LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез і дослідження складних оксидних систем на основі діоксиду цирконію та цеолітів як каталізаторів СКВ-процесу

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ ІМ. Л. В. ПИСАРЖЕВСЬКОГО






МИРОНЮК ТЕТЯНА ВАЛЕНТИНІВНА



УДК 541.128.13



СИНТЕЗ І ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДНИХ ОКСИДНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ ДІОКСИДУ ЦИРКОНІЮ ТА ЦЕОЛІТІВ ЯК КАТАЛІЗАТОРІВ СКВ-ПРОЦЕСУ



02.00.15 – хімічна кінетика і каталіз







Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук







Київ - 2002


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізичної хімії імені Л.В.Писаржевського Національної Академії наук України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Oрлик Світлана Микитівна,

Інститут фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського

НАН України, завідувач відділу


Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Патриляк Казимир Іванович

Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії

НАН України, завідувач відділу



кандидат хімічних наук

Терещенко Ганна Дмитрівна

Інститут газу НАН України,

провідний науковий співробітник


Провідна установа:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" МОН України.


Захист відбудеться 17.12.2002 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.190.01 в Інституті фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАН України за адресою: 03039, Київ-39, проспект Науки, 31.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАН України, 03039, Київ-39, проспект Науки, 31.




Автореферат розісланий 15.11.2002 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Бобонич Ф.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Оксиди азоту NOx - одні з найнебезпечніших забруднювачів атмосфери, які призводять до утворення кислотних дощів, смогу, "парникового ефекту". Емісія оксидів азоту в атмосферу складає 30 млн тонн на рік, більша частина з них має антропогенне походження. Тому проблема захисту довкілля набула значної гостроти і потребує заходів щодо зменшення викидів NOx.

Одним з найбільш ефективних методів знешкодження викидних газів від оксидів азоту є каталітичне відновлення різними відновниками (СО, CnHm), для кисеньвмісних газів - селективне каталітичне відновлення (СКВ-процес), при цьому забезпечується комплексність очистки.

На сьогодні промислові установки по очистці викидних, зокрема димових, газів діють в Японії, Німеччині, США. В Україні, як і в країнах СНД не проводиться глибока очистка газових викидів ТЕС і очистка автомобільних викидів. Отже, на сьогодні питання розробки каталізаторів для екологічних цілей є життєвоважливим для України. Незважаючи на значну кількість запатентованих цеолітних каталізаторів, дотепер відсутнє їх промислове застосування в СКВ NOx вуглеводнями. Альтернативою цеолітним системам є оксидні, серед яких діоксид цирконію привертає особливу увагу завдяки високим термомеханічним та абразивним характеристикам, а також широкому спектру кислотних властивостей його модифікованих форм.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планами відомчої тематики НАН України "Розробка фізико-хімічних засад створення функціональних матеріалів на основі мезопористих молекулярних сит" (№ держреєстрації 019U006584), "Розробка каталізаторів нового покоління для знешкодження токсичних газових викидів" (№ держреєстрації 0100U006232); за проектом Державного фонду фундаментальних досліджень (по напрямку 6. Проблеми навколишнього середовища) 6.4/182 "Механізм впливу сірчаних сполук на процес СКB оксидів азоту вуглеводнями на металцеолітних каталізаторах" (№ держреєстрації 0197U019585); за проектом 3.6. "Розробка сіркостійких цеолітних каталізаторів для селективного відновлення оксидів азоту вуглеводнями (СКB-процес)" (№ держреєстрації 0101U000016) багатогалузевої н/т програми НАНУ та Мінпромполітики України "Нові хімічні речовини і матеріали малотоннажного виробництва для заміни імпортованих".

Мета і задачі дослідження. Розробка каталізаторів на основі діоксиду цирконію та цеолітів для процесу селективного каталітичного відновлення оксидів азоту (NOx) вуглеводнями. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: 1) синтезувати каталітичні системи на основі цеолітів і діоксиду цирконію та вивчити вплив умов синтезу і модифікування оксидами перехідних металів та промотування родієм на фізико-хімічні характеристики каталізаторів; 2)дослідити каталітичні властивості отриманих систем в процесі СКВ; 3) для з'ясування природи активних центрів вивчити кислотні властивості поверхні каталізаторів та соадсорбцію реагентів і встановити можливий механізм перебігу процесу відновлення NOx вуглеводнями.

Об'єкт дослідження: каталізатори на основі цеолітів і діоксиду цирконію для селективного відновлення оксидів азоту легкими вуглеводнями С1-С4.

Предмет дослідження: синтез і дослідження складних оксидних систем на основі діоксиду цирконію та природних і синтетичних цеолітів як каталізаторів СКВ-процесу.

Методи дослідження: кінетичний метод дослідження гетерогенних каталізаторів з хроматографічним контролем продуктів, рентгено-фазовий аналіз; методи термопрограмованої десорбції аміаку, ІЧ-спектроскопії, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, електронної мікроскопії.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено, що допування Н-форм цеолітів (пентасилів і морденітів) катіонами лужно-земельних металів і магнію значно підвищує їх активність в СКВ-процесі і стійкість до дії діоксиду сірки, на основі чого розроблено і запатентовано активні сірчаностійкі каталізатори.

Методом ІЧ-спектроскопії вперше показано, що при модифікуванні діоксиду цирконію оксидами перехідних металів (зокрема Cr2O3) з'являються бренстедівські кислотні центри (В-центри), які мають визначальну роль в процесі селективного каталітичного відновлення монооксиду азоту нижчими вуглеводнями як центри активації вуглеводню-відновника.

Виявлена неадитивність каталітичних властивостей бінарних систем (цеоліт-ZrO2 та ZrO2-СаНЦВК) в залежності від складу носія, що може свідчити про взаємодію компонентів каталізатора з утворенням нових активних центрів.

Вперше встановлено за допомогою методів термопрограмованої десорбції