Нүүрснээс шингэн түлш гаргах процесст хэрэглэгдэх нанокатализаторын судалгаа
Салбар : Байгалийн шинжлэх ухаан
Төслийн дугаар : *
Төслийн төрөл : Сэдэвт ажил
Хугацаа: 2009-2010
Санхүүжилт: 61,600.0 мян.төг
Түлхүүр үг : Фишер-Тропш, нүүрстөрөгчийн нанохоолой, Циклик вольтаметрийн арга, Хэт ягаан-үзэгдэх гэрлийн туяа, Рентген диффракцын арга, Нүүрсний органик масс, Сканнинг электрон микроскоп, цахиурын оксид
Үр дүн
1) 1. Шивээ-Овоо, Багануур, Элдэвийн нүүрсний дээжинд хийсэн үндсэн техникийн болон элементийн шинжилгээний дүнгээс Шивээ-Овоогийн хаягдал нүүрс болох исэлдсэн нүүрс нь бусад нүүрстэй харьцуулахад үнс, чийг дэгдэмхий бодисын хэмжээ их, илчлэг багатай байна. Түүний чанарыг сайжруулах зорилгоор уусган хандлалтын туршилтыг энгийн хандлалтын аргаар болон сэгсрэгч реакторын тусламжтайгаар явуулсан. Сэгсрэгч реакторт бага хэмжээний уусгагч ашигласан ба нүүрсний хувиралын зэрэг өндөр 40.5%, бүтээгдэхүүний илчлэгийн хэмжээ 4559 ккал/кг -оос 5148 ккал/кг болтол болтлоо ихсэж, дэгдэмхийн хэмжээ 50%-аас 29.87% болж буурсан. Хаягдал исэлдсэн нүүрсийг ийнхүү уусган хандалж сайн чанарын нүүрс гаргаж авахаас гадна нүүрсийг уусгагчаар задлан хувиргаж, шингэн хэлбэр рүү шилжүүлэх боломжтойг харуулж байна.
2. Мөн нүүрсний дээжүүдийн үнсний химийн найрлагыг XRF багажаар, төмрийн нарийвчилсан агуулгыг ААS багажаар хэмжихэд үнсэн дэх төмрийн агууллагын хэмжээ өндөр бөгөөд Багануурын нүүрсэнд их буюу 4.2%-тай байгаа нь нүүрсний шууд шингэрүүлэлтийг төмөр катализаторгүй хийх боломжтойг харуулж байна.
2) Нүүрсний бүтцийн шинжилгээг НУТ-ны спектрофотометрийн аргаар хийсэн. Шивээ Овоогийн исэлдсэн нүүрсний НУТ-ны спектрограммаас үзэхэд -ОН (фенолын, усны) бүлэг болон -С-О, -С-О-Н бүлгүүдийн эрчимтэй шингээлт ажиглагдаж байгаа нь хүчилтөрөгчийн агуулга их болохыг харуулж байна. Мөн XRF-ийн шинжилгээний дүнгээс үзэхэд SiO2-ийн агуулга хамгийн их буюу 49.7% байсан нь Нил улаан туяаны спектрт 468-542 см-1 мужид эрчимтэй шингээлт өгч байгаагаар батлагдаж байна.
Нүүрсний шууд бус шингэрүүлэлтэнд (FT) хэрэглэгддэг Кобальт катализаторыг янз бүрийн суурь материал (цайрын оксид, нүүрсний хөө, цахиурын диоксид мөн нанобүтцэт материал болох нүүрстөрөгчийн нано хоолой) ашиглан импрегнейшн аргаар бэлтгэсэн. Гарган авсан FT катализаторуудын гадаргуугийн сүвэрхэг, хөвсгөр байдлыг тодорхойлохын тулд SEM багажин дээр хэмжилт хийсэн. Үр дүнгээс харахад Со/SiO2 катализатор нь илүү талстлаг морфологтой байсан. Харин ZnO, CNT болон СВ суурь материалууд ашиглан гарган авсан катализаторууд нь гадаргуугийн хөвсгөр байдалтай зураглал үзүүлсэн. Гарган авсан катализаторуудыг Фишер–Тропшийн синтезийн реакторт туршихад CO-ийн хувиргалтын зэрэг нь Co/SiO2 катализатортай үед хамгийн өндөр буюу 39.42% байсан төдийгүй C5< сонгомол чанар нь зөвхөн энэ катализатор дээр 71.31% буюу бусад катализаторуудтай харьцуулахад хамгийн өндөр байсан. Харин Co/CNT катализаторын хувьд метаны сонгомол чанар ихтэй буюу 23%-тай байв. Иймд цаашдын судалгаанд Co/SiO2 катализаторын идэвхид нөлөөлөх уусгагчийн нөлөөг судлах, мөн энэхүү катализаторын устөрөгчийг адсорбцлох идэвхитэй талбайг электрохимийн аргын үүднээс тайлбарлах зорилго тавин ажилласан.
3) 1. Кобальт катализаторыг гурван төрлийн уусгагчийг (цуугийн хүчил, этанол, изопропилын спирт) ашиглан импрегнейшн аргаар SiO2 суурь материал дээр Co/SiO2–CH3COOH, Co/SiO2–C2H5OH, Co/SiO2–C3H7OH катализаторуудыг, мөн CNT-г суурь материалыг ашиглан Co/CNT катализаторыг тус тус гарган авсан. Катализаторуудын физикийн болон электрохимийн шинж чанарыг судлан Фишер–Тропшийн синтезэд туршсан.
2. Гарган авсан катализаторуудын талстын бүтцийг судалж үзэхэд SiO2 ба CNT суурь материал дээр кобальт нь кобальтын оксид (CoO, Co3O4) –ын хэлбэрээр суусан нь тогтоогдсон. Мөн изопропилын спиртыг ашиглан гарган авсан Co/SiO2–C3H7OH катализаторын Co3O4 талстын хэмжээ 12.4 нм буюу хамгийн бага, мөн жижиг хэсгийн хэмжээс бусдаасаа бага 1032 нм, устөрөгчийг адсорбцлох идэвхитэй талбай хамгийн өндөр 8.94 см2/гр тус тус тодорхойлогдсон. Каталикзаторуудыг Фишер-Тропшийн реакторт туршихад Co/SiO2–C3H7OH катализатор нь мөн бусад катализатортай харьцуулахад идэвхи ихтэй (42.43 %) ба сонгомол чанар хамгийн өндөр (75.05 %) байсан. Иймээс шингээгч уусмалаар изопропилын спиртийг хэрэглэх нь үйлдвэрлэлийн зориулалттай катализатор бэлтгэхэд хэрэглэгддэг этилийн спиртээс илүү тохиромжтой байна.