تاثیر پایه های زئولیتی گوناگون روی ویژگی ها و عملکرد راکتوری نانوکاتالیست کروم اکسید برای استفاده در فرایند هیدروژن گیری اکسایشی C2H6/CO2

در این پژوهش، امکان به کارگیری پایه های زئولیتی و تاثیر نوع های گوناگون آن بر روی ویژگی های کاتالیستی و عملکرد راکتوری نانوکاتالیست کروم اکسید برای استفاده در فرایند هیدروژن گیری اکسایشی اتان به کمک کربن دی اکسید مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، شماری از کاتالیست های کروم اکسید دارای 4/3 % وزنی کروم با تلقیح پایه های زئولیتی انتخاب شده کلینوپتیلولیت، SAPO-34 و HZSM-5 تهیه شدند. بدین منظور، کلینوپتیلولیت خریداری شد و پایه های SAPO-34 و HZSM-5 به روش هیدروترمال تهیه شدند که آنالیزهای XRD، FESEM، BET و EDX تهیه موفقیت آمیز آن ها را تایید کردند. تصویرهای FESEM تشکیل کلوخه های کم تر و پراکندگی بهتر نانوذره های سطحی بر روی ذره های مکعبی شکل ZSM-5 را در مقایسه با دیگر پایه های زئولیتی تایید کردند. نتیجه های آنالیز TPD-NH3نشان داد که با به کارگیری پایه کلینوپتیلولیت دستیابی به ویژگی های اسیدی بهتری در مقایسه با دیگر پایه های زئولیتی امکان پذیر می باشد که به پایداری بالای کاتالیست کمک شایانی می کند. بر اساس نتیجه های آنالیز EDX، به کارگیری پایه های تهیه شده به ویژه HZSM-5 به دلیل سطح ویژه بالا سبب توزیع بهتر ذره های کروم می شود که وجود ذره های کروم فعال (اکسایشی-کاهشی) بیش تر بر روی سطح HZSM-5 را نوید می دهد و این امر در کنار نانوذرات سطحی یکنواخت و تشکیل کلوخه های کم تر در کاتالیست تهیه شده از دلیل های کارآیی به تر نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 برشمرده می شود. براساس نتیجه های ویژگی سنجی، سطح ویژه پایین و توزیع نامناسب ذره های کروم در کاتالیست Cr/Clinotilolite و پوشش سطحی و بسته شدن حفره های SAPO-34 در کاتالیست Cr/SAPO-34 از دلیل های اصلی پایین بودن بازدهی این کاتالیست ها در مقایسه با به کارگیری پایه ZSM-5 می باشند. دیده شد که نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 با بازده تولید اتیلن 4/45 % به خوبی اتان را در حضور CO2 و در دمای 700 به اتیلن تبدیل می کند. رسوب کک در نتیجه وجود سایت های اسیدی قوی عامل اصلی روند کاهشی دیده شده برای فعالیت کاتالیست Cr/ZSM-5 با گذشت زمان می باشد.