This paper considers mechanisms of catalytic hydrogen generation from formic acid aiming at developing a new more coherent one. The focus is on better understanding of formic acid decomposition processes from the view-point of both regular catalysis and tribo-catalysis. Basing on a hypothesis that tribocatalytic reaction is enhanced by exoelectron emission, it is assumed that both typical tribochemical reactions and catalytic reactions may be connected with the same driving force. Accordingly, catalytic processes, likewise tribochemical reactions should be governed by the NIRAM – approach. Applying this approach a mechanism is proposed for the reaction of formic acid decomposition, connecting tribochemical and heterogeneous tribocatalytic reactions.
PL
Praca rozpatruje mechanizmy katalitycznego generowania wodoru z kwasu mrówkowego w celu opracowania nowego, bardziej spójnego mechanizmu tej reakcji. Uwagę skupiono na lepszym zrozumieniu procesów rozkładu kwasu mrówkowego z punktu widzenia zarówno katalizy, jak i tribokatalizy. Bazując na hipotezie, że emisja egzoelektronów intensyfikuje reakcje tribokatalityczne, zakłada się, że zarówno reakcje tribochemiczne, jak i katalityczne mogą wiązać się z tą samą siłą napędową. Zatem reakcje katalityczne i reakcje tribochemiczne powinny przebiegać zgodnie z tym samym mechanizmem (NIRAM). Wykorzystując koncepcję NIRAM, zaproponowano mechanizm reakcji rozkładu kwasu mrówkowego, wiążący reakcje tribochemiczne i heterogeniczne reakcje tribokatalityczne.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca stanowi zwarty przegląd związku reakcji tribochemicznych z procesem katalizy i tribokatalizy. Zwykła reakcja chemiczna ma przebieg powolny. Reakcja katalityczna ma przebieg szybki. Katalizator w warunkach tarcia powoduje dalsze przyspieszenie reakcji. Powstaje zatem pytanie, co jest zasadniczą przyczyną, że katalizator w warunkach tarcia powoduje dalszy wzrost szybkości reakcji. Uzyskanie odpowiedzi na to pytanie jest celem tego artykułu, który ma również wskazać nowe podejście do mechanizmu katalizy heterogenicznej. Przypuszcza się, że zarówno typowe reakcje tribochemiczne, jak i reakcje katalityczne mogą wiązać się z tą samą siłą napędową, której wspólnym mianownikiem jest emisja egzoelektronów. Tak więc mogą one zachodzić zgodnie z mechanizmem NIRAM-HSAB. Mechanizm ten polega na inicjowaniu reakcji tribochemicznych za pomocą niskoenergetycznych elektronów (egzoelektronów) emitowanych w warunkach tarcia granicznego. Oddziałują one z cząsteczkami obecnymi w obszarze styku tarciowego, które wówczas dysocjują tworząc anion i rodnik lub anionorodnik. Te cząsteczki dają następnie początek wielu reakcjom chemicznym. Mechanizm ten wyjaśnia szereg specyficznych reakcji tribochemicznych. W ostatnich dwóch latach NIRAM został z powodzeniem zastosowany również do wyjaśnienia mechanizmu niektórych reakcji tribokatalitycznych. Przedstawiony w artykule przegląd wyników badań na przykładach reakcji syntezy wody i dwutlenku węgla umożliwia lepiej zrozumieć mechanizmy reakcji katalizy heterogenicznej. Jakkolwiek nie wszystkie aspekty tego zagadnienia zostały jeszcze poznane, to wydaje się być ono dobrym punktem wyjścia do dalszych badań i rozważań.
EN
A non-catalytic chemical reaction presented by an equation: A + B = AB is of rather slow rate. A catalytic reaction defined by equations: A + Xk1 (catalyst) = A Xk1 AXk1+B=AB + Xk1 is faster. A catalyst under friction conditions (Xk2) causes a future rise in the reaction rate: A + Xk2 (catalyst) = A Xk2 AXk2 + B=AB + Xk2 which is mentioned in relevant literature [L.4-6]. A question is therefore to be asked: what may be a main reason for which a catalyst under friction conditions (Xk2) causes a further rise in the reaction rate? The main objective of this paper is to find an answer to that question and to make an attempt to define a mechanism of heterogeneous catalysis. It is supposed, that from the view-point of reaction mechanism both catalytic processes and typical tribochemical reactions might relate to the same driving force- governed by the affect of the exoelectrons. It is therefore hypothesized that some heterogeneous catalytic processes proceed according to the NIRAM-HSAB approach similarly to tribochemical reactions. This mechanism consists in initiating of tribochemical reactions by low energy electrons (exoelectrons), which are emitted during boundary friction. They react with molecules present in rubbing contact area, which then dissociate forming an anion and a radical or negative-ion-radical. Those molecules then induce a lot of chemical reactions. This mechanism is supposed to govern many specific tribochemical reactions. For the last two years NIRAM has been successfully used to elucidate several tribocatalytic reactions. This concept may also be useful in explaining such heterogeneous catalytic processes as the synthesis reactions of water [L. 18] and carbon dioxide [L. 19]. Although not all aspects of this matter has been yet made clear, this concept seems to be a good starting point for further investigation and research.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The reduction of carbon dioxide to form methane was detected during rubbing of carbon steel/carbon steel and silver/carbon steel tribe-pairs. Carbon steel showed two wear modes, severe wearCaand mild wear. Compared to severe wear, mild wear mode exhibited much more reduction of carbon dioxide and generation of methane. The oxygen deficient structure of iron oxide, produced in the mild wear mode, played an important role in the reaction.
PL
Zaobserwowano redukcję dwutlenku węgla do metanu podczas tarcia w układach materiałowych par tarcia stal węglowa/stal węglowa i srebro/stal węglowa. Stwierdzono, że stal węglowa wykazuje dwa rodzaje zużycia: silne i umiarkowane. W porównaniu do zużywania silnego, podczas zużywania umiarkowanego występuje bardziej intensywna redukcja dwutlenku węgla do metanu. Deficyt tlenu w strukturze tlenku żelaza, powstały w warunkach umiarkowanego zużywania, odgrywa istotną rolę w reakcjach redukcji.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.