Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Elementary steps in heterogeneous catalysis: The basis for environmental chemistry

Ertl G., Zielińska M., Rajfur M., Wacławek M.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2017

|

R. 22, NR 1-2

11--41

EN

Catalysis is an alternative way for reaching an immediate formation of a product, because of a lower energy barrier (between the molecules and the catalysts). Heterogeneous catalysis comprises the acceleration of a chemical reaction through interaction of the molecules involved with the surface of a solid. It is a discipline, which involves all the different aspects of chemistry: inorganic and analytical chemistry in order to characterize the catalysts and the forms of these catalysts. The industrial chemistry puts all these things together to understand the solid chemical handling, chemical reaction and energy engineering and the heat and mass transfer in these catalytic processes. Very often there are more than one, but several products, then the role of the catalyst is not so much related to activity, but to selectivity. The underlying elementary steps can now be investigated down to the atomic scale as will be illustrated mainly with two examples: the oxidation of carbon monoxide (car exhaust catalyst) and the synthesis of ammonia (the basis for nitrogen fertilizer). There is a huge market for the catalysts themselves despite of their high costs. A large fraction is used for petroleum refineries, automotive and industrial cleaning processes. The catalytic processes is a wide field and there are still many problems concerning energy conservation and energy transformation, so there is much to do in the future.

PL

Kataliza stała się obecnie alternatywnym sposobem na natychmiastowe tworzenie produktu chemicznego z uwagi na niższą barierę energetyczną (między cząsteczkami a katalizatorami). Kataliza heterogenna obejmuje przyspieszenie reakcji chemicznej poprzez oddziaływanie cząsteczek związanych z powierzchnią ciała stałego. Jest to dyscyplina, która obejmuje różne aspekty chemii: chemię nieorganiczną i analityczną w celu scharakteryzowania katalizatorów i form tych katalizatorów. Chemia przemysłowa następnie łączy te wszystkie zagadnienia razem, aby zrozumieć chemiczną manipulację ciał stałych, reakcję chemiczną i inżynierię energetyczną oraz przenoszenie ciepła i masy w tych procesach katalitycznych. Bardzo często tworzy się nie jeden, lecz kilka produktów, wtedy rola katalizatora nie jest tak bardzo związana z aktywnością, ale z selektywnością. Podstawowe etapy można teraz zbadać w skali atomowej, co będzie zilustrowane głównie dwoma przykładami: utlenianiem tlenku węgla (katalizator spalin samochodowych) i syntezą amoniaku (podstawa nawozu azotowego). Istnieje ogromny rynek katalizatorów pomimo wysokich ich kosztów. Duża ich część jest stosowana w samochodach, w rafineriach ropy naftowej i przemysłowych procesach czyszczenia. Procesy katalityczne stanowią szeroki obszar badań i nadal istnieją liczne problemy związane z oszczędzaniem i transformacją energii.

2

Porównanie właściwości katalizatorów Pt/TiO2 i Pt/SnO2 w reakcji utleniania CO w obecności H2

Kocemba I., Chylak I., Rynkowski J.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

737-740

PL

Porównano właściwości katalizatorów platynowych naniesionych na SnO2 i TiO2 oraz samych nośników w reakcji selektywnego utleniania tlenku węgla w obecności wodoru, PROX (preferential oxidation). Stwierdzono, że próbki 1% Pt/SnO2 i 1% Pt/TiO2 wykazują porównywalną aktywność katalityczną w reakcji utleniania CO, przy czym aktywność katalizatorów oraz samych nośników jest wyraźnie większa, jeśli w mieszaninie reakcyjnej obecny jest wodór. Zaproponowano mechanizm reakcji, w oparciu o podatność nośników na redukcję oraz stopień zdyspergowania fazy metalicznej.

EN

The 1% Pt/TiO2 (50 m2/g) was comparable to 1% Pt/SnO2 (8.7 m2/g) in activity and both were more active than the 5.7% Pt catalysts. Hydrogen added, 5%, to the reaction mixt., 2.2% CO + 2.3% O2 in He, made the catalysts and the supports more active A reaction mechanism was suggested, based on the reducibility and deg. of dispersion of the metal phase.

3

Porównanie aktywności nośnikowych katalizatorów złotowych Au/Fe2O3, Au/TiO2, Au/Al2O3 w reakcji utleniania CO tlenem

Kaczmarek E., Ignaczak W., Jóźwiak W. K.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

734-736

PL

Zbadano i porównano aktywność katalizatorów złotowych naniesionych na Fe2O3, TiO2 i Al2O3 o zawartości fazy metalicznej 0,5–10%. Katalizatory otrzymano metodami impregnacji nośnika wodnym roztworem HAuCl4, strącania poprzez osadzanie (prec–dep) oraz współstrącania. Aktywność katalizatorów określono w reakcji utleniania CO tlenem w reaktorze przepływowym. W celu zbadania składu fazowego układów katalitycznych przeprowadzono badania XRD. Konwersję CO na katalizatorach Au/nośnik uszeregowano wg malejącej aktywności: Fe2O3 > TiO2 > Al2O3. Odnotowano również znaczący wpływ alkaliów (Na, K), powodujących obniżenie temperatury reakcji nawet o 200°C.

EN

Activity of 0.5–10% Au/Fe2O3 or /TiO2 or /Al2O3 catalysts prepd. by impregnation (with aq. HAuCl4), co-pptn., or deposition–pptn., was studied in oxidn. of 3% CO with 6% O2 in He in a flow reactor at –80 to 500°C. The conversion/ catalyst activity fell in the descending support order: Fe2O3 > TiO2 > Al2O3. Alkalis (10% KOH) activated low-activity catalysts and also reduced the reaction temp. by as much as 200oC. The copptd. and the deposited (with urea as additive) catalysts were superior (Au crystallites < 5 nm) to the impregnated catalysts. Pptn. agents affected the conversion deg. in the descending order: KOH > Na2CO3 (NaBH4) > Na2CO3 > NH3.

4

Nośnikowe katalizatory złotowe i rutenowe w reakcji utleniania tlenku węgla tlenem i parą wodną

Jóźwiak W. K., Kaczmarek E., Maniecki T. P., Basińska A.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

729-733

PL

Przedmiotem pracy było porównanie katalizatorów złotowych i rutenowych w reakcjach utleniania tlenku węgla tlenem i parą wodną. Określono wpływ rodzaju metalu szlachetnego (Ru, Rh, Pd, Ir, Pt i Au) oraz nośnika (SiO2, Al2O3, Cr2O3 i Fe2O3), metody i warunków preparatyki nośnikowych katalizatorów oraz dodatku alkaliów na ich właściwości fizykochemiczne i katalityczne w reakcjach utleniania tlenku węgla tlenem lub parą wodną. Do badań zastosowano następujące techniki eksperymentalne: XRD, TG–DTA–MS, TPR i TOF–SIMS oraz testy katalityczne. Wpływ rodzaju metalu naniesionego na powierzchnię Fe2O3 na aktywność w reakcji CO + H2O CO2 + H2 obrazuje szereg malejący: Ru = ~ Rh > Pt > Ir > Pd > Au. Wpływ rodzaju nośnika na aktywność katalizatorów Ru/nośnik przejawiał się następująco: (Na,K)Fe2O3 > Fe2O3 > Cr2O3 > Al2O3 = ~ SiO2 = ~ 0, natomiast dla katalizatorów Au/nośnik w reakcji CO+1/2O2 CO2 zmieniał się w szeregu: (Na, K) Fe2O3 > Fe2O3 > TiO2 > Al2O3. Znaczące efekty promujące aktywność katalizatorów wynikają z obecności alkaliów – jonów sodowych i potasowych

EN

The activity of the Fe2O3-supported 0.5–5.0% transition group metal catalysts in the water gas shift reaction ((3:6:91 v/v) CO–O2–He, H2O/CO = 1.7 by moles, -80–500oC) fell in the descending order: Ru ~ Rh > Pt > Ir > Pd > Au. In the Ru and the Au catalysts, supports suppressed the activity in the following orders: (Na, K)/Fe2O3 > Fe2O3 > Cr2O3 > Al2O3 = ~ SiO2 = ~ 0 (inactive catalysts) and (Na, K)/Fe2O3 > Fe2O3 > TiO2 > Al2O3, resp. Na and K (3.6% K) enhanced the activity to yield 50–80% CO conversions. Active centers included Ru⁰ and redox Fe2+-Fe3+ of magnetite Fe3O4. Support’s redn., 3Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2, is prerequiste for Ru/K/Fe2O3 to be active. Similarly, dehydroxylation of the K-coated Fe2O3 surface, 2Fe-OH Fe3+-O + Fe2+ + Vo + H2O, is essential for Au/K/Fe2O3 to be active.

5

CO oxidation over the Au catalyst - the state of art

Dobrosz I., Kocemba I., Rynkowski J.M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2005

|

Vol. 7, nr 3

27-34

EN

Gold catalysts have recently been attracting rapidly growing interest due to their potential applications to many reactions, of both industrial and environmental importance. The oxidation of CO is one of the significant reactions. This article presents an overview of the recent study on more important factors that determine the catalytic activity of supported gold catalysts in CO oxidation reaction, with an emphasis on those that provide some information on the underlying chemistry. The criteria that must be met before high catalytic activity can be obtained, and the extreme sensitivity of the final catalyst to all stages of its preparation and treatment before use, are summarized. The influence of the preparation method, the size of the gold particle, the nature of the support and the effect of chloride on the catalysts performance as well as a conclusive analysis of the mechanism of CO oxidation over supported gold catalysts were presented.