Исследование фехралевого носителя 313 Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. Вып



Download 0,52 Mb.
Pdf ko'rish
bet1/5
Sana12.03.2022
Hajmi0,52 Mb.
#491907
TuriИсследование
  1   2   3   4   5
Bog'liq
3- адабиёьт



’лтализаторы пиролиза метана: подготовка и исследование фехралевого носителя
313
Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. Вып. 2
У Д К 66.097.3.:547.211
КАТАЛИЗАТОРЫ ПИРОЛИЗА МЕТАНА: ПОДГОТОВКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
ФЕХРАЛЕВОГО НОСИТЕЛЯ
© С.С.Сигаева, П .Г.Цырульников, Д.А.Ш ляпин, Т.С.Дорофеева, Н.Н.Войтенко, 
В.И.Вершинин, Н.А.Давлеткильдеев, Г.Б.Кузнецов, СЛ.Канаш енко
Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, Омск 
Омский государственный университет им. Ф.М.Достоевского 
Hitachi High-Technologies, Москва
Поступило в Редакцию 9 апреля 2008 г.
Проведено исследование стадий приготовления фехралевого носителя для катализатора пиролиза
метана. С использованием атомно-силовой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии
с химическим анализом и рентгенофазового анализа поверхностного слоя исследован фехралевый но­
ситель после высокотемпературной (1000°С) обработки на воздухе. Изучены морфологические, хи­
мические и фазовые изменения на поверхности носителя. Предложен механизм формирования дис­
персной фазы a-.il 20 3 на поверхности фехраля.
В настоящее время большое значение приобретают 
рациональное использование углеводородных ресур­
сов и создание новых ресурсосберегающих и эколо­
гически чистых технологий. С экологической точки 
зрения метан является наиболее чистым природным 
энергоресурсом. В настоящее время в промышлен­
ности метан используется для получения энергии
а также для получения синтез-газа, водорода, гало- 
генопронзводных, HCN [1]. Резко возросший интерес 
к водородному топливу и его применению в транс­
портных средствах [2-4] обусловил актуальность 
проблемы получения и хранения водорода. Предпо­
лагается использовать водород для непосредствен­
ного сжигания в двигателях внутреннего сгорания, 
в виде добавок к органическому топливу, но глав­
ным образом для применения в топливных элементах. 
Электромобили на базе топливных элементов могут 
быть значительно экономичнее автомобилей с дви­
гателями внутреннего сгорания, кроме того, очевид­
ны его экологические преимущества: при сжигании 
водорода образуются лишь пары воды.
Чистый водород может быть получен, в частности, 
эндотермическим разложением метана (основной 
компонент природного газа) на соответствующих 
катализаторах, например на сплавах палладия [5]. 
Наиболее активны в этом процессе катализаторы 
на основе переходных металлов, в первую очередь 
Ni, Со и Fe, нанесенных на носители на базе А120 3 
или Si02 [6-8]. Общепризнанный механизм разложе­
ния метана - механизм карбидного цикла [7-12] -
предполагает первоначальное разложение метана 
на менее плотно упакованных гранях (100, 010) крис­
таллов металла, растворение до насыщения углерода 
в кристалле и выделение графитовых слоев на плот- 
ноупакованной qjann (111). Растущая углеродная 
нить может оторвать кристалл от носителя с выно­
сом его в межзеренное пространство. При последую­
щей окислительной регенерации катализатора дис­
персные частички металла (или образующегося ок­
сида) уносятся с потоком газа. Катализатор при 
этом разрушается.
Можно предположить, что использование термо­
стойких, цельнометаллических носителей с прочным 
поверхностным оксидным слоем, содержащим актив­
ные элементы, позволит получить новые катализа­
торы разложения метана, не только интересные в 
фундаментальном плане, но и выдерживающие по­
вторные регенерации. В данном исследовании в ка­
честве носителя был взят фехраль - сплав, исполь­
зуемый, в частности, в производстве металлических 
блоков для дожигания автовыхлопа.
Исходный фехралевый сплав обладает поверхностью, 
почти не имеющей адсорбционных центров. Это за­
трудняет нанесение никеля и других металлов под- 
группы железа на поверхность носителя. Использо­
вание фехраля в качестве носителя требует увеличе­
ния его удельной поверхности, создания соответст­
вующей морфологии и изменения состава поверх­
ностного слоя, что может быть достигнуто путем 
предварительной обработки.
Целью исследования была разработка способа и ус­
ловий обработки фехраля для развития его поверх­
ности, а также нзучиние морфологии и соответству­
ющих фазовых превращений на поверхности фехраля.
Экспериментальная часть
Исходным материалом служила проволока диамет­
ром 0.25 мм из фехралевого сплава марки X 23 Ю5 Т 
(изготовитель 
ОАО 
«Металлургический 
завод 
«Электросталь»). По ГОСТ 12766 1-90 данный сплав


314
Сигаееа С.С. и сз
на основе железа содержит (мас%): Сг - 22-24, А1 - 5 
5.8, а также примеси Ni - до 0.6, Ti и Si - до 0.5, Мп -
до 0.3, Са и Се - до 0.1, С - до 0.05, Р - до 0.03, S -
до 0.015.
Обработка носителя включала несколько операций: 
проволоку нарезали на отрезки длиной 0.3-1 см, 
обезжиривали промыванием в ацетоне и прокалива­
ли на воздухе в муфельной печи при 1000°С, посколь­
ку предварительными экспериментами было установ­
лено, что эта температура оптимальна с точки зре­
ния глубины изменений в поверхностном слое и его 
прочности. Время прокаливания варьировали от 2 до 
21 ч, до и после прокаливания образцы взвешивали. 
Затем 10-15 г прокаленного носителя в кварцевом 
реакторе помещали в трубчатую муфельную печь 
и восстанавливали при 700°С в токе водорода в те­
чение 2 ч перед испытанием в пиролизе метана.
Для исследования фазовых превращений при термо­
обработке носителя поверхностный слой прокален­
ных и исходных образцов механически отделяли, а 
затем исследовали его фазовый состав методом по­
рошковой дифрактометрии на спекгрометре ДРОН-3 
с использованием Си^-излучения.
Исходный носитель и готовый катализатор исследо­
вали методом атомно-силовой микроскопии (ACM). 
Для этого из фехралевой проволоки в пресс-форме 
под давлением 160 агм изготавливали таблетки диа­
метром 10 мм и высотой 0.5-1 мм. Таблетки шлифо­
вали наждачной бумагой, полировали пастой ГОИ
обезжиривали и подвергали такой же обработке, как 
и образцы проволоки, т.е. прокаливали на воздухе 
при 1000°С и восстанавливали в токе водорода при 
700°С. Затем проводили микроскопическое исследо­
вание образцов на приборе СЗМ Solver PRO с ис­
пользованием зондового датчика NSG01. Те же об­
разцы исследовали методом сканирующей электрон­
ной микроскопии. При этом использовали электрон­
ный микроскоп S3400N с приставкой для химичес­
кого анализа фирмы «tachi High-Technologies».
По данным рентгенофазового анализа 

Download 0,52 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4   5




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish