|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Золотосодержащие катализаторы на основе мезопористого оксида титана для селективного окисления CO в присутствии водородадипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Колесник И.В.
- Автор: Гордеева Корнелия Сергеевна
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2011
- Аннотация: Катализаторы, содержащие наночастицы золота, нанесенные на оксидные носители, обладают высокой активностью и селективностью в реакциях окисления. Одной из таких реакций является селективное окисление CO в присутствии водорода при 50- 110°C с целью очистки последнего после получения по реакции парового риформинга метана. Такая очистка необходима, так как CO отравляет платиновый катализатор, используемый в топливных элементах, в которых водород служит топливом. Наиболее активными, селективными и стабильными в условиях реакции являются катализаторы, состоящие из наночастиц золота размером менее 5 нм, нанесенных на оксиды титана церия или железа. Однако их селективность достигает лишь 60%, что связано с необходимостью регенерации центров активации кислорода, находящихся на поверхности оксидного носителя, при которой расходуется водород. Для решения этой проблемы в рамках квалификационной работы предложен подход, связанный с введением в состав катализатора Au/TiO2 дополнительных металлических компонентов: Ag, Cu и Pd. При этом предполагается, что повышение селективности биметаллических систем Au-M/TiO2 (где М= Ag, Cu, Pd) по сравнению с системой Au/TiO2 может быть обусловлено, изменением количества и природы активных центров таких катализаторов. Таким образом, целью данной работы является разработка методов получения высокоселективных катализаторов окисления СО в присутствии водорода на основе биметаллических частиц Au-Pd, Au-Ag и Au-Cu, нанесенных на мезопористый TiO2. Мезопористый TiO2 был получен темплатным методом синтеза путем гидролиза Ti(OiPr)4 в присутствии неионного ПАВ – триблоксополимера P123 в кислой среде (рН=2) с последующим отжигом при 250°C в токе кислорода для удаления темплата. Осаждение металлов на поверхность мезопористого TiO2 проводили при рН=5±0,1 и T=50°C из водных растворов [Au(NH3)3OH](NO3)2, AgNO3, Pd(NO3)2 и Cu(NO3)2 с последующей сублимационной сушкой и восстановлением в токе H2 при 140°С. Согласно данным низкотемпературной адсорбции азота, мезопористый TiO2 характеризуется высокой удельной площадью поверхности (270±10 м2/г), узким распределением пор по размерам и нанокристаллическими стенками пор диаметром 3,4±0,1 нм. По данным просвечивающей электронной микроскопии, образцы после нанесения и восстановления металлов (Au, Au-Pd, Au-Ag и Au-Cu), содержит частицы металлических фаз, средний размер которых не превышает 2 нм. В результате изучения образцов методом ИК-спектроскопии диффузного отражения было установлено, что адсорбция молекул СО может происходить с образованием линейных карбонилов Mδ-–СО и мостиковых карбонилов на поверхности наночастиц металла, что связано с малым размером частиц металлической фазы и высокой концентрацией кислородных вакансий в мезопористом TiO2. Измерение активности и селективности катализаторов в реакции селективного окисления СО в присутствии водорода (состав газовой смеси: 75% H2, 1% O2, 1% CO, 23% Не, T=50ºС) показало, что образец, содержащий палладий, обладает селективностью 14% и низкой каталитической активностью, что связано с наличием адсорбционных центров для водорода на его поверхности. Селективность образца Au- Ag/TiO2 превышает 95%, что вызвано дополнительной адсорбцией O2 на атомах серебра. Таким образом, введение серебра в состав катализаторов позволяет добиться высокой селективности в реакции окисления СО в присутствии водорода.
- Добавил в систему: Колесник Ирина Валерьевна