فرهاد رحمانی چیانه

در این پژوهش، امکان به­کارگیری پایه­های زئولیتی و تأثیر نوع­های گوناگون آن بر روی ویژگی­های کاتالیستی و عملکرد راکتوری نانوکاتالیست کروم اکسید برای استفاده در فرایند هیدروژن­گیری اکسایشی اتان به کمک کربن دی اکسید مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، شماری از کاتالیست­های کروم اکسید دارای 4/3 % وزنی کروم با تلقیح پایه­های زئولیتی انتخاب شده کلینوپتیلولیت، SAPO-34 و HZSM-5 تهیه شدند. بدین منظور، کلینوپتیلولیت خریداری شد و پایه­های SAPO-34 و HZSM-5 به روش هیدروترمال تهیه شدند که آنالیزهای XRD، FESEM، BET و EDX تهیه موفقیت آمیز آن­ها را تأیید کردند. تصویرهای FESEM تشکیل کلوخه­های کم­تر و پراکندگی بهتر نانوذره ­های سطحی بر روی ذره ­های مکعبی شکل ZSM-5 را در مقایسه با دیگر پایه­ های زئولیتی تأیید کردند. نتیجه­ های آنالیز TPD-NH3نشان داد که با به­کارگیری پایه کلینوپتیلولیت دستیابی به ویژگی­های اسیدی بهتری در مقایسه با دیگر پایه­ های زئولیتی امکان­پذیر می­ باشد که به پایداری بالای کاتالیست کمک شایانی می­کند. بر اساس نتیجه­ های آنالیز EDX، به­کارگیری پایه­ های تهیه شده به ­ویژه HZSM-5 به دلیل سطح ویژه بالا سبب توزیع بهتر ذره­های کروم می­شود که وجود ذره­ های کروم فعال (اکسایشی-کاهشی) بیش­تر بر روی سطح HZSM-5 را نوید می­ دهد و این امر در کنار نانوذرات سطحی یکنواخت و تشکیل کلوخه­های کم­تر در کاتالیست تهیه شده از دلیل­ های کارآیی به­تر نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 برشمرده می­ شود. براساس نتیجه­های ویژگی­سنجی، سطح ویژه پایین و توزیع نامناسب ذره­های کروم در کاتالیست Cr/Clinotilolite و پوشش سطحی و بسته شدن حفره­ های SAPO-34 در کاتالیست Cr/SAPO-34 از دلیل­ های اصلی پایین بودن بازدهی این کاتالیست­ ها در مقایسه با ب­کارگیری پایه ZSM-5 می­ باشند. دیده شد که نانوکاتالیست Cr/ZSM-5 با بازده تولید اتیلن 4/45 % به­ خوبی اتان را در حضور CO2 و در دمای 700 به اتیلن تبدیل می­ کند. رسوب کک در نتیجه وجود سایت­ های اسیدی قوی عامل اصلی روند کاهشی دیده شده برای فعالیت کاتالیست Cr/ZSM-5 با گذشت زمان می باشد.