Mechanizm tribokatalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego

• Autorzy: Kajdas C. , Karpińska A.

Warianty tytułu

EN

Mechanism of tribocatalytic formic acid decomposition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera przegląd światowej literatury związanej z mechanizmami katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego z ukierunkowaniem na inicjowanie reakcji rozkładu w wyniku tarcia oraz propozycję mechanizmu rozkładu kwasu mrówkowego inicjowanego elektronami o niskiej energii. Zasadnicza różnica między reakcją katalizy a reakcją tribokatalizy leży w sposobie inicjowania. Wiąże się z tym emisja termoelektronów i triboelektronów, które aktywują cząsteczki reagentów. Wspólnym mianownikiem wydaje się być hipoteza NIRAM (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), którą wykorzystano w celu zaproponowania nowego schematu mechanistycznego rozkładu kwasu mrówkowego na katalizatorze srebrowym. Wstępnym potwierdzeniem proponowanego mechanizmu mogą być wyniki badań dotyczące przebiegu reakcji syntezy dwutlenku węgla na palladzie i wody na platynie, wobec których podjęte zostały próby wyjaśnienia mechanizmu w oparciu o koncepcję NIRAM. Zaproponowany mechanizm przebiegu reakcji katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego wymaga potwierdzenia eksperymentalnego. Jednocześnie należałoby dokonać porównania procesów katalitycznych z reakcjami tribokatalitycznymi na różnych katalizatorach.

EN

Decomposition of formic acid proceeds on metals, for example on silver, to generate H2 and CO2. Some 40 years ago this reaction was used in the research carried out to determine an influence of defects and surface structure of a catalyst on the reaction course. The rate-determining slow step was presumed to be the simultaneous abstraction of the two hydrogen atoms from physically adsorbed, or weakly chemisorbed, formic acid molecule, and the transition state. ... This work attempts to link the mechanism of formie acid decomposition with the NIRAM approach (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), orientated towards interpretation of tribochemical reaction mechanisms. The NIRAM approach is based on the lowenergy electron emission process under friction conditions. Taking into account the above-mentioned mechanisms of formic acid decomposition and considering the most recent data concerning model calculations of the emission of thermal electrons.... As a preliminary confirmation of this mechanism we refer to the results of the research on two simple reactions: water synthesis from molecular hydrogen and molecular oxygen on a platinum catalyst initiated by heat and by friction and carbon dioxide synthesis reaction during rubbing of palladium against aluminum oxide. It is demonstrated that this mechanism also allows to account for results of work in which two types of active sites were suggested to be responsible for formie acid decomposition under scratching tests on steel. Proposed mechanism of formic acid decomposition requires experimental confirmation. Also a comparison needs to be madę between catalytic and tribocatalytic reactions on different catalysts. For that purpose a cooperation has been planned with Chiba Institute of Technology in Japan.

Słowa kluczowe

PL

kwas mrówkowy; tribochemia; tribokataliza; kataliza heterogeniczna; NIRAM; egzoelektrony

EN

formic acid; tribochemistry; tribocatalysis; heterogeneous catalysis; NIRAM; exoelectrons

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 2
• Strony: 125--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kajdas C.

• Centralne Laboratorium Naftowe, Al. Żwirki i Wigury 31, 02-091 Warszawa

autor

Karpińska A.

• Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Rafineryjnego, ul. Chemików 5, 09-411 Płock

Bibliografia

• 1. Kajdas C., Hiratsuka K., Borkowska A.: Kataliza i Tribokataliza, Tribologia 194 (2/2004) 11-25.
• 2. Bond G.C.: Heterogeneous Catalysis: Principles and Applications, Clarendon Press, Oxford 1987.
• 3. Kajdas C.: Tribochemistry, Tribology 2001 (eds. F. Franek, W.J. Bartz, A. Pauschitz), The Austrian Tribology Society, Vienna 2001, 39-46.
• 4. Schwetlick K.: Kinetyczne metody badania mechanizmów reakcji, Warszawa 1975.
• 5. Kirk-Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 5 Catalysis. USA, 1997.
• 6. Kajdas C., Borkowska A.: Mechanizm rozkładu kwasu mrówkowego na katalizatorze srebrowym, Materiały Zjazdowe XLVI Dorocznego Zjazdu PTChem i SiTPChem, Lublin, 15-18 września 2003, Tom II.
• 7. Kajdas C., Hiratsuka K., Hashimoto M.: Mechanism of Water Synthesis Under Pt/Pt Tribological System in Vacuum, CUN, Warszawa 2004.
• 8. Kajdas C.: On a Negative-Ion Concept of EP Action of Organo-Sulfur Compounds, ASLE Transactions 28 (1983) 21-30.
• 9. Kajdas C.: About an Ionic-Radical Concept of the Lubrication Mechanism of Alcohols, Wear 116 (1987) 167-180.
• 10. Kajdas C.: Importance of Anionic Reactive Intermediates for Lubrication Component Reactions with Friction Surfaces, Lubrication Science 6-3 (1994) 203-228.
• 11. Borkowska A.: Niektóre aspekty mechanistyczne katalizy heterogenicznej, Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Warszawska WBMiP w Płocku, sierpień 2004.
• 12. Mars P., Scholten J.J.F., Zwietering P., Adv. Catal. 14 (1963) 35.
• 13. Bagg J., Jaeger H., Sanders J.V.: The Influence of Defects and Surface Structure on the Catalytic Activity of Silver Films, Journal of Catalysis 2 (1963) 449-464.
• 14. Jaeger H.: The Influence of Orientation and Crystal Defects on the Catalytic Activity of Silver, Journal of Catalysis 9 (1967) 237-250.
• 15. Bond G.C.: Catalysis by Metals, New York 1962.
• 16. Mori S., Kawada T., Xu W.-C.: Tribochemical decomposition of formic acid on the nascent surfaces of steel formed by scratching, Applied Surface Science 108 (1997) 391-397.
• 17. Germain J.E.: Kataliza w układach niejednorodnych, Warszawa 1962.
• 18. Nowa Encyklopedia Powszechna PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996.
• 19. Vick B., Furey M.J., Kajdas C., An Examination of Thermionic Emission Due to Frictionally Generated Temperatures, Tribology Letters, 13 (2002) 147-153.
• 20. Hiratsuka K., Kazuya M., Sasada T.: Friction Catalysis in the Synthesis Reaction of H2O during Adhesive Wear, Proc. 33rd Japan Congr. Mater. Res. 33 (1990) 191-195.
• 21. Hiratsuka K., Kazuya M., Sasada T.: „Friction Catalysis in the Synthesis Reaction of CO2 during Adhesive Wear", Proc. 34th Japan Congr. Mater. Res. 34 (1990) 119-123.
• 22. Hiratsuka K., Kajdas C., Yoshida M.: Tribo-catalysis in the Synthesis Reaction of Carbon Dioxide, Tribology Transactions, vol. 47 no. 1 (January-March 2004) 89-93.