeltjesmaterialen vertoonden boven 400 °C een hogere selectiviteit voor ketoniseringsproducten dan hun bulktegenhangers, wat werd toegeschreven aan een toename van het aandeel sterke zure centra ten opzichte van de bulkmaterialen.Bovendien werd de verhouding tussen zure centra en waterstofactivatiecentra geïdentificeerd als een sleuteleigenschap bij het bepalen van de prestaties van azijnzuurdeoxygenatie. Deze techniek kan in minder dan vier uur worden uitgevoerd, waardoor de methode van temperatuurgeprogrammeerde reactie een effectief instrument is voor het screenen van de prestaties van katalytische materialen en hun diverse reactiecondities. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u veilig en effectief een temperatuurgeprogrammeerde reactie met azijnzuurdampen uitvoert.

temperature-programmed-deoxygenation-acetic-acid-on-molybdenum

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Synthese, activering, en karakterisering van opzettelijk ontworpen metaal-organische raamwerk materialen is een uitdaging, vooral als bouwstenen onverenigbaar zijn of ongewenste polymorfe zijn thermodynamisch bevoordeeld ten opzichte van de gewenste vormen. We beschrijven hoe toepassingen van oplosmiddelhoudende bijgestaan ​​linker uitwisseling, poeder röntgendiffractie in haarvaten en activering via superkritische CO 2 drogen, kan een aantal van deze uitdagingen aan te pakken.

Synthese en karakterisering van gefunctionaliseerde metaal-organische roosters

We presenteren de synthese van de organische basis ferrimagnet vanadium tetracyanoethyleen (V [TCNE] x, x ~ 2) via lage temperatuur chemical vapor deposition (CVD). Deze geoptimaliseerde recept levert een toename van de Curie temperatuur van 400 K tot 600 K en dan drastisch toegenomen magnetische resonantie eigenschappen.

Chemical Vapor Deposition van een organische Magnet, Vanadium tetracyanoethyleen

In kolomvorm zinkoxide structuren in de vorm van staven worden gesynthetiseerd via aerosol-bijgewoonde chemische damp afzetting zonder het gebruik van vooraf gedeponeerde katalysator-zaad deeltjes. Deze methode is schaalbaar en compatibel met verschillende ondergronden op basis van silicium, kwarts of polymeren.

Aerosol-bijgewoonde Chemical Vapor Deposition van metaaloxide structuren: zinkoxide staven

Dunne lagen (100-1000 Å) van vanadium kooldioxide (VO2) werden gemaakt door atomische laag depositie (ALD) op saffier substraten. Na dit, de optische eigenschappen werden gekenmerkt door de metaal-isolator overgang van VO2. Van de gemeten optische eigenschappen, is een model gemaakt om te beschrijven de afstembare brekingsindex van VO2.

Atomische laag depositie van Vanadium kooldioxide en een temperatuur-afhankelijke optische Model

Metaal-organische kaders zijn effectief in de opslag van gas en heterogene katalyse, maar typisch synthese methoden leiden tot losse poeders die moeilijk te integreren in slimme materialen. We tonen een methode van eerste coating stoffen met ALD metaaloxiden, resulterend in hoekgetrouwe films van MOF op de stoffen gedurende de synthese van solvothermal.

Solvothermal synthese van MIL-96 en UiO-66-NH2 op atomische laag gestort metaaloxide Coatings op Fiber matten

Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van reacties in eenvoudige reactie vaartuigen onder lage tot matige druk van CO2. De reacties kunnen worden uitgevoerd in een verscheidenheid van vaartuigen gewoon door het toedienen van de kooldioxide in de vorm van droogijs, zonder de noodzaak voor dure of ingewikkelde apparatuur of set-ups.

Bereiken van matige druk in verzegelde vaartuigen met behulp van droogijs als een bron van Solid CO2

We presenteren een protocol voor het verbeteren van de prestaties van CO2 photoreduction to CH4 door de lichtintensiteit van het incident te verhogen via het concentreren van zonne-energietechnologie.

CO2 fotoreductie naar CH4 prestaties onder concentreren Solar Light

Een protocol voor de emissie voorloper uitputting van lage kwaliteit biomassa door lage temperatuur magnetron bijgestaan hydrothermale carbonisatie behandeling wordt gepresenteerd. Dit protocol omvat de magnetron parameters en de analyse van het biokolen product en proceswater.

Vermindering van wilg hout brandstof emissie door lage temperatuur magnetron bijgestaan hydrothermale carbonisatie

Een protocol voor de synthese van HNbWO6, hnbmoo6, htawo6 Solid acid nano Sheet gemodificeerde PT/CNTS wordt gepresenteerd.

Tuning van de zuurgraad van PT/CNTs katalysatoren voor Hydrodeoxygenatie van difenyl ether

Hier presenteren we een protocol voor de validatie van actieve locaties van metaal-organische katalysatoren door het vergelijken van stoichiometrische en katalytische carbonyl-een reacties om erachter te komen of een reactie plaatsvindt op het binnen-of buitenoppervlak van metaal-organische kaders.

Ontwikkeling van heterogene enantioselectieve katalysatoren met behulp van chirale metaal-organische kaders (Mof's)

Dit protocol beschrijft een facile, one-pot synthese van mangaanoxide (MnO) nanodeeltjes door thermische afbraak van mangaan(II) acetylacetonaat in aanwezigheid van oleylamine en dibenzyl ether. MnO nanodeeltjes zijn gebruikt in diverse toepassingen, waaronder magnetische resonantie beeldvorming, biosensing, katalyse, batterijen, en afvalwater behandeling.

Mangaanoxide Nanoparticle Synthese door thermische afbraak van mangaan(II) Acetylacetonaat

Leer de temperatuur-geprogrammeerde deoxygenatie van azijnzuur op molybdeen carbide katalysatoren. Deze methode evalueert katalytische activiteit en selectiviteit voor het upgraden van pyrolyse-olie.

-Temperatuur geprogrammeerde deoxygenation azijnzuur op Molybdeen Carbide Catalysts

Meer video's verkennen