Synteza katalizatorów podstawy

background image

Synteza katalizatorów

Synteza katalizatorów

Synteza katalizatorów

Synteza katalizatorów

Katalizatory jednofazowe

Katalizatory jednofazowe

Katalizatory nośnikowe

Katalizatory nośnikowe

background image

Kataliza

to zjawisko polegające na zwiększeniu

szybkości reakcji chemicznej lub też skierowaniu jej
do wybranego produktu w obecności niewielkich
ilości substancji zwanej

katalizatorem

.

background image

Kataliza, katalizator



Produkty

E

n

e

rg

ia

Reakcja

Substraty



background image

Kataliza, katalizator



Produkty

E

n

e

rg

ia

Reakcja

Substraty



2 SO

2

+ O

2

= 2 SO

3

bez katalizatora – ΔE = 251 kJ/mol

z katalizatorem - ΔE

k

=

63 kJ/mol

background image

Kataliza, katalizator



Produkty

E

n

e

rg

ia

Reakcja

Substraty



2 SO

2

+ O

2

= 2 SO

3

bez katalizatora – ΔE = 251 kJ/mol

z katalizatorem - ΔE

k

=

63 kJ/mol

R

k

/R = 5.13* 10

12

(!!!)

background image

Kataliza, katalizator



Produkty

E

n

e

rg

ia

Reakcja

Substraty



2 SO

2

+ O

2

= 2 SO

3

bez katalizatora – ΔE = 251 kJ/mol

z katalizatorem - ΔE

k

=

63 kJ/mol

R

k

/R = 5.13* 10

12

(!!!)

N

2

NO

2

NH

3

+ O

2

N

2

O

NO

+ H

2

O

background image

N

2

NO

2

NH

3

+ O

2

N

2

O

NO

+ H

2

O

Kataliza, katalizator



Produkty

E

n

e

rg

ia

Reakcja

Substraty



2 SO

2

+ O

2

= 2 SO

3

bez katalizatora – ΔE = 251 kJ/mol

z katalizatorem - ΔE

k

=

63 kJ/mol

R

k

/R = 5.13* 10

12

(!!!)

Katalizator: Pt-Rh

background image

Katalizatory

jednofazowe

• Pojedyncze metale lub tlenki

metali

• Układy mieszanych tlenków
• Stopy

background image

Katalizatory

jednofazowe

M1M2(OH)

x

Prekursor fazy aktywnej:

np.
Ni(NO

3

)

2

→NiO

Ni(NO

3

)

2

+Al(NO

3

)

3

→Ni-Al-O

Czynnik strącający:
np. NH

3

Zwykle unikamy chlorków,
i siarczanów

background image

Katalizatory jednofazowe

Separacja od roztworu

filtracja/dekantacja etc

Suszenie

T~80-150°C

Kaclynacja

T~400-600°C

Redukcja

np. H

2

M1M2(OH)

x

Forma tlenkowa

M1M2O

y

wariant alternatywny

Forma metaliczna
M1 metal +M2O

z

M1M2 - metale

background image

Katalizatory jednofazowe –

charakterystyka

fizykochemiczna

• Skład chemiczny objętościowy –

XRF, EPMA, ICP etc.

• Skład chemiczny powierzchniowy

- XPS

• Powierzchnia właściwa (BET, Langmuira), porowatość,

struktura porowata etc. –

Niskotemperaturowa sorpcja N

2

(Ar)

• Struktura (identyfikacja faz), skład fazowy, wielkość

krystalitów poszczególnych faz

– XRD

• Redukowalność/utlenianie (Centra Redox)

– TPRed, TPOx

• Powierzchniowe własności kwasowo-zasadowe

– NH

3

, CO

2

-

TPD, reakcje testowe

background image

Katalizatory nośnikowe

Faza aktywna:

Metale; tlenki, siarczki metali

Nośnik:

SiO

2

(np. mezoporowata krzemionka)

Al

2

O

3

(-, -)

TiO

2

ZrO

2

MgO
ZnO
Zeolity
etc.

background image

Katalizatory nośnikowe

-faza aktywna

izolowane jony lub atomy

warstwa (monowarstwa)

klastery metalu, tlenku metalu

dwie fazy w kontakcie

background image

Katalizatory nośnikowe

-metody nanoszenia fazy

aktywnej

Wymiana jonowa

(nośnik musi posiadać własności

jonowymienne – np. zeolity, montmorylonity, materiały
hydrotalkitowe);

Impregnacja;

Grafting;

Napylanie.

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

Na

+

Na

+

Ag

+

Ag

+

Ag

+

Ag

+

Ag

+

Ag

+

Zeolit A

forma sodowa

Zeolit A

modyfikowany srebrem

Własności:

-Nośnik musi wykazywać własności jonowymienne;

-Zwykle wysoki stopień dyspersji wprowadzonej fazy aktywnej;

-Ograniczone możliwści sterowania zawartością fazy aktywnej.

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

Czy można wprowadzić jony na powierzchnię

nośnika nie wykazującego obecności własności

jonowymiennych?

Czy można wygenerować własności

jonowymienne?

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

• Krzemionka – SiO

2

– nie wykazuje własności jonowymiennych

OH

OH OH

OH

OH

OH

OH

OH

2

+

OH

OH

2

+

OH

OH

2

+

O

-

OH

O

-

OH

O

-

OH

pH < 2

pH > 3

Punkt izoelektryczny (IEP, PZC) – przejście pomiędzy tymi formami

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

OH

OH

2

+

OH

OH

2

+

OH

OH

2

+

O

-

OH

O

-

OH

O

-

OH

Adsorpcja anionów np.
CrO

4

2-

, [PtCl

6

]

2-

Adsorpcja kationów np.
Cr

3+

, [Pt(NH

3

)

4

]

2+

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

Punkt izoelektryczny

0

14

MgO - 12

-Al

2

O

3

– 7-8

SiO

2

– 2-3

TiO

2

(anataz) – 6,5

pH

background image

Wymiana Jonowa

Suszenie

T~80-150°C

Kaclynacja

T~400-600°C

Redukcja

np. H

2

wariant alternatywny

Katalizatory nośnikowe

-metoda wymiany jonowej

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda impregnacyjna

Nośnik (np. Al

2

O

3

)

impregnacja

np.r-r

Cu(NO

3

)

2

Nośnik + r-r

(np. Al

2

O

3

+ Cu(NO

3

)

2

)

Nośnik + prekursor

fazy aktywnej

(np. Al

2

O

3

+ Cu(NO

3

)

2

)

Suszenie

Kalcynacja

MOx/Nośnik

(Katalizator)

(np. CuO/Al

2

O

3

)

Redukcja (alternatywnie)

M/Nośnik

(Katalizator)

(np. Cu/Al

2

O

3

)

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda impregnacyjna

Zawartość metalu (tlenu metalu) osadzonego na nośniku zależy

od:

• Stężenia roztworu prekursora (np. Cu(NO

3

)

2

);

• Pojemności sorpcyjnej nośnika;

Pojemność sorpcyjna – ilość rozpuszczalnika (roztworu prekursora) konieczna
do wypełnienia porów nośnika.

background image

Własności katalizatorów uzyskanych metodą impregnacyjną:

• Prosta synteza – nie wymaga specjalnych własności nośnika
• Duży zakres ilości wprowadzanej fazy aktywnej

• Duża niejednorodność form wprowadzonej fazy aktywnej

(izolowane kationy, formy oligomeryczne, krystality)

• W przypadku wprowadzenia znacznych ilości fazy aktywnej

spodziewany duży spadek powierzchni właściwej i
porowatości.

Katalizatory nośnikowe

-metoda impregnacyjna

background image

Katalizatory nośnikowe

-metoda graftingu

OH

OH OH

OH

OH

OH

OH

OH O

OH

OH

OH

MeL

n

MeL

n-1

HL

Krzemionka – SiO

2

background image

Molceular Designed Dispersion MDD

L.Chmielarz, P.Kuśtrowski, R.Dziembaj, P.Cool, E.F.Vansant, Applied Catalysis B: Environmental, 62 (2006) 369-380

background image

Grafting

Suszenie

T~80-150°C

Kaclynacja

T~400-600°C

Redukcja

np. H

2

wariant alternatywny

Katalizatory nośnikowe

-metoda graftingu

Atmosfera

sucha/beztlenowa (?)

background image

Własności katalizatorów uzyskanych metodą graftingu:

• Zwykle bardzo duże rozproszenie fazy aktywnej na

powierzchni nośnika (duża dyspersja fazy aktywnej)

• Duża jednorodność form wprowadzonej fazy aktywnej

(izolowane kationy (atomy), formy oligomeryczne)

• Zwykle mały spadek powierzchni właściwej nawet przy

wprowadzeniu znacznych ilości fazy aktywnej

• Skomplikowana synteza – kosztowne odczynniki, specjalna

aparatura (atmosfera sucha/beztlenowa) – małe szanse na
aplikacje przemysłowe

Katalizatory nośnikowe

-metoda graftingu

background image

Katalizatory nośnikowe –

charakterystyka

fizykochemiczna

• Skład chemiczny objętościowy –

XRF, EPMA, ICP etc.

• Skład chemiczny powierzchniowy

- XPS

• Powierzchnia właściwa (BET, Langmuira), porowatość, struktura

porowata etc. –

Niskotemperaturowa sorpcja N

2

(Ar)

• Struktura (identyfikacja faz), skład fazowy, wielkość krystalitów

poszczególnych faz

– XRD, UV-vis-DRS, chemisorpcja O

2

lub H

2

• Morfologia

- TEM, SEM

• Redukowalność/utlenianie (centra redox)

– TPRed, TPOx

• Powierzchniowe własności kwasowo-zasadowe

– NH

3

, CO

2

-TPD,

reakcje testowe

• Badania natury chremicznej zaadsorbowanych kompleksów

metaloorganicznych

– FT-IR, Raman, NMR etc.


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Kataliza podstawy IIIR
Synteza katalizatorow plan2011, Synteza katalizatorów
06 Podstawy syntezy polimerówid 6357 ppt
Synteza octanu n-butylu, Biotechnologia PWR, Semestr 3, Podstawy chemii organicznej - Laboratorium (
podstawy finansow synteza, Finanse Ostaszewski
Analiza i synteza kombinacyjnych układów logicznych, PWr W9 Energetyka stopień inż, III Semestr, Pod
Podstawy Chemii Fizycznej KATALIZA
06 Podstawy syntezy polimerówid 6357 ppt
ENZYMY KATALIZU JĄCE REA KCJE SYNTEZY SACHAROZY
Podstawowe zasady udzielania pomocy przedlekarskiej rany i krwotoki
Farmakologia pokazy, Podstawy Farmakologii Ogólnej (W1)
Podstawy fizyczne
CZLOWIEK I CHOROBA – PODSTAWOWE REAKCJE NA
Podstawy elektroniki i miernictwa2
podstawy konkurencyjnosci
KOROZJA PODSTAWY TEORETYCZNE I SPOSOBY ZAPOBIEGANIA
PODSTAWOWE ZABIEGI RESUSCYTACYJNE (BLS) U DZIECI

więcej podobnych podstron