بررسی نقش ساختاری و شیمیایی یون قلیایی با مطالعه همزمان فعالیت کاتالیزوری-اندازه گیری هدایت الکتریکی کاتالیست های (mn + a + w)/sio2 برای واکنش زوج شدن اکسایشی متان

در این تحقیق، واکنش زوج شدن اکسایشی متان (ocm) روی کاتالیست های (4wt%mn+x%a+3.13w)/sio2 تحت ghsv برابر ml/grcat.h 13200 بر بستر ثابت در واکنشگاه کوارتز مطالعه شد. a یون قلیایی لیتیم، سدیم، پتاسیم یا سزیم و x نیز 0/1 یا 0/78 درصد وزنی می باشد. نتایج حاصل با کاتالیزور هایی به فرمول (4wt%mn+5%a2wo4)/sio2 مقایسه شد. مشخصه های کاتالیزور ها توسط الگوی پراش پرتو ایکس (xrd)، کاهش برنامه ریزی شده دمایی (tpr)، طیف مادون قرمز (ir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. میزان هدایت الکتریکی کاتالیزور ها در جو اکسنده های اکسیژن، هوا یا هوای آرگونی اندازه گیری و با میزان هدایت الکتریکی طی بررسی تست عملکرد کاتالیزوری تحت شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان مقایسه شد. این بررسی ها جهت مطالعه ی نقش ساختاری و شیمیایی یون قلیایی در کاتالیزور های زوج شدن اکسایشی متان انجام شد. یون قلیایی گونه ی مناسبی برای بلوری کردن سیلیکای بی شکل به فرم بلوری است. این تغییر شکل بلوری سبب تغییر فعالیت و گزینش پذیری کاتالیست به نفع واکنش ocm می شود. این اثر به عنوان نقش ساختاری یون قلیایی شناخته می شود. کاتالیزور های تهیه شده که بی شکل یا تا حدی بلوری هستند پس از قرار گرفتن در شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان بلوری می شوند. این تغییر فاز، که تحت شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان صورت می گیرد، به عنوان انعطاف پذیری ساختاری کاتالیزور در شرایط واکنش معرفی می شود. این خاصیت تاثیر بسزایی بر عملکرد کاتالیزور ها دارد. عامل این تغییر فاز حضور یون قلیایی است. بر این اساس این اثر به عنوان نقش شیمیایی یون قلیایی در نظر گرفته می شود. هم چنین حضور یون قلیایی میزان هدایت الکتریکی کاتالیزور ها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. افزایش هدایت الکتریکی در حضور یون قلیایی طی واکنش نشان دهنده ی افزایش میزان حامل های بار تحت شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان است. تست عملکرد در شرایط وزنی 500 میلی گرم کاتالیزور، جریان حجمی خوراک ورودی 140 میلی لیتر بر دقیقه و نسبت متان به اکسیژن 5 به 1، نسبت متان به هوای 1 به 1 و متان به هوای آرگونی 1 به 1 در دمای های 775، 800 و 825 درجه سانتیگراد انجام شد. بهترین عملکرد با کاتالیزور (4%mn+5%na2wo4)/sio2 در حضور اکنسده ی هوا مشاهده شد. به طور کلی بهترین عملکرد با درصد های وزنی یون قلیایی مطابق با مقادیر استوکیومتری فرم تنگستات قلیایی دیده می شود. سدیم بهترین یون قلیایی در تشکیل کاتالیزوری مناسب برای واکنش زوج شدن اکسایشی متان از نظر درصد تبدیل و گزینش پذیری شناخته می شود.