تأثیر 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 به­کارگیری پایه­های زئولیتی و تأثیر نوع­های گوناگون آن بر روی ویژگی­های کاتالیستی و عملکرد راکتوری نانوکاتالیست کروم اکسید برای استفاده در فرایند هیدروژن­گیری اکسایشی اتان به کمک کربن دی اکسید مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، شماری از کاتالیست­های کروم اکسید دارای 4/3 % وزنی کروم با تلقیح پایه­های زئولیتی انتخاب شده کلینوپتیلولیت، SAPO-34 و HZSM-5 تهیه شدند. بدین منظور، کلینوپتیلولیت خریداری شد و پایه­های SAPO-34 و HZSM-5 به روش هیدروترمال تهیه شدند که آنالیزهای XRD، FESEM، BET و EDX تهیه موفقیت آمیز آن­ها را تأیید کردند. تصویرهای FESEM تشکیل کلوخه­های کم­تر و پراکندگی بهتر نانوذره­های سطحی بر روی ذره­های مکعبی شکل ZSM-5 را در مقایسه با دیگر پایه­های زئولیتی تأیید کردند. نتیجه­های آنالیز TPD-NH3نشان داد که با به­کارگیری پایه کلینوپتیلولیت دستیابی به ویژگی­های اسیدی بهتری در مقایسه با دیگر پایه­های زئولیتی امکان­پذیر می­باشد که به پایداری بالای کاتالیست کمک شایانی می­کند. بر اساس نتیجه­های آنالیز EDX، به­کارگیری پایه­های تهیه شده به­ویژه HZSM-5 به دلیل سطح ویژه بالا سبب توزیع بهتر ذره­های کروم می­شود که وجود ذره­های کروم فعال (اکسایشی-کاهشی) بیش­تر بر روی سطح HZSM-5 را نوید می­دهد و این امر در کنار نانوذرات سطحی یکنواخت و تشکیل کلوخه­های کم­تر در کاتالیست تهیه شده از دلیل­های کارآیی به­تر نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 برشمرده می­شود. براساس نتیجه­های ویژگی­سنجی، سطح ویژه پایین و توزیع نامناسب ذره­های کروم در کاتالیست Cr/Clinotilolite و پوشش سطحی و بسته شدن حفره­های SAPO-34 در کاتالیست Cr/SAPO-34 از دلیل­های اصلی پایین بودن بازدهی این کاتالیست­ها در مقایسه با به­کارگیری پایه ZSM-5 می­باشند. دیده شد که نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 با بازده تولید اتیلن 4/45 % به­خوبی اتان را در حضور CO2 و در دمای 700 به اتیلن تبدیل می­کند. رسوب کک در نتیجه وجود سایت­های اسیدی قوی عامل اصلی روند کاهشی دیده شده برای فعالیت کاتالیست Cr/ZSM-5 با گذشت زمان می­باشد.