بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به نقش مهمی که فرایند رفرمینگ متان در صنایع شیمیایی دارد، کاتالیستهای متفاوتی برای این فرایند بررسی شده است. امروزه تحقیقات بسیاری روی کاتالیستهای پروسکایتی - 3 - صورت گرفته است.در پروژه حاضر پروسکایت 0.5 0.5 3 به روش سل- ژل و پکینی تهیه شدند. در روش پکینی حضور اتیلن گلیکول در کنار اسید سیتریک باعث انجام فرایند پلیاستری شدن و تشکیل شبکه پلیمری می شود کهباعث کنترل رشد ذرات و تولید فاز خالصتری در مرحله تجزیه حرارتی می شود. در روش سل-ژل تنها از اسید سیتریک به عنوان عامل کمپلکس دهنده با یونهای فلزی مورد استفاده قرار گرفت. خصوصیات ساختاری و مورفولوژی پروسکایتهای تهیه شده توسط آنالیزهای − ، XRD ، SEM بررسی شد . همچنین فعالیت کاتالیستی در واکنش احتراق متان مورد آزمایش قرار گرفته است.
کلمات کلیدی : پروسکایت، وانادیم، نیکل، پکینی، سل- ژل
-1 مقدمه
کاتالیست های مورد استفاده در احتراق متان در تمامی موارد گفته شده در دو گروه کلی قرار می گیرند : فلزات نجیب و اکسید فلزات واسطه . در احتراق کامل متان بیشتر مطالعات و بررسی ها بر روی پلاتین و پالادیم صورت گرفته است . این دو فلز جزء متداول ترین کاتالیست ها محسوب می شوند . سایر فلزات نجیب بسیار فرار هستند و به دلیل انجام احتراق در دمای بالا مناسب نیستند . برتری فلزات نجیب در مقایسه با اکسید فلزات واسطه ، فعالیت بالاتر سایت های فعال و مقاومت بیشتر در برابر مسمومیت با گوگرد است . یکی از راه های موثر برای جای گزینی فلزات گران بها که اخیرا مورد توجه قرار گرفته ، پروسکایت ها می باشند . اکسید های پروسکایتی خصوصیات بهتری نسبت به فلزات نجیب دارند ، از جمله این خصوصیات می توان به مقاومت بالا ، قیمت ارزان تر ، و قابلیت ذخیره سازی اکسیژن اشاره کرد .
پروسکایتها با ساختار 3 دارای کاربردهای کاتالیستی هستند زیرا دامنه وسیعی از عناصر را می توان در این ساختار پروسکایتی به کار برد. فلزات فعال کاتالسیتی همانند فلزات انتقالی مختلف و فلزات نجیب می توانند به آسانی در ساختار پروسکایت مورد استفاده قرار بگیرند در این حالت فلزات فعال می توانند به صورت جرئی توسط اتمهای دیگر جایگزین شوند. مزیت دیگر مواد پروسکایت به بالا بودن ثبات در محیط های اکسید کننده می باشد که برای اکثر کاربردهای کاتالسیتی لازم است .[1]ساختارهای مختلفی برای پروسکایتها فرض شده است. ساختار ایده آل پروسکایت در شکل - 12-1 - نشان داده شده است که در آن کاتیون A با 12 یون اکسیژن و کاتیون B با 6 یون اکسیژن ارتباط دارند.[1]
یکی از شرایط بدست آوردن ساختار پروسکایتی مربوط به خنثی بودن الکتریکی آن است. کاتیون A می تواند یک، دو یا سهظرفیتی و B سه، چهار یا پنج ظرفیتی باشد. A و B می تواند بهصورت جزئی به وسیله ′وA′ جایگزین شوند - ′1− 1− 3 - و پروسکایت بعد از این تغییر و تحول استوکیومتری مورد نظر را حفظ کرده و شرایط ذکر شده را دارا باشد. از فاکتور تلورانس1جهت پیشبینی امکان تشکیل فاز مکعبی استفاده میشود. گلدشمیت2 فاکتور تلورانس، t را جهت پایدار ی مکعبی به صورت زیر معرفی نمود.که در این فرمول ، و شعاع های یونی و t فاکتور تلورانس می باشد. بر این اساس ساختار مکعبی بلور پروسکایت هنگامی پایدار است که 0.8 ≤ ≤ 1 باشد. اگر فاکتور تلورانس تا اندازهای تغییر کند، ساختار مکعبی از بین رفته و ساختارهای اورتورومبیک یا رومبوهدرال حاصل می گردد.
البته چنانچه مقدار عامل پایداری مقدار کمی تغییر کند، ساختار مربوط به آن شبه مکعبی خواهد بود 2 ] و . [ 3پروسکایتها عموما به روش اختلاط اکسیدهای فلزی پیش سازنده، رسوب دهی مخلوط نمکها و کلسیناسیون آن در دمای بالا تولید میشوند. سطح ویژه کاتالیست یکی از پارامترهای مهم در خصوصیات کاتالیست است. بطوریکه هر چه سطح ویژه کاتالیست بیشتر باشد فعالیت کاتالیستی نیز افزایش می یابد. سطح ویژه پروسکایت بدست با این روشها پایین می باشد - عموما کمتر از - 5 2/ که برای کاربردهای کاتالیستی مناسب نمی باشد. در این پروژه پروسکایت های مختلفی که در رفرمینگ متان مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین ساخت کاتالیست پروسکایتی به روش میکروامولسیون، پکینی و سل و ژل مورد بررسی قرار گرفته است.
-1-1روشهای تهیه اکسیدهای پروسکایتی
1-1-1 میکروامولسیون
میکروامولسیون متشکل از یک فاز هیدروکربنی، سورفکتانت و محلول آبی می باشد. در این روش دو محلول میکروامولسیون که یکی فاز آبی آن حاوی اجزا رسوب دهنده و دیگری حاوی عامل رسوب دهنده می باشد را تهیه می کنند. سپس با اضافه کردن دو محلول میکروامولسیون به هم رسوب دهی درون میسل ها انجام می شود8]و.[7در شکل - - 1-2 شماتیک کلی برای تولید پروسکایت 3 را مشاهده می کنیم
