PL208030B1 - Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych - Google Patents
Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnychInfo
- Publication number
- PL208030B1 PL208030B1 PL386181A PL38618108A PL208030B1 PL 208030 B1 PL208030 B1 PL 208030B1 PL 386181 A PL386181 A PL 386181A PL 38618108 A PL38618108 A PL 38618108A PL 208030 B1 PL208030 B1 PL 208030B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- tio2
- methanol
- ions
- aluminum
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- PCGISRHGYLRXSR-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-7-[(5-hydroxy-7-sulfonaphthalen-2-yl)carbamoylamino]naphthalene-2-sulfonic acid Chemical compound OC1=CC(S(O)(=O)=O)=CC2=CC(NC(=O)NC=3C=C4C=C(C=C(C4=CC=3)O)S(O)(=O)=O)=CC=C21 PCGISRHGYLRXSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/153—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/123—Ultraviolet light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0217—Pretreatment of the substrate before coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0219—Coating the coating containing organic compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych bezpośrednio z mieszaniny CO2 oraz wody, w wyniku fotokatalitycznej reakcji, w fazie ciekłej. Celem wynalazku jest opracowanie nowego katalizatora poprzez uaktywnienie ditlenku tytanu tak, aby wykazywał cechy fotokatalizatora w zakresie światła widzialnego, uniemożliwiał rekombinację nośników ładunku i możliwy był do zastosowania w fazie ciekłej reakcji syntezy, zwłaszcza metanolu i jego pochodnych, korzystnej z uwagi na jej kinetykę i wysokie konwersje CO2 w kierunku metanolu, a także opłacalnego do stosowania w warunkach przemysłowych. Cel ten osiągnięto opracowując katalizator nanostrukturalny, naścienny ze szczególnym wypromowaniem centrów aktywnych ditlenku tytanu.
Description
Przedmiotem wynalazku jest katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych, bezpośrednio z mieszaniny CO2 oraz wody, w wyniku fotokatalitycznej reakcji w fazie ciek ł ej.
Bazując na znanych procesach fotosyntezy zachodzących w roślinach wykorzystujących energię słoneczną do syntezy związków organicznych, podejmowano prace polegające na połączeniu elektrolizy wody z fotoredukcją CO2, gdzie woda jest w tym procesie źródłem wodoru i opisano m.in. w publikacjach: T. Inoue, A. Fujishima, S. Konishi, K. Honda, Nature, 1979r., J. Grodkowski, T. Dhanasekaran, P. Neta, P. Hambright, B. S. Brunschwig, K. Shinozaki, E. Fujita, J. Phys. Chem., No 48 2000r. Próby zmierzające do zagospodarowania CO2 z wykorzystaniem metod fotokatalitycznych dla zmniejszenia emisji gazu cieplarnianego, znane są z publikacji J. C.S. Wu, H.-M. Lin, Ch.-L. Lai, Appl. Catal., General 2008r. Powyższe metody otrzymywania produktów takich jak CH4 i CH3OH poprzez fotoredukcję CO2 przebiegają według następującej reakcji:
CO2 + 2H2Ohv CH3OH + 3/2O2
Reakcja ta, silnie endotermiczna, przebiega ze zmniejszeniem objętości co oznacza, że równowagowy stopień przereagowania będzie stymulowany korzystnie zarówno przez wzrost temperatury jak i wzrost ciśnienia w układzie [I.G. Pietrenko, B.l. Fillipowa, Tiermodinamika reakcji prewraschenija uglewodorodow C1-C5, Chimija, Moskwa 1972., Alonso-Vante, Appl. Catal., B: Environ. 23/1999r.] Jako katalizatory takiej reakcji używano wodne zawiesiny TiO2, ZnO, CdS, GaP, WO3 lub SiC.
Jak wynika ze znanych z publikacji: H. Yoneyama, Cat. Today 39/1997r., Y. Kohno, T. Tanaka, T. Funabiki, S. Yoshida, Phys. Chem. Chem. Phys., 2/2000r., Y. Kohno, T. Tanaka, T. Funabiki, S. Yoshida, Phys. Chem. Chem. Phys., 2/2000r., I-Hsiang Tseng, Wan-Chen Chang, Jeffrey CS. Wu, Appl. Catal., B: Environ. 37/2002r., Jeffrey CS. Wu, Hung-Ming Lin, Chao-Ling Lai, Appl. Catal., A 296/2005r., T. Inui, K. Kitagawa, T. Takeguchi, T. Hagiwara, Y. Makino, Appl. Catal., A 94/1993r., największą aktywnością i stabilnością wśród wymienionych, charakteryzuje się TiO2. Jednakże absorbuje on jedynie światło w zakresie UV, co ogranicza zakres jego zastosowań jako fotokatalizatora. Dłuższy zakres promieniowania elektromagnetycznego, w zakresie światła widzialnego, nie wzbudza fazy aktywnej czystego ditlenku tytanu zaś konieczność stosowania go w postaci zawiesiny oznacza, że po zakończonym procesie katalizator musi być oddzielony od fazy ciekłej produktów.
Celem wynalazku było opracowanie nowego fotokatalizatora, uniemożliwiającego rekombinację nośników ładunku i możliwego do zastosowania w fazie ciekłej reakcji syntezy, zwłaszcza przemysłowego wytwarzania metanolu i jego pochodnych.
Cel ten osiągnięto nieoczekiwanie opracowując katalizator nanostrukturalny, naścienny ze szczególnym wypromowaniem centrów aktywnych na ditlenku tytanu.
Katalizator według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego centra aktywne osadzone na nośniku w postaci tlenku glinu, występują w postaci klasterów TiO2 z jonami glinu III i jonami sodu I, o zawartości TiO2 w granicach 4,36 do 5,34% wagowych całej masy katalizatora, stosunku wagowym Al+3/TiO2 mieszczącym się w granicach 2,2:1 -1,9:1 oraz Na+/TiO2 w granicach 2,1:1 - 1,6:1; tworząc nanostrukturę o powierzchni ogólnej w granicach 62,6 do 72,6m2/1g katalizatora, przy czym klastery te nanoszone są na wewnętrzną powierzchnię aluminiowej rury reaktora, a dodatkowo jony glinu pochodzą także z samej rury reaktora.
Korzystnym dla procesu jest jeśli cząsteczki TiO2 występują w klasterze w nanostrukturalnej formie anatazu. Korzystnym jest także, wprowadzanie do prekursora katalizatora czynnika kompleksującego, korzystnie EDTA, usuwanego w końcowym procesie kalcynacji, powodującego przesunięcie jonów sodowych w kierunku podłoża, a tym samym wzrost ilości jonów glinu powiększających fazę aktywną katalizatora.
Katalizator według wynalazku, umożliwia przemysłowe wytwarzanie metanolu i jego pochodnych poprzez sprzęganie CO2 oraz wody w procesie fotoredukcji, co w konsekwencji prowadzić może do zagospodarowania CO2 i obniżenia globalnej emisji gazu cieplarnianego.
Wynalazek ilustrują następujące przykłady wykonania.
P r z y k ł a d 1.
Wnętrze rury aluminiowej o średnicy Φ = 60mm i długości I = 1500mm podgrzano do temperatury 400°C i przepłukiwano czystym tlenem przez 0,5 godziny, po czym impregnowano 35% roztworem wodnym glinianu sodu przez 1 godzinę w temperaturze 25°C, a następnie suszono w temperaturze 120°C i kalcynowano w przepływie powietrza przez 1 godzinę w temperaturze 380°C. Rurę - reakPL 208 030 B1 tor poddano ponownej impregnacji 25% roztworem wodnym TiCl4, w czasie 1 godziny, wysuszono w temperaturze 120°C. Tak pozyskany prekursor katalizatora ponownie kalcynowano przez 2 godziny w temperaturze 410°C, w przepływie czystego tlenu. W rezultacie otrzymano gotowy naścienny, nanostrukturalny katalizator TiO2/Na-Al2O3/AI, którego fazę aktywną w postaci zawartości metali Al, Na,
Ti oznaczono metodą fluorescencji rentgenowskiej (XRF) aparatem firmy Canberra, w oparciu o pik
Κα. Wielkość powierzchni ogólnej próbki katalizatora oznaczono metodą BET przez pomiar adsorpcji argonu w temperaturze ciekłego azotu w aparaturze statyczno-objętościowej zapewniającej próżnię nie gorszą niż 2·10-6 kPa. Skład fazowy badano metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), przy zastosowaniu promieniowania CuKa z wykorzystaniem dyfraktometru DRON-2. Pomiary temperaturowo-programowane (TPR) zostały wykonane przy użyciu aparatu AMI-1 (Altamira Instruments Inc. - USA), wyposażonego dodatkowo w spektrometr masowy HAL 201 RC (Hiden Analytical Ltd.).
T a b e l a 1. Właściwości fizykochemiczne katalizatora TiO2/Na-Al2O3/AI
| Symbol kataliz. | Zawartość TiO2 (%wag.) w stos. do masy kataliz. | Stosunek wagowy Al+3/TiO2 | Stosunek wagowy Na+/TiO2 | Rodzaj fazy - TiO2 | Powierzch. ogólna [m2/1gkat] |
| TiO2-1Na | 5,34 | 1,9:1 | 2,1:1 | Anataz | 72,6 |
P r z y k ł a d 2.
Wnętrze rury aluminiowej przygotowano jak w przykładzie 1, przeprowadzając wstępną impregnację glinianem sodu, suszenie i kalcynację. Następnie rurę - reaktor wypełniano 1M roztworem EDTA przez 0,5 godziny w temperaturze 70°C, po czym suszono w temperaturze 120°C w atmosferze powietrza. Do tak przygotowanego wnętrza, przez 10 minut, wprowadzano 25% roztwór wodny TiCl4 i suszono w temperaturze 120°C. Tak otrzymany prekursor katalizatora kalcynowano w ciągu 2 godzin, w temperaturze 410°C w przepływie czystego tlenu, usuwając EDTA i otrzymując gotowy naścienny, nanostrukturalny katalizator. Zawartość metali Al, Ti, Na katalizatora TiO2/EDTA-Al2O3/AI, oznaczono metodą fluorescencji rentgenowskiej (XRF) aparatem firmy Canberra, w oparciu o pik Ka, zaś wielkość powierzchni ogólnej oznaczono metodą BET przez pomiar adsorpcji argonu w temperaturze ciekłego azotu w aparaturze statyczno-objętościowej zapewniającej próżnię nie gorszą niż 2·10-6 kPa. Strukturę katalizatora określano metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), przy zastosowaniu promieniowania CuK.„ z wykorzystaniem dyfraktometru DRON-2 a pomiary temperaturowo-programowane (TPR) zostały wykonane przy użyciu aparatu AMI-1 (Altamira Instruments Inc. - USA), wyposażonego dodatkowo w spektrometr masowy HAL 201 RC (Hiden Analytical Ltd.).
T a b e l a 2. Właściwości fizykochemiczne katalizatora TiO2/EDTA-Al2O3/AI
| Symbol kataliz. | Zawartość TiO2 (%wag.) w stos. do masy kataliz. | Stosunek wagowy Al+3/TiO2 | Stosunek wagowy Na+/TiO2 | Rodzaj fazy TiO2 | Powierzch. ogólna [m2/1gkat] |
| TiO2-1 EDTA | 4,36 | 2,2:1 | 1,6:1 | Anataz | 62,6 |
Katalizatory otrzymane w przykładzie 1 i 2 poddano ocenie skuteczności poprzez pomiar stopnia konwersji w reakcji fotokatalitycznego sprzęgania CO2 oraz wody do metanolu i jego pochodnych w obecności promieniowania UV - 254nm o mocy 70W. Proces prowadzono przy przepływie wody 33 dm3/godzinę oraz CO2 2dm3/godzinę.
W tabeli 3 porównano stopień konwersji CO2 do CH3OH, w procesie syntezy metanolu z użyciem katalizatorów oznaczonych jako TiO2-1Na i TiO2-1EDTA. Stopień ten określano według wzoru:
X(%) = [(Co-Ci)/Co]^1OO% gdzie: C0 - początkowe stężenie CO2 [mol/dm3], C1 - końcowe stężenie CO2 [mol/dm3],
Podział strumienia gazu i jego rozpuszczanie w wodzie, uwzględniano poprzez pomiar stężenia
CO2 na chromatografie gazowym.
T a b e l a 3
| Katalizator | Stopień konwersji CO2 do CH3OH |
| TiO2-1Na | 62,32% |
| TiO2-1 EDTA | 68,46% |
PL 208 030 B1
Jak wynika z tabeli 2 i 3, dodatkowy czynnik kompleksujący - EDTA, wprowadzany przejściowo do prekursora katalizatora, powoduje wzrost stężenia jonów glinu w fazie aktywnej katalizatora, co jak wykazano w tabeli 3, przedkłada się na wyższą konwersję CO2 w kierunku metanolu.
Claims (3)
1. Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych na nośniku z tlenku glinu, którego struktura aktywna zawiera ditlenek tytanu, jony glinu i sodu znamienny tym, że jego centra aktywne występują w postaci klasterów TiO2 z jonami glinu III i jonami sodu I, o zawartości TiO2 w granicach 4,33 do 5,34% wagowych całej masy katalizatora, stosunku wagowym Al+3/TiO2 w granicach 2,2:1 - 1,9:1 oraz Na+/TiO2 w granicach 2,1:1 - 1,6:1; tworząc nanostrukturę o powierzchni ogólnej w granicach 62,6 do 72,6m2/1g katalizatora, przy czym klastery te nanoszone są na wewnętrzną powierzchnię aluminiowej rury reaktora, a dodatkowo jony glinu pochodzą także z samej rury reaktora.
2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki TiO2 występują w klasterze w korzystnej nanostrukturalnej formie anatazu.
3. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość jonów Al+3 w centrach aktywnych katalizatora ulega zwiększeniu, wskutek czynnika kompleksującego - korzystnie EDTA, wprowadzanego przejściowo do prekursora katalizatora zwiększając konwersję CO2 w kierunku metanolu.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL386181A PL208030B1 (pl) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych |
| PCT/PL2009/050029 WO2010036136A2 (en) | 2008-09-29 | 2009-09-29 | Catalyst for the synthesis of methanol and its derivatives and method for its preparation |
| EP09752227A EP2349557A2 (en) | 2008-09-29 | 2009-09-29 | Catalyst for the synthesis of methanol and its derivatives and method for its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL386181A PL208030B1 (pl) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL386181A1 PL386181A1 (pl) | 2010-04-12 |
| PL208030B1 true PL208030B1 (pl) | 2011-03-31 |
Family
ID=41651491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL386181A PL208030B1 (pl) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2349557A2 (pl) |
| PL (1) | PL208030B1 (pl) |
| WO (1) | WO2010036136A2 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022119463A1 (en) | 2020-12-02 | 2022-06-09 | Instytut Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Pan Im.W.Trzebiatowskiego | Method and device for the photoinduced conversion of co2 to methanol |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115055192B (zh) * | 2022-06-16 | 2023-06-30 | 中南大学 | 一种Al3+/Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4复合材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527830A (en) * | 1978-08-15 | 1980-02-28 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | Production of alumina carrier |
| JP2006102679A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 水またはメタノールによるｃｏ２の固定化反応装置 |
-
2008
- 2008-09-29 PL PL386181A patent/PL208030B1/pl unknown
-
2009
- 2009-09-29 EP EP09752227A patent/EP2349557A2/en not_active Withdrawn
- 2009-09-29 WO PCT/PL2009/050029 patent/WO2010036136A2/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022119463A1 (en) | 2020-12-02 | 2022-06-09 | Instytut Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Pan Im.W.Trzebiatowskiego | Method and device for the photoinduced conversion of co2 to methanol |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL386181A1 (pl) | 2010-04-12 |
| WO2010036136A2 (en) | 2010-04-01 |
| WO2010036136A3 (en) | 2011-01-06 |
| EP2349557A2 (en) | 2011-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Deficient Bi24O31Br10 as a highly efficient photocatalyst for selective oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde under blue LED irradiation | |
| Shao et al. | Synergistic effect of 2D Ti 2 C and gC 3 N 4 for efficient photocatalytic hydrogen production | |
| Zhu et al. | Sulfur-doped gC 3 N 4 for efficient photocatalytic CO 2 reduction: insights by experiment and first-principles calculations | |
| Chiarello et al. | TiO2-based materials for photocatalytic hydrogen production | |
| Uner et al. | On the mechanism of photocatalytic CO2 reduction with water in the gas phase | |
| Li et al. | Photohole-oxidation-assisted anchoring of ultra-small Ru clusters onto TiO 2 with excellent catalytic activity and stability | |
| Do et al. | Preparation of basalt fiber@ perovskite PbTiO3 core–shell composites and their effects on CH4 production from CO2 photoreduction | |
| Mishra et al. | Facile fabrication of S-TiO2/β-SiC nanocomposite photocatalyst for hydrogen evolution under visible light irradiation | |
| CN103638961B (zh) | 一种负载型氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| EP2098290B1 (en) | Method for producing ruthenium oxide loaded body and method for producing chlorine | |
| Jawale et al. | Ni loaded SnS 2 hexagonal nanosheets for photocatalytic hydrogen generation via water splitting | |
| AU2010203826A1 (en) | Titania nanotube arrays, methods of manufactures, and photocatalytic conversion of carbon dioxide using same | |
| Wang et al. | Hierarchically mesostructured TiO 2/graphitic carbon composite as a new efficient photocatalyst for the reduction of CO 2 under simulated solar irradiation | |
| Dubnová et al. | Photocatalytic decomposition of methanol-water solution over N-La/TiO2 photocatalysts | |
| Zhang et al. | Solar light photocatalysis using Bi 2 O 3/Bi 2 SiO 5 nanoheterostructures formed in mesoporous SiO 2 microspheres | |
| Quero-Jimenez et al. | Applicability of NH2-MOF235 (Fe)-derived α-Fe2O3/ZnO photocatalyst synthesized by the microwave-assisted method in the degradation of a mixture of phenolic compounds | |
| Biswal et al. | Aggrandized photocatalytic H 2 O 2 and H 2 production by a TiO 2/Ti 3 C 2–TiC/mixed metal Ce–Zr MOF composite: an interfacial engineered solid-state-mediator-based Z-scheme heterostructure | |
| Zhu et al. | Visible-light driven p–n heterojunction formed between α-Bi 2 O 3 and Bi 2 O 2 CO 3 for efficient photocatalytic degradation of tetracycline | |
| Do et al. | Effective Carbon Dioxide Photoreduction over Metals (Fe‐, Co‐, Ni‐, and Cu‐) Incorporated TiO2/Basalt Fiber Films | |
| Morawski et al. | Effective green ammonia synthesis from gaseous nitrogen and CO2 saturated-water vapour utilizing a novel photocatalytic reactor | |
| Li et al. | In situ fabricating a Rh/Ga 2 O 3 photothermal catalyst for dry reforming of methane | |
| JP2012240914A (ja) | プロピレンの製造方法 | |
| Li et al. | Single-crystalline and reactive facets exposed anatase TiO 2 nanofibers with enhanced photocatalytic properties | |
| PL208030B1 (pl) | Katalizator do syntezy metanolu i jego pochodnych | |
| Dong et al. | Ce 0.5 Zr 0.4 Sn 0.1 O 2/Al 2 O 3 catalysts with enhanced oxygen storage capacity and high CO oxidation activity |