Effects of acido-basic support properties on the catalytic hydrogenation of acetylene on gold nanoparticles. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_final_draft.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

حضرت الحفازات التالية γ-Al2O3 ، 4%MgO-Al2O3 ، 8%MgO-Al2O3 باستخدام طريقة السول- جل، بالإضافة إلى الحفازات السابقة حضرت حفازات الذهب المدعم على الحفازات السابقة بنسبة 1% وباستخدام الطريقة نفسها فنتجت الحفازات التالية 1%Au/γ-Al2O3 ، 1%Au/4%MgO-Al2O3 ، 1%Au/8%MgO-Al2O3 . حضرت كذلك الحفازات التالية باستخدام نسب مختلفة من الذهب 1%Au/15%MgO-Al2O3 2%Au/15%MgO-Al2O3 ، 4%Au/15%MgO-Al2O3 ، جففت هذه الحفازات ومن ثم كلست عند درجة حرارة 550oC ولمدة 4 ساعات. أجريت عدة اختبارات على هذه الحفازات مثل ال BET لتحديد المساحة السطحية للحفاز وكذا حجم المسام، كما فحصت هذه الحفازات باستخدام تقنية ال XRD . حللت هذه الحفازات باستحدام تقنية التحليل الآلي ) ICP ( لتحديد نسبة العناصر الموجودة فيها مثل الذهب والمغنسيوم. درست خواص هذه الحفازات الحامضية والقاعدية باستخدام تقنية TPD )الادمصاص بواسطة التسخين المبرم (، استخدم غاز ثاني أكسيد الكربون لتحديد الخواص القاعدية لهذه الحفازات كما استخدم غاز الأمونيا لتحديد خواصها الحامضية. ولمعرفة عند أية درجة حرارة يختزل الذهب استخدمت تقنية TPR )الإختزال باستخدام التسخين المبرم ( واستخدم غاز الهيدروجين لهذا الغرض. درست حفازات الذهب المدعم بواسطة تقنية TEM بغرض تحديد حجم جسيمات الذهب وكذا توزيع هذه الحجوم، كما درس امتزاز CO على سطح الحفاز بواسطة تقنية FT-IR لتحديد حالة الذهب على سطح الحفاز إن كان على شكل أكسيد أو على شكل معدن ومعرفة النشاط الحفزي إن كان للذهب كمعدن أو كأكسيد. ولتحديد كفاءة وفاعلية هذه الحفازات وكذا سلوكها كحفازات قاعدية أو حامضية، استخدم تفكك 2-بروبانول على سطح هذه الحفازات كمقياس لذلك. ومعلوم أن هذا الكحول يتفكك على سطح الحفاز الحامضي لينت بوبيلين xx وماء، أما على سطح الحفازات ذات الخواص القاعدية فتنت اسيتون بالإضافة الى الهيدروجين. درس تفكك هذا ، الكحول عند ثلاث درجات حراية مختلفة للحمام المائي الذي يحتويه وهي 0،15 15oC بغرض تغيير تركيز الكحول على سطح الحفاز ومن ثم تحديد ثابت سرعة التفاعل لكل حفاز، كما درس تفكك هذا الكحول عند ثلاث درجات حراية ، مختلفة للمفاعل هي 255،220 250oC ، ومرة أخرى عند 100،255 225oC بغرض تحديد طاقة التنشيط لكل حفاز. من خلال البيانات التي حصل عليها امكن تحديد الانتقائية لكل منت تحت ظروف مختلفة للتفاعل كما امكن تحديد نشاط الحفز لكل حفاز عند ظروف مختلفة كذلك. درست عملية الهدرجة الانتقائية للاستيلين الى الايثيلين على سطح هذه الحفازات بوجود وعدم وجود 4% المدعمة على الحفاز ،2 ، الايثيلين عند درجات حراة مختلفة وباستخدام نسب متفاوته من الذهب 1 .15%MgO-Al2O3 درس تأثير كل من نسبة الهيدروجين الى نسبة الاسيتيلين على نسبة الهدرجة وكذا الانتقائية تجاه الإيثيلين. كما درس فقد الفعالية للحفاز مع الزمن وكذا حددت كمية ونوع الكاربون المتجمع على سطح الحفاز وتأثير وجود الماغنسيوم في التقليل من كمية نوع الكاربون الأشد تأثيرا على فعالية الحفاز.

English Abstract

Metallic gold nanoparticles supported on γ-Al2O3 and magnesia-alumina mixed oxide, with different magnesia content have been prepared by sol-gel method and characterized by different techniques (inductive coupled plasma-mass spectroscopy (ICP-MS), XRD, BET surface area analysis, transmission electron microscopy (TEM), CO2 and NH3 temperature programmed desorption (TPD), H2 temperature programmed reduction (TPR) and FTIR of adsorbed CO2). Such systems were found to produce catalysts with controllable acidity, varying from catalyst possessing large density of acidic and low density of basic sites, others with acidic and basic sites of equal strength and density, and others with large basic and low acid sites densities, respectively. The catalytic assessment of the generated acidity was carried out using 2-propanol decomposition as a test reaction. The results obtained indicate that the presence of magnesia and reduced gold nanopartilces has imparted the catalysts, 1%Au/4%Mg-Al2O3 and 1%Au/8%Mg-Al2O3, with significant base-catalytic properties. Acetylene hydrogenation and formation of coke deposits were investigated on a gold catalyst supported on γ-Al2O3 and gold supported on alumina-magnisia mixed oxide xviii with different gold content; 1%Au/γ-Al2O3, 1%Au/15%Mg-Al2O3, 2%Au/15%Mg-Al2O3 and 4%Au/15%Mg-Al2O3. The effect of the H2/C2H2 ratio was studied over a range of values. The catalytic activity and selectivity towards ethylene and other products were investigated at different reaction temperatures. Acetylene hydrogenation was investigated in the presence and absence of ethylene in stream. It is investigated that the adsorption of the triple bond is preferred over the double bond and during selective catalytic (SCR) of C2H2 the two hydrocarbons do not compete for the same adsorption sites. The deactivation of catalysts was studied by temperature programmed oxidation (TPO). Higher content of coke over 1%Au/Al2O3 catalyst was investigated in contrast to the other catalysts in which the basisity of magnesia-alumina supports could have played an important role in inhibiting the acidic carbon formation by possessing smaller number and/or weaker acid sites.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Maung, Than
Committee Co-Advisor:	Al-Daous, Mohammed
Committee Members:	Morsy, Mohammed and Wazeer, Mohammed and Ahmed, Shakeel
Depositing User:	ABDULAH ALMANDA (g200203800)
Date Deposited:	04 Sep 2012 10:24
Last Modified:	01 Nov 2019 15:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138745