تأثیر نسبت اوره به نیترات در سنتز احتراقی نانوکاتالیست CuO/ZnO/Al2O3 برای استفاده در تولید هیدروژن از متانول

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 3، دوره 10، شماره 1، خرداد 1395، صفحه 13-22   

نویسندگان

رضا شکرانی¹؛ محمد حقیقی^{* 2}؛ حسین عجمین¹؛ مظفر عبدالهی‌فر³

¹دانشجوی دکترای مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات رآکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

²دانشیار مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات رآکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

³کارشناس ارشد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات رآکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

چکیده

نانوکاتالیست CuO/ZnO/Al2O3 به وسیله‌ی روش سنتز احتراقی اوره- نیترات با دو نسبت متفاوت اوره به نیترات 1 و 2 تهیه شدند. نانوکاتالیست‌های سنتزی در فرایند تبدیل متانول در حضور بخار آب برای تولید هیدروژن مورد ارزیابی قرار گرفتند. ویژگی فیزیکی و شیمیایی نمونه‌های سنتزی با استفاده از روش‌های XRD ،FESEM ،BET و FTIR بررسی شدند. نتیجه‌های به دست آمده از EDX و FESEM وجود ذرات پراکنده تر و ریزتر در سطح نمونه با نسبت U/N برابر با 1 را نشان دادند. نتیجه‌های BET نشان داد که با افزایش مقدار اوره مساحت سطح ویژه افزایش یافته است ارزیابی‌هایی عملکرد کاتالیستی در فرایند تبدیل متانول با بخار آب نیز نشان داد که نانوکاتالیست با نسبت U/N برابر با 1 هم در تبدیل بالای متانول و هم در تولید اندک CO عملکرد بهتری از خود نشان داده است. در ارزیابی پایداری نیز این کاتالیست به مدت 30 ساعت در فرایند پایدار ماند.

کلیدواژه‌ها

اوره؛ سنتز احتراقی؛ نانوکاتالیست CuO/ZnO/Al2O3؛ تبدیل متانول؛ هیدروژن

مراجع

[1] Rodríguez, R.A., Virguez, E.A., Rodríguez, P.A., Behrentz, E., Transportation Research Part D: Transport and Environment, 43, 192-206, 2016.
[2] Ghadikolaei, M.A., Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 1440-1495, 2016.
[3] Cao, X., Yao, Z., Shen, X., Ye, Y., Jiang, X., Atmospheric Environment, 124, Part B, 146-155, 2016.
[4] Speder, J., Zana, A., Arenz, M., Catalysis Today, 262, 82-89, 2016.
[5] Pătru, A., Rabis, A., Temmel, S.E., Kotz, R., Schmidt, T.J., Catalysis Today, 262, 161-169, 2016.
[6] Antolini, E., Renewable and Sustainable Energy Reviews, 58, 34-51, 2016.
[7] Halmann, M., Steinfeld, A., Energy, 31, 3171-3185, 2006.
[8] Kundu, A., Ahn, J.E., Park, S.-S., Shul, Y.G., Han, H.S., Chemical Engineering Journal, 135, 113-119, 2008.
[9] Rostrup-Nielsen, J.R., Catalysis Today, 145, 72-75, 2009.
[10] Trimm, D.L., Wainwright, M.S., Catalysis Today, 6, 261-278, 1990.
[11] Minaei, S., Haghighi, M., Abdollahifar, M., Ajamein, H., Fuel and Combustion Journal, 8, 30-43, 2015.
[12] Baneshi, J., Haghighi, M., Jodeiri, N., Abdollahifar, M., Ajamein, H., Energy Conversion and Management, 87, 928-937, 2014.
[13] Horng, R.-F., Chou, H.-M., Lee, C.-H., Tsai, H.-T., Journal of Power Sources, 161, 1225-1233, 2006.
[14] Minaei, S., Haghighi, M., Jodeiri, N., Abdollahifar, M., Ajamein, H., Journal of Applied Researches in Chemistry, 8, 33-44, 2014.
[15] Khajeh Talkhoncheh, S., Haghighi, M., Abdollahifar, M., Ajamein, H., Journal of Applied Chemistry, 9, 89-102, 2014.
[16] Mateos-Pedrero, C., Silva, H., Pacheco Tanaka, D.A., Liguori, S., Iulianelli, A., Basile, A., Mendes, A., Applied Catalysis B: Environmental, 174–175, 67-76, 2015.
[17] Fierro, G., Lo Jacono, M., Inversi, M., Porta, P., Cioci, F., Lavecchia, R., Applied Catalysis A: General, 137, 327-348, 1996.
[18] Burch, R., Golunski, S.E., Spencer, M.S., Catalysis Letters, 5, 55-60, 1990.
[19] Spencer, M.S., Topics in Catalysis, 8, 259-266, 1999.
[20] Chen, C.-C., Jeng, M.-S., Leu, C.-H., Yang, C.-C., Lin, Y.-L., King, S.-C., Wu, S.-Y., Chemical Engineering Science, 66, 5095-5106, 2011.
[21] Kurr, P., Kasatkin, I., Girgsdies, F., Trunschke, A., Schlögl, R., Ressler, T., Applied Catalysis A: General, 348, 153-164, 2008.
[22] Jones, S.D., Neal, L.M., Hagelin-Weaver, H.E., Applied Catalysis B: Environmental, 84, 631-642, 2008.
[23] Shishido, T., Yamamoto, Y., Morioka, H., Takaki, K., Takehira, K., Applied Catalysis A: General, 263, 249-253, 2004.
[24] Mariño, F., Baronetti, G., Jobbagy, M., Laborde, M., Applied Catalysis A: General, 238, 41-54, 2003.
[25] Youn, M.H., Seo, J.G., Kim, P., Kim, J.J., Lee, H.-I., Song, I.K., Journal of Power Sources, 162, 1270-1274, 2006.
[26] Papavasiliou, J., Avgouropoulos, G., Ioannides, T., Catalysis Communications, 5, 231-235, 2004.
[27] Valdés-Solís, T., Marbán, G., Fuertes, A.B., Catalysis Today, 116, 354-360, 2006.
[28] Papavasiliou, J., Avgouropoulos, G., Ioannides, T., Applied Catalysis B: Environmental, 69, 226-234, 2007.
[29] Jeong, H., Kim, K.I., Kim, T.H., Ko, C.H., Park, H.C., Song, I.K., Journal of Power Sources, 159, 1296-1299, 2006.
[30] Mastalir, A., Frank, B., Szizybalski, A., Soerijanto, H., Deshpande, A., Niederberger, M., Schomäcker, R., Schlögl, R., Ressler, T., Journal of Catalysis, 230, 464-475, 2005.
[31] Clancy, P., Breen, J.P., Ross, J.R.H., Catalysis Today, 127, 291-294, 2007.
[32] Patel, S., Pant, K.K., Journal of Power Sources, 159, 139-143, 2006.
[33] Yao, C.-Z., Wang, L.-C., Liu, Y.-M., Wu, G.-S., Cao, Y., Dai, W.-L., He, H.-Y., Fan, K.-N., Applied Catalysis A: General, 297, 151-158, 2006.
[34] Shishido, T., Yamamoto, Y., Morioka, H., Takehira, K., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 268, 185-194, 2007.
[35] Wang, L.-C., Liu, Y.-M., Chen, M., Cao, Y., He, H.-Y., Wu, G.-S., Dai, W.-L., Fan, K.-N., Journal of Catalysis, 246, 193-204, 2007.
[36] Shokrani, R., Haghighi, M., Jodeiri, N., Ajamein, H., Abdollahifar, M., International Journal of Hydrogen Energy, 39, 13141-13155, 2014.
[37] Baneshi, J., Haghighi, M., Jodeiri, N., Abdollahifar, M., Ajamein, H., Ceramics International, 40, 14177-14184, 2014.
[38] Khoshbin, R., Haghighi, M., Chineses Journal of Inorganic Chemistry, 28, 1967-1978, 2012.
[39] Guo, X., Mao, D., Lu, G., Wang, S., Wu, G., Journal of Catalysis, 271, 178-185, 2010.
[40] Guo, X., Mao, D., Wang, S., Wu, G., Lu, G., Catalysis Communications, 10, 1661-1664, 2009.
[41] González-Cortés, S.L., Imbert, F.E., Applied Catalysis A: General, 452, 117-131, 2013.
[42] Dinka, P., Mukasyan, A.S., The Journal of Physical Chemistry B, 109, 21627-21633, 2005.
[43] Shi, L., Jin, Y., Xing, C., Zeng, C., Kawabata, T., Imai, K., Matsuda, K., Tan, Y., Tsubaki, N., Applied Catalysis A: General, 435, 217-224, 2012.
[44] Shi, L., Tao, K., Yang, R., Meng, F., Xing, C., Tsubaki, N., Applied Catalysis A: General, 401, 46-55, 2011.
[45] Aghaei, E., Haghighi, M., Powder Technology, 269, 358-370, 2015.
[46] Khajeh Talkhoncheh, S., Haghighi, M., Journal of Natural Gas Science and Engineering, 23, 16-25, 2015.
[47] Aghamohammadi, S., Haghighi, M., Chemical Engineering Journal 264, 359-375, 2015.