संश्लेषण और समर्थित पीटी-क्यू ठोस समाधान का परीक्षण प्रोपेन डीहाइड्रोजनेशन के लिए नैनोपार्टिकल उत्प्रेरक
Summary
प्रोपेन डिहाइड्रोजनेशन के लिए 2 एनएम समर्थित द्विमितीय नैनोपेचर पंथी-क्यू उत्प्रेरक संश्लेषण के लिए एक सुविधाजनक विधि यहां बताया गया है। सीटू में सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे तकनीकें उत्प्रेरक संरचना के निर्धारण के लिए अनुमति देती हैं, जो आमतौर पर प्रयोगशाला उपकरणों के उपयोग से नामुमकिन होती हैं।
Abstract
प्रोमैन डिहाइड्रोजनीकरण और लक्षण वर्णन के लिए द्विमितीय पंथी-क्यू उत्प्रेरक और प्रदर्शन परीक्षणों के संश्लेषण के लिए एक सुविधाजनक तरीका यहां प्रदर्शित किया गया है। उत्प्रेरक 2 एनएम के आसपास एक छोटे और वर्दी कण आकार के साथ, एक प्रतिस्थापन ठोस ठोस संरचना बनाता है। उत्प्रेरक की तैयारी के दौरान संसेचन, कैल्सीनेशन और कटौती के कदमों पर सावधानीपूर्वक नियंत्रण के द्वारा यह महसूस किया जाता है और इसे स्वस्थानी सिंक्रोट्रॉन तकनीकों में उन्नत द्वारा पहचाना जाता है। उत्प्रेरक प्रोपेन डिहाइड्रोजनेशन प्रदर्शन में लगातार बढ़ती घन के साथ सुधार होता है: पीटी परमाणु अनुपात।
Introduction
प्रोपेन डेहाइड्रोजनेशन (पीडीएच) प्रोपलीन के उत्पादन में एक प्रमुख प्रोसेसिंग चरण है, शेल गैस का फायदा उठाते हुए, देश में सबसे तेज गैस का स्रोत 1 । यह प्रतिक्रिया एक प्रोपेन अणु में दो सीपी बंधों को तोड़ देती है ताकि एक प्रोपलीन और आणविक हाइड्रोजन बन सके। पीडी नैनोकैण्टल्स सहित नोबल मेटल उत्प्रेरक, पीडीएच के लिए खराब चयन का प्रदर्शन करते हैं, सीसी बॉन्ड को तोड़ते हैं, उच्च उपज के साथ मीथेन का उत्पादन करते हैं, कोक के सहवर्ती उत्पादन के साथ, उत्प्रेरक निष्क्रिय करने के लिए अग्रणी होता है। हाल की रिपोर्टों में दिखाया गया है कि पीडीएच उत्प्रेरक Zn या In to PD 2 , 3 , 4 जैसे प्रमोटरों के अतिरिक्त द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। पदोन्नत उत्प्रेरक पीडीएच के लिए 100% चयनात्मक हैं, क्योंकि समान आकार के मोनोमेटेलिक पीडी नैनोकणों के लिए 50% से कम का विरोध किया गया था। चयनात्मकता में महान सुधार पीडीजीएन या पीडीइन इंटरमिल्टिक यौगिक के गठन के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था(आईएमसी) उत्प्रेरक की सतह पर संरचनाएं आईएमसी में दो अलग-अलग प्रकार के परमाणुओं का क्रमबद्ध सरणी ज्यामितीय रूप से अलग-अलग पीडी सक्रिय साइटों को गैर-उत्प्रेरक Zn या परमाणुओं के साथ अलग करती है, जो पड़ोसी पीडी सक्रिय साइटों के एक कलाकार (समूह) द्वारा उत्प्रेरित पक्ष प्रतिक्रियाओं को बंद कर दिया।
प्लेटिनम प्रोपेन डिहाइड्रोजनेशन के लिए महान धातुओं के बीच सबसे अधिक आंतरिक चुनिंदा है, लेकिन यह व्यावसायिक उपयोग 1 के लिए अभी भी संतोषजनक नहीं है। आमतौर पर, एसटी, जेएन, इन या गा को प्रवर्तक के रूप में 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 के लिए जोड़ा गया है। इस विचार के आधार पर कि ज्यामितीय सक्रिय साइट अलगाव उच्च चयनात्मकता में योगदान देता है, किसी भी गैर-उत्प्रेरक तत्व को एक मिश्र धातु बनाने कापं। के साथ tructure, जैसे घन, भी संभावित उत्प्रेरक प्रदर्शन को बढ़ावा देना चाहिए 14 पिछले कई अध्ययनों ने सुझाव दिया कि क्यू के अलावा पीटीएच उत्प्रेरक 15 , 16 , 17 , 18 की पीडीएच चयनात्मकता में सुधार हुआ। फिर भी, यह निर्धारित करने के लिए कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं बताया गया है कि क्या पीटी और क्यू फॉर्म बैमेटेलिक नैनोपेण्टिक या क्रमबद्ध ढांचे, जो क्यू के प्रचार प्रभाव को समझने में महत्वपूर्ण है पीटी-क्यू के बाइनरी चरण आरेख में, दो अलग-अलग प्रकार के संरचनाएं एक व्यापक संरचना रेंज 16 , 18 : इंटरमीटैलिक परिसर पर संभव है, जिसमें पंथी और क्यू प्रत्येक विशिष्ट क्रिस्टल साइटें, और ठोस समाधान पर कब्जा कर लेते हैं, जिसमें घन को बेतरतीब ढंग से स्थानांतरित करता है पंखा जाली आईएमसी कम तापमान पर बने होते हैं और थोक सामग्री के लिए लगभग 600 – 800 डिग्री सेल्सियस पर ठोस समाधान में बदलते हैं <suP वर्ग = "xref"> 14 पीडीएच के प्रतिक्रिया तापमान ( यानी 550 डिग्री सेल्सियस) के निकट नैनोकणों के लिए यह परिवर्तन तापमान कम हो सकता है। इसलिए, प्रतिक्रिया-स्थिति के तहत पं.टी.-क्यू के परमाणु आदेश की जांच करना आवश्यक है। छोटे कण आकार के साथ समर्थित नैनोकणों लिए, यह बहुत प्रयोगशाला उपकरणों का उपयोग कर 19 सार्थक संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए चुनौतीपूर्ण है। इकाई कोशिकाओं के सीमित पुनरावृत्ति बहुत कम तीव्रता वाले बहुत व्यापक विवर्तन चोटियों की ओर जाता है। 1 नैनोकणों में सतह परमाणुओं के उच्च अंश की वजह से – आकार में 3 एनएम, जो हवा में ऑक्सीकरण कर रहे हैं, विवर्तन उच्च प्रवाह एक्स-रे, आम तौर पर सिंक्रोटॉन तकनीक के साथ उपलब्ध का उपयोग कर सीटू एकत्र किया जाना चाहिए।
पहले की रिपोर्ट में पीटी-कू पीडीएच उत्प्रेरक 15 , 16 , 17 , 1 आकार में 5 एनएम से बड़े थे8 हालांकि, महान धातु nanoparticle उत्प्रेरक के लिए, वहाँ हमेशा एक मजबूत उच्च dispersions के साथ उत्प्रेरक synthesizing (आमतौर पर चारों ओर या आकार में कम से कम 2 एनएम) 19 से प्रति इकाई लागत उत्प्रेरक गतिविधि को अधिकतम करने की इच्छा है। हालांकि इस आकार के बाईमेटेलिक नैनोकणों की तैयारी मानक संसेचन विधियों से संभव है, प्रक्रियाओं पर तर्कसंगत नियंत्रण आवश्यक है। धातु के अग्रदूतों, गर्भनिरोधक समाधान के पीएच, और समर्थन प्रकार को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है जो धातुओं के एंकरिंग को उच्च-सतह क्षेत्र में समर्थन प्रदान करता है। बाद में कैल्शियम और कटौती गर्मी उपचार को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि धातु नैनोकणों के विकास को रोक दिया जा सके।
इस आलेख में समर्थित 2 एनएम पंथी-क्यू बाईमेटेलिक नैनोपेत्रीय उत्प्रेरक के संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल और उनके प्रोपेन डेहाइड्रोजनीकरण प्रदर्शन के परीक्षण के लिए शामिल हैं। उत्प्रेरक की संरचना स्कैनिंग टी द्वारा जांच की जाती हैरानसंशोधन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसटीईएम), सीटू में सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सएएस), और सीटू में सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) में, जो क्यू की शुरूआत पर सुधारित उत्प्रेरक प्रदर्शन को स्पष्ट करने में मदद करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस काम में तैयार पीटी-क्यू उत्प्रेरक आकार में लगभग 2 एनएम आकार के एक समान नैनोकणिक होते हैं, जो औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए योग्य विषम उत्प्रेरक के समान है। सभी पीटी और सीयू पूर्ववर्ती, द्विमितीय संरचनाओ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम स्कूल के केमिकल इंजीनियरिंग, पर्ड्यू विश्वविद्यालय द्वारा समर्थित था। एडवांस्ड फोटॉन स्रोत का उपयोग यूएस ऊर्जा विभाग, बेसिक एनर्जी साइंस के कार्यालय, अनुबंध संख्या के तहत किया गया था। डे-AC02-06CH11357। एमआरसीएटी संचालन, बीमलाइन 10-बीएम ऊर्जा विभाग और एमआरसीएटी सदस्य संस्थानों द्वारा समर्थित हैं। लेखक बीमलाइन 11-आईडी-सी के उपयोग को भी स्वीकार करते हैं एक्सएएस के साथ प्रयोगात्मक सहायता के लिए हम इवान वेगेनर को धन्यवाद देते हैं
Materials
| 1 inch quartz tube reactor | Quartz Scientific | Processed by glass blower | |
| drying oven | Fisher Scientific | ||
| calcination Furnace | Thermo Sciencfic | ||
| clam-shell temperature programmed furnace | Applied Test System | Custom made | |
| propane dehydorgenation performance evaluation system | Homemade | ||
| gas chromatography | Hewlett-Packard | Model 7890 | |
| TEM grid | TedPella | 01824G | |
| pellet press | International Crystal Lab | 0012-8211 | |
| die set | International Crystal Lab | 0012-189 | |
| Linkam Sample Stage | Linkam Scientific | Model TS1500 | |
| copper nitrate trihydrgate | Sigma Aldrich | 61197 | |
| tetraammineplatinum nitrate | Sigma Aldrich | 278726 | |
| ammonia | Sigma Aldrich | 294993 | |
| silica | Sigma Aldrich | 236802 | |
| isopropyl alcohol | Sigma Aldrich | ||
| balance | Denver Instrument Company | A-160 | |
| spatulas | VWR | ||
| ceramic and glass evaporating dishes, beakers | VWR | ||
| heating plate | |||
| kimwipe papers | |||
| mortar and pestle | |||
| quartz wool | |||
| Swagelok tube fittings |
References
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