Đánh giá được thảo luận ba phần: Phản ứng hydrocacbon reforming Xúc tác ba chiều Xúc tác DeNOx => Lần đầu tiên chất lượng của xăng và diesel được đưa ra giải thích cho việc kiểm soát ô nhiễm môi trường do ôtô
XÚC TÁC MÔI TRƯỜNG GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền SV: Đỗ Thị Hiền Vân Trương Thị Hạnh Trần Mạnh Hùng Phạm Văn Duẩn MỤC LỤC Mục đích Phản ứng reforming hydrocacbon Xúc tác ba chiều Xúc tác DeNOx Kết luận I GIỚI THIỆU Mục đích Để phát triển công nghệ ngăn chặn Chất xúc tác đại diện giảm thải loại ứng dụng khí thải hướng đến thương mại công tương lai bền nghệ nano Tập trung để đạt 100% độ chọn lọc sản phẩm trình xúc tác vững Vì vậy: Chúng ta đánh giá việc liên quan chất xúc tác kiểm soát ô nhiễm tự động hóa để làm rõ ảnh hưởng vùng hoạt động I GIỚI THIỆU Đánh giá thảo luận ba phần: • Phản ứng hydrocacbon reforming • Xúc tác ba chiều • Xúc tác DeNOx => Lần chất lượng xăng diesel đưa giải thích cho việc kiểm soát ô nhiễm môi trường ôtô II Phản ứng reforming hydrocacbon Giới thiệu • • Động xăng có suất tốt xăng phải có trị số octan cao Thành phần xăng cho trị số giảm dần sau: Hydrocacbon thơm> olefin nhánh>parafin nhánh> naphten nhánh> olefin thẳng>naphten>parafin thẳng = Nhấn mạnh ảnh hưởng phân tán hạt kim loại phản ứng đồng phân hóa phản ứng tuần hoàn, vòng hở phản ứng thủy phân hấn mạnh ảnh hưởng phân tán hạt kim loại phản ứng đồng phân hóa phản ứng >tuần hoàn, vòng hở phản ứng thủy phân Các nghiên cứu Nhóm Gault đồng nghiệp: Xúc tác kim loại oxit diễn đơn bề mặt kim loại Hydrocacbon reforming Boudart đn: “Cấu trúc k nhạy:” dễ phản ứng “Cấu trúc nhạy” phản ứng xảy yêu cầu điều kiện cao tiến hành suy giảm áp suất nơi trộn lẫn hydrogen hydrocacbon vượt qua xúc tác T p/u: 150C-550C Taylor:Số lượng bề mặt kim loại xúc tác hoạt động xác định phản ứng xúc tác Xúc tác: Trợ kim loại (Pt, Pd, Hoặc Ir) đc đặt khung trơ Kết thảo luận xếp khung ankan Các câu hỏi đặt ra: Phản ứng xúc tác xảy đâu? Thông số ảnh hưởng đến phản ứng hóa học,chúng hiệu ứng điện tử hay hình học? Tính chất xúc tác chịu ảnh hưởng nguyên tử riêng rẽ hay nguyên tử liên kết? Trong bước hấp thụ, môi trường xúc tác tiến trình phân ly hay liên hợp? 2.2.1 Hiệu ứng kích thước hạt Cơ chế chuyển đổi liên kết chế đóng vòng NO chất đơn giản không bị nhiệt làm thay đổi electron đơn lẻ phân tử thành phần NOx khí thải NO biết đến chất có nhiệt động học không ổn định so với N2 O2 nhiệt độ 1200K Phương pháp đơn giản hiệu để loại bỏ tìm chất xúc tác để phá hủy Nhưng chưa tìm thấy chất xúc tác thích hợp với hoạt tính cao làm phá hủy chúng Hai phương pháp đưa vào sản xuất Phương pháp khác sở cho tích hợp Nox Khử xúc tác chọn lọc, NH3 HC đưa vào khí thải để khử có chọn lọc NOx Việc quan trọng thêm thành phần để tích hợp NOx Thường đất kiềm mang tính OXH, để chất xúc tác dùng cho việc tích trữ NOx điều kiện bị sai khác ta đangđốimặtvớihaivấnđề Chúng Chấtxúctácđượcsửdụngtrongtìnhtrạngsẽngăncản OXH khíquyển, thànhphầnkhí trênsẽdaođộngtrong khoảngthờigianngắn, khoảng 1s, dướibầukhôngkhíkhử Chúng ta chỉphântíchcáctrườnghợpmàchấtxúctácluônluôntrongđiềukiệnthiếuthốnvànơicóquátrình SCR ( quátrìnhkhửxúctácchọnlọc ) đượcthựchiệnvớiankanhoặcanken ( HC-SCR) Thànhphầnkhí O2= 4-5%, NO = 0.07% HC = O,1 % bổ sung khí He lênđếnápsuấtkhíquyển ĐểnghiêncứucơchếkhửNOxvới HC, cáchợpchấtcóvàđượcsửdụng 4.2 Kết thảo luận Trước tiên, nghiên cứu phổ EXAFS thực trình tiền OXH khử 1% xúc tác Pt-Al2O3 nhằm xác định ảnh hưởng NO ( khoảng 1% NO nitrogen) nhiệt độ áp suất khí hạt Pt Sự thay đổi quan sát hình thái tinh thể ( không hoàn chỉnh) từ 200 độ C, đến thiêu kết trước trình khử xúc tác Ở trình tiền OXH tượng rõ rệt Ngay xúc tác Pt mang Al2O3 tiếp xúc với môi trường OXH, Oxi, tượng xuất rõ tác động NO Các qúa trình thiêu kết xảy thông qua việc hình thành phức Pt-NO Việc thực theo chu kỳ OXH- khử hay trình OXH phân bố theo kích thước hạt Sự tăng trưởng tinh thể không hoàn chỉnh di chuyển nguyên tử riêng rẽ phân tử chất Trong trường hợp vấn đề kim loại giữ độ hoạt tính cao nhờ xuất phối trí mạng tinh thể kim loại - Khithựchiệncácthínghiệmvớicáchợpchấtcómặtvớipropenlàchấtkhử Từsơđồ Arrhenius ta thấyxuấthiệnhaikhoảngnhiệtđộtrongkhoảngtừ 150 - Từ sơ đồ Arrhenius 150 - 150 - 200 - Propen vàcócùnggiátrịnănglượnghoạt hóabiểukiến Propanvàcócùnggiátrịnănglượn ggâyra PƯ Việc tiếnhànhnhưvậylàphùhợpvì nhiệtđộthấp, hệsốbámcủa NO làcaohơn so với O2 vàkhinhiệtđộtăng, hệsốbámcủa NO giảmvà O2 tăngdẫnđếnquátrình OXH hoàntoàncủapropanvới Hơn nữa, ta nhậnthấyrằngphảnứngtraođổi ban đầudiễnratronggiaiđoạnhấpphụgiữavàcho Kếtquảnàychỉrarằngcó loạitrunggiannhưkhôngthamgiavàocácphảnứng Từkếtquảtrên ta cóđềxuấtđểgiảm NO bằngpropentrênPt/ Al2O3: 0,2% Pt Ở nhiệtđộthấp: Cơ chế phản ứng nhiệt độ thấp - Ở nhiệt độ cao: Đầu tiên PƯ đốt cháy không hoàn toàn olefin với chất hấp phụ NO Electrophil công chất phản ứng Trong trường hợp này, NO có khuynh hướng nhận electron Sau PƯ, hợp chất Oxim hình thành Sau OXH Oxim xuất đông phân tautome demin hóa làm suy biến tính OXH phân tử Nito Trongcácchuỗiphảnứngcácảnhhưởngđượcnhấnmạnhchocácvịtrịhấpphụđãđượcloạibỏ: mặt, cạnh, góchoặcnútmạngnguyêntửvàđangđitheo đườngcũ Chúngtôinghĩnhữngvịtríđặcbiệtvàphùhợpđượcsắpxếptheođịnhhướngbậcvàmặtnguyêntử, đemlạikhảnăngphảnứngvàtínhchọnlọccao Mộtphầnkếtluậntrên, đãảnhhưởngđếnbảnchấtvàhoạttínhcủacáctácnhântrongcácphảnứngvàđượctómlại: Chuỗi HC cócùngđộdài, HC bãohòacóảnhhưởngkémhơn so vớimột HC chưabãohòa Nóđcgiảithíchbằngviệcdễdàng OXH NO thành NO2 hơnlàviệcphávỡliênkết H-C từankan SửdụnghợpchấtCacbonvàNitocũngnhưvớiancolchokếtquảhoạtđộngcao nhiệtđộthấp Mộtsốchấtphảnứngđượchấpphụ, caohơn so vớisựtạothành nitrogen Giảithíchkếtquảtrênđãgợi ý choviệccó chấthoạtđộngmạnhnhư chấthấpphụ Việcsửdụngchấthọahóakhônglàmsángtỏcâutrảlờicủasựtácđộngcólợihoặckhôngtrongviệcchọnlọctỉlệ/bằngviệcthayđổik hảnăngphảnứng So sánhnănglượngliênkết () TổngQuan Tập hợp kim loại - Tập trung bậc nút mạng - Bềmặt - Bề mặt nguyên tử với số lượng liên kết thấp -Bề mặt nguyên tử với số lượng liên kết phối trí cao PƯ khử NOx (NO: chất nhận e ) Ở nhiệt độ thấp Ở nhiệt độ cao Ở nhiệt độ cao Ở nhiệt độ thấp Cơ chế PƯ DeNOx NO hoạt động tác nhân nucleophin NO hoạt động electrophil Cơ chế PƯ reforming hydrocacbon Cơ chế đóng vòng Cơ chế dịch chuyển PƯ reforming ( HC: chất cho e) liên kết Kết luận chung Xúc tác ba chiều tự động đại diện tiêu biểu ngành xúc tác 25 năm qua - Năm 1991, từ dấu hiệu liên quan đến mối quan hệ hoạt tính xúc tác, lực hấp phụ độ nhám bề mặt Somorjai tóm tắt điểm ông gọi : “ Ba câu đố khoa học” Thời - Để giải thích vai trò việc xếp lại bề mặt kim loại phải tính đến phân ly hấp phụ hóa học Ngoài ra, cần phải hiểu thêm việc thay đổi chức hoạt động kim loại chất phản ứng bị hấp phụ bề mặt Chẳng hạn như, Hydrocacbon hoạt động chất cho e trái ngược với Oxi NO hoạt động chất nhận e Vậy nên, việc tăng giảm tính hoạt động kim loại nên quan sát theo thứ tự vậykếtquảcủaviệckhảosátsựkhácnhaucủa d – dảitrungtâm: , nhấnmạnhnhữngđiểmsau : Như Ở nănglượngliênkếtthấp ( dướigiátrịâm ) Mộtmặtkhảnăngxảyracơchếđóngvòngchiếmưuthế, mặtkhác PƯ DeNOxxảyra nhiệtđộthấp, nguyêntửhoạtđộngở vịtríthấp, NO hoạtđộngnhưmộtnucleophil Ở nănglượngliênkếtcao, cơchếdịchchuyểnliênkếtchiếmưuthế, PƯ DeNOxxảyra nhiệtđộcao, NO hoạtđộngnhưmộtelectrophil Đồngthời, đểnghiêncứuchấtxúctácđểxửlýkhíthải, cầntínhtoánthậntrọngđểxúctáccótínhchọnlọccaođưavàoquátrình reforming hoặcchohydrocacbonmạchthẳnghoặcnhánh Những nhận xét vô ích quan điểm không mang thảo luận thảo luận mang tầm cỡ lớn thảo luận có nhà hóa học Nó mở hội thảo quan trọng mà bao gồm nhà vật lý học nhà hóa học Đó kiến thức chung hai ngành, khám phá đường nhỏ khác liên quan đến xúc tác môi trường trả lời ba vấn đề nan giải mặt nghiên cứu khoa học THANKS YOU FOR WATCHING ... nơi trộn lẫn hydrogen hydrocacbon vượt qua xúc tác T p/u: 150C-550C Taylor:Số lượng bề mặt kim loại xúc tác hoạt động xác định phản ứng xúc tác Xúc tác: Trợ kim loại (Pt, Pd, Hoặc Ir) đc đặt... lênvai Pt c xúc thể tác tái hấp phụ kim loại tái sinh tiếp xúc với Oxy nhiệt độ phòng dịch chuyển sinh điện sau tử kim loại và chất trợ xúc tác Pt/TiO2 oxyhoa 673K hóa 525K • • • Xúc tác nhị... Một số ảnh hưởng lên chất xúc tác : • Những thay đổi hoạt động chất xúc tác: i) ngộ độc xúc tác ii) thay đổi trạng thái oxh kim loại hoạt động • Những thay đổi chất xúc tác ảnh hưởng đến động lực