Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Ивановская Каролина Евгеньевна

Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO
<
Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ивановская Каролина Евгеньевна. Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.04.- Нижний Новгород, 2003.- 131 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-2/614-1

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Каталитическое восстановление оксидов азота в присутствии кислорода, в присутствии СО и углеводородов, в присутствии аммиака .

1.1 Катализаторы, не содержащие благородные металлы 10

1.2 Катализаторы, содержащие благородные металлы 17

1.3 Представления о механизме сопряженных реакций окисления СО и углеводородов/восстановления NOx, протекающих на поверхности "твердотельных" катализаторов 31

1.4 Заключение к литературному обзору 48

Глава 2. Экспериментальная часть.

2.1 Способ приготовления катализаторов 50

2.2 Используемые реактивы 50

2.3 Удельная поверхность носителей 51

2.4 Компоненты реакционной смеси 51

2.5 Методика эксперимента 52

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1. Дифференциально-термический и рентгенофазовый анализ носителя 58

3.2. Активность катализаторов на основе СПК без благородных металлов в реакциях окисления СО и сопряженного окисления СО восстановления NO 63

3.3. Активность Pd- и Pt-содержащих катализаторов на основе СПК и (СПК+УгОз) в реакциях сопряженного окисления СО-восстановления NO 70

3.3.2. Pd-содержащие катализаторы 78

3.3.3. Pt-содержащие катализаторы 93

3.3.4. О кинетическом компенсационном эффекте и механизме реакций сопряженного окисления СО и восстановления NO 106

3.3.5. Результаты исследования кинетики сопряженных реакций окисления СО-восстановления NO и решение "обратной"

кинетической задачи 109

Выводы 112

Список литературы 114

Введение к работе

Металлосодержащие катализаторы весьма разнообразны и широко используются. Большое значение в последние годы приобретают катализаторы для дожигания и разложения вредных примесей в выхлопных газах двигателей, работающих на органическом топливе. Многообразие металлосодержащих катализаторов в значительной мере обусловлено разнообразием применяемых носителей, в качестве которых часто используют зернистые, гранулированные, волокнистые материалы, а в последнее время - пористую керамику [1]. К преимуществам последней относится возможность блочного изготовления, что существенно расширяет спектр технологического применения катализаторов на её основе. Однако, как правило, такие носители имеют невысокую

удельную поверхность (1ч-2 м~/г), ограничивающую их использование для приготовления катализаторов нанесенного типа [2]. Для увеличения удельной поверхности носителя и, соответственно, расширения области концентраций активного компонента, содержащегося в таком носителе, в мировой практике применяется прием нанесения вторичного оксидного слоя (как правило, на основе y-Al2Oj), что в несколько раз увеличивает удельную поверхность [3.4]. Однако такой метод имеет ряд недостатков: недостаточную прочность оксидного покрытия, приводящую к его механическим потерям вместе с активным компонентом в процессе эксплуатации; дополнительный расход материалов; дополнительные энергозатраты, связанные с формированием вторичного покрытия (стадии сушки и прокаливания).

В настоящее время на кафедре физической химии ННГУ совместно с лабораторией химической кинетики НИИ химии ННГУ

проводится работа по созданию катализаторов различных химических процессов на основе синтетических пористых керамических материалов с развитой удельной поверхностью, получение которых базируется на широкодоступном отечественном сырье [5].

Катализаторы, содержащие благородные металлы

Анализ литературных данных показывает, что к настоящему времени существует достаточно большое количество катализаторов, содержащих благородные металлы, для очистки тазовых выбросов" от СО, NOx и углеводородов. Температурный интервал работы данных катализаторов находится в пределах от 40()-=-500С [46,57] до 800С [53] в зависимости от условий проведения реакций и концентрации реагентов. В качестве носителей таких катализаторов, как правило, используют А120з [27-39], другие оксиды или их смеси [40-45], цеолиты [46,47], металлы и керамику [51-57], а в качестве активных компонентов - Pt, Pd, Rh. Наиболее часто используемым носителем является гранулированный АЪОз [27-36]. В обзорной работе [27] описываются типы катализаторов очистки "газовых выбросов автомобильного двигателя. С начала применения упомянутых катализаторов ко времени написания обзора произведено -100 млн. реакторов очистки газовых выбросов после карбюраторных двигателей от СО (I), NOx (II) и углеводородов (III). Применялись реакторы в основном трех типов: монослойный реактор окислительного удаления I и Ш; двухслойный, где в первом слое катализатора происходило восстановление IL а во втором - окисление I и III; монослойный - с полифункциональным катализатором, в котором происходило удаление всех трех вредных компонентов выхлопа. В качестве активной компоненты катализатора в окислительном реакторе применялись Pt и/или Pd, а в полифункциональном реакторе - Pt и Rh, наносимые на монолитный алюмосшшкатный носитель или гранулы А1?Оз- Максимальная очистка выхлопов от названных вредных компонентов составила -90%, а катализаторы работали от 15-18 месяцев до 2-3 лет в зависимости от типа конвектора. Авторы [28] в качестве активных компонентов катализатора, нанесенного на А1203 (удельная поверхность превышает 100 м7г), используют 1ч-15% Rh и 85- 99% Pt, Pd или их смеси и отмечают, что металл платиновой группы лучше наносить в виде сульфитных комплексов.

Носителем катализатора, описанного в [29], служат частицы А120з сферической формы с диаметром 2.6 мм. Для повышения эффективности катализаторов, нанесенных на гранулированный А1203, применяют промоторы: Се02 [29-32], оксиды щелочных металлов или их смесь [29-31]. В работах [30,31] указаны следующие количества используемых соединений: 1-=-20% оксида церия, 0.5- 5% оксида щелочного металла. Кроме того, для приготовления катализаторов часто используют стабилизатор, как правило, La203 в количестве 1ч-10% [30,31]. В качестве оксида щелочного металла авторы [31] используют Li20 и ггредлагают следующий способ получения катализатора: сначала гранулированный носитель пропитывают соединениями металла платиновой группы, при этом часть Rh наносят отдельно от других металлов (авторы считают, что повышенное содержание металлов платиновой группы позволяет увеличить глубину пропитки), затем - соединениями промоторов, после каждой пропитки сушат на воздухе при 20- 25С в течение 0 -4 ч и при 100о-ь150С. После этого носитель пропитывают стабилизатором при температуре 300С и прокаливают при 800-И100С. Катализатор активируют водородом при 250-ь550С или водяным паром при 550-=-650С. Проведенное авторами [32] исследование влияния добавок Се02 (04-20%) на активность и термостабильность катализаторов, содержащих Pt - Pd - Rh, Pt, Rh или Pd на носителе ШН-2 (марка оксида алюминия) в реакции очистки "газовых выбросов" автомобилей от СО, N0 и СгНб показало, что термостабильность всех катализаторов увеличивается с добавлением Се02. Кроме того, введение Се02 повышает активность катализаторов, которая возрастает в ряду: Rh Pd Pt В ряде работ [33,34] установлено, что добавка Rh влияет на протекание реаісции восстановления N0X, а добавки Pt и Pd - на протекание реакций окисления СО и углеводородов. Авторы [33], исследуя работу трехцелевых катализаторов, нанесенных на у-А12Оз, при экстремальных условиях (высокой температуре выхлопа и изменении отношения "воздух/топливо?г) и уменьшенном содержании драгоценных металлов в катализаторе (3.8х10 5 8х10"5 г/л) установили, что катализаторы, в которых отс\тствзгет Rh, показывают более высокие значения выхода N0X.

Авторами [34] на примере работы медьсодержащих катализаторов на оксиде алюминия при очистке газовых выбросов автомобилей также показано, что для существенного улучшения степени очистки от NOx необходимо введение в катализатор Rh. В этой же работе показано, что введение в катализатор одновременно Pd и Rh повышает активность катализатора по сравнению с введением одного Pd. Последний в большей степени повышает степень очистки от углеводородов и СО, чем Pt или Rh. В связи с вышеизложенным, ряд авторов предлагает наносить Rh отдельной пропиткой [31,35] или готовить смешанный катализатор, на одних частицах которого будет протекать восстановление NOx, а на других - окисление СО и углеводородов [36]. Катализатор одновременного окисления СО и углеводородов к восстановления N0 [36] представляет собой смесь частиц у-А120з, на которые нанесен диспергированный Rh, и частиц носителя (оксид редкоземельного элемента, А1203, A1203 со стабилизатором), на который диспергирован металл платиновой гр\тшы (Pt, Pd или их смесь). Концентрация Ph в катализаторе 0.00176 0.89 г/л, Pt и Pd 0.0176-=-5.3 г/л, оксида редкоземельного элемента 0.05 % (от покрытия). Кроме того, А1203 стабилизируют оксидом щелочно-земельного металла (0.1 3% ВаО).

Оксид алюминия с сотовой структурой также используется в качестве носителя катализаторов указанных реакций [37,38]. Так, в работе [37] запатентован следующий способ получения ячеистого катализатора, предназначенного для одновременной очистки выхлопных газов автомобильных двигателей от NOx, СО и углеводородов. Первоначально смешивают 5-:-30 г церия (на Се02), 1- 8 г циркония (на Zr02), 0 10 г железа (на Fe203) И 04-10 г никеля (на NiO), 0 10 г неодима (на Nd203), 0 10 г лантана (на Ьа2Оз), 0 10 г празеодима (на Рг6Он), а также вводят в композицию 0.01 - 10 г одного из следующих металлов: Pt Pd или Rh. Все эти вещества наносят из водного раствора или суспензии на поверхность А1203 (50 200 г А1203), затем катализатор высушивают. В [38] заявлен катализатор, содержащий 0.03 5% Pd-Rh и 25 50% СеОі на носителе - инертном А120з с сотовой структурой. Катализатор готовят пропиткой носителя растворами солей указанных металлов с последующим прокаливанием при 600-700С. Катализаторы на основе АЬСЬ могут быть нанесены и на вторичный носитель. Например, в работе [39] представлен отчет научной группы по разработке к оптимизации монолитных катализаторов очистки выхлопных газов автомобилей. Катализаторы представляют собой биметаллическую (PtRh, PdRh, PtPd) или триметаллическую (PtPdRh) фазу, нанесенную на у-А1203, модифицированную добавками Се02. Этот каталитический "ансамбль" нанесен на монолитную основу из кордиерита. Кроме А1203 в качестве носителя часто используют и Si02. В [40] дана характеристика катализаторов Pt/Si02, Pt/CoO,/Si02, Pt/MnOx/Si02, CoOx/Si02, MnOx/Si02 с 5 масс.% Pt, 25 масс.% Mn02, 50 масс.% Co304, З масс.% Со304. Установлено, что катализатор Рі/СоОд/БіОг в основном проявляет активность в реакции низкотемпературного окисления СО, тогда как катализатор Pt/MnOx/Si02 более активен в реакции восстановления NO монооксидом углерода, чем непромотированный платиновый катализатор. Авторами [41] исследовано селективное восстановление NOx в смесях, бедных кислородом, на диспергированных Pt-катализаторах с носителями А12Оз и Si02. Установлено, что на активность Pt-катализаторов оказывает влияние лишь дисперсность платины. С увеличением дисперсности (измеренной до или после реакции) активность увеличивается в каждой из следующих реакций: восстановление NO в N2 или N20, окисление N0 в N02, окисление С3Н« в С02.

Удельная поверхность носителей

Исследование сопряженных реакций окисления СО и восстановления N0 проводили на импульсной микрокаталитической установке (см. рис. "Схема") с использованием импульсного нехроматографического метода исследования кинетики гетерогенных каталитических реакций [97-98]. Работу осуществляли следующим образом: включали вакуумный насос, открывали краны а, Ь, с, d, е (кран f оставался закрытым), создавая разрежение в системе. Закрывали краны а и с и из баллона 2, содержащего NO, напускали газ в стеклянный баллон 3 объемом 1 л, фиксируя давление при помощи ртутного манометра 1. Затем краны Ъ, й, е перекрывали, открывали кран а и скачивали NO, оставшийся в системе. Затем производили замену баллона с N0 на баллон с СО. Закрывали краны а и с, и из баллона 2, содержащего СО, напускали газ в стеклянный баллон 3, уже содержащий N0, фиксируя общее давление при помощи ртутного манометра 1. Затем краны b, d, е перекрывали, открывали кран а и скачивали СО, оставшийся в системе. Кран а закрывали, открывали краны і и g, соединяющие систему с баллоном с Не, открывали кран е и заполняли баллон 3 гелием до атмосферного давления, получая таким образом рабочую смесь. Краны є, і и g перекрывали, открывали краны а и g, создавая разрежение в дозаторе 4, объем которого составлял 2 см . Затем кран а перекрывали, открывали кран е и заполняли дозатор рабочей смесью. Открывали краны і и h, при этом гелий из баллона 5 ТОР поступал в доз вытесняя рабочую смесь. Смесь газов поступала в стеклянный реактор 6 диаметром 4 мм с помещенным в него катализатором (в дальнейшем последняя процедура именуется "посадкой" реакционной смеси на катализатор). Нагрев реактора осуществляли при помощи печи 7; температуру фиксировали высокотемпературным термометром или термопарой.

Далее смесь газов поступала в хроматограф 8, где, после разделения на колонке, заполненной углем СКТ, анализировалась детектором по теплопроводности. Выходной сигнал детектора преобразовывался и фиксировался самописцем 9. Условия анализа были следующими: колонка с углем СКТ 300x0.3 см, температура колонки 40С, детектор по теплопроводности, температура детектора 50С, газ-носитель -гелий. Оценку активности катализатора проводили по степени превращения (а) СО в С02 и N0 в N2 при фиксированной температуре. Количество образовавшегося N2 непрореагировавшего СО определяли методом абсолютной калибровки. Нами проведены эксперименты с совместным и раздельным напуском реагентов на катализатор, приготовленный на основе СПК, активный в реакциях сопряженного окисления-восстановления в смеси "CO+NO", (все параметры процесса были идентичны, кроме порядка напуска) [99]. В ходе их установлено, что в случае раздельного напуска (сначала СО, затем N0; интервал между7 импульсами был выбран так, чтобы хроматографические пики продуктов реакции не перекрывались) степени превращения СО в С02 и N0 в N2 не изменяются по сравнению с совместным напуском тех же количеств реагентов. При раздельном напуске (сначала N0, затем СО) также как и в [61], образования С02 и N2 зафиксировано не было. Эти результаты позволяют предположить, что окисление СО и восстановление N0 осуществляется на активных центрах катализатора, представляющих собой окисленную (So ) и восстановленную (Sred) формы, генерирующиеся в процессе сопряженного восстановления NO и окисления СО, соответственно. Таким образом, мы полагаем что в ходе исследуемого процесса могут протекать следующие каталитические брутто-реакщт: Протекание реакции (II) возможно при избытке окисленных, а реакции (IV) - при недостатке восстановленных активных центров на поверхности катализатора. При проведении расчетов кинетических параметров каждой из исследованных реакций используются уравнения, подробный вывод которых приведен в [97].

Пусть колонка с катализатором содержит m грамм катализатора. Активный компонент катшіизатора распределен равномерно, в каталитической колонке отсутствует градиент температуры, адсорбционная поверхность катализатора (на которой непосредственно протекает реакция) мала по сравнению с общим объемом катализатора, поэтому считаем, что равновесие между газообразным и адсорбированным реагентом устанавливается мгновенно. При пропускании через катализатор реакционной смеси последний как бы "омывается" газом. Обозначим через vg общий объем газа (с учетом газа, проникающего во внутренние поры катализатора), приходящийся на 1 грамм катализатора. Рассмотрим элемент объема катализатора, содержащий Ът грамм катализатора. При напуске п моль реагента последний распределяется между газовой фазой vg5/« и адсорбционной фазой. Обозначим парциальное давление реагента в газовой фазе ра, а константу равновесия адсорбции К, моль атм"1 на 1 грамм катализатора. Тогда линейная изотерма имеет вид: Константа равновесия адсорбции связана с хроматографически удерживаемым объемом, приходящимся на 1 грамм катализатора, (vr) выражением Следовательно, n = pa(vg + vr)8m/RT (13) Если лимитирующей стадией является реакция на поверхности с константой скорости к, с"1, то мгновенная скорость реаіодші имеет вид: Интегрирование уравнения (1.4) дает (1.5) где a - степень превращения реагента, t- время контакта Если скорость потока газа-носителя обозначить как F, мл/с, тогда время контакта t = (vg + vr)m/F. Подставив t в (1.5), имеем

Активность катализаторов на основе СПК без благородных металлов в реакциях окисления СО и сопряженного окисления СО восстановления NO

Ранее нами был разработан и тестирован в реакции окисления СО кислородом воздуха ряд оксидных катализаторов без благородных металлов, нанесенных на СПК. Катализаторы получали по ранее описанной методике (см. "Методика эксперимента"), переводя исходные активные компоненты в форму оксидов. В качестве исходных активных компонентов использовали нитраты Со, Ni, Сг, фосфат Мл и сульфат Fe (III). Исходные компоненты брали, исходя из расчета 6.24 1 (Г4 моль металла на 1 г носителя. На рисунке 4 представлена температурная зависимости степени превращения СО в С02 на данных катализаторах. Наиболее эффективным оказался Мп-содержащий катализатор, на котором 100%-ная конверсия СО достигается при температуре 380С. Сопоставление полученных данных с литературными данными, изложенными в работе [1201, позволяют отнести катализатор МпОг/СПК к достаточно активным, так как представленный в работе [120] интервал работы аналогичных катализаторов в сопоставимых условиях составляет 1004-500С В связи с проявленной высокой активностью Мп-содержащего катализатора была проведена замена фосфата Мп на перманганат калия в ходе приготовления катализатора на основе СПК, так как входящий в состав КМп04 оксид калия мог оказать промотігрующее действие на активность катализатора в реакции окисления СО. В ходе проведения экспериментов установлено, что оптимальное количество КМп04 составляет 2.5x10"3 моль Мп на 1 г СПК При исследовании активности катализатора (К20,Мп02/СПК) в импульсном и в проточном режимах [105] установлено, что он обеспечивает практически полное превращение СО в С02 при 300С в течение длительного периода времени независимо от числа посадок (импульсов реакционной смеси) при концентрации СО в смеси с воздухом 7-І-10 об.% (рис. 5). В связи с этим, а также с тем, что ряд литературных данных свидетельствует об активности Мп-содержащих катализаторов в реакции восстановления оксидов азота [8,16,21-23,63,68], проведено исследование активности данного катализатора в реакциях сопряженного окисления СО-восстановления NO (в дальнейшем для краткости реакции окисления-восстановления), протекающих в газовой смеси "CO+NO". Результаты эксперимента показали, что при повышении температуры от 100С до 600С протекает окисление СО, и не протекает восстановление NO (N2 не образуется), хотя пик N0 исчезает. С ростом числа посадок при одной и той же температуре б степень превращения СО постоянно падает (рис. Ч).

Аналогичная картина наблюдалась и для газовых смесей с большим отношением CO:NO (5:1). К восстановлению активности катализатора также не адсорбированного NO, для которой, по мнению авторов [71], необходимо наличие вакантных соседних центров адсорбции, не происходит. Можно предположить, что под воздействием N0 протекает рекристаллизация оксидной поверхности катализатора, заключающаяся в постоянном образовании и распаде нитратов металлов, входящих в состав катализатора. Данный процесс приводит к падению активности катализатора в реакции окисления СО. Нами проведен рентгенофазовый анализ свежесинтезированного и отожженного при 550С образца катализатора К20,Мп02/СПК, а также анализ этого же образца после пропускания через него смеси "CO+NO" (4 o6.%NO + 12 об.%СО + 84 об.% Не) при 500С. Обработка образца катализатора смесью CO+NO прекращена после того, как степень превращения СО в С02 снизилась с 1 до 0.1. Результаты анализа представлены в таблице 3. В спектре РФА катализатора присутствуют кристаллические фазы Р2О5, сходящего в состав носителя, и Мп02, являющегося активным компонентом. Как и в случае СПК в спектре наблюдаются частые "всплески", свидетельствующие о низкой степени кристалличности катализатора. Из-за более низкой температуры прокаливания катализатора K20,Mn02/CnK по сравнению с исследованной СПК в составе катализатора отсутствуют кристаллические фазы А120з и Fe Oj, формирующиеся при более высоких температурах (см. спектры DTA). Видно, что после протекания через катализатор при повышенной температуре смеси "CO+NO" изменяется его структура. Из его состава исчезает кристаллическая фаза Мп02. Данный факт может служить подтверждением сделанного нами предположения о реіфисталлизации поверхности каталгоатора под воздействием смеси "CO+NO". Образующийся при взаимодействии Мп02 и N0 нитрат марганца может распадаться с образованием соединения марганца, аморфного для рентгенофазового анализа, не проявляющего активности в окислении СО.

В связи с тем, что рядом авторов отмечается активность Си-содержащих [6,8,10,13,14,16,21,22,24,61-63,88,90] и Zn-содержащих [8,17,82] катализаторов в реакции восстановления оксидов азота в присутствии различных восстановителей, приготовлены катализаторы CuO/СПК и ZnO/СПК пропиткой носителя нитратами указанных металлов. Исследование каталитической активности этих катализаторов в окислении-восстановлении смеси CO+NO" (4 об.% N0 + 12 об. %СО + 84 об.% Не) показало: реакция восстановления N0 на обоих катализаторах не протекает (однако N0 сорбируется на атализаторах), а реакция окисления СО протекает при очень высоких температурах с низкой степенью превращения СО в С02 (на CuO/СПК при 600С а=48%; на ZnO/СПК при 600С а=38%), и степень превращения СО в С02 также падает с ростом числа посадок (вид зависимости степени превращения СО в С02 аналогичен виду

О кинетическом компенсационном эффекте и механизме реакций сопряженного окисления СО и восстановления NO

На оксидных катализаторах [124] часто наблюдается компенсационный эффект, количественно описываемый соотношением Кремера - Констэбла: In k = ЬЕа+ с, где к - предэкспоненциальный множитель; b и с - константы; Еа -энергия активации. При наличии компенсационного эффекта уменьшение энергии активации некоторой реакции на различно модифицированных катализаторах сопровождается уменьшением частотного фактора. На разработанных нами Pt- и Pd-содержащих катализаторах реакций окисления СО и восстановления N0, таюке наблюдается компенсационный эффект. На рисунках 39,40 представлены компенсационные эффекты в реакции окисления СО до С02 и восстановления NO до N2 на исследованных Pd-содержащих катализаторах. В литературе нет однозначной интерпретации компенсационного эффекта Некоторые авторы называют причиной компенсационного эффекта неоднородность энергетической поверхности катализаторов, другие - линейную зависимость между энтальпией и энтропией адсорбции реагентов на катализаторе [124]. Наличие компенсационных эффектов на Pd-содержащих катализаторах позволяет нам сделать предположение о том, что механизм изученных сопряженных окнслительно восстановительных реакций на катачизаторах данной группы общий. По тангенсу угла наклона прямых на рисунках 39 и 40, который равен 1/(R0), можно определить изокинетическую температуру (0] и 02, соответственно), при которой скорость изученной реакции на всех катализаторах группы одинакова [124]. том, что механизм изученных сопряженных окислительно-восстановительных реакций и на катализаторах данной группы общий. По тангенсу угла наклона прямых на рисунках 41 и 42 также определены изокинетические температуры для реакций окисления СО в С02 и восстановления N0 в N2. Кинетический анализ химических систем обычно имеет дело с задачами двух типов, которые традиционно называются "прямой" и "обратной" [125]. В рамках решения "прямой" задачи производится подбор уравнения или системы уравнений, корректно описывающих полученные экспериментальные данные (в нашем случае зависимость степени превращения СО или NO от температлры). При решении "обратной" задачи требуется определить, описывается ли количественно эта серия экспериментальных зависимостей известным уравнением или системой уравнений [126].

Применение импульсного нехроматографического метода при соблюдении условий 1ч-4, указанных на стр. 51, позволяет определить эффективный предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса (кэ } ) и кажущуюся энергию активации (Еакаж) протекающей на данном катализаторе реакции. Эти данные получают при варьировании условий: концентраций реагентов (СО и NO), скорости потока газа-носителя, массы катализатора В рамках решения "обратной" задачи по полученным для данного катализатора значениям к3 и Е производится расчет степеней превращения СО и NO при заданной температуре. В таблице 5 представлены данные по расчету степеней превращения СО и N0 при различных температурах, массе катализатора 20%Р /СПК равной 0.9 и скорости потока Не 1 мл/с. Нами определена температурная зависимость СО в СО и NO в N на катализаторе 20%Pt/CITK массой 0.5 г (рис. 35. а), из которой с использованием уравнения (1.8) (рис.36, а) были определены активационные параметры: Еакаж и тк0эф (табл.4). С применением олученных величин Еаклж и 1пк0эф по уравнению (1.8) для массы катализатора, равной 0.9 г, нами были рассчитаны степени превращения СО в С02 и N0 в N2 при заданных температурах (а расч.)- Степени превращения указанных веществ на катализаторе 20%Pt/CnK массой 0.9 г также определены нами экспериментально (ажсп). Видно, что относительное отклонение в значениях а раСч. для реакции окисления СО составляет 8-=-15%, а для реакции восстановления NO R18%. Таким образом, использз емая нами методика позволяет с приемлемой степенью точности судить об активности исследованных нами катализаторов при изменении параметров реакции (температуры, скорости потока газа-носителя, массы катализатора).

Похожие диссертации на Гетерогенное каталитическое сопряженное окисление CO - восстановление NO