Studium perovskitových oxidových katalyzátorů pro parciální oxidace metanu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Studium bylo provedeno na perovskitových systémech obecného vzorce A1-xA‘xB1-yB‘yO3± (A=La, Sm, A´=Ca, B´=Al, B=Co,Fe,Mn a Cr) . Zkoumané perovskitové oxidy byly syntetizovány polymeračními metodami a charakterizovány rentgenovou strukturní analýzou, BET, SEM a EDX. TPD spektra a katalytické testy byly provedeny ve vysokoteplotním reaktoru s pístovým tokem a analyza produktů provedena hmotnostním spektrometrem. Bylo zjištěno, že oxidace metanu při poměrech O2/CH40,5 silně závisí na teplotě. Při teplotách mezi 300-700oC dochází k úplné oxidaci metanu na oxid uhličitý a vodu, zatímco při teplotách nad 700oC probíhá parciální oxidace metanu (POM) na vodík a oxid uhelnatý (syngas). To je vysvětlováno rovnováhou O2 mezi plynnou fází a pevným perovskitem. Bylo použito osm perovskitových systémů, na kterých probíhají tyto reakce stejným způsobem. Reformace probíhá nad teplotu 700oC. Mezi nejlepší katalytické systémy patřily perovskity typu kobaltitu a feritu. Na základě získaných výsledků byl navržen pro oxidace a reformace perovskitovými systémy Mars van Krevelenův mechanismus. Bylo dokázáno, že POM probíhá dvoustupňovým mechanismem. V první kroku vznikají produkty úplné, totální oxidace (TO), které v druhém kroku přecházejí na syntézní plyn (H2+CO).
Research was curried out on the perovskite systems with general formula A1-xA‘xB1-yB‘yO3± (where A=La, Sm, A´=Ca, B´=Al, B=Co,Fe,Mn and Cr). Perovskite oxides were sythesized by polymerisation methods and characterised by RTG analysis, BET method, SEM and EDX. TPD spectra and catalyst testing were measured in high temperature plug flow reactor and products were analysed by mass spectrometry. It was found, that metane oxidation at ratio O2/CH40,5 depended on the temperature. Total oxidation proceeded at the temperature betwen 300-700oC to the carbon dioxide and water, while the partial oxidation of metane (POM) occured at above 700oC to the hydrogen and carbon oxid (syngas). This was ascribed by equilibrium of O2 betwen gas phase and solid perovskite. There was used 12 perovskite systems, which catalysed methane oxidation by the same way. Dry reforming of methane run above temperature 700oC. Cobaltite and ferite type perovskites were found as the most active catalytic systems. On the base of obtained results the Mars van Krevelen mechanism was established for explanation of oxidation and reformation of methane by perovskite systems. It was showed, that POM was running by two steps mechanism. Products of total oxidation was occured in the first step, which were passed over to the syngas (H2+CO) in the second step.
Research was curried out on the perovskite systems with general formula A1-xA‘xB1-yB‘yO3± (where A=La, Sm, A´=Ca, B´=Al, B=Co,Fe,Mn and Cr). Perovskite oxides were sythesized by polymerisation methods and characterised by RTG analysis, BET method, SEM and EDX. TPD spectra and catalyst testing were measured in high temperature plug flow reactor and products were analysed by mass spectrometry. It was found, that metane oxidation at ratio O2/CH40,5 depended on the temperature. Total oxidation proceeded at the temperature betwen 300-700oC to the carbon dioxide and water, while the partial oxidation of metane (POM) occured at above 700oC to the hydrogen and carbon oxid (syngas). This was ascribed by equilibrium of O2 betwen gas phase and solid perovskite. There was used 12 perovskite systems, which catalysed methane oxidation by the same way. Dry reforming of methane run above temperature 700oC. Cobaltite and ferite type perovskites were found as the most active catalytic systems. On the base of obtained results the Mars van Krevelen mechanism was established for explanation of oxidation and reformation of methane by perovskite systems. It was showed, that POM was running by two steps mechanism. Products of total oxidation was occured in the first step, which were passed over to the syngas (H2+CO) in the second step.
Description
Citation
CIHLÁŘ, J. Studium perovskitových oxidových katalyzátorů pro parciální oxidace metanu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální chemie
Comittee
prof. Ing. Peter Šimon, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Kovařík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
doc. Ing. Libor Čapek, Ph.D., oponent (člen)
doc. Ing. Vladimír Hanykýř, CSc., oponent (člen)
doc. Ing. Pavel Čičmanec, Ph.D., školitel (člen)
Date of acceptance
2011-01-27
Defence
Předseda komise nejdříve představil Ing. Cihláře. Poté následovala 30 minutová powerpointová prezenatce. Byly přečteny posudky a doktorand zodpověděl dotazy v nich položené a rovněž dotazy, vzešlé z diskuze.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení