JARC تبدیل فرایند در استفاده بهمنظور Mg x-1 نانوکاتالیستهای شناسایی و سنتز متان خشک 4 زارع کریم و 3 صدر حسینی موید 2 و* آقابزرگ حمیدرضا 1 طالیی نوشین ایران تهران تحقیقات و علوم واحد اسالمی آزاد دانشگاه پایه علوم دانشکده معدنی شیمی دکترای 1- ایران تهران نفت صنعت پژوهشگاه معدنی شیمی استاد 2- ایران تبریز آذربایجان مدنی شهید دانشگاه پایه علوم دانشکده شیمی گروه معدنی شیمی استاد 3- ایران تهران بهشتی شهید دانشگاه شیمی دانشکده شیمیفیزیک استاد 4-1395 آذر پذیرش: 1395 آبان بازنگری: 1395 مهر دریافت: ایکس پرتو پراش روشهای با ساخته شد. سنتز سل-ژل سیترات روش به Mg x-1 نانوکاتالیستهای چکیده: سطح مساحت شدند. شناسایی )ICP( القایی جفت پالسمای روش به عنصری تجزیهی و )TPR( دمایی برنامهریزی کاهش )XRD( گرفت. قرار بررسی مورد )SEM و TEM( عبوری و روبشی الکترونی میکروسکوپ با نمونهها ریختشناسی شد. اندازهگیری BET روش با نمونهها تصویرهای است. جانشانی / 4 برابر x تا Mg پروسکایت ساختار در Zr که داد نشان سنتز نانوکاتالیستهای XRD الگوهای بررسی Zr مقدار افزایش با دادند نشان TPR از آمده بهدست نتیجههای است. نانو مقیاس در سنتز ذرات اندازه که دادند نشان نانوکاتالیستها SEM متان خشک تبدیل در نانوکاتالیستها کاتالیتیکی فعالیت نمونهها این برای است بهتر کاهش به منجر و بیشتر هیدروژن مصرف / 3 برابر x تا زیر ترتیب به سنتز نانوکاتالیستهای حضور در H 2 /CO نسبت کاهشی روند آمده بهدست نتیجههای اساس بر شد. بررسی دیاکسید کربن با است: Mg.7 Zr.3 > Mg.9 Zr.1 > Mg گازسنتز متان خشک تبدیل زیرکونیم نانوکاتالیست پروسکایت کلیدی: واژههای مقدمه که است مونوکسید کربن و هیدروژن از مخلوطی سنتز گاز میشود استفاده متعددی متالورژی و شیمیایی فرایندهای در دارد. ویژهای اهمیت شیمیایی صنایع خام خوراک بهعنوان و کربن به هیدروژن متفاوت نسبتهای با سنتز گاز از بهطورکلی کاربردهای دارای و میشود تولید متنوعی فراوردههای مونوکسید فیشر فرایند در آن بهکارگیری مثال برای هستند. فراوانی جزیی اکسایش و متانول تولید آلی فراوردههای تشکیل تروپش هستند. گازسنتز کاربردهای جمله از هیدروکربنها با متان تبدیل چون متداولی فرایندهای سنتز گاز تولید برای متان خشک تبدیل و طبیعی گاز جزئی اکسایش یا و بخارآب.]3 تا 1[ دارد وجود 1 )DRM( 1. Dry reforming of methane aghabozorghr@ripi.ir مکاتبات: *عهدهدار 96 بهار 1 شماره یازدهم سال 59
... Mg 1-x نانوکاتالیستهای شناسایی و سنتز آن در که است تعادلی و گرماگیر واکنشی متان خشک تبدیل سنتز گاز به کاتالیست حضور در دیاکسید کربن و متان گاز دو کمک گلخانهای گاز دو مصرف با فرایند این میشوند. تبدیل پدیده از جلوگیری و CH 4 و CO 2 گازهای انتشار کاهش در بزرگی ویژهای اهمیت محیطزیستی نظر از که میکند زمین شدن گرم برای که پایین H 2 /CO نسبت با سنتز گاز تولید همچنین دارد. است مناسب اکسیژندار و بلند زنجیره با هیدروکربنهای تولید 5[. و ]4 باشد تروپش فیشر فرایند برای خوبی خوراک میتواند خشک تبدیل فرایند در )2( و )1( تأثیرگذار و مهم واکنشهای جابهجایی واکنش عنوان تحت )2( واکنش که میافتد اتفاق متان است. ذکر معروف 1 آب گاز CH 4 + CO 2 2CO + 2H 2 ΔH 298 =247 kjmol -1 (DRM) (1) CO 2 + H 2 H 2 O + CO ΔH 298K = 41 kjmol -1 (WGSR) (2) کاتالیست فلز شدن کلوخه و کک تولید روش این معایب از یافتن پایان و کاتالیست شدن غیرفعال به منجر هردو که است مشکل دو این حل برای زیادی پژوهشهای میشوند. فرایند واکنشهای 7[. و ]6 است انجام کک تولید کاهش بهویژه واکنشهای در کک تولید منشأ )4( 3 متان تفکیک و )3( 2 بودارد که است گرماده و تعادلی واکنشی بودارد واکنش هستند. تبدیل کربن تشکیل به بیشتری تمایل باال فشارهای و پایین دماهای در است گرماگیر و تعادلی واکنشی متان تفکیک درصورتیکه دارد ]8[. دارد کک تشکیل به میل پایین فشارهای و باال دماهای در و CH 4 C + 2H 2 ΔH 298 = 75 kjmol -1 (3) 2CO C + CO 2 ΔH 298 = -172 kjmol -1 (4) سریع شدن غیرفعال متان تبدیل مشکل مهمترین حتی و میگیرد قرار استفاده مورد آن در که است کاتالیستهایی اهمیت از شد ذکر باال در که کاتالیستها این کردن رسوب است. برخوردار ویژهای و داخل پژوهشگران توسط مطالعه کاتالیستهای بین در مهمی نقش ABO 3 عمومی فرمول با پروسکایتها کشور خارج کانیهای سایر با ساختارها این تمایز داشتهاند. سنتز گاز تولید در را بهعنوان واسطه( )عناصر B موقعیت عناصر حضور امکان دیگر ایجاد دیگر بیان به و کاتالیست پایه بهعنوان A 2 O 3 و فعال عضو است. B/A 2 O 3 کاتالیستی مکانهای ترکیب در پروسکایتها باالی انعطافپذیری ارزان قیمت ایجاد بهواسطه سطحفعال بهبود و متنوع شیمیفیزیکی خواص دفع و جذب در قابلیت همچنین و مواد این سطح در تخلخل کاتالیستی مبدلهای بهعنوان مواد این است موجب اکسیژن جوان خانم 1382 سال در گیرند. قرار پژوهشگران توجه مورد ساخت برای پروسکایتها بررسی و تهیه به همکارش و پور بررسی این در پرداختند. بنزینی خودروهای کاتالیستی مبدلهای با آن پایهدار نوع و سیترات روش به LaCoO 3 پروسکایتهای سیلیکا پایههای روی النتانیم و کبالت نیتراتهای محلول تلقیح عملکرد LaCoO 3 ساخته کاتالیست شد. تهیه آلومینا و این پایهدار حالت اما داد. نشان CO تبدیل مورد در مطلوبی بسیار که داد نشان پایه بدون حالت به نسبت زیادی انحراف کاتالیست پایه و پروسکایت شدید متقابل اثر به مربوط میتوان را آن علت داشت سیلیکا به نسبت بهتری عملکرد که آلومینا پایه دانست. و داده پوشش سریا و زیرکونیا النتانیا پایدارکنندههای با ابتدا را پایدارکنندهها بین در شد. داده قرار آن روی پروسکایت سپس مورد متفاوت وزنی درصدهای با که داد نشان بهتری عملکرد سریا آن ترکیب به مربوط میتواند سریا بهتر عملکرد گرفت. قرار بررسی ]9[. میکند عمل مؤثر پایدارکننده یک همانند که باشد آلومینا با ساخت و بررسی به همکارانش و جهانگیری 1392 سال در خشک ترکیبی تبدیل فرایند در La نانوکاتالیست عناصر پژوهشی کار این در آنها پرداختند. متان جزئی اکسایش و کردند. جانشانی La با را Sm عنصر و Ni با را Mg و Co Fe موجب عناصر این جانشانی که داد نشان TPR آزمون بررسی هک دریافتند آنها میشود. ساخته پایداری افزایش فعالیت کبالت میزان افزایش با LaNi x-1 Co x O 3-δ در LaNi 1- همچنین میکند. پیدا کاهش کاتالیستی نمونهی و / 6 جانشانی ازای به LaNi x-1 Fe x O 3-δ و x Mg x O 3-δ 1. Water Gas Shift Reaction 2. Boudourd Reaction 3. Methane Cracking 96 بهار 1 شماره یازدهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 6
همکاران و آفابزرگ فعالیت بهترین 1 و / 9 / 1 جانشانی ازای به LaNi 1-x Mg x O 3-δ 13[. تا ]1 دادند نشان خود از نمونهها سایر به نسبت را کاتالیستی کاهش اکسایش- واکنشهای در Zr اینکه به توجه با ساختار در Zr عنصر از پژوهش این در ]14[ است فعال بهخوبی موقعیت در Mg وجود دیگر طرفی از شد. استفاده پروسکایت را کک تشکیل میتواند M کاتالیستهای A در نیز عنصر این از شد گرفته تصمیم بنابراین ]15[. دهد کاهش فرایند بهبود بهمنظور اینرو از شود. استفاده پروسکایت ساختار به Mg 1-x نانوکاتالیستهای گازسنتز تولید کاتالیستی رفتار شدند. شناسایی و تهیه سل-ژل سیترات روش بررسی مورد متان خشک تبدیل فرایند در تهیه گرفت. قرار تجربی بخش استفاده مورد مواد نیترات نیکل از نانوکاتالیستهای تهیه برای آبدار نیترات منیزیم )Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O, Merck %99 / 9( آبدار نیترات اکسی زیرکونیم )Mg(NO 3 ) 2 6H 2 O, Merck %99( اسید سیتریک )ZrO(NO 3 ) 2 6H 2 O, Merck %99 / 8( آبدار %99 / 9( گلیکول اتیلن و )C 6 H 8 O 7 6H 2 O, Merck %99 / 99( برای استفاده گازهای شد. استفاده C( 2 H 8 (OH) 2, Merck از: عبارتاند کاتالیستها پذیری گزینش و فعالیت بررسی دیاکسید کربن واکنشگر بهعنوان %99 / 99 خلوص با متان %99 / 99 خلوص با نیتروژن واکنشگر بهعنوان %99 / 9 خلوص با %99 / 99 خلوص با هیدروژن و واکنشگرها رقیقکننده گاز بهعنوان کاتالیست. کاهش برای دستگاهها به ساخته کاتالیستهای بلوری فاز تعیین برای - بررسی این شد. استفاده ایکس پرتو پراش از ژل سل روش اب Cu المپ به مجهز Philips Xpert دستگاه بهوسیلهی شد. انجام ایکس پرتو منبع بهعنوان 1 / 546 Å طولموج برای XL35FEG فیلیپس الکترونی روبشی میکروسکوپ - شد. استفاده نمونهها ریختشناسی بررسی دستگاه از ساخته کاتالیستهای عنصری تجزیه برای - شد. استفاده Perkin-Elmer ICP/55 Quantachrom دستگاه با نمونهها سطح اندازهگیری - شد. انجام CHEMBET 3 تهیه برای PHILIPS CM2 FEG مدل میکروسکوپ از - شد. استفاده TEM تصویرهای در اکسیدی ذرههای پذیری کاهش قابلیت بررسی برای - روش از فعال فلز به آنها تبدیل و تهیه شد. انجام )apparatus )29 دستگاه از استفاده با TPR Mg 1-x نانوکاتالیست تهیه روش فلزهای نیترات نمکهای از معینی استوکیومتری نسبتهای با دقیقه 4 مدت به و مخلوط یکدیگر با موالر 1 غلظت با موردنظر اتیلن و اسید سیتریک محلول سپس شدند. همزده مغناطیسی همزن محلول با برابر حجم با و موالر 4 غلظت و 1:1 مولی نسبت با گلیکول شد. افزوده نمکها این مخلوط به استفاده مورد نمکهای مخلوط تدم به بهآرامی مغناطیس همزن بهوسیلهی آمده بهدست محلول 24 مدت به آمده بهدست ژل شد. همزده 8 C دمای در ساعت 8 آمده بهدست نمونه شد. خشک 11 C دمای در آون یک در ساعت 4 C دمای تا 1 C/min دمایی شیب با الکتریکی کوره یک در با کوره دمای دما این در ساعت نیم توقف از پس شد. داده حرارت شد. رسانده ساکن هوای اتمسفر تحت 8 C به 3 C/min شیب شد. انجام ساعت 2 مدت به دما این در گرمادهینمونه نمونهها کاتالیستی آزمون روش مورد متان خشک تبدیل فرایند در نمونهها کاتالیستی رفتار انجام پتروشیمی فناوری و پژوهش در آزمونها این گرفت. بررسی بود. ]16[ قبلی کار در ارایه روش همانند آزمونها روش شد. با برابر WHSV و 1 برابر خوراک در دیاکسید کربن و متان بود. کاتالیست گرم یک ازای به 15 lh 1- g 1-96 بهار 1 شماره یازدهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 61
... Mg 1-x نانوکاتالیستهای شناسایی و سنتز بحث و نتیجهها سنتز نانوکاتالیستهای XRD الگوهای بررسی )Mg 1-x ( تهیه پرتوایکس پراش الگوهای در Zr که میدهد نشان الگوها این است. داده نشان 1 شکل در هیچگونه بدون / 4 برابر x تا Mg پروسکایت بلوری ساختار / 4 از باالتر مقدارهای برای ]17[. است جانشانی ناخالصی و ZrO 2 اکسیدی ترکیبات به متعلق که اضافه پیکهای تشکیل مقدارهای برای )a( واحد سلول ابعاد میپذیرد. صورت است NiO Mg 1-x سنتز در Zr جانشانی آورده 1 جدول در و محاسبه XRD الگوهای از استفاده با ساختار در Zr مقدار افزایش با که میدهند نشان نتیجهها است. این است. ثابت تقریبی بهطور واحد سلول طول Mg x-1 است. منطقی Mg با Zr یون شعاع بودن یکسان به توجه با نتیجه ]18[. دارد همخوانی شانن جدول با نتیجهها این توجه با شرر معادله بهوسیله تهیه بلوری اندازه نتیجههای و محاسبه نیز ایکس پرتو پراش در قله تیزترین به هک همانطور است. داده نشان 2 جدول در بهدستآمده است. ظاهر نانو مقیاس در ذرات تمامی میشود مشاهده نمونهها )BET( سطح مساحت بررسی و )ICP( عنصری تجزیه Mg 1-x در تهیه کاتالیستهای سطح مساحت و عنصری تجزیه مقدارهای میشود مشاهده که همانطور است. ارایه 2 جدول هستند نظری مقدارهای به نزدیک Mg (wt.%( و Ni Zr تجربی 17 گستره در کاتالیستها سطح مساحت پرانتز(. در )گزارش میشود. مشاهده 3 m 2 /g تا بلوری اندازه و عنصرها درصد سطح مساحت 2 جدول تهیه متفاوت وزنی نسبتهای با تهیه بلوری اندازهMg x-1 NiO و عنصرها 3 درصد طح نسبت با Mg 1-x الف X Mg )wt.%( ** 3 / 3)23 / 3( Zr )wt.%( / ) / ( Ni )wt.%( 63 / 7)7 / 7( SA )m 2 /g( 27 D )nm( 23 ب / 3 11 / 7)16 / 1( 27 / 8)26 / 1( 16 / 6)17 / ( 23 13 / 4 12 / 3)13 / 3( 34 / 7)33 / 2( 12 / 4)13 / 1( - 3 / 1 11 / 3 36 / 2 12 / 2 17 33 ICP بهوسیله *محاسبه است. گزارش پرانتز در وزنی درصد نظری **مقدارهای Mg 1-x تهیه ریختشناسی شکل در سنتز نانوکاتالیستهای SEM تصویرهای ذرات که میدهند نشان تصویرها این است. داده نشان 3 همچنین است. نانو مقیاس در آنها اندازه و بوده کروی شبه که داد نشان Mg x-1 ریختشناسی مطالعه خوبی بهنسبت یکنواختی از / 3 مقدار تا Zr جانشانی در ذرات میدهد. نتیجه را ساختار بودن تکفاز که برخوردارند همخوانی نیز تهیه XRD الگوهای با نتیجهها این دارند. (*) (*) No.: 3-515) (#) NiO (JCPDS No.: 4-835) ZrO2 (JCPDS No.: 3-515) (#) NiO (JCPDS No.: 4-835) نانوکاتالیستهای و ]17[ مرجع MgNiO الگوهای 17 )الف( مرجع نمونه 3 نمونه XRD الگوی )الف( الگوی 1 1 شکل Mg 1-x نانوکاتالیستهای XRD الگوهای )ب( )ب( XRD الگوهای از آمده بهدست a( ))Å) واحد سلول طول 1 جدول نمونهه Mg 1-x الگوهای از آمده بهدستهیه Mg 1-x )a( واحد سلول طول X )Å( 3 / 863 /1 3 / 863 /3 3 / 868 96 بهار 1 شماره یازدهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 62
همکاران و آفابزرگ نظری نسبت با که است 2 برابر اول به دوم قله شدت نسبت باشد. است معمول برای رفتار این دارد. همخوانی افزون است. جانشانی B موقعیت در Ni که میدهد نشان و مصرف مقدار / 3 برابر x تا Zr عنصر مقدار افزایش با این بر نتیجه با Zr حاوی ترکیب مطلوب کاهش است. بیشتر H 2 آنها دارد. همخوانی همکارانش و Tian پژوهش از بهدستآمده اکسیژن تحرکپذیری MgO-ZrO 2 سامانه در که دادند نشان ]14[. میشود نمونه بهتر کاهش به منجر که است زیاد شبکه )Mg 1-x ( تهیه نانوکاتالیستهای SEM تصویرهای 3 شکل / 5 با برابر x (D( و / 3 با برابر x (C( / 1 با برابر x (B( با برابر x (A( در Mg.7 Zr.3 نانوکاتالیست TEM تصویر ذرات که میدهد نشان تصویر این است. داده نشان 4 شکل خوبی بسیار یکنواختی از و است کروی شبه تهیه نمونه برخوردارند. Mg 1-x کلسینه برای TPR نمودارهای 5 شکل Mg 1-x تهیه کاتالیستی فعالیت بررسی حضور در فراوردهها بهره و دیاکسید کربن و متان تبدیل درصد فرایند در x متفاوت مقادیر ازای به Mg Zr NiO 1-x x 3 در 1:1 با برابر CH 4 /CO 2 خوراک نسبت با متان خشک تبدیل با است. داده نشان 6 شکل در 8 C تا 6 دمایی گستره متان تبدیل درصد که میدهد نشان نتیجهها شکل این به توجه هرچند مییابد. افزایش واکنش دمای افزایش با دیاکسید کربن و میتواند رفتار این است. دیاکسید کربن از کمتر متان تبدیل که H 2 بهره این بر افزون باشد. 2 واکنش در CO 2 مصرف بهدلیل یافته افزایش کاتالیست حضور در واکنش دمای افزایش با CO و این برای است. H 2 بهره از باالتر همواره CO بهره طرفی از است. دارد. جایگزین Zr مقدار به بستگی کاتالیستی فعالیت نمونهها ریز بهصورت نمونهها این فعالیت ترتیب x / 3 تا که بهگونهای Mg.7 Zr.3 نانوکاتالیست TEM تصویر 4 شکل Mg 1-x تهیه برخی TPR نمودارهای بررسی تهیه کاهشپذیری میزان بررسی بهمنظور TPR آزمون متفاوت وزنی نسبتهای با Mg 1-x ارایه 5 شکل در آمده بهدست نمودارهای شد. بهکارگرفته ساختار میشود دیده شکل در که همانگونه اند. در اول مرحله است. کاهیده ناحیه دو در Mg x-1 کاهش نشاندهنده که میدهد رخ 4 C تا 3 دمایی گستره تا 5 دمایی گستره در کاهش دوم مرحله است. Ni +2 به Ni +3 Ni به Ni +2 تبدیل بیانگر میتواند که گرفته صورت 6 C 96 بهار 1 شماره یازدهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 63
... Mg 1-x نانوکاتالیستهای شناسایی و سنتز میپذیرد. صورت گذشت با را CO و H 2 بهرههای و CO 2 و CH 4 تبدیل 7 شکل نشان Mg Zr NiO برای 75 C دمای در زمان 1-x x 3 تبدیل میشود مشاهده شکل این در که همانطور میدهد. زمان گذشت با CO و H 2 بهرههای و دیاکسید کربن و متان این خوب پایداری از حاکی که دارند را ثابت بهتقریب روندی است. گرفته بهکار زمانی بازه در نانوکاتالیستها بهدستآمدهدرحضورنانوکاتالیستهای H 2 همچنین نسبتCO / نشان شکل این است. داده نشان 8 شکل در تهیه نانوکاتالیستهای برای H 2 /CO نسبت که میدهد درحالیکه است 1 حدود x / 3 جانشانی بهازای Mg Zr NiO 1-x x 3 است: Mg.7 Zr.3 > Mg.9 Zr.1 > Mg Choque پژوهش نتیجههای با میتوان را بهدستآمده روند تشکیل فلزی نیکل به توجه با 2[. و ]19 کرد مقایسه در تشکیل اکسیژن حفرههای همچنین و H 2 بهوسیلهی که کاتالیستهایی در اکسیژن آسان انتقال MgO ZrO 2 سامانه رد میتواند که میگیرد صورت بهتر است جانشانی Zr آنها در 21[. و ]14 باشد داشته مؤثری نقش کاتالیستها نوع این شدن فعال Zr مقدار بیشتر افزایش با میشود مشاهده که همانگونه دیگری اکسیدهای تشکیل به منجر که نمونهها در ( / 5 با برابر )x کاتالیستی فعالیت نسبی افت میشود فاز کنار در )a( 1 8 )b( 1 8 X CH4 [%] 6 4 2 6 65 7 75 8 Reaction Temperature [ C] X= X=.1 X=.3 X=.5 X CO2 [%] 6 4 2 6 65 7 75 8 Reaction Temperature [ C] X= X=.1 X=.3 X=.5 )c( )d( 1 1 Y H2 [%] 8 6 4 2 6 65 7 75 8 X= X=.1 X=.3 X=.5 Y CO [%] 8 6 4 2 6 65 7 75 8 X= X=.1 X=.3 X=.5 Reaction Temperature [ C] Reaction Temperature [ C] متان خشک تبدیل فرایند در Mg x-1 حضور در واکنش دمای برحسب CO )d) و H 2 بهره )c) CO 2 (b) CH 4 )a) تبدیل درصد 6 شکل )1 / 1 با برابر CH 4 /CO 2 و 15 l/(h.g( با برابر WHSV( 96 بهار 1 شماره یازدهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 64
آفابزرگ و همکاران )a( )b( 1 1 8 8 X CH4 [%] 6 4 2 X= X=.1 X=.3 X=.5 X CO2 [%] 6 4 2 X= X=.1 X=.3 X=.5 2 7 12 Reaction Time[h] 2 7 12 Reaction Time [h] )c( )d( 1 1 8 8 Y H2 [%] 6 4 2 x= x=.1 x=.3 x=.5 Y CO [%] 6 4 2 X= X=.1 x=.3 x=.5 2 4 6 8 1 12 14 Reaction Time [h] 2 4 6 8 1 12 14 Reaction Time [h] Mg x-1 در فرایند تبدیل H 2 و )d) CO برحسب زمان واکنش در دمای 75 C در حضور )c) CO 2 بهره (b) CH 4 شکل 7 درصد تبدیل )a) CH 4 برابر با )1 / 1 /CO 2 خشک متان WHSV( برابر با l/(h.g( 15 و 1.8 این نسبت برای مقادیر باالتر اندکی کمتر از 1 است. بهعبارتدیگر میتوان نتیجه گرفت که واکنشهای 1 و 2 واکنشهای اصلی در این فرایند هستند. این نتیجهها نشان میدهد که ساختارهای H 2 /CO ratio.6.4.2 X= X=.1 X=.3 X=.5 برای تولید هیدروژن بیشتر بسیار مناسب هستند که این رفتار کاتالیستی با پژوهش جهانگیری و همکارانش همخوانی دارد ]12[. ل 8 نسبتهای نتیجهگیری بررسی الگوهای XRD نانوکاتالیستهای سنتز نشان میدهد که Zr در ساختار بلوری پروسکایت MgNiO3 تا x برابر / 4 بدون هیچگونه ناخالصی جانشانی است. تصویرهای نانوکاتالیستهای برحسب زمان واکن 2 4 6 8 1 12 14 Reaction Time [h] Mg 1-x H 2 نانوکاتالیستهای شکل 8 نسبتهای /CO برحسب زمان واکنش در فرایند تبدیل خشک متان CH 4 برابر با )1 / 1 /CO 2 WHSV( برابر با l/(h.g( 15 و نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال یازدهم شماره 1 بهار 96 65
... Mg 1-x سنتز و شناسایی نانوکاتالیستهای SEM و TEM نانوکاتالیستهای سنتز نشان میدهند که ذرات شبه کروی بوده و اندازه آنها در مقیاس نانو است. فعالیت کاتالیستی سنتز در فرایند تبدیل خشک متان با افزایش مقدار Zr تا x برابر با / 3 افزایش مییابد ولی افزایش زیاد مقدار (x Zr برابر با ( / 5 موجب افت فعالیت کاتالیست میشود. مراجع [1] Arandiyan, H.; Li, J.; Ma, L.; Hashemnejad, S.M.; Mirzaie, M.Z.; Chen, J.; Chan, H.; Liu, C.; Wang, C.; Chen, L.; Journal of Industrial and Engineering Chemistry,18, 213-2114, 212. [2] Liu, K.; Cui, Z.; Feltcher, T.H.; Hydrogen Syngas Production Purification Technologies, 156-178, 21. [3] Bedel, L.; Roger, A.C.; Estournes, C.; Kiennemann, A.; Catalysis. Today, 85, 27-218, 23. [4] Ferreira-Aparicio, P.; Guerrero-Ruiz.; Applied Catalysis A: General, 17, 177-187, 1998. [5] Khalesi, A.; Arandian, H.R.; Parvari, M.; Chinese Journal of Catalysis, 29, 96-968, 28. [6] Valderrama, G.; Kiennemann, A.; Goldwasser, M.R.; Journal of Power Sources, 195, 1765-1771, 21. [7] Osojnik Crnivec, I. G.; Djinovic, P.; Erjavec, B.; Ali Gurkaynak, M.; Chemical Engineering Journal, 27-28, 299-37, 212. [8] Gallego, G.S; Marin, J.C.; Batiot-Dupeyrat, C.; Barrault, J.; Mondragon, F.; Applied Catalysis A: General, 369, 97-13, 29. ]9[ جوان پور ش: خدادادی ع: نشریه دانشکده فنی - ۳33 ۳.۱۳۸۲ 327 [1] Jahangiri A.; Aghabozorg, H.R.; Pahlavanzadeh, H.; Towfighi, J.; International Journal of Chemical Reactor Engineering, 12, 1-1, 214. [11] Jahangiri A.; Aghabozorg, H.R.; Pahlananzadeh, H.; International Journal of Hydrogen Energy, 37, 9977-9984, 212. [12] Jahangiri A.; Pahlavanzadeh, H.; Aghabozorg, H.R.; International Journal of Hydrogen Energy, 38, 147-1416, 213. [13] Tian, X.; Zeng, Y.; Xiao, T.; Yang, C.; Wang, Y.; Zhang, S.; Microporous and Mesoporous Materials; 143, 357 361, 211 [14] Parvary, M.; Jazayeri, S. H.; Taeb, A.; Petit, C. Kiennemann, A.; Catalyst Communication, 2, 357-362, 21. [15] Talaie, N.; Hossaini Sadr, M.; Aghabozorg, H.R.; Zare, K.; Oriental Journal of Chemistry, 32, 2723-273, 216. [16] Clemy, M.B.; Barbos, M.; Ph. D thesis Química University. 29. [17] Shannon, R.D., Acta Crystallography, Section A, 32, 751-767, 1976. [18] Choque, V.; Homs, N.; Cicha-Szot, R.; Ramirez, P.; Catalysis Today, 142, 38 313. 29. [19] Choque, V.; Ramirez, P.; Molyneux, D.; Homs, N.; Catalysis Today, 149, 248 253, 21. [2] Djaidja, A.; Libs, S.; Kiennemann, A.; Barama, A.; Catalysis Today, 113, 194-2, 26. نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال یازدهم شماره 1 بهار 96 66
JARC Synthesis of specific ionic liquids by halide anion metathesis and comparison with acid-base neutralization method N. Talaie 1, H.R. Aghabozorg 2, *, M. Hossaini-Sadr 3 and K. Zare 4 1. PhD of Inorganic Chemistry, Faculty of science, Science and Research branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran 2. Prof. of Inorganic Chemistry, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran, Iran 3. Prof. of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry, Shahid Madani University of Azarbaijan, Tabriz, Iran 4. Prof. of Physical Chemistry, Department of Chemistry, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran Recieved: July 216, Revised: September 216, Accepted: October 216 Abstract: Mg 1-x perovskite nanocatalysts were synthesized by citrate sol-gel method. The synthesized samples were characterized by using X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), and inductively coupled plasma (ICP) techniques. Surface areas of the samples were measured by BET method. Morphology study of the nanocatalysts was performed using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM). The XRD patterns of the samples showed that Zr doping level was.4 for Mg 1-x. The SEM images showed that the synthesized particles were in nanoscale. The TPR analysis revealed that by increasing the amount of Zr up to x =.3 in the prepared samples, the hydrogen consumption was increased and reduction process became easy. The catalytic activity of the nanocatalysts was investigated in dry reforming of methane (DRM) with CO 2 and the obtained results indicated that in the presence of synthesized nanocatalysts, decreasing trend of H 2 /CO ratio was as below: Mg.7 Zr.3 > Mg.9 Zr.1 > Mg Keywords: Perovskite, Nanocatalyst, Zirconium, Dry reformig of methane, Synthesis gas *Corresponding author Email: aghabozorghr@ripi.ir Journal of Applied Research in Chemistry 11