کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث و گفتگو
3 نتیجه گیری
منابع

چکیده

شناسایی و بررسی کاربرد بالقوه ی گلیسرول در جهت حل مسئله ی تأمین مازاد و عرضه ی بیش از حد گلیسرول به عنوان یک محصول (فرآورده) جانبی حتمی و اجتناب ناپذیر بیودیزل (زیست دیزل یا سوخت ایمن و غیرسمی) و فراهم نمودن فرصت های سودآور برای بیودیزل پایدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا، ما یک کاتالیزور ساده، ارزان قیمت اما قوی با نام Cu1Mg4 را تهیه کردیم، که فعالیت کاتالیستی برجسته ای را برای تبدیل برگزیده ی گلیسرول به گلیکولیک اسید ارزشمند نشان داد، ضمن اینکه افزودن مواد باز معدنی و غیرآلی اضافی را حذف کرد. بازده و عملکرد بالای 71.8% برای گلیکولیک اسید به دست آمد، تا جایی که میدانیم بالاترین مقداریست که تا به امروز بدست آمده است. در ترکیب محاسبات آزمایش و DFT، مشخص شد که گونه های مس (Cu) و منیزیم (Mg) در کاتالیزور امکان کاتالیز رله برای واکنش های آبشاری در تبدیل گلیسرول را فراهم کردند. گونه مس (Cu) در کاتالیزور (کاتالیست) اولین واکنش هیدروژن زدایی گلیسرول به گلیسرآلدئید را تحت الشعاع قرار داد، که با گونه ی منیزیم تقویت شده و بهبود پیدا کرد. گونه ی منیزیم (Mg) جایگزین شد تا گسستگی بعدی پیوند C2-C3 در گلیسرآلدئید را برای تولید گلیکول آلدئید کاتالیز کند. اکسیداسیون نهایی گلیکول آدئید به گلیکولیک اسید با کاتالیز گونه ی مس (Cu) بدست آمد. این کاتالیز رله (کاتالیز امدادی و تقویت کننده) مربوط به کاتالیزور Cu1Mg4 اساسا مانع تشکیل محصولات جانبی گلیسریک اسید و اسید لاکتیک شد، که به موجب آن امکان تولید گزینشی گلیکولیک اسید را فراهم کرد.

1- مقدمه

افزایش قابل ملاحظه ی تقاضا برای بیودیزل به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر جذاب به تولید گلیسرول به عنوان یک فرآورده ی جانبی حتمی در مقادیر زیاد منجر شده است، که تقریبا حدود 10% وزنی کل تولید بیودیزل را دربر می گیرد [1، 2]. برآورد شده است که تولید گسترده و سراسری گلیسرول به حدود 6.14 میلیارد لیتر در سال 2017 می رسد، و با نرخ سالانه ی 10% الی 20% در آینده به طور مداوم افزایش می یابد [3]. این مسئله فرصت های نویدبخشی را برای بهبود و اصلاح فرآورده و محصول فرعی مازاد گلیسرول ارائه می کند. در سال های اخیر پیشرفت های معمول و ویژه ای بدست آمده اند، که در این پیشرفت ها اسید لاکتیک [4-7] و گلیسریک اسید [8-11] با بازده و عملکرد برآورده شده را می توان به ترتیب از طریق آب زدایی (دهیدراته کردن) و اکسیداسیون گلیسرآلدئید بدست آورد. با این وجود، کاربرد گلیسرول در بازار تجاری فعلی کاملا محدود شده است، که در این بازار تنها حدود 4% از کل تولید گلیسرول به کار گرفته شده است ]12[. در نتیجه، گلیسرول بیش از حد عرضه شده از طریق سوزاندن آن بدون هیچ ارزش بیشتری به عنوان یک جریان زائد و اتلافی تلقی می شود. این مسئله بیودیزل را از لحاظ تجاری نسبت به پترودیزل (نفت دیزل) کمتر در عرصه ی رقابت قرار می دهد، و عملا مانع پایداری تولید بیودیزل می شود [13، 14].

Abstract

The exploration of potential application of glycerol is of particular importance for solving the oversupply of glycerol as an unavoidable byproduct of biodiesel and affording profitable possibilities for sustainable biodiesel. Herein, we developed a simple, cheap but robust Cu1Mg4 catalyst, which exhibited outstanding catalytic activity for the selective conversion of glycerol towards valuable glycolic acid, eliminating the addition of extra inorganic base. As high as 71.8% yield of glycolic acid was achieved, the highest value to date as far as we know. In combination of experiment and DFT calculations, it was revealed that Cu, Mg species in catalyst enabled the relay catalysis for the cascade reactions in glycerol transformation. Cu species in catalyst dominated the first dehydrogenation reaction of glycerol to glyceraldehyde, which was promoted by Mg species. Mg species followed to catalyze the next cleavage of C2-C3 bond in glyceraldehyde to generate glycolaldehyde. The final oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid was achieved by the catalysis of Cu species. This relay catalysis of Cu1Mg4 catalyst significantly inhibited the formation of glyceric acid and lactic acid by-products, thereby enabling the selective generation of glycolic acid.

1. Introduction

The drastically rising demand for biodiesel as an attractive renewable energy resource has led to the generation of glycerol as an unavoidable byproduct in great quantities, which approximately accounts for about 10 wt% of the total biodiesel production.[1,2] It is estimated that the worldwide production of glycerol reaches to about 6.14 billion liters in 2017, and continuously increases with an annual rate of 10–20% in future.[3] This offers promising opportunities to upgrade the surplus glycerol byproduct. Typical advances have been achieved in recent years, in which lactic acid [4–7] and glyceric acid[8–11] with satisfied yield could be obtained via the selective dehydration and oxidation of glyceraldehyde, respectively. Nevertheless, the applications of glycerol in current commercial market are quite limited, in which only ~4% of the total glycerol production has been utilized.[12] As a result, the oversupplied glycerol is treated as a waste stream by burning it without any further value. This makes biodiesel less economically competitive to petro-diesel, and seriously impedes the sustainability of biodiesel production.[13,14]

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1- مواد
2-2 ویژگی های کربن فعال
2-3- حلال های LC
2-4- هیدرولیز سورفکتین
2-5- آنالیز
2-6- تغییر شکل اسیدی کربن فعال شده
3- بحث و نتایج
3-1- هیدرولیز سورفکتین
3-2- تایید ساختار سورفکتین خطی
3-3- ارتباط بین پارامترهای کربن فعال و هیدرولیز سورفکتین
3-4- تایید نقش کلیدی pHPZC بر میزان هیدرولیز سورفکتین
4- نتایج
منابع

چکیده

سورفکتین از کاتالیز میکروارگانیسم ها بدست می آید که در مفهوم پالایش زیستی ما، طی پردازش پایین دست بر روی کربن فعال (AC) خالص می شود. وقتی AC با خواص ویژه مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است علاوه بر سورفکتین حلقوی، آنالوگ های خطی سورفکتین نیز بدست آیند. در مقاله پیش رو، هیدرولیز آنالوگ های سورفکتین حلقوی مختلف بواسطه کربن فعال که شرح داده می شود، صورت گرفته و محصولات هیدرولیز با استفاده از HPLC/UV/MS شناسایی شده اند. در این مقاله همچنین فعالیت هیدرولیزی شش کربن فعال تجاری و سه کربن فعال اصلاح شده ارزیابی شده است. بافت متخلخل ACs با اندازه گیری میزان جذب و ترکیب اصلی سطح ACs بوسیله تجزیه SEM-EDS مشخص شده، و مقدار pHPZC و رطوبت، خاکستر و محتوای ماده فرار آنها نیز با استفاده از تجزیه گروهی تعیین شده و خواص ACs با فعالیت هیدرولیتیک آنها ارتباط داده شده و نقش اصلی pHPZC آلکالین معین شده است. اثرات سودبخش pHPZC آلکالین نیز با تعدیل اسید AC که قبلا فعالیت هیدولیتی نشان داده بود، و این توانایی بعد از کاهش pHPZC از بین رفته بود، مورد تایید قرار گرفته است.

4- نتایج

تخمیر کنجاله کلزا بوسیله باکتری باسیلوس سوبتیلیس منجر به تولید مقدار زیادی از محصولاتی مانند سورفکتانت های زیستی، پلیمرهای زیستی، و افزودنی های خوراکی می شود. ما در پالایش زیستی، برای خالص سازی سورفکتین بعد از بیوسنتز آن از کربن فعال استفاده می کنیم. اصلاح خواص AC به ما اجازه می دهد تا آنالوگ های سورفکتین خطی را از طریق هیدرولیز کاتالیز شده بر روی کربن فعال تولید کنیم. ساختارهای ترکیبات بدست آمده بر اساس آنالیز HPLC/UV/MS پیش بینی شدند. این آنالیز نشان دادند که پیک های یون مولکولی مطابق با پیک های HPLC-UV جدید دارای m/z = 8/1012، 8/1026، 8/1040، و 8/1054 می باشند، که این مقادیر با Da18 بالاتر شش پیک استاندارد سورفکتین اصلی چهار آنالوگ که از لحاظ طول زنجیره β – هیدروکسی اسید چرب، 12C، 13C، 14C، و 15C متفاوتند، سازگار هستند. برای شناسایی پیوند سورفکتین تحت هیدرولیز، طیف سنجی جرمی پشت سر هم انجام دادیم. تفکیک یون ها از سری های b و y در طیف یون های هر هفت آنالوگ ـ 16C-10C ـ و طیف قطعه پپتید سورفکتین خطی تولید شده در منبع با Da4501/685 = m/z یافت شدند. مسیرهای تفکیک یون ها ما را قادر به بیان این نکته می کند که کلواژ هیدرولیز در پیوند لاکتون صورت می گیرد و حلقه پپتیدی باز شده و منجر به تولید سورفکتین خطی می شود.

Abstract

Surfactin is obtained through biocatalysis by microorganisms. In our biorefinery concept, it is purified on activated carbon (AC) during downstream processing. Besides cyclic surfactin, it is possible to obtain linear surfactin analogues, when AC with specific properties is used. In the present article, the hydrolysis of various cyclic surfactin analogues mediated by activated carbon is described. Hydrolysis products were identified using HPLC/UV/MS and (Q-TOF)MS/MS. Hydrolytic activity of six commercial and three modified activated carbons was evaluated. The porous texture of ACs was determined by sorption measurements and elemental composition of ACs surface – by SEM-EDS analysis. Their pHPZC value and moisture, ash, and volatile matter content using proximate analysis were also determined. Properties of ACs were correlated with their hydrolytic activity, and the crucial role of alkaline pHPZC was found. The beneficial effect of alkaline pHPZC was further confirmed by acid modification of AC that had previously shown hydrolytic activity and lost this ability after the pHPZC decrease.

4- Conclusions

Fermentation of rapeseed meal by Bacillus subtilis results with some value-added products such as biosurfactants, biopolymers, and feed additives. In our biorefinery, we utilize activated carbon for purifying surfactin after its biosynthesis. Modification of AC properties allows us to produce linear surfactin analogues through hydrolysis catalyzed on activated carbon. Structures of obtained compounds were predicted based on HPLC/UV/MS analysis. It revealed that the molecular ion peaks corresponding to new HPLC-UV peaks have m/z = 1012.8, 1026.8, 1040.8, and 1054.8. These correspond to 18 Da higher six major surfactin standard peaks of four homologs that differ in their βhydroxy fatty acid chain length: C12, C13, C14, and C15. To identify the surfactin bond that undergoes hydrolysis, tandem mass spectrometry was performed. Fragmentation ions from the b and y series were found in the spectra of ions of all seven analogues – C10-C16, and in the spectra of the in-source generated linear surfactin peptide fragment with m/z = 685.4501 Da. Fragmentation paths of all ions enable us to state that hydrolytic cleavage occurs at the lactone bond. The peptide ring opens, that results in linear surfactin analogues.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon

پلیمریزاسیون حلقه باز شیمیایی بصورت آلی کاتالیز شده

Organocatalyzed chemoselective ring-opening polymerizations

نتایج و بحث

نتیجه گیری

روش ها

روش جدید سنتز عاری از فلز و بدون گروه پشتیبان برای تهیه پلی استرهای تیول عامل دار شده ی دو سر عامل-دار با استفاده از کاتالیست آلی، توسعه داده شد. دامنه ای از اسیدهای برونستد ، شامل تری فلورو متان سولفونیک اسید (1)، HCl.Et2O (2)، دی فنیل فسفات (3)، γ-رزوسیلیک اسید (4) و متان سولفونیک اسید (5)؛ برای گسترش و ترویج پلیمریزاسیون حلقه باز در έ-کاپرولاکتون همراه با 6-مرکاپتو-1-هگزانول محافظت نشده به عنوان آغازگر چند کاره، ارزیابی می شوند. در میان آنها، دی فنیل فسفات (3) شیمی گزینی و کارآیی بسیار خوبی را نشان می دهد، که سنتز ساده ی پلی اتیلن تیول (έ-کاپرولاکتون) با مقادیر کم تیول، تبدیل کامل مونومر، وزن مولکولی کنترل شده و چند توزیعی باریک، را امکان پذیر می کند. مطالعه سنتیکی، طبیعت زنده و کنترل شده پلیمریزاسیون های شیمی گزین به صورت آلی کاتالیز شده را تأیید می کند. محاسبه تئوری عملکردی چگالی نشان می دهد که شیمی گزینی دی فنیل فسفات (3) به فعال سازی دوتایی قوی تر مونومر و آغازگر / انتهای زنجیره و همچنین انرژی کمتر در مسیر هیدروکسیل نسبت به تیول؛ نسبت داده می شود. علاوه بر این، دسته ای از پلی اتیلن تیول دو سر عامل دار (δ-والرولاکتون) و کوپلیمرهای دسته ای به طور کارآمدی تحت شرایط ملایم، تولید شدند.

کاتالیست آلی به طور عمیق بررسی شده و به طور گسترده ای در تحولات شیمیایی به کار برده شده است. همکاری های عالی بی شماری در این حوزه تحقیقاتی در حال شکوفا، گزارش شده است. در شیمی پلیمر، کاتالیست آلی در پلیمرهای با دقت تعریف شده فرصت های قابل توجهی را ارائه می دهد. خوصیات استفاده از مولکول های آلی کوچک به عنوان کاتالیزور یا آغازگر در پلیمریزاسیون حلقه باز (ROP) مونومرهای چرخه ای توسط بسیاری از گروه ها مورد بررسی قرار گرفت. دسته هایی از کاتالیست های آلی به طور مداوم بر اساس مکانیسم های پلیمریزاسیون کلی برای فعال سازی مونومر الکترون دوست ، فعال سازی مونومر هسته دوست ، فعال سازی انتهای زنجیره آغازگر و فعال سازی دوتایی مونومر و آغازگر / انتهای زنجیره، توسعه یافته اند. علیرغم پیشرفت چشمگیر و برجسته، تنگناها همچنان در ROP به صورت آلی کاتالیز شده از قبیل شیمی گزینی، فضا گزینی و کاتالیز قابل تغییر، باقی مانده اند.

مشخصه یابی ها. طیف NMR در یک بروکر (MHz 400) در CDCl3 همراه با تترا متیل سیلان (TMS) به عنوان مرجع داخلی ثبت شد. کروماتوگرافی اندازه طردی (SEC) در سیستم وایات مجهز به پمپ SSI 1500 و یک واترز استیراگل HR 2.5 μm، ستون 300 mm × 7.8 mm با استفاده از THF (0.7 mLmin-1) به عنوان شوینده در دمای اتاق، انجام شد. زمینه مربوط به زمان یونیزاسیون واجذبی لیزر در طیف های جرمی (MALDI TOF MS) در طیف سنجی جرمی بروکر در kV 25 ثبت شد. پلیمر و زمینه ی 5-دی هیدروکسی بنزوئیک اسید (DHB) در CH2Cl2 حل شد. تمام طیف های جرمی با استفاده از 500 عکس لیزری جداگانه جمع آوری شدند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) در JEM-200cx که در ولتاژ 200 کیلو ولت کار می کند، انجام شد. نمونه با فرو بردن شبکه مس TEM به یک پراکنش رقیق نانوذرات نقره در کلروفرم تهیه شده و حلال در دمای اتاق تبخیر شد.

A novel metal-free and protecting-group-free synthesis method to prepare telechelic thiolfunctionalized polyesters is developed by employing organocatalysis. A scope of Brønsted acids, including trifuoromethanesulfonic acid (1), HCl.Et2O (2), diphenyl phosphate (3), γ-resorcylic acid (4) and methanesulfonic acid (5), are evaluated to promote ring-opening polymerization of ε-caprolactone with unprotected 6-mercapto-1-hexanol as the multifunctional initiator. Among them, diphenyl phosphate (3) exhibits great chemoselectivity and efciency, which allows for simply synthesis of thiol-terminated poly(ε-caprolactone) with near-quantitative thiol fdelity, full monomer conversion, controlled molecular weight and narrow polydispersity. Kinetic study confrms living/controlled nature of the organocatalyzed chemoselective polymerizations. Density functional theory calculation illustrates that the chemoselectivity of diphenyl phosphate (3) is attributed to the stronger bifunctional activation of monomer and initiator/chain-end as well as the lower energy in hydroxyl pathway than thiol one. Moreover, series of tailor-made telechelic thiol-terminated poly(δ-valerolactone) and block copolymers are efciently generated under mild conditions.

Organocatalysis has been deeply investigated and widely applied in the chemical transformations1 . Numerous excellent contributions were reported in this blooming research area2–8 . In polymer chemistry, organocatalysis provided remarkable opportunities in precision well-defned polymers9–11. Te features of the use of small organic molecules as the catalyst or initiator in ring-opening polymerization (ROP) of cyclic monomers were explored by many groups12–16. Te classes of organocatalysts have been continuously developed based on the general polymerization mechanisms of electrophilic monomer activation, nucleophilic monomer activation, initiator or chain-end activation and bifunctional activation of monomer and initiator/chain end17,18. Despite tremendous progress was made, bottlenecks still remained in organocatalyzed ROP, such as chemoselectivity, stereoselectivity and switchable catalysis18,19.

NMR spectra were recorded on a Bruker (400MHz) in CDCl3 with tetramethylsilane (TMS) as the internal reference. Size exclusion chromatography (SEC) was performed on Wyatt system equipped with a SSI 1500 pump and a Waters Styragel HR 2.5 μm, 300 mm ×7.8 mm column by using THF (0.7 mLmin−1 ) as eluent at room temperature. Matrix assisted laser desorption ionization time of fight mass spectra (MALDI TOF MS) were recorded at 25 kV on the Bruker mass spectrometer (ultraextreme). Te polymer and the matrix 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) were dissolved in CH2Cl2. 1 μl of the sample solution was piped onto the thin NaI crystal layer and dried in air. All mass spectra were collected by employing 500 individual laser shots. Transmission electronic microscopy (TEM) was conducted on a JEM-200cx operating at 200 kV. Te sample was prepared by dipping the TEM copper grid to a dilute dispersion of silver nanoparticles in chloroform and solvent was evaporated at room temperature.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پلیمریزاسیون حلقه باز شیمیایی بصورت آلی کاتالیز شده

Organocatalyzed chemoselective ring-opening polymerizations

بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

چکیده
1- مقدمه
2- مبانی و مکانیسم کاتالیز نوری اکسید روی
3- مواد نانوساختار اکسید روی
3-1- طبقه بندی اکسید روی
3-2- سنتز نانو ساختار اکسید روی
4- بهبود اکسید روی به عنوان کاتالیزور نوری
4-1- دوپینگ یا ناخالص سازی فلز ی/ غیر فلزی
4-2- جفت شدگی اکسید روی با دیگر نیمه هادی ها
4-3- جفت شدگی مولفه نانوکربن با اکسید روی
4-4- کنترل شکل و رشد کریستال
4-5- اصلاح سطح اکسید روی
5- مقایسه بی تحرک سازی کاتالیزور نوری و سیستم تعلیق
6- چشم اندازها و چالش های آتی
7- نتیجه گیری ها

چکیده

آلاینده های آلی پایدار (POP) مواد شیمیایی مبتنی بر کربن هستند که در برابر تجزیه زیست محیطی مقاوم بوده و از طریق فرآیندهای تصفیه به طور کامل حذف نمی شوند. دوام آن ها می تواند به اثرات بهداشتی نامطلوبی بر حیات وحش و زندگی انسان منجر گردد. بدین ترتیب، فرآیند فتوکاتالیز خورشیدی به واسطه پتانسیل عظیم آن به عنوان یک فرآیند سبز و دوستدار محیط زیست در از بین بردن POP برای افزایش امنیت آب پاکیزه، توجه فزاینده ای را معطوف خود نموده است. در این زمینه، مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزدهای کاتالیزور نوری برجسته ای می باشند که در تجزیه نوری با توجه به هزینه کم، غیر سمی بودن و کارآمدی بیشتر آنان در جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با دی اکسید تیتانیوم (TiO2) استفاده می گردد. ، با این حال جنبه های متعددی وجود دارند که برای توسعه بیشتر باید مد نظر قرار گیرند. هدف مقاله حاضر بررسی مکانیسم های تجزیه نوریPOP و پیشرفت های اخیر در روش های ساخت نانوساختاری اکسید روی از قبیل: تکنیک های دوپینگ یا ناخلص سازی، اتصال ناهمگن و اصلاح و نیز بهبود اکسید روی به عنوان یک کاتالیزور نوری می باشد. هدف دوم مطالعه حاضر، ارزیابی بی تحرک سازی سیستم کاتالیزور نوری و تعلیق ضمن بررسی چالش ها و چشم اندازهای آتی آنان می باشد.

7- نتیجه گیری ها

مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزد بالقوه ای به عنوان کاتالیزور نوری در فرآیند تجزیه نوری خورشیدی محور آلاینده های آلی پایدار هستند. این امر به واسطه هزینه تولید پایین آن (75 درصد کمتر در مقایسه با نانوذرات TiO2 و Al2O3)، غیر سمی بودن و توانایی جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با نانوذرات TiO2 می باشد. بر اساس نمونه روش های ساخت ارائه شده در بخش های قبل، مشاهده می گردد که خصوصیات اکسید روی از قبیل: ابعاد (D0، D1، D2 و D3)، ریخت شناسی و اندازه ذرات تحت تاثیر روش های ساخت آن قرار دارند. در میان روش های ساخت، رویکردهای مبتنی بر محلول با توجه به توانایی آنان در ارائه بستری مناسب برای کنترل مکانیسم های رشد نانوساختارهای اکسید روی که به صورت تجربی از طریق نسبت های مولی کنترل شده پیش سازها ثابت شده، مطلوب می باشند. روش های مختلفی وجود دارند که در پی افزایش پاسخ نوری نانوساختارهای اکسید روی هستند.

Abstract

Persistent organic pollutants (POPs) are carbon-based chemical substances that are resistant to environmental degradation and may not be completely removed through treatment processes. Their persistence can contribute to adverse health impacts on wild-life and human beings. Thus, the solar photocatalysis process has received increasing attention due to its great potential as a green and eco-friendly process for the elimination of POPs to increase the security of clean water. In this context, ZnO nanostructures have been shown to be prominent photocatalyst candidates to be used in photodegradation owing to the facts that they are low-cost, non-toxic and more efficient in the absorption across a large fraction of the solar spectrum compared to TiO2. There are several aspects, however, need to be taken into consideration for further development. The purpose of this paper is to review the photo-degradation mechanisms of POPs and the recent progress in ZnO nanostructured fabrication methods including doping, heterojunction and modification techniques as well as improvements of ZnO as a photocatalyst. The second objective of this review is to evaluate the immobilization of photocatalyst and suspension systems while looking into their future challenges and prospects.

7- Conclusions

ZnO nanostructures have been shown to be a potential candidate as photocatalyst for solar-driven photodegradation process of persistent organic pollutants. This is attributed to its low production cost (75% lower in comparison to TiO2 and Al2O3), non-toxic and ability to absorb larger fraction of solar spectrum compared to TiO2. From the examples of fabrication methods presented in previous sections, it can seen that zinc oxide characteristics such as dimension (0D, 1D, 2D and 3D), morphology and particle size are affected by its fabrication methods. Among the fabrication methods, solution-based approaches are favorable due to its ability to provide a good platform to control growth mechanisms of ZnO nanostructures, which has been demonstrated experimentally through a well-controlled molar ratios of percursors. There are various methods that have been attempted to enhance photoresponse of ZnO nanostructures.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

هیدروژن زدایی PtSnNa@SUZ-4-شده کاتالیز پروپان

PtSnNa@SUZ-4-catalyzed propane dehydrogenation

چکیده

1- مقدمه

2- آزمایشگاهی

1-2- آماده‌سازی کاتالیزور

2-2- مشخصات کاتالیزور

3- نتایج و بحث

3-1- هیدروژن زدایی پروپان

2-3- خواص ساختار و سطح کاتالیزور

3-3- آزمایش پیش عملیات حرارتی با دی بنزو[b,d] سیوفین

4-3- تعامل اجزاء کاتالیزور

4- نتیجه‌گیری

چکیده

Pt-Sn بر پایه-4- SUZهای کاتالیزور با محتوی یونی سدیم مختلف از طریق روش اشباع مداوم تهیه می‌شوند. خواص کاتالیزوری و ساختاری کاتالیزورها با روش‌های مختلف ترکیبی با تست میکرو-راکتور بررسی‌شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که کاتالیزور PtSnNa/SUZ-4 ماندگاری ، جذب پروپیلن و پایداری بالایی با محتوی یون سدیم مناسب نشان می‌دهد. افزایش یون سدیم محیط‌های اسیدی قوی را خنثی می‌کند و مانع تشکیل زغال (کک) می‌شود. بااین‌حال، وجود بیش‌ازحد یون سدیم تنها نمونه قلع را به قلع فلزی کاهش می‌دهد، که فعالیت کاتالیزور را با شکل‌دهی آلیاژ PtSn کم می‌کند، که این به ذرات بیشتر پلاتین داخل منافذ زئولیت (هر نوع سیلیکات آبدار) منجر می‌شود، که به‌راحتی توسط زغال غیرفعال می‌شود. مشخص شد که کاتالیزوری با محتوی یون سدیم در 0.5-1.5 wt% باعث بیشترین تبدیل پروپان و جذب پروپیلن می‌شود.

1- مقدمه

پلاتین دوفلزی-قلع (Pt-Sn)-کاتالیزور پایه به دلیل کاربردهای صنعتی‌اش توجه زیادی را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده است [1-3]. آن‌ها به‌طور گسترده در اکثر واکنش‌ها مانند هیدروژن زدایی پارافین سبک[1,4,5]، اکسیداسیون الکل [6,7]، و هیدروژناسیون ترکیبات کربونیل [8,9] استفاده می‌شوند. در میان این کاربردها، هیدروژن زدایی پروپان به‌منظور تولید پروپیلن، یک فرآیند پتروشیمیایی مهم برای افزایش سریع تقاضای پروپیلن می‌باشد [10,11]. بااین‌حال، شرایط واکنش موردنظر از دمای بالا و فشار جزئی H_2 کم رنج می‌برد، که این منجر به واکنش‌های فعال دمایی نامطلوبی در زغال و آلکان های سبک و درنتیجه تولید محصول کم و درنهایت غیرفعال سازی کاتالیزور می‌شود [11-13]. بنابراین، تولید کاتالیزوری کارآمد با فعالیت، پایداری و جذب پروپیلن بالا خیلی ضروری است. معمولاً PtSn/γ-Al_2 O_3 به‌عنوان یکی از کارآمدترین کاتالیزورها برای هیدروژن زدایی پروپان استفاده می‌شود، اما آن به دلیل پایداری ناچیز و ماندگاری کم پس از بازیابی غیرمفید است [10,14,15]. به‌منظور حل این مشکل، مواد افزودنی مانند فلزات قلیایی (K,Na) و فلزات نادر خاکی (La,Ca) برای بهبود کاتالیزورها به کار گرفته شدند [14,16-18].

4- نتیجه‌گیری

درنتیجه، محتوی یون سدیم محیط اسیدی قوی در زئولیت SUZ-4 را خنثی می‌کند و ماندگاری کاتالیزور و جذب پروپیلن را با متوقف کردن واکنش‌های جانبی در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان افزایش می‌دهد. اگرچه واکنش‌پذیری کاتالیزور ممکن است در شروع واکنش کاهش یابد، جذب پروپیلن و پایداری کاتالیزور تا حد زیادی بهبود می‌یابد، که این حتی شاخص مهم‌تری در تولید صنعتی است. بااین‌حال، افزایش بیش‌ازحد یون سدیم تا حد زیادی کاتالیزور را به دلیل کاهش مساحت سطح و کاهش Sn(II) به Sn(0) غیرفعال می‌کند، که این آلیاژ PtSn را به Pt تبدیل می‌کند و فعالیت کاتالیزوری را کاهش می‌دهد. افزایش بیش‌ازحد یون سدیم همچنین به دلیل خنثی‌سازی محیط اسیدی قوی که اجازه ورود پیش ساز اسیدی Pt (H_2 PtCl_6) به داخل کانال‌های زئولیت را می‌دهد، رسوب Pt بیشتری داخل منافذ می‌شود. وجود Pt داخل منافذ می‌تواند به‌راحتی با ته‌نشین شدن زغال غیرفعال شود، که این برای کاتالیزور مضر است. بنابراین، افزایش کافی یون سدیم یک شاخص کلیدی در طراحی کاتالیزور است و مشخص شد که افزایش 0.5-1.5 wt% محتوی یون سدیم بهترین پروتکل در طراحی کاتالیزور PtSnNa/SUZ-4 است.

Abstract

SUZ-4-based Pt-Sn catalysts with different sodium ion contents were prepared through sequential impregnation method. The structural and catalytic properties of the catalysts were studied by using various techniques combined with micro-reactor tests. The experimental results showed that PtSnNa/SUZ-4 catalysts exhibited high durability, high propylene selectivity and high stability with adequate sodium ion content. Sodium ion additives neutralized the strong acid sites and prevented the formation of coke. However, excess sodium ion not only reduced tin species to metallic tin, which reduced the catalyst activity by forming PtSn alloys, but also led to more Pt particles inside the pore of zeolite, which were easily deactivated by coke. It was found that catalysts with the sodium ion content at 0.5–1.5wt % led to the highest propane conversion and propylene selectivity.

1- Introduction

Bimetallic platinum-tin (Pt-Sn)-based catalysts have attracted much attention for their industrial application potential in recent years. [1–3]. They have been widely employed in many reactions, such as light paraffin dehydrogenation [1,4,5], alcohol oxidation [6,7] and the hydrogenation for carbonyl compounds [8,9] et al. Among these applications, dehydrogenation of propane to produce propylene is a significant petrochemical process for the rapidly increasing demand of propylene [10,11]. However, current reaction conditions suffer high temperature and low H2 partial pressure, which leads to undesirable thermal cracking reactions to coke and light alkanes and results in low product yield and eventually deactivation of the catalyst [11–13]. Therefore, developing an efficient catalyst with high activity, high stability and high propylene selectivity is urgently required. The conventionally employed PtSn/-Al2O3 is considered to be one of the most efficient catalysts for propane dehydrogenation, but is deficiency for their poor stability and weak durability after recoveries [10,14,15]. To resolve the problem, additives, including alkali metals (K, Na) and rare earth metals (La, Ce) have been employed to improve the catalysts [14,16–18].

4- Conclusions

In conclusion, sodium ion contents neutralized the strong acid sites on SUZ-4 zeolite and enhanced the catalyst durability and propylene selectivity by suppressing the side reactions in propane dehydrogenation processes. Although the reactivity of the catalyst might be lowered at the beginning of the reaction, the propylene selectivity and catalytic stability were largely improved, which was even more important factors in industrial production. However, over-addition of sodium ion largely deactivated the catalyst because of the decreased surface area and the reduction of Sn(II) to Sn(0), which led to PtSn alloys with Pt and reduced the catalyst activity. Over-addition of sodium ion also led to more Pt clusters inside the pores because of the neutralization of strong acid sites that allowed the entrance of Pt precursor (H2PtCl6) into zeolite channels. Since Pt inside the pores could be easily deactivated by coke deposition, the effect was harmful to catalyst. Therefore, an adequate addition of sodium ion additives is a key factor for the catalyst designing and it was found that addition of 0.5–1.5wt % sodium ion content should be the best protocol in PtSnNa/SUZ-4 catalyst designing.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هیدروژن زدایی PtSnNa@SUZ-4-شده کاتالیز پروپان

PtSnNa@SUZ-4-catalyzed propane dehydrogenation

ارتقای اولفین در محیط متان بر کاتالیزور Ag-Ga / ZSM-5

Olefin upgrading under methane environment over Ag-Ga/ZSM-5 catalyst

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارتقای اولفین در محیط متان بر کاتالیزور Ag-Ga / ZSM-5

Olefin upgrading under methane environment over Ag-Ga/ZSM-5 catalyst

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

MOF گرفته شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU و کاربرد آن برای الکتروکاتالیز واکنش تکاملی هیدروژن

MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite and its application for electro-catalysis of hydrogen evolution reaction

چکیده
1- مقدمه
2- آزمایشی
2-1- مواد
2-2- آماده سازی کامپوزیت NPC/CU
2-3- توصیف ویژگیها
2-4- آماده سازی الکترود و آزمایش عملکرد شیمیایی
3- نتایج و بحث
3-1-توصیف ویژگیهای مواد سنتز شده
3-2- ویژگیهای الکترو شیمیایی کامپوزیت NPC/CU به عنوان کاتالیزور برای HER
4- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله چارچوب فلز-اورگانیک Cu3(BTC)2 [BTC= 1,3,5-benzenetricarboxylate] که عموما MOF-199یا HKUST-1 نامیده می شود،به عنوان یک الگوی متخلخل برای آماده سازی یک کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU مورد استفاده قرار گرفته است. MOF مشتق شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل /CU (کامپوزیت NPC/CU) ،با زغالی شدن مستقیم MOF-199 بدون مواد اضافی متشکل جسم جدید کربن، ترکیب می شود.ویژگیهای فیزیکی کاتالیزور جامد،با استفاده از تکنیکهای مختلفی مشخص می شود، که عبارتند از XRD (پراش پودری اشعه X) ، جستجوی میکروسکوپی الکترون، تجزیه گرمایی-وزنی، ارزیابیهای جذب فیزیکی نیتروژن. نتایج الکترو شیمیایی نشان داده اند که کامپوزیت NPC/CU ،الکترود کربن شیشه ای (Cu/NPC/GCE) را به عنوان الکتروکاتالیزور غیر پلاتینی تعدیل می کند که فعالیتهای کاتالیزوری مطلوب را علی رغم مقاومت بالا در برابر فرایند القایی با واکنشهای تکاملی هیدروژن نشان می دهد. این حالت می تواند به وجود فلز CU تایید شده با XRD و یا منافذ زیاد موجود در سطح (1025 m2 g-1 ) در کامپوزیت NPC/CU ، بستگی داشته باشد. ضریب انتقال الکترون و تبادل چگالی کنونی برای Cu/NPC/GCE با برنامه تافل در حدود 0.34 و 1.2 * 10-3 mAcm-2 به ترتیب محاسبه گردید.

4- نتیجه گیری

یک چارچوب فلز-اورگانیک جدید مشتق شده از کامپوزیت CU/NPC ، با موفقیت از طریق زغالی شدن مستقیم MOF-199 به عنوان یک الگو در دمای 900 درجه و در محیط نیتروژن بدون اضافه کردن سطح کربن، سنتز شد. کامپوزیت CU/NPC بدست آمده شکل گل مانندی را با اندازه ذرات در حدود 20 nm از خود نشان داد. مواد بدست آمده شامل فلز cu، cuo، , cu2o بر اساس نتایج XRD بودند. این مواد دارای سطح خوب و ساختار مناسبی بودند. ارزیابیهای الکترو شیمیایی CU/NPC/GCE ، پیشرفت در کاتالیز HER را در پتانسیل مثبت و چگالی بیشتری نسبت به GCE، به تنهایی نشان می دادند که این پیشرفت به وجود CU, CUO, و CU2Oدر ساختار کامپوزیت CU/NPC ،سطح خوب، و ویژگیهای جذب هیدروژن در کامپوزیت CU/NPC مربوط می شود. پیشتهاد شده کهMOF-199 احتمالا به NPC تبدیل می شود که فلز مس رسوب یافته است و ارزانتر از کاتالیزورهای پلاتینی می باشد.

Abstract

In this work, metal-organic framework Cu3(BTC)2 [BTC = 1,3,5-benzenetricarboxylate] (commonly known as MOF-199 or HKUST-1), is used as porous template for preparation of a Cu/nanoporous carbon composite. The MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite (Cu/NPC composite) is synthesized by direct carbonization of the MOF-199 without any carbon precursor additive. The physical characterization of the solid catalyst is achieved by using a variety of different techniques, including XRD (X-ray powder diffraction), scanning electron microscopy, thermo-gravimetric analysis, and nitrogen physisorption measurements. The electrochemical results have shown that the Cu/NPC composite modified glassy carbon electrode (Cu/NPC/GCE) as a non-platinum electrocatalyst exhibited favorable catalytic activity for hydrogen evolution reaction, in spite of high resistance to faradic process. This behavior can be attributed to existence of Cu metal confirmed by XRD and/or high effective pore surface area (1025 m2 g−1) in the Cu/NPC composite. The electron transfer coefficient and exchange current density for the Cu/NPC/GCE is calculated by Tafel plot at about 0.34 and 1.2 × 10−3 mAcm−2, respectively.

4- Conclusion

A novel metal organic framework-derived Cu/NPC composite was successfully synthesized via direct carbonization of the MOF199 as template at 900 C under N2 atmosphere without addition of carbon source. The obtained Cu/NPC composite was exhibited cauliflower-like morphology with particle size about 20 nm. It consisted of Cu metal, CuO, Cu2O according to XRD result. This material was showed a good surface area and micro-meso structure. Electrochemical measurements of the Cu/NPC/GCE indicate improvement of HER catalysis in the more positive onset potential and higher current density rather than bare GCE. This enhancement is attributed to both of existent of Cu, CuO, and Cu2O in the Cu/NPC composite structure, good surface area, and expected hydrogen adsorption properties of the Cu/NPC composite. It is suggested that the MOF-199 was probably converted to a NPC which was deposited copper metal that it is cheaper than the platinum catalysts.4. Conclusion A novel metal organic framework-derived Cu/NPC composite was successfully synthesized via direct carbonization of the MOF199 as template at 900 C under N2 atmosphere without addition of carbon source. The obtained Cu/NPC composite was exhibited cauliflower-like morphology with particle size about 20 nm. It consisted of Cu metal, CuO, Cu2O according to XRD result. This material was showed a good surface area and micro-meso structure. Electrochemical measurements of the Cu/NPC/GCE indicate improvement of HER catalysis in the more positive onset potential and higher current density rather than bare GCE. This enhancement is attributed to both of existent of Cu, CuO, and Cu2O in the Cu/NPC composite structure, good surface area, and expected hydrogen adsorption properties of the Cu/NPC composite. It is suggested that the MOF-199 was probably converted to a NPC which was deposited copper metal that it is cheaper than the platinum catalysts.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

MOF گرفته شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU و کاربرد آن برای الکتروکاتالیز واکنش تکاملی هیدروژن

MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite and its application for electro-catalysis of hydrogen evolution reaction

احتراق کاتالیستی ترکیب CH4 / هوا بر روی مونولیت های فوم فلزی

Catalytic Combustion of CH4/Air Mixtures over Metal Foam Monoliths

چکیده

1- مقدمه

2- ازمایش

2-1 مواد

2-3 شرایط ازمایشی و دستگاه احتراق

3- نتایج و بحث

3-1 تست های فعالیت

4- نتیجه گیری

چکیده

استفاده از یک کاتالیزور در میکروبرنر ها تنها راه حل ممکن برای کمک به تثبیت اشتعال سوخت است. این مقاله بر اشتعال کاتالیستی متان بر روی کاتالیزور های مونولیت های فوم فلزی تاکید دارد. 4.8 درصد وزنی و 3.2 درصد وزنی فوم های فلزی Pd/Al2O3/Fe-Ni ( فوم 1 و 2) از طریق یک سری از تیمار های پوشش دهی و اشباع تولید شد. عملکرد کاتالیستی هر دو فرم فلزی برای اشباع کاتالیستی متان در یک سیستم واکنش کاتالیستی تست شد. دمای واکنش و سرعت جریان ترکیب واکنش نقش مهمی در واکنش پذیری کاتالیزور ایفا می کند. نتایج نشان داد که غلظت متان دارای اثر ضعیفی بر روی فعالیت کاتالیستی دارد که بدین معنی است که فوم های فلزی در طیف وسیعی از نسبت های هوا- سوخت موثر هستند.

4- نتیجه گیری

کاتالیزور های مونولیتی فوم فلزی تولید شده با کاربرد کاتالیزور پالادیوم- الومینیوم اکسید بر روی فوم فلزی الیاژ نیکل- اهن در اشتعال کاتالیزوری متان تست شد. در مقایسه با فوم 2، فوم 1 فعالیت کاتالیزوری بالاتری را برای اشتعال کاتالیزوری متان در دمای واکنش پایین نشان داد. نتایج ازمایش نشان داد که بار پالادیوم دارای اثر محدودی بر روی فعالیت برای اشتعال متان در دمای بالا دارد. زیرا پوشش الومینیوم اکسید نقش مهم تری در واکنش پذیری کاتالیزور ها ایفا می کند. نتایج نشان داد که کاتالیزور فوم فلزی مونولیتیک در نسبت های متغیر متان- هوا کار کرده و تبدیل بیش از 99 درصد است. اگرچه اثرات دمای واکنش، غلظت متان و سرعت جریان ترکیب واکنش دهنده بررسی شده است پایداری بلند مدت فوم Pd/Al2O3/Fe-Ni بایستی تایید و مطالعه شود.

Abstract

Utilizing a catalyst in micro burners is an only possible solution to help stabilize fuel combustion. The present work focuses on investigating the catalytic combustion of methane over metal foam monolithic catalysts. The 4.8wt.% and 3.2wt.% Pd/Al2O3/Fe-Ni metal foams (Foam I and II) were prepared through a series of treatment of coating and impregnation. The catalytic performance of both the metal forms for methane catalytic combustion was tested in a catalytic reaction system. The results showed that Form I exhibited higher catalytic activity at low reaction temperature. The reaction temperature and flow rate of reactant mixture play an important role on the reactivity of the catalysts. The results also disclosed that the methane concentration has a weak impact on the catalytic activity, which means that the metal foams developed are effective in a wide range of fuel-air ratios.

4. Conclusion

The metal foam monolithic catalysts prepared by applying Pd/Al2O3 catalyst on Fe-Ni alloy metal foam were tested in the methane catalytic combustion. Compared to the Foam II, Foam I exhibited relatively higher catalytic activity for CH4 catalytic combustion of methane at low reaction temperature. And the experimental results also show, within the range tested, the Pd loading has only a limited influence on the activity for the CH4 combustion at high temperature. This is perhaps bucause that the Al2O3 coating played a more important role on the reactivity of the resulted catalysts. Our limited experimental results showed that the metal foam monolith catalyst can work in a wide range of CH4-air ratio and the conversion can be as high as 99%. Although, the effects of reaction temperature, methane concentration, and flow rate of reactant mixture have been experimentally investigated, the long-term stability of Pd/Al2O3/Fe-Ni foam needs to be further verified and studied.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

احتراق کاتالیستی ترکیب CH4 / هوا بر روی مونولیت های فوم فلزی

Catalytic Combustion of CH4/Air Mixtures over Metal Foam Monoliths

میکروکره های گل مانند Co3O4 پر شده با نانوذرات مس به عنوان یک کاتالیزور کارآمد برای باتری های لیتیوم-هوا

Flowerlike Co3O4 microspheres loaded with copper nanoparticle as an efficient bifunctional catalyst for lithium–air batteries

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

میکروکره های گل مانند Co3O4 پر شده با نانوذرات مس به عنوان یک کاتالیزور کارآمد برای باتری های لیتیوم-هوا

Flowerlike Co3O4 microspheres loaded with copper nanoparticle as an efficient bifunctional catalyst for lithium–air batteries

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

حذف کاتالیزوری NOx از وسایل نقلیه دیزلی توسط C3H8 با سنتز Cu-SAPO-34/Cordierite در آزمایشگاه

In situ Synthesis of Cu-SAPO-34/Cordierite for the Catalytic Removal of NOx from Diesel Vehicles by C3H8

چکیده

1 آزمایش

1.1 آماده سازی کاتالیزور

1.2 مشخصات کاتالیزور

1.3 ارزیابی کاتالیزور

2. نتایج و بررسی

2.1 بارگذاری Cu-SAPO-34

2.2 نتایج XRD و SEM

2.3 فعالیت NOx-SCR کاتالیزورهای مونولیتیک

2.4 اثر شرایط واکنش بر فعالیت NOx-SCR

3 نتایج

چکیده

یک کاتالیزور Cu-SAPO-34/cordierite توسط سنتز هیدروترمال در آزمایشگاه آماده شد. ریخت شناسی و ساختار نمونه های Cu-SAPO-34/cordierite توسط پراش اشعه X, میکروسکوپ اسکن الکترونی و تحلیلگر واجذبی-جذب مشخص شدند. حذف NOx از اگزوز وسیله نقلیه دیزلی شبیه سازی شده با استفاده از یک راکتور بستر-تثبیت شده انجام شد. آثار غلظت های C3H8, O2 و بخار آب بر فعالیت کاتالیزور مطالعه شدند. نتایج نشان می دهند که پوشش های Cu-SAPO-34 به دست آمده توسط سنتز درون آزمایشگاهی, محکم و فشرده هستند و میزان بارگذاری بیش از 20% بعد از یک عملیات سنتز مشخص شد. مناطق سطحی کاتالیزورهای Cu-SAPO-34/cordierite عمدتاً در مقایسه با کوردریت افزایش می یابد. مولفه cu فعال آماده شده از طریق سنتز داخل آزمایشگاهی به طور چشمگیری می تواند فعالیت کاهش کاتالیزوری انتخابی NOx را توسط C3H8 بهبود دهد. کاهش NOx روی کاتالیزور Cu-SAPO-34/cordierite بیش از 60% بین 500 و 650 درجه سانتیگراد است. تبدیل NOx بعد از افزودن 10% آب به گاز تغذیه کاهش می یابد, اما غیرفعالسازی ناشی از بخار آب پایدار نیست.

2.4 اثر شرایط واکنش بر فعالیت NOx-SCR

موتور دیزل, به عنوان یک موتور سوخت-نرم صحیح, تحت شرایط اکسیژن اضافی عمل می کند. علاوه بر این, فعالیت SCR برای NOx روی Cu-SAPO-34/cordierite در محیط های ترکیب نرم بررسی شده بود. عواملی که بر فعالیت SCR در NOx تاثیر می گذارند عمدتاً سرعت فضایی, عامل کاهنده و غلظت O2 هستند.غلظت هیدروکربن در یک موتور دیزل عمدتاً تحت شرایط مختلف تغییر می کند به طوری که فعالیت SCR در NOx عمدتاً از غلظت عامل کاهنده تاثیر می پذیرد. شکل 4 نشاندهنده اثر عامل کاهنده غلظت C3H8 روی NOx-SCR در کاتالیزور مونولیتیک در 0.05% NOx, 7% O2, and a SV of 3000 h–1 است. نرخ تبدیل NOx از 50.2% تا 80.2% افزایش می یابد, زمانی که نسبت C3H8/NOx از 1:2 تا 2:1 افزایش می یابد. در یک نسبت C3H8/NOx برابر با 2, تبدیل نرخ NOx بیشتر از 60% بین 480 و 680 درجه است. این نشان می دهد که یک افزایش متوسط در هیدروکربن به نفع فعالیت NOx-SCR است.

Abstract

A Cu-SAPO-34/cordierite catalyst was prepared by in situ hydrothermal synthesis. The morphology and structure of the Cu-SAPO-34/cordierite samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and physical adsorption-desorption analyzer. The removal of NOx from simulated diesel vehicle exhaust gas was carried out using a fixed-bed reactor. The effects of C3H8, O2 concentrations, and water vapor on the activity of the catalyst were studied. The results indicate that the Cu-SAPO-34 coatings obtained by the in situ synthesis are firm and compact, and the loading amount was found to be more than 20% after one synthesis operation. The surface areas of the Cu-SAPO-34/cordierite catalysts increase greatly compared with that of cordierite. The active Cu component prepared through in situ synthesis can significantly improve the activity of selective catalytic reduction of NOx by C3H8. NOx reduction over the Cu-SAPO-34/cordierite catalyst is more than 60% between 500 and 650 °C. The NOx conversion decreases after the addition of 10% water vapor to the feed gas but the deactivation caused by water vapor is not permanent.

2.4 Effect of reaction conditions on NOx-SCR

activity The diesel engine, as a true lean-burn engine, works under excess oxygen conditions. Moreover, the SCR activity of NOx over Cu-SAPO-34/cordierite in lean mixture environments was investigated. The factors that influence the SCR activity of NOx are mainly the space velocity, the reducing agent, and the O2 concentration. The concentration of hydrocarbon in a diesel engine changes greatly under different conditions so that the SCR activity of NOx is greatly influenced by the reducing agent’s concentration. Figure 4 shows the effect of the reducing agent C3H8 concentration on the NOx-SCR over the monolithic catalyst at 0.05% NOx, 7% O2, and a SV of 3000 h–1. The NOx conversion rate increases from 50.2% to 80.2% when the C3H8/NOx ratio increases from 1:2 to 2:1. At a C3H8/NOx ratio of 2, the conversion rate of NOx is more than 60% between 480 and 680 °C. This suggests that a moderate increase in hydrocarbon favors NOx-SCR activity.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

حذف کاتالیزوری NOx از وسایل نقلیه دیزلی توسط C3H8 با سنتز Cu-SAPO-34/Cordierite در آزمایشگاه

In situ Synthesis of Cu-SAPO-34/Cordierite for the Catalytic Removal of NOx from Diesel Vehicles by C3H8