پایان نامه ارشد با موضوع درجه حرارت و قیمت بالا

دانلود پایان نامه
همانطور که ذکر شد، به علت قیمت بالای نمک ایریدیوم، میتوان از میزان ایریدیوم کاسته و از فلز دومی استفاده نمود. در میان کاتالیستهای فلزی پایهدار برای تجزیه آمونیاک، کاتالیستهای پایهدار بر اساس نیکل است که فعالیت کاتالیستی خوبی (نزدیک به نمونههای ایریدیوم و روتنیوم) نشان میدهد[۳۰]. از این رو برای انتخاب زوج همراه با ایریدیوم از نیکل استفاده میشود.
قبل از پرداختن به چگونگی ساخت کاتالیست نیکل-ایریدیوم، شرایط ساخت کاتالیست تک فلزی نیکل بررسی میگردد.
۱-۱۳-۱-ساخت کاتالیستهای نیکل بر پایه آلومینا
در این بخش به ساخت کاتالیست نیکل بر اساس مطالعهای از مینگ یان ژنگ و همکارانش پرداخته شده است.
کاتالیستهای فلزی از جمله Ni/Al2O3، ۲۱ درصد وزنی توسط تلقیح خشک با استفاده از محلول آبی نمک فلز مانند Ni(NO3)2.H2O ساخته شدهاند. بعد از خشک کردن در دمایoC ۱۲۰ برای ۱۲ ساعت، نمونهها در هوا درoC ۴۵۰ به مدت ۲ ساعت کلسینه شدهاند و در ادامه احیا در H2 خالص برای ۲ ساعت انجام گردید[۳۱].
در ادامه به ساخت کاتالیست نیکل با فلز دوم مثل رنیوم و ایریدیوم پرداخته شده است.
-در کار لینشنگ ونگ و همکارانش کاتالیست نیکل-رنیوم بر پایه آلومینا توسط تلقیح Ni/Al2O3 با محلول آبی NH4ReO4 ساخته شدهاند. در ادامه خشک کردن در K ۳۸۳ برای ۶ ساعت و کلسیناسیون در K ۷۷۳ به مدت ۶ ساعت انجام گردیده است. خود Ni/α-Al2O3 توسط تلقیح–Al2O3 α با محلول آبی Ni(NO3)2.6H2O و سپس خشک کردن در k ۳۸۳ برای ۶ ساعت و کلسیناسیون در K ۷۷۳ به مدت ۶ ساعت ساخته شد[۳۲].
-با تنظیم غلظت نمک نیکل در محلول آبی، با توجه به وزن نیکل فلزی مورد نظر، انتقال فلز از محلول به کاتالیست ایریدیوم بر پایهی آلومینای مرطوب صورت گرفت. مخلوط تبخیر شده که برای خشک کردن از یک حمام بخار استفاده شده است سپس در هوا در K ۳۷۳ و کلسیناسیون برای ۱ ساعت درK ۵۷۳ انجام گرفته است. نمونهها در H2 (atm۱) برای چندین ساعت در K ۷۲۳ احیا شده و توسط عملکرد دمایی در He در K ۷۲۳ به مدت ۱۵ ساعت انجام گردید[۳۳].
-کاتالیستهای دو فلزی نیکل-ایریدیوم با مقادیر Ir مختلف توسط روش تلقیح مرطوب ساخته شدهاند. از آب به عنوان حلال و نمک Ni(NO3)2.6H2O به عنوان منبع نیکل استفاده شده است. خشک کردن در حمام آب در oC۸۰ ، سپس در آون درoC ۱۱۰ به مدت ۱۲ ساعت انجام گرفته است. کلسینه کردن در هوا در oC۵۰۰ برای ۴ ساعت صورت گرفته است. میزان ایریدیوم ۰/۵ ، ۰/۷ و ۱ درصد وزنی بوده است[۳۴].
-در کار کیوهارا ناکاگاوا و همکارانش ساخت کاتالیستهای دو فلزی نیکل-ایریدیوم پایهدار، توسط محلول آبی تلقیح IrCl4,H2O و Ni(NO3)2.6H2O داخل پایه معلق شده و توسط تبخیر و زدودن آب ادامه یافته است. کاتالیستهای ساپورت شده در oC۶۰۰ برای ۵ ساعت در هوا کلسینه شدهاند[۳۵].
با توجه به مطالعات انجام شده برای ساخت کاتالیستهای دو فلزی به روش تلقیح دو تکنیک تلقیح متوالی و همزمان به کار گرفته شده است. بعنوان مثال Soares و همکاران، هر دو تکنیک را به کار بردهاند. تفاوت قابل توجهی از خصوصیات بافتی کاتالیستهای دو فلزی، به دلیل تغییر در روش ساختشان، تلقیح متوالی و همزمان، دیده نشده است[۲۰].
۱۴-۱-سیستم تست کاتالیست
برای بررسی فعالیت، کارایی کاتالیست و بررسی سینتیک واکنش تجزیه هیدرازین در حضور کاتالیست به منظور به کار گیری در ماهوارهها از تراسترها یا میکرو تراسترهایی استفاده کردهاند. نمونهای از آنها در بخش ۲-۱ بررسی شد. اما در کارهای آزمایشگاهی از میکرو راکتورها و یا طراحیهای ساده استفاده میشود. به نمونههایی از سیستمهای تست کاتالیست پرداخته شده است.
در شکل (۸-۱) سیستمی مشاهده میشود که برای مطالعه کردن سینتیک تجزیهی هیدرازین مایع روی کاتالیست رودیوم پایهدار استفاده شده است. 50 میلی لیتر محلول هیدرازین در ظرف واکنش قرار گرفته است و قرصهای کاتالیست در سمت بازو قرار گرفتهاند. سپس دستگاه در حمام آب کنترل شدهی دمایی فرو برده شد تا به درجه حرارت تعادلی برسد. قرصهای کاتالیستی با بازوی چرخان 180داخل محلول انداخته میشوند و حجم گاز تولید شده در واکنش تجزیه در فاصلههای زمانی معین در فشار اتمسفر با دستگاههای بورت گاز اندازهگیری میشوند. سرعت واکنش از حجم گاز تولید شده در واحد زمان محاسبه میگردد و در مولهای هیدرازین تجزیه شده به ازای واحد جرم کاتالیست به ازای واحد زمان، بیان شده است. سرعتها مستقل از زماناند[۳۶].
شکل۸-۱- دستگاه استفادهشده برایاندازهگیری سرعت تجزیه هیدرازین روی کاتالیست رودیوم پایهدار [۳۶].
در مطالعهای دیگر برای تست کاتالیست مولیبدن بر پایه آلومینا سیستم نشان داده شده در شکل (۹-۱) استفاده گردیده است.
شکل۹-۱-سیستم تست کاتالیست مولیبدن بر پایه آلومینا[۳۷].
در این سیستم با استفاده از گاز آرگون، هیدرازین به صورت ذرات معلق در آمده و پس از برخورد با کاتالیست تجزیه میشود.
نمونهای دیگر از سیستم تست کاتالیست در شکل (۱۰-۱) آورده شده است. کاتالیست توسط بازوی چرخان در داخل محلول انداخته میشود و محصولات گازی تولید شده با کروماتوگرافی گازی تشخیص داده میشوند[۳۸].
شکل۱۰-۱-دستگاه مورد استفاده برای آنالیز کروماتوگرافی محصولات گازی از تجزیه[۳۸].
با بررسی چنین سیستمهایی و باتوجه به امکانات، سیستمی برای تست کاتالیست ایریدیوم بر پایه گاما آلومینا در نظر گرفته شد که در فصل بعد آورده شده است.
با توجه به مطالب آورده شده و کارهای صورت گرفته، قصد بر آن است که نانو کاتالیستهای ایریدیوم بر پایه گاما آلومینا و ایریدیوم- نیکل بر پایه گاما آلومینا ساخته شده و در تستهای راکتوری تجزیه هیدرازین به کار گرفته شوند. همچنین بررسی اثر نرخ افزایش دمای کوره کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون بر روی اندازه کریستالهای کاتالیستهای ایریدیوم بر پایه گاما آلومینا که تا به حال در مورد این کاتالیستها انجام نشده است، صورت گیرد.
در فصل بعد، به چگونگی ساخت کاتالیست موردنظر با استفاده از روش تلقیح(آغشته سازی)پرداخته خواهد شد. در یک جمعبندی و با توجه به مطالب قبلی مراحل زیر برای ساخت کاتالیست دنبال خواهد شد.
-محلول آغشته سازی از انحلال میزان مشخصی نمک H2IrCl6 و یا IrCl3 آبدار بدست خواهد آمد.
-دانهها قبل از اضافه شدن به محلول به مدت ۲ ساعت در دمای ۱۱۰ درجه سلسیوس خواهند گرفت.
-زمان آغشته سازی ۳ ساعت خواهد بود.