ساخت و ارزیابی كاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی كبالت (Co-VPO)و كاربرد آن …

عنوان:

 

ساخت و ارزیابی كاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی كبالت  (Co-VPO)و كاربرد آن در اكسیداسیون انتخابی الكل ها

 

 

 

 

 

استاد راهنما:

 

دكتر وحید مهدوی

 

 

 

استاد مشاور:

 

دكتر ساسان شریفی

 

 

 

پاییز 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                  صفحه

فصل اول – مروری بر کاتالیزور های ناهمگن

1-1- مفهوم کاتالیزور. 2

1-2- تاریخچه کاتالیزور. 3

1-3- دسته بندی کاتالیزورها 5

1-3-1- کاتالیزورهای آنزیمی. 6

1-3-2- کاتالیزورهای همگن. 7

1-3-3- کاتالیزورهای ناهمگن. 7

1-3-3-1- کاتالیزور های انباشته 8

1-3-3-2- کاتالیزور های پایه دار. 8

1-3-3-3- اهمیت کاتالیزور های ناهمگن. 9

1-4- فرآیند های کاتالیزور ناهمگن. 9

1-5- انواع کاتالیزورهای جامد ناهمگن. 11

1-5-1- اکسیدهای فلزی نشانده شده بر بستر جامد 12

1-5-2- الک های مولکولی مبادله ی یونی شده 12

1-5-3- ترکیبات لایه ای. 13

1-5-4- کاتالیزور های جامد متنوع. 13

 

 

 

 
   

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

1-5-5- کاتالیزور های همگن تثبیت شده بر بستر جامد 14

1-6- ویژگی های کاتالیزور های ناهمگن. 14

1-6-1- فعالیت.. 14

1-6-2- گزینش پذیری. 15

1-6-3- پایداری. 16

1-6-3-1- عوامل خارجی. 16

1-6-3-2 عوامل داخلی. 16

1-6-4- امکان بازیافت.. 18

1-6-5- تکرار پذیری. 18

1-6-6- هزینه 19

1-7- روش های تهیه کاتالیزور های ناهمگن. 19

1-7-1- فرآیند مخلوط کردن. 19

1-7-2- فرآیند تلقیح. 20

1-7-3- فرآیندهای رسوب دادن. 20

1-8- ساخت کاتالیزور های جامد 21

1-8-1- ترکیبات لازم برای ساخت کاتالیزور. 21

1-8-1-1- پایه کاتالیزور. 22

1-8-1-2- تقویت کننده ها 23

 

 

 
   

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

1-8-1-3- نگهدارنده ها 23

1-9- عملیات لازم برای ساخت کاتالیزور. 23

1-9-1- شست و شو. 23

1-9-2- خشک کردن. 24

1-9-3- شکل دادن. 25

1-9-4- کلسینه و فعال نمودن. 25

1-10- تهیه کاتالیزور های جامد با روش های فشار بالا و هیدروترمال. 25

1-11- جذب سطحی. 27

1-11-1- جذب فیزیکی. 27

1-11-2- جذب شیمیایی. 28

1-11-3- اختلاف جذب فیزیکی و شیمیایی. 29

1-12- تعیین مشخصات ساختاری کاتالیزور. 30

1-12-1- پراش اشعه X و تعیین اندازه ذرات.. 30

1-12-2- تکنیکSEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات.. 31

1-12-3- آنالیز حرارتی. 31

 

فصل دوم – ساختار و کاربرد کاتالیزور اکسید وانادیوم فسفر (VPO) در واکنش های اکسایش

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع. 32

 

 

 
   

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع. 33

2-2- اکسایش هیدروکربن ها 34

2-3- اکسایش الکل ها توسط کاتالیزور های همگن و ناهمگن. 35

2-4- اکسایش انتخابی بنزیل الکل به بنزآلدهید 36

2-5- تاریخچه و ساختمان کاتالیزور های اکسید وانادیم فسفر (VPO) 37

2-6- کاتالیزور VPO و ترکیب فازی آن. 37

2-7- فعالیت های انجام شده توسط کاتالیزور VPO.. 41

2-8- کاتالیزور های اکسید وانادیوم فسفر VPO)) حاوی کبالت.. 46

2-9- حالت اکسایش وانادیوم در کاتالیزور در حال واکنش.. 49

2-10- محیط کلسینه و تاثیر آن بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی وانادیل پیرو فسفات در اکسیداسیون انتخابی n- بوتان و پروپان. 50

 

فصل سوم – مراحل تجربی

3-1- معرفی مواد شیمیایی. 52

3-1- معرفی مواد شیمیایی. 53

3-2- تهیه کاتالیزور VPO و کاتالیزور های VPO حاوی کبالت  ((Co/VPO.. 53

3-2-1- تهیه کاتالیزور  (VO)2P2O7 53

3-2-1-1- تهیه پیش کاتالیزور (VOHPO4-0.5H2O) 54

 

 

 
   

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

3-2-1-2- کلسینه کردن ((Dehydration پیش کاتالیزور  (VOHPO4-0.5H2O) 54

3-2-2- تهیه کاتالیزور های Co/VPO.. 55

3-3- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزور. 57

3-4- تست رآکتوری و انجام واکنش اکسیداسیون الکل. 57

3-5- آنالیز محصولات و شرایط آن. 58

3-5-1- ضرایب تصحیح. 59

3-6- اکسیداسیون بنزیل الکل تحت کاتالیزور های VPO   و Co/VPO.. 61

3-6-1- بررسی اثر نوع الکل در اکسایش ها توسط کاتالیزور   (3%) Co/VPO (I) 61

3-6-2- بررسی اثر نوع حلال در اکسایش بنزیل الکل توسط کاتالیزور    (3%)Co/VPO (I) 62

3-6-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور  Co/VPO (I) (3%) در اکسایش بنزیل الکل. 62

3-6-4- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده ی اولیه در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور   (3%) Co/VPO (I) 62

3-6-5- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  (3%) Co/VPO (I) 63

3-6-6- بررسی دما در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور 3%) Co/VPO (I) 63

 

فصل چهارم – نتایج و بحث

4-1- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزورها 65

4-1-1- مطالعه پراش اشعه X  (XRD) 65

 

پایان نامه

عنوان                                                                                                  صفحه

4-1-2- مطالعه ی تکنیک SEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات.. 70

4-1-3- شناسایی کاتالیزور از طریق ترموگراویمتری (TGA / DSC / DTA ) 71

4-2- تست راکتوری کاتالیزورها 72

4-2-1- بررسی واکنش اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزورهای  VPOو Co / VPO  تهیه شده از روش   I و  II 73

4-2-1-1- بررسی اثر نوع الکل دراکسیداسیون الکل ها توسط کاتالیزور I) )  (3%) Co/VPO.. 74

4-2-1-2- بررسی اثر حلال دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط کاتالیزورI) )  (3%) Co/VPO.. 75

4-2-1-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) در اکسیداسیون بنزیل الکل  76

4-2-1-4- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  I) )  (3%) Co/VPO.. 77

4-2-1-5- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده اولیه در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور  I))  (3%) Co/VPO.. 79

4-2-1-6- بررسی اثر دما دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور I) ) (3%) Co/VPO.. 80

4-3- نتیجه گیری. 81

مراجع……………………………………………………………………………………………82

چکیده لاتین

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                  صفحه

شکل 1-1- شمایی از مراحل انجام فرآیند کاتالیزوری. 12

 

شكل 2-1- تاثیر نسبت P/V در محلول بر خصلت بلوری پیش كاتالیزوری   (VO)2 HP2 O9 تهیه شده در محیط آلی  40

شکل 2-2- تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SME) کاتالیزور VPO که مورفولوژی ورقه ای شکل را دارا می باشد 41

شکل 2-3- نمایی از شکل ذرات کاتالیزور VPO  و نقش تغییر شکل ذرات بر روی خواص شیمیایی کاتالیزور  49

شکل2-4-  (a )کاتاالیست فعال شده در محیط بوتان.(b ) در محیط پروپان. 51

 

شکل 3-1- کروماتوگرام محصول اکسیداسیون بنزیل الکل با کاتالیزورCo/VPO به مقدار 1/. گرم 59

 

شکل 4-1- طیف XRD ترکیب (VO)2P2O7 و VOHPO4-0.5H2O.. 65

شکل 4-2- طیف XRD ترکیب  (1%) Co / VPO ( I ) 67

شکل 4-3- طیف   XRDترکیب (3%) Co / VPO ( I ) 67

شکل 4-4- طیف XRD ترکیب (6%) Co / VPO ( I ) 68

شکل 4-5- طیف XRD ترکیب  (1%) Co / VPO (II ) 68

شکل 4-6- طیف XRD ترکیب  (3%) Co / VPO (II ) 69

عنوان                                                                                                  صفحه

شکل 4-7- طیف XRD ترکیب  (6%) Co / VPO (II ) 69

شکل 4-8-(a   SEMنمونه کاتالیست VPO  با بزرگنمایی (2000)SEM (b   نمونه کاتالیست VPO با بزرگنمایی (500) 70

شکل4-9- (a  SEMنمونه کاتالیست (3%) Co /VPO (I) با بزرگنمایی (2000)SEM (b  نمونه کاتالیست (3%) Co /VPO (I) با بزرگنمایی (1000) 70

شکل4-10- (a  SEMنمونه کاتالیست (3%) Co / VPO ( II ) با بزرگنمایی (2000)SEM (b   نمونه کاتالیست  (3%) Co / VPO ( II ) با بزرگنمایی (1000) 71

شکل 4-11- طیف  DTA  TGA/DSC/نمونه کاتالیست (3%) Co / VPO ( I ) 72

شکل 4-12- نمودار قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور I) ) Co/VPO (%3) 78

یک مطلب دیگر :

 

 

 
   

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                  صفحه

جدول 1-1- واکنش های مهم کاتالیزوری در صنعت.. 11

جدول 1-2- تفاوت های بین جذب فیزیکی و جذب شیمیایی روی جامدات.. 29

 

جدول 2-1- فازهای شناسایی شده در کاتالیزور VPO.. 39

 

جدول 3-1- مشخصات کاتالیزور های Co/VPO تهیه شده از روش I 56

جدول 3-2- مشخصات کاتالیزور های Co/VPO تهیه شده از روش II 57

جدول 3-3- روش محاسبه ضرایب FID.. 60

 

جدول 4-1- اکسایش بنزیل الکل با اکسید کننده TBHP در حضور کاتالیزورهای VPO و Co/ VPO تهیه شده از روش های   I و  II 74

جدول 4-2- بررسی اثر نوع الکل در اکسیداسیون الکل ها  توسط کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) 75

جدول 4-3- بررسی اثر نوع حلال در اکسیداسیون بنزیل الکل  توسط کاتالیزور  I) ) Co/VPO (3%) 76

جدول 4-4- بررسی اثر مقدار کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) در  اکسیداسیون بنزیل الکل. 77

جدول 4-5- قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور I) ) (3%) Co/VPO.. 78

جدول 4-6- بررسی اثر تغییر نسیت اکسید کننده به ماده اولیه در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط TBHP  79

جدول 4-7- بررسی اثر تغییر دما در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط TBHP. 80
چکیده

ساخت و ارزیابی كاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی كبالت (Co-VPO) و كاربرد آن در اكسیداسیون انتخابی الكل ها

توسط: مطهره نور محمد بیگی

در این پایان نامه، کاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی درصدهای مختلف وزنی کبالت با استفاده از روش تلقیح Impregnation)) ساخته شده و کاتالیزور بهینه VOHPO4-0.5H2O شامل 3 درصد وزنی از کبالت شناسایی شد. ساختار کاتالیزور از طریق تکنیک هایی همچونXRD ،SEM  و   TG/DTA/DSC شناسایی شده است. سپس اکسایش بنزیل الکل در مجاور اکسنده ی ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید (TBHP) در حلال استو نیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. برای آنالیز محصولات شیمیایی، از دستگاه کروماتوگرافی گازی مجهز به آشکار ساز یونش شعله ای (FID) استفاده می شود.

در این سیستم کاتالیزوری، اثر مقدار کاتالیزور، اثر دما، اثر نوع الکل، اثر خیساندن، اثر قابلیت تکرار پذیری و کاربرد مجدد، اثر نسبت مولی اکسید کننده به ماده اولیه مورد بررسی قرار گرفت و در هر مورد مقادیر مناسب و بهینه شناسایی شد. در این واکنش ها، ماده اولیه (بنزیل الکل) با استفاده از اکسنده (ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید) اکسایش پیدا کرده و محصول اصلی واکنش که بنز آلدهید می باشد را تولید می کند، علاوه بر آن محصولاتی همچون بنزوئیک اسید و بنزیل بنزوات، در مقادیر کم به عنوان محصولات فرعی تشکیل شدند.

مفهوم کاتالیزور

کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش دهد بدون آن که در فرآورده های نهایی ظاهر شود. عبارت کاتالیزور از دو لغت یونانی تشکیل می گردد. پیشوند «کاتا» به معنی پایین و فعل «لیزین» به معنی پخش یا شکست یا بیدار کردن میل ترکیبی خفته می باشد. یک کاتالیزور نیروی طبیعی را که مانع انجام واکنش می گردد از بین می برد[1].

هنگامی که کاتالیزور به صورت محلول در محیط واکنش است کاتالیزور همگن و وقتی که کاتالیزور فازی مجزا از فاز واکنش تشکیل می دهد، کاتالیزور ناهمگن نامیده می شود. در اکثر موارد کاتالیزور ناهمگن، کاتالیزور جامدی است که از تماس با آن واکنش گر های گازی یا مایع متحول می شوند و در نتیجه بیشتر اوقات عبارت کاتالیزور تماسی برای نامیدن

Be the first to comment

Leave a Reply

ایمیل شما نمایش داده نخواهد شد


*