โครงการ: การพัฒนาเครื่องมือวิจัยสำหรับอุณหภูมิรีดักชันที่โปรแกรม

Abstract

การวิจัยนี้ทำการศึกษาพฤติกรรมการเกิดปฏิกิริยารีดักชันและเลขออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยา คอปเปอร์เซอร์โคเนียมออกไซด์ที่ปรับปรุงโดยแคลเซียมออกไซด์ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำมาศึกษาในงานวิจัยนี้ มี 4 ชนิด ได้แก่ Cu/CaO, Cu/ZrO_2, Cu/ZrO_(2_) , Cu/ZrO_2_CaO__ IM และ Cu/ZrO_2_CaO__ MI นำมา ศึกษาพฤติกรรมการเกิดปฏิกิริยารีดักชันผ่านวิธีการทดสอบ 4 แบบ คือ แบบ 1) และแบบ 2) ทดสอบการสลายตัวของน้ำหนักด้วยเครื่องวิเคราะห์ทางความร้อน (Thermal gravimetric analysis, TGA) ภายใต้บรรยากาศแก๊สไนโตเจนและแก๊สไฮโดรเจนผสมแก๊สไนโตรเจนจากถังแก๊สผสม และจากเครื่องผสมแก๊สภายนอก พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/CaO มีความในการเกิดปฏิกิริยารีดักชันมากที่สุดคือ 338% และ336% ตามลำดับ เช่นเดียวกันแบบ 3) Cu/CaO (117%) ทดลองโดยการใช้วิธีการ Hydrogen temperature programmed reduction (H_2-TPR) โดยใช้เครื่องมือ Micromeritics chemisorb 2750 ซึ่งเป็นวิธีการที่นิยมใช้ทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา การทดลองในแบบ 4) ใช้เทคนิค in-situ X-ray Adsorption near edge structure (XANES) เพื่อวิเคราะห์เลขออกซิเดชันของคอปเปอร์ชนิดต่างๆ (Cu^0,Cu^(+1),Cu^(+2)) ของตัวเร่งปฏิกิริยาเมื่อผ่านกระบวนการรีดักชัน และสามารถคำนวณหาความสามารในการถูกรีดิวซ์ดังต่อไปนี้ Cu/ZrO_2_CaO__ MI(100%) > Cu/ZrO_2_CaO__ IM(77%) > Cu/CaO(69%) > Cu/ZrO_2(51%) ตามลำดับ สำหรับค่าความสามารถในการถูกรีดิวซ์มีค่ามากกว่า 100% อาจเนื่องมาจากการสลายตัวของ สารประกอบ Ca〖(OH)〗_2 ในตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นในบรรยากาศของแก๊สผสมในการทดลองแบบ 1) และ 2)หรือ ตัวเร่งปฏิกิริยาอาจมีการดูดซับแก๊สไฮโดรเจนบนพื้นผิวโลกในกระบวนการรีดักชัน จึงทำให้ปริมาณ ไฮโดรเจนที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มปฏิกิริยาที่แท้จริงในการทดสอบแบบ 3 นอกจากนี้ยังพบว่าการใช้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่แตกต่างกันจะมีผลต่อการเกิดอุณหภูมิรีดักชันที่แตกต่างกัน เมื่อใช้ความ เข้มข้นต่ำพบว่า อุณหภูมิรีดักชันสูงกว่าหรือในทางกลับกัน This research investigated the reduction behavior and oxidation number of copper zirconium oxide modified by calcium oxide. All catalysts were calcined at 650 C. The catalysts were namelyCu/CaO,Cu/ZrO_2, Cu/ZrO_(2_) , Cu/ZrO_2_CaO__ IM and Cu/ZrO_2_CaO__ MI . Investigation of hydrogen temperature programmed reduction was carried out via four comparative methods 1) and 2) weight decomposition by Thermal gravimetric analysis (TGA) under absolutely mixing gas 5% H_2/N_2 and under gas mixture arising from in-house mixing 5% H_2/N_2 gas mixture from in-house house mixing lines repectively. The Cu/CaO catalyst gave the highest percentage of reducibility at 338% via Method 1) and 336% via Method 2). Method 3) was carried out by Micromeritics chemisorb 2750 machine to obtain H_2 Temperature Programmed Reduction profiles which gave Cu/Cao (117%) which is the highest percentage of reducibility. The results via Method 4) employed x ray adsorption near edge structure (XANES) to investigate the oxidation number of copper species ie,CU^0,CU^(1+)and Cu^(2+) occurring under hydrogen temperature programmed reduction . Method 4) was the most reliable method which directly measured copper species via XANES and the reducibility were reasonable as Cu/ZrO_2_Cao_MI (100%)>Cu/ZrO_2_Cao_IM(77%)> Cu/Cao(69%)> Cu/ZrO_2 (51%) %. The resulting reducibility obtained via Method 1), 2) and 3) was more than a hundred possibly due to the over decomposition of Ca (OH_2) weight occurring under gas mixture in Method 1) and 2 or chemical adsorption of hydrogen on the reduced catalyst surface that can cause the higher amount of hydrogen concentration in H_2 temperature programmed reduction apparently effected on the reduction temperature. The lower hydrogen concentration can cause the higher reduction temperature or vice versa.