Чжан Лянцзы - Исследование эффективности современных нанокатализаторов

Чтобы описать каталитическую природу Rh 1O 2/ZrO 2, они проанализировали DOS Rh в Rh 1O 2/ ZrO 2и сравнили его с DOS в Rh 1O 4/ ZrO 2. Результаты на рисунке 9 показывают, что в Rh 1O 2/ ZrO 2больше занятых состояний для Rh, чем в Rh 1O 4/ ZrO 2, что указывает на то, что Rh в Rh 1O 2/ ZrO 2имеет более низкую степень окисления. Бэйдерский заряд Rh в Rh 1O 2/ ZrO 2был рассчитан как 7,6. Согласно связи между зарядом Бадера и степенью окисления Rh, Rh имеет степень окисления +3,6, ниже, чем степень окисления Rh в Rh 1O 4/ ZrO 2(+4,7), что согласуется с DOS результаты. Более низкая степень окисления Rh в Rh 1O 2/ ZrO 2указывает на то, что Rh 1O 2/ ZrO 2может более легко окисляться H 2O 2, способствуя адсорбции H 2O 2.

Для получения метанола основным является гетерогенный катализ. Особенностью гетерогенной катализа служит стадия адсорбции. Свойства каталитических активных участников зависят от свойств поверхности твердого тела. То есть при этом использование массивных материалов в отрасли экологии считается не выгодным. Так как в низ большая часть атома не находится на поверхности и не доступна реагирующим молекулам [45, 46].

Фактически выгоднее и эффективнее использовать катализаторы на основе наноразмерных частиц, что большая часть атомов катализатора представляется доступной реагентам. В результате чего эффективность катализа возрастет в десятки раз. При этом наночастицы многих веществ демонстрируют уникальные свойства, которые позволят использовать их в качестве нанокатализаторов.

Было обнаружено, что если катализатор приготовить в виде наночастиц с размерами от 1 до 100 нм, то эффективность такого нанокатализатора многократно возрастает. Это обусловлено не только простым увлечением активной поверхности катализатора, состоящего из наночастиц. В наночастицах значительная доля атомов, образующих их поверхность, находится в так называемом низкокоординированном состоянии, где они проявляют как максимальную каталтическую активность [47—49].

Для переработки попутного нефтяного газа, в качестве катализаторов, часто используют ценные металлы – золото, платину, иридий и др. Обладая высокой себестоимостью эти материалы не так широко используют для переработки. А наночастица железа имеют низкую себестоимость благодаря низкой цене железа. Самое главное, они обладают хорошей каталитической активностью во процессах переработки попутного нефтяного газа.

К настоящему времени наночастицы железа уже известен широкий набор нанокластеров оксидов железа различных размеров (от одного до нескольких сотен нанометров), со своим спектром межкластерных взаимодействий и разнообразной надкластерной структурой. При этом удельная поверхность наночастицы железа диаметром 13,4 нм составляет 7,8*10 —4 м 2/кг [50—53].

Наночастицы железа, как и наночастицы других металлов, характеризируются особыми физико-химическими свойствами, которые зачастую принципиально отличны от свойств железа в макрокристаллическом состоянии.

В частности, было установлено, что температура плавления, значение электропроводимости, энергии активации электронных переходов, каталитической активности и многих других физико-химических свойств за-висят от размера наночастиц железа.

Характерной особенностью макрокристаллического железа является существование его нескольких полиморфных модификаций: низкотемпературной (α-Fe) и высокотемпературных (β-Fe, γ-Fe и δ-Fe). Все эти модификации имеют разные температурные интервалы своей устойчивости и значительно отличаются друг от друга типом своих кристаллических решеток, а также некоторыми физическими и химическими свойствами: плотностью, особенностями ферромагнетизма, способностью растворять углерод, азот и т. д. (рис. 1.11—1.14.)

Необходимо отметить, что химические и магнитные свойства большинства наночастиц довольно сильно зависят от конкретного типа наружных поверхностей, а для химически активных металлов, таких как железо, также и от структуры оксида, формирующегося на их поверхности.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.